JPH11139896A - Ｃｚ法単結晶引上げ用シード保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シード結晶の形状を変更せずに、引上げ結晶の
重量が制限されず、かつ安価なＣＺ法単結晶引上げ用シ
ード保持装置の提供。 【解決手段】ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置は係
止部１５が設けられたシード結晶５の一部が収納される
ハウジング１０と、このハウジング１０に設けられた係
止部１２と、この係止部１２と前記シード結晶５に設け
られた係止部１５間に柔軟質部材１６を介して設けられ
た係止部材とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチョクラルスキー法
を採用したＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置に係わ
り、特に保持部を改良したＣＺ法単結晶引上げ用シード
保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にシリコンウェーハを製造するに
は、多結晶シリコンからチョクラルスキー法（以下、Ｃ
Ｚ法という。）によりシリコン単結晶のインゴットを作
り、このインゴットをスライシングマシンで所定の厚さ
に切断し、ディスク状のシリコンウェーハを製造する。

【０００３】このＣＺ法による単結晶の引き上げは、単
結晶のシリコンの育成に不可欠な製造方法となってい
る。

【０００４】例えば、ＣＺ法によるシリコン単結晶の引
き上げは、次世代の３００ｍｍ直径の単結晶及び次々世
代の４００ｍｍ直径の単結晶の引き上げの技術開発が進
められている。

【０００５】単結晶の直径の増大につれて、一回に引き
上げられる単結晶の重量は増大している。

【０００６】ＣＺ法単結晶引上装置において、図９に示
されるように、昇降自在に取り付けられたワイヤ６０に
はモリブデン製の筒状のハウジング６１とモリブデン製
で円柱状のシード保持ピン６２からなるシード保持装置
６３が取り付けられており、このシード保持装置６３の
ハウジング６１には円柱状のシード結晶（種結晶）６４
が挿入され、シード保持ピン６２とシード結晶６４に形
成された係止溝６５により係止されている。

【０００７】このシード結晶６４を石英ルツボ中で溶融
状態の多結晶シリコンに接触させて、シード結晶の下部
にシード結晶６４と同じ結晶方位を有する単結晶を成長
させる。

【０００８】上記シード保持装置６３にモリブデンを用
いるのは、結晶引き上げ中にＣＺ法単結晶引上装置およ
びこの引上装置内のシード保持装置６３が高温になるた
め、硬く剛性が大きく高温に強い材料が必要であるから
である。

【０００９】このように硬く剛性の大きいシード保持装
置６３にシード結晶６４が保持されると、シード保持装
置６３とシード結晶６４の局所的な接触が避けられず、
接触による損傷および局所接触による大きな接触応力が
発生しやすく、シード結晶はシード保持装置６３との接
触部分で損傷し、シード結晶６４の強度が低下し、結晶
の引上げ重量が制限される。

【００１０】上述、従来のシード保持装置６３は、円柱
状のシード結晶６４の側面に係止溝６５が形成され、シ
ード保持ピン６２によりシード結晶６４をシード保持装
置６３に固定されている。

【００１１】また、シード結晶６４の側部に係止溝６５
を形成する代わりに、シード結晶６４を水平方向に貰通
した係止孔を使用する場合もある。

【００１２】いずれの場合も、シード結晶の係止溝と係
合するシード保持ピン６２または係止孔を貫通したシー
ド保持ピンは成長する結晶の重量を支え大きな剪断応力
を受けるため、通常、高強度のシード保持ピンを使用し
なければならない。

【００１３】この結果、高強度のシード保持ピンは硬く
剛性も大きいので、このシード保持ピンに接触したシー
ド結晶にも局部的に大きな応力をかけることになる。

【００１４】また、シード結晶の保持部およびネック部
の耐荷重を増大させる代わりに、大口径単結晶を引き上
げるためには、図１０の結晶保持装置６６が提案されて
いる。

【００１５】すなわち、ＣＺ法単結晶引上装置におい
て、引き上げられる結晶６７の上部に支持コーン６８を
作りこの支持コーン６８をワイヤ６９に設けられた支持
部材７０で支持し、耐荷重を向上させるものである。

【００１６】しかし、このシード保持装置６６において
は、大きい支持コーン６８に接触するシード保持装置６
６の支持部材７０について特別な改良がなされず、上述
のシード結晶７１とシード保持装置６６との接触応力に
よる損傷を避けることができない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
従来のシード保持装置はシード結晶の保持部分とシード
保持装置の保持部分との接触応力は大きく、引上げ結晶
の重量が制限される。また、従来の支持部材により支持
コーンを支持する保持装置では、非常に煩雑な機構を必
要とし、ＣＺ法単結晶引上装置のコストを増大させてい
る。

【００１８】従って、従来のシード結晶の形状を変更せ
ずに使用可能で、引上げ結晶の重量が制限されず、かつ
安価なＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置が要望され
ていた。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、係止部が設けられた
シード結晶と、このシード結晶の一部が収納されるハウ
ジングと、このハウジングに設けられた係止部と、この
係止部と前記シード結晶の係止部間に介在される柔軟質
部材と、この柔軟質部材を介して前記両係止部を係合す
る係止部材を有し、前記係合により前記シード結晶を前
記ハウジングに保持することを特徴とするＣＺ法単結晶
引上げ用シード保持装置であることを要旨としている。

【００２０】本願請求項２の発明は、ハウジングに設け
られた係止部は円弧部を有する孔であり、係止部材は円
柱状のピンであることを特徴とする請求項１に記載のＣ
Ｚ法単結晶引上げ用シード保持装置であることを要旨と
している。

【００２１】本願請求項３の発明は、ハウジングに設け
られた係止部は円形孔であり、係止部材は円柱状のピン
であることを特徴とする請求項１に記載のＣＺ法単結晶
引上げ用シード保持装置であることを要旨としている。

【００２２】本願請求項４の発明は、円形孔がハウジン
グの中心線に対し偏倚して設けられていることを特徴と
する請求項３に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持
装置であることを要旨としている。

【００２３】本願請求項５の発明は、シード結晶に設け
られた係止部は截頭の円錐部であり、ハウジングに設け
られた係止部はハウジングの端部で内方に突出して設け
られた環状の突状であり、柔軟質部材を介して前記両係
合部を係合する係止部材は環状体であることを特徴とす
る請求項１に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装
置であることを要旨としている。

【００２４】本願請求項６の発明は、係止部材を形成す
る環状体に柔軟質部材よりなる太さが均一の線材を巻回
したことを特徴とする請求項５に記載のＣＺ法単結晶引
上げ用シード保持装置であることを要旨としている。

【００２５】本願請求項７の発明は、ハウジングに設け
られた係止部は円形孔であり、係止部材は円柱状のピン
であり、この円柱状のピンに柔軟質部材が囲繞されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のＣＺ法単結晶引上
げ用シード保持装置であることを要旨としている。

【００２６】本願請求項８の発明は、柔軟質部材が均一
厚さのシートであることを特徴とする請求項７に記載の
ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置であることを要旨
としている。

【００２７】本願請求項９の発明は、柔軟質部材は太さ
が均一の線材を巻回して形成されることを特徴とする請
求項７に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置で
あることを要旨としている。

【００２８】本願請求項１０の発明は、柔軟質部材が銀
またはタンタルであることを特徴とする請求項１または
３または６ないし９いずれかに記載のＣＺ法単結晶引上
げ用シード保持装置であることを要旨としている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるシード保持
装置の実施の形態について添付図面に基づき説明する。

【００３０】図１に示すような本発明に係わるＣＺ法単
結晶引上げ用シード保持装置１は、図２に示すようなＣ
Ｚ法単結晶引上装置２に組み込んで用いられる。このＣ
Ｚ法単結晶引上装置２の上部には単結晶引上げ用のワイ
ヤ３が昇降自在に設けられ、このワイヤ３には取付具４
を介してシード保持装置が取り付けられている。

【００３１】さらに、このシード保持装置１には、例え
ば円柱状のシード結晶５が保持されている。

【００３２】一方、単結晶引上装置２の下方には、ヒー
タ６により加熱される石英ルツボ７が設けられ、この石
英ルツボ７で原料の多結晶シリコン８が加熱され溶融状
態になる。この溶融状態の多結晶シリコン８にシード結
晶５を接触させて、シード結晶５の下部にシード結晶５
と同じ結晶方位を有する単結晶９を成長させる。

【００３３】図１に示すように上述シード保持装置１
は、金属製、例えばモリブデン製で筒状、例えば円筒形
状のハウジング１０有し、このハウジング１０にシード
結晶５の一部を収納する収納孔１１が軸方向に形成され
ている。この収納孔１１を貫いてハウジングの側部には
係止部、例えば水平方向に穿設された円形の係止孔１２
が設けられ、さらに、収納孔１１と反対側には取付具４
に設けられた雄ネジ１３ｂが螺合する雌ネジ１３ｎが設
けられている。

【００３４】また、シード保持装置１には、ハウジング
１０に穿設された係止孔１２に係合する係止部材、例え
ばシード保持ピン１４が設けられている。

【００３５】シード保持装置１に保持されるシード結晶
５はハウジング１０に一部挿入され、さらにシード結晶
５の側部には係止部、例えば断面がほぼＪ字を若干傾斜
させた形状の係止溝１５が設けられている。

【００３６】また、シード結晶５の係止溝１５と係合す
るシード保持ピン１４は、図３に示すようにモリブデン
製の円柱体で形成され、この円柱体は柔軟質部材、例え
ば銀、タンタルのような柔軟質の金属、本実施の形態で
は銀製の柔軟質部材１６で囲繞されている。

【００３７】柔軟質部材１６が柔軟質金属の場合には耐
熱性にすぐれ、単結晶の引上げ作業中に柔軟質部材１６
が劣化して単結晶引上装置２内を汚染することがない。

【００３８】シード保持ピン１４は筒状の柔軟質部材１
６に圧入されることにより、柔軟質部材１６に囲繞され
る。

【００３９】本発明に係わるシード保持装置１は、上述
のような構造になっているから、原料である単結晶シリ
コン８をヒータ６で加熱し、石英ルツボ７で溶融する。

【００４０】ワイヤ３を降下させ、シード保持装置１に
取り付けられたシード結晶５をこの溶融状態の多結晶シ
リコン８に接触させ、なじませる。

【００４１】しかる後、シード結晶５を引き上げると、
シード結晶５には単結晶９が育成される。単結晶９の成
長に従って単結晶９の重量が増し、シード結晶５および
このシード結晶５を介してシード保持装置１にかかる応
力も増大する。

【００４２】これの伴い、シード結晶５と係合溝１５を
介して結合するシードピン１４にかかる応力も増大す
る。

【００４３】しかし、このシード保持ピン１４の柔軟質
部材１６には塑性変形が起こり、この柔軟質部材１６と
シード結晶５の係合溝１５接触部の応力は緩和をされ、
シード結晶５には損傷を生じない。

【００４４】従って、単結晶９が成長し、シード結晶５
にかかる荷重が増大し、シード支持ピン１４の芯体に従
来通りのモリブデンなどの高強度、高剛性材料を使用す
ることが可能であり、シード保持装置１およびシード結
晶５の耐荷重を維持できる。

【００４５】なお、シード保持ピン１４の柔軟質部材１
６による囲繞は、シード保持ピン１４を銀製の筒体に圧
入して行ったが、シート状の柔軟質部材、例えば銀製シ
ートを巻回、圧着してもよい。

【００４６】また、シード保持ピン１４の柔軟質部材１
６による囲繞は、図４に示すようにシード保持ピン１７
に柔軟質部材の線材、例えば銀線１８を巻回して囲繞し
てもよい。

【００４７】さらに、実施の形態においては、図１に示
すように、シード結晶５に設けられる係止部、例えば係
止溝１５をシード結晶５の側部に形成したが、図５に示
すように、シード保持装置１９のハウジング２０に挿入
されたシード結晶２１の直径上に形成された係止孔２２
と係合し、柔軟質部材２３が囲繞されたシード保持ピン
２４が貫通するように係止部、例えば係止孔２５をハウ
ジング２０の直径上に設けてもよい。

【００４８】この場合は、シード結晶２１にかかる応力
は曲げ応力は無く、引っ張り応力のみであり、シード結
晶２１は破損しにくい。

【００４９】また、図６に示すように、シード保持装置
２６のハウジング２７に挿入されるシード結晶２８に設
けられる係止孔２９を長円形とし、この長円形の係止孔
２９とハウジング２７に設けられた円形の係止孔３０に
係合するシード保持ピン３１間に形成される空隙に柔軟
質部材、例えば銀スペーサ３２を介設するようにしても
よい。この場合、シード結晶２８の直径を増大させる必
要がない。

【００５０】また、図７に示すように、シード保持装置
３３のハウジング３４に直径の大きいシード結晶３５を
挿入し、このシード結晶３５の直径上にシード結晶３５
の直径のほぼ１／２の直径を有する係止孔３６を設け、
さらにハウジング３４に、この係止孔３６を貫通するシ
ード保持ピン３７が係合する係合部、例えば円形の係止
孔３８を設ける。シード保持ピン３７と係止孔３６との
係合は柔軟質部材３９を介して行われるようにシード保
持ピン３７に柔軟質部材３９を囲繞する。

【００５１】また、シード結晶３５の下部に係止部、例
えば截頭の円錐部４０が形成され、この円錐部４０から
シード先端部４１が突出して形成する。

【００５２】この場合、直径を大きくし、これに伴いシ
ード結晶３５の直径を大きくし、シード結晶３５の耐荷
重の低下を防止できる。

【００５３】さらに、図８および図９に示すように、シ
ード保持装置４２はハウジング４３と、このハウジング
４３の一端部に形成され内方に突出する係合部、例えば
環状の突状４４を設け、この突状４４の内側に透孔４５
を設ける。

【００５４】ハウジング４３に遊嵌するシード結晶４６
の下部に係合部、例えば截頭の円錐部４７を形成し、こ
の円錐部４７と環状の突状４４を柔軟質部材、例えば銀
線４８で囲繞された環状の係止部材４９を介して係合さ
せる。この環状の係止部材４９は、例えばモリブデン製
の環状体に、例えば銀線４８を図９に示すような方法で
巻回して形成される。

【００５５】この場合、係止部材４９は環状であるの
で、ピン状の係止部材よりもシード結晶との接触面積が
増大し、応力の集中は緩和される。また、係止部材４９
も柔軟質部材、例えば銀線４８で囲繞されており、銀線
４８とシード結晶４６との接触面の応力を一層緩和でき
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明の係わるＣＺ法単結晶引上げ用シ
ード保持装置は、ハウジングに設けられた係止部と前記
シード結晶に設けられた係止部とを柔軟質部材を介して
係合する係止部材とを有し、シード結晶をハウジングに
保持するので、単結晶の成長に伴いシード結晶にかかる
荷重が増大するが、このシード保持ピンの柔軟質部材に
は塑性変形が起こり、この柔軟質部材とシード結晶の係
合部の接触部の応力を緩和し、シード結晶に損傷を生じ
させない。

【００５７】従って、単結晶が成長し、シード結晶にか
かる荷重が増大しても係止部体に従来通りのモリブデン
などの高強度、高剛性材料を使用することが可能であ
り、シード保持装置およびシード結晶の耐荷重を維持で
きる。

【００５８】それ故、シード結晶の形状を変更せずに、
引上げ結晶の重量が制限されず、かつ安価なＣＺ法単結
晶引上げ用シード保持装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置の断面図。

【図２】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置を用いたＣＺ法単結晶引上装置の概要図。

【図３】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置に用いられる係合部材の一部を切欠した側面図。

【図４】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置に用いられる係合部材の他の実施の形態の側面
図。

【図５】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置の他に実施の形態の断面図。

【図６】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置の他に実施の形態の断面図。

【図７】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置の他に実施の形態の断面図。

【図８】本発明に係わるＣＺ法単結晶引上げ用シード保
持装置の他に実施の形態の断面図。

【図９】図８のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置に
用いられる係合部材の製造過程を示す斜視図。

【図１０】従来のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置
の断面図。

【図１１】従来の他のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持
装置を用いたＣＺ法単結晶引上装置の概要図。

【符号の説明】

１ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ２ ＣＺ法単結晶引上装置 ３ ワイヤ ４ 取付具 ５ シード結晶 ６ ヒータ ７ 石英ルツボ ８ 多結晶シリコン ９ 単結晶 １０ ハウジング １１ 収納孔 １２ 係止部 １３ｂ 雄ネジ １３ｎ 雌ネジ １４ 係止部材（シード保持ピン） １５ 係止部 １６ 柔軟質部材 １７ シード保持ピン １８ 銀線 １９ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ２０ ハウジング ２１ シード結晶 ２２ 係止孔 ２３ 柔軟質部材 ２４ シード保持ピン ２５ 係止孔 ２６ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ２７ ハウジング ２８ シード結晶 ２９ 係止孔 ３０ 係止孔 ３１ シード保持ピン ３２ 銀スペーサ ３３ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ３４ ハウジング ３５ シード結晶 ３６ 係止孔 ３７ シード保持ピン ３８ 係止孔 ３９ 柔軟質部材 ４０ 円錐部 ４１ シード先端部 ４２ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ４３ ハウジング ４４ 突状 ４５ 透孔 ４６ シード結晶 ４７ 円錐部 ４８ 銀線 ４９ 係止部材 ６０ ワイヤ ６１ ハウジング ６２ シード保持ピン ６３ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ６４ シード結晶 ６５ 係止溝 ６６ ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置 ６７ 単結晶 ６８ 支持コーン ６９ ワイヤ ７０ 支持部材 ７１ シード結晶

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 係止部が設けられたシード結晶と、この
   シード結晶の一部が収納されるハウジングと、このハウ
   ジングに設けられた係止部と、この係止部と前記シード
   結晶の係止部間に介在される柔軟質部材と、この柔軟質
   部材を介して前記両係止部を係合する係止部材を有し、
   前記係合により前記シード結晶を前記ハウジングに保持
   することを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ用シード保持
   装置。
2. 【請求項２】 ハウジングに設けられた係止部は円弧部
   を有する孔であり、係止部材は円柱状のピンであること
   を特徴とする請求項１に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シ
   ード保持装置。
3. 【請求項３】 ハウジングに設けられた係止部は円形孔
   であり、係止部材は円柱状のピンであることを特徴とす
   る請求項１に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装
   置。
4. 【請求項４】 円形孔がハウジングの中心線に対し偏倚
   して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の
   ＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置。
5. 【請求項５】 シード結晶に設けられた係止部は截頭の
   円錐部であり、ハウジングに設けられた係止部はハウジ
   ングの端部で内方に突出して設けられた環状の突状であ
   り、柔軟質部材を介して前記両係合部を係合する係止部
   材は環状体であることを特徴とする請求項１に記載のＣ
   Ｚ法単結晶引上げ用シード保持装置。
6. 【請求項６】 係止部材を形成する環状体に柔軟質部材
   よりなる太さが均一の線材を巻回したことを特徴とする
   請求項５に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装
   置。
7. 【請求項７】 ハウジングに設けられた係止部は円形孔
   であり、係止部材は円柱状のピンであり、この円柱状の
   ピンに柔軟質部材が囲繞されていることを特徴とする請
   求項１に記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置。
8. 【請求項８】 柔軟質部材が均一厚さのシートであるこ
   とを特徴とする請求項７に記載のＣＺ法単結晶引上げ用
   シード保持装置。
9. 【請求項９】 柔軟質部材は太さが均一の線材を巻回し
   て形成されることを特徴とする請求項７に記載のＣＺ法
   単結晶引上げ用シード保持装置。
10. 【請求項１０】 柔軟質部材が銀またはタンタルである
    ことを特徴とする請求項１または３または６ないし９い
    ずれかに記載のＣＺ法単結晶引上げ用シード保持装置。