JP2002138620A - 引上げ室 - Google Patents

引上げ室

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JP2002138620A
JP2002138620A JP2000333507A JP2000333507A JP2002138620A JP 2002138620 A JP2002138620 A JP 2002138620A JP 2000333507 A JP2000333507 A JP 2000333507A JP 2000333507 A JP2000333507 A JP 2000333507A JP 2002138620 A JP2002138620 A JP 2002138620A
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pulling
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Michiaki Oda
道明 小田
Kazuya Nakagawa
和也 中川
Hideaki Matsushima
秀明 松嶋
Hidetoshi Seki
秀俊 関
Toshiro Hayashi
俊郎 林
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の単結晶引上げ機を設置する引上げ室に
おいて、炉体および炉体内構成部品の解体清掃のような
発塵作業と、引上げ機運転開始準備として炉体内に原材
料を仕込むような高清浄度環境を必要とする作業等を分
離することを可能とするとともに、引上げ機が大型化し
ても作業の安全性を確保することができる引上げ室を提
供する。 【解決手段】 複数台の単結晶引上げ機を設置し、複数
の作業床を有し、天井またはその近傍の上部よりクリー
ンエアーをダウンフローにて供給するクリーン化された
引上げ室において、各作業床で行われる作業に必要なク
リーン度に応じて、少なくとも３床以上の作業床を設け
たことを特徴とする引上げ室。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶引上げ機を
設置する引上げ室の床構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体基板材料として用いら
れる半導体単結晶用の引上げ機は、１部屋に数台から数
十台が設置され、これらを設置した引上げ室は、クリー
ン度を必要とする上層階と、引上げ機本体並びにこれを
運転するためのユーティリティ設備等を配置した下層階
の２層に分けられ、引上げ室の天井またはその近傍から
下方へ向かうクリーンエアーが常時供給される構造とな
っていた。
【０００３】例えば、図３に示したものは２層階の作業
床を有する引上げ室であって、引上げ室１内に数台ない
し数十台の単結晶引上げ機１１が設置され、通風口６を
有する上作業床１３で上層階と下層階の２層に分かれて
いる。一方、上層階の天井付近にはフィルタ８があっ
て、その吹出し口１０からクリーンエアを吹出し、通風
口６を通って下層階の側壁等に配置したリターンダクト
４から汚染気流を吸引し、熱交換器９で温度調節を行
い、送風機７で送風ダクト３へ送り出す循環型の空調シ
ステム２を備えている。
【０００４】そして下作業床１４には引上げ機１１の本
体の他、引上げ機を運転するための付帯機器（電源装
置、真空ポンプ、制御盤、油圧装置等) や循環冷却水配
管、排ガス配管、動力ケーブル等のユーティリティ設備
１２が配置されている。ここでは特別クリーンな環境は
必要とされていないが、上層階のクリーン環境を損なわ
ない対策は必要である。
【０００５】そして引上げ室１では、製造の終了した単
結晶棒２０を引上げ機１１の単結晶棒取り出し用ドア２
７から踏み台２８を使って取り出したり、次工程への搬
出作業や、次の単結晶製造のために行われるメインチャ
ンバ２１、プルチャンバ２２、黒鉛ルツボ２５、黒鉛ヒ
ータ、断熱材等の炉体および炉体内構成部品の解体清掃
や原材料搬入等の作業が共通の上作業床１３の上で行わ
れていた。特にこの上作業床１３では、塵埃を嫌う原材
料の多結晶シリコン２３や石英ルツボ２４等を取り扱う
のでクリーンエアーを供給し、クリーン度を維持するこ
とが不可欠である。
【０００６】これら引上げ室内の環境を改善するため、
以下のような種々の取り組みが行われてきた。先ず、引
上げ機を解体清掃する時の発塵の影響を隣接引上げ機に
及ぼさないために、引上げ機上部にクリーンエアーの吹
き出し口を設け、引上げ機本体下部に設けられた基礎の
下部または内部に吸引ファンを設け、ダウンフローが拡
散することを防止したシステムを本願出願人等は提案し
た（特開平６−１５９７５１号公報参照) 。
【０００７】また、単結晶の大口径化に伴う引上げ機の
大型化に伴い、従来の２層階の床構造では対応できず、
作業性の改善並びに安全性を確保するために局所的な操
作デッキやタラップ等を引上げ機に付帯させたものを本
願出願人は提案した（特願平１１−１１３３３５号参
照）。
【０００８】さらに、周辺への発塵の影響を防止するた
め引上げ機を１台づつセル化した部屋に設置し、その中
に設けられた各階層の床に目的のクリーン度に応じるよ
うにクリーンエアーをダウンフローさせて上層から下層
へ供給するシステムが提案された（ＵＳＰ５，６４１，
３５４参照）。この発明では、３層床構造が提示されて
いるが、部屋毎に引上げ機を１台づつ設置してセル化し
たものであり、各セル毎に空調用フィルターやダクト等
の設備が必要となるため、引上げ機１台当たりの設置面
積が大きくなり、建設コストが増大する。また、高重量
化対策として、自動搬送装置を必要とするが、自動搬送
装置の導入に支障がでる。さらに、引上げ機を入れ替え
る場合、セル構造のためにレイアウト上の制限があり、
より大型の引上げ機と入れ替える場合には入れ替えが不
可となる等の問題があった。そして、現場監視をする場
合、セル構造であるために各セル毎に監視が必要とな
り、メンテナンスや例えば停電時等の緊急時の対応を迅
速に行うことができない等の不都合もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスの微細
化が急速に進み、単結晶の品質はより高度なものを要求
されるようになり、この流れは結晶の大口径化とともに
さらに加速される傾向にある。このような状況下にあっ
て、従来のように炉体および炉体内構成部品の解体清掃
のような発塵作業と、引上げ機運転開始準備として炉体
内に原材料を仕込むような高清浄度環境を必要とする作
業が、同一の作業床の上で行われることは、原材料の仕
込み作業に発塵物質が混入し、単結晶棒の品質の低下や
操業性に悪影響をおよぼすことがあった。特に、複数台
の引上げ機が設置される引上げ室では、隣接の引上げ機
の間で同一の作業床上で、同時に清掃作業と原料仕込み
作業が行われることにもなり、問題は深刻である。
【００１０】また、前述した問題を解決するために、引
上げ機１台当たりの設置面積を小さくし、空調用フィル
ターやダクト等の設備を必要最小限にして、建設コスト
や維持コストを低く抑えることが課題となっている。ま
た、高重量化対策としての自動搬送装置の導入や引上げ
機を入れ替える場合、特により大型の引上げ機と入れ替
える場合のレイアウト上の制限、現場監視の容易化、メ
ンテナンスや例えば停電時等の緊急時対応の迅速化を図
ることが課題となっている。
【００１１】さらに引上げ機の大型化は、装置高さが１
０ｍを越えるようになり、製造後の単結晶の取り出し作
業高さと、炉体および炉体内解体清掃作業高さとの差が
開く方向にあり、作業の目的に応じた作業環境のクリー
ン度の確保と安全性の確保の方策が検討されてきた。
【００１２】そこで、本発明はこのような従来の問題点
に鑑みてなされたもので、複数の単結晶引上げ機を設置
する引上げ室において、炉体および炉体内構成部品の解
体清掃のような発塵作業と、引上げ機運転開始準備とし
て炉体内に原材料を仕込むような高清浄度環境を必要と
する作業等を分離することを可能とするとともに、引上
げ機が大型化しても作業の安全性を確保することができ
る引上げ室を提供することを主たる目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る引上げ室は、複数台の単結晶引上げ機
を設置し、複数の作業床を有し、天井またはその近傍の
上部よりクリーンエアーをダウンフローにて供給するク
リーン化された引上げ室において、各作業床で行われる
作業に必要なクリーン度に応じて、少なくとも３床以上
の作業床を設けたことを特徴としている（請求項１）。
【００１４】このようにすれば、引上げ室の例えば、少
なくとも最上床、中間床、最下床の３床にかけて各作業
床で必要なクリーン度に応じてクリーンエアーが天井か
らダウンフローとなって供給され、最上床の上では最も
高度なクリーン度を必要とする作業を行うことができ、
中間床の上では若干低クリーン度のエアーでもよい作業
を行うことができ、最下床の上ではそれほどクリーン度
を必要としない作業をすることができる。従って、作業
内容に応じて異なるクリーン度を必要とする単結晶の引
上げ作業を、各床毎に分離して行うことができる。
【００１５】このような構成にすることにより、引上げ
機１台当たりの設置面積を少なくでき、また、空調用フ
ィルターやダクト等の設備を簡略化できるため、メンテ
ナンスが容易となり、従って、建設コストや設備維持費
を下げることができる。特に高重量化対策として自動搬
送装置を導入する際に、自動搬送装置が通る通路が必要
となるが、各階層において部屋として仕切られていない
ため、極めて容易となる。さらに、現場監視をする場
合、やはり部屋として仕切られていないため容易とな
り、停電時等の緊急時の対応も迅速に行うことができる
利点がある。さらに、セル化されていないためにレイア
ウト上の制限が少なく、引上げ機の入れ替えが容易であ
る。特により大型の引上げ機を導入する際には、天井を
高く設計しておけばそれ程の困難性は生じない。
【００１６】この場合、前記引上げ室の床構造は、少な
くとも最上階に配置され高クリーン度を要する原材料搬
入および単結晶棒搬出用の作業床、中間階に配置され単
結晶製造後の発塵を伴う引上げ機内部の清掃あるいは炉
体構成部品組み立て用の低クリーン度の作業床、並びに
最下層に配置されクリーン度を必要としない引上げ機本
体とその付帯機器およびユーティリティを設置しそれら
のメンテナンスを行う作業床から成ることを特徴として
いる（請求項２）。
【００１７】このように引上げ室の床を少なくとも３床
以上とし、最上床では最もクリーン度を必要とする多結
晶、石英ルツボ等の原材料を搬入するとともに製造後の
単結晶棒を搬出する作業床とし、中間床では操業終了後
の発塵を伴う炉体内清掃や、次の操業に備えクリーン度
を必要とする炉体内構成部品（黒鉛材）を組み上げる作
業床とし、最下床では、引上げ機本体とこれに付帯する
機器およびユーティリティを設置しそれらのメンテナン
スを行う特別なクリーン度を必要としない作業床とする
ことができる。これによって、複数の引上げ機が設置さ
れていても、常に原料仕込み作業と発塵作業とを分離す
ることができ、原料等が発塵物質に汚染され結晶成長不
良や品質の低下が発生することを防ぐことができる。ま
た最上階の床上で育成された単結晶棒の搬出作業ができ
るので、タラップ等による高所作業をする必要がなくな
り安全性を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本
発明者らは、複数の結晶引上げ機を設置し、複数の作業
床を有し、天井またはその近傍の上部よりクリーンエア
ーをダウンフローにて供給するクリーン化された引上げ
室において、各作業床で行われる作業に必要なクリーン
度に応じて作業内容を分離することができれば、引上げ
室内および引上げ機内のクリーン度を高度に維持するこ
とができ、発塵物質の混入による単結晶成長不良や品質
の低下を防ぐことができるとともに、引上げ機の大型化
によるタラップ等による高所作業をなくすことができる
ことを知見し、諸条件を見極めて本発明を完成させた。
【００１９】上記のように、本発明の引上げ室は、例え
ば、複数台の単結晶引上げ機を設置し、複数の作業床を
有し、天井またはその近傍の上部よりクリーンエアーを
ダウンフローにて供給するクリーン化された引上げ室に
おいて、各作業床で行われる作業に必要なクリーン度に
応じて、少なくとも３床以上の作業床を設けて構成され
ている。
【００２０】さらに具体的な引上げ室の床構造は、少な
くとも最上階に配置され高クリーン度を要する原材料搬
入および単結晶棒搬出用の作業床、中間階に配置され単
結晶製造後の発塵を伴う引上げ機内部の清掃あるいは炉
体構成部品組み立て用の低クリーン度の作業床、並びに
最下層に配置されクリーン度をあまり必要としない引上
げ機本体とその付帯機器およびユーティリティを設置し
それらのメンテナンスを行う作業床から構成されてい
る。
【００２１】ここで本発明の引上げ室の機能を図面を用
いて説明する。図１は、本発明の引上げ室の一例を示し
た概略図である。図２は、同じく斜視図である。
【００２２】例えば、図１に示したものは３層階の作業
床を有する引上げ室であって、引上げ室１内に数台ない
し数十台の単結晶引上げ機１１が設置され、最上床３０
と中間床３１で上層階と中層階と下層階の３層に分かれ
ている。一方、上層階の天井付近にはフィルタ８があっ
て、その吹出し口１０からクリーンエアを吹出し、最上
床３０と中間床３１に設けた通風口６等を通って下層階
の側壁等に配置したリターンダクト４から汚染気流を吸
引し、熱交換器９で温度調節を行い、送風機７で送風ダ
クト３へ送り出す循環型の空調システム２を備えてい
る。
【００２３】そして最下床３２には引上げ機１１の本体
の他、引上げ機を運転するための付帯機器（電源装置、
真空ポンプ、制御盤、油圧装置等) や循環冷却水配管、
排ガス配管、動力ケーブル等のユーティリティ設備１２
が配置されている。ここでは特別クリーンな環境は必要
とされていない。
【００２４】次に引上げ室１で行われる単結晶製造に伴
う作業床別の諸作業を説明する。先ず最も高度のクリー
ン度を要する最上床３０の上では、製造の終了した単結
晶棒２０を引上げ機１１のプルチャンバ２２の単結晶棒
取り出し用ドア２７から取り出したり、次工程への搬出
作業を行う。このように、高重量化した単結晶棒の取り
出し、搬出作業を最上床３０の上で行うことができるの
で、従来のように踏み台等を使わずとも容易に作業する
ことができ、高所作業とならないので、安全性も確保さ
れる。
【００２５】また、最上床では次の単結晶製造のために
塵埃を嫌う原料の多結晶シリコン２３や石英ルツボ２４
を搬入する作業を行っている。最上床３０は、清掃作業
等をする中間床３１とは分離されているので、常に高い
クリーン度に保たれており、原料等を搬入するのに適し
ている。特に、複数の引上げ機１１において、それぞれ
原料の仕込みと解体、清掃が同時に隣接して行われて
も、別の床上で作業が行われるので、相互に全く影響を
及ぼさない。
【００２６】尚、最上床３０上に位置する原料を引上げ
機１１内にセットするには、例えば、特公平６−１０２
５８７号のような方法により石英ルツボ２４内に原料２
３とドーパントを投入した後、蓋をして中を真空とした
状態でクレーンで吊り下げて、引上げ機内にセットする
ようにすればよい。
【００２７】石英ルツボ２４を吊り下げるクレーンは、
引上げ機本体にアームが付属しており（不図示）、その
アームを介してワイヤーをモーターで巻き取る方式が採
用されている。また、石英ルツボ２４を引上げ機内にセ
ットするには、旋回機構３３によりプルチャンバ２２を
持ち上げて旋回することにより、炉体上部を解放するこ
とによって、ルツボおよび原料を上部より吊り下げてセ
ットすることができるようになっている。尚、炉を解
体、清掃する際には、不図示の旋回機構によりメインチ
ャンバ２１も持ち上げ旋回できるようになっている。
【００２８】中間床３１では、引上げ機の炉体や炉内構
成部品の解体、清掃、組み立て等が行われる。この作業
ではかなりの発塵があるが、中間床３１にも通風口６が
設けられており、引上げ室はクリーンエアーのダウンフ
ローが確保されているので、上層階には影響を及ぼさな
い。こうして高度のクリーン度が要求される原料やルツ
ボの搬送、仕込み作業と、発塵を伴う引上げ機の解体、
清掃作業を完全に分離することができる。ここで、解体
作業が行われる直上の位置からクリーンエアーをダウン
フローできるようにしておけば、解体、清掃後の引上げ
機には塵埃があまり残らないので、より好ましい。
【００２９】そして最下床３２の上では、引上げ機１１
の本体の他、引上げ機を運転するための付帯機器（電源
装置、真空ポンプ、制御盤、油圧装置等) や循環冷却水
配管、排ガス配管、動力ケーブル等のユーティリティ設
備１２が設けられており、漏電や漏水等の日常点検、整
備、清掃等が行われるが、これらの機器・設備は特別ク
リーンな環境は必要でないので、中間床３１を通過して
きたダウンフローのクリーン度でも十分な作業効果を挙
げることができる。
【００３０】以上述べたように各作業毎に適切なクリー
ン度を保持する作業床とすることにより、例えば、原材
料を搬入する最上床のクリーン度をクラス１，０００に
設定すると、中間床で発塵を伴う炉体内の解体清掃作業
を行うとクラス１０，０００近傍まで悪化するが、最上
床へは全く影響せず、高度なクリーン度が維持され、原
材料搬入等の高クリーン度を要する作業が何の支障もな
く安全に実施されるようになった。
【００３１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３２】例えば、上記実施形態では、３床を設けた
引上げ室を例示して説明したが、本発明はこれには限定
されず、目的に応じてさらに細かくクリーン度を区分す
るため４床あるいは５床以上としてもよい。特に今後、
必要とされる結晶口径がさらに大きくなり、引上げ機お
よび引上げ室の高さがより高くなり、４床以上とする必
要性が高くなる。クリーン度についても最上層でクラス
１，０００に設定する説明をしたが、クラス１００ある
いはクラス１０といった設定にしてもよいことは言うま
でもない。
【００３３】また、本発明でいう引上げ機は、通常のチ
ョクラルスキー法を行うもののみならず、シリコン単結
晶の引上げ時に磁場を印加するＭＣＺ法（Ｍａｇｎｅｔ
ｉｃｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｚｏｃｈｒａｌｓ
ｋｉ ｍｅｔｈｏｄ）を行うものであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、複数台の引上げ機を設
置した引上げ室であっても、天井方向からダウンフロー
で吹き出されるクリーンエアーが室内の発塵物質に汚染
されることなく、目的のクリーン度を維持したまま階層
化された作業床別に作業できるようになり、発塵物質の
混入による単結晶成長不良や品質の低下を防止すること
ができた。これにより特に従来、原材料の搬入と炉体内
清掃作業が同一クリーン度の作業床の上で行われると言
う矛盾を解消することができた。
【００３５】また、引上げ機の大型化により、製造終了
後の単結晶棒取り出し作業と炉体内清掃作業の上下位置
関係が拡大していたが、３床以上とすることによって踏
み台等による高所作業を解消させることができ、安全性
を確保する効果も得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の引上げ室の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の引上げ室の一例を示す斜視図である。
【図３】従来の引上げ室を示す概略図である。
【符号の説明】
１…引上げ室、 ２…空調システム、 ３…送風ダク
ト、４…リターンダクト、 ６…通風口、 ７…送風
機、８…フィルタ、 ９…熱交換器、 １０…吹出し
口、１１…単結晶引上げ機、 １２…付帯機器、ユーテ
ィリティ設備、１３…上作業床、 １４…下作業床、２
０…単結晶棒、 ２１…メインチャンバ、 ２２…プル
チャンバ、２３…多結晶シリコン、 ２４…石英ルツ
ボ、 ２５…黒鉛ルツボ、２７…単結晶棒取り出し用ド
ア、 ２８…踏み台、３０…最上床、 ３１…中間床、
３２…最下床、 ３３…旋回機構。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松嶋 秀明 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 (72)発明者 関 秀俊 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 (72)発明者 林 俊郎 東京都千代田区丸の内１丁目４番２号 信 越半導体株式会社本社内 Ｆターム(参考） 3L058 BF01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数台の単結晶引上げ機を設置し、複数
    の作業床を有し、天井またはその近傍の上部よりクリー
    ンエアーをダウンフローにて供給するクリーン化された
    引上げ室において、各作業床で行われる作業に必要なク
    リーン度に応じて、少なくとも３床以上の作業床を設け
    たことを特徴とする引上げ室。
  2. 【請求項２】 前記引上げ室の床構造は、少なくとも最
    上階に配置され高クリーン度を要する原材料搬入および
    単結晶棒搬出用の作業床、中間階に配置され単結晶製造
    後の発塵を伴う引上げ機内部の清掃あるいは炉体構成部
    品組み立て用の低クリーン度の作業床、並びに最下層に
    配置されクリーン度を必要としない引上げ機本体とその
    付帯機器およびユーティリティを設置しそれらのメンテ
    ナンスを行う作業床から成ることを特徴とする請求項１
    に記載した引上げ室。
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