[发明专利]单晶的制造方法和装置

说明书

本发明的课题在于在基于FZ法的硅单晶的制造中防止切换为基于支撑机构的支撑之后产生晶体弯曲。解决方案为，具有：一边使以一点支撑晶种(2)的下端的晶轴(13)旋转，一边使单晶(3)向晶种(2)的上方生长的步骤；在单晶(3)生长为规定的晶体形状的阶段，使支撑机构与单晶(3)的锥形部(3b)的外周面抵接而由基于晶轴(13)的支撑切换为基于支撑机构的支撑的步骤；在完成切换为基于支撑机构的支撑的操作之后，以固定支撑机构的垂直方向的位置的状态使晶轴(13)下降而增强支撑机构对单晶(3)的压入的步骤；和一边以支撑机构支撑单晶(3)一边使单晶(3)生长的步骤。

技术领域

本发明涉及一种基于FZ(Floating Zone(浮区))法的单晶的制造方法 和装置，尤其涉及一种晶体生长进展而变重的单晶的支撑方法。

背景技术

作为半导体材料即硅单晶的制造方法之一，已知有FZ法。FZ法是利用高 频对由多晶硅形成的原料棒的一部分进行加热而制作熔融区，一边使该熔融区 移动一边使单晶逐渐生长的方法。与CZ(Czochralski(提拉))法不同，FZ 法不使用石英坩埚，因此能够制造不包含氧等杂质的高纯度的硅单晶。

在基于FZ法的硅单晶的制造中，通过一边使原料棒和单晶分别旋转一边 培育来培育圆柱状的锭，尤其为了使与晶体生长方向正交的截面内的掺杂剂的 浓度分布均匀化而进行使单晶的旋转方向周期性地反转的交替旋转。例如，专 利文献1中记载有如下方法：在交替地反复进行使单晶以规定的基础角度(ba se angle)旋转的基础旋转(baserotating)和使单晶沿与基础旋转相反的 方向以比基础角度小的反向角度旋转的反向旋转的交替旋转法中，通过根据原 料棒的直径改变基础角度与反向角度的组合来减小单晶的电阻率的面内偏差。

在FZ法中，若硅单晶的生长进展一定程度而变重，则仅靠晶种的支撑轴 无法支撑硅单晶整体，因此在培育工序的中途改变单晶的支撑方法。例如，专 利文献2中记载有以单晶重量保持件保持已生长的硅单晶。单晶重量保持件承 受硅单晶重量的大部分，因此能够使硅单晶的重量不施加于晶种的支撑轴。并 且，专利文献3中记载有使圆筒状环的支撑体与生长单晶的圆锥区域接触而支 撑该生长单晶的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-229612号公报

专利文献2：日本特开2012-106892号公报

专利文献3：日本特开2016-52983号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在基于单晶重量保持件的硅单晶的中间支撑中，在单晶变重的规定的时机 使多个支撑销抵压于单晶的锥形部之后，将用于使单晶旋转和下降的驱动系统 连接于支撑销的支撑轴侧。如此切换为基于多个支撑销的单晶的支撑，由此能 够一边使单晶与支撑销一同旋转一边使其下降，能够继续进行单晶的培育工 序。

然而，在通过多个支撑销支撑单晶的方法中，在将单晶的支撑由晶种的支 撑轴切换为多个支撑销之后晶体振动变大，存在单晶的支撑变得非常不稳定的 问题。尤其在使单晶交替旋转时，因旋转方向的急剧变化而使强的离心力施加 于支撑销的前端部，由此单晶的支撑变得不充分，容易产生晶体弯曲。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在使单晶交替旋转的情况下也能够 以多个支撑销稳定地支撑单晶，且能够防止在切换为基于多个支撑销的多点支 撑之后发生晶体弯曲的单晶的制造方法和装置。

用于解决技术问题的方案