(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶の形状に倣って下降可能な複数の単結晶支持部材が前記単結晶に形成した小径部凹部に挿入されたことを確認する方法であって、前記小径部凹部の最小径を前記複数の単結晶支持部材の間隔より小さくするとともに、前記単結晶と接触しつつ下降する前記単結晶支持部材が前記単結晶から離間したことを検出して前記小径部凹部に挿入されたことを検知することを特徴とする単結晶小径部凹部への支持爪挿入確認方法。
【請求項２】
前記単結晶支持部材の前記単結晶からの離間の検出は、前記単結晶を引き上げる引上げ機構に作用する荷重を検出して行うことを特徴とする請求項１に記載の単結晶小径部凹部への支持爪挿入確認方法。
【請求項３】
前記単結晶支持部材の前記単結晶からの離間の検出は、前記単結晶支持部材と前記単結晶とを含む電気的閉回路を形成し、この閉回路が開放されたことを検出して行うことを特徴とする請求項１に記載の単結晶小径部凹部への支持爪挿入確認方法。
【請求項４】
単結晶の形状に倣って下降可能な複数の単結晶支持部材を前記単結晶に接触させつつ下降させて単結晶に形成した小径部凹部に挿入したのち、この小径部凹部を介して前記複数の単結晶支持部材によって前記単結晶を支持しつつ引き上げる単結晶引上げ装置において、配設された前記複数の単結晶支持部材を前記単結晶に接触させつつ下降させる単結晶支持機構と、前記単結晶支持部材と前記単結晶との接離を検出する接離検出手段と、この接離検出手段の出力信号に基づいて、前記単結晶支持部材が前記小径部凹部に挿入されたか否かを判断する挿入判定手段とを有することを特徴とする単結晶引上げ装置。
【請求項５】
前記接離検出手段は、前記単結晶の引上げ機構に設けられ、引き上げつつある前記単結晶の重量を検出する荷重センサであることを特徴とする請求項４に記載の単結晶引上げ装置。
【請求項６】
前記接離検出手段は、前記小径部凹部を介して前記単結晶を支持する前記単結晶支持機構に作用する荷重を検出する荷重センサであることを特徴とする請求項４に記載の単結晶引上げ装置。
【請求項７】
前記接離検出手段は、前記単結晶支持部材と前記単結晶との間に電圧を印加する電源を有する閉回路と、この閉回路が開放または閉じたことを検出する開閉検出器とを有することを特徴とする請求項４に記載の単結晶引上げ装置。
【請求項８】
前記単結晶支持部材は、上方に回動可能な支持爪であることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１に記載の単結晶引上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単結晶を複数の支持部材よって支持しつつ引き上げる単結晶引上げ装置に係り、特に単結晶に形成された括れた小径部凹部に単結晶支持部材が挿入されたことを検知するための単結晶小径部凹部への支持部材挿入確認方法および単結晶引上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化とともに、コストの低減を目的としてシリコンウエハの大径化が急速に進んでいる。このため、シリコンウエハを得るための単結晶のインゴットも大径化されるとともに長寸法化され、重量が数１００ｋｇに達するようになっている。このため、シリコンの融液から単結晶を引き上げるチョクラルスキー法（ＣＺ法）などにおいては、種結晶の下方に形成した細いネック部のみによって単結晶を支えることが困難となっている。そこで、ネック部から次第に大きくした単結晶の径を一度縮径して括れた小径部凹部を形成し、この小径部凹部に単結晶支持部材を係合させ、支持部材によって単結晶を支持しつつ引き上げることが提案されている。
【０００３】
そして、特公平７−５１５号公報には、単結晶支持部材として所定角度に保持される回動自在な複数の爪を用い、この爪を単結晶と接触させながら降下させることにより、爪が小径凹部に達すると自重によって回動して所定の角度となり、爪が自動的に小径凹部に挿入されるようにした引上げ装置が開示されている。また、特開平９−２８９３号公報には、レーザ変位計やＣＣＤカメラによって引き上げた単結晶の小径凹部が所定の位置に達したことを検出し、小径凹部が所定の位置に達したときに把持機構を作動させて小径凹部を把持して単結晶を支持できるようにした引上げ装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した特公平７−５１５号公報に記載された引上げ装置は、回動自在な爪が結晶に接触しているのか離れているのかを知ることができない。このため、爪が単結晶の小径凹部に挿入され、所定の角度に戻っていいるか否かを確認する場合、引上げ装置の炉内を見下ろす監視窓から覗いて行う必要があるが、非常に見にくくて困難であり、特に小径凹部の縮径がきついとなおさら死角となって見えないこともある。このため、爪によって単結晶を保持させる作業を円滑に行うことができない。
【０００５】
一方、特開平９−２８９３号公報に記載された装置においては、単結晶の小径凹部の位置をレーザ変位計やＣＣＤカメラを用いて検知するようにしているため、装置が高価となる。また、小径凹部の位置を確認することができたとしても、把持機構が単結晶を確実に把持しているか否かを確認することができない。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、単結晶支持部材が単結晶を支持するための小径凹部に挿入されたことを容易、確実に知ることができるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る単結晶小径部凹部への支持部材挿入確認方法は、単結晶の形状に倣って下降可能な複数の単結晶支持部材が前記単結晶に形成した小径部凹部に挿入されたことを確認する方法であって、前記小径部凹部の最小径を前記複数の単結晶支持部材の間隔より小さくするとともに、前記単結晶と接触しつつ下降する前記単結晶支持部材が前記単結晶から離間したことを検出して前記小径部凹部に挿入されたことを検知する構成となっている。
【０００８】
単結晶支持部材の単結晶からの離間は、単結晶の引上げ機構に作用する荷重を検出して行うことができる。また、単結晶支持部材の単結晶からの離間は、支持部材と単結晶とを含む電気的閉回路を形成し、この閉回路が開放されたことを検出して行うことができる。
【０００９】
そして、本発明に係る単結晶引上げ装置は、単結晶の形状に倣って下降可能な複数の単結晶支持部材を前記単結晶に接触させつつ下降させて単結晶に形成した小径部凹部に挿入したのち、この小径部凹部を介して前記複数の単結晶支持部材によって前記単結晶を支持しつつ引き上げる単結晶引上げ装置において、配設された前記複数の単結晶支持部材を前記単結晶に接触させつつ下降させる単結晶支持機構と、前記単結晶支持部材と前記単結晶との接離を検出する接離検出手段と、この接離検出手段の出力信号に基づいて、前記単結晶支持部材が前記小径部凹部に挿入されたか否かを判断する挿入判定手段とを有する構成にしてある。
【００１０】
接離検出手段は、単結晶を引き上げる引上げ機構に設けられ、引き上げつつある単結晶の重量を検出する荷重センサであってよい。また、接離検出手段は、単結晶の小径部凹部を介して単結晶を支持する単結晶支持機構に作用する荷重を検出する荷重センサであってもよい。さらに、接離検出手段は、単結晶支持部材と単結晶との間に電圧を印加する電源を有する閉回路と、この閉回路が開放または閉じたことを検出する開閉検出器とを有するように構成することができる。そして、単結晶支持部材は、上方に回動可能な支持爪であってよい。
【００１１】
【作用】
上記のように構成した本発明は、単結晶を引き上げる場合、単結晶に形成する小径部凹部の最小直径を複数の単結晶支持部材の間隔より小さくしておくと、単結晶に接触しつつ下降してきた単結晶支持部材が小径部凹部に達したときに単結晶から離間するので、単結晶支持部材が単結晶から離間したことを検出することにより、支持部材が小径部凹部に挿入されたことを容易、確実に検知することができ、単結晶支持部材による単結晶の支持作業を円滑に行うことが可能となり、単結晶の引上げ作業の迅速化を図ることができる。
【００１２】
単結晶の引上げ機構には、引上げ速度の調整を図ることなどを目的として単結晶の重量を検出するためのロードセルなどの荷重センサが設けてある。そこで、この荷重荷重センサを接離検出手段として利用し、その出力を監視することにより、単結晶支持部材が単結晶から離れたか否かを検出することができる。すなわち、単結晶支持部材が単結晶に接触している場合、支持部材の重量の一部が単結晶にかかるため、荷重センサにより検出される単結晶の重量がその分大きくなる。そして、単結晶支持部材が単結晶から離れると、単結晶に作用していた支持部材の重量がなくなって荷重検出器の出力が小さくなるので、これを検出することにより、単結晶支持部材が単結晶から離間したこと、すなわち支持部材が単結晶の小径部凹部に挿入されたことを容易、確実に検知することができる。しかも、単結晶の引上げ装置に従来から備えてある荷重検出器を利用するため、新たなセンサなどを設置する必要がなく、装置が複雑になったりコストが上昇したりするのを防ぐことができる。
【００１３】
また、小径部凹部を介して単結晶を支持する単結晶支持機構には、一般に単結晶支持機構に作用する荷重を検出するための荷重センサが設けてある。そこで、この単結晶支持機構に作用する荷重を検出する荷重センサの出力を監視して支持部材が単結晶の小径部凹部に挿入されたことを確認することができる。この場合、単結晶支持機構が単結晶の大径部などに接触すると、荷重センサの検出荷重は、自重よりも小さくなるため、小さくなった検出荷重が自重の荷重に戻ったことを検視して支持部材が小径部凹部に挿入されたことを検出することができる。
【００１４】
また、単結晶引上げ装置には、一般に、種結晶が融液に接触したことを電気的に検出するための機構を備えている。そこで、この検出機構を利用して単結晶と単結晶支持部材とを含んだ電気的閉回路を形成し、単結晶支持部材が単結晶から離れることによって閉回路が開放されたことを電圧や電流などを利用して検出することにより、単結晶支持部材の単結晶からの離間を容易、確実に知ることができる。しかも、従来から引上げ装置に備わっている機構を利用するため、装置が複雑になったりコストが高くなるのを防ぐことができる。なお、単結晶支持部材として上方に回動可能な支持爪とすると、単結晶支持機構を簡素にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る単結晶小径凹部への支持部材挿入確認方法および単結晶引上げ装置の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る単結晶引上げ装置の要部の構成説明図である。図１において、引上げ装置１０は、図示しない真空チャンバ内の下部に、半導体材料であるシリコンの融液１２を貯溜した石英からなるルツボ１４を備えていて、ルツボ１４の上方にシードチャック１６が配置してある。そして、シードチャック１６は、主ワイヤ１８に懸吊してあって、主ワイヤ１８を主ワイヤ巻取りモータ２０によって巻き取り、繰り出すことによって昇降するようになっている。また、シードチャック１６の下部には、種結晶２２が装着してあって、この種結晶２２を融液１２の表面に接触させることにより融液１２から単結晶２４を成長させ、シードチャック１６を上昇させることにより、単結晶２４を成長させつつ引き上げることができるようになっている。
【００１６】
単結晶２４は、種結晶２２から成長させつつ縮径させて形成したネック部２６を備えているとともに、その下部に徐々に拡径して形成した大径部２８、大径部２８の下部に連続して形成した小径部３０、小径部３０の下部に再び拡径して形成したインゴット本体３２を有し、大径部２８とインゴット本体３２との間に、単結晶２４を支持するための小径凹部（小径部凹部）３４が形成されている。
【００１７】
シードチャック１６の上部には、単結晶支持機構３６が配置してある。単結晶支持機構３６は、例えば円筒状の支持フレーム３８を有していて、この支持フレーム３８の内側に複数（この実施形態においては一対）の支持爪（単結晶支持部材）４０ａ、４０ｂが対向させた状態で突設してある。そして、各支持爪４０（４０ａ、４０ｂ）は、ピン４２を介して回動自在となっているとともに、支持フレーム３８に設けたストッパ４４によって下部が支持され、所定の角度で停止するようになっている。この支持爪４０は、後述するように、小径凹部３４を介して単結晶２４を支持するもので、先端部の間隔が単結晶２４の大径部２８の直径より小さく、小径部３０の直径（最小径）より大きくなっている。
【００１８】
円筒状の支持フレーム３８は、支持フレーム３８の直径方向に配置した一対の補助ワイヤ４６ａ、４６ｂに吊設してある。そして、各補助ワイヤ４６（４６ａ、４６ｂ）は、吊下げプーリ４８（４８ａ、４８ｂ）、ガイドプーリ５０（５０ａ、５０ｂ）を介して補助ワイヤ巻取りモータ５２（５２ａ、５２ｂ）に接続してあって、補助ワイヤ巻取りモータ５２により補助ワイヤ４６を巻き取り、繰り出すことによって支持フレーム３８を昇降できるようにしてある。また、吊下げプーリ４８ａ、４８ｂは、ロードセルなどからなる荷重センサ５４ａ、５４ｂに支持させてあって、各補助ワイヤ４６にかかる荷重を検出できるようにしてある。
【００１９】
主ワイヤ１８は、中間部が接離検出手段を構成しているロードセルからなる荷重センサ５６に支持させた吊下げプーリ５８に巻き掛けしてある。そして、荷重センサ５６の出力信号は、フィルタ６０を介して挿入判定手段となる制御装置６２に入力するようになっている。また、この制御装置６２は、引上げ装置１０の全体を制御している。
【００２０】
このように構成した実施の形態に係る引上げ装置１０による単結晶２４の引き上げは、次のようにして行われる。
制御装置６２は、単結晶引上げ開始命令が入力されると、主ワイヤ巻取りモータ２０を駆動して主ワイヤ１８を繰り出し、種結晶２２を装着したシードチャック１６を徐々に下降させ、所定の温度に制御してあるシリコン融液１２の表面に種結晶２２を接触させる。そして、制御装置６２は、種結晶２２が融液１２に接触してから所定時間が経過すると、予め与えられているプログラムにしたがって主ワイヤ巻取りモータ２０によって主ワイヤ１８を巻き取り、単結晶２４を成長させつつ種結晶２２をシードチャック１６と一体に引き上げる。このとき、単結晶２４の成長初期は、種結晶２２が融液１２に接触した際の熱衝撃などによって転位などの欠陥を含んでいるため、引上げ速度を速くするなどして単結晶２４の直径を欠陥がなくなるまで縮径してネック部２６を形成する。
【００２１】
このネック部２６は、通常直径が数ｍｍであり、シードチャック１６に作用する衝撃などによって容易に破損するばかりでなく、数１００ｋｇの単結晶２４を支持して引き上げることは困難である。そこで、単結晶２４の直径が一対の支持爪４０ａ、４０ｂの間隔より大きな所定の値に達したならば、単結晶２４の直径を所定の値まで再び縮径して小径部３０を形成する。この小径部３０の直径は、一対の支持爪４０の間隔より小さな値に設定してある。さらに、単結晶２４に小径部３０を形成したのちは、再び径を徐々に増大させて予め定めた直径を有するインゴット本体３２を形成して小径凹部３４を完成する。また、単結晶２４の重量を検出する荷重センサ５６の出力信号は、フィルタ６０を介して制御装置６２に与えられる。そして、制御装置６２は、図２のステップ７２に示したように、所定の時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）ごとにフィルタ６０を介して荷重センサ５６の出力信号を取り込み、インゴット本体３２が単結晶支持機構３６によって保持すべき所定の重量まで単結晶２４を引き上げたか否かを判断し（ステップ７４）、保持開始重量Ｗ0 に達していない場合にはステップ７２に戻る。
【００２２】
ステップ７４において単結晶２４が保持開始重量Ｗ0 に達していると判断した場合には、単結晶２４の引上げ操作を継続しながら、詳細を後述するように、検出荷重（結晶重量Ｗ）が所定値Ｗs を超えた回数を計数するためのｍと、処理の流れを指定するためのｎとを０にする（ステップ７６）。その後、制御装置６２は、補助ワイヤ巻取りモータ５２を駆動して補助ワイヤ４６を繰り出して単結晶支持機構３６を下降させるとともに（ステップ７８）、フィルタ６０を介して荷重センサ５６の検出信号を取り込む（ステップ８０）。
【００２３】
単結晶支持機構３６が下降して時刻ｔ1 のときに支持爪４０の一方、例えば支持爪４０ａがシードチャック１６の肩部に接触すると、支持爪４０の荷重の一部ｗ1 がシードチャック１６に作用するため、荷重センサ５６の出力信号が大きくなる。そして、フィルタ６０は、荷重センサ５６の出力信号を整形して図３に示したようにＷ1 （Ｗ0 ＋δｗ1 ）の荷重信号を制御装置６２に入力する。また、単結晶支持機構３６がさらに下降し、時刻ｔ2 のときにシードチャック１６の肩部にもう一方の支持爪４０ｂが接触すると、制御装置６２に入力するフィルタ６０の出力信号がＷ2 （Ｗ0 ＋δｗ1 ＋δｗ2 ）となる。
【００２４】
単結晶支持機構３６がさらに下降して支持爪４０がシードチャック１６の下方に達すると、支持爪４０は時刻ｔ3 においてシードチャック１６から離れて下方に回動し、ストッパ４４によって所定の角度に保持される。そして、荷重センサ５６の検出する結晶荷重Ｗは、再び初期のＷ0 となる。また、単結晶支持機構３６がさらに下降して時刻ｔ4 において支持爪４０の一方、例えば支持爪４０ａが単結晶２４の大径部２８に接触すると、フィルタ６０の出力信号はＷ0 からＷ1 となる。さらに、単結晶支持機構３６の下降によって時刻ｔ5 にもう一方の支持爪４０ｂが大径部２８に接触するとフィルタ６０の出力信号がＷ2 となる。そして、単結晶支持機構３６がさらに下降して支持爪４０が大径部２８を通過して小径凹部３４に達すると、小径部３０の直径が支持爪４０ａ、４０ｂの間隔より小さいため、支持爪４０は時刻ｔ6 におて単結晶２４から離れて下方に回動し、小径凹部３４に挿入される。そして、荷重センサ５６の検出する結晶荷重が再びＷ0 となる。
【００２５】
一方、制御装置６２は、ステップ８０からステップ８２に進んで計数値ｎ＝０であるか否かを判断し、ｎ＝０である場合、ステップ８４のように検出結晶重量Ｗが設定値Ｗs より大きいか否かを判断する。さらに、制御装置６２は、ステップ８４においてＷ＞Ｗs でないと判断した場合、ステップ８６に進んでＷ＞Ｗs となった回数ｍが２であるか否かを調べ、ｍ＝２でない場合、ステップ８０に戻って結晶重量の読み込みを行う。そして、時刻ｔ1 においてＷ＝Ｗ1 となると、制御装置６２は、ステップ８０、８２、８４と進み、ステップ８４においてＷ＞Ｗs であると判断してステップ８８に進んでｎ＝１としたのち、ステップ８６においてｍ＝２であるか否かを判断する。ｍ＝２でない場合、さらにステップ８０に戻って結晶重量Ｗ（フィルタ６０の出力信号）を取り込み、ｎ＝０であるか否かを判断する（ステップ８２）。そして、制御装置６２は、ｎ＝０でなくｎ＝１となっている場合には、ステップ８２からステップ９０に進んでＷ＞Ｗs の判断を行う。
【００２６】
支持爪４０がシードチャック１６と接触しつつ下降している最中のためにＷ＞Ｗs である場合、制御装置６２は、ステップ９０からステップ８６に進んでｍ＝２であるか否かを判断し、ｍ＝２でない場合ステップ８０に戻ってステップ８２、９０を実行する。そして、支持爪４０がシードチャック１６を通過して荷重センサ５６の検出荷重Ｗが再びＷs 以下になると、ステップ９０からステップ９２に進み、ｍ＝ｍ＋１（いまの場合、ｍ＝０＋１）とするとともにｎ＝０としたのち、ステップ８６においてｍ＝２であるか否かを判断する。
【００２７】
ｍ＝２となっていない場合には、さらにステップ８０に戻って結晶荷重Ｗを取り込み、ステップ８２、８４の判断を行う。そして、支持爪４０が単結晶２４の大径部２８に接触して再び荷重センサ５６の検出する結晶荷重Ｗ1 となってＷs を超えると、ステップ８４、８８、８６と進んでステップ８０に戻り、結晶荷重Ｗを読み込んだのち、ステップ８２からステップ９０に進む。また、ステップ９０においてＷ＞Ｗs の場合には、そのままステップ８６の判断をしてステップ８０に戻る。さらに、制御装置６２は、支持爪４０が大径部２８を通過して検出荷重ＷがＷs 以下になると、ステップ９０からステップ９２に進んでｍ＝ｍ＋１（いまの場合、ｍ＝１＋１）を実行するとともに、ｎ＝０とｎの値をクリアしてステップ８６に進む。そして、制御装置６２は、ステップ８６においてｍ＝２であることを判断すると、支持爪４０が小径凹部３４に挿入されたものと判定し、補助ワイヤ巻取りモータ５２の駆動を停止して単結晶支持機構３６の下降を停止する（ステップ９４）。さらに、制御装置６２は、ステップ９６に進んで補助ワイヤ巻取りモータ５２を逆方向に回転駆動し、補助ワイヤ４６を巻き取って単結晶支持機構３６を上昇させ、支持爪４０を単結晶２４の大径部２８の下部に当接させ、支持爪４０によって単結晶２４を支持する。その後（単結晶２４の引上げ速度に同期させて単結晶支持機構を上昇させ）、単結晶支持の工程に移る。
【００２８】
このように、実施の形態においては、単結晶２４の重量を検出する荷重センサ５６の出力信号を監視することにより、単結晶支持機構３６の支持爪４０が単結晶２４の小径凹部３４に挿入されたことを容易、確実に検知することができ、支持爪４０による単結晶２４の支持を確実に、かつ円滑に行うことができる。しかも、接離検出手段として単結晶引上げ装置に備わっている単結晶２４の重量を検出する荷重センサ５６を用いているため、特別なセンサを設ける必要がなく、引上げ装置１０の構造が複雑になるのを避けることができるとともに、コストが高くなるのを防ぐことができる。また、実施の形態においては、単結晶支持部材として上方に回動可能な支持爪４０を採用したことにより、単結晶支持機構３６の構造を簡素にすることができる。
【００２９】
なお、本実施形態では主ワイヤ１８の荷重センサ５６に作用する荷重の増減によって支持爪４０が小径凹部３４に挿入されか否かを判断する場合について説明したが、単結晶支持機構３６に作用する荷重を検出する荷重センサである補助ワイヤ４６の荷重センサ５４ａ、５４ｂのいずれか一方または両方に作用する荷重の増減によって判断してもよい。この場合、単結晶支持機構３６が降下して支持爪４０がシードチャック１６や単結晶２４に接触すると、荷重センサ５４の検出荷重が単結晶支持機構３６の自重より小さくなるので、この変化を検出して支持爪４０が小径凹部３４に挿入されたことを検知することができる。
【００３０】
図４は、他の実施形態の説明図である。この実施形態においては、主ワイヤ１８が主ワイヤ巻取り装置１００によって巻き取られるようになっており、単結晶支持機構３６を支持している補助ワイヤ４６ａ、４６ｂが補助ワイヤ巻取り装置１０２ａ、１０２ｂによって巻き取るようになっている。そして、主巻取り装置１００には、接離検出手段を構成する直流電源１０４のプラス側が接続してある。また、直流電源１０４のマイナス側は、開閉検出器となる接触信号発生回路１０６を介して補助ワイヤ巻取り装置１０２ｂに接続してあって、シードチャック１６または単結晶２４と支持爪４０ｂとが接触したときに、主ワイヤ１８、直流電源１０４、接触信号発生回路１０６、補助ワイヤ４０ｂなどを介して電気的閉回路が形成されるようになっている。そして、接触信号発生回路１０６の出力側には、引上げ装置１０の全体を制御する挿入判定手段となる制御装置６２が接続してあり、制御装置６２に所定の電圧の接触信号を入力するようになっている。
【００３１】
このように構成した本実施形態においては、前記したように種結晶２２を介してシードチャック１６によって引き上げられる単結晶２４の重量が所定の値に達すると、制御装置６２は、補助ワイヤ巻取り装置１０２ａ、１０２ｂを駆動して補助ワイヤ４６ａ、４６ｂを繰り出し、単結晶支持機構３６を下降させる。支持機構３６が下降して支持爪４０ｂがシードチャック１６の肩部に接触すると、シードチャック１６、主ワイヤ１８、主巻取り装置１００、直流電源１０４、パルス発生回路１０６、補助ワイヤ巻取り装置１０２ｂ、支持フレーム３８、支持爪４０ｂの電気的閉回路が形成され、接触信号形成回路１０６に電圧が印加される。接触信号発生回路１０６は、支持爪４０ｂがシードチャック１６に接触して電圧が印加されると、この電圧を設定値と比較し、図５のａに示したように接触信号として所定の電圧Ｖ0 を制御装置６２に出力する。また、接触信号発生回路１０６は、単結晶支持機構３６が下降を続け、支持爪４０がシードチャック部を通過してシードチャック１６から離間して上記の閉回路が開放されと、印加されていた電圧が設定値より小さくなるため、同図のｂに示したように制御回路６２への電圧の出力を停止する。
【００３２】
さらに単結晶支持機構３６が下降して支持爪４０ｂが単結晶２４の大径部２８に接触し、前記と同様にして閉回路が形成されると、接触信号発生回路１０６は、図５のｃに示したように、再び電圧Ｖ0 を制御装置６２に入力する。そして、支持爪４０が大径部２８を通過して小径凹部３４に挿入されて単結晶２４から離間すると、接触信号発生回路１０６に印加されている電圧が設定値より小さくなる。このため、接触信号発生回路１０６は、同図のｄに示したように、制御装置６２に出力していた電圧を０にする。そして、制御装置６２は、単結晶支持機構３６の下降を開始してから接触信号発生器１０６よりＶ0 の電圧が２度入力したのちに、接触信号発生回路１０６からの電圧が０になると、支持爪４０が小径凹部３４に挿入されたものと判断し、前記したように単結晶支持機構３６を上昇させて支持爪４０によって単結晶２４を支持する。
【００３３】
このように、この実施の形態においても閉回路の開放されたのと閉じられたのとを検出することにより、支持爪４０が単結晶２４の小径凹部３４に挿入されたことを容易、確実に検出することができる。しかも、直流電源１０４は、種結晶２２が融液１２に接触したことを検知する装置の電源を利用することができ、電源や配線などを特別に設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができるとともに引上げ装置１０のコストの上昇を防ぐことができる。
【００３４】
図６は、単結晶支持機構の他の実施形態を示したものである。図６（１）に示してあるように、単結晶支持機構１０８は、単結晶支持部材１１０がロッド状をなしていて、先端側を斜め下方に向けて支持フレーム３８に配設され、軸線方向に摺動可能となっている。そして、単結晶支持部材１１０は、先端部が球面状に形成してあって単結晶２４の面を滑らかに摺動できるようにしてある。また、一対の支持部材１１０、１１０の先端の間隔は、単結晶２４の大径部２８の直径より小さく、小径部３０の直径より大きくしてある。さらに、単結晶支持部材１１０は、支持フレーム３８に配設した圧縮ばね１１２が後端面に当接しており、圧縮ばね１１２によって先端側に付勢されている。
【００３５】
このように構成した本実施例の作用は、次のとおりである。図６（１）の矢印１１４のように単結晶支持機構１０８を下降させると、単結晶支持部材１１０の先端が単結晶２４の大径部２８に接触する。そして、支持機構１０８をさらに下降させると、同図（２）の矢印１１６、１１８に示したように、単結晶支持部材１１０は、漸次径が大きくなっている大径部２８によって圧縮ばね１１２を圧縮しつつ斜め上方に押上げられる。また、支持部材１１０は、先端が大径部２８を通過すると、図６（３）に示したように、圧縮ばね１１２によって矢印１２０、１２２のように先端側に押し出されて小径凹部３４に挿入される。このように構成した本実施形態の単結晶支持部材１１０を採用した場合であっても、前記の実施形態と同様にして支持部材１１０が小径凹部３４に挿入されたことを容易、確実に検知することができる。
【００３６】
図７は、単結晶支持機構のさらに他の実施形態を示したものである。この実施形態の単結晶支持機構１３０は、支持フレーム１３２が図７（２）に示したように、一対の側板１３４とこれらの側板１３４を上下部において連結している連結材１３６、１３８とから構成してある。そして、各側板１３４の対応した位置には、ガイド孔１４０が形成してあって、このガイド孔１４０に単結晶支持部材となる支持ピン１４２が挿入してある。ガイド孔１４０は、同図（１）に示されているように、支持フレーム１３２の外縁側から中央側に向けて漸次低くなる傾斜長孔１４４と、この傾斜長孔１４４の下端部に連設した鉛直孔１４６からなっている。そして、支持ピン１４２は、上下方向が長径、水平方向が短径とされた楕円状に形成してあって、ガイド孔１４０に沿って移動自在となっている。
【００３７】
このように形成した本実施形態においては、図７（１）の矢印１４８のように単結晶支持機構１３０を下降させると、図７（１）の左側に示したように、支持ピン１４２が単結晶２４の大径部２８の肩部に接触し、大径部２８によって押上げられて矢印１５０のように傾斜長孔１４４に押し込まれる。そして、支持フレーム１３２がさらに下降して図７（１）の右側に示した位置にくると、支持ピン１４２が自重によってガイド孔１４０を矢印１５２のように滑り降り、鉛直孔部１４６に入る。したがって、大径部２８の直径を左右のガイド孔１４０の間隔より大きく形成し、小径部３０の直径を左右のガイド孔１４０の間隔より小さくしておくことにより、前記と同様の方法によって支持ピン１４２が小径凹部３４に挿入されたことを容易、確実に検出できるとともに、支持ピン１４２によって単結晶２４を支持することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、単結晶を引き上げる場合、単結晶に形成する小径凹部の最小直径を複数の単結晶支持部材の間隔より小さくしておくと、単結晶に接触しつつ下降してきた単結晶支持部材が小径凹部に達したときに単結晶から離間するので、単結晶支持部材が単結晶から離間したことを検出することにより、支持部材が小径凹部に挿入されたことを容易、確実に検知することができ、単結晶支持部材による単結晶の支持作業を円滑に行うことが可能となり、単結晶の引上げ作業の迅速かを図ることができる。
【００３９】
単結晶支持部材が単結晶から離間したことを検出するのに荷重センサを使用すると、単結晶の引上げ機構に備えられている荷重センサや、単結晶支持機構に作用する荷重を検出する荷重センサを利用することができ、新たなセンサなどを設置する必要がなく、装置が複雑になったりコストが上昇したりするのを防ぐことができる。また、単結晶支持部材が単結晶から離間したことを検出するのに電気的閉回路を形成して行うと、種結晶が融液に接触したことを検知するための単結晶引上げ装置に備えられている電源などを利用することができ、装置が複雑になったりコストが高くなるのを防ぐことができる。なお、単結晶支持部材として上方に回動可能な支持爪とすると、単結晶支持機構を簡素にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る単結晶引上げ装置の要部説明図である。
【図２】上記実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図３】上記実施の形態による支持爪の単結晶小径凹部への挿入を検知する方法の説明図である。
【図４】他の実施の形態に係る単結晶引上げ装置の説明図である。
【図５】上記他の実施の形態による支持爪の単結晶小径凹部への挿入を検知する方法の説明図である。
【図６】他の実施の形態に係る単結晶支持機構の説明図である。
【図７】さらに他の実施の形態に係る単結晶支持機構の説明図である。
【符号の説明】
１０            引上げ装置
１２            融液
１４            ルツボ
１６            シードチャック
２０            主ワイヤ巻取り装置
２２            種結晶
２４            単結晶
２６            ネック部
２８            大径部
３０            小径部
３４            小径凹部
３６            単結晶支持機構
４０ａ、４０ｂ  単結晶支持部材（支持爪）
５２            補助ワイヤ巻取り装置
５６            接離検出手段（荷重センサ）
６２            挿入判定手段（制御装置）
１０４          接離検出手段（直流電源）
１０６          開閉検出器（接触信号発生回路）
１０８          単結晶支持機構
１１０          単結晶支持部材
１１２          圧縮ばね
１３０          単結晶支持機構
１４０          ガイド孔
１４２          単結晶支持部材（支持ピン）
【図１】
0004025939.tif 000002
【図２】
0004025939.tif 000003
【図３】
0004025939.tif 000004
【図４】
0004025939.tif 000005
【図５】
0004025939.tif 000006
【図６】
0004025939.tif 000007
【図７】
0004025939.tif 000008