JPH054890A - Ｃｚ単結晶製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引上げ中の単結晶の落下および落下に伴う装
置の損傷を防止し、かみつき時の装置の保護を自動化す
る。 【構成】 内部に多結晶シリコンの融液を入れたるつぼ
を一方向に回転させながらヒータにより加熱する一方、
るつぼ上方に設けられた引上げ軸を、この引上げ軸下端
に取付けられた種結晶を前記融液に接触させた状態で引
上げ軸駆動部によって前記るつぼと反対方向に回転させ
ながら引上げるＣＺ単結晶製造方法において、前記引上
げ軸に前記るつぼ内の融液の固化状況をトルク変動とし
て検出するトルクセンサを設けるとともに、前記るつぼ
駆動部、ヒータの加熱および引上げ軸駆動部を制御する
制御部を設け、前記トルクセンサの検出値が異常に大き
い時に前記制御部により、るつぼの上昇および回転停止
させ、引上げ軸の上昇および回転停止させる制御を行な
うＣＺ単結晶製造方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＺ引上げ炉における
ＣＺ単結晶製造方法およびその装置に関し、特に融液表
面の固化による悪影響を防止したものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＣＺ炉でＣＺ単結晶を製造する
場合には、反応容器（チャンバ）内で、多結晶シリコン
の融液を入れたるつぼをヒータにより加熱しながら一方
向に回転させる一方、ワイヤーロープの下端に設けられ
た種結晶をるつぼと逆方向に回転させながら行なわれ
る。そして、るつぼと種結晶の回転速度差やワイヤーロ
ープの引上げ速度を制御しながら単結晶の製造が行なわ
れ、上記種結晶の下端面にシリコンが整列して固まり、
育成されたシリコン単結晶の下端面に次々とシリコンが
整列して固まり、円柱状のシリコン単結晶が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＣＺ
単結晶の製造方法においては、単結晶の引上げ後半時
に、るつぼ内のシリコン融液表面でるつぼ壁から単結晶
成長界面に向けて結晶が張出す、所謂、融液表面の固化
が発生して成長単結晶に接触（かみつき）し、単結晶が
落下したり、引上げ装置の損傷を発生するおそれがあっ
た。これは、るつぼ内の融液量減少に伴って融液自体の
潜熱が奪われたり、またヒータ設置位置から外れるるつ
ぼ面積が増加し融液温度が低下するためであると思われ
る。

【０００４】このため、従来においては、引上げ後半時
には、一定のプログラムに基づいてヒータパワーを高め
るように液温調整を行なっていたが、それでも断熱材や
ヒータの劣化に伴ってかみつきが発生していた。また、
人による炉内目視によりかみつき状況を検出していた
が、効果的でなく、コストが嵩むという不具合があっ
た。 そこで、本発明は、自動的に表面固化を検出して
製造装置を保護する制御を行なうことにより、コストの
低減を図るとともに、単結晶の落下や引上げ装置の損傷
を防止できるＣＺ単結晶製造方法およびその装置を提供
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１請求項に係る単結晶
製造方法は、内部に多結晶シリコンの融液を入れたるつ
ぼをるつぼ駆動部によって一方向に回転させながらるつ
ぼ周囲に設けられたヒータにより加熱する一方、るつぼ
上方に設けられた引上げ軸をこの引上げ軸下端に取付け
られた種結晶を前記融液に接触させた状態で引上げ軸駆
動部によって前記るつぼと反対方向に回転させながら引
上げることにより単結晶を製造するＣＺ単結晶製造方法
において、前記引上げ軸に前記るつぼ内の融液の固化状
況をトルク変動として検出するトルクセンサを設けると
ともに、前記るつぼ駆動部、ヒータの加熱および引上げ
軸駆動部を制御する制御部を設け、前記トルクセンサの
検出値が異常に大きい時に前記制御部により、るつぼの
上昇および回転を停止させ、引上げ軸の上昇および回転
を停止させる制御を行なうことを特徴とするＣＺ単結晶
製造方法であり、第２請求項に係る単結晶製造装置は、
チャンバ内に回転可能且つ上下移動可能に設けられ内部
に多結晶シリコンの融液が入れられたるつぼと、このる
つぼを回転させるとともに上下移動するるつぼ駆動部
と、るつぼの周囲に設けられるつぼを加熱するヒータ
と、下端に種結晶が取付けられ前記るつぼの上方に前記
るつぼと反対方向に回転可能且つ上下移動可能に設けら
れた引上げ軸と、この引上げ軸を回転させるとともに上
方に移動する引上げ軸駆動部とを備えたＣＺ単結晶製造
装置において、前記引上げ軸に前記るつぼ内の融液の表
面固化状況をトルク変動として検出するトルクセンサを
設け、このトルクセンサの検出データが異常に大きいと
き前記るつぼ駆動部および引上げ軸駆動部を通じてるつ
ぼおよび引上げ軸の上昇、回転を停止させる制御部を設
けて構成されている。

【０００６】

【作用】したがって、本発明によれば、るつぼ内の融液
の固化状況が引上げ軸に作用するトルク変動としてトル
ク検出器により検出され、トルク検出器の検出値が所定
値以上のときに前記融液が固化したとして、引上げ軸の
上昇および回転、るつぼの上昇および回転を停止する制
御が制御部により行なわれる。このため、引上げ軸に成
長しつつ単結晶とるつぼ内の融液表面に固化したシリコ
ンとの接触状況を瞬時に検出でき、成長した単結晶の落
下が防止でき、落下に伴うるつぼ等の破損も未然に防止
できる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明を一実施例を図面に基づき説
明する。図１は本実施例の単結晶製造装置１を示す概略
構成を示しており、チャンバ（反応容器）２内にはるつ
ぼ３が回転可能且つ上下移動可能に配設され、るつぼ３
の周囲にはヒータ（発熱体）４、断熱材５が順次配設さ
れている。このるつぼ３の底部にはるつぼ移動軸６が取
付けられ、この移動軸６にはるつぼ駆動部７が接続され
ている。るつぼ駆動部７は、るつぼ３を上下移動する上
下移動用モータおよびるつぼ３を一方向に回転させる回
転用モータにより構成されている。尚、図中、８は単結
晶結晶シリコンの融液を、９は単結晶シリコンを示す。

【０００８】他方、チャンバ２内の上記るつぼ３上方の
回転軸上には、下端に単結晶シリコンからなる種結晶１
０が取付けられた引上げ軸１１が配設され、この引上げ
軸１１の上端側が引上げ軸駆動部１２に接続されてい
る。この引上げ軸駆動部１２は、引上げ軸１１を上下移
動する引上げ用モータと引上げ軸１１を上記るつぼ３と
反対方向に回転する回転用モータとから構成されてい
る。

【０００９】また、上記引上げ軸駆動部１２にはトルク
センサ１３が設けられ、このトルクセンサ１３は、上記
るつぼ３を駆動するるつぼ駆動部７、ヒータ４を制御す
る制御部１４に接続されている。本実施例ではトルクセ
ンサ１３は、引上げ軸駆動部１２の引上げ軸回転用モー
タの入力側に介装されるブレーカにより構成され、かみ
つき時に生じる負荷を検出する。すなわち、通常の単結
晶引上げ時には、引上げ軸１１の回転は一定であり、多
少の融液温度変動（粘性の変動）についてもトルク出力
に大きな差は生じないが、かみついた場合には（特に引
上げ後半時）には引上げ軸側の回転用モータに急激に大
きな負荷が生じ、このとき回転用モータに供給される電
流が定格値を超えると、トルクセンサ１３であるブレー
カが動作し、これによってかみつき状態が即座に検出さ
れる。そして、ブレーカの動作と同時に、引上げ軸駆動
部１２の各モータが回転停止し、また、ブレーカの動作
は、制御部１４に入力され、制御部１４よりヒータ４、
るつぼ駆動部７が制御される。 次に、上記装置による
かみつき状態時に行なう装置の保護制御について図２に
示すフローチャートに基づき説明する。

【００１０】まず、単結晶の製造は、ヒータ４によりる
つぼ３を加熱しながら、るつぼ３を駆動部７により一方
向に回転させる一方、引上げ軸１１の下端の種結晶１０
をるつぼ３内の融液８に接触させた状態で、駆動部１２
により引上げ軸１１をるつぼ３と逆方向に回転させなが
ら上昇させることにより、単結晶９が製造される。

【００１１】次に、装置の保護制御においては、図に示
すように、融液８表面が固化しかみつきを生ずると、ス
テップＳ1において、引上げ軸駆動部１２に回転用モー
タの異常トルクがトルクセンサにより検出され、異常ト
ルクに伴う異常電流によりブレーカからなるトルクセン
サが動作し、異常信号を制御部１４に出力するととも
に、ステップＳ2で引上げ軸駆動部１２の各モータが即
座に駆動停止される。更に、ステップＳ3で異常信号の
有無が判断され、異常トルク発生時には、ステップＳ4
でるつぼ駆動部７の各モータが駆動停止され、ステップ
Ｓ5でヒータ４によるるつぼ３の温度上昇の停止、すな
わち、現状のるつぼ温度の維持が行なわれ、一時的に単
結晶の製造が停止される。したがって、かみつき時に
は、自動的にしかも瞬時に各駆動部が停止されるので、
引上げ中の単結晶の落下を防止でき、装置の損傷を防止
できる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
かみつき時における異常トルクを検出して即座に各駆動
部を駆動停止させることにより、引上げ中の単結晶の落
下を未然に防止でき、落下に伴う装置の損傷を防止でき
る。また、かみつき時における装置の保護制御を自動化
することができ、単結晶製造の省力化およびコストの低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単結晶製造装置の概略構成図である。

【図２】保護制御の制御を示すフロチャートである。

【符号の説明】

１ 単結晶製造装置 ３ るつぼ ４ ヒータ ７ るつぼ駆動部 ８ 融液 １０ 種結晶 １１ 引上げ軸 １２ 引上げ軸駆動部 １３ トルクセンサ １４ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槙山 勝人 兵庫県尼崎市東浜町１番地 大阪チタニウ ム製造株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に多結晶シリコンの融液を入れたる
   つぼをるつぼ駆動部によって一方向に回転させながらる
   つぼ周囲に設けられたヒータにより加熱する一方、るつ
   ぼ上方に設けられた引上げ軸を、この引上げ軸下端に取
   付けられた種結晶を前記融液に接触させた状態で引上げ
   軸駆動部によって前記るつぼと反対方向に回転させなが
   ら引上げることにより単結晶を製造するＣＺ単結晶製造
   方法において、前記引上げ軸に前記るつぼ内の融液の固
   化状況をトルク変動として検出するトルクセンサを設け
   るとともに、前記るつぼ駆動部、ヒータの加熱および引
   上げ軸駆動部を制御する制御部を設け、前記トルクセン
   サの検出値が異常に大きい時に前記制御部により、るつ
   ぼの上昇および回転を停止させ、引上げ軸の上昇および
   回転を停止させる制御を行なうことを特徴とするＣＺ単
   結晶製造方法。
2. 【請求項２】 チャンバ内に回転可能且つ上下移動可能
   に設けられ内部に多結晶シリコンの融液が入れられたる
   つぼと、このるつぼを回転させるとともに上下移動する
   るつぼ駆動部と、るつぼの周囲に設けられるつぼを加熱
   するヒータと、下端に種結晶が取付けられ前記るつぼの
   上方に前記るつぼと反対方向に回転可能且つ上下移動可
   能に設けられた引上げ軸と、この引上げ軸を回転させる
   とともに上方に移動する引上げ軸駆動部とを備えたＣＺ
   単結晶製造装置において、前記引上げ軸に前記るつぼ内
   の融液の表面固化状況をトルク変動として検出するトル
   クセンサを設け、このトルクセンサの検出データが異常
   に大きいとき前記るつぼ駆動部および引上げ軸駆動部を
   通じてるつぼおよび引上げ軸の上昇、回転を停止させる
   制御部を設けたことを特徴とするＣＺ単結晶製造装置。