JPH1192278A - 単結晶引き上げ方法および単結晶把持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＺ法による大重量の単結晶引き上げにおい
て、単結晶における形状再現性の良い部位を、変形、有
転位化、汚染させず、安全、確実に把持する単結晶引き
上げ方法および単結晶把持装置を提供する。 【解決手段】 種結晶を融液に浸漬する工程と、前記種
結晶のまわりに単結晶２を成長せしめ、無転位化するよ
うに、前記単結晶２を縮径する工程と、所定の直径の製
品用直胴部形成に先立ち、これよりも小径の把持用直胴
部２ａを形成する工程と、単結晶把持装置１により前記
把持用直胴部２ａを把持する工程と、前記把持用直胴部
２ａを把持しつつ前記製品用直胴部２ｂの引き上げを行
うことを特徴とする。望ましくは、前記把持用直胴部２
ａの形成工程は、表面に凹凸を形成するように引き上げ
速度を変化させる工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法による単結
晶製造装置に装着され、特に大重量の単結晶の製造に好
適な単結晶引き上げ方法および単結晶把持装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコンは一般にＣＺ法を用いて
製造されている。ＣＺ法では、単結晶製造装置内に設置
した石英るつぼに多結晶シリコンを充填し、石英るつぼ
の周囲に設けたヒータによって前記多結晶シリコンを加
熱溶解する。そして、シードホルダに取り付けた種結晶
を融液に浸漬し、シードホルダおよび石英るつぼを互い
に同方向または逆方向に回転させながらシードホルダを
引き上げて単結晶シリコンを所定の直径および長さに成
長させる。

【０００３】種結晶には、融液に浸漬したときの熱衝撃
で転位が発生する。この転位を除去するため、ダッシュ
ネック法を用いて直径３〜４ｍｍ程度のネック部を種結
晶の下方に形成し、転位をネック部の表面に逃がす。そ
して、無転位化が確認された後、肩部を形成して単結晶
を所定の直径まで拡大させ、次いで直胴部形成に移行す
る。

【０００４】近年、単結晶の直径および長さの増大に伴
ってその重量が増大し、ネック部の強度が限界に近づい
ている。そのため、従来の結晶引き上げ方法ではネック
部が破断するおそれがあり、安全な単結晶育成ができな
い。この対策として、単結晶育成中にその荷重の一部を
ネック部から把持具へ移し換える装置や方法が提案され
ている。このような装置、方法によれば単結晶重量の大
部分を把持具で支えるため、ネック部の破断が防止さ
れ、ネック部が破断した場合でも把持具により単結晶の
落下を防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
単結晶引き上げ方法または把持装置にはいくつかの問題
点がある。すなわち、 （１）シリコン単結晶の場合、融点から約７５０℃まで
の温度域では結晶が塑性変形することがわかっている。
従って、前記の温度域でシリコン単結晶を把持すると、
塑性変形を起こして安全、確実に把持することができな
くなったり、有転位化させる危険がある。更に、前記の
ような高温域にある単結晶に把持具を接触させると、単
結晶を汚染させてしまう。

【０００６】（２）たとえば特公平５−６５４７７号公
報によれば、ネック部形成後の拡径工程において単結晶
を把持具でつかむためのくびれ部を形成する方法が開示
されている。くびれ部を形成する場合、結晶引き上げ速
度や融液温度を調整して形状を制御するが、ねらいの形
状を再現性良く形成することが困難で、把持具とくびれ
部との位置関係が単結晶ごとに異なるため、安全で確実
な把持ができない。

【０００７】（３）くびれ部を形成せずに単結晶を把持
する方法として、特開平９−２８９３号公報に開示され
た単結晶の成長方法は、ネック部において無転位化した
後に生じる凹凸（バルジ）の凹部に吊持具を係着するも
のである。しかし、この方法では前記凹部に加えられる
機械的な挟持力に関して何ら記載がない。ネック部無転
位化後に生じる凹部は小径であるので、単結晶の把持を
安全に行うためには把持圧力を制御する必要がある。

【０００８】（４）また、前記（３）において、小径の
凹部に供給される挟持力が完全に整合していればよい
が、中心軸が僅かでもずれると、凹部に対して曲げとし
て作用する力となり、凹部を容易に破断させる危険性が
ある。この場合は、引き上げ炉本体の損傷や人身事故等
の危険もあり、損害は計り知れない。

【０００９】（５）更に、前記（３）において直胴部に
おける倒立直円錐部や意図的に形成された凹凸の凹部を
把持する方法は、製品対象領域に単結晶と異なる材質の
吊持具が直接接触するので、単結晶が汚染される。

【００１０】（６）ネック部から単結晶把持具への結晶
重量の移し換えを円滑に行うためには、移し換え時点で
の結晶重量が小さいことが望ましい。結晶重量が小さけ
れば、仮に結晶崩れが起こったとしても従来の対応方法
で対処することができ、次なる引き上げで十分に無転位
結晶を得る可能性がある。ところが、直胴部を把持する
場合、実際の把持動作は単結晶がしかるべき長さまで育
成された後でないと実施することができない。

【００１１】その理由の第１は、結晶長が短いときは結
晶温度が高温で、（１）で述べたように塑性変形、有転
位化、汚染等を引き起こすためである。理由の第２は結
晶引き上げ装置の構成によるもので、把持具の下方には
収縮させたベローズ、ゲートチャンバ、トップチャンバ
が位置し、融液表面から把持位置までの結晶長は必然的
に長くなる。これに対応して把持具のアームを長くする
と、挟持力を加えたときにアームが拡開して用をなさな
い。従って、実質的な把持動作は単結晶がかなりの長さ
に育成された後、つまり結晶重量が増大した状態でなけ
れば行うことができないという問題点がある。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、ＣＺ法による大重量の単結晶引き上げにお
いて、単結晶における形状再現性の良い部位を、変形や
有転位化、汚染させることなく安全、確実に把持して引
き上げを行う単結晶引き上げ方法および単結晶把持装置
を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る単結晶保持方法は、種結晶を融液に浸
漬し、絞り工程で無転位化した後、所定の直径の製品用
直胴部形成に先立ってこれよりも小径の把持用直胴部を
形成し、単結晶把持装置により前記把持用直胴部を把持
しつつ単結晶の引き上げを行うことを特徴とする。

【００１４】すなわち本発明の第１では、 種結晶を融液
に浸漬する工程と、前記種結晶のまわりに単結晶を成長
せしめ、無転位化するように、前記単結晶を縮径する工
程と、所定の直径の製品用直胴部形成に先立ち、これよ
りも小径の把持用直胴部を形成する工程と、単結晶把持
装置により前記把持用直胴部を把持する工程と、前記把
持用直胴部を把持しつつ前記製品用直胴部の引き上げを
行うことを特徴とする。

【００１５】上記構成によれば、形状再現性の良い把持
用直胴部を単結晶把持装置で把持することにしたので、
確実な把持ができる。把持用直胴部は製品対象領域外で
あり、把持装置との接触により製品対象領域が汚染され
ることはない。また本発明の第２によれば、 前記把持用
直胴部の形成工程は、表面に凹凸を形成するように引き
上げ速度を変化させる工程を含むことを特徴とする。

【００１６】係る構成によれば、把持用直胴部に凹凸が
形成されるため、把持具との接触面積を十分に大きく保
つことが可能となり、大口径の単結晶の引き上げも安全
に行うことが可能となる。

【００１７】また本発明の第３によれば前記把持用直胴
部の形成工程は、引き上げ速度を間欠的に変化させる工
程を含むことを特徴とする。係る構成によれば、把持用
直胴部に規則的な凹凸が形成されるため、把持具との接
触面積を十分に大きく保つことが可能となり、大口径の
単結晶の引き上げも安全に行うことが可能となる。

【００１８】また本発明の第４によれば、前記把持用直
胴部の直径は、５０〜１００ｍｍであることを特徴とす
る。係る構成によれば、前記把持用直胴部が、把持装置
によってちょうど把持し易い径を有しているため、大口
径の単結晶の引き上げも安全に行うことが可能となる。

【００１９】また本発明の第５によれば、前記把持用直
胴部の直径は、前記製品用直胴部の直径の６分の１以
上、４．５分の１以下であることを特徴とする。係る構
成によれば、前記把持用直胴部が、十分に大口径の単結
晶を支え得る程度に大きい径を有しかつ、把持用直胴部
の長さを十分に長くし、あるいはその直径を製品用直胴
部の直径に比べて十分に小さくすることにより、把持用
直胴部は比較的短時間で塑性変形温度以下に冷却される
ので、単結晶重量が小さいうちに把持装置で把持するこ
とができ、ネック部から把持装置への荷重移動を円滑に
進めることができる。

【００２０】また、把持装置によってちょうど把持し易
い径となるため、大口径の単結晶の引き上げも安全に行
うことが可能となる。なお、前記把持用直胴部の直径
が、前記製品用直胴部の直径の６分の１に満たないと把
持力に対して十分な強度を得ることができないという問
題があり、また把持パッドとの接触面積が十分に得られ
ず、確実な把持が不能であるという問題がある。

【００２１】また、４．５分の１を超えると、把持用直
同部の引き上げ速度が遅くなり、把持部を把持可能な温
度（７５０℃）まで冷却するのに時間がかかるという問
題がある。また把持用直胴部の育成時間が長くなれば、
石英るつぼは時間と共に劣化するため、製品領域での有
転位化の危険が高くなるという問題がある。従って少し
でも把持用直胴部に消費する時間を節約して、製品領域
での不良リスクを下げることが望ましい。

【００２２】また、廃棄する部分に消費する原料はでき
るだけ少なくするのが望ましい。さらにまた、２インチ
以上４インチ以下とするのが望ましい。４インチより太
い場合は、把持用直胴部の育成時間が長くなるという問
題がある。また、２インチ以下である場合は、把持力に
対して十分な強度を得ることができないという問題があ
る。

【００２３】また本発明の第６によれば、前記把持する
工程は、前記把持用直胴部の中心帯が、前記単結晶の塑
性変形温度帯以下となる位置で、単結晶把持装置によっ
て把持用直胴部を把持する工程であることを特徴とす
る。係る構成によれば、確実な把持が可能となる。また
本発明の第７によれば、単結晶の引き上げに先立ち、さ
らに前記把持用直胴部の温度プロファイルを測定し、前
記把持用直胴部の中心帯が、前記単結晶の塑性変形温度
帯以下となる位置を測定する工程を含むことを特徴とす
る。係る構成によれば、確実な把持が可能となる。

【００２４】また本発明の第８によれば、前記測定する
工程は、単結晶の引き上げに先立ち、さらに前記把持用
直胴部に熱電対を埋設したダミー結晶の温度プロファイ
ルを測定し、前記把持用直胴部の中心帯が、前記単結晶
の塑性変形温度帯以下となる位置を測定する工程を含む
ことを特徴とする。係る構成によれば、あらかじめ塑性
変形温度帯以下となる位置を測定しておくようにしてい
るため、最良な位置で把持を行うことが可能となり、高
速かつ高効率で確実な引き上げが可能となる。

【００２５】また、本発明の第９によれば前記把持する
工程は、前記把持用直胴部の中心帯が、前記融液表面か
ら６００ｍｍ程度、離間した位置で単結晶把持装置によ
って把持用直胴部を把持する工程であることを特徴とす
る。

【００２６】また、本発明の第１０によれば、上記単結
晶保持方法において、把持用直胴部の温度が７５０℃以
下に下がった後、単結晶把持装置によって把持用直胴部
を把持することを特徴とする。上記構成によれば、把持
用直胴部がシリコンの塑性変形温度域の下限である約７
５０℃以下に冷却された後に単結晶把持装置で把持する
ので、把持用直胴部が変形せず、安全に把持しつつ単結
晶の引き上げができるとともに、有転位化や汚染が起こ
らない。また、把持用直胴部は製品用直胴部より小径で
あるため、早い引き上げ速度で成長可能であり比較的短
時間で７５０℃以下の温度に到達する。

【００２７】本発明の第１１によれば、前記把持する工
程は、前記把持用直胴部の外周面に面接触するように配
置された把持パッドを介して把持する工程であることを
特徴とする。

【００２８】本発明の第１２によれば 前記把持する工
程は、前記把持用直胴部の形成工程で表面に形成された
凹凸を覆うとともに、前記把持用直胴部の外周面に面接
触する把持パッドを介して把持する工程であることを特
徴とする。

【００２９】本発明の第１３によれば、前記把持する工
程は、前記把持用直胴部の少なくとも半周に面接触する
ように配置された把持パッドを介して把持する工程であ
ることを特徴とする。係る構成によれば、把持用直胴部
を大面積で把持することができるため、確実な把持が可
能となる。

【００３０】本発明の第１４によれば、把持用直胴部
を、単結晶重量／摩擦係数以上の力で把持することを特
徴とする。上記構成によれば、凹凸のない把持用直胴部
に単結晶把持装置を係合させ、単結晶をすべらせること
なく把持しながら引き上げることができる。

【００３１】本発明の第１５によれば、単結晶の把持用
直胴部を把持する単結晶把持装置であって、昇降自在の
把持アームと、前記把持アームの下端に配設され、前記
把持用直胴部に面接触するように構成された把持パッド
とを具備したことを特徴とする。係る構成によれば、確
実な把持が可能となる。

【００３２】本発明の第１６によれば、前記把持パッド
は前記把持用直胴部の少なくとも半周に面接触するよう
に構成されたことを特徴とする。

【００３３】本発明の第１７によれば、前記把持パッド
は可撓性材料からなることを特徴とする。係る構成によ
れば、より確実な把持が可能となる。

【００３４】本発明の１８によれば、前記把持パッド
は、把持本体と、前記把持本体に固着され、表面に凹凸
を有する金属把持部とから構成されていることを特徴と
する。

【００３５】本発明の１９によれば記金属把持部は、タ
ンタル、ニッケル、銅などの高融点材料からなるメッシ
ュ材料で構成されていることを特徴とする。

【００３６】本発明の２０によれば、前記金属把持部
は、タンタル、ニッケル、銅などの高融点材料表面に溝
を形成した材料で構成されていることを特徴とする。係
る構成によれば、把持用直胴部に凹凸を形成しておくこ
とにより、把持パッドとの接触面積を大きくとることが
でき、把持が強固となる。特に前述したように凹凸を形
成した把持用直胴部をメッシュ状の把持パッドで把持す
ることにより極めて強固な把持を達成することが可能と
なる。

【００３７】本発明の２１によれば、単結晶の把持用直
胴部を把持する単結晶把持装置であって、昇降自在の把
持アームの下端に、単結晶重量／摩擦係数以上の力で把
持用直胴部を把持し、かつ、単結晶に作用する把持力が
シリコンの破壊限界圧力１１ＧPa以下となるような接触
面積を有する把持パッドを備えていることを特徴とす
る。

【００３８】この単結晶把持装置は、単結晶の上端に形
成した把持用直胴部を単結晶重量／摩擦係数以上の力で
挟持するものであるが、把持アームの下端に設けた把持
部材は、把持用直胴部に加える圧力を１１ＧPa以下とす
るような接触面積を有するので、把持用直胴部を圧壊す
ることなく挟持することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の単結晶引き上げ方
法および単結晶把持装置の実施の形態および実施例につ
いて、図面を参照して説明する。本発明の単結晶把持装
置は特開平７−１７２９８１号公報に開示されている単
結晶把持装置と同一の構造で、図１はその一例の概略構
成を示す模式図である。

【００４０】単結晶把持装置は、図示しない単結晶製造
装置内に設置されている。この単結晶把持装置１は、引
き上げ中の単結晶２の把持用直胴部２ａを把持する複数
個の把持アーム３と、これらの把持アーム３を駆動する
空圧シリンダ４と、前記空圧シリンダ４に繋着したワイ
ヤ５を巻き取る巻き取りドラム６とを備えている。把持
アーム３の下端には、前記把持用直胴部２ａの半径と同
一半径の曲面をもち、少なくとも把持面側が、タンタ
ル、ニッケル、銅などの高融点でかつ柔らかい材料、望
ましくはこのような金属のなまし材からなる把持パッド
７が取着されている。

【００４１】把持パッド7 は図2（ａ）および（ｂ）に
示すように、断面半円状の凹部を有するパッド本体７ｓ
とこの凹部に固着されたタンタル、ニッケル、銅などの
高融点でかつ柔らかい材料、望ましくはこのような金属
のなまし材からなるメッシュ部７ｍとから構成されてい
る。このメッシュ部７ｍは、縦横メッシュでもよいし、
図3に変形例を示すように横方向にのみ切り欠けを形成
してなる横メッシュでもよい。

【００４２】さらにまた、この把持パッド７としては図
4に断面図を示すように、厚み２〜５ｍｍのタンタル、
ニッケル、銅などの高融点でかつ柔らかい材料、望まし
くはこのような金属のなまし材からなり、間隔２〜４ｍ
ｍ、深さ１〜２ｍｍ、幅１〜２ｍｍの溝Ｔを穿設したも
のも有効である。前記巻き取りドラム６は、引き上げシ
ャフト８に固着した円板９に載置されている巻き取りド
ラム駆動モータ（図示せず）によって駆動される。

【００４３】空圧シリンダ４は、引き上げシャフト８に
沿って設けられた配管１０と、前記配管１０に接続さ
れ、引き上げシャフト８を取り巻く環状の配管１１と、
前記配管１１に接続された複数の配管１２、ベローズ１
３およびバルブ１４を介して供給される不活性ガスによ
って作動する。また、Ｌ字状部材１５の上端は空圧シリ
ンダ４に固着され、下端は把持アーム３に連結されてい
る。把持アーム３は、上端を空圧シリンダ４のピストン
ロッドに回動自在に連結され、空圧シリンダ４の伸縮に
より前記Ｌ字状部材１５との連結部を支点として揺動す
る。

【００４４】単結晶製造装置には、各把持アーム３の上
端近傍の位置を検出する光センサとして、水平方向のレ
ーザ発振を行う発光素子とこの発振波長を検出するよう
に構成された受光素子とが設けられ、上記空圧シリンダ
４により把持アーム３の上端が所定の量だけ押し出され
るとレーザ光が遮断され、これに連動してバルブ１４が
作動し、空圧シリンダ４の作動すなわち把持操作が一時
停止するようになっている。

【００４５】次にバルブ１４は半開し、空圧シリンダ４
の作動速度が極めて遅くなるように不活性ガスの流量が
調節される。これにより、把持パッド７は、可撓性材料
すなわち弾性体で形成され、単結晶２に衝撃、振動を加
えることなく把持用直胴部２ａに当接してこれを把持す
る。

【００４６】単結晶の引き上げに当たり、ワイヤ５を巻
き取って単結晶把持装置１を上方に退避させた上、種結
晶１６を融液１７に浸漬してなじませ、絞り工程に入
る。そして、ネック部１８を形成して転位を除去したら
１回目の拡径を行い、所定の直胴部直径ｄ2 より小径の
把持用直胴部２ａ（直径ｄ1）を適当な長さに成長させ
る。

【００４７】次に２回目の拡径を行い、所定の直径ｄ2
をもつ製品用直胴部２ｂの形成に移行する。単結晶把持
装置１による単結晶２の把持は、把持用直胴部２ａの温
度が７５０℃よりも低温になった後に行う。把持用直胴
部２ａは製品用直胴部２ｂより細いため、引き上げ速度
が大きく、その分７５０℃に到達するまでの冷却時間が
比較的短く、単結晶重量があまり大きくならないうちに
把持用直胴部２ａの温度が塑性変形温度帯以下に下が
る。把持用直胴部２ａの温度や単結晶２の重量は、把持
用直胴部２ａの直径や長さによって制御することが可能
である。また、把持用直胴部２ａの温度プロファイル
は、熱電対を把持用直胴部２ａに埋設したダミー結晶を
用いてあらかじめ計測しておく。

【００４８】図１において、ネック部１８の下端から製
品用直胴部２ｂの上端までの間、すなわち長さＬ0 の部
分は製品対象外領域として廃棄される。しかし、育成中
の単結晶が有転位化した場合に負うべきリスクと時間の
ロスとに比べれば、拡径工程で把持用直胴部を形成する
ための数時間および原料のロスは極めて小さい。むし
ろ、把持温度や把持時の重量を制御した確実な把持を行
うほうが生産性が高いといえる。本方法によれば、単結
晶の変形や有転位化を起こすことなく安全な把持が実現
され、かつ、把持部材を製品対象領域以外の部分に係合
させるので、単結晶を汚染させることがない。

【００４９】把持アーム３で単結晶２を把持するには、
単結晶２の重量を単結晶の摩擦係数で除した値よりも大
きな力が必要である。しかし、単結晶に過大な力を加え
るとシリコンの表面でチッピングを起こし、シリコン小
片が融液に落下する。これが成長界面に到達すると結晶
が有転位化する。また、把持力が著しく過大になると単
結晶を破壊する可能性もある。

【００５０】単結晶の重量をＷ（kg）、シリコン単結晶
表面の摩擦係数をμとすると、把持パッド７を把持用直
胴部２ａに係合させて単結晶を把持するとき、単結晶を
押さえる力ｆ（kg／mm²）は、Ｗ／μより大きければよ
いことになる。ただし、過大な挟持力はシリコン単結晶
を破壊するおそれがあるので、把持パッド７とシリコン
単結晶との接触面積をＡとすると、このときの接触部圧
力Ｐは、 Ｐ＝（Ｗ／μ）／Ａ で表すことができる。また、フリクソンおよびシュバイ
ツ（F.Ericson,S.Johansson and J.A.Schweitz;at.Sci.
Engi .A105/106,131(1988)）の報告からシリコンの破壊
限界圧力はおおよそ１１ＧPaと見積もることができるの
で、把持部材が果たすべき挟持力の条件は、 Ｐ＝（Ｗ／μ）／Ａ ≦ １１ＧPa となる。把持部材の挟持力がこの値を超えるとシリコン
がチッピングするおそれがあるので、この値以下となる
ように適切な接触面積Ａを把持パッド７に持たせるもの
とする。把持パッド７と把持用直胴部２ａとの接触状態
を良好にするために、ＭＣＺ法により把持用直胴部を育
成してもよい。

【００５１】次に、単結晶引き上げ方法の実施例につい
て説明する。通常の結晶育成プロセスに従ってネック部
形成を終了し、拡径工程に移行した。まず、１回目の拡
径を行い、把持用直胴部２ａ（直径ｄ1 ）を形成すべ
く、その直径が４インチになったところで引き上げ速度
を速めて拡径を止め、以後直径４インチを維持するため
にヒータ電力、引き上げ速度の調整を行い、長さ数百ｍ
ｍの把持用直胴部２ａを形成した。その後、２回目の拡
径に移り、融液温度と引き上げ速度を制御しながら結晶
径を３１０ｍｍまで増大させ、製品用直胴部２ｂの育成
に移行した。

【００５２】第１実施例の場合は、把持用直胴部２ａの
温度が７５０℃に下がるまで製品用直胴部２ｂを成長さ
せた。この間、把持装置１は所定の位置で待機させ、十
分に予熱した。また、炉内軸方向の温度プロファイル
は、把持用直胴部２ａに熱電対を埋設したダミー結晶を
用いてあらかじめ計測しておいた。

【００５３】把持用直胴部が７５０℃以下になる位置ま
で単結晶を引き上げたところ、結晶重量にして６０ｋｇ
になり、ここで図１に示した単結晶把持装置１で把持用
直胴部２ａを把持した。把持動作は円滑に行われ、その
後２００ｋｇまでの引き上げを行うことができた。

【００５４】第２実施例においては、把持パッド７に熱
電対を埋設しておき、把持用直胴部２ａの温度が７５０
℃に下がる前に把持アーム３で把持した。ただし、把持
用直胴部２ａが塑性変形を起こさないように低い挟持力
とした。そして、把持用直胴部２ａの温度が７５０℃以
下に下がったことを熱電対の検出信号で確認した後、挟
持力を１１ＧPa以下の所定の値に上昇させた。第２実施
例の場合も第１実施例と同様に２００ｋｇまでの引き上
げを円滑に行うことができた。

【００５５】たとえば製品用直胴部の直径が３１０ｍ
ｍ、長さが１ｍの単結晶を引き上げる場合、把持用直胴
部の直径を５０ｍｍ程度に設定しても把持に十分な強度
が得られる。そして、把持用直胴部を把持アームで把持
するに十分な長さに成長させた後、製品用直胴部の育成
に移行すれば、把持用直胴部の温度は比較的早い時期に
７５０℃以下に冷却され、ネック部から単結晶把持装置
への荷重移動を円滑に行うことができる。

【００５６】また、本実施例では単結晶把持装置をシャ
フト方式の単結晶製造装置に装着したが、これに限るも
のではなく、ワイヤ方式の単結晶製造装置に装着するこ
とも可能である。なお、前記実施例では、把持用直胴部
は同一径を有するように形成したが、引き上げ速度をパ
ルス状に変化させたり、間欠的に変化させたりすること
により、表面に凹凸を形成して、把持面積の増大を図る
ことができ、確実な把持が可能となる。

【００５７】本発明の第３の実施例として、図5 に要部
拡大図を示すように、把持用直胴部の形成に際し、引き
上げ速度を規則的に変化させることにより、数ミリ程度
の径変動を起こして凹凸を形成し、把持パッドによる把
持が容易となるようにしたものについて説明する。引き
上げに際し、図6 に示すように引き上げ速度を間欠的に
変化させる方法も有功である。

【００５８】図6における縦軸は引き上げ速度、横軸は
時間である。この例では目標直径を得るための引き上げ
速度を中心にして間欠的に規則的に早くしたり遅くした
りすることによって図5 に示すような把持用直胴部の凹
凸が形成される。

【００５９】図7に他の例について説明する。この図７
における縦軸は目標直径、横軸は結晶長さである。この
例では、結晶長さに対する目標直径を指定して把持用直
胴部の表面に凹凸を形成する。いずれの例においてもｔ
１では通常の把持用直胴部の直径値を得るように制御
し、ｔ２では結晶径拡大のために引き上げ速度を遅くす
る。そしてｔ３では結晶径を縮小するために引き上げ速
度を早くする。ｔ４では製品用直胴部への移行時期を示
す。図8に結晶長さと目標直径との関係の一例を示す。

【００６０】このようにして、把持用直胴部に凹凸を形
成しておくことにより、把持パッドとの接触面積を大き
くとることができ、把持が強固となる。特にこのように
凹凸を形成した把持用直胴部を図2 および図3 に示した
ようなメッシュ状の把持パッド７で把持することにより
極めて強固な把持を達成することが可能となる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果が得られる。 （１）把持用直胴部の形成は、いったん拡径した後縮径
してくびれ部を形成する従来方法に比べて形状、寸法の
制御が極めて容易である。 （２）単結晶把持装置で単結晶を把持する場合、把持用
直胴部のどの位置を把持してもよく、把持位置選択の自
由度が高いので、くびれ部の把持に比べて把持装置の位
置制御が極めて容易となる。

【００６２】（３）製品用直胴部より小径の把持用直胴
部を把持するので、製品用直胴部を保持する従来方法に
比べて把持装置を小型、軽量化することができる。 （４）把持用直胴部に凹凸を形成しておくことにより、
把持パッドとの接触面積を大きくとることができ、把持
が強固となる。 （５）把持パッドをメッシュ状の金属で構成することに
より、可撓性および弾力性が生じ、より強固な、把持用
直胴部把持が可能となる。

【００６３】（６）把持用直胴部が塑性変形温度以下に
低下した後、破壊限界圧力以下の挟持力で把持すること
にしたので、把持用直胴部は変形、破壊を起こさずに単
結晶保持装置で安全、確実に把持することができる。 （７）従来の単結晶把持方法のように単結晶を有転位
化、汚染、落下させるおそれがなく、生産性を向上させ
ることができる。

【００６４】（８）把持用直胴部の長さをある程度長く
し、あるいはその直径を製品用直胴部の直径に比べて十
分に小さくすることにより、把持用直胴部は比較的短時
間で塑性変形温度以下に冷却されるので、単結晶重量が
小さいうちに把持装置で把持することができ、ネック部
から把持装置への荷重移動を円滑に進めることができ
る。また、万一把持時に有転位化した場合においても従
来通りのメルトバックが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】単結晶把持装置の概略構成を示す正面図であ
る。

【図２】本発明実施例の把持装置で用いられる把持パッ
ドを示す図、図2 Ａは把持パッド内面方向から見た平面
図、図２Ｂは上面図である。

【図３】本発明実施例の把持装置で用いられる把持パッ
ドの他の例を示す図である。

【図４】本発明実施例の把持装置で用いられる把持パッ
ドの他の例を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施例の引き上げ方法で形成し
た単結晶の把持用直胴部の要部拡大図である。

【図６】本発明の第３の実施例の引き上げ方法における
引き上げ制御の一例を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例の引き上げ方法における
引き上げ制御の他の一例を示す図である。

【図８】図7の方法を実施するための制御の具体的な一
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 単結晶把持装置 ２ 単結晶 ２ａ 把持用直胴部 ２ｂ 製品用直胴部 ３ 把持アーム ４ 空圧シリンダ ５ ワイヤ ７ 把持パッド １５ Ｌ字状部材 １６ 種結晶 １７ 融液 １８ ネック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨岡 純輔 神奈川県平塚市四之宮2612 コマツ電子金 属株式会社内

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 種結晶を融液に浸漬する工程と、 前記種結晶のまわりに単結晶を成長せしめ、無転位化す
   るように、前記単結晶を縮径する工程と、 所定の直径の製品用直胴部形成に先立ち、これよりも小
   径の把持用直胴部を形成する工程と、 単結晶把持装置により前記把持用直胴部を把持する工程
   と、 前記把持用直胴部を把持しつつ前記製品用直胴部の引き
   上げを行うこと、を特徴とする単結晶引き上げ方法。
2. 【請求項２】 前記把持用直胴部の形成工程は、表面に
   凹凸を形成するように引き上げ速度を変化させる工程を
   含むことを特徴とする請求項１記載の単結晶引き上げ方
   法。
3. 【請求項３】 前記把持用直胴部の形成工程は、引き上
   げ速度を間欠的に変化させる工程を含むことを特徴とす
   る請求項２記載の単結晶引き上げ方法。
4. 【請求項４】 前記把持用直胴部の直径は、５０〜１０
   ０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の単結晶引
   き上げ方法。
5. 【請求項５】 前記把持用直胴部の直径は、前記製品用
   直胴部の直径の1/6以上、1/4.5以下であることを特徴と
   する請求項１記載の単結晶引き上げ方法。
6. 【請求項６】 前記把持する工程は、前記把持用直胴部
   の中心帯が、前記単結晶の塑性変形温度帯以下となる位
   置で、単結晶把持装置によって把持用直胴部を把持する
   工程であることを特徴とする請求項１記載の単結晶引き
   上げ方法。
7. 【請求項７】 単結晶の引き上げに先立ち、さらに前記
   把持用直胴部の温度プロファイルを測定し、前記把持用
   直胴部の中心帯が、前記単結晶の塑性変形温度帯以下と
   なる位置を測定する工程を含むことを特徴とする請求項
   １記載の単結晶引き上げ方法。
8. 【請求項８】 前記測定する工程は、単結晶の引き上げ
   に先立ち、さらに前記把持用直胴部に熱電対を埋設した
   ダミー結晶の温度プロファイルを測定し、前記把持用直
   胴部の中心帯が、前記単結晶の塑性変形温度帯以下とな
   る位置を測定する工程を含むことを特徴とする請求項７
   記載の単結晶引き上げ方法。
9. 【請求項９】 前記把持する工程は、前記把持用直胴部
   の中心帯が、前記融液表面から６００ｍｍ程度、離間し
   た位置で単結晶把持装置によって把持用直胴部を把持す
   る工程であることを特徴とする請求項１記載の単結晶引
   き上げ方法。
10. 【請求項１０】 前記把持する工程は、前記把持用直胴
    部の温度が７５０℃以下に下がった後、単結晶把持装置
    によって把持用直胴部を把持する工程であることを特徴
    とする請求項１記載の単結晶引き上げ方法。
11. 【請求項１１】 前記把持する工程は、前記把持用直胴
    部の外周面に面接触するように配置された把持パッドを
    介して把持する工程であることを特徴とする請求項１記
    載の単結晶引き上げ方法。
12. 【請求項１２】 前記把持する工程は、前記把持用直胴
    部の形成工程で表面に形成された凹凸を覆うとともに、
    前記把持用直胴部の外周面に面接触する把持パッドを介
    して把持する工程であることを特徴とする請求項２記載
    の単結晶引き上げ方法。
13. 【請求項１３】 前記把持する工程は、前記把持用直胴
    部の少なくとも半周に面接触するように配置された把持
    パッドを介して把持する工程であることを特徴とする請
    求項１１記載の単結晶引き上げ方法。
14. 【請求項１４】 把持用直胴部を、単結晶重量／摩擦係
    数以上の力で把持することを特徴とする請求項１記載の
    単結晶引き上げ方法。
15. 【請求項１５】 単結晶の把持用直胴部を把持する単結
    晶把持装置であって、昇降自在の把持アームと、前記把
    持アームの下端に配設され、前記把持用直胴部に面接触
    するように構成された把持パッドと、を具備したことを
    特徴とする単結晶把持装置。
16. 【請求項１６】 前記把持パッドは前記把持用直胴部の
    少なくとも半周に面接触するように構成されたことを特
    徴とする請求項１５記載の単結晶把持装置。
17. 【請求項１７】 前記把持パッドは可撓性材料からなる
    ことを特徴とする請求項１６記載の単結晶把持装置。
18. 【請求項１８】 前記把持パッドは、把持本体と、前記
    把持本体に固着され、表面に凹凸を有する金属把持部と
    から構成されていることを特徴とする請求項１６記載の
    単結晶把持装置。
19. 【請求項１９】 前記金属把持部は、タンタル、ニッケ
    ル、銅などの高融点材料からなるメッシュ材料で構成さ
    れていることを特徴とする請求項１８記載の単結晶把持
    装置。
20. 【請求項２０】 前記金属把持部は、タンタル、ニッケ
    ル、銅などの高融点材料表面に溝を形成した材料で構成
    されていることを特徴とする請求項１８記載の単結晶把
    持装置。
21. 【請求項２１】 単結晶の把持用直胴部を把持する単結
    晶把持装置であって、昇降自在の把持アームの下端に、
    単結晶重量／摩擦係数以上の力で把持用直胴部を把持
    し、かつ、単結晶に作用する把持力がシリコンの破壊限
    界圧力１１ＧPa以下となるような接触面積を有する把持
    パッドを備えていることを特徴とする請求項1 ５記載の
    単結晶把持装置。