JP2855497B2 - 半導体単結晶引上げ装置 - Google Patents
半導体単結晶引上げ装置Info
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Description
よる単結晶引上げ装置のうち、原料融液を充填したるつ
ぼ上方に熱しゃへい体を設けた構造のものにおいて、引
上げ装置外より熱しゃへい体の昇降を行なう機構を備え
た単結晶引上げ装置に関する。
結晶の引上げ装置内に、引上げ単結晶の周囲を取り囲む
熱しゃへい体を設けた構造のものが知られている。これ
は、ヒータ等からの引上げ単結晶への熱輻射を抑え、単
結晶の冷却を促し、引上げ速度を向上させると共に、熱
履歴を結晶物性に好ましい状態へと導くために実施され
る技術である。しかし、引上げ装置内のるつぼ上方の空
間部に設置するため当然有効スペースは制限を受ける。
とくにるつぼに充填される原料は、液状に溶解されてし
まえば問題はないが、原料充填時から溶解完了までは固
形状態が存在するから嵩高であり、したがって、設置さ
れた熱しゃへい体との接触を避ける必要がでてくる。従
来より、たとえば特公昭57-40119号、特公昭58-1080
号、特公昭51-47153号、特開平2-97478号にこうした課
題を解決すべき技術が開示されている。
は、熱しゃへい体はいわゆる定置式であり、それ自身を
昇降する機構は備えていない。原料素材を充填すると、
るつぼ上方にかなりせり出すので、一旦るつぼを低い位
置まで下げて溶解操作に入る。この場合、溶解効率が悪
くならないよう発熱部を長くするが、当然装置全体の自
由度が阻害される。また、溶解時に飛散して付着した原
料融液が、単結晶引上げ時に熱しゃへい体より落下し単
結晶化を損ねたり、不純物の混入により引上げ単結晶の
品質が悪化したりする危険がある。
号、特開平2-97478号ではこうした問題を解決すべく昇
降装置を備えたものが開示されるが、これらも次のよう
な点が課題として残っている。
153号公報開示の技術では、 熱しゃへい体を支えるに当って、片側支持を採用して
いるが、高温雰囲気にあるため連結棒の剛性が得られに
くく、重量物の保持には適していない。また、剛性を得
るため連結棒を水冷しようとすれば構造が複雑になると
同時に、水漏れが発生した場合、水蒸気爆発の危険性さ
えある。 連結棒が引上げ装置内へ貫通するシール部において、
連結棒の昇降により摺動状態になるため、シールの信頼
性が小さい。 装置内に面したシール部近辺や連結棒表面には、原料
融液より蒸発したアモルファス状の物質が付着してお
り、連結棒の昇降でシール部にこれが入り込むと、シー
ルがやぶれるおそれがある。さらに、連結棒とシール部
との摺動により付着したアモルファスが融液中に落下す
ると、単結晶の成長を阻害する原因ともなる。
結棒を水冷しないならば、上記の問題は解決できる
が、の問題は依然として残る。
題を解決すべくなされたもので、原料融液を充填したる
つぼ上方に熱しゃへい体を設けて単結晶の引上げを行な
うチョクラルスキー法による単結晶引上げ装置におい
て、引上げ装置外に設けた駆動機構より、引上げ装置上
部のチャンバ壁に穿設した貫通孔を通じて引上げ装置内
の熱しゃへい体に連結し、これを昇降する連結部を複
数、貫通孔側面と非接触に設けると共に、貫通孔周囲の
チャンバ外壁に一端が、また他端が連結部上端に固定さ
れ、連結部の昇降に追従して伸縮するベーローズを、連
結部周囲に気密に設けたことを特徴としている。
またワイヤーであっても構わない。
活性ガスの導入を行なうための導入孔を設けてアモルフ
ァスのベローズ内への侵入を防ぐ。
の縦断面図を示すものである。
体1は、るつぼ2内の原料に接触しないよう実線で図示
した位置にまで上昇させておかれるが、これは、その一
端に熱しゃへい体1の縁3に係合する保持部4を有し
て、他端を引上げ装置外の昇降機構5のアーム6に連結
した、連結棒7を上昇させることにより行なわれる。ア
ーム6は、基端が昇降装置(図示せず)に駆動されてお
り連結棒を任意の高さに維持することができる。引上げ
装置外から引上げ装置内へと連結棒を導くために、チャ
ンバ8には貫通孔9が穿設されている。貫通孔の内径
は、連結棒の外径より大きく、したがって貫通孔と連結
棒とは接触しない。連結棒7は、気密性のベローズ10
でその周囲が被われており、ベローズ10の下端はチャ
ンバ8の外壁に、また、上端はアーム6にそれぞれフラ
ンジ13を介して気密に固定されている。したがつて、
外気とのシールには、従来のように貫通孔に設けたパッ
キン類の連結棒に対する押圧力を利用するのではなく、
ベローズ端のそれぞれのフランジ部に設けたOリングの
シール力を用いる。前記のように単結晶引上げ前では、
連結棒7は上昇しており、したがってベローズ10も伸
長している。原料が完全に溶解し引上げが可能になった
時点で、連結棒を下降させ熱しゃへい体1を、引上げ装
置内の保温筒14の上部の受け部15に載置する。な
お、熱しゃへい体を保持する連結棒は熱しゃへい体の円
周方向に複数本設置してある。連結棒やベローズ、Oリ
ング等に対する熱の影響を緩和するため、貫通孔の上に
冷媒を流すことのできるジャケット部16を設けると良
い。また、貫通孔と連結棒との間には間隙があるので、
原料融液より蒸発してくるアモルファス等がベローズ内
に侵入してくる場合がある。これはベローズを含む装置
内部品の耐用を縮め、また付着物の融液中への落下によ
る単結晶化阻害の要因ともなるので、場合によっては、
ベローズ内へ上方よりアルゴン等の不活性ガスを導入す
ることができるように、導入孔17を設ける。
単結晶の引上げを実施した。図3は図1の装置の平面図
である。昇降機構5を駆動する駆動源18は、定格出力
65Wの三相交流モータである。モータの回転は、ギヤ
ボックス23により、ロッド19の回転に変換され、左
右の昇降機構に同期的に伝達される。ロッド19の回転
は、昇降機構5との間でスクリューネジを介してアーム
に昇降力として伝えられる。なお、昇降速度は約500mm/
min.に調整した。連結棒7は熱しゃへい体1の円周方向
対称に2ケ設けられており、モリブデン製で、直径は15
mmである。ベローズ10は、ステンレス製で、その両端
にはフランジ13を有し、Oリングを挟持してそれぞれ
ジャケット部16及びアーム6にボルト・ナットで固定
されている。さらにベローズの上部にはカバー20が、
これもOリングを介してアームに固定されている。これ
は、連結棒7がアーム6を貫通する形で固定されている
ため、気密を維持するのに必要となる。
部の導入孔17からは、アルゴンガスを1litter
/min.ずつ供給した。
ゃへい体の昇降を 100回繰り返し行なったが、装置の異
常は認められなかったし、10-2mbarのオーダでの気密
性も、耐久テスト前後で差はなく良好であった。
した上昇位置に引上げておき、石英るつぼ2に、多結晶
シリコン原料を充填しこれを溶解した。引上げた状態に
あるため未溶解の原料と熱しゃへい体が接触することは
ないし、液はねによる熱しゃへい体への原料付着もなか
った。また、溶解完了までは石英るつぼの位置は一定に
しておいた。溶解完了後熱しゃへい体を下降して、図1
の破線で示したように、受け部15に設置した。昇降に
よる連結棒の振動や、貫通孔との接触などは一切なかっ
た。
引上げを行なったが、引上げ工程全般にわたって異常は
認められなかった。引上げ装置内の真空度は、10〜2
0Torrに維持したが、気密度も良好で、引上げられた単
結晶に外気侵入に由来すると考えられる表面酸化のよう
な現象も認められなかった。また、副次的結果として、
単結晶引上げ完了後、再び熱しゃへい板を上昇させて、
炉内品の冷却を行なったところ、定置したままでの冷却
に比べて約40%冷却時間が短縮できた。
産性が向上したことになる。
施例においては実施例1における連結棒の代わりに耐熱
性のワイヤ21を取り付けたものである。ワイヤの上端
はねじ込み22により、アーム6に固定されている。し
たがって、実施例1のようにカバー20は必要ない。
様、単結晶の引上げを行なったが、実施例1同様の結果
が得られた。
場合は、保持のバランス上、熱しゃへい体円周方向3個
所以上設置するのが望ましい。
連結部を同期させるためには機械的な機構によっても、
またモータを使用して電気的な制御を行なっても可能で
ある。
置内の熱しゃへい体を昇降するための連結部を、外部よ
りチャンバに非接触に導くとともに、連結部周りをカバ
ーする気密性のベローズをチャンバ及び、駆動用アーム
に気密に固定したため、従来のようにパッキン等の摺動
状態でのシール部分がなくなり、気密性が向上するとと
もに、長期間にわたって安定する。摺動部分がなくなる
ことで、付着物の落下や、巻き込みが起こらず、気密性
が損なわれたり、単結晶化が阻害されたりすることがな
い。しかも、連結部を複数備えることで、熱しゃへい体
の昇降における安定性が増す。さらに、異なる発明で
は、ベローズ内に不活性ガスを導入する導入孔を設けた
ことで、ベローズ内を清浄に保つためのガス導入が可能
となる。したがって、アモルファスの付着による部品の
劣化や、付着物の落下による単結晶化阻害の危険性がさ
らに低下する。
性に寄与することとなる。
げ装置の縦断面図。
げ装置の縦断面図。
体単結晶引上げ装置の平面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 原料融液を充填したるつぼ上方に熱しゃ
へい体を設けて単結晶の引き上げを行なうチョクラルス
キー法による単結晶引き上げ装置において、 引き上げ装置内を気密するチャンバと、 前記チャンバの外壁に設けられた貫通孔と、 前記チャンバの外壁に突出して配設され、前記貫通孔を
覆うとともに、前記引き上げ装置内の気密を維持するベ
ローズと、 一端が前記ベローズの上端に固定され、他端が前記熱し
ゃへい体に固定され、前記貫通孔を通じて前記ベローズ
の上端と前記熱しゃへい体とを連結する連結部と、 前記引き上げ装置外に設けられ、前記ベローズの上端を
昇降させる昇降機構とを具備し、 前記昇降機構による前記ベローズ上端の昇降動作に追従
して、前記熱しゃへい体を昇降させることを特徴とする
単結晶引き上げ装置。 - 【請求項2】 前記連結部は、剛性を有する連結棒であ
ることを特徴とする請求項1記載の単結晶引き上げ装
置。 - 【請求項3】 前記連結部は、ワイヤーであることを特
徴とする請求項1記載の単結晶引き上げ装置。 - 【請求項4】 前記ベローズの上端から不活性ガスを導
入する不活性ガス導入孔をさらに具備することを特徴と
する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の単結晶引
き上げ装置。 - 【請求項5】 前記ベローズの下端と前記チャンバの外
壁との間に設けられ、該ベローズの内部に突出して前記
連結部を冷却するジャケット部をさらに具備することを
特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の単
結晶引き上げ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2987492A JP2855497B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 半導体単結晶引上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2987492A JP2855497B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 半導体単結晶引上げ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05194076A JPH05194076A (ja) | 1993-08-03 |
JP2855497B2 true JP2855497B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=12288128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2987492A Expired - Lifetime JP2855497B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 半導体単結晶引上げ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2855497B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3892496B2 (ja) * | 1996-04-22 | 2007-03-14 | Sumco Techxiv株式会社 | 半導体単結晶製造方法 |
JP4097729B2 (ja) * | 1996-05-22 | 2008-06-11 | Sumco Techxiv株式会社 | 半導体単結晶製造装置 |
TW505710B (en) * | 1998-11-20 | 2002-10-11 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | Production method for silicon single crystal and production device for single crystal ingot, and heat treating method for silicon single crystal wafer |
CN102758258B (zh) * | 2012-06-20 | 2016-01-13 | 张永芳 | 单晶炉用伸展式热屏蔽器 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP2987492A patent/JP2855497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH05194076A (ja) | 1993-08-03 |
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