(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引上法により単結晶を製造する際に用いる種結晶保持治具であって、種結晶を挿入せしめる種結晶挿入孔と、挿入された種結晶を種結晶挿入孔の内側面に向けて圧接する圧接手段を備えた種結晶保持治具において、前記種結晶挿入孔の断面形状を角形とし、前記圧接手段は種結晶挿入孔内に向けて設けられた貫通孔に挿通可能とされた単一の圧接部材の先端を種結晶に当接させて圧接することによって前記種結晶を少なくとも２方向に向けて同時に圧接し得るようにして、前記種結晶を前記圧接手段によって種結晶挿入孔の内側面の少なくとも２面に向けて圧接保持するようにし、前記圧接部材の外側端部を覆い、該圧接部材が抜け出すのを防止するコマ抜け防止リングを備えることを特徴とする種結晶保持治具。
【請求項２】
請求項１に記載の種結晶保持治具において、前記圧接部材の圧接面と種結晶の被圧接面には、上下方向に所定の向きで傾斜するテーパ面が形成されたことを特徴とする種結晶保持治具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の種結晶保持治具において、この種結晶保持治具の素材は、金属、高純度セラミックス、黒鉛のいずれか、又はこれらの組合わせであることを特徴とする種結晶保持治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば引上法による単結晶の製造において使用される種結晶保持治具の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば単結晶を製造する場合、多結晶原料を溶融した溶融原料に種結晶を浸した後これを引上げて単結晶を成長させるいわゆるチョクラルスキー法と呼ばれる引上法が知られている。この方法では、種結晶を種結晶保持治具で保持して溶融原料に浸漬した後、種結晶保持治具を例えば上方引上手段によって真上に引上げながら種結晶の下方に単結晶を成長させるようにしている。
【０００３】
一方、種結晶を保持する種結晶保持治具として、例えば図６及び図７に示すような種結晶保持治具５０が知られている。この保持治具５０は、治具本体５１の種結晶挿入孔５１ａに挿入した種結晶５２をコマ５３で押圧保持し、このコマ５３の端部にコマ抜け防止リング５４を嵌合させてコマ５３の抜け出し防止を図ったものであり、前記治具本体５１の外面に、下方の径が広がるようなテーパを設けるとともに、コマ抜け防止リング５４の内径をコマ５３の位置の治具本体５１の外径に合せ、このコマ５３の位置より上方でコマ抜け防止リング５４を上下に自由に移動させることが出来るようにしている。
また、コマ５３と種結晶５２の当接面には、種結晶５２が下方に抜け出るのを防止するため、それぞれテーパ面５３ｔ、５２ｔを形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、引上法による単結晶の製造法にあって、成長する結晶は結晶学的にみて原子配列の良い特定の結晶方位に成長させるため、種結晶を狙いとする方位に正確に切出し、これを種結晶保持治具によって正確な姿勢で保持する必要がある反面、前記技術の場合は、図８に示すように、圧接方向の軸まわりに種結晶５２が極微小ながら傾きやすく、種結晶５２を鉛直に固定出来ないという問題があった。
この結果、例えば図９に示すように、狙いの方位Ａに対して、実際に結晶の成長する方位Ｂがずれるという不具合があった。
【０００５】
そこで、種結晶の方位を正確に狙い通りに保持出来る種結晶保持治具が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、引上法により単結晶を製造する際に用いる種結晶保持治具であって、種結晶を挿入せしめる種結晶挿入孔と、挿入された種結晶を種結晶挿入孔の内側面に向けて圧接する圧接手段を備えた種結晶保持治具において、種結晶挿入孔の断面形状を角形とし、種結晶を圧接手段によって種結晶挿入孔の内側面の少なくとも２面に向けて圧接保持するようにした。
【０００７】
そして種結晶を、種結晶挿入孔の内側面の少なくとも２面に向けて圧接保持すれば、種結晶が傾いて保持されることがなく、種結晶の結晶方位からずれて結晶が成長するような不具合がない。
この際、種結晶挿入孔の内側面の少なくとも２面に向けて圧接する圧接手段は任意であるが、例えば複数の圧接部材で複数方向から圧接しても良い。
【０００８】
また、前記圧接手段を、単一の圧接部材によって種結晶を少なくとも２方向に向けて同時に圧接し得るようにした。
そしてこの場合は、例えば２方向に圧接力が作用する共通の斜め方向から圧接する。すなわち、例えば種結晶の断面形状が角形であれば、陵線部分から中央部に向けて圧接する。
【０００９】
また、前記圧接部材の圧接面と種結晶の被圧接面に、上下方向に所定の向きで傾斜するテーパ面を形成した。
そしてこの傾斜方向を例えば種結晶が下方に抜け出しにくい方向とし、単結晶の保持力を強める。
【００１０】
また、種結晶保持治具の素材を、金属、高純度セラミックス、黒鉛のいずれか、又はこれらの組合わせとした。
この際、溶融原料は高温であるため、特に耐熱性のある素材にすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。ここで図１は単結晶引上装置の概要図、図２は種結晶保持治具の斜視図、図３は種結晶保持治具の縦断面図、図４は種結晶保持治具の底面図である。
本発明の種結晶保持治具は、図１に示すような単結晶引上装置に使用されており、この単結晶引上装置は、チャンバー１内に収容されるルツボ２に溶融原料３を貯溜し、この溶融原料３に本発明の種結晶保持治具４で保持される種結晶５を接触させた後、種結晶５を上方に引上げることで単結晶９を成長させるようにしている。
【００１２】
そして、種結晶保持治具４は、図２乃至図４に示すように、下方に種結晶挿入孔６ａを有する治具本体６と、この治具本体６の種結晶挿入孔６ａ内に種結晶５を係止するコマ７と、このコマ７の抜け出しを防止するコマ抜け防止リング８を備えており、特に種結晶５が所望の方位で種結晶挿入孔６ａ内に係止されるようにしている。
【００１３】
前記治具本体６は、下方が大径で上方に向けて径が細くなるよう外面に上下方向のテーパを形成しており、また、治具本体６の下面側には、断面が角形の種結晶挿入孔６ａを設けている。そして、下端部から所定の高さ位置には、外面から種結晶挿入孔６ａ内に向けて貫通孔６ｂが設けられており、この貫通孔６ｂは、断面角形の種結晶挿入孔６ａのうち、１ヵ所の角隅部分に向けて貫通させている。
【００１４】
前記コマ７は、前記貫通孔６ｂに挿通可能とされた圧接部材であり、先端が種結晶５を押圧する圧接面にされるとともに、先端の圧接面は上方から下方にかけて内側に向いて傾斜するテーパ面７ｔとされている。
【００１５】
前記コマ抜け防止リング８は、前記治具本体６の外周部に上方から嵌め込むことが出来るようにされ、その内径は、前記貫通孔６ｂの位置の治具本体６の外径に一致している。従って、このコマ抜け防止リング８は、貫通孔６ｂの位置より上方では上下に自由に移動することが出来、貫通孔６ｂの位置では治具本体６の外周に密着状に嵌合して貫通孔６ｂを塞ぐとともに、貫通孔６ｂより下方には移動出来ないようにしている。
【００１６】
ところで、以上のような治具本体６及びコマ７及びコマ抜け防止リング８は、耐熱性のある金属、或いは高純度セラミックス、或いは黒鉛のいずれか、又はこれらの組合わせとしている。そしてこのような素材にすることで、種結晶５を強固な保持力で保持出来るとともに、熱あるいは応力に対する耐久性も優れたものとなる。
【００１７】
次に種結晶５について説明する。
種結晶５は、図３及び図４に示すように、断面角形にされるとともに、１ヵ所の陵線の一部が被圧接面とされ、この被圧接面は上下方向に傾斜するテーパ面５ｔとされている。そしてこの被圧接面から中央部に向けて圧接されると、図４に示すように、種結晶５の２面が前記種結晶挿入孔６ａの２面の内側面に向けて圧接されるようにしている。
【００１８】
また、前記テーパ面５ｔの傾斜方向は、前記コマ７のテーパ面７ｔの傾斜方向に合せて上方から下方にかけて内側に向く方向である。
このため、コマ７のテーパ面７ｔで種結晶５のテーパ面５ｔを圧接すると、両者は密着し合い、種結晶５が下方に抜け出すのを防止することが出来る。
【００１９】
以上のような種結晶保持治具４において、種結晶５を装着する時は、コマ抜け防止リング８を上方に移動させた状態で種結晶５を種結晶挿入孔６ａに挿入し、貫通孔６ｂからコマ７を挿入する。そしてコマ７の先端のテーパ面７ｔを種結晶５のテーパ面５ｔに密着状に当接させて圧接し、コマ抜け防止リング８を下方に移動させてコマ７の外側端部を覆い、コマ７が抜け出すのを防止する。
このためこのコマ７は、種結晶５の陵線部分を中央部に向けて押圧して種結晶５の２面を同時に種結晶挿入孔６ａの２面の内側面に向けて圧接することになり、種結晶５はいずれの方向に傾くのも防止される。
【００２１】
尚、図５は本案の種結晶保持治具４を使用した場合の結晶成長方向分布を従来の種結晶保持治具５０（図６、図７）の結晶成長方向分布と比較して示すものであり、（Ａ）が本案、（Ｂ）が従来例である。この結果、従来例であれば、（Ｂ）に示すように例えばＹ軸方向にだけ圧接するため、Ｘ軸方向の結晶成長方向分布のばらつきが大きくなるが、本案では、（Ａ）に示すようにＸ軸方向、Ｙ軸方向の両方に圧接するため、両軸方向の結晶成長分布のばらつきがきわめて少なくなることが判る。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、単結晶引上用の種結晶保持治具に形成される種結晶挿入孔の断面形状を角形とし、この種結晶挿入孔に挿入される種結晶を、圧接手段によって種結晶挿入孔の内側面の少なくとも２面に向けて圧接保持するようにしたたため、種結晶を狙い通りの方位に正確に位置決め固定することが出来、単結晶が狙った方位からずれて成長するような不具合を防止出来る。
【００２４】
そして、単一の圧接部材によって種結晶を少なくとも２方向に向けて同時に圧接し得るようにすれば、シンプルな構成となり、しかも種結晶の位置決め固定する作業が簡単である。
また、圧接部材の圧接面と種結晶の被圧接面に、上下方向に所定の向きで傾斜するテーパ面を形成すれば、種結晶の保持力が強まり、単結晶の重量が重くなっても保持出来る。
また、種結晶保持治具の素材を特定素材とすれば、種結晶の保持力を強めることが出来、耐久性の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  単結晶引上装置の概要図である。
【図２】  種結晶保持治具の斜視図である。
【図３】  種結晶保持治具の縦断面図である。
【図４】  種結晶保持治具の底面図である。
【図５】  本案の種結晶保持治具を使用した場合と従来の種結晶保持治具を使用した場合の結晶成長方向分布を比較した対比図であり、（Ａ）が本案、（Ｂ）が従来例である。
【図６】  従来の種結晶保持治具の縦断面図である。
【図７】  従来の種結晶保持治具の底面図である。
【図８】  従来の種結晶保持治具の縦断面図であり、図６と直交方向における縦断面図である。
【図９】  従来の種結晶保持治具において単結晶の成長方向が狙いの方位からずれる不具合を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…チャンバー、  ２…ルツボ、
３…溶融原料、  ４…種結晶保持治具、
５…種結晶、  ５ｔ…テーパ面、
６…治具本体、  ６ａ…種結晶挿入孔、
６ｂ…貫通孔、  ７…コマ、
７ｔ…テーパ面、  ８…コマ抜け防止リング、
９…成長単結晶、
５０…保持治具、  ５１…治具本体、
５１ａ…種結晶挿入孔、  ５２…種結晶、
５２ｔ…テーパ面、  ５３…コマ、
５３ｔ…テーパ面、  ５４…コマ抜け防止リング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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