JPS63270383A

JPS63270383A - 半導体結晶棒の支持装置

Info

Publication number: JPS63270383A
Application number: JP62103820A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ikeda; 泰弘池田; Koji Mizuishi; 孝司水石
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-11-08
Also published as: DE3771493D1; EP0288639B1; US4886647A; EP0288639A1; JPH0479995B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はＦＺ法による結晶成長によって得られる単結晶
棒の円錐部を支持する半導体結晶棒の支持装置に関する
。

（技術の背景）半導体基板の製作過程に所謂ＦＺ法（浮遊帯域精製法）
が採用されるが、この方法は含シリコン化合物の熱分解
又は還元反応による気相成長又はインゴット鋳造により
て得られた細長いシリコンの多結晶棒を高純度の単結晶
棒に変換すると同時に、多結晶棒から不純物を除去する
ものであって、具体的には多結晶棒の一部を誘導加熱コ
イル等の加熱手段によって加熱して短かい溶融帯域を形
成し、垂直に配置された多結晶棒を加熱手段に対してゆ
っくりと相対移動させることによって溶融帯域を多結晶
棒の長さ方向に沿って移動させる方法である。このとき
、溶融帯域は支持されることなく、電磁力１重力及び表
面張力によってのみ所定位置に保持され、この溶融帯域
が移動するにつれて該溶融帯域の直後の材料は単結晶棒
として固体化する。尚、単結晶成長は、最初細い棒状の
種結晶を核として自己種結晶化法を継続し、該桂結品の
上方に単結晶棒か形成されてゆく。

ところで、上記単結晶棒は細い種結晶によって支持され
るが、単結晶成長と共に該単結晶棒は長くなり、その重
量及び機械的振動のために生起される破損防止のために
これの一部を支持しなければ、種結晶の破断、溶融劇料
の滴下等のトラブルか発生する虞かある。

そこで、ＦＺ法における単結晶棒の支持装置が提案され
ている（例えば、特開昭５２−６３１０号、特公昭５７
−５０７５４号、特公昭６０−４８４７９号公報参照）
が、装置が大型化したり。

支持が不安定である等の欠点かある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、単結晶棒を確実に垂直に支持することかでき
る小型・コンパクトな半導体結晶棒の支持装置を提供す
るにある。

（聞題点を解決するための−Ｌ段）上記１１的を達成すべく本発す１は、ＦＺ法により得ら
れる単結晶棒の円錐部に当接結合してこれを保持すべき
円形若しくは非円形孔を右し、且っ水ｆ移動自在に支持
される移動リングと、該移動リングを固定するロック手
段と、同移動リングをト下旬せしめる駆動手段を含んで
本発明装置を構成した。

（作用）而して、ロック手段を解除した状態で、駆動手段によっ
て移動ソングを上動させ、該移動リングの円形若しくは
非円形孔を単結晶棒に当接係合せしめれば、移動リング
は水平移動自在であるため、該移動リングに設けた円形
若しくは非円形孔か単結晶棒の円＃ｉ部の凹凸に追従し
て自動調心がなされる。その後、ロック手段によって移
動リングを固定すれば、単結晶棒は移動リングによって
確実に垂直に支持される。又、当該支持装置は移動リン
グの上下動によって所要の作用をなすため、大きな設置
スペースを要さず、小型・コンパクトに構成され得る。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は本発明に係る支持装置の作用を説明
する縦断面図、第４図は第１図のｆｆ−ＩＶ線断面図、
第５図は第２図Ａ部の拡大詳細図、第６図は第２図の■
−■線断面図、第７図は第３図の■−■ｌｉ！ｌｒ面図
である。

第１図においてｌは垂直に起立する中空の外輪であって
、該外軸ｌの内部にはこれと同軸的に中実の中軸２が配
されており、これら外軸ｌ及び中軸２の下端部には、こ
れらを一定速度で回転駆動すべきモータ等の駆動源（図
示せず）及び一定速度で上下動せしめる低圧油圧シリン
ダ等の駆動手段が設けられている。尚、低圧油圧シリン
ダ等の駆動手段は、中軸２を外軸ｌに対して相対的に上
下動せしめることができる構成を有している。

ところで、上記外軸ｌの上端部には１種保持几３が結着
されており、同外軸ｌの該種保持几３の下方には、第４
図にも示す如く、３本のスリット４・・・が等角度ピッ
チ（１２０”ピッチ）で長さ方向（上下方向）に形成さ
れている。

他方、前記中軸２の上端部には、３木の支持棒５・−・
か立設されており、支持棒５・・・の水平部５ａ・・・
は、第１１に示す如く、外軸ｌに形成された前記スリッ
ト４・・・を貫通して外軸ｌの外方に放射状に臨み、該
水平部５　ａ−の外端部から垂直に起立する垂直ｆ１５
　ｂ−・・の上端にはリング状の支持リング６が結着支
持されている。そして、この支持リング６の上面には同
一円周上に複数の凹溝６　ａ　・−・が形成され、各凹
ｙｔ６ａ内には、第５図に詳細に示す如く、スプリング
７が埋設されており、スプリング７にはボール保持具８
を介してボール９が弾性支持されている。尚、上記支持
リング６の上面には、摩擦係数増大を目的として多数の
針状突起が形成されている。又、各ボール９は、第１　
［Ｍに示す状態では支持リング６の上面から幾分突出し
た位置に保持されている。

又、前記軸保持具３の段部３ａには、第１図に示す如く
、平円板状の移動リングｌＯが載置されており、この移
動リングｌＯの中央部には、：５６図に示す如く、三角
形の非円形孔１１が穿設されている。この移動リングｌ
Ｏはセラミックス、超硬金属等の高硬度材料にて製作さ
れ、その裏面（下面）の前記ボール９・・・どの接触面
を除く部分には銀、銅等の軟質金属のメッキ層１２が形
成されている。

ところで、前記軸保持具３の中央部には細い種結晶１３
が起立保持されており、該種結晶１３の上方は狭窄部１
４、単結晶棒１５の円錐部１５ａ、浮遊帯域１６．多結
晶棒１７を順次構成している。尚、上記多結晶棒１７の
上端部は不図示の支持装置によって支持されており、こ
れはモータ等の駆動Ｓ（図示せず）によって一定速度で
回転駆動される。又、第１図中、１８は加熱手段たる高
周波コイルであって、これは不図示の高周波発生器に接
続されている。

次に本支持装置の作用を説明する。

第１図はｒｌを結晶棒１５の円ｊｌｌＦ！１１５ａが形
成された直後の状態を示しており、この状態に至るまで
当該支持装置は種溶着及び円錐部１５ａの形成を阻害し
ないよう種保持Ａ３の下方で待機している。

そして、ｍ結晶成長が進み、単結晶棒１５の長さか一定
値以上にな９た時点で、第２１５ｉＩに示す如く、中軸
２が駆動手段によって支持棒５・・・及び支持リング６
と共に一体に上動せしめられる。すると、支持リング６
は軸保持具３の段部３ａに載ｌされていた移動リング１
０（第１図参照）を＃ｉ数のボール９・・・を介して持
ち上げる。この段階では、移動リングｌＯが第２図に示
す如くボール９・・・のみによって支持されるべくスプ
リング７・・・のばね定数が決定されており、従って移
動リングｌＯの下面は支持リング６の上面に密着してお
らず、両者の間には隙間が形成されて該移動リングｌＯ
は水平移動自在に支持されることとなる。

そして、移動リング１０が上動すると、第２図及び第６
図に示す如く、該移動ソング１９に穿設した非円形孔１
１が単結晶棒１５の円錐部１５ａと１点ａで先ず接触す
る。その後、更に移動リングＩＯを上動せしめると、移
動リングｌＯは前述の如く水平移動自在であるため、該
移動リング１０は非円形孔１１と円錐部１５ａとの間の
隙間を埋める方向（第２図の矢印方向）に移動し、ここ
に自？ｌｌ５ｉＩ心がなされる。この結果、移動リング
ｌＯの非円形孔１１は、第３図及び第７図に示す如く、
単結晶棒１５の円錐部１５ａと３点ａ。

ｂ、ｃにて接触する。そして、更に支持リング６を上動
せしめれば、移動リングｌＯはそれ以上の上動は不可能
であるため、移動リングｌＯを弾性支持していたスプリ
ング７・・・が圧縮せしめられ、移動リング１０は支持
リング６の上面に密着してその移動がロックされ、ここ
に単結晶棒１５の円錐部１５ａが確実に垂直に支持され
る。尚、移動リングｌＯの下面には軟質のメッキ層１２
が形成され、支持リング６の上面には針状突起が形成さ
れているため、両者間には大きな接触摩擦抵抗が作用し
、移動リング１０の水平移動は確実にロックされる。

以上のように当該支持装置によれば、単結晶棒１５の円
Ｍ部１５ａが確実に垂直に支持されるが、この支持は移
動リング１０の上下動のみによってなされるため、酋該
支持装置は大きなスペースを要さず、小型・コンパクト
に、且つ既設の装置に大きな変更を加えることなく簡易
にａ成され得る。

第８図及び第９図に末完１月の変更実施例を示す。

即ち、第８図及び第９図は変更実施例に係る支持装置の
縦断面図であり、これらの図においては第１図乃至第３
図に示したと同一要素には同一符号を付している。

本変更実施例においては、支持リング６の上面にリング
状のボール保持具１８に保持された複数のボール１９−
・・を配し、同支持リング６の下面に電磁石２０を固設
している。尚、上記ボール１９・・・、ボール保持Ａ１
８及び移動リングｌＯの下面は、電磁力による結合を強
固ならしめるために磁性体にて構成されている。

而して、第８図に示す状態から中軸２を支持リング６と
共に上動せしめれば、第９図に示す如く移動リング１０
はボール１９・・・に支持されるため水平移動自在であ
り、該移動リングｌＯに穿設された非円形孔１１は単結
晶棒１５の円錐部１５ａに均一に多点接触し、自動調心
作用がなされる。

そして、この時点で電磁石２０を駆動して移動リングｌ
Ｏを吸着すれば、前記と同様にして単結晶棒１５の円錐
部１５ａが確実に垂直に支持される。このとき単結晶棒
１５の円錐部１５ａと移動リング１０の非円形孔１１と
の間にできると思われる空隙は、中軸２の押し上げを微
調整することによりて解消され得る。

尚、以上の実施例においては非円形孔１１として特に三
角形孔を採用したが、その他の多角形孔或いは円形孔内
方に複数の突起が突設されているものを採用してもよい
、又、非円形孔１１の代わりに円形孔を採用しても前記
と同様の効果が得られる。

（発明の効果）以北の説明で明らかな如く本発明によれば、ＦＺ法によ
り得られる単結晶棒の円錐部に当接係合してこれを保持
すべき円形若しくは非円形孔を有し、［つ水モ移動自在
に支持される移動リングと、該移動リングを固定するロ
ック手段と、同移動リングをＬ下旬せしめる駆動手段を
含んで支持装置を構成したため、単結晶棒を確実に垂直
に支持することができるとともに、当該支持装置の小型
・コンパクト化を図ることができるという効果か得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る支持装置の作用を説明
する縦断面図、第４図は第１図のｆｆ−ＩＴ線断面図、
第５図は第２図Ａ部の拡大詳細図、第６Ｖｊ１は第２図
の■−■線断面図、第７図は第３図の■−■線断面図、
第８図及び第９図は本発明の変更実施例に係る支持装置
の縦断面図である。６・！・支持リング、７・・・スプリング、９，１９・
・・ボール、１０−・・移動リング、１１−・・非円形
孔、ｉｓ−・・単結晶棒、１５　ａ−円錐部、２０−・
・電磁石。特　許　出　願　人　信越半導体株式会社代理人　渭理
士　　　山　下亮− 第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＦＺ法による結晶成長によって得られる単結晶棒
の円錐部を支持する装置であって、上記単結晶棒の円錐
部に当接係合してこれを保持すべき円形若しくは非円形
孔を有し、且つ水平移動自在に支持される移動リングと
、該移動リングを固定するロック手段と、同移動リング
を上下動せしめる駆動手段を含んで構成されることを特
徴とする半導体結晶棒の支持装置。
（２）前記ロック手段は、前記移動リングを弾性支持す
るスプリング又は同移動リングを吸着すべき電磁石にて
構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体結晶棒の支持装置。
（３）前記ロック手段において、前記移動リングの下面
に軟質メッキ層を形成し、該移動リングを支持すべき支
持リングの上面に針状突起を形成したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体結晶棒の
支持装置。