JP2000281484A - 単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法並びに単結晶支持用滑車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶が多結晶化することを防止することが
でき、また、単結晶の引上げに際し、結晶の自重をネッ
キング部からくびれなどの把持位置にスムーズかつソフ
トに移動させることができ、さらに停電などがあっても
単結晶の保持が確実な単結晶引上げ装置を比較的簡単な
構成と低コストで実現する。 【解決手段】 種結晶２１の下方の径拡大部３０を下方
から支持する皿状部材としての支持台１３を揺動可能に
設け、この支持台を自重で回転させ、その回転角度によ
り単結晶の径拡大部の下端を下方から支持しない位置と
支持する位置との間で移動可能な滑車手段４と、滑車手
段を回転させて前記２つの位置間で前記支持台を移動さ
せる滑車回転手段３ａ、３ｂと、滑車手段を速度制御し
つつ引き上げることにより、支持台を引き上げる滑車引
上げ手段３ａ、３ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方
法並びにこれらに用いる単結晶支持用滑車装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディー部と下端が
突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわゆ
るインゴット）を成長させるように構成されている。

【０００３】また、この成長方法として、種結晶を融液
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去（無転位化）するために、種結晶を融液の表
面に浸漬した後、引上げ速度を比較的速くすることによ
り種結晶より小径の、例えば直径が３〜４ｍｍのネック
部を形成した後に、上記の上部コーン部の引上げを開始
するダッシュ(Dash)法が知られている。

【０００４】さらに、この小径のネック部を介しては、
大径、大重量（１５０〜２００ｋｇ以上）の単結晶を引
き上げることができないので、例えば特公平５−６５４
７７号公報に示されるようにDash法により小径のネック
部を形成した後、引上げ速度を比較的遅くして大径を形
成し、次いで引上げ速度を比較的速くして小径を形成す
ることにより「球状のくびれ」を形成し、このくびれを
把持具で把持することにより大径、高重量の単結晶を引
き上げる方法が提案されている。また、くびれを把持す
る従来の装置としては、上記公報の他に、例えば特公平
７−１０３０００号公報、特公平７−５１５号公報に示
されているものがある。

【０００５】また、他の従来例としては、例えば特開平
５−２７０９７４号公報、特開平７−１７２９８１号公
報に示されるように上記「くびれ」を形成しないでボデ
ィー部をそのまま把持する方法や、特開昭６３−２５２
９９１号公報、特開平５−２７０９７５号公報に示され
るように上記「球状のくびれ」の代わりに、上部コーン
部とボディー部の間にボディー部より径が大きい「環状
のくびれ」を形成し、この「環状のくびれ」を把持する
方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
の引上げプロセスは外部からの振動に非常に敏感で、容
易に多結晶化しやすい工程である。したがって、単結晶
の引上げに際し、外乱を与えることなく、かつ結晶の自
重をネッキング部からくびれなどの把持位置にいかにス
ムーズかつソフトに移動させるかという点が問題となっ
ている。また、従来の把持具は単結晶の径拡大部や直胴
部を複数の部材で側面から挟み込む形式のものが多い
が、かかる構造では、停電時などに挟み込む力が失われ
て、単結晶を落下させてしまうことも予想される。さら
に、引上げ炉内は高温であるので、把持機構などに耐熱
性が求められ、駆動部など機械的摩擦部から発生する分
塵は単結晶に悪影響があるので極力排除しなけらばなら
ない。従来の技術ではこれらの問題全てを明確に解決し
ているものはない。

【０００７】この問題を解決すべく、本発明者は、本発
明に先立ってすでに滑車手段を用いた単結晶引き上げ装
置を開発し、出願している（特願平９−２５６１５３
号）。この先願にかかる発明では、単結晶の径拡大部を
下方から支持する皿状部材を有する滑車手段を回転させ
て単結晶を把持するよう構成されている。しかし、この
発明では滑車を吊している２本のワイヤを単結晶引き上
げプロセスにおいて精密に制御しないと、単結晶の径拡
大部を下方から支持する皿状部分を水平に保つことが困
難となり、安定して単結晶を支持できないことがあると
いう問題があった。すなわち、上記先願の発明では、２
本のワイヤで滑車手段の回転角度位置を制御し、かつ単
結晶の径拡大部を支持する皿状部材が滑車に固定的に取
り付けられているので、ワイヤの昇降位置がそのまま皿
状部材の水平度に影響を与えることとなるのである。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に鑑み、引上げ
中の単結晶を把持具により把持するときに引上げ中の単
結晶が多結晶化することを防止することができ、また、
単結晶の引上げに際し、結晶の自重をネック部からくび
れなどの把持位置にスムーズかつソフトに移動させるこ
とができ、さらに停電などがあっても単結晶の保持が確
実で、また精密な制御を行わなくても単結晶を下方から
支持する部材が安定して単結晶を保持することが可能な
単結晶引上げ装置を比較的簡単な構成と低コストで実現
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、種結晶の下方に形成される径拡大部を下方
から支持して載置することにより径拡大部を保持する皿
状部材としての支持台を用い、この支持台を滑車手段に
揺動可能に取り付け、滑車手段の回転角度により単結晶
のくびれ及び／又は径拡大部の下端を下方から支持しな
い位置と支持する位置との間で移動可能とし、さらに滑
車手段を速度制御しつつ引き上げることにより、支持台
を引き上げて単結晶を成長させることを可能としてい
る。

【００１０】なお、滑車手段を回転させる手段と、滑車
手段を引上げる手段を同一の巻上げ機構により構成する
こともできるし、後者のみを巻上げ機構により構成し、
前者をワイヤの一部を水平方向に移動させる手段により
構成することもできる。

【００１１】すなわち本発明によれば、溶融結晶を保持
可能なルツボの上方で種結晶を支持する種結晶ホルダ
を、その引上げ方向を軸に回転させる回転手段と、前記
種結晶ホルダを速度制御しつつ引き上げることにより前
記種結晶を引き上げる種結晶引上げ手段と、前記種結晶
の下方に形成される径拡大部を下方から支持して載置す
ることにより前記径拡大部を保持する皿状部材としての
支持台を有する振り子部材と、前記振り子部材が揺動可
能に取り付けられ、その揺動位置により単結晶のくびれ
及び／又は径拡大部の下端を下方から支持しない位置と
支持する位置との間で移動可能とするために回転可能な
滑車手段と、前記滑車手段を回転させて、前記２つの位
置間で前記支持台を移動させる滑車回転手段と、前記滑
車手段を速度制御しつつ引き上げることにより、支持台
を引き上げる滑車引上げ手段と、前記滑車回転手段と、
前記滑車引上げ手段を前記種結晶の引上げ方向を軸に回
転させる手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供され
る。

【００１２】また本発明によれば、溶融結晶を保持可能
なルツボの上方で種結晶を支持する種結晶ホルダを、そ
の引上げ方向を軸に回転させる回転手段と、前記種結晶
ホルダを速度制御しつつ引き上げることにより前記種結
晶を引き上げる種結晶引上げ手段と、前記種結晶の下方
に形成される径拡大部の下に形成される単結晶のくびれ
及び／又は前記径拡大部の下端を下方から支持するため
に、前記くびれを通す貫通孔を有し、かつ前記くびれを
前記貫通孔に導くために前記貫通孔を外周部と連通させ
るスリットが設けられた支持台を有する振り子部材と、
前記振り子部材が揺動可能に取り付けられ、その揺動位
置により前記支持台が前記単結晶のくびれ及び／又は前
記径拡大部の下端を下方から支持しない位置と支持する
位置との間で移動可能とするための滑車手段と、前記滑
車手段を回転させて、前記２つの位置間で前記支持台を
移動させる滑車回転手段と、前記種結晶ホルダと共に回
転可能で、前記滑車回転手段を速度制御しつつ引き上げ
ることにより、前記支持台を引き上げて単結晶を成長さ
せることが可能な滑車引上げ手段と、前記滑車回転手段
と、前記滑車引上げ手段を前記種結晶の引上げ方向を軸
に回転させる手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供
される。

【００１３】さらに本発明によれば、上記単結晶引上げ
装置を用いた単結晶引上げ方法であって、前記種結晶引
上げ手段により前記種結晶を引き上げ、速度制御により
径拡大部を形成するステップと、前記滑車回転手段によ
り前記支持台を回転させ、前記径拡大部の下方に位置せ
しめるステップと、前記滑車引上げ手段を引き上げるス
テップと、前記種結晶引上げ手段における荷重を測定
し、測定荷重が所定値となったことを検出するステップ
と、前記測定荷重が所定値となったとき、前記種結晶引
上げ手段による単結晶成長のための速度制御を中止し、
前記滑車引上げ手段により単結晶成長のための速度制御
を開始するステップとを、有する単結晶引上げ方法が提
供される。

【００１４】さらに本発明によれば、単結晶引き上げ装
置にあって、種結晶の下方に形成される径拡大部を下方
から支持して載置することにより前記径拡大部を保持す
る皿状部材としての支持台を有する振り子部材と、前記
振り子部材が揺動可能に取り付けられ、その揺動位置に
より単結晶のくびれ及び／又は径拡大部の下端を下方か
ら支持しない位置と支持する位置との間で移動可能とす
るために回転可能な滑車手段と、前記滑車手段を回転さ
せて、前記２つの位置間で前記支持台を移動させる滑車
回転手段とを、有する単結晶支持用滑車装置が提供され
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引上げ
装置の第１の実施形態の主要部と引上げ工程を模式的に
示す部分断面図である。図１において、巻取り装置１は
種結晶引上げワイヤ６を巻き取るものであり、種結晶引
上げワイヤ６の先端には種結晶ホルダ７が取り付けら
れ、種結晶ホルダ７には種結晶２１が取り付けられる。
図中、成長させる単結晶８と石英ルツボ３２を格納する
真空室を構成するメカニカルチャンバ３４が示されてい
る。巻取り装置１はモータＭにより、引上げ方向（種結
晶引上げワイヤ６の軸方向）に垂直な軸を中心に回転す
るドラムを有し、また後述するように引上げ方向を軸と
して矢印Ｒ１で示すように回転するよう構成されてい
る。種結晶引上げワイヤ６にかかる荷重はロードセル２
により検出され、ロードセル信号が出力される。

【００１６】巻取り装置１はチャンバ３６に格納され、
下方のチャンバ３８と一体的に連結されている。これら
のチャンバ３６、３８はメカニカルチャンバ３４に対し
て引上げ方向を軸として図示省略のモータにより回転可
能である。なお、チャンバ３８はメカニカルチャンバ３
４の上にボールベアリング９を介して回転可能に取り付
けられている。チャンバ３８の中には２つの巻取りドラ
ム３ａ、３ｂが回転可能に取り付けられている。これら
の巻取りドラム３ａ、３ｂは図示省略のモータにより矢
印Ｒ２、Ｒ３で示すように正逆回転するもので、それぞ
れ滑車アセンブリ４に取り付けられた２本のワイヤ５
ａ、５ｂを別々に巻き取るよう構成されている。

【００１７】滑車アセンブリ４は、図２〜４に示すよう
に２枚の平行に配された滑車１２ａ、１２ｂと、これら
の滑車１２ａ、１２ｂをまたぐように配された振り子部
材５０を有している。振り子部材５０は、滑車１２ａ、
１２ｂの中央部分５４ａ、５４ｂに揺動可能に軸着され
たアーム部５２ａ、５２ｂとこれらの間に配された皿状
部材１３を有している。アーム部５２ａ、５２ｂは、滑
車１２ａに取り付けられた突起５６により揺動位置が規
制される。すなわち、アーム部５２ａ、５２ｂは突起５
６を越えて回動することはなく、よって、滑車アセンブ
リ４が図３の反時計方向に回動すると、アーム部５２
ａ、５２ｂは突起５６に押されて、同様に反時計方向に
回動する。なお、アーム部５２ａ、５２ｂは突起５６の
突起のない方向（図３では反時計方向）には自由に揺動
可能である。

【００１８】皿状部材１３は図２に示されるように略中
央に貫通孔１０を有し、この貫通孔１０は貫通したスリ
ット１１により外周部と連通している。貫通孔１０の近
傍にはテーパー状な凹部１０Ａが設けられている。

【００１９】図１に示される２本のワイヤ５ａ、５ｂ
は、その下端近傍で図５、図６に示されるように、ワイ
ヤ止め具１９ａ、１９ｂを介して、それぞれ２本のワイ
ヤ５ａ−１、５ａ−２と５ｂ−１、５ｂ−２に接続さ
れ、これらの２本のワイヤ同士５ａ−１、５ａ−２は連
結棒１８ａにより、また他の２本のワイヤ同士５ｂ−
１、５ｂ−２は連結棒１８ｂによりそれぞれ所定間隔に
配されている。この所定間隔は、滑車アセンブリ４を構
成する２枚の滑車１２ａ、１２ｂの間隔に合わせて、ワ
イヤが各滑車１２ａ、１２ｂの溝に不要な摩擦を生じる
ことなく係合するよう構成されている。

【００２０】図５は滑車アセンブリ４が第１の回転位置
にあり、皿状部材１３が種結晶２１の下方に形成される
径拡大部３０を支持していない第１の位置にある状態を
示す滑車アセンブリ４の側面図であり、図６は同状態の
正面図である。また、図７は滑車アセンブリ４が第２の
回転位置にあり、皿状部材１３が種結晶２１の下方に形
成される径拡大部３０を支持している第２の位置にある
状態を示す滑車アセンブリ４の側面図であり、図８は同
状態の正面図である。図５〜８に示されるように、ワイ
ヤ１６ａの端部は所定位置にあるワイヤ係止部１７ａ−
１に固定され、ワイヤ１６ｂの端部は、ワイヤ１６ａの
端部が取り付けられた位置から滑車１２ａの中心からの
角度にして約１２０度ずれた位置にあるワイヤ係止部１
７ｂ−１に固定されている。もう１つの滑車１２ｂにつ
いても同様である。

【００２１】第１の実施の形態は次のように動作する。
巻取り装置１の回転により種結晶引上げワイヤ６が繰り
出されて、種結晶２１が石英ルツボ３２内の原料融液３
３に浸漬された後、巻取り装置１を逆回転させて種結晶
２１を引き上げて単結晶８を成長させる。このとき、引
上げ速度の制御により周知のダッシュネック２２を形成
し、その後、径拡大部３０を形成する。径拡大部３０を
形成するまでは、滑車アセンブリ４は図５、図６の状態
にあり、径拡大部３０は皿状部材１３により支持されて
いない。径拡大部３０が所定の高さまで上昇すると、巻
取りドラム３ａ、３ｂを操作して、滑車アセンブリ４を
回転させ、皿状部材１３が径拡大部３０の下方から径拡
大部３０を支持する位置に移動させる。このとき、皿状
部材１３のスリット１１を介して径拡大部３０の下方の
細い単結晶部分２３（くびれ）が貫通孔１０に導かれ
る。このとき、前述の先願の発明では滑車アセンブリ４
の回転による位置決めは、あらかじめ定めたワイヤ５
ａ、５ｂの巻上げ、巻下げ量で決定するか、ワイヤ５
ａ、５ｂの伸びを考慮し、目視あるいは画像認識処理に
よって正確に決定している。しかし、本発明では、突起
５６が図６の時計方向に回動し、その結果、アーム部５
２ａ、５２ｂがフリーな状態となるので、アーム部５２
ａ、５２ｂと皿状部材１３の合計、すなわち振り子部材
５０の自重で皿状部材１３が自動的に水平に位置するこ
ととなる。

【００２２】この時点では、皿状部材１３は径拡大部３
０のやや下方で、かつ接触しない位置にある。その後、
巻取りドラム３ａ、３ｂを操作して、滑車アセンブリ４
は回転させず、そのままの状態で滑車アセンブリ４を引
上げ、図７、図８に示すように、皿状部材１３のテーパ
ー状凹部１０Ａにより径拡大部３０の下方が支持される
まで上昇させる。皿状部材１３が径拡大部３０の下方に
接触すると、種結晶引上げワイヤ６にかかる荷重が減少
するので、この状態がロードセル２により検出され、ロ
ードセル信号として出力される。図示省略の制御装置内
のＣＰＵ（中央演算処理装置）は、インタフェースを介
してこのロードセル信号を取り込み、種結晶引上げワイ
ヤ６にかかっている荷重が所定値に下がるまで、巻取り
ドラム３ａ、３ｂを同期回転させ、皿状部材１３を上昇
させる。

【００２３】種結晶引上げワイヤ６にかかっている荷重
が所定値になったら、成長させる単結晶の直径と結晶成
長速度が所望のものとなるよう、巻取りドラム３ａ、３
ｂの回転数を制御する。すなわち、それまで、単結晶の
引上げ速度の制御は、種結晶２１の引き上げを行ってい
る巻取り装置１によって行ってきたが、皿状部材１３が
確実に径拡大部３０を支持した後は、巻取りドラム３
ａ、３ｂの回転のみによりこの制御が行われる。換言す
れば、巻取り装置１は以後、結晶育成の制御には寄与す
ることはなく、種結晶引上げワイヤ６に常時所定のテン
ションがかかるように制御するだけでよい。

【００２４】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図９は本発明の単結晶引上げ装置の第２の実施
の形態を示す模式的部分断面図である。図１０は図９中
の矢印Ａ−Ａ’で切断して右から見た側面断面図であ
る。第２の実施の形態は上記第１の実施の形態と次の点
で異なる。すなわち、第１の実施の形態では、２つの巻
取りドラム３ａ、３ｂを用いて２本のワイヤ５ａ、５ｂ
を巻き上げているが、第２の実施の形態では、単一の巻
取りドラム３ｃにより両ワイヤ５ａ、５ｂを巻き上げて
いる。また、第１の実施の形態では、ワイヤ５ａを巻き
下げ、ワイヤ５ｂを巻き上げることにより、滑車アセン
ブリ４を回転させて皿状部材１３を所定位置に移動させ
ているが、第２の実施の形態では単一の巻取りドラム３
ｃは滑車アセンブリ４の引上げのみに用いられ、滑車ア
センブリ４の回転による皿状部材１３の所定位置への移
動は、ワイヤ５ａ、５ｂの一部を水平に移動させる手段
を用いて行っている。

【００２５】ワイヤ５ａ、５ｂはそれぞれ固定プーリー
４０ａ−１、４０ａ−２、４０ｂ−１、４０ｂ−２と、
水平方向に移動可能な移動プーリー４０ａ−３、４０ｂ
−３にかけられてから、２つの固定プーリー４１ａ、４
１ｂを介して巻取りドラム３ｃに巻き取られるよう配さ
れている。これらの固定プーリー４０ａ−１、４０ａ−
２、４０ｂ−１、４０ｂ−２、４１ａ、４１ｂと、水平
方向に移動可能な移動プーリー４０ａ−３、４０ｂ−３
は、巻取りドラム３ｃと同一のチャンバ３８Ａに格納さ
れていて、このチャンバ３８Ａは第１の実施の形態のチ
ャンバ３８と同様に上部のチャンバ３６と一体に連結さ
れ、かつボールベアリング９を介してメカニカルチャン
バ３４に対して回動可能に支持されている。巻取りドラ
ム３ｃの回転軸３ｃ−１はチャンバ３８Ａの外部に取り
付けられているモータ３ｃ−２に連結されている。

【００２６】移動プーリー４０ａ−３、４０ｂ−３は、
リンク４４を介してチャンバ３８Ａの外部に設けられた
直線移動機構４２に接続され、図９中、矢印Ｍ１で示す
方向に移動可能である。この直線移動機構４２による移
動プーリー４０ａ−３、４０ｂ−３の水平移動の距離
は、滑車アセンブリ４が所定角度回転するのに必要かつ
十分な距離に設定される。すなわち、先の第１の実施の
形態で説明したように、滑車アセンブリ４を図５、図６
の状態（非支持位置）から図７、図８の状態（支持位
置）へ所定角度回転させるために、移動プーリー４０ａ
−３は図中右へ移動することにより、ワイヤ５ａの下端
が降下し、一方、移動プーリー４０ｂ−３は図中右へ移
動することにより、ワイヤ５ｂの下端が上昇するのであ
る。その他の動作は第１の実施の形態と同様であるので
説明を省略する。

【００２７】次に図１１に従い本発明の第３の実施の形
態について説明する。この第３の実施の形態は、第１の
実施の形態同様、２つの巻取りドラム３ｄ、３ｅを有
し、かつ第２の実施の形態同様、固定プーリー４０ａ−
１、４０ａ−２、４０ｂ−１、４０ｂ−２と、水平方向
に移動可能な移動プーリー４０ａ−３、４０ｂ−３、直
線移動機構４２を有している。なお、第１の実施の形態
では、２つの巻取りドラム３ａ、３ｂは滑車アセンブリ
４の引上げ時に電気的に同期回転するものであるが、第
３の実施の形態では、２つの巻取りドラム３ｄ、３ｅは
２つの歯車４６ａ、４６ｂにより互いに連結されてい
る。なお、巻取りドラム３ｄにはモータ４８の回転が伝
達され、よって巻取りドラム３ｄの回転が、２つの歯車
４６ａ、４６ｂにより巻取りドラム３ｅに伝達される。
したがって、２つの巻取りドラム３ｄ、３ｅの回転同期
が極めて安定して、かつ確実である。

【００２８】第３の実施の形態では、第２の実施の形態
と同様に直線移動機構４２により滑車アセンブリ４が所
定角度回転し、また第１の実施の形態と同様に２つの巻
取りドラム３ｄ、３ｅの回転によりアセンブリ４が引き
上げられる。なお、上記第２の実施の形態と第３の実施
の形態に用いられている直線移動機構４２によりワイヤ
５ａ、５ｂの一部を水平に移動させる構成は、第１の実
施の形態に適用することも可能である。かかる構成を第
４の実施の形態とする。この第４の実施の形態の場合、
第１の実施の形態の２つの巻取りドラム３ａ、３ｂは滑
車アセンブリ４の引上げ時のみに用いられ、滑車アセン
ブリ４の回転は直線移動機構４２に担当させることにな
る。

【００２９】上記、第２〜第４実施の形態では直線移動
機構４２を用いてワイヤ５ａ、５ｂの一部を水平方向に
移動させて滑車アセンブリ４を回転させているので、滑
車アセンブリ４の回転のための機構が、滑車アセンブリ
４を引き上げて単結晶を成長させる昇降制御機構とは互
いに独立しているので、双方の制御を独立化させ、かつ
制御機構を単純化することができる。また、上記各実施
の形態では、種結晶引上げワイヤ６の荷重の変化をロー
ドセル２で検出して、荷重移動のタイミングを決定して
いるが、例えばＣＣＤ撮像素子などにより径拡大部３０
をパターン認識したり、あるいは目視を併用したりして
決定するようにしてもよい。

【００３０】なお、メカニカルチャンバ３４の内部は図
示省略のシール部材により真空あるいは不活性ガスが気
密に保たれる。メカニカルチャンバ３４の上部、すなわ
ち、チャンバ３８（３８Ａ）は、メカニカルチャンバ３
４との間でワイヤ５ａ、５ｂ、６が配される関係で、完
全にメカニカルチャンバ３４から断絶することは困難で
あるが、可能な限りシール部材を配して、チャンバ３８
（３８Ａ）内で発生する分塵がメカニカルチャンバ３４
に影響を与えないようにすることは好ましい態様であ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば単
結晶の成長過程でダッシュネック下方に形成される径拡
大部の下方をスリットを有する揺動可能に取り付けられ
た回転可能な皿状部材にて下方から支持し、かつ皿状部
材の引上げを皿状部材の取り付けられた滑車手段を速度
制御しつつ引き上げることにより行い、以後、種結晶を
引き上げる引上げ手段から滑車手段を引上げる手段に単
結晶育成のコントロールを移行させているので、皿上部
材が水平に位置し、径拡大部を確実かつ安全に支持する
ことが可能であり、仮に成長途中に停電が発生しても、
結晶を保持する力に変化が生じることなく、また種結晶
を引き上げる手段から滑車手段を引き上げる手段への荷
重の移動がスムースに行えるので、転位を生じることが
ない。また、皿状部材が滑車の動きにより強制されるこ
となく、自重でのみ垂れ下がる形なので、単結晶に当接
するようなことがあっても、余計な外力を加える心配が
なく、結晶品質の向上に寄与できるものである。

【００３２】また、径拡大部を支持する機構は、構造が
比較的簡単で、部品点数が少なく、また、可動部分や摺
動部分などが他の方法と比較して少ないので、装置の故
障や結晶成長を阻害する発塵を抑制することができる。
さらに、結晶近傍は高温であるが、皿状部材を回転させ
たり、引き上げたりする駆動機構がすべて結晶から離れ
た位置に配置されるので、駆動機構を冷却するための構
造が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る単結晶引上げ装置の第１の実施形
態を模式的に示す部分断面図である。

【図２】図１中の滑車手段と滑車手段に取り付けられた
皿状部材を示す平面図である。

【図３】図１中の滑車手段の正面図である。

【図４】図１中の滑車手段の側面図である。

【図５】図１中の滑車手段が第１の位置（非支持状態）
にあるときの側面図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】図１中の滑車手段が第２の位置（非支持状態）
にあるときの側面図である。

【図８】図７の正面図である。

【図９】本発明に係る単結晶引上げ装置の第２の実施形
態を模式的に示す部分断面図である。

【図１０】図９中のＡ−Ａ’線での側面断面図である。

【図１１】本発明に係る単結晶引上げ装置の第３の実施
形態を模式的に示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 巻取り装置 ２ ロードセル ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 巻取りドラム（滑車回
転/引上げ手段） ４ 滑車アセンブリ（滑車手段） ５ａ、５ｂ、５ａ−１、５ａ−２、５ｂ−１、５ｂ−
２、１６ａ、１６ｂ ワイヤ ６ 種結晶引上げワイヤ ７ 種結晶ホルダ ８ 単結晶（単結晶本体） ９ ボールベアリング １０ 貫通孔 １０Ａ 凹部 １１ スリット １２ａ、１２ｂ 滑車 １３ 皿状部材 １８ａ、１８ｂ 連結棒 １７ａ−１、１７ａ−２、１７ｂ−１、１７ｂ−２ ワ
イヤ係止部 １９ａ、１９ｂ ワイヤ止め具 ２１ 種結晶 ２２ ダッシュネック ２３ 細い単結晶部分 ３０ 径拡大部 ３１ くびれ ３２ 石英ルツボ ３３ 原料融液 ３４ メカニカルチャンバ ３６、３８、３８Ａ チャンバ ４０ａ−１、４０ａ−２、４０ｂ−１、４０ｂ−２、４
１ａ、４１ｂ 固定プーリー ４０ａ−３、４０ｂ−３ 移動プーリー ４２ 直線移動機構 ４４ リンク ４６ａ、４６ｂ 歯車 ４８、Ｍ モータ ５０ 振り子部材 ５２ａ、５２ｂ アーム部 ５４ａ、５４ｂ 滑車の中央部分 ５６ 突起

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融結晶を保持可能なルツボの上方で種
   結晶を支持する種結晶ホルダを、その引上げ方向を軸に
   回転させる回転手段と、 前記種結晶ホルダを速度制御しつつ引き上げることによ
   り前記種結晶を引き上げる種結晶引上げ手段と、 前記種結晶の下方に形成される径拡大部を下方から支持
   して載置することにより前記径拡大部を保持する皿状部
   材としての支持台を有する振り子部材と、 前記振り子部材が揺動可能に取り付けられ、その揺動位
   置により単結晶のくびれ及び／又は径拡大部の下端を下
   方から支持しない位置と支持する位置との間で移動可能
   とするために回転可能な滑車手段と、 前記滑車手段を回転させて、前記２つの位置間で前記支
   持台を移動させる滑車回転手段と、 前記滑車手段を速度制御しつつ引き上げることにより、
   支持台を引き上げる滑車引上げ手段と、 前記滑車回転手段と、前記滑車引上げ手段を前記種結晶
   の引上げ方向を軸に回転させる手段とを、 有する単結晶引上げ装置。
2. 【請求項２】 溶融結晶を保持可能なルツボの上方で種
   結晶を支持する種結晶ホルダを、その引上げ方向を軸に
   回転させる回転手段と、 前記種結晶ホルダを速度制御しつつ引き上げることによ
   り前記種結晶を引き上げる種結晶引上げ手段と、 前記種結晶の下方に形成される径拡大部の下に形成され
   る単結晶のくびれ及び／又は前記径拡大部の下端を下方
   から支持するために、前記くびれを通す貫通孔を有し、
   かつ前記くびれを前記貫通孔に導くために前記貫通孔を
   外周部と連通させるスリットが設けられた支持台を有す
   る振り子部材と、 前記振り子部材が揺動可能に取り付けられ、その揺動位
   置により前記支持台が前記単結晶のくびれ及び／又は前
   記径拡大部の下端を下方から支持しない位置と支持する
   位置との間で移動可能とするための滑車手段と、 前記滑車手段を回転させて、前記２つの位置間で前記支
   持台を移動させる滑車回転手段と、 前記種結晶ホルダと共に回転可能で、前記滑車回転手段
   を速度制御しつつ引き上げることにより、前記支持台を
   引き上げて単結晶を成長させることが可能な滑車引上げ
   手段と、 前記滑車回転手段と、前記滑車引上げ手段を前記種結晶
   の引上げ方向を軸に回転させる手段とを、 有する単結晶引上げ装置。
3. 【請求項３】 前記滑車手段が平行に配され、かつ同軸
   の２つの滑車を有し、前記振り子部材が前記２つの滑車
   にまたがって、前記滑車の軸に揺動可能に取り付けられ
   ている請求項１又は２記載の単結晶引上げ装置。
4. 【請求項４】 前記滑車には、前記滑車が所定方向に回
   転したとき、前記支持台が前記単結晶のくびれ及び／又
   は前記径拡大部の下端を下方から支持しない位置まで移
   動させるように、前記振り子部材を回転させるため、前
   記振り子部材に当接する突起部を有している請求項１な
   いし３のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装置。
5. 【請求項５】 前記滑車駆動手段及び前記滑車引上げ手
   段が前記滑車手段にそれぞれ取り付けられた２本のワイ
   ヤの両端を巻き上げる２つの巻上げ手段を有する請求項
   １ないし４のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装置。
6. 【請求項６】 前記２つの巻上げ手段を駆動する駆動源
   がそれぞれ別個に設けられている請求項５記載の単結晶
   引上げ装置。
7. 【請求項７】 前記２つの巻上げ手段を駆動する駆動源
   が単一であり、前記滑車手段を回転させてから前記滑車
   手段を引き上げるよう構成されている請求項５記載の単
   結晶引上げ装置。
8. 【請求項８】 前記滑車引上げ手段が前記滑車手段にそ
   れぞれ取り付けられた２本のワイヤの両端を巻き上げる
   単一の巻上げ手段を有する請求項１ないし４のいずれか
   １つに記載の単結晶引上げ装置。
9. 【請求項９】 前記２つの巻上げ手段を駆動する駆動源
   が単一であり、前記２つの巻上げ手段が歯車で結合さ
   れ、回転同期がとられている請求項５記載の単結晶引上
   げ装置。
10. 【請求項１０】 前記滑車駆動手段が前記２本のワイヤ
    の一部を同時に水平方向に移動させる直線移動手段を有
    する請求項８又は９記載の単結晶引上げ装置。
11. 【請求項１１】 前記直線移動手段が、前記２本のワイ
    ヤのそれぞれにかけられ、かつ水平方向に移動可能であ
    り、かつ回転可能な２個の移動プーリーを有している請
    求項１０記載の単結晶引上げ装置。
12. 【請求項１２】 前記直線移動手段が、前記２本のワイ
    ヤを前記移動プーリーにそれぞれ導く少なくとも２個の
    固定プーリーをさらに有する請求項１１記載の単結晶引
    上げ装置。
13. 【請求項１３】 前記滑車手段が前記種結晶の引上げ方
    向に垂直な軸を中心に回転するよう構成されている請求
    項１ないし１２のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３のいずれか１つに
    記載の単結晶引上げ装置を用いた単結晶引上げ方法であ
    って、前記種結晶引上げ手段により前記種結晶を引き上
    げ、速度制御により径拡大部を形成するステップと、 前記滑車回転手段により前記支持台を回転させ、前記径
    拡大部の下方に位置せしめるステップと、 前記滑車引上げ手段を引き上げるステップと、 前記種結晶引上げ手段における荷重を測定し、測定荷重
    が所定値となったことを検出するステップと、 前記測定荷重が所定値となったとき、前記種結晶引上げ
    手段による単結晶成長のための速度制御を中止し、前記
    滑車引上げ手段により単結晶成長のための速度制御を開
    始するステップとを、 有する単結晶引上げ方法。
15. 【請求項１５】 単結晶引き上げ装置にあって、種結晶
    の下方に形成される径拡大部を下方から支持して載置す
    ることにより前記径拡大部を保持する皿状部材としての
    支持台を有する振り子部材と、 前記振り子部材が揺動可能に取り付けられ、その揺動位
    置により単結晶のくびれ及び／又は径拡大部の下端を下
    方から支持しない位置と支持する位置との間で移動可能
    とするために回転可能な滑車手段と、 前記滑車手段を回転させて、前記２つの位置間で前記支
    持台を移動させる滑車回転手段とを、 有する単結晶支持用滑車装置。