JP2535470B2

JP2535470B2 - 半導体結晶棒支持装置

Info

Publication number: JP2535470B2
Application number: JP4031367A
Authority: JP
Inventors: 雅規木村; 成幸横尾
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPH05194074A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、浮遊帯域溶融法（以
下、単にＦＺ法という）による結晶成長によって得られ
る単結晶棒の円錐部を支持する半導体結晶棒の支持装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＺ法によりシリコン結晶を成長させる
場合、例えば、高周波誘導加熱コイル等の加熱手段の上
方から多結晶棒を供給し、該加熱手段で多結晶棒の一部
を加熱し溶解することにより溶融帯域を形成し、加熱手
段の下方よりシリコン種結晶を該溶融体に接触させ、か
かるシリコン溶融体から下方に高純度シリコン単結晶棒
を成長させる。

【０００３】ところで、上記単結晶棒は、細い種結晶に
よって支持されるが、その重量及び機械的振動のために
生起される破損防止のためにこれの一部を支持しなけれ
ば、種結晶の破断、溶融材料の滴下等のトラブルが発生
するおそれがある。

【０００４】そこで、上記問題点を解決すべきＦＺ法に
おける単結晶棒の支持装置が提案されている（例えば、
特開昭６３−２７０３８３号公報）が、これは、上下動
する支持リング上に複数のスプリングにより支持される
ボールベアリングを介して水平方向に移動可能な移動リ
ングを載置し、該移動リングに形成された非円形孔によ
り単結晶棒の円錐部を支持するよう構成されているもの
であり、各スプリングの長さが異なることにより支持位
置が異なり、移動リングの水平支持が難しいという問題
点がある他、複数のスプリングのばね圧を全く同一にす
ることが難しく、同様に移動リングを水平支持すること
が難しく、移動リングのスムーズな水平移動が得られ
ず、単結晶棒の円錐部の一部のみを押し上げることとな
り、結晶揺れ、滴下等のトラブルを完全に解消すること
ができないという問題点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであって、支持装置作動
時において前記移動リングの非円形孔を結晶棒の円錐部
に均等に当接係合させることにより、結晶揺れによる種
結晶の破断、溶融材料の滴下等のトラブルの発生を防止
するようにした半導体結晶棒支持装置を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者らは鋭意研究した結果、本発明は、ＦＺ法によ
り成長させた単結晶棒の円錐部を支持する装置であっ
て、前記単結晶棒の円錐部に当接係合してこれを保持す
べき円形もしくは非円形孔からなる係合孔を有し、かつ
水平移動自在に支持される移動リングと、種結晶を保持
する種ホルダーとは独立に上下動し、かつ前記移動リン
グを支持する支持リングとを有し、該支持リングと前記
移動リングの互いに向かい合った面を互いに滑らかに滑
り合うよう平滑面加工をした半導体結晶棒支持装置とし
た。

【０００７】前記移動リングと前記支持リングの平滑面
加工された互いの接触面を６Ａ（ＪＩＳ０６０１−１９
７０）以下の面粗さに加工することにより、滑らかに移
動リングは水平移動することができる。更に、移動リン
グと支持リングの間に耐熱性、難燃性の高い無機性のオ
イル、特にジメチルポリシロキサンやモノメチルハイド
ロジエンポリシロキサンを主成分とする潤滑作用のある
オイルを薄く塗布することも有効である。上記したシリ
コーンオイルは耐熱性、低蒸気圧性、取扱上の作業性な
どを考慮して１００ｃｓ〜１００，０００ｃＳの粘度範
囲のものが推奨される。

【０００８】前記移動リングは１枚であっても十分に効
果を発揮するが、２枚以上の複数枚で構成するようにす
れば、格段に滑らかに水平移動が行なえるので好まし
い。移動リングが２枚以上の複数枚の場合は、それぞれ
移動リングの平面間に上記シリコーンオイルを塗布する
ことも有効である。

【０００９】

【作用】駆動手段によって移動リング（２２）を上動さ
せ、該移動リング（２２）の円形又は非円形孔からなる
係合孔（２４）を単結晶棒（３０）の円錐部（３０ａ）
に当接係合せしめるとき、前記移動リング（２２）と支
持リング（２０）との接触面は互いに平滑面に加工され
ていて、互いに水平に面接触しているため、接触面にお
ける圧力が低くなり、その結果として、移動リング（２
２）の支持リング（２０）対する静止摩擦係数が著しく
低くなり、移動リング（２２）は水平移動自在となる。

【００１０】また、複数枚の移動リングを重ねた場合
は、それぞれの移動リング（２２ａ，２２ｂ）は互いに
自由な水平方向に移動できるため、全体としての移動リ
ングの自由度は格段に良くなる。

【００１１】その結果、該移動リングに形成した係合孔
が単結晶棒（３０）の円錐部（３０ａ）の凹凸に滑らか
に追従して自動調心がなされる。従って、前記移動リン
グ（２２）の係合孔（２４）が円錐部（３０ａ）に当接
係合するときに結晶棒を全く振動させることなく、該結
晶棒を確実に固定することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。図１及び図２は本発明に係る支持
装置の一実施例を示し作用を説明する概略断面図、図３
は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は図１における
Ａ部の拡大詳細図、図５及び図６は本発明に係る支持装
置の他の実施例を示し作用を説明する概略断面図、図７
は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は図５における
Ｂ部の拡大詳細図である。

【００１３】図１において（１０）は垂直に起立する中
空状の外軸であって、該外軸（１０）の内部には、これ
と同軸的に中軸（１２）が配されている。

【００１４】前記外軸（１０）及び中軸（１２）の下端
部には、これらを一定速度で上下動せしめる低圧油圧シ
リンダ等からなる駆動手段（図示せず）が設けられてい
る。そして、この低圧油圧シリンダ等の駆動手段は、中
軸（１２）を外軸（１０）に対して相対的に上下動せし
めることができる構成を有している。

【００１５】前記外軸（１０）の上端部には、種ホルダ
ー（１４）が固着取付けされており、また、外軸（１
０）の種ホルダー（１４）の下方には、３本のスリット
（１６）が等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で長さ方向
（上下方向）に形成されている。

【００１６】また、中軸（１２）の上端部には、３本の
支持棒（１８）が立設されており、該支持棒（１８）の
下方側の水平部（１８ａ）は、前記外軸（１０）に形成
された各スリット（１６）を貫通して外軸（１０）の外
方に放射状に臨み、該水平部（１８ａ）の外端部から垂
直に起立する垂直部（１８ｂ）の上端には、リング状の
支持リング（２０）が水平となるように固着取付けされ
ている。該支持リング（２０）の上面は高滑面に仕上げ
られており、その平滑度は６Ｓ（ＪＩＳ０６０１−１９
７０）以下の面粗さに仕上げられている。

【００１７】前記支持リング（２０）上面には、平板状
の移動リング（２２）が滑動可能に載置されており、該
移動リング（２２）の中央部には、図３に示すように係
合孔（２４）が形成されている。該係合孔（２４）は図
示の例では三角形の非円形孔が示されているが、本発明
においては円形孔であってもよい。

【００１８】前記移動リング（２２）は、セラミックス
にて製作されており、その下面は支持リング（２０）に
対して滑らかに水平移動できるように、支持リング（２
０）の上面と同様に平滑度が６Ｓ（ＪＩＳ０６０１−１
９７０）以下の面粗さとなるように仕上げられている。
また、図４に示されるように係合孔（２４）の単結晶棒
（３０）の円錐部（３０ａ）と当接係合する係合部（３
８）を曲面となるよう加工しておけば、単結晶棒（３
０）を損傷することがない。

【００１９】前記種ホルダー（１４）の中央部には、細
い種結晶（２６）が起立保持されており、該種結晶（２
６）の上方には、狭窄部（２８）、単結晶棒（３０）の
円錐部（３０ａ）、浮遊帯域（３２）、多結晶棒（３
４）を順次構成している。なお、前記多結晶棒（３４）
の上端部は、図示していないが多結晶棒保持具により保
持されており、保持具を介して多結晶棒（３４）はモー
ター等の駆動源（図示せず）によって一定速度で回転駆
動されるようになっている。

【００２０】図１中、（３６）は加熱手段たる高周波コ
イルであって、これは高周波発生器（図示せず）に接続
されている。

【００２１】次に、本実施例に示される支持装置につい
ての動作を説明する。図１は単結晶棒（３０）の円錐部
（３０ａ）が形成された直後の状態で、かつ中軸（１
２）の上昇によって支持リング（２０）と共に、移動リ
ング（２２）が上昇し、該移動リング（２２）の係合孔
（２４）の一部が単結晶棒（３０）の円錐部（３０ａ）
と当接係合した瞬間の状態を示している。

【００２２】そして、さらに移動リング（２２）上動せ
しめると、該移動リング（２２）は、前述したようにそ
の下面が高滑面を有しており、この面と接する支持リン
グ（２０）の上面も高滑面に形成されているため、接触
面における圧力が低くなり、その結果として、移動リン
グ（２２）の支持リング（２０）対する静止摩擦係数が
著しく低くなり、移動リング（２２）は水平移動自在と
なり、該移動リング（２２）は係合孔（２４）と円錐部
（３０ａ）との間の隙間を埋める方向（図３の矢印方
向）に滑らかに移動し、自動調心がなされる。

【００２３】次に、図２の状態からさらに支持リング
（２０）を上動せしめれば、移動リング（２２）は、そ
の係合孔（２４）の内周面と単結晶棒（３０）の円錐部
（３０ａ）とが完全に当接係合するため、それ以上の上
動は不可能となり、支持リング（２０）の上面と移動リ
ング（２２）の下面とが密着し、移動リング（２２）の
水平移動はロックされた状態となる。また、シリコーン
オイルを薄く塗布した場合は、支持リング（２０）の上
面と移動リング（２２）下面とが密着し、圧力を受けた
場合、シリコーンオイル薄膜層は支持リング（２０）及
び移動リング（２２）の下面の各々の微細な細孔に吸収
されて、それ以上の移動リング（２２）の水平移動はロ
ックされる状態となる。

【００２４】以上のように上記実施例に示す支持装置に
よれば、移動リング（２２）と単結晶棒（３０）の円錐
部（３０ａ）の自動調心が滑らか、かつ確実に行われ
る。

【００２５】次に、図５〜図８は、移動リングを２枚重
ねた他の実施例を示すものであって、上側移動リング
（２２ａ）、下側移動リング（２２ｂ）及び支持リング
（２０）は、互いに滑らかに水平移動できるように平面
加工されている。

【００２６】前記下側移動リング（２２ｂ）の係合孔
は、その内接円の半径が前記上側移動リング（２２ａ）
の係合孔（２４）の内接円の半径と同一かそれ以上にな
るように形成されている。さらに上側移動リング（２２
ａ）は下側移動リング（２２ｂ）に対して自由に水平移
動できるように加工されている。

【００２７】従って、上側移動リング（２２ａ）は、支
持リング（２０）に対して移動リングが１つの場合より
も格段に滑らかに水平移動することができる。

【００２８】そして、図６の状態からさらに支持リング
（２０）を上動せしめれば、上側リング（２２ａ）はそ
れ以上の上動は不可能であるため、上側移動リング（２
２ａ）と下側移動リング（２２ｂ）、また、該下側移動
リング（２２ｂ）と支持リング（２０）とが密着状態と
なり、各移動リング（２２ａ，２２ｂ）の水平移動はロ
ックされる。

【００２９】この実施例においては、移動リングを２枚
重ねた例を示しているが、本発明においてはこれに限定
されるものではなく、それ以上の枚数の移動リングを重
ねるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、支
持リング上における移動リングの水平移動の自在性が従
来技術に比較して著しく向上し、移動リングが単結晶棒
の円錐部に接触した瞬間に支持リング上で、自動調心が
滑らか、かつ確実に行われ、従って、支持装置作動中の
結晶の振動、溶融材料の滴下等のトラブルを確実に防止
することができるという利点を有する他、従来技術に比
べて、部品点数も少なくなり、それだけ支持装置の故障
率も減少するという利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る支持装置の一実施例を示
し、移動リングの係合孔が単結晶棒の円錐部と当接した
瞬間の状態を示した概略断面図である。

【図２】図２は図１の状態からさらに移動リングを上昇
せしめ、該移動リングの係合孔が単結晶棒の円錐部と係
合した状態を示した概略断面図である。

【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】図４は図１におけるＡ部の拡大詳細図である。

【図５】図５は移動リングを２枚にした支持装置の他の
実施例を示し、上側移動リングの係合孔が単結晶棒の円
錐部と当接した瞬間を示した概略断面図である。

【図６】図６は図５の状態からさらに移動リングを上昇
せしめ、該移動リングの係合孔が単結晶棒の円錐部と係
合した状態を示した概略断面図である。

【図７】図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

【図８】図８は図５におけるＢ部の拡大詳細図である。

【符号の説明】

１０外軸１２中軸１４種ホルダー１８支持棒２０支持リング２２移動リング２４係合孔２６種結晶３０単結晶棒３０ａ円錐部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＺ法により成長させた単結晶棒の円錐
部を支持する装置であって、前記単結晶棒の円錐部に当
接係合してこれを保持すべき円形もしくは非円形孔から
なる係合孔を有し、かつ水平移動自在に支持される移動
リングと、種結晶を保持する種ホルダーとは独立に上下
動し、かつ前記移動リングを支持する支持リングとを有
し、該支持リングと前記移動リングの互いに向かい合っ
た面が互いに滑らかに滑り合うよう平滑面加工されてい
ることを特徴とする半導体結晶棒支持装置。
【請求項２】前記移動リングと前記支持リングの平滑
面加工された互いの接触面が６Ａ（ＪＩＳ０６０１−１
９７０）以下の面粗さに加工されていることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体結晶棒支持装置。
【請求項３】前記移動リングが複数枚で構成されてい
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体結晶
棒支持装置。
【請求項４】前記移動リングと前記支持リングの間、
又は複数枚の移動リングの平面内に１００〜１００，０
００ｃＳの粘度範囲のシリコーンオイルを薄く塗布する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
半導体結晶棒支持装置。