JP3438492B2 - 単結晶の引上げ方法 - Google Patents
単結晶の引上げ方法Info
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- 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
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- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばチョクラル
スキー法（ＣＺ法）の単結晶引上げ方法に係り、重量の
重い単結晶を機械的に保持し、安全かつ確実に引上げる
場合において、特に結晶保持の際の成長結晶直径の変動
を減少させ、精度良く成長させるための改良に関する。
スキー法（ＣＺ法）の単結晶引上げ方法に係り、重量の
重い単結晶を機械的に保持し、安全かつ確実に引上げる
場合において、特に結晶保持の際の成長結晶直径の変動
を減少させ、精度良く成長させるための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン等の半導体材料の融液を
収容したルツボから単結晶を引上げ育成する方法とし
て、本出願人は例えば特願平８−２１２０５５号のよう
な改良技術を提案している。この技術による単結晶の引
上げ方法は、図４に示すように、ワイヤ５１下端の吊り
具５２に吊持される種結晶５３を不図示のルツボ内の原
料融液に接触させ、吊り具引上げ機構５４によって種結
晶５３を引上げることで種結晶５３の下方に単結晶Ｃを
成長させるような製造方法において、不図示の昇降機構
によって昇降自在な昇降体５６上に保持ケース５７を取
付け、この保持ケース５７内にワイヤ５１を巻上げる前
記吊り具引上げ機構５４を設けるとともに、保持ケース
５７の下方には、シリンダユニット５８、５８の作動に
よって下端部が開閉自在な吊持具６０、６０を取付け、
当初、吊り具５２によって単結晶Ｃを引上げ、単結晶Ｃ
が成長して重量が重くなった時点で、吊り具５２による
引上げから吊持具６０、６０による引上げに移行するよ
うにしている。
収容したルツボから単結晶を引上げ育成する方法とし
て、本出願人は例えば特願平８−２１２０５５号のよう
な改良技術を提案している。この技術による単結晶の引
上げ方法は、図４に示すように、ワイヤ５１下端の吊り
具５２に吊持される種結晶５３を不図示のルツボ内の原
料融液に接触させ、吊り具引上げ機構５４によって種結
晶５３を引上げることで種結晶５３の下方に単結晶Ｃを
成長させるような製造方法において、不図示の昇降機構
によって昇降自在な昇降体５６上に保持ケース５７を取
付け、この保持ケース５７内にワイヤ５１を巻上げる前
記吊り具引上げ機構５４を設けるとともに、保持ケース
５７の下方には、シリンダユニット５８、５８の作動に
よって下端部が開閉自在な吊持具６０、６０を取付け、
当初、吊り具５２によって単結晶Ｃを引上げ、単結晶Ｃ
が成長して重量が重くなった時点で、吊り具５２による
引上げから吊持具６０、６０による引上げに移行するよ
うにしている。
【０００３】すなわち、当初は昇降体５６の位置を固定
したまま吊り具５２で吊持する種結晶５３を原料融液に
接触させ、吊り具引上げ機構５４によって吊り具５２を
引上げると、図４（Ａ）に示すように、種結晶５３の下
方に、種絞り５９、凹凸部Ｃｋに引続いて単結晶Ｃが形
成される。
したまま吊り具５２で吊持する種結晶５３を原料融液に
接触させ、吊り具引上げ機構５４によって吊り具５２を
引上げると、図４（Ａ）に示すように、種結晶５３の下
方に、種絞り５９、凹凸部Ｃｋに引続いて単結晶Ｃが形
成される。
【０００４】そして、図４（Ｂ）に示すように、凹凸部
Ｃｋが所定の位置まで上昇すると、（Ｃ）に示すよう
に、吊持具６０、６０が作動して下端部が凹凸部Ｃｋの
凹部に非接触状態で近接し、その後、（Ｄ）に示すよう
に、昇降体５６が上昇を開始するとともに、吊り具引上
げ機構５４が逆転作動して昇降体５６に対して相対的に
単結晶Ｃを降下させ、凹凸部Ｃｋの凸部を吊持具６０、
６０上に載せるように接触させる。
Ｃｋが所定の位置まで上昇すると、（Ｃ）に示すよう
に、吊持具６０、６０が作動して下端部が凹凸部Ｃｋの
凹部に非接触状態で近接し、その後、（Ｄ）に示すよう
に、昇降体５６が上昇を開始するとともに、吊り具引上
げ機構５４が逆転作動して昇降体５６に対して相対的に
単結晶Ｃを降下させ、凹凸部Ｃｋの凸部を吊持具６０、
６０上に載せるように接触させる。
【０００５】この間、図５に示すように、昇降体５６の
上昇速度をＶｂとし、昇降体５６に対する吊り具５２の
相対速度をＶａとした場合、トータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ±
Ｖａ（−Ｖａは吊り具５２が昇降体５６に対して相対的
に降下）が一定となるように制御され、またこのような
制御の後半の段階で、例えばｘ位置で凹凸部Ｃｋが吊持
具６０、６０に接触し、ｙ位置までの間に吊持具６０、
６０に対して単結晶Ｃの全荷重のうち所定割合を移行
し、ｙ位置で吊り具５２の移動を停止して、吊り具引上
げ機構５４による引上げから吊持具６０、６０よる引上
げ（昇降体５６の上昇）に移行するようにしている（図
４（Ｅ））。
上昇速度をＶｂとし、昇降体５６に対する吊り具５２の
相対速度をＶａとした場合、トータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ±
Ｖａ（−Ｖａは吊り具５２が昇降体５６に対して相対的
に降下）が一定となるように制御され、またこのような
制御の後半の段階で、例えばｘ位置で凹凸部Ｃｋが吊持
具６０、６０に接触し、ｙ位置までの間に吊持具６０、
６０に対して単結晶Ｃの全荷重のうち所定割合を移行
し、ｙ位置で吊り具５２の移動を停止して、吊り具引上
げ機構５４による引上げから吊持具６０、６０よる引上
げ（昇降体５６の上昇）に移行するようにしている（図
４（Ｅ））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記技術では、引上げ
手段を吊り具から吊持具に移行させる際、トータル速度
Ｖｔ＝Ｖｂ±Ｖａを一定に制御しているため、結晶の実
際の引上げ速度（成長速度）が常に所望速度Ｖで一定と
なり、例えば結晶直径等の精度を良好に成長させるのに
効果的であるが、本発明者等が更に実験的研究を重ねた
結果、吊持具に荷重が移行する時点（ｘ位置）から、上
記制御条件を変更した方が、結晶精度、特に成長結晶の
直径精度が更に良好になることを見出した。そこで本発
明は、特に上記技術の引上げ手段移行の後半の段階で、
単結晶を一層精度良く成長させることを目的とする。
手段を吊り具から吊持具に移行させる際、トータル速度
Ｖｔ＝Ｖｂ±Ｖａを一定に制御しているため、結晶の実
際の引上げ速度（成長速度）が常に所望速度Ｖで一定と
なり、例えば結晶直径等の精度を良好に成長させるのに
効果的であるが、本発明者等が更に実験的研究を重ねた
結果、吊持具に荷重が移行する時点（ｘ位置）から、上
記制御条件を変更した方が、結晶精度、特に成長結晶の
直径精度が更に良好になることを見出した。そこで本発
明は、特に上記技術の引上げ手段移行の後半の段階で、
単結晶を一層精度良く成長させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は請求
項１において、吊り具によって吊持される種結晶の下方
に単結晶を成長させ、前記吊り具によって結晶を所定の
位置まで引上げた後、吊持具を閉じて結晶の所定部に臨
ませ、引上げ手段を吊り具から吊持具に移行させつつ、
同時に結晶と吊持具を上下に相対移動させて結晶荷重を
吊り具から吊持具に移行させるようにした単結晶の引上
げ方法において、吊り具の荷重が吊持具に移行するまで
は、吊持具に対する吊り具の相対的な上昇・降下速度Ｖ
ａと、吊持具の上昇速度Ｖｂのトータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ
±Ｖａを所望速度Ｖに等しく設定して一定とし、荷重が
移行し始めた時点からＶｔ＜Ｖに設定し、所定割合の荷
重の移行が終えた時点でＶｂ＝Ｖに設定して引上げるよ
うにした。
項１において、吊り具によって吊持される種結晶の下方
に単結晶を成長させ、前記吊り具によって結晶を所定の
位置まで引上げた後、吊持具を閉じて結晶の所定部に臨
ませ、引上げ手段を吊り具から吊持具に移行させつつ、
同時に結晶と吊持具を上下に相対移動させて結晶荷重を
吊り具から吊持具に移行させるようにした単結晶の引上
げ方法において、吊り具の荷重が吊持具に移行するまで
は、吊持具に対する吊り具の相対的な上昇・降下速度Ｖ
ａと、吊持具の上昇速度Ｖｂのトータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ
±Ｖａを所望速度Ｖに等しく設定して一定とし、荷重が
移行し始めた時点からＶｔ＜Ｖに設定し、所定割合の荷
重の移行が終えた時点でＶｂ＝Ｖに設定して引上げるよ
うにした。
【０００８】すなわち、本発明者等が実験を繰返した結
果、単結晶の荷重が吊持具に移行し始めた初期の段階
（図５のｘ位置）から、結晶の実際の引上げ速度は吊持
具の上昇速度Ｖｂに依存する傾向が強くなり、結晶荷重
が吊持具に僅かに移行しただけで、結晶はＶｂに近い速
度で引上げられることが判った。そしてこの傾向は、吊
持具に変形とか保持部の滑り等がない場合に、一層顕著
であり、また吊持具に変形、滑り等がある場合でも、少
なからずこの傾向が見られた。
果、単結晶の荷重が吊持具に移行し始めた初期の段階
（図５のｘ位置）から、結晶の実際の引上げ速度は吊持
具の上昇速度Ｖｂに依存する傾向が強くなり、結晶荷重
が吊持具に僅かに移行しただけで、結晶はＶｂに近い速
度で引上げられることが判った。そしてこの傾向は、吊
持具に変形とか保持部の滑り等がない場合に、一層顕著
であり、また吊持具に変形、滑り等がある場合でも、少
なからずこの傾向が見られた。
【０００９】このため、図５のｘ位置からＶｔ＝Ｖｂ±
Ｖａを一定に保持して引上げると、所望の引上げ速度Ｖ
より大きく設定しているＶｂによって、実際の引上げ速
度が所望の引上げ速度Ｖより大きくなりすぎ、このよう
に実際の引上げ速度と設定の引上げ速度が異なると、結
晶の変形が生じ、変形の度合いによっては、例えば結晶
の成長の中断、直径割れによる歩留り低下、結晶に含有
される酸素等の不純物濃度分布の変動等を引き起こし、
好ましくない。
Ｖａを一定に保持して引上げると、所望の引上げ速度Ｖ
より大きく設定しているＶｂによって、実際の引上げ速
度が所望の引上げ速度Ｖより大きくなりすぎ、このよう
に実際の引上げ速度と設定の引上げ速度が異なると、結
晶の変形が生じ、変形の度合いによっては、例えば結晶
の成長の中断、直径割れによる歩留り低下、結晶に含有
される酸素等の不純物濃度分布の変動等を引き起こし、
好ましくない。
【００１０】そこで、上記のように吊り具の荷重が吊持
具に移行するまでは、トータル速度Ｖｔを所望速度Ｖに
等しく設定するが、荷重が移行し始めた時点からＶｔ＜
Ｖに設定して引上げることによって、これらの不具合を
解消するのである。
具に移行するまでは、トータル速度Ｖｔを所望速度Ｖに
等しく設定するが、荷重が移行し始めた時点からＶｔ＜
Ｖに設定して引上げることによって、これらの不具合を
解消するのである。
【００１１】また本発明の請求項２では、吊持具の変形
等が少ない場合は、前記Ｖｔ＜Ｖの領域でＶｂ＝Ｖに設
定するようにした。
等が少ない場合は、前記Ｖｔ＜Ｖの領域でＶｂ＝Ｖに設
定するようにした。
【００１２】ここで前述のように、吊持具に変形、滑り
がない場合は、結晶の引上げ速度が吊持具の上昇速度Ｖ
ｂに依存する傾向が最も強くなり、荷重が吊持具に僅か
に移行しただけでＶｂにほぼ等しい速度で引上げられ
る。このため、荷重が吊持具に移行した段階（図５のｘ
位置）でＶｂ＝Ｖとし、これに合せてＶａ＝０とすれば
良いことになるが、この時点でＶａ＝０にすると結晶荷
重を吊持具に移行出来なくなる。
がない場合は、結晶の引上げ速度が吊持具の上昇速度Ｖ
ｂに依存する傾向が最も強くなり、荷重が吊持具に僅か
に移行しただけでＶｂにほぼ等しい速度で引上げられ
る。このため、荷重が吊持具に移行した段階（図５のｘ
位置）でＶｂ＝Ｖとし、これに合せてＶａ＝０とすれば
良いことになるが、この時点でＶａ＝０にすると結晶荷
重を吊持具に移行出来なくなる。
【００１３】そこで、荷重を移行し始める時点からＶｂ
＝Ｖとし、Ｖａについては所定割合の荷重が移行される
まで、継続してマイナス（降下）方向を維持し、所定割
合の荷重が移行されたなら、Ｖａ＝０とし、以降、Ｖ＝
Ｖｂとして引上げる。
＝Ｖとし、Ｖａについては所定割合の荷重が移行される
まで、継続してマイナス（降下）方向を維持し、所定割
合の荷重が移行されたなら、Ｖａ＝０とし、以降、Ｖ＝
Ｖｂとして引上げる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで、図１は単結晶引上
げ装置の要部を示す構成概要図、図２は本発明の引上げ
方法による吊り具と吊持具の速度関係を示すグラフであ
る。
した図面に基づき説明する。ここで、図１は単結晶引上
げ装置の要部を示す構成概要図、図２は本発明の引上げ
方法による吊り具と吊持具の速度関係を示すグラフであ
る。
【００１５】本発明の単結晶の引上げ方法は、例えば半
導体材料であるシリコン結晶を育成するいわゆるチョク
ラルスキー法（ＣＺ法）のような単結晶引上げ法におい
て、特に重量の重い単結晶を安全かつ確実に、しかも精
度良く成長させるのに適した引上げ方法であり、本引上
げ方法に使用する装置の概要を図１に基づいて説明す
る。
導体材料であるシリコン結晶を育成するいわゆるチョク
ラルスキー法（ＣＺ法）のような単結晶引上げ法におい
て、特に重量の重い単結晶を安全かつ確実に、しかも精
度良く成長させるのに適した引上げ方法であり、本引上
げ方法に使用する装置の概要を図１に基づいて説明す
る。
【００１６】引上げ装置１は、不図示のルツボを収容す
る不図示の下部チャンバと、この下部チャンバの上部に
取付けられる伸縮自在なベローズチャンバ２と、このベ
ローズチャンバ２の上部に取付けられる昇降体３を備え
ており、この昇降体３は昇降機構４によって上下動自在
にされるとともに、昇降体３の上部には、筒状の軸受部
３ａによって回転自在に支持される保持ケース５が設け
られている。
る不図示の下部チャンバと、この下部チャンバの上部に
取付けられる伸縮自在なベローズチャンバ２と、このベ
ローズチャンバ２の上部に取付けられる昇降体３を備え
ており、この昇降体３は昇降機構４によって上下動自在
にされるとともに、昇降体３の上部には、筒状の軸受部
３ａによって回転自在に支持される保持ケース５が設け
られている。
【００１７】そして前記昇降機構４は、駆動モータ６に
よって軸回りに回転するボールネジ７と、このボールネ
ジ７に螺合する昇降体３の螺合部３ｒと、昇降体３の昇
降動をガイドするガイドバー８を備え、ボールネジ７を
回転させることでベローズチャンバ２を伸縮させながら
昇降体３を昇降動させるようにしている。
よって軸回りに回転するボールネジ７と、このボールネ
ジ７に螺合する昇降体３の螺合部３ｒと、昇降体３の昇
降動をガイドするガイドバー８を備え、ボールネジ７を
回転させることでベローズチャンバ２を伸縮させながら
昇降体３を昇降動させるようにしている。
【００１８】また、前記保持ケース５は、回転機構１０
によって垂直中心軸まわりに回転自在にされている。す
なわち、この回転機構１０は、昇降体３の一端側上部に
取付けられる回転モータ１１と、この回転モータ１１の
出力軸に取付けたプーリ１２及び保持ケース５外周に一
体的に設けた大径のプーリ１３にかけてその周囲に巻回
させるベルト１４を備え、回転モータ１１を駆動するこ
とで保持ケース５を垂直中心軸まわりに回転させること
が出来るようにされている。
によって垂直中心軸まわりに回転自在にされている。す
なわち、この回転機構１０は、昇降体３の一端側上部に
取付けられる回転モータ１１と、この回転モータ１１の
出力軸に取付けたプーリ１２及び保持ケース５外周に一
体的に設けた大径のプーリ１３にかけてその周囲に巻回
させるベルト１４を備え、回転モータ１１を駆動するこ
とで保持ケース５を垂直中心軸まわりに回転させること
が出来るようにされている。
【００１９】また、前記保持ケース５の上部には、吊り
具引上げ機構１５と荷重測定機構１６が設けられてい
る。そして、吊り具引上げ機構１５は、先端に吊り具１
７を取付けたワイヤ１８をモータ１９の駆動で巻上げる
巻上げプーリ２０と、ガイドプーリ２１を備えており、
吊り具１７の先端部には、種結晶２２が保持されてい
る。
具引上げ機構１５と荷重測定機構１６が設けられてい
る。そして、吊り具引上げ機構１５は、先端に吊り具１
７を取付けたワイヤ１８をモータ１９の駆動で巻上げる
巻上げプーリ２０と、ガイドプーリ２１を備えており、
吊り具１７の先端部には、種結晶２２が保持されてい
る。
【００２０】また、荷重測定機構１６は、ガイドプーリ
２１を支持するアーム２３と、このアーム２３の基端側
を枢支する支持部材２４と、アーム２３の先端側を載置
せしめるロードセル２５を備え、吊り具引上げ機構１５
によって単結晶Ｃを引上げる際、ガイドプーリ２１、ア
ーム２３を介してロードセル２５にかかる荷重を測定す
ることで、単結晶Ｃの荷重を測定するようにしている。
２１を支持するアーム２３と、このアーム２３の基端側
を枢支する支持部材２４と、アーム２３の先端側を載置
せしめるロードセル２５を備え、吊り具引上げ機構１５
によって単結晶Ｃを引上げる際、ガイドプーリ２１、ア
ーム２３を介してロードセル２５にかかる荷重を測定す
ることで、単結晶Ｃの荷重を測定するようにしている。
【００２１】また、保持ケース５の中間部には、吊持具
駆動機構２６が設けられている。この吊持具駆動機構２
６は、保持ケース５に取付けられる一対の開閉シリンダ
ユニット２７、２７と、この開閉シリンダユニット２
７、２７のシリンダロッド先端に連結される一対の吊持
具２８、２８を備えており、この吊持具２８、２８は、
中間部がピン３０で枢支されるハサミ構造とされてい
る。すなわち、開閉シリンダユニット２７、２７の作動
によって、吊持具２８、２８下端の結晶保持部２８ａ、
２８ａが開閉する。
駆動機構２６が設けられている。この吊持具駆動機構２
６は、保持ケース５に取付けられる一対の開閉シリンダ
ユニット２７、２７と、この開閉シリンダユニット２
７、２７のシリンダロッド先端に連結される一対の吊持
具２８、２８を備えており、この吊持具２８、２８は、
中間部がピン３０で枢支されるハサミ構造とされてい
る。すなわち、開閉シリンダユニット２７、２７の作動
によって、吊持具２８、２８下端の結晶保持部２８ａ、
２８ａが開閉する。
【００２２】そして以上のような昇降機構４の駆動モー
タ６、及び回転機構１０の回転モータ１１、及び吊り具
引上げ機構１５のモータ１９、及び荷重測定機構１６の
ロードセル２５、及び吊持具駆動機構２６の開閉シリン
ダユニット２７には、不図示の制御装置が接続されてお
り、これらを同期して制御出来るようにしている。
タ６、及び回転機構１０の回転モータ１１、及び吊り具
引上げ機構１５のモータ１９、及び荷重測定機構１６の
ロードセル２５、及び吊持具駆動機構２６の開閉シリン
ダユニット２７には、不図示の制御装置が接続されてお
り、これらを同期して制御出来るようにしている。
【００２３】次に、以上のような引上げ装置による単結
晶の引上げ方法について説明する。まず、吊り具１７に
保持される種結晶２２をルツボの原料融液に接触させ、
回転機構１０の回転モータ１１を作動させて保持ケース
５を静かに回転させつつ吊り具引上げ機構１５によって
ワイヤ１８を所定速度で巻上げる。そして、種結晶２２
の下方に種絞り２９、凹凸部Ｃｋに引続く単結晶Ｃを成
長させる。
晶の引上げ方法について説明する。まず、吊り具１７に
保持される種結晶２２をルツボの原料融液に接触させ、
回転機構１０の回転モータ１１を作動させて保持ケース
５を静かに回転させつつ吊り具引上げ機構１５によって
ワイヤ１８を所定速度で巻上げる。そして、種結晶２２
の下方に種絞り２９、凹凸部Ｃｋに引続く単結晶Ｃを成
長させる。
【００２４】次いで、凹凸部Ｃｋが所定の位置まで引上
げられると、開閉シリンダユニット２７、２７が作動し
てそれまで開いていた吊持具２８、２８が閉じられ、結
晶保持部２８ａ、２８ａの先端が凹凸部Ｃｋの凹部に非
接触状態で近接する。そしてこの結晶保持部２８ａ、２
８ａの上部に、凹凸部Ｃｋの凸部を臨ませるようにす
る。
げられると、開閉シリンダユニット２７、２７が作動し
てそれまで開いていた吊持具２８、２８が閉じられ、結
晶保持部２８ａ、２８ａの先端が凹凸部Ｃｋの凹部に非
接触状態で近接する。そしてこの結晶保持部２８ａ、２
８ａの上部に、凹凸部Ｃｋの凸部を臨ませるようにす
る。
【００２５】結晶保持部２８ａ、２８ａが閉じられる
と、同時に引上げ手段の切り替え移行が開始される。す
なわち、それまで停止していた昇降体３が上昇を開始
し、吊持具２８、２８が徐々に上昇を始めるとともに、
吊り具１７の引上げ速度が徐々に減速され始める。そし
てこの引上げ手段の移行が開始されてからの速度変化の
状態は、図２のグラフに示す通りである。
と、同時に引上げ手段の切り替え移行が開始される。す
なわち、それまで停止していた昇降体３が上昇を開始
し、吊持具２８、２８が徐々に上昇を始めるとともに、
吊り具１７の引上げ速度が徐々に減速され始める。そし
てこの引上げ手段の移行が開始されてからの速度変化の
状態は、図２のグラフに示す通りである。
【００２６】ここで、図２のＶａは吊持具２８に対する
吊り具１７の相対速度であり、Ｖｂは吊持具２８（昇降
体３）の上昇速度である。またグラフ中のａ位置は引上
げ手段の切換え操作開始位置、ｂ位置はＶａ、Ｖｂが一
定になる位置、ｃ位置は吊り具１７にかかる結晶荷重が
吊持具２８に移行し始める位置、ｄ位置は吊持具２８に
所定割合の荷重が移行した位置、ｅ位置は引上げの切換
え操作が終了した位置である。
吊り具１７の相対速度であり、Ｖｂは吊持具２８（昇降
体３）の上昇速度である。またグラフ中のａ位置は引上
げ手段の切換え操作開始位置、ｂ位置はＶａ、Ｖｂが一
定になる位置、ｃ位置は吊り具１７にかかる結晶荷重が
吊持具２８に移行し始める位置、ｄ位置は吊持具２８に
所定割合の荷重が移行した位置、ｅ位置は引上げの切換
え操作が終了した位置である。
【００２７】すなわち、ａ位置から吊持具２８が上昇を
開始し、吊り具１７が減速を始めると、当初の間、両者
のトータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ＋Ｖａが所望速度Ｖに等しく
一定になるよう制御され、また、ａ−ｂ間でＶａがマイ
ナスになる（吊持具２８に対して吊り具１７が降下す
る）と、Ｖｔ＝Ｖｂ−Ｖａが所望速度Ｖに等しく一定に
なるよう制御される。そして結晶保持部２８ａの上方に
位置していた凹凸部Ｃｋの凸部が結晶保持部２８ａに接
近し始める。ここまでの手順は従来と同様であり、ま
た、ａ−ｂ間の傾きが任意に設定出来る点についても従
来通りである。
開始し、吊り具１７が減速を始めると、当初の間、両者
のトータル速度Ｖｔ＝Ｖｂ＋Ｖａが所望速度Ｖに等しく
一定になるよう制御され、また、ａ−ｂ間でＶａがマイ
ナスになる（吊持具２８に対して吊り具１７が降下す
る）と、Ｖｔ＝Ｖｂ−Ｖａが所望速度Ｖに等しく一定に
なるよう制御される。そして結晶保持部２８ａの上方に
位置していた凹凸部Ｃｋの凸部が結晶保持部２８ａに接
近し始める。ここまでの手順は従来と同様であり、ま
た、ａ−ｂ間の傾きが任意に設定出来る点についても従
来通りである。
【００２８】ｃ位置で結晶荷重が吊持具２８に移行し始
めてから、本発明ではＶｔ＜Ｖ（但し、Ｖｔ＝Ｖｂ−Ｖ
ａ）に設定して引上げる。すなわち、従来の方法では、
ｃ位置からもＶｔ＝Ｖに設定してのパターンで引上げ
ていたものであるが、本発明者等は、のパターンより
トータル速度Ｖｔを少なくした方が一層精度良く成長さ
せることが出来るという知見を得て改良したものであ
る。
めてから、本発明ではＶｔ＜Ｖ（但し、Ｖｔ＝Ｖｂ−Ｖ
ａ）に設定して引上げる。すなわち、従来の方法では、
ｃ位置からもＶｔ＝Ｖに設定してのパターンで引上げ
ていたものであるが、本発明者等は、のパターンより
トータル速度Ｖｔを少なくした方が一層精度良く成長さ
せることが出来るという知見を得て改良したものであ
る。
【００２９】すなわち、前述のように、結晶荷重が移行
を開始するｃ位置から、実際の引上げ速度はＶｂに大き
く依存するようになり、目標とする引上げ速度Ｖより大
きくなり過ぎる。そしてこの傾向は、特に吊持具２８の
変形、凹凸部Ｃｋとの滑りがない場合は一層強まり、こ
の場合は、のパターンのように、ｃ位置から直ちにＶ
ｂ＝Ｖ一定に設定することが好ましい。また吊持具２８
に変形等がある場合でも、少なからず上記のような傾向
を示す。
を開始するｃ位置から、実際の引上げ速度はＶｂに大き
く依存するようになり、目標とする引上げ速度Ｖより大
きくなり過ぎる。そしてこの傾向は、特に吊持具２８の
変形、凹凸部Ｃｋとの滑りがない場合は一層強まり、こ
の場合は、のパターンのように、ｃ位置から直ちにＶ
ｂ＝Ｖ一定に設定することが好ましい。また吊持具２８
に変形等がある場合でも、少なからず上記のような傾向
を示す。
【００３０】これは、吊持具に変形等が全くない場合に
は、わずかな結晶荷重が吊持具に移行しただけで、結晶
は吊持具に対して下方向には移動できなくなるためであ
ると考えられる。すなわち、結晶が吊持具に対して下方
向に移動できるためには、吊持具と結晶の接触部にずれ
等が生じる必要があるが、吊持具に変形等の全くない場
合には、このような現象は生じないからである。一方、
吊持具に変形が生じる場合には、前述のようにＶｂの影
響を強く受けることに変わりないが、吊持具の変形等の
影響で結晶が吊持具に対して下方向に多少移動すること
になる。したがって、Ｖｂを所望速度Ｖよりも大きく設
定することで、この下方向への移動分を補正する必要が
ある。
は、わずかな結晶荷重が吊持具に移行しただけで、結晶
は吊持具に対して下方向には移動できなくなるためであ
ると考えられる。すなわち、結晶が吊持具に対して下方
向に移動できるためには、吊持具と結晶の接触部にずれ
等が生じる必要があるが、吊持具に変形等の全くない場
合には、このような現象は生じないからである。一方、
吊持具に変形が生じる場合には、前述のようにＶｂの影
響を強く受けることに変わりないが、吊持具の変形等の
影響で結晶が吊持具に対して下方向に多少移動すること
になる。したがって、Ｖｂを所望速度Ｖよりも大きく設
定することで、この下方向への移動分を補正する必要が
ある。
【００３１】そして、図２のｃ位置からＶｔ＝Ｖｂ−Ｖ
ａを一定に保持して引き上げる場合、Ｖａは結晶荷重を
吊持具に移行させるためにＶａ＞０である。したがっ
て、Ｖｂは常にＶよりも大きな値を取ることになるの
で、実際の引上げ速度が所望引上げ速度より大きくなっ
てしまう。このような理由から、吊持具に変形等がない
場合には、Ｖｂ＞Ｖであるために、結晶は所望速度より
速く引き上げられることになる。吊持具に変形等がある
場合でも、その変形分を補正する程度の速度をＶｂに加
えるだけでよいので、Ｖｔを一定で引き上げると、実際
の結晶引上げ速度は所望速度より速くなってしまう。
ａを一定に保持して引き上げる場合、Ｖａは結晶荷重を
吊持具に移行させるためにＶａ＞０である。したがっ
て、Ｖｂは常にＶよりも大きな値を取ることになるの
で、実際の引上げ速度が所望引上げ速度より大きくなっ
てしまう。このような理由から、吊持具に変形等がない
場合には、Ｖｂ＞Ｖであるために、結晶は所望速度より
速く引き上げられることになる。吊持具に変形等がある
場合でも、その変形分を補正する程度の速度をＶｂに加
えるだけでよいので、Ｖｔを一定で引き上げると、実際
の結晶引上げ速度は所望速度より速くなってしまう。
【００３２】そこで、本発明では、吊持具２８に変形等
がある場合は、との中間領域であるＡ領域となるよ
うＶｔ＜Ｖとして引上げる。また、吊持具２８に変形等
がない場合は、のパターンで引上げる。ここで、Ａ領
域の具体的な最適位置は、吊持具２８の強度、移行時の
結晶重量等の関係から、実験等で経験的に求め設定する
のが好ましい。
がある場合は、との中間領域であるＡ領域となるよ
うＶｔ＜Ｖとして引上げる。また、吊持具２８に変形等
がない場合は、のパターンで引上げる。ここで、Ａ領
域の具体的な最適位置は、吊持具２８の強度、移行時の
結晶重量等の関係から、実験等で経験的に求め設定する
のが好ましい。
【００３３】この間、吊り具１７の速度Ｖａは、従来通
りマイナス側（降下）に保持し、吊り具１７にかかる結
晶荷重を吊持具２８に移行させる。そしてこの荷重に移
行割合は任意であるが、割合をあまり大きくするとワイ
ヤ１８の弛み等が生じて好ましくないので、例えば吊り
具１７にかかっていた荷重の１〜５０％を移行する。そ
して所定割合の荷重が移行されると、Ｖａをゼロにし、
との中間領域に設定している場合は、ＶｂをＶにし
て引上げ手段の切換えを完了する。
りマイナス側（降下）に保持し、吊り具１７にかかる結
晶荷重を吊持具２８に移行させる。そしてこの荷重に移
行割合は任意であるが、割合をあまり大きくするとワイ
ヤ１８の弛み等が生じて好ましくないので、例えば吊り
具１７にかかっていた荷重の１〜５０％を移行する。そ
して所定割合の荷重が移行されると、Ｖａをゼロにし、
との中間領域に設定している場合は、ＶｂをＶにし
て引上げ手段の切換えを完了する。
【００３４】
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。 （実施例）図３に示すの引上げパターンで６″φの
結晶を成長させ、引上げ途中で、吊り具１７から吊持具
２８に引上げ手段を移行した。この際、変形等の少ない
吊持具２８と変形等のある吊持具２８の２種類を使用し
て、移行部分における結晶の変形の度合いを測定した。
らに限定されるものではない。 （実施例）図３に示すの引上げパターンで６″φの
結晶を成長させ、引上げ途中で、吊り具１７から吊持具
２８に引上げ手段を移行した。この際、変形等の少ない
吊持具２８と変形等のある吊持具２８の２種類を使用し
て、移行部分における結晶の変形の度合いを測定した。
【００３５】この結果、変形等のない吊持具２８での
パターンで引上げた時、結晶直径の変動は−０．２mmで
あり、のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は−
９．０mmであった。また、変形等のある吊持具２８で
のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は＋３．２mm
であり、のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は
−６．０mmであった。
パターンで引上げた時、結晶直径の変動は−０．２mmで
あり、のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は−
９．０mmであった。また、変形等のある吊持具２８で
のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は＋３．２mm
であり、のパターンで引上げた時、結晶直径の変動は
−６．０mmであった。
【００３６】従って、変形等のない吊持具２８による場
合は、のパターンが有効であり、変形等のない吊持具
２８による場合は、との中間領域であるＡ領域が有
効であることが立証された。
合は、のパターンが有効であり、変形等のない吊持具
２８による場合は、との中間領域であるＡ領域が有
効であることが立証された。
【００３７】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明は、請求項１のよう
に、吊り具による引上げから吊持具による引上げに移行
するような引上げ方法において、吊り具の荷重が吊持具
に移行するまでは、吊持具に対する吊り具の相対的な上
昇・降下速度Ｖａと、吊持具の上昇速度Ｖｂのトータル
速度Ｖｔ＝Ｖｂ±Ｖａを所望速度Ｖに等しく設定して一
定とし、荷重が移行し始めた時点からＶｔ＜Ｖに設定し
て引上げるようにしたため、最初から最後までトータル
速度をＶ一定で引上げる方法に較べて、より精度良く成
長させることが出来、例えば結晶の変形によって結晶成
長の中断を余儀なくされたり、直径割れによって歩留り
が低下したり、酸素等の含有不純物分布濃度の変動等を
招くような不具合を防止出来る。また請求項２のよう
に、吊持具の変形等が少ない場合は、Ｖｔ＜Ｖの領域で
Ｖｂ＝Ｖに設定することが好ましい。
に、吊り具による引上げから吊持具による引上げに移行
するような引上げ方法において、吊り具の荷重が吊持具
に移行するまでは、吊持具に対する吊り具の相対的な上
昇・降下速度Ｖａと、吊持具の上昇速度Ｖｂのトータル
速度Ｖｔ＝Ｖｂ±Ｖａを所望速度Ｖに等しく設定して一
定とし、荷重が移行し始めた時点からＶｔ＜Ｖに設定し
て引上げるようにしたため、最初から最後までトータル
速度をＶ一定で引上げる方法に較べて、より精度良く成
長させることが出来、例えば結晶の変形によって結晶成
長の中断を余儀なくされたり、直径割れによって歩留り
が低下したり、酸素等の含有不純物分布濃度の変動等を
招くような不具合を防止出来る。また請求項２のよう
に、吊持具の変形等が少ない場合は、Ｖｔ＜Ｖの領域で
Ｖｂ＝Ｖに設定することが好ましい。
【図１】単結晶引上げ装置の要部を示す構成概要図であ
る。
る。
【図２】本発明の引上げ方法による吊り具と吊持具の速
度関係を示すグラフであり、Ｖａは吊持具に対する吊り
具の相対上昇・降下速度、Ｖｂは吊持具の上昇速度であ
る。
度関係を示すグラフであり、Ｖａは吊持具に対する吊り
具の相対上昇・降下速度、Ｖｂは吊持具の上昇速度であ
る。
【図３】実施例における具体的な引上げ速度の一例であ
る。
る。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、従来の引上げ方法を説明す
る作用図である。
る作用図である。
【図５】従来の引上げ方法による吊り具と吊持具の速度
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…引上げ装置、 ２…ベローズチ
ャンバ、３…昇降体、 ３ａ…
軸受部、３ｒ…螺合部、 ４…昇
降機構、５…保持ケース、 ６…駆
動モータ、７…ボールネジ、 ８…
ガイドバー、１０…回転機構、 １
１…回転モータ、１２…プーリ、
１３…プーリ、１４…ベルト、
１５…吊り具引上げ機構、１６…荷重測定機構、
１７…吊り具、１８…ワイヤ、
１９…モータ、２０…巻上げプーリ、
２１…ガイドプーリ、２２…種結晶、
２３…アーム、２４…支持部材、
２５…ロードセル、２６…吊持具駆
動機構、 ２７…開閉シリンダユニット、
２８…吊持具、 ２８ａ…結晶保
持部、２９…種絞り、 ３０…ピ
ン、５１…ワイヤ、 ５２…吊り
具、５３…種結晶、 ５４…吊り
具引上げ機構、５６…昇降体、
５７…保持ケース、５８…シリンダユニット、
５９…種絞り、６０…吊持具、Ｃ…単結晶、
Ｃｋ…凹凸部。
ャンバ、３…昇降体、 ３ａ…
軸受部、３ｒ…螺合部、 ４…昇
降機構、５…保持ケース、 ６…駆
動モータ、７…ボールネジ、 ８…
ガイドバー、１０…回転機構、 １
１…回転モータ、１２…プーリ、
１３…プーリ、１４…ベルト、
１５…吊り具引上げ機構、１６…荷重測定機構、
１７…吊り具、１８…ワイヤ、
１９…モータ、２０…巻上げプーリ、
２１…ガイドプーリ、２２…種結晶、
２３…アーム、２４…支持部材、
２５…ロードセル、２６…吊持具駆
動機構、 ２７…開閉シリンダユニット、
２８…吊持具、 ２８ａ…結晶保
持部、２９…種絞り、 ３０…ピ
ン、５１…ワイヤ、 ５２…吊り
具、５３…種結晶、 ５４…吊り
具引上げ機構、５６…昇降体、
５７…保持ケース、５８…シリンダユニット、
５９…種絞り、６０…吊持具、Ｃ…単結晶、
Ｃｋ…凹凸部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(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 村岡 正三
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10−101473（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−285893（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−295893（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−36187（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−2893（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−172981（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 15/32
C30B 29/06 502
Claims (2)
- 【請求項１】 吊り具によって吊持される種結晶の下方
に単結晶を成長させ、前記吊り具によって結晶を所定の
位置まで引上げた後、吊持具を閉じて結晶の所定部に臨
ませ、引上げ手段を吊り具から吊持具に移行させつつ、
同時に結晶と吊持具を上下に相対移動させて結晶荷重を
吊り具から吊持具に移行させるようにした単結晶の引上
げ方法であって、前記吊り具の荷重が吊持具に移行する
までは、吊持具に対する吊り具の相対的な上昇・降下速
度Ｖａと、吊持具の上昇速度Ｖｂのトータル速度Ｖｔ＝
Ｖｂ±Ｖａを所望速度Ｖに等しく設定して一定とし、荷
重が移行し始めた時点からＶｔ＜Ｖに設定し、所定割合
の荷重の移行が終えた時点でＶｂ＝Ｖに設定して引上げ
ることを特徴とする単結晶の引上げ方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の単結晶の引上げ方法に
おいて、前記吊持具の変形等が少ない場合は、前記Ｖｔ
＜Ｖの領域でＶｂ＝Ｖに設定することを特徴とする単結
晶の引上げ方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29745796A JP3438492B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 単結晶の引上げ方法 |
| US08/944,869 US5882397A (en) | 1996-10-18 | 1997-10-06 | Crystal pulling method |
| TW086114690A TW390918B (en) | 1996-10-18 | 1997-10-07 | Crystal pulling method |
| EP97308001A EP0837160A1 (en) | 1996-10-18 | 1997-10-09 | Crystal pulling method |
| KR1019970053385A KR19980032937A (ko) | 1996-10-18 | 1997-10-17 | 결정인상방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29745796A JP3438492B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 単結晶の引上げ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10120489A JPH10120489A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3438492B2 true JP3438492B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17846759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29745796A Expired - Fee Related JP3438492B2 (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 単結晶の引上げ方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5882397A (ja) |
| EP (1) | EP0837160A1 (ja) |
| JP (1) | JP3438492B2 (ja) |
| KR (1) | KR19980032937A (ja) |
| TW (1) | TW390918B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3596226B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2004-12-02 | 信越半導体株式会社 | 単結晶保持装置 |
| KR19980079891A (ko) * | 1997-03-27 | 1998-11-25 | 모리 레이자로 | 단결정 성장장치 및 단결정 성장방법 |
| JPH10273390A (ja) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Super Silicon Kenkyusho:Kk | 半導体単結晶製造装置 |
| JPH10279386A (ja) * | 1997-03-31 | 1998-10-20 | Super Silicon Kenkyusho:Kk | 単結晶引上げ装置及び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法 |
| JP3964002B2 (ja) * | 1997-06-02 | 2007-08-22 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 単結晶保持装置及び単結晶保持方法 |
| JPH11199374A (ja) * | 1998-01-07 | 1999-07-27 | Komatsu Ltd | 単結晶の引き上げ装置および落下防止装置 |
| DE102009024473B4 (de) * | 2009-06-10 | 2015-11-26 | Siltronic Ag | Verfahren zum Ziehen eines Einkristalls aus Silizium und danach hergestellter Einkristall |
| US9580832B2 (en) * | 2013-10-25 | 2017-02-28 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Pulling head having a magnetic drive |
| KR101674287B1 (ko) * | 2015-01-21 | 2016-11-08 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳의 직경 제어 시스템 및 제어 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4371502A (en) * | 1980-02-08 | 1983-02-01 | Ferrofluidics Corporation | Crystal growing furnace pulling head |
| NL8102566A (nl) * | 1980-06-14 | 1982-01-04 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Inrichting voor het door middel van een opwikkelbaar trekorgaan uit een kroes trekken van een enkel kristal. |
| JPS62288191A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | 単結晶成長方法及びその装置 |
| JPS6447914A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-22 | Shinetsu Handotai Kk | Apparatus for measuring crystal-rod lifting load |
| JPH07515B2 (ja) * | 1990-04-11 | 1995-01-11 | 信越半導体株式会社 | 結晶引上装置 |
| JPH07172981A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-11 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体単結晶の製造装置および製造方法 |
| JPH08212055A (ja) * | 1995-02-02 | 1996-08-20 | Ricoh Co Ltd | ビット検索器並びに中央演算処理装置 |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP29745796A patent/JP3438492B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-06 US US08/944,869 patent/US5882397A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-10-07 TW TW086114690A patent/TW390918B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-10-09 EP EP97308001A patent/EP0837160A1/en not_active Withdrawn
- 1997-10-17 KR KR1019970053385A patent/KR19980032937A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980032937A (ko) | 1998-07-25 |
| EP0837160A1 (en) | 1998-04-22 |
| TW390918B (en) | 2000-05-21 |
| US5882397A (en) | 1999-03-16 |
| JPH10120489A (ja) | 1998-05-12 |
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