JPH09278585A - 単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置 - Google Patents
単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置Info
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- Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
- Y10T117/1088—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone including heating or cooling details
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ルツボのヒーターに電流を供給するための電
極の溶損を防止する。 【解決手段】 単結晶引上装置は、ルツボを囲むように
設けられたヒーター１０４と、ヒーター１０４のグラフ
ァイト製の一対の中間電極にそれぞれねじ結合された一
対の導電性金属電極５，５と、一対の導電性金属電極
５，５に通電するための電圧印加源９とを備えている。
スイッチ１１はこの通電をオン・オフするものである。
電流計１０ａはヒーター１０４に流れる電流値を測定す
る。本発明者等は、中間電極の下部にクラックが発生し
た場合には、導電性金属電極５が溶損する前に、クラッ
クで放電現象が起こり、電流の検出値に微小な変動が生
じることを見極めた。そこで、電流計１０ａにより測定
された電流値に許容範囲外の変動（ゆらぎ）が検出され
たら、制御部１２は、スイッチ１１をオフにして一対の
導電性金属電極５，５への通電を絶ち、導電性金属電極
５の溶損を防止する。
極の溶損を防止する。 【解決手段】 単結晶引上装置は、ルツボを囲むように
設けられたヒーター１０４と、ヒーター１０４のグラフ
ァイト製の一対の中間電極にそれぞれねじ結合された一
対の導電性金属電極５，５と、一対の導電性金属電極
５，５に通電するための電圧印加源９とを備えている。
スイッチ１１はこの通電をオン・オフするものである。
電流計１０ａはヒーター１０４に流れる電流値を測定す
る。本発明者等は、中間電極の下部にクラックが発生し
た場合には、導電性金属電極５が溶損する前に、クラッ
クで放電現象が起こり、電流の検出値に微小な変動が生
じることを見極めた。そこで、電流計１０ａにより測定
された電流値に許容範囲外の変動（ゆらぎ）が検出され
たら、制御部１２は、スイッチ１１をオフにして一対の
導電性金属電極５，５への通電を絶ち、導電性金属電極
５の溶損を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルツボを用いて貯
留された半導体融液より半導体単結晶を引き上げる単結
晶引上装置に関し、特に、前記ルツボを加熱するための
ヒーターの導電性金属電極の溶損を防止するためのヒー
ター電極溶損防止装置に関する。
留された半導体融液より半導体単結晶を引き上げる単結
晶引上装置に関し、特に、前記ルツボを加熱するための
ヒーターの導電性金属電極の溶損を防止するためのヒー
ター電極溶損防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン（Ｓｉ）やガリウムひ素
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する方法の一つと
して、ＣＺ法が知られている。このＣＺ法は、大口径、
高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少な
い状態で容易に得られること等の特徴を有することか
ら、様々な半導体結晶の成長に用いられている方法であ
る。
（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する方法の一つと
して、ＣＺ法が知られている。このＣＺ法は、大口径、
高純度の単結晶が無転位あるいは格子欠陥の極めて少な
い状態で容易に得られること等の特徴を有することか
ら、様々な半導体結晶の成長に用いられている方法であ
る。
【０００３】近年、単結晶の大口径化、高純度化、酸素
濃度および不純物濃度等の均一化の要求に伴いこのＣＺ
法も様々に改良され実用に供されている。上記ＣＺ法の
改良型の一つにいわゆる二重ルツボを用いた連続チャー
ジ型磁界印加ＣＺ法（以下、ＣＭＣＺ法と省略する）が
提案されている。この方法は、外部からルツボ内の半導
体融液に磁界を印加することにより、前記半導体融液内
の対流を抑制し極めて酸素濃度の制御性がよく単結晶化
率がよい単結晶を成長させることができ、外側のルツボ
と内側のルツボとの間に原料を連続供給し長尺の半導体
単結晶を容易に得ることができる等の特徴を有する。し
たがって、大口径かつ長尺の半導体単結晶を得るには最
も優れた方法の一つと言われている。
濃度および不純物濃度等の均一化の要求に伴いこのＣＺ
法も様々に改良され実用に供されている。上記ＣＺ法の
改良型の一つにいわゆる二重ルツボを用いた連続チャー
ジ型磁界印加ＣＺ法（以下、ＣＭＣＺ法と省略する）が
提案されている。この方法は、外部からルツボ内の半導
体融液に磁界を印加することにより、前記半導体融液内
の対流を抑制し極めて酸素濃度の制御性がよく単結晶化
率がよい単結晶を成長させることができ、外側のルツボ
と内側のルツボとの間に原料を連続供給し長尺の半導体
単結晶を容易に得ることができる等の特徴を有する。し
たがって、大口径かつ長尺の半導体単結晶を得るには最
も優れた方法の一つと言われている。
【０００４】図４は、特開平４−３０５０９１号公報に
記載されている、上記のＣＭＣＺ法を用いたシリコンの
単結晶引上装置の一例である。この単結晶引上装置１０
１は、中空の気密容器であるチャンバ１０２内に二重ル
ツボ１０３、ヒーター１０４、原料供給管１０５がそれ
ぞれ配置され、前記チャンバ１０２の外部にマグネット
１０６が配置されている。なお、後述する本発明は、Ｃ
ＭＣＺ法による単結晶引上装置に適用されるに限らず、
例えば、磁界印加を行わない連続チャージ型ＣＺ法（Ｃ
ＣＺ法）による単結晶引上装置や、二重ルツボではなく
１つのルツボを備えた単結晶引上装置にも適用できる。
記載されている、上記のＣＭＣＺ法を用いたシリコンの
単結晶引上装置の一例である。この単結晶引上装置１０
１は、中空の気密容器であるチャンバ１０２内に二重ル
ツボ１０３、ヒーター１０４、原料供給管１０５がそれ
ぞれ配置され、前記チャンバ１０２の外部にマグネット
１０６が配置されている。なお、後述する本発明は、Ｃ
ＭＣＺ法による単結晶引上装置に適用されるに限らず、
例えば、磁界印加を行わない連続チャージ型ＣＺ法（Ｃ
ＣＺ法）による単結晶引上装置や、二重ルツボではなく
１つのルツボを備えた単結晶引上装置にも適用できる。
【０００５】二重ルツボ１０３は、略半球状の石英（Ｓ
ｉＯ2）製の外ルツボ１１１と、該外ルツボ１１１内に
設けられた円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2）製
の内ルツボ１１２とから構成され、該内ルツボ１１２の
側壁には、内ルツボ１１２と外ルツボ１１１との間（原
料融解領域）と内ルツボ１１２の内側（結晶成長領域）
とを連通する連通孔１１３が複数個形成されている。
ｉＯ2）製の外ルツボ１１１と、該外ルツボ１１１内に
設けられた円筒状の仕切り体である石英（ＳｉＯ2）製
の内ルツボ１１２とから構成され、該内ルツボ１１２の
側壁には、内ルツボ１１２と外ルツボ１１１との間（原
料融解領域）と内ルツボ１１２の内側（結晶成長領域）
とを連通する連通孔１１３が複数個形成されている。
【０００６】この二重ルツボ１０３は、チャンバ１０２
の中央下部に垂直に立設されたシャフト１１４上のサセ
プタ１１５に載置されており、前記シャフト１１４の軸
線を中心として水平面上で所定の角速度で回転する構成
になっている。そして、この二重ルツボ１０３内には半
導体融液（加熱融解された半導体単結晶の原料）１２１
が貯留されている。
の中央下部に垂直に立設されたシャフト１１４上のサセ
プタ１１５に載置されており、前記シャフト１１４の軸
線を中心として水平面上で所定の角速度で回転する構成
になっている。そして、この二重ルツボ１０３内には半
導体融液（加熱融解された半導体単結晶の原料）１２１
が貯留されている。
【０００７】ほぼ円筒状のヒーター１０４は、半導体の
原料をルツボ内で加熱・融解するとともに生じた半導体
融液１２１を保温するもので、通常、抵抗加熱が用いら
れる。なお、ヒーター１０４の詳細構造については後述
する。原料供給手段としての原料供給管１０５は、その
下端開口より、所定量の半導体の原料１１０を外ルツボ
１１１と内ルツボ１１２との間の半導体融液１２１面上
に連続的に投入するものである。
原料をルツボ内で加熱・融解するとともに生じた半導体
融液１２１を保温するもので、通常、抵抗加熱が用いら
れる。なお、ヒーター１０４の詳細構造については後述
する。原料供給手段としての原料供給管１０５は、その
下端開口より、所定量の半導体の原料１１０を外ルツボ
１１１と内ルツボ１１２との間の半導体融液１２１面上
に連続的に投入するものである。
【０００８】上記の原料供給管１０５から供給される原
料１１０としては、例えば、多結晶シリコンのインゴッ
トを破砕機等で破砕してフレーク状にしたもの、あるい
は、気体原料から熱分解法により粒状に析出させた多結
晶シリコンの顆粒が好適に用いられ、必要に応じてホウ
素（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン
（Ｐ）（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）等のドーパン
トと呼ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリ
ウムヒ素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加
元素は亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等とな
る。
料１１０としては、例えば、多結晶シリコンのインゴッ
トを破砕機等で破砕してフレーク状にしたもの、あるい
は、気体原料から熱分解法により粒状に析出させた多結
晶シリコンの顆粒が好適に用いられ、必要に応じてホウ
素（Ｂ）（ｐ型シリコン単結晶を作る場合）やリン
（Ｐ）（ｎ型シリコン単結晶を作る場合）等のドーパン
トと呼ばれる添加元素がさらに供給される。また、ガリ
ウムヒ素（ＧａＡｓ）の場合も同様で、この場合、添加
元素は亜鉛（Ｚｎ）もしくはシリコン（Ｓｉ）等とな
る。
【０００９】上記の単結晶引上装置１０１により、内ル
ツボ１１２の上方かつ軸線上に配された引上軸１２４に
チャック（不図示）を介して種結晶１２５を吊下げ、引
上軸１２４をその軸線回りに回転させつつ引上げるとと
もに、シャフト１１４を介して二重ルツボ１０３を上昇
させて、半導体融液１２１上部において種結晶１２５を
核として半導体単結晶１２６を成長させる。
ツボ１１２の上方かつ軸線上に配された引上軸１２４に
チャック（不図示）を介して種結晶１２５を吊下げ、引
上軸１２４をその軸線回りに回転させつつ引上げるとと
もに、シャフト１１４を介して二重ルツボ１０３を上昇
させて、半導体融液１２１上部において種結晶１２５を
核として半導体単結晶１２６を成長させる。
【００１０】ところで、上記の単結晶引上装置では、特
開昭６３ー３０３８９４号公報に記載されているよう
に、単結晶を成長する前工程において、外ルツボ１１１
に予め多結晶シリコン塊等の多結晶原料を融解させて半
導体融液１２１を貯留し、外ルツボ１１１の上方に配さ
れた内ルツボ１１２を、外ルツボ１１１内に載置して、
二重ルツボ１０３を形成している。
開昭６３ー３０３８９４号公報に記載されているよう
に、単結晶を成長する前工程において、外ルツボ１１１
に予め多結晶シリコン塊等の多結晶原料を融解させて半
導体融液１２１を貯留し、外ルツボ１１１の上方に配さ
れた内ルツボ１１２を、外ルツボ１１１内に載置して、
二重ルツボ１０３を形成している。
【００１１】このように多結晶原料を融解後に二重ルツ
ボ１０３を形成するのは、多結晶原料を完全に融解して
半導体融液１２１を得るために、ヒーター１０４によっ
て外ルツボ１１１内の原料を単結晶成長温度以上の温度
まで高温加熱する必要があり、この際に、予め内ルツボ
１１２を外ルツボ１１１内に形成させていると、内ルツ
ボ１１２に大きな熱変形が生じてしまうからである。
ボ１０３を形成するのは、多結晶原料を完全に融解して
半導体融液１２１を得るために、ヒーター１０４によっ
て外ルツボ１１１内の原料を単結晶成長温度以上の温度
まで高温加熱する必要があり、この際に、予め内ルツボ
１１２を外ルツボ１１１内に形成させていると、内ルツ
ボ１１２に大きな熱変形が生じてしまうからである。
【００１２】したがって、原料を完全に融解した後、ヒ
ーター１０４による加熱をある程度弱めてから内ルツボ
１１２を外ルツボ１１１に形成させることによって、初
期原料融解保持時の高温加熱を避け、内ルツボ１１２の
変形を抑制している。
ーター１０４による加熱をある程度弱めてから内ルツボ
１１２を外ルツボ１１１に形成させることによって、初
期原料融解保持時の高温加熱を避け、内ルツボ１１２の
変形を抑制している。
【００１３】また、内ルツボ１１２に形成された連通孔
１１３は、原料供給時に、半導体融液１２１を外ルツボ
１１１側から内ルツボ１１２内にのみ流入させるように
一定の開口面積以下に設定されている。この理由は、結
晶成長領域から半導体融液１２１が対流により原料融解
領域に戻る現象が生じると単結晶成長における不純物濃
度および融液温度等の制御が困難になってしまうためで
ある。
１１３は、原料供給時に、半導体融液１２１を外ルツボ
１１１側から内ルツボ１１２内にのみ流入させるように
一定の開口面積以下に設定されている。この理由は、結
晶成長領域から半導体融液１２１が対流により原料融解
領域に戻る現象が生じると単結晶成長における不純物濃
度および融液温度等の制御が困難になってしまうためで
ある。
【００１４】図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ前記ヒータ
ー１０４の一例の平面図、正面図であり、図６はヒータ
ー１０４の電極部の拡大図である。先ず、図５に示すよ
うに、ヒーター１０４はほぼ円筒状のものであり、その
下端部の相対向する部位には、ヒーター１０４の外方へ
突出する一対の突出部１，２が一体的に設けられてい
る。また、ヒーター１０４には、その上方および下方か
ら交互に切り込まれて上下方向に延びる複数のスリット
３が設けられている。これにより、前記一対の突出部
１，２に電圧を印加すると、ヒーター１０４に図４
（ｂ）中矢印で示すように電流が流れる。なお、前記突
出部１，２はヒーター１０４の内方へ突出するような形
態としてもよい。
ー１０４の一例の平面図、正面図であり、図６はヒータ
ー１０４の電極部の拡大図である。先ず、図５に示すよ
うに、ヒーター１０４はほぼ円筒状のものであり、その
下端部の相対向する部位には、ヒーター１０４の外方へ
突出する一対の突出部１，２が一体的に設けられてい
る。また、ヒーター１０４には、その上方および下方か
ら交互に切り込まれて上下方向に延びる複数のスリット
３が設けられている。これにより、前記一対の突出部
１，２に電圧を印加すると、ヒーター１０４に図４
（ｂ）中矢印で示すように電流が流れる。なお、前記突
出部１，２はヒーター１０４の内方へ突出するような形
態としてもよい。
【００１５】次に、図６に示すように、ヒーター１０４
の電極部の構成については、ヒーター１０４の突出部１
には貫通孔１ａが形成されており、この貫通孔１ａに
は、グラファイト製の中間電極６のねじ部６ａが挿入さ
れている。そして、このねじ部６ａにはナット７が螺合
されて突出部１に結合されている。中間電極６の下端部
にはねじ穴６ｂが形成され、このねじ穴６ｂには、導電
性金属電極５のねじ部５ａがねじ込まれている。導電性
金属電極５は、その上端よりねじ部５ａ、フランジ部５
ｂおよび小径の本体部５ｃから構成されている。本体部
５ｃにはその軸方向に延びるような冷却水の通路５ｄが
形成されている。導電性金属５は、例えば銅、銅合金あ
るいはステンレス等により形成されるが、これに限定さ
れない。
の電極部の構成については、ヒーター１０４の突出部１
には貫通孔１ａが形成されており、この貫通孔１ａに
は、グラファイト製の中間電極６のねじ部６ａが挿入さ
れている。そして、このねじ部６ａにはナット７が螺合
されて突出部１に結合されている。中間電極６の下端部
にはねじ穴６ｂが形成され、このねじ穴６ｂには、導電
性金属電極５のねじ部５ａがねじ込まれている。導電性
金属電極５は、その上端よりねじ部５ａ、フランジ部５
ｂおよび小径の本体部５ｃから構成されている。本体部
５ｃにはその軸方向に延びるような冷却水の通路５ｄが
形成されている。導電性金属５は、例えば銅、銅合金あ
るいはステンレス等により形成されるが、これに限定さ
れない。
【００１６】前記中間電極６の下端は、導電性金属電極
５のフランジ部５ｂの上面に面接触している。また、前
記小径の本体部５ｃは、チャンバ１０２（図３参照）の
底部１０２ａを貫通しており、前記本体部５ｃが前記底
部１０２ａに接触しないように、絶縁材料で形成された
スリーブ４が前記底部１０２ａに嵌め込まれている。ヒ
ーター１０４の他の突出部２の電極構造は、一方の突出
部１の電極構造と同一なので、図示や説明は省略する。
上記の構成により、一対の導電性金属電極５（１つの電
極は不図示であり、一方は陽極、他方は陰極）間に電圧
を印加させて、ヒーター１０４に所定の電流（例えば１
５００アンペア）を流すことができる。
５のフランジ部５ｂの上面に面接触している。また、前
記小径の本体部５ｃは、チャンバ１０２（図３参照）の
底部１０２ａを貫通しており、前記本体部５ｃが前記底
部１０２ａに接触しないように、絶縁材料で形成された
スリーブ４が前記底部１０２ａに嵌め込まれている。ヒ
ーター１０４の他の突出部２の電極構造は、一方の突出
部１の電極構造と同一なので、図示や説明は省略する。
上記の構成により、一対の導電性金属電極５（１つの電
極は不図示であり、一方は陽極、他方は陰極）間に電圧
を印加させて、ヒーター１０４に所定の電流（例えば１
５００アンペア）を流すことができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
ように、例えばヒーター１０４の振動や中間電極６の寿
命等の原因により、中間電極６の下部（ねじ穴部）６ｂ
にクラック（割れ）８が入った場合には、導電性金属電
極５から中間電極６への電流供給は前記クラック８より
上方のねじ穴部６ｂより集中して行われ、これにより、
冷却水通路５ｄ内の冷却水の温度が上昇し、一部が沸騰
を始め、冷却水通路５ｄの上部に水蒸気による空間が生
じる。このような状態でヒーター１０４への通電を継続
させると、一対の導電性金属電極５の冷却水に直接接し
ていない部位の冷却効率が低下し、溶損を起こすと考え
られる。導電性金属電極５が溶損すると、冷却水通路５
ｄ内の冷却水がチャンバ内に吹き出て、汚染されるとい
う問題点がある。
ように、例えばヒーター１０４の振動や中間電極６の寿
命等の原因により、中間電極６の下部（ねじ穴部）６ｂ
にクラック（割れ）８が入った場合には、導電性金属電
極５から中間電極６への電流供給は前記クラック８より
上方のねじ穴部６ｂより集中して行われ、これにより、
冷却水通路５ｄ内の冷却水の温度が上昇し、一部が沸騰
を始め、冷却水通路５ｄの上部に水蒸気による空間が生
じる。このような状態でヒーター１０４への通電を継続
させると、一対の導電性金属電極５の冷却水に直接接し
ていない部位の冷却効率が低下し、溶損を起こすと考え
られる。導電性金属電極５が溶損すると、冷却水通路５
ｄ内の冷却水がチャンバ内に吹き出て、汚染されるとい
う問題点がある。
【００１８】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、ヒーターの導電性金属電極
の溶損を未然に防止することのできる、単結晶引上装置
におけるヒーター電極溶損防止装置を提供することを目
的としている。
鑑みてなされたものであり、ヒーターの導電性金属電極
の溶損を未然に防止することのできる、単結晶引上装置
におけるヒーター電極溶損防止装置を提供することを目
的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のヒーター電極溶損防止装置は、気密容器と、
前記気密容器内で半導体融液を貯留するルツボと、前記
ルツボを囲むように設けられたヒーターと、前記ヒータ
ーに接続されたグラファイト製の一対の中間電極にそれ
ぞれねじ結合された、冷却水通路をそれぞれ有する一対
の導電性金属電極とを備えた単結晶引上装置において、
前記一対の導電性金属電極と前記一対の導電性金属電極
に通電するための電圧印加源との間の電路に設けられた
スイッチと、前記ヒーターに流れる電流値を測定するた
めの電流測定手段と、前記電流測定手段により測定され
た電流値を入力し、該電流値に許容範囲から外れるよう
なゆらぎが第１の所定時間以上継続した場合に、前記ス
イッチをオフにして前記通電を絶つための制御部と、を
備えたことを特徴とするものである。また、警報器を備
え、前記制御部は、前記電流値に許容範囲から外れるよ
うなゆらぎが、前記第１の所定時間より短い第２の所定
時間以上継続した場合に、先ず、前記警報器に警報を発
生させるものである。
の本発明のヒーター電極溶損防止装置は、気密容器と、
前記気密容器内で半導体融液を貯留するルツボと、前記
ルツボを囲むように設けられたヒーターと、前記ヒータ
ーに接続されたグラファイト製の一対の中間電極にそれ
ぞれねじ結合された、冷却水通路をそれぞれ有する一対
の導電性金属電極とを備えた単結晶引上装置において、
前記一対の導電性金属電極と前記一対の導電性金属電極
に通電するための電圧印加源との間の電路に設けられた
スイッチと、前記ヒーターに流れる電流値を測定するた
めの電流測定手段と、前記電流測定手段により測定され
た電流値を入力し、該電流値に許容範囲から外れるよう
なゆらぎが第１の所定時間以上継続した場合に、前記ス
イッチをオフにして前記通電を絶つための制御部と、を
備えたことを特徴とするものである。また、警報器を備
え、前記制御部は、前記電流値に許容範囲から外れるよ
うなゆらぎが、前記第１の所定時間より短い第２の所定
時間以上継続した場合に、先ず、前記警報器に警報を発
生させるものである。
【００２０】さらに、前記ヒーターに供給される電力を
測定するための電力測定手段を備え、前記制御部は、前
記電流測定手段により測定された電流値および前記電力
測定手段により測定された電力値を入力して抵抗値を算
出し、かつ該抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎ
が第１の所定時間以上継続した場合に、前記スイッチを
オフにするものである。そして、警報器を備え、前記制
御部は、前記抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎ
が、前記第１の所定時間より短い第２の所定時間以上継
続した場合に、先ず、前記警報器に警報を発生させるも
のである。
測定するための電力測定手段を備え、前記制御部は、前
記電流測定手段により測定された電流値および前記電力
測定手段により測定された電力値を入力して抵抗値を算
出し、かつ該抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎ
が第１の所定時間以上継続した場合に、前記スイッチを
オフにするものである。そして、警報器を備え、前記制
御部は、前記抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎ
が、前記第１の所定時間より短い第２の所定時間以上継
続した場合に、先ず、前記警報器に警報を発生させるも
のである。
【００２１】次に、本発明の作用について説明する。本
発明者等は、図２に示すように、ヒーターに流れる電流
を連続的に検出し、中間電極の下部（ねじ穴部）にクラ
ック８（図６参照）が入った場合には、導電性金属電極
が溶損する前に、クラック部で放電現象が起こるため
に、電流の検出値に微小な変動（ゆらぎ）が生じること
を見極めた。そして、このゆらぎの継続時間はほぼ一定
（例えば１０分）であることも見出した。そこで、ヒー
ターに流れる電流を電流計により連続的に測定し、この
測定値に許容範囲外のゆらぎが第１の所定時間（例えば
５分程度）以上継続したら、制御部は、スイッチをオフ
にして電圧印加源から一対の導電性金属電極への通電を
絶つことにより、導電性金属電極の溶損を未然に防止す
る。
発明者等は、図２に示すように、ヒーターに流れる電流
を連続的に検出し、中間電極の下部（ねじ穴部）にクラ
ック８（図６参照）が入った場合には、導電性金属電極
が溶損する前に、クラック部で放電現象が起こるため
に、電流の検出値に微小な変動（ゆらぎ）が生じること
を見極めた。そして、このゆらぎの継続時間はほぼ一定
（例えば１０分）であることも見出した。そこで、ヒー
ターに流れる電流を電流計により連続的に測定し、この
測定値に許容範囲外のゆらぎが第１の所定時間（例えば
５分程度）以上継続したら、制御部は、スイッチをオフ
にして電圧印加源から一対の導電性金属電極への通電を
絶つことにより、導電性金属電極の溶損を未然に防止す
る。
【００２２】また、前記許容範囲外のゆらぎが、前記第
１の所定時間より短い第２の所定時間（例えば１分程
度）継続したら、先ず、警報を発生させることにより、
前記クラックの発生を直ちにオペレーターに知らしめる
ことができる。
１の所定時間より短い第２の所定時間（例えば１分程
度）継続したら、先ず、警報を発生させることにより、
前記クラックの発生を直ちにオペレーターに知らしめる
ことができる。
【００２３】さらに、電流値のゆらぎに基づいて、警報
を発したり、ヒーターへの通電を絶つものに限らず、電
流値と前記ヒーターに供給される電力値とから抵抗値を
算出し、この抵抗値のゆらぎに基づいて、警報を発した
り、ヒーターへの通電を絶つものとしてもよい。
を発したり、ヒーターへの通電を絶つものに限らず、電
流値と前記ヒーターに供給される電力値とから抵抗値を
算出し、この抵抗値のゆらぎに基づいて、警報を発した
り、ヒーターへの通電を絶つものとしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の単結晶引上
装置におけるヒーター電極溶損防止装置の一実施形態例
の制御ブロック図、図２は、横軸および縦軸にそれぞれ
時間ｔ、およびヒーターに流れる測定電流値（Ａ）をと
ったグラフである。なお、本実施形態例において、従来
技術の説明で使用した図４乃至図６に示した構成は同一
であるので、その説明は省略する。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の単結晶引上
装置におけるヒーター電極溶損防止装置の一実施形態例
の制御ブロック図、図２は、横軸および縦軸にそれぞれ
時間ｔ、およびヒーターに流れる測定電流値（Ａ）をと
ったグラフである。なお、本実施形態例において、従来
技術の説明で使用した図４乃至図６に示した構成は同一
であるので、その説明は省略する。
【００２５】先ず、図１および図３に示すように、電圧
印加源９は、一対の銅電極（導電性金属電極）５，５に
電圧を印加してヒーター１０４に通電するものであり、
これにより、半導体の原料をルツボ内で加熱・融解する
とともに生じた半導体融液２１を保温することができ
る。スイッチ１１は、電圧印加源９と一対の銅電極５，
５との間の電路に設けられている。スイッチ１１がオン
の状態のときに、電圧印加源９からヒーター１０４の一
対の銅電極５への通電が行われ、オフの時には、前記通
電は行われない。なお、スイッチ１１のオン・オフは後
述する制御部１２により行われる。電流測定手段として
の電流計１０ａはヒーター１０４に流れる電流を連続的
に検出するものである（検出結果は図２参照）。なお、
電力測定手段としての電力計１０ｂは、後述する別の実
施形態例において使用されるものである。
印加源９は、一対の銅電極（導電性金属電極）５，５に
電圧を印加してヒーター１０４に通電するものであり、
これにより、半導体の原料をルツボ内で加熱・融解する
とともに生じた半導体融液２１を保温することができ
る。スイッチ１１は、電圧印加源９と一対の銅電極５，
５との間の電路に設けられている。スイッチ１１がオン
の状態のときに、電圧印加源９からヒーター１０４の一
対の銅電極５への通電が行われ、オフの時には、前記通
電は行われない。なお、スイッチ１１のオン・オフは後
述する制御部１２により行われる。電流測定手段として
の電流計１０ａはヒーター１０４に流れる電流を連続的
に検出するものである（検出結果は図２参照）。なお、
電力測定手段としての電力計１０ｂは、後述する別の実
施形態例において使用されるものである。
【００２６】制御部１２は、電流計１０ａよりヒーター
電流の測定値を連続的に入力し、ヒーター電流値に許容
範囲外のゆらぎが後述する第１の所定時間（例えば５分
程度）以上継続した場合に、スイッチ１１をオフにして
ヒーター１０４への通電を絶つ。なお、制御部１２は、
前記許容範囲外のゆらぎが、前記第１の所定時間より短
い第２の所定時間（例えば１分程度）以上継続したら、
警報器１３に警報を発生させる。この警報器１３は、例
えば単結晶引上装置の操作パネルに設けられている。な
お、第１の所定時間および第２の所定時間は予め制御部
１２に設定されている。
電流の測定値を連続的に入力し、ヒーター電流値に許容
範囲外のゆらぎが後述する第１の所定時間（例えば５分
程度）以上継続した場合に、スイッチ１１をオフにして
ヒーター１０４への通電を絶つ。なお、制御部１２は、
前記許容範囲外のゆらぎが、前記第１の所定時間より短
い第２の所定時間（例えば１分程度）以上継続したら、
警報器１３に警報を発生させる。この警報器１３は、例
えば単結晶引上装置の操作パネルに設けられている。な
お、第１の所定時間および第２の所定時間は予め制御部
１２に設定されている。
【００２７】次に、本実施形態例の動作について説明す
る。図２に示すように、半導体の原料をルツボ内で加熱
・融解するとともに生じた半導体融液１２１（図４参
照）を保温するために、制御部１２はスイッチ１１をオ
ンにして一対の銅電極５，５に電圧を印加し、ヒーター
１０４に一定の大電流Ａ1（例えば１５００アンペア）
を供給する。また、電流計１０ａによりヒーター１０４
に流れる電流を連続的に検出する。何等かの要因によ
り、中間電極６の下部（ねじ穴部）にクラック（割れ）
８（図６参照）が発生した場合には、このクラック部で
放電現象が起こり、電流の検出値に微小な変動（ゆら
ぎ）Ｚが生じる。
る。図２に示すように、半導体の原料をルツボ内で加熱
・融解するとともに生じた半導体融液１２１（図４参
照）を保温するために、制御部１２はスイッチ１１をオ
ンにして一対の銅電極５，５に電圧を印加し、ヒーター
１０４に一定の大電流Ａ1（例えば１５００アンペア）
を供給する。また、電流計１０ａによりヒーター１０４
に流れる電流を連続的に検出する。何等かの要因によ
り、中間電極６の下部（ねじ穴部）にクラック（割れ）
８（図６参照）が発生した場合には、このクラック部で
放電現象が起こり、電流の検出値に微小な変動（ゆら
ぎ）Ｚが生じる。
【００２８】ここで、制御部１２は、このゆらぎＺが図
３（ａ）に示すように、上限値Ｘおよび下限値Ｙで示す
許容範囲Ｈから外れ、かつ第２の所定時間Ｔ2（本例で
は１分程度）以上継続したら、警報器１３に警報を発生
させる。これにより、単結晶引上装置のオペレーターに
前記クラックの発生を知らしめることができる。なお、
ゆらぎＺが許容範囲Ｈから外れるというのは、ゆらぎＺ
のピークがそれぞれ、上限値Ｘおよび下限値Ｙより大き
くなったり小さくなることをいう。また、制御部１２は
図３（ａ）に示したようなゆらぎＹが第１の所定時間Ｔ
1（本例では５分程度）以上継続したら、スイッチ１１
を直ちにオフにする。これにより、図２に示したよう
な、銅電極５が溶損することを未然に防止できる。な
お、本例の場合、上限値Ｘおよび下限値Ｙは、基準電流
値Ａ1に対してそれぞれ±５％だけずれた値である。
３（ａ）に示すように、上限値Ｘおよび下限値Ｙで示す
許容範囲Ｈから外れ、かつ第２の所定時間Ｔ2（本例で
は１分程度）以上継続したら、警報器１３に警報を発生
させる。これにより、単結晶引上装置のオペレーターに
前記クラックの発生を知らしめることができる。なお、
ゆらぎＺが許容範囲Ｈから外れるというのは、ゆらぎＺ
のピークがそれぞれ、上限値Ｘおよび下限値Ｙより大き
くなったり小さくなることをいう。また、制御部１２は
図３（ａ）に示したようなゆらぎＹが第１の所定時間Ｔ
1（本例では５分程度）以上継続したら、スイッチ１１
を直ちにオフにする。これにより、図２に示したよう
な、銅電極５が溶損することを未然に防止できる。な
お、本例の場合、上限値Ｘおよび下限値Ｙは、基準電流
値Ａ1に対してそれぞれ±５％だけずれた値である。
【００２９】一方、例えば測定機器等の誤差や外乱が要
因で、図３（ｂ）に示すような、ゆらぎＺが、上限値Ｘ
および下限値Ｙからなる許容範囲Ｈ内の場合には、制御
部１２は、このゆらぎＺをクラック発生によるゆらぎと
は判断せず、スイッチ１１をオン状態に継続させる。
因で、図３（ｂ）に示すような、ゆらぎＺが、上限値Ｘ
および下限値Ｙからなる許容範囲Ｈ内の場合には、制御
部１２は、このゆらぎＺをクラック発生によるゆらぎと
は判断せず、スイッチ１１をオン状態に継続させる。
【００３０】上記実施形態例においては、電流値のゆら
ぎに基づいて、警報を発したり、ヒーター１０４への通
電を絶つものを示したが、これに限らず、電流値と前記
ヒーター１０４に供給される電力値とから抵抗値を算出
し、この抵抗値のゆらぎに基づいて、警報を発したり、
ヒーター１０４への通電を絶ってもよい。すなわち、図
１に示すように、ヒーター１０４に供給される電力を電
力計１０ｂにより連続的に測定し、制御部１２は、電流
計１０ａにより測定された電流値および電力計１０ｂに
より測定された電力値を入力して抵抗値を連続的に算出
し、かつ該抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎが
第１の所定時間以上発生した場合に、スイッチ１１をオ
フにするものである。そして、制御部１２は、前記抵抗
値に許容範囲から外れるようなゆらぎが、第１の所定時
間より短い第２の所定時間以上発生した場合に、警報器
１３に警報を発生させる。
ぎに基づいて、警報を発したり、ヒーター１０４への通
電を絶つものを示したが、これに限らず、電流値と前記
ヒーター１０４に供給される電力値とから抵抗値を算出
し、この抵抗値のゆらぎに基づいて、警報を発したり、
ヒーター１０４への通電を絶ってもよい。すなわち、図
１に示すように、ヒーター１０４に供給される電力を電
力計１０ｂにより連続的に測定し、制御部１２は、電流
計１０ａにより測定された電流値および電力計１０ｂに
より測定された電力値を入力して抵抗値を連続的に算出
し、かつ該抵抗値に許容範囲から外れるようなゆらぎが
第１の所定時間以上発生した場合に、スイッチ１１をオ
フにするものである。そして、制御部１２は、前記抵抗
値に許容範囲から外れるようなゆらぎが、第１の所定時
間より短い第２の所定時間以上発生した場合に、警報器
１３に警報を発生させる。
【００３１】単結晶引上装置としてＣＭＣＺ法を採用し
たが、他の単結晶製造方法を適用しても構わない。例え
ば、磁界印加を行わない連続チャージ型ＣＺ法（ＣＣＺ
法）を採用したり、二重ルツボではなく１つのルツボを
備えた単結晶引上装置でもよい。
たが、他の単結晶製造方法を適用しても構わない。例え
ば、磁界印加を行わない連続チャージ型ＣＺ法（ＣＣＺ
法）を採用したり、二重ルツボではなく１つのルツボを
備えた単結晶引上装置でもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１および請求項３に記載の発明は、ヒーターに流れ
る電流値あるいは一対の導電性金属電極間の抵抗値に所
定のゆらぎが発生した場合に、ヒーターの導電性金属電
極への通電を絶つことにより、導電性金属電極の溶損を
未然に防止し、冷却水のチャンバ内への流出を阻止でき
る。また、測定機器等の誤差や外乱が要因で前記電流値
や抵抗値にゆらぎが発生した場合には、前記通電を継続
させて、単結晶引上の生産性が低下しない。
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１および請求項３に記載の発明は、ヒーターに流れ
る電流値あるいは一対の導電性金属電極間の抵抗値に所
定のゆらぎが発生した場合に、ヒーターの導電性金属電
極への通電を絶つことにより、導電性金属電極の溶損を
未然に防止し、冷却水のチャンバ内への流出を阻止でき
る。また、測定機器等の誤差や外乱が要因で前記電流値
や抵抗値にゆらぎが発生した場合には、前記通電を継続
させて、単結晶引上の生産性が低下しない。
【００３３】請求項２および請求項４に記載の発明は、
上記効果の他、電流値あるいは抵抗値に許容範囲外のゆ
らぎが発生した場合に、先ず、警報を発生させることに
より、中間電極のクラックの発生をオペレーターに知ら
しめることができ、オペレーターは早急に中間電極を交
換して、生産性の低下をさらに阻止できる。
上記効果の他、電流値あるいは抵抗値に許容範囲外のゆ
らぎが発生した場合に、先ず、警報を発生させることに
より、中間電極のクラックの発生をオペレーターに知ら
しめることができ、オペレーターは早急に中間電極を交
換して、生産性の低下をさらに阻止できる。
【図１】本発明の単結晶引上装置におけるヒーター電極
溶損防止装置の一実施形態例の制御ブロック図である。
溶損防止装置の一実施形態例の制御ブロック図である。
【図２】横軸および縦軸にそれぞれ時間ｔ、およびヒー
ターに流れる測定電流値（Ａ）をとったグラフである。
ターに流れる測定電流値（Ａ）をとったグラフである。
【図３】（ａ）はクラックに起因する測定電流値のゆら
ぎを示す図、（ｂ）は測定機器の誤差や他の外乱による
ゆらぎを示す図である。
ぎを示す図、（ｂ）は測定機器の誤差や他の外乱による
ゆらぎを示す図である。
【図４】ＣＭＣＺ法を用いたシリコンの単結晶引上装置
の一例を示す断面図である。
の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ前記ヒーターの一例
の平面図、正面図である。
の平面図、正面図である。
【図６】ヒーターの電極部の拡大図である。
１，２ 突出部 １ａ，２ａ 貫通孔 ３ スリット ４ スリーブ ５ 銅電極（導電性金属電極） ５ａ ねじ部 ５ｂ フランジ部 ５ｃ 本体部 ５ｄ 通路 ６ 中間電極 ６ａ ねじ部 ６ｂ ねじ穴 ７ ナット ８ クラック ９ 電圧印加源 １０ａ 電流計（電圧測定手段） １０ｂ 電力計（電力測定手段） １１ スイッチ １２ 制御部 １３ 警報器 １０１ 半導体単結晶引上装置 １０２ チャンバ １０２ａ 底部 １０３ 二重ルツボ １０４ ヒーター １０５ 原料供給管 １０６ マグネット １１０ 原料 １１１ 外ルツボ １１２ 内ルツボ １１３ 連通孔 １１４ 回転軸 １１５ サセプタ １２１ 半導体融液 １１０ 原料 １２４ 引上軸 １２５ 種結晶 １２６ 半導体単結晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熱海 貴 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 降屋 久 東京都千代田区大手町一丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 気密容器と、前記気密容器内で半導体融
液を貯留するルツボと、前記ルツボを囲むように設けら
れたヒーターと、前記ヒーターに接続されたグラファイ
ト製の一対の中間電極にそれぞれねじ結合された、冷却
水通路をそれぞれ有する一対の導電性金属電極とを備え
た単結晶引上装置において、 前記一対の導電性金属電極と前記一対の導電性金属電極
に通電するための電圧印加源との間の電路に設けられた
スイッチと、 前記ヒーターに流れる電流値を測定するための電流測定
手段と、 前記電流測定手段により測定された電流値を入力し、該
電流値に許容範囲から外れるようなゆらぎが第１の所定
時間以上継続した場合に、前記スイッチをオフにして前
記通電を絶つための制御部と、を備えたことを特徴とす
る単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置。 - 【請求項２】 警報器を備え、前記制御部は、前記電流
値に許容範囲から外れるようなゆらぎが、前記第１の所
定時間より短い第２の所定時間以上継続した場合に、先
ず、前記警報器に警報を発生させるものである請求項１
に記載の単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止
装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の単結晶引上装置におけ
るヒーター電極溶損防止装置において、前記ヒーターに
供給される電力を測定するための電力測定手段を備え、
前記制御部は、前記電流測定手段により測定された電流
値および前記電力測定手段により測定された電力値を入
力して抵抗値を算出し、かつ該抵抗値に許容範囲から外
れるようなゆらぎが第１の所定時間以上継続した場合
に、前記スイッチをオフにするものである単結晶引上装
置におけるヒーター電極溶損防止装置。 - 【請求項４】 警報器を備え、前記制御部は、前記抵抗
値に許容範囲から外れるようなゆらぎが、前記第１の所
定時間より短い第２の所定時間以上継続した場合に、先
ず、前記警報器に警報を発生させるものである請求項３
に記載の単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止
装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08690596A JP3482979B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置 |
| TW086103342A TW517101B (en) | 1996-04-09 | 1997-03-18 | Apparatus for preventing heater electrode meltdown in single crystal pulling apparatus |
| DE19712777A DE19712777B4 (de) | 1996-04-09 | 1997-03-26 | Vorrichtung zum Verhindern des Schmelzens von Heizelektroden in einer Einkristallziehvorrichtung |
| US08/825,637 US5843228A (en) | 1996-04-09 | 1997-04-01 | Apparatus for preventing heater electrode meltdown in single crystal pulling apparatus |
| KR1019970012848A KR100441359B1 (ko) | 1996-04-09 | 1997-04-08 | 단결정인상장치내의히터전극용손을방지하기위한장치 |
| CN97110533A CN1106460C (zh) | 1996-04-09 | 1997-04-09 | 防止单晶拉制设备中加热器电极熔化下坠的设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08690596A JP3482979B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09278585A true JPH09278585A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3482979B2 JP3482979B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=13899864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08690596A Expired - Fee Related JP3482979B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 単結晶引上装置におけるヒーター電極溶損防止装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5843228A (ja) |
| JP (1) | JP3482979B2 (ja) |
| KR (1) | KR100441359B1 (ja) |
| CN (1) | CN1106460C (ja) |
| DE (1) | DE19712777B4 (ja) |
| TW (1) | TW517101B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH09263491A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコン単結晶の製造装置 |
| TW200932963A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-01 | Green Energy Technology Inc | Crystal growing furnace with heating improvement structure |
| JP5293615B2 (ja) * | 2010-01-08 | 2013-09-18 | 信越半導体株式会社 | 単結晶製造装置 |
| CN102995109B (zh) * | 2012-12-24 | 2015-09-09 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种单晶炉 |
| KR101443492B1 (ko) * | 2013-01-24 | 2014-09-22 | 주식회사 엘지실트론 | 잉곳 성장 제어장치 및 이를 구비한 잉곳 성장장치 |
| CN107075718B (zh) * | 2014-09-29 | 2019-08-13 | 信越半导体株式会社 | 半导体单晶的再熔融方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5217572B2 (ja) * | 1972-08-18 | 1977-05-17 | ||
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