DE112017004008B4 - Single crystal manufacturing method and apparatus - Google Patents

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Abstract

Einkristall-Herstellungsverfahren, das ein Verfahren unter Verwendung des FZ-Verfahrens ist, bei dem ein Teil eines Ausgangsmaterialstabs erhitzt wird, um eine geschmolzene Zone auszubilden, und der Ausgangsmaterialstab und ein Einkristall, die jeweils oberhalb und unterhalb der geschmolzenen Zone angeordnet sind, abgesenkt werden, um den Einkristall wachsen zu lassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:man lässt den Einkristall oberhalb eines Keimkristalls wachsen, während ein Kristallschaft, der das untere Ende des Keimkristalls trägt, rotiert wird;man lässt ein Tragemittel gegen eine äußere Umfangsoberfläche eines konischen Abschnitts des Einkristalls anstoßen und schaltet ein Haupttrageelement für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel um, wenn der Einkristall zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist;man senkt den Kristallschaft ab, während die senkrechte Position des Tragemittels beibehalten wird und verstärkt das Einschieben des Tragemittels gegen den Einkristall nach dem Umschalten des Haupttrageelements für den Einkristall auf das Tragemittel, wobei das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts zur Verstärkung des Einschiebens des Tragemittels gegen den Einkristall größer als 0 mm und 0,5 mm oder kleiner ist; undman lässt den Einkristall weiter wachsen, während der Einkristall von dem Tragemittel getragen wird.A single crystal manufacturing method, which is a method using the FZ method in which a part of a raw material rod is heated to form a molten zone, and the raw material rod and a single crystal disposed above and below the molten zone, respectively, are lowered to grow the single crystal, the method comprising the steps of: growing the single crystal above a seed crystal while rotating a crystal shaft supporting the lower end of the seed crystal; leaving a supporting means against an outer peripheral surface of a conical one When the single crystal has grown into a predetermined crystal shape, the crystal shaft is lowered while maintaining the vertical position of the carrying means, and the insertion of the carrying means is increased ttels against the single crystal after switching the main supporting member for the single crystal to the supporting means, the amount of lowering of the crystal shaft for enhancing the insertion of the supporting means against the single crystal being greater than 0 mm and 0.5 mm or smaller; and the single crystal is allowed to continue to grow while the single crystal is supported by the support means.

Description

[Technisches Gebiet)[Technical area)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einkristall-Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung gemäß einem FZ (Floating Zone)-Verfahren und insbesondere ein Trageverfahren für einen Einkristall, der im Laufe des Kristallwachstums an Gewicht zunimmt.The present invention relates to a single crystal manufacturing method and an apparatus according to an FZ (floating zone) method and, more particularly, to a carrying method for a single crystal which increases in weight in the course of crystal growth.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Ein FZ-Verfahren ist als eines der Herstellungsverfahren für einen Silicium-Einkristall, der ein Halbleitermaterial ist, bekannt. Das FZ-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Teil eines Stabes aus polykristallinem Silicium-Ausgangsmaterial mit Hochfrequenz erhitzt wird, um eine geschmolzene Zone auszubilden, und ein Einkristall allmählich wächst, während die geschmolzene Zone bewegt wird. Anders als ein CZ (Czochralski)-Verfahren, verwendet das FZ-Verfahren keinen Quarztiegel und kann so einen Silicium-Einkristall hoher Reinheit herstellen, der frei von Verunreinigungen, wie Sauerstoff, ist.An FZ method is known as one of the manufacturing methods for a silicon single crystal which is a semiconductor material. The FZ method is a method in which part of a rod of polycrystalline silicon raw material is heated at high frequency to form a molten zone, and a single crystal gradually grows while the molten zone is moved. Unlike a CZ (Czochralski) method, the FZ method does not use a quartz crucible and can thus produce a silicon single crystal of high purity free from impurities such as oxygen.

Bei der Herstellung eines Silicium-Einkristalls nach dem FZ-Verfahren werden ein Ausgangsmaterialstab und ein Einkristall rotiert, um den Silicium-Einkristall wachsen zu lassen und so einen kolumnaren Ingot (Barren) zu erhalten. Insbesondere wird abwechselnde Rotation durchgeführt, bei der die Rotationsrichtung des Einkristalls zur Gleichförmigkeit der Verteilung der Dotierungsmittelkonzentration in einem Querschnitt senkrecht zu der Kristallwachstumsrichtung periodisch umgekehrt wird. Beispielsweise beschreibt das Patentdokument 1 ein abwechselndes Rotationsverfahren, bei dem eine Basisrotation, die einen Einkristall bei einem vorgegebenen Basiswinkel rotiert, und eine Gegenrotation, die den Einkristall in einer Richtung entgegensetzt zu der Basisrotation in einem Gegenwinkel kleiner als der Basiswinkel rotiert, abwechselnd wiederholt. Bei diesem Verfahren wird eine Kombination des Basiswinkels und des Gegenwinkels gemäß dem Durchmesser eines Ausgangsmaterialstabes geändert, um so die Variation des spezifischen Widerstandes innerhalb der Ebene des Einkristalls zu verringern.When a silicon single crystal is manufactured by the FZ method, a raw material rod and a single crystal are rotated to grow the silicon single crystal to obtain a columnar ingot. Specifically, alternate rotation is performed in which the direction of rotation of the single crystal is periodically reversed to make the distribution of the dopant concentration uniform in a cross section perpendicular to the crystal growth direction. For example, Patent Document 1 describes an alternate rotation method in which a base rotation that rotates a single crystal at a predetermined base angle and a counter rotation that rotates the single crystal in a direction opposite to the base rotation at an opposite angle smaller than the base angle are alternately repeated. In this method, a combination of the base angle and the opposite angle is changed in accordance with the diameter of a raw material rod so as to reduce the variation in resistivity within the plane of the single crystal.

Wenn ein Silicium-Einkristall in gewissem Maße gewachsen ist und sein Gewicht zugenommen hat, wird es schwierig, nur mit einem Keimkristall-Trageschaft den gesamten Silicium-Einkristall zu tragen, so dass ein Trageverfahren für den Einkristall im Verlauf des Wachstumsprozesses für den Einkristall geändert wird. Beispielsweise beschreibt das Patentdokument 2, dass ein gewachsener Silicium-Einkristall von einer Einkristall-Gewichtshalterung gehalten wird. Die Einkristall-Gewichtshalterung empfängt das meiste Gewicht des Silicium-Einkristalls und verhindert dadurch, dass das Gewicht des Silicium-Einkristalls auf den Einkristall-Trageschaft ausgeübt wird. Ferner beschreibt das Patentdokument 3 ein Verfahren zum Tragen eines gewachsenen Einkristalls, indem ein zylindrischer ringförmiger Tragekörper auf den konischen Bereich des gewachsenen Einkristalls gedrückt wird.When a silicon single crystal has grown to some extent and its weight has increased, it becomes difficult to carry the entire silicon single crystal with only a seed crystal carrying shaft, so that a carrying method for the single crystal is changed in the course of the growth process for the single crystal . For example, Patent Document 2 describes that a grown silicon single crystal is held by a single crystal weight holder. The single crystal weight holder receives most of the weight of the silicon single crystal and thereby prevents the weight of the silicon single crystal from being applied to the single crystal support shaft. Further, Patent Document 3 describes a method of supporting a grown single crystal by pressing a cylindrical ring-shaped support body on the conical portion of the grown single crystal.

Verfahren und Vorrichtungen zum Abstützen des Einkristalls bei FZ-Verfahren sind den Figuren und Ansprüchen der Patentdokumente 4 bis 8 zu entnehmen.Methods and devices for supporting the single crystal in FZ methods can be found in the figures and claims of patent documents 4 to 8.

[Zitatliste][List of quotations]

[Patentdokumente][Patent documents]

  • [Patentdokument 1] offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2015-229612 A Japanese Patent Application Laid-Open [Patent Document 1] JP 2015-229612 A
  • [Patentdokument 2] offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2012-106892 A Japanese Patent Application Laid-Open [Patent Document 2] JP 2012-106892 A
  • [Patentdokument 3] offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2016-052983 A Japanese Patent Application Laid-Open [Patent Document 3] JP 2016-052983 A
  • [Patentdokument 4] DE 23 58 300 A1 [Patent Document 4] DE 23 58 300 A1
  • [Patentdokument 5] DD 1 59 649 A1 [Patent Document 5] DD 1 59 649 A1
  • [Patentdokument 6] DE 10 2014 217 605 A1 [Patent Document 6] DE 10 2014 217 605 A1
  • [Patentdokument 7] DE 27 06 851 A1 [Patent Document 7] DE 27 06 851 A1
  • [Patentdokument 8] US 4,886,647 [Patent Document 8] U.S. 4,886,647

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

[Von der Erfindung zu lösendes Problem][Problem to be Solved by the Invention]

In einem zwischenzeitlichen Träger für den Silicium-Einkristall unter Verwendung der Einkristall-Gewichtshalterung werden mehrere Tragestifte zu einem vorgegebenen Zeitpunkt gegen den konischen Teil des Einkristalls gedrückt, wenn der Einkristall an Gewicht zugenommen hat, und dann wird ein Antriebssystem für die Rotation und Absenkung des Einkristalls mit der Trageschaftseite der Tragestifte verbunden. Indem so das Trageelement für das Tragen des Einkristalls auf die Tragestifte umgeschaltet wird, kann der Einkristall zusammen mit den Tragestiften rotiert und abgesenkt werden, wodurch der Prozess des Wachsens des Einkristalls fortgesetzt werden kann.In an interim support for the silicon single crystal using the single crystal weight holder, a plurality of support pins are pressed against the conical portion of the single crystal at a predetermined timing when the single crystal has increased in weight, and then a drive system for rotating and lowering the single crystal becomes connected to the carrying shaft side of the carrying pins. By thus switching the supporting member for supporting the single crystal to the supporting pins, the single crystal can be rotated and lowered together with the supporting pins, whereby the process of growing the single crystal can be continued.

Beim obigen Trageverfahren unter Verwendung mehrerer Tragestifte wird jedoch die Schwingung des Kristalls groß, nachdem das Tragelement von dem Keimkristall-Trageschaft auf die mehreren Tragestifte umgeschaltet wurde und macht so das Tragen für den Einkristall instabil. Insbesondere wenn der Einkristall einer abwechselnden Rotation unterzogen wird, wird eine starke Zentrifugalkraft auf die Bereiche an den Spitzenenden der Tragestifte durch eine plötzliche Änderung der Rotationsrichtung ausgeübt. So wird das Tragen für den Einkristall ungenügend, was das Auftreten von Kristallbiegung wahrscheinlich macht.In the above carrying method using a plurality of carrying pins, however, the vibration of the crystal becomes large after the carrying member is switched from the seed crystal carrying shaft to the plurality of carrying pins, thus making the carrying unstable for the single crystal. In particular, when the single crystal is alternately rotated, a strong centrifugal force is applied to the areas at the tip ends of the support pins by a sudden change in the direction of rotation. Thus, the support becomes insufficient for the single crystal, making crystal bending likely to occur.

Folglich ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Einkristall-Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die den Einkristall mit den mehreren Tragestiften stabil tragen können, selbst wenn der Einkristall einer abwechselnden Rotation unterzogen wird, und das Auftreten von Kristallbiegung nach dem Umschalten des Trageverfahrens auf das Vielpunkttragen unter Verwendung der mehreren Tragestifte zu vermeiden.Accordingly, the object of the present invention is to provide a single crystal manufacturing method and apparatus which can stably support the single crystal with the plurality of support pins even when the single crystal is subjected to alternate rotation and occurrence of crystal bending after switching of the carrying method to avoid multi-point carrying using the multiple carrying pins.

[Mittel zur Lösung der Aufgabe][Means of solving the problem]

Die obige Aufgabe wird durch ein Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, welches ein Verfahren unter Verwendung des FZ-Verfahrens ist, bei dem ein Teil eines Ausgangsmaterialstabs erhitzt wird, um eine geschmolzene Zone auszubilden, und der Ausgangsmaterialstab und ein Einkristall, die jeweils oberhalb und unterhalb der geschmolzenen Zone positioniert sind, abgesenkt werden, um den Einkristall wachsen zu lassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: man lässt den Einkristall oberhalb eines Keimkristalls wachsen, während ein Kristallschaft, der das untere Ende des Keimkristalls trägt, rotiert wird; man lässt ein Tragemittel gegen eine äußere Umfangsoberfläche eines konischen Abschnitts des Einkristalls, der zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist, anstoßen, um ein Haupttrageelement für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel umzuschalten; man senkt den Kristallschaft nach dem Umschalten des Haupttrageelements für den Einkristall auf das Tragemittel um mehr als 0 mm und 0,5 mm oder weniger ab, wobei die senkrechte Position des Tragemittels fixiert ist, um das Einschieben des Tragemittels gegen den Einkristall zu verstärken; und man lässt den Einkristall weiter wachsen, während der Einkristall von dem Tragemittel getragen wird.The above object is achieved by a single crystal manufacturing method according to the present invention, which is a method using the FZ method in which a part of a raw material rod is heated to form a molten zone, and the raw material rod and a single crystal, respectively positioned above and below the molten zone, are lowered to grow the single crystal, the method comprising the steps of: growing the single crystal above a seed crystal while rotating a crystal shaft supporting the lower end of the seed crystal ; a support means is abutted against an outer peripheral surface of a conical portion of the single crystal which has grown into a predetermined crystal shape to switch a main support member for the single crystal from the crystal shaft to the support means; the crystal shaft is lowered by more than 0 mm and 0.5 mm or less after switching the main supporting member for the single crystal to the supporting means, with the vertical position of the supporting means being fixed to enhance the insertion of the supporting means against the single crystal; and the single crystal is allowed to continue to grow while the single crystal is supported by the supporting means.

Ferner schließt eine Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein: einen Ausgangsmaterialschaft, der einen Ausgangsmaterialstab trägt; einen Mechanismus zur Zufuhr von Ausgangsmaterial, der den Ausgangsmaterialschaft anhebt/absenkt und rotiert; einen Kristallschaft, der das untere Ende eines Keimkristalls trägt; eine Induktionsheizspule, die den Ausgangsmaterialstab erhitzt; ein Tragemittel, das gegen die äußere Umfangsoberfläche eines konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt und so den Einkristall trägt; einen Kristallzufuhr-Mechanismus, der den Kristallschaft oder das Tragemittel anhebt/absenkt und rotiert; und eine Steuereinheit, die das Umschalten eines Haupttrageelements für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel steuert. Die Steuereinheit verwendet einen Arretierungsmechanismus, um die Bewegung des Tragemittels in einem Zustand zu arretieren, in dem man das Tragemittel gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsenen Einkristalls anstoßen lässt, um das Haupttrageelement für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel umzuschalten und nach dem Umschalten den Kristallschaft um mehr als 0 mm und 0,5 mm oder weniger absenkt, wobei die senkrechte Position des Tragmittels fixiert ist, um das Einschieben des Tragemittels gegen den Einkristall zu verstärken und so den Einkristall weiter wachsen zu lassen, während er von dem Tragemittel getragen wird.Further, a single crystal manufacturing apparatus according to the present invention includes: a raw material shaft that supports a raw material rod; a raw material supply mechanism that raises / lowers and rotates the raw material shaft; a crystal shaft supporting the lower end of a seed crystal; an induction heating coil that heats the raw material rod; a support means abutting the outer peripheral surface of a conical portion of the single crystal to support the single crystal; a crystal supply mechanism that raises / lowers and rotates the crystal shaft or the support means; and a control unit that controls switching of a main supporting member for the single crystal from the crystal shaft to the supporting means. The control unit uses a lock mechanism to lock the movement of the support means in a state in which the support means can be abutted against the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal grown into a predetermined crystal shape to move the main support member for the single crystal from the crystal shaft to the To switch the carrying means and after switching the crystal shaft by more than 0 mm and 0.5 mm or less, whereby the vertical position of the carrying means is fixed in order to reinforce the insertion of the carrying means against the single crystal and thus allow the single crystal to grow further, while being carried by the carrying means.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Tragekraft des Tragemittels für den Einkristall erhöht werden. Somit kann, selbst wenn der Einkristall der abwechselnden Rotation unterzogen wird, der Einkristall von dem Tragemittel stabil getragen werden und dadurch das Auftreten von Kristallbiegung oder das Verschütten von Schmelze nach dem Umschalten des Trägers vermieden werden.According to the present invention, the supporting force of the single crystal supporting means can be increased. Thus, even if the single crystal is subjected to the alternate rotation, the single crystal of the carrying means can be stably carried, thereby avoiding the occurrence of crystal bending or the spillage of melt after the carrier has been switched over.

Erfindungsgemäß ist das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts für das Verstärken des Einschiebens des Tragemittels gegen den Einkristall größer als 0 mm und
0,5 mm oder kleiner und bevorzugt 0,1 mm oder größer und 0,5 mm oder kleiner. Wenn das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts größer als 0 mm ist, kann die Tragekraft des Tragemittels, die für das Tragen des Einkristalls erforderlich ist, sichergestellt werden. Wenn das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts 0,5 mm oder kleiner ist, kann ein Risiko, dass ein Riss oder Sprung in der Nähe des Verbindungspunkts zwischen dem Keimkristall und dem Kristallschaft auftritt, vermieden werden. Wenn das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts 0,1 mm oder größer ist, kann die Tragekraft des Tragemittels für den Einkristall verlässlich sichergestellt werden.According to the invention, the extent of the lowering of the crystal shaft for strengthening the insertion of the support means against the single crystal is greater than 0 mm and
0.5 mm or smaller and preferably 0.1 mm or larger and 0.5 mm or smaller. When the amount of lowering of the crystal shaft is greater than 0 mm, the supporting force of the supporting means required for supporting the single crystal can be ensured. When the sagging amount of the crystal stem is 0.5 mm or less, a risk that a crack occurs in the vicinity of the connection point between the seed crystal and the crystal stem can be avoided. When the amount of depression of the crystal shaft is 0.1 mm or more, the supporting force of the supporting means for the single crystal can be reliably ensured.

Das Einkristall-Herstellungsverfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung lassen den Einkristall vorzugsweise weiter wachsen, während die abwechselnde Rotation auf den von dem Tragemittel getragenen Einkristall ausgeübt wird. Wenn der Einkristall der abwechselnden Rotation unterzogen wird, wird er erschüttert, wenn die Rotationsrichtung umgekehrt wird, so dass die Verschiebung der Zentralachse des Einkristalls größer wird, wenn man nicht das Tragemittel, das man seitlich gegen den Einkristall anstoßen lässt, den Einkristall greifen lässt, was eine Neigung der Zentralachse hervorruft, die zu Kristallbiegung oder Verschütten der Schmelze an dem Einkristall führen kann. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, die Verringerung einer Ausbeute oder Beschädigung der Kristallwachstumseinrichtung aufgrund des Auftretens von Kristallbiegung in dem anschließenden Kristallwachstumsprozess zu verhindern.The single crystal manufacturing method and apparatus according to the present invention preferably further grow the single crystal while the alternate rotation is applied to the single crystal carried by the supporting means. If the single crystal is subjected to the alternating rotation, it will be shaken when the direction of rotation is reversed, so that the displacement of the central axis of the single crystal becomes larger unless the support means, which is laterally abutted against the single crystal, is allowed to grip the single crystal, causing the central axis to tilt, which can lead to crystal bending or spillage of the melt on the single crystal. According to the present invention, however, it is possible to prevent the decrease in yield or damage to the crystal growing device due to occurrence of crystal bending in the subsequent crystal growing process.

Erfindungsgemäß schließt das Tragemittel vorzugsweise mehrere Tragestifte ein, die so angeordnet sind, dass sie entlang der radialen Richtung des Einkristalls frei gleitbar sind, und mehrere feste Teile sind vorzugsweise rückwärtig von mehreren der entsprechenden beweglichen Teile angeordnet, die frei gleitbar die entsprechenden Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls tragen, um die Bewegung der Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls zu arretieren. Mit diesem Aufbau kann ein Einkristall mit erhöhtem Gewicht verlässlich getragen werden. In diesem Fall ist es möglich, das Tragemittel verlässlich gegen den Einkristall anstoßen zu lassen und den Zustand des Anstoßens des Tragemittels mit einem einfachen Aufbau zu arretieren.According to the invention, the support means preferably includes a plurality of support pins which are arranged so that they are freely slidable along the radial direction of the single crystal, and a plurality of fixed parts are preferably arranged rearward of a plurality of the respective movable parts that are freely slidable the respective support pins along the radial Wear direction of the single crystal to lock the movement of the support pins along the radial direction of the single crystal. With this structure, a single crystal with an increased weight can be reliably supported. In this case, it is possible to reliably abut the support means against the single crystal and lock the state of abutment of the support means with a simple structure.

Erfindungsgemäß hat das bewegliche Teil vorzugsweise eine abgeschrägte Oberfläche mit einem Neigungswinkel von 20° bis 25° relativ zu einer senkrechten Oberfläche, das feste Teil hat vorzugsweise eine umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche mit demselben Neigungswinkel wie die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils, und man lässt die umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche des festen Teils vorzugsweise gegen die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils anstoßen, um die mehreren Tragestifte zu arretieren. Mit diesem Aufbau kann das feste Teil an einer geeigneten Position in Bezug auf jegliche Position des beweglichen Teils angeordnet sein. Ferner kann die Druckkraft des festen Teils gegen das bewegliche Teil gesteigert werden. Somit können die Tragestifte verlässlich fixiert werden und dadurch die Tragekraft der Tragestifte gegen die Zentrifugalkraft während der Rotation des Einkristalls erhöht werden.According to the invention, the movable part preferably has a tapered surface with an inclination angle of 20 ° to 25 ° relative to a perpendicular surface, the fixed part preferably has an inverse-tapered surface with the same inclination angle as the inclined surface of the movable part, and the reverse is allowed -The beveled surface of the fixed part preferably abut against the beveled surface of the movable part in order to lock the plurality of support pins. With this structure, the fixed part can be arranged at an appropriate position with respect to any position of the movable part. Furthermore, the pressing force of the fixed part against the movable part can be increased. Thus, the support pins can be reliably fixed and the support force of the support pins against the centrifugal force during the rotation of the single crystal can thereby be increased.

Erfindungsgemäß kann das Tragemittel einen Tragering einschließen, der im Wesentlichen gegen die gesamte äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt. In diesem Fall schließt der Tragering vorzugsweise ein inneres Ringbauteil, das aus einem ersten Material hergestellt ist und so gestaltet ist, dass es gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt, und ein äußeres Ringbauteil, das aus einem zweiten Material hergestellt ist und an der äußeren Umfangsseite des inneren Ringbauteils angeordnet ist, ein. Selbst mit diesem Aufbau ist es möglich, einen Einkristall mit erhöhtem Gewicht verlässlich zu tragen. Ferner ist es möglich, das Tragemittel verlässlich gegen den Einkristall anstoßen zu lassen und den Zustand des Anstoßens des Tragemittels mit einem einfachen Aufbau zu arretieren.According to the invention, the support means can include a support ring which abuts substantially against the entire outer circumferential surface of the conical section of the single crystal. In this case, the support ring preferably includes an inner ring member made of a first material and configured to abut the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal and an outer ring member made of a second material and on disposed on the outer peripheral side of the inner ring member. Even with this structure, it is possible to reliably support a single crystal with an increased weight. Furthermore, it is possible to reliably abut the support means against the single crystal and to lock the state of abutment of the support means with a simple structure.

Das Einkristall-Herstellungsverfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung fotografieren vorzugsweise einen Bereich um die Kontaktposition zwischen dem Tragemittel und der äußeren Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls herum unter Verwendung einer Kamera und legen auf Basis eines von der Kamera aufgenommenen Bildes fest, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht. Dies erlaubt es, das Haupttrageelement für den Einkristall automatisch umzuschalten.The single crystal manufacturing method and apparatus according to the present invention preferably photograph an area around the contact position between the support means and the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal using a camera and lay out based on an image picked up by the camera determines whether or not the supporting means contacts the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal. This allows the main support element for the single crystal to be switched over automatically.

Das Einkristall-Herstellungsverfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung legen vorzugsweise auf Basis einer Veränderung der Last, die auf den Kristallschaft oder das Tragemittel einwirkt, fest, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht. Dies ermöglicht es, das Haupttrageelement für den Einkristall automatisch umzuschalten.The single crystal manufacturing method and apparatus according to the present invention preferably determine whether or not the supporting means contacts the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal based on a change in the load applied to the crystal shaft or the supporting means. This makes it possible to switch over the main supporting element for the single crystal automatically.

[Vorteilhafte Effekte der Erfindung][Advantageous Effects of Invention]

Erfindungsgemäß kann ein Einkristall-Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die den Einkristall mit dem Tragemittel stabil tragen können und das Auftreten von Kristallbiegung nach dem Umschalten des Tragens auch dann vermeiden können, wenn der Einkristall der abwechselnden Rotation unterzogen wird.According to the present invention, there can be provided a single crystal manufacturing method and apparatus which can stably support the single crystal with the supporting means and prevent crystal bending from occurring after the switching of the supporting even when the single crystal is subjected to the alternate rotation.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Einkristall-Herstellungsvorrichtung (10) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 1 Fig. 13 is a schematic view showing the structure of a single crystal manufacturing apparatus ( 10 ) according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 2 ist eine Draufsicht, die den Aufbau der Einkristall-Gewichtshalterung (16) gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 Fig. 13 is a plan view showing the structure of the single crystal weight holder ( 16 ) illustrated according to a first embodiment.
  • 3A bis 3C sind Seitenansichten, die jeweils den Aufbau des Arretierungsmechanismus (16L) für jeden Tragestift (16a) veranschaulichen. 3A until 3C are side views each showing the structure of the locking mechanism ( 16L ) for each carrying pin ( 16a ) illustrate.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für den Einkristall (3) unter Verwendung des FZ-Verfahrens schematisch illustriert. 4th is a flowchart showing a manufacturing method for the single crystal ( 3 ) is illustrated schematically using the FZ method.
  • 5 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den Einkristall (3) zusammen mit 4. 5 Fig. 13 is a schematic view for explaining the manufacturing process for the single crystal ( 3 ) along with 4th .
  • 6 ist eine Seitenansicht, die die Form eines Einkristall-Ingots (31) veranschaulicht, der unter Verwendung des FZ-Verfahrens hergestellt wurde. 6th is a side view showing the shape of a single crystal ingot ( 31 ) made using the FZ process.
  • 7A und 7B sind Seitenansichten zur Erläuterung einer Methode zum Umschalten des Trägers für den Einkristall (3). 7A and 7B are side views for explaining a method of switching the carrier for the single crystal ( 3 ).
  • 8A und 8B sind Seitenansichten zur Erläuterung der Methode zum Umschalten des Trägers für den Einkristall (3). 8A and 8B are side views to explain the method of switching the carrier for the single crystal ( 3 ).
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Einkristall-Gewichtshalterung (16) gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert. 9 Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing the single crystal weight holder ( 16 ) illustrated according to a second embodiment.
  • 10A bis 10C sind Ansichten, die den Aufbau des Tragerings (16r) veranschaulichen, wobei 10A eine Draufsicht ist, 10B eine Querschnittsansicht ist und 10C eine Querschnittsansicht ist, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Einkristall (3) getragen wird. 10A until 10C are views illustrating the structure of the support ring (16r), wherein 10A is a plan view, 10B FIG. 8 is a cross-sectional view and FIG 10C is a cross-sectional view illustrating a state in which the single crystal ( 3 ) will be carried.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der Einkristall-Herstellungsvorrichtung (10) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. 1 Fig. 13 is a schematic view showing the structure of the single crystal manufacturing apparatus ( 10 ) according to a preferred embodiment of the present invention.

Wie in 1 gezeigt ist, schließt die Einkristall-Herstellungsvorrichtung (10) ein: einen Ausgangsmaterialschaft (11), an dessen unterem Ende ein Ausgangsmaterialstab (1) befestigt ist; einen Mechanismus (12) zur Zufuhr von Ausgangsmaterial, der den Ausgangsmaterialschaft (11) nach unten führt, während er selbigen rotiert; einen Kristallschaft (13), der das untere Ende eines Keimkristalls (2) an einem Punkt trägt; einen Kristallzufuhr-Mechanismus (14), der den Kristallschaft (13) nach unten führt, während er selbigen rotiert; eine Induktionsheizspule (15) zum Erhitzen des Ausgangsmaterialstabs (1); eine Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit mehreren Tragestiften (16a) zum Tragen eines Einkristalls (3), der an Gewicht zugenommen hat; eine CCD-Kamera (17) zum Fotografieren eines Kontaktzustands zwischen den Tragestiften (16a) und dem Einkristall (3); eine Bildverarbeitungseinheit (18), die von der CCD-Kamera (17) aufgenommene Bilddaten verarbeitet; und eine Steuereinheit (19), die den Mechanismus (12) zur Zufuhr des Ausgangsmaterials, den Kristallzufuhr-Mechanismus (14), die Induktionsheizspule (15) und die Einkristall-Gewichtshalterung (16) steuert.As in 1 shown, the single crystal manufacturing apparatus ( 10 ) a: a raw material shaft ( 11 ), at the lower end of which a raw material rod ( 1 ) is attached; a mechanism ( 12th ) for the supply of raw material, which the raw material shaft ( 11 ) down while rotating; a crystal shaft ( 13th ), which is the lower end of a seed crystal ( 2 ) carries at one point; a crystal feed mechanism ( 14th ), which has the crystal shaft ( 13th ) down while rotating; an induction heating coil ( 15th ) for heating the raw material rod ( 1 ); a single crystal weight holder ( 16 ) with several carrying pins ( 16a ) for carrying a single crystal ( 3 ) who has gained weight; a CCD camera ( 17th ) to photograph a state of contact between the support pins ( 16a ) and the single crystal ( 3 ); an image processing unit ( 18th ) taken by the CCD camera ( 17th ) processed recorded image data; and a control unit ( 19th ) that use the mechanism ( 12th ) for supplying the starting material, the crystal supply mechanism ( 14th ), the induction heating coil ( 15th ) and the single crystal weight holder ( 16 ) controls.

Der Mechanismus (12) zur Zufuhr des Ausgangsmaterials hat eine Anhebe-/Absenkungs-Funktion und eine Rotationsfunktion für den Ausgangsmaterialschaft (11), durch die jeweils die Zufuhrgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit des Ausgangsmaterialstabes (1) gesteuert werden. Der Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls hat eine Anhebe-/Absenkungs-Funktion und eine Rotationsfunktion für den Kristallschaft (13) und die Einkristall-Gewichtshalterung (16), durch die jeweils die Zufuhrgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit des Einkristalls (3) oder der Einkristall-Gewichtshalterung (16) gesteuert werden. Die Induktionsheizspule (15) ist ein Schleifenleiter, der den Ausgangsmaterialstab (1) umgibt und durch Induktionsheizen des Ausgangsmaterialstabs (1) eine geschmolzene Zone (4) erzeugt.The mechanism ( 12th ) for feeding the raw material has a raising / lowering function and a rotation function for the raw material shaft ( 11 ), through which the feed speed and the rotation speed of the starting material rod ( 1 ) being controlled. The mechanism ( 14th ) for supplying the crystal has a raising / lowering function and a rotation function for the crystal shaft ( 13th ) and the single crystal weight holder ( 16 ), by which the feed speed and the rotation speed of the single crystal ( 3 ) or the single crystal weight holder ( 16 ) being controlled. The induction heating coil ( 15th ) is a loop conductor that carries the starting material rod ( 1 ) and by induction heating of the starting material rod ( 1 ) a molten zone ( 4th ) generated.

Der Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls hat einen Resolver (14a), der an einem Motor zur Anhebung/Absenkung des Kristallschafts (13) befestigt ist und das Ausmaß der Bewegung, d.h., eine Kristalllänge auf Basis eines von dem Resolver (14a) detektierten pulsintegrierten Werts berechnen kann. Ein Lastsensor (20) ist an dem unteren Teil des Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls vorgesehen, und der Lastsensor (20) kann das Gewicht des Einkristalls (3) ermitteln. Ferner kann der Durchmesser des Einkristalls (3) mit einem Bild, das von der CCD-Kamera (17) aufgenommen wurde, gemessen werden. Somit kann die Form des Silicium-Einkristalls auf Basis von Ausgaben aus dem Resolver (14a), dem Lastsenor (20) und der CCD-Kamera (17) bestimmt werden.The mechanism ( 14th ) has a resolver ( 14a ), which is connected to a motor for raising / lowering the crystal shaft ( 13th ) is fixed and the amount of movement, i.e., a crystal length based on one of the resolver ( 14a ) can calculate the detected pulse-integrated value. A load sensor ( 20th ) is on the lower part of the mechanism ( 14th ) for feeding the crystal, and the load sensor ( 20th ) the weight of the single crystal ( 3 ) determine. Furthermore, the diameter of the single crystal ( 3 ) with an image taken by the CCD camera ( 17th ) has been recorded. Thus, the shape of the silicon single crystal can be determined based on outputs from the resolver ( 14a ), the load sensor ( 20th ) and the CCD camera ( 17th ) can be determined.

Ein Rotationstrageschaft (16z), der die Einkristall-Gewichtshalterung (16) trägt, hat einen solchen Aufbau, dass er mit dem Kristallschaft (13) koaxial rotiert werden kann. Der Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls ist über eine Kupplung (16y) mit dem Kristallschaft (13), dem Rotationstrageschaft (16z), der die Einkristall-Gewichtshalterung (16) trägt, oder beiden verbunden. Beispielsweise ist der Rotationstrageschaft (16z), der die Einkristall-Gewichtshalterung (16) trägt, zusätzlich durch die Kupplung (16y) mit dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) verbunden, wodurch der Kristallschaft (13) und die Einkristall-Gewichtshalterung (16) zusammen angetrieben werden. D.h., wenn nur der Kristallschaft (13) mit dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls verbunden ist, ist die Einkristall-Gewichtshalterung (16) von dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls getrennt, und wenn die Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls verbunden ist, sind sowohl der Kristallschaft (13) als auch die Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls verbunden.A rotating shaft ( 16z ) that supports the single crystal weight holder ( 16 ) has such a structure that it is connected to the crystal shaft ( 13th ) can be rotated coaxially. The mechanism ( 14th ) to supply the crystal is via a coupling ( 16y ) with the crystal shaft ( 13th ), the rotating support shaft ( 16z ) that supports the single crystal weight holder ( 16 ) or both connected. For example, the rotating shaft ( 16z ) that supports the single crystal weight holder ( 16 ), additionally through the coupling ( 16y ) with the crystal feeding mechanism ( 14th ) connected, whereby the crystal shaft ( 13th ) and the single crystal weight holder ( 16 ) are driven together. That is, if only the crystal shaft ( 13th ) with the mechanism ( 14th ) is connected to feed the crystal, the single crystal weight holder ( 16 ) from the mechanism ( 14th ) separated for feeding the crystal, and when the single crystal weight holder ( 16 ) with the mechanism ( 14th ) is connected to the supply of the crystal, both the crystal shaft ( 13th ) as well as the single crystal weight holder ( 16 ) with the mechanism ( 14th ) connected to the supply of the crystal.

Alternativ kann der Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls über die Kupplung (16y) mit dem Kristallschaft (13) oder dem Rotationstrageschaft (16z) verbunden sein. D.h., wenn der Kristallschaft (13) mit dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls verbunden ist, ist die Einkristall-Gewichtshalterung (16) von dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls getrennt, und wenn die Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls verbunden ist, ist der Kristallschaft (13) von dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls getrennt. Der von dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls getrennte Kristallschaft (13) kann unabhängig von dem Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls rotiert und angehoben/abgesenkt werden und in diesem Fall wird der Kristallschaft (13) zusammen mit dem Einkristall (3) rotiert und angehoben/abgesenkt.Alternatively, the mechanism ( 14th ) for supplying the crystal via the coupling ( 16y ) with the crystal shaft ( 13th ) or the rotating shaft ( 16z ) be connected. That is, if the crystal shaft ( 13th ) with the mechanism ( 14th ) is connected to feed the crystal, the single crystal weight holder ( 16 ) from the mechanism ( 14th ) separated for feeding the crystal, and when the single crystal weight holder ( 16 ) with the mechanism ( 14th ) is connected to the supply of the crystal, the crystal shaft is ( 13th ) from the mechanism ( 14th ) separated for the supply of the crystal. The one from the mechanism ( 14th ) separate crystal shaft for feeding the crystal ( 13th ) can be independent of the mechanism ( 14th ) are rotated and raised / lowered to feed the crystal and in this case the crystal shaft ( 13th ) together with the single crystal ( 3 ) rotates and raised / lowered.

2 ist eine Draufsicht, die den Aufbau der Einkristall-Gewichtshalterung (16) gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 Fig. 13 is a plan view showing the structure of the single crystal weight holder ( 16 ) illustrated according to a first embodiment.

Wie in 2 illustriert ist, hat die Einkristall-Gewichtshalterung (16) drei Tragestifte (16a). Die Tragestifte (16a) sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen (in diesem Fall in 120°-Abständen) angeordnet, wodurch der Einkristall (3) an drei Punkten getragen wird. Die drei Tragestifte (16a) sind auf einer ringförmigen Basis (16c) angeordnet, und ihre Positionen (Höhen) in senkrechter Richtung werden gleichzeitig durch den Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls gesteuert. Die Tragestifte (16a) werden durch den Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls in Rotation versetzt und können abwechselnder Rotation unterzogen werden, wie durch den Pfeil (A1) bezeichnet. Die abwechselnde Rotation bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem Rotation im Uhrzeigersinn und Rotation gegen den Uhrzeigersinn abwechselnd für konstante Zeitdauern durchgeführt werden. In diesem Fall können die Größen der Rotation im Uhrzeigersinn und der Rotation gegen den Uhrzeigersinn gleich oder verschieden gemacht werden.As in 2 illustrated, the single crystal weight holder ( 16 ) three carrying pins ( 16a ). The carrying pins ( 16a ) are arranged at equal intervals in the circumferential direction (in this case at 120 ° intervals), whereby the single crystal ( 3 ) is worn at three points. The three carrying pins ( 16a ) are on an annular base ( 16c ), and their positions (heights) in the vertical direction are simultaneously determined by the mechanism ( 14th ) controlled for the supply of the crystal. The carrying pins ( 16a ) are made by the mechanism ( 14th ) are rotated to feed the crystal and can be alternately rotated as indicated by the arrow (A1). The alternate rotation refers to a method in which clockwise rotation and counterclockwise rotation are performed alternately for constant periods of time. In this case, the amounts of the clockwise rotation and the counterclockwise rotation can be made the same or different.

Die Position des Bereichs am Spitzenende jedes der Tragestifte (16a) ist so eingestellt, dass der Bereich am Spitzenende in Kontakt mit einem konischen Abschnitt (3b) des Einkristalls (3) steht, wenn der Einkristall (3) eine vorgegebene Form annimmt und dadurch der konische Abschnitt (3b) einen vorgegebenen Durchmesser (R1) an derselben Höhe wie jeder Tragerstift (16a) aufweist. Der vorgegebene Durchmesser (R1) des konischen Abschnitts (3b) des Einkristalls (3) ist kleiner als ein Durchmesser (Maximaldurchmesser) (R2) eines geraden Körperabschnitts (3c) des Einkristalls (3). Obwohl die Tragestifte (16a) in radialer Richtung des Einkristalls (3) frei vor- und zurückgeschoben werden können, wie durch den Pfeil (A2) bezeichnet, sind sie durch einen Arretierungsmechanismus (16L) in Position fixiert, während der Einkristall (3) getragen wird.The location of the area at the tip end of each of the support pins ( 16a ) is set so that the area at the tip end is in contact with a conical section ( 3b ) of the single crystal ( 3 ) stands when the single crystal ( 3 ) assumes a given shape and thereby the conical section ( 3b ) a given diameter ( R1 ) at the same height as each support pin ( 16a ) having. The given diameter ( R1 ) of the conical section ( 3b ) of the single crystal ( 3 ) is smaller than a diameter (maximum diameter) ( R2 ) of a straight body section ( 3c ) of the single crystal ( 3 ). Although the carrying pins ( 16a ) in the radial direction of the single crystal ( 3 ) can be pushed back and forth freely, as indicated by the arrow (A2), they are locked by a locking mechanism ( 16L ) fixed in position while the single crystal ( 3 ) will be carried.

3A bis 3C sind Seitenansichten, die jeweils den Aufbau des Arretierungsmechanismus (16L) für jeden Tragestift (16a) illustrieren. 3A until 3C are side views each showing the structure of the locking mechanism ( 16L ) for each carrying pin ( 16a ) illustrate.

Wie in 3A illustriert ist, schließt der Arretierungsmechanismus (16L) für den Tragestift (16a) hauptsächlich ein bewegliches Teil (16b) ein, das gleitbar den Tragestift (16a) trägt, und ein festes Teil (16d), das die Bewegung des beweglichen Teils (16b) reguliert. Der Bereich an der Rückseite des Tragestifts (16a) ist an dem beweglichen Teil (16b) fixiert, und das bewegliche Teil (16b) kann in radialer Richtung (mit dem Pfeil (A2) bezeichnet) des Einkristalls (3) entlang einer auf der Basis (16c) ausgebildeten, nicht gezeigten Führungsschiene frei vor- und zurückgeschoben werden. Das feste Teil (16d) ist hinter dem beweglichen Teil (16b) angeordnet, und das feste Teil (16d) wird in einem unarretierten Zustand nach oben angehoben. Ein Pfosten (16e) erstreckt sich von dem unteren Bereich des festen Teils (16d), und das untere Ende des Pfostens (16e) wird von einer Platte (16f) getragen. In 3A steht der Bereich am Spitzenende des Tragestifts (16a) noch nicht in Kontakt mit dem Einkristall (3).As in 3A illustrated, the locking mechanism closes ( 16L ) for the carrying pin ( 16a ) mainly a moving part ( 16b ) that slidably supports the carrying pin ( 16a ) and a fixed part ( 16d ), which controls the movement of the moving part ( 16b ) regulated. The area on the back of the carrying pin ( 16a ) is on the moving part ( 16b ) fixed, and the moving part ( 16b ) can be seen in the radial direction (indicated by the arrow (A2)) of the single crystal ( 3 ) along one on the base ( 16c ) trained guide rail, not shown, can be freely pushed back and forth. The fixed part ( 16d ) is behind the moving part ( 16b ) and the fixed part ( 16d ) is lifted up in an unlocked state. A post ( 16e ) extends from the lower portion of the fixed part ( 16d ), and the bottom of the post ( 16e ) is from a plate ( 16f ) carried. In 3A is the area at the tip end of the carrying pin ( 16a ) not yet in contact with the single crystal ( 3 ).

Wie in 3B gezeigt ist, tritt, wenn der Einkristall (3) sich im Laufe seines Wachstums absenkt, der Bereich am Spitzenende des Tragestifts (16a) in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts (3b) des Einkristalls (3). Wenn das Wachstum des Einkristalls (3) fortschreitet und den Kristalldurchmesser weiter vergrößert, wird der Tragestift (16a) durch die äußere Umfangsoberfläche des Einkristalls (3) in eine Richtung gedrückt, die durch den Pfeil (A3) bezeichnet ist, und der Tragestift (16a) und das bewegliche Teil (16b) in einem unarretierten Zustand können in Richtung des Zurückziehens, d.h., in Richtung des Pfeils (A3), gleiten.As in 3B shown occurs when the single crystal ( 3 ) lowers as it grows, the area at the tip end of the carrying pin ( 16a ) in contact with the outer peripheral surface of the conical portion ( 3b ) of the single crystal ( 3 ). When the growth of the single crystal ( 3 ) progresses and increases the crystal diameter further, the carrying pin ( 16a ) through the outer peripheral surface of the single crystal ( 3 ) is pressed in a direction indicated by the arrow (A3) and the support pin ( 16a ) and the moving part ( 16b ) in an unlocked state can slide in the direction of retraction, ie in the direction of the arrow (A3).

Wie in 3C gezeigt ist, wird die Arretierung des Tragestifts (16a) erzielt, indem das feste Teil (16d) abgesenkt wird, um das Zurückziehen des Tragestifts (16a) zu regulieren. Die Absenkung des festen Teils (16d) kann erzielt werden, indem die Platte (16f) herausgezogen wird, um die Fallregulierung für den Pfosten (16e) auszulösen und das feste Teil (16d) mit dem Pfosten (16e) gemeinsam fallenzulassen. Im Ergebnis wird die Bewegung des Tragestifts (16a) in Richtung des Pfeils (A2), der in 3A illustriert ist, reguliert. D.h., die Bewegung des frei gleitbaren Tragestifts (16a) kann arretiert werden.As in 3C is shown, the locking of the carrying pin ( 16a ) achieved by the fixed part ( 16d ) is lowered to allow retraction of the carrying pin ( 16a ) to regulate. The lowering of the fixed part ( 16d ) can be achieved by placing the plate ( 16f ) is pulled out to adjust the fall adjustment for the post ( 16e ) and the fixed part ( 16d ) with the post ( 16e ) to drop together. As a result, the movement of the support pin ( 16a ) in the direction of the arrow (A2) in 3A is illustrated, regulated. That is, the movement of the freely slidable carrying pin ( 16a ) can be locked.

Der Tragestift (16a) und das bewegliche Teil (16b) können manuell vor- und zurückgeschoben werden. In diesem Fall kann ein Operator den Tragestift (16a) zu dem Zeitpunkt manuell vorschieben, wenn der Einkristall (3) zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist, um den Bereich am Spitzenende des Tragestifts (16a) in Kontakt mit dem Einkristall (3) zu bringen. Dann wird, wenn der Kontakt des Bereichs am Spitzenende des Tragestifts (16a) visuell bestätigt werden kann, der Kristallschaft (13) leicht abgesenkt, während die senkrechte Position des Tragestifts (16a) fixiert ist, um das Einschieben des Tragestifts (16a) gegen den Einkristall (3) zu verstärken, und dann wird die Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) verbunden, um den Einkristall-Wachstumsprozess fortzusetzen. So kann zusammen mit dem Tragestift (16a) der Einkristall (3) abgesenkt werden, während er der abwechselnden Rotation unterzogen wird, wodurch der Einkristall (3) weiter wachsen kann.The carrying pin ( 16a ) and the moving part ( 16b ) can be moved back and forth manually. In this case, an operator can use the carrying pin ( 16a ) manually at the point in time when the single crystal ( 3 ) has grown to a predetermined crystal shape to cover the area at the tip end of the carrying pin ( 16a ) in contact with the single crystal ( 3 ) bring to. Then, when the contact of the area at the tip end of the carrying pin ( 16a ) can be visually confirmed, the crystal shaft ( 13th ) slightly lowered while the vertical position of the carrying pin ( 16a ) is fixed so that the carrying pin ( 16a ) against the single crystal ( 3 ), and then the single crystal weight mount ( 16 ) with the crystal feeding mechanism ( 14th ) connected to continue the single crystal growth process. Together with the carrying pin ( 16a ) the single crystal ( 3 ) while being subjected to the alternate rotation, whereby the single crystal ( 3 ) can continue to grow.

Wenn auf Basis der Ausgabe des Resolvers (14a), der Ausgabe des Lastsensors (20), einem von der Kamera (17) aufgenommenen Bildes festgelegt werden kann, dass der Einkristall (3) zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist, kann der Tragestift (16a) automatisch vorgeschoben werden, um den Bereich am Spitzenende des Tragestifts (16a) in Kontakt mit dem Einkristall (3) zu bringen.If based on the output of the resolver ( 14a ), the output of the load sensor ( 20th ), one from the camera ( 17th ) recorded image can be determined that the single crystal ( 3 ) has grown to a given crystal shape, the carrying pin ( 16a ) automatically advanced to cover the area at the tip end of the carrying pen ( 16a ) in contact with the single crystal ( 3 ) bring to.

Die Seitenoberfläche des beweglichen Teils (16b), die dem festen Teil (16d) gegenüberliegt, bildet eine abgeschrägte Oberfläche (Sb) mit einem Neigungswinkel θ von 20° bis 25°, relativ zu einer senkrechten Oberfläche, während die Seitenoberfläche des festen Teils (16d) eine umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche (Sd) mit dem Neigungswinkel θ, der der abgeschrägten Oberfläche entspricht, bildet. In einem unarretierten Zustand ist das feste Teil (16d) schräg oberhalb des beweglichen Teils (16b) angeordnet und durch Absenken des festen Teils (16d) und Platzieren desselben auf die Basis (16c) wird der Tragestift (16a) arretiert. Zu diesem Zeitpunkt wird die umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche (Sd) des festen Teils (16d) nach unten geschoben in die Richtung, die durch den Pfeil (A4) der 3B bezeichnet ist, während sie die abgeschrägte Oberfläche (Sb) des beweglichen Teils (16b) berührt, so dass das feste Teil (16d) auf eine geeignete Position in Bezug auf jegliche Position des beweglichen Teils (16b) abgesenkt werden kann. Ferner kann, verglichen mit einem Fall, in dem das bewegliche Teil (16b) und das feste Teil (16d) jeweils eine senkrechte Oberfläche haben, die Druckkraft des festen Teils (16d) gegen das bewegliche Teil (16b) erhöht werden. So kann der Tragestift (16a) verlässlich fixiert werden und hierdurch die Tragekraft des Tragestifts (16a) entgegen der Zentrifugalkraft während der Rotation des Einkristalls (3) erhöht werden.The side surface of the moving part ( 16b ) belonging to the fixed part ( 16d ) is opposite, forms a beveled surface ( Sb ) with an angle of inclination θ from 20 ° to 25 °, relative to a perpendicular surface, while the side surface of the solid part ( 16d ) an inverted-beveled surface ( Sd ) with the angle of inclination θ corresponding to the beveled surface. In an unlocked state, the fixed part ( 16d ) diagonally above the moving part ( 16b ) and by lowering the fixed part ( 16d ) and placing it on the base ( 16c ) the carrying pin ( 16a ) locked. At this point the reverse-beveled surface ( Sd ) of the fixed part ( 16d ) pushed down in the direction indicated by the arrow (A4) of the 3B while it denotes the beveled surface ( Sb ) of the moving part ( 16b ) so that the fixed part ( 16d ) to a suitable position in relation to any position of the moving part ( 16b ) can be lowered. Further, compared with a case where the movable part ( 16b ) and the fixed part ( 16d ) each have a vertical surface, the compressive force of the fixed part ( 16d ) against the moving part ( 16b ) increase. So the carrying pin ( 16a ) can be reliably fixed and thereby the carrying capacity of the carrying pin ( 16a ) against the centrifugal force during the rotation of the single crystal ( 3 ) increase.

4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Herstellungsverfahren für den Einkristall (3) unter Verwendung des FZ-Verfahrens veranschaulicht. 5 ist eine schematische Ansicht, um das Herstellungsverfahren für den Einkristall (3) zusammen mit 4 zu erklären. 6 ist eine Seitenansicht, die schematisch die Form eines Einkristall-Ingots (31) illustriert, der unter Verwendung des FZ-Verfahrens hergestellt wurde. 4th Fig. 13 is a flow chart schematically showing a manufacturing process for the single crystal ( 3 ) using the FZ method. 5 Fig. 13 is a schematic view for explaining the manufacturing process for the single crystal ( 3 ) along with 4th to explain. 6th is a side view schematically showing the shape of a single crystal ingot ( 31 ) which was produced using the FZ process.

Wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, werden beim Wachsen des Einkristalls (3) unter Verwendung des FZ-Verfahrens die folgenden Schritte der Reihe nach durchgeführt: ein Vereinigungsschritt (S1) des Schmelzens des Bereichs am Spitzenende des Ausgangsmaterialstabs (1) zur Vereinigung mit dem Keimkristall (2); ein Schritt (S2) des Verengens, bei dem der Durchmesser des Einkristalls (3) verringert wird, um Dislokation des Einkristalls zu beseitigen; ein Schritt (S3) des Wachsens des konischen Abschnitts, in dem der konische Abschnitt (3b) wächst, in dem der Kristalldurchmesser allmählich zu einem Zieldurchmesser vergrößert wird; ein Schritt (S4) des Wachsens des geraden Körperabschnitts, in dem der Abschnitt (3c) des geraden Körpers mit einem konstanten Durchmesser wächst; ein Schritt (S5) des Wachsens des Bodenabschnitts, in dem ein Bodenabschnitt (3d) wächst, in dem der Kristalldurchmesser sich allmählich verringert; und einen Abkühlschritt (S6) des Abkühlens des Einkristalls (3) nach dem Wachsen des Einkristalls (3).As in the 4th until 6th shown, when the single crystal grows ( 3 ) carried out the following steps in sequence using the FZ method: a unification step ( S1 ) of melting the area at the tip end of the starting material rod ( 1 ) to unite with the seed crystal ( 2 ); a step ( S2 ) of narrowing, in which the diameter of the single crystal ( 3 ) is decreased to eliminate dislocation of the single crystal; a step ( S3 ) the growing of the conical section in which the conical section ( 3b ) grows by gradually increasing the crystal diameter to a target diameter; a step ( S4 ) the growth of the straight section of the body where the section ( 3c ) the straight body grows with a constant diameter; a step ( S5 ) the growth of the soil section in which a soil section ( 3d ) grows in which the crystal diameter gradually decreases; and a cooling step ( S6 ) the cooling of the single crystal ( 3 ) after the single crystal has grown ( 3 ).

In dem Vereinigungsschritt (S1) wird der an dem unteren Ende des Ausgangsmaterialschafts (11) befestigte Ausgangsmaterialstab (1) abgesenkt, so dass er sich innerhalb der Induktionsheizspule (15) befindet, und der Abschnitt am verengten Spitzenende des Ausgangsmaterialstabs (1) wird zu einem geschmolzenem Zustand erhitzt, gefolgt von der Vereinigung des geschmolzenen Teils mit dem Keimkristall (2), der an dem oberen Ende des Kristallschafts (13) befestigt ist. Danach wird der Keimkristall (2) abgesehen von der Induktionsheizspule (15) langsam abgesenkt, um sich abzutrennen und hierdurch die Fest-Flüssig-Grenzfläche zwischen dem Keimkristall (2) und dem geschmolzenen Teil zu kristallisieren. Ferner wird der geschmolzene Teil beibehalten, indem der Ausgangsmaterialstab (1) zusammen mit dem Keimkristall (2) abgesenkt wird. In dem Schritt (S3) zum Wachsen des konischen Abschnitts wird der Einkristall (3) wachsengelassen, indem eine Geschwindigkeit der Zufuhr von Ausgangsmaterial und eine Geschwindigkeit der Kristallzuführung so gesteuert wird, dass sich der Kristalldurchmesser allmählich vergrößert. In dem Schritt (S4) des Wachsens des geraden Körperabschnitts wird der Einkristall (3) wachsengelassen, indem die Geschwindigkeit der Zufuhr des Ausgangsmaterials und die Geschwindigkeit der Kristallzufuhr so gesteuert werden, dass der Kristalldurchmesser konstant gehalten wird. Dabei trägt der Kristallschaft (13) den Einkristall (3), während er der abwechselnden Rotation unterzogen wird. Die senkrechte Position des Kristallschafts (13) wird durch den Kristall-Zufuhrmechanismus (14) gesteuert.In the unification step ( S1 ) is the one at the lower end of the starting material shaft ( 11 ) attached starting material rod ( 1 ) so that it is inside the induction heating coil ( 15th ), and the portion at the narrowed tip end of the starting material rod ( 1 ) is heated to a molten state, followed by the union of the molten part with the seed crystal ( 2 ) attached to the top of the crystal shaft ( 13th ) is attached. Then the seed crystal ( 2 ) apart from the induction heating coil ( 15th ) slowly lowered in order to separate and thereby the solid-liquid interface between the seed crystal ( 2 ) and crystallize the molten part. Further, the molten part is kept by using the raw material rod ( 1 ) together with the seed crystal ( 2 ) is lowered. In the step ( S3 ) to grow the conical section the single crystal ( 3 ) is grown by controlling a feed rate of raw material and a rate of crystal feed so that the crystal diameter gradually increases. In the step ( S4 ) of the growth of the straight body section, the single crystal ( 3 ) grown by controlling the feed rate of the raw material and the rate of crystal feed so as to keep the crystal diameter constant. The crystal shaft carries ( 13th ) the single crystal ( 3 ) while it is subjected to the alternate rotation. The vertical position of the crystal shaft ( 13th ) is made by the crystal feeding mechanism ( 14th ) controlled.

Auf diese Weise wird ein Einkristall-Ingot (31) mit einem verengten Abschnitt (3a) mit einem verengten Kristalldurchmesser, dem konischen Abschnitt (3b) mit einem Durchmesser, der sich von dem oberen Ende des verengten Abschnitts (3a) allmählich vergrößert, dem geraden Körperabschnitt (3c) mit einem konstanten Durchmesser und dem Bodenabschnitt (3d) mit einem allmählich verringerten Durchmesser fertiggestellt. Bei dem FZ-Verfahren wird der Einkristall-Ingot (31) in der Reihenfolge von dem verengten Abschnitt (3a), dem konischen Abschnitt (3b), dem geraden Körperabschnitt (3c) und dem Bodenabschnitt (3d) ausgebildet. Der Durchmesser des geraden Körperabschnitts (3c) des Einkristalls (3) ist im Allgemeinen größer als derjenige des Ausgangsmaterialstabs (1). Der gerade Körperabschnitt (3c) ist ein Abschnitt, der als Produkt bereitgestellt wird. Die Länge des Einkristalls (3) hängt von der Menge des Ausgangsmaterialstabs ab.In this way, a single crystal ingot ( 31 ) with a narrowed section ( 3a ) with a narrowed crystal diameter, the conical section ( 3b ) with a diameter extending from the top of the narrowed section ( 3a ) gradually enlarged, the straight body section ( 3c ) with a constant diameter and the bottom section ( 3d ) finished with a gradually reduced diameter. In the FZ process, the single crystal ingot ( 31 ) in the order of the narrowed section ( 3a ), the conical section ( 3b ), the straight body section ( 3c ) and the bottom section ( 3d ) educated. The diameter of the straight body section ( 3c ) of the single crystal ( 3 ) is generally larger than that of the starting material rod ( 1 ). The straight body section ( 3c ) is a section provided as a product. The length of the single crystal ( 3 ) depends on the amount of the raw material rod.

7 und 8 sind Seitenansichten zur Erläuterung einer Methode zum Umschalten des Trägers für den Einkristall (3). 7th and 8th are side views for explaining a method of switching the carrier for the single crystal ( 3 ).

Wie in 7A illustriert ist, hat unmittelbar nach dem Beginn des Schritts (S4) des Wachsens des geraden Körperabschnitts der Einkristall (3) noch nicht signifikant an Gewicht zugenommen und kann somit von dem Kristallschaft (13) alleine getragen werden. Somit trägt in dem frühen Stadium des Kristallwachstumsprozesses der Kristallschaft (13) den Einkristall (3) von direkt unter ihm an einem Punkt, und der Kristallschaft (13) wird abgesenkt, während er der abwechselnden Rotation unterzogen wird, und so wächst der Einkristall (3) nach unten. Die abwechselnde Rotation und die senkrechte Position des Kristallschafts (13) werden durch den Mechanismus (14) zur Zufuhr des Kristalls gesteuert.As in 7A is illustrated has immediately after the start of step ( S4 ) the growth of the straight body portion of the single crystal ( 3 ) has not yet gained significant weight and can therefore be removed from the crystal shaft ( 13th ) can be worn alone. Thus, in the early stage of the crystal growth process, the crystal shaft ( 13th ) the single crystal ( 3 ) from just below it at a point, and the crystal shaft ( 13th ) is lowered while it is subjected to the alternate rotation, and thus the single crystal ( 3 ) downward. The alternating rotation and vertical position of the crystal shaft ( 13th ) are made by the mechanism ( 14th ) controlled for the supply of the crystal.

Wie in 7B veranschaulicht ist, berühren die Bereiche am Spitzenende der Tragestifte (16a) die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts (3b) des Einkristalls (3), wenn der Einkristall (3) zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist und dadurch dessen konischer Abschnitt (3b) einen vorgegebenen Durchmesser (R1) (siehe 2) in derselben Höhe wie die Tragestifte (16a) hat.As in 7B is illustrated, the areas at the tip end of the support pins ( 16a ) the outer peripheral surface of the conical portion ( 3b ) of the single crystal ( 3 ) when the single crystal ( 3 ) has grown to a given crystal shape and thereby its conical section ( 3b ) a given diameter ( R1 ) (please refer 2 ) at the same height as the carrying pins ( 16a ) Has.

Wie in 8A illustriert ist, wird, wenn aus dem von der Kamera (17) aufgenommenen Bild oder durch visuelle Beobachtung festgelegt wurde, dass die Bereiche am Spitzenende der Tragestifte (16a) und der Einkristall (3) sich berühren, die Position der Tragestifte (16a) durch den Arretierungsmechanismus (16L) fixiert. D.h., die Absenkung des festen Teils (16d) reguliert das Gleiten der Tragestifte (16a) in Richtung des Zurückziehens. Auf diese Weise wird das Hauptelement für das Tragen des Einkristalls (3) von dem Kristallschaft (13) auf die Tragestifte (16a) umgeschaltet. Das Absenken des festen Teils (16d) kann manuell durch einen Operator oder automatisch auf Basis des von der Kamera (17) aufgenommenen Bildes durchgeführt werden.As in 8A is illustrated, if from the camera ( 17th ) or by visual observation that the areas at the tip end of the carrying pins ( 16a ) and the single crystal ( 3 ) touch, the position of the carrying pins ( 16a ) by the locking mechanism ( 16L ) fixed. That is, the lowering of the fixed part ( 16d ) regulates the sliding of the carrying pins ( 16a ) in the direction of retraction. In this way, the main element for supporting the single crystal ( 3 ) from the crystal shaft ( 13th ) onto the carrying pins ( 16a ) switched. The lowering of the fixed part ( 16d ) can be done manually by an operator or automatically based on the camera ( 17th ) recorded image.

Wie in 8B illustriert ist, wird nach Beendigung des Umschaltens der Tragemethode für den Einkristall (3) der Kristallschaft (13) leicht abgesenkt, wie durch Pfeil (A5) bezeichnet, wobei die senkrechte Position der Tragestifte (16a) fixiert ist, um das Einschieben der Tragestifte (16a) gegen den Einkristall (3) zu verstärken. D.h., die Tragestifte (16a) stoßen gegen die konische Oberfläche des Einkristalls (3) an, so dass die Absenkung der konischen Oberfläche die Druckkraft (Pfeil (A6)) gegen die Tragestifte (16a) verstärken kann. Das obige Umschalten des Trägers bezieht sich auf das Arretieren der Vorschub-/Rückzugs-Bewegung der Tragestifte in einem Zustand, in dem die vorderen Enden der Tragestifte den Einkristall berühren.As in 8B is illustrated, after the completion of switching the carrying method for the single crystal ( 3 ) the crystal shaft ( 13th ) slightly lowered, as indicated by arrow (A5), whereby the vertical position of the support pins ( 16a ) is fixed so that the carrying pins ( 16a ) against the single crystal ( 3 ) to reinforce. That is, the carrying pins ( 16a ) collide with the conical surface of the single crystal ( 3 ) so that the lowering of the conical surface exerts the compressive force (arrow (A6)) against the support pins ( 16a ) can amplify. The above switching of the carrier relates to the locking of the advancing / retreating movement of the carrying pins in a state in which the leading ends of the carrying pins are in contact with the single crystal.

Das Maß der Absenkung (d) des Kristallschafts (13) ist größer als 0 und 0,5 mm oder kleiner (0 mm < d ≤ 0,5 mm). Wenn das Maß der Absenkung (d) des Kristallschafts (13) größer als 0 mm ist, kann die Tragekraft der Tragestifte (16a) für den Einkristall (3) verstärkt werden. Wenn das Maß der Absenkung (d) des Kristallschafts (13) 0,5 mm oder kleiner ist, kann verhindert werden, dass eine Zugspannung an dem Keimkristall (2) übermäßig groß wird, wodurch ein Risiko, dass ein Riss oder Sprung in der Nähe des Verbindungspunkts zwischen dem Keimkristall (2) und dem Kristallschaft (13) auftritt, vermieden werden kann.The amount of depression (d) of the crystal shaft ( 13th ) is larger than 0 and 0.5 mm or smaller (0 mm <d ≤ 0.5 mm). When the amount of depression (d) of the crystal shaft ( 13th ) is greater than 0 mm, the carrying capacity of the carrying pins ( 16a ) for the single crystal ( 3 ) are reinforced. When the amount of depression (d) of the crystal shaft ( 13th ) Is 0.5 mm or less, tensile stress on the seed crystal ( 2 ) becomes excessively large, creating a risk of a crack or crack near the connection point between the seed crystal ( 2 ) and the crystal shaft ( 13th ) occurs, can be avoided.

Nachdem der Kristallschaft (13) leicht abgesenkt wurde, um die Tragekraft der Tragestifte (16a) für den Einkristall (3) zu verstärken, wird der Kristall-Zufuhrmechanismus (14) nicht nur mit dem Kristallschaft (13) verbunden, sondern auch mit der Einkristall-Gewichtshalterung (16). Wenn die Einkristall-Gewichtshalterung (16) durch die Kupplung (16y) mit dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) verbunden wird, wird der Einkristall (3) durch die Tragestifte (16a) rotiert und angehoben/abgesenkt, und die Tragestifte (16a) werden koaxial mit dem Kristallschaft (13) rotiert. In einem Zustand, in dem die Einkristall-Gewichtshalterung (16) mit dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) verbunden ist, kann der Kristallschaft (13) zusammen mit der Einkristall-Gewichtshalterung (16) angetrieben werden und von dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) getrennt werden. Wenn der Kristallschaft (13) von dem Kristall-Zufuhrmechanismus (14) getrennt wird, verliert der Kristallschaft (13) seine Funktion als Antriebsquelle und wird ein Element, das lediglich der Bewegung des Einkristalls (3) frei folgt.After the crystal shaft ( 13th ) has been lowered slightly in order to increase the load-bearing capacity of the carrying pins ( 16a ) for the single crystal ( 3 ), the crystal feeding mechanism ( 14th ) not only with the crystal shaft ( 13th ), but also with the single crystal weight holder ( 16 ). When the single crystal weight holder ( 16 ) through the coupling ( 16y ) with the crystal feeding mechanism ( 14th ) is connected, the single crystal ( 3 ) through the carrying pins ( 16a ) rotates and raised / lowered, and the support pins ( 16a ) are coaxial with the crystal shaft ( 13th ) rotates. In a state where the single crystal weight holder ( 16 ) with the crystal feeding mechanism ( 14th ) is connected, the crystal shaft ( 13th ) together with the single crystal weight holder ( 16 ) are driven and by the crystal feeding mechanism ( 14th ) are separated. When the crystal shaft ( 13th ) from the crystal feeding mechanism ( 14th ) is separated, the crystal shaft loses ( 13th ) its function as a drive source and becomes an element that only supports the movement of the single crystal ( 3 ) follows freely.

Danach wird, wie in 1 illustriert ist, der Schritt (S4) des Wachsens des geraden Körperabschnitts fortgesetzt, wobei der Einkristall (3) von den mehreren Tragestiften (16a) getragen wird. Weil der Einkristall (3) von den Tragestiften (16a) getragen wird, wird die senkrechte Position des Einkristalls (3) durch den Kristall-Zufuhrmechanismus (14) gesteuert, der die Tragestifte (16a) antreibt. Weil die Tragestifte (16a) den Einkristall (3) tragen, während er der abwechselnden Rotation unterzogen wird, wie durch Pfeil (A1) bezeichnet, kann der Einkristall (3) ferner auch der abwechselnden Rotation unterzogen werden. Dies erlaubt die Verringerung der Variation der Verteilung der Dotierungsmittelkonzentration innerhalb der Ebene in dem Kristall.After that, as in 1 illustrated is the step ( S4 ) continued to grow the straight body portion, with the single crystal ( 3 ) from the multiple carrying pins ( 16a ) will be carried. Because the single crystal ( 3 ) from the carrying pins ( 16a ) is carried, the vertical position of the single crystal ( 3 ) by the crystal feeding mechanism ( 14th ) controlled by the carrying pins ( 16a ) drives. Because the carrying pins ( 16a ) the single crystal ( 3 ) while being subjected to the alternate rotation as indicated by arrow (A1), the single crystal ( 3 ) are also subjected to the alternating rotation. This allows the in-plane variation of the dopant concentration distribution in the crystal to be reduced.

Wie oben beschrieben, wird in dem Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform nach Beendigung des Umschalten des Trägers für den Einkristall (3) auf die Tragestifte (16a) der Kristallschaft (13) abgesenkt, wobei die senkrechte Position der Tragestifte (16a) fixiert ist, um hierdurch das Einschieben der Tragestifte (16a) gegen den Einkristall (3) zu verstärkten. Dies kann die Tragekraft der Tragestifte (16a) für den Einkristall (3) erhöhen, um hierdurch Schwingungen des Kristalls nach dem Umschalten des Hauptelements für das Tragen des Einkristalls (3) von dem Kristallschaft (13) auf die Tragestifte (16a) zu unterdrücken. So ist es möglich, das Auftreten von Kristallbiegung zu vermeiden, wenn der Einkristall (3) der abwechselnden Rotation unterzogen wird, während er von den Tragestiften (16a) getragen wird.As described above, in the single crystal manufacturing method according to the present embodiment, after completion of the switching of the carrier for the single crystal ( 3 ) onto the carrying pins ( 16a ) the crystal shaft ( 13th ) lowered, whereby the vertical position of the support pins ( 16a ) is fixed so that the carrying pins ( 16a ) against the single crystal ( 3 ) to reinforce. This can reduce the carrying capacity of the carrying pins ( 16a ) for the single crystal ( 3 ) to increase vibrations of the crystal after switching the main element for supporting the single crystal ( 3 ) from the crystal shaft ( 13th ) onto the carrying pins ( 16a ) to suppress. Thus, it is possible to prevent crystal bending from occurring when the single crystal ( 3 ) is subjected to alternating rotation while being supported by the support pins ( 16a ) will be carried.

9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Einkristall-Gewichtshalterung (16) gemäß einer zweiten Ausführungsform illustriert. 9 Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing the single crystal weight holder ( 16 ) illustrated according to a second embodiment.

Wie in 9 illustriert ist, zeichnet sich die Einkristall-Gewichtshalterung (16) gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch aus, dass ein Tragemittel für das Tragen eines Einkristalls mit erhöhtem Gewicht nicht von den Tragestiften (16a), sondern von einem Tragering (16r) gebildet ist. Der Tragering (16r) ist ein ringförmiges Bauteil und dient dazu, den Einkristall (3) zu tragen, indem es gegen die gesamte äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts (3b) des Einkristalls (3) anstößt. Der Tragering (16r) ist koaxial mit dem Kristallschaft (13) angeordnet und durch eine Vielzahl von Schäften (16s), die den Tragering (16r) anheben/absenken können, auf dem Rotationstrageschaft (16z) montiert.As in 9 is illustrated, the single crystal weight holder ( 16 ) according to the present embodiment in that a carrying means for carrying a single crystal with increased weight is not supported by the carrying pins ( 16a ), but is formed by a support ring (16r). The support ring (16r) is an annular component and is used to support the single crystal ( 3 ) by pressing against the entire outer peripheral surface of the conical section ( 3b ) of the single crystal ( 3 ) triggers. The support ring (16r) is coaxial with the crystal shaft ( 13th ) arranged and by a plurality of shafts (16s), which can raise / lower the support ring (16r), on the rotation support shaft ( 16z ) assembled.

10A bis 10C sind Ansichten, die den Aufbau des Tragerings (16r) illustrieren. 10A ist eine Draufsicht, 10B ist eine Querschnittsansicht und 10C ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand illustriert, bei dem der Einkristall (3) getragen wird. 10A until 10C are views illustrating the structure of the support ring (16r). 10A is a plan view, 10B Fig. 11 is a cross-sectional view and 10C Fig. 13 is a cross-sectional view illustrating a state in which the single crystal ( 3 ) will be carried.

Wie in den 10A bis 10C illustriert, ist ein Durchmesser (R3) der Öffnung des Tragerings (16r) kleiner als ein Durchmesser (R2) des geraden Körperabschnitts (3c) des Einkristalls (3). Somit stößt, wenn der Einkristall (3) abgesenkt wird oder wenn der Tragering (16r) angehoben wird und hervorruft, dass der Bereich am unteren Ende des Einkristalls (3) in den Tragering (16r) eingeführt wird, der Tragering (16r) gegen den gesamten äußeren Umfang des konischen Abschnitts (3b) und trägt so den Einkristall (3) und es wird verhindert, dass er sich über die Position hinaus nach oben bewegt, die mit dem konischen Abschnitt (3b) in Kontakt steht. In diesem Zustand wird das Hauptelement für das Tragen des Einkristalls (3) von dem Kristallschaft (13) auf den Tragering (16r) umgeschaltet.As in the 10A until 10C illustrated, a diameter (R3) of the opening of the support ring (16r) is smaller than a diameter ( R2 ) of the straight body section ( 3c ) of the single crystal ( 3 ). Thus, when the single crystal ( 3 ) is lowered or when the support ring (16r) is raised and causes the area at the lower end of the single crystal ( 3 ) is inserted into the support ring (16r), the support ring (16r) against the entire outer circumference of the conical section ( 3b ) and thus carries the single crystal ( 3 ) and it is prevented from moving up beyond the position associated with the conical section ( 3b ) is in contact. In this state, the main element for supporting the single crystal ( 3 ) from the crystal shaft ( 13th ) switched to the support ring (16r).

Der Tragering (16r) kann ein inneres Ringbauteil, das aus einem ersten Material hergestellt ist und so gestaltet ist, dass es gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts (3b) des Einkristalls (3) anstößt, und ein äußeres Ringbauteil, das aus einem zweiten Material hergestellt ist und an der äußeren Umfangsseite des inneren Ringbauteils angeordnet ist, einschließen. In diesem Fall ist das erste Material vorzugsweise Borsilikatglas und das zweite Material ist vorzugsweise Metall oder Keramikmaterial. Mit diesem Aufbau ist es möglich, die Haftung zwischen dem Tragering (16r) und dem Einkristall (3) zu verstärken, während die gewünschte Festigkeit sichergestellt wird, um die Tragekraft weiter zu erhöhen.The support ring (16r) may be an inner ring member made of a first material and configured to be pressed against the outer peripheral surface of the conical portion ( 3b ) of the single crystal ( 3 ) and include an outer ring member made of a second material and disposed on the outer peripheral side of the inner ring member. In this case the first material is preferably borosilicate glass and the second material is preferably metal or ceramic material. With this structure it is possible to reduce the adhesion between the support ring (16r) and the single crystal ( 3 ) while ensuring the desired strength to further increase the load-bearing capacity.

Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Tragering (16r) als das Tragemittel für den Einkristall (3) verwendet und selbst in diesem Fall können dieselben Effekte, wie diejenigen in der obigen ersten Ausführungsform erhalten werden. D.h., nach Beendigung des Umschaltens des Trägers für den Einkristall (3) auf den Tragering (16r) wird der Kristallschaft (13) abgesenkt, wobei die senkrechte Position des Tragerings (16r) fixiert ist, um das Einschieben des Tragerings (16r) gegen den Einkristall (3) zu verstärken. Dies kann die Tragekraft des Tragerings (16r) für den Einkristall (3) erhöhen und dadurch Schwingung des Kristalls nach dem Umschalten des Hauptelements für das Tragen des Einkristalls (3) von dem Kristallschaft (13) auf den Tragering (16r) unterdrücken. So ist es möglich, das Auftreten von Kristallbiegung zu vermeiden, wenn der Einkristall (3) der abwechselnden Rotation unterzogen wird, während er von dem Tragering (16r) getragen wird.As described above, in the present embodiment, the support ring (16r) is used as the support means for the single crystal ( 3 ) is used, and even in this case, the same effects as those in the above first embodiment can be obtained. That is, after completion of the switching of the carrier for the single crystal ( 3 ) the crystal shaft ( 13th ) lowered, the vertical position of the support ring (16r) being fixed in order to prevent the support ring (16r) from being pushed in against the single crystal ( 3 ) to reinforce. This can reduce the load-bearing force of the support ring (16r) for the single crystal ( 3 ) and thereby increase the oscillation of the crystal after switching the main element for supporting the single crystal ( 3 ) from the crystal shaft ( 13th ) onto the support ring (16r). Thus, it is possible to prevent crystal bending from occurring when the single crystal ( 3 ) is subjected to alternate rotation while being carried by the support ring (16r).

Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und unterschiedliche Modifizierungen können innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, und sämtliche Modifikationen sind in den Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.While the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention, and all modifications are included within the scope of the present invention.

Beispielsweise werden in der ersten Ausführungsform das bewegliche Teil (16b) und das feste Teil (16d) als eine Methode zur Verriegelung des Gleitens der Tragestifte (16a) entlang der radialen Richtung des Einkristalls (3) verwendet; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und verschiedene andere Arretierungsmethoden können angewandt werden.For example, in the first embodiment, the movable part ( 16b ) and the fixed part ( 16d ) as a method of locking the sliding of the support pins ( 16a ) along the radial direction of the single crystal ( 3 ) used; however, the present invention is not limited thereto, and various other locking methods can be employed.

Ferner kann, obwohl das Umschalten der Tragemethode für den Einkristall (3) in den ersten und zweiten Ausführungsformen während des Schritts (S4) des Wachsens des geraden Körperabschnitts durchgeführt wird, es während des Schritts (S3) des Wachsens des konischen Abschnitts durchgeführt werden. Darüber hinaus kann der Zeitpunkt, wann die Tragemethode für den Einkristall (3) umgeschaltet wird, nicht nur durch visuelle Beobachtung oder auf Basis des von der Kamera (17) aufgenommenen Bildes festgelegt werden, sondern auch unter Verwendung des Lastsensors (20). D.h., wenn der Träger für den Einkristall (3) auf die Tragestifte (16a) umgeschaltet wird, detektiert der Lastsensor (20), der an dem unteren Ende des Kristallschafts (13) befestigt ist, einen plötzlichen Abfall des Gewichts des Einkristalls (3), was es somit erlaubt, zu diesem Zeitpunkt die Arretierung der Tragestifte (16a) durchzuführen. Der Lastsensor (20) kann nicht nur auf der Seite des Kristallschafts (13), sondern auch auf der Seite der Tragestifte (16a) vorgesehen sein. In diesem Fall detektiert der Lastsensor (20), wenn der Träger für den Einkristall (3) auf die Tragestifte (16a) umgeschaltet wird, eine plötzliche Zunahme des Lastgewichts, was es somit ermöglicht, die Arretierung der Tragestifte zu diesem Zeitpunkt durchzuführen.Further, although switching the carrying method for the single crystal ( 3 ) in the first and second embodiments during step ( S4 ) of the straight part of the body waxing, it is performed during the step ( S3 ) of growing the conical section. In addition, when the method of carrying the single crystal ( 3 ) is switched, not just by visual observation or based on the camera ( 17th ) captured image, but also using the load sensor ( 20th ). That is, if the carrier for the single crystal ( 3 ) onto the carrying pins ( 16a ) is switched over, the load sensor detects ( 20th ) attached to the lower end of the crystal shaft ( 13th ) is attached, a sudden drop in the weight of the single crystal ( 3 ), which allows the locking of the carrying pins ( 16a ) to perform. The load sensor ( 20th ) can not only be on the side of the crystal shaft ( 13th ), but also on the side of the carrying pins ( 16a ) be provided. In this case the load sensor detects ( 20th ) if the carrier for the single crystal ( 3 ) onto the carrying pins ( 16a ) is switched, a sudden increase in the weight of the load, thus making it possible to lock the support pins at this point in time.

Die Detektion des Zeitpunkts für das Umschalten der Tragemethode für den Einkristall (3) kann elektrisch durchgeführt werden. D.h., eine Spannung wird an die Tragestifte (16a) angelegt und wenn die Tragestifte (16a) den Einkristall (3) berühren, fließt ein schwacher Strom und verringert so die angelegte Spannung. Somit kann zu diesem Zeitpunkt die Arretierung der Tragestifte (16a) durchgeführt werden, um den Träger für den Einkristall (3) umzuschalten.The detection of the point in time for switching the carrying method for the single crystal ( 3 ) can be carried out electrically. Ie, a voltage is applied to the carrying pins ( 16a ) and when the carrying pins ( 16a ) the single crystal ( 3 ), a weak current flows and thus reduces the applied voltage. This means that the locking of the carrying pins ( 16a ) to be carried out to the carrier for the single crystal ( 3 ) to switch.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Einkristall ist nicht auf einen Silicium-Einkristall beschränkt, sondern kann unterschiedliche Einkristalle sein, die unter Verwendung des FZ-Verfahrens gewachsen sind.A single crystal produced according to the present invention is not limited to a silicon single crystal, but can be various single crystals grown using the FZ method.

BEISPIELEXAMPLE

Bei der Herstellung eines Silicium-Einkristalls mit einem Durchmesser von 200 mm mit dem FZ-Verfahren wurde der Einfluss bewertet, den die Anwesenheit/Abwesenheit des Kristall-Einschubprozesses, durchgeführt nach Beendigung des Umschaltens des Trägers von dem Kristallschaft auf die Tragestifte, auf die Qualität des Einkristalls hatte. Bei dieser Bewertung wurden sechs Silicium-Einkristall-Probenstücke unter jeweils unterschiedlichen Herstellungsbedingungen hergestellt.In the production of a silicon single crystal having a diameter of 200 mm by the FZ method, the influence that the presence / absence of the crystal insertion process carried out after the completion of switching the carrier from the crystal shaft to the support pins on the quality was evaluated of the single crystal had. In this evaluation, six silicon single crystal test pieces were manufactured under different manufacturing conditions, respectively.

Erste und zweite Probenstücke T1 und T2 (Vergleichsbeispiel 1) des Silicium-Einkristalls wurden unter den Bedingungen hergestellt, dass der Einkristall mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 20 U/min in einer Richtung rotiert wurde, und der Prozess des Einschiebens der Tragestifte durch Absenkung des Silicium-Einkristalls nicht durchgeführt wurde.First and second specimens T1 and T2 (Comparative Example 1) of the silicon single crystal were produced under the conditions that the single crystal was rotated in one direction at a rotational speed of 20 rpm and the process of inserting the support pins by lowering the silicon Single crystal was not performed.

Dritte und vierte Probenstücke T3 und T4 (Vergleichsbeispiel 2) wurden unter den Bedingungen hergestellt, dass der Einkristall der abwechselnden Rotation mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 20 U/min unterzogen wurde, und der Prozess des Einschiebens der Tragestifte durch Absenkung des Silicium-Einkristalls nicht durchgeführt wurde.Third and fourth test pieces T3 and T4 (Comparative Example 2) were manufactured under the conditions that the single crystal was subjected to alternate rotation at a rotation speed of 20 rpm and the process of inserting the support pins by lowering the silicon single crystal was not performed .

Fünfte und sechste Probenstücke T5 und T6 (Beispiel) wurden unter den Bedingungen hergestellt, dass der Einkristall der wechselnden Rotation unterzogen wurde, und der Prozess des Einschiebens der Tragestifte durchgeführt wurde, indem der Einkristall zusammen mit dem Kristallschaft um 0,1 mm abgesenkt wurde.Fifth and sixth test pieces T5 and T6 (Example) were manufactured under the conditions that the single crystal was subjected to the alternating rotation and the process of inserting the support pins was performed by lowering the single crystal together with the crystal shaft by 0.1 mm.

Die so hergestellten Silicium-Einkristall-Probenstücke T1 bis T6 wurden durch visuelle Beobachtung im Hinblick auf ihre Kristallform bewertet. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.The silicon single crystal specimens T1 to T6 thus prepared were evaluated for their crystal shape by visual observation. The results are shown in Table 1.

[Tabelle 1] Klassifizierung Einkristall-Probenstück Rotation Einschieben von Tragestiften Kristallbiegung Vergleichsbeispiel T1 Rotation in eine Richtung nicht durchgeführt trat nicht auf T2 Rotation in eine Richtung nicht durchgeführt trat nicht auf T3 abwechselnde Rotation nicht durchgeführt trat auf T4 abwechselnde Rotation nicht durchgeführt trat auf Beispiel T5 abwechselnde Rotation durchgeführt trat nicht auf T6 abwechselnde Rotation durchgeführt trat nicht auf [Table 1] Classification Single crystal specimen rotation Insertion of carrying pins Crystal bend Comparative example T1 Rotation in one direction not done did not occur T2 Rotation in one direction not done did not occur T3 alternating rotation not done occurred T4 alternating rotation not done occurred example T5 alternating rotation carried out did not occur T6 alternating rotation carried out did not occur

Tabelle 1 zeigt, dass sogar in der Tragemethode ohne das Einschieben der Tragestifte, bei dem bei Durchführung der Rotation in einer Richtung Kristallbiegung nicht auftrat, Kristallbiegung auftrat, wenn abwechselnde Rotation durchgeführt wurde. Ferner trat, wenn das Einschieben der Tragestifte durchgeführt wird, Kristallbiegung auch dann nicht auf, wenn die abwechselnde Rotation durchgeführt wurde.Table 1 shows that even in the carrying method without inserting the carrying pins, in which crystal bending did not occur when rotation was performed in one direction, crystal bending occurred when alternate rotation was performed. Further, when the insertion of the support pins is performed, crystal bending did not occur even when the alternate rotation was performed.

Als nächstes wurden sechs Silicium-Einkristall-Probenstücke T7 bis T12 unter der Bedingung hergestellt, dass sie jeweils unterschiedlich waren im Hinblick auf das Maß der Absenkung des Einkristalls bei dem Einschieben der Tragestifte. Bei dieser Bewertung wurden sämtliche Einkristall-Probenstücke T7 bis T12 der abwechselnden Rotation mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 20 U/min unterzogen. Das Ausmaß der Absenkung für das Einschieben der Tragestifte wurde für die Einkristall-Probenstücke T7, T8, T9, T10, T11 und T12 jeweils auf 0,1 mm, 0,2 mm,
0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm bzw. 0,6 mm eingestellt. Die so hergestellten Silicium-Einkristall-Probenstücke T7 bis T12 wurden durch visuelle Beobachtung im Hinblick auf Kristallform und Kristallbruch bewertet. Die Resultate sind in Tabelle 2 gezeigt.Next, six silicon single crystal test pieces T7 to T12 were prepared on the condition that they were each different in terms of the amount of sag of the single crystal when the support pins were inserted. In this evaluation, all of the single crystal specimens T7 to T12 were subjected to alternate rotation at a rotation speed of 20 rpm. The extent of the lowering for the insertion of the support pins was determined to be 0.1 mm, 0.2 mm,
0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm and 0.6 mm respectively. The silicon single crystal specimens T7 to T12 thus prepared were evaluated for crystal shape and crystal breakage by visual observation. The results are shown in Table 2.

[Tabelle 2] Klassifizierung Einkristall-Probenstück Ausmaß der Absenkung Kristallbiegung Kristallbruch Beispiel T7 0,1 mm trat nicht auf trat nicht auf T8 0,2 mm trat nicht auf trat nicht auf T9 0, 3 mm trat nicht auf trat nicht auf T10 0,4 mm trat nicht auf trat nicht auf T11 0,5 mm trat nicht auf trat nicht auf Vergleichsbeispiel T12 0,6 mm nicht bewertet trat auf [Table 2] Classification Single crystal specimen Extent of subsidence Crystal bend Crystal break example T7 0.1 mm did not occur did not occur T8 0.2 mm did not occur did not occur T9 0.3 mm did not occur did not occur T10 0.4 mm did not occur did not occur T11 0.5 mm did not occur did not occur Comparative example T12 0.6 mm not rated occurred

Tabelle 2 zeigt, dass der Kristallbruch des Einkristalls nicht auftritt, wenn das Ausmaß der Absenkung auf den Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm eingestellt ist, während er auftritt, wenn das Ausmaß der Absenkung auf 0,6 mm eingestellt ist.Table 2 shows that the crystal breakage of the single crystal does not occur when the amount of depression is set in the range of 0.1 mm to 0.5 mm, while it occurs when the amount of depression is set to 0.6 mm.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AusgangsmaterialstabRaw material rod
22
KeimkristallSeed crystal
33
EinkristallSingle crystal
3131
Einkristall-IngotSingle crystal ingot
3a3a
verengter Abschnittnarrowed section
3b3b
konischer Abschnittconical section
3c3c
gerader Körperabschnittstraight body section
3d3d
BodenabschnittFloor section
44th
geschmolzene Zonemolten zone
1010
Einkristall-HerstellungsvorrichtungSingle crystal manufacturing apparatus
1111
AusgangsmaterialschaftRaw material stock
1212th
Mechanismus zur Zufuhr von AusgangsmaterialMechanism for feeding raw material
1414th
Kristall-ZufuhrmechanismusCrystal feeding mechanism
1313th
KristallschaftCrystal shaft
14a14a
ResolverResolver
1515th
InduktionsheizspuleInduction heating coil
1616
Einkristall-GewichtshalterungSingle crystal weight holder
16L16L
ArretierungsmechanismusLocking mechanism
16a16a
TragestiftCarrying pin
16b16b
bewegliches Teilmoving part
16c16c
BasisBase
16d16d
festes Teilfixed part
16e16e
Pfostenpost
16f16f
Platteplate
16y16y
Kupplungcoupling
16z16z
RotationstrageschaftRotating shaft
1717th
CCD-KameraCCD camera
1818th
BildverarbeitungseinheitImage processing unit
1919th
SteuereinheitControl unit
2020th
LastsensorLoad sensor
R1R1
Durchmesser des konischen AbschnittsDiameter of the conical section
R2R2
Durchmesser des geraden KörperabschnittsDiameter of the straight body section
S1S1
VereinigungsschrittUnification step
S2S2
Schritt des VerengensStep of narrowing
S3S3
Schritt des Wachsens des konischen AbschnittsStep of growing the conical section
S4S4
Schritt des Wachsens des geraden KörperabschnittsStep of growing the straight body section
S5S5
Schritt des Wachsens des BodenabschnittsStep of growing the soil section
S6S6
AbkühlschrittCooling step
SbSb
abgeschrägte Oberflächebeveled surface
SdSd
umgekehrt-abgeschrägte Oberflächereverse-beveled surface
θθ
Neigungswinkel der abgeschrägten Oberfläche und der umgekehrt-abgeschrägten OberflächeInclination angles of the beveled surface and the reverse-beveled surface

Claims (16)

Einkristall-Herstellungsverfahren, das ein Verfahren unter Verwendung des FZ-Verfahrens ist, bei dem ein Teil eines Ausgangsmaterialstabs erhitzt wird, um eine geschmolzene Zone auszubilden, und der Ausgangsmaterialstab und ein Einkristall, die jeweils oberhalb und unterhalb der geschmolzenen Zone angeordnet sind, abgesenkt werden, um den Einkristall wachsen zu lassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: man lässt den Einkristall oberhalb eines Keimkristalls wachsen, während ein Kristallschaft, der das untere Ende des Keimkristalls trägt, rotiert wird; man lässt ein Tragemittel gegen eine äußere Umfangsoberfläche eines konischen Abschnitts des Einkristalls anstoßen und schaltet ein Haupttrageelement für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel um, wenn der Einkristall zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist; man senkt den Kristallschaft ab, während die senkrechte Position des Tragemittels beibehalten wird und verstärkt das Einschieben des Tragemittels gegen den Einkristall nach dem Umschalten des Haupttrageelements für den Einkristall auf das Tragemittel, wobei das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts zur Verstärkung des Einschiebens des Tragemittels gegen den Einkristall größer als 0 mm und 0,5 mm oder kleiner ist; und man lässt den Einkristall weiter wachsen, während der Einkristall von dem Tragemittel getragen wird.A single crystal manufacturing method, which is a method using the FZ method in which a part of a raw material rod is heated to form a molten zone, and the raw material rod and a single crystal disposed above and below the molten zone, respectively, are lowered to grow the single crystal, the method comprising the steps of: the single crystal is grown above a seed crystal while rotating a crystal shaft supporting the lower end of the seed crystal; a support means is abutted against an outer peripheral surface of a conical portion of the single crystal, and a main support member for the single crystal is switched from the crystal shaft to the support means when the single crystal has grown into a predetermined crystal shape; the crystal shaft is lowered while the vertical position of the support means is maintained and the insertion of the support means against the single crystal is increased after switching the main support element for the single crystal to the support means, the extent of the lowering of the crystal shaft to reinforce the insertion of the support means against the Single crystal is larger than 0 mm and 0.5 mm or smaller; and the single crystal is allowed to continue to grow while the single crystal is supported by the support means. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, bei dem man den Einkristall weiter wachsen lässt, während abwechselnde Rotation auf den von dem Tragemittel getragenen Einkristall ausgeübt wird.Single crystal manufacturing method according to Claim 1 wherein the single crystal is allowed to continue to grow while alternate rotation is applied to the single crystal carried by the support means. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Tragemittel mehrere Tragestifte einschließt, die so angeordnet sind, dass sie entlang der radialen Richtung des Einkristalls frei gleiten können, und mehrere feste Teile rückwärtig von mehreren entsprechend beweglichen Teilen angeordnet sind, die die entsprechenden Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls frei gleitbar tragen, um so die Bewegung der Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls zu arretieren.Single crystal manufacturing method according to Claim 1 or 2 wherein the support means includes a plurality of support pins which are arranged so that they can slide freely along the radial direction of the single crystal, and a plurality of fixed parts are arranged rearward of a plurality of correspondingly movable parts that free the respective support pins along the radial direction of the single crystal slidably carry so as to lock the movement of the support pins along the radial direction of the single crystal. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das bewegliche Teil eine abgeschrägte Oberfläche mit einem Neigungswinkel von 20° bis 25° relativ zu einer senkrechten Oberfläche hat, das feste Teil eine umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche mit demselben Neigungswinkel wie die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils hat und man die umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche des festen Teils gegen die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils anstoßen lässt, um die mehreren Tragestifte zu arretieren.Single crystal manufacturing method according to Claim 3 , in which the movable part has a beveled surface with an inclination angle of 20 ° to 25 ° relative to a perpendicular surface, the fixed part has an inverse-beveled surface with the same inclination angle as the beveled surface of the movable part, and one has the inverse-beveled surface Can surface of the fixed part abut against the inclined surface of the movable part to lock the plurality of support pins. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Tragemittel einen Tragering einschließt, der im Wesentlichen gegen die gesamte äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt.Single crystal manufacturing method according to Claim 1 or 2 wherein the support means includes a support ring abutting substantially the entire outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der Tragering ein inneres Ringbauteil, das aus einem ersten Material hergestellt ist und so gestaltet ist, dass es gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt, und ein äußeres Ringbauteil, das aus einem zweiten Material hergestellt ist und an der äußeren Umfangsseite des inneren Ringbauteils angeordnet ist, einschließt.Single crystal manufacturing method according to Claim 5 , wherein the support ring has an inner ring member made of a first material and configured to abut against the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal, and an outer ring member made of a second material and on the outer Is arranged circumferential side of the inner ring member includes. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem ferner ein Bereich um die Kontaktposition zwischen dem Tragemittel und der äußeren Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls unter Verwendung einer Kamera fotografiert wird und auf Basis eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes festgelegt wird, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht.Single crystal production method according to at least one of Claims 1 until 6th Further, an area around the contact position between the supporting means and the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal is photographed using a camera, and whether the supporting means is the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal is determined based on an image captured by the camera touched or not. Einkristall-Herstellungsverfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, das auf Basis einer Veränderung der Last, die auf den Kristallschaft oder das Tragemittel einwirkt, festlegt, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht.Single crystal production method according to at least one of Claims 1 until 7th which determines whether or not the support means contacts the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal based on a change in the load applied to the crystal shaft or the support means. Einkristall-Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls mit dem FZ-Verfahren, das folgendes umfasst: einen Ausgangsmaterialschaft, der einen Ausgangsmaterialstab trägt; einen Mechanismus zur Zufuhr von Ausgangsmaterial, der den Ausgangsmaterialschaft anhebt/absenkt und rotiert; einen Kristallschaft, der das untere Ende eines Keimkristalls trägt; eine Induktionsheizspule, die den Ausgangsmaterialstab erhitzt; ein Tragemittel, das gegen die äußere Umfangsoberfläche eines konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt und so den Einkristall trägt; einen Mechanismus zur Zufuhr des Kristalls, der den Kristallschaft oder das Tragemittel anhebt/absenkt und rotiert; und eine Steuereinheit, die das Umschalten eines Haupttrageelements für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel steuert, wobei die Steuereinheit einen Arretierungsmechanismus verwendet, um die Bewegung des Tragemittels in einem Zustand zu arretieren, in dem man das Tragemittel gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls, der zu einer vorgegebenen Kristallform gewachsen ist, anstoßen lässt, um das Haupttrageelement für den Einkristall von dem Kristallschaft auf das Tragemittel umzuschalten, und nach dem Umschalten den Kristallschaft absenkt, während die senkrechte Position des Tragemittels beibehalten wird und das Einschieben des Tragemittels auf den Einkristall verstärkt wird, nachdem das Haupttrageelement für den Einkristall auf das Tragemittel umgeschaltet wurde, wobei das Ausmaß der Absenkung des Kristallschafts zur Verstärkung des Einschiebens des Tragemittels gegen den Einkristall größer als 0 mm und 0,5 mm oder kleiner ist, und den Einkristall weiter wachsen lässt, während der Einkristall von dem Tragemittel getragen wird.A single crystal manufacturing apparatus for manufacturing a single crystal by the FZ method, comprising: a stock shaft carrying a stock rod; a raw material supply mechanism that raises / lowers and rotates the raw material shaft; a crystal shaft supporting the lower end of a seed crystal; an induction heating coil that heats the raw material rod; a support means abutting the outer peripheral surface of a conical portion of the single crystal to support the single crystal; a mechanism for supplying the crystal that raises / lowers and rotates the crystal shaft or the supporting means; and a control unit that controls switching of a main supporting member for the single crystal from the crystal shaft to the supporting means, wherein the control unit uses a locking mechanism to lock the movement of the support means in a state in which the support means can be abutted against the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal that has grown into a predetermined crystal shape to the main support member for the single crystal of to switch the crystal shaft to the carrying means, and after switching the crystal shaft is lowered while maintaining the vertical position of the support means and the insertion of the support means on the single crystal is enhanced after the main support member for the single crystal has been switched to the support means, the extent of the lowering of the crystal shaft to enhance the insertion of the support means against the Single crystal is larger than 0 mm and 0.5 mm or smaller, and continues to grow the single crystal while the single crystal is supported by the support means. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, in der die Steuereinheit ferner den Einkristall wachsen lässt, während abwechselnde Rotation auf den von dem Tragemittel getragenen Einkristall ausgeübt wird.Single crystal manufacturing apparatus according to Claim 9 wherein the control unit further grows the single crystal while alternately rotating the single crystal carried by the support means. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, in der das Tragemittel mehrere Tragestifte, die so angeordnet sind, dass sie entlang der radialen Richtung des Einkristalls frei gleiten können, mehrere bewegliche Teile, die frei gleitbar die entsprechenden Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls tragen und mehrere feste Teile, die rückseitig von den mehreren beweglichen Teilen angeordnet sind, um die Bewegung der Tragestifte entlang der radialen Richtung des Einkristalls zu arretieren, wenn jeder Bereich am Spitzenende der Tragestifte die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt, einschließt.Single crystal manufacturing apparatus according to Claim 9 or 10 in which the support means has a plurality of support pins which are arranged so that they can slide freely along the radial direction of the single crystal, a plurality of movable parts that freely slidably support the respective support pins along the radial direction of the single crystal and a plurality of fixed parts that are arranged on the rear of the plurality of movable parts to lock the movement of the support pins along the radial direction of the single crystal when each area on The tip end of the support pins contacts the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, in der das bewegliche Teil eine abgeschrägte Oberfläche mit einem Neigungswinkel von 20° bis 25° relativ zu einer senkrechten Oberfläche hat, das feste Teil eine umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche mit demselben Neigungswinkel wie die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils hat und man die umgekehrt-abgeschrägte Oberfläche des festen Teils gegen die abgeschrägte Oberfläche des beweglichen Teils anstoßen lässt, um die mehreren Tragestifte zu arretieren.Single crystal manufacturing apparatus according to Claim 11 , in which the movable part has a beveled surface with an inclination angle of 20 ° to 25 ° relative to a perpendicular surface, the fixed part has an inverse-beveled surface with the same inclination angle as the beveled surface of the movable part, and one has the inverse-beveled surface Can surface of the fixed part abut against the inclined surface of the movable part to lock the plurality of support pins. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, in der das Tragemittel einen Tragering, der im Wesentlichen gegen die gesamte äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt, einschließt.Single crystal manufacturing apparatus according to Claim 9 or 10 in which the support means includes a support ring abutting substantially the entire outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, in der der Tragering ein inneres Ringbauteil, das aus einem ersten Material hergestellt ist und so ausgestaltet ist, dass es gegen die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls anstößt, und ein äußeres Ringbauteil, das aus einem zweiten Material hergestellt ist und an der äußeren Umfangsseite des inneren Ringbauteils angeordnet ist, einschließt.Single crystal manufacturing apparatus according to Claim 13 , in which the support ring has an inner ring member made of a first material and configured to abut against the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal, and an outer ring member made of a second material and on the outer Is arranged circumferential side of the inner ring member includes. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, die ferner eine Kamera umfasst, die einen Bereich um die Kontaktposition zwischen dem Tragemittel und der äußeren Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls fotografiert, wobei die Steuereinheit auf Basis eines von der Kamera aufgenommenen Bildes festlegt, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht.Single crystal manufacturing apparatus according to at least one of Claims 9 until 14th , further comprising a camera that photographs an area around the contact position between the support means and the outer peripheral surface of the conical portion of the single crystal, wherein the control unit determines whether the support means the outer peripheral surface of the conical portion of the based on an image captured by the camera Touched single crystal or not. Einkristall-Herstellungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, die ferner einen Lastsensor umfasst, der die auf den Kristallschaft oder das Tragemittel ausgeübte Last detektiert, wobei die Steuereinheit auf Basis einer Änderung der Last, die auf den Kristallschaft oder das Tragemittel ausgeübt wird, festlegt, ob das Tragemittel die äußere Umfangsoberfläche des konischen Abschnitts des Einkristalls berührt oder nicht.Single crystal manufacturing apparatus according to at least one of Claims 9 until 15th further comprising a load sensor that detects the load applied to the crystal shaft or the supporting means, the control unit determining whether the supporting means is the outer peripheral surface of the conical portion based on a change in the load applied to the crystal shaft or the supporting means touched or not of the single crystal.
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