JPH03285893A - 結晶引上装置 - 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〕 この発明は、シリコン等の単結晶の成長の際、該単結晶
を引き上げる引上装置に関し、特に径の大きい単結晶、
すなわち重量の重い単結晶を安全に引き上げる引上装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、シリコン等の単結晶を引上法（ＣＺ法）によって
製造する場合、チャンバー内に配設した石英ルツボ内で
塊粒状多結晶シリコンを抵抗加熱あるいは高周波加熱等
によって加熱溶融する一方、石英ルツボの上方に配設さ
れ回転及び昇降可能に駆動される引上軸あるいは引上ワ
イヤーの下端に種結晶を固定取り付けし、核種結晶の下
端を融解液に接触させた後、種結晶を所定の速度で回転
させつつ上昇させ、種結晶の下端にシリコン単結晶を成
長せしめ、製造するのが一般的に行われている方法であ
る。

しかして、このようにして製造される従来の成品として
の単結晶の直径は５インチ〜６インチ位のもので重量に
して２０〜３０ｋｇ程度であったが、近年歩留りの向上
、半導体の製造の高効率化を図るため単結晶は大径化（
例えば直径フインチ以上のもの）されるとともに、長寸
法化される傾向にあり、単結晶の重量が１００ｋｇ以上
に達する場合も少なくない。

しかし、前述のごとくこの単結晶の重量は種結晶及び小
径部分であるネック部に集中的に荷重が掛かることとな
るが、特に該ネック部は１〜４　ｍｍの直径しかないた
め、この部分でのその耐荷重には限界があり、単結晶の
成長中、あるいは単結晶の取り扱い中の僅かなねじり応
力、衝撃が加わると小径部分が破断するおそれがあり、
成長装置の破壊、融解液の流出、さらには水蒸気爆発等
の危険があり、人身事故を招来するおそれがある。

そこでこのような危険性を防止する技術として、単結晶
の上部に径大部と径小部であるクビレ部とを形成するこ
とにより係合段部を形成し、該係合段部を介して下端に
フックからなる爪部を有する挟持部材（把持手段）であ
るクランプアームあるいは係合突起を有する昇降軸で挟
持し、重量のある単結晶を引き上げる方式のものが知ら
れている（特開昭６２−２８８１９１号、特開昭６３−
２５２９９１号、特開昭５５−１６７２００号）〔発明
が解決しようとする課題〕 しかし、これら従来の装置は、いずれも係合段部と挟持
部材との保持力が確実ではなく、すなわち単結晶が非常
に重い（１００ｋｇ以上）場合、前記一対の把持手段が
拡開する方向に作用するため、その係合が外れてしまう
おそれがあるという課題を有している。

また、単結晶の上部に形成されている係合段部であるク
ビレ部が成長の際完全に対称とはならず、従って前記係
合段部に把持手段が均等に係合保持されず、係合してい
る把持手段にのみ単結晶の重量の負荷が掛かることとな
り、極めて安定性が悪く、係合が外れてしまうおそれが
あり、前述したような成長装置の破壊等の危険性があり
、安全性に欠けるという課題をも有しているものである
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、径
の大きい、すなわち重量の重い単結晶の引上げに際して
も係合段部との係合が外れることなく、確実に引き上げ
ることができ、安全性の高い単結晶の引上装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課を解決するため本発明は、種結晶に成長させるべ
き単結晶に径大部と径小部であるクビレ部とにより係合
段部を形成させる引上手段と、該係合段部に係脱する爪
を有し上下動することにより開閉する複数の把持手段と
、該把持手段により単結晶を支持した際にその支持が外
れないよう保持する保持手段とを備えた結晶引上装置と
した。

そして、前記把持手段がくの字状のレバーであり、該レ
バーの下端には前記爪が一体的に形成されていてもよく
、また着脱自在に別体に設けるようにしてもよい。更に
爪は少なくともその先端にモリブデンを使用すれば、汚
染防止となるので好ましい。前記保持手段は把持手段に
対して上下にスライドするリングを使用すれば、簡単な
構成で把持手段が拡開するのが確実に防止される。

また前記把持手段が各々別に上下動調整できるようにす
ることにより、単結晶の係合段部が成長の際にずれた場
合、把持手段を微調整することができ、確実に係合段部
と爪との係合が行える。

〔作用〕

このような構成とすることにより、本発明は、単結晶に
係合段部が形成された後、把持手段である把持レバーが
自重により下降しながら閉じていき、それにつれて保持
手段であるリングが自重にリスライド下降し、第３図に
示すように係合段部と爪との係合を確実にする。

また各把持レバーが独自にそれぞれ上下動するようにな
っているので、単結晶の係合段部が非対称に形成されて
も各把持レバーを調整することにより確実に係合段部と
爪とを係止させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面に示す一実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図及び第３図は、本発明装置の第１実施例を示した
引上装置（１０）の断面略図であり、回申（１２）は石
英ルツボ、（１４）は種ホルダーであり、これらはいず
れも図示しないチャンパル内に配置せしめられており、
石英ルツボ（１２）の周辺に配置された抵抗加熱用ヒー
タあるいは高周波加熱にて原料である例えば粒状多結晶
を融解するようになっている。

（１６）は種結晶で、（１８）は単結晶、（２０）は支
持手段である。

一方、種ホルダー（１４）は石英ルツボ（１２）の上方
にあって回転及び昇降機構である引上手段（２２）に連
繋せしめられ、その下端部において着脱自在に種結晶（
１６）が固定されるようになっている。該種結晶（１６
）は、前記引上手段（２２）によって下降せしめられ、
その下端を石英ルツボ（１２）内の融解液（２４）に浸
漬した後、引上手段（２２）により回転させつつ上昇さ
せ、先ず単結晶（１８）の小径部分であるネック部（２
６）を結晶成長せしめる。すなわち融解液温度を低下さ
せ、あるいは引上速度を速くして種結晶（１６）の直径
よりも小さい直径のネック部（２６）を形成する。

次いで引上速度を遅くして単結晶（１８）の直径を増大
せしめ、径大部（２８）を形成した後、再び引上速度を
速くして該径大部（２８）よりも直径の小さいクビレ部
（３０）を形成することにより係合段部（３２）を形成
する。その後単結晶の直径にまで急拡大しコーン部（３
４）を形成し、一定の引上速度により一定の直径の単結
晶に成長させる。

この係合段部（３２）が形成された際、前記支持手段（
２０）が作動し、引上手段（２２）と同期して単結晶を
引き上げる。支持手段（２ｏ）は、前記種ホルダー（１
４）に対して上下にスライド可能に取り付けられた可動
部材（３６）と、該可動部材（３６）に回転可能に取り
付けられ下方に延び下端に内方に突出する爪（３８）を
有する複数のくの字状の把持レバー（３９，３９）と、
該把持レバー（３９）を取り巻くように上下にスライド
可能なリング（４０）とから成っている。

把持レバー（３９）の上部にはワイヤー（４２）を介し
てそれぞれにモータ（４４）が連結されている。この把
持レバー（３９）は単結晶（１日）を安定に引き上げる
ためには３〜４本が好ましいが、２本であってもよく、
また５本以上であってもよい。更に爪（３日）は第１図
に示すように把持レバー（３９）と一体的に形成しても
よいが、第２図に示すように別体としてねじ（４６）で
止め付けるようにしてもよい。また爪（３８）の材質と
しては、汚染防止のため千ツカ珪素が好ましく、また爪
（３８）の先端にのみ前記チッヵ珪素を使用するように
してもよい。また前記種ボルダ−（１４）、把持レバー
（３９Ｌ　リング（４０）の材質はモリブデンあるいは
モリブデンメツキされたものが用いられる。

次にこの動作について説明すると、単結晶（１８）の係
合段部（３２）が形成された後、モータ（４４）が作動
してワイヤー（４２）の張力が緩むことにより支持手段
（２０）の可動部材（３６）、把持レバー（３９）が自
重により下降する。

そしてこの下降と同時に各把持レバー（３９）の下端側
が自重により閉じる方向に作用し、これと同時にリング
（４０）も把持レバー（３９）に沿フてその下方側に自
重によりスライド下降する。

そして把持レバー（３９）の爪（３８）が第３図に示す
ように係合段部（３２）に位置したとき、モータ（４４
）を作動させワイヤー（４２）に張力を与え、爪（３８
）を係合段部（３２）に係止させる。この際、把持レバ
ー（３９）には、単結晶（１８）の重量により外側に開
こうとする力が働くが、リング（４０）により阻止され
把持レバー（３９）は拡開されず、係合段部（３２）と
爪（３日）との係合が確実に保持され、外れることがな
い。この後、引上手段（２２）と支持手段（２０）の駆
動手段であるモータ（４４）とが同期して単結晶（１８
）を成長させながら引き上げていく。

第５図は本発明の第２実施例を示す概略断面図であり、
第４図に示すように径大部（２８）とクビレ部（３０）
とを形成することにより係合段部（３２）を形成する際
、径大部（２８）及びクビレ部（３０）が対称に形成さ
れないことがあり、この場合、各把持レバー（３９）の
冬瓜（３８）と係合段部（３２）とが均一に係合せず、
係合した爪（３日）の把持レバー（３９）にのみ単結晶
（１８）の荷重が掛かることとなり、把持レノ＼−（３
９）の破損につながるおそれがある。

そこで第５図に示すように各把持レバー（３９）を可動
部材（４０）に対してそれぞれ別個に上下動できるよう
にして、各把持レバー（３９）を調整できるようにした
。すなわち、可動部材（３６）に対して上下動するスラ
イダ（４８）を設け、該スライダ（４日）に前記把持レ
バー（３９）を回動自在に取り付けることによって各地
持し）＜−（３９）はそれぞれ上下に調整できるように
なっている。例えば第５図において左側の把持レバー（
３９）の爪（３８）と単結晶（１８）の係合段部（３２
）とが係止し、右側の把持レバー（３９）の爪（３８）
と係合段部（３２）とが係止していない場合、右側の把
持レバー（３９）のモータ（４４）を作動させてスライ
ダ（４８）を介して右側の把持レバー（３９）を僅かに
引き上げることによって係合段部（３２）と爪（３８）
とを係合させる。このように全ての把持レバー（３９）
の爪（３８）と係合段部（３２）とを係合させた後に単
結晶（１８）を成長させながら引き上げていくので、ク
ビレ部（３０）が対称に形成されていなくても確実、か
つ安全に単結晶（１８）を引き上げていくことができる
。

なお、引上の際、スライダ（４８）の下端部にフランジ
部（５０）を形成することにより該フランジ部（５０）
により可動部材（３６）も引き上げられる。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、重量の重い単結晶であっ
ても該単結晶の上部に形成された係合段部と係合する爪
を有する複数の把持レバーの外側を取り巻くようにリン
グをスライド可能に設けたので、把持レバーで単結晶を
支持して引き上げるに際しても把持レバーがリングによ
り拡開するのを阻止され、単結晶の保持が確実になされ
安全である。

また把持レバーをスライダを介してそれぞれ単極に上下
動するよう調整可能としたので、単結晶の係合段部がず
れていても確実に爪と係合段部とを係合させることがで
き、単結晶の引上が確実に行われるという本発明特有の
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る引上装置の第１実施例を示す概
略断面図、 第２図は、爪の別の取り付けを示した拡大図、第３図は
、第１図に基づき引上装置の動作状態を示した概略断面
図、 第４図は、単結晶の係合段部がずれた状態を示した図、 第５図は、第４図に示す単結晶を引き上げる第２実施例
を示した概略断面図である。 （１０）：引上装置、 （２０）：支持手段、 （２Ｂ）：径大部、 （３２）：係合段部、 （３Ｂ）：爪、 （４０）：リング、 （１８）：単結晶、 （２２）：引上手段、 （３０）：クビレ部、 （３６）：可動部材、 （３９）：把持レバー （４２）：ワイヤー （４４）：モ 夕、 （４８） ニスライダ、 （５０）：フランジ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）種結晶に成長させるべき単結晶に径大部と径小部
   であるクビレ部とにより係合段部を形成させる引上手段
   と、該係合段部に係脱する爪を有し上下動することによ
   り開閉する複数の把持手段と、該把持手段により単結晶
   を支持した際にその支持が外れないよう保持する保持手
   段とを備えたことを特徴とする結晶引上装置。
2. （２）前記把持手段がくの字状のレバーであり、該レバ
   ーの下端には前記爪が一体に形成されてなる請求項（１
   ）に記載の結晶引上装置。
3. （３）前記爪は把持手段の下端に着脱自在に別体に設け
   てなる請求項（１）に記載の結晶引上装置。
4. （４）前記爪は少なくともその先端がモリブデンから成
   る請求項（２）又は（３）に記載の結晶引上装置。
5. （５）前記保持手段が把持手段に対して上下にスライド
   するリングからなる請求項（１）〜（４）のいずれか一
   項に記載の結晶引上装置。
6. （６）前記把持手段の上端にはワイヤーを介して単結晶
   を引き上げる駆動手段であるモータを連結してなる請求
   項（１）に記載の結晶引上装置。
7. （７）前記把持手段が各々別に上下動調整できるように
   した請求項（１）〜（６）のいずれか一項に記載の結晶
   引上装置。
8. （８）前記把持手段の上下動調整は種結晶を保持する種
   ホルダーに対して上下動可能に設けられた可動部材にス
   ライド可能なスライダに把持手段を回動自在に設けてな
   る請求項（７）に記載の結晶引上装置。