JP3050135B2

JP3050135B2 - 単結晶引き上げ方法及び単結晶引き上げ装置

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Publication number: JP3050135B2
Application number: JP8249155A
Authority: JP
Inventors: 秀樹藤原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1072279A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶引き上げ方
法及び単結晶引き上げ装置に関し、より詳細には、チョ
クラルスキー法（以下、ＣＺ法と記す）に代表される引
き上げ法により、シリコン等からなる単結晶を引き上げ
る際に使用される、単結晶引き上げ方法及び単結晶引き
上げ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の回
路素子形成用基板の製造に使用されているシリコン単結
晶の大部分は、ＣＺ法により引き上げられたシリコン単
結晶である。図５は、このＣＺ法に用いられる、従来の
単結晶引き上げ装置を模式的に示した断面図であり、図
中２１は、坩堝を示している。

【０００３】この坩堝２１は、有底円筒形状の石英製坩
堝２１ａと、この石英製坩堝２１ａの外側に嵌合され
た、同じく有底円筒形状の黒鉛製坩堝２１ｂとから構成
されており、また、黒鉛製坩堝２１ｂは黒鉛製の嵌合部
材２８ａに嵌合されている。そして、これら坩堝２１及
び嵌合部材２８ａは、図中の矢印方向に所定の速度で回
転する、支持軸２８に支持されている。この坩堝２１の
外側には、抵抗加熱式のヒータ２２、ヒータ２２の外側
には、保温筒２７が同心円状に配置されており、坩堝２
１内にはこのヒータ２２により溶融させた結晶用原料の
溶融液２３が充填されている。また、坩堝２１の中心軸
上には、引き上げ棒あるいはワイヤー等からなる、引き
上げ軸２４が吊設されており、この引き上げ軸２４の先
に、保持具３４ａを介して、種結晶３５が取り付けられ
るようになっている。また、これら部材は、圧力の制御
が可能な水冷式のチャンバ３９内に納められており、一
方、坩堝２１上方でチャンバ３９の外側には、光学的計
測手段１９が配設されている。

【０００４】上記した単結晶引き上げ装置３０を用いて
単結晶３６を引き上げる際には、まずヒータ２２により
結晶用原料を溶融させ、チャンバ３９内を減圧した後、
しばらく放置して溶融液２３中のガスを十分に放出さ
せ、その後、不活性ガスを導入して減圧の不活性ガス雰
囲気とする。

【０００５】次に、支持軸２８と同一軸心で逆方向に所
定の速度で引き上げ軸２４を回転させながら、保持具３
４ａに取り付けられた種結晶３５を降下させて溶融液２
３に着液させ、単結晶３６の引き上げを開始する。次
に、種結晶３５の先端に結晶を成長させてゆくが、この
とき、所定径になるまで結晶を細く絞り、ネック３６ａ
を形成する（以下、この工程をネッキング工程と記
す）。

【０００６】次に、ネック３６ａを所定の径まで成長さ
せ、ショルダ３６ｂを形成した後、一定の径、所定長さ
のメインボディ３６ｃを形成する。その後、単結晶３６
の直径を徐々に絞って、単結晶３６全体の温度を徐々に
降下させ、終端コーンを形成した後、単結晶３６を溶融
液２３から切り離す。なお、上記工程において、単結晶
３６が形成される際の溶融液２３表面における成長界面
（フュージョンリング）の輝度を光学的計測手段１９に
より測定することにより、単結晶３６の径を測定するこ
とができ、この測定結果に基づいて径の制御を行ってい
る。

【０００７】上記した従来の単結晶引き上げ方法におい
ては、種結晶３５を溶融液２３に着液させた際、熱ショ
ックにより導入される転位を排除するため種結晶３５の
下方にネック３６ａを形成していた。通常、このネック
３６ａの直径は３ｍｍ程度でその長さは３０ｍｍ程度で
あり、直径が約６インチ、重量が８０ｋｇ程度の単結晶
３６を引き上げる際には、上記したネック３６ａの直径
であっても、引き上げる単結晶３６を十分に支持するこ
とができた。

【０００８】しかしながら、近年の半導体デバイスの高
集積化、低コスト化及び生産性の効率化に対応して、ウ
エハも大口径化が要求されてきており、最近では、例え
ば直径約１２インチ（３００ｍｍ）、重量が３００ｋｇ
程度の単結晶３６の製造が望まれている。この場合、従
来のネック３６ａの直径（通常３ｍｍ程度）では、ネッ
ク３６ａが引き上げられる単結晶３６の重さに耐えられ
ずに破損し、単結晶３６が落下してしまうという問題が
あった。

【０００９】上記問題を解決するために、ネックの下に
一旦単結晶の径を次第に拡大させた拡大部を形成した
後、次第に径を縮小させた縮小部を形成し、この縮小部
を支持装置により支持しながら単結晶を引き上げる方法
が開示されている。

【００１０】図６は、従来のこの種の単結晶支持装置が
組み込まれた単結晶引き上げ装置を模式的に示した断面
図であり（特公平７−５１５号公報）、図中５１は坩堝
を示している。

【００１１】略有底円筒形状の坩堝５１内には単結晶原
料を溶融させた溶融液５３が充填されるようになってい
る。坩堝５１の上方には引き上げ用ワイヤ４１ａが吊設
されており、この引き上げ用ワイヤ４１ａはワイヤ駆動
部４７により上下方向に移動させられると共に、矢印Ａ
方向に回転させられるようになっている。引き上げ用ワ
イヤ４１ａ下端部には略丸棒形状の引き上げ軸４１ｂが
接続され、引き上げ軸４１ｂの外方には略パイプ形状の
ロータ４２がベアリング４２ａを介して回動可能に配設
されている。また引き上げ軸４１ｂ上部にはモータ４３
が取り付けられ、モータ４３はロータ４２上部に連結さ
れる一方、受信部４３ａと電気的に接続されている。そ
して送信手段（図示せず）を用いて単結晶引き上げ装置
４０の外方から送信された信号を受信部４３ａにおいて
受信すると、モータ４３が駆動してロータ４２が矢印Ｂ
またはＣ方向に回動するようになっている。またロータ
４２の外周には雄ねじ部４２ｂが形成され、雄ねじ部４
２ｂには略円板形状の支持部４４ａが螺合され、支持部
４４ａ下部からは略円筒形状の把持ホルダ４４ｂが延設
され、把持ホルダ４４ｂの内面には上下方向のガイド溝
４４ｃが対向して形成されている。また把持ホルダ４４
ｂ下部には複数個の切り欠き部４４ｄが形成され、切り
欠き部４４ｄ内には爪部４４ｅが回動可能に枢支され、
把持ホルダ４４ｂ下端部にはストッパ部４４ｆが形成さ
れており、爪部４４ｅは上方への回転が可能である一
方、下方への回転がストッパ部４４ｆにより規制される
ようになっている。把持手段４４は、これら支持部４４
ａ、把持ホルダ４４ｂ、爪部４４ｅ、ストッパ部４４ｆ
等を含んで構成されている。他方、引き上げ軸４１ｂ下
端部には保持具４１ｃが連結され、保持具４１ｃの外周
にはフランジ４５が固定され、このフランジ４５先端部
はガイド溝４４ｃ内に上下方向摺動可能に係合してお
り、ロータ４２が回転すると、把持手段４４の回転が規
制されつつ、把持手段４４が上下方向に移動するように
なっている。そして、単結晶支持装置４０ａは、これら
引き上げ軸４１ｂ、ロータ４２、モータ４３、把持手段
４４、フランジ４５等を含んで構成されている。また、
保持具４１ｃ下端部には種結晶４１ｄが取り付けられて
いる。

【００１２】このように構成された単結晶引き上げ装置
４０を用いて単結晶４６を引き上げる場合、モータ４３
を正転駆動させてロータ４２を例えば矢印Ｂ方向に回転
させ、これに螺合された把持手段４４を上方に移動させ
ておく。次にワイヤ駆動部４７を駆動させ、引き上げ用
ワイヤ４１ａ、引き上げ軸４１ｂを介して保持具４１ｃ
を下方に移動させ、種結晶４１ｄを溶融液５３に浸漬す
る。次にワイヤ駆動部４７を駆動させ、引き上げ用ワイ
ヤ４１ａを回転させつつ比較的速い速度で引き上げてゆ
くと、種結晶４１ｄ下端部からネック４６ａが形成され
る。次に速度を次第に遅くしながら引き上げ用ワイヤ４
１ａを引き上げてゆくと、次第に大きい直径を有する拡
大部４６ｂがネック４６ａの下方に形成される。この後
再び比較的速い速度で引き上げ用ワイヤ４１ａを引き上
げると、拡大部４６ｂよりも小さい直径の縮小部４６ｃ
がこの下方に形成され、次に速度を次第に遅くしながら
引き上げてゆくと、ショルダ部４６ｄが縮小部４６ｃの
下方に形成される。このとき前記送信手段を用いて受信
部４３ａに信号を送信すると、モータ４３が逆転駆動し
てロータ４２が矢印Ｃ方向に回転し、把持手段４４が下
方に移動させられ、爪部４４ｅが拡大部４６ｂ先端に当
接して、爪部４４ｅが拡大部４６ｂを逃げるかたちで相
対的に上方へ回転させられた後、縮小部４６ｃに係合す
る。次に、モータ４３を停止させた後、所定速度で引き
上げ用ワイヤ４１ａを引き上げてゆくと、単結晶支持装
置４０ａにより把持された状態で、所定直径のメインボ
ディ４６ｅがショルダ部４６ｄの下方に形成されてゆ
く。次に坩堝５１内の溶融液５３が所定量以下になった
ところで、比較的速い速度で引き上げ用ワイヤ４１ａを
引き上げると、テール部（図示せず）が形成されて溶融
液５３から切り離され、単結晶４６の引き上げが終了す
る。

【００１３】上記単結晶引き上げ装置４０を用いること
により、大型の単結晶４６の引き上げが可能になるが、
従来の単結晶引き上げ装置３０の場合と同様に、光学的
計測手段１９を用いて径の制御を行おうとすると、縮小
部４６ｃを形成する際、成長界面は拡大部４６ｂにより
隠されてしまうため、フュージョンリングを観察するこ
とができない。従って、縮小部４６ｃを形成する際に、
光学的計測手段１９を用いて単結晶４６の径を制御する
ことが難しくなり、所定の形状を有する縮小部４６ｃを
形成するのが難しいという課題があった。また、縮小部
４６ｃの形状の制御が難しいため、溶融液５３の温度等
の条件が変化した際に対応しにくく、そのため縮小部４
６ｃに転位が導入され易いという課題もあった。

【００１４】また、上記したように、縮小部４６ｃを保
持しながら単結晶４６を引き上げるる従来の単結晶引き
上げ装置４０（図６）等は、その機構が複雑で、溶融液
５３のすぐ上方の高温の雰囲気中にこのような複雑な単
結晶支持装置４０ａを配置した場合、故障等が発生し易
いという課題もあった。

【００１５】また、縮小部を保持するための機構と単結
晶を引き上げるための引き上げ軸とが独立に昇降する単
結晶引き上げ装置も開示されているが、これらの装置に
おいては、昇降速度や回転数の同期をとるのが難しく、
また、中心軸にわずかのずれが生じても単結晶を確実に
保持するのが難しいという課題もあった。

【００１６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、単結晶の縮小部を形成する際の径の制御を安定的
に行うことができる単結晶の引き上げ方法を提供するこ
とを目的の一つとしている。

【００１７】また、本発明は、その機構が比較的簡単で
あり、高温の雰囲気中においても故障等が生じにくく、
引き上げの初期段階において保持具と単結晶保持手段と
の一体化を図ることにより、回転速度や回転数の同期を
特別にとる必要がなく、中心軸のずれ等も生じず、縮小
部の径や長さに多少の変化が生じた場合にも、確実に縮
小部を保持することができる単結晶引き上げ装置を提供
することも目的の一つとしている。

【００１８】

【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引き上げ方法は、
坩堝の上方に配設された光学的計測手段により溶融液界
面の単結晶の径を計測し、その径を制御しながら引き上
げる方法を用い、坩堝内の溶融液に種結晶を浸漬した
後、該種結晶を回転させながら前記種結晶の下方にネッ
クを形成するネッキング工程、該ネッキング工程の後一
旦単結晶の直径を徐々に拡大させる拡大部形成工程、及
び該拡大部形成工程の後単結晶の直径を徐々に縮小させ
る縮小部形成工程を含んだ単結晶の引き上げ方法におい
て、その径を前記光学的計測手段により常時測定しなが
ら前記縮小部を形成することを特徴としている。

【００１９】上記単結晶引き上げ装置によれば、前記縮
小部を形成する際に、フュージョンリングにより、常
時、その径を測定することができるため、前記縮小部の
形状を精度よく制御することができ、溶融液の温度等が
変化した際にも的確に対応できるため、縮小部の形成時
に転位が導入されることはなく、転位等の欠陥を含まな
い単結晶を引き上げることができる。

【００２０】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（１）は、種結晶の下方にネックを有し、該ネックの下
方に拡大部及び縮小部を有する単結晶における前記縮小
部を保持しながら引き上げる単結晶保持手段を備えた単
結晶引き上げ装置において、前記単結晶保持手段を構成
し、前記単結晶の縮小部に係合する係合部を待機位置か
ら縮小部係合位置に移動させる押圧手段を備えているこ
とを特徴としている。

【００２１】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（２）は、上記単結晶引き上げ装置（１）において、単
結晶保持手段における係合部が平面視略Ｖ字形、Ｕ字
形、コの字形又は弧の形状をしていることを特徴として
いる。

【００２２】上記単結晶引き上げ装置（１）又は（２）
によれば、単結晶保持手段を構成する係合部を、押圧手
段により待機位置から縮小部係合位置に移動させること
により、単結晶に形成された前記縮小部を前記係合部に
より確実に保持することができる。また、前記単結晶保
持手段は前記押圧手段により押圧するのみで、前記縮小
部に係合するという簡単な機構により構成されており、
また、係合部も前記縮小部の位置が少しずれた場合にも
確実に前記縮小部を保持できる形状となっており、高温
下においても故障がすくない。従って、上記単結晶引き
上げ装置を用いることにより、大重量の単結晶を安全か
つ確実に引き上げることができる。

【００２３】また、本発明に係る単結晶引き上げ装置
（３）は、上記単結晶引き上げ装置（１）又は（２）に
おいて、種結晶保持具と単結晶保持手段との一体化が図
られた後、係合部が縮小部に係合させられるように構成
されていることを特徴としている。

【００２４】上記単結晶引き上げ装置（３）によれば、
単結晶引き上げの初期に近い段階で前記保持具と前記単
結晶保持手段とが一体化するので、回転速度や回転数の
同期を特別にとる必要がなく、中心軸のずれ等も生じに
くく、容易に特性に優れた単結晶を引き上げることがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る単結晶引き上
げ方法及び単結晶引き上げ装置の実施の形態を、図面に
基づいて説明する。

【００２６】本実施の形態に係る単結晶引き上げ方法及
び単結晶引き上げ装置は、１２インチ以上の大口径、大
重量の単結晶の引き上げを前提としている。

【００２７】図１は、実施の形態に係る単結晶引き上げ
装置を模式的に示した縦断面図であり、図２は、前記単
結晶引き上げ装置を構成する単結晶保持手段の近傍を、
模式的に示した部分断面側面図である。また、図３は、
図２におけるIII −III 線断面図であり、図４は、前記
単結晶保持手段を模式的に示した平面図である。

【００２８】本実施の形態に係る単結晶引き上げ装置１
０においては、図１に示したようにネック２６ａの下方
に拡大部２６ｂ及び縮小部２６ｃを有する単結晶２６を
引き上げる際に、縮小部２６ｃを保持しながら引き上げ
る単結晶保持手段１１を備えているが、その他の部材は
図５に示した単結晶引き上げ装置３０と同様に構成され
ている。従って、単結晶保持手段１１及び単結晶保持手
段１１に関係する部材以外の説明を、ここでは省略す
る。

【００２９】単結晶保持手段１１は、係合部１２、アー
ム部１３ａ、１３ｂ、支持棒１４ａ、１４ｂ、支持部材
１５、円板１６、及びガイド１７により構成されてお
り、これら単結晶保持手段１１は、単結晶２６を所定の
位置に引き上げるまでは所定の位置で待機するようにな
っている。

【００３０】ガイド１７はプルチャンバ２９ａ下部の左
右の内壁に設置され、円板１６がこのガイド１７上に載
置されている。円板１６は、ガイド１７の下方には移動
しないが、上方には自由に移動できるようになってい
る。図４に示したように、円板１６の中心部分には円筒
形状の支持部材１５が固定され、円板１６及び支持部材
１５の中心軸部分には貫通孔１５ａ、１６ａが形成さ
れ、引き上げ軸２４が貫通している。また、支持部材１
５には、中心軸を通るように水平方向に２つの貫通孔１
５ｂ、１５ｃが形成され、２本の支持棒１４ａ、１４ｂ
が左右から貫通している。この２本の支持棒１４ａ、１
４ｂは、略平行に位置し、下端に屈曲部１３０ａ、１３
０ｂを有する略棒状のアーム部１３ａ、１３ｂの上端部
にネジ止め固定されている。アーム部１３ａ、１３ｂ下
端の屈曲部１３０ａ、１３０ｂには、図３に示したよう
に平面視Ｖ字形状の係合部１２が固定されている。ま
た、アーム部１３ａ、１３ｂは、円板１６に形成された
わずかに屈曲した細長い形状の貫通孔１６ｂ、１６ｃを
貫通している。貫通孔１６ｂ、１６ｃは、アーム部１３
ａ、１３ｂの位置を制御するために屈曲した形状となっ
ており、アーム部１３ａ、１３ｂは貫通孔１６ｂ、１６
ｃが形成された位置よりも少し外側に広がった形状で形
成されているため、貫通孔１６ｂ、１６ｃの左側の端部
１６０ｂ、１６０ｃ及び右側の端部１６５ｂ、１６５ｃ
で仮固定できるようになっている。単結晶２６の引き上
げ前や、引き上げを開始してからしばらくの間は、図２
に仮想線で示したように、アーム１３ａ、１３ｂを端部
１６０ｂ、１６０ｃの位置に仮固定し、待機位置で待機
させておき、単結晶２６を保持する必要が生じた場合に
は、プルチャンバ２９ａの最下端に配置した押圧手段
（図示せず）を構成する押圧部材１８を内側に押し出す
ことにより、アーム１３ａ、１３ｂを端部１６５ｂ、１
６５ｃの方にずらせ、縮小部係合位置にする。上記操作
により、アーム部１３ａ、１３ｂの下端に固定された係
合部１２が単結晶２６に形成された縮小部２６ｃに係合
し、単結晶２６を保持する。この後、単結晶保持手段１
１は単結晶２６を保持した状態で、保持具２４ａや引き
上げ軸２４等と一体化し、引き上げ軸２４を引き上げる
につれ、上昇していく。

【００３１】次に、単結晶保持手段１１を使用した単結
晶の引き上げ方法について説明する。単結晶２６の引き
上げを行う前の段階において、単結晶保持手段１１をチ
ャンバ２９内に設置し、アーム１３ａ、１３ｂを円板の
貫通孔１６ｂ、１６ｃの端部１６０ｂ、１６０ｃの部分
に仮固定し、待機位置にしておく。引き上げ軸２４は支
持部材１５及び円板１６の貫通孔１５ａ、１６ａを貫通
し、引き上げ軸２４の下端には種結晶２５を保持した保
持具２４ａが吊設されている。保持具２４ａ等は通常の
単結晶引き上げ装置３０と同様に回転や引き上げを自由
に行うことができる。また、この単結晶引き上げ装置１
０には、引き上げる単結晶２６の径を制御するために、
単結晶２６の径を測定する光学的計測手段１９が設置さ
れている。

【００３２】まず、従来の方法と同様に坩堝２１の溶融
液２３に種結晶２５を着液させ、種結晶２５の下方にネ
ック２６ａを形成する。次に、光学的計測手段１９によ
り径を測定しながら引き上げ軸２４の引き上げ速度を遅
くし、径を次第に大きくして拡大部２６ｂをネック２６
ａの下方に形成する。次に、再び比較的速い速度で引き
上げ軸２４を引き上げ、拡大部２６ｂよりも小さい直径
の縮小部２６ｃを下方に形成する。このとき、光学的計
測手段１９により、常時、フュージョンリングが観察で
きるような形状に縮小部２６ｃを形成する。すなわち、
図１に示したように、光学的計測手段１９の光軸と水平
面とのなす角度をθ_m としたとき、縮小部２６ｃの断面
の表面部分を構成する直線と水平面とのなす角度θ_s が
角度θ_mよりも大きくなるように、縮小部２６ｃを形成
する。

【００３３】具体的には、拡大部２６ｂの最大径をＤ
₁ 、縮小部２６ｃの断面を構成する線分Ｚを延長したと
きに交差する点までの長さをＬとしたとき、下記の数１
式で表されるｔａｎθ_s がｔａｎθ_m よりも大きくなる
ように、縮小部２６ｃを形成すればよい。

【００３４】

【数１】Ｌ／０．５Ｄ＝２Ｌ／Ｄ＝ｔａｎθ_s 上記形状の縮小部２６ｃを形成することにより、縮小部
２６ｃを形成する間、常時、フュージョンリングを観察
することができるので、縮小部２６ｃの径の制御を容易
に行うことができ、溶融液２３の温度等の条件の変化に
も対応し易く、縮小部２６ｃに転位が導入されるのを防
止することができる。

【００３５】縮小部２６ｃを形成した後、引き上げ速度
を次第に遅くすることにより、ショルダ２６ｄを形成
し、次に一定直径のメインボディ２６ｅを形成する。そ
して、ある程度の高さまで保持具２４ａが上昇すると、
保持具２４ａが単結晶保持手段１１を構成する円板１６
に当接するようになる。このとき、係合部１２を縮小部
係合位置に移動させると、係合部１２が縮小部２６ｃに
丁度係合するように種結晶２５から縮小部２６までの長
さを制御しておく。従って、押圧部材１８を用いてアー
ム部１３及び係合部１２を待機位置から縮小部係合位置
に移動させると、係合部１２が縮小部２６ｃに係合し、
単結晶２６を保持するようになる。なお、縮小部２６の
位置が多少ずれても、係合部１２はＶ字形状をしている
ので、縮小部２６ｃを確実に係合、保持することができ
る。

【００３６】この後、保持具２４ａや引き上げ軸２４等
と単結晶保持手段１１とは一体化し、引き上げ軸２４を
引き上げるに従って単結晶保持手段１１も同速度で上昇
する。また、引き上げ軸２４を回転させることにより、
単結晶保持手段１１も同速度で回転する。従って、この
後は、従来の場合と同様の条件で単結晶２６を引き上げ
ればよく、引き上げの際、単結晶２６は単結晶保持手段
１１により保持されているため大重量の単結晶２６であ
っても、破損等の事故を発生させることなく、容易に引
き上げることができる。また、何らかの原因で、ネック
２６ａが破損した場合でも、単結晶２６は単結晶保持手
段１１により保持されているため落下することはなく、
そのまま安全に引き上げを続行することができる。

【００３７】上記したように、保持具２４ａが円板１６
に当接した後は、保持具２４ａ等と単結晶保持手段１１
とが一体化するため、あらためて別の操作を行わなくて
も昇降速度や回転数の同期がとれており、引き上げ軸２
４と単結晶保持手段１１との中心軸がずれるという虞れ
もない。また、単結晶保持手段１１の機構が比較的簡単
であるため、高温の雰囲気中においても故障等が生じに
くい。

【００３８】上記実施の形態においては、アーム部１３
ａ、１３ｂの下端に配設された係合部１２の形状として
平面視略Ｖ字形のものを使用しているが、縮小部２６ｃ
を係合することができる形状であれば、係合部１２の形
状はＶ字形のものに限られない。従って、別の実施の形
態においては、係合部１２の形状が平面視略Ｕ字形、コ
の字形、又は円を構成する弧の形状等であってもよい。

【００３９】また、アーム部１３ａ、１３ｂを待機位置
から縮小部係合位置に移動させる手段も、図２に示した
押圧部材１８を含む押圧手段に限られず、アーム部１３
ａ、１３ｂに固定された支持棒１４ａ、１４ｂに歯車を
配設し、円板１６上に固定された歯車を有するモータと
組み合わすことにより支持棒１４ａ、１４ｂを回転さ
せ、アーム部１３ａ、１３ｂを移動させるようにしても
よい。

【００４０】

【実施例及び比較例】以下、実施例に係る単結晶引き上
げ方法及び単結晶引き上げ装置を図面に基づいて説明す
る。また、比較例として、実施例の場合と同様の装置を
用い、縮小部の径を急激に減少させた場合についても説
明する。なお、実施例１及び比較例１の場合、図１〜図
４に示した単結晶引き上げ装置１０を用い、単結晶２６
の引き上げを行った。表１〜表５にその条件を記載す
る。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】＜実施例１及び比較例１の結果＞上記実施
例１の場合に形成した縮小部２６ｃは、上記表５に示し
たように、最大径Ｄ₁ が４０ｍｍで最小径Ｄ₂ が１０ｍ
ｍ、その高さが５０ｍｍである。従って、長さＬは６
６．７ｍｍとなり、数１式よりｔａｎθ_s は３．３５で
あり、光学的計測手段１９の光軸が水平面となす角の正
接値（ｔａｎθ_m ）の２．１４４よりも大きく、縮小部
２６ｃを形成する間、フュージョンリングにより径を測
定することができ、縮小部２６ｃの径の制御を行うこと
ができた。そのため、単結晶２６に転位が導入されるこ
とはなく、欠陥等のない単結晶２６を引き上げることが
できた。また、保持具２４ａが円板１６に当接した直後
に係合部１２を縮小部２６ｃに係合させ、その後保持具
２４ａ等が単結晶保持手段１１と一体化した状態で単結
晶を引き上げたが、引き上げ時及び取り出し時にもネッ
ク２６ａが破断することはなく、安全に引き上げ作業を
行うことができた。さらに、引き上げた単結晶２６のネ
ック２６ａを人為的に破断したが、単結晶２６が落下す
ることはなく、単結晶保持手段１１による単結晶２６の
保持が確実に行われていることを確認することができ
た。

【００４７】一方、比較例の場合には、拡大部２６ｂ形
成の後、引き上げ速度を上げ、急激に縮小部２６ｃの径
をしぼった。上記操作により、最大径Ｄ₁ が４０ｍｍで
最小径Ｄ₂ が１０ｍｍ、その高さが２０ｍｍの形状を有
する縮小部２６ｃが形成された。前記寸法より、長さＬ
は２６．７ｍｍとなり、数１式よりｔａｎθ_s は１．３
４で、ｔａｎθ_m の２．１４４よりも小さい値となっ
た。そのため、縮小部２６ｃを形成する際には、光学的
計測手段１９でフュージョンリングを測定することによ
り径を測定することができず、径の制御を適切に行うこ
とができなかったため、引き上げた単結晶には、４０％
の割合で転位が導入されていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る単結晶引き上げ装置
を、模式的に示した縦断面図である。

【図２】実施の形態に係る単結晶引き上げ装置を構成す
る単結晶保持手段の近傍を、模式的に示した部分断面側
面図である。

【図３】図２におけるIII −III 線断面図である。

【図４】実施の形態に係る単結晶引き上げ装置を構成す
る単結晶保持手段を、模式的に示した平面図である。

【図５】従来の単結晶引き上げ装置を、模式的に示した
断面図である。

【図６】従来の別の単結晶引き上げ装置を、模式的に示
した断面図である。

【符号の説明】

１０単結晶引き上げ装置１１単結晶保持手段１２係合部１８押圧部材１９光学的計測手段２１坩堝２３溶融液２５種結晶２６単結晶２６ａネック２６ｂ拡大部２６ｃ縮小部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】坩堝の上方に配設された光学的計測手段
により溶融液界面の単結晶の径を計測し、その径を制御
しながら引き上げる方法を用い、坩堝内の溶融液に種結
晶を浸漬した後、該種結晶を回転させながら前記種結晶
の下方にネックを形成するネッキング工程、該ネッキン
グ工程の後一旦単結晶の直径を徐々に拡大させる拡大部
形成工程、及び該拡大部形成工程の後単結晶の直径を徐
々に縮小させる縮小部形成工程を含んだ単結晶の引き上
げ方法において、その径を前記光学的計測手段により常
時測定しながら前記縮小部を形成することを特徴とする
単結晶引き上げ方法。
【請求項２】種結晶の下方にネックを有し、該ネック
の下方に拡大部及び縮小部を有する単結晶における前記
縮小部を保持しながら引き上げる単結晶保持手段を備え
た単結晶引き上げ装置において、前記単結晶保持手段を
構成し、前記単結晶の縮小部に係合する係合部を待機位
置から縮小部係合位置に移動させる押圧手段を備えてい
ることを特徴とする単結晶引き上げ装置。
【請求項３】単結晶保持手段における係合部が平面視
略Ｖ字形、Ｕ字形、コの字形又は弧の形状をしているこ
とを特徴とする請求項２記載の単結晶引き上げ装置。
【請求項４】種結晶保持具と単結晶保持手段との一体
化が図られた後、係合部が縮小部に係合させられるよう
に構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項
３記載の単結晶引き上げ装置。