JP2842488B2 - シリコン多結晶棒保持具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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効果的に保持することを可能とした
シリコン多結晶棒保持具に関する。

【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。

【０００３】図２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とよりなり、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２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。 シリコン多結晶棒保持具２が保持するシリコン多結晶
棒Ｐが高温（１０００℃以上）となるため、ステンレス
スチール製のアダプタのネジ穴１０や押えネジ１２のネ
ジ構造は１度で使用不能となりその都度新しいシリコン
多結晶棒保持具２と交換する必要がある。 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。 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。

【０００５】本発明は、上記した従来技術に鑑みてなさ
れたもので、シリコン多結晶棒の保持機能を行うネジ穴
と押えネジを高温となるシリコン多結晶棒からの熱を極
力避けることができるようにして保持機能の耐久性の向
上を図り、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、かつ
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ようにしたシリコン多結
晶棒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
内部アダプタと、該内部アダプタの外面側に設けられる
とともに該上部駆動軸の下端部に同様に固着されかつ下
方に開口する円筒状の外部アダプタとを有し、該内部ア
ダプタの円周側壁は複数の弾性垂下壁から形成され、そ
の下端部分が該外部アダプタの円周側壁の下端から下方
に延出して下端延出部となるように該外部アダプタの円
周側壁よりも長尺とされ、該外部アダプタの円周側壁の
外面には複数の押えアームが回動可能に枢着され、該押
えアームの上端部を外方に付勢することによって該押え
アームの下端押え部が該内部アダプタの弾性垂下壁の下
端延出部を内方に押圧し、該内部アダプタ内に収納され
るシリコン多結晶棒の上端部分を保持するようにしたも
のである。

【０００７】上記弾性垂下壁が複数対設けられ、該弾性
垂下壁の下端延出部を一つおきに該押えアームで内方に
押圧するようにするのが好ましい。この弾性垂下壁の枚
数は偶数対設けるが、例えば６対、８対、１０対程度が
好ましい。

【０００８】

【作用】本発明のシリコン多結晶棒保持具においては、
シリコン多結晶棒の上端を内部アダプタ内に入れて、押
えネジをネジ穴にネジ込むと、該押えアームはピンを支
点としてその下端押え部が弾性垂下壁の下端延出部を内
方に押すように回動する。この押えアームの押圧力によ
り該下端延出部は内方に変位し、シリコン多結晶棒の上
端を押圧挟持する。また、弾性垂下壁が耐熱性の良い高
融点金属材料で作られているときは、それらが短冊状に
垂直方向に各弾性垂下壁が分離構成されているので、Ｆ
Ｚ工程の終期においてもこの弾性垂下壁自身はコイル接
近による誘導加熱を受けることができない。

【０００９】以下に、本発明の一実施例を添付図面中、
図１に基づいて説明する。図１において、従来装置を示
す図２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保持具２２は上部駆動軸
４の下端部にネジ２４によって固着されかつ下方に開口
する円筒状の内部アダプタ２６を有している。２８は外
部アダプタで、該内部アダプタ２６の外面側に設けられ
るとともに該上部駆動軸４の下端部に同様にネジ３０に
よって固着されかつ下方に開口する円筒状をなしてい
る。

【００１１】該内部アダプタ２６の円周側壁３２は、複
数の弾性垂下壁３２ａから形成され、その下端部分が該
外部アダプタの円周側壁の下端から下方に延出して、下
端延出部３４となるように該外部アダプタ２８の円周側
壁３６よりも長尺とされている。

【００１２】該外部アダプタ２８の円周側壁３６の外面
には複数の押えアーム３８が突出部４０に設けられたピ
ン４２を介して回動可能に枢着されている。該押えアー
ム３８の上端部にはネジ穴４４が開穿され、該ネジ穴４
４には押えネジ４６がネジこまれている。

【００１３】該押えネジ４６をネジ込むことによって該
押えアーム３８の上端は外方に付勢されるとともに該押
えアーム３８の下端押え部４８が該内部アダプタ２６の
弾性垂下壁３２ａの下端延出部３４を内方に押圧し、該
内部アダプタ内２６に収納されるシリコン多結晶棒Ｐの
上端部分を保持する。

【００１４】上記弾性垂下壁３２ａは複数対設けられ、
該弾性垂下壁３２ａの下端延出部３４を一つおきに該押
えアーム３８の下端押え部４８で内方に押圧するように
構成されている。この弾性垂下壁３２ａの枚数は偶数対
設けるが、例えば６対、８対、１０対程度が好ましい。

【００１５】なお、５０は、該弾性垂下壁３２ａの下端
延出部３４の内面側に設けられた耐熱性の当て板であ
る。この当て板５０の材質は、シリコンよりも融点の高
い材質を用いる必要があり、モリブデンが好適である。

【００１６】このような構成により、シリコン多結晶棒
Ｐの上端を内部アダプタ２６内に入れて、押えネジ４６
をネジ穴４４にネジ込むと、該押えアーム３８はピン４
２を支点としてその下端押え部４８が弾性垂下壁３２ａ
の下端延出部３４を内方に押すように回動する。この押
えアーム３８の押圧力により該下端延出部３４は内方に
変位し、シリコン多結晶棒Ｐの上端を押圧挟持する。

【００１７】このようにしてシリコン多結晶棒Ｐを保持
具２２に保持し、チャンバー内において高周波誘導加熱
コイルを用い、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と、シ
リコン多結晶Ｐは高温となるが、その熱は内部アダプタ
２６及び外部アダプタ２８の存在によって遮蔽され、押
えアーム３８のネジ穴４４及び押えネジ４６がシリコン
多結晶棒Ｐから高温の熱を直接受けることは図１に示し
た従来の保持具に較べればはるかに少なくなり、それだ
け押えアーム３８のネジ穴４４及び押えネジ４６の寿命
は延びるようになる。

【００１８】また、シリコン多結晶棒Ｐの保持は押えネ
ジ４６をネジ込むことにより押えアーム３８の下端押え
部４８によって弾性垂下壁３２ａの下端延出部３４を押
圧変位せしめて内部に位置するシリコン多結晶棒Ｐの上
端を保持するようにしてあるから、シリコン多結晶棒Ｐ
を保持する力は、従来のごとく押えネジによって直接シ
リコン多結晶棒の側面を押圧保持するような構成に比較
して、周囲から均一にかかるようになり、シリコン多結
晶棒Ｐを回転させてもその中心がある半径を持つ円軌道
を描くことはなくなる。

【００１９】さらに、弾性垂下壁３２ａを複数対（６
対、８対、１０対程度）設け、該弾性垂下壁３２ａの下
端延出部３４を一つおきに該押えアーム３８の下端押え
部４８で内方に押圧することによってシリコン多結晶棒
Ｐを保持すると、ＦＺ工程の後半にシリコン多結晶棒Ｐ
が高温（１０００℃以上）となり、この輻射熱によって
保持具２が熱膨張をおこし、内方に押圧変位された弾性
垂下壁３２ａの下端延出部３４に外方への膨張による力
が加わっても弾性垂下壁３２ａ自体がスプリング作用を
有しているためにその押圧保持力は弱まることはなく、
シリコン多結晶棒Ｐがずり落ちるような事故は発生しな
い。また、このとき、押えアーム３８によって押圧され
ていない弾性垂下壁のスプリング作用は押えアーム３８
によって制限を受けないから、押えアーム３８によって
押圧変位されている弾性垂下壁３２ａよりも大きくこの
シリコン多結晶棒Ｐが膨張した際の保持力の維持強化に
寄与するものである。

【００２０】

【発明の効果】以上のべたごとく、本発明によれば、シ
リコン多結晶棒の保持機能を行うネジ穴と押えネジを高
温となるシリコン多結晶棒からの熱を極力避けることが
できるから保持機能の耐久性が向上し、シリコン多結晶
棒を周囲から均一に挟持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なり、単結晶の品質が安定し
た。また弾性垂下壁のスプリング作用により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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリコン多結晶棒保持具の一実施例を
示す断面的概略説明図である。

【図２】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。

【符号の説明】

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保持具 ２６ 内部アダプタ ２８ 外部アダプタ ３２ａ 弾性垂下壁 ３４ 下部延出部 ３８ 押えアーム ４２ ピン ４４ ネジ穴 ４６ 押えネジ ４８ 下端押え部 Ｐ シリコン多結晶棒

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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内部アダプタと、該内部アダ
   プタの外面側に設けられるとともに該上部駆動軸の下端
   部に同様に固着されかつ下方に開口する円筒状の外部ア
   ダプタとを有し、該内部アダプタの円周側壁は複数の弾
   性垂下壁から形成され、その下端部分が該外部アダプタ
   の円周側壁の下端から下方に延出して下端延出部となる
   ように該外部アダプタの円周側壁よりも長尺とされ、該
   外部アダプタの円周側壁の外面には複数の押えアームが
   回動可能に枢着され、該押えアームの上端部を外方に付
   勢することによって該押えアームの下端押え部が該内部
   アダプタの弾性垂下壁の下端延出部を内方に押圧し、該
   内部アダプタ内に収納されるシリコン多結晶棒の上端部
   分を保持するようにしたことを特徴とするシリコン多結
   晶棒保持具。
2. 【請求項２】 上記弾性垂下壁が複数対設けられ、該弾
   性垂下壁の下端延出部を一つおきに該押えアームで内方
   に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   シリコン多結晶棒保持具。