JP2002029886A - 坩堝ハンドリング装置および坩堝ハンドリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の単結晶引上げ装置に容易に対応でき、
簡易な構成で取り扱いが容易な坩堝ハンドリング装置を
提供する。 【解決手段】 複数のアームにより坩堝を把持する構成
を有し、引上げ力を坩堝の把持力に変換する手段を備え
る坩堝ハンドリング装置。既存の単結晶引上げ装置の単
結晶保持器１０に吊り下げて使用可能であり、単結晶保
持器１０による引上げ力により坩堝の把持力を発生させ
ることにより、アクチュエータなどの別途の動力源を必
要としない軽量の坩堝ハンドリング装置が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法（チョクラ
ルスキー法）による単結晶シリコンインゴット引き上げ
装置において、単結晶の引き上げが終了した後の黒鉛ル
ツボを、その中に残ったもの（原料シリコンの一部や、
石英坩堝）と一括して取り出すことができる装置及び方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シリコンウエハのローコスト化等
のために、大型のシリコン単結晶を引き上げることが要
求されるようになってきている。これに伴い、一回の引
き上げの際に装填するシリコン原料の量が増大し、これ
を収納する石英坩堝や黒鉛坩堝も大型化してきている。

【０００３】ところで、従来の単結晶の製造工程におい
ては、単結晶の引き上げ終了後の黒鉛坩堝の撤去を人手
で行っていた。この場合、黒鉛坩堝の中には４０ｋｇを
超えるようなものまでが出現するようになってきてお
り、一人でこれを取り出すというのは困難となってい
る。

【０００４】また、単結晶の引き上げ終了後の黒鉛坩堝
というのは、その内側に石英坩堝や残留シリコンが残さ
れたままの状態であり、黒鉛坩堝をチャンバから取り出
す際の前段階の作業として、先ずは残留シリコンと石英
ガラス坩堝を破砕して取り出すという作業を行う必要が
ある。

【０００５】このように、黒鉛坩堝の取り出しを人手で
行うことは作業が煩わしく、また、引上げ装置周辺に破
砕粉が飛び散ったり、作業者が破砕時の破片に触れる可
能性も生じ得る。当然のことながら、重量物の取り扱い
による作業者への負担は大きい。

【０００６】かかる問題点を解決するための一つの方法
として、アームの先端に坩堝ホルダー部材を設けた坩堝
把持装置が提案されており（特開平１１−３２２４９３
号公報）、かかる技術によれば、重い坩堝の運搬作業に
ついて自動化をすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの坩堝
把持装置は、多結晶素材を装填している黒鉛坩堝のハン
ドリング用のものであって、２００ｋｇ程度の重量にも
対応できるような仕様となっている。そして、このよう
な大重量のものを扱う装置は、装置自体の大きさが大き
く、既存の工場にそのまま導入するのは困難である。

【０００８】またこの坩堝把持装置は、自立した上下動
機構と、そこに取り付けられた水平多関節型のアーム
と、を備えており、複雑で高価な物であり、しかも坩堝
の把持部の近辺に多数の高精度軸受けが取り付けられる
ものであるので、黒鉛坩堝からの輻射熱による温度上昇
に耐えることができない。

【０００９】ここで、機械装置によって作業を行う利点
としては、人間が行えない過酷な状況下でも作業を行わ
せることができるということが挙げられるが、人間が耐
熱手袋を使用して作業が行える程度まで温度が下がらね
ば作業ができないというのでは、自動化する意義も半減
してしまうこととなる。

【００１０】本発明は、以上のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、多数の単結晶引上げ装置
を導入している既存の工場でそのまま使用することがで
きる簡易かつ安価で取り扱いが容易な坩堝ハンドリング
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明に係る坩堝ハンドリング装置は、複
数本のアームによって黒鉛坩堝を把持する坩堝ハンドリ
ング装置であって、既存の吊り下げ機で吊り下げること
ができ、黒鉛坩堝を把持したときには当該坩堝の自重に
よって更に把持力が強まる一方で、把持された坩堝をし
かるべき場所に置いたときにはその把持力が開放される
ような機構を備えた坩堝ハンドリング装置であることを
特徴とする。

【００１２】より具体的には、本発明においては以下の
ような坩堝ハンドリング装置及び坩堝ハンドリング方法
を提供する。

【００１３】（１） ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放さ
れたチャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンド
リング装置であって、この坩堝ハンドリング装置を吊り
上げるための吊り上げ部材が取り付けられる吊芯体部材
と、この吊芯体部材を中心にして開閉することが自在な
複数本のアームであって、前記坩堝の外表面に接触する
接触端部をそれぞれ備える複数本のアームと、を備え、
前記アームの接触端部を坩堝の外表面に接触させた状態
において、当該坩堝の自重によって前記複数本のアーム
が同時に閉じる力を発生させる機構を備えることを特徴
とする坩堝ハンドリング装置。

【００１４】なお、アームが同時に閉じる力を発生させ
る機構は、種々のリンク構造が考えられ、例えば、アー
ムをてこリンクとして用いたり、またはスライダクラン
ク構造とするなど、あらゆる構成のものが含まれる。

【００１５】（２） ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放さ
れたチャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンド
リング装置であって、この坩堝ハンドリング装置を吊り
上げるための吊り上げ部材が取り付けられる吊芯体部材
であって、坩堝ハンドリング装置が吊り下げられた状態
で鉛直になる所定長さの棒状部材である吊芯体部材と、
この吊芯体部材上をその長さ方向に自在に摺動する摺動
部材と、前記坩堝の外表面に接触する接触端部をそれぞ
れ備え、当該接触端部以外の部分において回転可能な状
態で前記吊芯体部材にそれぞれ取り付けられた複数本の
アームと、前記複数本のアームと前記摺動部材とをそれ
ぞれ連結するリンク部材であって、前記摺動部材に回転
可能な状態で取り付けられていると共に前記アームにも
回転可能な状態で取り付けられているリンク部材と、を
備え、坩堝ハンドリング装置が吊り下げられた状態で前
記アームの接触端部を坩堝の外表面に接触させると、当
該坩堝の自重によって前記摺動部材が下方に摺動すると
共に前記複数本のアームが同時に閉じる力を生ずること
を特徴とする坩堝ハンドリング装置。

【００１６】（３） ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放さ
れたチャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンド
リング装置であって、坩堝ハンドリング装置が吊り下げ
られた状態で鉛直になる所定長さの棒状部材である吊芯
体部材と、この吊芯体部材を中心にして開閉する複数本
のアームであって、前記坩堝の外表面に接触する接触端
部を有する複数本のアームと、前記吊芯体部材上をその
長さ方向に自在に摺動する摺動部材と、前記複数本のア
ームと前記摺動部材とをそれぞれ連結する第１のリンク
部材と、前記複数本のアームと前記吊芯体部材とをそれ
ぞれ連結する第２のリンク部材と、を備え、前記第１の
リンク部材は、前記摺動部材には固着されていると共に
前記各アームには回転可能な状態で取り付けられてお
り、前記第２のリンク部材は、前記吊芯体部材には固着
されていると共に前記各アームには回転可能な状態で取
り付けられており、前記各アームには長穴部が設けられ
ていると共に、前記第２のリンク部材はこの長穴部の内
側をその長さ方向に摺動するピン体を備え、かつ、前記
長穴部は、坩堝ハンドリング装置が吊り下げられた状態
でその上側が当該坩堝ハンドリング装置の内側に向かう
斜めの向きで形成されていることを特徴とする坩堝ハン
ドリング装置。

【００１７】（４） 前記複数本のアームが開いた状態
で、前記アームベース部材と前記スライド部材との相対
的位置関係を固定して前記アームが開いた状態を保持さ
せる固定手段を備えることを特徴とする（３）記載の坩
堝ハンドリング装置。

【００１８】「固定手段」とは、例えばアームベース部
材とスライド部材とに同様の穴部を形成しておき、これ
らの穴部を一致させた状態で当該穴部にピンを挿入する
ことでアームベース部材とスライド部材との相対位置関
係を固定する構成など、種々の構成を適用することがで
きる。

【００１９】（５） 前記各アームの接触端部部分に
は、カーボン−カーボン繊維複合材料、グラファイト、
セラミックスまたはフッ素系ポリイミド系の高耐熱樹脂
でなる接触部材が設けられていることを特徴とする請求
項１から３いずれか記載の坩堝ハンドリング装置。

【００２０】（６） 前記結晶成長終了後、黒鉛坩堝及
び当該黒鉛坩堝内に残った石英坩堝及び残留単結晶原料
について、これらが人手で取り扱える温度にまで降温す
る前に、これらを機械的な把持手段で一括して取り出す
ことによって単結晶引き上げサイクルを短縮する方法。

【００２１】（７） （１）から（５）いずれか記載の
坩堝ハンドリング装置と、前記結晶成長終了後、前記黒
鉛坩堝をチャンバから取り出す際に、前記黒鉛坩堝の分
割部の上端から挿入され、当該前記黒鉛坩堝の上部を強
制的に開かせる楔状部材と、からなり、前記楔状部材が
挿入されることによって上部が開いて、その下方に行く
ほど縮径したテーパー状の外形となった前記黒鉛坩堝の
外面を下方から前記坩堝ハンドリングのアームで把持さ
せるようにすることによって、前記アームが閉じた状態
で把持しにくい前記黒鉛坩堝を持ち上げることを特徴と
する坩堝ハンドリングキット。

【００２２】なお、上記の楔状部材は、カーボン−カー
ボン繊維複合材料、グラファイト、セラミックス、また
は高耐熱樹脂などの耐熱性部材で構成するのが好まし
い。

【００２３】また、上記のキットを使用するにあたっ
て、黒鉛坩堝は、予め分割されているものが組み合わさ
れたものである必要がある。

【００２４】以上のような本発明に係る坩堝ハンドリン
グ装置によれば、それ自体に動力を使用することなく、
確実に黒鉛坩堝を把持することができる。また、機構的
に単純に構成されているために軽量であり、この坩堝ハ
ンドリング装置を既存の吊り下げ機（例えば、単結晶引
上げ装置の種結晶昇降軸に設けられた種結晶保持機）で
吊り下げたときに、当該既存の吊り下げ機に負担をかけ
ない。また、引き上げ終了後の高温の黒鉛坩堝による輻
射熱にも、耐えることができる。

【００２５】本発明に係る坩堝ハンドリング装置を使用
することにより、引き上げ終了後の黒鉛坩堝、石英坩堝
及び残留シリコンを、高温のまま、一括して取り出すこ
とができる。そして、これをチャンバから取り出した
後、他の場所で常温付近にまで冷却させることができる
ので、黒鉛坩堝が十分に冷却されるまでチャンバ内に存
置され、その分だけ単結晶インゴット製造プロセスの時
間が延長されてしまうという事態を回避することができ
る。

【００２６】また、単結晶インゴット製造プロセスの時
間を短縮するために、黒鉛坩堝が十分に冷却されない状
態でチャンバ内の黒鉛坩堝から耐熱手袋を使用して石英
坩堝や原料の破砕・取出し等を行う場合と比較すると、
本発明に係る坩堝ハンドリング装置を使用して黒鉛坩堝
を他の場所に移して十分に冷却させてから破砕・取出し
作業を行うほうが、常温で作業を行える分だけ、作業効
率がよい。

【００２７】更に、本発明に係る坩堝ハンドリング装置
を使用して黒鉛坩堝を他の場所に移してから石英坩堝や
原料の破砕・取出し等の作業を行うようにすることによ
って、単結晶引き上げ装置付近でこれらの破片や塵埃が
飛散することがなくなり、清掃の手間が省けると共に、
これらの破片や塵埃による単結晶引上げへの悪影響が防
止されることにもなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る坩堝ハンドリ
ング装置及びハンドリング方法について図面を参照しな
がら説明する。

【００２９】［装置の構成］図１は、本発明に係る坩堝
ハンドリング装置５０の全体構成を示す斜視図である。
この図１に示されるように、坩堝ハンドリング装置５０
は、黒鉛坩堝６の外周面をパッド１１ａ及び１１ｂによ
り把持するための４本のアーム１を有する把持部５０ｂ
と、揺動中心１４によりアーム１を揺動させることによ
ってアーム１の先端を開閉させるとともに黒鉛坩堝６を
把持したアーム１に対して黒鉛坩堝６を落下させないだ
けの十分な把持力を与えるアーム開閉機構部５０ａと、
から構成されている。

【００３０】坩堝ハンドリング装置５０は、その上端部
にケーブル８のケーブル端末２２を固定するようになさ
れており、ケーブル８の他端側のケーブル端末９を、例
えば単結晶引上げ装置の種結晶昇降軸に設けられた種結
晶保持機１０に固定することによって、種結晶保持機１
０によって坩堝ハンドリング装置５０が釣支されること
となる。これにより、種結晶保持機１０の上下動に伴っ
て坩堝ハンドリング装置５０を上下動させることができ
る。

【００３１】ここで、坩堝ハンドリング装置５０の詳細
構成について説明する。図１との対応部分に同一符号を
付して示す図２及び図３は坩堝ハンドリング装置５０の
側面図であり、図２はアーム１を開いた状態を示し、図
３はアーム１を閉じた状態を示すものである。なお、本
実施形態においては、分割線１２により２分割された黒
鉛坩堝６に応じて４本のアーム１が用いられるが、図２
及び図３においては、４本のアーム１のうち互いに対向
する２本のアーム１のみを示している。

【００３２】ステンレス製のアーム１を例えばピンでな
る揺動中心部１４により揺動自在に枢支するアームベー
ス４には、開口を上方に向けた円筒形状のガイドベース
１９が植立形成されており、当該ガイドベース１９の開
口にスライドベース２に形成された円柱形状のスライド
軸２３が上下動自在に挿入されている。

【００３３】スライドベース２に固定されたスライドア
ーム２１の先端部にはピン３（またはローラー）が設け
られており、このピン３は、アーム１に形成された長穴
１ａに係合されている。長穴１aは、スライドベース２
のアームベース４に対して接近または離れる相対的な動
作方向（上下方向）に対して、所定角度を以って形成さ
れている。

【００３４】従って、スライドベース２とアームベース
４とが互いに接近する方向に動くと、図２に示すように
アーム１は開いた状態となり、また、スライドベース２
とアームベース４とが互いに離れる方向に動くと、図３
に示すようにアーム１は閉じた状態となる。

【００３５】ここで、スライドベース２のスライド軸２
３には、ピン穴２０b（図１）が形成されているととも
に、アームベース４のガイドベース１９にピン穴２０a
が形成されている。これらのピン穴２０a及び２０bは、
図２に示すようにスライドベース２及びアームベース４
を接近させた状態で一致するように設定がなされてい
る。

【００３６】従って、ピン穴２０a及び２０bを一致させ
た状態、すなわちスライドベース２及びアームベース４
が接近した状態で一致したピン穴２０a及び２０bにピン
１３を挿入することにより、アーム１が開いた状態で固
定される（図２）。この状態で、種結晶保持機１０を上
下動させることにより、坩堝ハンドリング装置５０は、
４本のアーム１を開いたまま上下動することとなる。

【００３７】この状態において、アーム１に設けられて
いるパッド１１ａが黒鉛坩堝６の下方向に縮径するテー
パー部６aに対面する高さとなるように、坩堝ハンドリ
ング装置５０の高さを種結晶保持機１０により調整す
る。このように調整された状態において、パッド１１b
は、黒鉛坩堝６の上部周側面６bに対面するような位置
に設けられている。

【００３８】坩堝ハンドリング装置５０の高さが調整さ
れた状態において、スライドベース２及びアームベース
４を固定しているピン１３を引き抜くと、図３に示すよ
うに、アームベース４及びアーム１の自重によりアーム
ベース４及びアーム１はスライドベース２から離れる下
方に下がり、これに応じて、アーム１が閉じる。

【００３９】このようにアーム１が閉じた状態から、種
結晶保持機１０により、スライドベース２を上方に引き
上げると、このとき既にスライドベース２とアームベー
ス４を固定するピン１３が取り外されていることによ
り、上方への引上げ力はスライドアーム先端のピン３
と、アーム１の上端部１ｂと、揺動中心部１４とを介し
てアームベース４に伝わることになる。

【００４０】このとき、アーム１の揺動中心部１４より
も上部において、鉛直方向に対して上方に行くほど黒鉛
坩堝６の中心軸に近づくように斜めに形成された長穴１
aに係合されているピン３は、長穴１ａに対して鉛直方
向上方に力を加え、この結果、アーム１には揺動中心１
４よりも下部が閉じる方向、すなわちパッド１１ａ及び
１１ｂが黒鉛坩堝６を把持する方向に力が加わる。すな
わち、スライドベース２を引上げる力は、アーム開閉機
構部５０ａにおいて、アーム１を閉じる力（黒鉛坩堝６
を把持する力）に変換される。

【００４１】この把持力は、スライドベース２を引上げ
る力が大きくなる程、大きくなる。従って、アーム１が
黒鉛坩堝６を把持した後、さらにスライドベース２を引
き上げようとすると、スライドベース２を引き上げる力
は、それまでの坩堝ハンドリング装置５０の重量に黒鉛
坩堝６の重量を加えた重量を引き上げるだけの力に増加
されることにより、この分、アーム１による黒鉛坩堝６
の把持力も大きくなる。この結果、アーム１は黒鉛坩堝
６を十分な把持力で把持することとなり、黒鉛坩堝６の
落下を回避することができる。

【００４２】因みに、パッド１１ａ及び１１ｂは、ＣＣ
Ｍ（カーボン−カーボン繊維複合材料）製の板材を加工
したものでボルトによりアームに固定した。ＣＣＭを用
いることは耐熱性だけでなく、シリコン単結晶の重金属
による汚染を防ぐのにも効果的である。また、グラファ
イトに比べて遥かに機械的強度が高いため、破損するこ
とが少なく、長期間使用することができる。

【００４３】図４は、坩堝ハンドリング装置５０を使用
して黒鉛坩堝６を搬送する手段である。黒鉛坩堝、ヒー
ター等を収納して減圧のアルゴンガス雰囲気を維持する
ためのメインチャンバ１７及びトップチャンバ１８を開
放した状態を示す。メインチャンバをまたぐ台車１６上
にペディスタル２９の一部を固定することにより、黒鉛
坩堝６をこの上に乗せ移動することが出来る。また坩堝
ハンドリング装置５０もこの上に乗せることで、種結晶
昇降軸直下に運び容易に種結晶保持機１０に連結するこ
とが出来る。

【００４４】なお、坩堝ハンドリング装置５０は、ケー
ブル８による引上げ力をアーム１による黒鉛坩堝６の把
持力に変換する構成としたことにより、把持力を発生さ
せる動力源を別途設ける必要がなく、この分、坩堝ハン
ドリング装置５０自身の重量が軽量化されている。この
結果、黒鉛坩堝６を引き上げるにつき、既存の吊り下げ
機、例えば種結晶保持機１０に坩堝ハンドリング装置５
０を吊り下げて使用しても、種結晶保持機１０にかかる
負荷は、黒鉛坩堝６の重量に僅かな坩堝ハンドリング装
置５０の重量を加えた重量にとどまり、単結晶引上げ装
置に元々備えられている種結晶保持機１０を黒鉛坩堝６
の取り扱い用として使用できることになる。

【００４５】［動作］上述のような機能、構成を有する
本発明に係る坩堝ハンドリング装置５０においては、単
結晶引上げ後の人手による黒鉛坩堝の取り扱いに代えて
坩堝ハンドリング装置５０を使用することによって、単
結晶引上げ後、人手による取り扱い可能な上限温度であ
る１００℃程度まで黒鉛坩堝６の温度が下がるまで待つ
必要がなく、３００℃程度まで下がった時点で、黒鉛坩
堝６をその内部の石英坩堝及び残留シリコンとともに一
括してメインチャンバ１７から取り出し、これらを他の
場所まで搬送するようにすることができる。

【００４６】黒鉛坩堝６が取り出されたメインチャンバ
１７には、新たな石英坩堝５と原料をセットした黒鉛坩
堝を坩堝ハンドリング装置５０でセットすることによ
り、次の単結晶引上げプロセスを直ちに開始する。

【００４７】黒鉛坩堝６は、メインチャンバ１７内にお
いて黒鉛製のペディスタル７上に載置されているが、メ
インチャンバ１７から坩堝ハンドリング装置５０によっ
て取り出され、他の場所に搬送された黒鉛坩堝６は、そ
こで常温まで冷却された後、内部の石英坩堝５や残留物
が破砕取り出され、清掃が行われる。このように、メイ
ンチャンバ１７での石英坩堝や残留物の破砕取り出しが
行われないことにより、メインチャンバ１７では新たな
石英坩堝と原料とをセットした黒鉛坩堝のセットを直ち
に開始することができるようになる。

【００４８】［他の実施形態］なお、上述の実施形態に
おいては、黒鉛坩堝６のテーパー部６ａの深さが十分に
深い場合について述べたが、本発明はこれに限られず、
例えば図５に示すように、デーパー部６ａが浅い場合で
あっても対応することができる。この場合、図５（Ａ）
に示す単結晶引上げ終了後の状態において、黒鉛坩堝６
の分割線１２に楔状部材１６を挿入することで黒鉛坩堝
６を開き擬似的にテーパー状にすることができる。これ
により図５（Ｂ）に示すように同じ坩堝ハンドリング装
置を使用することが可能になる。楔状部材の材質として
はグラファイトが適当であるが、ＣＣＭ、フッ素樹脂等
も使用温度やコストによって選択可能である。

【００４９】また、上述の実施形態においては、アーム
１の長穴１ａにピン３を係合させ、ピン３の上下動によ
りアーム１を揺動させることにより、黒鉛坩堝６を把持
する坩堝ハンドリング装置５０を用いる場合について述
べたが、坩堝ハンドリング装置の構成はこれに限らず、
例えば図６及び図７に示すような坩堝ハンドリング装置
１００を用いるようにしても良い。

【００５０】この坩堝ハンドリング装置１００は、支持
部材１０２の先端部分に設けられた揺動中心部１０３を
中心に揺動することにより開閉するアーム１０１を有し
ており、支持部材１０２の中心部に設けられた筒状のガ
イド部材１３０に挿入されガイド部材１３０に対して上
下動自在の柱形状の吊芯体部材１１５の下端部分とアー
ム１０１の上記揺動中心部１０３よりも下方部分との間
がリンク部材１１０によって連接されている。

【００５１】リンク部材１１０は、吊芯体部材１１５の
下端部分及びアーム１０１に対してそれぞれ揺動自在と
なっており、図６に示すように、吊芯体部材１１５がガ
イド部材１３０に対して下がった状態においてアーム１
０１が開いた状態となり、これに対して図７に示すよう
に、吊芯体部材１１５がガイド部材１３０に対して上が
った状態においてアーム１０１が閉じて黒鉛坩堝６を把
持した状態となる。

【００５２】アーム１０１が黒鉛坩堝６を把持した状態
において、吊芯体部材１１５を引き上げることにより当
該引上げ力がアーム１０１による黒鉛坩堝の把持力に変
換され、黒鉛坩堝６の重量分だけ更に把持力が大きくな
って黒鉛坩堝６を確実に運び上げることができる。

【００５３】因みにアーム１０１が開いた状態を保持さ
せるためには、吊芯体部材１１５に設けられたピン孔１
２０ｂとガイド部材１３０に設けられたピン孔１２０ａ
とを位置合わせした状態で、固定ピン１２５を挿入し
て、吊芯体部材１１５がガイド部材１３０に対して下が
った状態で固定されるようにすれば良い。

【００５４】また図８及び図９は、坩堝ハンドリング装
置のさらに他の実施形態を示す図であり、この坩堝ハン
ドリング装置２００は支持部材２１０の先端部分の揺動
中心部２１１を揺動中心としてアーム２０１が揺動自在
に支持されている。支持部材２１０の中心部分には柱部
材２１５が植立固定されており、当該柱部材２１５には
筒状の吊芯体部材２３０が挿入され柱部材２１５に対し
て上下動し得るようになされている。

【００５５】吊芯体部材２３０の下端部分にはリンク部
材２０２が揺動自在に支持されており、当該リンク部材
２０２の他端側はアーム２０１の上端部部に揺動自在に
支持されている。

【００５６】これにより、図８に示すように柱部材２１
５に対して吊芯体部材２３０が下がった状態において、
アーム２０１は開いた状態となり、これに対して図９に
示すように、柱部材２１５に対して吊芯体部材２３０が
上がった状態において、アーム２０１は閉じて黒鉛坩堝
６を把持した状態となる。

【００５７】アーム２０１が黒鉛坩堝６を把持した状態
において、吊芯体部材２３０を引き上げることにより、
当該引上げ力がアーム２０１による黒鉛坩堝の把持力に
変換され、黒鉛坩堝６の重量分だけ更に把持力が大きく
なって黒鉛坩堝６を確実に運び上げることができる。但
し、この場合リンク部材２０２は水平状態で把持力が
「０」になり、さらに吊芯体部材２３０が引き上げられ
るとアーム２０１は再び開放してしまう。そのため吊芯
体部材２３０が支持部材２１０に対して必要以上に上昇
しないようにストッパーが必要であり、吊芯体部材２３
０には長穴２３１が設けられ、また柱部材２１５には長
穴２３１によって動きが規制されるストッパーピン２３
２が設けられ、これにより吊芯体部材２３０の柱部材２
１５に対するストロークを制限している。

【００５８】因みにアーム２０１が開いた状態を保持さ
せるためには、吊芯体部材２３０に設けられたピン孔２
２０ａと柱部材２１５に設けられたピン孔２２０ｂとを
位置合わせした状態で、固定ピン２２５を挿入して、吊
芯体部材２３０が柱部材２１５に対して下がった状態で
固定されるようにすれば良い。

【００５９】また、上述の実施形態においては、黒鉛坩
堝６を取り扱う場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、他の種々の坩堝を取り扱うことができる。

【００６０】また、上述の実施形態においては、分割線
１２によって２分割された黒鉛坩堝６の分割数に応じて
４本のアーム１で黒鉛坩堝６を把持する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、坩堝の分割数に応じて
種々の数のアームを設けることができる。

【００６１】また、上述の実施形態では、アーム１をス
テンレスで製作したが、コストの制約がなければＣＣＭ
で製作するとハンドリング装置の軽量化に一段と有利で
ある。

【００６２】また、上述の実施形態においては、アーム
１の黒鉛坩堝６を把持する部分に、カーボン−カーボン
繊維複合材料を用いる場合について述べたが、本発明は
これに限らず、グラファイト、セラミックスまたはフッ
素系ポリイミド系の高耐熱樹脂を用いるようにしても良
い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る坩堝
ハンドリング装置は、従来の単結晶引上げ装置及び坩堝
になんら変更を加えることなく導入可能であり、作業者
の安全性と生産性の向上をもたらすことが可能となる。

【００６４】また、本発明に係る坩堝ハンドリング装置
においては、単結晶の大径化に伴って大型化する坩堝の
取り扱いを一段と容易にすることが可能となる。

【００６５】また本発明にかかる坩堝ハンドリング装置
は、高温度に耐えることにより、坩堝の冷却時間を短縮
して生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の全体構
成を示す斜視図である。

【図２】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の動作を
説明するための図である。

【図３】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の動作を
説明するための図である。

【図４】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の動作を
説明するための図である。

【図５】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の他の実
施形態を示す図である。

【図６】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の他の実
施形態を示す図である。

【図７】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の他の実
施形態を示す図である。

【図８】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の他の実
施形態を示す図である。

【図９】 本発明に係る坩堝ハンドリング装置の他の実
施形態を示す図である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１ アーム １ａ 長穴 ２ スライドベース ４ アームベース ５ 石英坩堝 ６ 黒鉛坩堝 ７ ペディスタル ８ ケーブル １０ 種結晶保持機 １１ａ、１１ｂ パッド １２ 分割線 １４ 揺動中心部 １７ メインチャンバ ５０、１００、２００ 坩堝ハンドリング装置 １０２、２１０ 支持部材 １１５、２３０ 吊芯体部材 １１０、２０２ リンク部材

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 CF10 EG01 EG27 PD12 5F053 AA12 BB60 DD01 FF04 GG01 HH04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放されたチ
   ャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンドリング
   装置であって、 この坩堝ハンドリング装置を吊り上げるための吊り上げ
   部材が取り付けられる吊芯体部材と、この吊芯体部材を
   中心にして開閉することが自在な複数本のアームであっ
   て、前記坩堝の外表面に接触する接触端部をそれぞれ備
   える複数本のアームと、を備え、 前記アームの接触端部を坩堝の外表面に接触させた状態
   において、当該坩堝の自重によって前記複数本のアーム
   が同時に閉じる力を発生させる機構を備えることを特徴
   とする坩堝ハンドリング装置。
2. 【請求項２】 ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放されたチ
   ャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンドリング
   装置であって、 この坩堝ハンドリング装置を吊り上げるための吊り上げ
   部材が取り付けられる吊芯体部材であって、坩堝ハンド
   リング装置が吊り下げられた状態で鉛直になる所定長さ
   の棒状部材である吊芯体部材と、 この吊芯体部材上をその長さ方向に自在に摺動する摺動
   部材と、 前記坩堝の外表面に接触する接触端部をそれぞれ備え、
   当該接触端部以外の部分において回転可能な状態で前記
   吊芯体部材にそれぞれ取り付けられた複数本のアーム
   と、 前記複数本のアームと前記摺動部材とをそれぞれ連結す
   るリンク部材であって、前記摺動部材に回転可能な状態
   で取り付けられていると共に前記アームにも回転可能な
   状態で取り付けられているリンク部材と、 を備え、 坩堝ハンドリング装置が吊り下げられた状態で前記アー
   ムの接触端部を坩堝の外表面に接触させると、当該坩堝
   の自重によって前記摺動部材が下方に摺動すると共に前
   記複数本のアームが同時に閉じる力を生ずることを特徴
   とする坩堝ハンドリング装置。
3. 【請求項３】 ＣＺ法単結晶引上げ装置の開放されたチ
   ャンバ内から坩堝を持ち上げるための坩堝ハンドリング
   装置であって、 坩堝ハンドリング装置が吊り下げられた状態で鉛直にな
   る所定長さの棒状部材である吊芯体部材と、この吊芯体
   部材を中心にして開閉する複数本のアームであって、前
   記坩堝の外表面に接触する接触端部を有する複数本のア
   ームと、前記吊芯体部材上をその長さ方向に自在に摺動
   する摺動部材と、前記複数本のアームと前記摺動部材と
   をそれぞれ連結する第１のリンク部材と、前記複数本の
   アームと前記吊芯体部材とをそれぞれ連結する第２のリ
   ンク部材と、を備え、 前記第１のリンク部材は、前記摺動部材には固着されて
   いると共に前記各アームには回転可能な状態で取り付け
   られており、 前記第２のリンク部材は、前記吊芯体部材には固着され
   ていると共に前記各アームには回転可能な状態で取り付
   けられており、 前記各アームには長穴部が設けられていると共に、前記
   第２のリンク部材はこの長穴部の内側をその長さ方向に
   摺動するピン体を備え、かつ、前記長穴部は、坩堝ハン
   ドリング装置が吊り下げられた状態でその上側が当該坩
   堝ハンドリング装置の内側に向かう斜めの向きで形成さ
   れていることを特徴とする坩堝ハンドリング装置。
4. 【請求項４】 前記複数本のアームが開いた状態で、前
   記アームベース部材と前記スライド部材との相対的位置
   関係を固定して前記アームが開いた状態を保持させる固
   定手段を備えることを特徴とする請求項３記載の坩堝ハ
   ンドリング装置。
5. 【請求項５】 前記各アームの接触端部部分には、カー
   ボン−カーボン繊維複合材料、グラファイト、セラミッ
   クスまたはフッ素系ポリイミド系の高耐熱樹脂でなる接
   触部材が設けられていることを特徴とする請求項１から
   ３いずれか記載の坩堝ハンドリング装置。
6. 【請求項６】 前記結晶成長終了後、黒鉛坩堝及び当該
   黒鉛坩堝内に残った石英坩堝及び残留単結晶原料につい
   て、これらが人手で取り扱える温度にまで降温する前
   に、これらを機械的な把持手段で一括して取り出すこと
   によって単結晶引き上げサイクルを短縮する方法。
7. 【請求項７】 請求項１から５いずれか記載の坩堝ハン
   ドリング装置と、 前記結晶成長終了後、前記黒鉛坩堝をチャンバから取り
   出す際に、前記黒鉛坩堝の分割部の上端から挿入され、
   当該前記黒鉛坩堝の上部を強制的に開かせる楔状部材
   と、 からなり、 前記楔状部材が挿入されることによって上部が開いて、
   その下方に行くほど縮径したテーパー状の外形となった
   前記黒鉛坩堝の外面を下方から前記坩堝ハンドリングの
   アームで把持させるようにすることによって、前記アー
   ムが閉じた状態で把持しにくい前記黒鉛坩堝を持ち上げ
   ることを特徴とする坩堝ハンドリングキット。