(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの内部において、先端部を予め加熱して溶解させた種結晶を原料融液に着液させ、単結晶を引き上げることによってダッシュネック法を用いずに単結晶を製造するＣＺ法単結晶引上げ装置であって、
前記チャンバーを貫通して当該チャンバーの肩の部分の外壁に設けられる斜方向移動装置を備え、
前記斜方向移動装置は、種結晶の先端部を加熱して溶解する加熱供用部材を有し、前記加熱供用部材を単結晶の引上げ方向に対して斜め方向に移動させ、
前記加熱供用部材は、種結晶の先端部を囲繞した状態で加熱が可能なＵ字形状又は円弧状の抵抗加熱体を有することを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【請求項２】
前記斜方向移動装置は、その端部に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体を備え、
このアーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバーの内部に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴とする請求項１記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【請求項３】
前記斜方向移動装置は、その端部に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体と、このアーム体に連結された架橋部材と、この架橋部材に螺合された螺子棒体と、この螺子棒体を回動させる駆動体と、からなり、
前記アーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバーの内部に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴とする請求項１記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【請求項４】
前記斜方向移動装置は、前記チャンバーの外壁における前記アーム体が貫通する部分を覆い且つ前記チャンバーの内部から引き出されてきた前記アーム体を収容する伸縮自在の蛇腹部材を備えることを特徴とする請求項２または３に記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【請求項５】
前記蛇腹部材は、その上端から不活性ガスを導入する不活性ガス導入孔を具備することを特徴とする請求項４記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【請求項６】
２以上の前記斜方向移動装置を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【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（以下、ＣＺ法）によって原料融液から単結晶を引き上げるためのＣＺ法単結晶引上げ装置に関する。また本発明は特に、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置、より具体的には先端部を予め加熱溶解させた種結晶を原料融液に着液させることによってダッシュネック法を用いずに無転位化シリコン単結晶を製造するのに好適なＣＺ法単結晶引上げ装置であって、特に種結晶の先端部を予め加熱溶解させるのに好適な機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種結晶を原料融液に着液させると、その際の熱衝撃によって種結晶に転位（スリップ転位）が導入されることとなるが、この転位は、一般的には、ダッシュネック法を用いて種結晶から排除している。
【０００３】
ここで、ダッシュネック法というのは、原料融液に着液させた種結晶を引上げ、その際に一旦種結晶の直径を細く絞る（いわゆる種絞り）操作を行うことによって、着液の際に種結晶中に導入された転位を結晶外周部に向かわせて無転位化を図る方法であり、種絞りが行われて種結晶が細る分だけ、種結晶部分の引っ張り強度が低下する。
【０００４】
しかし、近年の引上結晶の大口径化とそれに伴う重量化によってダッシュネック部に加わる応力が強度を越えてしまい、引上げ中の結晶落下事故が生じる可能性が危惧されている。このため、種結晶部分を細らせることなく無転位化結晶育成を行う方法が検討された。
【０００５】
このような背景の中にあって、種結晶の溶解ならびに再固化だけでは転位導入が無いことが最初に発見され、この現象をＦＺ結晶法に応用した技術が、種結晶の細径化を伴わずに無転位化結晶育成を行う技術として提案された（特許第１２５７９８０号）。
【０００６】
この技術は当然のことながらＣＺ法への応用が試みられ、いくつかの応用例が提示された。その中で、種結晶先端部の溶解法を改良したものを代表的な例として挙げると、ＷＯ９７‐３２０５９号公報や特開平８‐３１９１９２号公報にはレーザーを用いて種結晶先端部の溶解を行う方法が開示されており、ＵＳ特許第５８８５３４４号には抵抗加熱ヒータを用いて種結晶先端部の溶解を行うものが開示されている。
【０００７】
ここで、レーザーを用いた方法では、レーザーの照射面積が大きいために高価な装置が必要であり、また、発信器の占有スペースが大きいため、量産工場での使用には不向きである。このため、量産工場での使用ということを考えた場合には、抵抗加熱式のヒータを用いて種結晶先端部の溶解を行う方法のほうに矛先が向くことになる。
【０００８】
しかしながら、抵抗加熱式のヒータを用いて種結晶先端部の溶解を行う方法の場合には、炉外から電力を供給して種結晶を加熱溶解する機能、シーディング工程以後に引上結晶との干渉を避ける為にヒータを移動させる機能、並びにそれらの機能を制御するための制御系が必要となり、この課題を如何にして解決するかが、抵抗加熱式のヒータを用いて種結晶先端部の溶解を行う方法を採用する場合のキーポイントとなる。
【０００９】
これに関し、ヒータを移動させる機能については、ＵＳ特許第５８８５３４４号にはそれについての詳細な記述は存在しないものの、実施例においては、上部の真空チャンバー内より二段で鉛直方向に伸縮可能な剛性体の鉛直棒に抵抗加熱ヒーターを取り付け、鉛直棒の伸縮によって抵抗加熱ヒーターを上下動させるものが示唆されている。
【００１０】
しかしながら、このような機構を実際の引上作業に適応させるようにすると、結晶の成長に伴って抵抗加熱ヒーターも上昇させねばならないため、抵抗加熱ヒーターの移動幅については、結晶成長が行われる長さに相当する移動幅を取るようにしなければならず、このためには、図８に示されるように剛性体の鉛直棒を２段・３段と鉛直方向に伸縮させるような構成とするか、図９に示されるように１段で鉛直方向に移動させるような構成としなければならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、仮想される図８及び図９の方式にしても、いずれも、電極椀部Ｑが長いものとなってしまい、種結晶１３に対して抵抗加熱ヒーター２３の中心位置精度が悪くなり、種結晶先端の溶解に必要以上の電力を必要としたり、均一な溶解が困難となってしまうという問題がある。
【００１２】
また、仮想される図８の方式では、抵抗加熱ヒーター２３を単結晶１７の成長に合わせて上昇させなければならないため、ワイヤー巻き取りドラムを電極椀部Ｑと干渉しない位置まで上方に移さなければならなくなり、Ｓｉ融液界面からワイヤー巻き取りドラムまでのワイヤー１４の長さが長くなり、結晶軸回転の共振点に影響を与え、単結晶成長が困難となってしまうという問題もある。これについては、仮想される図９の方式でも同様であり、上部チャンバーが軸方向にも大きくなってしまうため、必然的にＳｉ融液界面からワイヤー巻き取りドラムまでのワイヤー長さが長くなり、結晶軸回転の共振点に影響を与えて、単結晶成長が困難となってしまう。
【００１３】
更には、仮想される図８の方式にしても、図９の方式にしても、上部チャンバーのサイズが軸方向並びに円周方向にも大きくなってしまい、装置コストが大幅にアップしてしまうとともに、引き上げ室（クリーンルーム）の高さも大きくせねばならず、全体的なコストアップと初期投資額の増大につながってしまうという問題がある。
【００１４】
加えて、図８及び図９のいずれの方式にしても、Ｓｉ融液の上方に電極椀部Ｑの摺動部が設置されることとなるので、汚染源が増えるという問題がある。また更に、抵抗加熱ヒーター２３が種結晶先端を溶解した後も結晶軸上に存在することとなるので、結晶軸上部から流れる不活性ガスの流路が抵抗加熱ヒーター２３によって阻害され、結晶軸の円方向で不均一なガス流れとなり、これが単結晶の品質・生産性等に大きな影響を与えるという懸念もある。
【００１５】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、先端部を予め加熱溶解させた種結晶を原料融液に着液させることによってダッシュネック法を用いずに無転位化シリコン単結晶を製造するのに好適なＣＺ法単結晶引上げ装置であって、抵抗加熱ヒーターによって種結晶先端部の加熱溶解を円滑に行えるような機構を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、抵抗加熱ヒーターの形状を種結晶を取り囲むＵ字形状とし、種結晶先端を加熱した後には引上結晶と干渉しない位置に待避させるために斜め上方にヒーターを移動させる機構をＣＺ法単結晶引上げ装置に備えさせることとしている。
【００１７】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１８】
（１）  先端部を予め加熱溶解させた種結晶を原料融液に着液させることによってダッシュネック法を用いずに単結晶を製造するＣＺ法単結晶引上げ装置であって、種結晶先端部の加熱溶解に係る加熱供用部材が取り付けられ、各種炉内品を収容するチャンバーを貫通して当該チャンバーに備え付けられる斜方向移動装置であって、前記取り付けられた加熱供用部材を斜め方向に移動させる斜方向移動装置を備えることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００１９】
なお、加熱供用部材は、種結晶先端部の加熱溶解に係るものであれば如何なるものでもよく、そのようなものとしては、例えば、抵抗発熱によって加熱を行う抵抗加熱体や原料融液輻射光の集光によって加熱を行う凹面鏡のようなものが挙げられる。また、本発明によってダッシュネック法を用いずに製造される単結晶はシリコン単結晶、特に、ダッシュネック法を用いて引き上げられたシリコン単結晶と同程度にスリップ転位が存在しない無転位化シリコン単結晶である。
【００２０】
（２）  前記斜方向移動装置は、その端部に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体を備え、このアーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバー内に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴とする（１）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２１】
（３）  前記斜方向移動装置は、その端部に前記加熱供用部材が取り付けられるアーム体と、このアーム体に連結された架橋部材と、この架橋部材に螺合された螺子棒体と、この螺子棒体を回動させる駆動体と、からなり、前記アーム体は、所定の斜角をもって前記チャンバー内に配置されていると共に、気密状態を保持したまま摺動する状態で前記チャンバーを貫通していることを特徴とする（１）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２２】
（４）  前記斜方向移動装置は、前記アーム体が前記チャンバーを貫通する部分を覆い、かつ、前記チャンバー内から引き出されてきたアーム体を収容する伸縮自在の蛇腹部材を備えることを特徴とする（２）または（３）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２３】
（５）  前記蛇腹部材の上端から不活性ガスを導入する不活性ガス導入孔をさらに具備することを特徴とする（４）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２４】
（６）  前記アーム体の端部に取り付けられる加熱供用部材は、前記種結晶を加熱して溶解させるための抵抗加熱体であることを特徴とする（２）から（４）いずれか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２５】
（７）  前記抵抗加熱体はＵ字形状であることを特徴とする（６）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２６】
（８）  前記アーム体の端部に取り付けられる加熱供用部材は、前記原料融液から発せられる熱光線を種結晶に集光させて当該種結晶を溶解させるための熱光線反射体であることを特徴とする（２）から（４）いずれか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２７】
（９）  前記熱光線反射体は、凹面鏡体であることを特徴とする（８）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２８】
（１０）  ２以上の斜方向移動装置を備えることを特徴とする（６）または（９）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２９】
また、本発明は、基本的には以下のような方法であると把握することもできる。
（１１）  種結晶を加熱する加熱手段をＣＺ炉内で移動させる移動装置であって、原料融液から引上げられる単結晶とは干渉しない位置に前記加熱手段を退避させることが可能な外付けタイプの移動装置を現行のＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付けることにより、現行のＣＺ法単結晶引上げ装置の改造を殆ど行なうこと無く、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に転換する方法。
【００３０】
更に本発明は、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置だけでなく、ダッシュネック法を採用する通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に対しても適用することができる。そして、そのような装置の構成は、例えば以下のようなものである。
【００３１】
（１２）  チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって原料融液から単結晶を引き上げるためのＣＺ法単結晶引上げ装置であって、原料融液から単結晶を引き上げるための各種炉内品と、前記原料融液及び前記各種炉内品をその内部に収容しこれらを外部から隔離するチャンバーと、を備え、前記チャンバーには、当該チャンバーを貫通して当該チャンバーに備え付けられる斜方向移動装置であって、その端部に取り付けられた各種炉内部材を斜め方向に移動させて、引上げられている単結晶に対して当該単結晶の引上げに干渉しない位置にまで当該「端部に取り付けられた各種炉内部材」を退避させ得る斜方向移動装置を備えることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００３２】
ここで、「引上げられている単結晶に対して当該単結晶の引上げに干渉しない位置」というのは、いわゆるチャンバーの肩の部分など、引上げられている単結晶と衝突等の物理的な干渉を引き起こさない位置のことを意味する。また、「退避させ得る」というのは、斜方向に移動するも、前記「引上げられている単結晶に対して当該単結晶の引上げに干渉しない位置」にまで移動させることができる可能性を潜在的に備えていることを意味する。
【００３３】
なお、このようなダッシュネック法を採用する通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に対しても、上記の（１）〜（１０）に示される各構成を適宜採用することができる。この場合において、上記（２）〜上記（５）に示される具体的な斜方向移動装置については、上記（２）〜上記（５）に示されるそのままの形態で採用することができる。また、上記（６）及び（７）のように、端部に取り付けられた各種炉内部材として抵抗加熱体を取り付けることも、上記（８）及び（９）のように、端部に取り付けられた各種炉内部材として熱光線反射体を取り付けることもできる。そして、そのようにした場合には、抵抗加熱体による加熱あるいは熱光線反射体からの反射光によって単結晶の所定の部位の温度上昇が引き起こされ、これによって単結晶の所定部位の温度調整を適宜行うことができるようになり、単結晶の温度勾配の調整のフレキシビリティが増加する。
【００３４】
更に言えば、ダッシュネック法を採用する通常のＣＺ法単結晶引上げ装置においても、上記（１０）のように、複数の斜方向移動装置を備えることも勿論可能である。
【００３５】
【発明を実施するための形態】
図１は、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置全体の概要を示すブロック図である。
【００３６】
図１に示されるように、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、原料融液を貯留するルツボ１１と、末端に取り付けられた種結晶１３を上下方向に自在に移動させるワイヤ１４と、がチャンバー１５内に収容されている。なお、実際のＣＺ法単結晶引上げ装置には、ルツボ１１を加熱するためのヒーターやルツボ１１を昇降させるための昇降装置、引上げられた単結晶に対する融液からの熱輻射を遮蔽する熱遮蔽体、引上げられた単結晶を冷却するためのクーラーその他の炉内部材が収容されているが、説明を容易にするために、本明細書の各図面においてはこれらの部材の図示が省略されている。
【００３７】
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、チャンバー１５の内側は真空状態に減圧されており、その状態で原料融液から単結晶が引き上げられることとなるが、特徴的な構成として、チャンバー１５の外壁に斜方向移動装置２０が取り付けられていることである。
【００３８】
この実施の形態において、方向移動装置２０は、チャンバー１５の外壁を気密状態を保ったまま摺動する状態で貫通しているアーム体２１を備えており、このアーム体２１の先端部分には、抵抗加熱体２３が取り付けられており、この抵抗加熱体２３によって種結晶１３の先端部分を加熱溶解し、当該加熱溶解された種結晶を原料融液１６に着液させるようにしている。そして、このように加熱溶解された種結晶を原料融液１６に着液させるようにしているため、着液時の熱衝撃によって種結晶中に転位が走らなくなるので、ダッシュネック法を用いて転位を排除するような操作を行う必要がなくなる。
【００３９】
ここで、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、抵抗加熱体２３が種結晶１３の先端部分を囲繞した状態で加熱が行われ、種結晶１３の先端部分が加熱溶解されるが（図１Ａ）、抵抗加熱体２３による種結晶１３の先端部分の加熱溶解が十分に行われた後は、アーム体２１が斜め上方向にスライドし、単結晶の引上げの障害にならない位置にまで退避させられる（図１Ｂ）。
【００４０】
このように、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、抵抗加熱体２３を斜め方向に移動させる斜方向移動装置２０がチャンバー１５の肩の部分の外壁に取り付けられているため、種結晶先端部分の加熱処理を行った後に、ＣＺ炉内において、抵抗加熱体２３を単結晶の引上げの障害にならない位置にまで退避させることができ、しかも図８や図９のような装置とは異なり、チャンバー１５が縦方向にも横方向にも拡張されず、コスト面では非常に有利である。
【００４１】
更に言えば、斜方向移動装置２０は、既存のＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付けることができるため、既存設備の維持・利用という点でも好ましい。なお、既存のＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付ける場合には、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置に設けられている観察窓等を利用して取り付けることができる。また、図４に示されるように、通常は複数個設けられている観察窓等を利用して、複数個の斜方向移動装置２０を取り付けることも可能である。
【００４２】
次に、斜方向移動装置２０の構成について詳細に説明すると、既に説明をした通り、斜方向移動装置２０のアーム体２１の先端部分には抵抗加熱体２３が取り付けられているが、図１に示されるように、アーム体２１の他端はチャンバー１５を貫通して外部に突き出ている。そして、アーム体２１の他端は架橋部材２４に連結されており、この架橋部材２４は螺子棒体２５と螺合している。また、螺子棒体２５は、モータ２６の駆動力によって回動するようにされており、螺子棒体２５が回動すると、それに伴って架橋部材２４が螺子棒体２５の軸方向に移動させられることとなり、その動きに連動してアーム体２１がチャンバー１５内から引き出されたり、チャンバー１５内に押し込まれたりする。
【００４３】
ここで、アーム体２１は斜めに設定されているので、アーム体２１がチャンバー１５内に押し込まれると、種結晶１３の周囲を抵抗加熱体２３が囲繞する位置にまで当該抵抗加熱体２３が斜め方向に下降移動する一方で、アーム体２１がチャンバー１５内から引き出されると、単結晶１７の引上げに際して障害とならない位置にまで抵抗加熱体２３が斜め方向に上昇移動することができる。
【００４４】
特に、抵抗加熱体２３が斜め方向に上昇移動して、最終的にはチャンバー１５のショルダー部分の下に格納され、単結晶１７の引上げに際して全く障害とならなくなるというのは、アーム体２１が斜めに設定されていることに基づく有為な効果である。加えて、アーム体２１が斜めに設定されているために、アーム体２１がチャンバー１５を貫通する部分がるつぼ１１の真上に位置しなくなるため、アーム体２１がチャンバー１５の貫通部分において摺動を繰り返した場合でも、当該部分がルツボに対する汚染源となる危険性が著しく低減される。
【００４５】
アーム体２１がチャンバー１５を貫通する部分については、気密性が保たれるような摺動構造となっているが、気密性保持の万全を図るために、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、アーム体２１がチャンバー１５を貫通する部分を覆い、かつ、チャンバー１５内から引き出されてきたアーム体２１の露出部分を格納する蛇腹部材２７を備えている。そして、この蛇腹部材２７の内側には、アルゴンなどの不活性ガスが適宜供給される。
【００４６】
ここで、図２は、斜方向移動装置２０のアーム体２１の先端部分に取り付けられている抵抗加熱体２３の構成を説明するための図である。この図２に示される用に、アーム体２１の先端部分に取り付けられている抵抗加熱体２３は、電線２３ａ及び２３ｂと、抵抗加熱部２３ｃと、からなり、抵抗加熱部２３ｃの形状は円弧状若しくはＵ字型である。
【００４７】
このような形状としたのは、種結晶１３の加熱後に斜め上方向に移動した場合に、抵抗加熱部２３ｃが円形であると、当該種結晶１３が邪魔になって移動ができなくなってしまうからである。即ち、抵抗加熱部２３ｃを円弧状若しくはＵ字型にすることにより、抵抗加熱体２３が斜め上方向に移動したときには、種結晶１３が切り欠き部分を抜けて行くので、スムーズな移動が可能となる。
【００４８】
ここで、抵抗加熱部２３ｃの形状について更に言及すれば、種結晶１３の先端部分を十分かつ均一に加熱するために、抵抗加熱部２３ｃの形状は、基本的には種結晶１３を取り囲む形状とする必要があるが、図２Ａのような小円弧状のものよりも、図２ＢのようなＵ字形状のもののほうが、種結晶１３の先端部分の十分かつ均一な加熱という観点からは好ましい。
【００４９】
また、図２Ｃのような半円弧状のものとした場合には、図４に示されるような斜方向移動装置２０を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置とした場合には、２個の斜方向移動装置２０からそれぞれ伸びてきた抵抗加熱体２３が、種結晶１３の先端部分の加熱溶解を行う部分で一体となって真円状を形成するようにすることができる。
【００５０】
次に、斜方向移動装置２０の実施形態について更に詳細に説明をする。図３は、本発明の好適な実施形態に係る斜方向移動装置２０の詳細な構成を図示したものであり、図３Ａは側面図、図３Ｂは図３ＡのＡ-Ａ断面図、図３Ｃは上面図、図３Ｄは図３ＣのＢ-Ｂ断面図である。
【００５１】
まず、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、好適な実施形態に係る斜方向移動装置２０においては、アーム体２１の長さ方向の移動をさせる螺子棒体２５に対してベローズ上端フランジ２４’（架橋部材２４に相当する部材）がその端部２４’ａの部分において螺合しているだけでなく、ベローズ上端フランジ２４’の移動方向をガイドするためのガイドレール３１及びガイドブロック３３がそれぞれ設けられている。
【００５２】
また、図３Ａに示されるように、好適な実施形態に係る斜方向移動装置２０においては、アーム体２１の熱膨張による抵抗加熱体２３の位置決め精度の狂いの防止や適確な温度制御、或いは装置自体の過熱防止等の目的から冷却水が通されるが、図３Ｃ及び図３Ｄに示されるように、好適な実施形態においては冷却水を通すための冷却水管３４ａ及び３４ｂはそれぞれ二重管であり、しかもその二重管の内側から冷却水が供給されて、外側から冷却水が排出される形式を取る。
【００５３】
このような構造を採用することによって、供給される冷却水が排出される冷却水によってシールドされながら供給されることとなるので、冷却効果が向上する。なお、この好適な実施形態においては、電線２３ａ及び２３ｂを介して抵抗加熱部２３ｃに電力を供給するための電源ケーブル３５ａ及び３５ｂはそれぞれ冷却水管３４ａ及び３４ｂに接続されており、冷却水管３４ａ及び３４ｂとベローズ上端フランジ２４’の間は、絶縁材３６ａ及び３６ｂによって絶縁されている。
【００５４】
図５および図６は、本発明の別の実施形態に係る斜方向移動装置を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を示す図である。なお、図１〜図４に示される構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図５に示される別の実施形態に係る斜方向移動装置においては、アーム体２１の先端部分に凹面鏡が取り付けられている。ここで、この実施形態に係る一対の斜方向移動装置をそれぞれ１２０ａ及び１２０ｂとし、それらのアーム体の先端部分に取り付けられている凹面鏡をそれぞれ４０ａ及び４０ｂとすると、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、凹面鏡４０ａ及び４０ｂがそれぞれ合わさって一体となった場合には、一つの湾曲状の凹面鏡体４０を形成する。
【００５６】
ここで、凹面鏡４０ａ及び４０ｂは、図６に示されるように、種結晶１３を取り込むための穴４１が設けられており、凹面鏡４０ａ及び４０ｂの形状は、一つの湾曲状の凹面鏡体４０を形成したときに原料融液からの輻射光を集光して所定の箇所で焦点を結ぶように設定されている。
【００５７】
このような構成を備える本実施形態に係る斜方向移動装置においては、種結晶１３の先端部分が凹面鏡体４０の焦点のところに位置するまで種結晶１３が降ろされて行き、次に斜め上から凹面鏡４０ａ及び４０ｂが斜め下方向にそれぞれ移動してきて、一つの湾曲状の凹面鏡体４０を形成する。そして、一つの湾曲状の凹面鏡体４０が形成されると、図６Ｄに示されるように、種結晶１３の先端部分に焦点が結ばれるので、これによって種結晶１３の先端部分を溶解させることができる。そしてその後は、抵抗加熱ヒーターの場合と同様に、溶解された種結晶を原料融液に着液し、通常のＣＺ法のプロセデュアーに従い、単結晶を引き上げることとなる。
【００５８】
なお、上記の実施の形態では、本発明をダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に適用した場合ついて説明してきたが、本発明は、ダッシュネック法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に適用することもできる。
【００５９】
図７は、ダッシュネック法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に本発明を適用した場合の実施形態を示す図であり、アーム体２１の先端には、炉内部材として平板反射体５０が取り付けられている。なお、アーム体２１は、既に説明してきた斜方向移動装置２０の一部分であり、その他端は斜方向移動装置２０の各部材と連結されている（図示せず）。
【００６０】
そして、この図７から明らかなように、種結晶１３を原料融液１６に着液させて種絞りをした後、原料融液１６から単結晶１７を引き上げるにあたって、単結晶１７の肩の部分が出ている状態（図７Ａ）では、平板反射体５０からの反射光によって単結晶１７の肩の部分が加熱される。
【００６１】
そして、単結晶１７がある程度引き上げられると、それに応じて平板反射体５０は斜め方向に退避する。そして、単結晶１７の引き上げに干渉しない位置で、単結晶１７の側面を反射光によって加熱し、単結晶側面の温度勾配の調整に貢献することとなる。このように、本発明に係る斜方向移動装置２０は、ダッシュネック法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置においても、必要な炉内部材を移動させるためのツールとして用いることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、ＣＺ法単結晶引上げ装置の炉内部材を斜め方向に簡易に移動させることができるので、結晶の引上げの障害とならない位置にまで手際良く移動させることができる。
【００６３】
また、本発明によれば、斜方向移動装置を設置するだけで、現行のＣＺ法単結晶引上げ装置の改造をほとんどすること無く、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に転換するようなことが可能となり、ダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置の製造にあたってのイニシャルコストを抑えることができ、装置の改造停止期間を最小限に抑えることができるという大きな利点を有する。
【００６４】
そして、本発明が適用されたダッシュネック法不採用タイプのＣＺ法単結晶引上げ装置は特に、以下のような有為な効果を有する。
【００６５】
種結晶の加熱溶解が必要な場合には斜め下方向に加熱供用部材が降りてくる一方で、種結晶の加熱溶解が終了したときには、斜め上方向に移動して単結晶の引上げを妨げない位置まで退避するので、円滑に種結晶の加熱溶解と単結晶の引き上げを行うことができる。
【００６６】
抵抗加熱ヒーターの存在が、Si融液界面からワイヤー巻取りドラムまでのワイヤー長さに影響しないため、結晶軸回転の共振点がずれず、抵抗加熱ヒーターの有無による単結晶成長パラメーターの変更を行わなくてもよい。また、駆動源が炉外にあり、最小限の発塵に抑えたシステムとなり、抵抗加熱ヒーターの存在が引き上げ可能結晶長に影響しない。
【００６７】
電極椀部（アーム体）が冷却され、且つ、斜めにすることでその長さも最小限に抑えられるため、高温下においても抵抗加熱ヒーターの中心位置精度がよい。
【００６８】
電極椀部の冷却にホースを炉内に設置しない為、水蒸気爆発等の心配が少ないシステムとすることができる。
【００６９】
抵抗加熱ヒーターが種結晶の先端を溶解した後は当該種結晶軸上から離れて存在することとなり、引き上げ軸上部から流れる不活性ガスの流路が抵抗加熱ヒーターによって阻害されず、引き上げ結晶の円方向で均一なガス流れが提供でき、引き上げ結晶の品質・生産性等に影響を与えることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置全体の概要を示すブロック図である。
【図２】  斜方向移動装置２０のアーム体２１の先端部分に取り付けられている抵抗加熱体２３の構成を説明するための図である。
【図３】  本発明の好適な実施形態に係る斜方向移動装置２０の詳細な構成を図示したものであり、図３Ａは側面図、図３Ｂは図３ＡのＡ-Ａ断面図、図３Ｃは上面図、図３Ｄは図３ＣのＢ-Ｂ断面図である。
【図４】  ２個の斜方向移動装置２０を取り付けたＣＺ法単結晶引上げ装置の実施形態を示した図である。
【図５】  本発明の別の実施形態に係る斜方向移動装置を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を示す図であって、ＣＺ法単結晶引上げ装置全体の概要を示すブロック図である。
【図６】  本発明の別の実施形態に係る斜方向移動装置を２個備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を示す図であって、凹面鏡体４０の機能構成を説明するための図である。特に、図６Ａは２つの凹面鏡４０ａ及び４０ｂが接近していく様子を図示した上面図、図６Ｂは２つの凹面鏡４０ａ及び４０ｂが合わさって一体となった状態を示す上面図、図６Ｃは２つの凹面鏡４０ａ及び４０ｂが合わさって一体となった状態を示す側面図、図６Ｄは原料融液からの輻射光が焦点に集光されて種結晶先端部分が加熱溶解される様子を説明するための断面図である。
【図７】  ダッシュネック法を採用する通常のタイプのＣＺ法単結晶引上げ装置に本発明を適用した場合の実施形態を示す図である。
【図８】  ＵＳ特許第５８８５３４４号に示された図から仮想される抵抗加熱ヒーターの移動機構を図示した図である。
【図９】  ＵＳ特許第５８８５３４４号に示された図から仮想される抵抗加熱ヒーターの移動機構を図示した図であって、図８に示されるものとは別の形態に係る移動機構を図示した図である。
【符号の説明】
１１  ルツボ
１３  種結晶
１４  ワイヤ
１５  チャンバー
１６  原料融液
１７  単結晶
２０  斜方向移動装置
２１  アーム体
２３  抵抗加熱体
２３ａ及び２３ｂ  電線
２３ｃ  抵抗加熱部
２４  架橋部材
２４’  ベローズ上端フランジ
２４ａ’  ベローズ上端フランジ２４’の端部
２５  螺子棒体
２６  モータ
２７  蛇腹部材
３１  ガイドレール
３３  ガイドブロック
３４ａ及び３４ｂ  冷却水管
３５ａ及び３５ｂ  電源ケーブル
３６ａ及び３６ｂ  絶縁材
１２０ａ及び１２０ｂ  一対の斜方向移動装置
４０ａ及び４０ｂ  凹面鏡
４０  一つの湾曲状の凹面鏡体
４１  種結晶１３を取り込むための穴
５０  平板反射体
【図１】
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【図２】
0004401524.tif 000003
【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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