JP3402012B2 - 単結晶の成長方法及び装置 - Google Patents
単結晶の成長方法及び装置Info
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
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- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所謂ＣＺ法により
製造される単結晶の成長方法及び装置に係り、特に、重
量の重い単結晶を安全に、かつ有転位化することなく引
き上げ製造するのに好適な単結晶の成長方法及び装置に
関する。
製造される単結晶の成長方法及び装置に係り、特に、重
量の重い単結晶を安全に、かつ有転位化することなく引
き上げ製造するのに好適な単結晶の成長方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン等の半導体材料の融体を収容し
たルツボから単結晶を引き上げ形成する方法として従来
よりＣＺ法（チョクラスキー法）が一般に採用されてい
る。図１７はその概要を示すものである。まず、種結晶
１２を加熱チャンバ（図略）内に収容したルツボ１０内
の融液１０ａに接触させ、種結晶１２を引き上げると、
その引き上げ速度の上昇操作により、種結晶１２の下方
にネック部１３が形成される。このネック部１３を形成
することにより、その下方に形成される単結晶部１５
（拡径部１５ａと直胴部１５ｂを合わせたものを単結晶
部１５と呼ぶ）が無転位化される。なお、４１は種結晶
引き上げ用の吊り具である。
たルツボから単結晶を引き上げ形成する方法として従来
よりＣＺ法（チョクラスキー法）が一般に採用されてい
る。図１７はその概要を示すものである。まず、種結晶
１２を加熱チャンバ（図略）内に収容したルツボ１０内
の融液１０ａに接触させ、種結晶１２を引き上げると、
その引き上げ速度の上昇操作により、種結晶１２の下方
にネック部１３が形成される。このネック部１３を形成
することにより、その下方に形成される単結晶部１５
（拡径部１５ａと直胴部１５ｂを合わせたものを単結晶
部１５と呼ぶ）が無転位化される。なお、４１は種結晶
引き上げ用の吊り具である。
【０００３】従来、単結晶部１５は２０乃至３０ｋｇ程
度の軽量、かつ小直径のものであったが、近年では半導
体生産の効率化や歩留まり向上等のため単結晶部１５の
大径化，高重量化が要請された。そのため、図１７に示
したネック部１３では、１００乃至２００ｋｇ程度の高
重量の単結晶部１５を安全に支持することができないと
いう問題点が生じた。その解決手段として、例えば図１
８に示すように、ネック部１３と単結晶部１５との間に
形成される凹凸１４等を吊持具１４ａで挟持して引き上
げる単結晶の成長方法及び装置が採用された。
度の軽量、かつ小直径のものであったが、近年では半導
体生産の効率化や歩留まり向上等のため単結晶部１５の
大径化，高重量化が要請された。そのため、図１７に示
したネック部１３では、１００乃至２００ｋｇ程度の高
重量の単結晶部１５を安全に支持することができないと
いう問題点が生じた。その解決手段として、例えば図１
８に示すように、ネック部１３と単結晶部１５との間に
形成される凹凸１４等を吊持具１４ａで挟持して引き上
げる単結晶の成長方法及び装置が採用された。
【０００４】図１４に示した成長方法とほぼ同様な公知
技術として、例えば、特開昭６２−２８８１９１号公
報、特開昭６３−２５２９９１号公報、特開平３−２８
５８９３号公報、特開平３−２９５８９３号公報等が挙
げられる。これ等はそれぞれ特徴を有するものである
が、例えば、特開平３−２８５８９３号公報に示すもの
は、種結晶に連結するワイヤ等によりまず引き上げを行
い、所定位置に配置される把持レバー（前記吊持具１４
ａに相当する）によりクビレ部（前記凹凸１４に相当す
る）を把持し単結晶の引き上げ形成を行うものである。
技術として、例えば、特開昭６２−２８８１９１号公
報、特開昭６３−２５２９９１号公報、特開平３−２８
５８９３号公報、特開平３−２９５８９３号公報等が挙
げられる。これ等はそれぞれ特徴を有するものである
が、例えば、特開平３−２８５８９３号公報に示すもの
は、種結晶に連結するワイヤ等によりまず引き上げを行
い、所定位置に配置される把持レバー（前記吊持具１４
ａに相当する）によりクビレ部（前記凹凸１４に相当す
る）を把持し単結晶の引き上げ形成を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示したネック
部１３は一般に３乃至４ｍｍ程の直径からなり、前記し
たように高重量の単結晶部１５を引き上げるには強度不
足である。そのため、特開平５−４３３７９号公報に
は、引き上げ条件等を工夫してネック部１３の直径を
４．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にする技術が開示されて
いる。しかしながら、単結晶部１５を安全に、かつ無転
位化して形成するには、この方法では不十分である。
部１３は一般に３乃至４ｍｍ程の直径からなり、前記し
たように高重量の単結晶部１５を引き上げるには強度不
足である。そのため、特開平５−４３３７９号公報に
は、引き上げ条件等を工夫してネック部１３の直径を
４．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にする技術が開示されて
いる。しかしながら、単結晶部１５を安全に、かつ無転
位化して形成するには、この方法では不十分である。
【０００６】上記の問題を解決するものとして、図１４
や前記した各公報に記載された技術が挙げられる。しか
しながら、これ等の従来技術には、次のような問題点が
ある。まず、前記した凹凸１４を作製するには、種結晶
１２の引き上げ速度やルツボ内融液温度の調整が必要で
あり、一定の位置に一定形状の凹凸１４を形成すること
は、それ自体として難しい。この為、単結晶から転位を
消失させるために形成されるネック部の凹凸部（バルジ
部：Journal of Crystal Growth 52(1981)391-395 ）、
または単結晶を成長させる際に生じる直径の微小変動部
を用いて単結晶の保持ができることがより好ましい。
や前記した各公報に記載された技術が挙げられる。しか
しながら、これ等の従来技術には、次のような問題点が
ある。まず、前記した凹凸１４を作製するには、種結晶
１２の引き上げ速度やルツボ内融液温度の調整が必要で
あり、一定の位置に一定形状の凹凸１４を形成すること
は、それ自体として難しい。この為、単結晶から転位を
消失させるために形成されるネック部の凹凸部（バルジ
部：Journal of Crystal Growth 52(1981)391-395 ）、
または単結晶を成長させる際に生じる直径の微小変動部
を用いて単結晶の保持ができることがより好ましい。
【０００７】従って、前記公知技術のように一定のアー
ム長さの吊持具１４ａが装置の一定の場所に設置される
ものでは、吊持具１４ａと凹凸１４の係合位置が安定せ
ず、把持が不十分となる問題点が生じ易い。また、図１
４に示すように、吊持具１４ａおよびその保持部は高温
のルツボ１０の比較的近傍に配置されるため、それ等の
材質を特殊のものにする必要があり、高価なものになる
と共にルツボ１０内の汚染の原因となる恐れもある。
ム長さの吊持具１４ａが装置の一定の場所に設置される
ものでは、吊持具１４ａと凹凸１４の係合位置が安定せ
ず、把持が不十分となる問題点が生じ易い。また、図１
４に示すように、吊持具１４ａおよびその保持部は高温
のルツボ１０の比較的近傍に配置されるため、それ等の
材質を特殊のものにする必要があり、高価なものになる
と共にルツボ１０内の汚染の原因となる恐れもある。
【０００８】更に、最も大きな問題点は、回転しながら
引き上げられている凹凸１４や単結晶部１５に吊持具１
４ａを無衝撃状態で係合させることが難しいことであ
る。形成途中の単結晶部１５はわずかな衝撃力が作用し
ても容易に有転位化してしまう。従って、良質の単結晶
部１５を作るには、無衝撃状態で吊持具１４ａを係合す
ることが必要である。しかしながら、前記した従来技術
では、この点において配慮がされていない。
引き上げられている凹凸１４や単結晶部１５に吊持具１
４ａを無衝撃状態で係合させることが難しいことであ
る。形成途中の単結晶部１５はわずかな衝撃力が作用し
ても容易に有転位化してしまう。従って、良質の単結晶
部１５を作るには、無衝撃状態で吊持具１４ａを係合す
ることが必要である。しかしながら、前記した従来技術
では、この点において配慮がされていない。
【０００９】本発明は、以上の問題を解決しようとする
ものであり、高重量の結晶引き上げを安全、かつ確実に
行うことができると共に、結晶を保持する際の衝撃を最
小限に抑えることができ、結晶の有転位化を確実に防止
し得る単結晶の成長方法及び装置を提供することを目的
とする。
ものであり、高重量の結晶引き上げを安全、かつ確実に
行うことができると共に、結晶を保持する際の衝撃を最
小限に抑えることができ、結晶の有転位化を確実に防止
し得る単結晶の成長方法及び装置を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、請求項１に記載の単結晶の成長方法
は、種結晶に連なるネック部と拡径部と直胴部とを有す
る単結晶を成長させる方法であって、前記種結晶に連結
される吊り具の引き上げによって前記ネック部と拡径部
と直胴部とを形成すると共に、吊り具の上昇により所定
の位置まで上昇した前記単結晶表面にある凹凸の凹部に
吊持具を係着せしめ、吊り具に掛かる荷重を吊持具に移
行させ、該吊り具に掛かる荷重が零になった後に引上げ
を吊持具のみにより行うことを特徴とする。
達成するために、請求項１に記載の単結晶の成長方法
は、種結晶に連なるネック部と拡径部と直胴部とを有す
る単結晶を成長させる方法であって、前記種結晶に連結
される吊り具の引き上げによって前記ネック部と拡径部
と直胴部とを形成すると共に、吊り具の上昇により所定
の位置まで上昇した前記単結晶表面にある凹凸の凹部に
吊持具を係着せしめ、吊り具に掛かる荷重を吊持具に移
行させ、該吊り具に掛かる荷重が零になった後に引上げ
を吊持具のみにより行うことを特徴とする。
【００１１】請求項２に記載の単結晶の成長方法は、種
結晶の直下にネック部、拡径部、テーパが０．１〜０．
３の倒立直円錐部、直胴部の順に有する単結晶を成長さ
せる方法であって、前記種結晶に連結される吊り具の上
昇により所定の位置まで上昇した前記倒立直円錐部の外
周面に吊持具を係着せしめ、吊り具に掛かる荷重を吊持
具に移行させ、該吊り具に掛かる荷重が零になった後に
引上げを吊持具のみにより行うことを特徴とする。
結晶の直下にネック部、拡径部、テーパが０．１〜０．
３の倒立直円錐部、直胴部の順に有する単結晶を成長さ
せる方法であって、前記種結晶に連結される吊り具の上
昇により所定の位置まで上昇した前記倒立直円錐部の外
周面に吊持具を係着せしめ、吊り具に掛かる荷重を吊持
具に移行させ、該吊り具に掛かる荷重が零になった後に
引上げを吊持具のみにより行うことを特徴とする。
【００１２】請求項３に記載の単結晶の成長方法は、前
記単結晶表面の凹凸が、単結晶を成長させる際に温度、
引上げ速度、対流の変動により生じる直径の微小変動に
より形成されたものであることを特徴とする。
記単結晶表面の凹凸が、単結晶を成長させる際に温度、
引上げ速度、対流の変動により生じる直径の微小変動に
より形成されたものであることを特徴とする。
【００１３】請求項４に記載の単結晶の成長方法は、前
記ネック部の凹凸が、単結晶から転位を消失させるため
に形成される凹凸（バルジ）であることを特徴とする。
記ネック部の凹凸が、単結晶から転位を消失させるため
に形成される凹凸（バルジ）であることを特徴とする。
【００１４】請求項５に記載の単結晶の成長方法は、前
記ネック部、拡径部、直胴部の凹凸が意図的に形成され
たことを特徴とする。
記ネック部、拡径部、直胴部の凹凸が意図的に形成され
たことを特徴とする。
【００１５】請求項６に記載の単結晶の成長方法は、前
記倒立直円錐部が、単結晶の引上げ速度、ルツボ内の融
液温度の少なくとも一方を制御することにより形成され
たものであることを特徴とする。
記倒立直円錐部が、単結晶の引上げ速度、ルツボ内の融
液温度の少なくとも一方を制御することにより形成され
たものであることを特徴とする。
【００１６】請求項７に記載の単結晶の成長方法は、前
記吊持具の上昇速度ＶB と前記吊持具の係着後における
前記吊り具の引き上げ速度ＶA とを加算した速度Ｖを、
前記吊持具が係着する直前の前記吊り具の上昇速度ＶSE
と同一速度にするべく、前記吊持具の速度ＶB を係着直
後の零値から徐々に上昇させると共に、これと同期して
前記吊り具の引き上げ速度ＶA をＶSEから次第に減少せ
しめることを特徴とする。
記吊持具の上昇速度ＶB と前記吊持具の係着後における
前記吊り具の引き上げ速度ＶA とを加算した速度Ｖを、
前記吊持具が係着する直前の前記吊り具の上昇速度ＶSE
と同一速度にするべく、前記吊持具の速度ＶB を係着直
後の零値から徐々に上昇させると共に、これと同期して
前記吊り具の引き上げ速度ＶA をＶSEから次第に減少せ
しめることを特徴とする。
【００１７】請求項８に記載の単結晶の成長方法は、前
記吊り具に付加される荷重を計測し、荷重計測値が零に
なった後に吊り具の引き上げ速度ＶA を零にすることを
特徴とする。
記吊り具に付加される荷重を計測し、荷重計測値が零に
なった後に吊り具の引き上げ速度ＶA を零にすることを
特徴とする。
【００１８】請求項９に記載の単結晶の成長装置は、単
結晶の成長装置であって、半導体材料の融体を収容する
ルツボと相対向して配置されるスライダと、前記スライ
ダに係合し該スライダを垂直方向に移動及び案内するス
ライダ移動機構部と、該スライダ移動機構部上に枢支さ
れる保持ケースと、該保持ケースの回転機構部と、種結
晶に連結される吊り具と、前記保持ケース側に設けられ
該吊り具を移動させる吊り具昇降機構部と、前記保持ケ
ース側に設けられ前記吊り具に付加される単結晶の荷重
を計測する荷重計測手段と、単結晶を吊持する吊持具
と、前記吊持具を単結晶保持用の係着部に近接側又はこ
れから離隔する側に移動させる吊持具駆動機構部と、前
記スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具昇降機構
部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連結し、こ
れ等の制御を行う制御装置とを備えることを特徴とす
る。
結晶の成長装置であって、半導体材料の融体を収容する
ルツボと相対向して配置されるスライダと、前記スライ
ダに係合し該スライダを垂直方向に移動及び案内するス
ライダ移動機構部と、該スライダ移動機構部上に枢支さ
れる保持ケースと、該保持ケースの回転機構部と、種結
晶に連結される吊り具と、前記保持ケース側に設けられ
該吊り具を移動させる吊り具昇降機構部と、前記保持ケ
ース側に設けられ前記吊り具に付加される単結晶の荷重
を計測する荷重計測手段と、単結晶を吊持する吊持具
と、前記吊持具を単結晶保持用の係着部に近接側又はこ
れから離隔する側に移動させる吊持具駆動機構部と、前
記スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具昇降機構
部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連結し、こ
れ等の制御を行う制御装置とを備えることを特徴とす
る。
【００１９】請求項１０に記載の単結晶の成長装置は、
前記制御装置が、前記吊り具から吊持具への単結晶の引
上げ移行に関し、荷重計測手段による荷重計測値が零に
なった後に吊持具のみによる単結晶の引上げ制御を行う
ことを特徴とする。
前記制御装置が、前記吊り具から吊持具への単結晶の引
上げ移行に関し、荷重計測手段による荷重計測値が零に
なった後に吊持具のみによる単結晶の引上げ制御を行う
ことを特徴とする。
【００２０】請求項１１に記載の単結晶の成長装置は、
種結晶に連なるネック部と拡径部と直胴部とを有する単
結晶を成長させる装置であって、種結晶に連なるネック
部と拡径部と直胴部の一部を形成し、前記種結晶に連結
する吊り具と、前記単結晶表面の凹凸の凹部に係着する
吊持具とにより前記単結晶を吊持し、単結晶に振動や衝
撃を付加することなく無転位化された単結晶を吊り上げ
形成するための単結晶の成長装置であり、半導体材料の
融体を収容するルツボと相対向して配置されるスライダ
と、前記スライダに係合し該スライダを垂直方向に速度
ＶB で移動及び案内するスライダ移動機構部と、該スラ
イダ移動機構部上に枢支される保持ケースと、該保持ケ
ースの回転機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記
種結晶に連結される吊り具を速度ＶA で移動させる吊り
具昇降機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り
具に付加される単結晶の荷重を計測する荷重計測手段
と、前記保持ケース側に設けられ前記凹凸の凹部に着離
自在に係着する前記吊持具を前記凹部に近接側又はこれ
から離隔する側に移動させる吊持具駆動機構部と、前記
スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具昇降機構部，
荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連結し、これ等
の同期制御を行う制御装置とを有し、該制御装置は少な
くとも、前記吊り具昇降機構部による前記吊り具の引き
上げ速度ＶA と前記凹部に係着する吊持具の速度ＶB と
の加算値が、前記吊持具が前記凹部と係着する直前にお
ける前記吊り具の引き上げ速度ＶSEと合致するべく、前
記速度ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手段による荷重計
測値が零になった後に吊り具の引き上げ速度Ｖ A を零に
することを特徴とする。
種結晶に連なるネック部と拡径部と直胴部とを有する単
結晶を成長させる装置であって、種結晶に連なるネック
部と拡径部と直胴部の一部を形成し、前記種結晶に連結
する吊り具と、前記単結晶表面の凹凸の凹部に係着する
吊持具とにより前記単結晶を吊持し、単結晶に振動や衝
撃を付加することなく無転位化された単結晶を吊り上げ
形成するための単結晶の成長装置であり、半導体材料の
融体を収容するルツボと相対向して配置されるスライダ
と、前記スライダに係合し該スライダを垂直方向に速度
ＶB で移動及び案内するスライダ移動機構部と、該スラ
イダ移動機構部上に枢支される保持ケースと、該保持ケ
ースの回転機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記
種結晶に連結される吊り具を速度ＶA で移動させる吊り
具昇降機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り
具に付加される単結晶の荷重を計測する荷重計測手段
と、前記保持ケース側に設けられ前記凹凸の凹部に着離
自在に係着する前記吊持具を前記凹部に近接側又はこれ
から離隔する側に移動させる吊持具駆動機構部と、前記
スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具昇降機構部，
荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連結し、これ等
の同期制御を行う制御装置とを有し、該制御装置は少な
くとも、前記吊り具昇降機構部による前記吊り具の引き
上げ速度ＶA と前記凹部に係着する吊持具の速度ＶB と
の加算値が、前記吊持具が前記凹部と係着する直前にお
ける前記吊り具の引き上げ速度ＶSEと合致するべく、前
記速度ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手段による荷重計
測値が零になった後に吊り具の引き上げ速度Ｖ A を零に
することを特徴とする。
【００２１】請求項１２に記載の単結晶の成長装置は、
種結晶の直下にネック部、拡径部、テーパが０．１〜
０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に有する単結晶を成
長させる装置であって、前記種結晶に連結する吊り具
と、前記倒立直円錐部の外周面に係着する吊持具とによ
り前記単結晶を吊持し、単結晶に振動や衝撃を付加する
ことなく無転位化された単結晶を吊り上げ形成するため
の単結晶の成長装置であり、半導体材料の融体を収容す
るルツボと相対向して配置されるスライダと、前記スラ
イダに係合し該スライダを垂直方向に速度ＶB で移動及
び案内するスライダ移動機構部と、該スライダ移動機構
部上に枢支される保持ケースと、該保持ケースの回転機
構部と、前記保持ケース側に設けられ前記種結晶に連結
される吊り具を速度ＶA で移動させる吊り具昇降機構部
と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り具に付加され
る単結晶の荷重を計測する荷重計測手段と、前記保持ケ
ース側に設けられ前記倒立直円錐部の外周面に着離自在
に係着する前記吊持具を前記倒立直円錐部の外周面に近
接側又はこれから離隔する側に移動させる吊持具駆動機
構部と、前記スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具
昇降機構部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連
結し、これ等の同期制御を行う制御装置とを有し、該制
御装置は少なくとも、前記吊り具昇降駆動部による前記
吊り具の引き上げ速度ＶA と前記倒立直円錐部の外周面
に係着する吊持具の速度ＶB との加算値が、吊持具が前
記倒立直円錐部の外周面に係着する直前における前記吊
り具の引き上げ速度ＶSEと合致するべく、前記速度
ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手段による荷重計測値が
零になった後に吊り具の引き上げ速度Ｖ A を零にするこ
とを特徴とする。
種結晶の直下にネック部、拡径部、テーパが０．１〜
０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に有する単結晶を成
長させる装置であって、前記種結晶に連結する吊り具
と、前記倒立直円錐部の外周面に係着する吊持具とによ
り前記単結晶を吊持し、単結晶に振動や衝撃を付加する
ことなく無転位化された単結晶を吊り上げ形成するため
の単結晶の成長装置であり、半導体材料の融体を収容す
るルツボと相対向して配置されるスライダと、前記スラ
イダに係合し該スライダを垂直方向に速度ＶB で移動及
び案内するスライダ移動機構部と、該スライダ移動機構
部上に枢支される保持ケースと、該保持ケースの回転機
構部と、前記保持ケース側に設けられ前記種結晶に連結
される吊り具を速度ＶA で移動させる吊り具昇降機構部
と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り具に付加され
る単結晶の荷重を計測する荷重計測手段と、前記保持ケ
ース側に設けられ前記倒立直円錐部の外周面に着離自在
に係着する前記吊持具を前記倒立直円錐部の外周面に近
接側又はこれから離隔する側に移動させる吊持具駆動機
構部と、前記スライダ移動機構部，回転機構部，吊り具
昇降機構部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部に連
結し、これ等の同期制御を行う制御装置とを有し、該制
御装置は少なくとも、前記吊り具昇降駆動部による前記
吊り具の引き上げ速度ＶA と前記倒立直円錐部の外周面
に係着する吊持具の速度ＶB との加算値が、吊持具が前
記倒立直円錐部の外周面に係着する直前における前記吊
り具の引き上げ速度ＶSEと合致するべく、前記速度
ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手段による荷重計測値が
零になった後に吊り具の引き上げ速度Ｖ A を零にするこ
とを特徴とする。
【００２２】請求項１３に記載の単結晶の成長装置は、
前記吊り具と吊持具の上昇速度が直径制御装置により制
御されることを特徴とする。
前記吊り具と吊持具の上昇速度が直径制御装置により制
御されることを特徴とする。
【００２３】請求項１４に記載の単結晶の成長装置は、
前記ルツボを加熱チャンバ中に設け、加熱チャンバの上
方に結晶取出用チャンバを設け、前記結晶取出用チャン
バは上下方向に伸縮自在に形成したことを特徴とする。
前記ルツボを加熱チャンバ中に設け、加熱チャンバの上
方に結晶取出用チャンバを設け、前記結晶取出用チャン
バは上下方向に伸縮自在に形成したことを特徴とする。
【００２４】請求項１５に記載の単結晶の成長装置は、
前記結晶取出用チャンバをベローズで構成したことを特
徴とする。
前記結晶取出用チャンバをベローズで構成したことを特
徴とする。
【００２５】請求項１６に記載の単結晶の成長装置は、
前記吊持具が、その中間部を前記保持ケース側に枢支さ
れ下端側に前記凹凸の凹部に係着する係着部を形成して
なる一対のアーム状部材からなり、前記吊持具駆動機構
部が、前記アーム状部材の上端部に連結する一対の油圧
シリンダ又はモータからなることを特徴とする。
前記吊持具が、その中間部を前記保持ケース側に枢支さ
れ下端側に前記凹凸の凹部に係着する係着部を形成して
なる一対のアーム状部材からなり、前記吊持具駆動機構
部が、前記アーム状部材の上端部に連結する一対の油圧
シリンダ又はモータからなることを特徴とする。
【００２６】請求項１７に記載の単結晶の成長装置は、
前記吊持具が、その中間部を前記保持ケース側に枢支さ
れ下端側に前記倒立直円錐部の外周面に係着する係着部
を形成してなる一対のアーム状部材からなり、前記吊持
具駆動機構部が、前記アーム状部材の上端部に連結する
一対の油圧シリンダ又はモータからなることを特徴とす
る。
前記吊持具が、その中間部を前記保持ケース側に枢支さ
れ下端側に前記倒立直円錐部の外周面に係着する係着部
を形成してなる一対のアーム状部材からなり、前記吊持
具駆動機構部が、前記アーム状部材の上端部に連結する
一対の油圧シリンダ又はモータからなることを特徴とす
る。
【００２７】請求項１８に記載の単結晶の成長装置は、
前記係着部は、前記アーム状部材に一体的に形成される
ことを特徴とする。
前記係着部は、前記アーム状部材に一体的に形成される
ことを特徴とする。
【００２８】請求項１９に記載の単結晶の成長装置は、
装置の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げ
られる単結晶のネック部、拡径部及び直胴部の表面の各
位置を検出する検出手段が配置されてなることを特徴と
する。
装置の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げ
られる単結晶のネック部、拡径部及び直胴部の表面の各
位置を検出する検出手段が配置されてなることを特徴と
する。
【００２９】請求項２０に記載の単結晶の成長装置は、
装置の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げ
られる単結晶のネック部、拡径部、倒立直円錐部及び直
胴部の表面の各位置を検出する検出手段が配置されてな
ることを特徴とする。
装置の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げ
られる単結晶のネック部、拡径部、倒立直円錐部及び直
胴部の表面の各位置を検出する検出手段が配置されてな
ることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】請求項１１に記載の単結晶の成長
装置においては、吊り具の先端に種結晶を設け、これを
ルツボ内の融液に接触させ、吊り具昇降機構部により吊
り具を引き上げると共に回転機構部を作動させる。引き
上げ速度の調整等によりネック部、拡径部および直胴部
（なお、拡径部と直胴部の両者を含めたものを単結晶部
と称する）が形成される。ネック部，拡径部または直胴
部が所定の位置に引き上げられたことを検出手段が検出
すると、吊持具駆動機構部が作動し吊持具が単結晶表面
にある凹凸の凹部に係合するが、吊持具は、これと同時
にスライダ移動機構部により速度ＶB で上昇し、かつ回
転機構部により回転する。吊持具が単結晶表面にある凹
凸の凹部に係合する直前における吊り具の引き上げ速度
をＶSEとすると、吊持具が前記凹凸の凹部に係着する直
後から一定時間の間は、吊り具の引き上げ速度ＶA と吊
持具の引き上げ速度ＶB との加算値が前記のＶSEに合致
するように、吊り具および吊持具の速度コントロールを
行う。これにより、吊り具から吊持具への受け渡しを円
滑に行い、衝撃力の発生を防止する。吊り具の荷重が零
になった後は、吊持具のみの引き上げと回転により、単
結晶部が安定して引き上げられ、所定の形状の単結晶部
が形成される。
装置においては、吊り具の先端に種結晶を設け、これを
ルツボ内の融液に接触させ、吊り具昇降機構部により吊
り具を引き上げると共に回転機構部を作動させる。引き
上げ速度の調整等によりネック部、拡径部および直胴部
（なお、拡径部と直胴部の両者を含めたものを単結晶部
と称する）が形成される。ネック部，拡径部または直胴
部が所定の位置に引き上げられたことを検出手段が検出
すると、吊持具駆動機構部が作動し吊持具が単結晶表面
にある凹凸の凹部に係合するが、吊持具は、これと同時
にスライダ移動機構部により速度ＶB で上昇し、かつ回
転機構部により回転する。吊持具が単結晶表面にある凹
凸の凹部に係合する直前における吊り具の引き上げ速度
をＶSEとすると、吊持具が前記凹凸の凹部に係着する直
後から一定時間の間は、吊り具の引き上げ速度ＶA と吊
持具の引き上げ速度ＶB との加算値が前記のＶSEに合致
するように、吊り具および吊持具の速度コントロールを
行う。これにより、吊り具から吊持具への受け渡しを円
滑に行い、衝撃力の発生を防止する。吊り具の荷重が零
になった後は、吊持具のみの引き上げと回転により、単
結晶部が安定して引き上げられ、所定の形状の単結晶部
が形成される。
【００３１】請求項１２に記載の単結晶の成長装置にお
いては、吊り具の先端に種結晶を設け、これをルツボ内
の融液に接触させ、吊り具昇降機構部により吊り具を引
き上げると共に回転機構部を作動させる。引き上げ速度
の調整等によりネック部、拡径部、倒立直円錐部および
直胴部がこの順に形成される。倒立直円錐部が所定の位
置に引き上げられたことを検出手段が検出すると、吊持
具駆動機構部が作動し吊持具が倒立直円錐部の外周面に
係合するが、吊持具は、これと同時にスライダ移動機構
部により速度ＶB で上昇し、かつ回転機構部により回転
する。吊持具が倒立直円錐部の外周面に係合する直前に
おける吊り具の引き上げ速度をＶSEとすると、吊持具が
前記外周面に係着する直後から一定時間の間は、吊り具
の引き上げ速度ＶA と吊持具の引き上げ速度ＶB との加
算値が前記のＶSEに合致するように、吊り具および吊持
具の速度コントロールを行う。これにより、吊り具から
吊持具への受け渡しを円滑に行い、衝撃力の発生を防止
する。吊り具の荷重が零になった後は、吊持具のみの引
き上げと回転により、単結晶全体が安定して引き上げら
れ、所定の形状の単結晶部が形成される。
いては、吊り具の先端に種結晶を設け、これをルツボ内
の融液に接触させ、吊り具昇降機構部により吊り具を引
き上げると共に回転機構部を作動させる。引き上げ速度
の調整等によりネック部、拡径部、倒立直円錐部および
直胴部がこの順に形成される。倒立直円錐部が所定の位
置に引き上げられたことを検出手段が検出すると、吊持
具駆動機構部が作動し吊持具が倒立直円錐部の外周面に
係合するが、吊持具は、これと同時にスライダ移動機構
部により速度ＶB で上昇し、かつ回転機構部により回転
する。吊持具が倒立直円錐部の外周面に係合する直前に
おける吊り具の引き上げ速度をＶSEとすると、吊持具が
前記外周面に係着する直後から一定時間の間は、吊り具
の引き上げ速度ＶA と吊持具の引き上げ速度ＶB との加
算値が前記のＶSEに合致するように、吊り具および吊持
具の速度コントロールを行う。これにより、吊り具から
吊持具への受け渡しを円滑に行い、衝撃力の発生を防止
する。吊り具の荷重が零になった後は、吊持具のみの引
き上げと回転により、単結晶全体が安定して引き上げら
れ、所定の形状の単結晶部が形成される。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。 実施例１ 図１は本実施例の全体構成図、図２は吊り具および吊持
具まわりの詳細構造を示す軸断面図、図３は本実施例に
おける可撓性弾性部材のベローズの概要構造を示す一部
軸断面図、図４は検出手段を示す部分軸断面図、図５乃
至図７は本実施例の作用を説明するための軸断面図、図
８は吊り具から吊持具への単結晶の受け渡しを説明する
ための軸断面図、図９は吊り具による単結晶引き上げの
経過時間と引き上げ速度との関係を示す線図、図１０は
吊り具から吊持具への単結晶の受け渡し時における吊り
具および吊持具の速度変化を示す線図、図１１は吊持具
の一例の詳細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）は前記正面図のＡ−Ａ断面図、図１２は吊持
具の係着部と単結晶の凹経、凸径との位置関係を示す説
明図である。
る。 実施例１ 図１は本実施例の全体構成図、図２は吊り具および吊持
具まわりの詳細構造を示す軸断面図、図３は本実施例に
おける可撓性弾性部材のベローズの概要構造を示す一部
軸断面図、図４は検出手段を示す部分軸断面図、図５乃
至図７は本実施例の作用を説明するための軸断面図、図
８は吊り具から吊持具への単結晶の受け渡しを説明する
ための軸断面図、図９は吊り具による単結晶引き上げの
経過時間と引き上げ速度との関係を示す線図、図１０は
吊り具から吊持具への単結晶の受け渡し時における吊り
具および吊持具の速度変化を示す線図、図１１は吊持具
の一例の詳細を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）は前記正面図のＡ−Ａ断面図、図１２は吊持
具の係着部と単結晶の凹経、凸径との位置関係を示す説
明図である。
【００３３】まず、図１および図２により単結晶の成長
装置の構造を説明する。成長装置は大別して、スライダ
移動機構部１と、可撓性弾性部材２と、保持ケース３
と、保持ケース３を回転させる回転機構部４と、吊り具
昇降機構部５と、荷重計測手段６と、吊持具駆動機構部
７と、検出手段８と、制御装置９等からなる。シリコン
のような半導体材料の融液を蓄溜するルツボ（図略）は
不動側に設置され、その上方にフランジ１１を形成す
る。
装置の構造を説明する。成長装置は大別して、スライダ
移動機構部１と、可撓性弾性部材２と、保持ケース３
と、保持ケース３を回転させる回転機構部４と、吊り具
昇降機構部５と、荷重計測手段６と、吊持具駆動機構部
７と、検出手段８と、制御装置９等からなる。シリコン
のような半導体材料の融液を蓄溜するルツボ（図略）は
不動側に設置され、その上方にフランジ１１を形成す
る。
【００３４】本実施例の成長装置により図２に示すよう
に、種結晶１２に連結するネック部１３の下方側には凹
凸１４が形成され、その下方に無転位化された単結晶部
１５が形成されるが、この形成方法については公知技術
であり説明を省略する。なお、凹凸１４の凹部１６には
吊持具４４の係着部４６が係着する。
に、種結晶１２に連結するネック部１３の下方側には凹
凸１４が形成され、その下方に無転位化された単結晶部
１５が形成されるが、この形成方法については公知技術
であり説明を省略する。なお、凹凸１４の凹部１６には
吊持具４４の係着部４６が係着する。
【００３５】スライダ移動機構部１を説明する。フラン
ジ１１上にはボールねじ１７およびガイド軸１８が立設
する。スライダ１９はフランジ１１と相対向して水平に
配置され、ボールねじ１７に螺合するナット部材２０が
固定されると共に、ガイド軸１８に摺動自在に支持され
る。ボールねじ１７の下方側には、モータ２１に連結す
る駆動機構部２２（図１）が配置される。以上の構造に
よりモータ２１を作動することにより、スライダ１９は
ガイド軸１８に案内されボールねじ１７により垂直方向
に上下動される。
ジ１１上にはボールねじ１７およびガイド軸１８が立設
する。スライダ１９はフランジ１１と相対向して水平に
配置され、ボールねじ１７に螺合するナット部材２０が
固定されると共に、ガイド軸１８に摺動自在に支持され
る。ボールねじ１７の下方側には、モータ２１に連結す
る駆動機構部２２（図１）が配置される。以上の構造に
よりモータ２１を作動することにより、スライダ１９は
ガイド軸１８に案内されボールねじ１７により垂直方向
に上下動される。
【００３６】スライダ１９とフランジ１１間には可撓性
弾性部材２により結晶取出用チャンバが形成される。本
実施例では、可撓性弾性部材２としてベローズ２ａが採
用される。ベローズ２ａは図３に示すような軸断面形状
を有するものからなり、公知技術である。ベローズ２ａ
は中空円筒体からなり、その外面の上下のフランジ板２
３，２４間には、適宜長さのスパンを有する屈曲体２５
が、適宜ピッチで多数枚配設される。屈曲体２５はステ
ンレス、チタン等の材質の板材を成形・溶接したものか
らなり、直線性のあるばね特性を有し、ヒステリシスも
殆ど無視できる。また、体積変化率も大きく、耐圧性・
耐熱性・耐久性に優れる。
弾性部材２により結晶取出用チャンバが形成される。本
実施例では、可撓性弾性部材２としてベローズ２ａが採
用される。ベローズ２ａは図３に示すような軸断面形状
を有するものからなり、公知技術である。ベローズ２ａ
は中空円筒体からなり、その外面の上下のフランジ板２
３，２４間には、適宜長さのスパンを有する屈曲体２５
が、適宜ピッチで多数枚配設される。屈曲体２５はステ
ンレス、チタン等の材質の板材を成形・溶接したものか
らなり、直線性のあるばね特性を有し、ヒステリシスも
殆ど無視できる。また、体積変化率も大きく、耐圧性・
耐熱性・耐久性に優れる。
【００３７】図２に示すように、スライダ１９上に固定
される保持具２６には、保持ケース３が軸受２７を介し
て枢支される。なお、保持ケース３は、第１の保持ケー
ス３ａと第２の保持ケース３ｂを連結固定したものから
なる。第１の保持ケース３ａは中空円筒体からなり、軸
受２７により保持具２６に支持されると共に、両者間に
は磁気シール２８が介設される。また、第１の保持ケー
ス３ａには大径状のプーリ２９が形成されると共に、後
に説明する吊持具駆動機構部７が装着されるボス部３０
が、内部に開口して形成される。一方、第２の保持ケー
ス３ｂは、第１の保持ケース３ａ上に載置される中空箱
体からなり、内部には後に説明する吊り具昇降機構部５
や荷重計測手段６が収納される。
される保持具２６には、保持ケース３が軸受２７を介し
て枢支される。なお、保持ケース３は、第１の保持ケー
ス３ａと第２の保持ケース３ｂを連結固定したものから
なる。第１の保持ケース３ａは中空円筒体からなり、軸
受２７により保持具２６に支持されると共に、両者間に
は磁気シール２８が介設される。また、第１の保持ケー
ス３ａには大径状のプーリ２９が形成されると共に、後
に説明する吊持具駆動機構部７が装着されるボス部３０
が、内部に開口して形成される。一方、第２の保持ケー
ス３ｂは、第１の保持ケース３ａ上に載置される中空箱
体からなり、内部には後に説明する吊り具昇降機構部５
や荷重計測手段６が収納される。
【００３８】回転機構部４は、モータ３１とこれに連結
するプーリ３２と、第１の保持ケース３ａのプーリ２９
とプーリ３２間に架設されるプーリベルト３３等からな
る。モータ３１を作動することにより保持ケース３全体
が回転する。なお、モータ３１はスライダ１９上に載置
される。
するプーリ３２と、第１の保持ケース３ａのプーリ２９
とプーリ３２間に架設されるプーリベルト３３等からな
る。モータ３１を作動することにより保持ケース３全体
が回転する。なお、モータ３１はスライダ１９上に載置
される。
【００３９】吊り具昇降機構部５および荷重計測手段６
を説明する。図２に示すように第２の保持ケース３ｂの
底板３４上には、プーリ３５を支持する支持ブラケット
３６と、プーリ３５を回転駆動するモータ３７と、支持
柱３８等が載置される。支持柱３８には、レバー部材３
９の基端が片持ちピン支持される。レバー部材３９の中
間部にはプーリ４０が枢支される。また、レバー部材３
９の先端は、荷重計測手段６の１つであるロードセル６
ａに支持される。
を説明する。図２に示すように第２の保持ケース３ｂの
底板３４上には、プーリ３５を支持する支持ブラケット
３６と、プーリ３５を回転駆動するモータ３７と、支持
柱３８等が載置される。支持柱３８には、レバー部材３
９の基端が片持ちピン支持される。レバー部材３９の中
間部にはプーリ４０が枢支される。また、レバー部材３
９の先端は、荷重計測手段６の１つであるロードセル６
ａに支持される。
【００４０】一方、吊り具４１は本実施例ではワイヤ４
１ａからなり、プーリ４０を介しプーリ３５に巻回され
る。また、ワイヤ４１ａの下端部には、支持杆４２を介
して種結晶１２が連結される。また、ワイヤ４１ａは、
第１の保持ケース３ａの中心部に垂直方向に沿って固定
されるガイドチューブ４３内を挿通し、他の周辺の構成
部品との干渉を防止されている。以上の構造において、
モータ３７を作動することによりワイヤ４１ａがプーリ
３５に巻回されて昇降すると共に、ワイヤ４１ａに作用
する荷重は、プーリ４０からレバー部材３９を介しロー
ドセル６ａに付加される。
１ａからなり、プーリ４０を介しプーリ３５に巻回され
る。また、ワイヤ４１ａの下端部には、支持杆４２を介
して種結晶１２が連結される。また、ワイヤ４１ａは、
第１の保持ケース３ａの中心部に垂直方向に沿って固定
されるガイドチューブ４３内を挿通し、他の周辺の構成
部品との干渉を防止されている。以上の構造において、
モータ３７を作動することによりワイヤ４１ａがプーリ
３５に巻回されて昇降すると共に、ワイヤ４１ａに作用
する荷重は、プーリ４０からレバー部材３９を介しロー
ドセル６ａに付加される。
【００４１】次に、吊持具駆動機構部７を説明する。垂
直方向に沿って、かつ相対向して配設される吊持具４４
は、本実施例では一対のアーム状部材４４ａ，４４ａか
らなる。これらのアーム状部材４４ａ，４４ａは中間部
で交差して配置され、交差部はピン４５により連結され
る。アーム状部材４４ａの先端部には係着部４６が形成
される。
直方向に沿って、かつ相対向して配設される吊持具４４
は、本実施例では一対のアーム状部材４４ａ，４４ａか
らなる。これらのアーム状部材４４ａ，４４ａは中間部
で交差して配置され、交差部はピン４５により連結され
る。アーム状部材４４ａの先端部には係着部４６が形成
される。
【００４２】一方、アーム状部材４４ａの上端部は、油
圧シリンダ４７のピストンロッド４８にピン連結され
る。油圧シリンダ４７は、第１の保持ケース３ａのボス
部３０等に固定される。なお、油圧シリンダ４７の替り
に、ピストンロッド４８を往復動させるモータ（図略）
およびその駆動機構部（図略）を採用してもよい。
圧シリンダ４７のピストンロッド４８にピン連結され
る。油圧シリンダ４７は、第１の保持ケース３ａのボス
部３０等に固定される。なお、油圧シリンダ４７の替り
に、ピストンロッド４８を往復動させるモータ（図略）
およびその駆動機構部（図略）を採用してもよい。
【００４３】以上の構造により、油圧シリンダ４７を作
動すると、アーム状部材４４ａ，４４ａの先端部が互い
に近接又は離隔する方向に移動し、係着部４６を凹凸１
４の凹部１６に係着又はこれから離れる方向に移動させ
る。
動すると、アーム状部材４４ａ，４４ａの先端部が互い
に近接又は離隔する方向に移動し、係着部４６を凹凸１
４の凹部１６に係着又はこれから離れる方向に移動させ
る。
【００４４】図１に示すように、検出手段８は引き上げ
られる単結晶の凹凸１４と単結晶部１５との連結部位
の、例えば凹部１６の位置検出を行うものである。具体
的には、図４に示すように開口孔４９，４９に近接して
配置されるレーザ光発信器５０およびレーザ光受信器５
１等からなる。勿論、レーザ光に限らず、ＣＣＤカメラ
やラインセンサ等も採用される。
られる単結晶の凹凸１４と単結晶部１５との連結部位
の、例えば凹部１６の位置検出を行うものである。具体
的には、図４に示すように開口孔４９，４９に近接して
配置されるレーザ光発信器５０およびレーザ光受信器５
１等からなる。勿論、レーザ光に限らず、ＣＣＤカメラ
やラインセンサ等も採用される。
【００４５】ここで、上記凹凸１４には、ルツボ内融
液の対流・温度、単結晶の引き上げ速度等の変動により
生じる凹凸、単結晶から転位を消失させるために形成
される凹凸（バルジ）、ルツボ内融液の対流・温度、
単結晶の引き上げ速度の制御により意図的に形成された
凹凸が含まれる。なお、意図的に凹凸を形成する場合、
不図示の直径制御装置を用いることができ、この直径制
御装置としては、公知のものが適用でき、例えば、特開
平３−１３７０９２号公報に示されたものが使用可能で
ある。
液の対流・温度、単結晶の引き上げ速度等の変動により
生じる凹凸、単結晶から転位を消失させるために形成
される凹凸（バルジ）、ルツボ内融液の対流・温度、
単結晶の引き上げ速度の制御により意図的に形成された
凹凸が含まれる。なお、意図的に凹凸を形成する場合、
不図示の直径制御装置を用いることができ、この直径制
御装置としては、公知のものが適用でき、例えば、特開
平３−１３７０９２号公報に示されたものが使用可能で
ある。
【００４６】図１に示すように、制御装置９は、モータ
２１、モータ３１、モータ３７、ロードセル６ａ、油圧
ユニット５２および油圧シリンダ４７、検出手段８等に
連結され、これ等を自動制御している。その制御作用に
ついては後に説明する。
２１、モータ３１、モータ３７、ロードセル６ａ、油圧
ユニット５２および油圧シリンダ４７、検出手段８等に
連結され、これ等を自動制御している。その制御作用に
ついては後に説明する。
【００４７】次に、本実施例の作用を説明する。図５に
示すように、まず、種結晶１２を先端部に取り付けたワ
イヤ４１ａを、モータ３７を作動して引き上げる。これ
により凹凸１４および単結晶部１５を有する単結晶が引
き上げられる。同時に、モータ３１を作動して保持ケー
ス３を回転させる。この場合、保持ケース３を移動させ
るモータ２１は作動しない。従って、吊持具４４のアー
ム状部材４４ａは所定位置にあり、かつその先端部の係
着部４６を開口した状態に保持される。勿論、ワイヤ４
１ａには単結晶部１５等の荷重が付加されるため、ロー
ドセル６ａには荷重が付加される。
示すように、まず、種結晶１２を先端部に取り付けたワ
イヤ４１ａを、モータ３７を作動して引き上げる。これ
により凹凸１４および単結晶部１５を有する単結晶が引
き上げられる。同時に、モータ３１を作動して保持ケー
ス３を回転させる。この場合、保持ケース３を移動させ
るモータ２１は作動しない。従って、吊持具４４のアー
ム状部材４４ａは所定位置にあり、かつその先端部の係
着部４６を開口した状態に保持される。勿論、ワイヤ４
１ａには単結晶部１５等の荷重が付加されるため、ロー
ドセル６ａには荷重が付加される。
【００４８】ワイヤ４１ａが更に引き上げられ、凹凸１
４の位置が検出手段８により検出されると、制御装置９
（図１）は吊持具駆動機構部７の油圧シリンダ４７を作
動する。このため図６に示すように、アーム状部材４４
ａが閉止方向に移動し、係着部４６が凹凸１４の凹部１
６に係着する。この状態ではワイヤ４１ａの引き上げは
続行され、かつワイヤ４１ａおよびアーム状部材４４ａ
は、モータ３１による保持ケース３の回転により同時に
回転する。次に、モータ２１を作動し、図７に示すよう
に保持ケース３を上昇させる。これにより、アーム状部
材４４ａに挟持された単結晶部１５等は引き上げられ
る。
４の位置が検出手段８により検出されると、制御装置９
（図１）は吊持具駆動機構部７の油圧シリンダ４７を作
動する。このため図６に示すように、アーム状部材４４
ａが閉止方向に移動し、係着部４６が凹凸１４の凹部１
６に係着する。この状態ではワイヤ４１ａの引き上げは
続行され、かつワイヤ４１ａおよびアーム状部材４４ａ
は、モータ３１による保持ケース３の回転により同時に
回転する。次に、モータ２１を作動し、図７に示すよう
に保持ケース３を上昇させる。これにより、アーム状部
材４４ａに挟持された単結晶部１５等は引き上げられ
る。
【００４９】ベローズ２ａは、フランジ１１とスライダ
１９間に張架され、結晶取出用チャンバ６１を形成す
る。アーム状部材４４ａで凹凸１４を把持して単結晶部
１５を引き上げる際に、ワイヤ４１ａから円滑にアーム
状部材４４ａへの引き上げ移行を行う必要があり、かつ
アーム状部材４４ａの係着部４６と凹部１６との係合が
円滑に行われることが必要である。まず、係着部４６と
凹部１６との係着は係着部４６に弧状部が形成され、か
つ検出手段８により係着位置が特定されるため問題はな
い。更に、前記弧状部に軸受等を使用することにより円
滑な係合が可能になる。
１９間に張架され、結晶取出用チャンバ６１を形成す
る。アーム状部材４４ａで凹凸１４を把持して単結晶部
１５を引き上げる際に、ワイヤ４１ａから円滑にアーム
状部材４４ａへの引き上げ移行を行う必要があり、かつ
アーム状部材４４ａの係着部４６と凹部１６との係合が
円滑に行われることが必要である。まず、係着部４６と
凹部１６との係着は係着部４６に弧状部が形成され、か
つ検出手段８により係着位置が特定されるため問題はな
い。更に、前記弧状部に軸受等を使用することにより円
滑な係合が可能になる。
【００５０】次に、図８乃至図１０により、ワイヤ４１
ａによる単結晶引き上げからアーム状部材４４ａによる
単結晶引き上げに移行する時の円滑な移行の確保の方法
について説明する。
ａによる単結晶引き上げからアーム状部材４４ａによる
単結晶引き上げに移行する時の円滑な移行の確保の方法
について説明する。
【００５１】まず、前記のようにアーム状部材４４ａに
よる把持が行われる直前のワイヤ４１ａによる引き上げ
速度をＶSEとする。図９はその状態を示す。所定位置で
アーム状部材４４ａが凹凸１４の凹部１６に係合した後
のアーム状部材４４ａの引き上げ速度をＶB とする。ま
た、アーム状部材４４ａの係合後のワイヤ４１ａの引き
上げ速度をＶA とする。単結晶部１５は、アーム状部材
４４ａが係合した後も速度ＶSEで引き上げられることが
必要である。従って、アーム状部材４４ａが係合した直
後からある時間範囲（図１０の時間ｔの範囲）は速度Ｖ
A と速度ＶB の加算値がＶSEになる必要がある。従っ
て、図１０に示すように、アーム状部材４４ａの係合位
置（図１０のｔ0 の位置）以後はＶA は次第下降し、Ｖ
B は零から次第に上昇することが必要になる。
よる把持が行われる直前のワイヤ４１ａによる引き上げ
速度をＶSEとする。図９はその状態を示す。所定位置で
アーム状部材４４ａが凹凸１４の凹部１６に係合した後
のアーム状部材４４ａの引き上げ速度をＶB とする。ま
た、アーム状部材４４ａの係合後のワイヤ４１ａの引き
上げ速度をＶA とする。単結晶部１５は、アーム状部材
４４ａが係合した後も速度ＶSEで引き上げられることが
必要である。従って、アーム状部材４４ａが係合した直
後からある時間範囲（図１０の時間ｔの範囲）は速度Ｖ
A と速度ＶB の加算値がＶSEになる必要がある。従っ
て、図１０に示すように、アーム状部材４４ａの係合位
置（図１０のｔ0 の位置）以後はＶA は次第下降し、Ｖ
B は零から次第に上昇することが必要になる。
【００５２】速度ＶA はモータ３７により、速度ＶB は
モータ２１により決められる。制御装置９がモータ３７
とモータ２１の回転をコントロールすると共に、ＶA ＋
ＶB＝ＶSEの条件を満足させながらロードセル６ａに付
加される荷重をチェックし、この値が零になったことを
検知し、この検知情報により、ワイヤ４１ａによる引き
上げ終了位置をコントロールすることができる。
モータ２１により決められる。制御装置９がモータ３７
とモータ２１の回転をコントロールすると共に、ＶA ＋
ＶB＝ＶSEの条件を満足させながらロードセル６ａに付
加される荷重をチェックし、この値が零になったことを
検知し、この検知情報により、ワイヤ４１ａによる引き
上げ終了位置をコントロールすることができる。
【００５３】図１０に示すように経過時間ｔ1 の位置で
ＶA ＝０，ＶB ＝ＶSEとなるが、この状態でワイヤ４１
ａの引き上げを停止すると単結晶部１５側に若干の衝撃
が加わる恐れがあるため、ワイヤ４１ａをマイナス方向
に作動し、アーム状部材４４ａの速度ＶB をＶSEよりも
上昇させる。その後、図示のようにワイヤ４１ａの速度
ＶA を少しづつ上昇させると共に、アーム状部材４４ａ
の速度ＶB を少しづつ下降させる。ｔ0 の位置から時間
ｔだけ経過した位置ｔ2 で、ＶA を零にしＶBをＶSEに
することにより、ワイヤ４１ａからアーム状部材４４ａ
への引き上げ移行が完了する。以上の方法により単結晶
部１５は常時速度ＶSEで引き上げられ、ワイヤ４１ａか
らアーム状部材４４ａへの移行時の衝撃が発生しない。
ＶA ＝０，ＶB ＝ＶSEとなるが、この状態でワイヤ４１
ａの引き上げを停止すると単結晶部１５側に若干の衝撃
が加わる恐れがあるため、ワイヤ４１ａをマイナス方向
に作動し、アーム状部材４４ａの速度ＶB をＶSEよりも
上昇させる。その後、図示のようにワイヤ４１ａの速度
ＶA を少しづつ上昇させると共に、アーム状部材４４ａ
の速度ＶB を少しづつ下降させる。ｔ0 の位置から時間
ｔだけ経過した位置ｔ2 で、ＶA を零にしＶBをＶSEに
することにより、ワイヤ４１ａからアーム状部材４４ａ
への引き上げ移行が完了する。以上の方法により単結晶
部１５は常時速度ＶSEで引き上げられ、ワイヤ４１ａか
らアーム状部材４４ａへの移行時の衝撃が発生しない。
【００５４】以上の説明において、吊り具４１をワイヤ
としたがロッド式のものでもよい。また、吊持具４４は
図示のようなアーム状部材４４ａとしたが、それに限定
するものではない。また、可撓性弾性部材２もベローズ
２ａに限定するものではない。また、荷重計測手段６は
ロードセル６ａに限定するものではなく、他の公知技術
も適用される。また、前記したように吊持具駆動機構部
７は、油圧シリンダ４７の替りにモータを使用しても勿
論よい。また、スライダ移動機構部１も図示のボールね
じ１７とガイド軸１８によるものでなくてもよく、回転
機構部４も図示のものに限定されない。
としたがロッド式のものでもよい。また、吊持具４４は
図示のようなアーム状部材４４ａとしたが、それに限定
するものではない。また、可撓性弾性部材２もベローズ
２ａに限定するものではない。また、荷重計測手段６は
ロードセル６ａに限定するものではなく、他の公知技術
も適用される。また、前記したように吊持具駆動機構部
７は、油圧シリンダ４７の替りにモータを使用しても勿
論よい。また、スライダ移動機構部１も図示のボールね
じ１７とガイド軸１８によるものでなくてもよく、回転
機構部４も図示のものに限定されない。
【００５５】本発明においては、単結晶から転位を消失
させるために形成されるネックの凹凸部（バルジ部：Jo
urnal of Crystal Growth 52(1981)391-395 ）、または
単結晶を成長させる際に生じる直径の微小変動部を積極
的に用いて単結晶を吊持具により保持するのが好まし
い。これは、故意に直径変動させて一定の大きさ、形状
の凹凸１４を一定の位置に形成するには、種結晶１２の
引上げ速度や融液の温度調整が必要であり、それ自体と
して難しいからである。しかし、本発明のように、装置
の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げられ
る単結晶のネック部、拡径部及び直胴部の表面の各位置
を検出する検出手段を配置すれば、既述のように、故意
に直径変動させて、適当な大きさの凹凸をネック部また
は直胴部の適当な位置に作成し、この凹凸を用いて、吊
持具により保持するようにすることができる。
させるために形成されるネックの凹凸部（バルジ部：Jo
urnal of Crystal Growth 52(1981)391-395 ）、または
単結晶を成長させる際に生じる直径の微小変動部を積極
的に用いて単結晶を吊持具により保持するのが好まし
い。これは、故意に直径変動させて一定の大きさ、形状
の凹凸１４を一定の位置に形成するには、種結晶１２の
引上げ速度や融液の温度調整が必要であり、それ自体と
して難しいからである。しかし、本発明のように、装置
の不動側の所定位置に、前記吊り具により引き上げられ
る単結晶のネック部、拡径部及び直胴部の表面の各位置
を検出する検出手段を配置すれば、既述のように、故意
に直径変動させて、適当な大きさの凹凸をネック部また
は直胴部の適当な位置に作成し、この凹凸を用いて、吊
持具により保持するようにすることができる。
【００５６】図１１に、単結晶成長時にその引上げ速
度、ルツボ内融液の温度・対流等の変動により直胴部１
５ｂに自然に生じる直径の微小変動（±１〜３ｍｍ）に
よる微小変動部を吊持するのに適した治具の実施例を示
す。吊持具４４は、アーム状部材４４ａの下方に半円筒
部５３と、それに連設する鍔部５４とを有し、鍔部５４
の内縁には半円形の係着部４６を形成してある。円筒部
５３により、吊持具４４の係着部４６近辺の強度が大き
くなる。吊持具による単結晶の保持を、単結晶成長時に
自然に生じる直径の微小変動部を用いて行う場合には、
該吊持具の係着部４６が、図１２に示すように、単結晶
の凹凸の凹径部分に入るため、単結晶の直胴部１５ｂは
吊持具によって確実に係着される。
度、ルツボ内融液の温度・対流等の変動により直胴部１
５ｂに自然に生じる直径の微小変動（±１〜３ｍｍ）に
よる微小変動部を吊持するのに適した治具の実施例を示
す。吊持具４４は、アーム状部材４４ａの下方に半円筒
部５３と、それに連設する鍔部５４とを有し、鍔部５４
の内縁には半円形の係着部４６を形成してある。円筒部
５３により、吊持具４４の係着部４６近辺の強度が大き
くなる。吊持具による単結晶の保持を、単結晶成長時に
自然に生じる直径の微小変動部を用いて行う場合には、
該吊持具の係着部４６が、図１２に示すように、単結晶
の凹凸の凹径部分に入るため、単結晶の直胴部１５ｂは
吊持具によって確実に係着される。
【００５７】実施例２
この実施例では、図１３に示すように種結晶１２の直下
にネック部１３、拡径部１５ａ、テーパが０．１〜０．
３の倒立直円錐部１５ｃ、直胴部１５ｂの順に単結晶を
成長させる。この単結晶保持用の吊持具としては、下部
構造が例えば図１３および図１４に示されるもの、また
は図１５および図１６に示されるものを使用する。単結
晶を保持は、吊持具を倒立直円錐部１５ｃの外周面に係
着させて行う。単結晶成長装置の全体構造、および前記
吊持具の上部構造は実施例１と同一である。すなわちス
ライダ移動機構部、可撓性弾性部材、保持ケース、保持
ケースの回転機構部、吊り具昇降機構部、荷重計測手
段、吊持具駆動機構部、検出手段、制御装置等（いずれ
も図略）は図１，２に示すものと同一である。
にネック部１３、拡径部１５ａ、テーパが０．１〜０．
３の倒立直円錐部１５ｃ、直胴部１５ｂの順に単結晶を
成長させる。この単結晶保持用の吊持具としては、下部
構造が例えば図１３および図１４に示されるもの、また
は図１５および図１６に示されるものを使用する。単結
晶を保持は、吊持具を倒立直円錐部１５ｃの外周面に係
着させて行う。単結晶成長装置の全体構造、および前記
吊持具の上部構造は実施例１と同一である。すなわちス
ライダ移動機構部、可撓性弾性部材、保持ケース、保持
ケースの回転機構部、吊り具昇降機構部、荷重計測手
段、吊持具駆動機構部、検出手段、制御装置等（いずれ
も図略）は図１，２に示すものと同一である。
【００５８】前記「テーパ」は、通常の意味で用いてい
る。すなわち、倒立直円錐部１５ｃの最大直径と最小直
径の差を、倒立直円錐部１５ｃの長さで割った値であ
る。倒立直円錐部１５ｃは、単結晶の引き上げ速度、ル
ツボ内融液の温度の少なくとも一方を制御することによ
り成長させることができる。
る。すなわち、倒立直円錐部１５ｃの最大直径と最小直
径の差を、倒立直円錐部１５ｃの長さで割った値であ
る。倒立直円錐部１５ｃは、単結晶の引き上げ速度、ル
ツボ内融液の温度の少なくとも一方を制御することによ
り成長させることができる。
【００５９】倒立直円錐部１５ｃのテーパを０．１〜
０．３とすることで、結晶欠陥のない単結晶を安定して
成長させることができ、かつ吊持具による単結晶の保持
を的確・安定に行うことが可能となる。テーパが０．３
を超えると（テーパが０．３を超えるほどに上記引き上
げ速度または温度の変化を大きくすると）、単結晶に結
晶欠陥が発生しやすくなるうえ、円筒研削時の加工ロス
が大きくなる問題がある。テーパが０．１未満になる
と、吊持具による単結晶の保持を的確・安定に行うこと
が困難となる。倒立直円錐部１５ｃは、成長工程終了後
に円筒研削で直胴部１５ｂと同一直径の円筒状に加工す
ることによって、直胴部１５ｂと同一品質の単結晶製品
として扱うことができる。
０．３とすることで、結晶欠陥のない単結晶を安定して
成長させることができ、かつ吊持具による単結晶の保持
を的確・安定に行うことが可能となる。テーパが０．３
を超えると（テーパが０．３を超えるほどに上記引き上
げ速度または温度の変化を大きくすると）、単結晶に結
晶欠陥が発生しやすくなるうえ、円筒研削時の加工ロス
が大きくなる問題がある。テーパが０．１未満になる
と、吊持具による単結晶の保持を的確・安定に行うこと
が困難となる。倒立直円錐部１５ｃは、成長工程終了後
に円筒研削で直胴部１５ｂと同一直径の円筒状に加工す
ることによって、直胴部１５ｂと同一品質の単結晶製品
として扱うことができる。
【００６０】倒立直円錐部１５ｃの長さは、吊持具によ
る単結晶の保持を確実に行うことができるものであれば
よい。図１３では、倒立直円錐部１５ｃの長さをかなり
長くしてあるため、これを短くした場合によりも、単結
晶の成長状態が安定する。倒立直円錐部１５ｃの長さを
図１３よりも短くし、直胴部１５ｂの直径の約１／５に
形成してもよい。なお、長すぎた場合、上記円筒研削に
よる加工ロスが多くなるので、この点についての配慮が
必要である。
る単結晶の保持を確実に行うことができるものであれば
よい。図１３では、倒立直円錐部１５ｃの長さをかなり
長くしてあるため、これを短くした場合によりも、単結
晶の成長状態が安定する。倒立直円錐部１５ｃの長さを
図１３よりも短くし、直胴部１５ｂの直径の約１／５に
形成してもよい。なお、長すぎた場合、上記円筒研削に
よる加工ロスが多くなるので、この点についての配慮が
必要である。
【００６１】図１３および図１４に示す吊持具７１は、
一対のアーム状部材７１ａ，７１ｂからなる。アーム状
７１ａ，７１ｂは、実施例１のアーム状部材４４ａ，４
４ａと同じく中間部で交差し、この交差部はピンで連結
してある（図略）。アーム状部材７１ａ，７１ｂの下端
部にはそれぞれ半円環部７３，７４を設けてあり、これ
ら半円環部の内周面が単結晶保持用の係着部となる。す
なわち、図１４に示すように、前記半円環部７３の先端
部に凸部７３ａを形成し、半円環部７４の先端部には、
前記凸部７３ａと嵌合する凹部７４ａを形成する。従っ
て、半円環部７３，７４を互いに接近させることによ
り、図１４に示すように凸部７３ａと凹部７４ａが嵌合
して、ほぼ完全な円環状の部材が構成される。
一対のアーム状部材７１ａ，７１ｂからなる。アーム状
７１ａ，７１ｂは、実施例１のアーム状部材４４ａ，４
４ａと同じく中間部で交差し、この交差部はピンで連結
してある（図略）。アーム状部材７１ａ，７１ｂの下端
部にはそれぞれ半円環部７３，７４を設けてあり、これ
ら半円環部の内周面が単結晶保持用の係着部となる。す
なわち、図１４に示すように、前記半円環部７３の先端
部に凸部７３ａを形成し、半円環部７４の先端部には、
前記凸部７３ａと嵌合する凹部７４ａを形成する。従っ
て、半円環部７３，７４を互いに接近させることによ
り、図１４に示すように凸部７３ａと凹部７４ａが嵌合
して、ほぼ完全な円環状の部材が構成される。
【００６２】吊持具７１により単結晶部１５を保持する
には、あらかじめ半円環部７３，７４を直胴部１５ｂの
位置まで降下させ、ここで凸部７３ａと凹部７４ａを嵌
合させて前記円環状部材としてから、この円環状部材を
上昇させることにより、半円環部７３，７４の内周面を
倒立直円錐部１５ｃの外周面に係着させる。この場合、
単結晶部１５の重量により前記円環状部材に、これを拡
開しようとする力が作用すが、上記のように半円環部７
３，７４が凹凸嵌合しているため、これら半円環部同士
が分離することはない。単結晶の成長終了後には、油圧
シリンダ（図略）の作動によりアーム状部材７１ａ，７
１ｂ間の間隔を拡げることにより、半円環部同士を簡単
に分離することができる。このように、半円環部７３と
７４は、簡単な操作で結合・分離することができ、しか
も結合後には、単結晶の荷重が掛かっても外れることが
ないので、単結晶の保持が確実なものとなる。
には、あらかじめ半円環部７３，７４を直胴部１５ｂの
位置まで降下させ、ここで凸部７３ａと凹部７４ａを嵌
合させて前記円環状部材としてから、この円環状部材を
上昇させることにより、半円環部７３，７４の内周面を
倒立直円錐部１５ｃの外周面に係着させる。この場合、
単結晶部１５の重量により前記円環状部材に、これを拡
開しようとする力が作用すが、上記のように半円環部７
３，７４が凹凸嵌合しているため、これら半円環部同士
が分離することはない。単結晶の成長終了後には、油圧
シリンダ（図略）の作動によりアーム状部材７１ａ，７
１ｂ間の間隔を拡げることにより、半円環部同士を簡単
に分離することができる。このように、半円環部７３と
７４は、簡単な操作で結合・分離することができ、しか
も結合後には、単結晶の荷重が掛かっても外れることが
ないので、単結晶の保持が確実なものとなる。
【００６３】図１５および図１６に示す吊持具８１は、
一対のアーム状部材８１ａ，８１ｂからなる。これらア
ーム状部材８１ａ，８１ｂの下端部に、それぞれ補強部
材８２を介して倒立半円錐部８３を設ける。この倒立半
円錐部８３は、内周面のテーパを倒立直円錐部１５ｃの
テーパと同一とする。アーム状部材８１ａと８１ｂを互
いに接近させることにより、ほぼ完全な倒立直円錐体が
形成され、その結果、前記内周面が単結晶保持用の係着
部となる。
一対のアーム状部材８１ａ，８１ｂからなる。これらア
ーム状部材８１ａ，８１ｂの下端部に、それぞれ補強部
材８２を介して倒立半円錐部８３を設ける。この倒立半
円錐部８３は、内周面のテーパを倒立直円錐部１５ｃの
テーパと同一とする。アーム状部材８１ａと８１ｂを互
いに接近させることにより、ほぼ完全な倒立直円錐体が
形成され、その結果、前記内周面が単結晶保持用の係着
部となる。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）単結晶部がネック部によってのみ支持されないで、
吊持具により途中から支持されて引き上げられるため、
引き上げ中における単結晶部の落下が発生しない。従っ
て安全な引き上げが行われる。 ２）吊り具による単結晶部の引き上げから吊持具による
引き上げに移行する際に、両者の引き上げ速度を同期制
御して常時一定の引き上げ速度で引き上げを行うように
することにより、単結晶部への衝撃が最小限に抑えら
れ、単結晶の有転位化が防止される。 ３）検出手段を用いて吊持具と凹凸の係合位置を特定す
る方法を採用することにより、両者の係合が円滑に行わ
れ、係着時の衝撃発生が防止される。 ４）荷重計測手段を用いることにより、吊り具による引
き上げ停止状態を正確に確認することができる。 ５）単結晶の成長工程では、拡径部に続いてテーパが
０．１〜０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に形成する
と共に、吊持具を倒立直円錐部の外周面に係着させるこ
とにより単結晶を保持するようにしたので、単結晶を的
確・安定に保持することができる。また、結晶欠陥のな
い倒立直円錐部を成長させることができ、従って、この
倒立直円錐部を円筒研削することで、直胴部と同一品質
の単結晶製品として扱うことができる。
を奏する。 １）単結晶部がネック部によってのみ支持されないで、
吊持具により途中から支持されて引き上げられるため、
引き上げ中における単結晶部の落下が発生しない。従っ
て安全な引き上げが行われる。 ２）吊り具による単結晶部の引き上げから吊持具による
引き上げに移行する際に、両者の引き上げ速度を同期制
御して常時一定の引き上げ速度で引き上げを行うように
することにより、単結晶部への衝撃が最小限に抑えら
れ、単結晶の有転位化が防止される。 ３）検出手段を用いて吊持具と凹凸の係合位置を特定す
る方法を採用することにより、両者の係合が円滑に行わ
れ、係着時の衝撃発生が防止される。 ４）荷重計測手段を用いることにより、吊り具による引
き上げ停止状態を正確に確認することができる。 ５）単結晶の成長工程では、拡径部に続いてテーパが
０．１〜０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に形成する
と共に、吊持具を倒立直円錐部の外周面に係着させるこ
とにより単結晶を保持するようにしたので、単結晶を的
確・安定に保持することができる。また、結晶欠陥のな
い倒立直円錐部を成長させることができ、従って、この
倒立直円錐部を円筒研削することで、直胴部と同一品質
の単結晶製品として扱うことができる。
【図１】本発明の一実施例の全体構成図。
【図２】同実施例の吊り具および吊持具まわりの詳細構
造を示す軸断面図。
造を示す軸断面図。
【図３】同実施例における可撓性弾性部材のベローズの
概要構造を示す一部軸断面図。
概要構造を示す一部軸断面図。
【図４】検出手段を示す部分軸断面図。
【図５】同実施例における単結晶の引き上げ作用を説明
する軸断面図。
する軸断面図。
【図６】同実施例における吊持具による単結晶の保持状
態を説明する軸断面図。
態を説明する軸断面図。
【図７】同実施例における吊持具による単結晶の引き上
げ状態を説明する軸断面図。
げ状態を説明する軸断面図。
【図８】吊り具から吊持具への単結晶の受け渡しを説明
する軸断面図。
する軸断面図。
【図９】吊り具による単結晶引き上げの経過時間と、吊
り具の引き上げ速度との関係を示す線図。
り具の引き上げ速度との関係を示す線図。
【図１０】単結晶を吊り具から吊持具へ受け渡す場合の
経過時間と、吊り具の引き上げ速度および吊持具の上昇
速度との関係を示す線図。
経過時間と、吊り具の引き上げ速度および吊持具の上昇
速度との関係を示す線図。
【図１１】吊持具の一例の詳細を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記正面図のＡ−Ａ断面
図。
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は前記正面図のＡ−Ａ断面
図。
【図１２】吊持具の係着部と単結晶の凹経、凸径との位
置関係を示す説明図。
置関係を示す説明図。
【図１３】別の実施例における成長中の単結晶の形状、
および吊持具による単結晶の保持状態を説明する軸断面
図。
および吊持具による単結晶の保持状態を説明する軸断面
図。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線断面図。
【図１５】図１３の単結晶を別の吊持具によって保持す
る状態を説明する軸断面図。
る状態を説明する軸断面図。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ線断面図。
【図１７】従来の単結晶の成長方法を示す部分軸断面
図。
図。
【図１８】高重量単結晶の引き上げに使用される吊持具
の従来例を示す部分軸断面図。
の従来例を示す部分軸断面図。
１ スライダ移動機構部
２ 可撓性弾性部材
２ａ ベローズ
３ 保持ケース
３ａ 第１の保持ケース
３ｂ 第２の保持ケース
４ 回転機構部
５ 吊り具昇降機構部
６ 荷重計測手段
６ａ ロードセル
７ 吊持具駆動機構部
８ 検出手段
９ 制御装置
１０ ルツボ
１１ フランジ
１２ 種結晶
１３ ネック部
１４ 凹凸
１４ａ 吊持具
１５ 単結晶部
１５ａ 拡径部
１５ｂ 直胴部
１５ｃ 倒立直円錐部
１６ 凹部
１７ ボールねじ
１８ ガイド軸
１９ スライダ
２０ ナット部材
２１ モータ
２２ 駆動機構部
２３ フランジ板
２４ フランジ板
２５ 屈曲体
２６ 保持具
２７ 軸受
２８ 磁気シール
２９ プーリ
３０ ボス部
３１ モータ
３２ プーリ
３３ プーリベルト
３４ 底板
３５ プーリ
３６ 支持ブラケット
３７ モータ
３８ 支持柱
３９ レバー部材
４０ プーリ
４１ 吊り具
４１ａ ワイヤ
４２ 支持杆
４３ ガイドチューブ
４４ 吊持具
４４ａ アーム状部材
４５ ピン
４６ 係着部
４７ 油圧シリンダ
４８ ピストンロッド
４９ 開口孔
５０ レーザ光発信器
５１ レーザ光受信器
５２ 油圧ユニット
５３ 半円筒部
５４ 鍔部
６１ 結晶取出用チャンバ
７１ 吊持具
７１ａ アーム状部材
７１ｂ アーム状部材
７３ 半円環部
７３ａ 凸部
７４ 半円環部
７４ａ 凹部
８１ 吊持具
８１ａ アーム状部材
８１ｂ アーム状部材
８２ 補強部材
８３ 倒立半円錐部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 水石 孝司
群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越
半導体株式会社 磯部工場内
(72)発明者 木村 雅規
群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越
半導体株式会社 半導体磯部研究所内
(72)発明者 山岸 浩利
群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越
半導体株式会社 半導体磯部研究所内
(56)参考文献 特開 平３−295893（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−270975（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−288191（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−279177（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−194082（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−193695（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−219388（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−232989（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−252991（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−120294（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−137092（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−285893（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−43379（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−319987（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−119790（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−199166（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭53−25717（ＪＰ，Ｂ１)
欧州特許出願公開369626（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (20)
- 【請求項１】 種結晶に連なるネック部と拡径部と直胴
部とを有する単結晶を成長させる方法であって、前記種
結晶に連結される吊り具の引き上げによって前記ネック
部と拡径部と直胴部とを形成すると共に、吊り具の上昇
により所定の位置まで上昇した前記単結晶表面にある凹
凸の凹部に吊持具を係着せしめ、吊り具に掛かる荷重を
吊持具に移行させ、該吊り具に掛かる荷重が零になった
後に引上げを吊持具のみにより行うことを特徴とする単
結晶の成長方法。 - 【請求項２】 種結晶の直下にネック部、拡径部、テー
パが０．１〜０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に有す
る単結晶を成長させる方法であって、前記種結晶に連結
される吊り具の上昇により所定の位置まで上昇した前記
倒立直円錐部の外周面に吊持具を係着せしめ、吊り具に
掛かる荷重を吊持具に移行させ、該吊り具に掛かる荷重
が零になった後に引上げを吊持具のみにより行うことを
特徴とする単結晶の成長方法。 - 【請求項３】 前記単結晶表面の凹凸が、単結晶を成長
させる際に温度、引上げ速度、対流の変動により生じる
直径の微小変動により形成されたものであることを特徴
とする請求項１に記載の単結晶の成長方法。 - 【請求項４】 前記ネック部の凹凸が、単結晶から転位
を消失させるために形成される凹凸（バルジ）であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の単結晶の成長方法。 - 【請求項５】 前記ネック部、拡径部、直胴部の凹凸が
意図的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の
単結晶の成長方法。 - 【請求項６】 前記倒立直円錐部が、単結晶の引き上げ
速度、ルツボ内の融液温度の少なくとも一方を制御する
ことにより形成されたものであることを特徴とする請求
項２に記載の単結晶の成長方法。 - 【請求項７】 前記吊持具の上昇速度ＶB と前記吊持具
の係着後における前記吊り具の引き上げ速度ＶA とを加
算した速度Ｖを、前記吊持具が係着する直前の前記吊り
具の上昇速度ＶSEと同一速度にするべく、前記吊持具の
速度ＶB を係着直後の零値から徐々に上昇させると共
に、これと同期して前記吊り具の引き上げ速度ＶA をＶ
SEから次第に減少せしめることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の単結晶の成長方法。 - 【請求項８】 前記吊り具に付加される荷重を計測し、
荷重計測値が零になった後に吊り具の引き上げ速度ＶA
を零にすることを特徴とする請求項７に記載の単結晶の
成長方法。 - 【請求項９】 単結晶の成長装置であって、半導体材料
の融体を収容するルツボと相対向して配置されるスライ
ダと、前記スライダに係合し該スライダを垂直方向に移
動及び案内するスライダ移動機構部と、該スライダ移動
機構部上に枢支される保持ケースと、該保持ケースの回
転機構部と、種結晶に連結される吊り具と、前記保持ケ
ース側に設けられ該吊り具を移動させる吊り具昇降機構
部と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り具に付加さ
れる単結晶の荷重を計測する荷重計測手段と、単結晶を
吊持する吊持具と、前記吊持具を単結晶保持用の係着部
に近接側又はこれから離隔する側に移動させる吊持具駆
動機構部と、前記スライダ移動機構部，回転機構部，吊
り具昇降機構部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部
に連結し、これ等の制御を行う制御装置とを備えること
を特徴とする単結晶の成長装置。 - 【請求項１０】 前記制御装置が、前記吊り具から吊持
具への単結晶の引上げ移行に関し、荷重計測手段による
荷重計測値が零になった後に吊持具のみによる単結晶の
引上げ制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の単
結晶の成長装置。 - 【請求項１１】 種結晶に連なるネック部と拡径部と直
胴部とを有する単結晶を成長させる装置であって、種結
晶に連なるネック部と拡径部と直胴部の一部を形成し、
前記種結晶に連結する吊り具と、前記単結晶表面の凹凸
の凹部に係着する吊持具とにより前記単結晶を吊持し、
単結晶に振動や衝撃を付加することなく無転位化された
単結晶を吊り上げ形成するための単結晶の成長装置であ
り、半導体材料の融体を収容するルツボと相対向して配
置されるスライダと、前記スライダに係合し該スライダ
を垂直方向に速度ＶB で移動及び案内するスライダ移動
機構部と、該スライダ移動機構部上に枢支される保持ケ
ースと、該保持ケースの回転機構部と、前記保持ケース
側に設けられ前記種結晶に連結される吊り具を速度ＶA
で移動させる吊り具昇降機構部と、前記保持ケース側に
設けられ前記吊り具に付加される単結晶の荷重を計測す
る荷重計測手段と、前記保持ケース側に設けられ前記凹
凸の凹部に着離自在に係着する前記吊持具を前記凹部に
近接側又はこれから離隔する側に移動させる吊持具駆動
機構部と、前記スライダ移動機構部，回転機構部，吊り
具昇降機構部，荷重計測手段および吊持具駆動機構部に
連結し、これ等の同期制御を行う制御装置とを有し、該
制御装置は少なくとも、前記吊り具昇降機構部による前
記吊り具の引き上げ速度ＶA と前記凹部に係着する吊持
具の速度ＶB との加算値が、前記吊持具が前記凹部と係
着する直前における前記吊り具の引き上げ速度ＶSEと合
致するべく、前記速度ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手
段による荷重計測値が零になった後に吊り具の引き上げ
速度Ｖ A を零にすることを特徴とする単結晶の成長装
置。 - 【請求項１２】 種結晶の直下にネック部、拡径部、テ
ーパが０．１〜０．３の倒立直円錐部、直胴部の順に有
する単結晶を成長させる装置であって、前記種結晶に連
結する吊り具と、前記倒立直円錐部の外周面に係着する
吊持具とにより前記単結晶を吊持し、単結晶に振動や衝
撃を付加することなく無転位化された単結晶を吊り上げ
形成するための単結晶の成長装置であり、半導体材料の
融体を収容するルツボと相対向して配置されるスライダ
と、前記スライダに係合し該スライダを垂直方向に速度
ＶB で移動及び案内するスライダ移動機構部と、該スラ
イダ移動機構部上に枢支される保持ケースと、該保持ケ
ースの回転機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記
種結晶に連結される吊り具を速度ＶA で移動させる吊り
具昇降機構部と、前記保持ケース側に設けられ前記吊り
具に付加される単結晶の荷重を計測する荷重計測手段
と、前記保持ケース側に設けられ前記倒立直円錐部の外
周面に着離自在に係着する前記吊持具を前記倒立直円錐
部の外周面に近接側又はこれから離隔する側に移動させ
る吊持具駆動機構部と、前記スライダ移動機構部，回転
機構部，吊り具昇降機構部，荷重計測手段および吊持具
駆動機構部に連結し、これ等の同期制御を行う制御装置
とを有し、該制御装置は少なくとも、前記吊り具昇降駆
動部による前記吊り具の引き上げ速度ＶA と前記倒立直
円錐部の外周面に係着する吊持具の速度ＶB との加算値
が、吊持具が前記倒立直円錐部の外周面に係着する直前
における前記吊り具の引き上げ速度ＶSEと合致するべ
く、前記速度ＶA ，ＶB を制御し、荷重計測手段による
荷重計測値が零になった後に吊り具の引き上げ速度Ｖ A
を零にすることを特徴とする単結晶の成長装置 - 【請求項１３】 前記吊り具と吊持具の上昇速度が直径
制御装置により制御されること特徴とする請求項１１ま
たは１２に記載の単結晶の成長装置。 - 【請求項１４】 前記ルツボを加熱チャンバ中に設け、
加熱チャンバの上方に結晶取出用チャンバを設け、前記
結晶取出用チャンバは上下方向に伸縮自在に形成したこ
とを特徴とする請求項１１または１２に記載の単結晶の
成長装置。 - 【請求項１５】 前記結晶取出用チャンバをベローズで
構成したことを特徴とする請求項１１または１２に記載
の単結晶の成長装置。 - 【請求項１６】 前記吊持具が、その中間部を前記保持
ケース側に枢支され下端側に前記凹凸の凹部に係着する
係着部を形成してなる一対のアーム状部材からなり、前
記吊持具駆動機構部が、前記アーム状部材の上端部に連
結する一対の油圧シリンダ又はモータからなることを特
徴とする請求項１１に記載の単結晶の成長装置。 - 【請求項１７】 前記吊持具が、その中間部を前記保持
ケース側に枢支され下端側に前記倒立直円錐部の外周面
に係着する係着部を形成してなる一対のアーム状部材か
らなり、前記吊持具駆動機構部が、前記アーム状部材の
上端部に連結する一対の油圧シリンダ又はモータからな
ることを特徴とする請求項１２に記載の単結晶の成長装
置。 - 【請求項１８】 前記係着部は、前記アーム状部材に一
体的に形成されることを特徴とする請求項１６または１
７に記載の単結晶の成長装置。 - 【請求項１９】 装置の不動側の所定位置には、前記吊
り具により引き上げられる単結晶のネック部、拡径部及
び直胴部の表面の各位置を検出する検出手段が配置され
てなることを特徴とする請求項１１に記載の単結晶の成
長装置。 - 【請求項２０】 装置の不動側の所定位置には、前記吊
り具により引き上げられる単結晶のネック部、拡径部、
倒立直円錐部及び直胴部の表面の各位置を検出する検出
手段が配置されてなることを特徴とする請求項１２に記
載の単結晶の成長装置。
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