JP2005015260A - 単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法及びこれを用いた単結晶引上方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プルヘッドのバランス調整を客観的に行なえ、的確なバランス調整ができ、曲がりや転位のない結晶の引上が行なえる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法を提供する。
【解決手段】本単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法は、バランス未調整のプルヘッドを、軸受ユニットを介して載置面が傾斜する傾斜台上に載置し、プルヘッドの重い側が下側になるのを確認し、プルヘッドの基板に移動可能に設けられたバランスウェイトを移動させて回転バランスを調整する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法及びこれを用いた単結晶引上方法に係わり、特にプルヘッドを傾斜する台上に載置して調整する単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシリコン単結晶の引上げに用いられるＣＺ法（チョクラルスキー法）において、チャンバ内に設置したルツボにポリシリコンを充填し、ルツボ外周に設置したヒータによってポリシリコンを加熱溶融する。溶融したシリコンにシードワイヤに取り付けた種結晶を浸漬し、シード軸およびルツボ軸を回転させながらシードワイヤを引上げて結晶を成長させていく。シード軸はプルヘッドのワイヤ回転機構によって回転させる。このとき、プルヘッドのバランスが悪いと回転ムラを生じ、引上げている結晶に曲がりや転位が発生することがある。
【０００３】
これを回避するため、図７及び図８に示すように、従来のプルヘッド２１は、計算によりウェイト２２を置く位置と重さを求め、そこにウェイト２２を設置し、バランス調整を行なっていた。実際にプルヘッド２１にウェイト２２を取付けて、手作業でプルヘッド２１を回転させたときの感覚を頼りにウェイトの位置を微調整し、現物合せにて固定していた。また、従来のプルヘッド２１は、良否の判定が主観的であることや、数値化が困難といった不具合があり、的確なバランス調整ができず、単結晶に曲がりや転位が発生する問題があった。
【０００４】
なお、引上げ中心とルツボの中心を一致させて容易かつ精度よく単結晶の引上げが行なえる単結晶引上装置（特許文献１）及び引上ワイヤの伸びのばらつき等を吸収して単結晶の垂直を保持するフレキシブル機構が設けられた単結晶引上装置（特許文献２）が提案されているが、両者共プルヘッドの回転バランス調整を的確に行なって、単結晶の曲がりや転位の発生を防止するものではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１１９７８９号公報（段落［００１４］、図２、図４）
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１６９２９１号公報（段落［００１４］、図２１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、プルヘッドのバランス調整を客観的に行なえ、数値的に良否の判定が行なえて的確なバランス調整ができ、曲がりや転位のない単結晶の引上げが行なえる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法およびこの回転バランス調整方法を用いた曲がりや転位のない単結晶引上方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、バランス未調整のプルヘッドを、軸受ユニットを介して載置面が傾斜する傾斜台上に載置し、プルヘッドの重い側が下側になるのを確認し、プルヘッドの基板に移動可能に設けられたバランスウェイトを移動させて回転バランスを調整することを特徴とする単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法が提供される。これにより、プルヘッドの回転バランス調整を客観的に行なえ、的確なバランス調整ができ、曲がりや転位のない結晶の引上げが行なえる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法及びこれを用いた単結晶引上方法が実現される。
【０００９】
好適な一例では、前記プルヘッドの重い側が下側になるのを確認後、バランスウェイトを動かしておおよそ回転バランスがよい位置を探し、バランスウェイトを仮留めし、しかる後、プルヘッドを引張り力測定手段を介して引張って回転させ、引張り力測定手段の荷重値に変化がないようにバランスウェートの位置を調整し、固定する。これにより、数値的に良否の判定が行なえる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、請求項１もしくは２に記載の単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランスの調整方法を用いて前記プルヘッドの回転バランスの調整を行なった後、前記単結晶引上装置を用いて単結晶の引上を行なうことを特徴とする単結晶引上方法が提供される。これにより、曲がりや転位のない単結晶の引上が実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
最初に本発明に係わる回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドが取付けられた単結晶引上装置について、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係わるプルヘッドが取付けられたＣＺ法による単結晶引上装置の概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係わるプルヘッドが組込まれた単結晶引上装置１は、炉部材を収納するチャンバ２とこのチャンバ２の上方に連接して設けられた引上チャンバ３とで形成されている。チャンバ２内にはヒータ４により加熱され黒鉛ルツボ５に内装された石英ルツボ６が設けられており、この石英ルツボ６内で原料の多結晶が加熱溶解される。黒鉛ルツボ５はチャンバ２を貫通し、モータ（図示せず）に結合されて回転されるルツボ回転軸７に取付けられている。
【００１４】
一方、引上チャンバ３の上端部３ａには、本発明に係わるプルヘッド１０が、ベアリングユニット１１を介して取付けられている。図２乃至図４に示すように、このプルヘッド１０はプルヘッド基板１０ａを有し、このプルヘッド基板１０ａの上面には、ワイヤ巻取り手段１０ｂの駆動モータ１０ｂ１と、この駆動モータ１０ｂ１に伝動的に連結された減速機構１０ｂ２が取付けられており、さらに、上記上面には筐体１０ｃが取付けられ、この筐体１０ｃにはワイヤ巻取り手段１０ｂのいずれも図示しないボールネジ、スプライン、巻取りドラム等が収納されている。プルヘッド１０は、筐体１０ｃと上端部３ａ間に介装されたベアリングユニット１１により回転可能に支持されており、図示しないプルヘッド回転手段により中心線Ｃを中心に回転するようになっている。
【００１５】
また、プルヘッド基板１０ａの下面には、平面視Ｌ字形状のウェイト支持部材１０ｄが取付けられており、そのウェイト支持部１０ｄ１は、筐体１０ｃの一面、例えば点検用扉１０ｃ１に平行かつ離間して延設されている。このウェイト支持部１０ｄ１には、バランスウェイト１０ｅが、図３に示す待機位置（あるいは仮の位置）Ｂから決定位置Ａへ移動可能に取付けられている。このバランスウェイト１０ｅは、その重さを適宜変更できるように複数個に分割されており、その取付は、ウェイト支持部１０ｄ１の上面部に取付けられたガイドレール１０ｄ２に沿って移動する位置決めブロック１０ｄ３に立設されたウェイト取付けシャフト１０ｄ４をバランスウェイト１０ｅの取付孔１０ｅ１に貫通させ、ウェイト取付ネジ１０ｄ５をシャフト１０ｄ４のネジ部に螺合させることによって行なわれている。
【００１６】
また、バランスウェイト１０ｅの固定は、ウェイト支持部１０ｄ１の側面部に取付けられたＴ溝レール１０ｄ６に挿入された四角ナット１０ｄ７に、位置決めブロック１０ｄ３に取付けられた連結プレート１０ｄ８に設けられたネジ貫通孔を貫通するストップボルト１０ｄ９を螺合させることによって行なわれている。
【００１７】
また、図５に示す待機位置Ｂから決定位置Ａへのバランスウェイト１０ｅの位置決めは、ウェイト支持部１０ｄ１の下面部に取付けられウェイト支持部１０ｄ１の任意の位置に設置可能な位置決めユニット１０ｆによって行なわれる。この位置決めユニット１０ｆは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ベースブロック１０ｆ１にストップバー１０ｆ２がヒンジピン１０ｆ３を介して軸支され、さらに、ストップバー１０ｆ２はベースブロック１０ｆ１にバネ１０ｆ４により常に引張られており、ベースブロック１０ｆ１にはピン１０ｆ５が打込まれていて、ストップバー１０ｆ２はピン１０ｆ５に当たってその旋回が制限されるようになっている。従って、調整されたバランスウェイト１０ｅの位置において、位置決めユニット１０ｆをストップバー１０ｆ２の先端が連結プレート１０ｄ８に当接するまで移動し、固定する。バランスウェイト１０ｅを移動させる際には、図６（ｂ）に示すように往路ではストップバー１０ｆ２を押倒して進むことが可能である。逆に図６（ｃ）に示すように復路ではストップバー１０ｆ２に当接し、移動することができない。このように、一旦ストップバー１０ｆ２を通過させてから戻して、ストップバー１０ｆ２に押し当てることでバランスウェイト１０ｅの位置決めを行なうことができる。
【００１８】
なお、符号１２はプルヘッド基板１０ａの一辺及び中心線Ｃと直交する位置に設けられたフックである。また、点検用扉１０ｃ１を開く際にバランスウェイトが邪魔になる場合は、バランスウェイトを所定位置から待機位置まで退避させる。
【００１９】
次に本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法について、図７に示す工程フロー図に従って説明する。
【００２０】
図２に示すように、調整前のアンバランスのプルヘッドをベアリングユニット１１を介して載置面が傾斜する傾斜台Ｓ上に載置固定する（Ｓ１）。
【００２１】
従来のように、バランスウェイトの概略の位置と重さは、計算によって求められる。傾斜台Ｂの傾斜は１〜４５°が好ましく、特に１〜１５°が特に好ましい。
【００２２】
プルヘッドの回転軸はベアリングユニットにより支持されているが、通常プルヘッドには軸方向の荷重しか加わらないため、回転軸のベアリングユニットは半径方向の耐荷重が小さくなっており、上記のような傾斜角度の範囲にして、半径方向の荷重を小さくする。
【００２３】
プルヘッドは重い側が下側になるのを確認（Ｓ２）。
【００２４】
プルヘッドは軸受ユニットで支持されているので、傾斜台の傾斜により重い側が下側になる。
【００２５】
バランスウェイトを動かして回転バランスがおおよそよい位置を探し、バランスウェイトを仮留めする（Ｓ３）。
【００２６】
バランスウェイトの移動によりアンバランスの度合が低減され、プルヘッドは多少回動する。
【００２７】
プルヘッドに取付けられたフックにバネバカリＭを引掛けて引張り、プルヘッドを１８０°回転させる（Ｓ４）。
【００２８】
プルヘッドの荷重値が変化する。必要に応じてこの工程を繰返す。
【００２９】
バネバカリの荷重値に変化がないようにバランスウェートの位置を微調整する（Ｓ５）。
【００３０】
バランスウェートの位置が決定したらバランスウェートを固定する（Ｓ６）。
【００３１】
上記のように本実施形態によれば、プルヘッドを傾斜台に載置することで、重い側が下側になり、バランスウェイトを動かしておおよその回転アンバランスのよい位置を探すことができ、さらに、プルヘッドに取付けられたフックにバネバカリを用いてプルヘッドの荷重値の変化を検知することで、プルヘッドのバランス調整を客観的に行なえ、数値的に良否の判定が行なえて的確なバランス調整ができる。
【００３２】
また、本発明に係わる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法を用いて調整された単結晶引上装置を使用して単結晶の引上を行なうことで、曲がりや転位のない単結晶の引上が行なえる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係わる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法によれば、プルヘッドの回転バランス調整を客観的に行なえ、数値的に良否の判定が行なえて的確なバランス調整ができ、曲がりや転位のない結晶の引上げが行なえる単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法を提供することができる。
【００３４】
また、この回転バランス調整方法を用いて調整された単結晶引上装置を使用することで曲がりや転位のない単結晶引上方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドが取り付られた単結晶引上装置の概念図。
【図２】本発明に係わる回転バランス調整方法の実施状態におけるプルヘッドの斜視図。
【図３】本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドの平面図。
【図４】本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドの側面図。
【図５】本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるバランスウェイトの移動状態図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられる位置決めユニットの動作説明図。
【図７】本発明に係わるプルヘッドの回転バランス調整方法の工程フロー図。
【図８】従来のプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドの平面図。
【図９】従来のプルヘッドの回転バランス調整方法に用いられるプルヘッドの側面図。
【符号の説明】
１ 単結晶引上装置
２ チャンバ
３ 引上チャンバ
１０ プルヘッド
１０ａ プルヘッド基板
１０ｂ ワイヤ巻取り手段
１０ｃ 筐体
１０ｄ ウェイト支持部材
１０ｄ１ ウェイト支持部
１０ｅ バランスウェイト
１１ ベアリングユニット
１２ フック

Claims (3)

1. バランス未調整のプルヘッドを、軸受ユニットを介して載置面が傾斜する傾斜台上に載置し、プルヘッドの重い側が下側になるのを確認し、プルヘッドの基板に移動可能に設けられたバランスウェイトを移動させて回転バランスを調整することを特徴とする単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法。
2. 請求項１に記載の単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法において、前記プルヘッドの重い側が下側になるのを確認後、バランスウェイトを動かしておおよそ回転バランスがよい位置を探し、バランスウェイトを仮留めし、しかる後、プルヘッドを引張り力測定手段を介して引張って回転させ、引張り力測定手段の荷重値に変化がないようにバランスウェートの位置を調整し、固定することを特徴とする単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランス調整方法。
3. 請求項１もしくは２に記載の単結晶引上装置のプルヘッドの回転バランスの調整方法を用いて前記プルヘッドの回転バランスの調整を行った後、前記単結晶引上装置を用いて単結晶の引上を行うことを特徴とする単結晶引上方法。

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