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JPH11314998A - Silicon single crystal pulling equipment and pulling method using the same - Google Patents

Silicon single crystal pulling equipment and pulling method using the same

Info

Publication number
JPH11314998A
JPH11314998A JP12228898A JP12228898A JPH11314998A JP H11314998 A JPH11314998 A JP H11314998A JP 12228898 A JP12228898 A JP 12228898A JP 12228898 A JP12228898 A JP 12228898A JP H11314998 A JPH11314998 A JP H11314998A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
diameter
pulling
ingot
silicon single
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12228898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Suzuki
聰 鈴木
Masami Hasebe
政美 長谷部
Shinichi Morita
新一 森田
Masao Yamamoto
雅雄 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
Original Assignee
Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nittetsu Plant Designing Corp, Nippon Steel Corp filed Critical Nittetsu Plant Designing Corp
Priority to JP12228898A priority Critical patent/JPH11314998A/en
Publication of JPH11314998A publication Critical patent/JPH11314998A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the method and equipment for stably and highly reliably pulling a silicon single crystal even when the weight of the single crystal to be pulled is increased due to that a silicon single crystal ingot is made large in diameter and long in length. SOLUTION: This equipment having a crucible for receiving a melt and a seed crystal pulling means for freely elevating and lowering a seed crystal from/to the melt with a seed crystal pulling wire is also provided with a single crystal clamping means 10 which has a ring-shaped frame 12 having an inner peripheral surface that is formed as a taper face 11 donwwardly and gradually tapered, and a slider 13 placed slidably on the taper face 11 approximately in its expansion and contraction directions to expand or contract a lower end opening of the ring-shaped frame 12 by the sliding movement. In the equipment, an engagement stepped part 9a is formed in an ingot to be grown, an engaged state between the single crystal clamping means 10 an the engagement stepped part 9a is formed by bringing their surface into contact with each other at a prescribed point of time in the pulling process after formation of the engagement stepped part 9a, then the single crystal clamping means 10 is pulled up with a single crystal clamping mechanism pulling wire separately provided, and the following single crystal growth is performed while supporting the ingot with the clamping means 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶の
引き上げ方法および引き上げ装置に関するものである。
詳しく述べると本発明は、育成されるシリコン単結晶イ
ンゴットの大口径化・長尺化により引き上げ重量が増加
しても、安定にかつ信頼性高く引き上げることが可能な
引き上げ方法および引き上げ装置に関するものである。
The present invention relates to a method and an apparatus for pulling a silicon single crystal.
More specifically, the present invention relates to a pulling method and a pulling apparatus capable of stably and reliably pulling a silicon single crystal ingot to be grown even if the pulling weight increases due to an increase in diameter and length of the grown silicon single crystal ingot. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、集積回路(IC)、大規模集積回
路(LSI)等のデバイスとして工業的に広く用いられ
ている半導体としては、シリコンが代表的なものであ
る。
2. Description of the Related Art At present, silicon is a typical semiconductor that is widely used industrially as a device such as an integrated circuit (IC) and a large-scale integrated circuit (LSI).

【0003】このような半導体産業等において用いられ
るシリコン単結晶は、多結晶を原料として、多結晶棒に
誘導加熱で溶融帯を作りこれを種結晶側から移動させて
単結晶を成長させる浮遊帯溶融法(Floating Zone法、
FZ法と略称される。)、あるいは、多結晶を坩堝に入
れて加熱溶融し、種結晶を溶融液に浸漬してから引き上
げて種結晶後方に単結晶インゴットを成長させる引き上
げ法(Czochralski法、CZ法と略称される。)によっ
て製造されている。
A silicon single crystal used in the semiconductor industry or the like is a floating zone in which a polycrystalline material is used as a raw material to form a molten zone on a polycrystalline rod by induction heating and move the molten zone from a seed crystal side to grow a single crystal. Melting method (Floating Zone method,
Abbreviated as FZ method. ) Alternatively, a polycrystal is placed in a crucible and heated and melted, and the seed crystal is immersed in a melt and then pulled up to grow a single crystal ingot behind the seed crystal (abbreviated as Czochralski method or CZ method). ).

【0004】これらの製法は単結晶の用途によって選択
され、FZ法によって製造された単結晶は高抵抗率の用
途、CZ法により製造された単結晶は低〜中抵抗率の用
途に供されるが、近年、LSI製造技術の進歩により1
個の電子回路がますます微小化する一方、加工基板とな
る単結晶ウェハーの面積を大きくして1回のプロセスで
ウェハー中に形成される回路数の増大を図ることによ
り、1つの回路当たりのコストの低減が図られている。
このため、単結晶製造技術に対し、大直径化が絶えず要
求されており、同時に、単結晶製造時の時間当たりの生
産性を高めるため、1本の単結晶インゴットの長さを長
くする方法も追求されている。
[0004] These production methods are selected depending on the use of the single crystal. The single crystal produced by the FZ method is used for high resistivity applications, and the single crystal produced by the CZ method is used for low to medium resistivity applications. However, recently, due to the progress of LSI manufacturing technology,
The number of circuits formed in a wafer in one process is increased by increasing the area of a single crystal wafer serving as a processing substrate while increasing the size of electronic circuits. The cost has been reduced.
For this reason, there is a constant demand for single crystal production technology to increase the diameter, and at the same time, a method of increasing the length of one single crystal ingot in order to increase productivity per hour during the production of a single crystal. Have been pursued.

【0005】上述したCZ法は、大口径のインゴットが
得やすいという長所を備えているのみならず、自動直径
制御や、原料多結晶のリチャージによる半連続化等の改
良技術が進んでコスト面でもFZ法を凌いでいるのが実
状である。
[0005] The above-mentioned CZ method not only has an advantage that a large-diameter ingot can be easily obtained, but also has an advanced technology such as automatic diameter control and semi-continuous operation by recharging a raw material polycrystal, thereby reducing costs. The fact is that it surpasses the FZ method.

【0006】CZ法による引き上げ装置においては、従
来、融液面に対して種結晶を昇降する引き上げワイヤー
等の昇降手段によって、種結晶後方に育成される単結晶
インゴットをそのまま引き上げる構成が取られていた
が、この場合、この単結晶インゴットの重量は、前記種
結晶ないしはその直下に結晶の無転位化を図るために形
成されるダッシュズネック(Dash's neck)部と称され
る小口径部分によって受けることとなるが、特にこのダ
ッシュズネック部は、口径が3〜4mm程度であり、せ
いぜい200kg程度の重量にしか耐えられないもので
あった。
Conventionally, a pulling apparatus using the CZ method has a configuration in which a single crystal ingot grown behind a seed crystal is directly pulled up by lifting means such as a pulling wire for raising and lowering the seed crystal with respect to the melt surface. However, in this case, the weight of the single crystal ingot is received by the seed crystal or a small diameter portion called a dash's neck portion formed immediately below the seed crystal to prevent dislocation of the crystal. In particular, the dash neck has a diameter of about 3 to 4 mm and can withstand a weight of at most about 200 kg.

【0007】このように従来の引き上げ装置において
は、インゴットの大口径化、長尺化に限界があった。
As described above, in the conventional lifting device, there is a limit in increasing the diameter and length of the ingot.

【0008】このため、単結晶インゴットの大口径化・
長尺化に伴う重量増加に対処すべく、引き上げ機構にお
ける改良が種々提案されている。
For this reason, the diameter of the single crystal ingot can be increased.
In order to cope with an increase in weight due to an increase in length, various improvements in a lifting mechanism have been proposed.

【0009】例えば、特開平5−270968号公報に
おいては、単結晶育成時に前記ダッシュズネック部を囲
撓する筒状の型枠を設け、この型枠にフッ素樹脂、シリ
コーン樹脂等の熱硬化性樹脂を流し込んで硬化させて、
ダッシュズネック部を補強する方法が、特開平5−27
0976号公報においては、ダッシュズネック部回りに
カーボンファイバー等の補強繊維を巻き付けて、ダッシ
ュズネック部を補強する方法が、特開平7−13808
9号公報においては、単結晶育成時にダッシュズネック
部を冷却ないし加熱して当該部位の引張強さが最大とな
る600〜800℃程度に維持する方法が、さらに特開
昭62−288191号公報、特開昭63−25299
1号公報、特開平3−285893号公報においては、
ダッシュネック部による無転位化後、所望口径まで拡径
していくいわゆるコーン部において、一旦縮径してクビ
レ部(係留段差部)を形成し、この部位にツメやカム等
のの係止部材を引架けることによりインゴットを把持す
る把持手段を別途設け、この把持手段を昇降することで
単結晶を引き上げる方法が開示されている。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-270968, a cylindrical mold is provided which surrounds the above-mentioned dash neck portion when growing a single crystal, and the mold is made of a thermosetting resin such as a fluororesin or a silicone resin. Pour the resin and cure it,
A method of reinforcing the dashes neck is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-27.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-13808 discloses a method in which a reinforcing fiber such as carbon fiber is wound around a dashes neck portion to reinforce the dashes neck portion.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-288191 discloses a method of cooling or heating a dash neck portion at the time of growing a single crystal to maintain the tensile strength of the portion at a maximum of about 600 to 800 ° C. JP-A-63-25299
No. 1 and JP-A-3-285893,
In the so-called cone portion, which expands to the desired diameter after the dislocation is eliminated by the dash neck portion, the diameter is temporarily reduced to form a crack portion (anchoring step portion), and a locking member such as a nail or a cam is formed in this portion. There is disclosed a method in which a gripping means for gripping an ingot is separately provided by pulling a single crystal, and the single crystal is pulled up and down by raising and lowering the gripping means.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
5−270968号公報に示されるような熱硬化性樹脂
によるダッシュズネック部の補強は、型枠の設置に非常
に精密な位置合わせが必要であり、また、特開平5−2
70976号公報に示されるような補強繊維によるダッ
シュズネック部の補強は、機構面で非常に複雑であり、
いずれも操作信頼性に欠けるものであり、かつその補強
効果も十分なものではなかった。さらに、特開平7−1
38089号公報によるダッシュズネック部の温度制御
による方法は、基本的にはダッシュズネック部自体の強
度によって育成単結晶インゴットを保持するものである
ため、温度制御および機構が複雑なわりには、保持重量
の向上が望めないものであった。
However, the reinforcement of the dashes neck portion with a thermosetting resin as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-270968 requires a very precise alignment for setting the formwork. And Japanese Patent Laid-Open No. 5-2
Reinforcement of a dashes neck portion by a reinforcing fiber as disclosed in JP-A-70976 is very complicated in terms of mechanism,
All of them lack operation reliability, and their reinforcing effect is not sufficient. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 7-1
The method of controlling the temperature of the dashes neck portion disclosed in Japanese Patent No. 38089 is basically for holding the grown single crystal ingot by the strength of the dashes neck portion itself. Improvement in weight could not be expected.

【0011】また、特開昭62−288191号公報、
特開昭63−252991号公報ないしは特開平3−2
85893号公報等に開示される技術においては、ツ
メ、カム等で単結晶インゴットを保持するため、その接
触が点接触であり、インゴットの自重が大きくなるにつ
れ、接触点に荷重が集中し、インゴットへの切裂による
破壊、更にシリコン単結晶の落下の虞れがあった。ま
た、単結晶インゴット表面には成長縞と呼ばれる数ミリ
程度の微小な凹凸が不可避的に生じ、これは上記のよう
な係留段差部においても生じるため、上記したような点
接触による把持では、把持部材当接面の片当たりによる
把持信頼性の低下も懸念されるところであった。さらに
インゴットに形成された係留段部を把持する把持手段の
作動機構が複雑で、把持手段自体が大型、複雑となるば
かりでなく、所望時期に的確に作動させ単結晶を保持す
ることも困難であった。
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-288191,
JP-A-63-252991 or JP-A-Heisei 3-2
In the technique disclosed in Japanese Patent No. 85893, the single crystal ingot is held by claws, cams, and the like, and the contact is point contact. As the weight of the ingot increases, the load concentrates on the contact point, There is a fear that the silicon single crystal may be broken due to the cleavage, and that the silicon single crystal may fall. In addition, fine irregularities of about several millimeters called growth stripes inevitably occur on the surface of the single crystal ingot, and this also occurs at the mooring step, as described above. There has been a concern about a decrease in gripping reliability due to one-sided contact of the member contact surface. Further, the operation mechanism of the gripping means for gripping the mooring step formed on the ingot is complicated, and the gripping means itself is not only large and complicated, but also it is difficult to accurately operate at a desired time to hold the single crystal. there were.

【0012】このように、単結晶インゴットの大口径化
・長尺化に伴う重量増加に対処するために、種々の方法
が従来提唱されているものの、いずれも満足できる程度
のものではなかった。
As described above, various methods have been conventionally proposed in order to cope with an increase in the weight of single crystal ingots due to the increase in diameter and length thereof, but none of them has been satisfactory.

【0013】従って、本発明は、新規なシリコン単結晶
引き上げ方法およびシリコン単結晶引き上げ装置を提供
することを課題とするものである。本発明はまた育成さ
れるシリコン単結晶インゴットの大口径化・長尺化によ
り引き上げ重量が増加しても、安定にかつ信頼性高く引
き上げることが可能なシリコン単結晶引き上げ方法およ
びシリコン単結晶引き上げ装置を提供することを課題と
するものである。本発明はさらに、比較的簡便な操作で
かつ簡単な機構によって、引き上げ重量が増加しても、
安定にかつ信頼性高く引き上げることが可能なシリコン
単結晶引き上げ方法およびシリコン単結晶引き上げ装置
を提供することを課題とするものである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel silicon single crystal pulling method and a silicon single crystal pulling apparatus. The present invention also provides a silicon single crystal pulling method and a silicon single crystal pulling apparatus capable of stably and reliably pulling a silicon single crystal ingot to be stably and reliably even if the weight of the silicon single crystal ingot to be grown is increased due to an increase in diameter and length. It is an object to provide The present invention further provides a relatively simple operation and a simple mechanism, even if the lifting weight is increased.
An object of the present invention is to provide a silicon single crystal pulling method and a silicon single crystal pulling apparatus that can be pulled stably and with high reliability.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を行った結果、種結晶の引き上
げ機構とは別途に、育成されるシリコン単結晶インゴッ
トを機械的に把持して引き上げる場合において、当該把
持手段に、この把持手段の軸線に対し拡縮方向に変動自
在として環状に配された可変部材を設け、さらに当該可
変部材にシリコン単結晶インゴットに形成される係留段
差部に対し下側から面接触し、係留段差部周面を囲繞し
て支持し得る当接面を設け、そしてこの当接面を係留段
差部に面接触する位置へ配置する操作を、環状に配され
た前記可変部材の中央空間部に前記軸線に沿って突入し
てくるシリコン単結晶インゴット外周壁面と前記可変部
材端部との経時的接触における、当該接触位置における
インゴットの外径の径変動によって自動的に行うことが
できるように構成すれば、所望する良好な機械的把持が
可能となることを見出し、本発明に至ったものである。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, mechanically grasps a silicon single crystal ingot to be grown separately from a seed crystal pulling mechanism. When pulling up, the holding means is provided with a variable member which is arranged in an annular shape so as to be movable in the direction of expansion and contraction with respect to the axis of the holding means, and furthermore, the variable member has a mooring step formed on the silicon single crystal ingot. An operation of providing an abutment surface that comes into contact with the surface of the mooring step from below and that can surround and support the peripheral surface of the mooring step, and disposing the abutting surface at a position that makes surface contact with the mooring step is arranged in an annular manner. The outer diameter of the ingot at the contact position in the temporal contact between the outer peripheral wall surface of the silicon single crystal ingot and the end portion of the variable member that protrudes along the axis into the central space of the variable member. If configured to be automatically performed by the diameter fluctuation, it found that it is possible desired good mechanical grip, and have reached the present invention.

【0015】すなわち、上記課題を解決する本発明は、
(1)シリコン融液を収容する坩堝と、前記シリコン融
液に対し種結晶を種結晶引き上げ用線条体によって昇降
自在に垂下させる種結晶引き上げ手段とを有するシリコ
ン単結晶製造装置において、内周面および外周面の少な
くとも一方の面が下方に向かい漸次縮径されたテーパー
面とされた環状枠体と、前記テーパー面上をその拡縮方
向に概略沿って滑動自在として環状枠体に取り付けら
れ、その滑動により環状枠体の下端開口部を拡縮する滑
動子とを有する単結晶把持手段を有し、さらに、前記種
結晶引き上げ手段とは独立して作動可能な把持部引き上
げ手段により、前記単結晶把持手段を育成されるシリコ
ン単結晶の成長軸に沿って昇降可能としたことを特徴と
するシリコン単結晶の引き上げ装置である。
That is, the present invention for solving the above-mentioned problems has the following features:
(1) In a silicon single crystal manufacturing apparatus having a crucible for accommodating a silicon melt and a seed crystal pulling means for allowing a seed crystal to drop vertically by a seed crystal pulling striatum on the silicon melt, At least one surface of the surface and the outer peripheral surface is a downwardly tapered annular frame body that is gradually reduced in diameter, and is attached to the annular frame body so as to be slidable on the tapered surface substantially in the expansion and contraction direction, A gripper having a slider for expanding and contracting a lower end opening of the annular frame by the sliding; and a gripper pulling means operable independently of the seed crystal pulling means. A silicon single crystal pulling apparatus characterized in that the holding means can be moved up and down along the growth axis of the silicon single crystal to be grown.

【0016】さらに、本発明は(2)前記滑動子の上側
面側には、内部に充填物を収納してなる外力により変形
可能な袋状体からなるシリコン単結晶との当接部が設け
られていることを特徴とする上記(1)に記載のシリコ
ン単結晶の引き上げ装置である。
Further, according to the present invention, (2) a contact portion with a silicon single crystal formed of a bag-like body deformable by an external force provided with a filler therein is provided on an upper side surface of the slider. The apparatus for pulling a silicon single crystal according to the above (1), wherein

【0017】また、上記課題を解決する本発明は、
(3) 上記(1)または(2)に記載のシリコン単結
晶の引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の引き上げ方
法であって、シリコン融液に種結晶を浸漬し、この種結
晶を引き上げることにより種結晶後端部にシリコン単結
晶インゴットを育成させるにおいて、種結晶直下に、育
成されるシリコン単結晶インゴットの無転位化のための
ダッシュズネック部を形成し、次いでこのダッシュズネ
ック部よりも直径が大きくかつ所望するインゴットの最
終的直径よりも小さな第1直径まで漸次拡径して略円錐
形状の係留段部上面部位を形成した後、この第1直径よ
りも小さくかつダッシュズネック部よりも直径が大きな
第2直径まで再度漸次縮径して略逆円錐形状の係留段部
下面部位を形成して、育成されるシリコン単結晶インゴ
ットに前記把持手段に係留される係留段部を形成し、さ
らに、その後、単結晶インゴットを所望する最終直径ま
で漸次拡径し、当該最終直径による単結晶インゴットの
直胴部の引き上げ操作を行う前記係留段部形成後の過程
の所定時期において、前記単結晶把持手段を単結晶イン
ゴットの外周面に係合する位置に保持し、当該把持手段
の環状枠体内部へ下端開口部より単結晶インゴットの前
記係留段部を進入させ、前記係留段部の上面部位と接す
ることで一旦上方側に押し上げられ下端開口部を拡径す
るように移動した前記滑動子が、係留段部の第一直径部
が通過後に再び自重にて縮径方向に移動して前記係留段
部の下面部位を前記滑動子の上側面部位が支持可能とな
った後、前記把持手段を種結晶の引き上げ手段とは独立
した引き上げ手段によって、所定速度で引き上げること
で、それ以降のシリコン単結晶インゴットの育成を前記
把持手段により単結晶インゴットを支持しながら行うこ
とを特徴とするシリコン単結晶の製造方法である。
Further, the present invention for solving the above problems is
(3) A method for pulling a silicon single crystal using the silicon single crystal pulling apparatus according to the above (1) or (2), wherein the seed crystal is immersed in a silicon melt and the seed crystal is pulled. In growing the silicon single crystal ingot at the rear end of the seed crystal, a dashes neck portion for dislocation-free silicon single crystal ingot to be grown is formed immediately below the seed crystal, and then a dashes neck portion is formed. After gradually increasing the diameter to a first diameter smaller than the final diameter of the desired ingot to form a substantially conical mooring step upper surface portion, the diameter is smaller than the first diameter and smaller than the dashes neck. The diameter is gradually reduced again to a second diameter having a large diameter to form a lower surface portion of the mooring step portion having a substantially inverted conical shape. The mooring step is formed by gradually increasing the diameter of the single crystal ingot to a desired final diameter and raising the straight body of the single crystal ingot by the final diameter. At a predetermined time in a later process, the single crystal gripping means is held at a position where the single crystal ingot is engaged with the outer peripheral surface of the single crystal ingot, and the mooring step of the single crystal ingot is inserted into the annular frame of the gripping means from the lower end opening. The slider slides upward once by coming into contact with the upper surface portion of the mooring step and moves so as to expand the lower end opening. After the upper surface of the slider can support the lower surface portion of the mooring step by moving in the diameter reducing direction, the gripping unit is moved to a predetermined position by a pulling unit independent of a seed crystal pulling unit. speed It is pulled up, a method for manufacturing a silicon single crystal, wherein the subsequent growth of a silicon single crystal ingot be carried out while supporting the single crystal ingot by the gripping means.

【0018】[0018]

【作用】このように本発明においては、種結晶の引き上
げ機構とは別途に、育成されるシリコン単結晶インゴッ
トを機械的に把持して引き上げる場合において、当該把
持手段として上記したようなテーパ面を有する環状枠体
と、当該テーパー面に沿って移動しこの環状枠体の下端
開口を拡縮自在とする滑動子とからなる構造を用たもの
であるから、育成されるシリコン単結晶インゴットに上
記したような所望形状の係留段差部を形成し、インゴッ
ト引き上げ操作に付帯して当該係留段差部と前記滑動子
との経時的接触をもたらすのみで、自動的に把持手段が
当該係留段差部を支持可能な状態とすることができ、し
かもその接触が面接触であるため、、引き上げ重量が増
加しても、安定にかつ信頼性高く、引き上げることが可
能である。上記したように把持手段の構成も単純なもの
であって軽量、小型化、低コスト化が可能であり、また
把持に要する操作も極めて単純であって作業性も良好で
ある。
As described above, in the present invention, when the silicon single crystal ingot to be grown is mechanically gripped and pulled up separately from the seed crystal pulling mechanism, the tapered surface as described above is used as the gripping means. Since it has a structure including an annular frame having a slider and a slider which moves along the tapered surface and makes the lower end opening of the annular frame expandable and contractable, the silicon single crystal ingot to be grown is described above. A mooring step having a desired shape is formed, and only the time-dependent contact between the mooring step and the slider is accompanied by an ingot lifting operation, so that the gripping means can automatically support the mooring step. And the contact is surface contact. Therefore, even if the lifting weight increases, the lifting can be performed stably and with high reliability. As described above, the structure of the gripping means is also simple, and it is possible to reduce the weight, size, and cost. Also, the operation required for gripping is extremely simple, and the workability is good.

【0019】さらに本発明において、前記滑動子の有す
るインゴットとの当接面を、内部に充填物を収納してな
る外力により変形可能な袋状体によって構成すれば、イ
ンゴットとのより高い面接触が可能となり、引き上げ操
作の安定性および信頼性が高くなる。
Furthermore, in the present invention, if the contact surface of the slider with the ingot is constituted by a bag-like body which can be deformed by an external force containing a filler therein, a higher surface contact with the ingot is achieved. And the stability and reliability of the lifting operation are improved.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的実施態様に
基づきより詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific embodiments.

【0021】本発明の単結晶製造方法においては、まず
常法に基づき、単結晶引上げ装置内に配置された坩堝内
に多結晶シリコンおよび必要に応じて添加されるドーパ
ントなどの原料を所定量装填し、加熱ヒータ等によって
加熱して原料を溶融して融液を形成し、該融液に、種結
晶把持手段に保持された種結晶を一旦浸漬し、その後、
前記種結晶把持手段に連結された引き上げ手段によって
種結晶を軸回りに回転させながら引上げ、種結晶の下端
に単結晶を成長させていく。
In the method for producing a single crystal according to the present invention, first, a predetermined amount of a raw material such as polycrystalline silicon and a dopant to be added as required is charged into a crucible arranged in a single crystal pulling apparatus according to a conventional method. Then, the raw material is melted by heating with a heater or the like to form a melt, the seed crystal held by the seed crystal holding means is once immersed in the melt, and thereafter,
The seed crystal is pulled up while being rotated around an axis by a pulling means connected to the seed crystal holding means, and a single crystal is grown at the lower end of the seed crystal.

【0022】そして無転位化のために一旦径を直径3〜
4mm程度まで絞ってダッシュズネック部を形成後、し
だいに拡径していくが、本発明においては、そのまま所
望する最終直径までそのまま拡径するのではなく、前記
ダッシュズネック部の直径よりも大きくかつ所望するイ
ンゴットの最終的直径よりも小さな第1直径まで漸次拡
径して略円錐形状の係留段部上面部位を形成した後、こ
の第1直径よりも小さくかつダッシュズネック部よりも
直径が大きな第2直径まで再度漸次縮径して略逆円錐形
状の係留段部下面部位を形成して、育成されるシリコン
単結晶インゴットに前記把持手段に係留される係留段部
を形成する。前記第1直径および第2直径としては、特
に限定されるものではなく、育成されるインゴットの最
終的直径の大きさないしインゴットの長さ等によっても
左右されるが、第2直径としては例えば4〜300m
m、より好ましくは5〜50mm程度が一般的には望ま
しく、一方第1直径としてはこの第2直径の1.2〜3
2倍、より好ましくは2〜12倍程度の直径が一般的に
は望ましい。第2直径を前記範囲内とするのは、直径が
4mmよりも小さいものであると、引き上げようとする
単結晶インゴットの最終直径および長さにもよるが、係
留段部を支持して単結晶を引き上げる際に当該第2直径
部が単結晶インゴットの重量を支えるのに十分な機械的
強度を発揮し得なくなる虞れがあり、折角このように係
留段部を形成して後述するように機械的に把持すること
の意味合いが低下するためであり、一方、直径が300
mmを越えると、当該係留段部を把持する把持手段を大
型化させる必要が生じるためであって、いずれも適当で
ないためである。また、第1直径がこの第2直径の1.
5倍未満であると、当該第1直径から第2直径へと漸次
縮径されて形成される略逆円錐形状の係留段部下面部
位、すなわち後述する把持手段によって単結晶インゴッ
トを支持する際の接触面の面積および傾斜角度を十分な
ものとすることができず安定な支持が行えなくなる虞れ
があるためであり、一方第1直径がこの第2直径の32
倍を超えるものであると、当該係留段部を把持する把持
手段を大型化させる必要が生じるためであって、いずれ
も適当でないためである。
Then, in order to eliminate dislocations, the diameter is once increased to 3 to
After forming the dashes neck portion by squeezing it to about 4 mm, the diameter is gradually increased, but in the present invention, the diameter is not expanded as it is to the desired final diameter, but rather than the diameter of the dashes neck portion. After gradually expanding to a first diameter that is large and smaller than the desired final diameter of the ingot to form a substantially conical mooring step upper surface portion, the diameter is smaller than the first diameter and smaller than the dashes neck. Is gradually reduced again to a large second diameter to form a substantially inverted cone-shaped mooring step lower surface portion, and a mooring step to be moored by the gripping means is formed on the silicon single crystal ingot to be grown. The first diameter and the second diameter are not particularly limited, and depend on the size of the final diameter of the ingot to be grown, the length of the ingot, and the like. ~ 300m
m, more preferably about 5 to 50 mm, while the first diameter is 1.2 to 3 of the second diameter.
A diameter of about 2 times, more preferably about 2 to 12 times is generally desirable. When the second diameter is within the above range, if the diameter is smaller than 4 mm, it depends on the final diameter and length of the single crystal ingot to be pulled, but the single crystal is supported by the mooring step. When the second diameter portion is lifted, there is a possibility that the second diameter portion cannot exhibit sufficient mechanical strength to support the weight of the single crystal ingot. The reason is that the meaning of grasping is reduced, while the diameter is 300
If it exceeds mm, it is necessary to increase the size of the gripping means for gripping the mooring step, and neither is suitable. In addition, the first diameter is equal to 1 .2 of the second diameter.
When the diameter is less than 5 times, the substantially inverted conical mooring step portion lower surface portion formed by gradually reducing the diameter from the first diameter to the second diameter, that is, when supporting the single crystal ingot by the gripping means described later. This is because the area and the inclination angle of the contact surface cannot be made sufficient, and there is a possibility that stable support cannot be performed. On the other hand, the first diameter is 32 of the second diameter.
If the number is more than twice, it is necessary to increase the size of the gripping means for gripping the mooring step, which is not appropriate.

【0023】また、この係留段部の下端側に形成される
略逆円錐形状の係留段部下面の傾斜角としては特に限定
されるものではないが、例えばテーパー角が1〜160
゜、より好ましくは60〜90゜程度が望ましい。すな
わち、テーパー角が1゜より小さいものであると、当該
下面を把持手段によって支持した際に当接面同士の間で
滑りが生じて安定な支持ができなくなる虞れがあり、一
方テーパー角が160゜より大きいものであると、後述
する把持手段の滑動子が、インゴットの外径が前記第1
直径より縮径され第2直径まで縮径される部位に位置し
た際において、滑動子の自重のみによって縮径方向へと
うまく移動しない虞れが生じるためである。また、係留
段部の上端側に形成される略円錐形状の係留段部上面の
傾斜角も特に限定されるものではないが、例えばテーパ
ー角が180゜程度以下とすることが望ましい。なお、
必ずしも上面の傾斜角を下面の傾斜角と同等のものとす
る必要もない。さらに、係留段部の形状としても、略円
錐形状の係留段部上面の直下に必ずしも略逆円錐形状の
係留段部下面を形成して断面菱形のものとする必要はな
く、その途中において第1直径を位置した円筒状の部位
を設けても特段問題はない。
The inclination angle of the lower surface of the substantially inverted conical mooring step formed at the lower end of the mooring step is not particularly limited.
And more preferably about 60 to 90 °. That is, if the taper angle is smaller than 1 °, there is a possibility that when the lower surface is supported by the gripping means, slippage occurs between the contact surfaces and stable support cannot be performed. If the angle is larger than 160 °, the slider of the gripping means described later has an outer diameter of the ingot of the first type.
This is because, when the slider is located at a portion reduced in diameter from the diameter to the second diameter, there is a possibility that the slider does not move well in the diameter reducing direction only due to its own weight. The inclination angle of the upper surface of the substantially conical mooring step formed on the upper end side of the mooring step is not particularly limited, but for example, it is desirable that the taper angle be about 180 ° or less. In addition,
It is not always necessary to make the inclination angle of the upper surface equal to the inclination angle of the lower surface. Further, as for the shape of the mooring step, it is not always necessary to form the lower surface of the substantially inverted conical mooring step directly below the upper surface of the substantially conical mooring step to have a rhombic cross section. There is no particular problem even if a cylindrical portion having a diameter is provided.

【0024】このようにしてシリコン単結晶インゴット
に係留段部を形成したら、再度育成単結晶の口径を漸次
拡径してコーン部を形成し、所望口径に達した後はその
口径を維持するように引き上げ速度、融液温度等を制御
して、直胴部を形成する。
After the mooring step is formed on the silicon single crystal ingot in this way, the diameter of the grown single crystal is gradually increased again to form a cone portion, and after reaching the desired diameter, the diameter is maintained. The straight body is formed by controlling the pulling speed, melt temperature, and the like.

【0025】しかして、本発明においては、上記のごと
き係留段部形成後の過程における所望時期において、係
留段部を後述するような把持手段によって把持し、この
把持手段に連結され、前記種結晶引き上げ手段とは独立
して作動可能な把持部引き上げ手段によって把持手段を
上方へと移動させることで、把持後の単結晶育成を、種
結晶保持手段に連結された引き上げ手段による引き上げ
から、把持手段に連結された引き上げ手段による引き上
げに切り替えて、その後、インゴットが所望の長さとな
るまで単結晶育成を続けるものである。
According to the present invention, the mooring step is grasped by a grasping means described later at a desired time in the process after the formation of the mooring step, and the seed crystal is connected to the grasping means. By moving the gripping means upward by the gripper pulling means operable independently of the pulling means, the growth of the single crystal after gripping can be carried out from the pulling by the pulling means connected to the seed crystal holding means to the gripping means. The pulling is switched to pulling by pulling means connected to, and thereafter, single crystal growth is continued until the ingot has a desired length.

【0026】本発明において、前記係留段部が形成され
た直後から、この係留段部を把持手段によって把持し、
把持手段に連結された引き上げ手段による引き上げに切
り替えて以後の単結晶育成操作を行うことも当然可能で
あるが、係留段部形成直後においては、この係留段部の
表面温度がかなり高温状態にあり、また係留段部より下
方に十分に直径の大きな部位、すなわち、コーン部およ
び直胴部が未だ形成されておらず、シリコン融液からの
輻射熱を当該係留段部が大きく受けている状態にあるこ
とから、このような態様においては、把持時点から暫く
の間は把持手段が高温に曝されることとなる。従って、
好ましくは、この把持は、係留段部の下方にコーン部お
よびある程度の直胴部が形成された段階、すなわち係留
段部が単結晶製造装置内において上方へと移動しその表
面温度がある程度低下し、かつシリコン融液からの輻射
熱がコーン部および直胴部によって遮られるようになっ
た段階で、行うことが望ましい。なお、この望ましい把
持時期における係留段部の表面温度は、用いられる単結
晶製造装置の装置構成、育成しようとするシリコン単結
晶の直径(最終直径)等にも左右されるため、特に限定
されるものではないが、例えば、400〜1000℃程
度である。
In the present invention, immediately after the mooring step is formed, the mooring step is gripped by gripping means.
It is naturally possible to perform the subsequent single crystal growing operation by switching to the pulling by the pulling means connected to the gripping means, but immediately after the mooring step is formed, the surface temperature of the mooring step is considerably high. In addition, a portion having a sufficiently large diameter below the mooring step portion, that is, the cone portion and the straight body portion have not been formed yet, and the mooring step portion is receiving a large amount of radiant heat from the silicon melt. Therefore, in such an embodiment, the gripping means is exposed to a high temperature for a while from the gripping time. Therefore,
Preferably, this gripping is performed at a stage where a cone portion and a certain straight body portion are formed below the mooring step portion, that is, the mooring step portion moves upward in the single crystal manufacturing apparatus and the surface temperature thereof decreases to some extent. It is desirable to perform the process at a stage where the radiant heat from the silicon melt is blocked by the cone portion and the straight body portion. The surface temperature of the mooring step at the desired gripping time is particularly limited because it depends on the configuration of the single crystal manufacturing apparatus used, the diameter (final diameter) of the silicon single crystal to be grown, and the like. Although it is not a thing, for example, it is about 400 to 1000 ° C.

【0027】なお、上記においては、説明を容易とする
ために、係留段部の機械的把持手段による把持が行われ
るまでの段階は、種結晶に連結された引き上げ手段によ
る引き上げを行い、把持後においては、把持手段に連結
された引き上げ手段によって引き上げを行うと記載した
が、実際にはこのように厳密に切り替えを行うことは必
ずしも必要ではなく、例えば、把持後において、例え
ば、把持手段側の引き上げ手段と種結晶側の引き上げ手
段との移動速度を実質的に同じものとして、双方にイン
ゴットの荷重を分散させて引き上げを行うこと等も可能
であり、要は、係留段部の把持後においては、把持手段
がインゴットの重量の少なくとも一部、望ましくはイン
ゴット重量の大半を支持する状態とすればよい。
In the above description, in order to facilitate the description, in the stage until the mooring step is gripped by the mechanical gripping means, the mooring step is pulled up by the pulling means connected to the seed crystal, and In, it has been described that the lifting is performed by the lifting means connected to the gripping means, but in practice, it is not always necessary to perform such strict switching, for example, after gripping, for example, on the gripping means side Assuming that the moving speed of the pulling means and the pulling means on the seed crystal side are substantially the same, it is also possible to perform pulling by dispersing the load of the ingot on both sides, in short, after gripping the mooring step. The gripping means may be in such a state that the gripping means supports at least a part of the weight of the ingot, preferably the majority of the weight of the ingot.

【0028】また、重量支持の切り替え操作も、把持後
においても暫くの間は、種結晶側の引き上げ手段の移動
速度を把持手段側の引き上げ手段の移動速度よりも速い
ものとしておき、徐々に把持手段側の移動速度を上げて
いき、種結晶側の引き上げ手段の引き上げ速度に同期さ
せた後、種結晶側の引き上げ手段の引き上げ速度を徐々
に低下させるといった方式を採ることが、切り替えに伴
うショックを単結晶成長界面に伝えない上で望ましい。
In the switching operation of the weight support, for a while after the holding, the moving speed of the pulling means on the seed crystal side is set to be faster than the moving speed of the pulling means on the holding means side. It is necessary to increase the moving speed on the tool side and synchronize with the pulling speed of the pulling means on the seed crystal side, and then gradually reduce the pulling speed of the pulling means on the seed crystal side. Is not transmitted to the single crystal growth interface.

【0029】次に、本発明に係るシリコン単結晶引き上
げ装置について説明する。
Next, a silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention will be described.

【0030】本発明に係るシリコン単結晶引き上げ装置
は、シリコン融液を収容する坩堝と、前記シリコン融液
に対し種結晶を種結晶引き上げ用線条体によって昇降自
在に垂下させる種結晶引き上げ手段とを有するシリコン
単結晶製造装置において、内周面および外周面の少なく
とも一方の面が下方に向かい漸次縮径されたテーパー面
とされた環状枠体と、前記テーパー面上をその拡縮方向
に概略沿って滑動自在として環状枠体に取り付けられ、
その滑動により環状枠体の下端開口部を拡縮する滑動子
とを有する単結晶把持手段を有し、さらに、前記種結晶
引き上げ手段とは独立して作動可能な把持部引き上げ手
段により、前記単結晶把持手段を育成されるシリコン単
結晶の成長軸に沿って昇降可能としたことを特徴とする
ものである。
A silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention comprises: a crucible containing a silicon melt; and a seed crystal pulling means for allowing a seed crystal to hang up and down on the silicon melt by a seed crystal pulling filament. In the silicon single crystal manufacturing apparatus having at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is a downwardly tapering annular frame body that gradually decreases in diameter, and on the taper surface along the expansion and contraction direction substantially along Slidably attached to the annular frame,
A gripper having a slider for expanding and contracting a lower end opening of the annular frame by the sliding; and a gripper pulling means operable independently of the seed crystal pulling means. The gripping means can be moved up and down along a growth axis of a silicon single crystal to be grown.

【0031】本発明の上記単結晶製造装置において、前
記滑動子を取り付ける環状枠体の面としては上記したよ
うに内周面および外周面のいずれであってもよいが、配
置上、滑動子が当該面の上側に位置することとなる内周
面側が好ましい。すなわち、内周面側としておけば、滑
動子の下面側を当該環状枠体への取付面とすることがで
き、滑動子の上面側に設けるインゴットの接触面との、
位置関係の自由度が高まるのみならず、当該滑動子の上
面側でインゴットの荷重を支持した際に、滑動子と環状
枠体との接続部位に大きな負担が加わる虞れがないため
である。
In the single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the surface of the annular frame to which the slider is attached may be either the inner peripheral surface or the outer peripheral surface as described above. The inner peripheral surface side located above the surface is preferable. That is, if it is set as the inner peripheral surface side, the lower surface side of the slider can be used as a mounting surface to the annular frame body, and the contact surface of the ingot provided on the upper surface side of the slider,
This is because not only the degree of freedom of the positional relationship is increased, but also there is no possibility that a large load is applied to the connecting portion between the slider and the annular frame when the load of the ingot is supported on the upper surface side of the slider.

【0032】また滑動子をテーパー面の拡縮方向に滑動
自在に取り付けるための接続構造としては、例えば、軌
道状の突起とこれに対する嵌合溝からなる構造等を例示
できるが、これらに何ら限定されることなく従来公知の
種々の形態を採択し得るがである。さらにより良好な滑
動を得るために、接続面にベアリング、車輪、球等の部
材を配する構成としてもよく、また、縮径方向への移動
を助長するために、バネ、シリンダ等の弾性機構を付加
することも可能である。
The connection structure for slidably mounting the slider in the direction of expansion and contraction of the tapered surface can be exemplified by, for example, a structure comprising orbital projections and fitting grooves for the projections, but is not limited to these. Various forms known in the art can be adopted without the need. In order to obtain even better sliding, members such as bearings, wheels and balls may be arranged on the connection surface, and elastic mechanisms such as springs and cylinders for promoting movement in the diameter reducing direction. Can also be added.

【0033】把持手段において、環状枠体の下端開口
は、上記した育成される単結晶に形成しようとする係留
段部の前記第1直径よりも少なくとも大きな径である必
要があり、かつこれに取り付けられた滑動子は、この下
端開口を最も縮径する位置においては、少なくとも前記
係留段部の第1直径よりも小さな径、より好ましくは前
記第2直径にほぼ相同する径にまで縮径することがで
き、一方最も拡径する位置においては、この下端開口と
全く縮径しないかあるいは縮径するとしても前記第1直
径よりも大きなものである程度とする必要がある。さら
に環状枠体の滑動子を取り付けるテーパー面の傾斜角度
としては、特に限定されるものではないが、滑動子端部
の前記インゴットの係留段部上面との接触による当該滑
動子の拡径方向への移動、および滑動子端部の前記イン
ゴットの係留段部上面との接触状態が解除された際にお
ける当該滑動子の縮径方向への自重による移動が円滑に
行われるように、例えば、テーパー角が10〜160
゜、より好ましくは60〜90゜程度であることが望ま
しい。
In the gripping means, the lower end opening of the annular frame must have a diameter at least larger than the first diameter of the mooring step to be formed on the single crystal to be grown. In the position where the diameter of the lower end opening is reduced most, the slider is reduced in diameter to at least a diameter smaller than the first diameter of the mooring step portion, and more preferably to a diameter substantially similar to the second diameter. On the other hand, at the position where the diameter is expanded most, it is necessary that the diameter is not reduced at all at the lower end opening, or even if the diameter is reduced, it is larger than the first diameter to some extent. Furthermore, the inclination angle of the tapered surface on which the slider of the annular frame is mounted is not particularly limited, but in the radially expanding direction of the slider due to the contact of the end of the slider with the upper surface of the mooring step of the ingot. Movement, and when the contact state of the end of the slider with the upper surface of the mooring step of the ingot is released, the slider is moved by its own weight in the diameter reducing direction, for example, by a taper angle. Is 10 to 160
゜, more preferably about 60 to 90 °.

【0034】また滑動子は、最も縮径された位置、すな
わち、インゴットの係留段部の下面側を支持する状態位
置で、インゴットの軸回りに全周方向にほぼ均等に拡が
る当接面を形成できるように構成されることが望まし
く、ほぼ均等な角度間隔をもって配置された2つ以上、
より好ましくは3〜4個のものであることが好ましい
が、各滑動子の有する当接面が十分に幅広ものであれ
ば、滑動子の数は2個であっても良い。さらにインゴッ
トの係留段部の下面側を支持する状態で複数の滑動子の
各当接面が総合して形成する総当接面は、インゴットの
実質的に全周方向を占有する状態となることが当然に最
も好ましいが、必ずしも全周に連続的に形成される必要
はなく、ほぼ均等に分散されていれば、総計で全周の少
なくとも30%、より好ましくは50%程度の角度部分
を占有する程度で十分である。
The slider has a contact surface which spreads almost uniformly in the entire circumferential direction around the axis of the ingot at the position where the diameter is reduced most, that is, at the position where the lower surface of the mooring step of the ingot is supported. It is desirable to be configured so that two or more
More preferably, the number of sliders is three or four, but the number of sliders may be two as long as the contact surface of each slider is sufficiently wide. Further, the total contact surface formed by the respective contact surfaces of the plurality of sliders in a state of supporting the lower surface side of the mooring step portion of the ingot is a state that occupies substantially the entire circumferential direction of the ingot. Is naturally most preferable, but it is not necessarily required to be formed continuously over the entire circumference, and if they are substantially evenly distributed, a total of at least 30%, more preferably about 50% of the angular portion of the entire circumference is occupied. Is enough.

【0035】また、滑動子の有する当接面の長さとして
も、インゴットの係留段部の下面側に面接触した際に、
十分な保持力を発揮できる限り、特に限定されるもので
はないが、例えば、30〜100mm程度とされる。
Also, the length of the abutment surface of the slider, when it comes into surface contact with the lower surface of the mooring step of the ingot,
There is no particular limitation as long as a sufficient holding force can be exhibited, but for example, it is about 30 to 100 mm.

【0036】また、滑動子の有する当接面の傾斜角度と
しては、インゴットの係留段部の下面側を支持した際に
良好な面接触を行えるように、当該係留段部の下面側を
形成する上で用いようとする角度と同等なものとされ
る。なお、この角度差が例えば160°以上となるよう
だと実質的に面接触が不可能となる。
The angle of inclination of the contact surface of the slider is such that the lower surface side of the mooring step is formed so that good surface contact can be made when the lower surface of the mooring step of the ingot is supported. This is equivalent to the angle to be used above. If this angle difference is, for example, 160 ° or more, surface contact becomes substantially impossible.

【0037】また、当該把持手段の滑動子および環状枠
体等の各部材、特にインゴット表面と近接し得る部位を
構成する材質としては、十分な耐熱性を有するものであ
る限り、特に限定されるものではないが、例えば、Si
C、Si、Al、ZrO2等のセラミック
ス、Mo、Ti、Nb、W、耐熱鋼等の耐熱金属、カー
ボン、シリコン等により構成され得る。
Further, the material constituting each member such as the slider and the annular frame of the gripping means, particularly the portion which can be brought close to the surface of the ingot, is not particularly limited as long as it has sufficient heat resistance. Although not a thing, for example, Si
It can be composed of ceramics such as C, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , heat-resistant metals such as Mo, Ti, Nb, W, heat-resistant steel, carbon, silicon and the like.

【0038】さらに本発明において前記滑動子の上端面
側に形成される当接面は、前記滑動子の上端面側に配置
された、内部に充填物を収納してなる外力により変形可
能な袋状体によって形成されることが望ましい。すなわ
ち、このような袋状体の表面によって当接面を形成して
おくと、把持手段の当該当接面にインゴットの荷重が加
わった状態において、インゴット表面の成長縞などとい
った凹凸に応じて当該当接部が変形し、インゴットに対
して均一に接することができ、片当たり等による集中応
力の発生等の不具合が生じることなく、インゴットの荷
重を当接面全体に均一に分散させて、インゴットを支持
することができるため、把持における安定性および信頼
性がより向上するものである。
Further, in the present invention, the abutment surface formed on the upper end surface side of the slider is a bag which is disposed on the upper end surface side of the slider and can be deformed by an external force containing a filler therein. It is desirable to be formed by a shape. That is, if the contact surface is formed by the surface of such a bag-like body, the load is applied to the contact surface of the gripping means, and the load is applied to the contact surface according to irregularities such as growth stripes on the surface of the ingot. The contact part is deformed and can contact the ingot evenly, and the load of the ingot can be evenly distributed over the entire contact surface without causing problems such as the occurrence of concentrated stress due to one-sided contact. Can be supported, so that stability and reliability in gripping are further improved.

【0039】当該袋状体は、代表的には、一定の空隙率
を有して何らかの充填物を所定容積内に配した枕様の構
造であり、例えば、複数の粒状体、多孔体、繊維嵩高集
合体等と、これら充填物を外方より覆う柔軟なシートな
いし箔状の囲繞体とより構成されるものである。
The bag-like body typically has a pillow-like structure having a certain porosity and some kind of filling material arranged in a predetermined volume. For example, a plurality of granular bodies, porous bodies, fibers, It is composed of a bulky assembly and the like, and a flexible sheet or foil-like surrounding body that covers these fillers from the outside.

【0040】粒状体としては、例えば、球状体が代表的
ではあるが、その形状としては粒状体同士の当たりによ
って欠損片が生じやすいような形状でなければ、球状体
に特に限定されるものではない。またその大きさとして
も特に限定されるものではなく、製造しようとするシリ
コン単結晶インゴット表面に生ずる凹凸の大きさに応じ
て適宜選定可能であるが、例えば、球状体である場合に
は、直径0.5〜1.0mm程度のものが好適に使用可
能である。なお、このような球状体に代表される粒状体
の寸法精度、真球度等は、それほど必要ではない。
As the granular material, for example, a sphere is typical, but the shape is not particularly limited to a sphere unless the shape is such that a chipped piece is likely to occur due to contact between the granules. Absent. Also, the size is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size of the irregularities generated on the surface of the silicon single crystal ingot to be manufactured. Those having a size of about 0.5 to 1.0 mm can be suitably used. The dimensional accuracy, sphericity and the like of the granular material represented by such a spherical body are not so required.

【0041】また、粒状体としてサイズの異なるものを
2つないしそれ以上組み合わせて用いることによって、
充填率を向上させることができ、より安定な把持力を発
揮することが期待できる。
Further, by using two or more granules having different sizes in combination,
The filling rate can be improved, and a more stable gripping force can be expected.

【0042】このような粒状体を構成する材質として
は、十分な耐熱性および強度を有していることが望ま
れ、例えばSiC、Si、Al、ZrO
等のセラミックス、Mo、Ti、Nb、W等の耐熱金属
が例示できる。これらの材質からなるボールは、例え
ば、ボールミル用ボール、ベアリング用ボールなどとし
て商業的に入手可能であり、これらを転用することが可
能である。
It is desired that the material constituting such a granular material has sufficient heat resistance and strength. For example, SiC, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , ZrO 2
And heat-resistant metals such as Mo, Ti, Nb and W. Balls made of these materials are commercially available, for example, as balls for ball mills, balls for bearings, and the like, and these can be diverted.

【0043】多孔体としては、例えば焼結体としての金
属スポンジ等が例示でき、また繊維嵩高集合体とは、い
わゆる「金属タワシ」状のもので、繊維あるいは金属箔
の幅狭帯状体をシュリンク、絡合等の加工により嵩高な
ものとしたものであり、例えばカーボンファイバー、あ
るいはTa等の耐熱金属箔等を原料として形成されたも
のが好ましく例示できる。
As the porous body, for example, a metal sponge or the like as a sintered body can be exemplified. The bulky fiber assembly is a so-called “metal scoop”, which is formed by shrinking a narrow band of fiber or metal foil. And a material formed by using a heat-resistant metal foil such as carbon fiber or Ta as a raw material.

【0044】多孔体あるいは繊維嵩高集合体を使用した
場合、単回の使用(把持操作)にて、これらの多孔体あ
るいは繊維嵩高集合体に、「くせ」がつきやすく復元性
に乏しいため、繰り返し使用にはあまり適さないものと
なる虞れがあるため、球状体といった剛性のある粒状物
を使用した構成が、特に望ましい。
When a porous body or a bulky fiber aggregate is used, the habit is easily attached to the porous body or the bulky fiber aggregate in a single use (gripping operation), and the restoration property is poor. A configuration using rigid granular material such as a spherical body is particularly desirable because it may not be very suitable for use.

【0045】また、このような充填物を、所定の空間内
に保持するための囲繞体としては、十分な柔軟性を有
し、かつ十分な強度および耐熱性を有している限り特に
限定されるものではないが、例えば、延性の高いTa等
の耐熱金属箔、W等の耐熱金属繊維あるいは炭素繊維等
で編まれたネットないし布帛等が例示できる。特に、T
a等の耐熱金属箔、W等の耐熱金属繊維によるネットな
いし布帛は、ケバ立ちや発塵の虞れも無く好ましい。ま
た、その囲繞体の肉厚としては、十分な柔軟性を有する
一方で十分な強度を発揮するものであれば良く、材質に
よっても左右されるので、一概には規定できないが、例
えば、金属箔の場合、0.5〜5.0mm程度が適当で
ある。
The surrounding body for holding such a filling material in a predetermined space is not particularly limited as long as it has sufficient flexibility and sufficient strength and heat resistance. Examples thereof include, but are not limited to, heat-resistant metal foils such as Ta having high ductility, heat-resistant metal fibers such as W, and nets or fabrics woven with carbon fibers. In particular, T
A net or a fabric made of a heat-resistant metal foil such as a or a heat-resistant metal fiber such as W is preferable because there is no risk of fluffing or dust generation. In addition, the thickness of the surrounding body is not particularly limited as long as it has sufficient flexibility while exhibiting sufficient strength, and depends on the material. In the case of (1), about 0.5 to 5.0 mm is appropriate.

【0046】また、このような枕様構造体における空隙
率は、把持しようとするシリコン単結晶インゴットの表
面に形成される凹凸の大きさ、ならびに、使用される粒
状体、多孔体、繊維嵩高集合体等の充填物の種類などに
よっても左右されるが、外力を加えない非圧縮状態で、
30〜80%程度であることが望ましい。
The porosity of such a pillow-like structure depends on the size of the irregularities formed on the surface of the silicon single crystal ingot to be gripped, the granular material, the porous material, and the bulkiness of the fiber used. Although it depends on the type of packing such as the body, in an uncompressed state without applying external force,
It is desirable to be about 30 to 80%.

【0047】また、滑動子上面側への上記したような袋
状体の取り付け方法としても、特に限定されるものでは
なく、例えば、このような袋状体を、滑動子上面側にビ
ス止めや接着材により係止したり、装着用凹部を形成し
袋状体をはめ込む方法、さらにはこれらを併用する方法
等が採用できる。
The method of attaching the above-described bag-like body to the upper surface of the slider is not particularly limited. For example, such a bag-like body may be screwed to the upper surface of the slider. A method of locking with an adhesive, a method of forming a mounting concave portion and fitting a bag-like body, and a method of using these in combination can be adopted.

【0048】また、本発明の単結晶製造装置において、
上記したような単結晶把持手段を上方より保持し、育成
されるシリコン単結晶の成長軸に沿って昇降させる引き
上げ手段の構成としても、少なくともシリコン単結晶イ
ンゴット成長初期(種結晶の融液浸漬からシリコン単結
晶インゴットを前記把持手段が支持可能な状態となるま
での段階)においては、種結晶の昇降機構と独立して機
能するものであれば、その具体的構成としては特に限定
されるものではなく、吊り下げワイヤーとその捲取機構
からなるワイヤー駆動方式、チェーン駆動方式、ラック
・ピニオン駆動方式等任意のものとすることができる。
Further, in the single crystal manufacturing apparatus of the present invention,
The structure of the pulling means for holding the above-mentioned single crystal holding means from above and moving it up and down along the growth axis of the silicon single crystal to be grown can be used at least in the initial stage of silicon single crystal ingot growth (from immersion of the seed crystal in the melt). Until the holding means can support the silicon single crystal ingot), the specific configuration is not particularly limited as long as it functions independently of the elevating and lowering mechanism of the seed crystal. Instead, an arbitrary system such as a wire driving system including a hanging wire and its winding mechanism, a chain driving system, and a rack and pinion driving system can be used.

【0049】さらに本発明の単結晶引き上げ装置におい
て、上記したようなシリコン単結晶インゴット把持手
段、融着部材および前記把持手段の昇降手段以外の構成
としては、少なくともチャンバー内に、シリコン融液を
保持する坩堝、種結晶の把持手段、およびこの種結晶の
把持手段を昇降させる昇降手段を備えたものであれば任
意のものであって、従来公知の種々の態様を採用し得
る。
Further, in the single crystal pulling apparatus of the present invention, as a configuration other than the silicon single crystal ingot gripping means, the fusing member and the lifting / lowering means of the gripping means as described above, at least the silicon melt is held in the chamber. Any crucible, a seed crystal holding means, and an elevating means for raising and lowering the seed crystal holding means can be used, and various conventionally known modes can be adopted.

【0050】[0050]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきより具体的に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below more specifically based on embodiments.

【0051】図1〜3は、それぞれ本発明に係るシリコ
ン単結晶引き上げ装置の一実施例の使用状態における要
部構成を模式的に示す図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams schematically showing the configuration of a main part of an embodiment of a silicon single crystal pulling apparatus according to the present invention in use.

【0052】図1に示すように、この実施例において
は、従来のシリコン単結晶引き上げ装置と同様に、石英
製坩堝1aおよびこれを囲撓するグラファイト製坩堝1
bからなる坩堝1が図示しない回転支持軸によってチャ
ンバー内中央部に設置されている。一方、チャンバー上
部には、回転用モーター5によってチャンバー軸回りに
回転する結晶保持機構支持盤3が設けられ、この支持盤
5上に設置された種結晶引き上げモーター4に取り付け
られた種結晶引き上げワイヤー2がチャンバーの軸線に
沿ってチャンバー内へと延長されている。前記ワイヤー
2の先端部には種結晶保持部(シードチャック)6が設
けられており、ここに装着された種結晶7を、前記種結
晶引き上げモーター4(および回転用モーター5)を駆
動することで、前記坩堝1内に形成されるシリコン融液
8に一旦浸漬し、その後回転しながら引き上げることで
単結晶インゴット9が育成できるものとされている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, as in the conventional silicon single crystal pulling apparatus, a quartz crucible 1a and a graphite crucible 1 surrounding the crucible 1a.
The crucible 1 made of b is installed at the center of the chamber by a rotating support shaft (not shown). On the other hand, on the upper part of the chamber, a crystal holding mechanism support plate 3 that is rotated around the chamber axis by a rotation motor 5 is provided, and a seed crystal pulling wire attached to a seed crystal pulling motor 4 installed on the support plate 5 is provided. 2 extends into the chamber along the axis of the chamber. A seed crystal holding unit (seed chuck) 6 is provided at the tip of the wire 2, and the seed crystal 7 attached thereto is driven by the seed crystal pulling motor 4 (and the rotation motor 5). Thus, the single crystal ingot 9 can be grown by immersing it in the silicon melt 8 formed in the crucible 1 and then pulling it up while rotating.

【0053】しかして、この実施例においてチャンバー
内には、単結晶インゴット把持手段10が、前記種結晶
引き上げモーター4を設置したものと同じ支持盤3上に
設置された単結晶把持機構引き上げモーター24a、2
4b…の駆動軸に取り付けられた複数本の単結晶把持機
構引き上げワイヤー22a、22b…によって懸架され
て配置されており、前記種結晶保持部6とは独立してチ
ャンバー内を昇降可能とされ、かつ軸回りには種結晶保
持部と同期して回転するものとされている。
In this embodiment, however, the single crystal ingot gripping means 10 is provided in the chamber with a single crystal gripping mechanism pulling motor 24a mounted on the same support plate 3 as that on which the seed crystal pulling motor 4 is mounted. , 2
Are suspended by a plurality of single crystal gripping mechanism pulling wires 22a, 22b... Attached to the drive shafts 4b..., And can be moved up and down in the chamber independently of the seed crystal holding unit 6. In addition, it rotates around the axis in synchronization with the seed crystal holding unit.

【0054】この把持手段10は、図2に示すように、
内周面11が下方に向かい漸次縮径されたテーパー面と
された環状枠体12と、この前記内周面上に配置された
3つの滑動子13とを有する。環状枠体12の内周面上
には円周方向において約60゜の間隔ごとに設けられ
た、内周面の拡縮方向に沿って下端開口部14近傍から上
端開口部15近傍に至る長さを有する3つの凸状軌道1
6が設けられており、約60゜の円弧幅を有する異なる
径の2つの同心円弧をそれぞれの端部において直線で結
んでなる外形線を有した略扇形の前記滑動子13は、そ
れぞれその下面側の中心部に設けられた嵌合溝(図示せ
ず)によって、この凸状軌道16に滑動自在に取り付け
られている。従って、この滑動子13はその滑動による
移動によって前記下端開口部14の径を拡縮できる。
As shown in FIG. 2, this gripping means 10
An inner peripheral surface 11 includes an annular frame 12 having a tapered surface whose diameter is gradually reduced toward the lower side, and three sliders 13 disposed on the inner peripheral surface. A length from the vicinity of the lower end opening 14 to the vicinity of the upper end opening 15 along the direction of expansion and contraction of the inner peripheral surface, provided on the inner peripheral surface of the annular frame 12 at intervals of about 60 ° in the circumferential direction. Three convex orbits 1 with
6, each of which has a substantially fan-shaped slider 13 having an outline formed by connecting two concentric arcs of different diameters having an arc width of about 60 ° with straight lines at respective ends. It is slidably attached to the convex track 16 by a fitting groove (not shown) provided in the center part on the side. Accordingly, the slider 13 can expand and contract the diameter of the lower end opening 14 by the movement by the sliding.

【0055】また滑動子13の上面側には、一定の空隙
率を有して複数のビーズからなる充填物を高延性耐熱金
属箔よりなる袋内に収容した枕様構造体17が接合され
ており、外力により変形可能な当接面を形成している。
A pillow-like structure 17 in which a filler made of a plurality of beads and having a certain porosity is accommodated in a bag made of a highly ductile heat-resistant metal foil is joined to the upper surface of the slider 13. And forms a contact surface that can be deformed by external force.

【0056】このような構成の装置を用いての単結晶引
き上げ操作は次のようにして行われる。
The single crystal pulling operation using the apparatus having such a configuration is performed as follows.

【0057】まず常法に基づき、単結晶引上げ装置内に
配置された坩堝1内に多結晶シリコンおよび必要に応じ
て添加されるドーパントなどの原料を所定量装填し、加
熱ヒータ等によって加熱して原料を溶融して融液8を形
成し、該融液に、種結晶把持部6に保持された種結晶7
を一旦浸漬し、その後、前記種結晶把持手段に連結され
た引き上げ手段によって種結晶を軸回りに回転させなが
ら引上げ、種結晶の下端に単結晶9を成長させていく。
First, based on a conventional method, a predetermined amount of raw materials such as polycrystalline silicon and an optional dopant is loaded into a crucible 1 arranged in a single crystal pulling apparatus and heated by a heater or the like. The raw material is melted to form a melt 8, and the melt is added to the seed crystal 7 held by the seed crystal gripper 6.
Is immersed once, and then pulled up while rotating the seed crystal around an axis by a pulling means connected to the seed crystal gripping means, to grow a single crystal 9 at the lower end of the seed crystal.

【0058】そして無転位化のために一旦径を直径3〜
4mm程度まで絞ってダッシュズネック部を形成後、し
だいに拡径していき、前記ダッシュズネック部の直径よ
りも大きくかつ所望するインゴットの最終的直径よりも
小さな第1直径まで漸次拡径して略円錐形状の係留段部
上面部位を形成した後、この第1直径よりも小さくかつ
ダッシュズネック部よりも直径が大きな第2直径まで再
度漸次縮径して略逆円錐形状の係留段部下面部位を形成
して、育成されるシリコン単結晶インゴットに前記把持
手段に係留される係留段部9aを形成する。
Then, in order to eliminate dislocations, the diameter is once increased to 3 to
After forming the dash neck portion by squeezing to about 4 mm, the diameter is gradually increased, and gradually increased to a first diameter larger than the diameter of the dash neck portion and smaller than the final diameter of the desired ingot. After forming the upper surface portion of the substantially conical mooring step portion, the diameter is gradually reduced again to a second diameter smaller than the first diameter and larger than the dashes neck portion, and the substantially inverted conical mooring step portion is formed. A lower surface portion is formed, and a mooring step 9a moored by the gripping means is formed on the silicon single crystal ingot to be grown.

【0059】なお、この期間は、把持手段10は、イン
ゴット9がダッシュズネック部で吊り支えられなく、ま
た引き上げ位置とインゴット表面温度が、把持手段10
の耐熱温度以下になる位置に、配置しておく。なお、把
持手段の旋回は、育成されるインゴットの旋回と同期さ
せておく(図3a参照)。
During this period, the gripping means 10 does not allow the ingot 9 to be hung and supported by the dash neck portion, and the lifting position and the ingot surface temperature are determined by the gripping means 10.
Is placed at a position below the heat-resistant temperature of. The turning of the gripping means is synchronized with the turning of the ingot to be grown (see FIG. 3A).

【0060】シリコン単結晶インゴット9に係留段部9
aを形成したら、再度育成単結晶の口径を漸次拡径して
コーン部を形成し、所望口径に達した後はその口径を維
持するように引き上げ速度、融液温度等を制御して、直
胴部を形成する工程へと入っていく。
The mooring step 9 is attached to the silicon single crystal ingot 9.
After forming a, the diameter of the grown single crystal is gradually increased again to form a cone portion, and after reaching the desired diameter, the pulling speed, the melt temperature, etc. are controlled so as to maintain the desired diameter. The process of forming the torso begins.

【0061】シリコン単結晶育成操作が進行し、前記し
たように上部空間で待機している把持手段10の下端開
口14より単結晶インゴット9が進入し、下端開口14
側に位置していた滑動子13の下端部に、係留段部9a
の略円錐状の上端面が接触する状態となると、インゴッ
ト9に押されて、滑動子13が環状枠体12内面上を上
方側へスライドし、結果的に下端開口14が拡径されて
いく(図3b参照)。さらにインゴットが上方へと移動
し、インゴット9表面と当接する滑動子13の下端部
が、係留段部9aの最大径部(第一直径部)を乗り越え
ると、滑動子13の下端部とインゴット表面との接触が
解除され、滑動子13は上方へと押し上げられていた力
を失い、自重によって瞬時に下方側へスライドし、縮径
位置へと戻り、これによって滑動子13の上面側に設け
られた枕様構造体17表面が、係留段部9aの逆円錐状
の下端面と面接触可能な、把持手段10のインゴット把
持可能状態が形成される(図3c参照)。
As the silicon single crystal growing operation proceeds, the single crystal ingot 9 enters from the lower end opening 14 of the holding means 10 waiting in the upper space as described above, and the lower end opening 14 is formed.
At the lower end of the slider 13 located on the side, the mooring step 9a
When the substantially conical upper end surface comes into contact, the slider 13 is pushed by the ingot 9 and slides upward on the inner surface of the annular frame 12, and as a result, the lower end opening 14 is expanded in diameter. (See FIG. 3b). When the ingot further moves upward and the lower end of the slider 13 in contact with the surface of the ingot 9 gets over the maximum diameter portion (first diameter portion) of the mooring step 9a, the lower end of the slider 13 and the surface of the ingot are moved. Is released, the slider 13 loses the force pushed upward, slides instantly downward by its own weight, returns to the reduced diameter position, and is thereby provided on the upper surface side of the slider 13. The ingot gripping state of the gripping means 10 is formed in which the surface of the pillow-like structure 17 is in surface contact with the inverted conical lower end surface of the mooring step 9a (see FIG. 3C).

【0062】この状態となったら、単結晶把持機構引き
上げモーター24a、24b…を作動させ、これに連結
された引き上げワイヤー22a、22b…によって把持
手段10を制御された育成速度で上方へと移動させ、種
結晶保持手段に連結された引き上げ手段による引き上げ
から、把持手段10に連結された当該引き上げ手段によ
る引き上げに切り替えて、その後、インゴットが所望の
長さとなるまで単結晶育成を続けるものである。
In this state, the single crystal gripping mechanism pulling motors 24a, 24b,... Are operated, and the gripping means 10 is moved upward at a controlled growth rate by pulling wires 22a, 22b. Then, the pulling by the pulling means connected to the seed crystal holding means is switched to the pulling by the pulling means connected to the holding means 10, and then the single crystal is grown until the ingot has a desired length.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、種結
晶の引き上げ機構とは別途に、育成されるシリコン単結
晶インゴットを機械的に把持して引き上げる場合におい
て、当該把持手段として上記したようなテーパ面を有す
る環状枠体と、当該テーパー面に沿って移動しこの環状
枠体の下端開口を拡縮自在とする滑動子とからなる構造
を用たものであるから、育成されるシリコン単結晶イン
ゴットに上記したような所望形状の係留段差部を形成
し、インゴット引き上げ操作に付帯して当該係留段差部
と前記滑動子との経時的接触をもたらすのみで、自動的
に把持手段が当該係留段差部を支持可能な状態とするこ
とができ、しかもその接触が面接触であるため、、引き
上げ重量が増加しても、安定にかつ信頼性高く、引き上
げることが可能である。上記したように把持手段の構成
も単純なものであって軽量、小型化、低コスト化が可能
であり、また把持に要する操作も極めて単純であって作
業性も良好である。
As described above, according to the present invention, when the silicon single crystal ingot to be grown is mechanically gripped and pulled up separately from the seed crystal pulling mechanism, the gripping means is used. A silicon frame to be grown is composed of an annular frame having such a tapered surface and a slider which moves along the tapered surface and makes the lower end opening of the annular frame freely expandable and contractable. A mooring step having a desired shape as described above is formed on the crystal ingot, and only the time-dependent contact between the mooring step and the slider is accompanied by the ingot pulling operation, so that the gripping means automatically makes the mooring. The stepped portion can be in a supportable state, and the contact is surface contact. Therefore, even if the lifting weight increases, the lifting can be performed stably and with high reliability. . As described above, the structure of the gripping means is also simple, and it is possible to reduce the weight, size, and cost. Also, the operation required for gripping is extremely simple, and the workability is good.

【0064】さらに本発明において、前記滑動子の有す
るインゴットとの当接面を、内部に充填物を収納してな
る外力により変形可能な袋状体によって構成すれば、イ
ンゴットとのより高い面接触が可能となり、引き上げ操
作の安定性および信頼性が高くなる。
Further, in the present invention, if the contact surface of the slider with the ingot is constituted by a bag-like body which can be deformed by an external force containing a filler therein, a higher surface contact with the ingot is achieved. And the stability and reliability of the lifting operation are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る単結晶引き上げ装置の一実施例
の要部構成を使用状態において模式的に示す概略図、
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a main part configuration of an embodiment of a single crystal pulling apparatus according to the present invention in a use state;

【図2】 (a)同実施例の把持手段の構成を使用状態
において模式的に示す断面図、(b)は同平面図、
2A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the gripping means of the embodiment in a used state, FIG.

【図3】 (a)〜(c)は、同把持手段の作動状態を
説明する断面図。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating an operation state of the gripping means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 石英製坩堝 1b グラファイト製坩堝 1 坩堝 2 種結晶引き上げワイヤー 3 結晶保持機構支持盤 4 種結晶引き上げモーター 5 支持盤回転用モーター 6 種結晶保持部 7 種結晶 8 シリコン融液 9 単結晶インゴット 9a インゴットの係留段部 10 単結晶インゴット把持手段 11 環状枠体内周面 12 環状枠体 13 滑動子 14 下端開口 15 上端開口 16 凸状軌道 17 枕様構造体 22 単結晶把持機構引き上げワイヤー 24 単結晶把持機構引き上げモーター 44 種結晶引き上げモーター 1a Quartz crucible 1b Graphite crucible 1 Crucible 2 Seed crystal pulling wire 3 Crystal holding mechanism support plate 4 Seed crystal pulling motor 5 Motor for rotating support plate 6 Seed crystal holding unit 7 Seed crystal 8 Silicon melt 9 Single crystal ingot 9a Ingot Mooring step 10 monocrystalline ingot gripping means 11 inner peripheral surface of annular frame 12 annular frame 13 slider 14 lower end opening 15 upper opening 16 convex track 17 pillow-like structure 22 single crystal gripping mechanism pulling wire 24 single crystal gripping mechanism Pulling motor 44 Seed crystal pulling motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 新一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 山本 雅雄 山口県光市島田1丁目13番22号 株式会社 日鉄エレックス内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Morita 46-59 Nakahara, Oaza, Tobata-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Nippon Steel Plant Design Co., Ltd. (72) Masao Yamamoto 1-13-122 Shimada, Hikari-shi, Yamaguchi Prefecture No. Nippon Steel Elex Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン融液を収容する坩堝と、前記シ
リコン融液に対し種結晶を種結晶引き上げ用線条体によ
って昇降自在に垂下させる種結晶引き上げ手段とを有す
るシリコン単結晶製造装置において、 内周面および外周面の少なくとも一方の面が下方に向か
い漸次縮径されたテーパー面とされた環状枠体と、前記
テーパー面上をその拡縮方向に概略沿って滑動自在とし
て環状枠体に取り付けられ、その滑動により環状枠体の
下端開口部を拡縮する滑動子とを有する単結晶把持手段
を有し、 さらに、前記種結晶引き上げ手段とは独立して作動可能
な把持部引き上げ手段により、前記単結晶把持手段を育
成されるシリコン単結晶の成長軸に沿って昇降可能とし
たことを特徴とするシリコン単結晶の引き上げ装置。
1. A silicon single crystal manufacturing apparatus comprising: a crucible containing a silicon melt; and a seed crystal pulling means for dropping a seed crystal to the silicon melt by a seed crystal pulling striatum so as to be vertically movable. An annular frame having at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface facing downward and having a tapered surface whose diameter is gradually reduced, and mounted on the annular frame so as to be slidable on the tapered surface substantially along the expansion / contraction direction. A single crystal gripping means having a slider for expanding and contracting the lower end opening of the annular frame body by sliding, further comprising a gripper pulling means operable independently of the seed crystal pulling means, An apparatus for pulling a silicon single crystal, wherein the single crystal holding means can be moved up and down along the growth axis of the silicon single crystal to be grown.
【請求項2】 前記滑動子の上側面側には、内部に充填
物を収納してなる外力により変形可能な袋状体からなる
シリコン単結晶との当接部が設けられていることを特徴
とする請求項1に記載のシリコン単結晶の引き上げ装
置。
2. An upper surface side of said slider is provided with a contact portion with a silicon single crystal made of a bag-like body deformable by an external force containing a filler therein. The apparatus for pulling a silicon single crystal according to claim 1.
【請求項3】 請求項1または2に記載のシリコン単結
晶の引き上げ装置を用いたシリコン単結晶の引き上げ方
法であって、 シリコン融液に種結晶を浸漬し、この種結晶を引き上げ
ることにより種結晶後端部にシリコン単結晶インゴット
を育成させるにおいて、 種結晶直下に、育成されるシリコン単結晶インゴットの
無転位化のためのダッシュズネック部を形成し、次いで
このダッシュズネック部よりも直径が大きくかつ所望す
るインゴットの最終的直径よりも小さな第1直径まで漸
次拡径して略円錐形状の係留段部上面部位を形成した
後、この第1直径よりも小さくかつダッシュズネック部
よりも直径が大きな第2直径まで再度漸次縮径して略逆
円錐形状の係留段部下面部位を形成して、育成されるシ
リコン単結晶インゴットに前記把持手段に係留される係
留段部を形成し、 さらに、その後、単結晶インゴットを所望する最終直径
まで漸次拡径し、当該最終直径による単結晶インゴット
の直胴部の引き上げ操作を行う前記係留段部形成後の過
程の所定時期において、前記単結晶把持手段を単結晶イ
ンゴットの外周面に係合する位置に保持し、当該把持手
段の環状枠体内部へ下端開口部より単結晶インゴットの
前記係留段部を進入させ、前記係留段部の上面部位と接
することで一旦上方側に押し上げられ下端開口部を拡径
するように移動した前記滑動子が、係留段部の第一直径
部が通過後に再び縮径方向に移動して前記係留段部の下
面部位を前記滑動子の上側面部位が支持可能となった
後、前記把持手段を種結晶の引き上げ手段とは独立した
引き上げ手段によって、所定速度で引き上げることで、
それ以降のシリコン単結晶インゴットの育成を前記把持
手段により単結晶インゴットを支持しながら行うことを
特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
3. A method for pulling a silicon single crystal using the apparatus for pulling a silicon single crystal according to claim 1 or 2, wherein the seed crystal is immersed in a silicon melt and the seed crystal is pulled. In growing the silicon single crystal ingot at the rear end of the crystal, a dashes neck portion for dislocation-free silicon single crystal ingot to be grown is formed immediately below the seed crystal, and then has a diameter larger than the dashes neck portion. Is gradually increased to a first diameter smaller than the final diameter of the desired ingot to form a substantially conical mooring step upper surface portion, and then smaller than the first diameter and smaller than the dashes neck. The diameter is gradually reduced again to a second diameter having a larger diameter to form a lower surface portion of the substantially inverted conical mooring step portion. The mooring step is further formed by gradually increasing the diameter of the single crystal ingot to a desired final diameter and raising the straight body of the single crystal ingot by the final diameter. At a predetermined time in a later process, the single crystal gripping means is held at a position where the single crystal ingot is engaged with the outer peripheral surface of the single crystal ingot, and the mooring step of the single crystal ingot is inserted into the annular frame of the gripping means from the lower end opening. The slider slides upward once by contacting the upper surface portion of the mooring step portion and moves to expand the lower end opening, and then contracts again after the first diameter portion of the mooring step portion has passed. After moving in the radial direction and allowing the upper surface portion of the slider to support the lower surface portion of the mooring step, the gripping means is pulled at a predetermined speed by pulling means independent of the seed crystal pulling means. By gel,
A method for producing a silicon single crystal, wherein the subsequent growth of the silicon single crystal ingot is performed while supporting the single crystal ingot by the gripping means.
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