JP2012001386A - 単結晶製造装置及び湯漏れ検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チョクラルスキー法によりルツボ5内に収容された原料融液4から単結晶を引き上げる際に使用する単結晶製造装置1であって、少なくとも、前記ルツボ5を支持する支持軸7に、該支持軸7の歪み量を測定する歪み量測定器11を取り付け、前記歪み量測定器11により支持軸7の歪み量を測定する。測定された支持軸7の歪み量からルツボ5内の原料融液量を算出し、原料融液量の減少量を求める。この原料融液量の減少量が、結晶成長による融液減少量よりも多い場合、この多い分の原料融液量が湯漏れとして検出される。
【選択図】図1
Description
前述のように、従来、チョクラルスキー法を用いた単結晶の製造において、少量の原料融液が漏れた場合でも、迅速に湯漏れ(融液漏れ)を検出することができる単結晶製造装置や湯漏れ検出方法が求められていた。特に、石英ルツボや黒鉛ルツボは、高い耐熱性を有しているが、やや脆く、耐衝撃性に乏しいという性質があるため、多結晶原料の投入や結晶落下等によって亀裂が入り易いという問題があるため、迅速に湯漏れを検出できる単結晶製造装置や湯漏れ検出方法が求められていた。
その結果、原料融液が収容されたルツボを支持する支持軸に、支持軸の歪み量を測定する歪み量測定器を取り付け、この歪み量測定値から原料融液量を算出して単結晶製造中の原料融液量を監視することで、湯漏れの早期検出が可能であることを見い出し、本発明を完成させた。
図1は、本発明の単結晶製造装置を説明する図である。
図1に示した単結晶製造装置1は、中空円筒状の炉で外観を構成し、この炉は下部円筒をなすメインチャンバー2と、メインチャンバーに連結固定された上部円筒をなすプルチャンバー3とから構成され、その中心部に原料融液4を収容するルツボ5、6が配設されている。
ルツボ5、6は、単結晶製造装置1の下部に取り付けられた回転駆動機構(図示せず)によって回転昇降自在な支持軸7により支持されている。支持軸7は、通常金属製のものが用いられる。尚、図1においては、ルツボ5、6は、グラファイト製の台座としてのルツボペディスタル8を介して支持軸7により支持されているが、本発明においては、ルツボ5、6が支持軸7により直接或いは間接的に支持されている単結晶製造装置の構造であれば、特に限定されない。
また、原料融液量と支持軸7の歪み量の関係を確認したところ、図3に示される様な線形関係を得た。尚、図3は、最大原料融液量の時の支持軸の歪み量を1とした場合の原料融液量と支持軸7の歪み量の関係を示している。歪み量と原料融液量の関係は、フックの法則から一般的にこのような線形関係となるが、支持軸直径が異なれば傾きも異なる。また、真空端子13やスリップリング14、15を介しても、繰り返し精度が高い結果となった。
尚、用いる単結晶製造装置の設計等によってこの線形関係の傾きは異なることが分っており、機械差が存在する。従って、単結晶製造装置の設計を変更する毎に歪み量と原料融液量の関係を校正することで、支持軸7の歪み量からの原料融液量の算出がより正確に可能となる。
図1に示す単結晶製造装置1を用い、単結晶の製造を行った。
歪み量測定器11として共和電業(株)製KFG−2−120−C111を使用し、直径32インチ(800mm)の石英ルツボ5にシリコン融液4を300kgをチャージし、直径300mmのシリコン単結晶の結晶製造を500バッチ実施し、そのうち2バッチで湯漏れを検出したため、湯漏れ検出後、直ちに切電作業を行った。その結果、残湯量から湯漏れ量は平均で7.8kgであり、湯漏れを早期に検出することができたため、少量の湯漏れ量に抑えることができた。
特許文献2に記載の方法で湯漏れを検出した以外は実施例と同様の条件でシリコン単結晶の結晶製造を500バッチ実施し、そのうち1バッチで湯漏れを検出したため、湯漏れ検出後、直ちに切電作業を行った。その結果、残湯量から湯漏れ量は72kgであった。
Claims (2)
- チョクラルスキー法によりルツボ内に収容された原料融液から単結晶を引き上げる際に使用する単結晶製造装置であって、少なくとも、前記ルツボを支持する支持軸に、該支持軸の歪み量を測定する歪み量測定器を具備するものであることを特徴とする単結晶製造装置。
- チョクラルスキー法によりルツボ内に収容された原料融液から単結晶を引き上げる際に、前記ルツボから漏れてくる前記原料融液を検出する湯漏れ検出方法であって、前記ルツボを支持する支持軸に具備された歪み量測定器を用いて前記支持軸の歪み量を測定し、該測定された支持軸の歪み量から前記ルツボ内の原料融液量を算出し、該算出した原料融液量から湯漏れを検出することを特徴とする湯漏れ検出方法。
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