JP2002053389A - 単結晶引上げ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実に作業効率を向上させることができ、か
つ、作業負担の著しい増大にも耐えることができるよう
な熱遮蔽体昇降機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を
提供する。 【解決手段】 ＣＺ炉内を昇降する熱遮蔽体を備えるＣ
Ｚ法単結晶引上げ装置において、装置の外殻を構成する
チャンバ１１を、下段チャンバ11Ｚ、中段チャンバ11
Ｙ、上段チャンバ11Ｘと、それぞれ分離したものが個々
に旋回するように構成する。そして、熱遮蔽体が上方に
吊り上げられた状態で分離された中段チャンバ11Ｙが旋
回するようにして、炉内の整備・清掃のための装置の解
体の際に手作業で熱遮蔽体を運び出すというような事態
を回避し、熱遮蔽体の巨大化に伴う作業負担の著しい増
大にも耐えることができるようにすると共に、作業効率
を向上させるようにした

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）によってシリコン融液等の原料融液から単
結晶を引上げて単結晶インゴットを製造するＣＺ法単結
晶引上げ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、原
料融液から単結晶への輻射熱を制御する熱遮蔽体が取り
付けられる場合がある。この熱遮蔽体は、切り欠き円錐
状の耐熱性部材で構成されており、原料融液から引上げ
られている単結晶の周囲を囲繞するようにＣＺ炉内に設
置され、単結晶を引上げている最中における原料融液か
ら単結晶への輻射熱を遮蔽する働きをする。これと同時
にこの熱遮蔽体は、ＣＺ炉内のガス流れを整流する働き
もするため、ガス整流筒とも呼ばれることがある。

【０００３】このような熱遮蔽体については、原料融液
からの輻射熱の熱遮蔽やＣＺ炉内のガス整流については
極めて有効な部材ではあるものの、シリコンナゲット等
の原料塊をルツボにチャージする際、或いは、炉の単結
晶引上げ準備のための炉内整備・清掃の際などには、そ
の作業を行うにあたっては邪魔な存在となる。

【０００４】このような問題を解決するために、原料塊
をルツボにチャージする際には熱遮蔽体が上昇するよう
な機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置も提案されてい
る（特公昭５８-１０８０号公報、特開平２−１５７１
８０号公報（特許第２６４０６８３号）、特開平４−２
０２０８５号公報（特許第３０１９９４９号）など）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの多くは、チャ
ージの際に邪魔にならないように熱遮蔽体が上昇すると
いう目的を単純に達成するためのものであるが、実際に
は、操作性の面からしても必ずしも効率がアップしてい
ると言うことができない場合もあり、また、引上げられ
るシリコン単結晶の大口径化が進み、熱遮蔽体の重量が
増した場合などのように、作業負担が著しく増大した場
合などにはそれに対処することができないというような
問題があった。（特に、先に述べた特許第３０１９９４
９号などについては、その出願前に同一或いは極めて類
似する先行文献が存在することからその特許性について
明かな問題があるのみならず、従来技術と比較して顕著
な効果が見られないことから技術的な面から見た存在意
義自体についても疑念がある。）

【０００６】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、ＣＺ炉内で熱遮蔽体を昇降
させる機構を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、
確実に作業効率を向上させることができ、かつ、作業負
担の著しい増大にも耐えることができるような熱遮蔽体
昇降機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置にお
いては、ＣＺ炉内を昇降する熱遮蔽体を備えるＣＺ法単
結晶引上げ装置において、装置の外殻を構成するチャン
バを分離可能にすると共にそれぞれ分離したものが個々
に旋回するように構成し、熱遮蔽体が上方に吊り上げら
れた状態で分離されたチャンバが旋回するようにしたこ
とにより、炉内の整備・清掃のための装置の解体の際に
手作業で熱遮蔽体を運び出すというような事態を回避
し、熱遮蔽体の巨大化に伴う作業負担の著しい増大にも
耐えることができるようにすると共に、作業効率を向上
させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】より具体的には、本発明においては以下の
ようなＣＺ法単結晶引上げ装置を提供する。

【０００９】（１） 装置の外殻を構成するチャンバ
が、それぞれ分離可能な状態で、少なくとも、下段チャ
ンバと、中段チャンバと、上段チャンバと、で分けて構
成されているＣＺ法単結晶引上げ装置であって、ケーブ
ルによって吊り下げられ、昇降をする熱遮蔽体がＣＺ炉
内に設置されており、この熱遮蔽体を吊り下げるケーブ
ルを巻き取るケーブル巻き取り機が、前記中段チャンバ
に取り付けられていることを特徴とするＣＺ法単結晶引
上げ装置。

【００１０】なお、チャンバの分離形態については様々
なバリエーションが考えられるが、本発明を実施するに
あたっては、少なくとも下段、中段、上段の３段に分け
られていればよく、例えば下段チャンバの下に更にチャ
ンバ(例えば、下部チャンバ)が設けられていて、全体か
ら見れば３段以上で構成されている場合であっても、本
発明の範囲に含まれる。

【００１１】（２） 前記ケーブル巻き取り機のケーブ
ルがＣＺ炉内に挿入される箇所から当該ＣＺ炉内に不活
性ガスを供給する不活性ガス供給機構を備えていること
を特徴とする（１）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００１２】（３） 前記下段チャンバ、前記中段チャ
ンバ、及び前記上段チャンバのいずれか一つ以上を水平
方向に旋回させる旋回手段を備えていることを特徴とす
る（１）または（２）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００１３】但し、本発明を実際に実施する際には、旋
回手段の他に、中段チャンバ及び上段チャンバについて
の昇降手段が備えられているのが好ましい。

【００１４】（４） 前記昇降をする熱遮蔽体以外に少
なくとも一つ以上の熱遮蔽体を備えていることを特徴と
する（１）または（２）記載のＣＺ法単結晶引上げ装
置。

【００１５】上記装置は、具体的には２つ以上の熱遮蔽
体を備えている装置であり、当該２つ以上の熱遮蔽体が
全て昇降可能であっても、そうでなくてもよいが、複数
あるうちの必ず一つは昇降可能に構成されている（以
下、（６）においても同じ）。

【００１６】（５） 原料融液から引上げられた単結晶
を冷却或いは加熱する温度調整手段を備えていることを
特徴とする（１）、（２）または（３）記載のＣＺ法単
結晶引上げ装置。

【００１７】「温度調整手段」としては、原料融液から
引上げられた単結晶を側面から加熱するアフターヒータ
ーや、原料融液から引上げられた単結晶を冷却するクー
ラーなどを挙げることができる（以下、（９）において
も同じ）。

【００１８】（６） 前記温度調整手段は、原料融液か
ら引上げられた単結晶を冷却するクーラーであることを
特徴とする（５）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００１９】（７） ルツボの下部分が、当該ルツボに
隣接して当該ルツボを取り囲む隣接囲繞部材の頂部にま
で上昇させるルツボ昇降手段を備えていることを特徴と
する（１）または（２）記載のＣＺ法単結晶引上げ装
置。

【００２０】「隣接囲繞部材」の代表的なものは、ルツ
ボ内を加熱するためにＣＺ炉内に備え付けられているヒ
ーターである。「ルツボの下部分が、当該ルツボに隣接
して当該ルツボを取り囲む隣接囲繞部材の頂部にまで上
昇させる」というのは、具体的には、ルツボの湾曲した
部分が隣接囲繞部材の頂部から出て、隣接囲繞部材とル
ツボの間でより大きな隙間ができ、ルツボの下方に溜ま
っている熱気が上昇できる状態となったことを意味する
（以下、（１０）においても同じ）。この装置は特に、
ルツボの下方に当該ルツボの下方からルツボを加熱する
手段（一般には、ボトムヒーター、サブヒーター等と呼
ばれている部材）が設置され、ルツボの下方に熱気が溜
まりやすくなっている場合に特に有効である。

【００２１】また、本発明に係る装置は、ルツボがかか
る位置にまで上昇させ得るものではなく、実際に上昇さ
せるものである、という点で、ルツボの昇降機構を備え
た従来からのＣＺ法単結晶引上げ装置とは異なる（以
下、（１０）においても同じ）。

【００２２】（８） ケーブルによって吊り下げられ、
昇降をする熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣＺ法
単結晶引上げ装置であって、前記昇降をする熱遮蔽体以
外に少なくとも一つ以上の熱遮蔽体を備えていることを
特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２３】（９） ケーブルによって吊り下げられ、
昇降をする熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣＺ法
単結晶引上げ装置であって、原料融液から引上げられた
単結晶を冷却或いは加熱する温度調整手段を備えている
ことを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２４】（１０） ケーブルによって吊り下げら
れ、昇降をする熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣ
Ｚ法単結晶引上げ装置であって、ルツボの下部分が、当
該ルツボに隣接して当該ルツボを取り囲む隣接囲繞部材
の頂部にまで上昇させるルツボ昇降手段を備えているこ
とを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２５】（１１） 原料融液を貯留するルツボと、
このルツボ内を加熱するための加熱手段と、前記原料融
液から単結晶を引き上げる引上げ機構と、を備え、ＣＺ
法によって単結晶を引き上げるＣＺ法単結晶引上げ装置
であって、引き上げられている単結晶を囲繞して当該引
き上げられている単結晶に対する前記原料融液からの輻
射熱を遮蔽する熱遮蔽体を含み、装置の外殻を構成する
チャンバが、それぞれ分離可能な状態で、少なくとも前
記ルツボ及び前記加熱手段を格納する下段チャンバと、
この下段チャンバの上に載置固定される中央穴空き蓋型
形状の中段チャンバと、この中段チャンバの中央穴空き
部分の上に載置固定される上段チャンバと、を備え、前
記中段チャンバには、前記熱遮蔽体を昇降させる昇降機
構が備えられていると共に、前記中段チャンバが前記熱
遮蔽体を吊り下げた状態で、当該中段チャンバ及び前記
上段チャンバが、それぞれ独立に、水平方向に移動し得
ることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。

【００２６】このような装置においては、中段チャンバ
及び上段チャンバの水平方向の移動形態として、装置に
隣接する回動軸を中心にして中段チャンバ及び上段チャ
ンバが水平方向に旋回する形態を挙げることができる。
また、好適には、このような装置においては、前記中段
チャンバには、前記熱遮蔽体を昇降させる昇降機構が備
えられていると共に、当該中段チャンバの蓋型形状は、
当該中段チャンバが旋回したときに、当該中段チャンバ
に吊り下げられている熱遮蔽体が下段チャンバの上端と
干渉をしないように、前記熱遮蔽体を上昇させた位置
（前記中段チャンバが前記熱遮蔽体を当該中段チャンバ
側に引き寄せた状態）で当該熱遮蔽体を格納し得る形状
に設定されており、前記中段チャンバに前記熱遮蔽体が
格納された状態で、当該中段チャンバ及び前記上段チャ
ンバが、それぞれ独立に、水平方向に移動する（但し実
際には、その実施形態を考慮した場合には、中段チャン
バ及び上段チャンバについてそれぞれを適宜昇降させる
昇降機構が備えられているのが好ましい）。

【００２７】なお、蓋型形状の中段チャンバにおいて、
その形状は熱遮蔽体の全体を完全に格納してしまうよう
なものであれば好ましいが、本発明を具現化するにあた
っては、そのようなものではなくてもよく、中段チャン
バが旋回したときに当該中段チャンバに吊り下げられて
いる熱遮蔽体が下段チャンバの上端と干渉をしないてい
どにまで格納できるものであればよい。因みに、上段チ
ャンバ及び下段チャンバについては、その典型的な形状
としては円筒形状を挙げることができるが、上段チャン
バ及び下段チャンバの形状は円筒形状には限られない。
また、中段チャンバの蓋型形状として典型的な形状とし
ては、例えばドーム型形状を挙げることができるが、こ
れには限られない。

【００２８】（１２） 直径３００ｍｍ以上の大口径シ
リコンインゴットを引上げるための大口径シリコンイン
ゴット引上げ用のＣＺ法単結晶引上げ装置であることを
特徴とする（１）から（１１）いずれか記載のＣＺ法単
結晶引上げ装置。

【００２９】即ち、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装
置は、人力によらず、機械機構によって中段チャンバと
共に熱遮蔽体を移動させるので、引上げられる単結晶の
大口径化の進行に伴って熱遮蔽体が巨大化したような場
合でも対処することができる。

【００３０】

【発明を実施するための形態】以下、本発明に係るＣＺ
法単結晶引上げ装置の好適な実施形態について、図面を
参照して説明する。

【００３１】［装置の基本構成］図１は本発明に係るＣ
Ｚ法単結晶引上げ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。この図１に示されるように、本発明に係るＣＺ法単
結晶引上げ装置は、装置の外殻を構成するチャンバ１１
が、それぞれ分離可能な状態で、略円筒形状の上段チャ
ンバ１１Ｘと、中央穴空きドーム型形状の中段チャンバ
１１Ｙと、略円筒形状の下段チャンバ１１Ｚと、からな
り、上段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１Ｙは、モ
ータ１３の駆動力によって旋回軸Ｐを中心に旋回する。
そして、上段チャンバ１１Ｘ、中段チャンバ１１Ｙ、及
び下段チャンバ１１Ｚは、単結晶の引き上げを行う際に
は、上段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１Ｙがそれ
ぞれ所定の位置にまで移動し、下段チャンバ１１Ｚの上
には中段チャンバ１１Ｙ、そして更に中段チャンバ１１
Ｙの上には上段チャンバ１１Ｘが載置固定され、全体と
してチャンバ１１を構成することになる（図２参照）。

【００３２】図２は、上段チャンバ１１Ｘ、中段チャン
バ１１Ｙ、及び下段チャンバ１１Ｚが一体となってチャ
ンバ１１を構成した状態で単結晶の引き上げを行ってい
る状態を図示した本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置
のＣＺ炉の部分断面図である。

【００３３】この図２に示されるように、チャンバ１１
の下段チャンバ１１Ｚ部分の中心に設けられたルツボ軸
１４の上端に、図示しないルツボ受けを介してルツボ１
６が載置され、そのルツボ１６の内側に原料融液１７が
貯留されている。サイドヒーター１８および断熱材１９
は、ルツボ１６の周囲を取り巻くように同心円状に設け
られており、ルツボ１６の下方にはボトムヒーター２０
が備え付けられている。

【００３４】このような本発明に係るＣＺ法単結晶引上
げ装置において、単結晶２１がルツボ１６内の原料融液
１７から引き上げられるが、本装置においては、この単
結晶２１の引き上げ領域を取り巻く熱遮蔽体２３が、昇
降可能な状態でＣＺ炉内に設置されている。

【００３５】熱遮蔽体２３は、図２に示されるように、
下端開口部の直径が上端開口部の直径より小さい円錐状
の筒であるが、その上端開口部には係合フランジ部２３
ａが設けられており、この掛合フランジ部２３ａの部分
において、断熱材１９の上端に設けられている載置フラ
ンジ部材２４と掛合する。そして、図２に示されるよう
に、熱遮蔽体２３が降ろされた状態では、熱遮蔽体２３
が載置フランジ部材２４上に、他の器具によって固定さ
れない状態で、載置された格好となる。

【００３６】ここで、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ
装置においては、図２に示されるように、熱遮蔽体２３
の係合フランジ部２３ａは昇降用ケーブル２５で吊持さ
れており、この昇降用ケーブル２５はケーブル巻取り機
２６によって巻き取られる。従って、熱遮蔽体２３は、
昇降用ケーブル２５がケーブル巻取り機２６によって巻
き取られると上昇し、巻き取りとは逆方向にケーブル巻
取り機２６が作動すると下降することとなる（なお、前
述のように、熱遮蔽体２３は載置フランジ部材２４上に
固定されない状態で載置されるだけであるので、熱遮蔽
体２３を昇降させるための部材としてはケーブルが適切
である）。

【００３７】また、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装
置においては、ケーブル巻取り機２６は中段チャンバ１
１Ｙに取り付けられているため、中段チャンバ１１Ｙの
移動に伴って移動することとなる。

【００３８】なお、上記構成においては１本の旋回軸Ｐ
で上段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１Ｙの旋回を
行うようにしているが、本発明に係るＣＺ法単結晶引上
げ装置においては、この旋回軸Ｐを複数本設けるように
してもよい。また、旋回動作やそれに伴って適宜行われ
る昇降動作は、モータ１３によるものでなくとも、油圧
シリンダー等のアクチュエーターによるものでもよく、
旋回動作に至っては手動によって行うようにするもので
あってもよい。

【００３９】［動作］上記のような機能・構成を有する
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、単結
晶を引上げている間（結晶成長中）は、図２に示される
ように、熱遮蔽体２３はその係合フランジ部２３ａが載
置フランジ部材２４に当接するまで降ろされ、当該載置
フランジ部材２４上に載置される状態を採るが、結晶成
長終了後は、図３に示されるように、中段チャンバ１１
Ｙの天井に向かって引上げられる。なお、原料融液１７
から引上げられた単結晶２１は、図３に示されるよう
に、通常のＣＺ法単結晶引上げ装置の場合と同様に、上
段チャンバ１１Ｘ内に収容される。

【００４０】そして、結晶成長終了後に熱遮蔽体２３が
中段チャンバ１１Ｙの天井に引き上げられた状態で、上
段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１Ｙが旋回するこ
ととなるが（図４）、この図４に示されるように、中段
チャンバ１１Ｙが旋回したときに熱遮蔽体２３と下段チ
ャンバ１１Ｚとが干渉しないように（即ち、熱遮蔽体２
３の下端と下段チャンバ１１Ｚの上端とが衝突しないよ
うに）、上段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１Ｙが
ある程度上昇させられた状態で旋回が行われることとな
る。そして、上段チャンバ１１Ｘ及び中段チャンバ１１
Ｙが十分な位置にまで旋回した後、中段チャンバ１１Ｙ
からは熱遮蔽体２３が降ろされ、十分に冷却された後、
点検・整備・清掃が行われる。一方、引上げられた単結
晶２１も、上段チャンバ１１Ｘ内に収容された状態で十
分に冷却が行われた後、取り出され、ウエハの切り出し
工程に供される。このような工程において、これまでの
動作説明から明らかなように、下段チャンバ１１Ｚから
機械的な駆動力で自動的に熱遮蔽体２３を取り出すこと
ができ、手作業で熱遮蔽体２３を取り出すというような
工程をほぼ完全に排除することができる。

【００４１】ここで、従来からのＣＺ法単結晶引上げ装
置によれば、原料の溶融時には、結晶を吊り下げるため
の上下方向に移動可能なケーブル又はシャフトの先端に
熱遮蔽体２３を吊り下げる治具を使用し、当該熱遮蔽体
２３を可能な限り上方に移動させることによって原料溶
融時の原料融液の液はねを少なくすると共に、原料溶融
が終了した後は、熱遮蔽体２３を載置フランジ部材２４
上に載置し、吊り下げる治具を一度炉外に出してから結
晶の引上げを行い、結晶の引上げが終了したときには、
オペレーターが熱遮蔽体２３を手作業で炉外に出し、清
掃を行っていた。

【００４２】ところが、上述の動作説明からも明らかな
ように、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置において
は、オペレーターが熱遮蔽体２３を手作業で炉外に出す
手間を省くことができる。この点、近年の単結晶の大口
径化の進行に伴って熱遮蔽体２３の重量が著しく増した
ために、オペレーターが一人で作業をすることが出来な
くなり、それによって作業性が非常に悪くなっていると
いうことに鑑みれば、熱遮蔽体２３を手作業で炉外に出
す手間を省くことができただけでも、作業効率の改善が
図られたことになる。また、従来のものとは異なり、吊
り下げる治具を一度炉外に出してから結晶の引上げを行
うというような作業を行う必要もなく、この点からも作
業効率の改善が図られる。

【００４３】［昇降機構の構成・動作］図６及び図７
は、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置において好適
な昇降機構の機能構成を説明するためのブロック図であ
る。なお、図６は斜視図であり、図７は上面図と熱遮蔽
体２３の昇降状態を示す立て断面図である。また、図７
において、図６と同一の構成要素には同一符号を付して
いる。

【００４４】これらの図に示されるように、本発明に係
る昇降機構３０は、ケーブル巻取り機２６、ケーブル２
５、及びこれらの駆動を補助する諸部材で構成されてい
る。そして、既に説明した通り、ケーブル巻取り機２６
は中段チャンバ１１Ｙに取り付けられるが、この実施の
形態に係るケーブル巻取り機２６においては、昇降機構
３０自体の構成の簡易化のために単一のモータ３２で駆
動するように構成されている。即ち、本実施の形態に係
るケーブル巻取り機２６は、モータ３２に連結された駆
動軸３１と、この駆動軸３１にギヤ部３３を介して連結
され、当該ギヤ部３３によって変換された駆動力及び駆
動方向で回動する回動軸３４と、を備え、回動軸３４上
に取り付けられたローラ３５の部分でケーブル２５を巻
き取るように構成している。

【００４５】この実施の形態において、回動軸３４上の
ローラ３５は、熱遮蔽体２３の吊り下げ時の安定を考慮
して、３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃと、３個のローラが
設けられており、３点で熱遮蔽体２３を吊り下げるよう
にしている。ローラ３５で巻き取られるケーブル２５
は、プーリ３６によって適宜向きが変えられ、その先端
部分が、熱遮蔽体２３の上端に取り付けられている３個
の吊り止め部材３７にそれぞれ係止されている。従っ
て、このような昇降機構３０によれば、回動軸３４の回
転によってケーブル２５が巻き取られることにより、熱
遮蔽体２３が上昇する（図７中の（Ｂ）及び（Ｃ））。
また、それとは逆向きに回動軸３４が回転することによ
って、熱遮蔽体２３が下降する（図７中の（Ａ））。

【００４６】ここで、図８は、ケーブル２５の先端部分
と吊り止め部材３７の係止状態を示すブロック図であ
る。この図８に示されるように、ケーブル２５の先端部
分にはボール２５ａが取りつけられており、このボール
２５ａが吊り止め部材３７の三角孔３７ａの部分と係合
するように構成されている。そして、このような構成と
することで、熱遮蔽体２３の傾きやケーブル２５の伸び
によるケーブル間の長さのばらつきなどに対処すること
ができるようになる。

【００４７】なお、この実施の形態では、昇降機構３０
自体の構成の簡易化のために単一のモータ３２で駆動す
るように構成しているが、モータの数は一つに限られる
というわけではなく、適宜複数個のモータを使用して昇
降機構３０を構成するようにしてもよい。

【００４８】［その他の応用例］図９は、熱遮蔽体２３
が昇降する本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の他の
応用例を示した図である。

【００４９】＜複数枚の熱遮蔽体＞まず、図９（Ａ）
は、昇降可能な２個の熱遮蔽体２３が設置される実施形
態を示した図である。この図９（Ａ）に示されるよう
に、昇降可能な２個の熱遮蔽体２３を設置することによ
り、手作業が介在することによる作業効率の低下を招か
ない状態で、従来よりも強力な熱遮蔽効果を得ることが
できると共に、２個の熱遮蔽体２３の間の距離を調節す
ることによって熱遮蔽の程度もコントロールすることが
できるようになる。

【００５０】＜温度調整手段との組み合せ＞次に、図９
（Ｂ）は、本発明に係る昇降可能な熱遮蔽体２３と共
に、温度調整手段として、引上げられている単結晶を冷
却するクーラー４０をＣＺ炉内に設置した実施形態を示
している。

【００５１】このように、本発明に係る昇降可能な熱遮
蔽体２３をクーラー４０と共存させることにより、例え
ば種結晶のダッシュネックによる種結晶からの転位排除
を行う際に、図９（Ｂ）に示すように、クーラー４０の
近傍にまで熱遮蔽体２３が上昇することによって、種結
晶との固液界面の部分をクーラー４０の冷却からうまく
遮蔽することができるようになり、原料融液への種結晶
の浸漬時の熱衝撃で生じた転位がうまく排除できるよう
になる。

【００５２】そして更に、図９（Ｃ）に示されるよう
に、昇降可能な２個の熱遮蔽体２３と共にクーラー４０
を共存させることにより、ダッシュネック時のクーラー
４０の冷却からの遮蔽を強力に行うことができるように
なるのは勿論のこと、原料融液からの熱遮蔽を行いつ
つ、クーラー４０からもある程度遮蔽をして単結晶の引
き上げを行う、というような、今までに無い条件設定を
して単結晶の引き上げを行うことができるようになる。

【００５３】＜放熱の効率化＞図１０は、ルツボ１６の
下部にこもった熱を効率よく放散するための実施形態を
示す図である。この図１０に示されるように、ルツボ１
６の下部にこもった熱を効率よく放散させるために、本
発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、ルツボ
１６に隣接してその周囲を囲繞している部材（例えばサ
イドヒーター１８）よりも、ルツボ１６の底面が上にな
るまでルツボ１６を上昇させる。

【００５４】このようにすることによって、ルツボ１６
の底面とサイドヒーター１８の間が広がり、図中の矢印
で示したように熱気が効率よく放散することになる。こ
の場合において、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置
では、ルツボ１６の上昇に応じて熱遮蔽体２３も上昇さ
せることができるため、ルツボ１６上昇の際に熱遮蔽体
２３の存在が邪魔になることがない。

【００５５】このような実施形態は、ボトムヒーター２
０が設置されており、それによって冷却時間が伸びてし
まうような場合や、黒鉛部材の保温性が増したことによ
る熱のこもりやすさの増大が生じてしまっている近年に
おいて、清掃工程までをも含めた装置のワンサイクルの
時間を短縮することができるようになるという点で重要
である。

【００５６】＜シリコン蒸発物のケーブルへの付着防止
＞ケーブル２５には、原料融液１７からのシリコン蒸発
物が付着する。そして、当該付着したシリコン蒸発物が
何らかの原因で剥離し、引き上げ中の単結晶２１に落下
したときには、結晶にスリップ転移を発生させてしまう
ようなこともある。

【００５７】このような事態を防止するために、本発明
に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、ケーブル巻
き取り機２６のケーブル２５がＣＺ炉内に挿入される箇
所から当該ＣＺ炉内に不活性ガスを供給する不活性ガス
供給機構を備えるようにしており、これによってケーブ
ル２５にシリコン蒸発物が付着するのを予防するように
している。

【００５８】より具体的に説明すると、図１１及び図１
２に示されるように、好適な実施形態において、本発明
に係るＣＺ法単結晶引上げ装置は、ケーブル巻き取り機
２６を収容するジャケット４１を備えている。そして、
このジャケット４１には、不活性ガス供給口４３が備え
られており、ここからアルゴンや窒素等の不活性ガスが
供給されるように構成されている。また、ケーブル２５
がＣＺ炉内に挿入される箇所（即ち、中段チャンバ１１
Ｙにおけるケーブル２５の貫通箇所２５ｂ）は完全にシ
ールをされてはおらず、少量の気体が漏れるような構造
とされている。

【００５９】従って、使用される不活性ガスがアルゴン
であるとして説明をすると、不活性ガス供給口４３から
供給されたアルゴンは、ジャケット４１内を流通し、貫
通箇所２５ｂを通ってＣＺ炉内に供給される。ＣＺ炉内
に供給されたアルゴンは、ケーブル２５に沿って流れる
ために、このアルゴンの流れによって、ケーブル２５の
表面へのシリコン蒸発物の付着が妨げられる。

【００６０】このように、不活性ガス供給口４３、ジャ
ケット４１、及び、完全にシールをされていない貫通箇
所２５ｂからなる不活性ガス供給機構を備えることによ
り、ケーブル２５に沿って流れるアルゴン流によって、
当該ケーブル２５の表面へのシリコン蒸発物の付着が予
防されることになる。

【００６１】［他の実施形態、具体的な実施形態］昇降
機構３０のケーブル２５の材質としてはタングステンが
好適であり、例えば一本の直径が０．０５ｍｍ以上の物
をより合わせた物を使用することができる。また、吊り
止め部材３７やボール２５ａはインコネルやステンレス
（SUS）等の金属で構成することができる。この場合に
おいて、吊り止め部材３７の高さと三角孔３７ａの深さ
の比は、少なくとも3：1以上となるように吊り止め部材
３７の高さを高く取るようにし、吊り止め部材３７の高
さについてはこの比よりも大きな値となるように設定す
る（即ち、吊り止め部材３７の高さ：三角孔３７ａの深
さ＝４：１、５：１.... となるように設定する）のが
好ましい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＣＺ
法単結晶引上げ装置においては、熱遮蔽体専用のハンド
リング治具が不要になり、かつ、少ないオペレーター
で、ハンドリングを行うことが可能となる。

【００６３】また、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装
置においては、熱遮蔽体の巨大化に伴う作業負担の増大
にも対応することができ、確実に作業効率を向上させる
ことができる。また、熱遮蔽体を昇降させる機能の他
に、幾つかの有為な機能を付加し、その有為な効果を発
揮させるというようなこともできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の全体
構成を示すブロック図である。

【図２】 単結晶の引き上げを行っている状態を図示し
た本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置のＣＺ炉の部分
断面図である。

【図３】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の動作
を説明するための図である。

【図４】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の動作
を説明するための図である。

【図５】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の動作
を説明するための図である。

【図６】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置におい
て好適な昇降機構の機能構成を説明するためのブロック
図である。

【図７】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置におい
て好適な昇降機構の機能構成を説明するためのブロック
図である。

【図８】 ケーブル２５の先端部分と吊り止め部材３７
の係止状態を示すブロック図である。

【図９】 本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の他の
応用例を示した図である。

【図１０】 ルツボ１６の下部にこもった熱を効率よく
放散するための実施形態を示す図である。

【図１１】 シリコン蒸発物のケーブルへの付着防止を
するための実施形態を示す側断面図である。

【図１２】 シリコン蒸発物のケーブルへの付着防止を
するための実施形態を示す上面図である。

【符号の説明】

１１ チャンバ １１Ｘ 上段チャンバ（上段チャンバ） １１Ｙ 中段チャンバ（中段チャンバ） １１Ｚ 下段チャンバ（下段チャンバ） １３ モータ １４ ルツボ軸 １６ ルツボ １７ 原料融液 １８ サイドヒーター １９ 断熱材 ２０ ボトムヒーター ２１ 単結晶 ２３ 熱遮蔽体 ２３ａ 係合フランジ部 ２４ 載置フランジ部材 ２５ 昇降用ケーブル ２５ａ ボール ２５ｂ 貫通箇所 ２６ ケーブル巻取り機 ３０ 昇降機構 ３１ 駆動軸 ３２ モータ ３３ ギヤ部 ３４ 回動軸 ３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ ローラ ３６ プーリ ３７ 吊り止め部材 ３７ａ 三角孔 ４０ クーラー ４１ ジャケット ４３ 不活性ガス供給口

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月１２日（２００１．１．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 単結晶引上げ装置

フロントページの続き (72)発明者 梅木 俊郎 神奈川県平塚市四之宮2612番地 コマツ電 子金属株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BA04 CF10 EG19 EG30

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置の外殻を構成するチャンバが、それ
   ぞれ分離可能な状態で、少なくとも、下段チャンバと、
   中段チャンバと、上段チャンバと、で分けて構成されて
   いるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、 ケーブルによって吊り下げられ、昇降をする熱遮蔽体が
   ＣＺ炉内に設置されており、この熱遮蔽体を吊り下げる
   ケーブルを巻き取るケーブル巻き取り機が、前記中段チ
   ャンバに取り付けられていることを特徴とするＣＺ法単
   結晶引上げ装置。
2. 【請求項２】 前記ケーブル巻き取り機のケーブルがＣ
   Ｚ炉内に挿入される箇所から当該ＣＺ炉内に不活性ガス
   を供給する不活性ガス供給機構を備えていることを特徴
   とする請求項１記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
3. 【請求項３】 前記下段チャンバ、前記中段チャンバ、
   及び前記上段チャンバのいずれか一つ以上を水平方向に
   旋回させる旋回手段を備えていることを特徴とする請求
   項１または２記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
4. 【請求項４】 前記昇降をする熱遮蔽体以外に少なくと
   も一つ以上の熱遮蔽体を備えていることを特徴とする請
   求項１または２記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
5. 【請求項５】 原料融液から引上げられた単結晶を冷却
   或いは加熱する温度調整手段を備えていることを特徴と
   する請求項１、２または３記載のＣＺ法単結晶引上げ装
   置。
6. 【請求項６】 前記温度調整手段は、原料融液から引上
   げられた単結晶を冷却するクーラーであることを特徴と
   する請求項５記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
7. 【請求項７】 ルツボの下部分が、当該ルツボに隣接し
   て当該ルツボを取り囲む隣接囲繞部材の頂部にまで上昇
   させるルツボ昇降手段を備えていることを特徴とする請
   求項１または２記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
8. 【請求項８】 ケーブルによって吊り下げられ、昇降を
   する熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣＺ法単結晶
   引上げ装置であって、 前記昇降をする熱遮蔽体以外に少なくとも一つ以上の熱
   遮蔽体を備えていることを特徴とするＣＺ法単結晶引上
   げ装置。
9. 【請求項９】 ケーブルによって吊り下げられ、昇降を
   する熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣＺ法単結晶
   引上げ装置であって、 原料融液から引上げられた単結晶を冷却或いは加熱する
   温度調整手段を備えていることを特徴とするＣＺ法単結
   晶引上げ装置。
10. 【請求項１０】 ケーブルによって吊り下げられ、昇降
    をする熱遮蔽体がＣＺ炉内に設置されているＣＺ法単結
    晶引上げ装置であって、 ルツボの下部分が、当該ルツボに隣接して当該ルツボを
    取り囲む隣接囲繞部材の頂部にまで上昇させるルツボ昇
    降手段を備えていることを特徴とするＣＺ法単結晶引上
    げ装置。
11. 【請求項１１】 原料融液を貯留するルツボと、このル
    ツボ内を加熱するための加熱手段と、前記原料融液から
    単結晶を引き上げる引上げ機構と、を備え、ＣＺ法によ
    って単結晶を引き上げるＣＺ法単結晶引上げ装置であっ
    て、引き上げられている単結晶を囲繞して当該引き上げ
    られている単結晶に対する前記原料融液からの輻射熱を
    遮蔽する熱遮蔽体を含み、 装置の外殻を構成するチャンバが、それぞれ分離可能な
    状態で、少なくとも前記ルツボ及び前記加熱手段を格納
    する下段チャンバと、この下段チャンバの上に載置固定
    される中央穴空き蓋型形状の中段チャンバと、この中段
    チャンバの中央穴空き部分の上に載置固定される上段チ
    ャンバと、を備え、 前記中段チャンバには、前記熱遮蔽体を昇降させる昇降
    機構が備えられていると共に、前記中段チャンバが前記
    熱遮蔽体を吊り下げた状態で、当該中段チャンバ及び前
    記上段チャンバが、それぞれ独立に、水平方向に移動し
    得ることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
12. 【請求項１２】 直径３００ｍｍ以上の大口径シリコン
    インゴットを引上げるための大口径シリコンインゴット
    引上げ用のＣＺ法単結晶引上げ装置であることを特徴と
    する請求項１から１１いずれか記載のＣＺ法単結晶引上
    げ装置。