(57)【要約】【課題】  装置自体の占有面積を増やすことなく、小スペースで、引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレを解消することができる単結晶引上装置を提供する。【解決手段】  ワイヤ巻取装置７およびワイヤ回転保持装置６により、引上ワイヤ５を介して回転させながら単結晶４を引上げる機構を備えたチョクラルスキー法による単結晶引上装置において、ワイヤ巻取装置７およびワイヤ回転保持装置６を支持するプレート８を、該単結晶引上装置が収容されている建屋の天井部８に据付ける。【選択図】  図１
2005263594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引上ワイヤを介して回転させながら単結晶を引上げる機構を備えたチョクラルスキー法による単結晶引上装置において、ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を支持するプレートが、該単結晶引上装置が収容されている建屋の天井部に据付けられていることを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項２】
引上ワイヤを介して回転させながら単結晶を引上げる機構を備えたチョクラルスキー法による単結晶引上装置において、ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を支持するプレートが、該単結晶引上装置が収容されている建屋の梁部から懸垂されていることを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項３】
前記プレートは、前記ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を水平方向および上下方向に位置調整可能な機構を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の単結晶引上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン等の半導体の単結晶製造において、引上ワイヤとるつぼの位置ズレを解消することにより、高品質な大口径の単結晶インゴットの製造に好適に用いることができる単結晶引上装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン等の半導体の単結晶製造においては、るつぼ中の原料融液に種結晶を接触させて、ゆっくりと回転させながら上方へ引上げて単結晶を育成するチョクラルスキー（ＣＺ）法が、一般的に用いられている。
図２に、前記ＣＺ法における一般的な単結晶引上装置の概略を示す。
図２に示した装置は、基礎上にメインフレーム２１が固定され、前記フレーム上部には、メインチャンバ２２ａ、アッパーチャンバ２２ｂ、プルチャンバ２２ｃが順次積み上げられてチャンバ炉２２が構成されている。
前記メインチャンバ２２ａ内には、原料融液がチャージされているるつぼ、ヒータ等（図示せず）が収容されており、前記るつぼは、メインフレーム２１下部に設けられたるつぼ昇降回転部２３により、回転および上下動する。
【０００３】
また、チャンバ炉２２の上部には、単結晶２４の引上ワイヤ２５の回転保持装置２６およびワイヤ巻取装置２７（以下、両者を併せて上部機構という。）を支持するプレート２８が、プルチャンバ２２ｃの上部に接続される形で設置されている。
これにより、引上ワイヤ２５の下端部に取り付けられた種結晶が、回転するるつぼ内の原料融液に浸漬され、単結晶２４は、前記引上ワイヤ２５を介して、回転しながら徐々に引上げられて育成される。
【０００４】
上記装置においては、積み上げられたチャンバ炉２２上に、単結晶を回転および引上げる上部機構を支持するプレート２８が載置されるため、該上部機構の荷重がチャンバ炉２２にかかり、各チャンバの接合部におけるＯリングの不均一な変形や、チャンバ炉２２の熱歪変形により、上部構造の位置ズレが発生しやすい。
また、操業の度に、チャンバ炉の開閉を行うため、その際にも、上部機構の位置ズレが生じる。
【０００５】
上記のような種々の原因により、上部構造の位置ズレが生じ、単結晶の引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレを引き起こし、このような軸ズレ状態のまま、単結晶引上げを行うと、結晶ねじれが発生してしまうこととなる。
さらに、近年、製造される単結晶の大口径化が進んでおり、上記のような結晶ねじれが発生すると、単結晶引上げ中にネック部で結晶が破断して、単結晶インゴットが落下するおそれがあり、大事故につながる危険性もある。
【０００６】
上記のような引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレを解消する手段として、例えば、特許文献１および２には、上部構造の位置決めおよび位置調整機構をプルチャンバ上部に設けることが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、チャンバ炉を組み上げたベースプレート（ベースフレーム）と独立した支持構造からなるコラムによって上部機構を支持し、チャンバ炉の組立構造の影響を受けることなく、独立支持されるコラムによって、上部機構の位置調整を行う装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７１６８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２７８６９６号公報
【特許文献３】特開平９−２６３４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載されたような技術は、上述した軸ズレを対処療法的に回避するにすぎず、チャンバ炉に上部機構の荷重がかかることに起因する位置ズレの発生の根本的な解消手段とは言えないものであった。
しかも、製造される単結晶は、口径３００ｍｍ以上と大口径化が進み、引上げられる単結晶の重量は増加する傾向にあり、基礎からの高さが９〜１１ｍ程度もの装置構造、上部機構への１トンを超える負担荷重等を考慮すると、積み上げたチャンバ炉の最上部に上部機構を載置する構成では、装置全体の十分なバランスを保つことは困難であり、また、作業性も低下することとなる。
さらに、大口径の単結晶であっても、高品質のインゴットを得るためには、小口径のインゴットを製造する場合と同等以上の精度が要求されるが、上記のような手段によっては、十分に対処することは困難である。
【００１０】
また、上記特許文献３に記載された装置においては、上部機構および引上げる単結晶を基礎から遠距離位置で支持することとなり、コラムに反りが発生する。また、別途コラムを設置するため、通常の一体型引上装置よりも、装置全体の占有面積が大きくなる。
さらに、上述したような単結晶の大口径化、チャージ量の増大に伴い、装置上部に１トンを超える荷重がかかる場合、このような手段を用いて対応するためには、コラムの堅牢化は不可避である。また、装置全体の占有面積もさらに拡大する必要があり、限られた空間に設置可能な単結晶引上装置の数が制限され、経済性にも劣るものである。
【００１１】
本発明は、上記技術的課題解決するためになされたものであり、装置自体の占有面積を増やすことなく、小スペースで、引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレを解消することができる単結晶引上装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る単結晶引上装置は、引上ワイヤを介して回転させながら単結晶を引上げる機構を備えたチョクラルスキー法による単結晶引上装置において、ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を支持するプレートが、該単結晶引上装置が収容されている建屋の天井部に据付けられていることを特徴とする。
このように、上部機構をチャンバ炉と分離した建屋天井部において支持させることにより、小スペースで、簡易かつ経済的に、引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレが解消され、単結晶製造時における結晶ねじれの発生を防止することができ、さらには、ネック部の破断による単結晶インゴットの落下を防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係る他の態様の単結晶引上装置は、引上ワイヤを介して回転させながら単結晶を引上げる機構を備えたチョクラルスキー法による単結晶引上装置において、ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を支持するプレートが、該単結晶引上装置が収容されている建屋の梁部から懸垂されていることを特徴とする。
上記と同様に、上部機構をチャンバ炉と分離した建屋天井部において支持させることにより、単結晶引上装置の占有面積の増大を伴うことなく、従来の積み上げ式のチャンバ炉に固有の組立構造による位置ズレが引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレに及ぼす影響を排除するものである。
【００１４】
前記単結晶引上装置においては、前記プレートは、前記ワイヤ巻取装置およびワイヤ回転保持装置を水平方向および上下方向に位置調整可能な機構を備えていることが好ましい。
上記のような位置調整機構も、建屋天井部に支持されているプレートに付設されることにより、チャンバ炉に荷重負担をかけることなく、安定した状態で作動できるように配設されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上述のとおり、本発明に係る単結晶引上装置によれば、小スペースで、簡易かつ経済的に、引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレを解消することができ、さらには、ネック部の破断による単結晶インゴットの落下を防止することができる。
したがって、本発明に係る単結晶引上装置を用いれば、結晶ねじれの発生を防止することができ、大口径であっても、高品質の単結晶インゴットを安定的に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る単結晶引上装置の構成を示した概略図である。
図１に示した装置も、図２に示したような従来の装置と同様に、基礎上にメインフレーム１が固定され、前記フレーム上部には、メインチャンバ２ａ、アッパーチャンバ２ｂ、プルチャンバ２ｃが順次積み上げられてチャンバ炉２が構成されている。
前記メインチャンバ２ａ内には、原料融液がチャージされているるつぼ、ヒータ等（図示せず）が収容されており、前記るつぼは、メインフレーム１下部に設けられたるつぼ昇降回転部３により、回転および上下動するように構成されている。
【００１７】
ここで、図１に示す装置においては、単結晶４の引上ワイヤ５の回転保持装置６およびワイヤ巻取装置７（以下、両者を併せて上部機構という。）は、チャンバ炉２上方の建屋天井部８の天井裏に敷設されたプレート８上に載置されている。
本発明は、上記図１に示したように、上部機構をチャンバ炉２と分離した建屋天井部において支持させることにより、単結晶引上装置の占有面積の増大を伴うことなく、従来の積み上げ式のチャンバ炉に固有の組立構造による位置ズレが引上ワイヤとるつぼの中心との軸ズレに及ぼす影響を排除するものである。
これにより、小スペースで、簡易かつ経済的に、単結晶製造時における結晶ねじれの発生を防止することができ、さらには、ネック部の破断による単結晶インゴットの破断を防止することができる。
【００１８】
なお、上記装置における単結晶製造は、従来の装置の場合と同様に、引上ワイヤ５の下端部に取り付けられた種結晶を、回転するるつぼ内の原料融液に浸漬して、ワイヤ回転保持装置６およびワイヤ巻取装置７により、前記引上ワイヤ５下端部に育成される単結晶４を回転させながら徐々に引上げていくことにより行う。
【００１９】
前記単結晶引上装置においては、プレート８には、上部機構の水平方向および上下方向の位置調整を行うための水平方向調整機構１２および上下方向調整機構１３が設けられていることが好ましい。
このような位置調整機構も、チャンバ炉２に荷重負担をかけることなく、建屋天井部８に安定した状態で設けることができる。
【００２０】
また、本発明の他の態様としては、上部機構を支持するプレート８を、建屋の天井裏に載置する替わりに、建屋の梁から懸垂させてもよい。
この場合も、上記図１に示した装置と同様に、上部機構は建屋天井部において支持されるため、コラム設置等による基礎部における占有面積の増大を伴うことなく、しかも、高所においても安定した状態で、引上ワイヤ５による単結晶インゴット４の回転および上下動を行うことができる。
また、本発明に係る装置は、上部機構が、るつぼを収容するチャンバ炉２と分離された構成であるため、単結晶インゴットの大口径化に伴う振動の増大を防止する上でも、簡易かつ経済的な構成である。
【００２１】
本発明においては、上部機構とチャンバ炉との連通部は、１ｍｔｏｒｒ程度のほぼ真空状態を保持することができる構造であることが好ましく、また、該装置の設置環境に応じて、上部機構とチャンバ炉との距離の変動に対応可能とするため、伸縮自在の耐熱性材料により構成されることが好ましい。
例えば、図１に示すように、アッパーチャンバ２ｃとの接続部をベローズ１１とし、その上部は金属製パイプ１０により、引上ワイヤ５を取り囲むような構成とすることが好ましい。あるいはまた、上記連通部全体をベローズにより構成してもよい。
前記耐熱性材料の耐熱温度は、チャンバ炉２や引上ワイヤ５等からの熱を考慮して、２００℃以上であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る単結晶引上装置の概略を示した図である。
【図２】従来の単結晶引上装置の概略を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、２１      メインフレーム
２、２２      チャンバ炉
２ａ、２２ａ  メインチャンバ
２ｂ、２２ｂ  アッパーチャンバ
２ｃ、２２ｃ  プルチャンバ
３、２３      るつぼ昇降回転部
４、２４      単結晶（インゴット）
５、２５      引上ワイヤ
６、２６      ワイヤ回転保持装置
７、２７      ワイヤ巻取装置
８、２８      プレート
９            建屋天井部
１０          金属製パイプ
１１          ベローズ
１２          水平方向調整機構
１３          上下方向調整機構
【図１】
2005263594.tif 000003
【図２】
2005263594.tif 000004