TW408199B - Semiconductor single crystal manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
408199 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 杜 印 製 A7 8ti lie - \ B7 五 、#明城浦患{) 管形i·#步般 進行種結晶昇降機構或單結晶把持 機構之驅動用電源纜線或控制信號用纜線之捲取,故可 防止這些纜線之干擾而變得更方便。 【符號說明】 1 單結晶 la 頸部 lb 蜂腰部 lc 第2頸部 Id 上部錐部 _ le 本體部 2 室 2a 鼓輪收納部 I 3 線 4 線捲取鼓輪 5 馬達電源 6 馬達控制裝置 7 控制用電纜 8 滑環 9 基板 10 單結晶保持裝置 10a 絕熱容器 10b 氬氣收集用錐部 10c 氣體導入口 lOd 氣體排出口 12 請 先 閱 讀 背 Φ- 注 意' 事 項 再
頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 408198 A7 —__ B7 五、發明説明(h 本發明係有關於用以藉由拉起CZ(Cz〇ChraiSki)法以 製造出無差排的單結晶之半導體單結晶製造裝置。 一般,依拉起CZ法之單結晶製造裝置,係將1墨„. 所構成之高耐壓氣密室內減壓至ΙΟΤοιτ左右並流通新鮮 的氬氣,同時將設於室內下方之石英坩堝內之多結晶加 熱以熔融之,在該融液的表面將種結晶從上方浸漬之, 藉由一面令種結晶和石英坩堝旋轉、上下移動、一面將 種結晶拉起,即可在種結晶之下成長出由向上端突出之 圓錐形的上部錐部、圓筒形的本體部、向下端突出之圓 錐形的下部錐部所構成之單結晶(所謂晶棒)。 又,作爲前述成長方法,爲了除去因將種結晶浸漬 於融液表面時之熱衝擊所造成之種結晶的差排(無差排 化)’在將種結晶浸漬於融液表面後,藉由稍加快拉起速 度以形成直徑比種結晶小、例如直徑3〜4min之頸部後, 再開始上述上部錐部之拉起’如此般之達西(Dash)法係 爲人所熟知。 又’介由上述直徑小的頸部,由於無法將大徑、大 重量(150〜200kg以上)之單結晶拉起’例如特公平5_65477 號公報係揭示出,藉由達西法以形成小徑的頸部後,稍 放慢拉起速度以形成大的直徑,接著再稍加快拉起速度 以形成小的直徑,藉此以形成「球狀的蜂腰部」,將此 蜂腰部藉由把持具把持住以將大直徑、<高重量的單結晶 拉起之方法。又,作爲蜂腰部jg持用之習知的裝置,除 了上述公報以外,例如特公平7-103000號公報、特公平 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210χ297公釐) ---Γ-I-----fei.----ΐτ------手 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 408199 88. & , ί: — 五、發明說補Μ ) A7 -*1 —rf·· 一 · - ·,J Π 熱遮蔽板 12 . 種結晶 13 種結晶支持具 14 種結晶昇降機構 15 把持具開關機構 16 配重 17 連結軸 20 把持具 20A ' 20B 臂 20C ' 20D 下端部 20E 、 20F 傾斜部 21 軸 22 開口 23 狹縫 24 導軌 25 凸部 26 桿 27 可動板 27a 中央口 27b 孔 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 408199 at Β7 五、發明説明(}) Ή5號公報中亦有揭示出。 又,作爲其他的習知例,例如特開平5-270974號 公報、特開平7-1729S1號公報所示般,並未形成上述「蜂 腰部」而直接將本體部把持之方法,或特開昭63-252991 號公報、特開平5-270975號公報所示般取代上述之「球 狀的蜂腰部」,而在上部錐部和本體間形成直徑比本體 部大之「環狀的蜂腰部」,以將該「環狀的蜂腰部」把 持之方法。 然而,依上述般之習知的把持裝置,在被真空泵減 壓至lOTorr左右之室內,大徑、大重量(例如本體部的直 徑4〇Omm、重量400kg)之單結晶吊掛用的把持具和驅動 源的傳達機構係在實際上會有困難。若單結晶和把持具 之卡止脫落而造成單結晶之落下,不僅因差排之產生而 •使得單結晶成爲不良品,又會造成石英坩堝之破損,而 在最壞的情況下,用以令石英坩堝旋轉、上下移動之坩 堝軸內部的冷卻水將和高溫的融液反應而造成水蒸氣爆 炸。 本發明係有鑑於上述習知之問題點而提出者,其目 的係提供一種半導體單結晶製造裝置,在被減壓之室內, 可將大徑、大重量的單結晶確實且安全地拉起。 爲了達成上述目的,本發明係將種結晶保持並朝上 下方向昇降用之種結晶昇降機構中之至少驅動部、以及 種結晶下所形成之單結晶的蜂腰部把持用之單結晶把持 機構中之至少驅動部、收納在1個容器內,並將該收納 5 ---^—:----------1Τ—----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 尺度適用个國國家標华(CNS)Λ4規格(210X297公釐 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 408199 l] 五、發明説明(七) 容器朝上下方向昇降》 亦即依本發明,係提供一種半導體單結晶製造裝 置,係依拉起cz法以製造半導體單結晶之半導體單結 晶製造裝置,係具有: 將種結晶保持並朝上下方向昇降用之種結晶昇降機 構;以及 將前述種結晶下所形成之單結晶的蜂腰部把持用之 單結晶把持機構;其特徵在於,係配設有: 用以將前述種結晶昇降機構中之至少驅動部分和單 結晶把持機構中之至少驅動部分收納用之收納容器;以 及 將前述收納容器朝上下方向昇降用之收納容器昇降 機構。 [圖式之簡單說明】 將上述本發明之目的和特徵,藉由配合以下的圖面 之下述實施例的說明以更加明瞭化。 圖1係顯示依本發明的半導體單結晶製造裝置之一 實施例的要部之側斷面圖。 圖2係將圖1的單結晶保持裝置詳細地顯示出之前 視擴大斷面圖。 圖3係顯示圖2的單結晶保持裝置之側面圖。 圖4係顯示圖2的單結晶保持裝崮的變形例之外觀 圖。 圖5係圖2中的可動板之俯視圖。 _6_____ '家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本肓)
•1T 408199 A7 B7 五、發明説明(+) 圖6係顯示作爲圖3中的一對把持具之2個臂的下 端之俯視圖。 以下,參照圖面以說明本發明之較佳實施例。圖1 係顯示依本發明的半導體單結晶製造裝置之一實施例的 要部之側斷面圖。圖2係詳細地顯示出圖1的單結晶保 持裝置之前視擴大斷面圖。圖3係顯示圖2的單結晶保 持裝置之側面圖。圖4係顯示在圖2的單結晶保持裝置 中附設冷卻氣體取入機能的變形例之外觀圖。 圖1係顯示將單結晶1在室2內拉起用之製造裝置 的要部之模式斷面圖。單結晶保持裝置10係在室2內之 上部被線3吊掛,線3係藉線捲取鼓輪4和未圖示出之 線捲取馬達以捲取之。又,線捲取鼓輪4等係配設在室 2的上方之鼓輪收納部2a內,鼓輪收納部2a係安裝成可 _ ,相對室2旋轉般。因此,單結晶保持裝置10,將隨著鼓 輪收納部2a之旋轉而旋轉,並藉由線3、線捲取鼓輪4 等以昇降之。 單結晶保持裝置10,係介由各電力*控制用電纜7, 而接收來自室2外側所設置之馬達電源5和馬達控制裝 置6之電源•馬達控制信號,電力•控制用電纜7係介 由形成於鼓輪收納部2a之滑環8而和馬達電源5以及馬 達控制裝置6相接續,而形成在將單結晶保持裝置10以 圖1之箭頭所示的轉動方向旋轉時不致達生扭轉。又, 在室2之下方,雖然未圖示出,但配設有石英坩堝、石 英坩堝之旋轉•昇降機構、石英坩堝加熱用之加熱器等。 7 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 .線, 經濟部中央標準局员工消费合作社印紫 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )六4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局员工消費合作社印繁 408199 b7__ 五、發明説明(cf) 其次,參照圖2及圖3以詳細地說明單結晶保持裝 置10的構造。該單結晶保持裝置10,係具有圓筒形的 絕熱容器10a和單結晶1把持用之設於絕熱容器10a的 下方之一對把持具20。又,在絕熱容器10a之下方裝設 有熱遮蔽板11。這些構件,係藉由石墨、陶瓷、鉬、碳 等中之任一者以形成出。 又,爲了將絕熱容器l〇a之內部冷卻,宜在絕熱容 器10a的壁面之外側設置未圖示出之冷卻風扇,在絕熱 容器的內部配設帕爾帖元件等固體冷卻元件,並裝 設用以將絕熱容器l〇a外部的氣體導入絕熱容器l〇a內 部之導入手段。圖4係顯示出,在絕熱容器10a的上部 裝設氬氣收集用錐部i〇b,在絕熱容器10a上端形成氣 體導入口 10c、下端形成氣體排出口 10d之變形例。又, 爲了將絕熱容器之絕熱效果提高,在絕熱容器10a 壁面的內側,將低熱傳導率之例如陶瓷材料貼付亦可。 在絕熱容器的內部,係配設用以使得種結晶 (seed)12把持用之種結晶支持具13形成可上下移動之種 結晶昇降機構14,用以使得把持具20的下端部20C、20D 形成可開閉•搖動的狀態之把持具開閉機構15,以及配 重16等。這些構件,係配設在絕熱容器10a的內部所設 置之基板9上,並裝設有從基板9向下方延伸之導軌24。 種結晶昇降機構14和把持具開閉機構ί5的內部構造雖 然未圖示出,但係分別具有種結晶昇降馬達、把持具開 閉馬達以及齒輪機構。種結晶支持具13係裝設在連結軸 __8___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉Λ4規格(2丨0X297公釐) -----------梦 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線. A7 B7 408199 五、發明説明(l:) 17的下端,又,連結軸17的上端所形成之齒輪部保和 種結晶昇降機構14內的齒輪機構相噛合。因此,只要種 結晶昇降機構14內的種結晶昇降馬達轉動’將帶動連結 軸17和種結晶支持具13而使其等朝上下方向移動。 —對把持具20的上端’係裝設成使得設置於絕熱 容器10a的上方之軸2丨的周圔形成可轉動般’在把持具 20的下端部20C、20D設有單結晶1的蜂腰部把持用之 開口 22。又,在把持具20的中央部形成有狹縫23。又, 把持具開閉機構15內之齒輪機構係和桿26的上端所形 成之齒輪部嚙合’裝設於桿26下端之可動板27係沿著 導軌24上下。圖3中,一對把持具20係如後述般,係 配合可動板27的上下移動而形成開、閉狀態’閉合狀態 係以實線代表,打開狀態係以虛線代表。 圖5係可動板27之俯視圖。可動板27上設有連結 軸17通過用之中央口 27a、導軌24通過用之4個孔27b, 又設有4個向外延伸的凸部25 ’這些凸部25係分別和 把持具20的4個狹縫23卡合。因此,把持具開閉機構 15內的把持具開閉馬達的轉動將帶動桿26之朝上移動 而使得可動板27上昇,藉此凸部25係沿著狹縫23上昇, 當其卡合於狹縫23的上端時把持具20的下端部20C、20D 將打開。另一方面,桿26之向下移動將帶動可動板27 之下降,藉此以使得凸部25沿著狹縫33下降,當其卡 合於狹縫23的下端時把持具20的下端部20C、2〇D將 關閉。 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) MX— 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐〉 經濟部中央標率局頁工消资合作社印掣 408199 A7 _B7___ 五、發明説明(°| ) 圖6係用以說明把持具20的下端部20C、20D的開 閉狀態之俯視圖。如圖3所示般,本實施例中一對把持 具20係由可在相對單結晶的拉起方向實質上垂直的方向 (圖6中之箭頭方向)移動之2個臂20A、20B所構成,其 下端部20C、20D,係具有將單結晶的蜂腰部之徑大部從 下方保持住用之傾斜成越靠近開口 22厚度越薄之傾斜部 20E、20F。該 2 個傾斜部 20E、20F,在 2 個臂 20A ' 20B 的下端部20C、20D閉合時,係形成圓形的開口 22形成 用之形狀。又,圖6係顯示2個臂20A、20B的下端部20C、 2〇D幾乎完全閉合前的狀態》又,臂20A、20B,其除了 下端部20C、20D以外的部分係形成幅寬40mm左右、 厚10mm左右、長度600mn!左右,以構成可將蜂腰部保 持用之足夠的力道施加之。又,下端部20C、20D之厚 爲 20〜30mm。 依上述般之構造,在製造單結晶1之場合,係將室 2內減壓至ΙΟΤοιτ左右並將新鮮的氬氣流通之,同時將 設於室2內的下方之石英泔堝內的多結晶加熱並溶融 之,又,令單結晶保持裝置10和石英坩堝轉動。接著, 在把持具20打開之狀態下藉線捲取鼓輪4以將單結晶保 持裝置10降下並藉種結晶昇降機構14以將種結晶12降 下,以相對室2下方之石英坩堝內的矽融液表面,使得 把持具20的下端不致接觸般且使得種續晶12形成浸漬 般。接著經過既定時間後,以較快的速度將種結晶12拉 起’而在種結晶12下形成直徑3〜4mm之小徑的頸部la, _____10__ 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背兩之注意事項再填寫本頁)
經濟部中夾橾準局貝工消費合作社印製 408199 A7 _B7 五、發明説明(t) 接著稍放慢拉起速度以形成大徑部後,再稍加快拉起速 度以在頸部la下形成球狀的蜂腰部lb。 接著在蜂腰部lb下,將直徑可承受單結晶1的重 量之第2頸部U形成出,並藉由控制單結晶保持具10 的高度位置和種結晶12的高度位置而藉把持具開閉機構 12以將把持具20的下端閉合,藉此以將蜂腰部lb之下 把持住。且,只要把持具20將蜂腰部lb之下把持住, 單結晶保持裝置10將開始上昇並藉由緩慢地減緩速度以 形成上部錐部Id,接著藉由一定速度下之拉起以形成圓 筒形的本體部le。又,在拉起時,係令石英坩堝上昇成 可使得矽融液表面的高度位置經常保持一定。 又,較佳之形態爲,配設種結晶昇降機構Η或單 結晶保持具開閉機構15的驅動用電源電纜及/或控制信 '號用電纜之同步捲取機構,以和單結晶保持裝置10吊掛 用線3之捲取用線捲取鼓輪4的轉動彤成同步般之進行 驅動用電源纜線或控制信號用纜線7之捲取。 .依以上所說明般之本發明’係將種結晶保持並朝上 下方向昇降用之種結晶昇降機構中之至少驅動部、以及 種結晶下所形成的單結晶的蜂腰部把持用之單結晶把持 機構中之至少驅動部、收納在1個容器內,並將該收納 容器朝上下方向昇降,故可在被減壓之室內將大徑 '大 重量的單結晶確實且安全地拉起。又’ <由於令容器形成 絕熱構造並具備冷细機能’故可防止對內部之驅動部所 造成之不佳的影響;又和收納容器吊掛用線之捲取機構 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Ρ 訂 線, 本纸张尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2]0Χ297公楚) 408199 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 杜 印 製 A7 8ti lie - \ B7 五 、#明城浦患{) 管形i·#步般 進行種結晶昇降機構或單結晶把持 機構之驅動用電源纜線或控制信號用纜線之捲取,故可 防止這些纜線之干擾而變得更方便。 【符號說明】 1 單結晶 la 頸部 lb 蜂腰部 lc 第2頸部 Id 上部錐部 _ le 本體部 2 室 2a 鼓輪收納部 I 3 線 4 線捲取鼓輪 5 馬達電源 6 馬達控制裝置 7 控制用電纜 8 滑環 9 基板 10 單結晶保持裝置 10a 絕熱容器 10b 氬氣收集用錐部 10c 氣體導入口 lOd 氣體排出口 12 請 先 閱 讀 背 Φ- 注 意' 事 項 再
頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 408199 88. & , ί: — 五、發明說補Μ ) A7 -*1 —rf·· 一 · - ·,J Π 熱遮蔽板 12 . 種結晶 13 種結晶支持具 14 種結晶昇降機構 15 把持具開關機構 16 配重 17 連結軸 20 把持具 20A ' 20B 臂 20C ' 20D 下端部 20E 、 20F 傾斜部 21 軸 22 開口 23 狹縫 24 導軌 25 凸部 26 桿 27 可動板 27a 中央口 27b 孔 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- A8 B8 C8 D8 伽i99 申請專利範圍 1. 一種半造半導體單結晶1之半導體單結晶製造裝置,係具有: 將種結晶12保持並朝上下方向昇降用之種結晶昇降機構 14 ;以及 將前述種結晶12下所形成之單結晶1的蜂腰部lb 粑持用之單結晶把持機構20 ;其特徵在於,係配設有: 用以將前述種結晶昇降機構14中之至少驅動部分和 單結晶把持機構20中之至少驅動部分收納用之收納容器 1 Oa,以及 . 將前述收納容器10a朝上下方向昇降用之收納容器 昇降機構:- 其中_前述收納容器10a係髟成耐熱構造,而前述收 納容器昇降機構,係具有前述收納容器吊掛用線之捲取 機構。 2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中更配設將前述收納容器10a的內部冷卻用之 冷卻手段。 3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中之冷卻手段,係具有擇自設於前述收納容器 10a的外部之冷卻風扇、設於收納容器的內部之固體冷卻 元件、用以將收納容器外部的氣體導入收納容器內之導 入手段中之至少丨者以上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中之單結晶把持機構,係具有2個以上位於前 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A8 B8 C8 D8 伽i99 申請專利範圍 1. 一種半造半導體單結晶1之半導體單結晶製造裝置,係具有: 將種結晶12保持並朝上下方向昇降用之種結晶昇降機構 14 ;以及 將前述種結晶12下所形成之單結晶1的蜂腰部lb 粑持用之單結晶把持機構20 ;其特徵在於,係配設有: 用以將前述種結晶昇降機構14中之至少驅動部分和 單結晶把持機構20中之至少驅動部分收納用之收納容器 1 Oa,以及 . 將前述收納容器10a朝上下方向昇降用之收納容器 昇降機構:- 其中_前述收納容器10a係髟成耐熱構造,而前述收 納容器昇降機構,係具有前述收納容器吊掛用線之捲取 機構。 2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中更配設將前述收納容器10a的內部冷卻用之 冷卻手段。 3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中之冷卻手段,係具有擇自設於前述收納容器 10a的外部之冷卻風扇、設於收納容器的內部之固體冷卻 元件、用以將收納容器外部的氣體導入收納容器內之導 入手段中之至少丨者以上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中之單結晶把持機構,係具有2個以上位於前 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A8 B8 C8 D8 ^08199 申請專利範圍 述收納容器的下方之構件,該構件係在相對前述單結晶 的拉起方向實質上垂直的方向移動並開閉之,藉此以將 單結晶的蜂腰部lb之徑大部從下方把持住。 5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中之單結晶把持機構,係具有以前述收,韵容器 中之任一點爲中心而轉動之複數個臂,以及可沿著前述 臂上所設的狹縫23移動之構件。 6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體單結晶製造 裝置,其中更具有同步捲取機構,以和前述線之捲取機 構形成同步般,進行單結晶把持機構的驅動用電源纜線 及/或控制信號用纜線7之捲取。 (請先盼讀背面之注意事項再填寫本頁) --3 r-綠- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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