JP2001278696A - 単結晶引き上げ装置 - Google Patents

単結晶引き上げ装置

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JP2001278696A JP2000092920A JP2000092920A JP2001278696A JP 2001278696 A JP2001278696 A JP 2001278696A JP 2000092920 A JP2000092920 A JP 2000092920A JP 2000092920 A JP2000092920 A JP 2000092920A JP 2001278696 A JP2001278696 A JP 2001278696A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶引き上げの作業中に装置外部から簡便
に巻き上げ機構の回転中心と坩堝回転中心やワイヤ支点
の芯合わせができる単結晶引き上げ装置の提供。 【解決手段】 巻き上げ機構の下部に位置する軸受機構
からプルチャンバに亘る装置部分で装置を横断状に分割
し、分割位置から下部に位置する装置の上端部に支持プ
レートを取り付け固定すると共に、分割位置から上部に
位置する装置の下端部を芯出しプレートに載置固定し、
該芯出しプレートを前記支持プレートの上面に水平移動
可能に着座させて芯出し調整機構を設けた単結晶引き上
げ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン等の半導体
単結晶を製造する単結晶引き上げ装置、さらに詳しくは
坩堝の回転中心と単結晶の引き上げ中心との間に生じる
ことのあるズレを装置外部から補正して合わせる調整機
構を備えた、単結晶引き上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンなど半導体単結晶の製造には種
々の方法が提案され実施されているが、高耐圧気密チャ
ンバ内の石英製の坩堝で高温加熱溶融された多結晶シリ
コンの融液にシード（種結晶）を浸漬し、坩堝とシード
を回転させながらシードを低速で引き上げてシリコンの
単結晶を成長させるチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法
と呼ぶ。）が、一般的な方法となっている。図６は、Ｃ
Ｚ法による従来の単結晶引き上げ装置を模式的に示すも
のであり、メインチャンバ１並びにその上部に連通して
設けられたプルチャンバ２を積み上げて高耐圧で密閉可
能な炉体が構成され、該炉体上部に軸受機構３とこれに
より回転自在に支持された巻き上げ機構４とが下部から
順次積み上げ構成されている。メインチャンバ１には、
石英製の坩堝１１と高温加熱用のヒーター１３、遮熱板
１４等が設けられており、坩堝１１に高純度の多結晶シ
リコンを充填し、ヒーター１３により１４２０度以上の
高温で加熱して、シリコンの融液が得られる。炉体上部
に位置し、軸受機構３に支持された巻き上げ機構４は、
回転板４１と該回転板４１に載置された巻き上げドラム
４２並びにプーリー４３からなり、巻き上げドラム４２
にワイヤ１５の一端側を巻回すると共に、該ワイヤ１５
の支点位置を支持するプーリー４３に懸掛し、回転板４
１の回転中心（巻き上げ機構４の回転中心）とワイヤ１
５の支点位置を合わせて炉体内に吊り下げている。図示
装置による単結晶の製造は、巻き上げ機構４から吊り下
げられたワイヤ１５の下端部にシードホルダ１６を取り
付けると共に、該シードホルダ１６先端にシリコンのシ
ード（種結晶）１７を付け、これを坩堝１１内のシリコ
ン融液１２に浸漬して単結晶を析出させ、坩堝１１と巻
き上げ機構４の回転によってシード１７を回転させなが
ら徐々に引き上げ、シリコンの単結晶１８を成長させて
所定の口径のインゴットを得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＺ法によるシリコン
単結晶製造の概略は上記の通りであり、高品質の単結晶
を得るためには原料融液を保持して回転する坩堝１１の
回転中心と単結晶１８の引き上げ中心を正確に一致させ
ることが求められる。この坩堝１１の回転中心と単結晶
１８の引き上げ中心の一致は、坩堝１１の回転中心と巻
き上げ機構４の回転中心を一致させると共に、巻き上げ
機構４の回転中心に吊り下げられるワイヤ１５の支点
（軸心を決定する）を一致させることにより確保され
る。このため、単結晶製造の場に於いては、装置の組立
と設定に際してこれらの正確な芯合わせが入念に行われ
ているが、単結晶引き上げ作業の伸展に伴って、坩堝１
１の回転中心と単結晶の引き上げ中心の一致を損ねるズ
レが生じてしまっている。
【０００４】その一つは、装置構造に起因する巻き上げ
機構４の回転中心と坩堝１１の回転中心とのズレであ
る。即ち、図４に示すように、単結晶の製造装置はメイ
ンチャンバ１、プルチャンバ２、軸受機構３、巻き上げ
機構４の各部が積み上げ構成され、さらに各部が分割さ
れ或いは内部施設用部材やバルブ類を支持するブロック
やプレートを介設した積み上げ構造となっている。この
ため、積み上げられた各分割面をシールしているＯリン
グなどの変形が不均一になると、分割面に傾きが生じて
組み立て位置が狂い、下部構造と上部構造の間に位置ズ
レが生じる。また、単結晶の引き上げ中はヒーター１３
が高温に保持され、ヒーター１３の熱量とシリコン融液
１２の輻射熱でメインチャンバ１に熱歪みが生じ、これ
も下部構造と上部構造に位置ズレをもたらす原因とな
る。このように上部構造と下部構造の間に位置ズレが生
じた場合、下部構造であるメインチャンバ１に位置する
坩堝１１と上部構造として位置する巻き上げ機構４との
回転中心も、ズレたものとならざるを得ない。
【０００５】また、坩堝１１の回転中心に芯合わせされ
た巻き上げ機構４の回転中心とワイヤ１５の支点の間に
ズレが生じた場合にも、単結晶１８を引き上げているワ
イヤ１５の軸心と坩堝１１の回転中心とが乖離すること
となり、坩堝１１の回転中心と引き上げ中心の一致は損
なわれざるを得ない。
【０００６】上記のように、単結晶引き上げ作業の開始
後に巻き上げ機構４の回転中心と坩堝１１の回転中心や
ワイヤ１５の支点との間にズレが生じてしまった場合、
単結晶引き上げが減圧された高温下の装置内で行われて
いるだけに、適時に芯合わせを行うことが困難である。
原則的には、引き上げ操作を中断し、装置内部を大気圧
に戻し冷却を待って芯合わせを行わなければならない
が、作業効率を著しく損ね経済性にも大きく反すること
となる。この問題に対しては、装置内部に各種補正・調
整機構を付設する提案もなされているが、装置内に本来
の作業目的外の機構や部材を組み入れることは好ましい
ものではない。作業を中断することなく、装置外部から
簡便に芯合わせをすることが望ましいが、これに応える
提案は著しく乏しいのが実情である。僅かに、特開平９
−２６３４８７号が、巻き上げ機構４と坩堝１１の回転
中心の芯合わせについて、上部構造を炉体と独立した支
持構造からなるコラムに着座させ装置外部から位置ズレ
を調整する方法を開示している。しかし、該方法による
場合、炉体とコラムの独立した基礎が異なる振動などを
受け、却って下部構造（メインチャンバ並びにプルチャ
ンバ）と上部構造（軸受機構並びに巻き上げ機構）の位
置ズレをもたらすものと考えられる。本発明はかかる問
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、単結晶引き上げの作業中に巻き上げ機構の回転中心
と坩堝の回転中心やワイヤの支点との間にズレが生じた
場合に、装置外部から簡便に芯合わせをすることができ
る単結晶引き上げ装置を提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
し目的を達成するために、以下に掲げる構成とした。請
求項１記載の発明は、メインチャンバ、プルチャンバ、
軸受機構、巻き上げ機構を下部から順次積み上げて構成
し、メインチャンバの坩堝内で溶融されたシリコンの融
液に巻き上げ機構から吊り下げられたワイヤに取り付け
たシードを浸漬し、これを回転させながら低速で引き上
げてシリコンの単結晶を析出させる単結晶引き上げ装置
において、巻き上げ機構の下部に位置する軸受機構から
プルチャンバに亘る装置部分の適宜位置で装置を横断状
に分割し、分割位置から下部に位置する装置の上端部に
支持プレートを取り付け固定すると共に、分割位置から
上部に位置する装置の下端部を芯出しプレートに載置固
定し、該芯出しプレートを前記支持プレートの上面に水
平移動可能に着座させて芯出し調整機構を設けた、こと
を特徴とする。このように構成することにより、最上部
の巻き上げ機構を含む装置の上部構造部分を芯出し調整
機構によって支持し、下部構造部分に対する上部構造部
分の相対位置を移動調整して、下部構造部分に位置する
坩堝の回転中心と最上部に位置する巻き上げ機構の回転
中心を芯合わせ可能とする。請求項２記載の発明は、前
記巻き上げ機構がワイヤを巻回する巻き上げドラムとワ
イヤの支点を支持するプーリーと該プーリーに付設され
た調整ロッドとを有してなり、該巻き上げ機構の適宜位
置に支持プレートを配設し、前記調整ロッドを芯出しプ
レートに固定すると共に、該芯出しプレートを前記支持
プレートに着座させた芯出し調整機構を設けた、ことを
特徴とするこのように構成することにより、単結晶を引
き上げるワイヤの支点を調整ロッドによって調整可能と
すると共に、該調整ロッドを芯出し調整機構に取り付け
固定して支持し、芯出し調整機構によるワイヤ支点の調
整を可能とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明係る単結晶引き上げ
装置の一実施形態につき、図面に基づいて説明する。図
１は、装置の概略構成を示す断面図、図２及び３は装置
の軸受機構部分に設けた芯出し調整機構を示す説明図、
図４及び５は巻き上げ機構部分に設けた芯出し調整機構
を示す説明図である。図１に示すように、本装置も従来
例と同様に、メインチャンバ１、プルチャンバ２、軸受
機構３、巻き上げ機構４を下部から順次積み上げて構成
されており、メインチャンバ１の坩堝１１内で高温溶融
されたシリコンの融液１２に、最上部の巻き上げ機構４
から吊り下げたワイヤ１５下端のシードホルダ１６に付
けられたシード１７を浸漬し、坩堝１１を回転させると
共に巻き上げ機構を回転させることで、シード１７を回
転させながら低速で引き上げてシリコンの単結晶１８を
析出させるものである。
【０００９】ここで、図示装置では、坩堝１１の回転中
心と巻き上げ機構４の回転中心を一致させ、また巻き上
げ機構４の回転中心とワイヤ１５の支点（ワイヤ軸心）
を一致させ、単結晶引き上げの作業中に坩堝１１の回転
中心と単結晶１８の引き上げ中心を調整して併せること
を可能にするため、軸受機構３と巻き上げ機構４に２つ
の芯出し調整機構６，７を設けている。軸受機構３部分
の芯出し調整機構６は、プルチャンバ２の上部に積み上
げ組立された軸受機構３の基部近傍位置に設けている。
図２及び３に示すように、軸受機構３のネック３１を基
部で横断状に分割し、分割位置より下部のネック３１上
端に略同一内径の支持プレート６１を固定すると共に、
分割位置の上部をなす軸受機構３から巻き上げ機構４に
至る構造部分をネック３１と略同一内径の芯出しプレー
ト６２上に載置固定し、これを支持プレート６１上に水
平移動可能に着座させている。芯出しプレート６２は支
持プレート６１よりやや小径に形成されており、固定ネ
ジ６４によってその周縁部で支持プレート６１に螺着固
定されているが、支持プレート６１に固定ネジ６４のネ
ジ孔が螺設されているのに対して、芯出しプレート６２
の照応位置にはバカ孔６３が穿設されており、該バカ孔
６３より大径な固定ネジ６４のネジ頭で押圧固定される
よう構成されている。また、支持プレート６１の上面周
縁には載置された芯出しプレート６２の外周と間隔を以
て対向する台座６６が設けられており、該台座６６のネ
ジ孔を介して調整ネジ６５の先端が芯出しプレート６２
の外周に押接している。さらに、上下部分に分割され芯
出し調整機構６によって離隔されたネック３１，３１の
間は、支持プレート６１と芯出しプレート６２の間に張
られたベローズ６７によって気密に連接させている。
【００１０】また、図示装置の巻き上げ機構４では、巻
き上げドラム４２によって巻回されるワイヤ１５の支点
位置を画するプーリー４３に調整ロッド４５が付設さ
れ、該調整ロッド４５によってワイヤ１５の支点位置を
調整することができるよう構成されている。巻き上げ機
構４の部分に設けられた芯出し調整機構７は、この調整
ロッド４５を利用してワイヤ１５の支点の調整を図るも
のである。即ち、図４及び５に示すように、図示装置で
は、プーリー４３に付設されワイヤ１５の支点を調整す
ることのできる調整ロッド４５の開放端部を、巻き上げ
機構４を覆うカバーの天板部４４から外部に突出させ、
この天板部４４に芯出し調整機構７を設けている。巻き
上げ機構４の天板部４４には、芯出し調整機構７の支持
プレート７１がその中央開口部に突出した調整ロッド４
５の端部を貫挿させた状態で設置されており、調整ロッ
ド４５の端部を取り付け固定した芯出しプレート７２
が、支持プレート７１の上面に水平移動可能に着座され
ている。芯出しプレート７２は支持プレート７１より小
径に形成されており、固定ネジ７４によってその周縁部
で支持プレート７１に螺着固定されているが、支持プレ
ート７１にネジ孔が螺設されているのに対して、芯出し
プレート７２の照応位置にはバカ孔７３が穿設されてお
り、該バカ孔７３より大径な固定ネジ７４のネジ頭で押
圧固定されるよう構成されている。また、支持プレート
７１の上面周縁には載置された芯出しプレート７２の外
周と間隔を以て対向する台座７６が設けられており、該
台座７６のネジ孔を介して調整ネジ７５の先端が芯出し
プレート７２の外周に押接している。さらに、芯出しプ
レート７２と支持プレート７１の内周部の間にベローズ
７７を設け、調整ロッド４５の突出によって形成された
天板部４４の開口部を気密に
【００１１】図示装置は以上の構成を有してなるもので
あり、単結晶の引き上げ操作中に装置の上部構造と下部
構造の位置ズレが生じ、坩堝１１の回転中心と巻き上げ
機構４の回転中心を合わせる必要が生じた場合には、軸
受機構３の部分に設けた芯出し調整機構６を用いて上部
構造部分（軸受機構３と巻き上げ機構４）の位置調整を
行い、坩堝１１の回転中心に対する巻き上げ機構４の回
転中心位置を相対移動させて両者の芯合わせを行う。具
体的には、図面上省略した覗き窓を介して外部から視認
しながら、芯出しプレート６２を固定する固定ネジ６４
を緩め、芯出しプレート６２を支持プレート６１上で水
平移動可能な状態とする。続いて、芯出しプレート６２
の外周に当接している所要の調整ネジ６５を操作し、芯
出しプレート６２を所望方向に移動させて坩堝１１の回
転中心と巻き上げ機構４の回転中心を一致させ、しかる
後に固定ネジ６４を締め直して芯出しプレート６２を当
該調整位置に固定する。このように、単結晶製造の作業
中に坩堝１１の回転中心と巻き上げ機構４の回転中心が
ズレを生じた場合にも、その作業を中断することなく、
外部から簡便に芯合わせをすることができる。
【００１２】単結晶の引き上げ作業中にワイヤ１５の支
点が巻き上げ機構４の回転中心とズレを生じ、坩堝１１
の回転中心と単結晶１８の引き上げ中心の一致が妨げら
れた場合にも、巻き上げ機構４に設けた芯出し調整機構
７を用い、芯出しプレートに７２に固定された調整ロッ
ド４５とこれが付設されたプーリー４３を動作させるこ
とによって、ワイヤ１５の支点位置を調整移動し巻き上
げ機構４の回転中心に合わせることができる。即ち、覗
き窓から視認しながら、芯出しプレート７２を固定する
固定ネジ７４を緩め、芯出しプレート７２を支持プレー
ト７１上で水平移動可能な状態とする。続いて、芯出し
プレート７２の外周に当接している所要の調整ネジ７５
を操作し、芯出しプレート７２を所望方向に移動させ
て、芯出しプレート７２に取り付け固定された調整ロッ
ド４５とこれが付設されたプーリー４３を動作させ、プ
ーリー４３によって支持されたワイヤ１５の支点を巻き
上げ機構４の回転中心に一致させる。しかる後に固定ネ
ジ６４を締め直して芯出しプレート６２を当該調整位置
に固定する。このように、単結晶製造の作業中にワイヤ
１５の支点が巻き上げ機構４の回転中心とズレた場合で
あっても、単結晶製造の作業を中断することなく、外部
から簡便に芯合わせをすることができる。
【００１３】なお、上記の芯出し調整機構７は、装置外
部からの手動操作によってワイヤ１５支点と巻き上げ機
構４の回転中心を合わせるものであるが、さらに各種検
知機構と自動機構を加えることによって、単結晶引き上
げ作業中に生じることのあるワイヤの振れを検知してこ
れを解消することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。 （１）請求項１記載の発明によれば、装置本体に最上部
構造部分である巻き上げ機構を位置調整自在に支持する
芯出し調整機構を設けたから、単結晶引き上げ作業中に
巻き上げ機構の回転中心を坩堝の回転中心のズレが生じ
た場合にも、その作業を中断することなく、装置外部か
ら簡便に芯合わせをすることができる。 （２）請求項２記載の発明によれば、巻き上げ機構のプ
ーリーに付設された調整ロッドを機構外部に突出させ、
これを利用して芯出し調整機構を設けたから、単結晶引
き上げ作業中に巻き上げ機構の回転中心をワイヤ支点の
ズレが生じた場合にも、その作業を中断することなく、
装置外部から簡便に芯合わせをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係る装置の概略構成を示す断面
図。
【図２】 軸受機構に設けた芯出し調整機構を示す断面
図。
【図３】 同平面図。
【図４】 巻き上げ機構に設けた芯出し調整機構を示す
断面図。
【図５】 同平面図。
【図６】 従来の装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
１ メインチャンバ ２ プルチャンバ ３ 軸受機構 ４ 巻き上げ機構 ６，７ 芯出し調整機構 １１ 坩堝 １２ シリコン融液 １３ ヒーター １４ 遮熱板 １５ ワイヤ １６ シードホルダ １７ シード １８ 単結晶 ３１ ネック ４１ 回転板 ４２ 巻き上げドラム ４３ プーリー ４４ 天板部 ４５ 調整ロッド ６１，７１ 支持プレート ６２，７２ 芯出しプレート ６３，７３ 長孔 ６４，７４ 固定ネジ ６５，７５ 調整ネジ ６６，７６ 台座 ６７，７７ ベローズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 哲也 兵庫県朝来郡生野町口銀谷字猪野々985番 地１ 三菱マテリアル株式会社生野製作所 内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG12 PG01 5F053 AA12 AA13 BB04 DD01 FF04 GG01 HH04 RR20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 メインチャンバ、プルチャンバ、軸受機
    構、巻き上げ機構を下部から順次積み上げて構成し、メ
    インチャンバの坩堝内で溶融されたシリコンの融液に巻
    き上げ機構から吊り下げられたワイヤに取り付けたシー
    ドを浸漬し、これを回転させながら低速で引き上げてシ
    リコンの単結晶を析出させる単結晶引き上げ装置におい
    て、巻き上げ機構の下部に位置する軸受機構からプルチ
    ャンバに亘る装置部分の適宜位置で装置を横断状に分割
    し、分割位置から下部に位置する装置の上端部に支持プ
    レートを取り付け固定すると共に、分割位置から上部に
    位置する装置の下端部を芯出しプレートに載置固定し、
    該芯出しプレートを前記支持プレートの上面に水平移動
    可能に着座させて芯出し調整機構を設けた、ことを特徴
    とする単結晶引き上げ装置。
  2. 【請求項２】 前記巻き上げ機構がワイヤを巻回する巻
    き上げドラムとワイヤの支点を支持するプーリーと該プ
    ーリーに付設された調整ロッドとを有してなり、該巻き
    上げ機構の適宜位置に支持プレートを配設し、前記調整
    ロッドを芯出しプレートに固定すると共に、該芯出しプ
    レートを前記支持プレートに着座させて芯出し調整機構
    を設けた、ことを特徴とする請求項１記載の単結晶引き
    上げ装置。
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