541365 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 技術領域 更 ？ 彡示圖 纟i 合預狀置用或 纟以 為減 ,以晶 件表， 及墨嵌按圓配晶棒具τκί設 ，於 置 hg έ 画圖 丨Ϊ 的向心側結拉持 d 配 際放 t 结 一兀 以 石 之 裝me單 路 1 面 a 製方同外的提保 側 之置 拉 第斷21&墨頭以的融由由 g 外36時 提 h I 。式 堝 $ 石箭側22溶有介J139晶暫 S 等 之 晶 1彡· ^拉模 坩 1 於中外器以設端？ 室 結其 a 砂等 筒 控 結 r Ϊ } 提之 製 g 合圖的熱瑱吊前JP容 單使 SB - 1m4 單 ci o 路法置 英 ξ 嵌以 2 加充上的\-、 的 拉體 ◦ 提 C-O 底 1 Κ 及 ΖΛ、、 置 電 C 裝 石 為為堝於内軸24§s方 提氣 法(CBS裝 體由拉 之“則8affi並21心上30性 方法Μ拉 積為提 狀UUP2。，堝巾拉U21a 0 拉基Η提 型晶晶 形11212822^的提f 堝 裝人 法 之堝合 1 件 提斯 Ϊ 晶 大結結 筒 軸器於 2 該 Ϊ 坩 拉導 拉 ί 側»嵌 组 晶勞 — 結 I 單單 圓卜彳纟持熱而堝在…於 提於 trr ί 提 i S 彳了 外製及 ：α ί 些 ί m έ 結克%L 砂的 。底 ca l 支力 ，谢 ， 面 晶並 I ^ / ..... 1 cm Y 4 I® 匕 3 ¾傑 及]fig 用ίίι有 2 ts2&2 方 ^ 於以 t 法 製分習 坩由堝 持式筒 。軸50一 。單後 關於 Η 方 於部之的21坩 &支熱溫23拉13,19述壓 為關)ρ拉 用大用中堝製 的加，保液提曰曰内置上減 明為法提 使的使其坩英 轉阻的融的 W39裝用内 發之CZ晶景 前板所示述石 b 旋電狀溶成¾室測使39 本言稱結背 目基法表上該21ao度置 圓的形 I 容計於室 細下單術 用CZ21於堝28速配心料等 a 的學 容 詳以的 t 成該中 合坩部定的 同原線34式光 將 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 3 39 112 541365 A7 B7 五、發明説明（2 ) 壓之惰性氣體氣氛中之後，由加熱器22將結晶原料溶融。 i 其次將提拉軸2 4與支持軸2 8同一軸心但反方向以預定 速度一面旋轉一面使裝設於保持具34a的結晶種35接著溶 融液2 3而開始單結晶3 6的提拉，隨著提拉工作之進行於結 晶種3 5的前端使結晶成長，然暫時使其結晶至細小直徑以 形成頸部36a (以下稱該程序為頸部形成程序）。 其次由頸部36a再成長至預定的直徑形成肩部36b後， 形成預定直徑及預定長度的主體36c。其後將單結晶36的 直徑慢慢縮小，並慢慢降下單結晶36全體的溫度，於形成 終端錐形體後將單結晶36自溶融液23切離。又於上述程序 中，由使用光學計測裝置1 9測定單結晶3 6形成時之溶融液 2 3表面的成長界面的亮度以測定單結晶3 6的直徑，而依據 其測定結果控制其直徑。 於上述習用的單結晶提拉方法中，為了排除將結晶種 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 5浸著於溶融液2 3時因熱衝擊而引起的轉位（d i s U c a t i ο η ,國立論譯館譯為「差排」，惟「差排」一詞並不常用， 本文中稱為轉位）而於結晶種35的下方形成頸部36a。通常 該頸部36a的直徑為3i〇ffi程度而長度為30mm程度，而於提拉 直徑約為6英时，重量為80kg程度的單結晶36時，以上述 頸部36a的直徑亦足以十分支持所提拉之單結晶36。 然而應於近年來的半導體裝置之高積體化，低成本化 及生産的效率化，對於晶圓亦要求大口徑化，例如最近則 寄望於直徑約12英时（300mm),重量為300kg程度的單結晶 36之製造。於此以習用的頸部36a之直徑（通常為3ιηπι程度） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 4 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（3 ) ，則耐不住提拉之車結晶36的重量而於頸部36a發生破損 以致單結晶3 6掉下的問題。 為解決上述問題，已知有一種於頸部之下形成逐漸加 大單結晶的直徑之擴大部之後，又逐漸縮小直徑形成較前 述頸部直徑為大的縮小部而以支持裝置支持該縮小部將單 結晶提拉的方法。 第2圖表示組裝有上述單結晶支持裝置之習用單結晶 提拉裝置的模式斷面圖（特公平7-515號公報），圖中51表 示坩堝。 略呈有底圓筒形狀的坩堝51内充填有溶融單結晶原料 的溶融液53。坩堝51的上方吊設提拉用線41a,該提拉用 線41a以線驅動部47可使其上下方向移動並可依箭頭A方 向旋轉。提拉用線41a的下端部連接圓棒狀的提拉軸41b, 經濟部中央標準局窗〈工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該提拉軸4 1 b的外側方介由軸承4 2 a以旋轉自如的方式配設 管狀的轉子42。提拉軸41b的上部裝設馬達43,該馬達43 傺連結於轉子42的上部，同時以電性的連接於收部部43a 。當於收訊部43a接收到由設於單結晶提拉裝置40之容室（ chamber未圖示）外部的送訊裝置（未画示）發出的訊號時， 馬達43即被驅動而使轉子42向箭頭B或C所示的方向旋動 。又轉子42的外周形成公螺絲部42b,公螺絲部42b螺合圓 板狀的支持部44a,由支持部44a的下部延設圓筒狀的把持 部44b,把持部44b的内面以相對形成上下方向的導溝44c 。於把持部44b的下部形成複數値的缺口部44d,又於缺口 部44d内將爪部44e以旋轉自如的方式樞支，把持部44b的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 5 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（4 ) 下端部形成止動部44f,爪部44e可向上方轉動，然而向下 方的轉動則由止動部44f限制。把持裝置44為由上述支持 部44a,把持部44b,爪部44e,止動部44f等所構成。另一 方面提拉軸41b之下端部連結保持具41c,保持具41c的外 周固定以凸緣45,該凸緣45的外周與導溝44c内以上下方 向滑動自如之方式掛合；當轉子42旋轉，把持裝置44的旋 轉受到限制而使把持裝置44做上下方向的移動。單結晶支 持裝置4〇3為由上述提拉軸41b,轉子42,馬達43,把持裝 置44,凸緣45等所構成。又保持具41c的下端部則裝設有 結晶種4 1 d。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 使用上述構成之單結晶提拉裝置40提拉單結晶46時， 驅動馬達43做正方向轉動而例如使轉子42向箭頭B所示方 向轉動，並使與其螺合的把持裝置44向上方移動。其次驅 動線驅動部47,介由提拉用線41a,提拉軸41b使保持具 4 1 c向下方移動，由此使結晶種4 1 d浸漬於溶融液5 3。其 次驅動線驅動部47使提拉用線41 a旋轉並以比較快的速度 提拉而形成頸部46a。其次減低速度將提拉用線41a往上提 拉即於頸部46a下方形成具有大直徑的擴大部46b。然後再 以比較快的速度將提拉用線41a往上提拉，而於其下方形 成直徑較擴大部46b為小的縮小部46c,其次逐漸減低速度 提拉卽於縮小部46c的下方形成扃部（shoulder)46d。此時 用前述送訊裝置將訊號送至收訊部43a,將馬達43反轉驅 動使轉子42向箭頭c所示之方向旋轉，把持裝置44即向下 方移動，當爪部4“擋接擴大部46b時，爪部44e以避開擴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 6 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（5 ) 大部46b的狀態相對的向上方旋轉後掛合於縮小部46c。其 次停止馬達43,以預定速度將提拉用線41a向上提拉，則 為由單結晶支持裝置40a把持的狀態於扃部46d的下方形成 著預定直徑的主體46e。 要將成長的單結晶46自溶融液53切離時，為防止因熱 衝擊發生的轉移及防止傳播至成為製品部的主體46e,採 用以比較快的速度將提拉用線41a向上提拉，慢慢的減小 結晶直徑形成反圓錐形的結晶尾部（未圖示），於直徑小到 發生轉移亦不致傳播至製品部的時點將其自溶融液53切離 的方法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用由上述單結晶提拉裝置40,雖能提拉大型的單結 晶46 ,但與使用習用之單結晶提拉裝置30時同樣的，於使 用光學計測裝置1 9欲控制直徑時，在形成縮小部4 6 c之際 成長界面隱蔽於擴大部46b之後以致無法觀察其成長。因 而形成縮小部46c之際要使用光學計測裝置19控制單結晶 46的直徑很困難，而有難以形成具有預定形狀之縮小部 4 6 c的問題。並且由於有雞以控制縮小部4 6 c的形狀，以致 不容易因應溶融液53之溫度等條件之變化，因而有容易將 轉移導入於縮小部46c的問題。 一面保持縮小部46c —面提拉單結晶46之習用的單結 晶提拉裝置4 0 (第2圖），其機構複雜，必需直接於溶融液 53之上方之高溫氣氛中配置複雜的單結晶支持裝置40a, 因而有容易發生故障等的問題。 另外以往亦有一種保持縮小部的機構與提拉單結晶之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 7 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（6 ) 提拉軸為獨立的升降之單結晶提拉裝置，然該裝置不易取 得升降速度及回轉數的同步，而有於中心軸稍許發生偏差 即不易確實保持單結晶的問題。 又構成上述單結晶提拉裝置40的單結晶支持裝置40 a 為以爪部44e把持縮小部46c的構造，因而其掛合力弱，另 亦有爪部4 4 e容易破損的問題。 發明的椐示 本發明有鑑於上述問題，以提供能安定的控制形成單 結晶之縮小部的直徑之單結晶提拉方法為其目的之一。 又本發明以提供機構比較簡單，在高溫氣氛中亦不容 易故障，於提拉的初期階段以保持具與單結晶保持裝置為 一體化而不必特別取得回轉速度及回轉數的同步，不致發 生中心軸的偏差，縮小部之直徑及長度稍許發生變化亦可 確實保持縮小部的單結晶提拉裝置為其另一目的。 為達成上述的目的，本發明的單結晶提拉方法U)係 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 單包轉 慢 將方成 的 ，旋 慢後拉形 面法種 徑 之提面 界方 晶 直驟晶 一 液之 結成之 步結徑 融拉該形晶 成單直 溶提使部結 形的其 測上 面頸單 部驟定 計向一的將 大步測 置面液部後擴成常 裝一融頸之該形經 測徑溶成驟於部置 計直 的形步 及小裝 學其内方成以縮測 光著 堝下形 ，的計 。 之制坩 的部驟 小學者 方控於種頸步 縮光徵 上面漬 晶該成 慢述特 堝一浸結 ，形 慢前其 坦而種述驟部 徑面為 於 徑晶前 步大直 一 部 設直結於 g 擴之以小 配之將面in的晶而縮 用晶 ： lck大結 ，述 使結含而ne擴單法前 39 112 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 541365 广 A7 B7 五、發明説明（7 ) 依上述單結晶提拉方法（1 ),於形成前述縮小部之際， 由於常時監視其成長而測定其直徑，得以良好精度控制前 述縮小部的形狀，當溶融液的溫度等發生變化時亦可確實 的因應。由於此於形成縮小部時不致於將轉移導入，得以 提拉不含轉移現象等之缺陷的單結晶。 本發明的單結晶提拉裝置（1 ),為以具備對於結晶種 之下方形成有頸部，該頸部的下方形成有擴大部及縮小部 的單結晶以保持著前述縮小部將其提拉之單結晶保持裝置 的單結晶提拉裝置，並以具備構成前述單結晶保持裝置而 將掛合於前述單結晶之縮小部的掛合部由待機位置移動至 縮小部掛合位置的按壓裝置為其特徽。 又侬本發明的單結晶提拉裝置（2 ),為於上述單結晶 提拉裝置（1),以前述單結晶保持裝置之掛合部形成平面 視略呈V字形，ϋ字形，c字形或為弧形狀為其特徵。 依上述單結晶提拉裝置（1)或（2),由於以前述按壓裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 移的裝 置晶壓 位結按 機單述 待於前 由成由 部形為 合持置 掛保裝 述的持 前實保 的確晶 置更結 裝此單 持因述 保，前 晶置於 結位由 單合 又 述掛 。 前部部 成小小 構縮縮 將至述 置動前 前 保 又實 , 確 成可 構亦 所差 構偏 機許 單稍 簡置 的位 部的 、 RM WJ 咅 縮小 述縮 前述 於前 合於 掛成 以形 由可 , 部 壓 合 按掛 置述 狀拉 形提 的 晶 部結 小 單 縮述 述上 。 前 用晶 持使結 由 此 因 Ο 障 故 生 發 易 不 亦 下 溫 高 在 單 的 量 S 大 拉 提 的 實 確 並 全 安 可 置 裝 置 裝 拉 提 晶 結 單 的 明 發 本 拉 提 晶 結 單 述 上 於 為 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 9 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（8 ) 裝置（1)或（2),將結晶種保持具與單結晶保持裝置一體化 後，將前述掛合部掛合於前述縮小部的構成為其特徵。 依上述單結晶提拉裝置（3 ),於單結晶提拉的近於初 期階段將前述結晶種保持具與前述單結晶保持裝置一體化 ,因此不需特別取得回轉速度及回轉數的同步，使得不容 易發生中心軸的偏差，而容易提拉特性優良的單結晶。 本發明的單結晶提拉裝置（4 ),為以具備對於結晶種 之下方形成有頸部，該頸部的下方形成由擴大部及縮小部 構成的掛合部的單結晶而以保持著前述掛合部將其提拉之 單結晶保持裝置的單結晶提拉裝置，而前述單結晶保持裝 置包含1對包圍前述單結晶之前述掛合部兩側的把持部所 構成，並以具備將上述1對把持部由待機位置移動至掛合 部把持位置的按壓裝置為其特徵。 本發明的單結晶提拉裝置（5 ),為於上述單結晶提拉 裝置（4),而以前述單結晶保持裝置之前述把持部的内側 形狀與前述單結晶之前述掛合部的外形略成一致為其特徵 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依上述單結晶提拉裝置（4)或（5),由於將構成前述單 結晶保持裝置之前述把持部由前述按壓裝置自待機位置移 動至掛合部把持位置，因此更將形成於單結晶之前述掛合 部確實的把持（保持）於前述把持部。又前述單結晶保持裝 置為以前述按壓裝置按壓時即將前述掛合部把持的簡單機 構所構成，即使於高溫下亦少有故障。因此由使用上述單 結晶提拉裝置（4)或（5)可安全並確實的提拉大重量的單結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 10 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（9 ) 晶。 本發明的單結晶提拉裝置（6 ),為於上述單結晶提拉 裝置（4)或（5),而以前述單結晶保持裝置之含有1對把持 部的把持組件為移動自如的支持於把持組件支持用圓板， 並由連結機構將該1對把持部對單結晶的中心經常對稱的 移動而構成為其特徽。 依上述單結晶提拉裝置（6),由於構成前述單結晶保 持裝置之前述把持部為由兩側對單結晶的中心為對稱的移 動將前述掛合部包圍的把持，因此於把持前述掛合部時不 致對單結晶構成破損，得以安全並確實的保持單結晶。 本發明的單結晶提拉裝置（7),為於上述單結晶提拉 裝置（4)〜（6)的任一裝置，而於求得結晶種保持具與前述 單結晶保持裝置的一體化後，前述把持部為將前述掛合部 把持的構成為其特徵。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 依上述單結晶提拉裝置（7),由於在拉接近提拉單結 晶的初期階段將前述結晶種保持具與前述單結晶保持裝置 一體化，因此不需特別取得回轉速度及回轉數的同步，又 不容易發中心軸的偏差，得以容易提拉特性優良的單結晶 Ο 圖而的簡蜇說明 第1圖表示習用之單結晶提拉裝置的模式斷面圖。 第2圖表示另一習用之單結晶提拉裝置的模式斷面圖 0 第3圖表示本發明之實施形態的單結晶提拉裝置的模 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 39112 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 541365 A7 B7 五、發明説明（10式斷面圖。 晶 結 單 的 置 裝 拉 提 晶 結 單 成 構 之 態 形 施 實 示 表 圖 4 第 圖 面 側 面 斷 分V-部之 的圖 式 4 模第 之示 傍表 近圖 置 5 裝第 持 保 圖 面 斷 線 晶 結 單 的 置 裝 拉 提 晶 結 單 成 構 之 態 形 施 實 示 表 圖 6 第 圖 面 平 式 模 之 置 裝 持 保 置 裝 拉 提 晶 結 單 的 態 形 施 實 1 另 之 明 發 本 示 表 圖 7 第 單 成 奪 構 之 置 裝 拉 提 晶 結 單 的 態 形 施 實 示 10表 圖 } 面(a 斷圖 縱 8 式第 模 的 圖 面 正 式 模 的 件 部 持 把 的 置 〇 裝圖 持面 保平 晶為 結C) 圖 面 側 為 晶 結 單 之 置 裝 拉 提 晶 結 單 成 構 之 態 c 形圖 施面 實平 示式 表模 圖的 9 置 第裝 持 保 形 旆 審 佳 最 的 明 發 晶 結 單 及 法 方 拉 提 晶 結 單 之 明 發 本 明 〇 説 態 面形 圖施 據實 依的 下置 以裝 拉 提 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 ►衣— 訂, 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 圖 對 。 以提 置 前 裝為 拉拉 提提 晶 的 結晶 單結 及 單 法之 方量 拉重 提大 晶 ， 結徑 單 口 之大 態之 形上 施以 實时 本英 第第 3 4 面裝 斷持 縱保 式晶 模結 S 眞 13写 置之 裝置 拉裝 提拉 晶提 結晶 單結 之 單 態述 形 1刖 施成 實構 示 示 表表 圖 圖 V 圖 V-面 之平 圖式 4 模 第的 示 置 表裝 圖持 5 保 第 晶 。 結 圖 單 面述 側 刖 面 示 斷表 分圖 部 6 式第 模 ， 的圖 傍面 近斷 置線 備 具 ο 11 置 裝 拉 提 晶 結 單 之 態 形 施 實 本 示 所 圖 3 第 如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 12 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（11 ) :於提拉頸部下方含有擴大部2 6 b及縮小部2 6 C的單結晶2 6 時，保持著縮小部2 6 c而將其提拉的單結晶保持裝置1 1 , 其他組件為相同於第1圖所示單結晶提拉裝置30的構成。 因此以下省略單結晶保持裝置1 1以及與單結晶保持裝置1 1 有關組件以外的說明。 單結晶保持裝置11以包含掛合部12,臂部13a與13b, 支持棒14a與14b,支持部15,圓板16及導部17所構成，單 結晶保持裝置11在提拉至預定位置之前為待機於預定位置 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第 室板如 拉圓 。 提 。動 於上移 置17由 設部自 為導方 17在上 部置其 導載向 為可 16但
3 不 的 a 雖 6 1X 6 板 圓 壁 内 的 右 左 部 下 , 部 方心 下中 17的 部16 導板 至 圓 移示 能所 圖 部入1£ 持穿b, 支2415 及軸孔 16拉通 板提貫 圓將個 , 並 兩 15，成 部6a形 持II向 與 支0方 的15平 狀孔水 形通其 筒貫於 圓成15 以形部 定分持 固部支 分軸内 心 中 之 孔 該 於 中 過 通 軸 心 棒 持 支 的有 支具 兩端 該下 於其 C 定 孔固 該絲 通螺 貫 以 4b置 1’位 4a的 1 一了 棒 彳 平 持 的以 支 b 4 丙 1 將 a Λ* 並 1 經濟部中央標準局t貝Η消費合作社印製 B-ώρ 曲 彎 3 1 部 臂 的 狀 棒 之 部 臂 該 ο 部 端 上 的 部 曲 彎 的 端 下 部 合 掛 的 狀 形 字 V 視 面 平 板 圓 孔 之 示 所 圖 5 第 如 以 定 固 則 b 部 臂 又 於 成 形 通 貫 部的 臂張 , 擴 狀側 CO形外 16曲向 b,彎許 16的少 孔置置 通位位 貫之的 的3b6c 狀 1’ 1, 形3a6b 長 I ί 細 之 曲 彎 徹 稍 之 部孔 臂通 制 貫 控由 成成 形形 6 則 孔 通 貫 由 能 成 構 而 狀 形 通 貫 該
部 端 的 側 左 中 圖 6 第 之 C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（12 ) 1 6 0 b , 1 6 0 c及右側的端部1 6 5 b , 1 6 5 c假固定。在提拉單結晶 26之前，或於提拉開始的初期為如第4圖的假想線所示將 臂部13a, 13b待機於端部160b, 160c的待機位置，而欲保持 單結晶26時，由於將配置在提拉室29a最下端之構成按壓 裝置的按壓部18向内側按壓，使臂部13a, 13b向端部165b, 1 6 5 c方移動而位於縮小部掛合位置。此時按壓部1 8對於臂 部1 3 a , 1 3 b與提拉軸2 4共旋轉的狀態亦可實施按壓的能於 水平面内旋轉著而前進。由上述的操作使固定於臂部13a, 1 3 b下端的掛合部1 2掛合於形成在單結晶2 6的縮小部2 6而 保持單結晶2 6。其後以單結晶保持裝置1 1保持單結晶2 6的 狀態將保持器24a及提拉軸24等一體化，隨著提拉軸24的 提拉而上升。 保持具24a等與通常的單結晶提拉裝置30(第1圖）同 樣的可自由實行旋轉及提拉。又該單結晶提拉裝置10為得 控制所提拉單結晶2 6的直徑，設置有測定單結晶2 6之直徑 的光學計測裝置1 9。 其次說明使用單結晶保持裝置11之單結晶的提拉方法 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 於提拉單結晶2 6之前的階段，設置單結晶保持裝置 11於容室29内，將臂部13a, 13b暫時固定於圓板16之貫通 孔1 6 b , 1 6 c的端部1 6 0 b , 1 6 0 c部分使其位於待機位置。提拉 軸2 4貫通支持部1 5及圓板1 6的貫通孔1 5 a , 1 6 a ,將提拉軸 24提拉以於單結晶26的下方形成頸部26a。其次一面以光 學計測裝置1 9測定直徑一面減小提拉軸2 4的提拉速度，逐 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 14 39112 541365 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（13 ) 漸加大直徑而於頸部26a的下方形成擴大部26b。其次以比 較快的速度將提拉軸24提拉，於擴大部26b下方形成直徑 較其為小的縮小部2 6 c。於此以光學計測裝置1 9形成可經 常觀察成長的形狀之縮小部26c。該縮小部26c偽形成如第 3圖所示之關像，設光學計側裝置19之光軸193與水平面 所成的角度為θιη,使構成縮小部26c之斷面的表面部分之 直線與水平面所成的角度Θ s為大於角度Θ in。 具體言之，該擴大部26b之最大徑為Di,構成縮小部 26c之斷面的線分Z延長時交差之點的長度為L,則使下式 (1)所示tan0 sl：btan0 m為大的形成縮小部26c即可。 (數式1) L / 0 . 5 D 1 = 2 L / D 1 = t a η Θ s 由形成上述形狀的縮小部2 6 c ,即於形成縮小部2 6 c期 間可經常觀察到成長狀況，可以容易控制縮小部2 6 c的直 徑，亦容易對應溶融液23之溫度等條件的變化，由而可防 止對縮小部26c産生轉位現象（dislocation)。 形成縮小部26c後，逐漸減低提拉速度以形成肩部 26d,其次形成一定直徑的主體26e。然後於保持具24a上 升至某程度的高度時，保持具2 4a擋接於構成單結晶保持 裝置之圓板1 6。此時控制結晶種2 5至縮小部2 6 c的長度以 便將掛合部12移動至縮小部掛合位置時洽好掛合部12為掛 合於縮小部2 6 c。由此於使用按壓部1 8將臂部1 3 a , 1 3 b及掛 合部1 2由待機位置移動至縮小部掛合位置時，掛合部1 2即 掛合於縮小部2 6 c而保持單結晶2 6。於此即使縮小部2 6 c的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 15 39112 541365 A 7 B7 五、發明説明（1 4 ) 位置稍有偏差，亦由於掛合部12形成V字狀而可確實的保 持縮小部2 6 c。 其後保持具24a及提拉軸24等與單結晶保持裝置11為 一體化，隨著提拉軸24的提拉，單結晶保持裝置11為以相 同速度上升。旋轉提拉軸24,單結晶保持裝置11亦以相同 速度旋轉。因而其後可與習用的情形同樣的條件提拉單結 晶2 6 ,提拉之際因單結晶2 6為由單結晶保持裝置1 1保持， 即使為大重量的單結晶26亦不致發生破損事故而容易的提 拉。於此或因某原因致頸部2 6 a破損時，亦由於單結晶2 6 為由單結晶保持裝置11保持而不會掉下，仍能安全的繼绩 提拉。 如上所述於保持具2 4 a擋接到圓板1 6後，保持具2 4 a等 與單結晶保持裝置11為一體化，因此不需另外的操作即得 升降速度及旋轉速度的同步，亦不虞發生提拉軸24與單結 晶保持裝置1 1之中心軸的偏差。又由於單結晶保持裝置1 1 的機構比較簡單，即使在高溫環境中亦不易發生故障。 經濟部中央標準局窗(工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述實施形態中，配設於臂部13a, 13b下端的掛合部 12之形狀為使用平面視略呈V字形狀，然只要為掛合於縮 小部2 6 c的形狀則掛合部1 2之形狀不限於V字狀。因而於 別的賁施形態可將掛合部12的形狀形成平面視略成11字形 ,c字形，或為構成圓形之一部的弧形。 又將臂部1 3 a , 1 3 b由待機位置移動至縮小部掛合位置 的裝置亦不限定於第4画所示包含按壓部18的按壓裝置， 另外配設齒輪於固定在臂部1 3 a , 1 3 b的支持棒1 4 a , 1 4 b ,與 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 16 39112 541365 A7 B7______ 五、發明説明（1 5 ) 固定在圓板16上的齒輪連結的馬達組合以轉動支持棒14a， 14b而移動臂部13a , 13b亦可。 例 較 fch 例 審 置 裝 拉 提 晶 結 單. 及 法 方 拉 提 晶 結 單 之 例 施 實 明 說 下 以 為例 而施 , 實 置又 裝 〇 的明 樣説 同 併 為 一 態也 狀形 之 倩 例之 施小 實減 與的 用激 使 急 為徑 例直 較的 比部 中小 其縮 〇 將 裝 拉 提 晶 結 單 之 示 所 圖 6 第 圖 〇 3 拉 第提 用的 使26 為 晶 1 結 例 單 較行 比實 及10 1 置 表 例 施 奮 件 〇 條 件诵 條共 其之 示 表例 5 較 表hh~ 及 早結晶 之尺寸 單結晶 的種類 直徑 (πηη) 長度（mm) 肩部以下 重暈 (kg) 原料重量 (kg) 提拉次數 (次） P型矽 300 1200 210 250 30 、重量 (12in) 表2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁 濟 中 央 標 準，烏 賣 工 消 f 合 作 社 印 % 旋轉速度 結晶 坩堝 容室 Ar流量（公升/分） 壓力（Pa) (rpm) 10 8 内條件 50 1330 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 39112 17 541365 A7 B7 五、發明説明（16 ) 表3 石英坩堝 直徑 高度 加熱器 内徑 外徑 高度 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 之尺寸 750 470 之尺寸 800 850 600 表4 保溫筒之 直徑（mm) 高度（ππη) 容室之 内徑（mm) 高度（mm) 尺 寸 900 1300 尺寸 1350 1200 審施例1好hh較例1 客別修件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫衣頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表5 單結晶 頸 部 擴 大 部 縮 小 部 之各部 尺寸 直徑 高度 最大徑 高度 最小徑 高度 (mm) (mm) (ππη) (mm) (mm) (mm) 實施例1 3 150 40 40 10 50 比較例1 3 150 40 40 10 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 18 39112 541365 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) 啻旆例1及hh較例1的結果 如表5所示，依上述實施例1的狀態形成的縮小部 26c之最大徑Di為40mni,最小徑D2為ΙΟιππι而其高度為50mm 。因此高度匕為66.71〇111,依上式（1)七3110 3為3.35,比光 學計測裝置1 9之光軸1 9 a與水平面所成角的正切值（t a η Θ m )之2 . 1 4 4為大，在形成縮小部2 6 c期間，可常時測定晶體 成長直徑而控制縮小部26c的直徑。由於此，不致於使單 結晶2 6産生轉位現象，得以提拉無缺陷的單結晶2 6。又由 於保持具24a與圓板16擋接直後掛合部12為掛合於縮小部 2 6 c ,然後保持具2 4 a等與單結晶保持裝置1 1為以一體化的 狀態提拉單結晶26,於提拉及取出時不致破損頸部26a, 得以實行安全的提拉作業。再則即使由人為操作損斷及單 結晶2 6的頸部2 6 a ,單結晶2 6亦由單結晶保持裝置1 1確實 的保持著單結晶26不致任其掉下。 另一方面於比較例1的狀態，在形成擴大部2 6 b之後 加速提拉而急激的將縮小部2 6 c的直徑予以縮小。由上述 操作形成最大徑Di為40mm,最小徑D2為ΙΟιηπι,高度為20mia 的縮小部26c。並由上述尺寸其長度L為26.7mm,依上式（ 1)七8110 5為1.34,60 13116 111之2.144為小的值。由於此 在形成縮小部2 6 c期間無法以光學測定裝置1 9常時測定成 長的直徑而無法適當的控制其直徑，以致所提拉的單結晶 發生4 0 %的轉位。 第7圖表示另一實施形態之單結晶提拉裝置的模式縱 斷面圖，第8圖（a)表示構成單結晶保持裝置之把持部的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） i g 3 9 112 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 * 、-口 541365 A7 B7 五、發明説明（18 ) 模式正面圖，（b)表示其側面圖，（c)表示其平面圖。第9 圖表示前述單結晶保持裝置之模式平面匯。 本實施形態之單結晶提拉裝置60為如第7圖所示具備 於提拉在頸部26a的下方具有擴大部26b及縮小部26c形成 的掛合部26g的單結晶26之際，把持著掛合部26g提拉的單 結晶保持裝置6 1。 單結晶保持裝置61以包括把持部62a與62b,把持部支 持用圓板68,連結部66a與66b,及支持用補助部65a所構 成，該單結晶保持裝置61在提拉單結晶26至預定位置之前 為待機於預定位置。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 導部70為設於提拉室29a下部内壁的左右邊，把持部 支持用圓板68為載置於該導部70上。把持部支持用圓板 68不能移動至導部70下方但於其上方則可自由移動。如第 9圖所示，於把持部支持用圓板6 8的中心軸部分形成貫通 孔68a並以提拉軸24貫穿其中，於貫通孔68a左右並為對稱 於提拉軸24形成橫方向細長的貫通孔68b與68c,並對連結 貫通孔68b與68c之橫方向中心軸之線為直角方向形成縱向 細長的貫通孔6 8 d。 貫通孔68b與68c貫穿構成把持部62a,62b的臂部63a與 63b的上部，由配設於該臂部63a與63b將把持部支持用圓 板68上下夾住而支持其支持用補助部65a以支持把持部62a 與62b。又臂部63a與63b為以支持於支持用補助部65a的狀 態可左右自由移動。把持部62a則如第8圖所示，其下部 之把持部64a的内側形狀與掛合部26g之一部分外形略為一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 20 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（19 ) 致，構成由配置於掛合部26g兩側之一對把持部62a與62b 以包圍著掛合部26g的狀態把持該掛合部26g。 又於構成把持部62a之臂部63a與63b的各上端以固定 螺絲65b將棒狀的連結部66a與66b之一端成回轉自如的裝 設，該等連結部66a與66b的另一端一起為以回轉自如的方 式裝設於裝置在貫通孔68d的連結部支持棒66c (第7画）而 連結。連結部支持棒66c可於貫通孔68d的内部自由移動。 以上述裝置將構成把持部62a之臂部63a向提拉軸24的 方向移動時，連結部支持棒6 6 c於貫通孔6 8 d内部向外側移 動，臂部63b為隨著於貫通孔68c内向提拉軸24的方向移動 。貫通孔68b與68c對於中心軸為對稱的形成，連結部66a 與6 6 b對於提拉軸2 4與貫通孔6 8 d之中心軸的連結線為對稱 的配置，而臂部63a與63b對於提拉軸24為經常對稱移動的 構成。 在提拉單結晶26之前，或於開始提拉初期為使臂部 6 3 a與6 3 b待機於貫通孔6 8 b，6 8 c的左右端部（待機位置）， 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而於有需要保持單結晶26時，由按壓配置在提拉室29a下 部之構成按壓裝置的按壓部6 9於内側，使臂部6 3 a與6 3 b移 動至貫通孔68b與68c内之提拉軸24側的端部而位於掛合部 把持位置。此時連結部支持棒6 6 c向貫通孔6 8 d外側移動， 於逹到外側的端部時，裝設於彈簧6 8 f的固定部6 8 e發生作 用將連結部支持棒66c固定，並隨著將臂部63a與63b固定 〇 由上述的操作，配設在臂部63a與63b下端的把持部 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 2 1 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（20 ) 64a與64b將形成於單結晶26之掛合部26g由兩側包圍的把 持而保持單結晶2 6。其後單結晶保持裝置6 1以保持著單結 晶26的狀態，保持具24a等與提拉軸24等為一體化，隨著 提拉軸24之提拉而上升。 其次説明使用單結晶保持裝置61之單結晶的提拉方法 Ο 於提拉單結晶2 6前的階段，將單結晶保持裝置6 1設置 在容室29内，臂部63a與63b位於貫通孔68b與68c左右之端 部位置（待機位置）。提拉軸24為貫通把持部支持用圓板68 的貫通孔6 8 a ,提拉軸2 4之下端吊設保持有結晶種2 5的保 持具24a。保持具24a等與通常的單結晶提拉裝置30 (第1 圖）同樣的可自由旋轉及提拉。 首先將結晶種2 5浸著盛滿於坩堝2 1的融溶液2 3 ,於結 晶種25的下方形成頸部26a。其次減小提拉軸24的提拉速 度，逐漸加大直徑以在頸部26a的下方形成擴大部26b,接 著以比較快的速度將提拉軸24提拉，逐漸減小直徑以形成 縮小部2 6 c。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成上述擴大部26b及縮小部26c(掛合部26g)之後， 再逐漸減小提拉速度形成肩部26d,其次為形成固定直徑 的主體26e。然後於保持具24a上升至某一程度的高度時， 保持具24a擋接於構成單結晶保持裝置61之把持部支持用 圓板68。此時將把持部64a與64b移動至掛合部把持位置， 並控制結晶種25至掛合部26g的長度以使把持部64a與64b 洽好把持位掛合部26g。由此於使用按壓部69將臂部63a與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 22 39112 541365 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 1 ) 63b以及把持部64a與64b由待機位置移動至掛合部把持位 置時，把持部64a與64b洽好把持掛合部26g而保持住單結 晶2 6。 其後保持具24a及提拉軸24等與單結晶保持裝置61為 一體化，隨著提拉軸2 4的提拉單結晶保持裝置6 1亦以相同 速度上升。又由於旋轉提拉軸2 4 ,單結晶保持裝置6 1亦以 相同速度旋轉。其後即可與習用之裝置同樣的條件提拉單 結晶2 6 ,然於提拉時由於單結晶2 6為由單結晶保持裝置6 1 保持住，因此雖為大重量的單結晶26亦不致發生破損等的 事故而容易提拉。或以某原因頸部26a破斷時，亦由於單 結晶26為由單結晶保持裝置61保持住不致掉下，仍可安全 的繼續提拉。 如上所述於保持具24a擋接到把持部支持用圓板68之 後，由於保持具24a等與單結晶保持裝置61為一體化，因 此不需另外的操作即已得升降速度及回轉數的同步，亦不 虞發生提拉軸24與單結晶保持裝置61之中心軸的偏差。又 由於單結晶保持裝置61的機構比較簡單，因此於高溫的環 境中亦不易發生故障。 用於將臂部63a與63b由待機位置移動至掛合部把持位 置的裝置則不限定於第7圖所示之包含按壓部69的按壓裝 置。例如使用於臂部6 3 a與6 3 b之上端配設齒輪及馬達，與 固定在把持部支持用圓板68上的齒輪組合以移動臂部63a 與63b亦可。 奮施例2 ^-丨Π 鬢I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 23 39112 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 541365 A7 B7 五、發明説明（22 ) 依上述實施形態説明的方法實行單結晶26的提拉，表 6〜表10表示其提拉條件。 表6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
單結晶 的尺寸 單結晶 的種類 直徑 (mm) 長度（mm) 肩部以下 重量 (kg) 原料重量 (kg) 提拉次數 (次） P型矽 300 1200 210 250 30 、重量 (12in) 表7 旋轉速度 ηδ BB 坩堝 容室内 Ar流量（公升/分） 壓力（Pa) (rpm) 10 8 的條件 50 1330 表8 石英坩堝 直徑 (nun) 高度 (mm) 加熱器 内徑 (mm) 外徑 (mm) 高度 (mm) 的尺寸 750 470 的尺寸 800 850 600 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 24 39112 541365 A7 B7 五、發明説明（23 表9 保溫筒 直徑（fflffl) 高度（mm) 容室的 内徑（mm) 高度（mm) 的尺寸 900 1300 尺寸 1350 1200 表10 單結晶 頸 部 擴 大 部 縮 小 部 各部之 直徑 高度 最大徑 高度 最小徑 高度 尺寸 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 3 100 40 30 10 50 審旃例2的結果 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 — 丁一_____ 、v5 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 結果於提拉單結晶26及取出時頸部26a不曾破斷，能 安全的實行單結晶26的提拉作業。又曽以人為破斷提拉之 單結晶2 6的頸部2 6 a ,亦得確認能由單結晶保持裝置6 1確 實的保持住單結晶26不致掉下。 産業h的利用袢 本發明的單結晶提拉方法及單結晶提拉裝置，對於安 全而有效率的生産未導入有轉移之單結晶極為有效。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 25 39112