JP2939919B2 - 半導体単結晶引き上げ装置 - Google Patents
半導体単結晶引き上げ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シャフト方式の結晶引
き上げ機構を用い、単結晶の直径を光学式制御方法で制
御する半導体単結晶引き上げ装置に関する。
き上げ機構を用い、単結晶の直径を光学式制御方法で制
御する半導体単結晶引き上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の基本材料であるシリコ
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から単結晶を成長させつつ引き上げるチョクラルスキー
法（以下ＣＺ法という）が用いられている。ＣＺ法にお
いては、真空容器内に設置したるつぼに高純度の多結晶
シリコンを充填し、前記るつぼの外周に設けたヒータに
よって多結晶シリコンを加熱溶解した上、シードチャッ
クに取り付けた種子結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシー
ドチャックを引き上げてシリコン単結晶を成長させる。
図２は、シャフト方式による従来のシリコン単結晶引き
上げ装置の概略構成を模式的に示したもので、引き上げ
軸１３は、ガイドレール１４に沿って上下動するキャリ
ッジ５にベアリング３，４を介して回転自在に取り付け
られ、前記引き上げ軸１３の下端にはシードチャックホ
ルダ１５を介してシードチャック１６が取着されてい
る。前記引き上げ軸１３の上端には歯車２が嵌着され、
駆動軸１７によって駆動される歯車列を介して歯車２お
よび引き上げ軸１３が回転し、最終的には種子結晶から
成長した単結晶１８に回転運動を与える。なお、１９は
融液、２０は石英るつぼ、２１は黒鉛るつぼ、２２は前
記黒鉛るつぼ２１を回転および昇降させるるつぼ軸であ
る。
ン単結晶の製造方法の一つとして、るつぼ内の原料融液
から単結晶を成長させつつ引き上げるチョクラルスキー
法（以下ＣＺ法という）が用いられている。ＣＺ法にお
いては、真空容器内に設置したるつぼに高純度の多結晶
シリコンを充填し、前記るつぼの外周に設けたヒータに
よって多結晶シリコンを加熱溶解した上、シードチャッ
クに取り付けた種子結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを同方向または逆方向に回転しつつシー
ドチャックを引き上げてシリコン単結晶を成長させる。
図２は、シャフト方式による従来のシリコン単結晶引き
上げ装置の概略構成を模式的に示したもので、引き上げ
軸１３は、ガイドレール１４に沿って上下動するキャリ
ッジ５にベアリング３，４を介して回転自在に取り付け
られ、前記引き上げ軸１３の下端にはシードチャックホ
ルダ１５を介してシードチャック１６が取着されてい
る。前記引き上げ軸１３の上端には歯車２が嵌着され、
駆動軸１７によって駆動される歯車列を介して歯車２お
よび引き上げ軸１３が回転し、最終的には種子結晶から
成長した単結晶１８に回転運動を与える。なお、１９は
融液、２０は石英るつぼ、２１は黒鉛るつぼ、２２は前
記黒鉛るつぼ２１を回転および昇降させるるつぼ軸であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】単結晶１８の直径制御
には一般にテレビカメラ等による光学式制御方法が用い
られている。光学式制御方法ではシリコン単結晶の引き
上げに当たり、前記単結晶１８と融液１９との固液界面
に発生するメニスカスリングがテレビカメラによって撮
影され、得られた映像信号に基づいて前記メニスカスリ
ングを横切る円弧幅から単結晶の直径が算出される。そ
して、直径制御装置により単結晶の引き上げ速度および
融液温度を制御して、単結晶の直径を設定値に近づけ
る。しかしながら単結晶引き上げ時、引き上げ軸１３が
振動すると、この振動が単結晶１８に伝わって単結晶１
８が振動する。このとき単結晶１８は絞り部１８ａを支
点として振動するため、固液界面付近における振幅が大
きくなる。これによりメニスカスリングが振動し、テレ
ビカメラは前記メニスカスリングの振動を単結晶の直径
変動と誤認して測定値のフィードバックを行う。従っ
て、誤認情報に基づいた直径制御が行われるため、単結
晶１８の直径のばらつきは許容範囲を超えて大きくなっ
てしまう。このような不具合の原因として、キャリッジ
５の上昇に伴う振動すなわちガイドレール１４とキャリ
ッジ５間の潤滑不良や、減速歯車機構の磨耗等による引
き上げ軸１３の振動が考えられる。しかし、前記要因に
ついて対策を行っても引き上げ単結晶の振動発生を完全
に解決することは困難である。
には一般にテレビカメラ等による光学式制御方法が用い
られている。光学式制御方法ではシリコン単結晶の引き
上げに当たり、前記単結晶１８と融液１９との固液界面
に発生するメニスカスリングがテレビカメラによって撮
影され、得られた映像信号に基づいて前記メニスカスリ
ングを横切る円弧幅から単結晶の直径が算出される。そ
して、直径制御装置により単結晶の引き上げ速度および
融液温度を制御して、単結晶の直径を設定値に近づけ
る。しかしながら単結晶引き上げ時、引き上げ軸１３が
振動すると、この振動が単結晶１８に伝わって単結晶１
８が振動する。このとき単結晶１８は絞り部１８ａを支
点として振動するため、固液界面付近における振幅が大
きくなる。これによりメニスカスリングが振動し、テレ
ビカメラは前記メニスカスリングの振動を単結晶の直径
変動と誤認して測定値のフィードバックを行う。従っ
て、誤認情報に基づいた直径制御が行われるため、単結
晶１８の直径のばらつきは許容範囲を超えて大きくなっ
てしまう。このような不具合の原因として、キャリッジ
５の上昇に伴う振動すなわちガイドレール１４とキャリ
ッジ５間の潤滑不良や、減速歯車機構の磨耗等による引
き上げ軸１３の振動が考えられる。しかし、前記要因に
ついて対策を行っても引き上げ単結晶の振動発生を完全
に解決することは困難である。
【０００４】一方、重量式直径制御方法を用いている単
結晶引き上げ装置においては、単結晶の振動現象はほと
んど発生しない。前記重量式直径制御方法を適用する場
合は図３に示すように、上下動自在のキャリッジ５に回
転自在に取着された中空の引き上げ軸２３の中にフォー
スバー２４を遊貫し、このフォースバー２４の上端をロ
ードセル２５の荷重印加部に接続するとともに、下端に
シードチャックホルダ９を介してシードチャック１６を
取着している。前記引き上げ軸２３の上端外周には、引
き上げ軸２３を回転駆動させる歯車２が嵌着され、回転
駆動力は引き上げ軸２３に取着されたロードセル２５か
らフォースバー２４を介して単結晶に伝達される。ま
た、前記引き上げ軸２３の下端にはフォースバー２４の
揺動を規制するフォースバーカラー１０が取着され、前
記カラー１０の内周とフォースバー２４の外周との間に
僅かな隙間が形成されている。すなわち、フォースバー
２４はロードセル２５の荷重印加部に釣支され、上端を
支点として下端はある程度自由に動くことができるの
で、引き上げ機構上部から振動が伝播してもそれを吸収
するものと考えられる。本発明は、上記従来の問題点
と、直径制御方法の相違による単結晶への振動伝播状況
の相違とに着目してなされたもので、シャフト方式の単
結晶引き上げ装置において光学式直径制御方法を適用す
る場合、単結晶への振動伝播を極力吸収して直径制御精
度を所望の値に維持することができるような半導体単結
晶引き上げ装置を提供することを目的としている。
結晶引き上げ装置においては、単結晶の振動現象はほと
んど発生しない。前記重量式直径制御方法を適用する場
合は図３に示すように、上下動自在のキャリッジ５に回
転自在に取着された中空の引き上げ軸２３の中にフォー
スバー２４を遊貫し、このフォースバー２４の上端をロ
ードセル２５の荷重印加部に接続するとともに、下端に
シードチャックホルダ９を介してシードチャック１６を
取着している。前記引き上げ軸２３の上端外周には、引
き上げ軸２３を回転駆動させる歯車２が嵌着され、回転
駆動力は引き上げ軸２３に取着されたロードセル２５か
らフォースバー２４を介して単結晶に伝達される。ま
た、前記引き上げ軸２３の下端にはフォースバー２４の
揺動を規制するフォースバーカラー１０が取着され、前
記カラー１０の内周とフォースバー２４の外周との間に
僅かな隙間が形成されている。すなわち、フォースバー
２４はロードセル２５の荷重印加部に釣支され、上端を
支点として下端はある程度自由に動くことができるの
で、引き上げ機構上部から振動が伝播してもそれを吸収
するものと考えられる。本発明は、上記従来の問題点
と、直径制御方法の相違による単結晶への振動伝播状況
の相違とに着目してなされたもので、シャフト方式の単
結晶引き上げ装置において光学式直径制御方法を適用す
る場合、単結晶への振動伝播を極力吸収して直径制御精
度を所望の値に維持することができるような半導体単結
晶引き上げ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶引き上げ装置は、シャフ
ト方式の結晶引き上げ機構を用い、光学式制御方法によ
り単結晶の直径を所定の寸法に制御する半導体単結晶引
き上げ装置において、ガイドレールに沿って上下動する
キャリッジに管状の引き上げ軸を回転自在に取着し、前
記引き上げ軸にフォースバーを遊貫させ、曲面体を有す
るフォースバー吊りボルトをフォースバー上端に取着
し、前記曲面体と引き上げ軸上端に取着した円錐面を有
する吊りボルト用受座との線接触によって前記フォース
バーを前記引き上げ軸に揺動自在に釣支するとともに、
フォースバーの下端にシードチャックホルダを取着する
構成とし、このような構成において、管状の引き上げ軸
の下端に、前記引き上げ軸内を遊貫させたフォースバー
の揺動量を規制するフォースバーカラーを取着するもの
とした。
め、本発明に係る半導体単結晶引き上げ装置は、シャフ
ト方式の結晶引き上げ機構を用い、光学式制御方法によ
り単結晶の直径を所定の寸法に制御する半導体単結晶引
き上げ装置において、ガイドレールに沿って上下動する
キャリッジに管状の引き上げ軸を回転自在に取着し、前
記引き上げ軸にフォースバーを遊貫させ、曲面体を有す
るフォースバー吊りボルトをフォースバー上端に取着
し、前記曲面体と引き上げ軸上端に取着した円錐面を有
する吊りボルト用受座との線接触によって前記フォース
バーを前記引き上げ軸に揺動自在に釣支するとともに、
フォースバーの下端にシードチャックホルダを取着する
構成とし、このような構成において、管状の引き上げ軸
の下端に、前記引き上げ軸内を遊貫させたフォースバー
の揺動量を規制するフォースバーカラーを取着するもの
とした。
【０００６】
【作用】上記構成によれば、管状の引き上げ軸の中にフ
ォースバーを遊貫し、このフォースバーの上端に取着し
たフォースバー吊りボルトの曲面部を、引き上げ軸上端
に取着した吊りボルト用受座の円錐面に線接触させるこ
とによって、前記フォースバーを前記引き上げ軸に揺動
自在に釣支したので、キャリッジの上昇あるいは引き上
げ軸回転駆動用歯車の駆動などに伴って発生する振動が
引き上げ軸に伝達された場合、前記フォースバー吊りボ
ルトと吊りボルト用受座の接触部が変位することによっ
て、前記振動を吸収することができる。このため、フォ
ースバーにはほとんど振動が伝わらず、引き上げ中の単
結晶は振動しない。従って、光学式直径制御装置は正し
い直径検出情報に基づいて単結晶直径を制御することが
できる。
ォースバーを遊貫し、このフォースバーの上端に取着し
たフォースバー吊りボルトの曲面部を、引き上げ軸上端
に取着した吊りボルト用受座の円錐面に線接触させるこ
とによって、前記フォースバーを前記引き上げ軸に揺動
自在に釣支したので、キャリッジの上昇あるいは引き上
げ軸回転駆動用歯車の駆動などに伴って発生する振動が
引き上げ軸に伝達された場合、前記フォースバー吊りボ
ルトと吊りボルト用受座の接触部が変位することによっ
て、前記振動を吸収することができる。このため、フォ
ースバーにはほとんど振動が伝わらず、引き上げ中の単
結晶は振動しない。従って、光学式直径制御装置は正し
い直径検出情報に基づいて単結晶直径を制御することが
できる。
【０００７】
【実施例】以下に本発明に係る半導体単結晶引き上げ装
置の実施例について、図面を参照して説明する。図１は
引き上げシャフトの概略構造を示す断面図で、引き上げ
軸１は中空の管状部材で、外周には従来の引き上げ軸と
同様に、引き上げ軸１に回転駆動力を伝達する歯車２
と、引き上げ軸１を回転自在に支持するベアリング３，
４が取着され、これらのベアリング３，４によって引き
上げ軸１がキャリッジ５に回転自在に取り付けられてい
る。前記引き上げ軸１の軸心にはフォースバー６が遊貫
され、このフォースバー６の上端にフォースバー吊りボ
ルト７が螺着されている。フォースバー吊りボルト７の
頭部は曲面体で、本実施例では半球状の球面を有し、こ
の球面は前記引き上げ軸１の上端に取着された吊りボル
ト用受座８の円錐面に線接触している。また、前記フォ
ースバー６の下端にはテーパ部６ａとネジ部６ｂとが設
けられ、これらの部分にシードチャックホルダ９が取着
されている。これにより、従来引き上げ軸の下端に直接
取着されていたシードチャックホルダが引き上げ軸から
分離されたことになるとともに、引き上げ軸１の長さも
従来より短くなり、下端には前記引き上げ軸１の内周と
フォースバー６の外周との隙間を所定の値に規制するフ
ォースバーカラー１０が取着されている。なお、１１は
歯車２を締着するナット、１２は歯車２とベアリング３
とに挟着されたスペーサである。
置の実施例について、図面を参照して説明する。図１は
引き上げシャフトの概略構造を示す断面図で、引き上げ
軸１は中空の管状部材で、外周には従来の引き上げ軸と
同様に、引き上げ軸１に回転駆動力を伝達する歯車２
と、引き上げ軸１を回転自在に支持するベアリング３，
４が取着され、これらのベアリング３，４によって引き
上げ軸１がキャリッジ５に回転自在に取り付けられてい
る。前記引き上げ軸１の軸心にはフォースバー６が遊貫
され、このフォースバー６の上端にフォースバー吊りボ
ルト７が螺着されている。フォースバー吊りボルト７の
頭部は曲面体で、本実施例では半球状の球面を有し、こ
の球面は前記引き上げ軸１の上端に取着された吊りボル
ト用受座８の円錐面に線接触している。また、前記フォ
ースバー６の下端にはテーパ部６ａとネジ部６ｂとが設
けられ、これらの部分にシードチャックホルダ９が取着
されている。これにより、従来引き上げ軸の下端に直接
取着されていたシードチャックホルダが引き上げ軸から
分離されたことになるとともに、引き上げ軸１の長さも
従来より短くなり、下端には前記引き上げ軸１の内周と
フォースバー６の外周との隙間を所定の値に規制するフ
ォースバーカラー１０が取着されている。なお、１１は
歯車２を締着するナット、１２は歯車２とベアリング３
とに挟着されたスペーサである。
【０００８】単結晶引き上げ時、引き上げ軸１に回転駆
動力を伝達する歯車列により歯車２が回転し、引き上げ
軸１が回転する。そして、引き上げ軸１の上端に取着さ
れた吊りボルト用受座８を介してフォースバー吊りボル
ト７に回転駆動力が伝達され、フォースバー６が回転し
て単結晶を回転させつつキャリッジ５が上昇する。この
ときキャリッジ５の上昇に伴う振動、引き上げ軸１に回
転駆動力を伝達する歯車列の回転に伴う振動等が引き上
げ軸１に伝達されるが、そのつどフォースバー吊りボル
ト７の球面が吊りボルト用受座８に対して変位し、前記
振動を吸収する。そのため、単結晶には振動がほとんど
伝達されず、フォースバー６は常に鉛直に釣支されるの
でメニスカスリングの振れが発生しない。従って、従来
発生していたテレビカメラによる直径誤認を完全に防止
することができる。
動力を伝達する歯車列により歯車２が回転し、引き上げ
軸１が回転する。そして、引き上げ軸１の上端に取着さ
れた吊りボルト用受座８を介してフォースバー吊りボル
ト７に回転駆動力が伝達され、フォースバー６が回転し
て単結晶を回転させつつキャリッジ５が上昇する。この
ときキャリッジ５の上昇に伴う振動、引き上げ軸１に回
転駆動力を伝達する歯車列の回転に伴う振動等が引き上
げ軸１に伝達されるが、そのつどフォースバー吊りボル
ト７の球面が吊りボルト用受座８に対して変位し、前記
振動を吸収する。そのため、単結晶には振動がほとんど
伝達されず、フォースバー６は常に鉛直に釣支されるの
でメニスカスリングの振れが発生しない。従って、従来
発生していたテレビカメラによる直径誤認を完全に防止
することができる。
【０００９】本実施例では、吊りボルト用受座に接触す
るフォースバー吊りボルトの曲面形状を球面としたが、
これに限るものではなく、楕円体あるいは回転放物体の
曲面であってもよい。
るフォースバー吊りボルトの曲面形状を球面としたが、
これに限るものではなく、楕円体あるいは回転放物体の
曲面であってもよい。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ャフト方式の単結晶引き上げ装置において、引き上げ軸
を管状とし、その中にフォースバーを遊貫し、このフォ
ースバーの上端に取着したフォースバー吊りボルトの曲
面部を、引き上げ軸上端に取着した吊りボルト用受座の
円錐面に線接触させることによって、前記フォースバー
を前記引き上げ軸に揺動自在に釣支したので、キャリッ
ジの上昇あるいは引き上げ軸回転駆動用歯車の駆動など
に伴って発生する振動が引き上げ軸に伝達された場合、
前記フォースバー吊りボルトと吊りボルト用受座の接触
部が変位することによって、前記振動を吸収する。この
ためフォースバーにはほとんど振動が伝わらず、単結晶
は振動しない。従って、光学式直径制御装置は正しい直
径検出情報に基づいて単結晶直径を制御することがで
き、直径寸法精度の高い半導体単結晶の製造が可能とな
る。
ャフト方式の単結晶引き上げ装置において、引き上げ軸
を管状とし、その中にフォースバーを遊貫し、このフォ
ースバーの上端に取着したフォースバー吊りボルトの曲
面部を、引き上げ軸上端に取着した吊りボルト用受座の
円錐面に線接触させることによって、前記フォースバー
を前記引き上げ軸に揺動自在に釣支したので、キャリッ
ジの上昇あるいは引き上げ軸回転駆動用歯車の駆動など
に伴って発生する振動が引き上げ軸に伝達された場合、
前記フォースバー吊りボルトと吊りボルト用受座の接触
部が変位することによって、前記振動を吸収する。この
ためフォースバーにはほとんど振動が伝わらず、単結晶
は振動しない。従って、光学式直径制御装置は正しい直
径検出情報に基づいて単結晶直径を制御することがで
き、直径寸法精度の高い半導体単結晶の製造が可能とな
る。
【図１】引き上げシャフトの概略構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】シャフト方式による従来の単結晶引き上げ装置
の引き上げ機構の概略構成を示す説明図である。
の引き上げ機構の概略構成を示す説明図である。
【図３】重量式直径制御方法を用いる従来の引き上げシ
ャフトの概略構造を示す説明図である。
ャフトの概略構造を示す説明図である。
１，１３，２３ 引き上げ軸 ５ キャリッジ ６，２４ フォースバー ７ フォースバー吊りボルト ８ 吊りボルト用受座 ９，１５ シードチャックホルダ １０ フォースバーカラー １４ ガイドレール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】 シャフト方式の結晶引き上げ機構を用
い、光学式制御方法により単結晶の直径を所定の寸法に
制御する半導体単結晶引き上げ装置において、ガイドレ
ールに沿って上下動するキャリッジに管状の引き上げ軸
を回転自在に取着し、前記引き上げ軸にフォースバーを
遊貫させ、曲面体を有するフォースバー吊りボルトをフ
ォースバー上端に取着し、前記曲面体と引き上げ軸上端
に取着した円錐面を有する吊りボルト用受座との線接触
によって前記フォースバーを前記引き上げ軸に揺動自在
に釣支するとともに、フォースバーの下端にシードチャ
ックホルダを取着したことを特徴とする半導体単結晶引
き上げ装置。 - 【請求項２】 管状の引き上げ軸の下端に、前記引き上
げ軸内を遊貫させたフォースバーの揺動量を規制するフ
ォースバーカラーを取着したことを特徴とする請求項１
の半導体単結晶引き上げ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2966693A JP2939919B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 半導体単結晶引き上げ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2966693A JP2939919B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 半導体単結晶引き上げ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06219889A JPH06219889A (ja) | 1994-08-09 |
| JP2939919B2 true JP2939919B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=12282441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2966693A Expired - Lifetime JP2939919B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 半導体単結晶引き上げ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939919B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3927786B2 (ja) * | 2001-10-30 | 2007-06-13 | シルトロニック・ジャパン株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| KR101626425B1 (ko) * | 2013-12-31 | 2016-06-01 | (주) 다애테크 | 사파이어 단결정 성장 장비의 씨드 쉐이킹 장치 |
| CN104499052B (zh) * | 2014-12-12 | 2023-09-26 | 上海汉虹精密机械有限公司 | 蓝宝石炉晶体生长提拉机构 |
| JP6187486B2 (ja) | 2015-01-19 | 2017-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | 単結晶製造装置 |
| JP6350323B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2018-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 単結晶製造装置 |
| CN113913919B (zh) * | 2021-10-14 | 2022-07-26 | 深圳市彦瑞鑫模具塑胶有限公司 | 一种单晶硅炉 |
| US20230304893A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | Globalwafers Co., Ltd. | Systems and methods for determining mechanical wear in a crystal puller |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP2966693A patent/JP2939919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06219889A (ja) | 1994-08-09 |
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