JPH02279586A - 単結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、単結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構に関
する。

（従来の技＃ｉ） 単結晶引上装置は、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａ　ｌ５ｋｉ
法）によって多結晶融液から単結晶棒を引き上げるもの
てあって、これはチャンバー内に２多結晶原料を収容す
るルツボ、該ルツボの周囲に配されるヒーター、該ヒー
ターの周囲に配される断熱材等を収納して構成される。

ところで、斯かる単結晶引上装置においては、単結晶の
引上げにはシャフトか従来用いられていたが、近年、引
き上げられる単結晶棒のスケールか拡大し、従来のシャ
フトで引き上げる方式を採ると、引上装置が著しく大型
化（特に高さ寸法か大きくなる）、複雑化するため、引
上げには巻取り可能なワイヤーか専ら用いられるように
なった。

しかしながら、ワイヤーは可撓性を有するため、ワイヤ
ーの回転数か該ワイヤーの長さで決まる固有振動数に一
致すると、ワイヤーが共振を起してこれの振れか大きく
なり、正常な単結晶の成長か困難となる。又、引き上げ
られた単結晶棒の断面内の電気抵抗率及び酸素濃度の分
布はワイヤーの回転数に依存することは一般に知られて
いるか、ワイヤーの共振か発生する危険速度以上に該ワ
イヤーの回転数を高めることかてきず、単結晶棒の断面
内の電気抵抗率及び酸素濃度分布特性を改善することか
できなかった。

そこで、ワイヤーの軸方向中間部を支持して該ワイヤー
の振れを防止する機構か今までに種々提案されている（
例えば、特開昭５８−９５６９１号、実公昭８２−２６
４５８号公報参照）。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、従来提案されたワイヤーの振れ止め機構
にあっては、ワイヤーの軸方向中間部を保持するワイヤ
ー保持具かワイヤーの軸直角方向（横方向）に移動する
ことがてきない構造か採用されていたため、チャンバー
の熱変形によってワイヤーの保持中心とルツボの回転中
心との間に芯ズレが生じてもこの芯ズレを補正する手段
かなく、該芯ズレによって引き上げ中の単結晶棒に振れ
回りか生し、良好な結晶成長が得られないという問題か
あった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、ワイヤーの振れを防ぐとともに、チャンバー
に熱変形か生じても、ワイヤーの保持中心を常にルツボ
の回転中心に一致せしめることによって良好な結晶成長
を得ることかできる単結晶引上装置のワイヤー振れ止め
機構を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記問題を達成すべく本発明は、単結晶用り装置のチャ
ンバーの上方であって、ワイヤーの軸方向中間部に相対
向して設けられ、且つ該ワイヤーの軸に直角方向に移動
可能な一対の駆動手段と、各駆動手段に支持された上下
移動可能にワイヤーを保持するワイヤー保持具を含んで
単結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構を構成したこと
をその特徴とする。

（作用） 本発明によれば、ワイヤーの軸方向中間部かワイヤー保
持具によって保持されるため、該ワイヤーの固有振動数
か変えられ、従来の振れ止め機構と同様にワイヤーの振
れを防止することかできるとともに、危険速度を高めて
該ワイヤー（単結晶棒）の回転数制御領域を拡大するこ
とかでき、単結晶棒の断面内の電気抵抗率及び酸素濃度
分布において良好な結果を得ることかできる。

又、チャンバーに熱変形か生じてワイヤー保持中心とル
ツボの回転中心との間に芯ズレか生しても、駆動手段に
よってワイヤー保持具をワイヤーの軸直角方向に移動せ
しめることかできるため、玉記芯ズレを解消してワイヤ
ー保持中心をルツボの回転中心に一致せしめることがで
き、この結果、常に良好な結晶成長を安定して得ること
ができる。尚、ワイヤー巻上手段のワイヤー軸に対する
角度もチャンバーの熱変形に、よって狂い、これか芯ズ
レの原因になるが、この芯ズレは、該ワイヤー巻上手段
に設けられたレベルボルトを回すことによって、運転中
或は熱変形によるズレを予測して事前に、解消され得る
。

（実施例） 以丁に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るワイヤー振れ止め機構を備える単
結晶引上装置の縦断面図、第２（渭（ａ）（ｂ）及び第
３図（ａ）、（ｂ）は同ワイヤー振れ止め機構の作用説
明図であり、第２図（ａ）第３図（ａ）は平面図、第２
図（ｂ）、第３１４（ｂ）は一部破断側面図である。

第１図に基づいて単結晶引上装置ｌの既略構成を説明す
るに、図中、２はステンレス製円筒から成るチャンバー
（加熱チャンバー）てあって、これの内部には石英製の
ルツボ３と黒鉛製のルツボ４か支持軸５上に取り付けら
れて収納されている。尚、支持軸５は不図示の駆動手段
によってその中心軸回りに回転駆動される。又１図示し
ないか、チャンバー２内の前記ルツボ４の周囲には１１
材から成る円筒状のヒーターか配され、このヒーターの
周囲には同じく炭素材から成る円筒状の断熱材か配され
ている。

前記チャンバー２の上部には、ステンレス製円筒から成
るプルチャンバー６かチャンバー２と同心的に起立して
設けられており、該プルチャンバー６の上部には巻上装
置ｌＯが取り付けられている。この巻上装置ｌＯのボッ
クス１１は、これ自体かプルチャンバー６に対して回転
可能に取り付けられており、これの下部にはプーリ１２
か結着されている。又、このボックスｌｌ内にはワイヤ
ー巻取りドラム１３が回転自在に収納されており、同ボ
ックス１１の上部にはこのワイヤー巻取りトラム１３を
回転駆動するモーター１５が設置されている。

ト記ワイヤー巻取りトラム１３からはワイヤー１６が導
出しており、該ワイヤー１６はボックス１工内に設けら
れたワイヤー支持リング１７を抜けて垂直下方へ吊り下
げられており、これの下端には種保持具１８によって種
結晶１９か取り付けられている。

一方、前記プルチャンバー６の上部にはモーター２０か
取り付けられており、該モーター２０の出力軸に結着さ
れたプーリ２１と前記プーリ１２との間には図示のよう
に無端状のベルト２２か巻き掛けられている。

ところで２本実施例においては、プルチャンバー６の高
さ方向中間位置には２台のエアシリンタ−２３，２４か
相対向して、且つ幾分段違いにルり付けられている。即
ち２一方のエアシリンダー２３の方が他のエアシリンタ
ー２４よりも幾分高い位置に配され、各エアシリンダー
２３．２４から相手方に向かって延出するロット２３ａ
。

２４ａの先部にはワイヤー保持具２５．２６か取り付け
られている。尚、これらワイヤー保持具２５．２６には
第３図（ａ）に示すように切欠溝２５ａ、２６ａが各々
形成されている。

而して、チャンバー２内はＡｒガス等の不活性ガスで満
たされ、ルツボ３内にはシリコン等の多結晶原料をヒー
ターによって溶融して得られる融液２７か収容されてお
り、引上げに際しては、先ずモーター１５によってワイ
ヤー巻取りトラム１３か回転駆動され１これに巻回され
た前記ワイヤー１６か徐々に下げられてその下端に取り
付けられた前記種結晶工９がルツボ３内の融液２７内に
浸漬される。このとき、エアシリンダー２３２４か駆動
され、ワイヤー保持具２５．２６か第２［Δ（ａ）、（
ｂ）に示すようにその一部か平面視て互いにオーバーラ
ンプする位置まで移動せしめられる。この状態では、ワ
イヤー１６はその軸方向中間部を保持具２５．２６の切
欠溝２５ａ。

２６ａによって保持されてその横方向の移動か規制され
ており、該ワイヤー１６は第２図（ａ）に示すように切
欠溝２５ａ、２６ａのオーバーラツプによって形成され
る平面視円形の仮想の挿通孔２８を貫通している。

以上の状態から支持軸５を回転駆動してルツボ３．４を
回転せしめ、モーター２０を駆動してこれの回転をプー
リ２１．ベルト２２及びプーリ１２を介してボックス１
１に伝達すれば、ボックス１１が回転駆動され、このボ
ックス１１の回転によってワイヤー１６も回転せしめら
れる。これと同時に、モーター１５によってワイヤー巻
取りトラム１３を回転駆動し、これに巻回されたワイヤ
ー１６を巻き取れば、ワイヤー１６は回転しなから上昇
し、これの下端に取り付けられた種結晶１９には単結晶
か成長して第１図に示すように単結晶棒３０か引き上げ
られる。

ここて、第１図に示すように単結晶Ｊ４３０の重心Ｇか
らワイヤー支持リンク１７まての長さを文７．同重心Ｇ
からワイヤー保持具２５，２６によるワイヤー１６の保
持点までの長さを文２（見＋　＞Ｘｔ　）とすると、振
れ止め機構を設けない場合のワイヤー１６の共振周波数
ｆ１がｇを重力加速度として１次式 て表わされるのに対し、本実施例によれば、ワイヤー１
６の共振周波数ｆ２を まて高めることかでき（ｆｘ＞ｔ’１）、従来の振れ止
め機構と同様にワイヤー１６の振れを防止することかで
きるとともに、危険速度を高めて該ワイヤー１６（単結
晶棒３０）の回転数制御領域を拡大することかでき、単
結晶棒３０の断面内の電気抵抗率及び酸素濃度分布にお
いて良好な結果を得ることができる。尚、長さＵ、、Ｘ
ｔは時間と共に変化するため、上記＜１）、（２）式で
表わされる共振周波数ｆ１．ｆｘも時間と共に変わる。

ところて、単結晶棒３０の引上げが進むと、やがて第３
図に示すように種保持４１８かワイヤー保持Ａ２５，２
６に干渉するため、このときにはエアシリンダー２３．
２４を駆動して同図に示すようにワイヤー保持具２５．
２６を退避せしめれば１種保持具１８及び単結晶棒３０
はワイヤー保持具２５．２６に干渉することなくこれら
を通過して上昇し、最終的に単結晶棒３０はプルチャン
バー６から外へ取り出される。

又、本実施例ては、エアシリンター２３．２４によって
ワイヤー保持具２５．２６をワイヤー１６の軸通面方向
に自由に移動させることかてきるため、チャンバー２及
びプルチャンバー６に熱変形か生じ、この熱変形によっ
てワイヤー保持具２５．２６によるワイヤー１６の保持
中心とルツボ３．４の回転中心との間に芯ズレか生して
もワイヤー保持Ａ２５，２８を移動させることによって
該ワイヤー保持具２５．２６によるワイヤー１６の保持
中心をルツボ３．４の回転中心上へ移して両者の芯ズレ
を解消せしめることかでき、この結果、引き上げ中の単
結晶ｓ３０の振れ回り等の不具合を解消して常に良好な
結晶成長を安定して得ることかできるようになる。

尚１以上述べた実施例では、ワイヤー保＃Ｖ几２５．２
６を段違いに設けてこれらを平面視でオーバーラツプ′
させるようにしたか、第４図（ａ）、（ｂ）の平面図１
破断側面図に示すようにワイヤー保持具３５．３６を同
一高さに設けてこれらを互いに突き合わせ、このときそ
れぞれの端面に形成された断面半円形の溝３５ａ、３６
ａによって形成される挿通孔３８にワイヤー１６か挿通
するように構成してもよい、又、一般的に、ワイヤー保
持具の材質としては、そのワイヤーに接触する而が問題
を起さぬように高純度の材質や、粉体の発生の少ない材
質を選択すべきである。

（発明の効果） 以上の説明で明らかな如く本発明によれば、単結晶用り
装置のチャンバーの上方でありて、ワイヤーの軸方向中
間部に相対向して設けられ、且つ該ワイヤーの軸に直角
方向に移動可能な一対の駆動り段と、各駆動手段に支持
された１下移動可能にワイヤーを保持するワイヤー保持
具を含んで単結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構を構
成したため、ワイヤーの振れを防ぐことができるととも
に、チャンバーに熱変形が生じてもワイヤーの保持中心
を常にルツボの回転中心に一致せしめることかでき、良
好な結晶成長を安定して得ることがてきるという効果か
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るワイヤー振れ止め機構を備える単
結晶引上装置の縦断面図、第２図（ａ）（ｂ）及び第３
図（ａ）、（ｂ）は同ワイヤー振れ止め機構の作用説明
図てあり、第２図（ａ）。 第３図（ａ）は平面図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）は
一部破断側面図、第２艷ａ）、（ｂ）は本発明の変更実
施例を示すワイヤー保持具の平面図、破断側面図である
。 １・・・単結晶引上装置、２・・・チャンバー、３４・
・・ルツボ、１６・・・ワイヤー、１９・・・種結晶。 ２３．２４・・・エアシリンダー（駆動手段）２５．２
６，３５．３６・・・ワイヤー保持具、２７・・・多結
晶融液、２８．３８・・・挿通孔、３０・・・単結晶棒
。 特許出願人　　信越半導体株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバー内にルツボを収容し、該ルツボ内の多
   結晶融液を、下端に種結晶を取り付けたワイヤーて引き
   上げることによって単結晶棒を得る単結晶引上装置に設
   けられる機構であって、前記チャンバーの上方であって
   、前記ワイヤーの軸方向中間部に相対向して設けられ、
   且つ該ワイヤーの軸に直角方向に移動可能な一対の駆動
   手段と、各駆動手段に支持された上下移動可能にワイヤ
   ーを保持するワイヤー保持具を含んで構成されることを
   特徴とする単結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構。
2. （２）前記相対向する一対のワイヤー保持具は、ワイヤ
   ーを保持した状態で該ワイヤーが挿通すべき平面視円形
   の挿通孔を形成することを特徴とする請求項１記載の単
   結晶引上装置のワイヤー振れ止め機構。