JPH09208383A - 単結晶育成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＺ法により引上げられる単結晶の振れを防
止する。 【解決手段】 プルチャンバ３内に振れ止め部材１０を
設ける。振れ止め部材１０はシードチャック６に載って
プルチャンバ３内を上昇する。この上昇の間、振れ止め
部材１０はプルチャンバ３により位置決めされ、シード
チャック６の径方向の移動を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法による単結
晶育成装置に関し、更に詳しくは、ワイヤによる引上げ
中の単結晶の振れを抑える単結晶育成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコンの量産に多用されている
ＣＺ法による単結晶の育成においては、メインチャンバ
の上にプルチャンバを連結し、プルチャンバを通って垂
下したワイヤにより単結晶を引上げる育成装置が使用さ
れる。

【０００３】すなわち、メインチャンバ内に配置された
坩堝内で原料融液を生成する一方、ワイヤの下端に連結
されたシードチャックに種結晶を装着し、その種結晶を
原料融液に浸漬した状態から、ワイヤによるシードチャ
ックを引上げることにより、原料融液から単結晶を引上
げる。引上げられた単結晶はプルチャンバ内に引き込ま
れる。

【０００４】このようなＣＺ法による単結晶育成装置に
おいては、ワイヤを用いて単結晶を引上げる関係から、
引上げ中の単結晶が振れる。振れの原因としては、ワイ
ヤのほつれやシードチャックのゆがみなどの機械的原
因、結晶引上げ速度の変化や単結晶および坩堝の回転に
よる単結晶の変形などの引上げ条件的な原因、更には地
震などの外乱がある。そして、この単結晶の振れは結晶
の有転位化や変形、直径測定誤差の原因となり、極端な
場合は結晶落下事故を引き起こす。

【０００５】この単結晶の振れに対し、従来は図１に示
すような振れ止めの防止装置が使用されていた。この振
れ止めの防止装置はプルチャンバ３に設けられ、オペレ
ータの操作によりローラ９をプルチャンバ３内の定位置
に進出させてワイヤ４に接触させる。ローラ９は外周面
にＶ溝を有し、Ｖ溝内でワイヤ４の振れが収束すること
により、単結晶８の振れを止める。６はワイヤ４の下端
に連結されたシードチャック、７はシードチャック６に
装着された種結晶である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような振れ止め防
止装置は、プルチャンバ３内への単結晶８の引込みを妨
害しないために、オペレータにより単結晶の振れが認識
されたときだけ、ローラ９がプルチャンバ３内の定位置
に進出駆動される。そのため初期の振れは放置される。
また、ローラ９を進出させてもワイヤ４がローラ９に点
接触するため、振れが止まるまでに時間がかかる。その
ため、振れが比較的長い時間続く。

【０００７】この問題とは別に、引上げ初期において
は、ローラ位置より下のワイヤ長が長いため、振れ止め
効果を殆ど期待できないという問題がある。単結晶の引
上げに伴ってシードチャックがローラ位置に達すると、
ローラを使用できなくなる。そのため、引上げ終期にお
いては、振れを止めることが不可能となる。

【０００８】このように、従来の振れ止め防止装置は引
上げの全期間にわたって振れを止めることができないだ
けでなく、振れ止めが可能な期間にあってもその効果が
小さいのである。

【０００９】本発明の目的は、プルチャンバをガイドと
する可動式の振れ止め部材をプルチャンバ内に設けるこ
とにより、引上げ全期間にわたって単結晶の振れを効果
的に防止することができる単結晶育成装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の単結晶育成装置
は、上記目的を達成するために、ワイヤ及び／又はワイ
ヤの下端に連結されたシードチャックを中央部に保持
し、外周部がプルチャンバの内面に案内されてプルチャ
ンバ内を前記シードチャックと共に上昇する可動式の振
れ止め部材をプルチャンバ内に配置し、該振れ止め部材
にプルチャンバ内のガス流通を保証する通気部を設けた
ものである。

【００１１】振れ止め部材の中央部にワイヤ及び／又は
シードチャックを保持する機構としては、その中央部下
面にシードチャックの上端部が嵌合する位置決め凹部を
設け、且つその中央部をワイヤが長手方向に移動自在に
貫通するものが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の望ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。図２は本発明を実施した
単結晶育成装置の一例についてその主要部を示す縦断面
図、図３は同装置に使用されている振れ止め部材の構造
を示す斜視図、図４は同振れ止め部材の平面図および縦
断面図である。

【００１３】本育成装置は、図２に示されるように、育
成装置本体と、これに付設された振れ止め部材１０とか
らなる。育成装置本体は従来の育成装置と基本的に同じ
ものであって、チャンバとしてメインチャンバ１、トッ
プチャンバ２およびプルチャンバ３などを具備する。ト
ップチャンバ２はメインチャンバ１の上に重ねられてそ
の上面開口部を塞ぎ、メインチャンバ１より小径の円筒
体であるプルチャンバ３は、トップチャンバ２の中央部
上に重ねられる。

【００１４】ワイヤ４はプルチャンバ３内の中心部を通
り、トップチャンバ２の中央開口部２ａに取り付けたガ
ス整流筒５内を通って下端部がメインチャンバ１内に挿
入される。ガス整流筒５は上端のフランジ部が開口部２
ａの周囲に係合することにより保持され、上端部を除く
部分がメインチャンバ１内に突出している。ワイヤ４の
下端にはシードチャック６が連結されている。

【００１５】操業ではシードチャック６に種結晶７を装
着する。また組み立てたチャンバ内を真空排気し、メイ
ンチャンバ１内の坩堝内に原料融液を生成する。そして
種結晶７を坩堝内の原料融液に浸漬し、ワイヤ４を上昇
させることにより、原料融液から単結晶８を引上げる。
このとき、プルチャンバ３内およびガス整流筒５内を通
って、メインチャンバ１内にＡｒ等の不活性ガスが導入
される。引上げられた単結晶８はプルチャンバ３内に引
き込まれる。

【００１６】本育成装置の特徴は、プルチャンバ３内に
昇降自在な可動式の振れ止め部材１０を設けた点にあ
る。振れ止め部材１０は、図３および図４に示されるよ
うに、プルチャンバ３の内径より僅かに小さい外径の外
周リング部１１と、リング部１１の内側に同心状に設け
られた円板部１２と、両者を連結するために円板部１２
の外周４位置から外側へ放射状に延びた複数本のアーム
部１３とからなる。リング部１１と円板部１２との間の
アーム部１３，１３間に形成された空間は、プルチャン
バ３内を上から下へ通流する不活性ガスの通流を保証す
る通気部１４である。

【００１７】円板部１２は中心部にワイヤ４が貫通する
丸孔１５を有する。丸孔１５の内径は、丸孔１５をワイ
ヤ４が長手方向に自由に移動し得る最小限の大きさに設
定されている。円板部１２の下面には、シードチャック
６の上端部が嵌合する凹部１６が形成されている。

【００１８】リング部１１の外径とプルチャンバ３の内
径との差は、１〜１０ｍｍが望ましい。この径差が小さ
いと、プルチャンバ３内での振れ止め部材１０の昇降が
スムーズに行われなくなる。逆に径差が大きすぎると、
プルチャンバ３内で振れ止め部材１０が半径方向にがた
つき振れ止め効果が低下する。特に望ましくは、プルチ
ャンバ３内を振れ止め部材１０が自由に昇降し得る最小
限の径差とする。

【００１９】本振れ止め部材１０は、引上げ開始時にお
いては、ガス整流筒５の上に載り、プルチャンバ３内に
よりその内部に同心状に位置決めされる一方、ワイヤ４
を振れ止め部材１０の中心部に位置決めする。従って、
ワイヤ４が振れ止め部材１０によりプルチャンバ３内の
中心部に保持される。振れ止め部材１０はプルチャンバ
３の下端部内にあるので、単結晶８の振れ止め効果が大
きい。この状態は、シードチャック６が振れ止め部材１
０の円板部１２に当接するまで続き、シードチャック６
が円板部１２に近づくほど振れ止め効果が大きくなる。

【００２０】単結晶８の引上げが進み、シードチャック
６が円板部１２に当たると、円板部１２の下面に形成さ
れた凹部１６にシードチャック６の上端部が嵌合する。
その結果、ワイヤ４を介さずにシードチャック６が振れ
止め部材１０により直接位置決めされる。従って、単結
晶８の振れ止め効果は更に高いものとなる。単結晶８の
引上げが更に進むと、シードチャック６に載って振れ止
め部材１０がプルチャンバ３内を上昇する。そのため、
単結晶８の引上げが終了するまで高い振れ止め効果が維
持される。

【００２１】かくして、プルチャンバ３内の振れ止め部
材１０により、引上げ全期間にわたって単結晶８の振れ
が効果的に防止される。また、振れ止め部材１０に通気
部１４を設けてあるので、振れ止め部材８がプルチャン
バ３内に配置されているにもかかわらず、プルチャンバ
３内のガス流通が阻害されない。

【００２２】従来の振れ止め装置（図１）を本振れ止め
部材に変更した。結晶引上げ条件（引上げ速度、回転な
ど）を同一として操業を行ったところ、表１に示すよう
に、単結晶の振れが著しく抑制され、その振れによる事
故が激減した。

【００２３】

【表１】 ※１ 振れ発生Ｂｔ．数／引上げ全Ｂｔ．数 ※２ 振れの影響による事故発生Ｂｔ．数／振れ発生Ｂｔ．数

【００２４】上記例に示された振れ止め部材は、引上げ
初期にワイヤを位置決めし、初期以後はシードチャック
をワイヤと共に位置決め保持するものであるが、引上げ
の全期間を通してワイヤのみを位置決め保持する構成で
もよい。いずれにしても、プルチャンバをガイドとして
振れ止め部材がそのチャンバ内を上昇することにより、
常時振れ止め機能を発揮し続けることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の単結晶育
成装置はシードチャックと共に上昇する可動式の振れ止
め部材をプルチャンバ内に設け、プルチャンバを位置決
めガイドとして利用することにより、引上げの全期間に
わたって単結晶の振れを効果的に抑制することができる
ので、振れによる結晶品質の低下を抑え、更には落下事
故を防いで、品質向上や安全操業の実現に大きな効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の振れ防止装置の説明図である。

【図２】本発明を実施した単結晶育成装置の一例につい
てその主要部を示す縦断面図である。

【図３】同装置に使用されている振れ止め部材の構造を
示す斜視図である。

【図４】同振れ止め部材の平面図および縦断面図であ
る。

【符号の説明】

３ プルチャンバ ４ ワイヤ ６ シードチャック ８ 単結晶 １０ 振れ止め部材

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【手続補正書】

【提出日】平成９年４月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインチャンバの上にプルチャンバを連
   結し、プルチャンバを通って垂下したワイヤにより、メ
   インチャンバ内に設置された坩堝内の原料融液からプル
   チャンバ内へ単結晶を引上げるＣＺ法による単結晶育成
   装置において、前記ワイヤ及び／又はワイヤの下端に連
   結されたシードチャックを中央部に保持し、外周部がプ
   ルチャンバの内面に案内されてプルチャンバ内を前記シ
   ードチャックと共に上昇する可動式の振れ止め部材をプ
   ルチャンバ内に配置し、該振れ止め部材にプルチャンバ
   内のガス流通を保証する通気部を設けたことを特徴とす
   る単結晶育成装置。