JP2001354489A - 単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリ
ーニング方法において、装置内部の部材を取り外すこと
なく、内部の粉塵を十分に除去すること。 【解決手段】 ルツボ３を密閉容器１内に設置してルツ
ボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶
引上装置内をクリーニングする装置１１であって、上部
を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に密閉状
態に載置可能な蓋本体１２と、該蓋本体の内面側に設置
され蓋本体の内面側に空気を吹出可能なエア吹出機構１
３と、前記蓋本体の内面側から空気を吸引して蓋本体の
外面側に排出する空気吸引機構１４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ルツボを密閉容器
内に設置してルツボ内の半導体融液からＣＺ法（チョク
ラルスキー法）を用いて半導体単結晶を引き上げる単結
晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ
素（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する手段の一つ
として、ＣＺ法を用いた単結晶引上装置が知られてい
る。この単結晶引上装置は、図３に示すように、密閉容
器であるチャンバ１内部のカーボン製サセプタ２上に配
設した石英ルツボ３内に半導体融液Ｌを貯留し、該半導
体融液Ｌを石英ルツボ３の周囲に配置した円筒状のカー
ボン製ヒータ４で所定温度に加熱制御して、この半導体
融液Ｌから半導体単結晶Ｃを引き上げるものである。

【０００３】この単結晶引上装置の内部には、ヒータ４
の周囲に、炭素繊維（カーボンファイバ）保温筒５と該
保温筒５の内側面に支持板としてのカーボン板６とが配
置されている。また、ルツボ３の上方には、該ルツボ３
と同軸に配置された略円筒状のフロー管７と、保温筒５
の上部に取り付けられフロー管７を支持する円環状のア
ッパーリング８とが配置され、さらにチャンバ１の中央
下部には、サセプタ２を支持し上下動可能なシャフト９
が垂直に立設されている。

【０００４】ところで、この単結晶引上装置は、その内
部のパーツの多くがカーボンで形成されており、これら
カーボン部材の劣化等によりカーボンの粉塵が発生す
る。この粉塵は、引上成長に影響して単結晶の有転位化
を起こし、結晶引き上げ特性を悪化させるおそれがあ
る。このため、従来は、引上成長の事前に真空掃除機等
によってチャンバ内を吸引掃除していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の単結晶引上装置のクリーニング手段には、以下のよ
うな課題が残されている。すなわち、真空掃除機等によ
ってクリーニングしても吸引による集塵力は弱く、装置
内部から充分に粉塵を排出することが困難であった。ま
た、カーボン部材を取り出して洗浄してもカーボン部材
の組み付け又は原料の投入時に、カーボン部材の接触等
により多くのカーボンの粉塵が発生してしまっていた。

【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、装置内部の部材を取り外すことなく、内部の粉塵
を十分に除去することができる単結晶引上装置のクリー
ニング装置及びクリーニング方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明
の単結晶引上装置のクリーニング装置は、ルツボを密閉
容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結
晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする装
置であって、上部を取り外した状態の前記密閉容器の上
部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体と、該蓋本体の
内面側に設置され蓋本体の内面側に空気を吹出可能なエ
ア吹出機構と、前記蓋本体の内面側から空気を吸引して
蓋本体の外面側に排出する空気吸引機構とを備えている
ことを特徴とする。

【０００８】また、単結晶引上装置のクリーニング方法
は、ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融
液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をク
リーニングする方法であって、上部を取り外した状態の
前記密閉容器の上部開口部に蓋部材を密閉状態に載置す
る密閉工程と、前記密閉状態のまま前記密閉容器内に空
気を吹き付ける吹き付け工程と、該吹き付け工程中に前
記密閉容器内の空気を吸引して外部に排出する排気工程
とを備えていることを特徴とする。

【０００９】これらのクリーニング装置及びクリーニン
グ方法では、蓋本体又は蓋部材を密閉容器上に密閉状態
で載置したまま、密閉容器内に空気を吹き付けてカーボ
ン等の粉塵を舞い上がらせると共に、密閉容器内の空気
を舞い上がった粉塵と共に外部に排出させて、粉塵を除
去することができる。

【００１０】また、本発明の単結晶引上装置のクリーニ
ング装置は、前記蓋本体の内面側の空気中に含まれる粉
塵を計測するパーティクルカウンターを備えていること
が好ましい。また、本発明の単結晶引上装置のクリーニ
ング方法は、前記排気工程が、前記密閉容器内の空気中
に含まれる粉塵をパーティクルカウンターで計測し、粉
塵の量が規定値以下になるまで前記排出を行うことが好
ましい。

【００１１】すなわち、これらのクリーニング装置及び
クリーニング方法では、パーティクルカウンターにより
密閉容器内の空気中に含まれる粉塵を計測することによ
り、密閉容器内の粉塵を吸引して排出する際に内部のク
リーン度を確認することができる。

【００１２】また、本発明の単結晶引上装置のクリーニ
ング装置は、前記エア吹出機構が、前記蓋本体の内面側
に吹き出す空気の流れを変化させる乱流発生機構を有し
ていることが好ましい。すなわち、このクリーニング装
置では、エア吹出機構が、蓋本体の内面側に吹き出す空
気の流れを変化させる乱流発生機構を有しているので、
吹き付ける空気が定常的な流れとなることを抑制し、内
部全体に空気を吹き付けて全体的に粉塵を舞い上がらせ
ることが可能になる。

【００１３】この乱流発生機構としては、蓋本体の内面
側に吹き出す空気の流路、流量又は流速の少なくとも一
つを変化させること又は蓋本体の内面側に吹き出す空気
の吹出口の数又は位置を変えることにより、容易に乱流
を発生させることができる。さらに、本発明の単結晶引
上装置のクリーニング装置は、前記エア吹出機構が、前
記蓋本体の内面側に突出し空気を吹き出すエアノズルを
備え、前記乱流発生機構が、前記エアノズルの向きを変
えるノズル可動機構であることが好ましい。すなわち、
このクリーニング装置では、ノズル可動機構によりエア
ノズルの向きを変えることにより、エアノズルからの空
気を四方に吹き付けることができ、乱流を発生させるこ
とができる。

【００１４】また、本発明の単結晶引上装置のクリーニ
ング装置は、前記蓋本体の外面側に取っ手部が設けられ
ていることが好ましい。すなわち、大径のインゴットを
引き上げる装置の場合等では、密閉容器も大型になるた
め、用いるクリーニング装置も大きくなってしまうが、
このクリーニング装置のように、取っ手部を蓋本体に設
けることにより、大型化しても取扱いが容易になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る単結晶引上装
置のクリーニング装置及びクリーニング方法の一実施形
態を、図１及び図２を参照しながら説明する。これらの
図にあって、符号１１はクリーニング装置、１２は蓋本
体、１３はエア吹出機構、１４は空気吸引機構、１５は
気中パーティクルカウンターを示している。

【００１６】図１は、本実施形態の単結晶引上装置のク
リーニング装置１１を単結晶引上装置のチャンバ（密閉
容器）１上に設置した状態を示すものであって、クリー
ニング装置１１は、上部を取り外した状態のチャンバ１
の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体（蓋部材）
１２と、該蓋本体１２の内面側に設置され蓋本体の内面
側に空気を吹出可能なエア吹出機構１３と、蓋本体１２
の内面側から空気を吸引して蓋本体１２の外面側に排出
する空気吸引機構１４と、蓋本体１２の内面側の空気中
に含まれる粉塵を計測する気中パーティクルカウンター
１５とを備えている。

【００１７】前記エア吹出機構１３は、蓋本体１２の内
面側に突出し空気を吹き出すエアノズル１６を複数備え
ている。なお、図１では、エアノズル１６を代表的に２
本だけ図示している。このエアノズル１６は、蓋本体１
２を貫通したエア供給管１７の先端に回転可能に取り付
けられ、該エア供給管１７は、基端側が開閉バルブ１８
及びフィルター１９を介して高圧エア供給源２０に接続
されている。

【００１８】前記開閉バルブ１８は、エア供給管１７内
の流路を開閉するものであり、フィルター１９は、供給
する高圧エア中の不純物を除去するためのものである。
前記エアノズル１６は、図２に示すように、先端が互い
に反対方向へ延びた２つの分岐管１６ａに分岐している
と共に、各分岐管１６ａの先端が斜め下方かつ相互に反
対方向に向けられており、エア吹出時にエアの推力によ
ってエアノズル１６が回転するようになっている。すな
わち、回転可能なエアノズル１６の取付け構造と分岐管
１６ａとが、高圧エアの吹出によりエアノズル１６を回
転させてエアノズル１６の向きを常時変更させるノズル
可動機構として機能する。

【００１９】前記蓋本体１２は、チャンバ１上に載置し
た状態で高い密閉性が得られるように設計されていると
共に、引上成長後の高温状態のチャンバ１に載置できる
ように高耐熱性を備えている。なお、蓋本体１２の外面
側には、取っ手部１２ａが設けられている。この取っ手
部１２ａは、蓋本体１２をチャンバ１上に載置する際や
取り外す際に蓋本体１２を持ち上げるときの取っ手とし
て機能するものである。

【００２０】前記空気吸引機構１４は、蓋本体１２を先
端が貫通している複数のエア吸引管２１と、これらのエ
ア吸引管２１の基端に接続された真空ポンプ等の吸引装
置２２とを備えている。なお、図１では、エア吸引管２
１を代表的に２本だけ図示している。また、前記気中パ
ーティクルカウンター１５は、少なくとも一つのエア吸
引管２１内に接続されている。なお、気中パーティクル
カウンター１５を、エア吸引管２１ではなく、直接蓋本
体１２の内面側に接続しても構わない。

【００２１】次に、本実施形態の単結晶引上装置のクリ
ーニング装置１を用いたクリーニング方法を説明する。

【００２２】まず、上部を取り外したチャンバ１内に各
部材（サセプタ３、ヒータ４、保温筒５、カーボン板
６、アッパーリング８等）を設置した状態で、原料Ｇを
入れたルツボ２をサセプタ３上に設置する。なお、この
ルツボ２上には、ルツボ用蓋部材２３を載置して蓋をし
た状態としておく。次に、クリーニング装置１の蓋本体
１２を、チャンバ１の上部開口部に載置して蓋をした状
態、すなわち密閉状態とする。

【００２３】上記密閉状態のまま、エア吹出機構１３の
高圧エア供給源２０からエア供給管１７に高圧エアを送
り込み、フィルター１９及び開閉バルブ１８を介してエ
アノズル１６からチャンバ１内に高圧エアを吹き付け、
チャンバ１内のカーボン等の粉塵を舞い上がらせる。な
お、蓋本体１２によってチャンバ１内が密閉されている
ので、舞い上がった粉塵が外部にまき散らされることが
ない。また、このとき、空気吸引機構１４の吸引装置２
２を駆動して、チャンバ１内の空気を舞い上がった粉塵
と共にエア吸引管２１を介して吸引して外部に排出す
る。さらに、同時にチャンバ１内の空気中に含まれる粉
塵を気中パーティクルカウンター１５で常時計測してお
く。

【００２４】そして、この高圧エアの吹き付け及びチャ
ンバ１内の空気の吸引は、気中パーティクルカウンター
１５によって計測した粉塵の量が規定値以下になるまで
行なわれる。このようにして、充分にチャンバ１内の粉
塵が除去された後、ルツボ用蓋部材２３を取り外し、フ
ロー管７及びチャンバ１の上部等をセットして引上成長
を行う。

【００２５】本実施形態では、蓋本体１２をチャンバ１
上に密閉状態で載置したまま、チャンバ１内に高圧エア
を吹き付けてカーボン等の粉塵を舞い上がらせると共
に、チャンバ１内の空気を舞い上がった粉塵と共に外部
に排出させて、粉塵を除去することができる。すなわ
ち、エアの吹き付けで粉塵を舞い上げてから吸引するた
め、吸引掃除機による吸引よりも容易に集塵し易いと共
に、チャンバ１内に各部材をセットした状態のまま粉塵
除去を行うことができる。

【００２６】また、高圧エアが、エアノズル１６の先端
側から吹き出す際に、上述したようにエアの推力によっ
てエアノズル１６自体が回転することから、四方にエア
が吹き付けられて高圧エアの流路が変わり、チャンバ１
内に乱流が発生する。この乱流によって、チャンバ１内
の隅々に高圧エアが吹き付けられ、全体的に粉塵を舞い
上がらせることができる。すなわち、エアノズル１６
は、蓋本体１２の内面側に吹き出す空気の流れを変化さ
せる乱流発生機構として機能する。

【００２７】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。上記実施形態では、エアノズル１６を
回転させることにより、チャンバ１内に吹き出す高圧エ
アの流路を変えて乱流を発生させているが、他の手段に
より乱流を発生させても構わない。例えば、蓋本体１２
の内面側に吹き出す高圧エアの流量又は流速の少なくと
も一つを変化させる手段又は高圧エアの吹出口の数又は
位置を変える手段を採用してもよい。

【００２８】高圧エアの流量及び流速を変える手段とし
ては、高圧エア供給源２０を制御してエア供給管１７に
送り込む高圧エアの流量及び流速を逐次不規則に変化さ
せることにより実現することができる。また、高圧エア
の吹出口の数又は位置を変える手段としては、各開閉バ
ルブ１８の開閉を制御することにより、高圧エアを吹き
出すエアノズル１６を逐次不規則に変化させることによ
り実現することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の単結晶引上装置のクリーニング
装置及びクリーニング方法によれば、蓋本体又は蓋部材
を密閉容器上に密閉状態で載置したまま、密閉容器内に
空気を吹き付けてカーボン等の粉塵を舞い上がらせると
共に、密閉容器内の空気を舞い上がった粉塵と共に外部
に排出させることにより、吸引掃除機による吸引よりも
容易にかつ効果的に粉塵を集塵可能であると共に、部材
を密閉容器内に設置した状態のまま粉塵を除去すること
ができる。したがって、単結晶引上成長に影響する粉塵
を大幅に低減することができ、単結晶の有転位化を抑制
して引き上げ特性を向上させることができると共に、粉
塵除去作業が効率化でき、定期的に部材を取り外して行
う洗浄の頻度を大幅に低減してスループット等の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置及びクリーニング方法の一実施形態において、チャ
ンバ上にセットしたクリーニング装置を示す全体断面図
である。

【図２】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置及びクリーニング方法の一実施形態において、エア
ノズルを示す斜視図である。

【図３】 単結晶引上装置を示す全体断面図である。

【符号の説明】

１ チャンバ（密閉容器） ３ ルツボ １１ クリーニング装置 １２ 蓋本体（蓋部材） １３ エア吹出機構 １４ 空気吸引機構 １５ 気中パーティクルカウンター １６ エアノズル ２０ 高圧エア供給源 ２２ 吸引装置 Ｃ 半導体単結晶 Ｌ 半導体融液

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内
   の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上
   装置内をクリーニングする装置であって、 上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に密
   閉状態に載置可能な蓋本体と、 該蓋本体の内面側に設置され蓋本体の内面側に空気を吹
   出可能なエア吹出機構と、 前記蓋本体の内面側から空気を吸引して蓋本体の外面側
   に排出する空気吸引機構とを備えていることを特徴とす
   る単結晶引上装置のクリーニング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の単結晶引上装置のクリ
   ーニング装置において、 前記蓋本体の内面側の空気中に含まれる粉塵を計測する
   パーティクルカウンターを備えていることを特徴とする
   単結晶引上装置のクリーニング装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の単結晶引上装置
   のクリーニング装置において、 前記エア吹出機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空
   気の流れを変化させる乱流発生機構を有していることを
   特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の単結晶引上装置のクリ
   ーニング装置において、 前記乱流発生機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空
   気の流路、流量又は流速の少なくとも一つを変化させる
   ことを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の単結晶引上装置
   のクリーニング装置において、 前記乱流発生機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空
   気の吹出口の数又は位置を変えることを特徴とする単結
   晶引上装置のクリーニング装置。
6. 【請求項６】 請求項３から５のいずれかに記載の単結
   晶引上装置のクリーニング装置において、 前記エア吹出機構は、前記蓋本体の内面側に突出し空気
   を吹き出すエアノズルを備え、 前記乱流発生機構は、前記エアノズルの向きを変えるノ
   ズル可動機構であることを特徴とする単結晶引上装置の
   クリーニング装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載の単結
   晶引上装置のクリーニング装置において、 前記蓋本体は、その外面側に取っ手部が設けられている
   ことを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
8. 【請求項８】 ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内
   の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上
   装置内をクリーニングする方法であって、 上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に蓋
   部材を密閉状態に載置する密閉工程と、 前記密閉状態のまま前記密閉容器内に空気を吹き付ける
   吹き付け工程と、 該吹き付け工程中に前記密閉容器内の空気を吸引して外
   部に排出する排気工程とを備えていることを特徴とする
   単結晶引上装置のクリーニング方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の単結晶引上装置のクリ
   ーニング方法において、 前記排気工程は、前記密閉容器内の空気中に含まれる粉
   塵をパーティクルカウンターで計測し、粉塵の量が規定
   値以下になるまで前記排出を行うことを特徴とする単結
   晶引上装置のクリーニング方法。