JPS63252991A - 落下防止保持部を有するcz単結晶 - Google Patents
落下防止保持部を有するcz単結晶Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ブヨクラルスキ−(CZ)法によって製造す
る単結晶に関する。
る単結晶に関する。
従来、半導体素子、太陽電池等に用いるシリコン、化合
物半導体などの単結晶をチョクラルスキー法によって引
上げて成長させた場合において、成長した単結晶は、第
9図に示すように、種結晶1、ネック部2、肩部3、直
胴部4、ボトム部5に分けられる。このうち、使用に供
されるのは、直胴部4だけであり、その直径は所望の結
晶径によって定められ、かつ1本の単結晶において最も
太くなっている。この直JB1部4の結晶径は制御精度
によって若干変動するが、効率の良い単結晶を引上げる
ためには、所望の結晶径に近く、かつその変動幅ができ
るだけ小さいのが望ましい。
物半導体などの単結晶をチョクラルスキー法によって引
上げて成長させた場合において、成長した単結晶は、第
9図に示すように、種結晶1、ネック部2、肩部3、直
胴部4、ボトム部5に分けられる。このうち、使用に供
されるのは、直胴部4だけであり、その直径は所望の結
晶径によって定められ、かつ1本の単結晶において最も
太くなっている。この直JB1部4の結晶径は制御精度
によって若干変動するが、効率の良い単結晶を引上げる
ためには、所望の結晶径に近く、かつその変動幅ができ
るだけ小さいのが望ましい。
また、上記ネック部2は、所望の直径で結晶を弓しヒげ
ろ前に、種結晶1が持つ転位密度を減少させ、結晶の完
全性を向Eさせるために形成するbのである。そして、
このネック部2は、例えばシリコンの場合では、直径3
〜4mで数10m肩程度の長さとなる。この場合のネッ
ク部2の機械的強度は最大10100l$¥度である。
ろ前に、種結晶1が持つ転位密度を減少させ、結晶の完
全性を向Eさせるために形成するbのである。そして、
このネック部2は、例えばシリコンの場合では、直径3
〜4mで数10m肩程度の長さとなる。この場合のネッ
ク部2の機械的強度は最大10100l$¥度である。
また、この強度は結晶の引張強度であり、ねじれや横方
向の力が加わった場合には、結晶型♀が100に9以下
でもネッり部2が破損し、結晶が落下Jることがある。
向の力が加わった場合には、結晶型♀が100に9以下
でもネッり部2が破損し、結晶が落下Jることがある。
そして、万一、ネック部2が破損し、大重量の単結晶が
落下した場合には、結晶育成装置へのダメージが大きく
、また保安上の問題があるため、従来は、ネック部2が
耐えられる最大重量の近くまで単結晶を引上げることを
せず、ネック部2が余裕を持った重いのところで単結晶
を−p切り上げ、そして取り出した後、再度単結晶を引
上げるか、あるいは、もともと多けの原料を石英ルツボ
内に充填しないという方法が採られていた。
落下した場合には、結晶育成装置へのダメージが大きく
、また保安上の問題があるため、従来は、ネック部2が
耐えられる最大重量の近くまで単結晶を引上げることを
せず、ネック部2が余裕を持った重いのところで単結晶
を−p切り上げ、そして取り出した後、再度単結晶を引
上げるか、あるいは、もともと多けの原料を石英ルツボ
内に充填しないという方法が採られていた。
しかしながら、上記従来の単結晶引上げ合成法にあって
tよ、−回の引上げ育成工程によって製造できる単結晶
の良さが制限されており、長くできないため、生産性が
低く、装置の稼動率が低いという問題がある。
tよ、−回の引上げ育成工程によって製造できる単結晶
の良さが制限されており、長くできないため、生産性が
低く、装置の稼動率が低いという問題がある。
また、ネック部2の機械的強度に対応して十分に余裕を
持って単結晶を引上げでいる場合であってし、地震、機
械的衝撃等何らかの原因で、ネック部2が破損して単結
晶が落下づるおそれを否定することはできない。そして
、万一、単結晶が落下覆ると、上述したように、融液を
保持したルツボ、サセプター、ヒーター、保温筒等の高
価な下部機構を破壊するという問題がある。
持って単結晶を引上げでいる場合であってし、地震、機
械的衝撃等何らかの原因で、ネック部2が破損して単結
晶が落下づるおそれを否定することはできない。そして
、万一、単結晶が落下覆ると、上述したように、融液を
保持したルツボ、サセプター、ヒーター、保温筒等の高
価な下部機構を破壊するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来と比較して大重量でかつ良い単結
晶を引上げ台成りることができ、生産性及び装置稼動率
の向上を図ることができる上に、万一、地震、機械的衝
撃等が加わっても、単結晶が落下することなく、下部機
構の破壊を未然に防止できる落下防止保持部を右1」る
C7単結晶を提供することにある。
とするところは、従来と比較して大重量でかつ良い単結
晶を引上げ台成りることができ、生産性及び装置稼動率
の向上を図ることができる上に、万一、地震、機械的衝
撃等が加わっても、単結晶が落下することなく、下部機
構の破壊を未然に防止できる落下防止保持部を右1」る
C7単結晶を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、単結晶の直胴部
の最上部に、該直IS1部より径が太いj?1部を形成
したものである。
の最上部に、該直IS1部より径が太いj?1部を形成
したものである。
本発明の落下防止保持部を有するCZ単結晶にあっては
、その引上げ育成過程において、肩部の下方に、安全リ
ング、結晶保持具等を配貨して、ネック部が破損した場
合に、上記肩部を支持して、単結晶の落下を防止し、大
型5dの単結晶を確実に引上げる。
、その引上げ育成過程において、肩部の下方に、安全リ
ング、結晶保持具等を配貨して、ネック部が破損した場
合に、上記肩部を支持して、単結晶の落下を防止し、大
型5dの単結晶を確実に引上げる。
ここで、単結晶の直胴部の最上部に、直胴部より径が太
い肩部(突起部)を形成した理由1よ、直胴部の中間部
に径の太い部分を形成することはむずかしいからである
。71なわら、直胴部においては、一定の引上げスピー
ドを維持しているため、これに変化を与え、かつ渇麿も
変化させて結晶径を大きくすると、でき上がった単結晶
の品質に悪で讐を与えると共に、制御技術の観点からも
困難である。また、万一、単結晶が落下した場合に、結
晶上部に突起部を設けた方が、安全リング、結晶保持具
で支持した場合の安定性が良好で、しかも、早く冷却さ
れて温度が低くなっているから、強度上からも優れてい
る。
い肩部(突起部)を形成した理由1よ、直胴部の中間部
に径の太い部分を形成することはむずかしいからである
。71なわら、直胴部においては、一定の引上げスピー
ドを維持しているため、これに変化を与え、かつ渇麿も
変化させて結晶径を大きくすると、でき上がった単結晶
の品質に悪で讐を与えると共に、制御技術の観点からも
困難である。また、万一、単結晶が落下した場合に、結
晶上部に突起部を設けた方が、安全リング、結晶保持具
で支持した場合の安定性が良好で、しかも、早く冷却さ
れて温度が低くなっているから、強度上からも優れてい
る。
さらに、上記肩部のri径は、直胴部より最小で6M、
最大で6M十直胴部径×50%太くする。
最大で6M十直胴部径×50%太くする。
このうら、最小6#IIIとした理由は、結晶成長にお
いて、中心軸のずれが1〜21w程度、また直胴部の直
径も1〜2mm程度変化する点と、安全リング、結晶保
持具との間隙も′J4慮したものである。また、最大6
11!II十直胴部径×50%とした理由は、大口径の
単結晶を引上げる場合には、突起部の強度を考慮してそ
れに応じて突起部を大きくする必要があるが、肩部(突
起部)は使用できないため、突起部をあまり大きくする
と、歩留りが悪くなり、全体の生産効率が悪化するから
である。
いて、中心軸のずれが1〜21w程度、また直胴部の直
径も1〜2mm程度変化する点と、安全リング、結晶保
持具との間隙も′J4慮したものである。また、最大6
11!II十直胴部径×50%とした理由は、大口径の
単結晶を引上げる場合には、突起部の強度を考慮してそ
れに応じて突起部を大きくする必要があるが、肩部(突
起部)は使用できないため、突起部をあまり大きくする
と、歩留りが悪くなり、全体の生産効率が悪化するから
である。
以下、第1図ないし第8図にヰづいて本発明の詳細な説
明する。
明する。
第1図は本発明に係るシリコン単結晶の一例を示71説
明図である。
明図である。
このシリコン単結晶Sは、ネック部2と直胴部4との間
に、該直胴部4より直径が太い肩部(突起部)10が形
成されたものである。この肩部10の最大径は、直胴部
4の直径より、最小で6 mm、最大で61111I十
直胴部4の直径X50%の範囲内で設定されている。
に、該直胴部4より直径が太い肩部(突起部)10が形
成されたものである。この肩部10の最大径は、直胴部
4の直径より、最小で6 mm、最大で61111I十
直胴部4の直径X50%の範囲内で設定されている。
上記のように構成されたシリコン単結晶Sは、第2図に
示すようなチョクラルスキー型シリコン単結晶引上げ装
置によって製造される。この引上げ装置は、直径16イ
ンチの石英ルツボ11の外周にヒーター12が設置され
、かつ石英ルツボ11の上方に、金i製のワイヤーから
なる上軸13が背降自在に配置されると共に、この上軸
13の下端に種結晶保持具14を介して種結晶15が吊
持されたものであり、この種結晶15及び石英ルツボ1
1は、互いに逆方向に回転するようになっている、また
、引上げられた単結晶の落Fを防止するために、第5図
に示すように、一対の昇降軸16に、イれぞれ略U字状
の安全リング17が固定されており、これらの安全リン
グ17により単結晶Sのまわりを囲むようになっている
。
示すようなチョクラルスキー型シリコン単結晶引上げ装
置によって製造される。この引上げ装置は、直径16イ
ンチの石英ルツボ11の外周にヒーター12が設置され
、かつ石英ルツボ11の上方に、金i製のワイヤーから
なる上軸13が背降自在に配置されると共に、この上軸
13の下端に種結晶保持具14を介して種結晶15が吊
持されたものであり、この種結晶15及び石英ルツボ1
1は、互いに逆方向に回転するようになっている、また
、引上げられた単結晶の落Fを防止するために、第5図
に示すように、一対の昇降軸16に、イれぞれ略U字状
の安全リング17が固定されており、これらの安全リン
グ17により単結晶Sのまわりを囲むようになっている
。
上記チョクラルスキー型シリコン単結晶引上げ装置を用
いて、上記シリコン単結晶Sを製造した。
いて、上記シリコン単結晶Sを製造した。
まず、通常の方法で、石英ルツボ11の内部に50 K
gの原料シリコンを装入し、溶融して設定液温に維持し
た。次に、上軸13を下降させ、上軸13の下端に種結
晶保持具14を介して吊持されている種結晶15をシリ
コン融液18内につりだ。
gの原料シリコンを装入し、溶融して設定液温に維持し
た。次に、上軸13を下降させ、上軸13の下端に種結
晶保持具14を介して吊持されている種結晶15をシリ
コン融液18内につりだ。
この場合、使用した種結晶15の大きざは直径10m5
のらのであった。また、上軸13の種結晶15は2 O
rl)Inで、かつ下軸の石英ルツボ11は10rpI
11でそれぞれ逆方向に回転サセている。
のらのであった。また、上軸13の種結晶15は2 O
rl)Inで、かつ下軸の石英ルツボ11は10rpI
11でそれぞれ逆方向に回転サセている。
次いで、種結晶15の持つ結晶欠陥、転位等を減少させ
るためにネック部2を形成したく第3図参照)。このネ
ック部2は、結晶径を細くして結晶を成長させると、結
晶中の転位冨の結晶欠陥が結晶表面に移動し、そこで転
位が消滅づるという現象を利用するちのであり、多くの
2r導体単結晶成長において広く用いられている。そし
て、シリコン単結晶においては、無転位の大型結晶が人
h1に生産されているが、これらのシリコン単結晶成長
にあっては、上記ネック部2が基本的に重要な役割をは
たしている。ところで、このネック部2の太さは通常3
〜4M程度であるが、本実施例においては、ネック部2
の一部を意識的に直径1Mに形成して、通常の場合より
も単結晶が落下し易いようにした。
るためにネック部2を形成したく第3図参照)。このネ
ック部2は、結晶径を細くして結晶を成長させると、結
晶中の転位冨の結晶欠陥が結晶表面に移動し、そこで転
位が消滅づるという現象を利用するちのであり、多くの
2r導体単結晶成長において広く用いられている。そし
て、シリコン単結晶においては、無転位の大型結晶が人
h1に生産されているが、これらのシリコン単結晶成長
にあっては、上記ネック部2が基本的に重要な役割をは
たしている。ところで、このネック部2の太さは通常3
〜4M程度であるが、本実施例においては、ネック部2
の一部を意識的に直径1Mに形成して、通常の場合より
も単結晶が落下し易いようにした。
上記ネック部2は、上記上軸13を3〜4#1I11/
分で引上げることにより、30M長のものを形成した。
分で引上げることにより、30M長のものを形成した。
次いで、所望(10ha)の直径にするために肩部を形
成する。この肩部の形成は、引上げスピードを0.3m
/分に落とし、シリコン融液18の温度を下げることに
より行なう。これによって、徐々に結晶径が太くなる。
成する。この肩部の形成は、引上げスピードを0.3m
/分に落とし、シリコン融液18の温度を下げることに
より行なう。これによって、徐々に結晶径が太くなる。
この場合、従来の単結晶成長においては、所望の結晶径
になった「5点で、引上げスピードをh WJさせ、結
晶径がそれ以り太くなることを防止する。そして、引上
げスピードを1.5m/分に落とし、一定の結晶径で引
上げる。
になった「5点で、引上げスピードをh WJさせ、結
晶径がそれ以り太くなることを防止する。そして、引上
げスピードを1.5m/分に落とし、一定の結晶径で引
上げる。
これに対して、本実施例においては、所望(100m)
の結晶径よりもざらに10IMR太くし、この時点にお
いて、引上げスピードを3〜411111/分に上シI
ざUて、結晶径がそれ以上太くなるのを防止した後、そ
のまま3〜4#I/分の引上げスピードを維持した。こ
れにより、結晶径は細くなっていき、所望の結晶径に戻
った時点で引上げスピードを1.5sn/分に落とした
。このようにして、第4図に示?I J:うな形状のシ
リコン単結晶Sが1qられた。ここで、このシリコン単
結晶Sの肩部10の長さは8馴であった。
の結晶径よりもざらに10IMR太くし、この時点にお
いて、引上げスピードを3〜411111/分に上シI
ざUて、結晶径がそれ以上太くなるのを防止した後、そ
のまま3〜4#I/分の引上げスピードを維持した。こ
れにより、結晶径は細くなっていき、所望の結晶径に戻
った時点で引上げスピードを1.5sn/分に落とした
。このようにして、第4図に示?I J:うな形状のシ
リコン単結晶Sが1qられた。ここで、このシリコン単
結晶Sの肩部10の長さは8馴であった。
さらに、所望(100#!II)の結晶径で500m引
上げた後、第5図に示すように、一対の昇降軸16に固
定された安全リング17を上記シリコン単結晶Sの肩部
10の下方30mの位置に該シリコン単結晶Sを囲むよ
うに設置し、かつ両昇降軸16を上記上軸13の引上げ
スピードと同じ速瓜で上昇させた。その後の結晶成長の
操作は通常の場合と同様である。
上げた後、第5図に示すように、一対の昇降軸16に固
定された安全リング17を上記シリコン単結晶Sの肩部
10の下方30mの位置に該シリコン単結晶Sを囲むよ
うに設置し、かつ両昇降軸16を上記上軸13の引上げ
スピードと同じ速瓜で上昇させた。その後の結晶成長の
操作は通常の場合と同様である。
このようにして、シリコン単結晶Sを成長させていくと
、シリコン単結晶Sは7201M引上げたところでネッ
ク部2が破損して落下した。しかしながら、シリコン単
結晶Sの肩部10の下方30mに配置した安全リング1
7に該シリコン単結晶Sのh1部10が引っかかって、
シリコン単結晶Sはそれ以上落下せず、従って、石英ル
ツボ、グラファイトヒーター、下軸、グラファイトヒー
ター等の下部機溝が破壊することはなかった。。
、シリコン単結晶Sは7201M引上げたところでネッ
ク部2が破損して落下した。しかしながら、シリコン単
結晶Sの肩部10の下方30mに配置した安全リング1
7に該シリコン単結晶Sのh1部10が引っかかって、
シリコン単結晶Sはそれ以上落下せず、従って、石英ル
ツボ、グラファイトヒーター、下軸、グラファイトヒー
ター等の下部機溝が破壊することはなかった。。
なお、上記実施例においては、一対の背降軸16にそれ
ぞれ固定された略U字状の安全リング17を用いてシリ
コン単結晶Sの落下を防止するように説明したが、それ
に限られることなく、例えば、第6図と第7図に示すよ
うに、支点20を中心にして開閉する一対の係止爪21
を用いて、この係止爪21を閉じた状態(第7図)で、
シリコン単結晶Sの肩部10の下方に配置し、上1TI
Ill 13に同期して上昇させるようにしてもよい。
ぞれ固定された略U字状の安全リング17を用いてシリ
コン単結晶Sの落下を防止するように説明したが、それ
に限られることなく、例えば、第6図と第7図に示すよ
うに、支点20を中心にして開閉する一対の係止爪21
を用いて、この係止爪21を閉じた状態(第7図)で、
シリコン単結晶Sの肩部10の下方に配置し、上1TI
Ill 13に同期して上昇させるようにしてもよい。
また、第8図に示すように、シリコン単結晶Sの肩部1
0を直接、結晶保持具22によって支持して、この結晶
保持具22を引上げスピードと同じスピードで上昇させ
てもよい。このようにすることにJ:す、大千蹟でかつ
良いシリコン単結晶Sを連続して引上げ成長させること
ができる。
0を直接、結晶保持具22によって支持して、この結晶
保持具22を引上げスピードと同じスピードで上昇させ
てもよい。このようにすることにJ:す、大千蹟でかつ
良いシリコン単結晶Sを連続して引上げ成長させること
ができる。
以上説明したように、本発明は、単結晶の直胴部の最上
部に、該直胴部より径の太いh1部を形成したものであ
るから、従来のものと比べて、大重量でかつ長い単結晶
を引1げ合成することができ、生産性及び装置稼動率の
向上を図ることができるにに、万一、地震、機械的衝撃
等が加わって、ネック部が破むしてし、+li結晶を確
実に支持することができて、単結晶が落下することなく
、下部機構の破壊を未然に防止できるという優れた効果
を有する。
部に、該直胴部より径の太いh1部を形成したものであ
るから、従来のものと比べて、大重量でかつ長い単結晶
を引1げ合成することができ、生産性及び装置稼動率の
向上を図ることができるにに、万一、地震、機械的衝撃
等が加わって、ネック部が破むしてし、+li結晶を確
実に支持することができて、単結晶が落下することなく
、下部機構の破壊を未然に防止できるという優れた効果
を有する。
第1図は本発明の一実施例を示す説明図、第2図ないし
第5図は本発明のC7単結晶を製造する単結晶引上げ装
置の一例を示すもので、第2図は概略構成図、第3図は
肩部形成時の説明図、第4図は直胴部形成中の説明図、
第5図は安全リングを設置した状態の説明図、第6図と
第7図は安全リングの他の一例を示すもので、第6図は
係止爪が開いた状態の説明図、第7図は係止爪が閉じた
状態の説明図、第8図は結晶保持具で支えた状態の説明
図、第9図は従来の単結晶の説明図である。 4・・・・・・直胴部、 10・・・・・・肩部(
突起部)、S・・・・・・シリコン単結晶。
第5図は本発明のC7単結晶を製造する単結晶引上げ装
置の一例を示すもので、第2図は概略構成図、第3図は
肩部形成時の説明図、第4図は直胴部形成中の説明図、
第5図は安全リングを設置した状態の説明図、第6図と
第7図は安全リングの他の一例を示すもので、第6図は
係止爪が開いた状態の説明図、第7図は係止爪が閉じた
状態の説明図、第8図は結晶保持具で支えた状態の説明
図、第9図は従来の単結晶の説明図である。 4・・・・・・直胴部、 10・・・・・・肩部(
突起部)、S・・・・・・シリコン単結晶。
Claims (2)
- (1)チョクラルスキー法によって、回転させながら引
上げて成長させた単結晶において、 直胴部の最上部に、該直胴部より径が太い肩部を形成し
たことを特徴とする落下防止保持部を有するCZ単結晶
。 - (2)上記肩部の直径を直胴部より少なくとも6mm以
上太く設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の落下防止保持部を有するCZ単結晶。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62087463A JPS63252991A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 落下防止保持部を有するcz単結晶 |
US07/178,966 US4973518A (en) | 1987-04-09 | 1988-04-07 | Monocrystal rod pulled from a melt |
EP88105661A EP0286133B1 (en) | 1987-04-09 | 1988-04-08 | Monocrystal rod and method of pulling same from a melt and apparatus therefor |
DE8888105661T DE3872745T2 (de) | 1987-04-09 | 1988-04-08 | Einkristallstab, verfahren und vorrichtung zu seiner ziehung aus einer schmelze. |
US07/568,224 US5173270A (en) | 1987-04-09 | 1990-08-16 | Monocrystal rod pulled from a melt |
US07/821,819 US5196086A (en) | 1987-04-09 | 1992-01-17 | Monocrystal rod pulled from a melt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62087463A JPS63252991A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 落下防止保持部を有するcz単結晶 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63252991A true JPS63252991A (ja) | 1988-10-20 |
Family
ID=13915578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62087463A Pending JPS63252991A (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 落下防止保持部を有するcz単結晶 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4973518A (ja) |
EP (1) | EP0286133B1 (ja) |
JP (1) | JPS63252991A (ja) |
DE (1) | DE3872745T2 (ja) |
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- 1987-04-09 JP JP62087463A patent/JPS63252991A/ja active Pending
-
1988
- 1988-04-07 US US07/178,966 patent/US4973518A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-04-08 DE DE8888105661T patent/DE3872745T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-08 EP EP88105661A patent/EP0286133B1/en not_active Expired - Lifetime
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EP0286133B1 (en) | 1992-07-15 |
DE3872745D1 (de) | 1992-08-20 |
EP0286133A1 (en) | 1988-10-12 |
DE3872745T2 (de) | 1993-01-07 |
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