JP2949571B2 - Single crystal growth equipment - Google Patents

Single crystal growth equipment

Info

Publication number
JP2949571B2
JP2949571B2 JP1504896A JP1504896A JP2949571B2 JP 2949571 B2 JP2949571 B2 JP 2949571B2 JP 1504896 A JP1504896 A JP 1504896A JP 1504896 A JP1504896 A JP 1504896A JP 2949571 B2 JP2949571 B2 JP 2949571B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
wire
pulling
shaft
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1504896A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09208382A (en
Inventor
輝郎 和泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP1504896A priority Critical patent/JP2949571B2/en
Publication of JPH09208382A publication Critical patent/JPH09208382A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2949571B2 publication Critical patent/JP2949571B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は単結晶成長装置に関
し、より詳細にはゲルマニウムやシリコン等の半導体単
結晶を成長させるための単結晶成長装置に関する。
The present invention relates to a single crystal growth apparatus, and more particularly to a single crystal growth apparatus for growing a semiconductor single crystal such as germanium or silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶を成長させるには種々の方法があ
るが、その一つにチョクラルスキー法(以下、CZ法と
記す)がある。図4は従来のCZ法に用いられる単結晶
成長装置を模式的に示した断面図であり、図中31は坩
堝を示している。
2. Description of the Related Art There are various methods for growing a single crystal, one of which is the Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method). FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus used in the conventional CZ method, and in the figure, 31 indicates a crucible.

【0003】この坩堝31は、有底円筒形状の石英製の
内層保持容器31aと、この内層保持容器31aの外側
に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保持容
器31bとから構成されており、坩堝31は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸39に支持されてい
る。この坩堝31の外側には抵抗加熱式のヒータ32、
及びヒータ32の外側には坩堝31への熱移動を促進す
る保温筒42が同心円状に配置されており、坩堝31内
にはこのヒータ32により溶融させられた単結晶用原料
の溶融液33が充填されるようになっている。
The crucible 31 includes a bottomed cylindrical inner holding container 31a made of quartz, and a bottomed cylindrical outer holding container 31b fitted to the outside of the inner holding container 31a. The crucible 31 is supported by a support shaft 39 that rotates at a predetermined speed in the direction of the arrow in the figure. Outside the crucible 31 is a heater 32 of resistance heating type,
Outside the heater 32, a heat retaining cylinder 42 for promoting heat transfer to the crucible 31 is arranged concentrically. In the crucible 31, a melt 33 of a single crystal raw material melted by the heater 32 is provided. It is designed to be filled.

【0004】坩堝31の中心軸上には引き上げ棒あるい
はワイヤ等からなる引き上げ軸34が吊設されており、
この引き上げ軸34の先に種結晶保持治具34Aを介し
て取り付けられた種結晶35を溶融液33の表面に接触
させ、引き上げ軸34を支持軸39と同一軸心で同方向
または逆方向に所定の速度で回転させながら引き上げる
ことにより、溶融液33を凝固させて単結晶36を成長
させるようになっている。
A lifting shaft 34 made of a lifting rod or a wire is suspended from the center axis of the crucible 31.
The seed crystal 35 attached to the tip of the pulling shaft 34 via a seed crystal holding jig 34 </ b> A is brought into contact with the surface of the melt 33, and the pulling shaft 34 is coaxial with the support shaft 39 in the same direction or in the opposite direction. By pulling up while rotating at a predetermined speed, the melt 33 is solidified and the single crystal 36 is grown.

【0005】図5は引き上げ軸としての引き上げ棒の一
部分を示した部分拡大正面図である。
FIG. 5 is a partially enlarged front view showing a part of a lifting rod as a lifting shaft.

【0006】図中34aは直径が66mm程度の引き上
げ棒を示しており、この引き上げ棒34aにより引き上
げ軸は構成されている。引き上げ棒34aの下端部には
種結晶保持治具34Aが取り付けられており、種結晶保
持治具34Aの下端部には種結晶35が取り付けられて
いる。
In the drawing, reference numeral 34a denotes a pulling rod having a diameter of about 66 mm, and the pulling rod 34a forms a pulling shaft. A seed crystal holding jig 34A is attached to a lower end of the pulling rod 34a, and a seed crystal 35 is attached to a lower end of the seed crystal holding jig 34A.

【0007】上記引き上げ棒型の引き上げ軸が装備され
た単結晶成長装置においては、引き上げ棒34aが上下
方向に鉛直に移動されるため、単結晶36の引き上げ中
及び単結晶36の取り出し時において単結晶36の横振
れを殆どなくすことができる。
In the single crystal growth apparatus equipped with the pulling rod type pulling shaft, the pulling rod 34a is vertically moved vertically, so that the single crystal 36 is pulled while the single crystal 36 is pulled and the single crystal 36 is taken out. The lateral deflection of the crystal 36 can be almost eliminated.

【0008】しかしながら、ねじれ振動等の発生により
単結晶36に剪断応力が加わる場合があり、この場合に
は前記剪断応力が単結晶36のネック部分36aに集中
し易く、ネック部分36aが折損し単結晶36が落下し
てしまう虞がある。
However, in some cases, shear stress is applied to the single crystal 36 due to the occurrence of torsional vibration or the like. In this case, the shear stress tends to concentrate on the neck portion 36a of the single crystal 36, and the neck portion 36a breaks and the single crystal 36 breaks. There is a possibility that the crystal 36 will fall.

【0009】また、引き上げ棒34aの前記鉛直性は機
械的な精度に依存するものであるため、前記鉛直性を得
るには引き上げ棒34a支持部の精密性が要求される。
Further, since the verticality of the lifting rod 34a depends on the mechanical precision, precision of the lifting rod 34a support portion is required to obtain the verticality.

【0010】図6は引き上げ軸としてのワイヤの一部分
を示した部分拡大正面図である。
FIG. 6 is a partially enlarged front view showing a part of a wire as a lifting shaft.

【0011】図中34bは直径が4mm程度のワイヤを
示しており、ワイヤ34bの下端部には種結晶保持治具
34Aが取り付けられている。
In the figure, reference numeral 34b denotes a wire having a diameter of about 4 mm, and a seed crystal holding jig 34A is attached to the lower end of the wire 34b.

【0012】上記ワイヤ型の引き上げ軸が装備された単
結晶成長装置においては、上記ねじれ振動等による剪断
応力がワイヤ34bにより吸収されて単結晶36に作用
しにくく、またワイヤ34bの鉛直性は機械的な精度に
依存することがないのでワイヤ34b設置時の極端な精
密性が要求されることはない。
In the single crystal growing apparatus equipped with the wire-type pulling shaft, the shear stress due to the torsional vibration or the like is absorbed by the wire 34b and hardly acts on the single crystal 36, and the verticality of the wire 34b is mechanical. Since there is no dependence on the precision of the wire 34b, no extreme precision is required when the wire 34b is installed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記ワイ
ヤ型の単結晶成長装置においては、単結晶36が揺れた
場合にはその抑制が困難に成り易く、単結晶36が落下
する危険性があるといった課題があり、引き上げる単結
晶36が大型化した場合においては特に危険であった。
However, in the above-mentioned wire type single crystal growing apparatus, when the single crystal 36 is shaken, it is difficult to suppress the swing, and there is a risk that the single crystal 36 may fall. This is particularly dangerous when the single crystal 36 to be pulled is large.

【0014】また、単結晶36の大型化に伴ってワイヤ
34bの径を太くする必要があり、この場合には前記ド
ラムでの巻き癖が顕著になって上記ワイヤ34bの鉛直
性が阻害される場合が生じるといった課題があった。
In addition, it is necessary to increase the diameter of the wire 34b as the size of the single crystal 36 increases, and in this case, the winding habit in the drum becomes remarkable, and the verticality of the wire 34b is hindered. There was a problem that a case might arise.

【0015】さらに、ワイヤ34bがドラムで巻き上げ
られるという構造上、ワイヤ34bの劣化は避けられ
ず、ワイヤ34bを定期的に新しいものと交換する必要
があると共に、ワイヤ34bの摩耗による発塵が、引き
上げられる単結晶に悪影響を及ぼして製品歩留まりを低
下させる可能性があるといった課題があった。
Further, due to the structure in which the wire 34b is wound up by a drum, the deterioration of the wire 34b is unavoidable, and it is necessary to periodically replace the wire 34b with a new one. There has been a problem that the single crystal to be pulled may be adversely affected and the product yield may be reduced.

【0016】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、大型の単結晶を引き上げる場合であっても、単結晶
の揺れを防止し、引き上げ軸交換回数を増大させること
がなく、引き上げ軸の鉛直性を保持しながら製品歩留ま
りを低下させることなく、安全に単結晶を成長させるこ
とができる単結晶成長装置を提供することを目的として
いる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and prevents the swinging of a single crystal even when a large single crystal is pulled, and does not increase the number of times of pulling shaft replacement. An object of the present invention is to provide a single crystal growth apparatus capable of safely growing a single crystal without lowering the product yield while maintaining verticality.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係る単結晶成長装置は、単結晶
を引き上げる引き上げ棒と種結晶保持治具との間にワイ
ヤが介装されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a single crystal growth apparatus according to the present invention has a wire interposed between a pulling rod for pulling a single crystal and a seed crystal holding jig. It is characterized by having.

【0018】上記構成の単結晶成長装置によれば、引き
上げ棒と種結晶保持治具との間に介装されたワイヤによ
りねじれ振動が単結晶に作用するのを抑制することがで
きるため、引き上げ棒からなる引き上げ軸に比べると単
結晶のネック部に作用する剪断応力による負荷が大きく
軽減されることになり、安全性が大幅に向上する。
According to the single crystal growing apparatus having the above structure, it is possible to suppress the torsional vibration from acting on the single crystal by the wire interposed between the pulling rod and the seed crystal holding jig. The load due to the shear stress acting on the neck portion of the single crystal is greatly reduced as compared with the pulling shaft composed of a rod, and the safety is greatly improved.

【0019】また、引き上げ軸の基本部分が引き上げ棒
により構成されていて、従来のワイヤからなる引き上げ
軸に比べてそのワイヤ長さが非常に短いので、単結晶に
揺れを生じることがなく、しかもドラムによる巻き上げ
を行う必要がないため、引き上げ軸に巻き癖が生じて引
き上げ軸の鉛直性が阻害されることはなく、ワイヤが劣
化することも殆どない。
Further, since the basic part of the pulling shaft is constituted by a pulling rod and its wire length is very short as compared with a conventional pulling shaft made of a wire, the single crystal does not oscillate. Since there is no need to perform winding by a drum, the winding habit does not occur on the pulling shaft and the verticality of the pulling shaft is not hindered, and the wire hardly deteriorates.

【0020】また、本発明に係る単結晶成長装置は、単
結晶を引き上げる引き上げ棒と種結晶保持治具との間に
ワイヤが介装され、該ワイヤの周囲に筒状ガイドが設け
られていることを特徴としている。
Further, in the single crystal growth apparatus according to the present invention, a wire is interposed between a pulling rod for pulling a single crystal and a seed crystal holding jig, and a cylindrical guide is provided around the wire. It is characterized by:

【0021】上記構成の単結晶成長装置によれば、ワイ
ヤが筒状ガイドにより略覆われているため、仮に単結晶
に対して大きな揺れを生じる力が加わったとしても筒状
ガイドにより規制され、微量の発塵が生じたとしても該
発塵が単結晶に悪影響を及ぼすのを回避することができ
る。
According to the single crystal growth apparatus having the above structure, since the wire is substantially covered by the cylindrical guide, even if a force causing a large swing to the single crystal is applied, the wire is restricted by the cylindrical guide, Even if a minute amount of dust is generated, it is possible to prevent the dust from adversely affecting the single crystal.

【0022】よって、大型の単結晶を引き上げる場合で
あっても、単結晶に揺れを生じることがなく、引き上げ
軸の鉛直性を保持しながら製品歩留まりを低下させるこ
となく、安全に単結晶を成長させることができる。
Therefore, even when a large single crystal is pulled, the single crystal does not sway and the single crystal can be grown safely without lowering the product yield while maintaining the verticality of the pulling shaft. Can be done.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る単結晶成
長装置を図面に基づいて説明する。従来と同一の機能を
有する構成部品には同一の符号を付してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a single crystal growth apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings. Components having the same functions as in the related art are denoted by the same reference numerals.

【0024】<実施の形態1>図1は実施の形態1に係
る単結晶成長装置を構成する引き上げ軸の一部分を示し
た拡大部分断面図であり、図中14は引き上げ軸を示し
ている。引き上げ軸14の下端部には種結晶保持治具3
4Aが接続されており、種結晶保持治具34Aの下端部
には種結晶35が取り付けられている。引き上げ軸14
の上部は引き上げ棒14aにより構成され、引き上げ棒
14aの底面中央部と種結晶保持治具34Aの上面中央
部との間にはワイヤ14bが介装されている。これら引
き上げ棒14a、ワイヤ14bを含んで引き上げ軸14
は構成されている。その他の構成は図3に示した単結晶
成長装置と同様である。
<Embodiment 1> FIG. 1 is an enlarged partial cross-sectional view showing a part of a pulling shaft constituting a single crystal growing apparatus according to a first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a pulling shaft. The seed crystal holding jig 3 is provided at the lower end of the pulling shaft 14.
4A is connected, and a seed crystal 35 is attached to the lower end of the seed crystal holding jig 34A. Lift shaft 14
Is formed by a pull-up bar 14a, and a wire 14b is interposed between the center of the bottom surface of the pull-up bar 14a and the center of the upper surface of the seed crystal holding jig 34A. The lifting shaft 14 including the lifting rod 14a and the wire 14b
Is composed. Other configurations are the same as those of the single crystal growth apparatus shown in FIG.

【0025】引き上げ棒14aはSUS、モリブデン等
により形成された直径30〜300mm、長さ1.5〜
4m程度の棒形状を有するものが望ましく、ワイヤ14
bはタングステン、モリブデン等により形成された、直
径1〜5mm、長さ0.03〜1m程度のものが望まし
い。ワイヤ14bの長さは引き上げられる単結晶36の
大きさやワイヤ14bの太さ、強度等によって決定され
る。
The lifting rod 14a is made of SUS, molybdenum or the like and has a diameter of 30 to 300 mm and a length of 1.5 to 1.5 mm.
It is desirable to have a rod shape of about 4 m.
It is desirable that b has a diameter of about 1 to 5 mm and a length of about 0.03 to 1 m formed of tungsten, molybdenum, or the like. The length of the wire 14b is determined by the size of the single crystal 36 to be pulled, the thickness and strength of the wire 14b, and the like.

【0026】このように構成された単結晶成長装置によ
れば、引き上げ棒14aと種結晶保持治具34Aとの間
に介装されたワイヤ14bによりねじれ振動を吸収する
ことができるため、単結晶36のネック部に作用する剪
断応力が大きく軽減されることになり、安全性を大幅に
向上させることができる。
According to the single crystal growing apparatus thus configured, the torsional vibration can be absorbed by the wire 14b interposed between the pulling rod 14a and the seed crystal holding jig 34A. As a result, the shear stress acting on the neck portion 36 is greatly reduced, and safety can be greatly improved.

【0027】また、引き上げ軸14の基本部分が引き上
げ棒14aにより構成されていて、従来のワイヤ34b
からなる引き上げ軸34に比べてそのワイヤ長さが非常
に短いので、単結晶36に揺れを生じることがなく、し
かもドラムによる巻き上げを行う必要がないことから、
引き上げ軸14に巻き癖が生じて引き上げ軸14の鉛直
性が阻害されることはなく、ワイヤ14bが劣化するこ
とも殆どない。
The basic portion of the lifting shaft 14 is constituted by a lifting rod 14a, and the conventional wire 34b
Since the wire length is very short as compared with the pulling shaft 34 made of, the single crystal 36 does not shake and there is no need to wind up by a drum.
The winding habit does not occur on the lifting shaft 14 and the verticality of the lifting shaft 14 is not hindered, and the wire 14b hardly deteriorates.

【0028】上記実施の形態1においては、ワイヤ14
bが引き上げ棒14aと種結晶保持治具34Aとの間に
1本介装されている構成を示したが、何らこれに限定さ
れるものでなく、別の実施の形態においては引き上げ棒
14aと種結晶保持治具34Aとの間にワイヤ14bが
複数本介装されていてもよい。
In the first embodiment, the wire 14
b shows one configuration interposed between the lifting rod 14a and the seed crystal holding jig 34A. However, the present invention is not limited to this, and in another embodiment, the lifting rod 14a is A plurality of wires 14b may be interposed between the seed crystal holding jig 34A.

【0029】<実施の形態2>図2は実施の形態2に係
る単結晶成長装置を構成する引き上げ軸の一部分を示し
た拡大部分断面図である。なお、実施の形態1に係る単
結晶成長装置と同一の機能を有する構成部品には同一の
符号を付してある。
<Second Preferred Embodiment> FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing a part of a pulling shaft constituting a single crystal growing apparatus according to a second preferred embodiment. Note that components having the same functions as those of the single crystal growth apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0030】図中24は引き上げ軸を示しており、引き
上げ軸24の上部は引き上げ棒14aにより構成され、
引き上げ棒14aの底面中央部と種結晶保持治具34A
の上面中央部との間にはワイヤ14bが介装されてい
る。引き上げ棒14aの底面周辺部からは種結晶保持治
具34Aの上面周辺部へ向かってワイヤ14bを取り囲
むように外側筒状ガイド14cが取り付けられており、
種結晶保持治具34Aの底面周辺部からは引き上げ棒1
4aの上面周辺部へ向かってワイヤ14bを取り囲むよ
うに内側筒状ガイド14dが取り付けられている。種結
晶保持治具34Aと外側筒状ガイド14cとの間には所
定の寸法の隙間15aが設けられており、引き上げ棒1
4aと内側筒状ガイド14dとの間には所定の寸法の隙
間15bが設けられている。これら引き上げ棒14a、
ワイヤ14b、外側筒状ガイド14c、内側筒状ガイド
14dを含んで引き上げ軸24は構成されている。その
他の構成は図1に示した単結晶成長装置と同様である。
In the drawing, reference numeral 24 denotes a lifting shaft. The upper portion of the lifting shaft 24 is constituted by a lifting rod 14a.
Central portion of bottom surface of pull-up rod 14a and seed crystal holding jig 34A
A wire 14b is interposed between the upper portion and the central portion of the upper surface. An outer cylindrical guide 14c is attached so as to surround the wire 14b from the periphery of the bottom surface of the lifting rod 14a toward the periphery of the upper surface of the seed crystal holding jig 34A.
Pull-up rod 1 from the bottom periphery of seed crystal holding jig 34A
An inner cylindrical guide 14d is attached so as to surround the wire 14b toward the periphery of the upper surface of 4a. A gap 15a having a predetermined size is provided between the seed crystal holding jig 34A and the outer cylindrical guide 14c.
A gap 15b of a predetermined size is provided between the inner cylindrical guide 4d and the inner cylindrical guide 14d. These lifting rods 14a,
The lifting shaft 24 includes the wire 14b, the outer cylindrical guide 14c, and the inner cylindrical guide 14d. Other configurations are the same as those of the single crystal growth apparatus shown in FIG.

【0031】外側筒状ガイド14c、内側筒状ガイド1
4dはSUS、モリブデン等により形成された、外径5
〜300mm、内径3〜280mm、長さ0.03〜1
m程度のものが望ましい。
Outer cylindrical guide 14c, inner cylindrical guide 1
4d is an outer diameter of 5 formed of SUS, molybdenum, or the like.
~ 300mm, inner diameter 3 ~ 280mm, length 0.03 ~ 1
m is desirable.

【0032】隙間15a、15bは0.3〜10mm程
度とすることによりワイヤ14bの鉛直性が保たれ、ワ
イヤ14bのある程度の自由な動きが保証される状態と
するのが望ましい。
By setting the gaps 15a and 15b to about 0.3 to 10 mm, it is desirable that the verticality of the wire 14b be maintained and a state in which the wire 14b can freely move to some extent is guaranteed.

【0033】このように構成された単結晶成長装置によ
れば、ワイヤ14bが外側筒状ガイド14c及び内側筒
状ガイド14dにより略覆われているため、仮に単結晶
36に対して大きな揺れを生じる力が加わったとしても
外側筒状ガイド14c及び内側筒状ガイド14dにより
規制され、微量の発塵が生じたとしても該発塵が単結晶
36に悪影響を及ぼすのを回避することができる。
According to the single crystal growing apparatus thus configured, since the wire 14b is substantially covered by the outer cylindrical guide 14c and the inner cylindrical guide 14d, the single crystal 36 is liable to be largely shaken. Even if a force is applied, it is regulated by the outer cylindrical guide 14c and the inner cylindrical guide 14d, and even if a minute amount of dust is generated, it is possible to prevent the dust from adversely affecting the single crystal 36.

【0034】よって、大型の単結晶36を引き上げる場
合であっても、単結晶36に揺れを生じることなく引き
上げ軸24の鉛直性を保持しながら製品歩留まりを低下
させることなく、安全に単結晶を成長させることができ
る。
Therefore, even when the large single crystal 36 is pulled, the single crystal can be safely removed without lowering the product yield while maintaining the verticality of the pulling shaft 24 without causing the single crystal 36 to sway. Can grow.

【0035】[0035]

【実施例及び比較例】[Examples and Comparative Examples]

<実施例>実施例では、図2に示した引き上げ軸24を
以下に示す条件により製造した。
<Embodiment> In the embodiment, the lifting shaft 24 shown in FIG. 2 was manufactured under the following conditions.

【0036】ワイヤ14b:タングステン製、直径0.
15mmのワイヤ19本撚りをさらに19本撚った外径
3.75mmφ、長さ0.20mのワイヤ 引き上げ棒14a:SUS製、直径66mm、長さ3.
5m 外側筒状ガイド14c:SUS製、外径66mm、内径
62mm、長さ0.19m 隙間15a:10mm 内側筒状ガイド14d:SUS製、外径60mm、内径
56mm、長さ0.19m 隙間15b:10mm ワイヤ14bの長さは以下の計算により算出して決定し
た。
Wire 14b: Tungsten, diameter 0.
A wire pulling rod 14a having an outer diameter of 3.75 mmφ and a length of 0.20 m made by further twisting 19 15 mm wires with 19 strands: SUS, diameter 66 mm, length 3.
5m Outer cylindrical guide 14c: SUS, outer diameter 66mm, inner diameter 62mm, length 0.19m gap 15a: 10mm Inner cylindrical guide 14d: SUS, outer diameter 60mm, inner diameter 56mm, length 0.19m gap 15b: The length of the 10 mm wire 14b was determined by the following calculation.

【0037】まず例えば、半径(R)が0.15
[m]、長さ(h)が0.2[m]のシリコン単結晶の
慣性モーメント(I)は
First, for example, when the radius (R) is 0.15
[M], the moment of inertia (I) of a silicon single crystal having a length (h) of 0.2 [m] is

【0038】[0038]

【数1】I=γπR4 h/2g [kgf・s2 ・m] で表される。ここで、γはシリコン単結晶の密度で23
00[kg/m3 ]、gは重力加速度で9.8[m/s
2 ]である。従って、
I = γπR 4 h / 2g [kgf · s 2 · m] Here, γ is the density of the silicon single crystal and is 23
00 [kg / m 3 ], g is 9.8 [m / s] in gravitational acceleration
2 ]. Therefore,

【0039】[0039]

【数2】 I=3.73×10-2 [kgf・s2 ・m] となる。次に、ワイヤのねじり剛性(k)は## EQU2 ## I = 3.73 × 10 −2 [kgf · s 2 · m] Next, the torsional rigidity (k) of the wire is

【0040】[0040]

【数3】k=Gπr4 /2LT [kgf・m] で表される。ここでGは横弾性率1.35×1010[k
gf/m3 ]、rはワイヤ半径1.875×10
-3[m]、Lはワイヤ長さ[m]、Tは可捩度 (torsio
nability number)約700である。従って、
K = Gπr 4 / 2LT [kgf · m] Here, G is a transverse elastic modulus of 1.35 × 10 10 [k
gf / m 3 ], and r is a wire radius of 1.875 × 10
-3 [m], L is wire length [m], T is torsion (torsio
nability number) is about 700. Therefore,

【0041】[0041]

【数4】k=3.74×10-4×L-1[kgf・m] となる。上述のシリコン単結晶の慣性モーメント(I)
及びワイヤのねじり剛性(k)を用いた場合にねじれ振
動周期(t[s])は
K = 3.74 × 10 −4 L −1 [kgf · m] Moment of inertia (I) of the above silicon single crystal
And when the torsional rigidity (k) of the wire is used, the torsional vibration cycle (t [s]) is

【0042】[0042]

【数5】t=2π(I/k)1/2 [s] で表わせるため、数2式及び数4式を数5式へ代入する
と、
## EQU5 ## Since t = 2π (I / k) 1/2 [s], Equations 2 and 4 are substituted into Equation 5 to obtain:

【0043】[0043]

【数6】t=62.7×L1/2 [s] となる。## EQU6 ## t = 62.7 × L 1/2 [s]

【0044】図3はワイヤ長さ(L[m])と数6式に
より求められたねじれ振動周期(t[s])との関係を
示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the wire length (L [m]) and the torsional vibration period (t [s]) obtained by equation (6).

【0045】図3から明らかなように、ワイヤ長さ
(L)が長くなるほどねじれ振動周期(t)は長くなる
ため、ワイヤ長さが長い程、前記ねじれ振動周期による
単結晶36への剪断応力の影響は少なくなる。
As is apparent from FIG. 3, since the torsional vibration period (t) increases as the wire length (L) increases, the shear stress on the single crystal 36 due to the torsional vibration period increases as the wire length increases. Influence is reduced.

【0046】実際、単結晶成長時において問題となるの
は10秒以下の数秒単位のねじれ振動周期であることか
ら、ワイヤ14bの長さとしては0.03m以上の長さ
が必要であると考えられる。そこで、実施例においては
ワイヤ14bの長さを0.2mとした。
Actually, the problem during the growth of a single crystal is a torsional oscillation period of several seconds or less, which is 10 seconds or less. Therefore, it is considered that the length of the wire 14b needs to be 0.03 m or more. Can be Therefore, in the embodiment, the length of the wire 14b is set to 0.2 m.

【0047】上記実施例に係る単結晶成長装置を用い、
単結晶用原料として300kgの多結晶シリコンを用い
て直径300mm、長さ1.5m、総重量250kg程
度の単結晶36を成長させる操作を20回行い、観察を
行った。
Using the single crystal growth apparatus according to the above embodiment,
The operation of growing a single crystal 36 having a diameter of 300 mm, a length of 1.5 m, and a total weight of about 250 kg was performed 20 times using 300 kg of polycrystalline silicon as a single crystal raw material, and observation was performed.

【0048】上記実験の結果、20回の全操作時におい
て、単結晶引き上げ中、及び単結晶取り出し時における
ねじれ振動、単結晶揺れ等は観察されなかった。また、
引き上げ操作20回後においてもワイヤ14bの損傷は
観察されなかった。
As a result of the above experiment, during all the 20 operations, no torsional vibration, single crystal vibration, etc. were observed during the pulling of the single crystal and at the time of taking out the single crystal. Also,
No damage to the wire 14b was observed even after 20 lifting operations.

【0049】<比較例1>比較例1では、図5に示した
引き上げ棒型の引き上げ軸を以下に示す条件により製造
した。
<Comparative Example 1> In Comparative Example 1, the pulling rod type pulling shaft shown in FIG. 5 was manufactured under the following conditions.

【0050】引き上げ棒34a:SUS製、直径66m
m、長さ3.5m 上記比較例1に係る引き上げ棒34aが装備された単結
晶成長装置を用い、実施例の場合と同様にして単結晶3
6を成長させ、観察を行った。
Lifting rod 34a: SUS, diameter 66m
m, length 3.5 m Using the single crystal growth apparatus equipped with the pulling rod 34 a according to the comparative example 1, the single crystal 3 was used in the same manner as in the example.
6 was grown and observed.

【0051】上記実験の結果、20回の全操作時におい
て、単結晶長さが0.5m程度である単結晶引き上げ途
中の時点で、周期が2〜3秒程度のねじれ振動が生じ、
20回中6回の引き上げ操作において単結晶36がネッ
ク部から破損して落下する現象が生じた。
As a result of the above experiment, during all the 20 operations, a torsional vibration having a period of about 2 to 3 seconds occurs during the pulling of a single crystal having a single crystal length of about 0.5 m,
In the six pulling operations out of 20 times, the single crystal 36 was broken from the neck and dropped.

【0052】<比較例2>比較例2では、図6に示した
ワイヤ型の引き上げ軸を以下に示す条件により製造し
た。
Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the wire-type lifting shaft shown in FIG. 6 was manufactured under the following conditions.

【0053】ワイヤ34b:タングステン製、直径3.
75mm、長さ3.5m 上記比較例2に係るワイヤ34bが装備された単結晶成
長装置を用い、実施例の場合と同様にして単結晶36を
成長させ、観察を行った。
Wire 34b: made of tungsten, diameter 3.
Using a single crystal growth apparatus equipped with the wire 34b according to Comparative Example 2 having a length of 75 mm and a length of 3.5 m, a single crystal 36 was grown and observed in the same manner as in the example.

【0054】上記実験の結果、20回中7回の引き上げ
操作において、引き上げ途中で顕著な単結晶揺れが生
じ、制御が困難となったために引き上げを中断した。ま
た、20回中4回の引き上げ操作において単結晶取り出
し時に単結晶揺れが生じ、単結晶36とチャンバとが接
触して、前記4回中2回の引き上げ操作において単結晶
36が落下した。さらに、引き上げ操作18回目以降
は、何れも単結晶長さが0.5m以下の時点で多単結晶
化した。加えて、引き上げ操作20回後にワイヤ34b
を調査したところ数十箇所でそれぞれ数本の素線切れが
確認された。
As a result of the above experiment, in seven pulling operations out of 20 times, remarkable single crystal fluctuation occurred during the pulling, and the pulling was interrupted because control became difficult. In addition, the single crystal was shaken when the single crystal was taken out in the four pulling operations out of 20 times, and the single crystal 36 and the chamber came into contact with each other, and the single crystal 36 dropped in the two pulling operations out of four times. Further, after the 18th pulling operation, polysingle crystallization was performed at the time when the single crystal length was 0.5 m or less. In addition, the wire 34b 20 times after the lifting operation
As a result, several strands were broken at several tens of places.

【0055】以上の結果から明らかなように、実施例に
係る単結晶成長装置においては、比較例に係る単結晶成
長装置に比べてネック部に作用する負荷を大きく軽減す
ることができ、安全性を大幅に向上させることができ
た。また、大型の単結晶であっても安定して成長させる
ことができ、製品歩留りを著しく向上させることができ
た。
As is apparent from the above results, the load acting on the neck can be greatly reduced in the single crystal growth apparatus according to the embodiment as compared with the single crystal growth apparatus according to the comparative example. Could be greatly improved. Moreover, even a large single crystal could be grown stably, and the product yield could be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る引き上げ軸を示した
拡大部分断面図である。
FIG. 1 is an enlarged partial cross-sectional view showing a lifting shaft according to an embodiment of the present invention.

【図2】別の実施の形態に係る引き上げ軸を示した拡大
部分断面図である。
FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing a lifting shaft according to another embodiment.

【図3】ワイヤ長さとねじれ振動周期との関係を示した
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a wire length and a torsional vibration cycle.

【図4】従来のCZ法による単結晶成長装置を示した模
式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a conventional single crystal growth apparatus using the CZ method.

【図5】引き上げ棒型の引き上げ軸を示した部分拡大正
面図である。
FIG. 5 is a partially enlarged front view showing a lifting rod type lifting shaft.

【図6】ワイヤ型の引き上げ軸を示した部分拡大正面図
である。
FIG. 6 is a partially enlarged front view showing a wire-type lifting shaft.

【符号の説明】 14a 引き上げ棒 14b ワイヤ 34A 種結晶保持治具[Description of Signs] 14a Pull-up rod 14b Wire 34A Seed crystal holding jig

───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 単結晶を引き上げる引き上げ棒と種結晶
保持治具との間にワイヤが介装されていることを特徴と
する単結晶成長装置。
1. A single crystal growth apparatus, wherein a wire is interposed between a pulling rod for pulling a single crystal and a seed crystal holding jig.
【請求項2】 ワイヤの周囲に筒状ガイドが設けられて
いることを特徴とする請求項1記載の単結晶成長装置。
2. The single crystal growth apparatus according to claim 1, wherein a cylindrical guide is provided around the wire.
JP1504896A 1996-01-31 1996-01-31 Single crystal growth equipment Expired - Lifetime JP2949571B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1504896A JP2949571B2 (en) 1996-01-31 1996-01-31 Single crystal growth equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1504896A JP2949571B2 (en) 1996-01-31 1996-01-31 Single crystal growth equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09208382A JPH09208382A (en) 1997-08-12
JP2949571B2 true JP2949571B2 (en) 1999-09-13

Family

ID=11877956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1504896A Expired - Lifetime JP2949571B2 (en) 1996-01-31 1996-01-31 Single crystal growth equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2949571B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000040786A1 (en) * 1998-12-28 2000-07-13 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for producing single crystal and pulling device
KR20030056731A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 주식회사 실트론 Device for maintaining a shaft-balance in grower for single crystalline silicon ingot
JP4362760B2 (en) 2003-10-14 2009-11-11 Sumco Techxiv株式会社 Semiconductor single crystal manufacturing equipment
JP2010180072A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd Apparatus for producing single crystal
CN113049082B (en) * 2021-02-08 2022-03-08 杭州富加镓业科技有限公司 Detection method of seed crystal rod jitter detection device and crystal growth method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09208382A (en) 1997-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0286133B1 (en) Monocrystal rod and method of pulling same from a melt and apparatus therefor
JPS62288191A (en) Method for growing single crystal and device therefor
JP2949571B2 (en) Single crystal growth equipment
US5173270A (en) Monocrystal rod pulled from a melt
JP3050120B2 (en) Single crystal pulling seed crystal and single crystal pulling method using the seed crystal
US5196086A (en) Monocrystal rod pulled from a melt
JP3964002B2 (en) Single crystal holding apparatus and single crystal holding method
JP2003089592A (en) Single crystal pulling method
US6899759B2 (en) Single crystal production method
JP4224906B2 (en) Pulling method of silicon single crystal
JP2002137984A (en) Single crystal viblation preventive method, single crystal pull up equipment, and floor surface of single crystal pull up equipment
JP3949240B2 (en) Single crystal holding device
JPH10273381A (en) Pulling device for crystalline material
JPH10120487A (en) Single-crystal pulling apparatus and method
JP2937112B2 (en) Single crystal pulling seed crystal and single crystal pulling method using the seed crystal
JP3870650B2 (en) Single crystal manufacturing method and single crystal manufacturing apparatus
JPS63303888A (en) Single crystal growth device
JP4801869B2 (en) Single crystal growth method
JP3085565B2 (en) Recharge method in semiconductor single crystal pulling
JP3750525B2 (en) Single crystal manufacturing method and pulling apparatus
JP5034259B2 (en) Single crystal manufacturing equipment
JP3235450B2 (en) Single crystal pulling silicon seed crystal and single crystal pulling method using the silicon seed crystal
JPH09235179A (en) Single crystal pull apparatus
JP2006256879A (en) Silicon single crystal pulling apparatus
JP2000034189A (en) Single crystal-pulling machine and pulling method