JP2617258B2 - シリコン多結晶棒自重締付保持具 - Google Patents
シリコン多結晶棒自重締付保持具Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原料シリコン多結晶棒
を高周波誘導加熱コイルを用いて、部分的に加熱溶融し
その溶融帯域を移動させることによって、シリコン単結
晶成長を行うＦＺ法半導体単結晶製造装置に関し、特に
シリコン多結晶棒を自重によって締付保持することを可
能としたシリコン多結晶棒自重締付保持具に関する。
を高周波誘導加熱コイルを用いて、部分的に加熱溶融し
その溶融帯域を移動させることによって、シリコン単結
晶成長を行うＦＺ法半導体単結晶製造装置に関し、特に
シリコン多結晶棒を自重によって締付保持することを可
能としたシリコン多結晶棒自重締付保持具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＦＺ法によりシリコン単結晶を製
造する場合、垂直移動機能を有する上部駆動軸の下端部
に取り付けられかつチャンバー内に位置する多結晶保持
具と、垂直移動機能を有する下部駆動軸の上端部に取り
付けられかつ該チャンバー内に位置する種結晶ホルダー
と、該チャンバー内の中間部分に設けられた高周波誘導
加熱コイルとを有する装置を用い、該多結晶保持具に原
料シリコン多結晶棒を保持せしめ、かつ種結晶ホルダー
にシリコン単結晶の種を保持せしめ、高周波誘導加熱コ
イルによりシリコン多結晶棒の一端を溶融し該種結晶に
融着して種付けした後、該高周波誘導加熱コイルとシリ
コン多結晶棒を相対的に回転させかつ軸線方向に相対移
動させ、多結晶シリコン棒を軸方向に順次帯域溶融しな
がらシリコン単結晶棒を製造することが行われている。
造する場合、垂直移動機能を有する上部駆動軸の下端部
に取り付けられかつチャンバー内に位置する多結晶保持
具と、垂直移動機能を有する下部駆動軸の上端部に取り
付けられかつ該チャンバー内に位置する種結晶ホルダー
と、該チャンバー内の中間部分に設けられた高周波誘導
加熱コイルとを有する装置を用い、該多結晶保持具に原
料シリコン多結晶棒を保持せしめ、かつ種結晶ホルダー
にシリコン単結晶の種を保持せしめ、高周波誘導加熱コ
イルによりシリコン多結晶棒の一端を溶融し該種結晶に
融着して種付けした後、該高周波誘導加熱コイルとシリ
コン多結晶棒を相対的に回転させかつ軸線方向に相対移
動させ、多結晶シリコン棒を軸方向に順次帯域溶融しな
がらシリコン単結晶棒を製造することが行われている。
【０００３】図３に示すごとく、上記多結晶棒保持具２
の構造は、上部駆動軸４の下端部にネジ６によって固着
されかつ下方に開口する円筒状のアダプタ（通常はステ
ンレススチール製）８と、該アダプタの下端周辺部に開
穿された複数個のネジ穴１０にネジ込まれかつ先端に耐
熱性の当て板１４を取付けた複数個（通常は６〜８個）
の押えネジ１２よりなり、このネジ１２を内方にネジ込
むことによってシリコン多結晶棒Ｐを当て板１４によっ
て挟持するようにしたものである。この当て板１４の材
質は、シリコンよりも融点の高いモリブデンが通常用い
られる。
の構造は、上部駆動軸４の下端部にネジ６によって固着
されかつ下方に開口する円筒状のアダプタ（通常はステ
ンレススチール製）８と、該アダプタの下端周辺部に開
穿された複数個のネジ穴１０にネジ込まれかつ先端に耐
熱性の当て板１４を取付けた複数個（通常は６〜８個）
の押えネジ１２よりなり、このネジ１２を内方にネジ込
むことによってシリコン多結晶棒Ｐを当て板１４によっ
て挟持するようにしたものである。この当て板１４の材
質は、シリコンよりも融点の高いモリブデンが通常用い
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来のシ
リコン多結晶棒保持具２を有するＦＺ法半導体単結晶製
造装置によって、シリコン単結晶を成長させると次のよ
うな問題が発生した。 ＦＺ工程の終了近くになると、シリコン多結晶棒保持
具２に近く溶融加熱状態が位置するため、該保持具近傍
の多結晶棒が高温、ときには１０００℃以上に達し、主
としてこの輻射熱によって保持具２が全体的に加熱さ
れ、その結果、熱膨張により押えねじ１２の多結晶棒の
締付け力が低下して、多結晶棒Ｐが保持具２から脱落す
るという事故が発生する。 対角線上に位置する押えネジ１２の締めつけ方のバラ
ンスが取り難くシリコン多結晶棒を保持した後、回転さ
せた場合シリコン多結晶棒の中心（芯）がある半径をも
つ円の軌跡を描いてしまう。この状態でのＦＺ法は非常
に困難であり、例えば単結晶の品質の不安定等の原因と
なってしまう。
リコン多結晶棒保持具２を有するＦＺ法半導体単結晶製
造装置によって、シリコン単結晶を成長させると次のよ
うな問題が発生した。 ＦＺ工程の終了近くになると、シリコン多結晶棒保持
具２に近く溶融加熱状態が位置するため、該保持具近傍
の多結晶棒が高温、ときには１０００℃以上に達し、主
としてこの輻射熱によって保持具２が全体的に加熱さ
れ、その結果、熱膨張により押えねじ１２の多結晶棒の
締付け力が低下して、多結晶棒Ｐが保持具２から脱落す
るという事故が発生する。 対角線上に位置する押えネジ１２の締めつけ方のバラ
ンスが取り難くシリコン多結晶棒を保持した後、回転さ
せた場合シリコン多結晶棒の中心（芯）がある半径をも
つ円の軌跡を描いてしまう。この状態でのＦＺ法は非常
に困難であり、例えば単結晶の品質の不安定等の原因と
なってしまう。
【０００５】本発明は、上記した従来技術に鑑みてなさ
れたもので、ＦＺ工程の後半におけるシリコン多結晶棒
の保持具からの脱落を防止することができ、かつシリコ
ン多結晶棒を周囲から均一に押圧挟持することによりシ
リコン多結晶棒を回転させた際、その中心がある半径を
持つ円軌道を描かないようにしたシリコン多結晶棒自重
締付保持具を提供することを目的とする。
れたもので、ＦＺ工程の後半におけるシリコン多結晶棒
の保持具からの脱落を防止することができ、かつシリコ
ン多結晶棒を周囲から均一に押圧挟持することによりシ
リコン多結晶棒を回転させた際、その中心がある半径を
持つ円軌道を描かないようにしたシリコン多結晶棒自重
締付保持具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具において
は、上部駆動軸の下端部に固着されかつ下方に開口する
円筒状のアダプタを有し、該内部アダプタの内面の内方
にカム面が位置するように該アダプタに少なくとも３個
の偏芯コマを対称位置に設け、かつ該偏芯コマの形状が
下方に回転するにつれて回転半径が増加するように形成
したものである。
に、本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具において
は、上部駆動軸の下端部に固着されかつ下方に開口する
円筒状のアダプタを有し、該内部アダプタの内面の内方
にカム面が位置するように該アダプタに少なくとも３個
の偏芯コマを対称位置に設け、かつ該偏芯コマの形状が
下方に回転するにつれて回転半径が増加するように形成
したものである。
【０００７】該偏芯コマを下方に回転するように押圧す
る押え板を該アダプタに設けておけば、該偏芯コマの締
付保持力をさらに増加することができる。
る押え板を該アダプタに設けておけば、該偏芯コマの締
付保持力をさらに増加することができる。
【０００８】
【作用】シリコン多結晶棒を本発明のシリコン多結晶棒
自重締付保持具に保持するには、偏芯コマを上方に回転
させつつ下方からシリコン多結晶棒の上端部を該アダプ
タ内に挿入し、次に、該アダプタ内に挿入された該シリ
コン多結晶棒が自重によって下方に落ちようとすると、
該偏芯コマはカム面とシリコン多結晶棒との接触摩擦に
よって下方に回転する。すると、該偏芯コマはその半径
が下方に回転するに従って増大する形状となっているか
ら、該偏芯コマの下方への回転とともに締付力が発生し
該カム面はシリコン多結晶棒の側面を強く締付けるよう
に作用し、そのままシリコン多結晶棒は偏芯コマによっ
て締付保持された状態となる。
自重締付保持具に保持するには、偏芯コマを上方に回転
させつつ下方からシリコン多結晶棒の上端部を該アダプ
タ内に挿入し、次に、該アダプタ内に挿入された該シリ
コン多結晶棒が自重によって下方に落ちようとすると、
該偏芯コマはカム面とシリコン多結晶棒との接触摩擦に
よって下方に回転する。すると、該偏芯コマはその半径
が下方に回転するに従って増大する形状となっているか
ら、該偏芯コマの下方への回転とともに締付力が発生し
該カム面はシリコン多結晶棒の側面を強く締付けるよう
に作用し、そのままシリコン多結晶棒は偏芯コマによっ
て締付保持された状態となる。
【０００９】以下に、本発明の一実施例を添付図面中、
図１及び図２に基づいて説明する。図１及び図２におい
て、従来装置を示す図３における部材と同一部材は同一
符号で示す。
図１及び図２に基づいて説明する。図１及び図２におい
て、従来装置を示す図３における部材と同一部材は同一
符号で示す。
【００１０】図１において、２２は本発明に係るシリコ
ン多結晶棒自重締付保持具で、ＦＺ法半導体単結晶製造
装置に用いられる。該シリコン多結晶棒自重締付保持具
２２は上部駆動軸（図示せず）の下端部にネジ等によっ
て固着されかつ下方に開口する円筒状のアダプタ２４を
有している。
ン多結晶棒自重締付保持具で、ＦＺ法半導体単結晶製造
装置に用いられる。該シリコン多結晶棒自重締付保持具
２２は上部駆動軸（図示せず）の下端部にネジ等によっ
て固着されかつ下方に開口する円筒状のアダプタ２４を
有している。
【００１１】該アダプタ２４の円周側壁２６には、一対
の側板２８によって構成される取り付け溝３０が設けら
れている。３２は該側板２８、２８に横架して設けられ
た軸で、該軸３２には回転中心のずれた回転式押えコマ
（以下偏芯コマと略称する）３４が回転可能に取り付け
られている。
の側板２８によって構成される取り付け溝３０が設けら
れている。３２は該側板２８、２８に横架して設けられ
た軸で、該軸３２には回転中心のずれた回転式押えコマ
（以下偏芯コマと略称する）３４が回転可能に取り付け
られている。
【００１２】該偏芯コマ３４は、図１に示されるごと
く、シリコン多結晶棒Ｐと接触する面はカム面３６とな
っており、下方に回転するにつれてその回転半径が増加
するように形成されている。該カム面３６が該内部アダ
プタの内面の内方に位置するように該アダプタは設けら
れている。
く、シリコン多結晶棒Ｐと接触する面はカム面３６とな
っており、下方に回転するにつれてその回転半径が増加
するように形成されている。該カム面３６が該内部アダ
プタの内面の内方に位置するように該アダプタは設けら
れている。
【００１３】該偏芯コマ３４はシリコン多結晶棒Ｐが高
温となった場合にも耐えられるように耐熱性材料、例え
ばモリブデン、タングステン等で形成される。また、該
偏芯コマ３４のカム面３６はスベリ止め構造として多数
の凹凸を形成しておくのが好ましい。
温となった場合にも耐えられるように耐熱性材料、例え
ばモリブデン、タングステン等で形成される。また、該
偏芯コマ３４のカム面３６はスベリ止め構造として多数
の凹凸を形成しておくのが好ましい。
【００１４】３８は、該アダプタ２４の内側に設けられ
た押え板で、上記取り付け溝３０の上部に位置するよう
に外方に突出して形成された押え脚４０を有している。
該押え板３８は、該アダプタ２４の上壁４２に穿設され
たネジ穴４４にネジこまれた押えネジ４６によって下方
に押圧されるようになっている。該押え脚４０は上記偏
芯コマ３４の上面に当接しており、該押えネジ４６を下
方にネジ込むことにより該偏芯コマ３４は下方に回転す
るように付勢せしめられる。
た押え板で、上記取り付け溝３０の上部に位置するよう
に外方に突出して形成された押え脚４０を有している。
該押え板３８は、該アダプタ２４の上壁４２に穿設され
たネジ穴４４にネジこまれた押えネジ４６によって下方
に押圧されるようになっている。該押え脚４０は上記偏
芯コマ３４の上面に当接しており、該押えネジ４６を下
方にネジ込むことにより該偏芯コマ３４は下方に回転す
るように付勢せしめられる。
【００１５】該偏芯コマ３４は少なくとも３個設けられ
ることが必要であるが、６又は８個程度設けるのが適当
である。シリコン多結晶棒Ｐを均一に保持するために
は、これらの偏芯コマ３４は、同一円周上で等間隔、即
ち対称位置に設けられることが必要である。
ることが必要であるが、６又は８個程度設けるのが適当
である。シリコン多結晶棒Ｐを均一に保持するために
は、これらの偏芯コマ３４は、同一円周上で等間隔、即
ち対称位置に設けられることが必要である。
【００１６】上述した構成により、シリコン多結晶棒Ｐ
を本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具２２に保持
するには、押えネジ４６を緩めて押え板３８を上方に移
動させて偏芯コマ３４を回転自在としておき、下方から
シリコン多結晶棒Ｐの上端部を該アダプタ２４内に挿入
する。このとき、偏芯コマ３４は上方に回転して該シリ
コン多結晶棒Ｐの挿入を邪魔しない。
を本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具２２に保持
するには、押えネジ４６を緩めて押え板３８を上方に移
動させて偏芯コマ３４を回転自在としておき、下方から
シリコン多結晶棒Ｐの上端部を該アダプタ２４内に挿入
する。このとき、偏芯コマ３４は上方に回転して該シリ
コン多結晶棒Ｐの挿入を邪魔しない。
【００１７】次に、該アダプタ３４内に挿入された該シ
リコン多結晶棒Ｐが自重によって下方に落ちようとする
と、該偏芯コマ３４はカム面３６とシリコン多結晶棒Ｐ
との接触摩擦によって下方に回転する。すると、該偏芯
コマ３４はその半径が下方に回転するに従って増大する
形状となっているから、該偏芯コマ３４の下方への回転
とともに締付力が発生し該カム面３６はシリコン多結晶
棒Ｐの側面を強く締付けるように作用し、そのままシリ
コン多結晶棒Ｐは偏芯コマ３４によって締付保持された
状態となる。
リコン多結晶棒Ｐが自重によって下方に落ちようとする
と、該偏芯コマ３４はカム面３６とシリコン多結晶棒Ｐ
との接触摩擦によって下方に回転する。すると、該偏芯
コマ３４はその半径が下方に回転するに従って増大する
形状となっているから、該偏芯コマ３４の下方への回転
とともに締付力が発生し該カム面３６はシリコン多結晶
棒Ｐの側面を強く締付けるように作用し、そのままシリ
コン多結晶棒Ｐは偏芯コマ３４によって締付保持された
状態となる。
【００１８】この偏芯コマ３４による締付力は、シリコ
ン多結晶棒Ｐの自重が重いほど大きくなるので、一端締
付保持されたシリコン多結晶棒Ｐは落下することはな
い。
ン多結晶棒Ｐの自重が重いほど大きくなるので、一端締
付保持されたシリコン多結晶棒Ｐは落下することはな
い。
【００１９】この状態で、押えネジ４６を下方にネジ込
むと、押え板３８が下方に移動しその押え脚４０が偏芯
コマ３４の上面に接触して下方に押圧し該偏芯コマ３４
は下方に回転するようにさらに付勢せしめ、偏芯コマ３
４をシリコン多結晶棒Ｐの側面へ押しつけように作用す
るから、上記した締付力はさらに増してシリコン多結晶
棒Ｐの締付保持はさらに確実となる。
むと、押え板３８が下方に移動しその押え脚４０が偏芯
コマ３４の上面に接触して下方に押圧し該偏芯コマ３４
は下方に回転するようにさらに付勢せしめ、偏芯コマ３
４をシリコン多結晶棒Ｐの側面へ押しつけように作用す
るから、上記した締付力はさらに増してシリコン多結晶
棒Ｐの締付保持はさらに確実となる。
【００２０】このように、偏芯コマ３４の締付力は、シ
リコン多結晶棒Ｐの自重により発生するため、従来のよ
うにネジによる締付力によってシリコン多結晶棒Ｐを保
持する必要がない。
リコン多結晶棒Ｐの自重により発生するため、従来のよ
うにネジによる締付力によってシリコン多結晶棒Ｐを保
持する必要がない。
【００２１】該偏芯コマ３４は常時回転可能とされてい
るから、アダプタ２４が多少変形していても締付保持力
が維持される利点がある。
るから、アダプタ２４が多少変形していても締付保持力
が維持される利点がある。
【００２２】また、ＦＺ工程の後半（即ち、シリコン多
結晶棒保持具に近い位置での溶融加熱状態）においてシ
リコン多結晶棒が高温（１０００℃以上）となり、アダ
プタ２４及び押え板３８が熱膨張をおこした場合でも、
偏芯コマ３４の締付力は低下することはないから、シリ
コン多結晶棒Ｐが本発明のシリコン多結晶棒自重締付保
持具２２から抜け落ちることはない。
結晶棒保持具に近い位置での溶融加熱状態）においてシ
リコン多結晶棒が高温（１０００℃以上）となり、アダ
プタ２４及び押え板３８が熱膨張をおこした場合でも、
偏芯コマ３４の締付力は低下することはないから、シリ
コン多結晶棒Ｐが本発明のシリコン多結晶棒自重締付保
持具２２から抜け落ちることはない。
【００２３】さらに、シリコン多結晶棒Ｐを下方から正
確にアダプタ２４内に挿入すれば、偏芯コマ３４の締付
力は均一となるから締付のバランスを簡単にとることが
でき、回転させた場合にシリコン多結晶棒の中心（芯）
がある半径をもつ円の軌跡を描くようなことはない。
確にアダプタ２４内に挿入すれば、偏芯コマ３４の締付
力は均一となるから締付のバランスを簡単にとることが
でき、回転させた場合にシリコン多結晶棒の中心（芯）
がある半径をもつ円の軌跡を描くようなことはない。
【００２４】なお、シリコン多結晶棒Ｐの直径と偏芯コ
マ３４の位置関係は、少なくともカム面３６がシリコン
多結晶棒Ｐの側面に接触するような関係を有することが
必要であることは勿論である。
マ３４の位置関係は、少なくともカム面３６がシリコン
多結晶棒Ｐの側面に接触するような関係を有することが
必要であることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上のべたごとく、本発明によれば、シ
リコン多結晶棒の自重を利用してその締付保持を行うも
のであるから従来のネジ締付による欠点（押えネジ、ネ
ジ穴の損傷の発生）は皆無となり、シリコン多結晶棒を
周囲から均一に締付保持することができるからシリコン
多結晶棒を回転させた際、その中心がある半径を持つ円
軌道を描くことがなく、かつシリコン多結晶棒が膨張し
ても締付力の低下がないからＦＺ工程の後半におけるシ
リコン多結晶棒の保持具からの脱落を防止することがで
きるという大きな効果が達成される。
リコン多結晶棒の自重を利用してその締付保持を行うも
のであるから従来のネジ締付による欠点（押えネジ、ネ
ジ穴の損傷の発生）は皆無となり、シリコン多結晶棒を
周囲から均一に締付保持することができるからシリコン
多結晶棒を回転させた際、その中心がある半径を持つ円
軌道を描くことがなく、かつシリコン多結晶棒が膨張し
ても締付力の低下がないからＦＺ工程の後半におけるシ
リコン多結晶棒の保持具からの脱落を防止することがで
きるという大きな効果が達成される。
【図１】本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具の一
実施例を示す断面的概略説明図である。
実施例を示す断面的概略説明図である。
【図２】図１の要部の水平断面的概略説明図である。
【図３】従来のシリコン多結晶棒保持具の一例を示す断
面的概略説明図である。
面的概略説明図である。
２ 従来のシリコン多結晶棒保持具 ４ 上部駆動軸 ２２ 本発明のシリコン多結晶棒自重締付保持具 ２４ アダプタ ３２ ピン ３４ 偏芯コマ ３６ カム面 ３８ 押え板 ４６ 押えネジ Ｐ シリコン多結晶棒
Claims (2)
- 【請求項１】 チャンバーと、該チャンバーの上部に設
けられた上部駆動軸と、該チャンバーの下部に設けられ
た下部駆動軸と、該チャンバー内の中間部分に設けられ
た高周波誘導加熱コイルとを具備し、該上部駆動軸の下
端部に保持具を介して保持されるシリコン多結晶棒を高
周波誘導加熱コイルを用いて部分的に加熱溶融しその溶
融帯域を移動させることによってシリコン単結晶成長を
行うＦＺ法半導体単結晶製造装置におけるシリコン多結
晶棒保持具であり、該上部駆動軸の下端部に固着されか
つ下方に開口する円筒状のアダプタを有し、該内部アダ
プタの内面の内方にカム面が位置するように該アダプタ
に少なくとも３個の偏芯コマを対称位置に設け、かつ該
偏芯コマの形状が下方に回転するにつれて回転半径が増
加するように形成されていることを特徴とするシリコン
多結晶棒自重締付保持具。 - 【請求項２】 該偏芯コマを下方に回転するように押圧
する押え板を該アダプタに設けたことを特徴とする請求
項１記載のシリコン多結晶棒自重締付保持具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3341987A JP2617258B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | シリコン多結晶棒自重締付保持具 |
| DE69208331T DE69208331T2 (de) | 1991-11-28 | 1992-11-26 | Selbstklemmender Halter für Polysiliziumstäbe zur Anwendung in dem tiegelfreien Einkristall-Zonenschmelzenverfahren |
| EP92120232A EP0544309B1 (en) | 1991-11-28 | 1992-11-26 | Self-clamping holder for polysilicon rod used in floating-zone single-crystal growth method |
| US08/282,420 US5427057A (en) | 1991-11-28 | 1994-07-29 | Self-clamping holder for polysilicon rod used in floating-zone single-crystal growth method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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