JPH0479995B2

JPH0479995B2 -

Info

Publication number: JPH0479995B2
Application number: JP62103820A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ikeda; Koji Mizuishi
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1992-12-17
Also published as: EP0288639B1; EP0288639A1; DE3771493D1; US4886647A; JPS63270383A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はFZ法による結晶成長によつて得られ
る単結晶棒の円錐部を支持する半導体結晶棒の支
持装置に関する。

（技術の背景）半導体基板の製作過程に所謂FZ法（浮遊帯域
精製法）が採用されるが、この方法は含シリコン
化合物の熱分解又は還元反応による気相成長又は
インゴツト鋳造によつて得られた細長いシリコン
の多結晶棒を高純度の単結晶棒に変換すると同時
に、多結晶棒から不純物を除去するものであつ
て、具体的には多結晶棒の一部を誘導加熱コイル
等の加熱手段によつて加熱して短かい溶融帯域を
形成し、垂直に配置された多結晶棒を加熱手段に
対してゆつくりと相対移動させることによつて溶
融帯域を多結晶棒の長さ方向に沿つて移動させる
方法である。このとき、溶融帯域は支持されるこ
となく、電磁力、重力及び表面張力によつてのみ
所定位置に保持され、この溶融帯域が移動するに
つれて該溶融帯域の直後の材料は単結晶棒として
固体化する。尚、単結晶成長は、最初細い棒状の
種結晶を核として自己種結晶化法を継続し、該種
結晶の上方に単結晶棒が形成されてゆく。

ところで、上記単結晶棒は細い種結晶によつて
支持されるが、単結晶成長と共に該単結晶棒は長
くなり、その重量及び機械的振動のために生起さ
れる破損防止のためにこれの一部を支持しなけれ
ば、種結晶の破断、溶融材料の滴下等のトラブル
が発生する虞がある。

そこで、FZ法における単結晶棒の支持装置が
提案されている（例えば、特開昭52−6310号、特
公昭57−50754号、特公昭60−48479号公報参照）
が、装置が大型化したり、支持が不安定である等
の欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とする処は、単結晶棒を確実に垂直に支持
することができる小型・コンパクトな半導体結晶
棒の支持装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成すべく本発明は、FZ法により
得られる単結晶棒の円錐部に当接結合してこれを
保持すべき円形若しくは非円形孔を有し、且つ水
平移動自在に支持される移動リングと、該移動リ
ングを固定するロツク手段と、同移動リングを上
下動せしめる駆動手段を含んで本発明装置を構成
した。

（作用）而して、ロツク手段を解除した状態で、駆動手
段によつて移動リングを上動させ、該移動リング
の円形若しくは非円形孔を単結晶棒に当接係合せ
しめれば、移動リングは水平移動自在であるた
め、該移動リングに設けた円形若しくは非円形孔
が単結晶棒の円錐部の凹凸に追従して自動調心が
なされる。その後、ロツク手段によつて移動リン
グを固定すれば、単結晶棒は移動リングによつて
確実に垂直に支持される。又、当該支持装置は移
動リングの上下動によつて所要の作用をなすた
め、大きな設置スペースを要さず、小型・コンパ
クトに構成され得る。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図乃至第３図は本発明に係る支持装置の作
用を説明する縦断面図、第４図は第１図の−
線断面図、第５図は第２図Ａ部の拡大詳細図、第
６図は第２図の−線断面図、第７図は第３図
の−線断面図である。

第１図において１は垂直に起立する中空の外軸
であつて、該外軸１の内部にはこれと同軸的に中
実の中軸２が配されており、これら外軸１及び中
軸２の下端部には、これらを一定速度で回転駆動
すべきモータ等の駆動源（図示せず）及び一定速
度で上下動せしめる低圧油圧シリンダ等の駆動手
段が設けられている。尚、低圧油圧シリンダ等の
駆動手段は、中軸２を外軸１に対して相対的に上
下動せしめることができる構成を有している。

ところで、上記外軸１の上端部には、種保持具
３が結着されており、同外軸１の該種保持具３の
下方には、第４図にも示す如く、３本のスリツト
４…が等角度ピツチ（120゜ピツチ）で長さ方向
（上下方向）に形成されている。

他方、前記中軸２の上端部には、３本の支持棒
５…が立設されており、支持棒５…の水平部５ａ
…は、第４図に示す如く、外軸１に形成された前
記スリツト４…を貫通して外軸１の外方に放射状
に臨み、該水平部５ａ…の外端部から垂直に起立
する垂直部５ｂ…の上端にはリング状の支持リン
グ６が結着支持されている。そして、この支持リ
ング６の上面には同一円周上に複数の凹溝６ａ…
が形成され、各凹溝６ａ内には、第５図に詳細に
示す如く、スプリング７が埋設されており、スプ
リング７にはボール保持具８を介してボール９が
弾性支持されている。尚、上記支持リング６の上
面には、摩擦係数増大を目的として多数の針状突
起が形成されている。又、各ボール９は、第１図
に示す状態では支持リング６の上面から幾分突出
した位置に保持されている。

又、前記種保持具３の段部３ａには、第１図に
示す如く、平円板状の移動リング１０が載置され
ており、この移動リング１０の中央部には、第６
図に示す如く、三角形の非円形孔１１が穿設され
ている。この移動リング１０はセラミツクス、超
硬金属等の高硬度材料にて製作され、その裏面
（下面）の前記ボール９…との接触面を除く部分
には銀、銅等の軟質金属のメツキ層１２が形成さ
れている。

ところで、前記種保持具３の中央部には細い種
結晶１３が起立保持されており、該種結晶１３の
上方は狭窄部１４、単結晶棒１５の円錐部１５
ａ、浮遊帯域１６、多結晶棒１７を順次構成して
いる。尚、上記多結晶棒１７の上端部は不図示の
支持装置によつて支持されており、これはモータ
等の駆動源（図示せず）によつて一定速度で回転
駆動される。又、第１図中、１８は加熱手段たる
高周波コイルであつて、これは不図示の高周波発
生器に接続されている。

次に本支持装置の作用を説明する。

第１図は単結晶棒１５の円錐部１５ａが形成さ
れた直後の状態を示しており、この状態に至るま
で当該支持装置は種溶着及び円錐部１５ａの形成
を阻害しないよう種保持具３の下方で待機してい
る。

そして、単結晶成長が進み、単結晶棒１５の長
さが一定値以上になつた時点で、第２図に示す如
く、中軸２が駆動手段によつて支持棒５…及び支
持リング６と共に一体に上動せしめられる。する
と、支持リング６は種保持具３の段部３ａに載置
されていた移動リング１０（第１図参照）を複数
のボール９…を介して持ち上げる。この段階で
は、移動リング１０が第２図に示す如くボール９
…のみによつて支持されるべくスプリング７…の
ばね定数が決定されており、従つて移動リング１
０の下面は支持リング６の上面に密着しておら
ず、両者の間には隙間が形成されて該移動リング
１０は水平移動自在に支持されることとなる。

そして、移動リング１０が上動すると、第２図
及び第６図に示す如く、該移動リング１９に穿設
した非円形孔１１が単結晶棒１５の円錐部１５ａ
と１点ａで先ず接触する。その後、更に移動リン
グ１０を上動せしめると、移動リング１０は前述
の如く水平移動自在であるため、該移動リング１
０は非円形孔１１と円錐部１５ａとの間の隙間を
埋める方向（第２図の矢印方向）に移動し、ここ
に自動調心がなされる。この結果、移動リング１
０の非円形孔１１は、第３図及び第７図に示す如
く、単結晶棒１５の円錐部１５ａと３点ａ，ｂ，
ｃにて接触する。そして、更に支持リング６を上
動せしめれば、移動リング１０はそれ以上の上動
は不可能であるため、移動リング１０を弾性支持
していたスプリング７…が圧縮せしめられ、移動
リング１０は支持リング６の上面に密着してその
移動がロツクされ、ここに単結晶棒１５の円錐部
１５ａが確実に垂直に支持される。尚、移動リン
グ１０の下面には軟質のメツキ層１２が形成さ
れ、支持リング６の上面には針状突起が形成され
ているため、両者間には大きな接触摩擦抵抗が作
用し、移動リング１０の水平移動は確実にロツク
される。

以上のように当該支持装置によれば、単結晶棒
１５の円錐部１５ａが確実に垂直に支持される
が、この支持は移動リング１０の上下動のみによ
つてなされるため、当該支持装置は大きなスペー
スを要さず、小型・コンパクトに、且つ既設の装
置に大きな変更を加えることなく簡易に構成され
得る。

第８図及び第９図に本発明の変更実施例を示
す。

即ち、第８図及び第９図は変更実施例に係る支
持装置の縦断面図であり、これらの図においては
第１図乃至第３図に示したと同一要素には同一符
号を付している。

本変更実施例においては、支持リング６の上面
にリング状のボール保持具１８に保持された複数
のボール１９…を配し、同支持リング６の下面に
電磁石２０を固設している。尚、上記ボール１９
…、ボール保持具１８及び移動リング１０の下面
は、電磁力による結合を強固ならしめるために磁
性体にて構成されている。

而して、第８図に示す状態から中軸２を支持リ
ング６と共に上動せしめれば、第９図に示す如く
移動リング１０はボール１９…に支持されるため
水平移動自在であり、該移動リング１０に穿設さ
れた非円形孔１１は単結晶棒１５の円錐部１５ａ
に均一に多点接触し、自動調心作用がなされる。
そして、この時点で電磁石２０を駆動して移動リ
ング１０を吸着すれば、前記と同様にして単結晶
棒１５の円錐部１５ａが確実に垂直に支持され
る。このとき単結晶棒１５の円錐部１５ａと移動
リング１０の非円形孔１１との間にできると思わ
れる空隙は、中軸２の押し上げを微調整すること
によつて解消され得る。

尚、以上の実施例においては非円形孔１１とし
て特に三角形孔を採用したが、その他の多角形孔
或いは円形孔内方に複数の突起が突設されている
ものを採用してもよい。又、非円形孔１１の代わ
りに円形孔を採用しても前記と同様の効果が得ら
れる。

（発明の効果）以上の説明で明らかな如く本発明によれば、
FZ法により得られる単結晶棒の円錐部に当接係
合してこれを保持すべき円形若しくは非円形孔を
有し、且つ水平移動自在に支持される移動リング
と、該移動リングを固定するロツク手段と、同移
動リングを上下動せしめる駆動手段を含んで支持
装置を構成したため、単結晶棒を確実に垂直に支
持することができるとともに、当該支持装置の小
型・コンパクト化を図ることができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る支持装置の作
用を説明する縦断面図、第４図は第１図の−
線断面図、第５図は第２図Ａ部の拡大詳細図、第
６図は第２図の−線断面図、第７図は第３図
の−線断面図、第８図及び第９図は本発明の
変更実施例に係る支持装置の縦断面図である。６…支持リング、７…スプリング、９，１９…
ボール、１０…移動リング、１１…非円形孔、１
５…単結晶棒、１５ａ…円錐部、２０…電磁石。

Claims

【特許請求の範囲】１ FZ法による結晶成長によつて得られる単結
晶棒の円錐部を支持する装置であつて、上記単結
晶棒の円錐部に当接係合してこれを保持すべき円
形若しくは非円形孔を有し、且つ水平移動自在に
支持される移動リングと、該移動リングを固定す
るロツク手段と、同移動リングを上下動せしめる
駆動手段を含んで構成されることを特徴とする半
導体結晶棒の支持装置。２前記ロツク手段は、前記移動リングを弾性支
持するスプリング又は同移動リングを吸着すべき
電磁石にて構成されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体結晶棒の支持装置。３前記ロツク手段において、前記移動リングの
下面に軟質メツキ層を形成し、該移動リングを支
持すべき支持リングの上面に針状突起を形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の半導体結晶棒の支持装置。