JPH1081581A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JPH1081581A JPH1081581A JP23291096A JP23291096A JPH1081581A JP H1081581 A JPH1081581 A JP H1081581A JP 23291096 A JP23291096 A JP 23291096A JP 23291096 A JP23291096 A JP 23291096A JP H1081581 A JPH1081581 A JP H1081581A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大重量の単結晶を製造する際に単結晶の落下を
生ずることなく安全に引き上げることができる単結晶引
上装置を提供する。 【解決手段】引上げられる単結晶に逆円錐状の係合段部
を形成させるワイヤ式のメイン引上手段と、その係合段
部を係合部材を介して把持する保持機構と、この保持機
構を昇降させるワイヤ式のサブ引上手段を備える単結晶
引上装置であって、前記サブ引上手段には保持機構の傾
き防止手段が設けられ、前記メイン引上手段の引上速度
と同調して前記保持機構を上昇させることを特徴とする
単結晶引上装置。上記メイン引上手段、サブ引上手段の
駆動モーターは速度制御および張力制御方式とするのが
望ましい。さらに、上記保持機構にはクランプ爪、リン
クレバー、ピンまたは長穴を有し、係合すべき係合段部
の形状に整合する係合部材が設けられることが望まし
い。
生ずることなく安全に引き上げることができる単結晶引
上装置を提供する。 【解決手段】引上げられる単結晶に逆円錐状の係合段部
を形成させるワイヤ式のメイン引上手段と、その係合段
部を係合部材を介して把持する保持機構と、この保持機
構を昇降させるワイヤ式のサブ引上手段を備える単結晶
引上装置であって、前記サブ引上手段には保持機構の傾
き防止手段が設けられ、前記メイン引上手段の引上速度
と同調して前記保持機構を上昇させることを特徴とする
単結晶引上装置。上記メイン引上手段、サブ引上手段の
駆動モーターは速度制御および張力制御方式とするのが
望ましい。さらに、上記保持機構にはクランプ爪、リン
クレバー、ピンまたは長穴を有し、係合すべき係合段部
の形状に整合する係合部材が設けられることが望まし
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はチョクラルスキー法
（以下、「ＣＺ法」という）によって単結晶を製造する
引上装置に関し、さらに詳しくは大重量の単結晶を製造
する際に単結晶の落下を生ずることなく安全に引き上げ
ることができる単結晶引上装置に関するものである。
（以下、「ＣＺ法」という）によって単結晶を製造する
引上装置に関し、さらに詳しくは大重量の単結晶を製造
する際に単結晶の落下を生ずることなく安全に引き上げ
ることができる単結晶引上装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】単結晶の製造方法は種々あるが、なかで
も、シリコン単結晶の育成に関し、工業的に量産が可能
な方式で広く応用されているものとしてＣＺ法がある。
この方法による単結晶の製造は、坩堝内に収容された結
晶原料の溶融液の表面に種結晶を接触させ、坩堝を回転
させるとともに、この種結晶を反対方向に回転させなが
ら上方へ引上げることによって、種結晶の下端に溶融液
が凝固した単結晶を育成していく。
も、シリコン単結晶の育成に関し、工業的に量産が可能
な方式で広く応用されているものとしてＣＺ法がある。
この方法による単結晶の製造は、坩堝内に収容された結
晶原料の溶融液の表面に種結晶を接触させ、坩堝を回転
させるとともに、この種結晶を反対方向に回転させなが
ら上方へ引上げることによって、種結晶の下端に溶融液
が凝固した単結晶を育成していく。
【０００３】ＣＺ法によって単結晶を製造する場合、種
結晶を溶融液に接触させたときの熱ショックで発生した
転位を完全に除去し、単結晶の本体（ボディ）に及ばな
いようにする必要がある。通常、この方策として、転位
を結晶表面から排除して単結晶を無転位化するために、
直径を細長く絞る、所謂「ダッシュズネック処理」が採
用されている。このときの無転位化に必要なダッシュズ
ネックの直径は約３mmで、その長さは30mm必要とされて
いる。
結晶を溶融液に接触させたときの熱ショックで発生した
転位を完全に除去し、単結晶の本体（ボディ）に及ばな
いようにする必要がある。通常、この方策として、転位
を結晶表面から排除して単結晶を無転位化するために、
直径を細長く絞る、所謂「ダッシュズネック処理」が採
用されている。このときの無転位化に必要なダッシュズ
ネックの直径は約３mmで、その長さは30mm必要とされて
いる。
【０００４】従来、ＣＺ法によって製造される単結晶の
重量は、20〜30Kg程度に限定されていたが、近年におい
て半導体製造の効率化の要請が強く、単結晶の大径化と
共に長尺化の傾向が顕著となり、単結晶の重量が 100Kg
を超える場合も多くなってきた。単結晶の重量は細く絞
られたダッシュズネック部で負担するのであるが、上述
の通り、製造される単結晶の重量が増大しても、負担で
きる荷重に限界がある。単結晶が重くなり過ぎて引上中
に捩じれまたは曲げ応力が加わると、単結晶のダッシュ
ズネックが破損し、単結晶が坩堝内の溶融液に落下する
ことになり、さらに引上装置の損傷や溶融液の流出、水
蒸気爆発等の事態が発生し、人身事故を招く恐れもあ
る。
重量は、20〜30Kg程度に限定されていたが、近年におい
て半導体製造の効率化の要請が強く、単結晶の大径化と
共に長尺化の傾向が顕著となり、単結晶の重量が 100Kg
を超える場合も多くなってきた。単結晶の重量は細く絞
られたダッシュズネック部で負担するのであるが、上述
の通り、製造される単結晶の重量が増大しても、負担で
きる荷重に限界がある。単結晶が重くなり過ぎて引上中
に捩じれまたは曲げ応力が加わると、単結晶のダッシュ
ズネックが破損し、単結晶が坩堝内の溶融液に落下する
ことになり、さらに引上装置の損傷や溶融液の流出、水
蒸気爆発等の事態が発生し、人身事故を招く恐れもあ
る。
【０００５】そこで、単結晶の大重量化にともなって頻
発することが予想される引上中の落下等の事故を防止す
ることを目的として、改善を加えた引上装置が提案され
ている（例えば、特開平３−285893号公報、特開平３−
295893号公報参照）。すなわち、単結晶の上部に係合段
部を形成し、この係合段部を複数の爪、または爪を有す
る複数の把持ホルダーで係合・把持する構造を採用する
ことによって、引上途中における単結晶の落下を防いで
いる。このため、提案の引上装置を用いれば、大重量の
単結晶を引上げる場合であっても、単結晶の引上を確
実、かつ安全に行うことができるとしている。
発することが予想される引上中の落下等の事故を防止す
ることを目的として、改善を加えた引上装置が提案され
ている（例えば、特開平３−285893号公報、特開平３−
295893号公報参照）。すなわち、単結晶の上部に係合段
部を形成し、この係合段部を複数の爪、または爪を有す
る複数の把持ホルダーで係合・把持する構造を採用する
ことによって、引上途中における単結晶の落下を防いで
いる。このため、提案の引上装置を用いれば、大重量の
単結晶を引上げる場合であっても、単結晶の引上を確
実、かつ安全に行うことができるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平３−285893号公
報および特開平３−295893号公報で開示された引上装置
では、前述の通り、単結晶に形成された係合段部を爪、
または爪を有する把持ホルダーで係合・把持するもので
あり、このとき、引上られる単結晶の中心位置と引上軸
とのズレを無くすことが品質上重要な管理項目になる。
そのため、上記の引上装置では、これらの対応策として
複数の爪または複数の把持ホルダーを設けて、個々の爪
または把持ホルダーの微調整によって位置ズレをなく
し、係合段部での係合・把持を確実なものとしている。
報および特開平３−295893号公報で開示された引上装置
では、前述の通り、単結晶に形成された係合段部を爪、
または爪を有する把持ホルダーで係合・把持するもので
あり、このとき、引上られる単結晶の中心位置と引上軸
とのズレを無くすことが品質上重要な管理項目になる。
そのため、上記の引上装置では、これらの対応策として
複数の爪または複数の把持ホルダーを設けて、個々の爪
または把持ホルダーの微調整によって位置ズレをなく
し、係合段部での係合・把持を確実なものとしている。
【０００７】しかしながら、単結晶の引上は密閉された
真空チャンバー内で行われるから、常時、上昇および回
転を続ける単結晶の係合段部に合致するように爪または
把持ホルダーの動作を外部から遠隔操作で微調整するの
は非常に困難である。そのため、係合段部で係合・把持
される位置の調整が不具合になり易く、一旦位置ズレが
発生すると引上げられた単結晶の品質の著しい低下を及
ぼすだけでなく、引上中に単結晶に捩じれが加わり単結
晶が大きく傾いて、爪または把持ホルダーの係合が外れ
単結晶を落下させる恐れもある。
真空チャンバー内で行われるから、常時、上昇および回
転を続ける単結晶の係合段部に合致するように爪または
把持ホルダーの動作を外部から遠隔操作で微調整するの
は非常に困難である。そのため、係合段部で係合・把持
される位置の調整が不具合になり易く、一旦位置ズレが
発生すると引上げられた単結晶の品質の著しい低下を及
ぼすだけでなく、引上中に単結晶に捩じれが加わり単結
晶が大きく傾いて、爪または把持ホルダーの係合が外れ
単結晶を落下させる恐れもある。
【０００８】本発明は、上述した従来の引上装置で見ら
れる問題点を解決し、単結晶に設けられた係合段部での
係合・把持を確実なものとし、大重量の単結晶を引上げ
る場合であっても落下事故を発生することなく、単結晶
を適切に製造することができて、安全性に優れる単結晶
引上装置を提供することを目的としている。
れる問題点を解決し、単結晶に設けられた係合段部での
係合・把持を確実なものとし、大重量の単結晶を引上げ
る場合であっても落下事故を発生することなく、単結晶
を適切に製造することができて、安全性に優れる単結晶
引上装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１、図３、
図６および図８に示すように、次の単結晶引上装置を要
旨としている。
図６および図８に示すように、次の単結晶引上装置を要
旨としている。
【００１０】すなわち、回転されつつ引上げられる単結
晶に逆円錐状の係合段部を形成させるワイヤ式のメイン
引上手段と、その単結晶の係合段部を係合部材を介して
把持する保持機構と、この保持機構を昇降させるワイヤ
式のサブ引上手段を備える単結晶引上装置であって、前
記サブ引上手段は保持機構の傾き防止手段を介して保持
機構を昇降させ、前記メイン引上手段の引上速度と同調
して前記保持機構を上昇させることを特徴とする単結晶
引上装置である（図１、図６参照）。
晶に逆円錐状の係合段部を形成させるワイヤ式のメイン
引上手段と、その単結晶の係合段部を係合部材を介して
把持する保持機構と、この保持機構を昇降させるワイヤ
式のサブ引上手段を備える単結晶引上装置であって、前
記サブ引上手段は保持機構の傾き防止手段を介して保持
機構を昇降させ、前記メイン引上手段の引上速度と同調
して前記保持機構を上昇させることを特徴とする単結晶
引上装置である（図１、図６参照）。
【００１１】上記の引上装置において、メイン引上手
段、サブ引上手段の一方の駆動モーターを速度制御方式
とし、他方の駆動モーターは張力制御方式とするのが望
ましい。このような制御方式を採用することによって、
単結晶の引上速度とメイン引上手段およびサブ引上手段
の荷重分担を調整しながら単結晶の引上を実施できるこ
とになる。
段、サブ引上手段の一方の駆動モーターを速度制御方式
とし、他方の駆動モーターは張力制御方式とするのが望
ましい。このような制御方式を採用することによって、
単結晶の引上速度とメイン引上手段およびサブ引上手段
の荷重分担を調整しながら単結晶の引上を実施できるこ
とになる。
【００１２】上記の保持機構の係合部材に、リンクレバ
ーまたはクランプレバーの作用によって、係合段部の円
周方向の形状の不均一性を相殺するセルフクランプ機能
を有するものを用いる。これにより、係合段部の形状が
不均一であっても、面接触で単結晶の係合段部を保持で
き、単結晶の落下事故が回避できるので望ましい。ここ
で、「セルフクランプ機能を有する係合部材」とは、図
１、図３または図６に示すように、リンクレバー14また
はクランプレバー15の作用によって上方に押し上げられ
れば容易に開放され、下方に押し下げられれば閉じて、
係合部分を十分に係合・把持する係合部材（例えば、ク
ランプ爪13、リンクレバー14、ピン34または長穴35）を
いう。
ーまたはクランプレバーの作用によって、係合段部の円
周方向の形状の不均一性を相殺するセルフクランプ機能
を有するものを用いる。これにより、係合段部の形状が
不均一であっても、面接触で単結晶の係合段部を保持で
き、単結晶の落下事故が回避できるので望ましい。ここ
で、「セルフクランプ機能を有する係合部材」とは、図
１、図３または図６に示すように、リンクレバー14また
はクランプレバー15の作用によって上方に押し上げられ
れば容易に開放され、下方に押し下げられれば閉じて、
係合部分を十分に係合・把持する係合部材（例えば、ク
ランプ爪13、リンクレバー14、ピン34または長穴35）を
いう。
【００１３】さらに、上記の引上装置において、メイン
引上手段およびサブ引上手段をボールネジの旋回作用に
よって独立して昇降可能とする構造にすることもできる
（図８参照）。このような構成を採用することによっ
て、エコライザー等によって構成される保持機構の傾き
防止手段が不要になる。
引上手段およびサブ引上手段をボールネジの旋回作用に
よって独立して昇降可能とする構造にすることもできる
（図８参照）。このような構成を採用することによっ
て、エコライザー等によって構成される保持機構の傾き
防止手段が不要になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の単結晶引上装置では、メ
イン引上手段によって種結晶を溶融液面へ接触後、回転
させながら引き上げてダッシュズネック処理し、次いで
単結晶に逆円錐状の係合段部を形成さてのち、ショルダ
ーの成形および単結晶本体の引上げを行う。一方、引上
の進捗にともなって単結晶の重量が増加するが、ダッシ
ュズネック部で負担できる荷重の限界に達する前に、サ
ブ引上手段による単結晶の保持に移行する。
イン引上手段によって種結晶を溶融液面へ接触後、回転
させながら引き上げてダッシュズネック処理し、次いで
単結晶に逆円錐状の係合段部を形成さてのち、ショルダ
ーの成形および単結晶本体の引上げを行う。一方、引上
の進捗にともなって単結晶の重量が増加するが、ダッシ
ュズネック部で負担できる荷重の限界に達する前に、サ
ブ引上手段による単結晶の保持に移行する。
【００１５】具体的な動作として、サブ引上手段の下降
操作によって上方で待機していた保持機構が下降する際
に、保持機構に設けられた係合部材が単結晶の逆円錐状
の係合段部に押し上げられて開いた状態で、係合段部の
径大部を通過させる。係合段部の径大部を通過したのち
に単結晶の重量が係合部材に負荷されると、係合部材は
リンクレバーまたはクランプレバーの作用によってセル
フクランプ機能を発揮する。このとき、エコライザー等
の保持機構の傾き防止手段によって、単結晶の係合段部
での把持は確実なものになるとともに、引上げられる単
結晶の位置ズレもなくなることになる。
操作によって上方で待機していた保持機構が下降する際
に、保持機構に設けられた係合部材が単結晶の逆円錐状
の係合段部に押し上げられて開いた状態で、係合段部の
径大部を通過させる。係合段部の径大部を通過したのち
に単結晶の重量が係合部材に負荷されると、係合部材は
リンクレバーまたはクランプレバーの作用によってセル
フクランプ機能を発揮する。このとき、エコライザー等
の保持機構の傾き防止手段によって、単結晶の係合段部
での把持は確実なものになるとともに、引上げられる単
結晶の位置ズレもなくなることになる。
【００１６】保持機構による単結晶の係合・把持が完了
すると、メイン引上手段とサブ引上手段の引上速度を同
調させて保持機構を上昇させる。また、メイン引上手段
の駆動モーターを速度制御方式とし、サブ引上手段の駆
動モーターは張力制御方式として、単結晶の引上速度と
荷重分担をコントロールすることができる。
すると、メイン引上手段とサブ引上手段の引上速度を同
調させて保持機構を上昇させる。また、メイン引上手段
の駆動モーターを速度制御方式とし、サブ引上手段の駆
動モーターは張力制御方式として、単結晶の引上速度と
荷重分担をコントロールすることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の単結晶引上装置の具体的な構
成例（実施例１〜実施例３）を図面に基づいて説明す
る。
成例（実施例１〜実施例３）を図面に基づいて説明す
る。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明装置の実施例
１の全体構成例を説明する縦断面図である。同図に示す
ように、真空チャンバ（図示せず）内の中心位置には坩
堝１が配設され、その内部には原料となる多結晶シリコ
ンが溶融された溶融液２が保持されている。坩堝１の上
方には種結晶ホルダー10、保持機構11が配置され、さら
に上方にはシリコン単結晶３を回転させつつ引き上げる
手段であるメイン引上手段21と、保持機構11を昇降させ
る手段であるサブ引上手段22とが設けられ、これらは引
上機構20を構成する。
１の全体構成例を説明する縦断面図である。同図に示す
ように、真空チャンバ（図示せず）内の中心位置には坩
堝１が配設され、その内部には原料となる多結晶シリコ
ンが溶融された溶融液２が保持されている。坩堝１の上
方には種結晶ホルダー10、保持機構11が配置され、さら
に上方にはシリコン単結晶３を回転させつつ引き上げる
手段であるメイン引上手段21と、保持機構11を昇降させ
る手段であるサブ引上手段22とが設けられ、これらは引
上機構20を構成する。
【００１９】実施例１においては、メイン引上手段21に
よって巻き取られる１本のメインワイヤー18と、サブ引
上手段22によって巻き取られる２本のサブワイヤー19と
が垂設されており、これらは独立して昇降が行われる。
また、メイン引上手段21とサブ引上手段22とから成る引
上機構20は、引上過程において単結晶を一定速度で回転
させるため、図示しない構造によって所定方向に回転さ
れる。
よって巻き取られる１本のメインワイヤー18と、サブ引
上手段22によって巻き取られる２本のサブワイヤー19と
が垂設されており、これらは独立して昇降が行われる。
また、メイン引上手段21とサブ引上手段22とから成る引
上機構20は、引上過程において単結晶を一定速度で回転
させるため、図示しない構造によって所定方向に回転さ
れる。
【００２０】上記メインワイヤー18の下端には種結晶ホ
ルダー10が取り付けられ、一方、２本のサブワイヤー19
の先端にはエコライザー16を介して保持機構11が配置さ
れている。ここで用いられるエコライザー16は、保持機
構11の傾き防止手段として作用する。
ルダー10が取り付けられ、一方、２本のサブワイヤー19
の先端にはエコライザー16を介して保持機構11が配置さ
れている。ここで用いられるエコライザー16は、保持機
構11の傾き防止手段として作用する。
【００２１】図２は、前記図１のＡ−Ａ矢視で示される
保持機構およびエコライザーの横断面図である。図中の
符号12は保持機構の保持ホルダーであるが、エコライザ
ー16はピン17を介して保持ホルダー12に軸支されるとと
もに、２本のサブワイヤー19によって垂設される。この
ような構造を採用するので、２本のサブワイヤー19の巻
取りと送り出しに差が発生した場合、エコライザー16は
傾きを生じるが、ピン17を介して軸支される保持ホルダ
ー12は重力作用によって絶えず水平方向に保持されるた
め、傾きが吸収される。
保持機構およびエコライザーの横断面図である。図中の
符号12は保持機構の保持ホルダーであるが、エコライザ
ー16はピン17を介して保持ホルダー12に軸支されるとと
もに、２本のサブワイヤー19によって垂設される。この
ような構造を採用するので、２本のサブワイヤー19の巻
取りと送り出しに差が発生した場合、エコライザー16は
傾きを生じるが、ピン17を介して軸支される保持ホルダ
ー12は重力作用によって絶えず水平方向に保持されるた
め、傾きが吸収される。
【００２２】図３は、実施例１で保持機構に設けられる
係合部材の構造を説明する図であり、(a) は全体構成
を、(b) および(c) は全体構成におけるイ部およびロ部
の詳細を示している。図から明らかなように、係合部材
は保持ホルダー12の内面下端部に設けられ、１個のクラ
ンプ爪13に対して上下２本のリンクレバー14によって構
成される。リンクレバー14の保持ホルダー12への取付け
およびクランプ爪13とリンクレバー14の取付けは回転自
在に軸支されておればよい。
係合部材の構造を説明する図であり、(a) は全体構成
を、(b) および(c) は全体構成におけるイ部およびロ部
の詳細を示している。図から明らかなように、係合部材
は保持ホルダー12の内面下端部に設けられ、１個のクラ
ンプ爪13に対して上下２本のリンクレバー14によって構
成される。リンクレバー14の保持ホルダー12への取付け
およびクランプ爪13とリンクレバー14の取付けは回転自
在に軸支されておればよい。
【００２３】この上下２本のリンクレバー14の接続のう
ち少なくとも一箇所には、図３(b)のイ部詳細で示すよ
うに、ピン34より大径となる長穴34を設ければ、係合段
部の形状が不均一であっても、クランプ爪の係合面が係
合段部に一義的に整合できるので、大重量の単結晶であ
っても確実に把持できる。さらに、図３(c) のロ部詳細
で示すように、クランプ爪の係合面に多数の歯状あるい
は波状の突起物が形成すれば、より確実に単結晶を把持
することができる。なお、クランプ爪の材質は、高温強
度に優れ汚染源とはならないモリブデン等の高融点金属
が望ましい。また、図３(b) に示す波状の突起物と係合
段部の接触角θは90°以上にするのが望ましい。
ち少なくとも一箇所には、図３(b)のイ部詳細で示すよ
うに、ピン34より大径となる長穴34を設ければ、係合段
部の形状が不均一であっても、クランプ爪の係合面が係
合段部に一義的に整合できるので、大重量の単結晶であ
っても確実に把持できる。さらに、図３(c) のロ部詳細
で示すように、クランプ爪の係合面に多数の歯状あるい
は波状の突起物が形成すれば、より確実に単結晶を把持
することができる。なお、クランプ爪の材質は、高温強
度に優れ汚染源とはならないモリブデン等の高融点金属
が望ましい。また、図３(b) に示す波状の突起物と係合
段部の接触角θは90°以上にするのが望ましい。
【００２４】係合部材として図３に示す構造を採用する
ことによって、前述の通り、単結晶の重量がクランプ爪
13とリンクレバー14に負荷されると、リンクレバーの作
用によってセルフクランプ機能が発揮され、単結晶の係
合段部を十分に把持することができる。また、保持ホル
ダー12の内面円周に設けられる係合部材の個数は複数で
なければならず、位置ズレを防止するには３個以上設け
る必要がある。
ことによって、前述の通り、単結晶の重量がクランプ爪
13とリンクレバー14に負荷されると、リンクレバーの作
用によってセルフクランプ機能が発揮され、単結晶の係
合段部を十分に把持することができる。また、保持ホル
ダー12の内面円周に設けられる係合部材の個数は複数で
なければならず、位置ズレを防止するには３個以上設け
る必要がある。
【００２５】次に具体的な操作手順を説明する。単結晶
の引上開始時には、サブ引上手段22は保持機構11を上方
に保持した状態で待機する。一方、メイン引上手段21の
先端に設けられた種結晶ホルダー10に種結晶９を取付け
て、この種結晶９をシリコン溶融液２の液面の中心部に
接触させる。その後メイン引上手段21を作動させて種結
晶９を回転させながらゆっくり上昇させ、ダッシュズネ
ック（種絞り部）８を形成させる。次いで、単結晶の引
上速度を遅くして単結晶の直径を増大させ径大部７を成
形し、そののち単結晶の直径を徐々に小さくし、くびれ
部５まで細めて断面形状が逆円錐状になる係合段部６を
形成する。
の引上開始時には、サブ引上手段22は保持機構11を上方
に保持した状態で待機する。一方、メイン引上手段21の
先端に設けられた種結晶ホルダー10に種結晶９を取付け
て、この種結晶９をシリコン溶融液２の液面の中心部に
接触させる。その後メイン引上手段21を作動させて種結
晶９を回転させながらゆっくり上昇させ、ダッシュズネ
ック（種絞り部）８を形成させる。次いで、単結晶の引
上速度を遅くして単結晶の直径を増大させ径大部７を成
形し、そののち単結晶の直径を徐々に小さくし、くびれ
部５まで細めて断面形状が逆円錐状になる係合段部６を
形成する。
【００２６】係合段部６を形成したのち、再び単結晶の
直径を増大させてショルダー４を形成し、その後引上速
度、回転速度を定常条件に調整して所定直径の単結晶ボ
ディ３の引上に移行する。
直径を増大させてショルダー４を形成し、その後引上速
度、回転速度を定常条件に調整して所定直径の単結晶ボ
ディ３の引上に移行する。
【００２７】定常の単結晶の引上に移行後、引き上げら
れる単結晶の重量が一定の重量に達した時点、例えば、
単結晶ボディ３の長さが１ｍになる時点で、上方で待機
していた保持機構11を下降させる。その下降段階におい
て、前述のように、単結晶の径大部７に接触するクラン
プ爪13は押し上げられて開放し径大部７を通過させる。
その後、クランプ爪13はリンクレバー、ピンおよび長穴
の作用によるセルフクランプ機能によって、係合段部６
を確実に係合・把持する。そののち、サブ引上手段22
は、メイン引上手段21の引上速度と同調して保持機構11
を上昇させる。ここで、係合部材であるクランプ爪13で
単結晶を把持させて保持機構11を上昇させるのは、単結
晶の重量が一定の重量に達した以降、すなわち、少なく
とも引上工程の後半段階であればよい。
れる単結晶の重量が一定の重量に達した時点、例えば、
単結晶ボディ３の長さが１ｍになる時点で、上方で待機
していた保持機構11を下降させる。その下降段階におい
て、前述のように、単結晶の径大部７に接触するクラン
プ爪13は押し上げられて開放し径大部７を通過させる。
その後、クランプ爪13はリンクレバー、ピンおよび長穴
の作用によるセルフクランプ機能によって、係合段部６
を確実に係合・把持する。そののち、サブ引上手段22
は、メイン引上手段21の引上速度と同調して保持機構11
を上昇させる。ここで、係合部材であるクランプ爪13で
単結晶を把持させて保持機構11を上昇させるのは、単結
晶の重量が一定の重量に達した以降、すなわち、少なく
とも引上工程の後半段階であればよい。
【００２８】図４は、本発明のワイヤ式引上装置におけ
る引上駆動モーターの制御方式を説明する図である。メ
イン引上手段21とサブ引上手段22とを同調して保持機構
11を上昇させる際には、メイン引上手段21のメインモー
ター23は速度制御で、サブ引上手段22のサブモーター24
は張力制御とするのが望ましい。
る引上駆動モーターの制御方式を説明する図である。メ
イン引上手段21とサブ引上手段22とを同調して保持機構
11を上昇させる際には、メイン引上手段21のメインモー
ター23は速度制御で、サブ引上手段22のサブモーター24
は張力制御とするのが望ましい。
【００２９】このような引上駆動モーターの制御方式を
採用することによって、図５に示すように、単結晶の重
量をサブ引上手段の保持機構で分担することができる。
したがって、引上駆動モーターの制御系どうしの干渉を
防止でき、引上速度およびメインモーターとサブモータ
ー間の負荷割合を正確に制御ができ、ショックのない安
定した単結晶引き上げが可能になる。
採用することによって、図５に示すように、単結晶の重
量をサブ引上手段の保持機構で分担することができる。
したがって、引上駆動モーターの制御系どうしの干渉を
防止でき、引上速度およびメインモーターとサブモータ
ー間の負荷割合を正確に制御ができ、ショックのない安
定した単結晶引き上げが可能になる。
【００３０】（実施例２）図６は、本発明装置の実施例
２の構成例を説明する縦断面図である。上記実施例１と
比較すると、保持機構11に係合部材として設けられたク
ランクレバー15の構成に相違が見られるが、その他の実
施例２の構成は実施例１のそれと同様である。
２の構成例を説明する縦断面図である。上記実施例１と
比較すると、保持機構11に係合部材として設けられたク
ランクレバー15の構成に相違が見られるが、その他の実
施例２の構成は実施例１のそれと同様である。
【００３１】図７は、実施例２で保持機構に設けられる
係合部材の構造を説明する図である。係合部材は保持ホ
ルダー12の内面下端部に設けられ、複数のクランプレバ
ー15が回転自在に軸支される。このため、クランクレバ
ー15は保持ホルダー12側に設けられた支点を中心とし
て、上方に向かってほぼ垂直状態まで旋回が可能である
が、一旦下方に向かって負荷が加わるとセルフクランプ
機能によって、クランプレバー15は単結晶の係合段部を
十分に係合・把持することができる。このため、実施例
２の係合部材を用いれば、クランプ機構がシンプルであ
り、またクランプレバーの端面で単結晶をクランプする
ので、単結晶の係合段部のテーパー部の長さを比較的短
くすることができる。
係合部材の構造を説明する図である。係合部材は保持ホ
ルダー12の内面下端部に設けられ、複数のクランプレバ
ー15が回転自在に軸支される。このため、クランクレバ
ー15は保持ホルダー12側に設けられた支点を中心とし
て、上方に向かってほぼ垂直状態まで旋回が可能である
が、一旦下方に向かって負荷が加わるとセルフクランプ
機能によって、クランプレバー15は単結晶の係合段部を
十分に係合・把持することができる。このため、実施例
２の係合部材を用いれば、クランプ機構がシンプルであ
り、またクランプレバーの端面で単結晶をクランプする
ので、単結晶の係合段部のテーパー部の長さを比較的短
くすることができる。
【００３２】単結晶の引上工程における装置の動作およ
び操作方法、例えば、前記図４に示す引上駆動モーター
の制御方式は、実施例１の場合と同様のものが適用でき
る。
び操作方法、例えば、前記図４に示す引上駆動モーター
の制御方式は、実施例１の場合と同様のものが適用でき
る。
【００３３】（実施例３）図８は、本発明装置の実施例
３の構成例を説明する図であるが、この構成ではメイン
引上手段21とサブ引上手段22がメインボールネジ30およ
びサブボールネジ31の旋回作用によって独立して昇降可
能であることに特徴がある。
３の構成例を説明する図であるが、この構成ではメイン
引上手段21とサブ引上手段22がメインボールネジ30およ
びサブボールネジ31の旋回作用によって独立して昇降可
能であることに特徴がある。
【００３４】実施例３の構成では、引上機構20としてメ
イン引上手段21はメイン昇降ベース27を、サブ引上手段
22はサブ昇降ベース28をそれぞれ昇降させる。メイン引
上手段21に設けられたメイン昇降ベース27には、フレー
ム33に覆われたメインボールネジ30が取付られており、
メインモーター23の作動によって昇降する。さらに、こ
のメイン昇降ベース27はシャフト25を介して、その下方
に種結晶ホルダー10を支持しており、引上工程において
は結晶回転モーター32の回転によって引き上げられる単
結晶を回転させることができる。
イン引上手段21はメイン昇降ベース27を、サブ引上手段
22はサブ昇降ベース28をそれぞれ昇降させる。メイン引
上手段21に設けられたメイン昇降ベース27には、フレー
ム33に覆われたメインボールネジ30が取付られており、
メインモーター23の作動によって昇降する。さらに、こ
のメイン昇降ベース27はシャフト25を介して、その下方
に種結晶ホルダー10を支持しており、引上工程において
は結晶回転モーター32の回転によって引き上げられる単
結晶を回転させることができる。
【００３５】一方、サブ引上手段22に設けられたサブ昇
降ベース28は、メイン昇降ベース27に設置されたサブボ
ールネジ31が取付けられており、サブモータ24の回転動
作によって昇降する。また、サブ昇降ベース28にはベア
リング29を介して回転自由な状態で中空シャフト26が取
り付けら、その中空シャフト26の先端には保持機構11が
固定される。そして保持機構11の保持ホルダー12の内面
下端部には係合部材が配設されるが、その構造は実施例
１または実施例２に示すいずれのものでもよい。
降ベース28は、メイン昇降ベース27に設置されたサブボ
ールネジ31が取付けられており、サブモータ24の回転動
作によって昇降する。また、サブ昇降ベース28にはベア
リング29を介して回転自由な状態で中空シャフト26が取
り付けら、その中空シャフト26の先端には保持機構11が
固定される。そして保持機構11の保持ホルダー12の内面
下端部には係合部材が配設されるが、その構造は実施例
１または実施例２に示すいずれのものでもよい。
【００３６】サブ昇降ベース28に取り付けられた中空シ
ャフト26の内側にメイン昇降ベース27に取付けられたシ
ャフト25を貫通させて、本発明装置の実施例３は構成さ
れる。このような構成にすることによって、メイン引上
手段21およびサブ引上手段22の同調が容易となり、しか
も嵌合されたシャフト25および中空シャフト26で支持さ
れる種結晶ホルダー10および保持機構11の位置調整が良
好となり、引上軸に単結晶の中心位置を合致させること
ができる。
ャフト26の内側にメイン昇降ベース27に取付けられたシ
ャフト25を貫通させて、本発明装置の実施例３は構成さ
れる。このような構成にすることによって、メイン引上
手段21およびサブ引上手段22の同調が容易となり、しか
も嵌合されたシャフト25および中空シャフト26で支持さ
れる種結晶ホルダー10および保持機構11の位置調整が良
好となり、引上軸に単結晶の中心位置を合致させること
ができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の単結晶引上装置によれば、単結
晶に設けられた係合段部での係合・把持を確実なものと
し、大重量の単結晶を引上げる場合であっても落下事故
を発生することなく、単結晶を安全に製造することがで
きる。
晶に設けられた係合段部での係合・把持を確実なものと
し、大重量の単結晶を引上げる場合であっても落下事故
を発生することなく、単結晶を安全に製造することがで
きる。
【図１】本発明装置の実施例１の全体構成例を説明する
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視で示される保持機構およびエ
コライザーの横断面図である。
コライザーの横断面図である。
【図３】実施例１で保持機構に設けられる係合部材の構
造を説明する図であり、(a) は全体構成を、(b) および
(c) は詳細部分を説明する図である。
造を説明する図であり、(a) は全体構成を、(b) および
(c) は詳細部分を説明する図である。
【図４】本発明の引上装置における引上駆動モーターの
制御方式を説明する図である。
制御方式を説明する図である。
【図５】本発明の引上装置における保持機構の負担荷重
の推移を示す図である。
の推移を示す図である。
【図６】本発明装置の実施例２の構成例を説明する縦断
面図である。
面図である。
【図７】実施例２で保持機構に設けられる係合部材の構
造を説明する図である。
造を説明する図である。
【図８】本発明装置の実施例３の構成例を説明する図で
ある
ある
１…坩堝、 ２…溶融液、 ３…単結晶ボディ ４…単結晶ショルダー、 ５…くびれ部 ６…係合段部、 ７…径大部 ８…ダッシュズネック（種絞り部） ９…種結晶、 10…種結晶ホルダー 11…保持機構、 12…保持ホルダー 13…クランプ爪、 14…リンクレバー 15…クランプレバー、 16…エコライザー 17…ピン、 18…メインワイヤー、 19…サブワイヤー 20…引上機構、 21…メイン引上手段 22…サブ引上手段、 23…メインモーター 24…サブモーター、 25…シャフト、 26…中空シャフ
ト 27…メイン昇降ベース、 28…サブ昇降ベース 29…ベアリング、 30…メインボールネジ 31…サブボールネジ、 32…結晶回転モーター 33…フレーム、 34…ピン 35…長穴、 36…突起物
ト 27…メイン昇降ベース、 28…サブ昇降ベース 29…ベアリング、 30…メインボールネジ 31…サブボールネジ、 32…結晶回転モーター 33…フレーム、 34…ピン 35…長穴、 36…突起物
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】上記の保持機構の係合部材に、リンクレバ
ーまたはクランプレバーの作用によって、係合段部の円
周方向の形状の不均一性を相殺するセルフクランプ機能
を有するものを用いる。これにより、係合段部の形状が
不均一であっても、面接触で単結晶の係合段部を保持で
き、単結晶の落下事故が回避できるので望ましい。ここ
で、「セルフクランプ機能を有する係合部材」とは、図
１、図３または図６に示すように、リンクレバー14また
はクランプレバー15の作用によって上方に押し上げられ
れば容易に開放され、下方に押し下げられれば閉じて、
係合部分を十分に係合・把持する係合部材（例えば、ク
ランプ爪13、リンクレバー14、ピン34および長穴35）を
いう。
ーまたはクランプレバーの作用によって、係合段部の円
周方向の形状の不均一性を相殺するセルフクランプ機能
を有するものを用いる。これにより、係合段部の形状が
不均一であっても、面接触で単結晶の係合段部を保持で
き、単結晶の落下事故が回避できるので望ましい。ここ
で、「セルフクランプ機能を有する係合部材」とは、図
１、図３または図６に示すように、リンクレバー14また
はクランプレバー15の作用によって上方に押し上げられ
れば容易に開放され、下方に押し下げられれば閉じて、
係合部分を十分に係合・把持する係合部材（例えば、ク
ランプ爪13、リンクレバー14、ピン34および長穴35）を
いう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】図２は、前記図１のＡ−Ａ矢視で示される
保持機構およびエコライザーの横断面図である。図中の
符号12は保持機構の保持ホルダーであるが、エコライザ
ー16はピン17を介して保持ホルダー12に軸支されるとと
もに、２本のサブワイヤー19によって垂設される。この
ような構造を採用するので、２本のサブワイヤー19の巻
取りと送り出しに差が発生した場合、エコライザー16は
傾きを生じるが、ピン17を介して軸支される保持ホルダ
ー12は重力作用によって絶えず鉛直方向に保持されるた
め、傾きが吸収される。
保持機構およびエコライザーの横断面図である。図中の
符号12は保持機構の保持ホルダーであるが、エコライザ
ー16はピン17を介して保持ホルダー12に軸支されるとと
もに、２本のサブワイヤー19によって垂設される。この
ような構造を採用するので、２本のサブワイヤー19の巻
取りと送り出しに差が発生した場合、エコライザー16は
傾きを生じるが、ピン17を介して軸支される保持ホルダ
ー12は重力作用によって絶えず鉛直方向に保持されるた
め、傾きが吸収される。
Claims (5)
- 【請求項１】回転されつつ引上げられる単結晶に逆円錐
状の係合段部を形成させるワイヤ式のメイン引上手段
と、その単結晶の係合段部を係合部材を介して把持する
保持機構と、この保持機構を昇降させるワイヤ式のサブ
引上手段を備える単結晶引上装置であって、前記サブ引
上手段は保持機構の傾き防止手段を介して保持機構を昇
降させ、前記メイン引上手段の引上速度と同調して前記
保持機構を上昇させることを特徴とする単結晶引上装
置。 - 【請求項２】回転されつつ引上げられる単結晶に逆円錐
状の係合段部を形成させるワイヤ式のメイン引上手段
と、その単結晶の係合段部を係合部材を介して把持する
保持機構と、この保持機構を昇降させるワイヤ式のサブ
引上手段を備える単結晶引上装置であって、前記メイン
引上手段、サブ引上手段の一方の駆動モーターを速度制
御方式とし、他方の駆動モーターは張力制御方式とする
ことを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項３】回転されつつ引上げられる単結晶に逆円錐
状の係合段部を形成させるワイヤ式のメイン引上手段
と、その単結晶の係合段部を係合部材を介して把持する
保持機構と、この保持機構を昇降させるワイヤ式のサブ
引上手段を備える単結晶引上装置であって、保持機構に
はクランプ爪、リンクレバー、ピンまたは長穴を有し、
係合すべき係合段部の形状に整合する係合部材が設けら
れることを特徴とする単結晶引上装置。 - 【請求項４】上記クランプ爪の係合面には、多数の歯状
あるいは波状の突起物が形成されていることを特徴とす
る請求項３記載の単結晶引上装置。 - 【請求項５】上記メイン引上手段およびサブ引上手段は
ボールネジの旋回作用によって独立して昇降可能である
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の単結晶
引上装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232910A JP2990658B2 (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 単結晶引上装置 |
| PCT/JP1997/003042 WO1998010125A1 (en) | 1996-09-03 | 1997-08-29 | Single crystal pulling apparatus |
| US09/254,087 US6139633A (en) | 1996-09-03 | 1997-08-29 | Single crystal pulling apparatus |
| DE19781966T DE19781966T1 (de) | 1996-09-03 | 1997-08-29 | Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen |
| DE19781966A DE19781966B4 (de) | 1996-09-03 | 1997-08-29 | Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen |
| KR1019997001707A KR100310780B1 (ko) | 1996-09-03 | 1999-03-02 | 단결정 인상장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8232910A JP2990658B2 (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081581A true JPH1081581A (ja) | 1998-03-31 |
| JP2990658B2 JP2990658B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=16946762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8232910A Expired - Lifetime JP2990658B2 (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990658B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999013138A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Single crystal pull-up apparatus and single crystal pull-up method |
| WO1999015717A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Single crystal pulling apparatus |
| US6315827B1 (en) | 1998-10-02 | 2001-11-13 | Komatsu Electronics Metals Co., Ltd. | Apparatus for producing single crystal |
| JP2002128592A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 半導体単結晶引上装置 |
| WO2023035760A1 (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 拉晶夹具、拉晶炉及拉晶方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101582022B1 (ko) * | 2014-01-02 | 2015-12-31 | 주식회사 엘지실트론 | 열차폐장치 및 이를 포함하는 잉곳성장장치 |
-
1996
- 1996-09-03 JP JP8232910A patent/JP2990658B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999013138A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Single crystal pull-up apparatus and single crystal pull-up method |
| US6217648B1 (en) | 1997-09-05 | 2001-04-17 | Super Silicon Crystal Research Institute Corporation | Single crystal pull-up apparatus and single crystal pull-up method |
| WO1999015717A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Super Silicon Crystal Research Institute Corp. | Single crystal pulling apparatus |
| US6315827B1 (en) | 1998-10-02 | 2001-11-13 | Komatsu Electronics Metals Co., Ltd. | Apparatus for producing single crystal |
| JP2002128592A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 半導体単結晶引上装置 |
| US6579363B2 (en) | 2000-10-23 | 2003-06-17 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Semiconductor single crystal pulling apparatus |
| KR100452234B1 (ko) * | 2000-10-23 | 2004-10-12 | 닛뽄덴끼 가부시끼가이샤 | 반도체 단결정 인상 장치 |
| WO2023035760A1 (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 拉晶夹具、拉晶炉及拉晶方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2990658B2 (ja) | 1999-12-13 |
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