JP2007008737A - Single crystal pulling apparatus, silicon single crystal pulling apparatus and silicon single crystal pulling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は単結晶引上げ装置、シリコン単結晶引上げ装置および単結晶引上げ方法に係り、特に単結晶の振れを防止する制振機構を備えた単結晶引上げ装置、シリコン単結晶引上げ装置および単結晶の振れを制振可能にしたシリコン単結晶引上げ方法に関する。 The present invention relates to a single crystal pulling apparatus, a silicon single crystal pulling apparatus, and a single crystal pulling method, and more particularly to a single crystal pulling apparatus, a silicon single crystal pulling apparatus, and a single crystal swing provided with a vibration control mechanism that prevents the single crystal from swinging. The present invention relates to a method for pulling up a silicon single crystal that enables vibration control.
従来、チョクラルスキー法(CZ法)によるシリコン単結晶の製造において、単結晶シリコンを種結晶として用い、これをシリコン融液に接触させた後、回転させながらゆっくりと引上げることで単結晶を育成させている。 Conventionally, in the production of a silicon single crystal by the Czochralski method (CZ method), single crystal silicon is used as a seed crystal, and after contacting the silicon melt, the single crystal is slowly pulled up while rotating. It is trained.
この育成工程中、地震などの理由により単結晶に揺れが生じた場合、その度合が小さい場合は回転数を調整する程度で育成への悪影響を回避できる。これに対して、単結晶の揺れが大きい場合は単結晶育成の中断、もしくは再溶融からのやり直しが強いられ、さらに、単結晶と部材の接触、あるいは単結晶の落下により炉内部材や炉本体そのものに損傷を与えるおそれがある。 During this growth process, when the single crystal is shaken due to an earthquake or the like, if the degree is small, adverse effects on the growth can be avoided by adjusting the rotational speed. On the other hand, if the single crystal shakes greatly, the single crystal growth is interrupted or re-melting is forced, and further, the contact between the single crystal and the member or the falling of the single crystal causes the in-furnace member and the main body of the furnace. There is a risk of damaging itself.
そこで、このような損害を回避するために単結晶引上げ装置の免震装置が提案されている。 In order to avoid such damage, a seismic isolation device for a single crystal pulling device has been proposed.
例えば、特許文献1には、シードホルダ及びワイヤの支持体の回転軸心から振れ量及び振れ方向を検出する検出装置、この検出装置によって検出された振れ幅及び振れ方向から、シードホルダ及びワイヤの振れを防止しうるワイヤの支点位置を算出するプログラマブルコントローラ、このプログラマブルコントローラによって算出されたワイヤの支点を移動させる移動装置を備えた単結晶引上げ装置が提案されている。 For example, Patent Document 1 discloses a detection device that detects a shake amount and a shake direction from a rotation axis of a support body of a seed holder and a wire, and from a shake width and a shake direction detected by the detection device, There has been proposed a single crystal pulling apparatus including a programmable controller that calculates a fulcrum position of a wire that can prevent deflection, and a moving device that moves the fulcrum of the wire calculated by the programmable controller.
しかしながら、特許文献1のものは、ワイヤの支点位置を制御する方式は、ワイヤの振れを検知し始めてから、制振を行う。そのため、単結晶と輻射シールドのクリアランスが非常に狭い引き上げ機では、単結晶が振れている状態で、制振動作を行うため、逆に振動を増幅させてしまう危険がある。 However, in the method of Patent Document 1, the method of controlling the fulcrum position of the wire performs vibration control after starting to detect the wire shake. For this reason, in a pulling machine in which the clearance between the single crystal and the radiation shield is very narrow, the vibration control operation is performed in a state where the single crystal is shaken, and thus there is a risk that the vibration is amplified.
また、特許文献2には、単結晶引き上げ機の制振機構として、アクティブ・パッシブ切換方式を用いたものが提案されているが、このものは、引き上げ機基礎のアクティブ及びパッシブ制振は、基礎の改造工事に多額の費用が見込まれ、さらに、工事期間中の製造休止により発生する損害も大きいことから、生産稼動中の現場では、現実的な対策とはいえない。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is equipped with a vibration control mechanism that can detect an earthquake before the single crystal shakes and suppress the single crystal shake without involving a large-scale construction. Another object of the present invention is to provide a single crystal pulling apparatus.
また、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えたシリコン単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a silicon single crystal pulling apparatus equipped with a vibration control mechanism capable of detecting an earthquake before the single crystal shakes and suppressing the shake of the single crystal without involving a large-scale construction. To do.
また、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができるシリコン単結晶引上げ方法を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a silicon single crystal pulling method capable of detecting an earthquake before a single crystal is shaken and suppressing the shake of the single crystal without involving a large-scale construction.
特に直下以外で発生した地震は加速度が小さく、長周期となるため、オペレータは気付きにくく、対応が遅れ、被害が生じる可能性があり、本発明は直下以外で発生した地震に対応した制震を行うものである。 In particular, since earthquakes that occur outside the direct area have a small acceleration and a long period, the operator is not aware of it, the response may be delayed, and damage may occur. Is what you do.
上述した目的を達成するため、本発明に係る単結晶引上げ装置は、チョクラルスキー法を用いて単結晶を引き上げる単結晶引上げ装置において、前記単結晶引上げ装置の上部の引上げチャンバに設けられ、単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内2次元方向に進退可能なXYテーブルと、このXYテーブルを後退させる駆動機構とを備えた制振機構と、前記単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、単結晶の振れを制御することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a single crystal pulling apparatus according to the present invention is a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal using the Czochralski method, and is provided in a pulling chamber above the single crystal pulling apparatus. A pulling mechanism for pulling up a crystal with a wire is installed, and a vibration control mechanism including an XY table that can be moved back and forth in a two-dimensional direction in a horizontal plane, a drive mechanism that moves the XY table back, and the single crystal pulling device are mounted. A displacement meter attached to a fixed base, and based on displacement information output from the displacement meter, a movement amount and a movement speed of the single crystal pulling device are calculated, and the vibration damping mechanism is calculated based on the calculation result. And a control means for controlling the movement of the single crystal.
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置は、チョクラルスキー法を用いてシリコン単結晶を引き上げるシリコン単結晶引上げ装置において、前記シリコン単結晶引上げ装置の上部の引き上げチャンバに設けられ、シリコン単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内2次元方向に進退可能なXYテーブルと、このXYテーブルを後退させる駆動機構とを備えた制振機構と、前記シリコン単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記シリコン単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、シリコン単結晶の振れを制御することを特徴とする。 The silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention is a silicon single crystal pulling apparatus that pulls up a silicon single crystal using the Czochralski method. The silicon single crystal pulling apparatus is provided in a pulling chamber above the silicon single crystal pulling apparatus. A pulling mechanism for pulling up the wire with a wire is installed, and a vibration control mechanism including an XY table that can be moved back and forth in a two-dimensional direction in a horizontal plane, a drive mechanism that moves the XY table back, and the silicon single crystal pulling device are mounted. A displacement meter attached to a fixed base, and a displacement amount and a movement speed of the silicon single crystal pulling device based on displacement information output from the displacement meter, and the vibration damping And control means for controlling the movement of the mechanism to control the vibration of the silicon single crystal.
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ方法は、チョクラルスキー法を用いた単結晶の製造方法において、単結晶の引上げ工程中に、単結晶引上げ装置の基礎の変位及び速度を検知し、この検知情報に基づき引上げ機構のワイヤの支点を前記基礎とは逆位相の変位と速度で平面内において移動させることにより単結晶を特徴とする。 Further, the silicon single crystal pulling method according to the present invention is a method of manufacturing a single crystal using the Czochralski method, and detects the displacement and speed of the foundation of the single crystal pulling apparatus during the pulling process of the single crystal. The single crystal is characterized by moving the fulcrum of the wire of the pulling mechanism on the basis of the detection information in the plane with the displacement and speed opposite to the base.
本発明に係る単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置を提供することができる。 According to the single crystal pulling apparatus according to the present invention, a single crystal provided with a damping mechanism capable of detecting an earthquake before the single crystal shakes and suppressing the single crystal shake without involving a large-scale construction. A pulling device can be provided.
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えたシリコン単結晶引上げ装置を提供することができる。 In addition, the silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention includes a vibration damping mechanism that can detect an earthquake before the single crystal shakes and suppress the single crystal shake without involving a large-scale construction. A silicon single crystal pulling apparatus can be provided.
また、本発明に係るシリコン単結晶引上げ方法によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができるシリコン単結晶引上げ方法を提供することができる。 Further, according to the silicon single crystal pulling method according to the present invention, the silicon single crystal pulling method capable of detecting an earthquake before the single crystal shakes and suppressing the single crystal swing without involving a large-scale construction. Can be provided.
以下、本発明に係る単結晶引上げ装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る単結晶引上げ装置の概念図、図2は本発明に係る単結晶引上げ装置に用いられる制振機構の概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a single crystal pulling apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of a vibration damping mechanism used in the single crystal pulling apparatus according to the present invention.
図1及び図2に示すように、本発明に係る単結晶引上げ装置1は、チョクラルスキー法を用いたシリコン単結晶引上げ装置であり、保温された炉本体2を備え、この炉本体2には原料シリコン溶融用の石英ガラスルツボ3と、この石英ガラスルツボ3を支持する黒鉛ルツボ4と、原料シリコンを溶融するヒータ5が内装され、石英ガラスルツボ3はルツボ回転昇降機構6によって回転されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a single crystal pulling apparatus 1 according to the present invention is a silicon single crystal pulling apparatus using the Czochralski method, and includes a
一方、炉本体2の上部の引上げチャンバ2aには、引上げ機構7が設けられている。この引上げ機構7は、取付基材8、制振機構9を介して引上げチャンバ2aに取り付けられ、種結晶を固定するチャック10を具備するワイヤ11を昇降自在に巻き上げ、育成された単結晶Igを引上げるようになっている。
On the other hand, a
制振機構8はXテーブル12xとYテーブル12yからなるXYテーブル12と、このXYテーブル12を水平面内2次元方向に進退させ、Xサーボモータ13xとYサーボモータ13yを持つサーボ機構13を備え、取付基材8に載置され、この取付基材8に2条突出して設けられたガイドレール8aによりガイドされるXテーブル12xは、Xサーボモータ13xと、このXサーボモータ13xによって回転され、Xテーブル12xに設けられた螺子孔12x1に螺合するボールネジ13x2の回転によってX方向に進退され、また、Xテーブル12xに2条突出して設けられたガイドレール12aによりガイドされるYテーブル12yは、Yサーボモータ13yと、このYサーボモータ13yによって回転され、Yテーブル12yに設けられた螺子孔12y1に螺合するボールネジ13y2の回転によってY方向に進退される。Xテーブル12x及びYテーブル12yの中央部にはワイヤ貫通孔12pが穿設されている。
The
また、単結晶引上げ装置1の基礎14には、変位計15が設けられている。この変位計15は一般的な変位計が用いられ、基礎14の2次元方向の変位を検出できるようになっている。
A
さらに、図3に示すように、単結晶引上げ装置1には制御手段としてのプログラマブルコントローラ16が設けられており、CPUがROM及びRAMとデータのやりとりを行いながらROMに記憶されている制御プログラムを実行するようになっている。また、プログラマブルコントローラ16には、予め実験により得られたワイヤ11の長さと単結晶Igの長さの和と変位ゲイン、速度ゲイン、及び上記和と単結晶の振れに影響する振動数(共振周波数)の相関が、プログラマブルコントローラ16のROMに記憶され、さらに、プログラマブルコントローラ16により、変位情報から地震周波数が演算されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, the single crystal pulling apparatus 1 is provided with a
また、このプログラマブルコントローラ16には、変位計15、Xサーボモータ13x1を制御するXモータ制御器13x2、Yサーボモータ13y1を制御するYモータ制御器13y2が接続され、また、ヒータ5への入力を制御するヒータ入力制御器5a、ルツボ回転昇降機構6を制御するルツボ回転昇降制御器6a、引上げ機構7を制御する引上げ機構制御器7a、育成されたシリコン単結晶の直径を検知するCCDカメラ17などが接続されている。
The
次に本発明に係るシリコン単結晶引上げ装置を用いたシリコン単結晶の引上げ方法について説明する。 Next, a silicon single crystal pulling method using the silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described.
図1に示すように、石英ガラスルツボ3に原料シリコンを充填し、石英ガラスルツボ3の周囲に配置されたヒータ5により加熱して、融液Mにする。
As shown in FIG. 1, raw material silicon is filled in a
しかる後、炉本体2に不活性ガスを導入し、ルツボ回転昇降機構6により石英ガラスルツボ3を回転させ、引上げ機構7のワイヤ11に設けられたチャック10に取付けられた種結晶を降下させて、融液Mに浸漬した後、引上げ機構7によりワイヤ11を巻取りシリコン単結晶の育成を行う。
Thereafter, an inert gas is introduced into the furnace
この育成過程において、変位計15は常時基礎14の変位を検出できる状態になっており、時系列的に変位情報をプログラマブルコントローラ16に送信している。この変位情報から演算される地震周波数が共振周波数に等しくなった場合、この信号を受信したプログラマブルコントローラ16は、制振機構8のサーボ機構13を作動させ、XYテーブル12を動かして、基礎14の逆位相の変位と速度で引上げ機構7を平面上を移動させて、ワイヤ11の支点Pを移動させる。
In this growing process, the
このときのXYテーブル12すなわち支点Pの変位量と速度は、次のようにして演算される。
このように、地震などにより基礎14を変位計15で検知し、プログラマブルコントローラ16を介して制振機構8を移動させて、単結晶を支持するワイヤ11の支点Pを移動させ、基礎の変位と逆位相の変位を作り出し、単結晶Igの振れを大幅に低減することができ、炉本体や炉内部材に当たるのを防ぐことができる。
Thus, the
上述のような本実施形態の単結晶引上げ装置によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを抑制することができる制振機構を備えた単結晶引上げ装置が実現される。 According to the single crystal pulling apparatus of the present embodiment as described above, a vibration damping mechanism that can detect an earthquake before the single crystal shakes and suppress the single crystal shake without involving a large-scale construction. The single crystal pulling apparatus provided is realized.
また、上述のような本実施形態の単結晶引上げ方法によれば、大規模な工事を伴わず、単結晶が振れる前に地震を検知して、単結晶の振れを制振できる単結晶引上げ方法が実現される。 In addition, according to the single crystal pulling method of the present embodiment as described above, a single crystal pulling method capable of detecting an earthquake before the single crystal shakes and controlling the single crystal swing without involving a large-scale construction. Is realized.
1…単結晶引上げ装置、2…炉本体、2a…引上げチャンバ、3…石英ガラスルツボ、5…ヒータ、7…引上げ機構、7a…引上げ機構制御器、9…制振機構、11…ワイヤ、12…XYテーブル、12x…Xテーブル、12y…Yテーブル、13…サーボ機構、13x…Xサーボモータ、13y…Yサーボモータ、14…基礎、15…変位計、16…プログラマブルコントローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single crystal pulling apparatus, 2 ... Furnace main body, 2a ... Pulling chamber, 3 ... Quartz glass crucible, 5 ... Heater, 7 ... Pulling mechanism, 7a ... Pulling mechanism controller, 9 ... Damping mechanism, 11 ... Wire, 12 XY table, 12x ... X table, 12y ... Y table, 13 ... servo mechanism, 13x ... X servo motor, 13y ... Y servo motor, 14 ... basic, 15 ... displacement meter, 16 ... programmable controller.
Claims (5)
前記単結晶引上げ装置の上部の引上げチャンバに設けられ、
単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内2次元方向に進退可能なXYテーブルと、このXYテーブルを後退させる駆動機構とを備えた制振機構と、
前記単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、
前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、
単結晶の振れを制御することを特徴とする単結晶引上げ装置。 In a single crystal pulling apparatus that pulls up a single crystal using the Czochralski method,
Provided in a pulling chamber above the single crystal pulling device;
A vibration control mechanism provided with a pulling mechanism for pulling up the single crystal with a wire and having an XY table capable of moving back and forth in a two-dimensional direction in a horizontal plane, and a drive mechanism for moving the XY table back,
A displacement meter mounted on a foundation on which the single crystal pulling device is mounted and fixed;
Based on displacement information output from the displacement meter, calculating a moving amount and a moving speed of the single crystal pulling device, and comprising a control means for controlling the movement of the vibration damping mechanism based on the calculation result,
A single crystal pulling apparatus, characterized by controlling the swing of a single crystal.
前記シリコン単結晶引上げ装置の上部の引き上げチャンバに設けられ、
シリコン単結晶をワイヤにより引き上げる引上げ機構が設置され、かつ、水平面内2次元方向に進退可能なXYテーブルと、このXYテーブルを後退させる駆動機構とを備えた制振機構と、
前記シリコン単結晶引上げ装置が載置、固定された基礎に取り付けられた変位計と、
前記変位計から出力される変位情報に基づき、前記シリコン単結晶引上げ装置の移動量と移動速度を演算し、その演算結果に基づき前記制振機構の動きを制御する制御手段とを備え、
シリコン単結晶の振れを制御することを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置。 In a silicon single crystal pulling apparatus that pulls up a silicon single crystal using the Czochralski method,
Provided in the pulling chamber at the top of the silicon single crystal pulling device;
A vibration control mechanism provided with a pulling mechanism for pulling up the silicon single crystal with a wire, and having an XY table capable of moving back and forth in a two-dimensional direction in a horizontal plane, and a drive mechanism for moving the XY table backward;
A displacement meter mounted on a foundation on which the silicon single crystal pulling device is mounted and fixed;
Based on displacement information output from the displacement meter, a movement amount and a movement speed of the silicon single crystal pulling device are calculated, and control means for controlling the movement of the vibration damping mechanism based on the calculation result,
A silicon single crystal pulling apparatus characterized by controlling a vibration of a silicon single crystal.
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- 2005-06-28 JP JP2005188816A patent/JP4541236B2/en active Active
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