JPH10273378A - 単結晶引上げ装置 - Google Patents

単結晶引上げ装置

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JPH10273378A
JPH10273378A JP9496697A JP9496697A JPH10273378A JP H10273378 A JPH10273378 A JP H10273378A JP 9496697 A JP9496697 A JP 9496697A JP 9496697 A JP9496697 A JP 9496697A JP H10273378 A JPH10273378 A JP H10273378A
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JP
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single crystal
pulling
seed crystal
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shoulder
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JP9496697A
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Inventor
Makoto Kuramoto
誠 蔵本
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 引上げ中の単結晶を把持具により把持すると
きに引上げ中の単結晶が多結晶化することを防止し、ま
た、自動的に把持する。 【解決手段】 ワイヤ1を引き下げて種結晶3を石英る
つぼ10内のSi融液11の表面に対して浸漬させる。
このとき、アーム12、13は先端がSi融液11に接
触しない位置に待機し、また、把持アーム12の先端
は、引上げ中の径拡大部5に接触しないように開いてい
る。ワイヤ1を引き上げることにより種結晶3の下にネ
ック部4、径拡大部5、くびれ部6、肩部7a、結晶本
体部分7を形成し、引上げ中に肩部7aが接触/検出ア
ーム13の先端に接触したことがセンサ14により検出
されると、把持アーム12の先端が閉じるように駆動さ
れてくびれ部6を把持する。把持が完了するとワイヤ1
とアーム12、13を一体で回転させながら引き上げ
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、引上げCZ(Czoc
hralski)法によりSi(シリコン)の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、引上げCZ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を10torr程度に減圧
して新鮮なAr(アルゴン)ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英るつぼ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英るつぼを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディー部と下端が
突出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶(いわゆ
るインゴット)を成長させるように構成されている。
【0003】また、この成長方法として、種結晶を融液
の表面に浸漬したときの熱衝撃により種結晶に発生する
転位を除去(無転位化)するために、種結晶を融液の表
面に浸漬した後、引上げ速度を比較的速くすることによ
り種結晶より小径の、例えば直径が3〜4mmのネック
部を形成した後に、上記の上部コーン部の引上げを開始
するダッシュ(Dash)法が知られている。
【0004】さらに、この小径のネック部を介しては、
大径、大重量(150〜200kg以上)の単結晶を引
き上げることができないので、例えば特公平5−654
77号公報に示されるようにDash法により小径のネック
部を形成した後、引上げ速度を比較的遅くして大径を形
成し、次いで引上げ速度を比較的速くして小径を形成す
ることにより「球状のくびれ」を形成し、このくびれを
把持具で把持することにより大径、高重量の単結晶を引
き上げる方法が提案されている。また、くびれを把持す
る従来の装置としては、上記公報の他に、例えば特公平
7−103000号公報、特公平7−515号公報に示
されているものがある。
【0005】また、他の従来例としては、例えば特開平
5−270974号公報、特開平7−172981号公
報に示されるように上記「くびれ」を形成しないでボデ
ィー部をそのまま把持する方法や、特開昭63−252
991号公報、特開平5−270975号公報に示され
るように上記「球状のくびれ」の代わりに、上部コーン
部とボディー部の間にボディー部より径が大きい「環状
のくびれ」を形成し、この「環状のくびれ」を把持する
方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
の引上げ中に上記「くびれ」などを把持具により把持す
るタイミングは微妙であり、把持タイミングがずれると
引上げ中の単結晶が多結晶化するという問題点がある。
また、製造工場では通常、複数の単結晶製造装置が配列
されているので、少ない作業員が把持作業を行うと作業
性が悪いばかりか、把持タイミングを逸するおそれがあ
るいう問題点がある。
【0007】本発明は上記従来の問題点に鑑み、引上げ
中の単結晶を把持具により把持するときに引上げ中の単
結晶が多結晶化することを防止することができ、また、
自動的に把持することができる単結晶引上げ装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、種結晶の下に形成される径拡大部よりもさ
らに下方に形成される単結晶の肩部に接触して、肩部を
上から押さえ付ける接触部材を設け、この接触部材と、
径拡大部の直下に形成される単結晶のくびれを把持する
把持部材により単結晶に上下両方向に力を加えて、これ
を支持するようにしたものである。
【0009】すなわち本発明によれば、種結晶を支持す
る種結晶ホルダを回転させながら引き上げる種結晶引上
げ手段と、前記種結晶ホルダと共に回転可能で、かつ上
下方向に移動可能であって、前記種結晶引上げ手段によ
る引上げにより前記種結晶の下に形成される単結晶の径
拡大部の下に形成される単結晶のくびれを把持するため
に先端が開閉可能な把持部材と、引上げ中の単結晶の前
記径拡大部の上面が前記接触部材に接触したときに、前
記種結晶ホルダと及び前記把持部材と共に回転可能で、
かつ上下方向に移動可能であって、前記種結晶引上げ手
段による引上げにより前記径拡大部の下方に形成される
単結晶の肩部が接触可能に配置され、かつ前記肩部が接
触した後、前記肩部を上方から抑えつける機能を有する
接触部材と、引上げ中の単結晶の前記肩部の上面が前記
接触部材に接触したときに、前記把持部材の先端を閉じ
て前記くびれを把持するよう前記径拡大部の下面に前記
把持部材の先端を移動させる移動手段とを有する単結晶
引上げ装置が提供される。
【0010】また本発明によれば、種結晶を支持する種
結晶ホルダを回転させながら引き上げる種結晶引上げ手
段と、前記種結晶ホルダと共に回転可能で、かつ上下方
向に移動可能であって、前記種結晶引上げ手段による引
上げにより前記種結晶の下に形成される単結晶の径拡大
部の下に形成される単結晶のくびれを把持するために先
端が開閉可能な把持部材と、引上げ中の単結晶の前記径
拡大部の上面が前記接触部材に接触したときに、前記種
結晶ホルダと及び前記把持部材と共に回転可能で、かつ
上下方向に移動可能であって、前記種結晶引上げ手段に
よる引上げにより前記径拡大部の下方に形成される単結
晶の肩部が接触可能に配置され、かつ前記肩部が接触し
た後、前記肩部を上方から抑えつける機能を有する接触
部材と、引上げ中の単結晶の前記肩部が所定位置に引き
上げられたことを検出する位置検出手段と、前記位置検
出手段による検出に応答し、前記把持部材の先端を閉じ
て前記くびれを把持するよう、前記径拡大部の下面に前
記把持部材の先端を移動させる移動手段とを、有する単
結晶引上げ装置が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る単結晶引上げ
装置の一実施形態及びその引上げ工程を示す説明図であ
る。
【0012】図1において、ワイヤ1(シャフトでもよ
い)の先端には種結晶ホルダ2が取り付けられ、種結晶
ホルダ2には種結晶3が取り付けられる。ワイヤ1は図
示省略のワイヤ巻き取りドラム及びワイヤ巻き取りモー
タにより上方に巻き取られるように構成され、また、ワ
イヤ巻き取りドラム及びワイヤ巻き取りモータは同じく
図示省略のドラム回転モータにより回転可能に構成され
ている。そして、種結晶3を石英るつぼ内10のSi融
液11に浸漬させた後、引き上げることにより種結晶3
の下にネック部4、支持用の径拡大部5、くびれ部6、
結晶本体部分7の肩部7a、結晶本体部分7を形成す
る。
【0013】また、ワイヤ1の周りには径拡大部5の下
のくびれ部6を把持するための2以上の把持アーム12
と、肩部7aに接触して検出するための接触/検出アー
ム13がワイヤ1と共に回転するように配置されてい
る。なお、肩部7aは単結晶の直胴部(ボディー部)7
の上面であり、いわゆる上部コーン部である。把持アー
ム12は、その先端がくびれ部6を把持するために開閉
可能であるとともに、把持状態でくびれ部6を引き上げ
るために上下移動可能に構成され、接触/検出アーム1
3は、この引上げとともに上下移動可能に構成されてい
る。把持アーム12を開閉させる機構としては、モータ
で駆動されるラックアンドピニオン機構やエアーシリン
ダなどのアクチュエータを用いることができる。また、
接触/検出アーム13にはその先端に引上げ中の肩部7
aが接触したことを検出するためのセンサ14が接続さ
れ、センサ14は例えば電気抵抗式や電流検知式、重量
負荷検知方式のものを用いることができる。また、ワイ
ヤ1とアーム12、13は一体で回転可能に支持されて
いる。
【0014】図2は、センサ14による検出により、ア
ーム12を閉じるよう制御する装置の模式的ブロック図
である。センサ14は各アーム13の動きなどを検知す
るセンサ素子14A、14Bを有し、それらの出力信号
は増幅・検出回路15A、15Bにてそれぞれ所定のス
レッショルドと比較され、検出信号が得られ、OR回路
16を介してスイッチ回路17に入力される。よって、
スイッチ回路17は、センサ素子14A、14Bのいず
れか一方が、その接続されたアーム13の肩部7aとの
接触を検出すると、モータ18に通電し、よってアクチ
ュエータ19が駆動されてアーム12が移動して、その
先端が径拡大部5の直下のくびれ6に入り込み、図1の
(b)から(c)の閉じた状態となる。
【0015】このような構成において、単結晶本体7を
製造する場合、図示省略のチャンバ内を10torr程度に
減圧して新鮮なAr(アルゴン)ガスを流すとともに、
チャンバ内の下方に設けられた石英るつぼ10内の多結
晶を加熱して溶融し、また、図1(a)に示すようにワ
イヤ1を矢印M1方向へ引き下げて種結晶3を石英るつ
ぼ10内のSi融液11の表面に対して浸漬させる。こ
のとき、アーム12、13は先端がSi融液11に接触
しない位置に待機し、また、把持アーム12の先端は、
引上げ中の径拡大部5に接触しないように開いている
(矢印M2、M3)。
【0016】次いで図1(b)に示すように、所定時間
の経過後に種結晶3を比較的速い速度で矢印M4方向へ
引き上げることにより、種結晶3の下に直径が3〜4m
mの小径のネック部4を形成させ、次いで引上げ速度を
比較的遅くしてネック部4の下に径拡大部5を形成した
後、引上げ速度を比較的速くして径拡大部5の下にくび
れ部6を形成させ、次いで引上げ速度を徐々に遅くする
ことにより、くびれ部6の下に肩部7aを形成させ、次
いで引上げ速度を一定にすることにより円筒形の結晶本
体部分(ボディー部)7の形成を開始させる。
【0017】この引上げ中に図1(b)に示すように、
肩部7aが接触/検出アーム13の先端に接触したこと
がセンサ14により検出されると、矢印M5、M6で示
されるように、把持アーム12の先端が閉じるようにア
クチュエータ19により駆動される。その結果、図1
(c)に示すように、把持アーム12の先端は径拡大部
5の下方に入り込み、くびれ部6を把持する。この場
合、結晶本体部分7がこの把持による振動などにより多
結晶化しないように、接触/検出アーム13は把持アー
ム12による把持が完了するまで上方に移動しないこと
が望ましい。すなわち、接触部材としての接触/検出ア
ーム13は肩部7aを上方から抑えつける機能を有し、
把持アーム12が径拡大部5を下方から把持するので、
両アーム12、13にて単結晶に上下逆方向の力を加え
て把持した形となる。把持が完了するとワイヤ1とアー
ム12、13を一体で回転させながら引き上げる。
【0018】なお、接触/検出アーム13は把持が完了
すると、肩部7aには当接しないように上方に移動させ
るか又は先端が開くようにしてもよい。また、上記実施
形態では、センサ14を接触/検出アーム13側に設け
たが、ワイヤ1(又はシャフト)側に設け、アーム13
は肩部7aを押さえ付ける接触機能のみを持たせるよう
にしてもよい。さらに、アーム13と肩部7aが接触す
る位置関係にあることを、非接触型のセンサである、光
センサや、撮像装置と画像処理装置を組み合わせた装置
などで検出して、把持アーム12の駆動タイミングを決
定するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、種
結晶の下に形成される単結晶の肩部に接触して押さえ付
ける接触部材を設け、この接触部材と、大径部の下に形
成される単結晶のくびれを把持する把持部材により単結
晶に上下両方向の力を加えて支持するようにしたので、
引上げ中の単結晶を把持具により把持するときに、確実
かつ安定して把持し、引上げ中の単結晶が多結晶化する
ことを防止することができる。また、引上げ中の単結晶
の肩部が接触部材に接触したこと、あるいは接触するよ
うな位置関係にあることをセンサにより検出して、くび
れを把持することにより、自動的に把持することができ
る。よって、径拡大部の把持のタイミングの決定に人手
を煩わすことがなく、大径、大重量の単結晶を安全・確
実に引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る単結晶引上げ装置の一実施形態及
びその引上げ工程を示す説明図である。
【図2】図1の把持部材としてのアームの開閉を制御す
る装置の模式的ブロック図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ 2 種結晶ホルダ 3 種結晶 4 ネック部 5 径拡大部 6 くびれ部 7a 肩部(上部コーン部) 7 単結晶本体 10 石英るつぼ 11 Si融液 12 把持アーム(把持部材) 13 接触/検出アーム(接触部材) 14 センサ 14A、14B センサ素子 15A、15B 増幅・検出回路 16 OR回路 17 スイッチ回路 18 モータ 19 アクチュエータ(移動手段)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 種結晶を支持する種結晶ホルダを回転さ
    せながら引き上げる種結晶引上げ手段と、 前記種結晶ホルダと共に回転可能で、かつ上下方向に移
    動可能であって、前記種結晶引上げ手段による引上げに
    より前記種結晶の下に形成される単結晶の径拡大部の下
    に形成される単結晶のくびれを把持するために先端が開
    閉可能な把持部材と、 引上げ中の単結晶の前記径拡大部の上面が前記接触部材
    に接触したときに、 前記種結晶ホルダと及び前記把持部材と共に回転可能
    で、かつ上下方向に移動可能であって、前記種結晶引上
    げ手段による引上げにより前記径拡大部の下方に形成さ
    れる単結晶の肩部が接触可能に配置され、かつ前記肩部
    が接触した後、前記肩部を上方から抑えつける機能を有
    する接触部材と、 引上げ中の単結晶の前記肩部の上面が前記接触部材に接
    触したときに、前記把持部材の先端を閉じて前記くびれ
    を把持するよう前記径拡大部の下面に前記把持部材の先
    端を移動させる移動手段とを有する単結晶引上げ装置。
  2. 【請求項2】 引上げ中の単結晶の径拡大部の上面が前
    記接触部材に接触したことを検出するセンサを前記接触
    部材に設け、前記センサの検出信号に基づいて前記移動
    手段を制御する構成としたことを特徴とする請求項1記
    載の単結晶引上げ装置。
  3. 【請求項3】 引上げ中の単結晶の径拡大部の上面が前
    記接触部材に接触したことを検出するセンサを前記種結
    晶引上げ手段に設け、前記センサの検出信号に基づいて
    前記移動手段を制御する構成としたことを特徴とする請
    求項1記載の単結晶引上げ装置。
  4. 【請求項4】 前記センサは、電気抵抗又は電流を検出
    する電気式のセンサであることを特徴とする請求項2又
    は3記載の単結晶引上げ装置。
  5. 【請求項5】 前記センサは、前記種結晶引上げ手段の
    荷重を検出するセンサであることを特徴とする請求項2
    又は3記載の単結晶引上げ装置。
  6. 【請求項6】 種結晶を支持する種結晶ホルダを回転さ
    せながら引き上げる種結晶引上げ手段と、 前記種結晶ホルダと共に回転可能で、かつ上下方向に移
    動可能であって、前記種結晶引上げ手段による引上げに
    より前記種結晶の下に形成される単結晶の径拡大部の下
    に形成される単結晶のくびれを把持するために先端が開
    閉可能な把持部材と、 引上げ中の単結晶の前記径拡大部の上面が前記接触部材
    に接触したときに、 前記種結晶ホルダと及び前記把持部材と共に回転可能
    で、かつ上下方向に移動可能であって、前記種結晶引上
    げ手段による引上げにより前記径拡大部の下方に形成さ
    れる単結晶の肩部が接触可能に配置され、かつ前記肩部
    が接触した後、前記肩部を上方から抑えつける機能を有
    する接触部材と、 引上げ中の単結晶の前記肩部が所定位置に引き上げられ
    たことを検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段による検出に応答し、前記把持部材の
    先端を閉じて前記くびれを把持するよう、前記径拡大部
    の下面に前記把持部材の先端を移動させる移動手段と
    を、 有する単結晶引上げ装置。
  7. 【請求項7】 前記位置検出手段が前記肩部が前記接触
    部材に接触する位置にあることを検出する検出手段を有
    することを特徴とする請求項6記載の単結晶引上げ装
    置。
JP9496697A 1997-03-28 1997-03-29 単結晶引上げ装置 Withdrawn JPH10273378A (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9496697A JPH10273378A (ja) 1997-03-29 1997-03-29 単結晶引上げ装置
KR1019980007118A KR19980079892A (ko) 1997-03-28 1998-03-04 단결정 인상장치
TW087103350A TW460634B (en) 1997-03-28 1998-03-07 Single crystal pulling apparatus
EP02023127A EP1277856A2 (en) 1997-03-28 1998-03-10 Single crystal pulling apparatus
EP98104227A EP0867532B1 (en) 1997-03-28 1998-03-10 Single crystal pulling apparatus
DE69823908T DE69823908T2 (de) 1997-03-28 1998-03-10 Einkristallziehvorrichtung
EP02023128A EP1275754A2 (en) 1997-03-28 1998-03-10 Single crystal pulling apparatus
US09/037,513 US6022411A (en) 1997-03-28 1998-03-10 Single crystal pulling apparatus

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Effective date: 20040601