JP4662362B2 - Single crystal pulling device - Google Patents
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Description
本発明は、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という)によって単結晶を引上げる単結晶引上装置に関する。 The present invention relates to a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”).
シリコン単結晶の育成に関し、CZ法が広く用いられている。この方法は、ルツボ内に収容されたシリコン溶融液の表面に種結晶を接触させ、ルツボを回転させるとともに、この種結晶を反対方向に回転させながら上方へ引上げることによって、種結晶の下端に単結晶を形成していくものである。 The CZ method is widely used for the growth of silicon single crystals. In this method, the seed crystal is brought into contact with the surface of the silicon melt contained in the crucible, the crucible is rotated, and the seed crystal is pulled upward while rotating in the opposite direction. A single crystal is formed.
図9に示すように、従来のCZ法を用いた引上げ法は、先ず、石英ガラスルツボ200に原料シリコンを装填し、ヒータ201により加熱してシリコン融液Mとする。しかる後、引上げ用のワイヤ202に取り付けられた種結晶Pをシリコン融液Mに接触させてシリコン結晶Cを引上げる。
As shown in FIG. 9, in the pulling method using the conventional CZ method, first, raw silicon is loaded into a
一般に、引上げ開始に先立ち、シリコン融液Mの温度が安定した後、図10に示すように、種結晶Pをシリコン融液Mに接触させて種結晶Pの先端部を溶解するネッキングを行う。ネッキングとは、種結晶Pをシリコン融液Mに接触させることで発生するサーマルショックによりシリコン単結晶に生じる転位を除去する不可欠の工程である。このネッキングによりネック部P1が形成される。また、このネック部P1は、一般的に、直径が3〜4mmで、その長さが30〜40mm以上必要とされている。 In general, prior to the start of pulling, after the temperature of the silicon melt M is stabilized, as shown in FIG. 10, necking is performed in which the seed crystal P is brought into contact with the silicon melt M to dissolve the tip of the seed crystal P. Necking is an indispensable process for removing dislocations generated in a silicon single crystal due to a thermal shock generated by bringing the seed crystal P into contact with the silicon melt M. The neck portion P1 is formed by this necking. The neck portion P1 is generally required to have a diameter of 3 to 4 mm and a length of 30 to 40 mm or more.
また、引上げ開始後の工程としては、ネッキング終了後、直胴部直径にまで結晶を広げるクラウン部形成工程、製品となる単結晶を育成する直胴部形成工程、直胴部形成工程後の単結晶直径を除除に小さくし、下面を形成するテール部形成工程が行われる。
尚、このCZ法を用いたシリコン単結晶の製造方法については、例えば特許文献1(特開2005−97049号公報)に記載されている。
In addition, after the start of the pulling, the necking process after the necking is completed, the crown part forming process for expanding the crystal to the diameter of the straight body part, the straight body part forming process for growing the single crystal as the product, and the single body part forming process A tail portion forming step is performed in which the crystal diameter is reduced to a minimum and the lower surface is formed.
A method for producing a silicon single crystal using the CZ method is described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-97049).
ところで、CZ法により製造される単結晶は、これまで直径が8インチで、重量が100kg前後のものが主流であった。しかし、最近になって更なる大口径化が求められ、12インチ結晶では、300kg以上に達する単結晶の製造が行われるようになってきている。このため、地震等により大きな揺れが発生した場合には、単結晶の重量に、揺れによる外力が加わり、単結晶の重量を支えきれずに単結晶の育成中にネックが破断し、単結晶がルツボに落下する危険性が高くなっていた。
また、単結晶が大きくなると、地震等の外力が加えられなくても、単結晶の自重によりネックが破断し単結晶が落下する虞があり、単結晶の重量によらず安全に引上げることのできる方法が求められていた。
By the way, single crystals manufactured by the CZ method have so far been 8 inches in diameter and about 100 kg in weight. However, recently, further increase in diameter has been demanded, and with 12 inch crystals, single crystals reaching 300 kg or more have been manufactured. For this reason, when a large shake occurs due to an earthquake or the like, an external force due to the shake is added to the weight of the single crystal, the neck breaks during the growth of the single crystal without supporting the weight of the single crystal, and the single crystal is The risk of falling into the crucible was high.
In addition, if the single crystal becomes large, the neck may break due to its own weight even if an external force such as an earthquake is not applied, and the single crystal may fall, and it can be safely lifted regardless of the weight of the single crystal. There was a need for a way to do it.
このような問題に対し特許文献2(特開平11−228288号公報)には、図11に示すように単結晶Cのクラウン部C1にくびれ部C2を形成し、そのくびれ部C2を爪部250でクランプすることにより単結晶Cの落下を防止する単結晶保持装置が開示されている。尚、図11において、左半分は爪部250を閉じた単結晶保持前の状態、右半分は爪部250がくびれ部C2に当接して単結晶Cを保持している状態が示されている。
With respect to such a problem, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-228288) discloses that a constricted portion C2 is formed in a crown portion C1 of a single crystal C as shown in FIG. Discloses a single crystal holding device that prevents the single crystal C from falling. In FIG. 11, the left half shows the state before holding the single crystal with the
この単結晶保持装置において、爪部250はリング状の板からなる保持装置本体252に揺動自在に取り付けられ、ワイヤ251の引上げ、または、繰り出し操作により開閉するように構成されている。
単結晶Cの引上げ時には、爪部250を閉じた状態でくびれ部C2に当接させ、単結晶Cを保持した状態で引上げ動作がなされる。これにより、仮にネック部P1が切断されても、単結晶Cのルツボ内への落下を防止できるようになされている。
尚、単結晶Cの保持前においては、図11の左半分に示すように保持装置本体252はスラストベアリング253を介して支持台254に担持され、爪部250をくびれ部に当接させる際の衝撃を緩和するため、ワイヤ251によって単結晶Cと同一方向に回転するようになされている。
In this single crystal holding device, the
When pulling up the single crystal C, the pulling operation is performed with the single crystal C held while the
Before holding the single crystal C, as shown in the left half of FIG. 11, the holding device
しかしながら、特許文献2に示される単結晶保持装置にあっては、図11の右半分に示すように爪部250の先端がくびれ部C2の上側テーパー面に当接する構成となっており、接触の際の応力が一点に集中するために有転位化しやすいという課題があった。
また、単結晶Cを保持するまでは、保持装置本体252は、スラストベアリング253を介して炉内で回転しているため、炉内で発塵する虞があった。
However, in the single crystal holding device shown in
Further, until the single crystal C is held, the holding device
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、単結晶を引上げる工程において、ネック部が破断することがあっても、ルツボ内への単結晶の落下を防ぐことができ、且つ、結晶が有転位化する可能性を低減することのできる単結晶引上装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and can prevent the single crystal from falling into the crucible even when the neck portion breaks in the step of pulling up the single crystal. An object of the present invention is to provide a single crystal pulling apparatus that can reduce the possibility of dislocation of crystals.
前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶引上装置は、チョクラルスキー法によりルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置において、前記単結晶を引上げる引上げ手段と、前記単結晶のクラウン部にくびれ部を形成するくびれ形成手段と、単結晶のルツボへの落下を防止するための単結晶落下防止手段を、少なくとも備え、前記単結晶落下防止手段が、貫通孔が設けられたリング本体と、前記リング本体の貫通孔の側面に形成された上方に臨む傾斜面と、前記リング本体を昇降移動させるリング本体昇降手段と、前記貫通孔内の傾斜面を摺動可能に設けられ、前記くびれ部上側のテーパー面に係止可能な複数の爪部と、前記複数の爪部を昇降移動させる爪部昇降手段と、前記リング本体昇降手段、複数の爪部及び爪部昇降手段の動作制御を行う制御手段と、を具備し、前記リング本体に対して爪部を引き上げることによって、爪部が傾斜面を上方向に摺動し、爪先が開いた状態となされ、前記リング本体に対して爪部を引き下げることによって、爪部が傾斜面を下方向に摺動し、爪先を閉じた状態となされるように構成され、前記単結晶の引上げの際、前記制御手段の制御により、前記複数の爪部は、爪先が前記くびれ部の周囲に位置するよう閉じられ、単結晶と接触することなく該単結晶との間に所定の間隙を形成することに特徴を有する。 In order to solve the above-described problems, a single crystal pulling apparatus according to the present invention is a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal from a crucible by the Czochralski method. At least a constriction forming means for forming a constriction in the crown part of the single crystal and a single crystal fall prevention means for preventing the single crystal from dropping into the crucible, wherein the single crystal fall prevention means is provided with a through-hole. A ring main body, an upwardly inclined surface formed on a side surface of the through hole of the ring main body, a ring main body lifting / lowering means for moving the ring main body up and down, and an inclined surface in the through hole can be slid. A plurality of claw portions provided and engageable with the tapered surface on the upper side of the constricted portion; a claw portion lifting / lowering means for moving the plurality of claw portions up and down; the ring main body lifting / lowering means; means Comprising a control means for controlling the operation, and by raising the claw portion against the ring body, the pawl portion slides upward inclined surface, made between a state in which toe is opened, to the ring body On the other hand, by pulling down the claw part, the claw part slides down the inclined surface and the toe is closed, and when the single crystal is pulled, by the control of the control means, The plurality of claw portions are characterized in that a toe is closed so as to be positioned around the constricted portion, and a predetermined gap is formed between the plurality of claw portions without contacting the single crystal.
このように構成されることにより、単結晶の成長から引き上げまで、単結晶の落下を防止するための爪部が単結晶に接触することがないため、その接触による衝撃に起因する有転位化を防止することができる。また、単結晶の落下を防止するための可動部は爪部のみであるため、発塵も抑制することができる。
また、単結晶の引き上げ中にネック部の破断等により単結晶が落下しても、くびれ部上側のテーパー面が爪部に係止するため、爪部により単結晶を保持することができ、ルツボ内への単結晶の落下を防ぐことができる。
また、単結晶の引き上げ中に仮に単結晶が有転位化しても、爪部と単結晶とを接触させずに単結晶を再度ルツボへ戻すことができるため、容易に再引上げ(メルトバック)することができる。
By being configured in this way, since the claw portion for preventing the single crystal from falling does not come into contact with the single crystal from the growth to the pulling of the single crystal, the dislocation caused by the impact due to the contact is prevented. Can be prevented. Moreover, since the movable part for preventing the single crystal from dropping is only the claw part, dust generation can be suppressed.
In addition, even if the single crystal falls during the pulling of the single crystal due to breaking of the neck portion, etc., the single crystal can be held by the claw portion because the tapered surface on the upper side of the constriction portion is locked to the claw portion. It is possible to prevent the single crystal from falling into the inside.
In addition, even if the single crystal is dislocated during the pulling of the single crystal, the single crystal can be returned to the crucible again without bringing the nail portion and the single crystal into contact with each other, so that it can be easily pulled back (melt back). be able to.
また、前記複数の爪部は、爪先を閉じた状態で、前記テーパー面に対する係止面が、前記くびれ部上側のテーパー面に平行となるよう設けられることが望ましい。
このようにすることで、単結晶の落下の際の衝撃を緩和することができ、爪部と単結晶との接触面が広くなるため、単結晶を安定して保持することができる。
Further, it is desirable that the plurality of claw portions are provided so that a locking surface with respect to the tapered surface is parallel to the tapered surface on the upper side of the constricted portion in a state where the toe is closed.
By doing so, the impact when the single crystal falls can be mitigated, and the contact surface between the claw portion and the single crystal becomes wide, so that the single crystal can be stably held.
また、前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶引上装置は、チョクラルスキー法によりルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置において、前記単結晶を引上げる引上げ手段と、前記単結晶のクラウン部にくびれ部を形成するくびれ形成手段と、単結晶のルツボへの落下を防止するための単結晶落下防止手段を、少なくとも備え、前記単結晶落下防止手段が、貫通孔が設けられたリング本体と、前記リング本体の貫通孔の側面に形成された上方に臨む傾斜面と、前記リング本体を昇降移動させるリング本体昇降手段と、前記貫通孔内の傾斜面を摺動可能に設けられ、前記くびれ部上側のテーパー面に係止可能な複数の爪部と、前記複数の爪部を昇降移動させる爪部昇降手段と、前記リング本体昇降手段、複数の爪部及び爪部昇降手段の動作制御を行う制御手段と、を具備し、前記リング本体に対して爪部を引き上げることによって、爪部が傾斜面を上方向に摺動し、爪先が開いた状態となされ、前記リング本体に対して爪部を引き下げることによって、爪部が傾斜面を下方向に摺動し、爪先を閉じた状態となされるように構成され、前記単結晶の引上げの際、前記制御手段の制御により、前記複数の爪部は、爪先が前記くびれ部の周囲に位置するよう閉じられ、単結晶と面接触することにより該単結晶を保持することに特徴を有する。 In order to solve the above-described problem, the single crystal pulling apparatus according to the present invention includes a pulling means for pulling up the single crystal in the single crystal pulling apparatus that pulls the single crystal from the crucible by the Czochralski method. A constriction forming means for forming a constriction in the crown portion of the single crystal, and a single crystal fall prevention means for preventing the single crystal from falling into the crucible, the single crystal fall prevention means comprising a through hole A ring main body provided with, an inclined surface facing upward formed on a side surface of the through hole of the ring main body, a ring main body lifting / lowering means for moving the ring main body up and down, and sliding on the inclined surface in the through hole A plurality of claw portions that can be locked to the tapered surface on the upper side of the constricted portion, a claw portion lifting means for moving the plurality of claw portions up and down, the ring body lifting means, the plurality of claw portions, and the claw Division Comprising a control means for controlling the operation of the unit, the said by raising the claw portion against the ring body, the pawl portion slides upward inclined surface, made between a state in which toe is opened, the ring By pulling down the claw portion with respect to the main body, the claw portion is configured to slide downward on the inclined surface and to close the toe, and when the single crystal is pulled up, the control means controls Thus, the plurality of claw portions are characterized in that the toe is closed so as to be positioned around the constricted portion, and the single crystal is held by being in surface contact with the single crystal.
このように、単結晶引上げ工程において、爪部が単結晶のくびれ部上側のテーパー面に面接触した状態になされることで、高重量の単結晶であっても落下させることなく引上げることができる。また、爪部とテーパー面とが接触する際に、面接触することにより応力が分散され、有転位化の可能性を低減することができる。 Thus, in the single crystal pulling step, the nail portion is brought into surface contact with the tapered surface on the upper side of the single crystal constriction, so that even a heavy single crystal can be pulled without dropping. it can. Further, when the claw portion and the tapered surface come into contact with each other, stress is dispersed by the surface contact, and the possibility of dislocation formation can be reduced.
また、前記複数の爪部は、可動部を最小限にするため、相対向する一対の爪部であることが望ましい。
このように、相対向する一対の爪部であれば可動部を最小限の構成とすることができるため、コストを低減することができ、また、発塵の可能性も低減される。
また、前記単結晶の引上げ前において、前記複数の爪部は、前記制御手段の制御により、爪先を開いた状態になされ、前記爪部昇降手段により炉内上部で待機するよう制御されることが望ましい。
このようにすることで、リング本体及び爪部への熱による劣化の影響を避けることができる。
In addition, the plurality of claw portions are preferably a pair of claw portions opposed to each other in order to minimize the movable portion.
As described above, since the movable portion can have a minimum configuration as long as the pair of claws are opposed to each other, the cost can be reduced and the possibility of dust generation is also reduced.
Further, before the pulling of the single crystal, the plurality of claw portions are controlled to be in a state in which the toes are opened under the control of the control means, and controlled to stand by in the upper part of the furnace by the claw portion lifting / lowering means. desirable.
By doing in this way, the influence of the deterioration by the heat | fever to a ring main body and a nail | claw part can be avoided.
本発明によれば、単結晶を引上げる工程において、ネック部が破断することがあっても、ルツボ内への単結晶の落下を防ぐことができ、且つ、結晶が有転位化する可能性を低減することのできる単結晶引上装置を得ることができる。 According to the present invention, in the step of pulling up the single crystal, even if the neck portion may break, the single crystal can be prevented from falling into the crucible, and the crystal can be dislocated. A single crystal pulling apparatus that can be reduced can be obtained.
以下、本発明に係わる単結晶引上装置の第一の実施形態について図面に基づき説明する。図1は本発明に係る単結晶引上装置100の構成を模式的に示すブロック図である。
この単結晶引上装置100は、メインチャンバ1aの上にプルチャンバ1bを重ねて形成された炉体1と、この炉体1内に設けられた石英ガラスルツボ2と、石英ガラスルツボ2に装填された半導体原料(原料シリコン)Mを溶融するヒータ3と、育成される単結晶Cを回転させながら引上げる単結晶引上げ機構4(引上げ手段)とを有している。単結晶引上げ機構4は、モータ駆動される巻取り機構4aと、この巻取り機構4aに巻き上げられる引上げワイヤ4bを有し、このワイヤ4bの先端にシードチャックKを介して種結晶Pが取り付けられている。
Hereinafter, a first embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a single
The single
また、単結晶引上装置100には、単結晶Cのルツボ2への落下を防止するため、単結晶落下防止装置10が設けられる。この単結晶落下防止装置10は、リング状の板からなるリング本体11と、リング本体11の内側面に沿って上下摺動可能に設けられた複数の爪部12とを具備している。尚、この形態においては、可動部を最小限とするため、相対向する一対の(2つの)爪部12を具備するものとする。
In addition, the single
さらに、単結晶落下防止装置10は、リング本体11及び爪部12を夫々昇降移動させるための昇降機構13を備える。この昇降機構13は、モータ駆動される巻上げ機構13a、13b及び、それらに巻上げ又は繰り出しされるワイヤ13c、13dを有し、これらによりリング本体11と爪部12とが夫々昇降移動される。
Furthermore, the single crystal
具体的には、巻上げ機構13aによりワイヤ13cが巻き取られると、このワイヤ13c先端に接続されたリング本体11が引上げられ、ワイヤ13cが繰り出されるとリング本体11が下降する。また、巻上げ機構13b(爪部昇降手段)によりワイヤ13dが巻き取られると、このワイヤ13d先端に接続された爪部12が引き上げられ、ワイヤ13dが繰り出されると爪部12が下降するようになされている。
Specifically, when the
尚、リング本体11には、図2に示すように略長方形の貫通孔11aが形成され、この貫通孔11内で一対の爪部12が上下動するようになされる。即ち、この貫通孔11aにおいて、短手側の対向する両側側面は夫々上方に臨む傾斜面とされ、一対の爪部12はその傾斜面を夫々上下方向に摺動自在に設けられる。
リング本体11への爪部12の取付構造としては、例えば図示するように貫通孔11aにおいて、その長手側の対向する両側側面にはシャフト14を嵌合するための孔11bが形成され、また、爪部12には、その長手方向に沿ってレール孔12aが形成される。そして、シャフト14が爪部12のレール孔12aに貫挿され、その両端が孔11bに嵌合される。これにより爪部12が貫通孔11a内で上下方向に摺動するようになされる。
As shown in FIG. 2, a substantially rectangular through hole 11 a is formed in the ring
As an attachment structure of the
この構成において、リング本体11に対し爪部12が巻上げ機構13bにより最大限引上げられると、図3(a)に示すように、2つの爪部12先端(爪先)の距離寸法Hが大きくなり、一対の爪部12は開いた状態となる。一方、リング本体11に対し爪部12が最大限下げられると、図3(b)に示すように、2つの爪部12先端(爪先)の距離寸法Hは小さくなり、一対の爪部12は閉じた状態となる。
In this configuration, when the
また、図1に示す単結晶引上装置100は、シリコン融液Mの温度を制御するヒータ3の供給電力量を制御するヒータ制御部3aと、石英ガラスルツボ2を回転させるモータ5と、モータ5の回転数を制御するモータ制御部5aとを備えている。
さらには、成長結晶や単結晶落下防止装置10の引上げ速度と回転数を制御するワイヤリール回転制御部6とを備えている。
尚、これら各制御部3a、5a、6は全体制御を行うコンピュータ7の演算制御装置7a(制御手段)に接続されている。
A single
Furthermore, a wire reel
Each of these
次に、このように構成された単結晶引上装置100における単結晶引上げ工程について、図4、図5の工程図に基づき説明する。
最初に石英ガラスルツボ2に原料シリコンMを装填し、コンピュータ7の記憶装置7bに記憶されたプログラムに基づき、単結晶成長工程が開始される。
Next, the single crystal pulling process in the single
First, the raw material silicon M is loaded into the
先ず、演算制御装置7aの指令によりヒータ制御部3aを作動させてヒータ3を加熱し、石英ガラスルツボ2の原料シリコンMが溶融される。
さらに、演算制御装置7aの指令によりモータ制御部5aと、ワイヤリール回転制御部6とが作動し、石英ガラスルツボ2が回転すると共に、巻取り機構4aが作動してワイヤ4bが降ろされる。そして、ワイヤ4bに取付けられた種結晶Pがシリコン融液Mに接触され、種結晶Pの先端部を溶解するネッキングが行われてネック部P1が形成される。
First, the heater control unit 3a is operated by a command from the arithmetic and control unit 7a to heat the
Further, the motor control unit 5a and the wire reel
しかる後、演算制御装置7bの指令によりヒータ3への供給電力や、単結晶引上げ速度(通常、毎分数ミリの速度)などをパラメータとして引上げ条件が調整され、図4(a)に示すようにクラウン部形成工程、直胴部形成工程が順に行われる。尚、クラウン部形成工程において、単結晶Cのクラウン部C1には、成長させる単結晶Cの回転数が演算制御装置7b(くびれ形成手段)により制御され、くびれ部C2が形成される。
また、単結晶引上げ前の直胴部形成工程までは、リング本体11及び爪先が開いた状態の爪部12は、熱による劣化の影響を避けるため、プルチャンバ1b内の上部に位置し、そこで待機状態となされる。
Thereafter, the pulling conditions are adjusted by parameters of the power supplied to the
Also, until the straight body forming step before pulling the single crystal, the ring
次いで、単結晶Cのテール部を形成するテール部形成工程に入ると、図4(b)に示すようにリング本体11及び爪部12は単結晶Cの上方近傍まで降下される。尚、その位置に降下するまで爪部12は爪先が開いた状態になされる。
そして、リング本体11及び爪部12が単結晶Cの上方近傍まで降下すると、図4(c)に示すようにワイヤ13dが繰り出され、爪部12はその爪先が閉じた状態となる。ここで、一対の爪部12の先端(爪先)は、図6に示すように単結晶Cのくびれ部C2の周囲に位置し、爪部12はくびれ部C2上側のテーパー面C3に沿って平行になるように位置する。即ち、爪部12は単結晶Cと接触することなく、単結晶Cとの間に所定のクリアランス(間隙)が形成される。
Next, when the tail portion forming step for forming the tail portion of the single crystal C is entered, the
When the
次いで、テール部C4が形成されると、単結晶Cは融液Mから完全に引上げられ、図5(a)に示すように、さらに単結晶引上げ機構4によりプルチャンバ2b内へ引上げられる。尚、この単結晶Cの引上げ工程中においても、図6に示すように爪部12と単結晶Cとは一定のクリアランスを保ち、接触しないように制御される。そして、リング本体11及び爪部12は、単結晶Cの引上げ動作に同期して単結晶Cと非接触のまま上昇移動するようになされる。
このように、単結晶引上げ工程において、爪部12は、その爪先の開閉動作を行っても単結晶Cに接触することがなく、即ち、単結晶Cに衝撃を与えることがなく、単結晶Cの有転位化を防止することができる。
Next, when the tail portion C4 is formed, the single crystal C is completely pulled up from the melt M, and is further pulled into the pull chamber 2b by the single
Thus, in the single crystal pulling step, the
また、単結晶Cの引上げ工程において、ネック部P1が破断し、切断された場合、図5(b)に示すように単結晶Cは落下しようとする。しかしながら、図7に示すように単結晶Cは、くびれ部C2上側のテーパー面C3が爪部12に係止し、落下することなく保持される。尚、ネック部P1の破断(切断)前は、爪部12の係止面はくびれ部C2上側のテーパー面C3に沿って平行になるように配置されているため、単結晶Cが落下しても、爪部12が単結晶Cへ与える衝撃は最小限に抑制される。また、爪部12と単結晶Cとの接触面が広くなるため、単結晶Cは安定して保持される。
Further, in the pulling process of the single crystal C, when the neck portion P1 is broken and cut, the single crystal C tends to fall as shown in FIG. However, as shown in FIG. 7, the single crystal C is held without dropping by the tapered surface C3 on the upper side of the constricted portion C2 being engaged with the
また、図5(a)に示す単結晶Cの引上げ工程において、何らかの原因により有転位化が発生した場合、単結晶引上げ機構4は単結晶Cの引上げを停止し、反対に下降動作を行う。即ち、有転位化した結晶を融液Mに戻し、結晶を再引上げ(メルトバック)するために単結晶Cを降下させる。このとき、リング本体11及び爪部12も同期して降下させ、爪部12と単結晶Cとが一定のクリアランスを維持するように制御される。
そして、単結晶Cの所定の部位まで溶かす作業が終了後、爪部12が開かれ、リング本体11及び爪部12は単結晶Cから離されて待機位置へ移動される。
Further, in the pulling process of the single crystal C shown in FIG. 5A, when dislocation occurs due to any cause, the single
And after the operation | work which melt | dissolves to the predetermined | prescribed site | part of the single crystal C is complete | finished, the nail | claw
以上のように本発明に係る第一の実施の形態によれば、単結晶Cの成長から引き上げまで、単結晶Cの落下を防止するための爪部12が単結晶Cに接触することがないため、その接触による衝撃に起因する有転位化を防止することができる。また、単結晶Cの落下を防止するための可動部は爪部のみであるため、発塵も抑制することができる。
また、単結晶Cの引き上げ中にネック部の破断等により単結晶Cが落下しても、くびれ部C2上側のテーパー面C3が爪部12に係止するため、爪部12により単結晶Cを保持することができ、ルツボ2内への単結晶Cの落下を防ぐことができる。
また、単結晶Cの引き上げ中に仮に単結晶Cが有転位化しても、爪部12と単結晶Cとを接触させずに単結晶Cを再度ルツボ2へ戻すことができるため、容易に再引上げ(メルトバック)することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the
In addition, even if the single crystal C falls due to breaking of the neck portion during the pulling of the single crystal C, the tapered surface C3 on the upper side of the constricted portion C2 is locked to the
Even if the single crystal C undergoes dislocation during the pulling of the single crystal C, the single crystal C can be returned to the
続いて、本発明に係る第二の実施の形態の説明をする。尚、本発明に係る単結晶引上装置の第二の実施の形態においては、前記した第一の実施の形態と制御方法が異なり、機械的構成は同じであるため、図1乃至図3に示した同じ符号を用い、その構成の詳細な説明は省略する。 Subsequently, a second embodiment according to the present invention will be described. In the second embodiment of the single crystal pulling apparatus according to the present invention, the control method is different from that of the first embodiment, and the mechanical configuration is the same. The same reference numerals are used, and detailed description of the configuration is omitted.
この第二の実施の形態において、単結晶Cの引上げ工程では、図4(b)に示した単結晶Cのテール部形成工程までは第一の実施の形態と同様の制御で行われる。
そしてテール部形成工程において、リング本体11及び爪部12が単結晶Cの上方近傍まで降下すると、図4(c)に示すようにワイヤ13dが繰り出され、爪部12はその爪先が閉じた状態となる。
In the second embodiment, in the pulling process of the single crystal C, the same control as in the first embodiment is performed until the tail part forming process of the single crystal C shown in FIG.
In the tail portion forming step, when the ring
ここで、一対の爪部12の先端(爪先)は、図6に示すように単結晶Cのくびれ部C2の周囲に位置し、爪部12(の係止面)はくびれ部C2上側のテーパー面C3に沿って平行になるように位置する。即ち、爪部12は単結晶Cと接触することなく、単結晶Cとの間に所定のクリアランス(間隙)が形成される。
次いで、巻上げ機構13a、13bによりリング本体11及び爪部12が引き上げられ、図8に示すように爪部12がくびれ部C2上側のテーパー面C3に面接触するようになされる。これにより、爪部12が単結晶Cを保持する状態になされる。
Here, the tips (tips) of the pair of
Next, the ring
そして、テール部C4が形成されると、単結晶Cは融液Mから完全に引上げられ、図5(a)に示すように、さらに単結晶引上げ機構4によりプルチャンバ2b内へ引上げられる。尚、この単結晶Cの引上げ工程中においても、図8に示すように爪部12とテーパー面C3とが面接触し、爪部12が単結晶Cを保持する状態が維持されるよう、リング本体11及び爪部12は、単結晶Cの引上げ動作に同期して上昇移動される。
When the tail portion C4 is formed, the single crystal C is completely pulled up from the melt M, and is further pulled into the pull chamber 2b by the single
以上のように本発明に係る第二の実施の形態によれば、単結晶引上げ工程において、爪部12が単結晶Cのくびれ部上側のテーパー面に面接触した状態になされることで、高重量の単結晶であっても落下させることなく引上げることができる。また、爪部12とテーパー面C3とが接触する際に、面接触することにより応力が分散され、有転位化の可能性が低減される。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, in the single crystal pulling step, the
本発明は、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げる単結晶引上装置に関するものであり、半導体製造業界等において好適に用いられる。 The present invention relates to a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal by the Czochralski method, and is suitably used in the semiconductor manufacturing industry and the like.
1 炉体
1a メインチャンバ
1b プルチャンバ
2 石英ガラスルツボ
3 ヒータ
4 引上げ機構(引上げ手段)
6 ワイヤリール回転制御部
7 コンピュータ
7a 演算制御装置(制御手段、くびれ形成手段)
7b 記憶装置
10 単結晶落下防止装置
11 リング本体
12 爪部
13 昇降機構
13a 巻上げ機構
13b 巻上げ機構(昇降手段)
100 単結晶引上装置
C 単結晶
C1 クラウン部
C2 くびれ部
C3 テーパー面
M 原料シリコン、シリコン融液
P 種結晶
P1 ネック部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace 1a Main chamber
6 Wire reel
100 Single crystal pulling device C Single crystal C1 Crown part C2 Constriction part C3 Tapered surface M Raw material silicon, silicon melt P Seed crystal P1 Neck part
Claims (5)
前記単結晶を引上げる引上げ手段と、前記単結晶のクラウン部にくびれ部を形成するくびれ形成手段と、単結晶のルツボへの落下を防止するための単結晶落下防止手段を、少なくとも備え、
前記単結晶落下防止手段が、貫通孔が設けられたリング本体と、前記リング本体の貫通孔の側面に形成された上方に臨む傾斜面と、前記リング本体を昇降移動させるリング本体昇降手段と、前記貫通孔内の傾斜面を摺動可能に設けられ、前記くびれ部上側のテーパー面に係止可能な複数の爪部と、前記複数の爪部を昇降移動させる爪部昇降手段と、前記リング本体昇降手段、複数の爪部及び爪部昇降手段の動作制御を行う制御手段と、を具備し、
前記リング本体に対して爪部を引き上げることによって、爪部が傾斜面を上方向に摺動し、爪先が開いた状態となされ、前記リング本体に対して爪部を引き下げることによって、爪部が傾斜面を下方向に摺動し、爪先を閉じた状態となされるように構成され、
前記単結晶の引上げの際、前記制御手段の制御により、前記複数の爪部は、爪先が前記くびれ部の周囲に位置するよう閉じられ、単結晶と接触することなく該単結晶との間に所定の間隙を形成することを特徴とする単結晶引上装置。 In a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal from a crucible by the Czochralski method,
A pulling means for pulling up the single crystal, a constriction forming means for forming a constriction in the crown portion of the single crystal, and a single crystal fall prevention means for preventing the single crystal from falling into the crucible,
The single crystal fall prevention means includes a ring main body provided with a through hole, an inclined surface facing upward formed on a side surface of the through hole of the ring main body, a ring main body lifting means for moving the ring main body up and down, A plurality of claw portions that are slidably provided on the inclined surface in the through hole and can be locked to the tapered surface on the upper side of the constricted portion; claw portion lifting means for moving the plurality of claw portions up and down; and the ring A main body elevating means, a plurality of claw parts and a control means for controlling the operation of the claw part elevating means ,
By pulling up the claw portion with respect to the ring body, the claw portion slides on the inclined surface upward and the toe is opened, and by pulling down the claw portion with respect to the ring body, the claw portion is It is configured to slide down the inclined surface and close the toe,
When the single crystal is pulled, the plurality of claws are closed so that the toes are located around the constricted portion under the control of the control means, and the single crystal is not in contact with the single crystal without being in contact with the single crystal. A single crystal pulling apparatus characterized by forming a predetermined gap.
前記単結晶を引上げる引上げ手段と、前記単結晶のクラウン部にくびれ部を形成するくびれ形成手段と、単結晶のルツボへの落下を防止するための単結晶落下防止手段を、少なくとも備え、
前記単結晶落下防止手段が、貫通孔が設けられたリング本体と、前記リング本体の貫通孔の側面に形成された上方に臨む傾斜面と、前記リング本体を昇降移動させるリング本体昇降手段と、前記貫通孔内の傾斜面を摺動可能に設けられ、前記くびれ部上側のテーパー面に係止可能な複数の爪部と、前記複数の爪部を昇降移動させる爪部昇降手段と、前記リング本体昇降手段、複数の爪部及び爪部昇降手段の動作制御を行う制御手段と、を具備し、
前記リング本体に対して爪部を引き上げることによって、爪部が傾斜面を上方向に摺動し、爪先が開いた状態となされ、前記リング本体に対して爪部を引き下げることによって、爪部が傾斜面を下方向に摺動し、爪先を閉じた状態となされるように構成され、
前記単結晶の引上げの際、前記制御手段の制御により、前記複数の爪部は、爪先が前記くびれ部の周囲に位置するよう閉じられ、単結晶と面接触することにより該単結晶を保持することを特徴とする単結晶引上装置。 In a single crystal pulling apparatus that pulls a single crystal from a crucible by the Czochralski method,
A pulling means for pulling up the single crystal, a constriction forming means for forming a constriction in the crown portion of the single crystal, and a single crystal fall prevention means for preventing the single crystal from falling into the crucible,
The single crystal fall prevention means includes a ring main body provided with a through hole, an inclined surface facing upward formed on a side surface of the through hole of the ring main body, a ring main body lifting means for moving the ring main body up and down, A plurality of claw portions that are slidably provided on the inclined surface in the through hole and can be locked to the tapered surface on the upper side of the constricted portion; claw portion lifting means for moving the plurality of claw portions up and down; and the ring A main body elevating means, a plurality of claw parts and a control means for controlling the operation of the claw part elevating means ,
By pulling up the claw portion with respect to the ring body, the claw portion slides on the inclined surface upward and the toe is opened, and by pulling down the claw portion with respect to the ring body, the claw portion is It is configured to slide down the inclined surface and close the toe,
When pulling up the single crystal, the plurality of claws are closed so that the toes are located around the constricted portion under the control of the control means, and the single crystal is held by being in surface contact with the single crystal. A single crystal pulling apparatus.
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