JP2023180323A

JP2023180323A - パレット

Info

Publication number: JP2023180323A
Application number: JP2022093518A
Authority: JP
Inventors: 岩田　正明; Masaaki Iwata
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2022-06-09
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2023-12-21

Abstract

【課題】育成炉から結晶インゴットを適切に取り出す技術を提供する。【解決手段】弾性材料により構成された複数の支持部材と、複数の支持部材が所定の間隔で配置されている枠部材と、を有し、複数の支持部材は、点接触により結晶インゴットを支持するように構成されている、パレット。【選択図】図２

Description

本発明は、パレットに関する。

育成炉内で育成された結晶インゴットは、育成炉外に取り出され、その後、支持パレットに載置された状態で搬送され、所定の処理が施されてウエハに加工される場合がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００５－２５５２０４号公報

しかし、育成炉から取り出す際の結晶インゴットに割れ等が生じると、ウエハの生産性を低下させる場合がある。本発明の目的は、結晶インゴットを育成炉から取り出す際に、結晶インゴットに割れ等を生じさせない技術を提供することである。

本発明の一態様によれば、
弾性材料によって構成された複数の支持部材と、
前記複数の支持部材が所定の間隔で配置されている枠部材と、を有し、
前記複数の支持部材は、点接触により結晶インゴットを支持するように構成されている、
パレットが提供される。

本発明によれば、結晶インゴットを育成炉から取り出す際に、結晶インゴットに割れ等を生じさせない技術を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る結晶インゴット２００の概略正面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るパレット１００の構成例を示す斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図４は、本発明の一実施形態に係るパレット１００による結晶インゴット２００の取り出し例を示す模式図である。図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る第１支持部材１１１により結晶インゴット２００を支持した状態を示す正面図である。図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る第１支持部材１１１により結晶インゴット２００を支持した状態を示す平面図である。図６（ａ）は、本発明の一実施形態に係る第２支持部材１１２により結晶インゴット２００を支持した状態を示す正面図である。図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る第２支持部材１１２により結晶インゴット２００を支持した状態を示す平面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図８は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図９は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図１０は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図１１は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。図１２は、本発明の他の実施形態に係るパレット１００の要部の構成例を示す模式図である。

本発明の一実施形態に係るパレット１００について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下の各図において、矢印Ｘ、矢印Ｙおよび矢印Ｚが相互に直交する三軸の直交座標系（ＸＹＺ座標系）を用いて図中の方向を説明する。一例として、このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向（Ｘ軸とＹ軸を含むＸＹ平面を水平方向）とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、矢印の先端側を＋方向と称し、その反対側（原点側）を－方向と称す。本実施形態では、Ｘ方向を左右方向、＋Ｘ方向を右方向、－Ｘ方向を左方向と称し、Ｙ方向を前後方向、＋Ｙ方向を前方向、－Ｙ方向を後方向と称し、Ｚ方向を上下方向、＋Ｚ方向を上方向、－Ｚ方向を下方向と称することもある。

なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

＜結晶インゴットの構成例＞
本実施形態の結晶インゴット２００は、例えば、融解した原料融液に種結晶を浸し、種結晶を回転させながら上方に引き上げるチョクラルスキー法（Ｃｚ法）により形成される。結晶インゴット２００は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、または、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）等の単結晶により構成されており、図１に示すように、例えば、直胴部２００ａと、その下方が徐々に縮径するテーパ部２００ｂと、を有して構成されている。結晶インゴット２００の直胴部２００ａの直径等は、引き上げ速度等により変動するが、本実施形態では、一例として、直胴部２００ａの直径が約１１～１８ｃｍである場合について説明する。

このようにして形成される結晶インゴット２００は、熱膨張係数の異方性により割れやすく、また、局所的な温度変化があるとクラックが発生しやすい性質を有している。本実施形態のパレット１００は、結晶インゴット２００に割れ等が生じないよう育成炉から取り出し可能に構成されている。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。

（１）パレット１００の構成例
本発明の一実施形態にかかるパレット１００の構成例について説明する。パレット１００は、育成炉内で育成された結晶インゴット２００を支持し、炉外に取り出すために用いられる。図２に示すように、パレット１００は、主として、枠体１０５（枠部材１０５ａ）と、支持部材１１０と、を有している。

枠体１０５は、略矩形に形成されている。枠体１０５は、例えば、それぞれ直方体に構成された４つの枠部材１０５ａを備えており、これらの枠部材１０５ａは、枠体１０５をなす略矩形の４辺を構成している。枠体１０５（枠部材１０５ａ）は、例えば、アルミ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成されている。

枠部材１０５ａには、結晶インゴット２００を支持する複数の支持部材１１０が配置されている。本実施形態では、枠部材１０５ａに、支持部材１１０として、複数の第１支持部材１１１と、複数の第２支持部材１１２と、が配置されている。具体的には、例えば、互いに対向する２組の枠部材１０５ａのうちの一方の組の枠部材１０５ａの上面には、第１支持部材１１１が配置されており、これらの枠部材１０５ａの内側面には、第２支持部材１１２が配置されている。より具体的には、例えば、図２と図３に示すように、前後方向に延び、左右方向において互いに対向する枠部材１０５ａの上面には、それぞれ２つずつ、合計４つの第１支持部材１１１が、鉛直上方に突出するように配置されている。さらに、これらの枠部材１０５ａの内側面には、それぞれ２つずつ、合計４つの第２支持部材１１２が、互いに向き合うように、水平方向（左右方向）に突出するように配置されている。複数の支持部材１１０（第１支持部材１１１と第２支持部材１１２）は、例えばゴムや合成樹脂等の弾性材料により構成されている。

４つの第１支持部材１１１は、それぞれ、例えば円錐台状に構成されており、結晶インゴット２００のテーパ部２００ｂに接触して結晶インゴット２００を支持するように構成されている。４つの第２支持部材１１２も、それぞれ、例えば第１支持部材１１１と同じ形状・同じ大きさの円錐台状に構成されており、結晶インゴット２００のテーパ部２００ｂに接触して結晶インゴット２００を支持するように構成されている。

４つの第１支持部材１１１は、第１支持部材１１１と、載置された結晶インゴット２００との接触点を結ぶ仮想線（図３に示す点線１Ａ参照）が、平面視において矩形を形成するように、所定の間隔、例えば、１２～１４ｃｍの間隔を空けて配置されている。また、４つの第２支持部材１１２は、第１支持部材１１１と載置された結晶インゴット２００との接触点を結ぶ仮想線（図３に示す点線２Ａ参照）が、平面視において矩形を形成するように、それぞれ、例えば、６～８ｃｍの間隔を空けて配置されている。

このように、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２は、それぞれ異なる間隔で配置されているので、１つのパレット１００で、異なるサイズの結晶インゴット２００に対応可能となっている。具体的には、上述した間隔で配置された４つの第１支持部材１１１により、直胴部２００ａの直径が、例えば１６ｃｍ以上１８ｃｍ以下の結晶インゴット２００が支持されるようになっている。また、上述した間隔で配置された４つの第２支持部材１１２により、直胴部２００ａの直径が、例えば１１ｃｍ以上１４ｃｍ未満の結晶インゴット２００が支持されるようになっている。

枠部材１０５ａの上面には、２つの把持部１６０が備えられている。具体的には、例えば、図２に示すように、左右方向に延びる２つの枠部材１０５ａの左右両端部に、それぞれ前後方向に延び、左右方向において互いに対向する円筒状の把持部１６０が備えられている。把持部１６０は、例えば作業者がパレット１００を操作等する際に把持する部材であり、例えば固定金具１６５を介して枠部材１０５ａに取り付けられている。

枠部材１０５ａの上面には、ストッパ１７０が備えられている。具体的には、例えば、図２に示すように、左右方向に延びる２つの枠部材１０５ａのうちの前方に配置されている枠部材１０５ａの上面に、ストッパ１７０が備えられている。ストッパ１７０は、パレット１００上に載置された結晶インゴット２００が落下することを防止する部材である。

（２）パレット１００を用いた育成炉からの結晶インゴットの取り出し方法例
本実施形態のパレット１００を用いて結晶インゴット２００を育成炉から取り出す方法の一例について説明する。

本実施形態の結晶インゴット２００は、例えば、円筒状の育成炉３００を用いて坩堝（不図示）内の原料融液に種結晶を浸し、種結晶を引上げ軸（シード棒）４００により回転させながら上方に引上げるＣｚ法により育成される。結晶インゴット２００の育成後、坩堝を降下させ、所定時間が経過したら、育成炉３００を左右方向に開く。これにより、育成炉３００内の結晶インゴット２００が開放された状態となる（図４参照）。このときの結晶インゴット２００の表面温度は、例えば８０℃以下となっている。

結晶インゴット２００が開放された状態となったら、作業者によりパレット１００を作業者の手前から結晶インゴット２００下方の所定位置まで差し込む。その後、結晶インゴット２００を支持部材１１０上に載置し、シード棒４００を所定箇所で切断する。シード棒４００から分離した結晶インゴット２００は、パレット１００を使って運搬する。結晶インゴット２００は、そのサイズに応じて第１支持部材１１１または第２支持部材１１２のいずれかにより支持される。図４では、第１支持部材１１１により支持される場合を例示している。

上述したように本実施形態では、第１支持部材１１１は、隣接する第１支持部材１１１との間隔が、第２支持部材１１２とこれに隣接する第２支持部材１１２との間隔よりも大きくなるように配置されている（図３参照）。これにより、比較的大きい（例えば、直胴部２００ａの直径が１６ｃｍ以上１８ｃｍ以下の）結晶インゴット２００は、４つの第１支持部材１１１により支持され（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）、比較的小さい（例えば、直胴部２００ａの直径が１１ｃｍ以上１４ｃｍ未満の）結晶インゴット２００は、４つの第２支持部材１１２により支持される（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）。

結晶インゴット２００が第１支持部材１１１上に載置された場合には、例えば円錐台状の第１支持部材１１１の一部、例えば天面（上面）の円周部の一部が、結晶インゴット２００のテーパ部２００ｂの一部に接触（点接触）し、結晶インゴット２００を支持する（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。同様に、結晶インゴット２００が第２支持部材１１２上に載置された場合には、例えば円錐台状の第２支持部材１１２の一部、例えば天面の円周部の一部が、結晶インゴット２００のテーパ部２００ｂに接触（点接触）し、結晶インゴット２００を支持する（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）。なお、本明細書において点接触とは、例えば、支持部材１１０の天面部、天面の円周部、または支持部材１１０の外周側面部のいずれかと、テーパ部２００ｂと、が点で接触する等、微小領域で当接することを意味するものであり、支持部材１１０の天面または外周側面と、テーパ部２００ｂと、が広範な領域で当接するいわゆる面接触を排除するものである。

結晶インゴット２００を支持部材１１０上に載置させたら、作業者によりパレット１００を作業者の手前に引き出し、結晶インゴット２００を育成炉３００内から取り出す。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態において、支持部材１１０は、弾性部材により構成されているので、結晶インゴット２００を傷つけずに支持できる。これにより、育成炉からの取り出し時における結晶インゴット２００の割れ等を回避することができる。

本実施形態において、支持部材１１０は、点接触により結晶インゴット２００を支持するので、比較的高温である結晶インゴット２００に生じさせる局所的な温度変化を小さくできる。これにより、育成炉からの取り出し時における結晶インゴット２００のクラックの発生を防止し、結晶インゴット２００の割れ等を回避することができる。

（ｂ）本実施形態では、複数の支持部材１１０（第１支持部材１１１）が所定の間隔で配置されているので、特にこの間隔に対応するサイズの結晶インゴット２００を好適に支持できる。

（ｃ）本実施形態では、第１支持部材１１１と結晶インゴット２００との接触点を結ぶ仮想線が、平面視において矩形を形成するように４つ配置されている。このように、第１支持部材１１１が矩形状に配置されることにより、第１支持部材１１１上の結晶インゴット２００の安定性を確保し、結晶インゴット２００の落下、破損を防止できる。また、第１支持部材１１１の数が少ない（４つ）ことにより、結晶インゴット２００に生じさせる局所的な温度変化を小さくすることができる。これらにより、育成炉からの取り出し時における結晶インゴット２００の割れ等を確実に回避することができる。

（ｄ）本実施形態では、第１支持部材１１１に加え、第１支持部材１１１とは異なる間隔で複数の第２支持部材が配置されているので、１つのパレット１００で、複数のサイズの結晶インゴット２００に対応できる。これにより、結晶インゴット２００のサイズに応じたパレットの差し替え頻度を少なくできるので、作業者等の作業負担を小さくすることができる。

（ｅ）本実施形態では、第２支持部材１１２と結晶インゴット２００との接触点を結ぶ仮想線が、平面視において矩形を形成するように４つ配置されている。このように、第２支持部材１１２が矩形状に配置されることにより、第２支持部材１１２上の結晶インゴット２００の安定性を確保し、結晶インゴット２００の落下、破損を防止できる。また、第２支持部材１１２の数が少ない（４つ）ことにより、結晶インゴット２００に生じさせる局所的な温度変化を小さくすることができる。これらにより、育成炉からの取り出し時における結晶インゴット２００の割れ等を確実に回避することができる。

（ｆ）本実施形態では、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２は、それぞれ突出方向が異なるように枠部材１０５ａに配置されているので、同一の枠部材１０５ａに第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とを配置することが可能となる。これにより、支持部材１１０の配置スペースを小さくすることができ、パレット１００のコンパクト化を図ることができる。また、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２の突出方向を異ならせることにより、同一形状・同一の大きさの支持部材を共用することができるので、パレット１００を簡易的かつ経済的に製造することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とが、それぞれ４つずつ配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とは、それぞれ３つずつ配置されてもよいし、５つ以上配置されてもよい。また、本発明は、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２が、それぞれ２つずつ配置される場合を排除するものではないが、３つ以上配置されている方が、結晶インゴット２００を安定に支持する上で有用である。また、上述の実施形態では、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とが、同じ数（４つ）ずつ配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１支持部材１１１が４つ、第２支持部材１１２が３つ、というように、それぞれ異なる数の支持部材が配置されていても、上述の態様と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、互いに対向する２組の枠部材１０５ａのうちの一方の組の枠部材１０５ａに、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とが、それぞれ２つずつ配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、４つの枠部材１０５ａに、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２のいずれか、またはいずれもが、平面視において矩形または菱形を形成するように、それぞれ１つずつ配置されてもよい（図７参照）。ただし、このような場合には、ストッパ１７０を、結晶インゴット２００の載置の妨げにならない位置に配置する必要がある。

上述の実施形態では、枠体１０５は、４つの枠部材１０５ａを有している場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、枠体１０５は、４つの枠部材１０５ａに加えて、左右方向に延び、前後方向において互いに対向する枠部材１０５ｂを有していてもよい（図８、図９参照）。この場合、２つの枠部材１０５ｂの内側面に、第２支持部材１１２を、それぞれ２つずつ水平方向（前方向、後方向）に突出するように配置してもよい（図８参照）。また、前後方向に延びる２つの枠部材１０５ａと、左右方向に延びる２つの枠部材１０５ｂと、の内側面に、第２支持部材１１２を、それぞれ１つずつ水平方向（前方向、後方向、左方向、右方向）に突出するように配置してもよい（図９参照）。このような配置にしても、上述の態様と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、枠体１０５は、４つの枠部材１０５ａを有している場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、枠体１０５は、４つの枠部材１０５ａに加えて、前後方向に延び、左右方向において互いに対向する枠部材１０５ｃを有していてもよい（図１０、図１１参照）。この場合、２つの枠部材１０５ｃの上面に、第２支持部材１１２を、それぞれ２つずつ鉛直上方に突出するように配置してもよい（図１０参照）。ただし、この場合には、例えば第２支持部材１１２の高さ（突出量）を第１支持部材１１１の高さ（突出量）よりも低く（小さく）する必要がある。また、２つの枠部材１０５ｃの内側面に、第２支持部材１１２を、それぞれ２つずつ水平方向（左方向、右方向）に突出するように配置してもよい（図１１参照）。このような配置にしても、上述の態様と同様の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、互いに対向する２組の枠部材１０５ａのうちの一方の組の枠部材１０５ａに、それぞれ突出方向の異なる第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とが配置されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、これらの枠部材１０５ａの上面に、それぞれ鉛直上方に突出する第１支持部材１１１と第２支持部材１１２とが配置されてもよい（図１２参照）。ただし、この場合には、例えば第２支持部材１１２の高さ（突出量）を第１支持部材１１１の高さ（突出量）よりも低く（小さく）する必要がある。

また、上述の態様では、所定の結晶インゴット２００を支持する際に、４つの第１支持部材１１１または４つの第２支持部材１１２のいずれかで、４点接触する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１支持部材１１１および第２支持部材１１２の双方の８点接触により所定の結晶インゴット２００を支持してもよい。ただし、結晶インゴット２００に接触する支持部材の数が少ない方が、結晶インゴット２００に生じさせる局所的な温度変化を小さくすることができるので、結晶インゴット２００のクラックの発生を防止し、結晶インゴット２００の割れ等を回避する点で有用である。

上述の実施形態では、第１支持部材１１１が鉛直上方に突出し、第２支持部材１１２が水平方向（左右方向）に突出する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１支持部材１１１は、上方に突出しつつ左右方向に傾いてもよいし、第２支持部材１１２は、左右方向に突出しつつ上方向または下方向に傾いてもよい。また、第１支持部材１１１が水平方向（左右方向）に突出し、第２支持部材１１２が鉛直上方に突出してもよい。これらのように、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２は、それぞれ結晶インゴット２００のテーパ部２００ｂの一部に点接触できれば、その突出方向は特に限定されない。

上述の実施形態では、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２は、それぞれ、同じ形状・同じ大きさの円錐台状に構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。結晶インゴット２００を点接触で支持できる形状であればよく、例えば、円柱状、直方体状、立方体状に構成されていてもよい。また、第１支持部材１１１と第２支持部材１１２は、それぞれ、異なる形状・異なる大きさに構成されていてもよい。

上述の実施形態では、枠部材１０５ａ同士を固定（接着）する方法について、説明していないが、例えば、前後方向に延びる枠部材１０５ａの両端部に設けられた凸部と、左右方向延びる枠部材１０５ａの内側面に設けられた溝部または凹部とを、嵌め込んで固定してもよい。また、ネジや接着剤を用いて固定してもよいし、溶接により固定してもよい。これらを併用してもよい。

上述の実施形態では、枠部材１０５ａに支持部材を固定（接着）する方法について、説明していないが、例えば、支持部材の底部に設けられた凸部と、枠部材１０５ａの上面および内側面に設けられた溝部または凹部とを、嵌め込んで固定してもよい。また、ネジや接着剤等を用いて固定してもよいし、溶接により固定してもよい。これらを併用してもよい。

上述の実施形態では、枠部材１０５ａが直方体状に構成されている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。支持部材１１０を配置できる形状であればよく、例えば、円柱状、多角柱状に構成されていてもよい。

上述の実施形態では説明しなかったが、枠体１０５を強化の観点等から、前後方向に延びる枠部材１０５ａと、左右方向に延びる枠部材１０５ａとは、所定の直角固定具１９０で固定されることが好ましい（図３参照）。

上述の実施形態では、作業者がパレット１００を操作する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、コンピュータによりパレット１００を操作してもよい。

上述の実施形態では、結晶インゴット２００をＣｚ法により形成する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ブリッジマン法やフローティングゾーン法によって形成されてもよい。

１００パレット
１０５枠体
１０５ａ枠部材
１１０支持部材
１１１第１支持部材
１１２第２支持部材
１６０把持部
１７０ストッパ
２００結晶インゴット
３００育成炉

Claims

弾性材料により構成された複数の支持部材と、
前記複数の支持部材が所定の間隔で配置されている枠部材と、を有し、
前記複数の支持部材は、点接触により結晶インゴットを支持するように構成されている、
パレット。
前記支持部材として、所定の間隔で配置される複数の第１支持部材を有する、
請求項１に記載のパレット。
前記第１支持部材は、前記第１支持部材と結晶インゴットとの接触点を結ぶ仮想線が、平面視において矩形を形成するように４つ配置されている、
請求項２に記載のパレット。
前記支持部材として、前記第１支持部材とは異なる間隔で配置される複数の第２支持部材を有する、
請求項２または３に記載のパレット。
前記第２支持部材は、前記第２支持部材と結晶インゴットとの接触点を結ぶ仮想線が、平面視において矩形を形成するように４つ配置されている、
請求項４に記載のパレット。
前記第１支持部材の前記枠部材からの突出方向と、前記第２支持部材の前記枠部材からの突出方向と、は異なるように構成されている、
請求項４に記載のパレット。