JPH02252687A - 単結晶引上装置におけるアイソレーションバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、単結晶引上装置においてチャンバーの上端開
口部を開閉するためのアイソレーションバルブに関する
。

（従来の技術） 単結晶引上装置は、ＣＺ法（Ｃｚｏｃｈｒａ　ｌ５ｋｉ
法）によつて多結晶融液から単結晶棒を引き上げるもの
であって、これはチャンバー内に、結晶原料を収容する
ルツボ、該ルツボの周囲に配されるヒータ、該ヒータの
周囲に配される断熱材等を収納して構成され、チャンバ
ーの上端には引き上げられた単結晶棒を取り出すための
プルチャンバーが接続されている。そして、チャンバー
の上端部とプルチャンバーとの間には、チャンバーの上
端開口部を開閉するアイソレーションバルブが設けられ
ている。

ところで、当該単結晶引上装置においては、例えば融液
と石英ルツボとの反応によって生じたシリコン酸化物の
炉内析出と、この落下による単結晶の乱れを防止するこ
と、及び不活性ガスの節約のため、単結晶の引き上げは
減圧状態の不活性ガス雰囲気中で行なわれ、従って、引
上げ時においてはアイソレーションバルブは開状態にあ
って、チャンバー及びプルチャンバー内は減圧状態に保
たれ、Ａｒガス等の不活性ガスで満たされている。

而して、該引上装置によつて引き上げられた単結晶棒は
、プルチャンバーの扉を開けてここから取り出されるが
、この際チャンバー内の加熱状態は継続されたまま行な
われることがあり、このときにはアイソレーションバル
ブは閉じられており、従って、チャンバー内は引上時と
同様の減圧状態の不活性ガス雰囲気に保たれているか、
プルチャンバーは大気状態となる。

そこで、引き上げを再開する前にプルチャンバー内の空
気を減圧下の不活性ガスで置換する作業か必要となるが
、このガス置換作業は次の手順でなされる。即ち、プル
チャンバーの盾を閉じた後、該プルチャンバー内を内圧
が例えばＯ，１ｍｂａｒ（絶対圧力）になるまて真空引
きし、このプルチャンバー内に不活性ガスを封入して内
圧を例えば２００＋ｎｂａｒに保つ、この作業を２〜５
回繰り返してプルチャンバー内の空気を不活性ガスで置
換し、プルチャンバーの内圧をチャンバーの内圧（例え
ば、１００ｍｂａｒ）に等しく保った後、アイソレーシ
ョンバルブを開くと、チャンバー及びプルチャンバー内
は再び所定の減圧状態（１００ｍｂａｒの圧力状りの不
活性ガス雰囲気で満たされ、単結晶の引き」二げが可能
となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のアイソレーションバルブにおいて
は、第６図（ａ）、（ｂ）に示すように閉時のシャッタ
ー１１５とチャンバー開口部１０２ａとの間のシールは
、チャンバー開口部１０２ａの上端に設けられたＯリン
グ等のシールリング１１７又はシャッター１１５の下面
に設けられたシールリング１１７によってなされていた
が、シャッター１１５は下方向に例えば６０Ｋｇ／　ｃ
　ｍ　”の圧力で押えられており、前記ガス置換作業に
おいてチャンバーの内圧がプルチャンバーのそれより大
きくなると、シャッター１１５が上方の力を受けて図示
のように持ち」二がり、チャンバー内の不活性ガスの漏
れが生じてチャンバー内圧の異常低下か起き、更にプル
チャンバー内の置換途中のガスが逆拡散してチャンバー
内を汚染する。因に、前記数値例ては、図示の直径ｄコ
２５０ｍｍの場合にはシャッター１１５に作用する上方
の力Ｆは４９ｋｇとなる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、チャンバー内のガスの漏れを防いでチャンバ
ー内圧の異常低下や内部雰囲気の空気汚染を防ぐことが
できる単結晶引上装置におけるアイソレーションバルブ
を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記問題を達成すべく本発明は、単結晶引上装置のチャ
ンバーの上端開口部を該開口部に対して接離するシャッ
ターにて開閉し、閉時には該シャッターをシールリング
を介してチャンバーの上端開口部に気密に被着せしめる
単結晶用」二装置のアイソレーションバルブにおいて、
前記シャッターな逆皿状とするとともに、該シャッター
の内周部又は前記チャンバーの上端開口部外周に前記シ
ールリングを設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明に係るアイソレーションバルブは所謂サイドシー
ル方式を採るため、チャンバーの内圧がプルチャンバー
のそれより大きくなってシャッターが多少持ち上がって
も、該バルブのシール機能が損なわれることがなく、ガ
スの逆流によるチャンバー内圧の異常低下や内部雰囲気
の空気による汚染が効果的に防がれる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係るアイソレーションバルブの側断面
図、第２図は同バルブの平面図、第３図は閉状態を示す
第１図Ａ部の拡大図、第４図は単結晶引上装置の縦断面
図である。

先ず、第４図に基づいて単結晶引上装置ｌｌの既略構成
を説明するに、図中、２はステンレス製円筒から成るチ
ャンバー（メインチャンバー）であフて、これの内部に
は石英製のルツボ３が支持軸４上に載置されて収納され
ている。又、このチャンハー２内の上記ルツボ３の周囲
には、炭素材から成る円筒状のヒータ５か配され、この
ヒータ５の周囲には同じく炭素材から成る円筒状の断熱
部材６が配されている。

ところで、上記チャンバー２の上端開口部２ａには、該
開口部２ａを開閉すべきアイソレーションバルブエ０か
設けられており、該アイソレーションバルブ１０の上方
にはステンレス製円筒から成るプルチャンバ−７がチャ
ンバー２の開口部２ａと同心的に起立して設りられてい
る。尚、このプルチャンバー７の側部には開閉扉８が設
けられている。

ここで、上記アイソレーションバルブ１０の構成の詳細
を第１図及び第２図に基づいて説明する。

第１図中、９は前記チャンバー２の」二端開ロ部２ａ（
第４図参照）の上端に結着されたフランジであって、該
フランジ９にはアイソレーションバルブｌＯのボックス
状の本体１１が取り付けられている。そして、この本体
１１の上面には、フランジ１２が前記フランジ９の上方
にこれと同心的に設けられており、該フランジ１２に前
記プルチャンバー７（第４図参照）の下端部が結着され
ている。

又、本体１１には軸１３か上下動、且つ回動自在に挿通
しており、この軸１３の中間部には、本体１１内に収納
されるアーム部材１４の一端が該軸１３と一体に回動す
べく結着されており、同アーム部材１４の他端の下面に
は逆皿状に成形されたシャッター１５がボルト１６・・
・にて取付支持されている。

ところで、上記シャッター１５は後述のように第１図に
示す状態から下動してチャンバー２の上端開口部２ａ（
フランジ９の開口部）を閉しるが、このとき該シャッタ
ー１５の下端外周にリング状に成形された鍔部１５．ｂ
は第３図に示すようにフランジ９の段部外周９ｂにリン
グ状に成形された溝９０に嵌め込まれたフッ素ゴム製の
０リング１７を押し潰し、このＯリング１７によって該
シャッター１５のシール機能か果たされる。尚、シャッ
ター１５の鍔部１５ｂの内周端縁１５ｃは面取りされて
おり、この面取りによってＯリング１７が損傷を免れる
。

又、前記軸１３の上方にはエアシリンダ１８が本体ｌｌ
上に円筒状の台１９を介して固設されており、該エアシ
リンダ１８から下方へ延出するロット１８ａは軸１３に
連結されている。そして該ロット１８ａにはレバー２０
の一端か連結されている。尚、前記台１９にはレバー２
０の回動及び上下動を許容する切欠き１９ａか形成され
ている。

更に、本体１１の側端には、第２図に示すように開状態
にある前記シャ・ンター１５（同図中、鎖線にて示す）
を収容すべきカバー２１が結着されている。

次に、本アイソレーションバルブ１０の作用を説明する
。

第１図に示すシャッター１５がフランジ９から離れて浮
いた状態からレバー２０を第２図の破線矢印方向に回動
せしめれば、軸１３はアーム部材１４及びシャッター１
５と共に破線矢印方向に回動し、シャッター１５は第２
図中、鎖線位置に退避してカバー２１内に収容され、チ
ャンバー２の上端開口部２ａを開く。

上記のようにアイソレーションバルブｌＯか開いた状態
ではｗ４４図に示すチャンバー２とプルチャンバー７と
は連通状態にあり、これらチャンバー２．７はＡｒガス
で満たされ、内圧１００ｍｂａｒの減圧状態に保たれて
いる。

而して、上記状態の下でヒータ５によってルツボ３内に
収容された多結晶原料を溶融し、この溶融された原料に
上方から回転自在に吊下された種結晶を浸して引き上げ
ることによつて第４図に鎖線に′て示す単結晶棒Ｗが引
き上げられる。そして、この引き上げられた単結晶棒Ｗ
はプルチャンバー７内から外へ取り出されるか、取り出
し前に先ずアイソレーションバルブ１０か閉じられ、チ
ャンバー２とプルチャンバー７との連通が遮断される。

ここで、アイソレーションバルブ１０の閉じ動作を第１
図及び第２図に基づいて説明するに、第２図の鎖線位置
にあるレバー２０を実線矢印方向に回動せしめてこわを
元の実線位ηに戻すと、軸１３はアーム部材１４及びシ
ャッター１５と共に実線矢印方向に回動し、この結果、
アーム部材１４とシャッター１５は実線位置に戻り、こ
のとき第１図に示すようにシャッター１５はフランジ９
の真上に位置し、該フランジ９から離れて浮いた状態で
待機している。

上記状態においてエアシリンダ１８を駆動してこれのロ
ッド１８ａを第１図の実線矢印方向へ下動せしめると、
軸１３はレバー２０、アーム部材１４及びシャッター１
５と共に一体に下動し、チャンバー２の上端開口部２ａ
（フランジ９の開口部）はシャッター１５によって閉じ
られる。このとき、前述のようにシャッター１５の鍔部
１５　ｂはＯリング１７を押し潰すため（第３図参照）
、このＯリング１７によって所謂サイドシール機能が果
たされ、該アイソレーションバルブ１０からのＡｒガス
の漏れが確実に防がれる。

斯くてアイソレージ３ンバルブ１０を閉じた後、第４図
に示す開閉扉８を開いて引き上げられた単結晶棒Ｗを取
り出すが、開閉扉８を開くとプルチャンバー７内は大気
状態に保たれる。尚、チャンバー２内は引き上げ時と同
じ状態に保たれている。

その後、当該引上装置１にて引き上げを再開するには、
前述のガス置換作業が必要であるが、この作業の過程で
チャンバー２の内圧（２００ｍｂａ　ｒ）がプルチャン
バー７の内圧（０，１ｒｒｍｂａｒ）を超え、アイソレ
ーションバルブｌＯのシャッター１５が第３図に鎖線に
て示すように幾分持ち上がっても、Ｏリング１７は依然
としてシャッター鍔部１５ｂの内周に密着してシール機
能を果たしているため、チャンバー２内のＡｒガスがプ
ルチャンバー７側へ漏出することがなく、ガスの置換作
業が効率良くなされる。

ガス置換作業が終了すると、アイソレーションバルブ１
０が開かれてチャンバー２とプルチャンバー７とが相連
通せしめられるが、アイソレーションバルブ１０の開動
作は次のようになされるや即ち、エアシリンダ１８が駆
動されてこれのロッド１８ａが第１図の破線矢印方向に
上動せしめられると、軸１３がレバー２０、アーム部材
１４及びシャッター１４と共に一体に押し上げられるた
め、シャッター１５は第１図に示すようにフランジ９か
ら離れて浮いた状態となる。そして、この状態からレバ
ー２０を前述のように第２図の破線矢印方向に回動させ
れば、シャッター１５か第１図の鎖線位置に退避してカ
バー２１内に収容され、この結果、チャンバー開口部２
ａが完全に開かれる。

尚、以上の実施例では０リング１７をフランジ９側に設
けたが、第５図に示すようにこれをシャッター１５側（
正確には、鍔部１５ｂの内周）に設けても当該アイソレ
ーションバルブｌＯのサイドシール機能は維持されるこ
とは勿論である。

（発明の効果） 以上の説明で明らかな如く本発明によれば、単結晶引上
装置におけるアイソレーションバルブにサイドシール方
式を採用したため、チャンバーの内圧がプルチャンバー
のそれより大きくなってシャッターが多少持ち上がって
も、該バルブのシール機能が損なわれることがなく、チ
ャンバー内のガスの漏れが確実に防がれ、チャンバー内
圧の異常低下や内部雰囲気の空気汚染が防がれるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

ｗＩＪ１図は本発明に係るアイソレーションバルブの側
断面図、第２図は同バルブの平面図、第３図は閉状態を
示す第１図Ａ部の拡大図、第４図は単結晶引上装置の縦
断面図、第５図はシール構造の別実施例を示す！＄３図
と同様の図、第６図（ａ）、（ｂ）は従来のシール方式
を示す部分断面図である。 １・・・単結晶引上装置、２・・・チャンバー、２ａ・
・・チャンバー開口部、ｌＯ・・・アイソレーションバ
ルブ、１５−・・シャッター、１５ｂ・・・シャッター
鍔部（シャッター内周部）、１７・・・０リング（シー
ルリング）゛。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単結晶引上装置のチャンバーの上端開口部を該開口部に
   対して接離するシャッターにて開閉し、閉時には該シャ
   ッターをシールリングを介してチャンバーの上端開口部
   に気密に被着せしめる単結晶引上装置のアイソレーショ
   ンバルブにおいて、前記シャッターを逆皿状とするとと
   もに、該シャッターの内周部又は前記チャンバーの上端
   開口部外周に前記シールリングを設けたことを特徴とす
   る単結晶引上装置におけるアイソレーションバルブ。