JP2000063197A - 種結晶及び単結晶の製造方法 - Google Patents
種結晶及び単結晶の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高重量の単結晶を製造する場合であっても、
種結晶が破断することのない強度をもつ種結晶を提供す
る。 【解決手段】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する際に用いられる種結晶であって、種結晶の断面積Ｓ
（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ｓ＞Ｗであることを特徴とする種結晶。及びこの種
結晶を用いて単結晶を製造する単結晶の製造方法。及び
チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる場合にお
いて用いる種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）を、引き上げる
単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗとなるように
して、単結晶を引き上げる方法。
種結晶が破断することのない強度をもつ種結晶を提供す
る。 【解決手段】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する際に用いられる種結晶であって、種結晶の断面積Ｓ
（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ｓ＞Ｗであることを特徴とする種結晶。及びこの種
結晶を用いて単結晶を製造する単結晶の製造方法。及び
チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる場合にお
いて用いる種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）を、引き上げる
単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗとなるように
して、単結晶を引き上げる方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（ＣＺ法）による単結晶の製造において使用される種
結晶の改良に関するものである。
法（ＣＺ法）による単結晶の製造において使用される種
結晶の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、単結晶を製造する場合において、
多結晶原料を溶融した溶融原料に種結晶を浸した後、こ
れを引き上げて単結晶を成長させる、いわゆるチョクラ
ルスキー法（ＣＺ法）と呼ばれる引き上げ法が知られて
いる。この方法では、種結晶保持治具に保持された種結
晶は、成長した単結晶の重量を保持するのに十分な強度
を持っていることが条件となる。
多結晶原料を溶融した溶融原料に種結晶を浸した後、こ
れを引き上げて単結晶を成長させる、いわゆるチョクラ
ルスキー法（ＣＺ法）と呼ばれる引き上げ法が知られて
いる。この方法では、種結晶保持治具に保持された種結
晶は、成長した単結晶の重量を保持するのに十分な強度
を持っていることが条件となる。
【０００３】近年、例えばＣＺシリコン単結晶の大直径
化と共に、結晶の高重量化が進んでいる。結晶の高重量
化に対して、装置の耐荷重性の向上、太い直径でのネッ
キング、あるいは、ネッキングに変わる新しい方法、結
晶を機械的に保持する方法等が提案されているが、種結
晶自体の強度は共通して重要な要素の一つである。種結
晶及び種結晶保持治具については様々な提案がされてお
り、例えば、特公平５−３６３９５号公報では、テーパ
付き種結晶支持治具本体、種結晶を圧接するコマ、及び
コマ脱出防止用リングから成る種結晶保持治具が提案さ
れており、この種結晶保持治具は、テーパ状の切り込み
の入った種結晶を保持し、単結晶の引き上げを行うよう
になっている。このような構造であれば、種結晶の強度
を低下させることなく、種結晶の保持が可能となる。
化と共に、結晶の高重量化が進んでいる。結晶の高重量
化に対して、装置の耐荷重性の向上、太い直径でのネッ
キング、あるいは、ネッキングに変わる新しい方法、結
晶を機械的に保持する方法等が提案されているが、種結
晶自体の強度は共通して重要な要素の一つである。種結
晶及び種結晶保持治具については様々な提案がされてお
り、例えば、特公平５−３６３９５号公報では、テーパ
付き種結晶支持治具本体、種結晶を圧接するコマ、及び
コマ脱出防止用リングから成る種結晶保持治具が提案さ
れており、この種結晶保持治具は、テーパ状の切り込み
の入った種結晶を保持し、単結晶の引き上げを行うよう
になっている。このような構造であれば、種結晶の強度
を低下させることなく、種結晶の保持が可能となる。
【０００４】このような種結晶保持治具に保持される種
結晶としては、図２（ａ）に示したような、四角柱形状
の種結晶にテーパ状の切り込み１が入った種結晶や、図
２（ｂ）に示したような、円柱形状の種結晶にテーパ状
の切り込み１が入った種結晶が一般的である。あるい
は、ネッキングを行わないで引き上げを行うために、図
２（ｃ）に示すように種結晶の先端部の形状が尖った形
状とされる場合もある（特願平９−１７６８７号参
照）。
結晶としては、図２（ａ）に示したような、四角柱形状
の種結晶にテーパ状の切り込み１が入った種結晶や、図
２（ｂ）に示したような、円柱形状の種結晶にテーパ状
の切り込み１が入った種結晶が一般的である。あるい
は、ネッキングを行わないで引き上げを行うために、図
２（ｃ）に示すように種結晶の先端部の形状が尖った形
状とされる場合もある（特願平９−１７６８７号参
照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
種結晶保持治具を用いて種結晶を保持したとしても、種
結晶の形状、あるいは成長させて引き上げる単結晶の重
量によっては、種結晶の破断が生じることがあった。種
結晶の破断は、高重量化した単結晶がルツボ内の融液上
に落下することになり、重大な事故につながる危険があ
り、問題であった。一方、種結晶の形状は、種結晶の製
造面やネッキング等の都合から必要以上に太くすること
は望ましくない。従来は種結晶の太さ等の形状を定める
のに適当な基準がなく、経験的に定められた形状の種結
晶により、単結晶の製造が行われていた。
種結晶保持治具を用いて種結晶を保持したとしても、種
結晶の形状、あるいは成長させて引き上げる単結晶の重
量によっては、種結晶の破断が生じることがあった。種
結晶の破断は、高重量化した単結晶がルツボ内の融液上
に落下することになり、重大な事故につながる危険があ
り、問題であった。一方、種結晶の形状は、種結晶の製
造面やネッキング等の都合から必要以上に太くすること
は望ましくない。従来は種結晶の太さ等の形状を定める
のに適当な基準がなく、経験的に定められた形状の種結
晶により、単結晶の製造が行われていた。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、高重量の単結晶を製造する場合であっても、
確実に種結晶が破断することのない強度をもつ種結晶を
提供することを主目的とする。
たもので、高重量の単結晶を製造する場合であっても、
確実に種結晶が破断することのない強度をもつ種結晶を
提供することを主目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載した発明は、チョクラルス
キー法により単結晶を製造する際に用いられる種結晶で
あって、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）が引き上げる単結
晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗであることを特徴
とする種結晶である。
め、本発明の請求項１に記載した発明は、チョクラルス
キー法により単結晶を製造する際に用いられる種結晶で
あって、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）が引き上げる単結
晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗであることを特徴
とする種結晶である。
【０００８】このように、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗ
である種結晶は、高重量の単結晶を引き上げる場合であ
っても、種結晶の破断が生じることがなく、最小限の種
結晶の太さで安全にシリコン単結晶の製造を行うことが
できる。なお、この場合の断面積とは、引き上げ方向に
垂直な面での種結晶の断面積をいう。
が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗ
である種結晶は、高重量の単結晶を引き上げる場合であ
っても、種結晶の破断が生じることがなく、最小限の種
結晶の太さで安全にシリコン単結晶の製造を行うことが
できる。なお、この場合の断面積とは、引き上げ方向に
垂直な面での種結晶の断面積をいう。
【０００９】この場合、請求項２に記載したように、前
記種結晶の側面にテーパ状の切り込みが入っていること
が好ましい。このようにすれば、種結晶の保持力が強ま
り、引き上げる単結晶の重量が重くなっても保持が可能
である。また種結晶の強度をあまり低下させることがな
いので、種結晶の破断のおそれもない。
記種結晶の側面にテーパ状の切り込みが入っていること
が好ましい。このようにすれば、種結晶の保持力が強ま
り、引き上げる単結晶の重量が重くなっても保持が可能
である。また種結晶の強度をあまり低下させることがな
いので、種結晶の破断のおそれもない。
【００１０】この場合、請求項３に記載したように、前
記テーパ状の切り込みの角度が３〜１５度であることが
好ましく、請求項４に記載したように、前記テーパ状の
切り込みの断面積が、種結晶の断面積Ｓの２５％以下で
あることが好ましい。これは、角度が３度未満であると
保持される切り込みの深さが小さくなり過ぎて種結晶の
保持力が弱まり、角度が１５度を越えると切り込みのあ
る部分の種結晶の断面積が小さくなり種結晶の強度が低
下し、また種結晶保持治具の強度の問題が出てくるから
である。同様に切り込みのある部分の種結晶の断面積が
小さくなり過ぎて種結晶の強度が低下しないように、テ
ーパ状の切り込みの断面積は、種結晶の断面積Ｓの２５
％以下であることが望ましい。ここで、切り込みの断面
積とは、種結晶にテーパ状の切り込みを設けるために、
種結晶本体から切削等で除去した部分の、引き上げ方向
に垂直な面での最大断面積を示している。
記テーパ状の切り込みの角度が３〜１５度であることが
好ましく、請求項４に記載したように、前記テーパ状の
切り込みの断面積が、種結晶の断面積Ｓの２５％以下で
あることが好ましい。これは、角度が３度未満であると
保持される切り込みの深さが小さくなり過ぎて種結晶の
保持力が弱まり、角度が１５度を越えると切り込みのあ
る部分の種結晶の断面積が小さくなり種結晶の強度が低
下し、また種結晶保持治具の強度の問題が出てくるから
である。同様に切り込みのある部分の種結晶の断面積が
小さくなり過ぎて種結晶の強度が低下しないように、テ
ーパ状の切り込みの断面積は、種結晶の断面積Ｓの２５
％以下であることが望ましい。ここで、切り込みの断面
積とは、種結晶にテーパ状の切り込みを設けるために、
種結晶本体から切削等で除去した部分の、引き上げ方向
に垂直な面での最大断面積を示している。
【００１１】さらに本発明の請求項５に記載した発明
は、チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に用
いられる種結晶であって、種結晶保持部の最小断面積Ａ
（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ａ＞Ｗであることを特徴とする種結晶である。
は、チョクラルスキー法により単結晶を製造する際に用
いられる種結晶であって、種結晶保持部の最小断面積Ａ
（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ａ＞Ｗであることを特徴とする種結晶である。
【００１２】このように、種結晶保持部の最小断面積Ａ
が引き上げる単結晶の重量Ｗに対してＡ＞Ｗであれば、
種結晶が保持部から破断することがなく、安全に単結晶
の引き上げを行うことができる。なお、ここで種結晶保
持部の最小断面積とは、種結晶が保持治具等で保持され
る部分であって、種結晶本体の引き上げ方向に垂直な面
での最小断面積を示している。
が引き上げる単結晶の重量Ｗに対してＡ＞Ｗであれば、
種結晶が保持部から破断することがなく、安全に単結晶
の引き上げを行うことができる。なお、ここで種結晶保
持部の最小断面積とは、種結晶が保持治具等で保持され
る部分であって、種結晶本体の引き上げ方向に垂直な面
での最小断面積を示している。
【００１３】そして、請求項６に記載したように、前記
種結晶をシリコンとすることができる。このような種結
晶であれば、近年の大直径化し高重量化したＣＺシリコ
ン単結晶を引き上げる場合であっても十分に対応するこ
とができる。
種結晶をシリコンとすることができる。このような種結
晶であれば、近年の大直径化し高重量化したＣＺシリコ
ン単結晶を引き上げる場合であっても十分に対応するこ
とができる。
【００１４】そして、請求項７に記載したように、請求
項１ないし請求項６に記載の種結晶を用いて単結晶を製
造する方法は、種結晶が破断するおそれがないので安全
に高重量の単結晶を製造することができ、特に、請求項
８に記載したように、チョクラルスキー法により単結晶
を引き上げる場合において用いる種結晶の断面積Ｓ（ｍ
ｍ2 ）を、引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ｓ＞Ｗとなるようにして、単結晶を引き上げる方法
は、高重量の単結晶を引き上げる場合であっても、種結
晶の破断を生じることなく安全に単結晶を引き上げるこ
とができる。
項１ないし請求項６に記載の種結晶を用いて単結晶を製
造する方法は、種結晶が破断するおそれがないので安全
に高重量の単結晶を製造することができ、特に、請求項
８に記載したように、チョクラルスキー法により単結晶
を引き上げる場合において用いる種結晶の断面積Ｓ（ｍ
ｍ2 ）を、引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ｓ＞Ｗとなるようにして、単結晶を引き上げる方法
は、高重量の単結晶を引き上げる場合であっても、種結
晶の破断を生じることなく安全に単結晶を引き上げるこ
とができる。
【００１５】以下、本発明をさらに詳細に説明するが本
発明はこれに限定されるものではない。本発明の発明者
は、従来は経験的に決定されていた種結晶の形状につい
て、実験、測定を行うことにより、種結晶の形状、特に
太さを決定するためのより確実な根拠を見出すことを試
みた。すなわち、実際に種結晶の引っ張り強さの試験を
行い、測定を行ったのである。
発明はこれに限定されるものではない。本発明の発明者
は、従来は経験的に決定されていた種結晶の形状につい
て、実験、測定を行うことにより、種結晶の形状、特に
太さを決定するためのより確実な根拠を見出すことを試
みた。すなわち、実際に種結晶の引っ張り強さの試験を
行い、測定を行ったのである。
【００１６】引っ張り強さの試験は、試料用種結晶を種
結晶保持治具に保持し、引っ張り力を加えて試験用種結
晶が破断するときの力を調べることにより行った。試料
用種結晶には、図２（ａ）に示したような四角柱状の種
結晶にテーパ状の切り込みが入っているものを用い、そ
の種結晶の断面積Ｓを変えて行った。その結果、種の引
っ張り強さＦ（ｋｇｆ）と種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
との間には以下の式（１）の関係があることが判った。
結晶保持治具に保持し、引っ張り力を加えて試験用種結
晶が破断するときの力を調べることにより行った。試料
用種結晶には、図２（ａ）に示したような四角柱状の種
結晶にテーパ状の切り込みが入っているものを用い、そ
の種結晶の断面積Ｓを変えて行った。その結果、種の引
っ張り強さＦ（ｋｇｆ）と種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
との間には以下の式（１）の関係があることが判った。
【数１】
【００１７】この結果より、引き上げる単結晶の重量が
Ｗ（ｋｇ）である場合は、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
は以下の式（２）の関係を満たせば、破断することはな
いことになる。
Ｗ（ｋｇ）である場合は、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
は以下の式（２）の関係を満たせば、破断することはな
いことになる。
【数２】
【００１８】しかし、本発明の発明者は検討の結果、１
０倍の安全率を見込んで数値を決定することにした。こ
れだけの安全率を見込めば、種結晶が破断を起こすこと
をほぼ完全に防止することができる。すなわち、以下の
式（３）の関係式が成り立つ条件で単結晶を引き上げれ
ばよいし、式（３）の関係式が成り立つ種結晶とすれば
よい。
０倍の安全率を見込んで数値を決定することにした。こ
れだけの安全率を見込めば、種結晶が破断を起こすこと
をほぼ完全に防止することができる。すなわち、以下の
式（３）の関係式が成り立つ条件で単結晶を引き上げれ
ばよいし、式（３）の関係式が成り立つ種結晶とすれば
よい。
【数３】
【００１９】さらに、発明者は調査を続けた結果、この
種結晶の断面積Ｓと引き上げる単結晶の重量Ｗとの関係
式（３）は、四角柱形状の種結晶だけではなく、図２
（ｂ）のような円柱形状の種結晶や、図２（ｃ）のよう
な先端が尖った形状の種結晶、あるいは多角柱形状の種
結晶にも同様に適用できることが判った。このような形
状の種結晶を用いて単結晶の引き上げを行う場合であっ
ても、式（３）の関係を満たすような条件であれば、同
様に種結晶が破断を起こすことを防ぐことができる。
種結晶の断面積Ｓと引き上げる単結晶の重量Ｗとの関係
式（３）は、四角柱形状の種結晶だけではなく、図２
（ｂ）のような円柱形状の種結晶や、図２（ｃ）のよう
な先端が尖った形状の種結晶、あるいは多角柱形状の種
結晶にも同様に適用できることが判った。このような形
状の種結晶を用いて単結晶の引き上げを行う場合であっ
ても、式（３）の関係を満たすような条件であれば、同
様に種結晶が破断を起こすことを防ぐことができる。
【００２０】なお、種結晶の形状が試験で主に用いた四
角柱形状である場合ばかりでなく、上記このような円柱
形状等の場合であっても、ここでいう断面積Ｓ（ｍｍ
2 ）とは、引き上げの方向と垂直な面での断面積を指
す。例えば種結晶の形状が円柱形状であれば、円柱の直
径Ｄ（ｍｍ）に対して、Ｓ＝πＤ2 ／４（ｍｍ2 ）とい
うことである。
角柱形状である場合ばかりでなく、上記このような円柱
形状等の場合であっても、ここでいう断面積Ｓ（ｍｍ
2 ）とは、引き上げの方向と垂直な面での断面積を指
す。例えば種結晶の形状が円柱形状であれば、円柱の直
径Ｄ（ｍｍ）に対して、Ｓ＝πＤ2 ／４（ｍｍ2 ）とい
うことである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。図１（ａ）は、本発明の種結晶の一例を示した図で
ある。この四角柱形状の種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）は
前述の式（３）の条件に適合するようにされており、安
全に引き上げが行えるようになっている。
て詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。図１（ａ）は、本発明の種結晶の一例を示した図で
ある。この四角柱形状の種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）は
前述の式（３）の条件に適合するようにされており、安
全に引き上げが行えるようになっている。
【００２２】引き上げて成長させる単結晶の重量から、
前述の手法で、安全に引き上げを行うことができる種結
晶の断面積が決定されるが、種結晶には保持具に保持す
るための切り込みが必要である。この切り込みの形状と
しては、確実に種結晶を保持するために、種結晶の側面
にテーパ状の切り込み１が入っていることが好ましい。
このようなテーパ状の切り込みの面で種結晶を保持する
ようにすれば、例えば、種結晶に横手方向に穴を開け、
金属ピンを差し込むことによって種結晶を保持するよう
な構造と異なり、種結晶の強度があまり低下することが
ないため、確実に種結晶を保持することができる。
前述の手法で、安全に引き上げを行うことができる種結
晶の断面積が決定されるが、種結晶には保持具に保持す
るための切り込みが必要である。この切り込みの形状と
しては、確実に種結晶を保持するために、種結晶の側面
にテーパ状の切り込み１が入っていることが好ましい。
このようなテーパ状の切り込みの面で種結晶を保持する
ようにすれば、例えば、種結晶に横手方向に穴を開け、
金属ピンを差し込むことによって種結晶を保持するよう
な構造と異なり、種結晶の強度があまり低下することが
ないため、確実に種結晶を保持することができる。
【００２３】この図１（ａ）では、四角柱形状の種結晶
の一面に切り込みが設けられている場合を示してある
が、図１（ｂ）に示すように、種結晶の２面あるいはそ
れ以上の面に切り込み１が設けられていても良いし、図
１（ｃ）に示すように種結晶の角部に切り込みが設けら
れていても良い。
の一面に切り込みが設けられている場合を示してある
が、図１（ｂ）に示すように、種結晶の２面あるいはそ
れ以上の面に切り込み１が設けられていても良いし、図
１（ｃ）に示すように種結晶の角部に切り込みが設けら
れていても良い。
【００２４】そして、このテーパ状の切り込みの角度２
は、３〜１５度であることが好ましい。このような角度
であれば、種結晶を保持する切り込みの深さ、つまりテ
ーパ状の切り込みの断面積３が小さくなりすぎて種結晶
の保持力が弱まってしまうことがなく、切り込みがある
部分の種結晶の断面積４が小さくなり過ぎて種結晶の強
度が低下するようなこともない。また、切り込みの角度
２が大きくなり過ぎると、種結晶保持治具の切り込みに
接する部分が荷重に対して薄く長くなるため強度が弱く
なり、保持治具が荷重により破損することがあるが、上
記このような角度の範囲であれば保持治具の破損は生じ
ない。この適当な切り込みの角度２は、図１（ａ）に示
すような種結晶にだけ適用されるのではなく、図１
（ｂ）（ｃ）に示すような形態の種結晶にも適用され
る。
は、３〜１５度であることが好ましい。このような角度
であれば、種結晶を保持する切り込みの深さ、つまりテ
ーパ状の切り込みの断面積３が小さくなりすぎて種結晶
の保持力が弱まってしまうことがなく、切り込みがある
部分の種結晶の断面積４が小さくなり過ぎて種結晶の強
度が低下するようなこともない。また、切り込みの角度
２が大きくなり過ぎると、種結晶保持治具の切り込みに
接する部分が荷重に対して薄く長くなるため強度が弱く
なり、保持治具が荷重により破損することがあるが、上
記このような角度の範囲であれば保持治具の破損は生じ
ない。この適当な切り込みの角度２は、図１（ａ）に示
すような種結晶にだけ適用されるのではなく、図１
（ｂ）（ｃ）に示すような形態の種結晶にも適用され
る。
【００２５】また、このテーパ状の切り込みの断面積３
は、種結晶の断面積Ｓの２５％以下であることが望まし
い。これは、テーパ状の切り込みがある部分の種結晶の
断面積４を小さくし過ぎないためである。切り込みの断
面積３の種結晶の断面積Ｓに対する割合がこの程度であ
れば、種結晶の保持には十分であるし、種結晶の断面積
Ｓと単結晶の重量Ｗとの条件式である式（３）は、相当
の安全率を見込んでいるため、切り込みを設けたことに
よる種結晶の断面積の減少が問題となることはない。
は、種結晶の断面積Ｓの２５％以下であることが望まし
い。これは、テーパ状の切り込みがある部分の種結晶の
断面積４を小さくし過ぎないためである。切り込みの断
面積３の種結晶の断面積Ｓに対する割合がこの程度であ
れば、種結晶の保持には十分であるし、種結晶の断面積
Ｓと単結晶の重量Ｗとの条件式である式（３）は、相当
の安全率を見込んでいるため、切り込みを設けたことに
よる種結晶の断面積の減少が問題となることはない。
【００２６】あるいは、前述した条件とは別に、種結晶
保持部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）は、前記引き上げる単
結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ａ＞Ｗという条件を満
たすようにしても良い。このＡ＞Ｗという式は、単に式
（３）の種結晶の断面積Ｓを、種結晶保持部の最小断面
積Ａに置き換えたものであり、この関係を満たせば、種
結晶が保持治具等で保持された部分から破断することが
なく、安全に単結晶の引き上げを行うことができる。
保持部の最小断面積Ａ（ｍｍ2 ）は、前記引き上げる単
結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ａ＞Ｗという条件を満
たすようにしても良い。このＡ＞Ｗという式は、単に式
（３）の種結晶の断面積Ｓを、種結晶保持部の最小断面
積Ａに置き換えたものであり、この関係を満たせば、種
結晶が保持治具等で保持された部分から破断することが
なく、安全に単結晶の引き上げを行うことができる。
【００２７】例えば、図１（ｄ）に示すように種結晶の
形状が円錐形状とされ、その側面部が保持治具により保
持されるような場合がある。この場合は、図１（ｄ）に
示すように、種結晶が保持治具によって保持される部分
の最小断面積であるＡが、引き上げる単結晶の重量Ｗに
対して、Ａ＞Ｗであれば、安全に単結晶の引き上げを行
うことができる。
形状が円錐形状とされ、その側面部が保持治具により保
持されるような場合がある。この場合は、図１（ｄ）に
示すように、種結晶が保持治具によって保持される部分
の最小断面積であるＡが、引き上げる単結晶の重量Ｗに
対して、Ａ＞Ｗであれば、安全に単結晶の引き上げを行
うことができる。
【００２８】そして、これらの本発明の種結晶の諸条件
は、図１に示したような形状の種結晶だけではなく、円
柱形状や先端が尖った形状、あるいは多角柱形状等の種
結晶にも適用することが可能であることは、言うまでも
ない。
は、図１に示したような形状の種結晶だけではなく、円
柱形状や先端が尖った形状、あるいは多角柱形状等の種
結晶にも適用することが可能であることは、言うまでも
ない。
【００２９】本発明の種結晶の材質は、特に限定される
ものではないが、例えば種結晶をシリコンとすれば、近
年特に大直径化し高重量化した半導体シリコン単結晶を
安全に引き上げ製造することができる。この場合、本発
明では種結晶の太さを不必要に太くすることがないため
に、ネッキング等を行う際も容易に行うことができ、ま
た種結晶の製造も容易なものとなる。また、コストも最
小限と出来る。
ものではないが、例えば種結晶をシリコンとすれば、近
年特に大直径化し高重量化した半導体シリコン単結晶を
安全に引き上げ製造することができる。この場合、本発
明では種結晶の太さを不必要に太くすることがないため
に、ネッキング等を行う際も容易に行うことができ、ま
た種結晶の製造も容易なものとなる。また、コストも最
小限と出来る。
【００３０】そして、本発明の種結晶を用いて単結晶を
製造するようにすれば、大直径で高重量の単結晶を製造
する場合であっても、安全に単結晶の製造を行うことが
できる。そして、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）を、引き
上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗとなる
ようにして、単結晶の引き上げを行う本発明の引き上げ
方法は、チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる
場合であれば、あらゆる場合に適用することができ、単
結晶引き上げ作業の安全化をもたらすものである。
製造するようにすれば、大直径で高重量の単結晶を製造
する場合であっても、安全に単結晶の製造を行うことが
できる。そして、種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）を、引き
上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞Ｗとなる
ようにして、単結晶の引き上げを行う本発明の引き上げ
方法は、チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる
場合であれば、あらゆる場合に適用することができ、単
結晶引き上げ作業の安全化をもたらすものである。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施の形態を実施例を挙げて
具体的に説明するが、本発明は、これらによって限定さ
れるものではない。 （実施例、比較例）図１（ａ）に示した正四角柱形状の
シリコン種結晶を用いて、チョクラルスキー法により、
直径２００ｍｍ、重量１００ｋｇのシリコン単結晶の引
き上げ製造を行う場合を想定し、種結晶の引っ張り強さ
の試験を行った。引っ張り強さの試験は、試料用種結晶
を種結晶保持治具に保持し、引っ張り力を加えて試験用
種結晶が破断するときの力を調べることにより行った。
この試験では、試料用種結晶の正四角柱の一辺の長さ、
つまり種結晶の断面積Ｓを種々の大きさに変えて引っ張
り強さの試験を行い、その中で種結晶が破断する破断荷
重（ｋｇｆ）を調査した。なお、種結晶のテーパ状の切
り込みの角度は８度とし、切り込みの断面積は種結晶の
断面積Ｓの１５％とした。測定結果を図３に示す。
具体的に説明するが、本発明は、これらによって限定さ
れるものではない。 （実施例、比較例）図１（ａ）に示した正四角柱形状の
シリコン種結晶を用いて、チョクラルスキー法により、
直径２００ｍｍ、重量１００ｋｇのシリコン単結晶の引
き上げ製造を行う場合を想定し、種結晶の引っ張り強さ
の試験を行った。引っ張り強さの試験は、試料用種結晶
を種結晶保持治具に保持し、引っ張り力を加えて試験用
種結晶が破断するときの力を調べることにより行った。
この試験では、試料用種結晶の正四角柱の一辺の長さ、
つまり種結晶の断面積Ｓを種々の大きさに変えて引っ張
り強さの試験を行い、その中で種結晶が破断する破断荷
重（ｋｇｆ）を調査した。なお、種結晶のテーパ状の切
り込みの角度は８度とし、切り込みの断面積は種結晶の
断面積Ｓの１５％とした。測定結果を図３に示す。
【００３２】図３は、種結晶の一辺の長さ（ｍｍ）と種
結晶の破断荷重（ｋｇｆ）との関係を示したものであ
る。ここで黒丸のプロットは、実際の測定結果を示した
ものである。また破線は、種結晶の一辺の長さから算出
される種結晶の断面積Ｓより、式（１）から種結晶の破
断荷重を算出したものである。この図３より、実際の測
定値は式（１）の関係にあることが判る。したがって、
種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量
Ｗ（ｋｇ）より大きくなる種結晶の一辺の長さが１０ｍ
ｍより大きい場合には、種結晶の引っ張り強さは１００
０ｋｇｆより大きくなり、引き上げる単結晶の重量であ
る１００ｋｇに比べて１０倍以上になり、この断面積の
種結晶であれば十分安全に単結晶の引き上げが行えるこ
とが判る。また、上記試験で試料として用いた種結晶
で、種結晶の一辺の長さが１３ｍｍの種結晶、すなわち
種結晶の断面積Ｓが１６９ｍｍ2 の種結晶を用いて、実
際にチョクラルスキー法により、直径３００ｍｍ、重量
１５０ｋｇのシリコン単結晶の引き上げ製造を行ったと
ころ、１００本の単結晶の引き上げ製造を、種結晶の破
断等を生じることなく安全に行うことができた。
結晶の破断荷重（ｋｇｆ）との関係を示したものであ
る。ここで黒丸のプロットは、実際の測定結果を示した
ものである。また破線は、種結晶の一辺の長さから算出
される種結晶の断面積Ｓより、式（１）から種結晶の破
断荷重を算出したものである。この図３より、実際の測
定値は式（１）の関係にあることが判る。したがって、
種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量
Ｗ（ｋｇ）より大きくなる種結晶の一辺の長さが１０ｍ
ｍより大きい場合には、種結晶の引っ張り強さは１００
０ｋｇｆより大きくなり、引き上げる単結晶の重量であ
る１００ｋｇに比べて１０倍以上になり、この断面積の
種結晶であれば十分安全に単結晶の引き上げが行えるこ
とが判る。また、上記試験で試料として用いた種結晶
で、種結晶の一辺の長さが１３ｍｍの種結晶、すなわち
種結晶の断面積Ｓが１６９ｍｍ2 の種結晶を用いて、実
際にチョクラルスキー法により、直径３００ｍｍ、重量
１５０ｋｇのシリコン単結晶の引き上げ製造を行ったと
ころ、１００本の単結晶の引き上げ製造を、種結晶の破
断等を生じることなく安全に行うことができた。
【００３３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３４】また、本発明でいうチョクラルスキー法に
は、単結晶引上げ時に磁場を印加するＭＣＺ法（Magnet
ic Field Applied Czochralski Crystal Growth Metho
d) を含むことはいうまでもない。
は、単結晶引上げ時に磁場を印加するＭＣＺ法（Magnet
ic Field Applied Czochralski Crystal Growth Metho
d) を含むことはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の種結晶
により、チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる
場合に、その単結晶が大直径で高重量であっても、種結
晶が破断することなく安全に引き上げを行うことができ
る。
により、チョクラルスキー法により単結晶を引き上げる
場合に、その単結晶が大直径で高重量であっても、種結
晶が破断することなく安全に引き上げを行うことができ
る。
【図１】本発明の種結晶の例を示す説明図であり、
（ａ）は四角柱形状の種結晶の概略図であり、（ｂ）は
２面に切り込みが設けられている場合であり、（ｃ）は
種結晶の角部に切り込みが設けられている場合であり、
（ｄ）は円錐形状の種結晶であって、その側面を保持す
る場合の概略図である。
（ａ）は四角柱形状の種結晶の概略図であり、（ｂ）は
２面に切り込みが設けられている場合であり、（ｃ）は
種結晶の角部に切り込みが設けられている場合であり、
（ｄ）は円錐形状の種結晶であって、その側面を保持す
る場合の概略図である。
【図２】従来の種結晶の例を示す説明図であり、（ａ）
は四角柱形状の種結晶の概略図であり、（ｂ）は円柱形
状の種結晶の概略図であり、（ｃ）は先端が尖った形状
の種結晶の概略図である。
は四角柱形状の種結晶の概略図であり、（ｂ）は円柱形
状の種結晶の概略図であり、（ｃ）は先端が尖った形状
の種結晶の概略図である。
【図３】正四角柱形状の種結晶の一辺の長さ（ｍｍ）と
種結晶の破断荷重（ｋｇｆ）との関係を示した図であ
る。
種結晶の破断荷重（ｋｇｆ）との関係を示した図であ
る。
１…切り込み、 ２…切り込みの角度、 ３…切り込み
の断面積、４…切り込みがある部分の種結晶の断面積、
Ｓ…種結晶の断面積、 Ａ…種結晶保持部の最小断面
積。
の断面積、４…切り込みがある部分の種結晶の断面積、
Ｓ…種結晶の断面積、 Ａ…種結晶保持部の最小断面
積。
Claims (8)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する際に用いられる種結晶であって、種結晶の断面積Ｓ
（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対し
て、Ｓ＞Ｗであることを特徴とする種結晶。 - 【請求項２】 前記種結晶の側面にテーパ状の切り込み
が入っていることを特徴とする請求項１に記載の種結
晶。 - 【請求項３】 前記テーパ状の切り込みの角度が３〜１
５度であることを特徴とする請求項２に記載の種結晶。 - 【請求項４】 前記テーパ状の切り込みの断面積が、種
結晶の断面積Ｓの２５％以下であることを特徴とする請
求項２または請求項３に記載の種結晶。 - 【請求項５】 チョクラルスキー法により単結晶を製造
する際に用いられる種結晶であって、種結晶保持部の最
小断面積Ａ（ｍｍ2 ）が引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋ
ｇ）に対して、Ａ＞Ｗであることを特徴とする種結晶。 - 【請求項６】 前記種結晶がシリコンであることを特徴
とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の
種結晶。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６に記載の種結晶
を用いて単結晶を製造することを特徴とする単結晶の製
造方法。 - 【請求項８】 チョクラルスキー法により単結晶を引き
上げる場合において用いる種結晶の断面積Ｓ（ｍｍ2 ）
を、引き上げる単結晶の重量Ｗ（ｋｇ）に対して、Ｓ＞
Ｗとなるようにして単結晶を引き上げる方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10236557A JP2000063197A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 種結晶及び単結晶の製造方法 |
| PCT/JP1999/004166 WO2000008239A1 (fr) | 1998-08-07 | 1999-08-03 | Cristal germe et procede de préparation d'un cristal unique |
| EP99933236A EP1029956A4 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-03 | GERM CRYSTAL AND METHOD FOR PREPARING A SINGLE CRYSTAL |
| KR1020007003426A KR20010024344A (ko) | 1998-08-07 | 1999-08-03 | 종결정과 단결정의 제조방법 |
| US09/509,456 US6315970B1 (en) | 1998-08-07 | 1999-08-13 | Seed crystal and method for preparing single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10236557A JP2000063197A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 種結晶及び単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000063197A true JP2000063197A (ja) | 2000-02-29 |
Family
ID=17002420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10236557A Pending JP2000063197A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 種結晶及び単結晶の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6315970B1 (ja) |
| EP (1) | EP1029956A4 (ja) |
| JP (1) | JP2000063197A (ja) |
| KR (1) | KR20010024344A (ja) |
| WO (1) | WO2000008239A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007302511A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Tokuyama Corp | 単結晶引上用種結晶体、該種結晶体用保持具および該種結晶体の保持方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW538445B (en) * | 1998-04-07 | 2003-06-21 | Shinetsu Handotai Kk | Silicon seed crystal and method for producing silicon single crystal |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180993A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＧａＡｓ単結晶の引上方法 |
| JP3004563B2 (ja) * | 1995-04-20 | 2000-01-31 | 三菱マテリアル株式会社 | シリコン単結晶の種結晶 |
| JP3050120B2 (ja) * | 1996-03-13 | 2000-06-12 | 住友金属工業株式会社 | 単結晶引き上げ用種結晶及び該種結晶を用いた単結晶引き上げ方法 |
| JPH10203898A (ja) | 1997-01-17 | 1998-08-04 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法および種結晶 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP10236557A patent/JP2000063197A/ja active Pending
-
1999
- 1999-08-03 WO PCT/JP1999/004166 patent/WO2000008239A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1999-08-03 KR KR1020007003426A patent/KR20010024344A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-08-03 EP EP99933236A patent/EP1029956A4/en not_active Withdrawn
- 1999-08-13 US US09/509,456 patent/US6315970B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007302511A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Tokuyama Corp | 単結晶引上用種結晶体、該種結晶体用保持具および該種結晶体の保持方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6315970B1 (en) | 2001-11-13 |
| WO2000008239A1 (fr) | 2000-02-17 |
| KR20010024344A (ko) | 2001-03-26 |
| EP1029956A4 (en) | 2002-05-08 |
| EP1029956A1 (en) | 2000-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040604 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040813 |