JPH10279386A - 単結晶引上げ装置及び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法 - Google Patents
単結晶引上げ装置及び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法Info
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- JPH10279386A JPH10279386A JP9096783A JP9678397A JPH10279386A JP H10279386 A JPH10279386 A JP H10279386A JP 9096783 A JP9096783 A JP 9096783A JP 9678397 A JP9678397 A JP 9678397A JP H10279386 A JPH10279386 A JP H10279386A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 減圧されたチャンバ内において大径、大重量
の単結晶を確実に且つ安全に引き上げる。 【解決手段】 種結晶の下方にくびれを形成し、これを
支持して単結晶の引上げを行うに際し、貫通孔である開
口２２とこれを外周に連通させるスリッ３４を有する支
持台３０を用いて、くびれの径大部を線接触で下方から
支えるようにした。支持台３０には開口２２につながる
凹部３２が設けられ、その形状を形成するくびれの形状
に合わせるよう設計・選択することができる。支持台３
０は、移動機構により非支持位置と、支持位置の間で揺
動可能であり、種結晶昇降装置の駆動部、支持台の移動
機構の駆動部は収納容器１０ａに収納され、収納容器を
昇降させる機構を設けることもできる。
の単結晶を確実に且つ安全に引き上げる。 【解決手段】 種結晶の下方にくびれを形成し、これを
支持して単結晶の引上げを行うに際し、貫通孔である開
口２２とこれを外周に連通させるスリッ３４を有する支
持台３０を用いて、くびれの径大部を線接触で下方から
支えるようにした。支持台３０には開口２２につながる
凹部３２が設けられ、その形状を形成するくびれの形状
に合わせるよう設計・選択することができる。支持台３
０は、移動機構により非支持位置と、支持位置の間で揺
動可能であり、種結晶昇降装置の駆動部、支持台の移動
機構の駆動部は収納容器１０ａに収納され、収納容器を
昇降させる機構を設けることもできる。
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支持機構
並びに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支持機構
並びに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。
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
把持機構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「球状のくびれ」を形成し、このくびれを
把持機構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。
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、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程度に減圧された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４００ｍｍ、重量が
４００ｋｇ）の単結晶を吊り下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こ
ともあり得る。
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程度に減圧された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４００ｍｍ、重量が
４００ｋｇ）の単結晶を吊り下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こ
ともあり得る。
【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑み、減圧さ
れたチャンバ内において大径、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単結晶引上げ装置及
び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法を提供するこ
とを目的とする。
れたチャンバ内において大径、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単結晶引上げ装置及
び単結晶支持機構並びに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、種結晶の下方にくびれを形成し、これを支
持して単結晶の引上げを行うに際し、貫通孔とこれを外
周に連通させるスリットを有する支持台を用いてくびれ
の径大部を線接触で下方から支えるようにしたものであ
る。
するために、種結晶の下方にくびれを形成し、これを支
持して単結晶の引上げを行うに際し、貫通孔とこれを外
周に連通させるスリットを有する支持台を用いてくびれ
の径大部を線接触で下方から支えるようにしたものであ
る。
【０００９】すなわち本発明によれば、引上げＣＺ法に
より半導体単結晶を製造するための単結晶引上げ装置で
あって、種結晶を保持して上下方向に昇降させる種結晶
昇降機構と、前記種結晶の下に形成される単結晶のくび
れを支持する単結晶支持機構とを有するものにおいて、
前記単結晶支持機構が、前記くびれの径大部を下方から
線接触的に支持する支持台であって、前記くびれを通す
貫通孔を有し、かつ前記くびれを前記貫通孔に導くため
に前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリ
ットが設けられているものを有することを特徴とする単
結晶引上げ装置が提供される。
より半導体単結晶を製造するための単結晶引上げ装置で
あって、種結晶を保持して上下方向に昇降させる種結晶
昇降機構と、前記種結晶の下に形成される単結晶のくび
れを支持する単結晶支持機構とを有するものにおいて、
前記単結晶支持機構が、前記くびれの径大部を下方から
線接触的に支持する支持台であって、前記くびれを通す
貫通孔を有し、かつ前記くびれを前記貫通孔に導くため
に前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリ
ットが設けられているものを有することを特徴とする単
結晶引上げ装置が提供される。
【００１０】また本発明によれば、引上げＣＺ法により
半導体単結晶を製造するときに用いられる単結晶支持機
構用の支持機構において、単結晶のくびれの径大部を下
方から支持する支持台であって、前記くびれを通す貫通
孔を有し、かつ前記くびれを前記貫通孔に導くために前
記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリット
が設けられていることを特徴とする単結晶支持機構が提
供される。
半導体単結晶を製造するときに用いられる単結晶支持機
構用の支持機構において、単結晶のくびれの径大部を下
方から支持する支持台であって、前記くびれを通す貫通
孔を有し、かつ前記くびれを前記貫通孔に導くために前
記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリット
が設けられていることを特徴とする単結晶支持機構が提
供される。
【００１１】また本発明によれば、引上げＣＺ法により
半導体単結晶を製造するための単結晶引上げ方法であっ
て、種結晶昇降機構により種結晶を石英るつぼ内の融液
に浸漬してなじませるステップと、前記種結晶昇降機構
により前記種結晶を引き上げることにより前記種結晶の
下に単結晶のネック部を形成するステップと、次いで前
記ネック部の下に単結晶の球状部を成長させるべく、前
記種結晶昇降機構による引上げ速度を制御して前記単結
晶の直径を増大させるステップと、前記単結晶の球状部
の下方にくびれを形成すべく、前記種結晶昇降機構によ
る引上げ速度を制御して前記単結晶の直径を絞り込むス
テップと、支持台であって、前記くびれを通す貫通孔を
有し、かつ前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通さ
せるスリットが設けられているものを用いて、前記スリ
ットを介して、前記くびれが前記貫通孔に位置するよ
う、前記支持台を前記くびれの軸に対して略直交する方
向に移動させるステップと、前記支持台を前記種結晶昇
降機構と同期させて引き上げることにより、前記くびれ
の径大部の下方に単結晶のボディー部を形成するステッ
プとを、有する単結晶引上げ方法が提供される。
半導体単結晶を製造するための単結晶引上げ方法であっ
て、種結晶昇降機構により種結晶を石英るつぼ内の融液
に浸漬してなじませるステップと、前記種結晶昇降機構
により前記種結晶を引き上げることにより前記種結晶の
下に単結晶のネック部を形成するステップと、次いで前
記ネック部の下に単結晶の球状部を成長させるべく、前
記種結晶昇降機構による引上げ速度を制御して前記単結
晶の直径を増大させるステップと、前記単結晶の球状部
の下方にくびれを形成すべく、前記種結晶昇降機構によ
る引上げ速度を制御して前記単結晶の直径を絞り込むス
テップと、支持台であって、前記くびれを通す貫通孔を
有し、かつ前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通さ
せるスリットが設けられているものを用いて、前記スリ
ットを介して、前記くびれが前記貫通孔に位置するよ
う、前記支持台を前記くびれの軸に対して略直交する方
向に移動させるステップと、前記支持台を前記種結晶昇
降機構と同期させて引き上げることにより、前記くびれ
の径大部の下方に単結晶のボディー部を形成するステッ
プとを、有する単結晶引上げ方法が提供される。
【００１２】
【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は本発明にかかる単結晶引上
げ装置の一実施形態中の単結晶支持機構の要部を示す斜
視図、図２は図１に示す要部中の実線で示す部分の断面
図、図３、図４はそれぞれ変形例を示す断面図、図５は
同実施形態の要部を示す側断面図、図６は図５の単結晶
保持装置を詳細に示す正面拡大断面図、図７は図６の単
結晶支持機構を示す側面図である。
施の形態を説明する。図１は本発明にかかる単結晶引上
げ装置の一実施形態中の単結晶支持機構の要部を示す斜
視図、図２は図１に示す要部中の実線で示す部分の断面
図、図３、図４はそれぞれ変形例を示す断面図、図５は
同実施形態の要部を示す側断面図、図６は図５の単結晶
保持装置を詳細に示す正面拡大断面図、図７は図６の単
結晶支持機構を示す側面図である。
【００１３】図５は、単結晶１をチャンバ２内において
引上げ単結晶引上げ装置の要部を模式的側断面図により
示している。単結晶保持装置１０はチャンバ２内の上部
においてワイヤ３により吊り下げられ、ワイヤ３はワイ
ヤ巻取りドラム４と図示省略のワイヤ巻取りモータによ
り巻き取られる。また、ワイヤ巻取りドラム４などはチ
ャンバ２の上方のドラム収納部２ａ内に配置され、ドラ
ム収納部２ａはチャンバ２に対して回転可能に取り付け
られ、したがって、単結晶保持装置１０はドラム収納部
２ａが回転すると回転し、ワイヤ３、ワイヤ巻取りドラ
ム４などにより昇降する。
引上げ単結晶引上げ装置の要部を模式的側断面図により
示している。単結晶保持装置１０はチャンバ２内の上部
においてワイヤ３により吊り下げられ、ワイヤ３はワイ
ヤ巻取りドラム４と図示省略のワイヤ巻取りモータによ
り巻き取られる。また、ワイヤ巻取りドラム４などはチ
ャンバ２の上方のドラム収納部２ａ内に配置され、ドラ
ム収納部２ａはチャンバ２に対して回転可能に取り付け
られ、したがって、単結晶保持装置１０はドラム収納部
２ａが回転すると回転し、ワイヤ３、ワイヤ巻取りドラ
ム４などにより昇降する。
【００１４】単結晶保持装置１０にはまた、チャンバ２
の外側に設けられたモータ電源５とモータ制御装置６か
らそれぞれ電力・制御用ケーブル７を介して電源・モー
タ制御信号が印加され、電力・制御用ケーブル７は図５
に回転方向を矢印で示すように単結晶保持装置１０が回
転しても捩じれないように、ドラム収納部２ａに形成さ
れたスリップリング８を介してモータ電源５とモータ制
御装置６に接続される。なお、チャンバ２の下方には、
図示が省略されているが、石英るつぼやその回転・昇降
機構、石英るつぼを加熱するヒータなどが配置される。
の外側に設けられたモータ電源５とモータ制御装置６か
らそれぞれ電力・制御用ケーブル７を介して電源・モー
タ制御信号が印加され、電力・制御用ケーブル７は図５
に回転方向を矢印で示すように単結晶保持装置１０が回
転しても捩じれないように、ドラム収納部２ａに形成さ
れたスリップリング８を介してモータ電源５とモータ制
御装置６に接続される。なお、チャンバ２の下方には、
図示が省略されているが、石英るつぼやその回転・昇降
機構、石英るつぼを加熱するヒータなどが配置される。
【００１５】次に、図６及び図７を参照して単結晶保持
装置１０の構成を詳細に説明する。この単結晶保持装置
１０は円筒形の断熱容器１０ａと、単結晶１を把持する
ために断熱容器１０ａの下方に設けられた支持機構２０
を有し、また、断熱容器１０ａの下方には熱遮蔽板１１
が取り付けられている。これらの部材はグラファイト、
セラミック、モリブデン、カーボンなどのいずれかによ
り形成される。
装置１０の構成を詳細に説明する。この単結晶保持装置
１０は円筒形の断熱容器１０ａと、単結晶１を把持する
ために断熱容器１０ａの下方に設けられた支持機構２０
を有し、また、断熱容器１０ａの下方には熱遮蔽板１１
が取り付けられている。これらの部材はグラファイト、
セラミック、モリブデン、カーボンなどのいずれかによ
り形成される。
【００１６】また、断熱容器１０ａの内部を冷却するた
めに、断熱容器１０ａの壁部の外側に図示省略の冷却フ
ィンを設けたり、断熱容器１０ａの内部にペルチェ素子
などの固体冷却素子を配したり、断熱容器１０ａの外部
のガスを断熱容器１０ａの内部に導く手段を設けること
は好ましい態様である。また、断熱容器１０ａの断熱効
果を高めるため、断熱容器１０ａの壁部の内側に熱伝導
率が低い、例えばセラミック材料を貼付するようにして
もよい。
めに、断熱容器１０ａの壁部の外側に図示省略の冷却フ
ィンを設けたり、断熱容器１０ａの内部にペルチェ素子
などの固体冷却素子を配したり、断熱容器１０ａの外部
のガスを断熱容器１０ａの内部に導く手段を設けること
は好ましい態様である。また、断熱容器１０ａの断熱効
果を高めるため、断熱容器１０ａの壁部の内側に熱伝導
率が低い、例えばセラミック材料を貼付するようにして
もよい。
【００１７】断熱容器１０ａの内部には種結晶（シー
ド）１２を保持する種結晶ホルダ１３を上下に移動させ
るためのシード昇降機構１４と、支持機構２０の後述す
る支持台３０を図７の点線と実線で示す２つの位置間で
移動（揺動）させるための支持機構移動機構１５とバラ
ンスウエイト１６などが配置されている。これらは、断
熱容器１０ａの内部に取り付けられた基板９上に設けら
れ、基板９からは下方へ伸長するガイドレール２４が取
り付けられている。シード昇降機構１４と支持機構移動
機構１５の内部構造は図示省略されているが、それぞれ
シード昇降モータと支持機構移動モータ及びギヤ機構を
有する。種結晶ホルダ１３は連結シャフト１７の下端に
取り付けられ、また、連結シャフト１７の上端に形成さ
れたギヤ部がシード昇降機構１４内のギヤ機構に歯合し
ている。したがって、シード昇降機構１４内のシード昇
降モータが回転すると連結シャフト１７と種結晶ホルダ
１３が上下方向に移動する。
ド）１２を保持する種結晶ホルダ１３を上下に移動させ
るためのシード昇降機構１４と、支持機構２０の後述す
る支持台３０を図７の点線と実線で示す２つの位置間で
移動（揺動）させるための支持機構移動機構１５とバラ
ンスウエイト１６などが配置されている。これらは、断
熱容器１０ａの内部に取り付けられた基板９上に設けら
れ、基板９からは下方へ伸長するガイドレール２４が取
り付けられている。シード昇降機構１４と支持機構移動
機構１５の内部構造は図示省略されているが、それぞれ
シード昇降モータと支持機構移動モータ及びギヤ機構を
有する。種結晶ホルダ１３は連結シャフト１７の下端に
取り付けられ、また、連結シャフト１７の上端に形成さ
れたギヤ部がシード昇降機構１４内のギヤ機構に歯合し
ている。したがって、シード昇降機構１４内のシード昇
降モータが回転すると連結シャフト１７と種結晶ホルダ
１３が上下方向に移動する。
【００１８】支持機構２０の２つのアーム２０Ａ、２０
Ｂの上端は、断熱容器１０ａの上方の位置に設けられた
軸２１の回りを回動可能であるように取り付けられ、ア
ーム２０Ａの下端部には全体が板状の支持台３０が着脱
可能に取り付けられている。支持台３０には単結晶１の
くびれの径大部を線接触的に下方から支持するための凹
部３２と開口２２が設けられている。また、２つのアー
ム２０Ａ、２０Ｂの中央部付近にはスリット２３が形成
されている。また、支持機構移動機構１５内のギヤ機構
がロッド２６の上端に形成されたギヤ部に歯合し、ロッ
ド２６の下端に取り付けられた可動板２７がガイドレー
ル２４に沿って上下する。図７において、２つのアーム
２０Ａ、２０Ｂは後述するように、可動板２７の上下動
に応じて回動するが、閉じた状態が実線で、開いた状態
が点線で示されている。なお、アーム２０Ｂはアーム２
０Ａに対するカウンターバランスウエイトとして作動す
るものであり、支持台３０による支持以前のアーム位置
において回転による支持機構のぶれを防止するためのバ
ランス材を構成している。
Ｂの上端は、断熱容器１０ａの上方の位置に設けられた
軸２１の回りを回動可能であるように取り付けられ、ア
ーム２０Ａの下端部には全体が板状の支持台３０が着脱
可能に取り付けられている。支持台３０には単結晶１の
くびれの径大部を線接触的に下方から支持するための凹
部３２と開口２２が設けられている。また、２つのアー
ム２０Ａ、２０Ｂの中央部付近にはスリット２３が形成
されている。また、支持機構移動機構１５内のギヤ機構
がロッド２６の上端に形成されたギヤ部に歯合し、ロッ
ド２６の下端に取り付けられた可動板２７がガイドレー
ル２４に沿って上下する。図７において、２つのアーム
２０Ａ、２０Ｂは後述するように、可動板２７の上下動
に応じて回動するが、閉じた状態が実線で、開いた状態
が点線で示されている。なお、アーム２０Ｂはアーム２
０Ａに対するカウンターバランスウエイトとして作動す
るものであり、支持台３０による支持以前のアーム位置
において回転による支持機構のぶれを防止するためのバ
ランス材を構成している。
【００１９】図８は可動板２７の平面図である。可動板
２７には連結シャフト１７を通すための中央口２７ａ、
ガイドレール２４を通すための４つの穴２７ｂが設けら
れ、さらに外部へ伸長するボス２５が４個設けられてい
て、このボス２５が２つのアーム２０Ａ、２０Ｂの４つ
のスリット２３にそれぞれ係合している。したがって、
支持機構移動機構１５内の支持機構移動モータが回転し
てロッド２６が上方向に移動すると可動板２７が上昇
し、よってそのボス２５がスリット２３に沿って上昇
し、スリット２３の上端と係合するとアーム２０Ａの下
端部に取り付けられている支持台３０が図７の点線の位
置（非支持位置）に移動することとなる。他方、ロッド
２６が下方向に移動すると可動板２７が下降し、よって
ボス２５がスリット２３に沿って下降し、スリット２３
の下端と係合して支持台３０が実線の位置（支持位置）
に移動する。
２７には連結シャフト１７を通すための中央口２７ａ、
ガイドレール２４を通すための４つの穴２７ｂが設けら
れ、さらに外部へ伸長するボス２５が４個設けられてい
て、このボス２５が２つのアーム２０Ａ、２０Ｂの４つ
のスリット２３にそれぞれ係合している。したがって、
支持機構移動機構１５内の支持機構移動モータが回転し
てロッド２６が上方向に移動すると可動板２７が上昇
し、よってそのボス２５がスリット２３に沿って上昇
し、スリット２３の上端と係合するとアーム２０Ａの下
端部に取り付けられている支持台３０が図７の点線の位
置（非支持位置）に移動することとなる。他方、ロッド
２６が下方向に移動すると可動板２７が下降し、よって
ボス２５がスリット２３に沿って下降し、スリット２３
の下端と係合して支持台３０が実線の位置（支持位置）
に移動する。
【００２０】図１は支持台３０の斜視図である。また、
図２は図１中線II-IIで示した面で切断して図１の右方
から見た断面図であり、図９は支持台３０とその周辺の
平面図である。図１０は支持台３０が単結晶のくびれを
支持している様子を示す断面図である。図１０に示すよ
うに、くびれは、細い部分１ｋとその上下の径大部から
構成され、細い部分１ｋから、その上方の径大部１ｂに
つながる傾斜部１ｊが線接触的に支持されるのである。
図１、図２に示されるように、支持台３０は全体が平坦
な板状であり、略中央に貫通孔である開口２２が設けら
れ、上面には、この開口につながる凹部３２が設けられ
ている。この凹部は、開口２２へ向って厚さが薄くなる
よう傾斜したベベル部により構成され、テーパー形状で
ある。また、この開口２２はスリット３４を介して支持
台３０の外周と連通している。すなわち、支持台３０は
開口２２及びこれにつながるスリット３４により上面か
ら下面に貫通している。
図２は図１中線II-IIで示した面で切断して図１の右方
から見た断面図であり、図９は支持台３０とその周辺の
平面図である。図１０は支持台３０が単結晶のくびれを
支持している様子を示す断面図である。図１０に示すよ
うに、くびれは、細い部分１ｋとその上下の径大部から
構成され、細い部分１ｋから、その上方の径大部１ｂに
つながる傾斜部１ｊが線接触的に支持されるのである。
図１、図２に示されるように、支持台３０は全体が平坦
な板状であり、略中央に貫通孔である開口２２が設けら
れ、上面には、この開口につながる凹部３２が設けられ
ている。この凹部は、開口２２へ向って厚さが薄くなる
よう傾斜したベベル部により構成され、テーパー形状で
ある。また、この開口２２はスリット３４を介して支持
台３０の外周と連通している。すなわち、支持台３０は
開口２２及びこれにつながるスリット３４により上面か
ら下面に貫通している。
【００２１】図２に示すようにテーパー形状を形成する
凹部３２の傾斜面は支持台３０の平坦な下面、すなわち
開口２２の軸方向に直交する方向との間の角度θが数十
°である。この傾斜角θは１０゜ないし７０°が好まし
く、形成するくびれの形状に合せて適宜、変更可能であ
る。かかる変更のためには、支持台３０をアーム２０Ａ
から着脱可能に取り付けておき、異なる傾斜角θの複数
の支持台３０を用意しておき、最適なものを取り付ける
ようにすることができる。
凹部３２の傾斜面は支持台３０の平坦な下面、すなわち
開口２２の軸方向に直交する方向との間の角度θが数十
°である。この傾斜角θは１０゜ないし７０°が好まし
く、形成するくびれの形状に合せて適宜、変更可能であ
る。かかる変更のためには、支持台３０をアーム２０Ａ
から着脱可能に取り付けておき、異なる傾斜角θの複数
の支持台３０を用意しておき、最適なものを取り付ける
ようにすることができる。
【００２２】図３は凹部の形状が異なる支持台３６の断
面図である。図２との比較からわかるように、図３の支
持台３６には断面が曲線状のお腕（ドーム）型の凹部３
８が設けられている。凹部３８の深さが図２の場合より
深いので、支持台３６の厚みも厚く設計されている。開
口２２Ａ、スリット３４Ａが図１、図２と同様に設けら
れている。図４は凹部の形状が更に異なる支持台３９の
断面図である。図３との比較からわかるように、図４の
支持台３９には断面が曲線状だが、図３とは逆の型の凹
部４０が設けられている。開口２２Ｂ、スリット３４Ｂ
が図２、図３と同様に設けられている
面図である。図２との比較からわかるように、図３の支
持台３６には断面が曲線状のお腕（ドーム）型の凹部３
８が設けられている。凹部３８の深さが図２の場合より
深いので、支持台３６の厚みも厚く設計されている。開
口２２Ａ、スリット３４Ａが図１、図２と同様に設けら
れている。図４は凹部の形状が更に異なる支持台３９の
断面図である。図３との比較からわかるように、図４の
支持台３９には断面が曲線状だが、図３とは逆の型の凹
部４０が設けられている。開口２２Ｂ、スリット３４Ｂ
が図２、図３と同様に設けられている
【００２３】アーム２０Ａは図７の矢印Ｍ１で示すよう
に移動、すなわち揺動（スイング）するが、支持台３０
がくびれの上方の径大部１ｂにつながる傾斜部１ｊの下
方から外れた点線で示す第１の位置と、前記くびれの上
方の径大部１ｂの下方に配された実線で示す第２の位置
との間で移動可能である。支持台３０は図１０では矢印
Ｍ２で示すように移動するが、第１の位置（非支持位
置）から第２の位置（支持位置）に移動する際に、図
１、図２に示すスリット３４がくびれの細い部分１ｋを
支持台３０に触れないよう、開口２２まで導くこととな
る。したがって、スリット３４の幅Ｗは、形成するくび
れの細い部分１ｋの径より大きく設計しておく必要があ
る。また、スリット３４の幅Ｗは、形成するくびれの傾
斜部１ｊを有効に支持できるように、径大部１ｂの径よ
り十分小さく設計しておく必要がある。
に移動、すなわち揺動（スイング）するが、支持台３０
がくびれの上方の径大部１ｂにつながる傾斜部１ｊの下
方から外れた点線で示す第１の位置と、前記くびれの上
方の径大部１ｂの下方に配された実線で示す第２の位置
との間で移動可能である。支持台３０は図１０では矢印
Ｍ２で示すように移動するが、第１の位置（非支持位
置）から第２の位置（支持位置）に移動する際に、図
１、図２に示すスリット３４がくびれの細い部分１ｋを
支持台３０に触れないよう、開口２２まで導くこととな
る。したがって、スリット３４の幅Ｗは、形成するくび
れの細い部分１ｋの径より大きく設計しておく必要があ
る。また、スリット３４の幅Ｗは、形成するくびれの傾
斜部１ｊを有効に支持できるように、径大部１ｂの径よ
り十分小さく設計しておく必要がある。
【００２４】なお、２つのアーム２０Ａ、２０Ｂ、支持
台３０は、高温に耐えられ、かつ引き上げる単結晶の重
量、例えば６００ｋｇに耐えるよう材質と、サイズを選
定する必要がある。一例として、アーム２０Ａは、幅が
２０ｍｍ程度、厚さが８ｍｍ程度、長さが６００ｍｍ程
度であり、また、支持台３０は厚さが２０〜３０ｍｍで
ある。これらの材質としては、グラファイト、モリブデ
ン、ステンレススチール、カーボン繊維、セラミックス
などを用いることができる。
台３０は、高温に耐えられ、かつ引き上げる単結晶の重
量、例えば６００ｋｇに耐えるよう材質と、サイズを選
定する必要がある。一例として、アーム２０Ａは、幅が
２０ｍｍ程度、厚さが８ｍｍ程度、長さが６００ｍｍ程
度であり、また、支持台３０は厚さが２０〜３０ｍｍで
ある。これらの材質としては、グラファイト、モリブデ
ン、ステンレススチール、カーボン繊維、セラミックス
などを用いることができる。
【００２５】このような構成において、単結晶１を製造
する場合、チャンバ２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２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、単結晶保持装置１０と石英るつぼを回転さ
せる。そして、チャンバ２の下方の石英るつぼ内のＳｉ
融液の表面に対して支持機構２０の下端、すなわち支持
台３０などには接触せず、種結晶１２が浸漬するよう
に、支持機構２０が開いた状態でワイヤ巻取りドラム４
により単結晶保持装置１０を下降させるとともにシード
昇降機構１４により種結晶１２を下降させる。次いで所
定時間の経過後に種結晶１２を比較的速い速度で引き上
げることにより、種結晶１２の下に直径が３〜４ｍｍの
小径のネック部１ａを形成し、次いで引上げ速度を比較
的遅くして大径を形成した後に引上げ速度を比較的速く
してネック部１ａの下に球状（図６、図７）又は円柱状
（図１０）の径大部１ｂを形成して、その下にくびれ１
ｋを形成する。
する場合、チャンバ２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２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、単結晶保持装置１０と石英るつぼを回転さ
せる。そして、チャンバ２の下方の石英るつぼ内のＳｉ
融液の表面に対して支持機構２０の下端、すなわち支持
台３０などには接触せず、種結晶１２が浸漬するよう
に、支持機構２０が開いた状態でワイヤ巻取りドラム４
により単結晶保持装置１０を下降させるとともにシード
昇降機構１４により種結晶１２を下降させる。次いで所
定時間の経過後に種結晶１２を比較的速い速度で引き上
げることにより、種結晶１２の下に直径が３〜４ｍｍの
小径のネック部１ａを形成し、次いで引上げ速度を比較
的遅くして大径を形成した後に引上げ速度を比較的速く
してネック部１ａの下に球状（図６、図７）又は円柱状
（図１０）の径大部１ｂを形成して、その下にくびれ１
ｋを形成する。
【００２６】次いでくびれの細い部分１ｋの下に、単結
晶１の重量に耐えることができる直径の第２のネック部
１ｃを形成するとともに、単結晶保持装置１０の高さ位
置と種結晶１２の高さ位置を制御することにより支持機
構移動機構１５により支持機構２０の下端の支持台３０
を第２の位置へ移動させてくびれの傾斜部１ｊを支持さ
せる。そして、支持機構２０がくびれの傾斜部１ｊを支
持すると、単結晶保持装置１０の上昇を行ってその速度
を徐々に遅くすることにより上部コーン部１ｄを形成
し、次いで一定の速度で引き上げることにより円筒形の
ボディー部１ｅを形成する。なお、引上げ時には、Ｓｉ
融液の表面の高さ位置は常に一定になるように石英るつ
ぼを上昇させる。
晶１の重量に耐えることができる直径の第２のネック部
１ｃを形成するとともに、単結晶保持装置１０の高さ位
置と種結晶１２の高さ位置を制御することにより支持機
構移動機構１５により支持機構２０の下端の支持台３０
を第２の位置へ移動させてくびれの傾斜部１ｊを支持さ
せる。そして、支持機構２０がくびれの傾斜部１ｊを支
持すると、単結晶保持装置１０の上昇を行ってその速度
を徐々に遅くすることにより上部コーン部１ｄを形成
し、次いで一定の速度で引き上げることにより円筒形の
ボディー部１ｅを形成する。なお、引上げ時には、Ｓｉ
融液の表面の高さ位置は常に一定になるように石英るつ
ぼを上昇させる。
【００２７】なお、同期して、シード昇降機構１４や単
結晶支持機構移動機構１５の駆動用電源ケーブル及び／
又は制御信号用ケーブルの巻き取りを行う機構を設け、
単結晶保持装置１０を吊り下げているワイヤ３を巻き取
るワイヤ巻取ドラム４の回転に同期して駆動用電源ケー
ブルや制御信号用ケーブル７の巻き取りを行うようにす
ることは好ましい態様である。
結晶支持機構移動機構１５の駆動用電源ケーブル及び／
又は制御信号用ケーブルの巻き取りを行う機構を設け、
単結晶保持装置１０を吊り下げているワイヤ３を巻き取
るワイヤ巻取ドラム４の回転に同期して駆動用電源ケー
ブルや制御信号用ケーブル７の巻き取りを行うようにす
ることは好ましい態様である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶の支持をくびれの径大部を下方から線接触的に支持
するために開口とスリットを有する支持台により支持す
るようにしたので、大径、大重量の単結晶の支持が確実
で、安全である。特に、単結晶を挟み込む把持具に何等
かの力を加えて行う挟み込み方式の把持を行うのではな
く、略水平に保持された支持台上に単結晶を載置するの
で、例えば、停電時や支持機構の故障時などであって
も、不用意に単結晶を落下させることがない。また、上
記載置方式なので、支持台を揺動、あるいは平行移動さ
せるだけでよく、挟み込むための強力な力の発生は不要
であり、装置の簡略化、小型化を図ることができる。し
たがって、支持台を移動させるアームは単結晶の重量に
耐えるだけの強度が要求されるだけで、挟み込みのため
のトルク伝達のための剛性は不要であり、アームの軽量
化、簡易構造化を図ることができる。また、単結晶のく
びれを支持した状態で、アームの揺動を自由にさせる
と、支持台の回転中心が、単結晶の軸と一致するので、
単結晶引上げ時の単結晶の回転に伴う軸振れを低減する
ことができる。
結晶の支持をくびれの径大部を下方から線接触的に支持
するために開口とスリットを有する支持台により支持す
るようにしたので、大径、大重量の単結晶の支持が確実
で、安全である。特に、単結晶を挟み込む把持具に何等
かの力を加えて行う挟み込み方式の把持を行うのではな
く、略水平に保持された支持台上に単結晶を載置するの
で、例えば、停電時や支持機構の故障時などであって
も、不用意に単結晶を落下させることがない。また、上
記載置方式なので、支持台を揺動、あるいは平行移動さ
せるだけでよく、挟み込むための強力な力の発生は不要
であり、装置の簡略化、小型化を図ることができる。し
たがって、支持台を移動させるアームは単結晶の重量に
耐えるだけの強度が要求されるだけで、挟み込みのため
のトルク伝達のための剛性は不要であり、アームの軽量
化、簡易構造化を図ることができる。また、単結晶のく
びれを支持した状態で、アームの揺動を自由にさせる
と、支持台の回転中心が、単結晶の軸と一致するので、
単結晶引上げ時の単結晶の回転に伴う軸振れを低減する
ことができる。
【００２９】さらに、種結晶を保持して上下方向に昇降
させる種結晶昇降機構の少なくとも駆動部と、種結晶の
下に形成される単結晶のくびれを支持する単結晶支持機
構の少なくとも駆動部を１つの容器に収納し、この収納
容器を上下方向に昇降させるように構成する場合は、大
径、大重量の単結晶を確実に、かつ安全に引き上げるこ
とに寄与できる。また、容器を断熱構造とし、冷却機能
を持たせることにより、内部の駆動部に悪影響を及ぼす
ことを防止することができ、収納容器を吊り下げるワイ
ヤを巻き取る機構の動作に同期して、種結晶昇降機構や
単結晶支持機構の駆動用電源ケーブルや制御信号用ケー
ブルの巻き取りを行うよう構成すれば、これらのケーブ
ルが邪魔になったりせず便利である。
させる種結晶昇降機構の少なくとも駆動部と、種結晶の
下に形成される単結晶のくびれを支持する単結晶支持機
構の少なくとも駆動部を１つの容器に収納し、この収納
容器を上下方向に昇降させるように構成する場合は、大
径、大重量の単結晶を確実に、かつ安全に引き上げるこ
とに寄与できる。また、容器を断熱構造とし、冷却機能
を持たせることにより、内部の駆動部に悪影響を及ぼす
ことを防止することができ、収納容器を吊り下げるワイ
ヤを巻き取る機構の動作に同期して、種結晶昇降機構や
単結晶支持機構の駆動用電源ケーブルや制御信号用ケー
ブルの巻き取りを行うよう構成すれば、これらのケーブ
ルが邪魔になったりせず便利である。
【図１】本発明の一実施形態における単結晶支持機構の
支持台の斜視図である。
支持台の斜視図である。
【図２】図１中、線II-IIで示した面で切断して図１の
右方から見た断面図である。
右方から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態における単結晶支持機構の支
持台の他の例の断面図である。
持台の他の例の断面図である。
【図４】本発明の実施形態における単結晶支持機構の支
持台の更に他の例の断面図である。
持台の更に他の例の断面図である。
【図５】本発明に係る半導体単結晶引上げ装置の一実施
形態の要部を示す側断面図である。
形態の要部を示す側断面図である。
【図６】図５の単結晶保持装置を詳細に示す正面拡大断
面図である。
面図である。
【図７】図６の単結晶保持装置を示す側面図である。
【図８】図６中の可動板の平面図である。
【図９】図７中の支持機構としてのアームに取り付けら
れた支持台を示す平面図である。
れた支持台を示す平面図である。
【図１０】図１、図２、図９の支持台が単結晶のくびれ
を支持する様子を説明する図でる。
を支持する様子を説明する図でる。
１ 単結晶 １ａ ネック部 １ｂ 径大部 １ｃ 第２のネック部 １ｄ 上部コーン部 １ｅ ボディー部 １ｊ 傾斜部 １ｋ くびれ部 ２ チャンバ ２ａ ドラム収納部 ３ ワイヤ ４ ワイヤ巻取りドラム ５ モータ電源 ６ モータ制御装置 ７ ケーブル ８ スリップリング １０ 単結晶保持装置 １０ａ 断熱容器（収納容器） １１ 熱遮蔽板 １２ 種結晶 １３ 種結晶ホルダ １４ シード昇降機構 １５ 支持機構移動機構 １７ シャフト ２０ 支持機構 ２０Ａ、２０Ｂ 支持機構を構成するアーム ２１ 軸 ２２、２２Ａ、２２Ｂ 開口 ２３ アームのスリット ２４ ガイドレール ２５ ボス ２６ ロッド ２７ 可動板 ３０、３６、３９ 支持台 ３２、３８、４０ 凹部 ３４、３４Ａ、３４Ｂ 支持台のスリット
Claims (12)
- 【請求項１】 引上げＣＺ法により半導体単結晶を製造
するための単結晶引上げ装置であって、 種結晶を保持して上下方向に昇降させる種結晶昇降機構
と、 前記種結晶の下に形成される単結晶のくびれを支持する
単結晶支持機構とを有するものにおいて、 前記単結晶支持機構が、前記くびれの径大部を下方から
線接触的に支持する支持台であって、前記くびれを通す
貫通孔を有し、かつ前記くびれを前記貫通孔に導くため
に前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリ
ットが設けられているものを有することを特徴とする単
結晶引上げ装置。 - 【請求項２】 前記支持台を前記単結晶の引上げ方向に
直交する方向に移動させ、前記支持台が前記くびれの径
大部の下方から外れた第１の位置と、前記くびれの径大
部の下方の第２の位置との間で可動とする手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項３】 前記支持台が、その略中央に凹みを有す
ることを特徴とする請求項１記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項４】 前記単結晶支持機構が前記支持台の一端
を支持するアーム部材と、支持以前のアーム位置におい
て回転による支持機構のぶれを防止するためのバランス
材とを有することを特徴とする請求項１ないし３のいず
れか１つ記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項５】 前記スリットの幅が前記くびれの細い部
分の径より大きいことを特徴とする請求項１ないし４記
載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項６】 前記種結晶昇降機構の少なくとも駆動部
分及び前記単結晶支持機構の少なくとも駆動部分を収納
する収納容器と、 前記収納容器を上下方向に昇降させる収納容器昇降機構
とを、 更に有する請求項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】 前記収納容器昇降機構による昇降動作に
同期して、前記種結晶昇降機構及び／又は前記単結晶把
持機構の駆動用電源ケーブル及び／又は制御信号用ケー
ブルの巻き取りを行う同期巻き取り機構を更に有する請
求項６記載の単結晶引上げ装置。 - 【請求項８】 引上げＣＺ法により半導体単結晶を製造
するときに用いられる単結晶支持機構用の支持機構にお
いて、 単結晶のくびれの径大部を下方から支持する支持台であ
って、前記くびれを通す貫通孔を有し、かつ前記くびれ
を前記貫通孔に導くために前記貫通孔と前記支持台の外
周部とを連通させるスリットが設けられていることを特
徴とする単結晶支持機構。 - 【請求項９】 前記支持台が、その凹みを有することを
特徴とする請求項８記載の単結晶支持機構。 - 【請求項１０】 前記凹みがテーパー状であり、前記凹
みの傾斜が前記支持台の軸方向と直交する方向に対して
１０゜ないし７０°の角度を有していることを特徴とす
る請求項９記載の単結晶支持機構。 - 【請求項１１】 前記スリットの幅が前記くびれの細い
部分の径より大きいことを特徴とする請求項８ないし１
０記載の単結晶支持機構。 - 【請求項１２】 引上げＣＺ法により半導体単結晶を製
造するための単結晶引上げ方法であって、 種結晶昇降機構により種結晶を石英るつぼ内の融液に浸
漬してなじませるステップと、 前記種結晶昇降機構により前記種結晶を引き上げること
により前記種結晶の下に単結晶のネック部を形成するス
テップと、 次いで前記ネック部の下に単結晶の球状部を成長させる
べく、前記種結晶昇降機構による引上げ速度を制御して
前記単結晶の直径を増大させるステップと、 前記単結晶の球状部の下方にくびれを形成すべく、前記
種結晶昇降機構による引上げ速度を制御して前記単結晶
の直径を絞り込むステップと、 支持台であって、前記くびれを通す貫通孔を有し、かつ
前記貫通孔と前記支持台の外周部とを連通させるスリッ
トが設けられているものを用いて、前記スリットを介し
て、前記くびれが前記貫通孔に位置するよう、前記支持
台を前記くびれの軸に対して略直交する方向に移動させ
るステップと、 前記支持台を前記種結晶昇降機構と同期させて引き上げ
ることにより、前記くびれの径大部の下方に単結晶のボ
ディー部を形成するステップとを、 有する単結晶引上げ方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9096783A JPH10279386A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 単結晶引上げ装置及び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法 |
| KR1019980007120A KR19980079894A (ko) | 1997-03-31 | 1998-03-04 | 단결정 인상장치 및 단결정 지지기구 및 단결정 인상방법 |
| TW087103353A TW426757B (en) | 1997-03-31 | 1998-03-07 | Single crystal pulling apparatus, single crystal support mechanism, and single crystal pulling method |
| US09/037,516 US6077348A (en) | 1997-03-31 | 1998-03-10 | Single crystal pulling apparatus, single crystal support mechanism, and single crystal pulling method |
| DE69814966T DE69814966T2 (de) | 1997-03-31 | 1998-03-10 | Einkristall-Ziehvorrichtung, Einkristall-Trägermechanismus und Einkristall-Ziehverfahren |
| EP98104226A EP0869202B1 (en) | 1997-03-31 | 1998-03-10 | Single crystal pulling apparatus, single crystal support mechanism, and single crystal pulling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9096783A JPH10279386A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 単結晶引上げ装置及び単結晶支持機構並びに単結晶引上げ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10279386A true JPH10279386A (ja) | 1998-10-20 |
Family
ID=14174242
Family Applications (1)
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