JP3158328B2 - 単結晶引上装置用原料組み込み方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、チョクラルス
キー法を用いて、原料容器内に収納された融液からシリ
コン等の単結晶を引き上げる単結晶引上装置において、
前記装置本体内に対して上記原料容器を搬出入させる単
結晶引上装置用原料組み込み方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の単結晶引上装置として
は、前記装置本体の内部に石英ルツボが設けられ、この
石英ルツボに黒鉛ルツボを介して、昇降自在かつ回転自
在な下軸が取り付けられ、かつ上記石英ルツボ及び黒鉛
ルツボの周囲に、石英ルツボ内に収納された融液の温度
を制御するヒータが設置されると共に、このヒータと上
記装置本体との間に保温筒が配置される一方、前記装置
本体の上部に単結晶格納部が設置され、また、この単結
晶格納部の上方から種結晶を下端部に把持するワイヤが
昇降自在にかつ回転自在に吊り下げられたものが知られ
ている。そして、この単結晶引上装置を用いてシリコン
単結晶を製造する場合には、前記装置本体内の雰囲気を
アルゴンガスに置換すると共に、上記ヒータによって石
英ルツボ内の融液の温度を単結晶引上げに適した温度に
制御した後に、上方よりワイヤの下端に把持された状態
の種結晶を下降させて融液に浸漬させ、さらに、石英ル
ツボを一方向に回転させる一方、種結晶を逆方向に回転
させながら引き上げることにより、シリコン単結晶を得
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記単結晶
の引上操作に先立って石英ルツボ内に原料を装入する場
合には、従来、引上装置本体内に石英ルツボを装着した
後、この石英ルツボ内に原料を装入するようにしている
ため、その装入操作中に原料等が接触しパーティクルと
なり、また雰囲気に浮遊している不純物によって汚染さ
れて、引き上げ中に単結晶が崩れ、また場合によっては
所望の品質の単結晶が得られないという問題があった。
更に、単結晶の引上操作が終了した後に、引上装置本体
内から高温状態のままの石英ルツボを直ちに搬出するこ
とは、ハンドリングが難しいという問題があり、従っ
て、ある程度冷却してから石英ルツボを搬出するように
しているため、段取り操作に時間がかかるという問題が
あった。また引上装置を開放し扇風機などで冷却するこ
とは周囲にパーティクルを飛散させることになり、そこ
で、本発明者等は、上記問題を解決するために鋭意検討
した結果、引上装置本体内において黒鉛ルツボを組み込
みこれに石英ルツボを載置してから石英ルツボに原料を
装入するのではなく、外部において数分割された黒鉛ル
ツボを組み立て石英ルツボを配置して石英ルツボ内に原
料を装入した後、引上装置本体内に搬入することを考
え、そのために好適な原料組み込み方法及び装置を開発
した。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、原料容器内に清浄な雰囲
気下で周囲を汚染することなく円滑に原料を装入するこ
とができ、かつ引上装置本体内に対して容易に搬出入さ
せることができると共に、引上装置内外の汚染を確実に
防止することができる単結晶引上装置用原料組み込み方
法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、単結晶引上装置本体外で原料容
器にシリコン多結晶をチャージし、前記装置本体に搬出
入する単結晶引上装置用原料組み込み方法であって、ク
リーンブース内で、石英ルツボと黒鉛ルツボにより原料
容器を組み立ててシリコン多結晶をチャージする工程
と、シリコン多結晶をチャージした石英ルツボと黒鉛ル
ツボと前記石英ルツボの上部開口部を覆うフタとを、一
体に支持した状態で搬送し前記単結晶引上装置本体内に
装着する工程と、よりなることを特徴とする単結晶引上
装置用原料組み込み方法に関するものである。請求項２
の発明は、単結晶引上装置本体外で原料容器にシリコン
多結晶をチャージし、前記装置本体に搬出入する単結晶
引上装置用原料組み込み装置であって、石英ルツボと黒
鉛ルツボとよりなる原料容器の上部開口部を着脱自在に
閉塞するフタと、このフタの上方に位置する下部プレー
トと、この下部プレートに接近離間自在に設けられた上
部プレートと、これらのプレート間に設けられ、かつ両
プレート間を接近あるいは離間させる接離機構と、前記
両プレート間に開閉自在に設けられ、かつ前記フタと石
英ルツボと黒鉛ルツボとを一体に支持する複数の支持部
材とを具備したことを特徴とする単結晶引上装置用原料
組み込み装置に関するものである。請求項３の発明は、
請求項２において、フタが透明樹脂から形成されたこと
を特徴とする引上装置用原料組み込み装置に関するもの
である。請求項４の発明は、請求項２において、黒鉛ル
ツボの下部に段付き部が形成されたことを特徴とする単
結晶引上装置用原料組み込み装置に関するものである。

【０００６】

【作用】本発明の請求項１および請求項２にあっては、
クリーンブースまたはクリーンベンチで組み込み作業を
行い引上装置内外のパーティクル汚染を防止すると共
に、原料容器の上部開口部をフタによって閉塞した状態
で搬送することにより、原料容器内の原料等の汚染や原
料より発生する引上室のパーティクル汚染を防ぐ。ま
た、本発明の請求項２にあっては、原料容器の上部開口
部をフタによって閉塞した状態で、接離機構によって上
部プレートに対して上記フタの上方に位置する下部プレ
ートを離間させ、上記両プレートに設けられた複数の支
持部材を閉じて、上記フタと石英ルツボと黒鉛ルツボと
を一体に支持することにより、上記原料容器を移送す
る。さらに、上記接離機構によって下部プレートを上部
プレートに対して接近させ、複数の支持部材を開くこと
により、上記原料容器を支持部材から解放することがで
きる。また請求項３にあっては、内部の状態を容易に確
認することができる。さらに、請求項４にあっては、段
部を利用して容器を確実に搬送することができる。

【０００７】

【実施例】以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施例
を説明する。

【０００８】図１〜図５は本発明の第１実施例を示すも
ので、これらの図において符号１は引上装置本体２の下
部であり、この引上装置本体２の下部１の上方には引上
装置本体２の上部が着脱自在に設けられている。そし
て、単結晶引上操作中において、上記引上装置本体２の
内部には、石英ルツボ３が設けられていると共に、この
石英ルツボ３は黒鉛ルツボ４とともに、昇降自在かつ回
転自在な下軸５上に載置され、かつ上記石英ルツボ３及
び黒鉛ルツボ４の周囲には、石英ルツボ３内に収納され
た融液の温度を制御するヒータ６が設置されている。ま
た、このヒータ６と上記引上装置本体２の下部１との間
には保温筒７が配置されており、上記引上装置本体２の
上部には単結晶格納部（図示せず）が設置されている。
さらに、上記石英ルツボ３の上部開口部には、該上部開
口部を覆う透明樹脂製のフタ８が着脱自在に設けられて
いる。

【０００９】上記引上装置本体２の側方には昇降シリン
ダ１０が立設されており、この昇降シリンダ１０の回転
可能なピストンロッドの上端には支持ロッド１１が連結
されている。この支持ロッド１１は、ガイド筒１２内に
おいて摺動自在にかつ回転自在に支持されている。そし
て、上記支持ロッド１１の上端部には水平アーム１３が
連結されており、この水平アーム１３の先端部にはフッ
ク１４が着脱自在に設けられている。また、上記フック
１４には上部プレート１５が連結されており、この上部
プレート１５の下面中央には、ブロック１６を介して、
リンク１７が回転可能に連結されている。そして、この
リンク１７の下端部にはピン１８を介してリンク１９の
一端部が回転可能に連結されており、このリンク１９の
他端部には操作レバー２０が連結されている。この操作
レバー２０は下部プレート２１の上面にブロック２２を
介して回転自在に設けられており、上記下部プレート２
１の上面の、上記リンク１９の移動経路内には、このリ
ンク１９の移動を規制するストッパ２３が設置されてい
る。さらに、上記上部プレート１５の外縁部には、等間
隔に３個の調整ボルト２４が、それぞれ、上部プレート
１５を貫通して昇降調整可能に設けられており、これら
の調整ボルト２４の下端には、チェーン２５を介して、
Ｌ字状の把持アーム２６が開閉可能に吊り下げられてい
る。そして、これらの把持アーム２６の折曲部には、ピ
ン２７を介して、上記下部プレート２１上に取り付けら
れたアングル材２８の先端部が連結されており、かつ上
記各把持アーム２６の垂下部２６ａの内面側には、上記
黒鉛ルツボ４の底部を支持する円弧状の支持部材２９が
取り付けられている。この支持部材２９の、上記黒鉛ル
ツボ４に接触する部分は黒鉛製で形成されている。さら
にまた、上記水平アーム１３の基端部には、係合部１３
ａを介して、係止棒３０が下方を向けて固定されている
一方、上記ガイド筒１２には、上記係止棒３０を着脱可
能に挿通する３つの位置決め用孔１２ａが設けられてい
る。そして、これらの位置決め用孔１２ａは、それぞ
れ、水平アーム１３のアーム格納位置Ａ，ルツボセット
位置Ｂ，ルツボ受渡し位置Ｃに対応するように設けられ
ている。

【００１０】上記のように構成された原料容器搬出入装
置を備えた単結晶引上装置によって単結晶引上操作を行
っている間にあっては、上記水平アーム１３は、昇降シ
リンダ１０によって最下端の位置（アーム格納位置）Ａ
に待機している。この際、上記水平アーム１３の係止棒
３０が上記ガイド筒１２の位置決め用孔１２ａに挿通さ
れており、上記水平アーム１３は固定状態にあって動く
ことがない。次いで、上記単結晶引上操作が完了して、
引上装置本体２内の石英ルツボ３を新たな石英ルツボ３
と交換する場合には、引上装置本体２の上部を取り除い
た状態において、下軸５を上限位置まで上昇させると共
に、上記昇降シリンダ１０のピストンロッドを上昇させ
ることにより、支持ロッド１１を介して、上記水平アー
ム１３を、最上端の位置（アーム旋回位置，図１におい
て２点鎖線で示す位置）まで持ち上げて旋回可能状態に
する。続いて、上記水平アーム１３を旋回させ、上記昇
降シリンダ１０のピストンロッドを所定高さ下げて上記
ルツボセット位置Ｂに設置する。この時、上記水平アー
ム１３の下降に伴い、上記係止棒３０が上記ガイド筒１
２の位置決め用孔１２ａに挿通され、上記水平アーム１
３が固定される一方、上記水平アーム１３の先端に吊り
下げられている各支持部材２９の下端部は、互いに開い
た状態で上記下軸５の上に載置されている黒鉛ルツボ４
の底部の斜め下方に位置することとなる。なお、石英ル
ツボ３の上部開口部には、フタ８は、かぶせられていな
い。

【００１１】この状態において、上記操作レバー２０を
回転させることにより、２つのリンク１７，１９を介し
て、上部プレート１５に対して下部プレート２１を下方
に離間させる。これにより、下部プレート２１のアング
ル材２８にピン２７によって回動自在に連結されている
と共に、上部プレート１５に調整ボルト２４、チェーン
２５を介して吊り下げられた３つの把持アーム２６は、
互いに閉じる方向に揺動して、黒鉛ルツボ４の底部の下
方に入り込む。次いで、上記昇降シリンダ１０のピスト
ンロッドを上昇させることにより、支持ロッド１１を介
して、上記水平アーム１３を、最上端の位置（アーム旋
回位置，図１において２点鎖線で示す位置）まで持ち上
げて旋回可能状態にする。この結果、上記各把持アーム
２６の垂下部２６ａの内面側に設けられた支持部材２９
の下端部が上記黒鉛ルツボ４を支持し上昇させる。続い
て、上記水平アーム１３を旋回させ上記昇降シリンダ１
０のピストンロッドを所定高さ下げて上記ルツボ受渡し
位置Ｃに設置する。この時、上記水平アーム１３の下降
に伴い、上記係止棒３０が上記ガイド筒１２の位置決め
用孔１２ａに挿通され、上記水平アーム１３が固定され
る。そして、上記操作レバー２０を回転させて、２つの
リンク１７，１９を介して、上部プレート１５に対して
下部プレート２１を持ち上げて接近させる。これによ
り、上記各把持アーム２６は、互いに開く方向に揺動し
て、黒鉛ルツボ４の底部の下方から外方に退避するか
ら、この黒鉛ルツボ４及び石英ルツボ３は一体に支持さ
れて容易に搬出されて、新しい黒鉛ルツボ４及び石英ル
ツボ３が搬入される。この場合、この新しい石英ルツボ
３内には原料がクリーンルーム内のクリーンベンチで予
め装入されており、かつその上部開口部がフタ８によっ
て閉止されているから、この石英ルツボ３の保管時及び
搬送時において、その内部に不純物が混入することがな
いと共に、単結晶引上装置内外にパーティクル汚染がな
く、内部の状態が容易に視認することができて管理し易
い。

【００１２】この状態において、上記操作レバー２０を
回転させることにより、２つのリンク１７，１９を介し
て、上部プレート１５に対して下部プレート２１を下方
に離間させる。これにより、上述したのと同様に、下部
プレート２１のアングル材２８にピン２７によって回動
自在に連結されていると共に、上部プレート１５に調整
ボルト２４、チェーン２５を介して吊り下げられた３つ
の把持アーム２６は、互いに閉じる方向に揺動して、上
記黒鉛ルツボ４の底部の下方に入り込む。次いで、上記
昇降シリンダ１０のピストンロッドを上昇させることに
より、支持ロッド１１を介して、上記水平アーム１３
を、最上端の位置（アーム旋回位置，図１において２点
鎖線で示す位置）まで持ち上げて旋回可能状態にする。
この結果、上記各把持アーム２６の垂下部２６ａの内面
側に設けられた支持部材２９の下端部が上記黒鉛ルツボ
４を支持し上昇させる。続いて、上記水平アーム１３を
旋回させ上記昇降シリンダ１０のピストンロッドを所定
高さ下げて上記ルツボセット位置Ｂに設置することによ
り、上記黒鉛ルツボ４を下軸５上に載置する。そして、
上記操作レバー２０を回転させて、２つのリンク１７，
１９を介して、上部プレート１５に対して下部プレート
２１を持ち上げて接近させる。これにより、上記各把持
アーム２６は、互いに開く方向に揺動して、黒鉛ルツボ
４の底部の下方から外方に退避する。さらに、上記昇降
シリンダ１０のピストンロッドを上昇させることによ
り、支持ロッド１１を介して、上記水平アーム１３を、
最上端の位置（アーム旋回位置，図１において２点鎖線
で示す位置）まで持ち上げて旋回可能状態にすると共
に、上記水平アーム１３を旋回させ上記昇降シリンダ１
０のピストンロッドを最下端まで下げて上記アーム格納
位置Ａに退避させる。そして、上記石英ルツボ３の上部
開口部を閉止しているフタ８を取り除いて、引上装置本
体２の下部１の上に上部を取り付けた後、次の単結晶引
上操作を開始する。

【００１３】この単結晶引上操作開始直後の単結晶引上
装置近傍のパーティクル量を測定した所、０．３μｍの
パーティクルが２００個／ｆｔ³以下であり、直接単結
晶引上装置内で組み込みを行った場合の５０００個／ｆ
ｔ³以上に比べクリーンルームを汚染していないことは
明白である。

【００１４】また、図６は本発明の第２実施例を示す正
面図であり、この図においては、上記各支持部材２９の
下端は、上記黒鉛ルツボ４の下部外周に形成された段付
き部４ａに係脱するように構成されている。これによ
り、各支持部材２９の下端によって、上記黒鉛ルツボ４
の下部外周に形成された段付き部４ａをさらに確実にか
つ円滑に把持することができると共に、下軸５の上昇距
離をその分減らすことができ、あるいは、上記下軸５の
上昇距離をその分減らさない場合には、引上装置本体２
の下部１に侵入する支持部材２９及び把持アーム２６と
引上装置本体２の下部１内の諸設備との接触干渉の恐れ
をより一層回避させることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
は、引上装置本体外のクリーンベンチ内の台車上で組み
込みを行い、引上装置前に搬送し引上装置本体に対して
搬出入させる単結晶引上装置用原料組み込み方法であっ
て、多結晶原料を原料容器に装入する際のパーティクル
発生による単結晶引上装置内外の汚染を防止すると共
に、クリーンベンチ内で清浄エアや不活性ガスでパージ
し、上部開口部をフタによって閉塞した石英ルツボと黒
鉛ルツボとを一体にした状態で搬送することにより、原
料容器内に円滑に原料を装入することができ、かつ炉本
体内に対して容易に搬出入させることができると共に、
原料容器内の原料等の汚染を確実に防止することができ
る。また、本発明の請求項２は、引上装置本体外で組み
込みを行い引上装置本体に対して搬出入させる単結晶引
上装置用原料組み込み装置であって、原料容器の上部開
口部を着脱自在に閉塞するフタと、このフタの上方に位
置する下部プレートと、この下部プレートに接近離間自
在に設けられた上部プレートと、これらのプレート間に
設けられ、かつ両プレート間を接近あるいは離間させる
接離機構と、上記両プレート間に開閉自在に設けられ、
かつ上記原料容器の下部を支持する複数の支持部材とを
備えたものであるから、原料容器の上部開口部をフタに
よって閉塞した状態で、接離機構によって上部プレート
に対して上記フタの上方に位置する下部プレートを離間
させ、上記両プレートに設けられた複数の支持部材を閉
じて、上記原料容器の下部を支持しながら、上記原料容
器を一体にした状態で移送すると共に、上記接離機構に
よって下部プレートを上部プレートに対して接近させ、
複数の支持部材を開いて、上記原料容器を支持部材から
解放することにより、多結晶原料を原料容器に装入する
際のパーティクル発生による単結晶引上装置内外の汚染
を防止することができる上に、原料容器内への原料の装
入及び引上装置本体内に対する原料容器の搬出入を容易
にかつ確実に行うことができる。また請求項３では、蓋
が透明樹脂により形成されているので、内部の様子を容
易に視認することができる。さらに請求項４では、容器
本体の下部に段付部部が設けられているので、搬送に際
して確実に容器を支持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】ハンドリング治具の一例を示す正面図である。

【図４】図３の平面図である。

【図５】図３の要部の側面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【符号の説明】

２ 引上装置本体 ３ 石英ルツボ（原料容器） ４ 黒鉛ルツボ（原料容器） ８ フタ １５ 上部プレート １７ リンク（接離機構） １８ ピン（接離機構） １９ リンク（接離機構） ２０ 操作レバー（接離機構） ２１ 下部プレート ２９ 支持部材

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶引上装置本体外で原料容器にシリ
   コン多結晶をチャージし、前記装置本体に搬出入する単
   結晶引上装置用原料組み込み方法であって、クリーンブ
   ース内で、石英ルツボと黒鉛ルツボにより原料容器を組
   み立ててシリコン多結晶をチャージする工程と、シリコ
   ン多結晶をチャージした石英ルツボと黒鉛ルツボと前記
   石英ルツボの上部開口部を覆うフタとを、一体に支持し
   た状態で搬送し前記単結晶引上装置本体内に装着する工
   程と、よりなることを特徴とする単結晶引上装置用原料
   組み込み方法
2. 【請求項２】 単結晶引上装置本体外で原料容器にシリ
   コン多結晶をチャージし、前記装置本体に搬出入する単
   結晶引上装置用原料組み込み装置であって、石英ルツボ
   と黒鉛ルツボとよりなる原料容器の上部開口部を着脱自
   在に閉塞するフタと、このフタの上方に位置する下部プ
   レートと、この下部プレートに接近離間自在に設けられ
   た上部プレートと、これらのプレート間に設けられ、か
   つ両プレート間を接近あるいは離間させる接離機構と、
   前記両プレート間に開閉自在に設けられ、かつ前記フタ
   と石英ルツボと黒鉛ルツボとを一体に支持する複数の支
   持部材と、を具備したことを特徴とする単結晶引上装置
   用原料組み込み装置。
3. 【請求項３】 フタが透明樹脂から形成されたことを特
   徴とする請求項２記載の単結晶引上装置用原料組み込み
   装置。
4. 【請求項４】 黒鉛ルツボの下部に段付き部が形成され
   たことを特徴とする請求項２記載の単結晶引上装置用原
   料組み込み装置。