(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック本体(22d)の中心軸(a)に沿って前記チャック本体(22d)の底部に形成された種結晶挿入穴(22a)と前記中心軸(a)に直交するとともに前記中心軸(a)に対して偏倚して形成されたピン孔(22b)とを有するシードチャック(22)と、
前記種結晶挿入穴(22a)に挿入可能な外径を有し挿入状態で前記ピン孔(22b)に対向する側面に切欠き部(23a)が形成された種結晶(23)と、
前記ピン孔(22b)に挿入され胴部(24a)が前記切欠き部(23a)に当接可能なシードチャックピン(24)とを備えた種結晶の保持装置において、
前記ピン孔(22b)が前記中心軸(a)方向に間隔をあけて複数形成され、
前記切欠き部(23a)が前記種結晶(23)の側面に前記ピン孔(22b)の数に相応して複数形成され、
前記シードチャックピン(24)が前記複数のピン孔(22b)にそれぞれ挿入されかつ最上部のピン孔(22b)に挿入したシードチャックピン(24)の胴部(24a)のみが前記切欠き部(23a)に当接するように構成された
ことを特徴とする種結晶の保持装置。
【請求項２】
ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)とし、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、
前記第２間隔(y)が前記第１間隔(x)より広く形成された請求項１記載の種結晶の保持装置。
【請求項３】
ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)とし、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、
前記第１間隔(x)と前記第２間隔(y)が等しく形成され、複数のシードチャックピン(24)の胴部(24a)の直径が下方に向かうに従って順次小さく形成された請求項１記載の種結晶の保持装置。
【請求項４】
ピン孔(22b)及び切欠き部(23a)が３個以上形成され、隣接する切欠き部(23a)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔(x)とし、隣接するピン孔(22b)の間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔(y)とするとき、
前記第１間隔(x)と前記第２間隔(y)が等しく形成され、前記複数の切欠き部(23a)が下方に向かうに従って順次大きく形成された請求項１記載の種結晶の保持装置。
【請求項５】
複数のシードチャックピン(24)が複数の隣接するピン孔(22b)の間隔と同じ間隔をあけて前記シードチャックピン(24)の一端が一体的に連結された請求項１ないし４いずれか記載の種結晶の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の引上げ装置の種結晶の保持装置に関する。更に詳しくは、単結晶を育成する際にシリコン融液に接触させる種結晶を保持する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン単結晶の育成方法としてるつぼ内のシリコン融液からシリコン単結晶を成長させるチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）が知られている。この方法ではまず引上げ装置に設置されたるつぼ内に多結晶シリコンを充填する。この多結晶シリコンを加熱融解して得たシリコン融液の表面に種結晶の一端を接触させ部分的に融解する。次に、種結晶を引上げてシリコン融液から種絞り部分を作成し、その後目的とするシリコン棒の直径まで結晶を徐々に太らせて成長させる。この方法により、必要な結晶方向を有する無転位の単結晶棒を得ることができる。
【０００３】
この種結晶は通常ワイヤに吊り下げられた保持装置に取付けられて保持される。この保持装置では、まず予め側面に切欠き部が形成された種結晶をシードチャックの中心軸に沿ってシードチャックの底部に形成された種結晶挿入穴に挿入する。この状態でシードチャックの中心軸に直交するとともに中心軸に対して偏倚して形成されたピン孔にシードチャックピンを挿入する。これによりシードチャックピンの胴部が種結晶の切欠き部に当接し、種結晶が保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の種結晶の保持装置では、シリコン単結晶棒の長さが大きくなって、シードチャックピンの胴部と切欠き部とが接触する部分に高い応力が集中することに起因して、切欠き部で種結晶が破損することがある。この場合には種結晶の切欠き部、シードチャックのピン孔及びシードチャックピンはそれぞれ単一であるため、シリコン単結晶棒がシリコン融液中に落下するおそれがあった。特に、シリコン単結晶棒の大口径化等の要求に伴い、近年種結晶により引上げるシリコン単結晶棒の重量も増加傾向にある。これによりシリコン単結晶棒の引上げに際して生じる接触部分の応力も今まで以上に大きくなり、シリコン単結晶棒が落下する事故の発生率がより高まる。
本発明の目的は、種結晶の破損によるシリコン単結晶棒落下の発生率を低減する種結晶の保持装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１又は図２に示すように、チャック本体２２ｄの中心軸ａに沿ってチャック本体２２ｄの底部に形成された種結晶挿入穴２２ａと中心軸ａに直交するとともに中心軸ａに対して偏倚して形成されたピン孔２２ｂとを有するシードチャック２２と、種結晶挿入穴２２ａに挿入可能な外径を有し挿入状態でピン孔２２ｂに対向する側面に切欠き部２３ａが形成された種結晶２３と、ピン孔２２ｂに挿入され胴部２４ａが切欠き部２３ａに当接可能なシードチャックピン２４とを備えた種結晶の保持装置において、ピン孔２２ｂが中心軸ａ方向に間隔をあけて複数形成され、切欠き部２３ａが種結晶２３の側面にピン孔２２ｂの数に相応して複数形成され、シードチャックピン２４が複数のピン孔２２ｂにそれぞれ挿入されかつ最上部のピン孔２２ｂに挿入したシードチャックピン２４の胴部２４ａのみが切欠き部２３ａに当接するように構成されたことを特徴とする種結晶の保持装置である。
請求項１に係る発明では、種結晶２３の切欠き部２３ａ、シードチャック２２のピン孔２２ｂ及びシードチャックピン２４を複数有し、かつ最上部の切欠き部２３ａとシードチャックピン２４の胴部２４ａでのみ接触してシードチャック２２に種結晶２３が保持される。これにより最上部の切欠き部２３ａで破損を生じて種結晶２３がずり落ちても、最上部の次に位置する切欠き部２３ａとシードチャックピン２４の胴部２４ａとが接触して種結晶２３を保持するので、シリコン単結晶棒の落下を防止できる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図１又は図２に示すように、ピン孔２２ｂ及び切欠き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠き部２３ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔ｙとするとき、第２間隔ｙが第１間隔ｘより広く形成された種結晶の保持装置である。
請求項２に係る発明では、最上部のシードチャックピン２４の胴部２４ａと最上部の切欠き部２３ａを当接させたとき、第２間隔ｙが第１間隔ｘより広く形成されているので下方に向かうに従ってピン孔２２ｂと切欠き部２３ａとの位置は一定の割合で切欠き部２３ａがピン孔２２ｂの下方に位置するようにずれを生じるので最上部以外のシードチャックピン２４の胴部２４ａと切欠き部２３ａは接触しない。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図３に示すように、ピン孔２２ｂ及び切欠き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠き部２３ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔ｙとするとき、第１間隔ｘと第２間隔ｙが等しく形成され、複数のシードチャックピン２４の胴部２４ａの直径が下方に向かうに従って順次小さく形成された種結晶の保持装置である。
請求項３に係る発明では、最上部のシードチャックピン２４の胴部２４ａと最上部の切欠き部２３ａを当接させたとき、下方に向かうに従って順次シードチャックピン２４の胴部２４ａの直径が小さく形成されるので最上部以外のシードチャックピン２４の胴部２４ａと切欠き部２３ａは接触しない。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図４に示すように、ピン孔２２ｂ及び切欠き部２３ａが３個以上形成され、隣接する切欠き部２３ａの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第１間隔ｘとし、隣接するピン孔２２ｂの間隔がそれぞれ等間隔に形成されかつこれらの間隔を第２間隔ｙとするとき、第１間隔ｘと第２間隔ｙが等しく形成され、複数の切欠き部２３ａが下方に向かうに従って順次大きく形成された種結晶の保持装置である。
請求項４に係る発明では、最上部のシードチャックピン２４の胴部２４ａと最上部の切欠き部２３ａを当接させたとき、下方に向かうに従って順次切欠き部２３ａが大きく形成されるので最上部以外のピンの胴部２４ａと切欠き部２３ａは接触しない。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、図２に示すように、複数のシードチャックピン２４が複数の隣接するピン孔２２ｂの間隔と同じ間隔をあけてシードチャックピン２４の一端が一体的に連結された種結晶の保持装置である。
請求項５に係る発明では、シードチャックピン２４が一体的に連結して形成されているので、同時に複数のピン孔２２ｂに挿入でき、種結晶の保持作業が容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施の形態は、図６に示すように、ＣＺ法によるシリコン融液１２からシリコン単結晶棒を引上げる際に使用する引上げ装置１０では、チャンバ１１内にシリコン融液１２を貯留する石英るつぼ１３が設けられ、この石英るつぼ１３の外面は黒鉛サセプタ１４により被覆される。石英るつぼ１３の下面は上記黒鉛サセプタ１４を介して支軸１６の上端に固定され、この支軸１６の下部は図示しないるつぼ駆動手段に接続される。石英るつぼ１３の外周面は石英るつぼ１３から所定の間隔をあけてヒータ１７により包囲され、このヒータ１７は断熱材１８により包囲される。ヒータ１７により石英るつぼ１３に投入された高純度の多結晶シリコンが融解してシリコン融液１２になる。チャンバ１１の上部には回転・引上げ機構１９が設けられる。石英るつぼ１３の上方にはこの回転・引上げ機構１９からワイヤケーブル２１を介してシードチャック２２が吊り下げられ、シードチャック２２には種結晶２３が取付けられる。回転・引上げ機構１９はワイヤケーブル２１を介してシードチャック２２とともに種結晶２３を図６の実線矢印で示すように下降させ、種結晶２３を石英るつぼ１３に貯留されたシリコン融液１２に接触させる。
【００１１】
図１及び図２に示すように、シードチャック２２にはチャック本体２２ｄの中心軸ａに沿ってチャック本体２２ｄの底部に種結晶２３を挿入することができる径を有する種結晶挿入穴２２ａが形成される。また、チャック本体２２ｄの中心軸ａに直交するとともに中心軸ａに対してｂだけ偏倚してピン孔２２ｂが形成される。ピン孔２２ｂは一定方向より中心軸ａに沿ってそれぞれが重ならないように３個形成され、隣接するピン孔２２ｂの間隔は第２間隔ｙであり、それぞれ等間隔に形成される。ピン孔２２ｂはピン孔２２ｂの中央部分における断面積が約半分程度挿入穴２２ａに重なるように形成される。
【００１２】
図２の実線矢印で示すように種結晶２３は種結晶挿入穴２２ａに挿入される。挿入穴２２ａに挿入される種結晶２３の側部には切欠き部２３ａが形成される。切欠き部２３ａはピン孔２２ｂの数量と相応して一定方向よりそれぞれが重ならないように３個形成され、隣接する切欠き部２３ａの間隔は第１間隔ｘであり、それぞれ等間隔に形成される。第２間隔ｙは第１間隔ｘより広く間隔をとるように設けられる。種結晶２３を挿入穴２２ａに挿入する際に挿入穴２２ａ内のガスを外部に排出するためのガス排出孔２２ｃが挿入穴２２ａに連通するように形成される。シードチャックピン２４は隣接するピン孔２２ｂの間隔に合うように３個のシードチャックピンが一端で一体的に連結された形状を有し、図２の破線矢印で示すように３個のピン孔２２ｂにそれぞれ挿入される。挿入されたシードチャックピン２４の胴部２４ａは、最上部の切り欠き部２３ａのみが当接する。
【００１３】
このように構成された保持装置では、シリコン単結晶棒の引上げ時に生じる応力により、最上部の切欠き部２３ａから破損して種結晶２３がずり落ちても、２番目に位置する切欠き部２３ａとピン胴部２４ａが接触して種結晶２３を保持する。更に、２番目に位置する切欠き部２３ａが破損して種結晶２３がずり落ちても、３番目に位置する切欠き部２３ａとピン胴部２４ａが接触して種結晶２３を保持することができる。
【００１４】
本発明の第２実施の形態では、図３に示すように、第１間隔ｘと第２間隔を等しくして、下方に向かうに従ってシードチャックピン２４の胴部２４ａの直径を順次小さくするよう形成される。
このように構成された保持装置では、下方に位置するシードチャックピン２４のピン孔２２ｂへの挿入が容易になる。
【００１５】
本発明の第３実施の形態では、図４に示すように、第１間隔ｘと第２間隔ｙを等しくして、下方に向かうに従って切欠き部２３ａの大きさを順次大きくする。
このように構成された保持装置では、下方に位置するシードチャックピン２４のピン孔２２ｂへの挿入が容易になる。
【００１６】
なお、上記実施の形態では、シードチャック２２のピン孔２２ｂと種結晶２３の切欠き部２３ａは全て一定方向より形成されたが、図５に示すように、中心軸ａに直交していれば破線ｃ、ｄ及びｅのように特に方向性を統一しなくてもよい。これにより、接触部分の応力に対して弱く、破損し易い方向に全ての切欠き部２３ａを形成した時には何度も破損を招くおそれがあるが、色々な方向に切欠き部２３ａを形成することにより危険性を分散することができる。また、上記実施の形態では、ピン孔２２ｂ、シードチャックピン２４及び切欠き部２３ａの数をそれぞれ３個としたが、２個、４個又は５個以上でもよい。また、上記第２の実施の形態では、複数の切欠き部２３ａはそれぞれ同じ大きさとしているが、最上部の切欠き部２３ａとピン２４が当接している状態でそれぞれ下方に向かうに従って順次切欠き部２３ａの大きさをシードチャックピン２４と当接しない程度に小さくしてもよい。これにより、最上部の切欠き部２３ａより種結晶が破損しても次に位置する保持部ではより安定して保持することができる。また、上記第３の実施の形態では、複数のピンの胴部２４ａの径はそれぞれ等しく示しているが、最上部の切欠き部２３ａとピン２４が当接している状態でそれぞれ下方に向かうに従って順次ピンの胴部２４ａの径を切欠き部と当接しない程度に大きくしてもよい。これにより、最上部の切欠き部２３ａより種結晶が破損しても次に位置する保持部ではより安定して保持することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ピン孔２２ｂが中心軸方向に等間隔に複数形成され、種結晶２３の切欠き部２３ａがピン孔２２ｂの数に相応して複数形成され、シードチャックピン２４が複数のピン孔２２ｂにそれぞれ挿入されかつ最上部のピン孔２２ｂに挿入したシードチャックピンの胴部２４ａのみが切欠き部２３ａに当接するように形成されたので種結晶の最上部の切欠き部より破損したときでも次に位置する切欠き部とシードチャックピンの胴部とが種結晶を保持する。この結果、種結晶の破損によるシリコン単結晶棒落下の発生率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の種結晶の保持装置を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】第１の実施の形態の種結晶の保持装置の分解斜視図。
【図３】第２の実施の形態の種結晶の保持装置を示す断面図。
【図４】第３の実施の形態の種結晶の保持装置を示す断面図。
【図５】本実施の形態の応用例を示す種結晶の切欠き部を示す構成図。
【図６】種結晶の保持装置を含むシリコン単結晶引上げ装置の構成図。
【符号の説明】
２２  シードチャック
２２ａ  種結晶挿入穴
２２ｂ  ピン孔
２２ｄ  チャック本体
２３  種結晶
２３ａ  切欠き部
２４  シードチャックピン
２４ａ  ピンの胴部
ａ  中心軸
ｘ  第１間隔
ｙ  第２間隔
【図１】
0003700490.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003700490.tif 000006
【図６】
0003700490.tif 000007