JP2001080990A - 種結晶の保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種結晶の破損によるシリコン単結晶棒落下の
発生率を低減する。 【解決手段】 ピン孔２２ｂが中心軸ａ方向に間隔をあ
けて複数形成され、切欠き部２３ａが種結晶２３の側面
にピン孔の数に相応して複数形成され、シードチャック
ピン２４が複数のピン孔にそれぞれ挿入されかつ最上部
のピン孔に挿入したピンの胴部２４ａのみが切欠き部に
当接する。隣接する切欠き部の間隔をそれぞれ等間隔と
する第１間隔ｘ、隣接するピン孔の間隔をそれぞれ等間
隔とする第２間隔ｙとするとき、第２間隔が第１間隔よ
り広く形成されるか、又は第１間隔と第２間隔が等しく
複数のピンの胴部の直径が下方に向かうに従って順次小
さく形成されるか、又は第１間隔と第２間隔が等しく複
数の切欠き部が下方に向かうに従って順次大きく形成さ
れる。複数のシードチャックピンが複数の隣接するピン
孔の間隔と同間隔をあけてピンの一端が一体的に連結さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の引上げ装置の種結
晶の保持装置に関する。更に詳しくは、単結晶を育成す
る際にシリコン融液に接触させる種結晶を保持する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン単結晶の育成方法として
るつぼ内のシリコン融液からシリコン単結晶を成長させ
るチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）が知ら
れている。この方法ではまず引上げ装置に設置されたる
つぼ内に多結晶シリコンを充填する。この多結晶シリコ
ンを加熱融解して得たシリコン融液の表面に種結晶の一
端を接触させ部分的に融解する。次に、種結晶を引上げ
てシリコン融液から種絞り部分を作成し、その後目的と
するシリコン棒の直径まで結晶を徐々に太らせて成長さ
せる。この方法により、必要な結晶方向を有する無転位
の単結晶棒を得ることができる。

【０００３】この種結晶は通常ワイヤに吊り下げられた
保持装置に取付けられて保持される。この保持装置で
は、まず予め側面に切欠き部が形成された種結晶をシー
ドチャックの中心軸に沿ってシードチャックの底部に形
成された種結晶挿入穴に挿入する。この状態でシードチ
ャックの中心軸に直交するとともに中心軸に対して偏倚
して形成されたピン孔にシードチャックピンを挿入す
る。これによりシードチャックピンの胴部が種結晶の切
欠き部に当接し、種結晶が保持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の種結晶
の保持装置では、シリコン単結晶棒の長さが大きくなっ
て、シードチャックピンの胴部と切欠き部とが接触する
部分に高い応力が集中することに起因して、切欠き部で
種結晶が破損することがある。この場合には種結晶の切
欠き部、シードチャックのピン孔及びシードチャックピ
ンはそれぞれ単一であるため、シリコン単結晶棒がシリ
コン融液中に落下するおそれがあった。特に、シリコン
単結晶棒の大口径化等の要求に伴い、近年種結晶により
引上げるシリコン単結晶棒の重量も増加傾向にある。こ
れによりシリコン単結晶棒の引上げに際して生じる接触
部分の応力も今まで以上に大きくなり、シリコン単結晶
棒が落下する事故の発生率がより高まる。本発明の目的
は、種結晶の破損によるシリコン単結晶棒落下の発生率
を低減する種結晶の保持装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１又は図２に示すように、チャック本体２２ｄの中心
軸ａに沿ってチャック本体２２ｄの底部に形成された種
結晶挿入穴２２ａと中心軸ａに直交するとともに中心軸
ａに対して偏倚して形成されたピン孔２２ｂとを有する
シードチャック２２と、種結晶挿入穴２２ａに挿入可能
な外径を有し挿入状態でピン孔２２ｂに対向する側面に
切欠き部２３ａが形成された種結晶２３と、ピン孔２２
ｂに挿入され胴部２４ａが切欠き部２３ａに当接可能な
シードチャックピン２４とを備えた種結晶の保持装置に
おいて、ピン孔２２ｂが中心軸ａ方向に間隔をあけて複
数形成され、切欠き部２３ａが種結晶２３の側面にピン
孔２２ｂの数に相応して複数形成され、シードチャック
ピン２４が複数のピン孔２２ｂにそれぞれ挿入されかつ
最上部のピン孔２２ｂに挿入したシードチャックピン２
４の胴部２４ａのみが切欠き部２３ａに当接するように
構成されたことを特徴とする種結晶の保持装置である。
請求項１に係る発明では、種結晶２３の切欠き部２３
ａ、シードチャック２２のピン孔２２ｂ及びシードチャ
ックピン２４を複数有し、かつ最上部の切欠き部２３ａ
とシードチャックピン２４の胴部２４ａでのみ接触して
シードチャック２２に種結晶２３が保持される。これに
より最上部の切欠き部２３ａで破損を生じて種結晶２３
がずり落ちても、最上部の次に位置する切欠き部２３ａ
とシードチャックピン２４の胴部２４ａとが接触して種
結晶２３を保持するので、シリコン単結晶棒の落下を防
止できる。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、図１又は図２に示すように、ピン孔２２ｂ
及び切欠き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠
き部２３ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれ
らの間隔を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間
隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２
間隔ｙとするとき、第２間隔ｙが第１間隔ｘより広く形
成された種結晶の保持装置である。請求項２に係る発明
では、最上部のシードチャックピン２４の胴部２４ａと
最上部の切欠き部２３ａを当接させたとき、第２間隔ｙ
が第１間隔ｘより広く形成されているので下方に向かう
に従ってピン孔２２ｂと切欠き部２３ａとの位置は一定
の割合で切欠き部２３ａがピン孔２２ｂの下方に位置す
るようにずれを生じるので最上部以外のシードチャック
ピン２４の胴部２４ａと切欠き部２３ａは接触しない。

【０００７】請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、図３に示すように、ピン孔２２ｂ及び切欠
き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠き部２３
ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔
を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間隔がそれ
ぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔ｙと
するとき、第１間隔ｘと第２間隔ｙが等しく形成され、
複数のシードチャックピン２４の胴部２４ａの直径が下
方に向かうに従って順次小さく形成された種結晶の保持
装置である。請求項３に係る発明では、最上部のシード
チャックピン２４の胴部２４ａと最上部の切欠き部２３
ａを当接させたとき、下方に向かうに従って順次シード
チャックピン２４の胴部２４ａの直径が小さく形成され
るので最上部以外のシードチャックピン２４の胴部２４
ａと切欠き部２３ａは接触しない。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、図４に示すように、ピン孔２２ｂ及び切欠
き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠き部２３
ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔
を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間隔がそれ
ぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔ｙと
するとき、第１間隔ｘと第２間隔ｙが等しく形成され、
複数の切欠き部２３ａが下方に向かうに従って順次大き
く形成された種結晶の保持装置である。請求項４に係る
発明では、最上部のシードチャックピン２４の胴部２４
ａと最上部の切欠き部２３ａを当接させたとき、下方に
向かうに従って順次切欠き部２３ａが大きく形成される
ので最上部以外のピンの胴部２４ａと切欠き部２３ａは
接触しない。

【０００９】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
いずれかに係る発明であって、図２に示すように、複数
のシードチャックピン２４が複数の隣接するピン孔２２
ｂの間隔と同じ間隔をあけてシードチャックピン２４の
一端が一体的に連結された種結晶の保持装置である。請
求項５に係る発明では、シードチャックピン２４が一体
的に連結して形成されているので、同時に複数のピン孔
２２ｂに挿入でき、種結晶の保持作業が容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。本発明の第１の実施の形態は、図６に示
すように、ＣＺ法によるシリコン融液１２からシリコン
単結晶棒を引上げる際に使用する引上げ装置１０では、
チャンバ１１内にシリコン融液１２を貯留する石英るつ
ぼ１３が設けられ、この石英るつぼ１３の外面は黒鉛サ
セプタ１４により被覆される。石英るつぼ１３の下面は
上記黒鉛サセプタ１４を介して支軸１６の上端に固定さ
れ、この支軸１６の下部は図示しないるつぼ駆動手段に
接続される。石英るつぼ１３の外周面は石英るつぼ１３
から所定の間隔をあけてヒータ１７により包囲され、こ
のヒータ１７は断熱材１８により包囲される。ヒータ１
７により石英るつぼ１３に投入された高純度の多結晶シ
リコンが融解してシリコン融液１２になる。チャンバ１
１の上部には回転・引上げ機構１９が設けられる。石英
るつぼ１３の上方にはこの回転・引上げ機構１９からワ
イヤケーブル２１を介してシードチャック２２が吊り下
げられ、シードチャック２２には種結晶２３が取付けら
れる。回転・引上げ機構１９はワイヤケーブル２１を介
してシードチャック２２とともに種結晶２３を図６の実
線矢印で示すように下降させ、種結晶２３を石英るつぼ
１３に貯留されたシリコン融液１２に接触させる。

【００１１】図１及び図２に示すように、シードチャッ
ク２２にはチャック本体２２ｄの中心軸ａに沿ってチャ
ック本体２２ｄの底部に種結晶２３を挿入することがで
きる径を有する種結晶挿入穴２２ａが形成される。ま
た、チャック本体２２ｄの中心軸ａに直交するとともに
中心軸ａに対してｂだけ偏倚してピン孔２２ｂが形成さ
れる。ピン孔２２ｂは一定方向より中心軸ａに沿ってそ
れぞれが重ならないように３個形成され、隣接するピン
孔２２ｂの間隔は第２間隔ｙであり、それぞれ等間隔に
形成される。ピン孔２２ｂはピン孔２２ｂの中央部分に
おける断面積が約半分程度挿入穴２２ａに重なるように
形成される。

【００１２】図２の実線矢印で示すように種結晶２３は
種結晶挿入穴２２ａに挿入される。挿入穴２２ａに挿入
される種結晶２３の側部には切欠き部２３ａが形成され
る。切欠き部２３ａはピン孔２２ｂの数量と相応して一
定方向よりそれぞれが重ならないように３個形成され、
隣接する切欠き部２３ａの間隔は第１間隔ｘであり、そ
れぞれ等間隔に形成される。第２間隔ｙは第１間隔ｘよ
り広く間隔をとるように設けられる。種結晶２３を挿入
穴２２ａに挿入する際に挿入穴２２ａ内のガスを外部に
排出するためのガス排出孔２２ｃが挿入穴２２ａに連通
するように形成される。シードチャックピン２４は隣接
するピン孔２２ｂの間隔に合うように３個のシードチャ
ックピンが一端で一体的に連結された形状を有し、図２
の破線矢印で示すように３個のピン孔２２ｂにそれぞれ
挿入される。挿入されたシードチャックピン２４の胴部
２４ａは、最上部の切り欠き部２３ａのみが当接する。

【００１３】このように構成された保持装置では、シリ
コン単結晶棒の引上げ時に生じる応力により、最上部の
切欠き部２３ａから破損して種結晶２３がずり落ちて
も、２番目に位置する切欠き部２３ａとピン胴部２４ａ
が接触して種結晶２３を保持する。更に、２番目に位置
する切欠き部２３ａが破損して種結晶２３がずり落ちて
も、３番目に位置する切欠き部２３ａとピン胴部２４ａ
が接触して種結晶２３を保持することができる。

【００１４】本発明の第２実施の形態では、図３に示す
ように、第１間隔ｘと第２間隔を等しくして、下方に向
かうに従ってシードチャックピン２４の胴部２４ａの直
径を順次小さくするよう形成される。このように構成さ
れた保持装置では、下方に位置するシードチャックピン
２４のピン孔２２ｂへの挿入が容易になる。

【００１５】本発明の第３実施の形態では、図４に示す
ように、第１間隔ｘと第２間隔ｙを等しくして、下方に
向かうに従って切欠き部２３ａの大きさを順次大きくす
る。このように構成された保持装置では、下方に位置す
るシードチャックピン２４のピン孔２２ｂへの挿入が容
易になる。

【００１６】なお、上記実施の形態では、シードチャッ
ク２２のピン孔２２ｂと種結晶２３の切欠き部２３ａは
全て一定方向より形成されたが、図５に示すように、中
心軸ａに直交していれば破線ｃ、ｄ及びｅのように特に
方向性を統一しなくてもよい。これにより、接触部分の
応力に対して弱く、破損し易い方向に全ての切欠き部２
３ａを形成した時には何度も破損を招くおそれがある
が、色々な方向に切欠き部２３ａを形成することにより
危険性を分散することができる。また、上記実施の形態
では、ピン孔２２ｂ、シードチャックピン２４及び切欠
き部２３ａの数をそれぞれ３個としたが、２個、４個又
は５個以上でもよい。また、上記第２の実施の形態で
は、複数の切欠き部２３ａはそれぞれ同じ大きさとして
いるが、最上部の切欠き部２３ａとピン２４が当接して
いる状態でそれぞれ下方に向かうに従って順次切欠き部
２３ａの大きさをシードチャックピン２４と当接しない
程度に小さくしてもよい。これにより、最上部の切欠き
部２３ａより種結晶が破損しても次に位置する保持部で
はより安定して保持することができる。また、上記第３
の実施の形態では、複数のピンの胴部２４ａの径はそれ
ぞれ等しく示しているが、最上部の切欠き部２３ａとピ
ン２４が当接している状態でそれぞれ下方に向かうに従
って順次ピンの胴部２４ａの径を切欠き部と当接しない
程度に大きくしてもよい。これにより、最上部の切欠き
部２３ａより種結晶が破損しても次に位置する保持部で
はより安定して保持することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ピ
ン孔２２ｂが中心軸方向に等間隔に複数形成され、種結
晶２３の切欠き部２３ａがピン孔２２ｂの数に相応して
複数形成され、シードチャックピン２４が複数のピン孔
２２ｂにそれぞれ挿入されかつ最上部のピン孔２２ｂに
挿入したシードチャックピンの胴部２４ａのみが切欠き
部２３ａに当接するように形成されたので種結晶の最上
部の切欠き部より破損したときでも次に位置する切欠き
部とシードチャックピンの胴部とが種結晶を保持する。
この結果、種結晶の破損によるシリコン単結晶棒落下の
発生率を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の種結晶の保持装置を示す図
２のＡ−Ａ線断面図。

【図２】第１の実施の形態の種結晶の保持装置の分解斜
視図。

【図３】第２の実施の形態の種結晶の保持装置を示す断
面図。

【図４】第３の実施の形態の種結晶の保持装置を示す断
面図。

【図５】本実施の形態の応用例を示す種結晶の切欠き部
を示す構成図。

【図６】種結晶の保持装置を含むシリコン単結晶引上げ
装置の構成図。

【符号の説明】

２２ シードチャック ２２ａ 種結晶挿入穴 ２２ｂ ピン孔 ２２ｄ チャック本体 ２３ 種結晶 ２３ａ 切欠き部 ２４ シードチャックピン ２４ａ ピンの胴部 ａ 中心軸 ｘ 第１間隔 ｙ 第２間隔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャック本体(22d)の中心軸(a)に沿って
   前記チャック本体(22d)の底部に形成された種結晶挿入
   穴(22a)と前記中心軸(a)に直交するとともに前記中心軸
   (a)に対して偏倚して形成されたピン孔(22b)とを有する
   シードチャック(22)と、 前記種結晶挿入穴(22a)に挿入可能な外径を有し挿入状
   態で前記ピン孔(22b)に対向する側面に切欠き部(23a)が
   形成された種結晶(23)と、 前記ピン孔(22b)に挿入され胴部(24a)が前記切欠き部(2
   3a)に当接可能なシードチャックピン(24)とを備えた種
   結晶の保持装置において、 前記ピン孔(22b)が前記中心軸(a)方向に間隔をあけて複
   数形成され、 前記切欠き部(23a)が前記種結晶(23)の側面に前記ピン
   孔(22b)の数に相応して複数形成され、 前記シードチャックピン(24)が前記複数のピン孔(22b)
   にそれぞれ挿入されかつ最上部のピン孔(22b)に挿入し
   たシードチャックピン(24)の胴部(24a)のみが前記切欠
   き部(23a)に当接するように構成されたことを特徴とす
   る種結晶の保持装置。
2. 【請求項２】 ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以
   上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ
   等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)と
   し、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形
   成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、 前記第２間隔(y)が前記第１間隔(x)より広く形成された
   請求項１記載の種結晶の保持装置。
3. 【請求項３】 ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以
   上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ
   等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)と
   し、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形
   成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、 前記第１間隔(x)と前記第２間隔(y)が等しく形成され、
   複数のシードチャックピン(24)の胴部(24a)の直径が下
   方に向かうに従って順次小さく形成された請求項１記載
   の種結晶の保持装置。
4. 【請求項４】 ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以
   上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ
   等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)と
   し、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形
   成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、 前記第１間隔(x)と前記第２間隔(y)が等しく形成され、
   前記複数の切欠き部(23a)が下方に向かうに従って順次
   大きく形成された請求項１記載の種結晶の保持装置。
5. 【請求項５】 複数のシードチャックピン(24)が複数の
   隣接するピン孔(22b)の間隔と同じ間隔をあけて前記シ
   ードチャックピン(24)の一端が一体的に連結された請求
   項１ないし４いずれか記載の種結晶の保持装置。