JP3709496B2 - シリコン単結晶引上げ装置の上部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶棒を引上げる装置の上部構造に関する。更に詳しくは、引上げ装置のチャンバ内を清浄化するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単結晶棒を引上げるワイヤがワイヤ巻取りドラムにより巻取られ、このドラムが単結晶棒の軸線を中心に回転し、このドラムの引上げ回転軸に沿って左右で巻き方向が対称となるようにドラムの周壁に一対の螺旋状の溝が設けられ、これらの溝に同一巻込み方向に巻込み案内されるように一対のワイヤ部材が垂下され、更にこれらのワイヤ部材の下端に種結晶保持体が接続されたワイヤ巻取り機構が開示されている（特開平９−１５６８８７号）。
このように構成されたワイヤ巻取り機構では、一対のワイヤ部材に均等に荷重が分散されるため、ワイヤ部材への負担が軽減され、細くて柔軟な撓み弾性を有するワイヤ部材を使用することができ、ワイヤ部材の巻上げ動作もスムーズになる。この結果、ワイヤ巻取りドラムの小径化及び小型化と、装置全体の小型化及び軽量化を図ることができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平９−１５６８８７号公報に示されたワイヤ巻取り機構では、ワイヤ巻取りドラムが真空のヘッドチャンバに軸受を介して回転可能に収容され、かつこのヘッドチャンバがメインチャンバに連通するため、ドラム及びワイヤ部材の摩擦により発生した塵埃や、軸受にて発生した塵埃が両チャンバが連通するワイヤ通孔からメインチャンバ内に侵入するおそれがあった。
本発明の目的は、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から発生する塵埃がメインチャンバ内に侵入するのを防止できる、シリコン単結晶引上げ装置の上部構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、不活性ガス供給手段１２ａを有するメインチャンバ１２と、メインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、ワイヤ１３を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構１４と、ワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６と、ヘッドチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のチャンバ側連通孔１５ａを有しヘッドチャンバ１６の下部に係合可能にメインチャンバ１２の上部に形成された第１筒部１５とを備えたシリコン単結晶引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、チャンバ用真空ポンプ３３の吸引口３３ａがチャンバ側連通孔１５ａに接続され、チャンバ用真空ポンプ３３がヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をチャンバ側連通孔１５ａから吸引して排出するように構成されたところにある。
【０００５】
請求項２に係る発明は、図３に示すように、不活性ガス供給手段１２ａを有するメインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、ワイヤ１３を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構１４と、ワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６と、メインチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のヘッド側連通孔１６ｂを有しメインチャンバ１２の上部に係合可能にヘッドチャンバ１６の下部に形成された第２筒部１６ａとを備えたシリコン単結晶引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、ヘッドチャンバ１６にヘッド用真空ポンプ３９が設けられ、ヘッド用真空ポンプ３９の吸引口３９ａがヘッド側連通孔１６ｂに接続され、ヘッド用真空ポンプ３９がヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をヘッド側連通孔１６ｂから吸引して排出するように構成されたところにある。
【０００６】
この請求項１及び請求項２に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、ワイヤ巻取り機構１４が作動すると、ヘッドチャンバ１６内でワイヤ１３等が擦れたり或いは摺動したりして塵埃が発生する場合があるけれども、これらの塵埃はそれぞれの真空ポンプ３３，３９によりヘッドチャンバ１６内の気体とともにチャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂから吸引されて外部に排出される。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂがフィルタ４４を介してヘッドチャンバ１６に接続され、ヘッド側連通孔１６ｂから吸引された塵埃がフィルタ４４にて捕集されるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
この請求項３に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、ヘッドチャンバ１６内の気体がヘッド側連通孔１６ｂから塵埃とともにヘッド用真空ポンプ３９で吸引されると、気体中の塵埃はフィルタ４４で捕集される。また塵埃が除去されて浄化された気体は再びヘッドチャンバ１６内に戻る。
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明であって、ヘッド用真空ポンプ３９の吸引口３９ａとヘッド側連通孔１６ｂとを接続する第１管路４１に設けられこの第１管路４１を開閉する第１開閉弁５１と、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４とを接続する第２管路４２に設けられヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁４６と、フィルタ４４とヘッドチャンバ１６とを接続する第３管路４３に設けられこの第３管路４３を開閉する第２開閉弁５２と、引上げ装置４０の稼働状態に応じてヘッド用真空ポンプ３９、第１開閉弁５１、切換弁４６及び第２開閉弁５２を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項４に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、メインチャンバ１２内を図示しないフィルタを介して大気に開放したときに、コントローラは第１及び第２開閉弁５１，５２を開き、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４を連通するように切換弁４６を切換え、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をフィルタ４４にて捕集する。
またメインチャンバ１２内を所定の負圧にしたときには、コントローラは第１開閉弁５１を開き、第２開閉弁５２を閉じ、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂと専用の排気口を連通するように切換弁４６を切換え、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をこの専用の排気口に排出する。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量が真空ポンプ３３又は３９の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度が連通孔１５ａ又は１６ｂの真空度より低くなるように制御されたことを特徴とする。
この請求項５に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、チャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂの真空度をメインチャンバ１２の真空度より高いくすることにより、チャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのチャンバ側又はヘッド側連通孔１５ａ，１６ｂに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。その一方、不活性ガスの供給量はチャンバ用真空ポンプ３３又はヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きいので、その不活性ガスの全てがチャンバ側又はヘッド側連通孔１５ａ，１６ｂから外部に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、シリコン単結晶棒１１は引上げ装置１０によりシリコン融液から引上げられる。この引上げ装置１０は不活性ガス供給手段１２ａと図示しないメイン真空ポンプとを有するメインチャンバ１２と、このメインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留された図示しないシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、このワイヤ１３を巻取るワイヤ巻取り機構１４と、このワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６とを備える。メインチャンバ１２の上部には第１筒部１５が上方に向かって突出するように形成され、この第１筒部１５にはヘッドチャンバ１６に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のチャンバ側連通孔１５ａが略中央に形成される。
【００１１】
一方、ヘッドチャンバ１６の下面にはワイヤ１３を遊挿可能な第２筒部１６ａが下方に向って突設される。第２筒部１６ａの下部は第１筒部１５より大径に形成され、第１筒部１５に磁性流体シール１７を介して回転可能に嵌入される。磁性流体シール１７は第１筒部１５と第２筒部１６ａとの隙間を塞ぐことにより、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内を大気と遮断するように構成される。また、第２筒部１６ａにはメインチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のヘッド側連通孔１６ｂが略中央部に形成される。第２筒部１６ａの外周面には従動プーリ１８が嵌着され、このプーリ１８と図示しないヘッド駆動用モータの出力軸に嵌着された駆動プーリ（図示せず）との間にはベルト１９が掛け渡される。ヘッドチャンバ１６は上記ヘッド駆動用モータにより回転駆動されるように構成される。
【００１２】
ワイヤ巻取り機構１４はヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ下面に吊下げられた定滑車２１と、ヘッドチャンバ１６の下壁１６ｄ上面に回転可能かつ摺動可能に取付けられた巻取りドラム２２と、この巻取りドラム２２を回転駆動するドラム駆動用モータ２３とを有する。巻取りドラム２２はシャフト２４にスプライン嵌合される。即ち、ドラム２２はシャフト２４の長手方向に摺動可能にかつシャフト２４に対して回転不能に構成される。ドラム２２をシャフト２４に摺動可能に嵌入したのは、ワイヤ１３をドラム２２に均一に巻取るためである。このシャフト２４はヘッドチャンバ１６の下壁１６ｄ上面に立設された一対のブラケット２６，２６に軸受２７，２７を介して回転可能に保持される（図２）。
【００１３】
またドラム駆動用モータ２３は減速機付電動モータであり、ヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ上面に取付けられる。このモータ２３の出力軸２３ａは上壁１６ｃからヘッドチャンバ１６内に挿入され、その下端には駆動ギヤ２８（図２）が嵌着される。またシャフト２４の一端は上記出力軸２３ａの近傍まで延び、シャフト２４の一端には上記駆動ギヤ２８に噛合する従動ギヤ２９（図２）が嵌着される。駆動ギヤ２８及び従動ギヤ２９としては、この実施の形態では傘歯車が用いられる。なお、駆動ギヤ２８としてウォームを用い、従動ギヤ２９としてウォームホイールを用いてもよい。ワイヤ１３は上記ドラム２２に繰出し可能に巻取られ、繰出されたワイヤ１３は定滑車２１に係合した後、第２筒部１６ａのヘッド側連通孔１６ｃ及び第１筒部１５のチャンバ側連通孔１５ａの内部を通ってメインチャンバ１２内に垂下される。またワイヤ１３の先端には種結晶３１を保持するチャック３２が取付けられる（図１）。なお図２の符号３０は磁性流体シールである。
【００１４】
図１に示すように、メインチャンバ１２の外部にはチャンバ用真空ポンプ３３が設けられ、このチャンバ用真空ポンプ３３の吸引口３３ａには第１配管３４の一端が接続され、第１配管３４の多端はチャンバ側連通孔１５ａに開口するように第１筒部１５に接続される。チャンバ用真空ポンプ３３から第１筒部１５までの第１配管３４には、補助チャンバ３６と補助開閉弁３７がこの順序に設けられる。補助開閉弁３７は２ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンすると第１配管３４を開放し、オフすると第１配管３４を閉止するように構成される。チャンバ用真空ポンプ３３を駆動して補助チャンバ３６の内部を真空にし、この状態で補助開閉弁３７により第１配管３４を開放する事により、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体が第１配管３４の他端から吸引され、チャンバ用真空ポンプ３３から外部に排出するように構成される。
【００１５】
更にメインチャンバ１２内には図示しないがシリコン融液を貯留する石英るつぼが設けられ、この石英るつぼは支軸を介してるつぼ駆動手段に接続される。石英るつぼの外周面は石英るつぼから所定の間隔をあけてカーボン製のヒータにより包囲され、このヒータは保温筒により包囲される。ヒータは石英るつぼに投入された高純度のシリコン多結晶体を加熱・融解してシリコン融液にするように構成される。なお、ドラム駆動用モータ２３及びチャンバ用真空ポンプ３３には図示しないスリップリング及び電刷子を介して電力が供給されるように構成される。
【００１６】
このように構成されたシリコン単結晶引上げ装置の動作を説明する。
引上げ装置１０の準備状態では、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内が大気に開放され、石英るつぼにシリコン多結晶体を充填したり、ドラム駆動用モータ２３により巻取りドラム２２を回転駆動してワイヤ１３を繰出し又は巻取り、ワイヤ１３の先端のチャック３２に種結晶３１を取付けたりする作業が行われる。この作業の際に、チャンバ用真空ポンプ３３を駆動して補助開閉弁３７により第１配管３４を解放し、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引させる。ワイヤ１３の繰出し又は巻取り時には、駆動ギヤ２８と従動ギヤ２９との噛合により（歯面同士に僅かな滑りが生じる。）、若しくはワイヤ１３がドラム２２の外周面等に擦られることにより、又はドラム２２がシャフト２４に対して摺動することにより、或いは定滑車２１や軸受２７が回転することにより、ヘッドチャンバ１６内に塵埃が発生する。しかし、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引することにより、ヘッドチャンバ１６内の空気がその塵埃とともにチャンバ側連通孔１５ａに流入しても、その塵埃はチャンバ側連通孔１５ａ内部の気体とともに吸引されて除去される。この結果、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃がメインチャンバ１６内に侵入することはない。
【００１７】
一方、引上げ装置１０の準備が完了すると、メイン真空ポンプ（図示せず）を作動させてメインチャンバ１２内が所定の負圧になるまで空気を吸引するとともに、不活性ガス供給手段１２ａによりメインチャンバ１２内に不活性ガスを供給して空気を不活性ガスに置換する。ヘッドチャンバ１６内もメインチャンバ１２内に連通しているため、所定の負圧になりかつヘッドチャンバ１６内の空気が不活性ガスに置換される。またヒータを作動して石英るつぼ内のシリコン多結晶体を融解してシリコン融液にし、ワイヤ１３を繰出してチャック３２に取付けられた種結晶３１をシリコン融液に浸す。その後ワイヤ巻き取り機構１４そのワイヤを引き上げてそのシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を引上げる。この引上げの際にも、チャンバ用真空ポンプ３３を駆動してチャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引させる。
【００１８】
具体的に、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量がチャンバ用真空ポンプ３３の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度がチャンバ側連通孔１５ａの真空度より低くなるように制御される。ワイヤの引上げ時にもワイヤ１３の繰出しにより上記と同様にヘッド用チャンバ１６内には塵埃が発生するが、チャンバ用真空ポンプ３３の作動によりヘッドチャンバ１６内の不活性ガスは速やかに塵埃とともにチャンバ側連通孔１５ａから図示しないフィルタを介して大気に排出されるので、上記塵埃がメインチャンバ１２内に侵入することはなく、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒１１を引上げることができる。特に、チャンバ側連通孔１５ａの真空度はメインチャンバ１２の真空度より高いため、チャンバ側連通孔１５ａのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのチャンバ側連通孔１５ａに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。
【００１９】
図３に本発明の別の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。
図３に示すように、この実施の形態における引上げ装置４０のヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ上面にはヘッド用真空ポンプ３９が取付けられる。このポンプ３９の吸引口３９ａには第１管路４１の一端が接続され、第１管路４１の他端はヘッド側連通孔１６ｂに開口するように第２筒部１６ａに挿入される。またポンプ３９の吐出口３９ｂは第２管路４２を介してフィルタ４４の入口４４ａに接続される。フィルタ４４の出口４４ｂには第３管路４３の一端が接続され、第３管路４３の他端はヘッドチャンバ１６の側壁１６ｄからヘッドチャンバ１６内に挿入される。
【００２０】
第１及び第３管路４１，４３にはこれらの管路４１，４３を開閉する第１及び第２開閉弁５１，５２がそれぞれ設けられ、第２管路４２にはヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁４６が設けられる。第１及び第２開閉弁５１，５２は２ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンすると第１及び第３管路４１，４３をそれぞれ開放し、オフすると第１及び第３管路４１，４３をそれぞれ閉止するように構成される。また切換弁４６は３ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンするとポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４とを連通し、オフするとポンプ３９の吐出口３９ｂと専用の排気口とを連通するように構成される。
【００２１】
メインチャンバ１２内にはこのチャンバ１２内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられる。この圧力センサの検出出力はコントローラ（図示せず）の制御入力に接続され、コントローラの制御出力はヘッド用真空ポンプ３９、第１開閉弁５１、第２開閉弁５２及び切換弁４６にそれぞれ接続される。上記圧力センサにより引上げ装置１０の稼働状態、具体的にはメインチャンバ１２内が所定の負圧か又は大気圧かが検出されるように構成される。即ち、メインチャンバ１２内が所定の負圧の場合には、コントローラはシリコン単結晶棒１１を引上げている状態（以下、引上げ状態という）であると判断し、メインチャンバ１２内が大気圧の場合には、メインチャンバ１２内にシリコン多結晶体等の材料をセットしている状態（以下、準備状態という）であると判断する。
【００２２】
このように構成されたシリコン単結晶引上げ装置の動作を説明する。
引上げ装置１０の準備状態では、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内が大気に開放されるので、圧力センサはメインチャンバ１２内が大気圧であることを検出する。この場合、コントローラは第１及び第２開閉弁５１，５２をオンして第１及び第３管路４１，４３を開放し、切換弁４６をオンしてヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４に連通させる。この状態でヘッド用真空ポンプ３９を作動させると、ヘッド側連通孔１６ｂ内の空気が第１管路４１、ヘッド用真空ポンプ３９及び第２管路４２を介してフィルタ４４に流入し、フィルタ４４にて空気に含まれる塵埃が除去され、浄化された空気が第３管路４３を介して再びヘッドチャンバ１６内に戻る。この結果、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃は速やかにフィルタ４４により除去されるので、上記塵埃がメインチャンバ１６内に侵入することはない。
【００２３】
また引上げ装置１０の準備が完了すると、メイン真空ポンプ（図示せず）を作動させてメインチャンバ１２内が所定の負圧になるまで空気を吸引するとともに、メインチャンバ１２内に不活性ガスを供給して空気を不活性ガスに置換する。またヒータを作動して石英るつぼ内のシリコン多結晶体を融解してシリコン融液にし、ワイヤ１３を繰出してチャック３２に取付けられた種結晶３１をシリコン融液に浸す。このときワイヤ１３の繰出しにより上記と同様にヘッド用チャンバ１６内には塵埃が発生する。
【００２４】
一方、圧力センサがメインチャンバ１６内が所定の負圧であることを検出すると、コントローラは引上げ装置１０が引上げ状態になったと判断し、第１開閉弁５１をオンしたまま、第２開閉弁５２をオフして第３管路４３を閉止し、更に切換弁４６をオフしてヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂを専用の排気口に連通させる。この結果、ヘッド用真空ポンプ３９の作動によりヘッドチャンバ１６内の不活性ガスはヘッド側連通孔１６ｂから塵埃とともに専用の排気口に排出されるので、上記塵埃がメインチャンバ１２内に侵入することはなく、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒１１を引上げることができる。
【００２５】
なお、図示しないコントローラは、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量がヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度がヘッド側連通孔１６ｂの真空度より低くなるように制御される。ヘッド側連通孔１６ｂの真空度をメインチャンバ１２の真空度より高くすることにより、ヘッド側連通孔１６ｂのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのヘッド側連通孔１６ｂに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。その一方で、不活性ガスの供給量はヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きいので、その不活性ガスの全てがヘッド側連通孔１６ｂから専用の排気口に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、チャンバ用真空ポンプの吸引口をチャンバ側連通孔に接続し、チャンバ用真空ポンプがヘッドチャンバ内で発生した塵埃をチャンバ側連通孔から吸引して排出するように構成したので、又はヘッドチャンバにヘッド用真空ポンプを設けてヘッド用真空ポンプの吸引口をヘッド側連通孔に接続し、ヘッド用真空ポンプがヘッドチャンバ内で発生した塵埃をヘッド側連通孔から吸引して排出するように構成したので、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から塵埃が発生しても、それぞれの真空ポンプがこれらの塵埃を速やかに吸引してヘッドチャンバ外に排出する。この結果、上記塵埃がメインチャンバ内に侵入しないので、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒を引上げることができる。
またヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタを介してヘッドチャンバに接続し、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃をフィルタにて捕集するように構成すれば、ヘッドチャンバ内の気体が塵埃とともにヘッド用真空ポンプで吸引され、この気体中の塵埃がフィルタで捕集されて浄化された後に、浄化された気体が再びヘッドチャンバ内に戻る。
【００２７】
また、第１管路にこの第１管路を開閉する第１開閉弁を設け、第２管路にヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタ又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁を設け、第３管路にこの第３管路を開閉する第２開閉弁を設け、更に引上げ装置の稼働状態に応じてコントローラがヘッド用真空ポンプ、第１開閉弁、切換弁及び第２開閉弁を制御するように構成すれば、メインチャンバ内が大気圧のときに、コントローラが第１及び第２開閉弁を開き、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及びフィルタを連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は速やかにフィルタにより捕集され、浄化された空気がヘッドチャンバ内に戻されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。一方、メインチャンバ内が所定の負圧になると、コントローラは第１開閉弁を開き、第２開閉弁を閉じ、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及び専用の排気口を連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は専用の排気口に排出されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。
【００２８】
更に、チャンバ側連通孔又はヘッド側連通孔の真空度をメインチャンバの真空度より高くすれば、チャンバ側連通孔又はヘッド側連通孔のガスがメインチャンバ内に侵入することはなく、そのチャンバ側又はヘッド側連通孔に存在する塵埃のメインチャンバ内への侵入を確実に防止することができる。その一方、不活性ガスの供給量をチャンバ用真空ポンプ又はヘッド用真空ポンプの吸引量より大ききくすれば、その不活性ガスの全てがチャンバ側又はヘッド側連通孔から外部に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶引上げ装置のヘッドを含む要部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明別の実施形態のシリコン単結晶引上げ装置の図１に対応する要部断面図。
【符号の説明】
１０，４０ シリコン単結晶引上げ装置
１１ シリコン単結晶棒
１２ メインチャンバ
１２ａ 不活性ガス供給手段
１３ ワイヤ
１４ ワイヤ巻取り機構
１５ 第１筒部
１５ａ チャンバ側連通孔
１６ ヘッドチャンバ
１６ａ 第２筒部
１６ｂ ヘッド側連通孔
３３ チャンバ用真空ポンプ
３３ａ 吸引口
３９ ヘッド用真空ポンプ
３９ａ 吸引口
３９ｂ 吐出口
４４ フィルタ
４１ 第１管路
４２ 第２管路
４３ 第３管路
４６ 切換弁
５１ 第１開閉弁
５２ 第２開閉弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶棒を引上げる装置の上部構造に関する。更に詳しくは、引上げ装置のチャンバ内を清浄化するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単結晶棒を引上げるワイヤがワイヤ巻取りドラムにより巻取られ、このドラムが単結晶棒の軸線を中心に回転し、このドラムの引上げ回転軸に沿って左右で巻き方向が対称となるようにドラムの周壁に一対の螺旋状の溝が設けられ、これらの溝に同一巻込み方向に巻込み案内されるように一対のワイヤ部材が垂下され、更にこれらのワイヤ部材の下端に種結晶保持体が接続されたワイヤ巻取り機構が開示されている（特開平９−１５６８８７号）。
このように構成されたワイヤ巻取り機構では、一対のワイヤ部材に均等に荷重が分散されるため、ワイヤ部材への負担が軽減され、細くて柔軟な撓み弾性を有するワイヤ部材を使用することができ、ワイヤ部材の巻上げ動作もスムーズになる。この結果、ワイヤ巻取りドラムの小径化及び小型化と、装置全体の小型化及び軽量化を図ることができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平９−１５６８８７号公報に示されたワイヤ巻取り機構では、ワイヤ巻取りドラムが真空のヘッドチャンバに軸受を介して回転可能に収容され、かつこのヘッドチャンバがメインチャンバに連通するため、ドラム及びワイヤ部材の摩擦により発生した塵埃や、軸受にて発生した塵埃が両チャンバが連通するワイヤ通孔からメインチャンバ内に侵入するおそれがあった。
本発明の目的は、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から発生する塵埃がメインチャンバ内に侵入するのを防止できる、シリコン単結晶引上げ装置の上部構造を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、不活性ガス供給手段１２ａを有するメインチャンバ１２と、メインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、ワイヤ１３を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構１４と、ワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６と、ヘッドチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のチャンバ側連通孔１５ａを有しヘッドチャンバ１６の下部に係合可能にメインチャンバ１２の上部に形成された第１筒部１５とを備えたシリコン単結晶引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、チャンバ用真空ポンプ３３の吸引口３３ａがチャンバ側連通孔１５ａに接続され、チャンバ用真空ポンプ３３がヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をチャンバ側連通孔１５ａから吸引して排出するように構成されたところにある。
【０００５】
請求項２に係る発明は、図３に示すように、不活性ガス供給手段１２ａを有するメインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、ワイヤ１３を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構１４と、ワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６と、メインチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のヘッド側連通孔１６ｂを有しメインチャンバ１２の上部に係合可能にヘッドチャンバ１６の下部に形成された第２筒部１６ａとを備えたシリコン単結晶引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、ヘッドチャンバ１６にヘッド用真空ポンプ３９が設けられ、ヘッド用真空ポンプ３９の吸引口３９ａがヘッド側連通孔１６ｂに接続され、ヘッド用真空ポンプ３９がヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をヘッド側連通孔１６ｂから吸引して排出するように構成されたところにある。
【０００６】
この請求項１及び請求項２に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、ワイヤ巻取り機構１４が作動すると、ヘッドチャンバ１６内でワイヤ１３等が擦れたり或いは摺動したりして塵埃が発生する場合があるけれども、これらの塵埃はそれぞれの真空ポンプ３３，３９によりヘッドチャンバ１６内の気体とともにチャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂから吸引されて外部に排出される。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂがフィルタ４４を介してヘッドチャンバ１６に接続され、ヘッド側連通孔１６ｂから吸引された塵埃がフィルタ４４にて捕集されるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
この請求項３に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、ヘッドチャンバ１６内の気体がヘッド側連通孔１６ｂから塵埃とともにヘッド用真空ポンプ３９で吸引されると、気体中の塵埃はフィルタ４４で捕集される。また塵埃が除去されて浄化された気体は再びヘッドチャンバ１６内に戻る。
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明であって、ヘッド用真空ポンプ３９の吸引口３９ａとヘッド側連通孔１６ｂとを接続する第１管路４１に設けられこの第１管路４１を開閉する第１開閉弁５１と、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４とを接続する第２管路４２に設けられヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁４６と、フィルタ４４とヘッドチャンバ１６とを接続する第３管路４３に設けられこの第３管路４３を開閉する第２開閉弁５２と、引上げ装置４０の稼働状態に応じてヘッド用真空ポンプ３９、第１開閉弁５１、切換弁４６及び第２開閉弁５２を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この請求項４に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、メインチャンバ１２内を図示しないフィルタを介して大気に開放したときに、コントローラは第１及び第２開閉弁５１，５２を開き、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４を連通するように切換弁４６を切換え、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をフィルタ４４にて捕集する。
またメインチャンバ１２内を所定の負圧にしたときには、コントローラは第１開閉弁５１を開き、第２開閉弁５２を閉じ、ヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂと専用の排気口を連通するように切換弁４６を切換え、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃をこの専用の排気口に排出する。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量が真空ポンプ３３又は３９の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度が連通孔１５ａ又は１６ｂの真空度より低くなるように制御されたことを特徴とする。
この請求項５に記載されたシリコン単結晶引上げ装置の上部構造では、チャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂの真空度をメインチャンバ１２の真空度より高いくすることにより、チャンバ側連通孔１５ａ又はヘッド側連通孔１６ｂのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのチャンバ側又はヘッド側連通孔１５ａ，１６ｂに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。その一方、不活性ガスの供給量はチャンバ用真空ポンプ３３又はヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きいので、その不活性ガスの全てがチャンバ側又はヘッド側連通孔１５ａ，１６ｂから外部に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、シリコン単結晶棒１１は引上げ装置１０によりシリコン融液から引上げられる。この引上げ装置１０は不活性ガス供給手段１２ａと図示しないメイン真空ポンプとを有するメインチャンバ１２と、このメインチャンバ１２の真空状態の内部に貯留された図示しないシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を回転させながら引上げるワイヤ１３と、このワイヤ１３を巻取るワイヤ巻取り機構１４と、このワイヤ巻取り機構１４を収容するヘッドチャンバ１６とを備える。メインチャンバ１２の上部には第１筒部１５が上方に向かって突出するように形成され、この第１筒部１５にはヘッドチャンバ１６に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のチャンバ側連通孔１５ａが略中央に形成される。
【００１１】
一方、ヘッドチャンバ１６の下面にはワイヤ１３を遊挿可能な第２筒部１６ａが下方に向って突設される。第２筒部１６ａの下部は第１筒部１５より大径に形成され、第１筒部１５に磁性流体シール１７を介して回転可能に嵌入される。磁性流体シール１７は第１筒部１５と第２筒部１６ａとの隙間を塞ぐことにより、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内を大気と遮断するように構成される。また、第２筒部１６ａにはメインチャンバ１２に連通してワイヤ１３が遊挿された鉛直方向のヘッド側連通孔１６ｂが略中央部に形成される。第２筒部１６ａの外周面には従動プーリ１８が嵌着され、このプーリ１８と図示しないヘッド駆動用モータの出力軸に嵌着された駆動プーリ（図示せず）との間にはベルト１９が掛け渡される。ヘッドチャンバ１６は上記ヘッド駆動用モータにより回転駆動されるように構成される。
【００１２】
ワイヤ巻取り機構１４はヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ下面に吊下げられた定滑車２１と、ヘッドチャンバ１６の下壁１６ｄ上面に回転可能かつ摺動可能に取付けられた巻取りドラム２２と、この巻取りドラム２２を回転駆動するドラム駆動用モータ２３とを有する。巻取りドラム２２はシャフト２４にスプライン嵌合される。即ち、ドラム２２はシャフト２４の長手方向に摺動可能にかつシャフト２４に対して回転不能に構成される。ドラム２２をシャフト２４に摺動可能に嵌入したのは、ワイヤ１３をドラム２２に均一に巻取るためである。このシャフト２４はヘッドチャンバ１６の下壁１６ｄ上面に立設された一対のブラケット２６，２６に軸受２７，２７を介して回転可能に保持される（図２）。
【００１３】
またドラム駆動用モータ２３は減速機付電動モータであり、ヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ上面に取付けられる。このモータ２３の出力軸２３ａは上壁１６ｃからヘッドチャンバ１６内に挿入され、その下端には駆動ギヤ２８（図２）が嵌着される。またシャフト２４の一端は上記出力軸２３ａの近傍まで延び、シャフト２４の一端には上記駆動ギヤ２８に噛合する従動ギヤ２９（図２）が嵌着される。駆動ギヤ２８及び従動ギヤ２９としては、この実施の形態では傘歯車が用いられる。なお、駆動ギヤ２８としてウォームを用い、従動ギヤ２９としてウォームホイールを用いてもよい。ワイヤ１３は上記ドラム２２に繰出し可能に巻取られ、繰出されたワイヤ１３は定滑車２１に係合した後、第２筒部１６ａのヘッド側連通孔１６ｃ及び第１筒部１５のチャンバ側連通孔１５ａの内部を通ってメインチャンバ１２内に垂下される。またワイヤ１３の先端には種結晶３１を保持するチャック３２が取付けられる（図１）。なお図２の符号３０は磁性流体シールである。
【００１４】
図１に示すように、メインチャンバ１２の外部にはチャンバ用真空ポンプ３３が設けられ、このチャンバ用真空ポンプ３３の吸引口３３ａには第１配管３４の一端が接続され、第１配管３４の多端はチャンバ側連通孔１５ａに開口するように第１筒部１５に接続される。チャンバ用真空ポンプ３３から第１筒部１５までの第１配管３４には、補助チャンバ３６と補助開閉弁３７がこの順序に設けられる。補助開閉弁３７は２ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンすると第１配管３４を開放し、オフすると第１配管３４を閉止するように構成される。チャンバ用真空ポンプ３３を駆動して補助チャンバ３６の内部を真空にし、この状態で補助開閉弁３７により第１配管３４を開放する事により、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体が第１配管３４の他端から吸引され、チャンバ用真空ポンプ３３から外部に排出するように構成される。
【００１５】
更にメインチャンバ１２内には図示しないがシリコン融液を貯留する石英るつぼが設けられ、この石英るつぼは支軸を介してるつぼ駆動手段に接続される。石英るつぼの外周面は石英るつぼから所定の間隔をあけてカーボン製のヒータにより包囲され、このヒータは保温筒により包囲される。ヒータは石英るつぼに投入された高純度のシリコン多結晶体を加熱・融解してシリコン融液にするように構成される。なお、ドラム駆動用モータ２３及びチャンバ用真空ポンプ３３には図示しないスリップリング及び電刷子を介して電力が供給されるように構成される。
【００１６】
このように構成されたシリコン単結晶引上げ装置の動作を説明する。
引上げ装置１０の準備状態では、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内が大気に開放され、石英るつぼにシリコン多結晶体を充填したり、ドラム駆動用モータ２３により巻取りドラム２２を回転駆動してワイヤ１３を繰出し又は巻取り、ワイヤ１３の先端のチャック３２に種結晶３１を取付けたりする作業が行われる。この作業の際に、チャンバ用真空ポンプ３３を駆動して補助開閉弁３７により第１配管３４を解放し、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引させる。ワイヤ１３の繰出し又は巻取り時には、駆動ギヤ２８と従動ギヤ２９との噛合により（歯面同士に僅かな滑りが生じる。）、若しくはワイヤ１３がドラム２２の外周面等に擦られることにより、又はドラム２２がシャフト２４に対して摺動することにより、或いは定滑車２１や軸受２７が回転することにより、ヘッドチャンバ１６内に塵埃が発生する。しかし、チャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引することにより、ヘッドチャンバ１６内の空気がその塵埃とともにチャンバ側連通孔１５ａに流入しても、その塵埃はチャンバ側連通孔１５ａ内部の気体とともに吸引されて除去される。この結果、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃がメインチャンバ１６内に侵入することはない。
【００１７】
一方、引上げ装置１０の準備が完了すると、メイン真空ポンプ（図示せず）を作動させてメインチャンバ１２内が所定の負圧になるまで空気を吸引するとともに、不活性ガス供給手段１２ａによりメインチャンバ１２内に不活性ガスを供給して空気を不活性ガスに置換する。ヘッドチャンバ１６内もメインチャンバ１２内に連通しているため、所定の負圧になりかつヘッドチャンバ１６内の空気が不活性ガスに置換される。またヒータを作動して石英るつぼ内のシリコン多結晶体を融解してシリコン融液にし、ワイヤ１３を繰出してチャック３２に取付けられた種結晶３１をシリコン融液に浸す。その後ワイヤ巻き取り機構１４そのワイヤを引き上げてそのシリコン融液からシリコン単結晶棒１１を引上げる。この引上げの際にも、チャンバ用真空ポンプ３３を駆動してチャンバ側連通孔１５ａ内部の気体を吸引させる。
【００１８】
具体的に、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量がチャンバ用真空ポンプ３３の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度がチャンバ側連通孔１５ａの真空度より低くなるように制御される。ワイヤの引上げ時にもワイヤ１３の繰出しにより上記と同様にヘッド用チャンバ１６内には塵埃が発生するが、チャンバ用真空ポンプ３３の作動によりヘッドチャンバ１６内の不活性ガスは速やかに塵埃とともにチャンバ側連通孔１５ａから図示しないフィルタを介して大気に排出されるので、上記塵埃がメインチャンバ１２内に侵入することはなく、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒１１を引上げることができる。特に、チャンバ側連通孔１５ａの真空度はメインチャンバ１２の真空度より高いため、チャンバ側連通孔１５ａのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのチャンバ側連通孔１５ａに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。
【００１９】
図３に本発明の別の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。
図３に示すように、この実施の形態における引上げ装置４０のヘッドチャンバ１６の上壁１６ｃ上面にはヘッド用真空ポンプ３９が取付けられる。このポンプ３９の吸引口３９ａには第１管路４１の一端が接続され、第１管路４１の他端はヘッド側連通孔１６ｂに開口するように第２筒部１６ａに挿入される。またポンプ３９の吐出口３９ｂは第２管路４２を介してフィルタ４４の入口４４ａに接続される。フィルタ４４の出口４４ｂには第３管路４３の一端が接続され、第３管路４３の他端はヘッドチャンバ１６の側壁１６ｄからヘッドチャンバ１６内に挿入される。
【００２０】
第１及び第３管路４１，４３にはこれらの管路４１，４３を開閉する第１及び第２開閉弁５１，５２がそれぞれ設けられ、第２管路４２にはヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁４６が設けられる。第１及び第２開閉弁５１，５２は２ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンすると第１及び第３管路４１，４３をそれぞれ開放し、オフすると第１及び第３管路４１，４３をそれぞれ閉止するように構成される。また切換弁４６は３ポート２位置切換えの電磁弁であり、オンするとポンプ３９の吐出口３９ｂとフィルタ４４とを連通し、オフするとポンプ３９の吐出口３９ｂと専用の排気口とを連通するように構成される。
【００２１】
メインチャンバ１２内にはこのチャンバ１２内の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられる。この圧力センサの検出出力はコントローラ（図示せず）の制御入力に接続され、コントローラの制御出力はヘッド用真空ポンプ３９、第１開閉弁５１、第２開閉弁５２及び切換弁４６にそれぞれ接続される。上記圧力センサにより引上げ装置１０の稼働状態、具体的にはメインチャンバ１２内が所定の負圧か又は大気圧かが検出されるように構成される。即ち、メインチャンバ１２内が所定の負圧の場合には、コントローラはシリコン単結晶棒１１を引上げている状態（以下、引上げ状態という）であると判断し、メインチャンバ１２内が大気圧の場合には、メインチャンバ１２内にシリコン多結晶体等の材料をセットしている状態（以下、準備状態という）であると判断する。
【００２２】
このように構成されたシリコン単結晶引上げ装置の動作を説明する。
引上げ装置１０の準備状態では、メインチャンバ１２内及びヘッドチャンバ１６内が大気に開放されるので、圧力センサはメインチャンバ１２内が大気圧であることを検出する。この場合、コントローラは第１及び第２開閉弁５１，５２をオンして第１及び第３管路４１，４３を開放し、切換弁４６をオンしてヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂをフィルタ４４に連通させる。この状態でヘッド用真空ポンプ３９を作動させると、ヘッド側連通孔１６ｂ内の空気が第１管路４１、ヘッド用真空ポンプ３９及び第２管路４２を介してフィルタ４４に流入し、フィルタ４４にて空気に含まれる塵埃が除去され、浄化された空気が第３管路４３を介して再びヘッドチャンバ１６内に戻る。この結果、ヘッドチャンバ１６内で発生した塵埃は速やかにフィルタ４４により除去されるので、上記塵埃がメインチャンバ１６内に侵入することはない。
【００２３】
また引上げ装置１０の準備が完了すると、メイン真空ポンプ（図示せず）を作動させてメインチャンバ１２内が所定の負圧になるまで空気を吸引するとともに、メインチャンバ１２内に不活性ガスを供給して空気を不活性ガスに置換する。またヒータを作動して石英るつぼ内のシリコン多結晶体を融解してシリコン融液にし、ワイヤ１３を繰出してチャック３２に取付けられた種結晶３１をシリコン融液に浸す。このときワイヤ１３の繰出しにより上記と同様にヘッド用チャンバ１６内には塵埃が発生する。
【００２４】
一方、圧力センサがメインチャンバ１６内が所定の負圧であることを検出すると、コントローラは引上げ装置１０が引上げ状態になったと判断し、第１開閉弁５１をオンしたまま、第２開閉弁５２をオフして第３管路４３を閉止し、更に切換弁４６をオフしてヘッド用真空ポンプ３９の吐出口３９ｂを専用の排気口に連通させる。この結果、ヘッド用真空ポンプ３９の作動によりヘッドチャンバ１６内の不活性ガスはヘッド側連通孔１６ｂから塵埃とともに専用の排気口に排出されるので、上記塵埃がメインチャンバ１２内に侵入することはなく、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒１１を引上げることができる。
【００２５】
なお、図示しないコントローラは、シリコン単結晶棒１１の引上げ時に、不活性ガス供給手段１２ａによる不活性ガスの供給量がヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きく、かつメインチャンバ１２の真空度がヘッド側連通孔１６ｂの真空度より低くなるように制御される。ヘッド側連通孔１６ｂの真空度をメインチャンバ１２の真空度より高くすることにより、ヘッド側連通孔１６ｂのガスがメインチャンバ１２内に侵入することはなく、そのヘッド側連通孔１６ｂに存在する塵埃のメインチャンバ１２内への侵入は確実に防止される。その一方で、不活性ガスの供給量はヘッド用真空ポンプ３９の吸引量より大きいので、その不活性ガスの全てがヘッド側連通孔１６ｂから専用の排気口に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、チャンバ用真空ポンプの吸引口をチャンバ側連通孔に接続し、チャンバ用真空ポンプがヘッドチャンバ内で発生した塵埃をチャンバ側連通孔から吸引して排出するように構成したので、又はヘッドチャンバにヘッド用真空ポンプを設けてヘッド用真空ポンプの吸引口をヘッド側連通孔に接続し、ヘッド用真空ポンプがヘッドチャンバ内で発生した塵埃をヘッド側連通孔から吸引して排出するように構成したので、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から塵埃が発生しても、それぞれの真空ポンプがこれらの塵埃を速やかに吸引してヘッドチャンバ外に排出する。この結果、上記塵埃がメインチャンバ内に侵入しないので、塵埃（パーティクル）を含まない高純度のシリコン単結晶棒を引上げることができる。
またヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタを介してヘッドチャンバに接続し、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃をフィルタにて捕集するように構成すれば、ヘッドチャンバ内の気体が塵埃とともにヘッド用真空ポンプで吸引され、この気体中の塵埃がフィルタで捕集されて浄化された後に、浄化された気体が再びヘッドチャンバ内に戻る。
【００２７】
また、第１管路にこの第１管路を開閉する第１開閉弁を設け、第２管路にヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタ又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁を設け、第３管路にこの第３管路を開閉する第２開閉弁を設け、更に引上げ装置の稼働状態に応じてコントローラがヘッド用真空ポンプ、第１開閉弁、切換弁及び第２開閉弁を制御するように構成すれば、メインチャンバ内が大気圧のときに、コントローラが第１及び第２開閉弁を開き、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及びフィルタを連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は速やかにフィルタにより捕集され、浄化された空気がヘッドチャンバ内に戻されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。一方、メインチャンバ内が所定の負圧になると、コントローラは第１開閉弁を開き、第２開閉弁を閉じ、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及び専用の排気口を連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は専用の排気口に排出されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。
【００２８】
更に、チャンバ側連通孔又はヘッド側連通孔の真空度をメインチャンバの真空度より高くすれば、チャンバ側連通孔又はヘッド側連通孔のガスがメインチャンバ内に侵入することはなく、そのチャンバ側又はヘッド側連通孔に存在する塵埃のメインチャンバ内への侵入を確実に防止することができる。その一方、不活性ガスの供給量をチャンバ用真空ポンプ又はヘッド用真空ポンプの吸引量より大ききくすれば、その不活性ガスの全てがチャンバ側又はヘッド側連通孔から外部に排出されることはなく、その不活性ガスの本来の役割が減じられることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のシリコン単結晶引上げ装置のヘッドを含む要部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明別の実施形態のシリコン単結晶引上げ装置の図１に対応する要部断面図。
【符号の説明】
１０，４０ シリコン単結晶引上げ装置
１１ シリコン単結晶棒
１２ メインチャンバ
１２ａ 不活性ガス供給手段
１３ ワイヤ
１４ ワイヤ巻取り機構
１５ 第１筒部
１５ａ チャンバ側連通孔
１６ ヘッドチャンバ
１６ａ 第２筒部
１６ｂ ヘッド側連通孔
３３ チャンバ用真空ポンプ
３３ａ 吸引口
３９ ヘッド用真空ポンプ
３９ａ 吸引口
３９ｂ 吐出口
４４ フィルタ
４１ 第１管路
４２ 第２管路
４３ 第３管路
４６ 切換弁
５１ 第１開閉弁
５２ 第２開閉弁
Claims (5)
- 不活性ガス供給手段(12a)を有するメインチャンバ(12)と、前記メインチャンバ(12)の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒(11)を回転させながら引上げるワイヤ(13)と、前記ワイヤ(13)を巻取るワイヤ巻取り機構(14)と、前記ワイヤ巻取り機構(14)を収容するヘッドチャンバ(16)と、前記ヘッドチャンバ(12)に連通して前記ワイヤ(13)が遊挿された鉛直方向のチャンバ側連通孔(15a)を有し前記ヘッドチャンバ(16)の下部に係合可能に前記メインチャンバ(12)の上部に形成された第１筒部(15)とを備えたシリコン単結晶引上げ装置において、
チャンバ用真空ポンプ(33)の吸引口(33a)が前記チャンバ側連通孔(15a)に接続され、
前記チャンバ用真空ポンプ(33)が前記ヘッドチャンバ(16)内で発生した塵埃を前記チャンバ側連通孔(15a)から吸引して排出するように構成された
ことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置の上部構造。 - 不活性ガス供給手段(12a)を有するメインチャンバ(12)の真空状態の内部に貯留されたシリコン融液からシリコン単結晶棒(11)を回転させながら引上げるワイヤ(13)と、前記ワイヤ(13)を巻取るワイヤ巻取り機構(14)と、前記ワイヤ巻取り機構(14)を収容するヘッドチャンバ(16)と、前記メインチャンバ(12)に連通して前記ワイヤ(13)が遊挿された鉛直方向のヘッド側連通孔(16b)を有し前記メインチャンバ(12)の上部に係合可能に前記ヘッドチャンバ(16)の下部に形成された第２筒部(16a)とを備えたシリコン単結晶引上げ装置において、
前記ヘッドチャンバ(16)にヘッド用真空ポンプ(39)が設けられ、
前記ヘッド用真空ポンプ(39)の吸引口(39a)が前記ヘッド側連通孔(16b)に接続され、
前記ヘッド用真空ポンプ(39)が前記ヘッドチャンバ(16)内で発生した塵埃を前記ヘッド側連通孔(16b)から吸引して排出するように構成された
ことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置の上部構造。 - ヘッド用真空ポンプ(39)の吐出口(39b)がフィルタ(44)を介して前記ヘッドチャンバ(16)に接続され、ヘッド側連通孔(16b)から吸引された塵埃が前記フィルタ(44)にて捕集されるように構成された請求項２記載のシリコン単結晶引上げ装置の上部構造。
- ヘッド用真空ポンプ(39)の吸引口(39a)とヘッド側連通孔(16b)とを接続する第１管路(41)に設けられこの第１管路(41)を開閉する第１開閉弁(51)と、
前記ヘッド用真空ポンプ(39)の吐出口(39b)とフィルタ(44)とを接続する第２管路(42)に設けられ前記ヘッド用真空ポンプ(39)の吐出口(39b)を前記フィルタ(44)又は専用の排気口に連通するように切換える切換弁(46)と、
前記フィルタ(44)と前記ヘッドチャンバ(16)とを接続する第３管路(43)に設けられこの第３管路(43)を開閉する第２開閉弁(52)と、
引上げ装置(40)の稼働状態に応じて前記ヘッド用真空ポンプ(39)、前記第１開閉弁(51)、前記切換弁(46)及び前記第２開閉弁(52)を制御するコントローラと
を備えた請求項３記載のシリコン単結晶引上げ装置の上部構造。 - シリコン単結晶棒(11)の引上げ時に、不活性ガス供給手段(12a)による不活性ガスの供給量が真空ポンプ(33又は39)の吸引量より大きく、かつメインチャンバ(12)の真空度が連通孔(15a又は16b)の真空度より低くなるように制御された請求項１ないし４いずれか記載のシリコン単結晶引上げ装置の上部構造。
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