JP4389487B2

JP4389487B2 - 単結晶製造装置およびその設置方法

Info

Publication number: JP4389487B2
Application number: JP2003160586A
Authority: JP
Inventors: 義弘明石
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004359503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルツボ内の融液に対して磁場を印加しつつ、チョクラルスキー法によりルツボ内の融液から単結晶を引上げる単結晶製造装置およびその設置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコンの単結晶を成長させる方法として、チョクラルスキー法が知られている。チョクラルスキー法とは、石英製のルツボ内で原料を溶融し、その融液内に種結晶を浸して、種結晶およびルツボを逆方向に回転させながら、種結晶を引上ワイヤで徐々に引き上げることにより、その下にシリコンの単結晶を成長させる方法である。
【０００３】
ところで、このチョクラルスキー法においては、上記単結晶の育成中に、石英製のルツボに含まれる酸素が融液中に溶け込み、その一部が単結晶に取り込まれるという現象が生じる。そして、単結晶に取り込まれた酸素は単結晶の品質に様々な影響を及ぼすことから、この酸素濃度を制御するために、磁場印加装置を引上炉本体の周囲に配置してルツボ内の融液に磁場を印加する構成の単結晶製造装置が広く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁場印加装置を有する上記従来の単結晶製造装置においては、引上炉本体と磁場印加装置を支持する支持フレームが一体化されていたために、磁場印加装置で発生した振動が支持フレームを通じて引上炉本体に伝わり、その振動が融液の液面振動を誘発して単結晶の製造に悪影響を及ぼす虞があった。磁場印加装置側から発生する振動としては、例えば、磁場印加装置の昇降に伴う振動や、作業者が支持フレームに乗って引上炉本体の運転状態を目視確認するとき等に生じる振動などがあり、さらに、磁場印加装置として超伝導マグネットを用いた場合には、冷却器に備わる複数のコンプレッサから発生する振動などもある。各コンプレッサから発生する個々の振動自体は僅かなものであるが、複数のコンプレッサから発生した振動が合成されると、引上ワイヤを共振させ得るような周波数（１８Ｈｚ以上）の振動に発展することもあり、その場合、単結晶の引上げが非常に不安定になるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、磁場印加装置で発生した振動が引上炉本体に伝搬するのを防止することができ、安定した状態で単結晶の引上げを行うことができる単結晶製造装置およびその設置方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、チョクラルスキー法によりルツボ内の融液から単結晶を引上げる引上炉本体と、この引上炉本体の外側から上記ルツボ内の融液に対して磁場を印加する磁場印加装置とを備えてなる単結晶製造装置において、上記引上炉本体を支持する第１支持フレームと、上記磁場印加装置を支持する第２支持フレームとを有し、両支持フレームが互いに分離された状態で設置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
この請求項１に記載の発明によれば、引上炉本体を支持する第１支持フレームと、磁場印加装置を支持する第２支持フレームとが互いに分離された状態で設置されているので、磁場印加装置から振動が発生した場合においても、その振動が引上炉本体に伝搬するのを防止することができ、安定した状態で単結晶の引上げを行うことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の単結晶製造装置を設置する際に、上記第１支持フレームと上記第２支持フレームとを相対的に位置決めした状態で両支持フレーム間にカップリングを装着して、このカップリングにより両支持フレームを一体化し、その後、両支持フレームを一体化した状態のまま予め設定された位置に設置して、設置完了後に、上記カップリングを取り外して上記第１支持フレームと上記第２支持フレームとを互いに分離するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この請求項２に記載の発明によれば、第１支持フレームと第２支持フレームとを互いに分離した状態で設置する場合においても、一体構造の従来の支持フレームと同様に、両支持フレームを容易に設置することができる。また、第１支持フレームと第２支持フレームの相対位置にズレが生じる心配もない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る単結晶製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。この単結晶製造装置は、チョクラルスキー法により単結晶を引上げる引上炉本体１０と、この引上炉本体１０の外側から磁場を印加する磁場印加装置２０とを備えている。
【００１１】
引上炉本体１０の内部には、支持軸１２により回転自在かつ昇降自在に支持された状態でルツボ１１が設置されている。ルツボ１１は、石英製の内層容器と黒鉛製の外層容器とからなり、このルツボ１１の周囲には、その外周に沿ってヒータ（図示省略）が配置される一方、ルツボ１１の上方には、回転自在かつ昇降自在な引上ワイヤ（図示省略）が配設されている。この引上ワイヤの下端部には種結晶（図示省略）が取り付けられており、この種結晶をルツボ１１内の融液に浸して、引上ワイヤおよび支持軸１２を逆方向に回転させながら、融液から種結晶を徐々に引き上げることにより、その下にシリコンの単結晶が成長するようになっている。
この引上炉本体１０の下方には、当該引上炉本体１０を支持する略円筒状の第１支持フレーム１５が、床パネル３１下方の基台３０上に据え付けられている。
【００１２】
一方、磁場印加装置２０は、引上炉本体１０の外周に沿って配置されてルツボ１１内の融液に対してカスプ型の磁場を印加する一対の円環状の磁石２１と、この磁石２１を昇降させるための昇降機構とを備えている。磁石２１には超伝導マグネットが用いられ、この磁石２１の上端部には、冷却用のコンプレッサ（図示省略）が一定の間隔で複数配設されている。他方、昇降機構は、磁石２１を載置する載置台２２と、この載置台２２を昇降自在に支持する支持軸２３とを有し、この支持軸２３が第２支持フレーム２５のベース部２６上に立設されている。
【００１３】
第２支持フレーム２５は、第１支持フレーム１５の底面１６の外径よりも大きい内径を有する円環状のベース部２６と、このベース部２６の外周に沿うように立設されて上端が床パネル３１の高さに達する円筒状の側壁部２７とを備えている。この側壁部２７の上端には、第２支持フレーム２５の上側開口２９を遮蔽する遮蔽板２８が取り付けられ、この遮蔽板２８には、磁石２１を上下に挿通させるための開口部が形成されている。この第２支持フレーム２５は、そのベース部２６の中心が第１支持フレーム１５の底面１６の中心と一致するように位置決めされた状態で、床パネル３１下方の基台３０上に据え付けられている。すなわち、第２支持フレーム２５と第１支持フレーム１５とが互いに離間した状態で基台３０上に設置されるようになっている。また、基台３０は絶縁体により構成されて、両支持フレーム１５、２５間における電気や熱の移動を阻止可能となっている。
【００１４】
以上のように、上記構成からなる単結晶製造装置によれば、引上炉本体１０を支持する第１支持フレーム１５と、磁場印加装置２０を支持する第２支持フレーム２５とが互いに分離された状態で設置されているので、磁場印加装置２０から振動（例えば、磁石２１の昇降に伴う振動や、コンプレッサの作動に伴う振動など）が発生したとしても、その振動が引上炉本体１０に伝搬するのを防止することができ、安定した状態で単結晶の引上げを行うことができる。
【００１５】
なお、上記構成からなる単結晶製造装置を設置する場合には、例えば、図２に示すように、第１支持フレーム１５と第２支持フレーム２５との間に嵌入した状態において両支持フレーム１５、２５を相対的に位置決め可能で、かつボルト等の着脱自在な止着部材３４を用いて両支持フレーム１５、２５に固定可能なカップリング３３を用意する。次いで、第１支持フレーム１５と第２支持フレーム２５との間に上記カップリング３３を装着して両支持フレーム１５、２５を互いに連結することにより、両支持フレーム１５、２５を一体化する。その後、両支持フレーム１５、２５を一体化した状態のまま基台３０上（予め設定された位置）に設置して、設置完了後に、カップリング３３を取り外す。これにより、第１支持フレーム１５と第２支持フレーム２５とが互いに分離された状態で予め設定された位置に正確に設置されることとなる。
【００１６】
このように、第１支持フレーム１５と第２支持フレーム２５とを互いに分離した状態で設置する場合においても、上記のようなカップリング３３を用いることによって、一体構造の従来の支持フレームを設置する場合と同様に、両支持フレーム１５、２５を容易に設置することができる。また、第１支持フレーム１５と第２支持フレーム２５の相対位置にズレが生じるのを防止することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁場印加装置から振動が発生した場合においても、その振動が引上炉本体に伝搬するのを防止することができる。したがって、安定した状態で単結晶の引上げを行うことができ、上記振動による単結晶の品質低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単結晶製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の単結晶製造装置の設置に用いられるカップリングの一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０引上炉本体
１１ルツボ
１５第１支持フレーム
２０磁場印加装置
２５第２支持フレーム
３３カップリング

Claims

チョクラルスキー法によりルツボ内の融液から単結晶を引上げる引上炉本体と、この引上炉本体の外側から上記ルツボ内の融液に対して磁場を印加する磁場印加装置とを備えてなる単結晶製造装置において、
上記引上炉本体を支持する第１支持フレームと、上記磁場印加装置を支持する第２支持フレームとを有し、両支持フレームが互いに分離された状態で設置されていると共に、上記第１支持フレームと上記第２支持フレームを相対的に位置決めした状態で両支持フレームを固定可能なカップリングを備えることを特徴とする単結晶製造装置。
チョクラルスキー法によりルツボ内の融液から単結晶を引上げる引上炉本体と、この引上炉本体の外側から上記ルツボ内の融液に対して磁場を印加する磁場印加装置とを備え、上記引上炉本体を支持する第１支持フレームと、上記磁場印加装置を支持する第２支持フレームとを有し、両支持フレームが互いに分離された状態で設置されている単結晶製造装置の設置方法であって、
前記単結晶製造装置に備わる上記第１支持フレームと上記第２支持フレームとを相対的に位置決めした状態で両支持フレーム間にカップリングを装着して、このカップリングにより両支持フレームを一体化し、その後、両支持フレームを一体化した状態のまま予め設定された位置に設置して、設置完了後に、上記カップリングを取り外して上記第１支持フレームと上記第２支持フレームとを互いに分離するようにしたことを特徴とする単結晶製造装置の設置方法。