JPH075428B2 - 単結晶の製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコン等の単結晶の製造方法及びその装置に
関するものである。

〔従来技術〕 一般にこの種の単結晶の製造方法は浮遊帯域溶融法（FZ
法）、引上法（CZ法）に分けられる。浮遊帯域溶融法は
チャンバ内で多結晶柱状材料の下端を高周波加熱して溶
融し、ここに種結晶を接触させ種結晶を回転させつつ加
熱溶融域を順次上方に移動せしめて種結晶に単結晶を成
長せしめるようになっている。

ところでこのような単結晶の製造工程中、円錐形をな
す、所謂肩部形成時に熱的不均衡、或いは異物の混入等
に起因して結晶格子が有転位化し、或いは多結晶化して
半導体用基板として供し得ない不都合がまま発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

結晶が有転位化し或いは多結晶化したときは通常は一旦
加熱作業を中止し、真空チャンバを開いて有転位化、或
いは多結晶化した部分を含めて種結晶に成長している単
結晶を種結晶と共にチャックから外してチャンバ外に取
り出し、再度種結晶をチャックに固定しチャンバを閉
じ、真空引きした後、内部を不活性ガスと置換し、更に
シリコンへのパワー入れを行った後、再び単結晶の製造
を再開するが、この間略40分程度要し、生産性向上を図
るうえでの大きな障害となっていた。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは単結晶の製造途中において有転位
化、或いは多結晶化した場合にもチャンバを開放するこ
となく、簡単な作業で結晶の製造作業を再開することが
出来、大幅な時間の短縮が可能となり、生産性の向上を
図れるようにした単結晶の製造方法及びその装置を提供
するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にあっては有転位化し、多結晶化した際、カッタ
刃，レーザビーム等を用いて種結晶に連なる単結晶の小
径部分を破断、或いは溶断して有転位化、多結晶化した
部分を含む単結晶を真空チャンバ内の受具上に切り落と
した後、種結晶を再度上昇せしめて多結晶柱状材料の下
端における溶融状態となっている部分に接触させ、その
まま単結晶の製造を再開する。

〔作用〕

本発明方法にあっては単結晶の製造途中において熱的不
均衡、異物の混入等に起因して有転位化し、多結晶化が
生じた場合も、成長途中の単結晶を種結晶から分離する
簡単な作業でそのまま再び単結晶の製造を再開出来て、
真空チャンバの開閉等に伴う作業時間を大幅に短縮出
来、生産能率の大幅な向上が図れることとなる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施状態を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明の実施状態を示す模式的断面
図であり、図中１は真空チャンバ、２は昇降可能な支持
軸、３は種結晶、11は柱状材料たるシリコン多結晶、12
はシリコン単結晶を示している。

真空チャンバ１は、上，下端を閉じた円筒形に形成され
ており、その底壁中央を気密状態に貫通させて支持軸２
が回転、並びに昇降可能に枢支され、またこれと対向す
る上部壁中央にはチャック1aがリフト1bにて昇降可能に
配設されている。前記支持軸２の下端はチャンバ１の下
方において図示しない回転駆動部及び昇降駆動部に連繋
され、また上端には種結晶３の固定具2a、並びに該固定
具2aの直下に位置して後述する製造途中の不良単結晶の
受具たる受皿４が固定されており、前記固定具2aには種
結晶３が着脱可能に装着されるようになっている。一方
真空チャンバ１内上方に設けたチャック1aには柱状をな
すシリコン多結晶11がその上端を固定して垂下されてい
る。また真空チャンバ１内にはチャック1aから垂設され
たシリコン多結晶11の軸心線に沿って昇降する高周波コ
イル５が設けられており、シリコン多結晶11を溶融しつ
つ上昇し、その下方にシリコン単結晶12を成長せしめて
ゆくようになっている。

９はカッタであり、アーム9aの先端にカッタ刃9bを固定
すると共に、アーム9aの基端を真空チャンバ１の底壁の
周縁部寄りの位置を気密状態に貫通して前記支持軸２と
平行に枢支された操作軸9cの上端にこれと直角に固定す
ると共に、操作軸9cの下端には回動用のハンドル9dを設
けて構成してあり、ハンドル9dの回動操作によってアー
ム9aを第２図に実線で示す如きチャンバ１の周壁寄りの
退避位置と想像線で示す如き種結晶３に連なるシリコン
単結晶12の小径部12aに当接する位置とに回動されるよ
うになっている。

カッタ刃9bの材料としては結晶より硬度の高い材料、例
えばタングステンカーバイド、ダイヤモンド等が用いら
れる。

而していま第１図に示す如く高周波加熱用コイル５にて
シリコン多結晶11を加熱溶融し、その溶融下端に種結晶
３を接触させた状態で種結晶３を支持軸２にて軸心線回
りに回転させつつ下降させると種結晶３上に順次的にシ
リコン単結晶12が成長せしめられてゆくこととなる。そ
して熱的不均衡、或いは異物の混入等に起因して有転位
化、或いは多結晶化が始まった場合ハンドル9dを回動し
てカッタ刃9bをシリコン単結晶12の小径部12aに接触さ
せる。単結晶12は支持軸２に支えられて回転しているか
ら、小径部12aの周面に切り傷が形成される。そこでハ
ンドル9dを一旦逆向きに回転させ、第２図に想像線で示
す位置から実線で示す位置に交代させた後、支持軸２を
下降し、カッタ9bと対向する位置にシリコン単結晶12の
肩部12b或いは上端部12cを位置させて停止し、ハンドル
9dを回動してカッタ刃9bにて単結晶12の肩部12b、或い
は上端部12cを叩打する。

これによって単結晶12は切り傷を入れた部分で破断さ
れ、種結晶３から分離して受皿４上に落下する。再び支
持軸２を回転させつつ上昇し、種結晶３に連なる破断部
分をシリコン多結晶11下端の溶融部分と接触させた後、
再び回転させつつ下降させれば前述した場合と同様にし
てシリコン単結晶12の製造が再開される。

なおカッタ９、受皿４の構成については特に上記した態
様にのみ限定するものではなく、例えばカッタ９として
レーザビーム、その他の手段を用いてもよく、また受皿
４は単結晶を種結晶３とシリコン多結晶11との間から除
去して保持し得るものであればよい。

またカッタ９による切り傷形成位置は特に限定するもの
ではないが、破断の容易性を考慮すれば種結晶３の上端
よりも若干上方であってシリコン単結晶12の肩部12bに
至るまでの小径部（直径3mm程度）とするのが望まし
い。

更に上述の実施例はシリコン単結晶を製造する場合につ
き説明したが、何らこれらに限定されず他の種類の単結
晶の製造にも適用し得ることは言うまでもない。

〔効果〕 以上の如く本発明方法及び装置にあっては、単結晶の製
造途中において結晶欠陥が生じたとき、結晶欠陥を含む
単結晶部分を種結晶から分離し、受具に取り除いて真空
チャンバを開くことなく、そのまま単結晶の製造を再開
することが可能となり、作業能率が良く生産性の大幅な
向上を図れるなど、本発明は優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式的断面図、第２図は
第１図のII−II線による横断面図である。 １……真空チャンバ、２……支持軸、３……種結晶、４
……受皿、５……高周波加熱用コイル、９……カッタ、
11……シリコン多結晶、12……シリコン単結晶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空チャンバ内に垂下した多結晶柱状材料
   の下端部を溶融し、ここに種結晶を接続させた後、柱状
   材料を順次上端部側に溶融して、前記種結晶に単結晶を
   成長せしめる過程で、製造途中の単結晶に結晶欠陥が生
   じたとき、真空チャンバを開放することなく欠陥部を含
   む単結晶を種結晶から分離し、チャンバ内の受具上に除
   去した後、種結晶を再び前記多結晶柱状材料の溶融端に
   接触させることを特徴とする単結晶の製造方法。
2. 【請求項２】前記欠陥部を含む単結晶を種結晶から分離
   する際、結晶より硬度の高いカッタ刃又はレーザビーム
   を用いる特許請求の範囲第１項記載の単結晶の製造方
   法。
3. 【請求項３】真空チャンバと、該チャンバ内に垂下され
   た多結晶柱状材料の上端部を保持する手段と、該多結晶
   柱状材料をその下端部側から順次的に上端部側に溶融す
   る加熱手段と、多結晶柱状材料の溶融端部に種結晶を接
   触保持せしめる手段とを具備する単結晶の製造装置にお
   いて、前記チャンバ内に、製造途中の単結晶と種結晶と
   を分離する手段と、分離された単結晶を支持する受具と
   を具備することを特徴とする単結晶の製造装置。
4. 【請求項４】前記種結晶と製造途中の単結晶とを分離す
   る手段は、結晶より硬度の高いカッタ刃又はレーザビー
   ムである特許請求の範囲第３項記載の単結晶の製造装
   置。