JPH10279385A - 単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法 - Google Patents
単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法Info
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- JPH10279385A JPH10279385A JP9522897A JP9522897A JPH10279385A JP H10279385 A JPH10279385 A JP H10279385A JP 9522897 A JP9522897 A JP 9522897A JP 9522897 A JP9522897 A JP 9522897A JP H10279385 A JPH10279385 A JP H10279385A
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- seed
- cable
- gripping
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大径、大重量の単結晶を確実にかつ安全に引
き上げる。 【解決手段】 石英るつぼ内のＳｉ融液の表面に対して
把持アーム１２が接触しないように第２ケーブル１３を
引き上げて上方に待機させるとともに、把持アーム１２
の先端１２ｂが開くように第３ケーブル１５及び重石１
４を引き上げた状態で、第１ケーブル１を引き下げてシ
ード３が浸漬するように下降させる。第１ケーブル１を
引き上げてシード３の下にネック部４、支持用径拡大部
５、くびれ部６、結晶本体部分７を形成させ、次いで把
持アーム１２の先端１２ｂがくびれ部６の位置に下降す
るまで第２ケーブル１３を下げ、次いで把持アーム１２
の先端１２ｂが単結晶の晶癖線を避けて、くびれ部６を
把持するように第３ケーブル１５及び重石１４を引き下
げる。
き上げる。 【解決手段】 石英るつぼ内のＳｉ融液の表面に対して
把持アーム１２が接触しないように第２ケーブル１３を
引き上げて上方に待機させるとともに、把持アーム１２
の先端１２ｂが開くように第３ケーブル１５及び重石１
４を引き上げた状態で、第１ケーブル１を引き下げてシ
ード３が浸漬するように下降させる。第１ケーブル１を
引き上げてシード３の下にネック部４、支持用径拡大部
５、くびれ部６、結晶本体部分７を形成させ、次いで把
持アーム１２の先端１２ｂがくびれ部６の位置に下降す
るまで第２ケーブル１３を下げ、次いで把持アーム１２
の先端１２ｂが単結晶の晶癖線を避けて、くびれ部６を
把持するように第３ケーブル１５及び重石１４を引き下
げる。
Description
【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及び単結晶引上げ方
法に関する。
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及び単結晶引上げ方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶引上
げ装置（単結晶成長装置）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。
げ装置（単結晶成長装置）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
の表面に浸漬した時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。
の表面に浸漬した時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「くびれ」を形成し、この大径部の下のく
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。
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「くびれ」を形成し、この大径部の下のく
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「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「環状部」を
形成し、この「環状部」の下を把持する方法が提案され
ている。
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「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「環状部」を
形成し、この「環状部」の下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、成長後
の単結晶には、晶癖線と呼ばれる突起が形成されるの
で、この突起により把持具による係止が困難となるとい
う問題点がある。また、上記のような従来の把持装置で
はいずれも、真空ポンプにより１０torr程度に減圧さ
れ、また、高温（１０００°Ｃ以上）のチャンバ内にお
いて、大径、大重量（例えばボディー部の直径が４００
ｍｍ、重量が４００ｋｇ）の単結晶を吊り上げる把持具
と駆動源の伝達機構が現実的ではなく、実際的でないと
いう問題点がある。なお、もし単結晶と把持具の係止が
外れて単結晶が落下すると、転位が発生して単結晶が商
品とならないばかりか、石英るつぼが破損して最悪の場
合には石英るつぼを回転、上下移動させるためのるつぼ
軸の内部の冷却水と、高温の融液が反応して水蒸気爆発
が発生する。
の単結晶には、晶癖線と呼ばれる突起が形成されるの
で、この突起により把持具による係止が困難となるとい
う問題点がある。また、上記のような従来の把持装置で
はいずれも、真空ポンプにより１０torr程度に減圧さ
れ、また、高温（１０００°Ｃ以上）のチャンバ内にお
いて、大径、大重量（例えばボディー部の直径が４００
ｍｍ、重量が４００ｋｇ）の単結晶を吊り上げる把持具
と駆動源の伝達機構が現実的ではなく、実際的でないと
いう問題点がある。なお、もし単結晶と把持具の係止が
外れて単結晶が落下すると、転位が発生して単結晶が商
品とならないばかりか、石英るつぼが破損して最悪の場
合には石英るつぼを回転、上下移動させるためのるつぼ
軸の内部の冷却水と、高温の融液が反応して水蒸気爆発
が発生する。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑み、大径、
大重量の単結晶を確実にかつ安全に引き上げることがで
きる単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法を提供する
ことを目的とする。
大重量の単結晶を確実にかつ安全に引き上げることがで
きる単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法を提供する
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、単結晶を把持する把持アームを、シード
（種結晶）を保持するシードチャック（種結晶ホルダ）
と一体で回転可能に構成するとともに、シードの下に単
結晶の把持位置が形成されるまでは上方向に待機させ、
把持位置が形成された後に把持位置まで下降させ、把持
後にシードチャックと同期して回転させながら引き上げ
るようにしたものである。
するために、単結晶を把持する把持アームを、シード
（種結晶）を保持するシードチャック（種結晶ホルダ）
と一体で回転可能に構成するとともに、シードの下に単
結晶の把持位置が形成されるまでは上方向に待機させ、
把持位置が形成された後に把持位置まで下降させ、把持
後にシードチャックと同期して回転させながら引き上げ
るようにしたものである。
【０００９】すなわち本発明によれば、シードを支持す
るシードチャックと、前記シードチャックを回転させな
がら昇降させるための第１のケーブルを有する第１昇降
手段と、前記シードチャックと共に昇降・回転可能で、
かつ前記シードチャックに対して上下に移動可能な複数
の把持アームと、前記複数の把持アームを昇降させるた
めの第２のケーブルを有する第２昇降手段と、前記複数
の把持アームの所定位置を前記シードチャックの軸を中
心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２のケーブル
と同期して前記複数の把持アームを引き上げるための第
３のケーブルを有する第３昇降手段とを、有する単結晶
引上げ装置が提供される。
るシードチャックと、前記シードチャックを回転させな
がら昇降させるための第１のケーブルを有する第１昇降
手段と、前記シードチャックと共に昇降・回転可能で、
かつ前記シードチャックに対して上下に移動可能な複数
の把持アームと、前記複数の把持アームを昇降させるた
めの第２のケーブルを有する第２昇降手段と、前記複数
の把持アームの所定位置を前記シードチャックの軸を中
心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２のケーブル
と同期して前記複数の把持アームを引き上げるための第
３のケーブルを有する第３昇降手段とを、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、シードを支持するシ
ードチャックと、前記シードチャックを回転させながら
昇降させるための第１のケーブルを有する第１昇降手段
と、前記シードチャックに取り付けられ、前記シードチ
ャックの軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャッ
クと共に回転可能な複数のベースアームと、前記複数の
ベースアームのそれぞれに対して上下方向に移動可能
に、かつ先端が前記シードチャックの軸を中心に外方向
に移動可能に支持された複数の把持アームと、前記複数
の把持アームを昇降させるための第２のケーブルを有す
る第２昇降手段と、前記複数の把持アームの前記先端を
前記シードチャックの軸を中心に内方向に移動させ、か
つ前記第１、第２のケーブルと同期して前記複数の把持
アームを引き上げるための第３のケーブルを有する第３
昇降手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供される。
ードチャックと、前記シードチャックを回転させながら
昇降させるための第１のケーブルを有する第１昇降手段
と、前記シードチャックに取り付けられ、前記シードチ
ャックの軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャッ
クと共に回転可能な複数のベースアームと、前記複数の
ベースアームのそれぞれに対して上下方向に移動可能
に、かつ先端が前記シードチャックの軸を中心に外方向
に移動可能に支持された複数の把持アームと、前記複数
の把持アームを昇降させるための第２のケーブルを有す
る第２昇降手段と、前記複数の把持アームの前記先端を
前記シードチャックの軸を中心に内方向に移動させ、か
つ前記第１、第２のケーブルと同期して前記複数の把持
アームを引き上げるための第３のケーブルを有する第３
昇降手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供される。
【００１１】また本発明によれば、シードを支持するシ
ードチャックと、前記シードチャックを回転させながら
引き上げることにより前記シードの下に単結晶を成長さ
せるための第１のケーブルを有する第１昇降手段と、前
記シードチャックに取り付けられ、前記シードチャック
の軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャックと共
に回転する複数のベースアームと、前記複数のアームの
それぞれに対して上下方向に移動可能に、かつ先端が前
記シードチャックの軸を中心に外方向に移動可能に支持
された複数の把持アームと、前記複数の把持アームを、
前記シードの下に単結晶の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させ、把持部が形成された後に前記先端を前
記把持部まで下降させ、把持後に前記第１のケーブルと
同期して前記複数の把持アーム引き上げるための第２の
ケーブルを有する第２昇降手段と、前記複数の把持アー
ムが単結晶を把持した後、前記複数の把持アームの上端
を前記シードチャックの軸を中心に外方向に引くことに
より前記先端を前記シードチャックの軸を中心に内方向
に移動させ、把持後に前記第１、第２のケーブルと同期
して引き上げるための第３のケーブルを有する第３昇降
手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供される。
ードチャックと、前記シードチャックを回転させながら
引き上げることにより前記シードの下に単結晶を成長さ
せるための第１のケーブルを有する第１昇降手段と、前
記シードチャックに取り付けられ、前記シードチャック
の軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャックと共
に回転する複数のベースアームと、前記複数のアームの
それぞれに対して上下方向に移動可能に、かつ先端が前
記シードチャックの軸を中心に外方向に移動可能に支持
された複数の把持アームと、前記複数の把持アームを、
前記シードの下に単結晶の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させ、把持部が形成された後に前記先端を前
記把持部まで下降させ、把持後に前記第１のケーブルと
同期して前記複数の把持アーム引き上げるための第２の
ケーブルを有する第２昇降手段と、前記複数の把持アー
ムが単結晶を把持した後、前記複数の把持アームの上端
を前記シードチャックの軸を中心に外方向に引くことに
より前記先端を前記シードチャックの軸を中心に内方向
に移動させ、把持後に前記第１、第２のケーブルと同期
して引き上げるための第３のケーブルを有する第３昇降
手段とを、有する単結晶引上げ装置が提供される。
【００１２】また本発明によれば、原料融液上でシード
を支持するシードチャックと、前記シードチャックを回
転させながら昇降させるための第１のケーブルを有する
第１昇降手段と、前記シードチャックと共に昇降・回転
可能で、かつ前記シードチャックに対して上下に移動可
能な複数の把持アームと、前記複数の把持アームを昇降
させるための第２のケーブルを有する第２昇降手段と、
前記複数の把持アームの所定位置を前記シードチャック
の軸を中心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２の
ケーブルと同期して前記複数の把持アームを引き上げる
ための第３のケーブルを有する第３昇降手段とを有する
単結晶引上げ装置を用いた単結晶引上げ方法であって、
前記第２昇降手段を制御して前記複数の把持アームを、
前記シードの下に単結晶の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させるステップと、前記第１昇降手段を制御
して前記シードを前記原料融液に浸漬して、なじませる
ステップと、前記第１昇降手段を制御して前記シードを
引き上げ、よって単結晶を成長させてネック部と把持部
を形成するステップと、前記把持部が形成された後に前
記第２昇降手段を制御して前記複数の把持アームを前記
把持部まで下降させるステップと、前記第３昇降手段を
制御して前記複数の把持アームの先端を半径方向内方向
に閉じさせるステップと、前記複数の把持アームの先端
が前記把持部を把持した後に、前記第１、第２、第３昇
降手段を制御して前記第１、第２、第３ケーブルを同期
させて引き上げるステップとを、有する単結晶引上げ方
法が提供される。
を支持するシードチャックと、前記シードチャックを回
転させながら昇降させるための第１のケーブルを有する
第１昇降手段と、前記シードチャックと共に昇降・回転
可能で、かつ前記シードチャックに対して上下に移動可
能な複数の把持アームと、前記複数の把持アームを昇降
させるための第２のケーブルを有する第２昇降手段と、
前記複数の把持アームの所定位置を前記シードチャック
の軸を中心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２の
ケーブルと同期して前記複数の把持アームを引き上げる
ための第３のケーブルを有する第３昇降手段とを有する
単結晶引上げ装置を用いた単結晶引上げ方法であって、
前記第２昇降手段を制御して前記複数の把持アームを、
前記シードの下に単結晶の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させるステップと、前記第１昇降手段を制御
して前記シードを前記原料融液に浸漬して、なじませる
ステップと、前記第１昇降手段を制御して前記シードを
引き上げ、よって単結晶を成長させてネック部と把持部
を形成するステップと、前記把持部が形成された後に前
記第２昇降手段を制御して前記複数の把持アームを前記
把持部まで下降させるステップと、前記第３昇降手段を
制御して前記複数の把持アームの先端を半径方向内方向
に閉じさせるステップと、前記複数の把持アームの先端
が前記把持部を把持した後に、前記第１、第２、第３昇
降手段を制御して前記第１、第２、第３ケーブルを同期
させて引き上げるステップとを、有する単結晶引上げ方
法が提供される。
【００１３】
【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
装置の一実施形態の要部を示す構成図、図２は図１の把
持力発生装置を示す構成図である。
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶引上げ
装置の一実施形態の要部を示す構成図、図２は図１の把
持力発生装置を示す構成図である。
【００１４】図１において、第１ケーブル１の先端には
シードチャック（種結晶ホルダ）２が取り付けられ、シ
ードチャック２にはシード（種結晶）３が取り付けられ
る。第１ケーブル１は後述する図４に示す第１ケーブル
巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻取りモータ２６に
より上方に巻き取られるように構成され、また、第１ケ
ーブル巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻取りモータ
２６は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、シード３を図示省略の石英るつ
ぼ内のＳｉ融液に浸漬させてなじませた後、引き上げる
ことによりシード３の下にネック部４、支持用径拡大部
５、くびれ部６、結晶本体部分７を形成する。
シードチャック（種結晶ホルダ）２が取り付けられ、シ
ードチャック２にはシード（種結晶）３が取り付けられ
る。第１ケーブル１は後述する図４に示す第１ケーブル
巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻取りモータ２６に
より上方に巻き取られるように構成され、また、第１ケ
ーブル巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻取りモータ
２６は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、シード３を図示省略の石英るつ
ぼ内のＳｉ融液に浸漬させてなじませた後、引き上げる
ことによりシード３の下にネック部４、支持用径拡大部
５、くびれ部６、結晶本体部分７を形成する。
【００１５】シードチャック２には複数（３本以上）の
略水平方向かつ半径方向外方向へ伸長するベースアーム
１１が、シードチャック２と共に回転するように取り付
けられている。ベースアーム１１の各々には把持アーム
１２が支点Ｐ１の周りを矢印Ｍ２、Ｍ３で示すように回
転可能に、かつ支点Ｐ１に沿って矢印Ｍ１で示すように
上下方向に移動可能に取り付けられている。把持アーム
１２の下端（先端）１２ａはくびれ部６を把持可能なよ
うに内側に突出して形成され、把持アーム１２の上方は
第２ケーブル１３の先端により支持されている。第２ケ
ーブル１３の他端は第２ケーブル巻取りドラム３４及び
第２ケーブル巻取りモータ２８により上方に巻き取られ
たり、巻き出されるように構成され、また、第２ケーブ
ル巻取りドラム３４及び第２ケーブル巻取りモータ２８
は、第１ケーブル巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻
取りモータ２６と共に回転可能に構成されている。
略水平方向かつ半径方向外方向へ伸長するベースアーム
１１が、シードチャック２と共に回転するように取り付
けられている。ベースアーム１１の各々には把持アーム
１２が支点Ｐ１の周りを矢印Ｍ２、Ｍ３で示すように回
転可能に、かつ支点Ｐ１に沿って矢印Ｍ１で示すように
上下方向に移動可能に取り付けられている。把持アーム
１２の下端（先端）１２ａはくびれ部６を把持可能なよ
うに内側に突出して形成され、把持アーム１２の上方は
第２ケーブル１３の先端により支持されている。第２ケ
ーブル１３の他端は第２ケーブル巻取りドラム３４及び
第２ケーブル巻取りモータ２８により上方に巻き取られ
たり、巻き出されるように構成され、また、第２ケーブ
ル巻取りドラム３４及び第２ケーブル巻取りモータ２８
は、第１ケーブル巻取りドラム３２及び第１ケーブル巻
取りモータ２６と共に回転可能に構成されている。
【００１６】また、図２に示すように、把持アーム１２
の上方には支点Ｐ２を軸として回動可能な回動部１２ｂ
が取り付けられている。さらに第１ケーブル１にはリン
グ状の重量物としてのリング状の重石１４が上下方向に
移動可能に支持され、重石１４は第３ケーブル１５の先
端により支持されている。第３ケーブル１５の他端は図
示省略の第３ケーブル巻取りドラム３６及び第３ケーブ
ル巻取りモータ３０により上方に巻き取られるように構
成され、また、第３ケーブル巻取りドラム３６及び第３
ケーブル巻取りモータ３０は、第１、第２ケーブル巻取
りドラム３２、３４及び第１、第２ケーブル巻取りモー
タ２６、２８と共にシードチャック２の軸を中心に回転
可能に構成されている。
の上方には支点Ｐ２を軸として回動可能な回動部１２ｂ
が取り付けられている。さらに第１ケーブル１にはリン
グ状の重量物としてのリング状の重石１４が上下方向に
移動可能に支持され、重石１４は第３ケーブル１５の先
端により支持されている。第３ケーブル１５の他端は図
示省略の第３ケーブル巻取りドラム３６及び第３ケーブ
ル巻取りモータ３０により上方に巻き取られるように構
成され、また、第３ケーブル巻取りドラム３６及び第３
ケーブル巻取りモータ３０は、第１、第２ケーブル巻取
りドラム３２、３４及び第１、第２ケーブル巻取りモー
タ２６、２８と共にシードチャック２の軸を中心に回転
可能に構成されている。
【００１７】また、把持アーム１２の上部に回動可能に
取り付けられた回動部１２ｂと重石１４の相対向する面
は、４５度の傾斜部で形成されるとともに係合溝が形成
され、重石１４が矢印Ｍ４で示すように下方に移動する
と、回動部１２ｂが図中、矢印Ｍ５で示すように図中、
時計回り方向、すなわちシードチャック２の軸から見る
と半径方向外方向に回動するとともに把持アーム１２の
上部と共に半径方向外方向に移動し、下端１２ａが矢印
Ｍ６で示すように半径方向内方向に移動して、くびれ部
６を把持するように構成されている。ここで、把持アー
ム１２は、図１に示すように支点Ｐ１より上の長さをＬ
１とし、支点Ｐ１より下の長さをＬ２として２Ｌ１≧Ｌ
２になるように構成され、これにより把持アーム１２の
長さは、支点Ｐ１からシード３の先端までの長さをＬｓ
とし、シード３の先端から結晶把持位置までの長さをＬ
ｈとすると、３×（Ｌｓ＋Ｌｈ）となる。
取り付けられた回動部１２ｂと重石１４の相対向する面
は、４５度の傾斜部で形成されるとともに係合溝が形成
され、重石１４が矢印Ｍ４で示すように下方に移動する
と、回動部１２ｂが図中、矢印Ｍ５で示すように図中、
時計回り方向、すなわちシードチャック２の軸から見る
と半径方向外方向に回動するとともに把持アーム１２の
上部と共に半径方向外方向に移動し、下端１２ａが矢印
Ｍ６で示すように半径方向内方向に移動して、くびれ部
６を把持するように構成されている。ここで、把持アー
ム１２は、図１に示すように支点Ｐ１より上の長さをＬ
１とし、支点Ｐ１より下の長さをＬ２として２Ｌ１≧Ｌ
２になるように構成され、これにより把持アーム１２の
長さは、支点Ｐ１からシード３の先端までの長さをＬｓ
とし、シード３の先端から結晶把持位置までの長さをＬ
ｈとすると、３×（Ｌｓ＋Ｌｈ）となる。
【００１８】上記構成において、単結晶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、また、石英るつぼ内のＳｉ融液の表面に対して
把持アーム１２が接触しないように第２ケーブル１３を
引き上げて上方に待機させるとともに、把持アーム１２
の先端１２ｂが開くように第３ケーブル１５及び重石１
４を引き上げた状態で、第１ケーブル１を引き下げてシ
ード３が浸漬するように下降させる。
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、また、石英るつぼ内のＳｉ融液の表面に対して
把持アーム１２が接触しないように第２ケーブル１３を
引き上げて上方に待機させるとともに、把持アーム１２
の先端１２ｂが開くように第３ケーブル１５及び重石１
４を引き上げた状態で、第１ケーブル１を引き下げてシ
ード３が浸漬するように下降させる。
【００１９】次いで所定時間の経過後にシード３を比較
的速い速度で引き上げることにより、シード３の下に直
径が３〜４ｍｍ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の下に支持用径
拡大部５を形成した後、引上げ速度を比較的速くして支
持用径拡大部５の下にくびれ部６を形成し、次いで結晶
本体部分７の形成を開始させる。
的速い速度で引き上げることにより、シード３の下に直
径が３〜４ｍｍ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の下に支持用径
拡大部５を形成した後、引上げ速度を比較的速くして支
持用径拡大部５の下にくびれ部６を形成し、次いで結晶
本体部分７の形成を開始させる。
【００２０】次いで把持アーム１２の先端１２ｂがくび
れ部６の位置に下降するまで第２ケーブル１３を下げ、
次いで把持アーム１２の先端１２ｂが単結晶の晶癖線を
避けてくびれ部６の上部（把持部）を把持するように第
３ケーブル１５及び重石１４を引き下げる。そして、結
晶本体部分７の成長中には把持アーム１２の先端１２ｂ
が単結晶の晶癖線を避けてくびれ部６を把持した状態で
第１〜第３ケーブル１、１３、１５を同期して回転させ
ながら引き上げる。
れ部６の位置に下降するまで第２ケーブル１３を下げ、
次いで把持アーム１２の先端１２ｂが単結晶の晶癖線を
避けてくびれ部６の上部（把持部）を把持するように第
３ケーブル１５及び重石１４を引き下げる。そして、結
晶本体部分７の成長中には把持アーム１２の先端１２ｂ
が単結晶の晶癖線を避けてくびれ部６を把持した状態で
第１〜第３ケーブル１、１３、１５を同期して回転させ
ながら引き上げる。
【００２１】図３は他の把持力発生装置を示している。
図２に示す構成では重石１４を引き下げて把持アーム１
２の先端１２ｂを閉じるように構成されているが、図３
に示す構成では重石１４は用いられず、代わりに次の構
成が用いられている。すなわち、把持アーム１２の上端
近傍に先端１５ａが取り付けられている第３ケーブル１
５は、ベースアーム１１の先端近傍の支点Ｐ２にスライ
ド可能に係合してから上部にある第３ケーブル巻取りド
ラム３６につながっている。このような構成によれば、
くびれ部６、結晶本体部分７を形成した後、把持アーム
１２の先端１２ｂがくびれ部６の位置に下降するまで第
２ケーブル１３を下げ、次いで第３ケーブル１５を矢印
Ｍ７で示すように引き上げると、矢印Ｍ８で示す力が把
持アーム１２の上端に加えられるので、把持アーム１２
が半径方向外方向に引っ張られ、把持アーム１２の先端
１２ｂが矢印Ｍ９で示すように半径方向内方向に閉じて
くびれ部６の上部の把持部を把持する。
図２に示す構成では重石１４を引き下げて把持アーム１
２の先端１２ｂを閉じるように構成されているが、図３
に示す構成では重石１４は用いられず、代わりに次の構
成が用いられている。すなわち、把持アーム１２の上端
近傍に先端１５ａが取り付けられている第３ケーブル１
５は、ベースアーム１１の先端近傍の支点Ｐ２にスライ
ド可能に係合してから上部にある第３ケーブル巻取りド
ラム３６につながっている。このような構成によれば、
くびれ部６、結晶本体部分７を形成した後、把持アーム
１２の先端１２ｂがくびれ部６の位置に下降するまで第
２ケーブル１３を下げ、次いで第３ケーブル１５を矢印
Ｍ７で示すように引き上げると、矢印Ｍ８で示す力が把
持アーム１２の上端に加えられるので、把持アーム１２
が半径方向外方向に引っ張られ、把持アーム１２の先端
１２ｂが矢印Ｍ９で示すように半径方向内方向に閉じて
くびれ部６の上部の把持部を把持する。
【００２２】上記各ケーブル１、１３、１５は図４に示
すケーブル巻取りドラム３２、３４、３６をケーブル巻
取りモータ２６、２８、３０にてそれぞれ回転させて昇
降させることにより、上昇又は下降される。これらのケ
ーブル巻取りモータ２６、２８、３０は次のように制御
される。ＣＣＤカメラ２０は単結晶成長装置の図示省略
のチャンバの上部に取り付けられ、石英るつぼ内の融液
近傍の単結晶を撮像するものであり、画像処理を施すこ
とにより、引上げにより生成される単結晶の直径が測定
される。温度センサ２２は、図示省略のヒータ近傍の温
度を測定するよう、チャンバに配され、温度測定信号を
出力する。制御装置２４はＣＰＵ（中央演算処理装
置）、メモリ、インターフェース（Ｉ／Ｆ）などを有
し、ＣＣＤカメラ２０の出力信号と温度センサ２２から
の温度測定信号を受けて、所定の演算を行う。
すケーブル巻取りドラム３２、３４、３６をケーブル巻
取りモータ２６、２８、３０にてそれぞれ回転させて昇
降させることにより、上昇又は下降される。これらのケ
ーブル巻取りモータ２６、２８、３０は次のように制御
される。ＣＣＤカメラ２０は単結晶成長装置の図示省略
のチャンバの上部に取り付けられ、石英るつぼ内の融液
近傍の単結晶を撮像するものであり、画像処理を施すこ
とにより、引上げにより生成される単結晶の直径が測定
される。温度センサ２２は、図示省略のヒータ近傍の温
度を測定するよう、チャンバに配され、温度測定信号を
出力する。制御装置２４はＣＰＵ（中央演算処理装
置）、メモリ、インターフェース（Ｉ／Ｆ）などを有
し、ＣＣＤカメラ２０の出力信号と温度センサ２２から
の温度測定信号を受けて、所定の演算を行う。
【００２３】その結果、従来の制御装置同様に単結晶引
上げ用のケーブル巻取りモータ２６へ与える引上げ速度
制御信号、原料融液加熱用の図示省略のヒータに与える
温度制御信号、図示省略のるつぼ制御装置へ与えるるつ
ぼ制御信号を生成・出力する。さらに、本発明における
制御装置２４は、第２ケーブル１３と第３ケーブル１５
をそれぞれ昇降させるケーブル巻取りモータ２８、３０
に制御信号を与える。これらの制御は所望のタイミング
と速度で各ケーブル１、１３、１５が昇降するよう、あ
らかじめ定められたアリゴリズムを含むプログラムに従
って行われる。
上げ用のケーブル巻取りモータ２６へ与える引上げ速度
制御信号、原料融液加熱用の図示省略のヒータに与える
温度制御信号、図示省略のるつぼ制御装置へ与えるるつ
ぼ制御信号を生成・出力する。さらに、本発明における
制御装置２４は、第２ケーブル１３と第３ケーブル１５
をそれぞれ昇降させるケーブル巻取りモータ２８、３０
に制御信号を与える。これらの制御は所望のタイミング
と速度で各ケーブル１、１３、１５が昇降するよう、あ
らかじめ定められたアリゴリズムを含むプログラムに従
って行われる。
【００２４】上記図１又は図３のいずれの構成の単結晶
引上げ装置を用いた場合であっも、本発明による単結晶
引上げ方法は本質的には変わらない。以下に本発明によ
る単結晶引上げ方法について説明する。まず、第２昇降
手段の一部を構成するケーブル巻取りモータ２８を制御
して複数の把持アーム１２を、前記シード３の下に単結
晶７のくびれ部６の上部の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させる。第１昇降手段の一部を構成するケー
ブル巻取りモータ２６を制御してシード３を原料融液に
浸漬して、なじませる。次いでケーブル巻取りモータ２
６を制御してシード３を引き上げ、単結晶７を成長させ
てネック部４と支持用径拡大部５、くびれ部６を形成す
る。くびれ部６が形成された後にケーブル巻取りモータ
２６を制御して複数の把持アーム１２の先端１２ａをく
びれ部６の上部の把持部まで下降させる。第３昇降手段
の一部を構成するケーブル巻取りモータ３０を制御して
複数の把持アーム１２の先端１２ａを半径方向内方向に
閉じさせる。複数の把持アーム１２の先端１２ａが把持
部を把持した後に、ケーブル巻取りモータ２６、２８、
３０を制御して第１、第２、第３ケーブル１、１３、１
５を同期させて引き上げる。こうして単結晶７を成長さ
せつつ引き上げるのである。
引上げ装置を用いた場合であっも、本発明による単結晶
引上げ方法は本質的には変わらない。以下に本発明によ
る単結晶引上げ方法について説明する。まず、第２昇降
手段の一部を構成するケーブル巻取りモータ２８を制御
して複数の把持アーム１２を、前記シード３の下に単結
晶７のくびれ部６の上部の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させる。第１昇降手段の一部を構成するケー
ブル巻取りモータ２６を制御してシード３を原料融液に
浸漬して、なじませる。次いでケーブル巻取りモータ２
６を制御してシード３を引き上げ、単結晶７を成長させ
てネック部４と支持用径拡大部５、くびれ部６を形成す
る。くびれ部６が形成された後にケーブル巻取りモータ
２６を制御して複数の把持アーム１２の先端１２ａをく
びれ部６の上部の把持部まで下降させる。第３昇降手段
の一部を構成するケーブル巻取りモータ３０を制御して
複数の把持アーム１２の先端１２ａを半径方向内方向に
閉じさせる。複数の把持アーム１２の先端１２ａが把持
部を把持した後に、ケーブル巻取りモータ２６、２８、
３０を制御して第１、第２、第３ケーブル１、１３、１
５を同期させて引き上げる。こうして単結晶７を成長さ
せつつ引き上げるのである。
【００２５】上記実施形態は大径、大重量の単結晶を引
き上げるための単結晶引上げ装置を例にとって説明した
が、本発明は小径、小重量の単結晶用の引上げ装置に利
用することもできる。
き上げるための単結晶引上げ装置を例にとって説明した
が、本発明は小径、小重量の単結晶用の引上げ装置に利
用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶を把持する把持アームを、シードを保持するシード
チャックと一体で回転可能に構成するとともに、シード
の下に単結晶の把持位置が形成される前までは上方向に
待機させ、把持位置が形成された後に把持位置まで下降
させ、把持後にシードチャックと同期して回転させなが
ら引き上げるようにしたので、把持アームが単結晶の晶
癖線を避けて把持することができ、したがって、大径、
大重量の単結晶を確実にかつ安全に引き上げることがで
きる。
結晶を把持する把持アームを、シードを保持するシード
チャックと一体で回転可能に構成するとともに、シード
の下に単結晶の把持位置が形成される前までは上方向に
待機させ、把持位置が形成された後に把持位置まで下降
させ、把持後にシードチャックと同期して回転させなが
ら引き上げるようにしたので、把持アームが単結晶の晶
癖線を避けて把持することができ、したがって、大径、
大重量の単結晶を確実にかつ安全に引き上げることがで
きる。
【図１】本発明に係る単結晶引上げ装置の一実施形態の
要部を示す構成図である。
要部を示す構成図である。
【図２】図１の把持力発生装置を示す構成図である。
【図３】図２の把持力発生装置の変形例を示す構成図で
ある。
ある。
【図４】第１〜３ケーブルの昇降を制御する制御機構の
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
１ 第１ケーブル ２ シードチャック ３ シード ４ ネック部 ５ 支持用径拡大部 ６ くびれ部（くびれ部の上部が把持部を構成する） ７ 結晶本体 １１ ベースアーム １２ 把持アーム １３ 第２ケーブル １４ 重石（重量物） １５ 第３ケーブル ２０ ＣＣＤカメラ ２２ 温度センサ ２４ 制御装置（制御手段） ２６、２８、３０ ケーブル巻取りモータ（対応するケ
ーブル、ケーブル巻取りドラムと共に第１〜３昇降手段
を構成する） ３２、３４、３６ ケーブル巻取りドラム Ｐ１、Ｐ２ 支点
ーブル、ケーブル巻取りドラムと共に第１〜３昇降手段
を構成する） ３２、３４、３６ ケーブル巻取りドラム Ｐ１、Ｐ２ 支点
Claims (9)
- 【請求項１】 シードを支持するシードチャックと、 前記シードチャックを回転させながら昇降させるための
第１のケーブルを有する第１昇降手段と、 前記シードチャックと共に昇降・回転可能で、かつ前記
シードチャックに対して上下に移動可能な複数の把持ア
ームと、 前記複数の把持アームを昇降させるための第２のケーブ
ルを有する第２昇降手段と、 前記複数の把持アームの所定位置を前記シードチャック
の軸を中心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２の
ケーブルと同期して前記複数の把持アームを引き上げる
ための第３のケーブルを有する第３昇降手段とを、 有する単結晶引上げ装置。 - 【請求項２】 シードを支持するシードチャックと、 前記シードチャックを回転させながら昇降させるための
第１のケーブルを有する第１昇降手段と、 前記シードチャックに取り付けられ、前記シードチャッ
クの軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャックと
共に回転可能な複数のベースアームと、 前記複数のベースアームのそれぞれに対して上下方向に
移動可能に、かつ先端が前記シードチャックの軸を中心
に外方向に移動可能に支持された複数の把持アームと、 前記複数の把持アームを昇降させるための第２のケーブ
ルを有する第２昇降手段と、 前記複数の把持アームの前記先端を前記シードチャック
の軸を中心に内方向に移動させ、かつ前記第１、第２の
ケーブルと同期して前記複数の把持アームを引き上げる
ための第３のケーブルを有する第３昇降手段とを、 有する単結晶引上げ装置。 - 【請求項３】 シードを支持するシードチャックと、 前記シードチャックを回転させながら引き上げることに
より前記シードの下に単結晶を成長させるための第１の
ケーブルを有する第１昇降手段と、 前記シードチャックに取り付けられ、前記シードチャッ
クの軸を中心に外方向に伸長し、前記シードチャックと
共に回転する複数のベースアームと、 前記複数のアームのそれぞれに対して上下方向に移動可
能に、かつ先端が前記シードチャックの軸を中心に外方
向に移動可能に支持された複数の把持アームと、 前記複数の把持アームを、前記シードの下に単結晶の把
持部が形成されるまでは上方向に待機させ、把持部が形
成された後に前記先端を前記把持部まで下降させ、把持
後に前記第１のケーブルと同期して前記複数の把持アー
ム引き上げるための第２のケーブルを有する第２昇降手
段と、 前記複数の把持アームが単結晶を把持した後、前記複数
の把持アームの上端を前記シードチャックの軸を中心に
外方向に引くことにより前記先端を前記シードチャック
の軸を中心に内方向に移動させ、把持後に前記第１、第
２のケーブルと同期して引き上げるための第３のケーブ
ルを有する第３昇降手段とを、 有する単結晶引上げ装置。 - 【請求項４】 前記第３昇降手段が前記複数の把持アー
ムのそれぞれの上端近傍に設けられた傾斜面を有する部
材と、前記傾斜面に沿ってスライド可能な傾斜面を有
し、かつ前記第３ケーブルに係合する重量物とを有する
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の単結晶引上げ
装置。 - 【請求項５】 前記第３ケーブルが前記複数の把持アー
ムのそれぞれの上端近傍に係合し、前記第３昇降手段が
前記複数のベースアームに設けられた支点を有し、前記
第３ケーブルが前記支点にスライド可能に係合している
請求項２又は３記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項６】 前記複数の第２のケーブルが前記複数の
把持アームのそれぞれに取り付けられ、前記複数の第３
のケーブルが前記複数の把持アームのそれぞれに作用す
るよう構成された請求項１ないし５のいずれか１つに記
載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項７】 前記複数の把持アームのそれぞれが、そ
の回動支点から前記先端までの距離をＬとしたとき前記
先端から上端までの長さが３Ｌ以上である請求項１ない
し６のいずれか１つに記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項８】 原料融液上でシードを支持するシードチ
ャックと、前記シードチャックを回転させながら昇降さ
せるための第１のケーブルを有する第１昇降手段と、前
記シードチャックと共に昇降・回転可能で、かつ前記シ
ードチャックに対して上下に移動可能な複数の把持アー
ムと、前記複数の把持アームを昇降させるための第２の
ケーブルを有する第２昇降手段と、前記複数の把持アー
ムの所定位置を前記シードチャックの軸を中心に内方向
に移動させ、かつ前記第１、第２のケーブルと同期して
前記複数の把持アームを引き上げるための第３のケーブ
ルを有する第３昇降手段とを有する単結晶引上げ装置を
用いた単結晶引上げ方法であって、 前記第２昇降手段を制御して前記複数の把持アームを、
前記シードの下に単結晶の把持部が形成されるまでは上
方向に待機させるステップと、 前記第１昇降手段を制御して前記シードを前記原料融液
に浸漬して、なじませるステップと、 前記第１昇降手段を制御して前記シードを引き上げ、よ
って単結晶を成長させてネック部と把持部を形成するス
テップと、 前記把持部が形成された後に前記第２昇降手段を制御し
て前記複数の把持アームを前記把持部まで下降させるス
テップと、 前記第３昇降手段を制御して前記複数の把持アームの先
端を半径方向内方向に閉じさせるステップと、 前記複数の把持アームの先端が前記把持部を把持した後
に、前記第１、第２、第３昇降手段を制御して前記第
１、第２、第３ケーブルを同期させて引き上げるステッ
プとを、 有する単結晶引上げ方法。 - 【請求項９】 前記第１、第２、第３昇降手段を前記単
結晶の直径と前記原料融液の温度とをモニタしながら所
定のアルゴリズムに従い自動制御するステップを更に有
する請求項８記載の単結晶引上げ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9522897A JPH10279385A (ja) | 1997-03-29 | 1997-03-29 | 単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9522897A JPH10279385A (ja) | 1997-03-29 | 1997-03-29 | 単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10279385A true JPH10279385A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=14131908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9522897A Withdrawn JPH10279385A (ja) | 1997-03-29 | 1997-03-29 | 単結晶引上げ装置及び単結晶引上げ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10279385A (ja) |
-
1997
- 1997-03-29 JP JP9522897A patent/JPH10279385A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |