JPH09175883A - 単結晶引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 本発明は、ＣＣＺ法の単結晶引上装置におい
てチャンバーの解体・組立作業を容易にすることを目的
とする。 【解決手段】 チャンバー２、３内に設置される石英ル
ツボ５に粒状多結晶原料を連続的に供給する原料供給管
を第１〜第４原料供給管１５〜１８に分割し、トップチ
ャンバー３の張出し部３ａ内に挿入される第２原料供給
管１６を設置方向に沿って平行に移動可能にする。また
この第２原料供給管１６の周囲を蛇腹状の伸縮自在なベ
ローズ部材２０ａ、２０ｂで覆い、内側のベローズ部材
２０ａを伸縮させる際、第２原料供給管１６を進退動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＺ法（Ｃｏｎ
ｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）の単結晶
引上装置においてチャンバーに接続される原料供給管の
改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばチャンバー内のルツボに収
容される原料融液に連続的に原料を供給しつつ、単結晶
を引上げるようないわゆるＣＣＺ法の単結晶引上装置が
知られている。このような装置は、チャンバー外に粒状
多結晶原料を収容・送給する原料タンクを備えており、
この原料タンクと前記チャンバー内のルツボとの間に
は、原料タンクから送給される粒状多結晶原料をルツボ
に導入する原料供給管が原料タンク及びチャンバーと一
体に配設されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の装置
では、原料供給管が原料タンクとチャンバー間に一体に
固定されていたため、例えば操業後にチャンバーを解体
しようとしても作業が難しく、原料供給管が破損しやす
くなる等の不具合があった。また、操業前にチャンバー
を組立てセットしようとする時も同様の不具合があっ
た。そこで、チャンバー、原料タンク、原料供給管を具
備するＣＣＺ法による単結晶引上装置においても、簡易
に分解、組立作業が行えるような技術が望まれていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、請求項１において、チャンバー内に設置され
且つ融液原料を収容するルツボと、チャンバー外に設置
され且つ粒状多結晶原料を収容する原料タンクと、この
原料タンク内の粒状多結晶原料を前記ルツボに連続的に
供給する原料供給管とを備えた単結晶引上装置におい
て、原料供給管を複数の分割管に分割可能にした。

【０００５】そしてチャンバーの分解・組立を行う際、
原料供給管を複数の分割管に分割すれば、チャンバーの
分解・組立作業が容易となり原料供給管が損傷する可能
性もなくなる。

【０００６】また請求項２では、分割された原料供給管
のうちチャンバー外からチャンバー内に通じる分割管を
設置方向に沿って平行に移動可能にし、また請求項３で
は、分割管の移動量を、チャンバー内に臨む分割管の先
端部が少なくともチャンバー外に抜け出す程度の量とし
チャンバーと切り離すことが出来るようにした。

【０００７】そして、チャンバーを分解又は組立る際
は、チャンバー内に臨む分割管を移動させてチャンバー
から切り離せば、分解・組立作業が一層容易となる。ま
た、分割管の移動方向を設置方向に沿って平行にすれ
ば、移動量を所定量に保持するだけで正確な再組立が可
能である。

【０００８】また請求項４では、原料供給管の材質を石
英ガラスとした。そしてこの石英ガラスであれば、高純
度のものが得られ、シリコンに対しても不純物汚染の心
配はないし、また軟化点が１５００℃以上で熱膨張係数
は小さいため、特に高熱の影響を受けやすい原料供給管
の材質に適している。

【０００９】また請求項５では、原料タンクからチャン
バーまでの間の原料供給管の周囲をシール部材で覆い、
このシール部材のうち前記移動可能な分割管と平行な部
分を伸縮可能なベローズ構造にした。このシール部材
は、チャンバーに連通する原料供給管を分割した場合
に、分割管の接合部等から空気や不純物等がチャンバー
内に入り込むのを防止するため外気と遮断するのに有効
であり、例えばシール部材の内部を気密に保ってチャン
バーと連通させる。また、シール部材のうち移動可能な
分割管と平行な部分をベローズ構造とし、例えばこのベ
ローズを伸縮させて分割管を移動させるようにするとと
もに、チャンバーと切り離した際に解体作業に邪魔にな
らない位置まで縮ませる。

【００１０】また請求項６では、ベローズとチャンバー
との接続部附近のチャンバー側にゲートバルブを設け、
分割管をチャンバーから切り離す際にチャンバー内の圧
力が変動するのを防止するようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は本装置構成を
示す全体概要図、図２は図１のＺ方向から見た拡大図、
図３は原料供給管を後退させた状態の作用図、図４はベ
ローズ部材を切り離した状態の作用図である。本発明の
単結晶引上装置は、チャンバー内でシリコン等の融液を
収容するルツボから結晶を成長させて引上げる際、ルツ
ボ内に粒状多結晶原料を連続的に供給しながら引上げる
いわゆるＣＣＺ法の単結晶引上装置の改良技術であり、
特にチャンバーを解体或いは組立る際、作業が容易に行
えるよう配慮されている。

【００１２】すなわち、図１に示すように、この単結晶
引上装置１は分割可能な複数のチャンバー、例えばメイ
ンチャンバー２、トップチャンバー３を備え（実際はト
ップチャンバー３の上部に更に分割された複数のチャン
バーが存在するが図を省略している）、操業後に解体す
る際に作業が容易であり、操業前に組立セットする際も
作業が容易なように留意されている。

【００１３】そして、このチャンバー２、３内にはヒー
タ４で加熱される石英ルツボ５が配設されており、この
石英ルツボ５内には例えば半導体材料となるシリコン等
の融液原料６が収容されている。そして、チャンバー
２、３内の上方からケーブル７で垂らした種結晶を融液
原料６の表面に軽く触れさせ、単結晶８を成長させなが
ら引上げるようにしている。

【００１４】一方、チャンバー２、３の外には、前記石
英ルツボ５に粒状多結晶原料１０を供給するための原料
タンク１１が配設されており、この原料タンク１１は、
粒状多結晶原料１０を貯蔵するホッパ１２と、粒状多結
晶原料１０の送給速度を制御する計量フィーダ１３を備
えている。

【００１５】そして、この原料タンク１１と前記トップ
チャンバー３の間には、粒状多結晶原料１０を供給する
ための原料供給路１４が形成され、この原料供給路１４
の一端側は原料タンク１１に、他端側はトップチャンバ
ー３の張出し部３ａにそれぞれ接続されている。そして
この原料供給路１４は、分割管としての第１原料供給管
１５、第２原料供給管１６、第３原料供給管１７、第４
原料供給管１８、及びこれら各原料供給管１５〜１８の
周囲を覆う例えば金属製のシール部材２０からなる。

【００１６】また、このシール部材２０のうち第２原料
供給管１６の周囲を覆う部分はフランジ部２２によって
分割される一対のベローズ部材２０ａ、２０ｂとされ、
これらベローズ部材２０ａ、２０ｂは例えば蛇腹状の金
属製であって夫々が伸縮自在とされている。そして、延
出端側のベローズ部材２０ｂの先端が、トップチャンバ
ー３の張出し部３ａの端部に接合部ｓで気密状に接合さ
れており、しかもこの接合部ｓで容易に切り離すことが
出来るようにされている。一方、前記シール部材２０の
基端側外面部にはエアシリンダユニット２３が取付けら
れており、このシリンダロッド２３ａの先端が、前記フ
ランジ部２２から側方に張出す連結片２２ａに接続され
ている。

【００１７】前記第１〜第４原料供給管１５〜１８は、
それぞれ石英ガラス製とされ、第１原料供給管１５の一
端側は原料タンク１１内の計量フィーダ１３の送給口附
近に臨んでおり、他端側は第２原料供給管１６の受口ｅ
附近に臨んでいる。そして、第２原料供給管１６は、図
中斜め方向に延出し、先端側の一部がトップチャンバー
３の張出し部３ａの内部に挿入され、第３原料供給管１
７の上部開口部に臨むようにしている。

【００１８】また第３原料供給管１７は、張出し部３ａ
からトップチャンバー３内部にかけて配設されており、
下端部が第４原料供給管１８の上端開口部に臨んでい
る。そして第４原料供給管１８の下端部は石英ルツボ５
内の融液原料６の表面近くに臨んでおり、液面を大きく
乱さないで粒状多結晶原料１０を融液原料６の中に投入
出来るよう配慮されている。

【００１９】ところで、前記第２原料供給管１６の基端
側周囲には、例えば図２に示すようなＳＵＳ製の管ホル
ダ２４が第２原料供給管１６と一体に固定されており、
この管ホルダ２４の一端側が前記フランジ部２２に固着
されている。このため、前記エアシリンダユニット２３
が進退動すると、フランジ部２２より内側のベローズ部
材２０ａが伸縮しつつ第２原料供給管１６が進退動する
ことになる。また、前記張出し部３ａの先端部にはゲー
トバルブ２１を配設し、外気とチャンバー２、３内を遮
断することが出来るようにするとともに、前記第２原料
供給管１６の進退動量は、前進した図１の状態から図３
に示す状態に後退した際、第２原料供給管１６の先端部
１６ａがゲートバルブ２１を通過してトップチャンバー
３外に抜け出すことが出来る程度の量としている。

【００２０】以上のように構成した装置１の作用等につ
いて説明する。操業等が終えた後、チャンバー２、３を
解体するような時、まず図１に示す第１原料供給管１５
を上昇させ、第１原料供給管１５の下端部を第２原料供
給管１６の受口ｅから外し、第２原料供給管１６の移動
に際し干渉させないようにする。そして前記エアシリン
ダユニット２３を作動させると、図３に示すように、フ
ランジ部２２は内側のベローズ部材２０ａを縮めながら
後退し、同時に第２原料供給管１６も後退する。そし
て、第２原料供給管１６の先端部１６ａをゲートバルブ
２１の端部を越えて退動させる。

【００２１】第２原料供給管１６の先端部１６ａがゲー
トバルブ２１に干渉しない位置まで後退すると、ゲート
バルブ２１を閉じチャンバー２、３内の圧力変動および
外気の流入を防止する。そしてその後、図４に示すよう
に、ベローズ部材２０ｂと張出し部３ａの接合部ｓを切
り離し、ベローズ部材２０ｂを邪魔にならない位置まで
縮める。このため、チャンバー２、３は原料供給路１４
の一部から切り離されて例えば水平移動、回転等を自由
に行うことが出来、各原料供給管１５〜１８を損傷させ
る虞れもなく解体作業が容易になる。しかも前記切り離
し操作は、結晶引上げ操業中にも可能で、この場合にも
チャンバー２、３内の圧力変動は生じない。従って、操
業中に原料タンクに原料を充填する等の作業をすること
も可能である。

【００２２】次に操業を始める際に組立セットする場合
は、所定の位置にチャンバー２、３をセットした後、図
４に示すような状態の先端側のベローズ部材２０ｂを伸
ばして、その先端部を張出し部３ａの接合部ｓに接合
し、図３に示すような状態にする。そしてゲートバルブ
２１を開いて原料供給路１４とチャンバー２、３内を連
通させた後、エアシリンダユニット２３を作動させて第
２原料供給管１６を前進させると、内側のベローズ部材
２０ａは伸ばされて図１に示す状態にセットされる。こ
の際、ベローズ部材２０ｂを接合するとともに第２原料
供給管１６を所定量前進させるだけでセットすることが
出来、位置決め作業等の面倒な作業は不要である。こう
して、各原料供給管１５〜１８を破損等する虞もなく、
極めて簡単に組立作業ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の単結晶引上装置
は、請求項１のように粒状多結晶原料をルツボに連続的
に供給する原料供給管を複数の分割管に分割したため、
チャンバーの分解・組立を行う際、作業が容易となり原
料供給管を損傷させる可能性を少なくすることが出来
る。

【００２４】また請求項２及び３のように分割された原
料供給管のうちチャンバー外からチャンバー内に通じる
分割管を設置方向に沿って軸方向と平行に移動可能にす
るとともに、分割管の移動量を、チャンバーと切り離す
ことが出来る程度にしたため、分解・組立作業が一層容
易となる。また、組立時にも所定量移動させるだけで正
確な組立が可能となる。

【００２５】また請求項４のように原料供給管の材質を
石英ガラスとしたため、不純物の心配がない上、熱的影
響を受けることがなく耐久性が向上する。また請求項５
のように原料供給管の周囲をシール部材で覆い、このシ
ール部材の所定部を伸縮可能なベローズ構造にしたた
め、チャンバ内に不純物が入り込む虞れがなくなり、ま
た請求項６のように、ベローズとチャンバーとの接続部
附近のチャンバー側にゲートバルブを設けたため、分割
管をチャンバーから切り離す際にチャンバー内の圧力が
変動するのを防止することが出来る。従って、結晶引上
げ操業中に原料供給管とチャンバーを切り離すことも可
能であり、操業中に原料タンクに粒状原料を追加充填す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本単結晶引上装置の装置構成を示す全体概要図
である。

【図２】図１のＺ視による拡大図である。

【図３】第２原料供給管を後退させた状態の作用図であ
る。

【図４】ベローズ部材を切り離した状態の作用図であ
る。

【符号の説明】

１ 単結晶引上装置 ２メインチャンバ
ー ３ トップチャンバー ３ａ 張出し部 ４ ヒータ ５ 石英ルツボ ６ 融液原料 ７ ケーブル ８ 単結晶 １０ 粒状多結晶原
料 １１ 原料タンク １２ ホッパ １３ 計量フィーダ １４ 原料供給路 １５ 第１原料供給管 １６ 第２原料供
給管 １６ａ 先端部 １７ 第３原料供
給管 １８ 第４原料供給管 ２０ シール部材 ２０ａ、２０ｂ ベローズ部材 ２１ ゲートバル
ブ ２２ フランジ部 ２２ａ連結片 ２３ エアシリンダユニット ２３ａ シリンダ
ロッド ２４ 管ホルダ ｅ 受口 ｓ 接合部

フロントページの続き (72)発明者 水石 孝司 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 (72)発明者 添田 聡 福井県武生市北府２丁目13番50号 信越半 導体株式会社武生工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー内に設置され且つ融液原料を
   収容するルツボと、チャンバー外に設置され且つ粒状多
   結晶原料を収容する原料タンクと、この原料タンク内の
   粒状多結晶原料を前記ルツボに連続的に供給する原料供
   給管とを備えた単結晶引上装置において、前記原料供給
   管を複数の分割管に分割可能としたことを特徴とする単
   結晶引上装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の単結晶引上装置におい
   て、前記分割された原料供給管のうち前記チャンバー外
   からチャンバー内に通じる分割管を、設置方向に沿って
   平行に移動可能としたことを特徴とする単結晶引上装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の単結晶引上装置におい
   て、前記分割管の移動量は、チャンバー内に臨む分割管
   の先端部が少なくともチャンバー外に抜け出す程度の量
   であり、チャンバーと切り離し可能にされたことを特徴
   とする単結晶引上装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の単結晶引上装置において、前記原料供給管の材質
   は石英ガラスであることを特徴とする単結晶引上装置。
5. 【請求項５】 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に
   記載の単結晶引上装置において、前記原料タンクからチ
   ャンバーまでの間の原料供給管の周囲をシール部材で覆
   い、このシール部材のうち前記移動可能な分割管と平行
   な部分を伸縮可能なベローズ構造としたことを特徴とす
   る単結晶引上装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の単結晶引上装置におい
   て、前記ベローズとチャンバーとの接続部附近のチャン
   バー側には、前記分割管をチャンバーから切り離す際に
   チャンバー内の圧力変動を防止するゲートバルブを設け
   たことを特徴とする単結晶引上装置。