JP2001104903A - 単結晶引上げ機の不活性ガス排気系のセパレータタンク洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １バッチ毎にセパレータタンク内に堆積した
粉塵を完全にかつ自動的に除去し、封液の循環系を損傷
しない。 【解決手段】 単結晶引上げ機１１に排気管路１２が接
続され、液封式の真空ポンプ１３が上記排気管路を通し
て引上げ機に供給された不活性ガスが液封式の真空ポン
プにより吸引される。真空ポンプ内の封液１５が循環ポ
ンプ２５によりセパレータタンク２３及び封液クーラ２
６を通して循環され、セパレータタンク内の封液は封液
排出弁３２により排出可能に構成される。セパレータタ
ンク内に洗浄ノズル３３が設けられ、この洗浄ノズルに
高圧の洗浄液３５が洗浄液供給手段３４により供給され
る。真空ポンプの停止時にコントローラが封液排出弁及
び洗浄液供給手段を制御して、セパレータタンク内の封
液を排出し、かつ洗浄ノズルから洗浄液を噴射するよう
に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶引上げ機に
供給された不活性ガスを吸引して排出する排気系に関す
る。更に詳しくは排気系に設けられたセパレータタンク
を洗浄する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶引上げ機の不活性ガス排気
系として、図３に示すようにシリコン単結晶棒の引上げ
機１に排気管路２を介して水封式の真空ポンプ３が接続
され、この真空ポンプ３により排気管路２を通して引上
げ機１に供給された不活性ガス（例えば、Ａｒガス）が
吸引されるように構成されたものが知られている。この
不活性ガス排気系では、引上げ機１の上部に不活性ガス
を引上げ機１内に供給する吸気管路４の一端が接続さ
れ、この吸気管路４の他端は不活性ガスを貯留するタン
ク（図示せず）に接続される。また真空ポンプ３内の封
水５は循環ポンプ４によりセパレータタンク６及び封水
クーラ７を通して循環され、セパレータタンク６の底部
にはこのタンク６内の封水５を排出可能な封水排出管路
８が接続され、この管路８には封水排出弁８ａが設けら
れる。更にセパレータタンク６には封水供給管路９が接
続され、この管路９には封水供給弁９ａが設けられる。

【０００３】このように構成された不活性ガス排気系で
は、引上げ機１によりシリコン単結晶棒を引上げるとき
には、吸気管路４から引上げ機１内に不活性ガスを供給
し、この引上げ機１内の不活性ガスを真空ポンプ３によ
り吸引して引上げ機１内が所定の負圧に保たれる。一
方、引上げ機１内の不活性ガスにはＳｉＯやＳｉＯ₂等
の粉塵が混入するため、この粉塵は排気管路２を通って
真空ポンプ３内の封水５に混入する。このため、引上げ
機１による単結晶棒の引上げ完了毎（１バッチ毎）に真
空ポンプ３を停止し、封水排出弁８ａを開いてセパレー
タタンク６内の封水５を排出し、更に封水供給弁９ａを
開いてセパレータタンク６に新たに粉塵を含まない封水
５を供給している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の単
結晶引上げ機の不活性ガス排気系では、封水を１バッチ
毎に排出するだけであるため、封水に含まれる粉塵がセ
パレータタンク内に堆積し、封水がスラリー状になって
封水の循環系を損傷するおそれがあった。本発明の目的
は、１バッチ毎にセパレータタンク内に堆積した粉塵を
完全にかつ自動的に除去することができ、封液の循環系
を損傷することのない、単結晶引上げ機の不活性ガス排
気系のセパレータタンク洗浄装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、単結晶引上げ機１１に接続された排
気管路１２と、この排気管路１２を通して引上げ機１１
に供給された不活性ガスを吸引する液封式の真空ポンプ
１３と、この真空ポンプ１３内の封液１５をセパレータ
タンク２３及び封液クーラ２６を通して循環させる循環
ポンプ２５と、上記セパレータタンク２３内の封液１５
を排出可能な封液排出弁３２とを備えた単結晶引上げ機
の不活性ガス排気系の改良である。その特徴ある構成
は、セパレータタンク２３内に設けられた洗浄ノズル３
３と、この洗浄ノズル３３に高圧の洗浄液３５を供給す
る洗浄液供給手段３４と、上記真空ポンプ１３の停止時
に封液排出弁３２及び洗浄液供給手段３４を制御してセ
パレータタンク２３内の封液１５を排出しかつ洗浄ノズ
ル３３から洗浄液３５を噴射するコントローラ３９とを
備えたところにある。

【０００６】この請求項１に記載されたセパレータタン
ク洗浄装置では、単結晶引上げ機１１を稼働して１本の
単結晶棒の引上げが完了がすると、コントローラ３９は
先ず真空ポンプ１３を停止し、セパレータタンク２３内
の封液１５を排出する。次にコントローラ３９は洗浄液
供給手段３４を作動して洗浄ノズル３３から洗浄液３５
を噴射し、セパレータタンク２３に堆積した粉塵を洗浄
液３５に混入させる。更にコントローラ３９は洗浄液供
給手段３４を停止してセパレータタンク２３内の粉塵を
含む洗浄液３５を排出した後に、セパレータタンク２３
内に新たに粉塵を含まない封液１５を供給する。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更に図１に示すように、液封式の真空ポン
プ１３の停止時に、コントローラ３９が洗浄液供給手段
３４及び封液排出弁３２をそれぞれ制御して、洗浄ノズ
ル３３からの洗浄液３５の噴射とセパレータタンク２３
からの洗浄液３５の排出とを複数回繰返すように構成さ
れたことを特徴とする。この請求項２に記載されたセパ
レータタンク洗浄装置では、洗浄ノズル３３からの洗浄
液３５の噴射とセパレータタンク２３からの洗浄液３５
の排出とを複数回繰返すので、セパレータタンク２３内
に堆積した粉塵の殆ど全てを排出することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。この実施の形態では、引上げ機によ
り引上げられる単結晶棒はシリコン単結晶棒である。図
１に示すように、引上げ機１１はチャンバ１１ａと、こ
のチャンバ１１ａの上端に接続されたケーシング１１ｂ
とを有する。上記チャンバ１１ａ内には図示しないがシ
リコン融液が貯留される石英るつぼや、この石英るつぼ
を包囲し上記シリコン融液を加熱するヒータ等が収容さ
れる。またケーシング１１ｂにはシリコン単結晶棒を引
上げる引上げ手段１１ｃが設けられる。チャンバ１１ａ
の下面には排気管路１２を介して真空ポンプ１３が接続
され、ケーシング１１ｂの上部には吸気管路１４が接続
される。吸気管路１４の一端はケーシング１１ｂの上面
に接続され、吸気管路１４の他端は不活性ガス（この実
施の形態ではＡｒガス）が貯留されるタンク（図示せ
ず）に接続される。

【０００９】また排気管路１２は一端がチャンバ１１ａ
の下面に接続され他端が合流する一対の第１及び第２分
岐管路１２ａ，１２ｂと、一端が第１及び第２分岐管路
１２ａ，１２ｂの他端に接続され他端が液封式の真空ポ
ンプ１３の入口に接続された集合管路１２ｃとを有す
る。なお、液封式の真空ポンプにメカニカルブースタを
組合せて用いてもよい。

【００１０】真空ポンプ１３より排気上流側の集合管路
にはサイクロン１６が設けられ、このサイクロン１６の
下端にはダストチャンバ１６ａが設けられる。このサイ
クロン１６によりＡｒガスに含まれるＳｉＯやＳｉＯ₂
等の粉塵が分離され、分離された粉塵はダストチャンバ
１６ａに貯留されるように構成される。但し、上記サイ
クロン１６は引上げ機１１内を所定の負圧に保つため
に、排気管１２の内径をサイクロン１６の入口直前であ
まり絞らないようにして圧力損失を少なくしている。こ
のため、サイクロン１６による粉塵の分離能力はあまり
高くない。

【００１１】真空ポンプ１３は図２に示すように、ハウ
ジング１７と、ハウジング１７内にこのハウジング１７
の中心に対して偏心した状態で固定されたポートシリン
ダ１８と、ポートシリンダ１８の外周面に接した状態で
等間隔に配設されかつポートシリンダ１８の外周面に対
して摺動しながら回転可能な複数枚のロータ羽根１９と
を有する。ポートシリンダ１８は同心状の外筒１８ａ及
び内筒１８ｂを有し、外筒１８ａ及び内筒１８ｂ間の空
間は一対の仕切り板１８ｃ，１８ｃにより吸入室１８ｄ
及び吐出室１８ｅに区画される。また吸入室１８ｄは真
空ポンプ１３の排気上流側の集合管路１２ｃに連通し、
吐出室１８ｅは真空ポンプ１３の排気下流側の集合管路
１２ｃに連通する。外筒１８ａには吸入室１８ｄを臨む
吸入口１８ｆと、吐出室１８ｅを臨む吐出口１８ｇとが
それぞれ形成される。この真空ポンプ１３では、ロータ
羽根１９が回転すると封水１５がハウジング１７の内周
面に沿って流れ、ロータ羽根１９間に生じている空間
（ロータポケット）内の封水１５表面がポンプ１３中心
に向って動くので、Ａｒガスは吸入口１８ｆから吸引さ
れて圧縮された後に吐出口１８ｇから排出されるように
なっている。

【００１２】また図１に戻って、真空ポンプ１３は第１
モータ２１により駆動され、真空ポンプ１３の吐出室１
８ｅ（図２）は集合管路１２ｃを介してセパレータタン
ク２３に接続される。このセパレータタンク２３の下部
には循環管路２４の一端が接続され、循環管路２４の他
端は真空ポンプ１３に接続される。循環管路２４には封
水１５を循環させる循環ポンプ２５と、封水１５を冷却
する封水クーラ２６と、循環管路２４内を流れる封水１
５の流量を計測する流量計２７とが設けられる。またセ
パレータタンク２３の側壁上部には封水供給管路２８が
接続され、封水供給管路２８にはこの管路２８を開閉可
能な封水供給弁２９が設けられる。上記循環ポンプ２５
は第２モータ２２により駆動される。

【００１３】セパレータタンク２３の底部には封水排出
管路３１が接続され、この封水排出管路３１にはこの管
路３１を開閉可能な封水排出弁３２が設けられる。また
セパレータタンク２３の側壁中央部には洗浄ノズル３３
が設けられ、この洗浄ノズル３３は洗浄液供給手段３４
に接続される。洗浄液供給手段３４は一端が洗浄ノズル
３３に接続された洗浄液供給管路３４ａと、洗浄液供給
管路３４ａの他端に接続され高圧（水圧：０．３〜０．
５ＭＰａ程度）の洗浄液３５を発生する高圧洗浄液発生
装置３４ｂと、洗浄液供給管路３４ａに設けられこの管
路３４ａを開閉可能な洗浄液供給弁３４ｃとを有する。
封水供給弁２９，封水排出弁３２及び洗浄液供給弁３４
ｃは２ポート２位置切換の電磁弁であり、オンすると管
路２８，３１，３４ａを開き、オフすると管路２８，３
１，３４ａを閉じるように構成される。またセパレータ
タンク２３の上壁には回収管路３６の一端が接続され、
回収管路３６の他端はＡｒガスを回収する回収タンク
（図示せず）に接続される。

【００１４】真空ポンプ１３にはロータ羽根１９（図
２）の回転速度を検出する回転センサ３７が設けられ、
セパレータタンク２３にはこのタンク２３に貯留された
封水１５の量を検出する封水量センサ３８が設けられ
る。回転センサ３７及び封水量センサ３８の各検出出力
はコントローラ３９の制御入力に接続され、コントロー
ラ３９の制御出力は第１モータ２１，第２モータ２２，
封水供給弁２９，封水排出弁３２及び洗浄液供給弁３４
ａに接続される。なお、図１の符号４１及び４２は吸気
管路１４及び集合管路１２ｃを流れるＡｒガスの流量を
それぞれ調整する電動式のコントロール弁であり、これ
らの弁４１，４２によりチャンバ１１ａ内の圧力が制御
される。また符号４３及び４４は集合管路１２ｃを開閉
するエア作動式のアングル弁である。更に符号４５は集
合管路１２ｃの途中から分岐する第３分岐管路１２ｄの
上端に設けられたフラッパバルブであり、このバルブ４
５は排気管路１２内に堆積した粉塵が燃焼して排気管路
１２内の圧力が急激に上昇したときに排気管路１２内を
大気に開放するために設けられる。

【００１５】このように構成されたセパレータタンク洗
浄装置の動作を説明する。単結晶引上げ機１１を稼働し
てシリコン単結晶棒を引上げるときには、吸気管路１４
から引上げ機１１内に不活性ガスを供給し、この引上げ
機１１内の不活性ガスを真空ポンプ１３により吸引して
引上げ機１１内を所定の負圧に保つ。引上げ機１１内の
不活性ガスにはＳｉＯやＳｉＯ₂等の粉塵が混入するた
め、この粉塵は排気管路１２を通って真空ポンプ１３内
の封水１５に混入する。１本の単結晶棒の引上げが完了
がすると、コントローラ３９は先ず真空ポンプ１３は停
止させる。このとき回転センサ３７がこの真空ポンプ１
３の停止を検出するので、コントローラ３９は封水排出
弁３２をオンして封水排出管路３１を開く。これにより
セパレータタンク２３内の粉塵が混入した封水１５が排
出される。タンク２３内の封水１５の排出が完了する
と、コントローラ３９は封水量センサ３８の検出出力に
基づいて洗浄液供給弁３４ｃをオンして洗浄液供給管路
３４ａを開く。これにより高圧洗浄液発生装置３４ｂが
発生した所定の圧力の洗浄液３５が洗浄ノズル３３から
噴射されるので、セパレータタンク２３に堆積した粉塵
が洗浄液３５に混入する。

【００１６】洗浄液供給弁３４ｃをオンしてから所定時
間経過後、コントローラ３９は洗浄液供給弁３４ｃをオ
フして洗浄液供給管路３４ａを閉じ、同時に封水排出弁
３２を開いて上記粉塵の混入した洗浄液３５を排出す
る。タンク２３内の洗浄液３５の排出が完了すると、コ
ントローラ３９は封水量センサ３８の検出出力に基づい
て洗浄液供給弁３４ｃをオンして再び洗浄ノズル３３か
ら洗浄液３５を噴射してタンク２３内に堆積した粉塵を
洗浄液３５に混入させる。コントローラ３９は上記タン
ク２３の洗浄及び洗浄液３５の排水を２〜４回繰返す。
この結果、タンク２３内に堆積した粉塵の殆ど全てが洗
浄液３５とともに排出されるので、コントローラ３９が
封水供給弁２９をオンして新たに粉塵を含まない封水１
５をタンク２３に供給したときに、この封水１５にタン
ク２３内に堆積した粉塵が混入することはなく、かつこ
の封水がスラリー状になることもない。従って、真空ポ
ンプ１３や循環ポンプ２５を作動してもこれらのポンプ
１３，２５が損傷することはない。なお、この実施の形
態では、不活性ガスとしてＡｒガスを挙げたが、窒素ガ
ス等でもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
パレータタンク内に洗浄ノズルを設け、洗浄液供給手段
が洗浄ノズルに高圧の洗浄液を供給し、液封式の真空ポ
ンプの停止時にコントローラが封液排出弁及び洗浄液供
給手段を制御してセパレータタンク内の封液を排出しか
つ洗浄ノズルから洗浄液を噴射するように構成したの
で、単結晶引上げ機を稼働して１本の単結晶棒の引上げ
が完了がすると、コントローラは先ず真空ポンプを停止
し、セパレータタンク内の封液を排出する。次にコント
ローラは洗浄液供給手段を作動して洗浄ノズルから洗浄
液を噴射し、セパレータタンクに堆積した粉塵が洗浄液
に混入させる。更にコントローラは洗浄液供給手段を停
止してセパレータタンク内の粉塵を含む洗浄液を排出し
た後に、セパレータタンク内に新たに粉塵を含まない封
液を供給する。この結果、新たにセパレータタンクに供
給された封液にはセパレータタンク内に堆積した粉塵が
混入することはなく、かつこの封液がスラリー状になる
こともない。この結果、真空ポンプや循環ポンプ等が損
傷することはない。また液封式の真空ポンプの停止時
に、コントローラが洗浄液供給手段及び封液排出弁をそ
れぞれ制御して、洗浄ノズルからの洗浄液の噴射とセパ
レータタンクからの洗浄液の排出とを複数回繰返すよう
に構成すれば、セパレータタンク内に堆積した粉塵の殆
ど全てを排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の不活性ガス排気系のセパレー
タタンク洗浄装置の構成図。

【図２】その不活性ガスを吸引する真空ポンプの横断面
図。

【図３】従来例を示す図１に対応する構成図。

【符号の説明】

１１ 単結晶引上げ機 １２ 排気管路 １３ 真空ポンプ １５ 封水（封液） ２３ セパレータタンク ２５ 循環ポンプ ２６ 封水クーラ（封液クーラ） ３２ 封水排出弁（封液排出弁） ３３ 洗浄ノズル ３４ 洗浄液供給手段 ３５ 洗浄液 ３９ コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶引上げ機(11)に接続された排気管
   路(12)と、前記排気管路(12)を通して前記引上げ機(11)
   に供給された不活性ガスを吸引する液封式の真空ポンプ
   (13)と、前記真空ポンプ(13)内の封液(15)をセパレータ
   タンク(23)及び封液クーラ(26)を通して循環させる循環
   ポンプ(25)と、前記セパレータタンク(23)内の封液(15)
   を排出可能な封液排出弁(32)とを備えた単結晶引上げ機
   の不活性ガス排気系において、 前記セパレータタンク(23)内に設けられた洗浄ノズル(3
   3)と、 前記洗浄ノズル(33)に高圧の洗浄液(35)を供給する洗浄
   液供給手段(34)と、 前記真空ポンプ(13)の停止時に前記封液排出弁(32)及び
   前記洗浄液供給手段(34)を制御して前記セパレータタン
   ク(23)内の封液(15)を排出しかつ前記洗浄ノズル(33)か
   ら前記洗浄液(35)を噴射するコントローラ(39)とを備え
   たことを特徴とするセパレータタンク洗浄装置。
2. 【請求項２】 液封式の真空ポンプ(13)の停止時に、コ
   ントローラ(39)が洗浄液供給手段(34)及び封液排出弁(3
   2)をそれぞれ制御して、洗浄ノズル(33)からの洗浄液(3
   5)の噴射とセパレータタンク(23)からの洗浄液(35)の排
   出とを複数回繰返すように構成された請求項１記載のセ
   パレータタンク洗浄装置。