JP2002160994A - 単結晶引上装置のクリーニング装置 - Google Patents

単結晶引上装置のクリーニング装置

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JP2002160994A JP2000356434A JP2000356434A JP2002160994A JP 2002160994 A JP2002160994 A JP 2002160994A JP 2000356434 A JP2000356434 A JP 2000356434A JP 2000356434 A JP2000356434 A JP 2000356434A JP 2002160994 A JP2002160994 A JP 2002160994A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単結晶引上装置のクリーニング装置におい
て、装置内部の部材を取り外すことなく、内部の粉塵を
十分にかつ効率的に除去すること。 【解決手段】 ルツボ4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11と、該蓋本体の内面側に設置され
前記載置状態で前記密閉容器内に空気を吹出可能なエア
吹出機構12とを備え、前記エア吹出機構は、前記密閉
容器の中心軸Cを中心に空気の吹出口Nを回転させる吹
出口回転機構を備えている。

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、例えば密閉容器であるチャ
ンバ内部のカーボン製サセプタ上に配設した石英ルツボ
内にシリコン融液を貯留し、該シリコン融液を石英ルツ
ボの周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータで所定温
度に加熱制御して、このシリコン融液からシリコンの半
導体単結晶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、ヒータの
周囲に、炭素繊維(カーボンファイバ)保温筒と該保温
筒の内側面に支持板としてのカーボン板とが配置されて
いる。また、チャンバには、冷却用の水冷管が設けられ
ていると共に、チャンバの中間部分には、内部を観察す
るための窓部や引き上げられるシリコン単結晶を確認す
るための透過センサが設けられている。
【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。また、結晶成長中及び成長の冷却時においては、こ
れらパーツや装置の内壁等にSi及びSiO2等の異物
が付着する。これらの粉塵や異物(以下、異物と称す)
は、剥離すると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
内部から充分に異物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。
さらに、結晶成長中や成長後の冷却時に付着する異物
は、装置内に一様に付着するのではなく、場所によって
付着し易い部分があり、装置内部全体を一様にクリーニ
ングすることは手間がかかり、非効率的であった。
【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、内部の異物
を十分にかつ効率的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
内面側に設置され前記載置状態で前記密閉容器内に空気
を吹出可能なエア吹出機構とを備え、前記エア吹出機構
は、前記密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転
させる吹出口回転機構を備えていることを特徴とする。
【0008】このクリーニング装置では、エア吹出機構
が、密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転させ
る吹出口回転機構を備えているので、蓋本体を密閉容器
上に密閉状態で載置したまま、吹出口回転機構により、
吹出口を回転させることにより、引上装置内にその中心
軸を中心にして円周上に配置された部材表面や装置内壁
部に集中的に空気を吹き付けて、付着した異物を効率的
に吹き飛ばすことができる。
【0009】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、前記蓋本体の中心軸
上に回転可能に保持され前記吹出口に空気を供給するエ
ア供給管と、該エア供給管の下部に設けられ前記蓋本体
の中心軸から偏心した位置に前記吹出口を有する吹き付
け部材とを備え、前記吹出口回転機構が、前記吹き付け
部材の前記吹出口を周方向側に向けて傾けて配してなる
ことが好ましい。すなわち、このクリーニング装置で
は、吹き付け部材の吹出口を周方向側に向けて傾けて配
することにより、吹出口から吹き出される空気を回転の
推進力とすることができ、モータ等の駆動源を取り付け
る必要なく、構成が簡便になる。
【0010】また、本発明の単結晶引上装置のクリーニ
ング装置は、前記吹出口が、前記回転時に、前記密閉容
器内に設置した部材、該部材が重なっている部分、密閉
容器の内壁部に設けられた窓部又はセンサの少なくとも
一つの表面近傍を通過するように位置が設定されている
ことが好ましい。すなわち、このクリーニング装置で
は、密閉容器内に設置した部材、該部材が重なっている
部分、密閉容器の内壁部に設けられた窓部又はセンサの
少なくとも一つの表面近傍を通過するように吹出口の位
置が設定されていることにより、特に異物が付着し易い
部分に集中して空気を吹き付けることができ、より効率
的に異物除去を行うことができる。
【0011】さらに、本発明の単結晶引上装置のクリー
ニング装置は、前記密閉容器内の空気を吸い込み口で吸
引して外部に排出する空気吸引機構を備え、該空気吸引
機構は、前記吸い込み口が前記吹出口の近傍に配されて
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、空気吸引機構の吸い込み口が吹出口の近傍に配さ
れていることにより、吹出口から吹き出された空気によ
って吹き飛ばされた異物を舞い上がらせないで近傍の吸
い込み口から直ちに吸い込んで外部に排出することがで
きる。
【0012】
【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の第1実施形態を、図1及び図2
を参照しながら説明する。
【0013】図1は、本実施形態の単結晶引上装置のク
リーニング装置を単結晶引上装置の下部チャンバ(密閉
容器)1上に設置した状態を示すものであり、このクリ
ーニング装置は、下部チャンバ1内をクリーニングする
ものである。この単結晶引上装置は、チャンバが下部、
中間及び上部の3つに分割可能であって、下部チャンバ
1内には、シャフト2上に支持されたカーボン製サセプ
タ3と、該サセプタ3上に配設した石英ルツボ4と、石
英ルツボ4の周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータ
5と、該ヒータ5の周囲に配された炭素繊維(カーボン
ファイバ)の保温筒6とが設置されている。なお、保温
筒6には、内側面に支持板としてカーボン板(図示略)
が取り付けられている。
【0014】このクリーニング装置は、上部及び中間チ
ャンバを取り外した状態の下部チャンバ1上に密閉状態
に載置可能な蓋本体11と、該蓋本体11の内面側に設
置され載置状態で下部チャンバ1内にクリーンエア(空
気)を吹出可能なエア吹出機構12と、下部チャンバ1
内の空気を吸い込み口11aで吸引して外部に排出する
空気吸引機構13とを備えている。
【0015】上記蓋本体11は、下部チャンバ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下部チャンバ1に載
置できるように高耐熱性を備えている。上記エア吹出機
構12は、蓋本体11の中心軸上にロータリジョイント
等で回転可能に保持され吹出口Nへクリーンエアを供給
するエア供給管14と、該エア供給管14の下部に設け
られ蓋本体11の中心軸から偏心した位置に複数の吹出
口Nを有する吹き付け部材15とを備えている。
【0016】上記エア供給管14は、基端側が開閉バル
ブ(図示略)及びフィルター(図示略)を介して高圧エ
ア供給源16に接続されている。なお、開閉バルブは、
エア供給管14内の流路を開閉するものであり、フィル
ターは、供給するクリーンエア中の不純物を除去するた
めのものである。上記吹き付け部材15は、エア供給管
14の下部に接続された矩形配管部15Aと、該矩形配
管部15A上部から半径方向外方に延びた延長配管部1
5Bとで構成されている。上記矩形配管部15Aは、下
部に下方に向けた1つの吹出口Nが設けられていると共
に外側部に半径方向外方に向けた3つの吹出口Nが設け
られている。また、延長配管部15Bには、下方に向け
て2つの吹出口Nが設けられている。
【0017】矩形配管部15A下部に設けられた吹出口
Nは、下部チャンバ1上に載置したときに、ルツボ4上
に載置したルツボ用蓋部材17の上面に向けてクリーン
エアを吹き付けることができるように配置されている。
また、矩形配管部15A外側部に設けられた3つの吹出
口Nは、ヒータ5と保温筒6との隙間部分、保温筒6の
重なり部分及び保温筒6の内周面の近傍を回転時に通過
するように位置が設定され、これらに向けてクリーンエ
アを吹き付けることができるようになっている。さら
に、延長配管部15Bに設けられた吹出口Nは、保温筒
6上面の近傍を回転時に通過するように位置が設定さ
れ、保温筒6上面に向けてクリーンエアを吹き付けるこ
とができるようになっている。
【0018】また、吹き付け部材15の各吹出口Nは、
図2に示すように、全て同一の周方向側に向けて若干傾
けて配されている。すなわち、全ての吹出口Nが周方向
側に向いて傾いているので、吹出口Nから吹き出される
クリーンエアを回転の推進力とすることができ、吹出口
Nが、下部チャンバ1の中心軸Cを中心に吹き付け部材
15を回転させる吹出口回転機構として機能する。
【0019】上記空気吸引機構13は、蓋本体11の中
央近傍に開けられた複数の吸い込み口11aを覆うよう
に蓋本体11上面に設けられたカバー部材18と、カバ
ー部材18内に接続された真空ポンプや真空掃除機等の
吸引装置19とを備えている。
【0020】次に、本実施形態の単結晶引上装置のクリ
ーニング装置を用いたクリーニング方法を説明する。
【0021】まず、上部及び中間チャンバを取り外した
下部チャンバ1内に各部材(サセプタ3、ヒータ5、保
温筒6等)を設置した状態で、原料を入れたルツボ4を
サセプタ3上に設置する。なお、このルツボ4上には、
ルツボ用蓋部材17を載置して蓋をした状態としてお
く。次に、クリーニング装置の蓋本体11を、下部チャ
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。
【0022】上記密閉状態のまま、エア吹出機構12の
高圧エア供給源16からエア供給管14に高圧エアを送
り込み、フィルター及び開閉バルブを介して吹き付け部
材15の各吹出口Nから高圧のクリーンエアを吹き出さ
せる。このとき、全ての吹出口Nが同一の周方向側に向
いて傾いているので、吹き出されるクリーンエアの推力
により、吹き付け部材15が下部チャンバ1の中心軸C
を中心に回転し、周方向にわたってクリーンエアが吹き
付けられる。
【0023】そして、吹出口Nは、ルツボ用蓋部材17
の上面、ヒータ5と保温筒6との隙間部分、保温筒6の
重なり部分及び保温筒6の内周面の近傍を通過するよう
に位置が設定されているため、回転に伴ってこれらにク
リーンエアを周方向にわたって集中的に吹き付け、これ
らに付着している異物を吹き飛す。なお、蓋本体11に
よって下部チャンバ1内が密閉されているので、舞い上
がった異物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13の吸引装置19を駆動し
て、下部チャンバ1内の空気を舞い上がった異物と共に
吸い込み口11aを介して吸引して外部に排出する。
【0024】このようにして、充分に下部チャンバ1内
の異物が除去された後、ルツボ用蓋部材17を取り外
し、フロー管や中間及び上部チャンバ等をセットして引
上成長を行う。
【0025】本実施形態では、蓋本体11を下部チャン
バ1上に密閉状態で載置したまま、下部チャンバ1内に
高圧のクリーンエアを吹き付けて異物を舞い上がらせる
と共に、下部チャンバ1内の空気を舞い上がった異物と
共に外部に排出させて、異物を除去することができる。
すなわち、エアの吹き付けで異物を舞い上げてから吸引
するため、従来の吸引掃除機による吸引よりも容易に集
塵し易いと共に、下部チャンバ1内に各部材をセットし
た状態のまま異物除去を行うことができる。
【0026】また、エア吹出機構12が、下部チャンバ
1の中心軸Cを中心にクリーンエアの吹出口Nを回転さ
せるので、蓋本体11を下部チャンバ1上に密閉状態で
載置したまま、引上装置内にその中心軸Cを中心にして
円周上に配置された部材表面等に集中的にクリーンエア
を吹き付けることができ、付着した異物を効率的に吹き
飛ばすことができる。
【0027】特に異物が付着し易い部分であるヒータ5
と保温筒6との隙間部分、保温筒6の重なり部分及び保
温筒6の内周面の表面近傍に、吹出口Nが回転しながら
通過してクリーンエアをこれらに吹き付けるので、より
効率的に異物除去を行うことができる。なお、吹き飛ば
された異物がルツボ用蓋部材17の上面に付着しようと
しても、この部分にもクリーンエアを吹き付けるので、
異物の付着を防ぐことができる。
【0028】さらに、吹き付け部材15の各吹出口N
を、同一周方向側に向けて傾けて配しているので、吹出
口Nから吹き出されるクリーンエアを回転の推進力とす
ることができ、モータ等の駆動源を取り付ける必要な
く、構成が簡便になる。
【0029】次に、本発明に係る単結晶引上装置のクリ
ーニング装置の第2実施形態を、図3を参照しながら説
明する。
【0030】第2実施形態のクリーニング装置は、図3
に示すように、窓部20a、透過センサ20b及び水冷
管(図示略)等が設けられて凹凸が多い中間チャンバ2
0の内壁面に付着した異物を除去するものである。すな
わち、本実施形態のクリーニング装置は、上部チャンバ
を取り外した状態の中間チャンバ20の上部開口部に密
閉状態に載置可能な蓋本体21と、該蓋本体21の内面
側に設置され載置状態で中間チャンバ20内にクリーン
エア(空気)を吹出可能なエア吹出機構22とを備えて
いる。
【0031】また、第1実施形態のクリーニング装置で
は、蓋本体11に空気吸引機構13の吸い込み口11a
が設けられているのに対し、第2実施形態のクリーニン
グ装置では、空気吸引機構23が中間チャンバ20内に
垂下状態に取り付けられた円筒部材20cの下端に配置
した受け部材24と、中間チャンバ20内の空気を受け
部材24に設けられた吸い込み口24aで吸引して外部
に排出する吸引装置19とを備えている点で異なってい
る。さらに、第1実施形態のクリーニング装置では、吹
き付け部材15が矩形配管部15Aと延長配管部15B
とから構成されているのに対し、第2実施形態のクリー
ニング装置では、エア供給管14下端に中心軸を合わせ
て接続され周面に複数の吹出口Nを有する中空円柱状の
吹き付け部材25を備えている点で異なっている。
【0032】そして、本実施形態のクリーニング装置で
は、中間チャンバ20上に載置された状態で吹き付け部
材25を回転させたときに、中間チャンバ20の内壁
面、特に窓部20a、透過センサ20b及び円筒部材2
0cの取付け部の近傍を通過するように吹き付け部材2
2周面の各吹出口Nの位置が設定されている。なお、中
間チャンバ20の内壁面及び窓部20aに向けた吹出口
Nは、クリーンエアを広げるように吹き出して比較的広
い面積に付着した異物を除去するタイプが採用され、透
過センサ20b及び円筒部材20cの取付け部に向けた
吹出口Nは、クリーンエアを広げずに吹き出して比較的
狭い面積に付着した異物を除去するスポットタイプが採
用される。すなわち、このクリーニング装置では、吹出
口Nが回転しながら特に異物が付着し易い部分に近接し
てクリーンエアを吹き付けるので、効率的に中間チャン
バ20内壁面の異物除去を行うことができる。
【0033】次に、本発明に係る単結晶引上装置のクリ
ーニング装置の第3実施形態を、図4及び図5を参照し
ながら説明する。
【0034】第1実施形態と第3実施形態との異なる点
は、第1実施形態の吹き付け部材15が矩形配管部15
Aと延長配管部15Bとから構成されているのに対し、
第3実施形態におけるエア吹出機構39の吹き付け部材
40が、図4及び図5に示すように、半径方向外方に複
数分岐して延び先端が吹出口Nとなる複数の分岐配管部
40Aから構成されている点である。
【0035】また、第1実施形態の空気吸引機構13
は、蓋本体11上面に設けられたカバー部材18に吸引
装置19を接続して構成されているのに対し、第3実施
形態の空気吸引機構41は、上記分岐配管部40Aを覆
うようにして蓋本体42にエア供給管14と共にロータ
リージョイント等で回転可能に保持されている略円筒状
の吸引用カバー43を備え、該吸引用カバー43の上部
筒部43bに吸引装置19が接続されている点である。
【0036】そして、本実施形態の吸引用カバー43の
外周面及び底面には、分岐配管部40Aの吹出口Nの位
置に吹出口Nを囲むように開口した複数の吸い込み口4
3aが形成されている。したがって、本実施形態のクリ
ーニング装置では、吸引用カバー43の吸い込み口43
aが吹出口Nの近傍(周囲)に配されていることによ
り、吹出口Nから吹き出されたクリーンエアによって吹
き飛ばされた異物を舞い上がらせないで近傍の吸い込み
口43aから直ちに吸い込んで外部に排出することがで
きる。
【0037】なお、第3実施形態の他の例として、図6
に示すように、吹き付け部材40を覆う吸引用カバー5
1が完全な中空部材ではなく、吸い込み口51aが断面
扇状に形成され吸引装置19に接続された中央の断面円
形状の空洞部51bと連結しているものでも構わない。
【0038】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば、蓋本体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を設けても構わない。ま
た、上記第1実施形態では、吹き付け部材15が半径方
向外方の一方向に配されているが、半径方向外方の他方
向にも配して複数設けても構わない。なお、この場合、
回転時のバランスを考慮して回転中心に対して対称に吹
き付け部材を配することが好ましい。
【0039】さらに、上記各実施形態では、吹出口を周
方向に向けて傾けることにより吹き出すクリーンエアの
推力で吹き付け部材を回転させる機構を採用している
が、他の回転機構を用いても構わない。例えば、モータ
等の駆動源を取り付けてもよい。なお、上述したよう
に、クリーンエアの推力により回転させる機構を採用す
れば、モータ等を取り付ける必要が無くなり、部材点数
及びコストを低減することができる。
【0040】
【発明の効果】本発明の単結晶引上装置のクリーニング
装置によれば、エア吹出機構が、密閉容器の中心軸を中
心に空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備えて
いるので、吹出口回転機構により、吹出口を回転させる
ことにより、引上装置内に円周上に配置された部材表面
や装置内壁部に集中的に空気を吹き付けて、装置内部の
部材を取り外すことなく、付着した異物を十分にかつ効
率的に吹き飛ばすことができる。したがって、単結晶引
上成長に影響する異物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、異物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
装置の第1実施形態において、下部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
装置の第1実施形態において、吹出口の傾きを説明する
ための吹き付け部材の概略的な上面図である。
【図3】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置の第2実施形態において、中間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4】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置の第3実施形態におけるクリーニング装置を示す全
体断面図である。
【図5】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置の第3実施形態における吹き付け部材を示す側面図
である。
【図6】 本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング
装置の第3実施形態における他の例を示す吸引用カバー
の上面図である。
【符号の説明】
1 下部チャンバ1(密閉容器) 4 ルツボ 5 ヒータ 6 保温筒 11、21、42 蓋本体 11a、24a、43a、51a 吸い込み口 12、22、39 エア吹出機構 14 エア供給管 15、25、40 吹き付け部材 15A 矩形配管部 15B 延長配管部 16 高圧エア供給源 19 吸引装置 20 中間チャンバ(密閉容器) 20a 窓部 20b 透過センサ 23、41 空気吸引機構 40A、分岐配管部 C チャンバの中心軸 N 吹出口

Claims (4)

    【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前記載置状態で前記密閉容
    器内に空気を吹出可能なエア吹出機構とを備え、 前記エア吹出機構は、前記密閉容器の中心軸を中心に空
    気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備えているこ
    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、 前記エア吹出機構は、前記蓋本体の中心軸上に回転可能
    に保持され前記吹出口に空気を供給するエア供給管と、 該エア供給管の下部に設けられ前記蓋本体の中心軸から
    偏心した位置に前記吹出口を有する吹き付け部材とを備
    え、 前記吹出口回転機構は、前記吹き付け部材の前記吹出口
    を周方向側に向けて傾けて配してな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、 前記吹出口は、前記回転時に、前記密閉容器内に設置し
    た部材、該部材が重なっている部分、密閉容器の内壁部
    に設けられた窓部又はセンサの少なくとも一つの表面近
    傍を通過するように位置が設定さ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。
  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、 前記密閉容器内の空気を吸い込み口で吸引して外部に排
    出する空気吸引機構を備え、 該空気吸引機構は、前記吸い込み口が前記吹出口の近傍
    に配さ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。
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