(57)【要約】      （修正有）【課題】単結晶育成中にネック部が破断するような大きな地震が発生しても、ルツボ内への単結晶の落下を回避することのできる単結晶引上装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】チョクラルスキー法によってルツボ３から単結晶Ｃを引上げる単結晶引上装置１において、単結晶Ｃの引上げを行う引上げ手段５と、前記ルツボ３よりも上方に設けられ、前記引上げ手段５による単結晶Ｃの引上げ通路を開閉自在に設けられたゲートバルブ６と、所定値以上の振動を検知する振動検知手段１７と、前記引上げ手段５と前記ゲートバルブ６の動作制御を行う制御手段８ｂとを備え、前記制御手段８ｂは、前記振動検知手段１７が所定値以上の振動を検知すると、前記引上げ手段５により単結晶Ｃを前記ゲートバルブ６よりも上方に引上げ、且つ、前記ゲートバルブ６により前記引上げ通路を閉じ、前記引上げ手段５により単結晶Ｃを前記ゲートバルブ６の上面に下ろして載置する。【選択図】  図１
2007022816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置において、
前記単結晶の引上げを行う引上げ手段と、前記ルツボよりも上方に設けられ、前記引上げ手段による前記単結晶の引上げ通路を開閉自在に設けられたゲートバルブと、所定値以上の振動を検知する振動検知手段と、前記引上げ手段と前記ゲートバルブの動作制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記振動検知手段が前記所定値以上の振動を検知すると、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブよりも上方に引上げ、且つ、前記ゲートバルブにより前記引上げ通路を閉じ、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブの上面に下ろして載置することを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項２】
前記ゲートバルブよりも上方に設けられ、前記単結晶の引上げ通路における前記単結晶のテール部通過を検出する通過検出手段を備え、
前記制御手段は、前記振動検知手段が所定値以上の振動を検知すると、前記通過検出手段による検出結果に基づいて前記引上げ手段と前記ゲートバルブの一連の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載された単結晶引上装置。
【請求項３】
前記ゲートバルブは、上面に前記単結晶が載置された際、少なくとも３００ｋｇの耐荷重性を有することにより前記単結晶を支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された単結晶引上装置。
【請求項４】
前記ゲートバルブは二層構造になされ、前記単結晶が載置された際の接触面となる上層部は炭素繊維またはＳｉＣ系繊維強化型材料により形成されることを特徴とする請求項３に記載された単結晶引上装置。
【請求項５】
前記ゲートバルブの上面は、前記単結晶のテール部形状に合わせた凹部が形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載された単結晶引上装置。
【請求項６】
前記ゲートバルブの上面において、前記凹部が形成されることにより該凹部の周囲に凸部が形成され、前記凸部の上部内周面は内側に下がる傾斜が形成され、下部内周面はあり溝状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載された単結晶引上装置。
【請求項７】
チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる引上げ手段と、前記ルツボよりも上方に設けられ、前記引上げ手段による前記単結晶の引上げ通路を開閉自在に設けられたゲートバルブと、所定値以上の振動を検知する振動検知手段とを備えた単結晶引上装置の制御方法であって、
前記振動検知手段により所定値以上の振動を検知すると、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブよりも上方に引上げるステップと、
前記ゲートバルブにより前記引上げ通路を閉じるステップと、
前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブの上面に下ろして載置するステップとを実行することを特徴とする単結晶引上装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）によって単結晶を引上げる単結晶引上装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶の育成に関し、ＣＺ法が広く用いられている。この方法は、ルツボ内に収容されたシリコンの溶融液の表面に種結晶を接触させ、ルツボ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、種結晶の下端に単結晶を形成していくものである。
【０００３】
図１１に示すように、従来のＣＺ法を用いた引上げ法は、先ず、石英ガラスルツボ５１に原料シリコンを装填し、ヒータ５２により加熱してシリコン融液Ｍとする。しかる後、引上げ用のワイヤ５０に取り付けられた種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させてシリコン結晶Ｃを引上げる。
【０００４】
一般に、引上げ開始に先立ち、シリコン融液Ｍの温度が安定した後、図１２に示すように、種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させて種結晶Ｐの先端部を溶融し、種結晶が融液温度に馴染んだ後にネッキングを行う。ネッキングとは、種結晶Ｐをシリコン融液Ｍに接触させることで発生するサーマルショックによりシリコン単結晶に生じる転位を除去する手法であり、ＣＺ法では不可欠の工程である。このネッキングによりネック部Ｐ１が形成される。また、このネック部Ｐ１は、一般的に、直径が３〜４ｍｍで、その長さが３０〜４０ｍｍ以上必要とされている。
【０００５】
一方、ＣＺ法により製造される単結晶は、これまで直径が８インチで、重量が１００ｋｇ前後のものが主流であった。しかし、最近になって更なる大口径化が求められ、１２インチ結晶では、２００ｋｇ以上に達する単結晶の製造が行われるようになってきている。このため、地震等により大きな揺れが発生した場合には、単結晶の重量に、揺れによる外力が加わり、単結晶の重量を支えきれずに単結晶の育成中にネックが破断し、単結晶がルツボに落下する危険性が高くなっていた。また、単結晶が落下した場合、ルツボが壊れてシリコン融液が漏れ出してしまう恐れがある。これにより炉壁に穴があいて融液が冷却水と触れると水蒸気爆発を起こす可能性があり、ひいては装置のみならず作業者にも被害が及ぶ危険性が大いにあった。
【０００６】
このような問題に対し、例えば、特許文献１（特公平７−１０３０００号公報）には、図１３に示すように、単結晶Ｃの一部にくびれ部５３を形成し、このくびれ部５３を複数の爪５４で引っかけ、さらにリング５５で複数の爪５４を固定することにより単結晶Ｃの荷重を支える引上装置２００が開示されている。
【０００７】
また、非特許文献１には、種結晶がシリコン融液に接触した際、転位が発生しないような新たな種結晶とディップ方法が提案されている。この非特許文献１に開示された方法によれば、ネック部の径を絞らなくても無転位シリコン単結晶を育成することができ、最小径部における耐荷重性を高めることができる。
【特許文献１】特公平７−１０３０００号公報
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３９（２０００），Ｔ．Ｔａｉｓｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，（ｐｐ．Ｌ１９１−１９４  Ｐｔ．２，Ｎｏ．３Ａ／Ｂ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１にあっては、単結晶Ｃに形成されるくびれ部５３の径は、育成したい単結晶の径よりも細く形成される。このため、くびれ部周辺の部分は、製品として用いることができないために製品として使える部位が短くなるので、生産効率が低下するという課題があった。さらには、くびれ部５３に複数の爪５４を引っかける際、全ての爪５４で同時にくびれ部５３を掴まないと、結晶がルツボの中で揺れるおそれがあり、その場合には、結晶が有転位化して、所望の無転位結晶を育成できないという課題があった。
【０００９】
また、非特許文献１にあっては、ネック部が形成される必要がなくても、育成された単結晶が高重量の場合に地震等の大きな揺れが生じると、必ずしも最小径部からの破断を回避できるとは限らなかった。さらに、種結晶のボロン濃度が高いので、種結晶を溶かし過ぎると、融液側のボロン濃度が高くなってしまい、所望の抵抗率を有する無転位単結晶が得られないという技術的課題もあった。
【００１０】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、従来と同様な簡便な手法により高重量無転位単結晶を育成でき、仮に単結晶育成中にネック部が破断するような大きな地震が発生しても、ルツボ内への単結晶の落下を回避することのできる単結晶引上装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶引上装置は、チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる単結晶引上装置において、前記単結晶の引上げを行う引上げ手段と、前記ルツボよりも上方に設けられ、前記引上げ手段による前記単結晶の引上げ通路を開閉自在に設けられたゲートバルブと、所定値以上の振動を検知する振動検知手段と、前記引上げ手段と前記ゲートバルブの動作制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記振動検知手段が前記所定値以上の振動を検知すると、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブよりも上方に引上げ、且つ、前記ゲートバルブにより前記引上げ通路を閉じ、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブの上面に下ろして載置することに特徴を有する。
尚、前記ゲートバルブよりも上方に設けられ、前記単結晶の引上げ通路における前記単結晶のテール部通過を検出する通過検出手段を備え、前記制御手段は、前記振動検知手段が所定値以上の振動を検知すると、前記通過検出手段による検出結果に基づいて前記引上げ手段と前記ゲートバルブの一連の動作を制御することが望ましい。
【００１２】
このように構成することにより、地震等による大きな揺れが発生した場合に、ネック部の破断前にゲートバルブ上に迅速に単結晶を載置することができ、その後、ネック部が破断することがあったとしても、単結晶が落下してルツボ等、装置を破壊する危険性を回避することができる。
【００１３】
また、前記ゲートバルブは、上面に前記単結晶が載置された際、少なくとも３００ｋｇの耐荷重性を有することにより前記単結晶を支持することが望ましい。
また、前記ゲートバルブは二層構造になされ、前記単結晶が載置された際の接触面となる上層部は炭素繊維またはＳｉＣ系繊維強化型材料により形成されることが好ましい。
このようにゲートバルブを構成することにより、近年大型化している単結晶を支持し、且つ、単結晶を破損させずに載置することができる。
【００１４】
また、前記ゲートバルブの上面は、前記単結晶のテール部形状に合わせた凹部が形成されていることが望ましい。
このようにゲートバルブ上面を構成することにより、載置された単結晶を凸部が横方向から支持し、単結晶が載置された際の安定度を向上することができる。したがって、地震により大きな揺れが発生した際には、炉内での単結晶の転倒の危険性を大幅に低減することができる。
【００１５】
さらに、前記ゲートバルブの上面において、前記凹部が形成されることにより該凹部の周囲に凸部が形成され、前記凸部の上部内周面は内側に下がる傾斜が形成され、下部内周面はあり溝状に形成されていることが好ましい。
この構造により、単結晶をゲートバルブに載置する際に、振動で単結晶が揺れていても、上部内周面により単結晶を凹部に導いて、安全に単結晶をゲートバルブに載置し、凸部により転倒しないよう支持することができる。
【００１６】
また、前記した課題を解決するために、本発明に係る単結晶引上装置の制御方法は、チョクラルスキー法によってルツボから単結晶を引上げる引上げ手段と、前記ルツボよりも上方に設けられ、前記引上げ手段による前記単結晶の引上げ通路を開閉自在に設けられたゲートバルブと、所定値以上の振動を検知する振動検知手段とを備えた単結晶引上装置の制御方法であって、前記振動検知手段により所定値以上の振動を検知すると、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブよりも上方に引上げるステップと、前記ゲートバルブにより前記引上げ通路を閉じるステップと、前記引上げ手段により前記単結晶を前記ゲートバルブの上面に下ろして載置するステップとを実行することに特徴を有する。
このような制御方法によれば、地震等による大きな揺れが発生した場合に、ネック部の破断前にゲートバルブ上に迅速に単結晶を載置することができ、その後、ネック部が破断することがあったとしても、単結晶が落下してルツボ等、装置を破壊する危険性を回避することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来と同様な簡便な手法により高重量無転位単結晶を育成でき、仮に単結晶育成中にネック部が破断するような大きな地震が発生しても、ルツボ内への単結晶の落下を回避することのできる単結晶引上装置及びその制御方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係わる単結晶引上装置及びその制御方法の実施形態について図面に基づき説明する。図１は本発明に係る単結晶引上装置１の構成を模式的に示すブロック図である。
この単結晶引上装置１は、メインチャンバ２ａの上にプルチャンバ２ｂを重ねて形成された炉体２と、この炉体２内に設けられた石英ガラスルツボ３と、この石英ガラスルツボ３に装填された半導体原料（原料シリコン）Ｍを溶融するヒータ４と、育成される単結晶Ｃを引上げる引上げ機構５とを有している。
【００１９】
また、プルチャンバ２ｂの下部には、炉体外側に向け水平にケーシング２ｃが凹設され、このケーシング２ｃ内には、単結晶Ｃの引上げ通路を閉じることができるように水平方向に移動自在に設けられたゲートバルブ６が設けられている。このゲートバルブ６の移動動作（バルブ開閉動作）は、ゲートバルブ駆動部７によって行われ、その駆動制御はコンピュータ８の演算制御装置８ｂによってなされる。
【００２０】
また、ケーシング２ｃの上方には、プルチャンバ２ｂ内における単結晶Ｃのテール部通過を検出するための２つの光学センサ器（通過検出手段）１５、１６が設けられている。このうち、ゲートバルブ６より上方約５０ｍｍに設けられた光学センサ器１５は、引上げられる単結晶Ｃのテール部の通過を検出し、ゲートバルブ６より上方約１０ｍｍに設けられた光学センサ器１６は、下降するように制御された単結晶Ｃのテール部の通過を検出するようになされている。尚、これら光学センサ器１５、１６による検出結果は、演算制御装置８ｂに通知される。
【００２１】
また、炉体２の近傍には、炉体２の振動を検知するための振動センサ器１７（振動検知手段）が設けられている。この振動センサ器１７は、炉体２における所定値以上の揺れ（例えば震度５以上）を検知すると、制御手段としてのコンピュータ８の演算制御装置８ｂに通知するようになされている。
また、引上げ機構５は、モータ駆動される巻取り機構５ａと、この巻取り機構５ａに巻き上げられる引上げワイヤ５ｂを有し、このワイヤ５ｂの先端に種結晶Ｐが取り付けられている。
【００２２】
また、図１に示す単結晶引上装置１は、シリコン融液Ｍの温度を制御するヒータ４の供給電力量を制御するヒータ制御部９と、石英ガラスルツボ３を回転させるモータ１０と、モータ１０の回転数を制御するモータ制御部１０ａとを備えている。さらには、石英ガラスルツボ３の高さを制御する昇降装置１１と、昇降装置１１を制御する昇降装置制御部１１ａと、成長結晶の引上げ速度と回転数を制御するワイヤリール回転装置制御部１２とを備えている。これら各制御部９、１０ａ、１１ａ、１２はコンピュータ８の演算制御装置８ｂに接続されている。
【００２３】
次に、このように構成された単結晶引上装置１による単結晶引上げ方法について説明する。最初に石英ガラスルツボ３に原料シリコンＭを装填し、以下コンピュータ８の記憶装置８ａに記憶されたプログラムに基づき、順次引上げ工程が処理される。
【００２４】
先ず、演算制御装置８ｂの指令によりヒータ制御部９を作動させてヒータ４を加熱し、石英ガラスルツボ３の原料シリコンＭが溶融される。
さらに、演算制御装置８ｂの指令によりモータ制御部１０ａと、昇降装置制御部１１ａと、ワイヤリール回転装置制御部１２とが作動し、石英ガラスルツボ３が回転すると共に、巻取り機構５ａが作動してワイヤ５ｂが降ろされる。そして、ワイヤ５ｂに取付けられた種結晶Ｐがシリコン融液Ｍに接触され、種結晶Ｐの先端部を溶解するネッキングが行われてネック部Ｐ１ が形成される。
しかる後、演算制御装置８ｂの指令によりヒータ４への供給電力や、単結晶引上げ速度（通常、毎分数ミリの速度）などをパラメータとして引上げ条件が調整され、単結晶Ｃの引上げが行われる。
【００２５】
続いて、図２及び図３に基づき、結晶の引上げ作業中に地震等により振動センサ器１７が所定値以上の揺れを検知した際の単結晶引上装置１の動作について説明する。
図２は、単結晶引上装置１の動作制御の流れを示すフロー図、図３は、単結晶Ｃの上げ下げの動作制御とゲートバルブ６の動作制御との関係を説明するための図である。
【００２６】
図２のフローに示すように、振動センサ器１７が所定値以上（例えば震度５以上）の振動を検知すると（ステップＳ１）、振動センサ器１７はコンピュータ８の演算制御装置８ｂに通知する（ステップＳ２）。
演算制御装置８ｂは、ワイヤリール回転装置制御部１２及び、巻取り機構５ａを制御することにより、結晶を引上げる速度を粗調、例えば１００ｍｍ／ｍｉｎ速度とし、単結晶Ｃを引上げる（ステップＳ３）。尚、このステップＳ３への移行時において、未だ単結晶Ｃの直胴部育成中であれば、強制的に育成を中止して引上げられ、既にテール部Ｃ１が形成されていれば、引上げ速度を加速する制御がなされる。
【００２７】
この粗調での引上げ工程において、図３（ａ）に示すように、光学センサ器１５により、単結晶のテール部Ｃ１がゲートバルブ６の上方５０ｍｍの地点を通過したことが検出されると（ステップＳ４）、演算制御装置８ｂは、単結晶Ｃの引上げを停止させ（ステップＳ５）、反対に粗調、例えば１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で単結晶Ｃを下降させる（ステップＳ６）。
【００２８】
そして、この下降工程において、図３（ｂ）に示すように、光学センサ１６により、単結晶のテール部Ｃ１がゲートバルブ６の上方１０ｍｍの地点を通過したことが検出されると（ステップＳ７）、演算制御装置８ｂは、図３（ｃ）に示すようにゲートバルブ駆動部７によりゲートバルブ６をプルチャンバ２ｂ内に進入させて引上げ通路を閉じ（ステップＳ８）、単結晶Ｃの下降速度を微調、例えば１ｍｍ／ｍｉｎにする（ステップＳ９）。
【００２９】
これにより単結晶Ｃがゲートバルブ６に載置されると、引上げ機構５に設けられた図示しない加重計測手段により単結晶Ｃによる荷重が計測される（ステップＳ１０）。尚、この荷重計測手段は、ワイヤ５ｂに取り付けられ、ワイヤの張力から荷重を求めるようになされている。そして、単結晶Ｃがゲートバルブ６に完全に載置されることにより、計測された値が０になると、演算制御装置８ｂは、単結晶Ｃの下降動作を停止させる（ステップＳ１１）。尚、単結晶Ｃがゲートバルブ６に載置された状態の単結晶引上装置１の全体図は図４に示される。
そして、演算制御装置８ｂは、ヒータ制御部９によりヒータ４による加熱を停止させ、その他全ての駆動系動作を停止させる（ステップＳ１２）。
【００３０】
尚、ステップＳ１０において単結晶Ｃによる荷重を計測することにより単結晶Ｃの下降動作を停止させるよう制御しているが、その他の制御方法により単結晶Ｃの下降動作を停止するようにしてもよい。
例えば、単結晶Ｃのテール部Ｃ１がゲートバルブ６に接触すると、それらが電気的に接続されることによりスイッチがオンオフ動作する閉回路を設け、そのスイッチング動作により単結晶Ｃの下降動作を制御してもよい。
あるいは、単結晶Ｃによる荷重を計測する方法と、電気的閉回路のスイッチング動作による方法とを合わせて制御を行ってもよい。その場合には、地震により一方の動作に不具合が生じても他方の方法により制御することができる。
【００３１】
また、このフローにおいて単結晶Ｃが載置されるゲートバルブ６は、様々な形態を採用することができる。図５に、このゲートバルブ６の第一の形態を示す。図５（ａ）は、ゲートバルブ６の第一の形態の平面図、図５（ｂ）は側面図である。また、図６は、図５のゲートバルブに単結晶Ｃが載置された状態を示した図である。
【００３２】
図５に示すように、このゲートバルブ６は、円盤状に形成され、その側部に接続された棒状の支持部材２０によって支持される。また、このゲートバルブ６は、二層構造になされており、地震等の大きな揺れが発生した際に、単結晶Ｃが載置されるのは上層部１８である。
この上層部１８は、例えば炭素繊維、或いはＳｉＣ系繊維強化型複合材料により形成されている。即ち、単結晶Ｃが載置された際に、結晶が破損しないような材料により形成されている。
【００３３】
また、下層部１９は、前記支持部材２０が強固に接続され、少なくとも３００ｋｇの単結晶Ｃを確実に支持できるように耐熱、耐荷重性に優れた厚さ１０ｍｍ以上のＳＵＳ（ステンレス）材により形成されている。また、支持部材２０も、厚さ、幅ともに１０ｍｍ以上のＳＵＳ材により形成されている。
【００３４】
また、図７に、ゲートバルブ６の第二の形態を示す。図７（ａ）は、ゲートバルブ６の第二の形態の平面図、図７（ｂ）は側面図である。また、図８は、図７のゲートバルブに単結晶Ｃが載置された状態を示した図である。
この図７に示すゲートバルブ６の第二の形態は、図５に示した第一の形態と、上層部１８の構造のみが異なる。このため、その他の部分についての説明は省略する。
【００３５】
図７に示すように、上層部１８の中央には窪み、即ち凹部１８ａが形成され、この凹部１８ａが形成されることにより、その周囲に凸部１８ｂが形成されている。また、凹部１８ａは、図８に示すように、単結晶Ｃが載置された際に、単結晶Ｃの下部が面接触するように形成されている。
この構造により、載置された単結晶Ｃを凸部１８ｂが横方向から支持し、単結晶Ｃが載置された際の安定度を向上することができる。したがって、地震により大きな揺れが発生した際には、炉内での単結晶Ｃの転倒の危険性を大幅に低減することができる。
【００３６】
また、図９に、ゲートバルブ６の第三の形態を示す。図９（ａ）は、ゲートバルブ６の第二の形態の平面図、図９（ｂ）は側面図である。また、図１０は、図９のゲートバルブに単結晶Ｃが載置された状態を示した図である。
【００３７】
この図９に示すゲートバルブ６の第三の形態は、図７に示した第二の形態による単結晶Ｃの支持安定性の効果をさらに向上するため、凸部１８ａの形状に特徴を有する構造になされる。即ち、図９に示すように、凸部１８ｂの上部内周面１８ｃには、内側に下がる傾斜が形成され、下部内周面１８ｄは、あり溝状に形成されている。
この構造により、単結晶Ｃをゲートバルブ６に載置する際に、地震等の振動で揺れていても、上部内周面１８ｃにより単結晶Ｃを凹部１８ａに導いて、安全に単結晶Ｃを載置できると共に、凸部１８ｂにより単結晶Ｃを転倒させずに支持することができる。
【００３８】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、地震等の大きな揺れが発生した際には、単結晶Ｃを炉体上部に粗調速度で引上げ、ゲートバルブ６により引上げ通路を閉じ、その後、ゲートバルブ６上に単結晶Ｃを微調速度で載置するよう自動的に制御がなされる。
これにより、ネック部の破断前にゲートバルブ６上に迅速に単結晶Ｃを載置することができ、その後、ネック部が破断することがあったとしても、単結晶Ｃが落下して石英ルツボ等を破壊する危険性を回避することができる。
また、ゲートバルブ６の形状により、載置された単結晶Ｃの転倒の危険性を低減することができ、被害の拡大をさらに抑制することができる。
【００３９】
また、本発明に掛かる単結晶引上装置は、ネック部が破断しても単結晶Ｃの落下による装置への被害を回避するための制御がなされるため、くびれ部を形成して爪で保持するといった手段を用いる必要がない。即ち、従来からの通常の結晶育成方法を用いるため、くびれ部を形成することによる生産効率低下やコスト増大といったデメリットがなく所望の無転位結晶を育成することができる。
【実施例】
【００４０】
続いて、本発明に係る単結晶引上装置及びその制御方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成の単結晶引上装置を用い、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。
【００４１】
［実施例１］
実施例１では、従来装置において過去地震により落下した結晶５本と同じ条件で育成し、落下した際と同じ結晶長に達したときに強制的に本発明に係る単結晶引上装置を稼動させ、強制的にゲートバルブ上に単結晶を載置した。そして両者の無転位部の長さを通常良品として得られる結晶長で除した割合を無転位化率として算出し両者を比較した。表１に実験結果を示す。
【００４２】
【表１】
2007022816.tif 000003
【００４３】
この結果により、本発明に係る単結晶引上装置によれば、地震等の大きな揺れによりネック部が破断しても無転位結晶部位の確保を大幅に向上することができることが分かった。
【００４４】
［実施例２］
実施例２では、本発明に係る単結晶引上装置のゲートバルブによる単結晶の支持性能について、図５、図７、図９に示した第一〜第三の形態ごとに転倒率を求め検討した。表２に実験結果を示す。
尚、表２において、ゲートバルブの第一の形態を「平坦」、第二の形態を「窪み」、第三の形態を「窪み＋あり溝」と表す。
【００４５】
【表２】
2007022816.tif 000004
【００４６】
この実験により、平坦よりも窪み（凹部）が形成されるほうが転倒率は低くなり、さらにあり溝が形成されると、より転倒率が低下するという結果が得られた。
【００４７】
［実施例３］
実施例３では、本発明に係る単結晶引上装置の制御方法について、地震等の大きな揺れが発生してから、ゲートバルブに単結晶を載置するまでの時間を実験により求め、作業者の手動によりすべての動作制御を行なう場合と比較検討した。表３に実験結果を示す。
尚、表３においては、作業者の手動により制御を行う場合の時間（比較例）を１として、それに対する比率を示している。
【００４８】
【表３】
2007022816.tif 000005
【００４９】
この実験により、本発明に係る単結晶引上装置の制御方法によれば、地震等の大きな揺れが発生すると、自動制御により単結晶をゲートバルブ上に載置する時間を手動制御よりも大幅に短縮することができるという結果が得られた。即ち、本発明の制御方法によれば、地震が発生した際に迅速にゲートバルブ上に単結晶を載置することができ、結晶落下の危険性を大幅に低減することができる。
【００５０】
以上の実施例１〜３の結果から、本発明に係る単結晶引上装置及びその制御方法によれば、地震等により大きな揺れが発生した場合に、ネック部が破断しても単結晶の転倒や、ルツボ内への落下の危険性を大幅に低減できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げる単結晶引上装置に関するものであり、半導体製造業界等において好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明に係る単結晶引上装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の単結晶引上装置の制御動作の流れを示すフロー図である。
【図３】図３は、単結晶の上げ下げの動作制御とゲートバルブの動作制御との関係を説明するための図である。
【図４】図４は、単結晶がゲートバルブに載置された状態の単結晶引上装置の全体を示すブロック図である。
【図５】図５は、ゲートバルブの第一の形態を示した図である。
【図６】図６は、図５のゲートバルブに単結晶が載置された状態を示した図である。
【図７】図７は、ゲートバルブの第二の形態を示した図である。
【図８】図８は、図７のゲートバルブに単結晶が載置された状態を示した図である。
【図９】図９は、ゲートバルブの第三の形態を示した図である。
【図１０】図１０は、図９のゲートバルブに単結晶が載置された状態を示した図である。
【図１１】図１１は、従来のＣＺ法を用いた引上げ法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、従来のＣＺ法を用いた引上げ法においてネック部の形成を説明するための図である。
【図１３】図１３は、従来の単結晶引上装置において、単結晶を保持する手段を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１      単結晶引上装置
２      炉体
２ａ    メインチャンバ
２ｂ    プルチャンバ
３      石英ガラスルツボ
４      ヒータ
５      引上げ機構（引上げ手段）
６      ゲートバルブ
７      ゲートバルブ駆動部
８      コンピュータ
８ａ    記憶装置
８ｂ    演算記憶装置（制御手段）
１５    光学センサ器（通過検出手段）
１６    光学センサ器（通過検出手段）
１７    振動センサ器（振動検知手段）
１８    上層部
１８ａ  凹部
１８ｂ  凸部
１８ｃ  上部内周面
１８ｄ  下部内周面
１９    下層部
２０    支持部材
Ｃ      単結晶
Ｃ１    単結晶テール部
Ｍ      原料シリコン、シリコン融液
Ｐ      種結晶
Ｐ１    ネック部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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