JP2001278695A - Ｃｚ法単結晶引上げ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抵抗加熱ヒーターによって種結晶先端部の加
熱溶解を円滑に行えるような機構を備えるダッシュネッ
ク法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置を提供す
る。 【解決手段】 先端部を予め加熱溶解させた種結晶１３
を原料融液に着液させることによってダッシュネック法
を用いずに無転位化シリコン単結晶を製造するＣＺ法単
結晶引上げ装置において、その端部に抵抗加熱体２３が
取り付けられるアーム体２１を備えた斜方向移動装置２
０を備え、このアーム体は、所定の斜角をもってチャン
バー１５に配置されている。これにより、種結晶の加熱
溶解が必要な場合には斜め下方向に抵抗加熱体２３が降
りてくる一方で、種結晶の加熱溶解が終了したときに
は、斜め上方向に移動して単結晶の引上げを妨げないよ
うにする。

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（以下、ＣＺ法）によって原料融液から単結晶を引き
上げるためのＣＺ法単結晶引上げ装置に関する。また本
発明は特に、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単
結晶引上げ装置、より具体的には先端部を予め加熱溶解
させた種結晶を原料融液に着液させることによってダッ
シュネック法を用いずに無転位化シリコン単結晶を製造
するのに好適なＣＺ法単結晶引上げ装置であって、特に
種結晶の先端部を予め加熱溶解させるのに好適な機構を
備えたＣＺ法単結晶引上げ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】種結晶を原料融液に着液させると、その
際の熱衝撃によって種結晶に転位（スリップ転位）が導
入されることとなるが、この転位は、一般的には、ダッ
シュネック法を用いて種結晶から排除している。

【０００３】ここで、ダッシュネック法というのは、原
料融液に着液させた種結晶を引上げ、その際に一旦種結
晶の直径を細く絞る（いわゆる種絞り）操作を行うこと
によって、着液の際に種結晶中に導入された転位を結晶
外周部に向かわせて無転位化を図る方法であり、種絞り
が行われて種結晶が細る分だけ、種結晶部分の引っ張り
強度が低下する。

【０００４】しかし、近年の引上結晶の大口径化とそれ
に伴う重量化によってダッシュネック部に加わる応力が
強度を越えてしまい、引上げ中の結晶落下事故が生じる
可能性が危惧されている。このため、種結晶部分を細ら
せることなく無転位化結晶育成を行う方法が検討され
た。

【０００５】このような背景の中にあって、種結晶の溶
解ならびに再固化だけでは転位導入が無いことが最初に
発見され、この現象をＦＺ結晶法に応用した技術が、種
結晶の細径化を伴わずに無転位化結晶育成を行う技術と
して提案された（特許第１２５７９８０号）。

【０００６】この技術は当然のことながらＣＺ法への応
用が試みられ、いくつかの応用例が提示された。その中
で、種結晶先端部の溶解法を改良したものを代表的な例
として挙げると、ＷＯ９７‐３２０５９号公報や特開平
８‐３１９１９２号公報にはレーザーを用いて種結晶先
端部の溶解を行う方法が開示されており、ＵＳ特許第５
８８５３４４号には抵抗加熱ヒータを用いて種結晶先端
部の溶解を行うものが開示されている。

【０００７】ここで、レーザーを用いた方法では、レー
ザーの照射面積が大きいために高価な装置が必要であ
り、また、発信器の占有スペースが大きいため、量産工
場での使用には不向きである。このため、量産工場での
使用ということを考えた場合には、抵抗加熱式のヒータ
を用いて種結晶先端部の溶解を行う方法のほうに矛先が
向くことになる。

【０００８】しかしながら、抵抗加熱式のヒータを用い
て種結晶先端部の溶解を行う方法の場合には、炉外から
電力を供給して種結晶を加熱溶解する機能、シーディン
グ工程以後に引上結晶との干渉を避ける為にヒータを移
動させる機能、並びにそれらの機能を制御するための制
御系が必要となり、この課題を如何にして解決するか
が、抵抗加熱式のヒータを用いて種結晶先端部の溶解を
行う方法を採用する場合のキーポイントとなる。

【０００９】これに関し、ヒータを移動させる機能につ
いては、ＵＳ特許第５８８５３４４号にはそれについて
の詳細な記述は存在しないものの、実施例においては、
上部の真空チャンバー内より二段で鉛直方向に伸縮可能
な剛性体の鉛直棒に抵抗加熱ヒーターを取り付け、鉛直
棒の伸縮によって抵抗加熱ヒーターを上下動させるもの
が示唆されている。

【００１０】しかしながら、このような機構を実際の引
上作業に適応させるようにすると、結晶の成長に伴って
抵抗加熱ヒーターも上昇させねばならないため、抵抗加
熱ヒーターの移動幅については、結晶成長が行われる長
さに相当する移動幅を取るようにしなければならず、こ
のためには、図８に示されるように剛性体の鉛直棒を２
段・３段と鉛直方向に伸縮させるような構成とするか、
図９に示されるように１段で鉛直方向に移動させるよう
な構成としなければならない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、仮想される
図８及び図９の方式にしても、いずれも、電極椀部Ｑが
長いものとなってしまい、種結晶１３に対して抵抗加熱
ヒーター２３の中心位置精度が悪くなり、種結晶先端の
溶解に必要以上の電力を必要としたり、均一な溶解が困
難となってしまうという問題がある。

【００１２】また、仮想される図８の方式では、抵抗加
熱ヒーター２３を単結晶１７の成長に合わせて上昇させ
なければならないため、ワイヤー巻き取りドラムを電極
椀部Ｑと干渉しない位置まで上方に移さなければならな
くなり、Ｓｉ融液界面からワイヤー巻き取りドラムまで
のワイヤー１４の長さが長くなり、結晶軸回転の共振点
に影響を与え、単結晶成長が困難となってしまうという
問題もある。これについては、仮想される図９の方式で
も同様であり、上部チャンバーが軸方向にも大きくなっ
てしまうため、必然的にＳｉ融液界面からワイヤー巻き
取りドラムまでのワイヤー長さが長くなり、結晶軸回転
の共振点に影響を与えて、単結晶成長が困難となってし
まう。

【００１３】更には、仮想される図８の方式にしても、
図９の方式にしても、上部チャンバーのサイズが軸方向
並びに円周方向にも大きくなってしまい、装置コストが
大幅にアップしてしまうとともに、引き上げ室（クリー
ンルーム）の高さも大きくせねばならず、全体的なコス
トアップと初期投資額の増大につながってしまうという
問題がある。

【００１４】加えて、図８及び図９のいずれの方式にし
ても、Ｓｉ融液の上方に電極椀部Ｑの摺動部が設置され
ることとなるので、汚染源が増えるという問題がある。
また更に、抵抗加熱ヒーター２３が種結晶先端を溶解し
た後も結晶軸上に存在することとなるので、結晶軸上部
から流れる不活性ガスの流路が抵抗加熱ヒーター２３に
よって阻害され、結晶軸の円方向で不均一なガス流れと
なり、これが単結晶の品質・生産性等に大きな影響を与
えるという懸念もある。

【００１５】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、先端部を予め加熱溶解させ
た種結晶を原料融液に着液させることによってダッシュ
ネック法を用いずに無転位化シリコン単結晶を製造する
のに好適なＣＺ法単結晶引上げ装置であって、抵抗加熱
ヒーターによって種結晶先端部の加熱溶解を円滑に行え
るような機構を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明においては、抵抗加熱ヒーターの形
状を種結晶を取り囲むＵ字形状とし、種結晶先端を加熱
した後には引上結晶と干渉しない位置に待避させるため
に斜め上方にヒーターを移動させる機構をＣＺ法単結晶
引上げ装置に備えさせることとしている。

【００１７】より具体的には、本発明は以下のようなも
のを提供する。

【００１８】（１） 先端部を予め加熱溶解させた種結
晶を原料融液に着液させることによってダッシュネック
法を用いずに単結晶を製造するＣＺ法単結晶引上げ装置
であって、種結晶先端部の加熱溶解に係る加熱供用部材
が取り付けられ、各種炉内品を収容するチャンバーを貫
通して当該チャンバーに備え付けられる斜方向移動装置
であって、前記取り付けられた加熱供用部材を斜め方向
に移動させる斜方向移動装置を備えることを特徴とする
ＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００１９】なお、加熱供用部材は、種結晶先端部の加
熱溶解に係るものであれば如何なるものでもよく、その
ようなものとしては、例えば、抵抗発熱によって加熱を
行う抵抗加熱体や原料融液輻射光の集光によって加熱を
行う凹面鏡のようなものが挙げられる。また、本発明に
よってダッシュネック法を用いずに製造される単結晶は
シリコン単結晶、特に、ダッシュネック法を用いて引き
上げられたシリコン単結晶と同程度にスリップ転位が存
在しない無転位化シリコン単結晶である。

【００２０】（２） 前記斜方向移動装置は、その端部
に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体を備え、
このアーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバー内
に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動
する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴と
する（１）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２１】（３） 前記斜方向移動装置は、その端部
に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体と、この
アーム体に連結された架橋部材と、この架橋部材に螺合
された螺子棒体と、この螺子棒体を回動させる駆動体
と、からなり、前記アーム体は、所定の斜角をもって前
記チャンバー内に配置されていると共に、気密状態を保
持したまま摺動する状態で前記チャンバーを貫通してい
ることを特徴とする（１）記載のＣＺ法単結晶引上げ装
置。

【００２２】（４） 前記斜方向移動装置は、前記アー
ム体が前記チャンバーを貫通する部分を覆い、かつ、前
記チャンバー内から引き出されてきたアーム体を収容す
る伸縮自在の蛇腹部材を備えることを特徴とする（２）
または（３）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２３】（５） 前記蛇腹部材の上端から不活性ガ
スを導入する不活性ガス導入孔をさらに具備することを
特徴とする（４）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２４】（６） 前記アーム体の端部に取り付けら
れる加熱供用部材は、前記種結晶を加熱して溶解させる
ための抵抗加熱体であることを特徴とする（２）から
（４）いずれか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２５】（７） 前記抵抗加熱体はＵ字形状である
ことを特徴とする（６）記載のＣＺ法単結晶引上げ装
置。

【００２６】（８） 前記アーム体の端部に取り付けら
れる加熱供用部材は、前記原料融液から発せられる熱光
線を種結晶に集光させて当該種結晶を溶解させるための
熱光線反射体であることを特徴とする（２）から（４）
いずれか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２７】（９） 前記熱光線反射体は、凹面鏡体で
あることを特徴とする（８）記載のＣＺ法単結晶引上げ
装置。

【００２８】（１０） ２以上の斜方向移動装置を備え
ることを特徴とする（６）または（９）記載のＣＺ法単
結晶引上げ装置。

【００２９】また、本発明は、基本的には以下のような
方法であると把握することもできる。 （１１） 種結晶を加熱する加熱手段をＣＺ炉内で移動
させる移動装置であって、原料融液から引上げられる単
結晶とは干渉しない位置に前記加熱手段を退避させるこ
とが可能な外付けタイプの移動装置を現行のＣＺ法単結
晶引上げ装置に取り付けることにより、現行のＣＺ法単
結晶引上げ装置の改造を殆ど行なうこと無く、ダッシュ
ネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に転換
する方法。

【００３０】更に本発明は、ダッシュネック法不採用タ
イプのＣＺ法単結晶引上げ装置だけでなく、ダッシュネ
ック法を採用する通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に対し
ても適用することができる。そして、そのような装置の
構成は、例えば以下のようなものである。

【００３１】（１２） チョクラルスキー法（ＣＺ法）
によって原料融液から単結晶を引き上げるためのＣＺ法
単結晶引上げ装置であって、原料融液から単結晶を引き
上げるための各種炉内品と、前記原料融液及び前記各種
炉内品をその内部に収容しこれらを外部から隔離するチ
ャンバーと、を備え、前記チャンバーには、当該チャン
バーを貫通して当該チャンバーに備え付けられる斜方向
移動装置であって、その端部に取り付けられた各種炉内
部材を斜め方向に移動させて、引上げられている単結晶
に対して当該単結晶の引上げに干渉しない位置にまで当
該「端部に取り付けられた各種炉内部材」を退避させ得
る斜方向移動装置を備えることを特徴とするＣＺ法単結
晶引上げ装置。

【００３２】ここで、「引上げられている単結晶に対し
て当該単結晶の引上げに干渉しない位置」というのは、
いわゆるチャンバーの肩の部分など、引上げられている
単結晶と衝突等の物理的な干渉を引き起こさない位置の
ことを意味する。また、「退避させ得る」というのは、
斜方向に移動するも、前記「引上げられている単結晶に
対して当該単結晶の引上げに干渉しない位置」にまで移
動させることができる可能性を潜在的に備えていること
を意味する。

【００３３】なお、このようなダッシュネック法を採用
する通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に対しても、上記の
（１）〜（１０）に示される各構成を適宜採用すること
ができる。この場合において、上記（２）〜上記（５）
に示される具体的な斜方向移動装置については、上記
（２）〜上記（５）に示されるそのままの形態で採用す
ることができる。また、上記（６）及び（７）のよう
に、端部に取り付けられた各種炉内部材として抵抗加熱
体を取り付けることも、上記（８）及び（９）のよう
に、端部に取り付けられた各種炉内部材として熱光線反
射体を取り付けることもできる。そして、そのようにし
た場合には、抵抗加熱体による加熱あるいは熱光線反射
体からの反射光によって単結晶の所定の部位の温度上昇
が引き起こされ、これによって単結晶の所定部位の温度
調整を適宜行うことができるようになり、単結晶の温度
勾配の調整のフレキシビリティが増加する。

【００３４】更に言えば、ダッシュネック法を採用する
通常のＣＺ法単結晶引上げ装置においても、上記（１
０）のように、複数の斜方向移動装置を備えることも勿
論可能である。

【００３５】

【発明を実施するための形態】図１は、本発明に係るＣ
Ｚ法単結晶引上げ装置全体の概要を示すブロック図であ
る。

【００３６】図１に示されるように、本発明に係るＣＺ
法単結晶引上げ装置においては、通常のＣＺ法単結晶引
上げ装置と同様に、原料融液を貯留するルツボ１１と、
末端に取り付けられた種結晶１３を上下方向に自在に移
動させるワイヤ１４と、がチャンバー１５内に収容され
ている。なお、実際のＣＺ法単結晶引上げ装置には、ル
ツボ１１を加熱するためのヒーターやルツボ１１を昇降
させるための昇降装置、引上げられた単結晶に対する融
液からの熱輻射を遮蔽する熱遮蔽体、引上げられた単結
晶を冷却するためのクーラーその他の炉内部材が収容さ
れているが、説明を容易にするために、本明細書の各図
面においてはこれらの部材の図示が省略されている。

【００３７】本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置にお
いては、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、チャ
ンバー１５の内側は真空状態に減圧されており、その状
態で原料融液から単結晶が引き上げられることとなる
が、特徴的な構成として、チャンバー１５の外壁に斜方
向移動装置２０が取り付けられていることである。

【００３８】この実施の形態において、方向移動装置２
０は、チャンバー１５の外壁を気密状態を保ったまま摺
動する状態で貫通しているアーム体２１を備えており、
このアーム体２１の先端部分には、抵抗加熱体２３が取
り付けられており、この抵抗加熱体２３によって種結晶
１３の先端部分を加熱溶解し、当該加熱溶解された種結
晶を原料融液１６に着液させるようにしている。そし
て、このように加熱溶解された種結晶を原料融液１６に
着液させるようにしているため、着液時の熱衝撃によっ
て種結晶中に転位が走らなくなるので、ダッシュネック
法を用いて転位を排除するような操作を行う必要がなく
なる。

【００３９】ここで、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ
装置においては、抵抗加熱体２３が種結晶１３の先端部
分を囲繞した状態で加熱が行われ、種結晶１３の先端部
分が加熱溶解されるが（図１Ａ）、抵抗加熱体２３によ
る種結晶１３の先端部分の加熱溶解が十分に行われた後
は、アーム体２１が斜め上方向にスライドし、単結晶の
引上げの障害にならない位置にまで退避させられる（図
１Ｂ）。

【００４０】このように、本発明に係るＣＺ法単結晶引
上げ装置においては、抵抗加熱体２３を斜め方向に移動
させる斜方向移動装置２０がチャンバー１５の肩の部分
の外壁に取り付けられているため、種結晶先端部分の加
熱処理を行った後に、ＣＺ炉内において、抵抗加熱体２
３を単結晶の引上げの障害にならない位置にまで退避さ
せることができ、しかも図８や図９のような装置とは異
なり、チャンバー１５が縦方向にも横方向にも拡張され
ず、コスト面では非常に有利である。

【００４１】更に言えば、斜方向移動装置２０は、既存
のＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付けることができるた
め、既存設備の維持・利用という点でも好ましい。な
お、既存のＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付ける場合に
は、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に設けられている観
察窓等を利用して取り付けることができる。また、図４
に示されるように、通常は複数個設けられている観察窓
等を利用して、複数個の斜方向移動装置２０を取り付け
ることも可能である。

【００４２】次に、斜方向移動装置２０の構成について
詳細に説明すると、既に説明をした通り、斜方向移動装
置２０のアーム体２１の先端部分には抵抗加熱体２３が
取り付けられているが、図１に示されるように、アーム
体２１の他端はチャンバー１５を貫通して外部に突き出
ている。そして、アーム体２１の他端は架橋部材２４に
連結されており、この架橋部材２４は螺子棒体２５と螺
合している。また、螺子棒体２５は、モータ２６の駆動
力によって回動するようにされており、螺子棒体２５が
回動すると、それに伴って架橋部材２４が螺子棒体２５
の軸方向に移動させられることとなり、その動きに連動
してアーム体２１がチャンバー１５内から引き出された
り、チャンバー１５内に押し込まれたりする。

【００４３】ここで、アーム体２１は斜めに設定されて
いるので、アーム体２１がチャンバー１５内に押し込ま
れると、種結晶１３の周囲を抵抗加熱体２３が囲繞する
位置にまで当該抵抗加熱体２３が斜め方向に下降移動す
る一方で、アーム体２１がチャンバー１５内から引き出
されると、単結晶１７の引上げに際して障害とならない
位置にまで抵抗加熱体２３が斜め方向に上昇移動するこ
とができる。

【００４４】特に、抵抗加熱体２３が斜め方向に上昇移
動して、最終的にはチャンバー１５のショルダー部分の
下に格納され、単結晶１７の引上げに際して全く障害と
ならなくなるというのは、アーム体２１が斜めに設定さ
れていることに基づく有為な効果である。加えて、アー
ム体２１が斜めに設定されているために、アーム体２１
がチャンバー１５を貫通する部分がるつぼ１１の真上に
位置しなくなるため、アーム体２１がチャンバー１５の
貫通部分において摺動を繰り返した場合でも、当該部分
がルツボに対する汚染源となる危険性が著しく低減され
る。

【００４５】アーム体２１がチャンバー１５を貫通する
部分については、気密性が保たれるような摺動構造とな
っているが、気密性保持の万全を図るために、本発明に
係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、アーム体２１
がチャンバー１５を貫通する部分を覆い、かつ、チャン
バー１５内から引き出されてきたアーム体２１の露出部
分を格納する蛇腹部材２７を備えている。そして、この
蛇腹部材２７の内側には、アルゴンなどの不活性ガスが
適宜供給される。

【００４６】ここで、図２は、斜方向移動装置２０のア
ーム体２１の先端部分に取り付けられている抵抗加熱体
２３の構成を説明するための図である。この図２に示さ
れる用に、アーム体２１の先端部分に取り付けられてい
る抵抗加熱体２３は、電線２３ａ及び２３ｂと、抵抗加
熱部２３ｃと、からなり、抵抗加熱部２３ｃの形状は円
弧状若しくはＵ字型である。

【００４７】このような形状としたのは、種結晶１３の
加熱後に斜め上方向に移動した場合に、抵抗加熱部２３
ｃが円形であると、当該種結晶１３が邪魔になって移動
ができなくなってしまうからである。即ち、抵抗加熱部
２３ｃを円弧状若しくはＵ字型にすることにより、抵抗
加熱体２３が斜め上方向に移動したときには、種結晶１
３が切り欠き部分を抜けて行くので、スムーズな移動が
可能となる。

【００４８】ここで、抵抗加熱部２３ｃの形状について
更に言及すれば、種結晶１３の先端部分を十分かつ均一
に加熱するために、抵抗加熱部２３ｃの形状は、基本的
には種結晶１３を取り囲む形状とする必要があるが、図
２Ａのような小円弧状のものよりも、図２ＢのようなＵ
字形状のもののほうが、種結晶１３の先端部分の十分か
つ均一な加熱という観点からは好ましい。

【００４９】また、図２Ｃのような半円弧状のものとし
た場合には、図４に示されるような斜方向移動装置２０
を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置とした場合には、
２個の斜方向移動装置２０からそれぞれ伸びてきた抵抗
加熱体２３が、種結晶１３の先端部分の加熱溶解を行う
部分で一体となって真円状を形成するようにすることが
できる。

【００５０】次に、斜方向移動装置２０の実施形態につ
いて更に詳細に説明をする。図３は、本発明の好適な実
施形態に係る斜方向移動装置２０の詳細な構成を図示し
たものであり、図３Ａは側面図、図３Ｂは図３ＡのＡ-
Ａ断面図、図３Ｃは上面図、図３Ｄは図３ＣのＢ-Ｂ断
面図である。

【００５１】まず、図３Ａ及び図３Ｂに示されるよう
に、好適な実施形態に係る斜方向移動装置２０において
は、アーム体２１の長さ方向の移動をさせる螺子棒体２
５に対してベローズ上端フランジ２４’（架橋部材２４
に相当する部材）がその端部２４’ａの部分において螺
合しているだけでなく、ベローズ上端フランジ２４’の
移動方向をガイドするためのガイドレール３１及びガイ
ドブロック３３がそれぞれ設けられている。

【００５２】また、図３Ａに示されるように、好適な実
施形態に係る斜方向移動装置２０においては、アーム体
２１の熱膨張による抵抗加熱体２３の位置決め精度の狂
いの防止や適確な温度制御、或いは装置自体の過熱防止
等の目的から冷却水が通されるが、図３Ｃ及び図３Ｄに
示されるように、好適な実施形態においては冷却水を通
すための冷却水管３４ａ及び３４ｂはそれぞれ二重管で
あり、しかもその二重管の内側から冷却水が供給され
て、外側から冷却水が排出される形式を取る。

【００５３】このような構造を採用することによって、
供給される冷却水が排出される冷却水によってシールド
されながら供給されることとなるので、冷却効果が向上
する。なお、この好適な実施形態においては、電線２３
ａ及び２３ｂを介して抵抗加熱部２３ｃに電力を供給す
るための電源ケーブル３５ａ及び３５ｂはそれぞれ冷却
水管３４ａ及び３４ｂに接続されており、冷却水管３４
ａ及び３４ｂとベローズ上端フランジ２４’の間は、絶
縁材３６ａ及び３６ｂによって絶縁されている。

【００５４】図５および図６は、本発明の別の実施形態
に係る斜方向移動装置を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ
装置を示す図である。なお、図１〜図４に示される構成
要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を
省略する。

【００５５】図５に示される別の実施形態に係る斜方向
移動装置においては、アーム体２１の先端部分に凹面鏡
が取り付けられている。ここで、この実施形態に係る一
対の斜方向移動装置をそれぞれ１２０ａ及び１２０ｂと
し、それらのアーム体の先端部分に取り付けられている
凹面鏡をそれぞれ４０ａ及び４０ｂとすると、図６Ａ及
び図６Ｂに示されるように、凹面鏡４０ａ及び４０ｂが
それぞれ合わさって一体となった場合には、一つの湾曲
状の凹面鏡体４０を形成する。

【００５６】ここで、凹面鏡４０ａ及び４０ｂは、図６
に示されるように、種結晶１３を取り込むための穴４１
が設けられており、凹面鏡４０ａ及び４０ｂの形状は、
一つの湾曲状の凹面鏡体４０を形成したときに原料融液
からの輻射光を集光して所定の箇所で焦点を結ぶように
設定されている。

【００５７】このような構成を備える本実施形態に係る
斜方向移動装置においては、種結晶１３の先端部分が凹
面鏡体４０の焦点のところに位置するまで種結晶１３が
降ろされて行き、次に斜め上から凹面鏡４０ａ及び４０
ｂが斜め下方向にそれぞれ移動してきて、一つの湾曲状
の凹面鏡体４０を形成する。そして、一つの湾曲状の凹
面鏡体４０が形成されると、図６Ｄに示されるように、
種結晶１３の先端部分に焦点が結ばれるので、これによ
って種結晶１３の先端部分を溶解させることができる。
そしてその後は、抵抗加熱ヒーターの場合と同様に、溶
解された種結晶を原料融液に着液し、通常のＣＺ法のプ
ロセデュアーに従い、単結晶を引き上げることとなる。

【００５８】なお、上記の実施の形態では、本発明をダ
ッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置
に適用した場合ついて説明してきたが、本発明は、ダッ
シュネック法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引
上げ装置に適用することもできる。

【００５９】図７は、ダッシュネック法を採用する通常
のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に本発明を適用した
場合の実施形態を示す図であり、アーム体２１の先端に
は、炉内部材として平板反射体５０が取り付けられてい
る。なお、アーム体２１は、既に説明してきた斜方向移
動装置２０の一部分であり、その他端は斜方向移動装置
２０の各部材と連結されている（図示せず）。

【００６０】そして、この図７から明らかなように、種
結晶１３を原料融液１６に着液させて種絞りをした後、
原料融液１６から単結晶１７を引き上げるにあたって、
単結晶１７の肩の部分が出ている状態（図７Ａ）では、
平板反射体５０からの反射光によって単結晶１７の肩の
部分が加熱される。

【００６１】そして、単結晶１７がある程度引き上げら
れると、それに応じて平板反射体５０は斜め方向に退避
する。そして、単結晶１７の引き上げに干渉しない位置
で、単結晶１７の側面を反射光によって加熱し、単結晶
側面の温度勾配の調整に貢献することとなる。このよう
に、本発明に係る斜方向移動装置２０は、ダッシュネッ
ク法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置
においても、必要な炉内部材を移動させるためのツール
として用いることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、ＣＺ法単
結晶引上げ装置の炉内部材を斜め方向に簡易に移動させ
ることができるので、結晶の引上げの障害とならない位
置にまで手際良く移動させることができる。

【００６３】また、本発明によれば、斜方向移動装置を
設置するだけで、現行のＣＺ法単結晶引上げ装置の改造
をほとんどすること無く、ダッシュネック法不採用タイ
プのＣＺ法単結晶引上げ装置に転換するようなことが可
能となり、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結
晶引上げ装置の製造にあたってのイニシャルコストを抑
えることができ、装置の改造停止期間を最小限に抑える
ことができるという大きな利点を有する。

【００６４】そして、本発明が適用されたダッシュネッ
ク法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置は特に、以
下のような有為な効果を有する。

【００６５】種結晶の加熱溶解が必要な場合には斜め下
方向に加熱供用部材が降りてくる一方で、種結晶の加熱
溶解が終了したときには、斜め上方向に移動して単結晶
の引上げを妨げない位置まで退避するので、円滑に種結
晶の加熱溶解と単結晶の引き上げを行うことができる。

【００６６】抵抗加熱ヒーターの存在が、Si融液界面か
らワイヤー巻取りドラムまでのワイヤー長さに影響しな
いため、結晶軸回転の共振点がずれず、抵抗加熱ヒータ
ーの有無による単結晶成長パラメーターの変更を行わな
くてもよい。また、駆動源が炉外にあり、最小限の発塵
に抑えたシステムとなり、抵抗加熱ヒーターの存在が引
き上げ可能結晶長に影響しない。

【００６７】電極椀部（アーム体）が冷却され、且つ、
斜めにすることでその長さも最小限に抑えられるため、
高温下においても抵抗加熱ヒーターの中心位置精度がよ
い。

【００６８】電極椀部の冷却にホースを炉内に設置しな
い為、水蒸気爆発等の心配が少ないシステムとすること
ができる。

【００６９】抵抗加熱ヒーターが種結晶の先端を溶解し
た後は当該種結晶軸上から離れて存在することとなり、
引き上げ軸上部から流れる不活性ガスの流路が抵抗加熱
ヒーターによって阻害されず、引き上げ結晶の円方向で
均一なガス流れが提供でき、引き上げ結晶の品質・生産
性等に影響を与えることが無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置全体の
概要を示すブロック図である。

【図２】 斜方向移動装置２０のアーム体２１の先端部
分に取り付けられている抵抗加熱体２３の構成を説明す
るための図である。

【図３】 本発明の好適な実施形態に係る斜方向移動装
置２０の詳細な構成を図示したものであり、図３Ａは側
面図、図３Ｂは図３ＡのＡ-Ａ断面図、図３Ｃは上面
図、図３Ｄは図３ＣのＢ-Ｂ断面図である。

【図４】 ２個の斜方向移動装置２０を取り付けたＣＺ
法単結晶引上げ装置の実施形態を示した図である。

【図５】 本発明の別の実施形態に係る斜方向移動装置
を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を示す図であっ
て、ＣＺ法単結晶引上げ装置全体の概要を示すブロック
図である。

【図６】 本発明の別の実施形態に係る斜方向移動装置
を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を示す図であっ
て、凹面鏡体４０の機能構成を説明するための図であ
る。特に、図６Ａは２つの凹面鏡４０ａ及び４０ｂが接
近していく様子を図示した上面図、図６Ｂは２つの凹面
鏡４０ａ及び４０ｂが合わさって一体となった状態を示
す上面図、図６Ｃは２つの凹面鏡４０ａ及び４０ｂが合
わさって一体となった状態を示す側面図、図６Ｄは原料
融液からの輻射光が焦点に集光されて種結晶先端部分が
加熱溶解される様子を説明するための断面図である。

【図７】 ダッシュネック法を採用する通常のタイプの
ＣＺ法単結晶引上げ装置に本発明を適用した場合の実施
形態を示す図である。

【図８】 ＵＳ特許第５８８５３４４号に示された図か
ら仮想される抵抗加熱ヒーターの移動機構を図示した図
である。

【図９】 ＵＳ特許第５８８５３４４号に示された図か
ら仮想される抵抗加熱ヒーターの移動機構を図示した図
であって、図８に示されるものとは別の形態に係る移動
機構を図示した図である。

【符号の説明】

１１ ルツボ １３ 種結晶 １４ ワイヤ １５ チャンバー １６ 原料融液 １７ 単結晶 ２０ 斜方向移動装置 ２１ アーム体 ２３ 抵抗加熱体 ２３ａ及び２３ｂ 電線 ２３ｃ 抵抗加熱部 ２４ 架橋部材 ２４’ ベローズ上端フランジ ２４ａ’ ベローズ上端フランジ２４’の端部 ２５ 螺子棒体 ２６ モータ ２７ 蛇腹部材 ３１ ガイドレール ３３ ガイドブロック ３４ａ及び３４ｂ 冷却水管 ３５ａ及び３５ｂ 電源ケーブル ３６ａ及び３６ｂ 絶縁材 １２０ａ及び１２０ｂ 一対の斜方向移動装置 ４０ａ及び４０ｂ 凹面鏡 ４０ 一つの湾曲状の凹面鏡体 ４１ 種結晶１３を取り込むための穴 ５０ 平板反射体

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部を予め加熱溶解させた種結晶を原
   料融液に着液させることによってダッシュネック法を用
   いずに単結晶を製造するＣＺ法単結晶引上げ装置であっ
   て、 種結晶先端部の加熱溶解に係る加熱供用部材が取り付け
   られ、各種炉内品を収容するチャンバーを貫通して当該
   チャンバーに備え付けられる斜方向移動装置であって、
   前記取り付けられた加熱供用部材を斜め方向に移動させ
   る斜方向移動装置を備えることを特徴とするＣＺ法単結
   晶引上げ装置。
2. 【請求項２】 前記斜方向移動装置は、その端部に前記
   加熱供用部材が取り付けられるアーム体を備え、 このアーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバー内
   に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動
   する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴と
   する請求項１記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
3. 【請求項３】 前記斜方向移動装置は、その端部に前記
   加熱供用部材が取り付けられるアーム体と、このアーム
   体に連結された架橋部材と、この架橋部材に螺合された
   螺子棒体と、この螺子棒体を回動させる駆動体と、から
   なり、 前記アーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバー内
   に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動
   する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴と
   する請求項１記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
4. 【請求項４】 前記斜方向移動装置は、前記アーム体が
   前記チャンバーを貫通する部分を覆い、かつ、前記チャ
   ンバー内から引き出されてきたアーム体を収容する伸縮
   自在の蛇腹部材を備えることを特徴とする請求項２また
   は３記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
5. 【請求項５】 前記蛇腹部材の上端から不活性ガスを導
   入する不活性ガス導入孔をさらに具備することを特徴と
   する請求項４記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
6. 【請求項６】 前記アーム体の端部に取り付けられる加
   熱供用部材は、前記種結晶を加熱して溶解させるための
   抵抗加熱体であることを特徴とする請求項２から４いず
   れか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
7. 【請求項７】 前記抵抗加熱体はＵ字形状であることを
   特徴とする請求項６記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
8. 【請求項８】 前記アーム体の端部に取り付けられる加
   熱供用部材は、前記原料融液から発せられる熱光線を種
   結晶に集光させて当該種結晶を溶解させるための熱光線
   反射体であることを特徴とする請求項２から４いずれか
   記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
9. 【請求項９】 前記熱光線反射体は、凹面鏡体であるこ
   とを特徴とする請求項８記載のＣＺ法単結晶引上げ装
   置。
10. 【請求項１０】 ２以上の斜方向移動装置を備えること
    を特徴とする請求項６または９記載のＣＺ法単結晶引上
    げ装置。
11. 【請求項１１】 種結晶を加熱する加熱手段をＣＺ炉内
    で移動させる移動装置であって、原料融液から引上げら
    れる単結晶とは干渉しない位置に前記加熱手段を退避さ
    せることが可能な外付けタイプの移動装置を現行のＣＺ
    法単結晶引上げ装置に取り付けることにより、現行のＣ
    Ｚ法単結晶引上げ装置の改造を殆ど行なうこと無く、ダ
    ッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置
    に転換する方法。
12. 【請求項１２】 チョクラルスキー法（ＣＺ法）によっ
    て原料融液から単結晶を引き上げるためのＣＺ法単結晶
    引上げ装置であって、 原料融液から単結晶を引き上げるための各種炉内品と、
    前記原料融液及び前記各種炉内品をその内部に収容しこ
    れらを外部から隔離するチャンバーと、を備え、 前記チャンバーには、当該チャンバーを貫通して当該チ
    ャンバーに備え付けられる斜方向移動装置であって、そ
    の端部に取り付けられた各種炉内部材を斜め方向に移動
    させて、引上げられている単結晶に対して当該単結晶の
    引上げに干渉しない位置にまで当該「端部に取り付けら
    れた各種炉内部材」を退避させ得る斜方向移動装置を備
    えることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。