JPH06271387A - シリコン単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成長単結晶と原料固体層との接触状態を自動
的に検出し、オペレータに知らせるとともに各駆動部を
停止させ、単結晶の落下を防止する。 【構成】 融液層とこの融液層の下部に固体層とが収納
されたルツボと、このルツボを支持軸を介して回転させ
るルツボ駆動部と、引上軸を介してシリコン単結晶を回
転させながら引上げる単結晶駆動部とを備えたシリコン
単結晶引上装置であって、上記単結晶と上側と上記ルツ
ボの下側との間に所定電圧を印加し、上記ルツボ内の融
液層を流れる電流値の変化により上記単結晶の接触状態
を判断する制御部を設けたシリコン単結晶引上装置。ま
た、単結晶の接触時には、制御部により伝達装置を通じ
てオペレータに知らせると同時に双方の駆動部を駆動停
止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融層法によりシリコ
ン単結晶を製造する際に、成長単結晶と原料固体層との
接触を電気的に検出し知らせるシリコン単結晶引上装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン単結晶を製造する際に
は、石英ルツボ内に溶かされた金属溶湯を種結晶を用い
て引上げ生成するＣＺ引上方法が用いられている。しか
し、このＣＺ引上方法では偏析による融液中ドーパント
濃度が生ずるため、これを防止し歩留りを上げる溶融層
法による引上法が用いられている。この溶融層法におい
ては、融液中のドーパント濃化を防止するために、融液
内の下部に固層を存在させた状態で引上げを行うもので
あり、ＣＺ引上法に比較して、シリコン単結晶製造の歩
留りが倍増するという利点を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した溶
融層法による単結晶の引上げにおいても、わずかな製造
条件の違いにより液温が低下し、ルツボ内下部に滞在す
る原料固体層が成長し、この成長した固体層が育成中の
単結晶と接触を起こす場合がある。この接触をそのまま
放置しておくと、引上中の単結晶が落下し、事故に至る
おそれがあった。これを解消するには、常にオペレータ
が炉内を監視していなければならない不具合があった。

【０００４】そこで、本発明は、単結晶成長中に下部固
層がかみつきを起こした場合には、これを自動的に感知
し、オペレータに知らせ、自動的に単結晶およびルツボ
の回転上昇を駆動停止させ、二次災害を未然に防止する
シリコン単結晶引上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】本発明のシリコン単結晶
引上装置は、融液層とこの融液層の下部に固体層とが収
納されたルツボと、このルツボを支持軸を介して回転さ
せるルツボ駆動部と、引上軸を介してシリコン単結晶を
回転させながら引上げる単結晶駆動部とを備えたシリコ
ン単結晶引上装置であって、上記単結晶の上側と上記ル
ツボの下側との間に所定電圧を印加し、上記ルツボ内の
融液層を流れる電流値の変化により上記単結晶の接触状
態を判断する制御部を設けた構成とされ、更に、単結晶
の接触時には、制御部により伝達装置を通じてオペレー
タに知らせると同時に双方の駆動部を駆動停止させる構
成とされている。

【０００６】

【作用】したがって、単結晶の上部とルツボの下部との
間に所定電圧を印加しておくと、成長単結晶と原料固体
層との接触時には、ルツボ中の融液層を流れる電流が異
常に低下し、この電流の異常低下に基づき、制御部にお
いて、成長単結晶と原料固体層との接触状態が確実に判
定される。また、接触時には制御部により、伝達装置を
通じてオペレータに知らせるとともに、単結晶およびル
ツボの双方の回転上昇駆動が駆動停止される。その結
果、従来のような単結晶の落下や落下に伴う装置の損傷
を防止でき、歩留りの向上が図られる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例のシリコン単結晶引上装置の概略
構成を示しており、図１中、１はルツボ、２はルツボ１
を支持する導電性の支持軸、３はルツボ１を回転しなが
ら次第に上昇するルツボ駆動部、４は成長中のシリコン
単結晶、５は引上軸、６は単結晶４を回転しながら次第
に上昇する単結晶駆動部、７は溶湯（融液層）、８は溶
湯７内の下部に滞在する原料固体層を示す。

【０００８】また、上記支持軸２と引上軸５には所定の
電圧が印加され、これらの間には電流計１０と、これら
の間を流れる電流値をモニタする電流値モニタ１１が介
装され、検出された電流値が制御部１２に入力される。
また、上記ルツボ駆動部３および単結晶駆動部６には制
御部１２が接続され、更にブザー（伝達装置）１３が接
続された構成となっている。尚、９はヒータを示す。

【０００９】そして、電流値モニタ１１により検出され
た電流値が異常に低下した場合には、制御部１２により
シリコン単結晶４と原料固体層８が接触状態時であると
判断し、ブザー１３により警報を鳴らしてオペレータに
伝達すると同時に、上記双方の駆動部３と６とを駆動停
止させる。

【００１０】ここで、上述したシリコン単結晶４と原料
固体層８との接触状態を検知できる原理について説明す
る。

【００１１】溶融層法では、融液部７と下部の固体層部
８とではドーパント濃度が異なるために、各々比抵抗ρ
が異なる。また、融液層７の抵抗値Ｒおよび電流値Ｉ
は、 Ｒ（Ω）＝ρｌ／Ｓ Ｉ（Ａ）＝Ｖ／Ｒ で表わされ、融液層部７では通常１０Ω程度、固層部８
では１０００Ω程度である。尚、Ｓは断面積、ｌは長さ
を示す。

【００１２】単結晶の引上る際に、シリコン単結晶４と
原料固体層８との接触のない定常時には図２に示すよう
に融液層７の断面積Ｓが大きく、比抵抗ρも小さいこと
から、図４のＡ領域で示すように高い電流値が維持され
る。これに対し、図３に示すように、接触時には、融液
層７の断面積Ｓが小さくなり、比抵抗ρが大きくなるた
めに、図４の矢印Ｂで示すように電流値が大幅に低下す
る。そこで、この電流値に着目し、電流値が異常に低下
した時をシリコン単結晶４と原料固体層８が接触状態時
であると判断するようにしたものである。

【００１３】本発明者らが試験した結果を図４に示す。
この試験では、直径６インチでチャージ５０Ｋｇの単結
晶を製造する際に、融液層７の抵抗を１０Ω−ｃｍと
し、２０Ｖの電圧を印加して行なった。この場合、図４
に示すように電流値２５０ｍｍＡ以下を接触状態と設定
した。その結果、電流値モニタ１１により検出された電
流値特性としては図４に示す特性が得られ、単結晶と原
料固体層との接触状態を確実に判定することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、融
液層を流れる電流の変化に基づいて成長中の単結晶と原
料固体層との接触状態を判断しているので、確実な判断
が可能となる。更に、第２項の発明によれば、接触時に
は伝達手段によりオペレータに知らせるとともに、各駆
動部を駆動停止するので、従来のような操業中の単結晶
の落下事故を未然に防止でき、落下に伴う装置類の損傷
をなくすることができ、その上、単結晶製造の歩留りを
向上できる。更に、また、オペレータの監視の負担を軽
減でき、省力化を図ることができ、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】本発明の一実施例に係り、シリコン単結晶引上
装置を示す概略図。

【図２】定常時の融液層および固体層を示す概略断面
図。

【図３】成長単結晶と原料固体層が接触時の融液層およ
び固体層を示す概略断面図。

【図４】電流値の特性を示す特性図。

【符号の説明】

１ ルツボ ２ 支持軸 ３ ルツボ駆動部 ４ 単結晶 ５ 引上軸 ６ 単結晶駆動部 ７ 融液層 ８ 固体層 １２ 制御部 １３ 伝達装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融液層とこの融液層の下部に固体層とが
   収納されたルツボと、このルツボを支持軸を介して回転
   させるルツボ駆動部と、引上軸を介してシリコン単結晶
   を回転させながら引上げる単結晶駆動部とを備えたシリ
   コン単結晶引上装置において、 前記単結晶の上側と前記ルツボの下側との間に所定電圧
   を印加し、前記ルツボ内の融液層を流れる電流値の変化
   により前記単結晶の接触状態を判断する制御部を設けた
   ことを特徴とするシリコン単結晶引上装置。
2. 【請求項２】 前記電流値が異常低下したときには、
   前記制御部により、伝達装置を通じてオペレータに知ら
   せると同時に、前記双方の駆動部を駆動停止させる請求
   項１記載のシリコン単結晶引上装置。