JPH1192285A - 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 - Google Patents
単結晶成長装置及び単結晶成長方法Info
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- JPH1192285A JPH1192285A JP27653997A JP27653997A JPH1192285A JP H1192285 A JPH1192285 A JP H1192285A JP 27653997 A JP27653997 A JP 27653997A JP 27653997 A JP27653997 A JP 27653997A JP H1192285 A JPH1192285 A JP H1192285A
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- seed crystal
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- chamber
- crystal
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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
の単結晶の落下を防止して確実にかつ安全に引き上げ
る。 【解決手段】 種結晶24aが石英るつぼ14内のSi
融液に浸漬した後、引き上げることにより種結晶24a
の下に小径のネック部1aを形成させ、次いでネック部
1aの下に玉状のくびれ1bを形成させる。このとき、
支持台21の貫通部23b、引き上げ中の径拡大部1b
に接触しないよう位置制御されている。径拡大部1bの
下の第2のネック部1cが支持台21の上方まで上昇す
ると、支持台21を水平方向に移動させて、スリット2
3aを径拡大部1bの下方に位置させ、環状部材20a
の回転を開始させるとともに、ワイヤ31a、31b、
31cをワイヤ巻き上げ装置26a、26b、26cに
より巻き上げて、径拡大部1bを下方から支持して、環
状部材20aを回転させることにより支持台21をワイ
ヤ3と同一速度で上昇させる。
の単結晶の落下を防止して確実にかつ安全に引き上げ
る。 【解決手段】 種結晶24aが石英るつぼ14内のSi
融液に浸漬した後、引き上げることにより種結晶24a
の下に小径のネック部1aを形成させ、次いでネック部
1aの下に玉状のくびれ1bを形成させる。このとき、
支持台21の貫通部23b、引き上げ中の径拡大部1b
に接触しないよう位置制御されている。径拡大部1bの
下の第2のネック部1cが支持台21の上方まで上昇す
ると、支持台21を水平方向に移動させて、スリット2
3aを径拡大部1bの下方に位置させ、環状部材20a
の回転を開始させるとともに、ワイヤ31a、31b、
31cをワイヤ巻き上げ装置26a、26b、26cに
より巻き上げて、径拡大部1bを下方から支持して、環
状部材20aを回転させることにより支持台21をワイ
ヤ3と同一速度で上昇させる。
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成長装置及び単結晶成長方法に
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成長装置及び単結晶成長方法に
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。
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「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。
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。
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。本出願人は大重量の単結晶を引き上げる
ための単結晶引上げ装置として、先に特願平9−931
82号にて、引上げチャンバを上下2分割とし、上部チ
ャンバ自体が回転する構造を提案している(この提案は
未公開につき、本発明に対する従来技術ではない)。し
かし、上部チャンバ自体の重量が数トンにも及ぶため、
その回転機構が大掛かりであり、コストもかかるという
問題があった。
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。本出願人は大重量の単結晶を引き上げる
ための単結晶引上げ装置として、先に特願平9−931
82号にて、引上げチャンバを上下2分割とし、上部チ
ャンバ自体が回転する構造を提案している(この提案は
未公開につき、本発明に対する従来技術ではない)。し
かし、上部チャンバ自体の重量が数トンにも及ぶため、
その回転機構が大掛かりであり、コストもかかるという
問題があった。
【0007】本発明は上記従来の問題点並びに上記本出
願人自身の先願にかかる装置の問題点に鑑み、減圧され
たチャンバ内において大径、大重量の単結晶の落下を防
止して確実にかつ安全に引き上げることができる単結晶
棒の落下防止の機能を有する単結晶成長装置及び単結晶
成長方法を提供することを目的とする。
願人自身の先願にかかる装置の問題点に鑑み、減圧され
たチャンバ内において大径、大重量の単結晶の落下を防
止して確実にかつ安全に引き上げることができる単結晶
棒の落下防止の機能を有する単結晶成長装置及び単結晶
成長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、チャンバの上方にチャンバに対して単結晶
の引上げ軸を中心に回転可能な支持台引上げ手段を設
け、チャンバ内部に複数のワイヤにて吊るされたスリッ
トを有する支持台を設け、この支持台にて単結晶の径拡
大部を下方から支持し、支持台引上げ手段に設けたワイ
ヤ巻上げ手段にて複数のワイヤを巻上げて、支持台を上
昇させる構成とし、よって、種結晶の下に単結晶のネッ
ク部を形成してネック部の下に単結晶の径拡大部とくび
れを形成するまでは種結晶を支持して引き上げ、その後
はチャンバ内の支持台によりくびれを支持して引き上げ
るよう構成したものである。
するために、チャンバの上方にチャンバに対して単結晶
の引上げ軸を中心に回転可能な支持台引上げ手段を設
け、チャンバ内部に複数のワイヤにて吊るされたスリッ
トを有する支持台を設け、この支持台にて単結晶の径拡
大部を下方から支持し、支持台引上げ手段に設けたワイ
ヤ巻上げ手段にて複数のワイヤを巻上げて、支持台を上
昇させる構成とし、よって、種結晶の下に単結晶のネッ
ク部を形成してネック部の下に単結晶の径拡大部とくび
れを形成するまでは種結晶を支持して引き上げ、その後
はチャンバ内の支持台によりくびれを支持して引き上げ
るよう構成したものである。
【0009】すなわち本発明によれば、内部に石英るつ
ぼが配置されるチャンバと、前記チャンバの上において
前記チャンバに対して回転可能に配置されて種結晶を上
下方向に昇降させる種結晶昇降機構と、前記チャンバ内
で上下方向及び水平方向に移動可能に配置され、単結晶
の径拡大部を下方から支持可能なように貫通スリットを
有する支持台と、前記チャンバに対して回転可能であ
り、前記支持台に接続された複数のワイヤを巻上げるワ
イヤ巻上げ手段を有する支持台引上げ手段とを有し、前
記種結晶昇降機構は、種結晶を前記石英るつぼ内の融液
に浸漬して引き上げることにより種結晶の下に単結晶の
ネック部を形成し、次いで前記ネック部の下に単結晶の
くびれを形成するために用いられ、前記支持台は、前記
単結晶のくびれが形成された後に前記くびれの上方の径
拡大部を下方から把持して上昇させて単結晶を引き上げ
るために用いられるよう構成された単結晶成長装置が提
供される。
ぼが配置されるチャンバと、前記チャンバの上において
前記チャンバに対して回転可能に配置されて種結晶を上
下方向に昇降させる種結晶昇降機構と、前記チャンバ内
で上下方向及び水平方向に移動可能に配置され、単結晶
の径拡大部を下方から支持可能なように貫通スリットを
有する支持台と、前記チャンバに対して回転可能であ
り、前記支持台に接続された複数のワイヤを巻上げるワ
イヤ巻上げ手段を有する支持台引上げ手段とを有し、前
記種結晶昇降機構は、種結晶を前記石英るつぼ内の融液
に浸漬して引き上げることにより種結晶の下に単結晶の
ネック部を形成し、次いで前記ネック部の下に単結晶の
くびれを形成するために用いられ、前記支持台は、前記
単結晶のくびれが形成された後に前記くびれの上方の径
拡大部を下方から把持して上昇させて単結晶を引き上げ
るために用いられるよう構成された単結晶成長装置が提
供される。
【0010】また本発明によれば、内部に石英るつぼが
配置されるチャンバと、前記チャンバの上において前記
チャンバに対して回転可能に配置されて種結晶を上下方
向に昇降させる種結晶昇降機構と、前記チャンバ内で上
下方向及び水平方向に移動可能に配置され、単結晶の径
拡大部を下方から支持可能なように貫通スリットを有す
る支持台と、前記チャンバに対して回転可能であり、前
記支持台に接続された複数のワイヤを巻上げるワイヤ巻
上げ手段を有する支持台引上げ手段とを有する単結晶成
長装置を用いた単結晶成長方法であって、前記種結晶昇
降機構により前記種結晶を前記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径拡大部とその下方にくびれを形
成するステップと、前記支持台の貫通スリットを前記単
結晶の径拡大部の下方に位置するよう前記支持台を水平
移動させ、前記単結晶の径拡大部を下から把持するステ
ップと、前記種結晶昇降機構と前記ワイヤ巻上げ手段に
より前記種結晶と前記単結晶の径拡大部を引き上げて単
結晶を成長させるステップとを、有する単結晶成長方法
が提供される。
配置されるチャンバと、前記チャンバの上において前記
チャンバに対して回転可能に配置されて種結晶を上下方
向に昇降させる種結晶昇降機構と、前記チャンバ内で上
下方向及び水平方向に移動可能に配置され、単結晶の径
拡大部を下方から支持可能なように貫通スリットを有す
る支持台と、前記チャンバに対して回転可能であり、前
記支持台に接続された複数のワイヤを巻上げるワイヤ巻
上げ手段を有する支持台引上げ手段とを有する単結晶成
長装置を用いた単結晶成長方法であって、前記種結晶昇
降機構により前記種結晶を前記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径拡大部とその下方にくびれを形
成するステップと、前記支持台の貫通スリットを前記単
結晶の径拡大部の下方に位置するよう前記支持台を水平
移動させ、前記単結晶の径拡大部を下から把持するステ
ップと、前記種結晶昇降機構と前記ワイヤ巻上げ手段に
より前記種結晶と前記単結晶の径拡大部を引き上げて単
結晶を成長させるステップとを、有する単結晶成長方法
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成長装
置の一実施形態の構成を概略的に示す側断面図、図2は
図1の上部チャンバの上部に設けられた支持台引上げ機
構の構成を概略的に示す平面図、図3は図1中の支持台
21を示す斜視図、図4は支持台21の平面図、図5〜
図7は図3、図4の支持台の動作を示す説明図である。
施の形態を説明する。図1は本発明に係る単結晶成長装
置の一実施形態の構成を概略的に示す側断面図、図2は
図1の上部チャンバの上部に設けられた支持台引上げ機
構の構成を概略的に示す平面図、図3は図1中の支持台
21を示す斜視図、図4は支持台21の平面図、図5〜
図7は図3、図4の支持台の動作を示す説明図である。
【0012】図1において、フレーム10内には下部チ
ャンバ11と上部チャンバ12が配置され、また、フレ
ーム10の上にドラム部13が配置されている。これら
のチャンバ10〜12とドラム部13は高耐圧の真空容
器で構成され、また、Arガスが上部チャンバ12内に
引き込まれて下部チャンバ11から排出されるように構
成されている。下部チャンバ11はフレーム10内の下
方に固定され、下部チャンバ11内には単結晶1を引き
上げるための石英るつぼ14と、石英るつぼ14内の多
結晶15を溶融させるためのヒータ16などが配置され
ている。石英るつぼ14は回転可能に、かつ上下方向に
移動可能に支持されている。
ャンバ11と上部チャンバ12が配置され、また、フレ
ーム10の上にドラム部13が配置されている。これら
のチャンバ10〜12とドラム部13は高耐圧の真空容
器で構成され、また、Arガスが上部チャンバ12内に
引き込まれて下部チャンバ11から排出されるように構
成されている。下部チャンバ11はフレーム10内の下
方に固定され、下部チャンバ11内には単結晶1を引き
上げるための石英るつぼ14と、石英るつぼ14内の多
結晶15を溶融させるためのヒータ16などが配置され
ている。石英るつぼ14は回転可能に、かつ上下方向に
移動可能に支持されている。
【0013】上部チャンバ12は水冷ジャケット方式で
構成される。すなわち、上部チャンバ12は、上部チャ
ンバ本体12aと、その周囲に配された冷却部12bを
有し、上部チャンバ12全体は、下部チャンバ11の上
に固定・支持されている。上部チャンバ12の上部には
環状部材20aが上部チャンバ12に回転可能なように
ボールベアリング27aと図示省略の真空シールを介し
て支持されている。図2に示すように上部チャンバ12
の上部に配される環状部材20aは、それ自体がプーリ
として動作し、ベルト19、プーリ20bを介して環状
部材回転モータMに連結され、モータMが回転すると環
状部材20aが回転する。この環状部材20aは後述す
る支持台21を単結晶の引上げ軸を中心として回転させ
るものである。また、環状部材20aには3つのワイヤ
巻上げ装置26a、26b、26cが取り付けられ、図
1、図3に示すように支持台21に接続された3本のワ
イヤ31a、31b、31cをそれぞれ同期して巻き上
げるよう構成されている。すなわち、環状部材20aは
支持台21を引上げるをも有しているので、環状部材2
0aは支持台引上げ手段として動作する。
構成される。すなわち、上部チャンバ12は、上部チャ
ンバ本体12aと、その周囲に配された冷却部12bを
有し、上部チャンバ12全体は、下部チャンバ11の上
に固定・支持されている。上部チャンバ12の上部には
環状部材20aが上部チャンバ12に回転可能なように
ボールベアリング27aと図示省略の真空シールを介し
て支持されている。図2に示すように上部チャンバ12
の上部に配される環状部材20aは、それ自体がプーリ
として動作し、ベルト19、プーリ20bを介して環状
部材回転モータMに連結され、モータMが回転すると環
状部材20aが回転する。この環状部材20aは後述す
る支持台21を単結晶の引上げ軸を中心として回転させ
るものである。また、環状部材20aには3つのワイヤ
巻上げ装置26a、26b、26cが取り付けられ、図
1、図3に示すように支持台21に接続された3本のワ
イヤ31a、31b、31cをそれぞれ同期して巻き上
げるよう構成されている。すなわち、環状部材20aは
支持台21を引上げるをも有しているので、環状部材2
0aは支持台引上げ手段として動作する。
【0014】さらに、ドラム部13はフレーム10に対
して回転可能なようにボールベアリング17cを介して
支持され、また、ドラム部13と上部チャンバ12の間
には真空シール18bが設けられている。ドラム部13
内には単結晶引き上げ用のワイヤ3を巻き取るための巻
取りドラム4と図示省略のワイヤ巻取りモータが配置さ
れ、また、ドラム部13は図示省略のドラム回転モータ
により回転する。ワイヤ3、巻取りドラム4、ワイヤ巻
取りモータは種結晶昇降機構を構成している。なお、ワ
イヤ3などの代わりにシャフトと、シャフト上下機構と
シャフト回転機構を設けて単結晶1を引き上げるように
してもよい。
して回転可能なようにボールベアリング17cを介して
支持され、また、ドラム部13と上部チャンバ12の間
には真空シール18bが設けられている。ドラム部13
内には単結晶引き上げ用のワイヤ3を巻き取るための巻
取りドラム4と図示省略のワイヤ巻取りモータが配置さ
れ、また、ドラム部13は図示省略のドラム回転モータ
により回転する。ワイヤ3、巻取りドラム4、ワイヤ巻
取りモータは種結晶昇降機構を構成している。なお、ワ
イヤ3などの代わりにシャフトと、シャフト上下機構と
シャフト回転機構を設けて単結晶1を引き上げるように
してもよい。
【0015】上部チャンバ12内には、図3に詳しく示
すように支持台21が3本のワイヤ31a、31b、3
1cにより支持されている。支持台21は、全体が略楕
円形で平らな板状部材に貫通孔を設けたものである。こ
の貫通孔は単結晶の径拡大部1bが通過可能な貫通部2
3bとこれに連通し、径拡大部1bを下方から支持する
ための貫通スリット23aを有している。また、別の見
方をすれば、支持台21はU字状スリットを有する全体
がU字状の平らな部材22と、これにつながり、U字状
スリットの開放端の先に貫通部23bを画定するU字状
枠部28を有している。U字状の平らな部材22とU字
状枠部28には、ワイヤ取付け用の金具30a、30
b、30cが取り付けられている。また、U字状の平ら
な部材22の底部には小孔29が設けられている。この
小孔29は後述する図5〜図7で説明するように、支持
台21を水平に移動させるための外力を加えるレバー3
2が嵌合可能となっている。
すように支持台21が3本のワイヤ31a、31b、3
1cにより支持されている。支持台21は、全体が略楕
円形で平らな板状部材に貫通孔を設けたものである。こ
の貫通孔は単結晶の径拡大部1bが通過可能な貫通部2
3bとこれに連通し、径拡大部1bを下方から支持する
ための貫通スリット23aを有している。また、別の見
方をすれば、支持台21はU字状スリットを有する全体
がU字状の平らな部材22と、これにつながり、U字状
スリットの開放端の先に貫通部23bを画定するU字状
枠部28を有している。U字状の平らな部材22とU字
状枠部28には、ワイヤ取付け用の金具30a、30
b、30cが取り付けられている。また、U字状の平ら
な部材22の底部には小孔29が設けられている。この
小孔29は後述する図5〜図7で説明するように、支持
台21を水平に移動させるための外力を加えるレバー3
2が嵌合可能となっている。
【0016】なお、上記環状部材回転モータM、図示省
略のドラム回転モータ、図示省略のワイヤ巻取りモー
タ、ワイヤ巻上げ装置26a、26b、26cの図示省
略のモータには制御装置25から後述する制御信号が供
給されている。制御装置25には、石英るつぼ14の温
度情報、成長中の単結晶1の直径情報が図示省略の温度
センサやCCDカメラなどから与えられている。
略のドラム回転モータ、図示省略のワイヤ巻取りモー
タ、ワイヤ巻上げ装置26a、26b、26cの図示省
略のモータには制御装置25から後述する制御信号が供
給されている。制御装置25には、石英るつぼ14の温
度情報、成長中の単結晶1の直径情報が図示省略の温度
センサやCCDカメラなどから与えられている。
【0017】このような構成において、単結晶1を製造
する場合、まず、チャンバ10〜12とドラム部13内
を減圧してArガスを流すとともに、石英るつぼ14内
の多結晶15をヒータ16により加熱して溶融させる。
また、ワイヤ3の先端に取り付けられた種結晶ホルダ2
4に種結晶24aを取り付け、次いで種結晶24aが石
英るつぼ14内のSi融液に浸漬するように、ワイヤ巻
取りドラム4を回転させてワイヤ3を下降させる。この
とき、支持台21は、レバー32により図中、右方向に
水平移動した位置(レバー32の位置は図5の位置)に
あり、径拡大部1bが通過可能な貫通部23bの中央付
近にワイヤ3が位置している。
する場合、まず、チャンバ10〜12とドラム部13内
を減圧してArガスを流すとともに、石英るつぼ14内
の多結晶15をヒータ16により加熱して溶融させる。
また、ワイヤ3の先端に取り付けられた種結晶ホルダ2
4に種結晶24aを取り付け、次いで種結晶24aが石
英るつぼ14内のSi融液に浸漬するように、ワイヤ巻
取りドラム4を回転させてワイヤ3を下降させる。この
とき、支持台21は、レバー32により図中、右方向に
水平移動した位置(レバー32の位置は図5の位置)に
あり、径拡大部1bが通過可能な貫通部23bの中央付
近にワイヤ3が位置している。
【0018】次いで、種結晶24aが石英るつぼ14内
のSi融液に浸漬された後、所定時間経過後に種結晶2
4aを比較的速い速度で引き上げることにより種結晶2
4aの下に直径が3〜4mmの小径のネック部1aを形
成させ、次いで引き上げ速度を比較的遅くして径を大き
く形成した後に、引き上げ速度を比較的速くすることに
よりネック部1aの下に玉状の径大部1bを形成させ
る。このとき、図5に示すように支持台21の貫通部2
3bは、引き上げ中の径拡大部1bに接触しないよう
に、その中央部近傍に径拡大部1bの中心が位置するよ
う、位置制御される。また、この引き上げ中は、ドラム
部13すなわち種結晶24aと石英るつぼ14は回転し
ており、さらに石英るつぼ14はSi融液の表面の高さ
が一定になるように上昇している。
のSi融液に浸漬された後、所定時間経過後に種結晶2
4aを比較的速い速度で引き上げることにより種結晶2
4aの下に直径が3〜4mmの小径のネック部1aを形
成させ、次いで引き上げ速度を比較的遅くして径を大き
く形成した後に、引き上げ速度を比較的速くすることに
よりネック部1aの下に玉状の径大部1bを形成させ
る。このとき、図5に示すように支持台21の貫通部2
3bは、引き上げ中の径拡大部1bに接触しないよう
に、その中央部近傍に径拡大部1bの中心が位置するよ
う、位置制御される。また、この引き上げ中は、ドラム
部13すなわち種結晶24aと石英るつぼ14は回転し
ており、さらに石英るつぼ14はSi融液の表面の高さ
が一定になるように上昇している。
【0019】径拡大部1bを形成すると、製造が完了し
た単結晶1の重量(例えば400kg)に耐えることが
できるように、小径のネック部1aより大径であって、
径拡大部1bの径より小さい第2のネック部1cを径拡
大部1bの下に形成し、次いで引き上げ速度を徐々に遅
くすることにより上部コーン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。ここまでの引き上げ工程では、単結晶1は
小径のネック部1aのみを介して支持され、その限度は
100kg以下である。
た単結晶1の重量(例えば400kg)に耐えることが
できるように、小径のネック部1aより大径であって、
径拡大部1bの径より小さい第2のネック部1cを径拡
大部1bの下に形成し、次いで引き上げ速度を徐々に遅
くすることにより上部コーン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。ここまでの引き上げ工程では、単結晶1は
小径のネック部1aのみを介して支持され、その限度は
100kg以下である。
【0020】次いで、ワイヤ3によるボディー部1eの
引き上げ中において、ネック部1aが破断する前に径拡
大部1bの下を支持台21により支持するために、径拡
大部1bを下方から支持すべく、レバー32を水平方向
に操作して、支持台21のスリット23aの上方に径拡
大部1bが位置するよう、支持台21を図中左方に移動
させる(図6、図7)。スリット23aが完全に径拡大
部1bの下方に入りこんで、図7の状態となると、環状
部材20aに取り付けられた3つのワイヤ巻上げ装置2
6a、26b、26cのモータを駆動して、ワイヤ31
a、31b、31cをそれぞれ同期して巻き上げる。こ
のときの支持台21の上昇速度は、種結晶24aの上昇
速度よりわずかに速くなるよう制御される。その結果、
支持台21は径拡大部1bの下方に当接して、径拡大部
1bを下方から支持することとなる。その後は、支持台
21をワイヤ3と同一速度で上昇させる。かかる同期運
転を行うためには、巻取りドラム4を駆動するモータと
ワイヤ巻上げ装置26a、26b、26cを回転させる
モータとの間で種結晶24aと支持台21の上昇速度が
同一となるような同期がとられるよう、所定の同期用制
御信号をコンピュータを含む制御装置25から与える。
引き上げ中において、ネック部1aが破断する前に径拡
大部1bの下を支持台21により支持するために、径拡
大部1bを下方から支持すべく、レバー32を水平方向
に操作して、支持台21のスリット23aの上方に径拡
大部1bが位置するよう、支持台21を図中左方に移動
させる(図6、図7)。スリット23aが完全に径拡大
部1bの下方に入りこんで、図7の状態となると、環状
部材20aに取り付けられた3つのワイヤ巻上げ装置2
6a、26b、26cのモータを駆動して、ワイヤ31
a、31b、31cをそれぞれ同期して巻き上げる。こ
のときの支持台21の上昇速度は、種結晶24aの上昇
速度よりわずかに速くなるよう制御される。その結果、
支持台21は径拡大部1bの下方に当接して、径拡大部
1bを下方から支持することとなる。その後は、支持台
21をワイヤ3と同一速度で上昇させる。かかる同期運
転を行うためには、巻取りドラム4を駆動するモータと
ワイヤ巻上げ装置26a、26b、26cを回転させる
モータとの間で種結晶24aと支持台21の上昇速度が
同一となるような同期がとられるよう、所定の同期用制
御信号をコンピュータを含む制御装置25から与える。
【0021】かかる同期運転時に、環状部材20aはド
ラム部13と同期して単結晶の軸の周囲を回転している
ので、支持台21も同様に同期回転し、よって単結晶1
は転位しない。すなわち、環状部材20aを回転させる
モータMはドラム部13を回転させるモータと同期回転
するよう前述の制御装置25から制御される。以下、ボ
ディー部1eの引き上げ中には単結晶1を支持台21
(及びワイヤ3)により支持して引き上げる。このよう
に、支持台21は単結晶1の引上げ方向に対して実質的
に垂直な面内で水平方向に移動可能であり、スリット2
3a径拡大部1の下方にあるとき、ワイヤ31a、31
b、31cをそれぞれ同期して巻き上げることにより単
結晶の径拡大部1bは支持台21により確実に保持さ
れ、よって径拡大部1bを落下させることなく、しっか
りと保持することができる。
ラム部13と同期して単結晶の軸の周囲を回転している
ので、支持台21も同様に同期回転し、よって単結晶1
は転位しない。すなわち、環状部材20aを回転させる
モータMはドラム部13を回転させるモータと同期回転
するよう前述の制御装置25から制御される。以下、ボ
ディー部1eの引き上げ中には単結晶1を支持台21
(及びワイヤ3)により支持して引き上げる。このよう
に、支持台21は単結晶1の引上げ方向に対して実質的
に垂直な面内で水平方向に移動可能であり、スリット2
3a径拡大部1の下方にあるとき、ワイヤ31a、31
b、31cをそれぞれ同期して巻き上げることにより単
結晶の径拡大部1bは支持台21により確実に保持さ
れ、よって径拡大部1bを落下させることなく、しっか
りと保持することができる。
【0022】上記実施の形態では、上部チャンバと下部
チャンバの2つが有る場合について説明したが、本発明
は上部と下部のチャンバが一体となっているものにも好
適に適用することができる。また、支持台21の水平移
動はレバーによらず、支持台21から水平に伸長する複
数のワイヤを用いたり、その他の外力を加える方法によ
ることができる。かかる、支持台に外力を加える手段
は、その一端を上部チャンバ12の外部に突出させ、手
動にて操作することもできるし、ラックアンドピピニオ
ン機構とモータを組み合わせた駆動機構を設け、遠隔制
御したり、自動制御することもできる。
チャンバの2つが有る場合について説明したが、本発明
は上部と下部のチャンバが一体となっているものにも好
適に適用することができる。また、支持台21の水平移
動はレバーによらず、支持台21から水平に伸長する複
数のワイヤを用いたり、その他の外力を加える方法によ
ることができる。かかる、支持台に外力を加える手段
は、その一端を上部チャンバ12の外部に突出させ、手
動にて操作することもできるし、ラックアンドピピニオ
ン機構とモータを組み合わせた駆動機構を設け、遠隔制
御したり、自動制御することもできる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ャンバの上方にチャンバに対して単結晶の引上げ軸を中
心に回転可能な支持台引上げ手段を設け、チャンバ内部
に複数のワイヤにて吊るされたスリットを有する支持台
を設け、この支持台にて単結晶の径拡大部を下方から支
持し、支持台引上げ手段に設けたワイヤ巻上げ手段にて
複数のワイヤを巻上げて、支持台を上昇させる構成と
し、よって、種結晶の下に単結晶のネック部を形成して
ネック部の下に単結晶の径拡大部とくびれを形成するま
では種結晶を支持して引き上げ、その後はチャンバ内の
支持台によりくびれを支持して引き上げるようにしたの
で、減圧されたチャンバ内において大径、大重量の単結
晶の落下を防止して確実にかつ安全に引き上げることが
できる。
ャンバの上方にチャンバに対して単結晶の引上げ軸を中
心に回転可能な支持台引上げ手段を設け、チャンバ内部
に複数のワイヤにて吊るされたスリットを有する支持台
を設け、この支持台にて単結晶の径拡大部を下方から支
持し、支持台引上げ手段に設けたワイヤ巻上げ手段にて
複数のワイヤを巻上げて、支持台を上昇させる構成と
し、よって、種結晶の下に単結晶のネック部を形成して
ネック部の下に単結晶の径拡大部とくびれを形成するま
では種結晶を支持して引き上げ、その後はチャンバ内の
支持台によりくびれを支持して引き上げるようにしたの
で、減圧されたチャンバ内において大径、大重量の単結
晶の落下を防止して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成長装置の一実施形態の構
成を概略的に示す側面図である。
成を概略的に示す側面図である。
【図2】図1の上部チャンバ内の支持台を回転させる環
状部材とその駆動部の構成を概略的に示す平面図であ
る。
状部材とその駆動部の構成を概略的に示す平面図であ
る。
【図3】図1の支持台を示す斜視図である。
【図4】図1の支持台を示す底面図である。
【図5】図3の単結晶把持装置の動作を示す説明図であ
る。
る。
【図6】図3の単結晶把持装置の動作を示す説明図であ
る。
る。
【図7】図3の単結晶把持装置の動作を示す説明図であ
る。
る。
1 単結晶 1a ネック部 1b 径拡大部 1c ネック部(くびれ) 3 ワイヤ 4 巻取りドラム(ワイヤ、図示省略のモータと共に種
結晶昇降機構を構成する) 10 フレーム 11 下部チャンバ 12 上部チャンバ 12a 上部チャンバ本体 12b 冷却部 13 ドラム部 20a、20b プーリ 21 支持台 22 U字状の平らな部材 23a スリット 23b 貫通部 24 種結晶ホルダ 24a 種結晶 25 制御装置(各モータと共に引上げ速度を同期させ
る手段及び単結晶の軸を中心に同期回転させる手段を構
成する) 26a、26b、26c ワイヤ巻上げ装置 27a ボールベアリング 28 枠部 29 小孔 30a、30b、30c ワイヤ取付け用の金具 31a、31b、31c ワイヤ 32 レバー M 上部チャンバ回転モータ
結晶昇降機構を構成する) 10 フレーム 11 下部チャンバ 12 上部チャンバ 12a 上部チャンバ本体 12b 冷却部 13 ドラム部 20a、20b プーリ 21 支持台 22 U字状の平らな部材 23a スリット 23b 貫通部 24 種結晶ホルダ 24a 種結晶 25 制御装置(各モータと共に引上げ速度を同期させ
る手段及び単結晶の軸を中心に同期回転させる手段を構
成する) 26a、26b、26c ワイヤ巻上げ装置 27a ボールベアリング 28 枠部 29 小孔 30a、30b、30c ワイヤ取付け用の金具 31a、31b、31c ワイヤ 32 レバー M 上部チャンバ回転モータ
Claims (11)
- 【請求項1】 内部に石英るつぼが配置されるチャンバ
と、 前記チャンバの上において前記チャンバに対して回転可
能に配置されて種結晶を上下方向に昇降させる種結晶昇
降機構と、 前記チャンバ内で上下方向及び水平方向に移動可能に配
置され、単結晶の径拡大部を下方から支持可能なように
貫通スリットを有する支持台と、 前記チャンバに対して回転可能であり、前記支持台に接
続された複数のワイヤを巻上げるワイヤ巻上げ手段を有
する支持台引上げ手段とを有し、 前記種結晶昇降機構は、種結晶を前記石英るつぼ内の融
液に浸漬して引き上げることにより種結晶の下に単結晶
のネック部を形成し、次いで前記ネック部の下に単結晶
のくびれを形成するために用いられ、前記支持台は、前
記単結晶のくびれが形成された後に前記くびれの上方の
径拡大部を下方から把持して上昇させて単結晶を引き上
げるために用いられるよう構成された単結晶成長装置。 - 【請求項2】 前記支持台は前記径拡大部の下方から外
れた第1の位置と前記径拡大部の下方の第2の位置との
間で水平方向に移動可能なように、水平方向に外力を加
えるための外力印加手段を有する請求項2記載の単結晶
成長装置。 - 【請求項3】 前記外力印加手段は前記単結晶の引上げ
方向に対して実質的に垂直な面内で回動可能である請求
項1又は2記載の単結晶成長装置。 - 【請求項4】 前記支持台は前記貫通スリットの開放端
につながり、前記径拡大部の上昇時に、前記径拡大部が
通過可能な貫通部を有し、前記径拡大部が所定高さまで
上昇したとき、水平方向に移動して前記貫通スリットが
前記径拡大部の下方のくびれを囲むよう配置される構造
である請求項1ないし3記載の単結晶成長装置。 - 【請求項5】 前記ワイヤ巻上げ手段が前記複数のワイ
ヤの引上げ速度を同期させる手段を有する請求項1ない
し4のいずれか1つに記載の単結晶成長装置。 - 【請求項6】 前記種結晶昇降機構による前記種結晶と
前記ワイヤ巻上げ手段による前記支持台のそれぞれの引
上げ速度を同期させる手段を更に有する請求項1ないし
5のいずれか1つに記載の単結晶成長装置。 - 【請求項7】 前記種結晶昇降機構と前記支持台引上げ
手段を前記単結晶の軸を中心に同期回転させる手段を更
に有する請求項1ないし6のいずれか1つに記載の単結
晶成長装置。 - 【請求項8】 前記チャンバは、 内部に前記石英るつぼが配置される下部チャンバと、 前記下部チャンバの上部に位置し、内部に前記支持台が
配置される上部チャンバ本体と、 前記上部チャンバ本体の周りに配置されて前記上部チャ
ンバ本体を冷却する冷却部とを有している請求項1ない
し7のいずれか1つに記載の単結晶成長装置。 - 【請求項9】 内部に石英るつぼが配置されるチャンバ
と、前記チャンバの上において前記チャンバに対して回
転可能に配置されて種結晶を上下方向に昇降させる種結
晶昇降機構と、前記チャンバ内で上下方向及び水平方向
に移動可能に配置され、単結晶の径拡大部を下方から支
持可能なように貫通スリットを有する支持台と、前記チ
ャンバに対して回転可能であり、前記支持台に接続され
た複数のワイヤを巻上げるワイヤ巻上げ手段を有する支
持台引上げ手段とを有する単結晶成長装置を用いた単結
晶成長方法であって、 前記種結晶昇降機構により前記種結晶を前記石英るつぼ
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径拡大部とその下方
にくびれを形成するステップと、 前記支持台の貫通スリットを前記単結晶の径拡大部の下
方に位置するよう前記支持台を水平移動させ、前記単結
晶の径拡大部を下から把持するステップと、 前記種結晶昇降機構と前記ワイヤ巻上げ手段により前記
種結晶と前記単結晶の径拡大部を引き上げて単結晶を成
長させるステップとを、 有する単結晶成長方法。 - 【請求項10】 前記種結晶昇降機構による前記種結晶
と前記ワイヤ巻上げ手段による前記支持台のそれぞれの
引上げ速度を同期させるステップを更に有する請求項9
記載の単結晶成長方法。 - 【請求項11】 前記種結晶昇降機構と前記支持台引上
げ手段を前記単結晶の軸を中心に同期回転させるステッ
プを更に有する請求項9又は10記載の単結晶成長方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27653997A JPH1192285A (ja) | 1997-09-23 | 1997-09-23 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27653997A JPH1192285A (ja) | 1997-09-23 | 1997-09-23 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1192285A true JPH1192285A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=17570893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27653997A Withdrawn JPH1192285A (ja) | 1997-09-23 | 1997-09-23 | 単結晶成長装置及び単結晶成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1192285A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102021661A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-20 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种籽晶粘结装置 |
-
1997
- 1997-09-23 JP JP27653997A patent/JPH1192285A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102021661A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-04-20 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种籽晶粘结装置 |
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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: 20041207 |