JP3818052B2

JP3818052B2 - 単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置

Info

Publication number: JP3818052B2
Application number: JP2000356435A
Authority: JP
Inventors: 憲治堀
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002164297A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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内に用いられる円筒状部材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、図４に示すように、例えば密閉容器であるチャンバ１内部のカーボン製サセプタ２上に配設した石英ルツボ３内にシリコン融液Ｌを貯留し、該シリコン融液Ｌを石英ルツボ３の周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータ４で所定温度に加熱制御して、このシリコン融液Ｌからシリコンの半導体単結晶Ｃ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４の周囲に、炭素繊維（カーボンファイバ）の保温筒５と該保温筒の内側面に支持板としてのカーボン板６とが配置されている。
また、単結晶引上装置内の単結晶Ｃとルツボ３との間に、同軸に円筒状のカーボン製ヒートキャップ（フロー管）７を配置し、単結晶Ｃへの輻射熱を遮断するとともに、ヒートキャップ７を通じて上方からアルゴンガスを流すことにより、融液Ｌの液面近傍等のガスの流速を高めてシリコン融液Ｌから発生するＳｉＯ₂の排出性を向上させる技術が知られている。
【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、定期的に内部のパーツを取り出して真空掃除機等により付着している異物を吸引掃除して除去していた。
【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用パーツ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、ヒートキャップ等のパーツ表面から異物を除去することが困難であった。特に、ヒートキャップ等の円筒状のパーツ表面に付着している異物を手作業により除去することは、手間がかかり、効率的ではなかった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、引上装置内に用いられる円筒状部材に付着した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用円筒状部材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用円筒状部材のクリーニング装置は、半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内に用いられる円筒状部材であるヒートキャップをクリーニングする装置であって、前記円筒状部材を支持する支持台と、該支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に向けて空気を吹出可能なエア吹出機構と、前記支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に剥離用部材を当接させ、該剥離用部材を円筒状部材の外周面に沿って回転させる剥離用部材回転機構とを備え、該エア吹出機構は、前記円筒状部材の外周面に沿って空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備え、前記エア吹出機構は、前記支持台に前記円筒状部材の中心軸を中心に回転可能に設けられ回転中心から偏心した位置に前記吹出口を配してこれに空気を供給するエア供給管を備え、前記吹出口回転機構は、前記エア供給管の前記吹出口を周方向側に向けて傾けて配し、前記吹出口から吹き出される空気を前記吹出口と前記剥離用部材との回転推進力としてなることを特徴とする。
また、本発明は、半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内に用いられる円筒状部材をクリーニングする装置であって、前記円筒状部材を支持する支持台と、該支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に向けて空気を吹出可能なエア吹出機構とを備え、該エア吹出機構は、前記円筒状部材の外周面に沿って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】
この単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置では、エア吹出機構が、円筒状部材の外周面に沿って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円筒状部材の外周面全体にわたって空気を吹き付けることができ、付着している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用円筒状部材のクリーニング装置は、前記エア吹出機構が、前記支持台に前記円筒状部材の中心軸を中心に回転可能に設けられ回転中心から偏心した位置に前記吹出口を配してこれに空気を供給するエア供給管を備え、前記吹出口回転機構が、前記エア供給管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。このクリーニング装置では、エア供給管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用円筒状部材のクリーニング装置は、前記支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に剥離用部材を当接させ、該剥離用部材を円筒状部材の外周面に沿って回転させる剥離用部材回転機構を備え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、剥離用部材を円筒状部材の外周面に沿って回転させる剥離用部材回転機構を備えていることにより、剥離用部材が円筒状部材の外周面を摺動して異物を擦り落としたり、落ち易くすることにより、エア吹出機構との相乗効果で、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用円筒状部材のクリーニング装置は、前記剥離用部材が、石英、ＳｉＣ又はカーボンで形成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、石英、ＳｉＣ又はカーボンで形成された剥離用部材で円筒状部材の外周面を擦るので、特にＳｉ、ＳｉＯ₂又はカーボンの粉塵が異物として付着している場合に、効果的に除去を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置は、前記支持台及び該支持台に支持された前記円筒状部材を囲む覆い部材と、該覆い部材に接続され覆い部材内の空気を吸引して集塵する空気吸引機構とを備え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、覆い部材に接続され覆い部材内の空気を吸引して集塵する空気吸引機構を備えることにより、エア吹出機構により吹き飛ばされた異物を空気と共に集塵して、舞い上がった異物が外部にまき散らされることを防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置であって、単結晶引上装置内に設置されるカーボン製のヒートキャップ（円筒状部材）７をクリーニングするものである。このクリーニング装置は、台車１１上に設置され単結晶引上装置から取り出したヒートキャップ７を支持する支持台１２と、該支持台１２に支持されたヒートキャップ７の外周面に向けてクリーンエア（空気）を吹出可能なエア吹出機構１３と、支持台１２及び該支持台１２に支持されたヒートキャップ７を囲み上部が開口可能な箱状の覆い部材１４と、該覆い部材１４に接続され覆い部材１４内の空気を吸引して集塵する空気吸引機構１５とを備えている。
【００１５】
上記支持台１２は、ヒートキャップ７の外径よりも内径が大きい円筒状に形成され、上部開口部に設けられた支持フランジ部１２ａでヒートキャップ７上部のフランジ部分を支えてヒートキャップ７を支持台１２内に浮いた状態で支持するようになっている。
上記エア吹出機構１３は、支持台１２にヒートキャップ７の中心軸を中心にロータリジョイント等で回転可能に設けられ回転中心から偏心した位置に複数の吹出口Ｎを配してこれにクリーンエアを供給するエア供給管１６を備えている。
【００１６】
上記エア供給管１６は、先端が２つに分岐していると共に、基端側が開閉バルブ（図示略）を介して高圧エア供給源１７に接続されている。
なお、開閉バルブは、エア供給管１６内の流路を開閉するものである。
また、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、エア供給管１６がヒートキャップ７の中心軸を中心に回転する。したがって、吹出口Ｎ自体が、ヒートキャップ７の外周面に沿って吹出口Ｎを回転させる吹出口回転機構として機能する。
【００１７】
さらに、エア供給管１６の先端部には、図３に示すように、支持台１２に支持されたヒートキャップ７の外周面（本実施形態では、フランジ部分近傍）に当接可能な剥離用部材１８が取り付けられている。該剥離用部材１８は、棒状の弾性部材１８ａの先端に石英、ＳｉＣ又はカーボンで形成されているチップ部１８ｂを取り付けた構造を有し、該チップ部１８ｂがヒートキャップ７の外周面に当接するようになっている。
上記空気吸引機構１５は、覆い部材１４に接続された吸引管１９と、該吸引管１９に接続された真空ポンプや真空掃除機等の吸引装置２０とを備えている。
【００１８】
次に、本実施形態の単結晶引上装置用円筒状部材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。
【００１９】
まず、覆い部材１４の上部を開け、単結晶引上装置から取り外したヒートキャップ７を支持台１２に載置する。そして、再び、覆い部材１４の上部を閉め、密閉状態とする。
上記密閉状態のまま、エア吹出機構１３の高圧エア供給源１７からエア供給管１６に高圧エアを送り込み、開閉バルブを介して各吹出口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、エア供給管１６及び吹出口Ｎがヒートキャップ７の中心軸を中心に回転し、ヒートキャップ７の外周面に周方向にわたってクリーンエアを吹き付け、付着している異物を吹き飛す。
【００２０】
また、エア供給管１６の回転に伴って、剥離用部材１８のチップ部１８ｂがヒートキャップ７の外周面に当接した状態で摺動し、付着している異物を擦り落としたり、吹出口Ｎからのクリーンエアにより落ち易くする。すなわち、同一の周方向側に向いて傾いている吹出口Ｎは、剥離用部材１８をヒートキャップ７の外周面に沿って回転させる剥離用部材回転機構としても機能する。
なお、チップ部１８ｂは弾性部材１８ａに取り付けられているので、必要以上の圧力で当接することが無く、ヒートキャップ７の外周面を傷つけないようになっている。
【００２１】
さらに、このとき、空気吸引機構１５の吸引装置２０を駆動して、覆い部材１４内の空気を舞い上がった異物と共に吸引管１９を介して吸引して外部に排出・集塵する。なお、覆い部材１４によって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。
このようにして、充分にヒートキャップ７外周面の異物が除去された後、覆い部材１４の上部を開けて、ヒートキャップ７を取り出して、再び単結晶引上装置にセットする。
【００２２】
本実施形態では、エア吹出機構１３が、ヒートキャップ７の外周面に沿ってクリーンエアの吹出口Ｎを回転させるので、ヒートキャップ７の外周面全体にわたってクリーンエアを吹き付けることができ、付着している異物を効率的に吹き飛ばすことができる。
また、剥離用部材１８をヒートキャップ７の外周面に沿って回転させるので、剥離用部材１８がヒートキャップ７の外周面を摺動してクリーンエアの吹き付けだけでは落ち難い異物を擦り落としたり、落ち易くすることにより、エア吹出機構１３との相乗効果で、より効率的に異物除去を行うことができる。
【００２３】
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、覆い部材１４の内面側の空気中に含まれる異物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、２つに分岐したエア供給管１６において、吹出口Ｎが半径方向外方の一方に配されているが、半径方向外方の他方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出口Ｎを配することが好ましい。
【００２４】
さらに、上記実施形態では、吹出口Ｎ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エア供給管１６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。
【００２５】
また、上記実施形態では、引上装置内に設置されるヒートキャップ７をクリーニングしたが、他の円筒状部材をクリーニングしても構わない。例えば、ヒータや保温筒等の円筒状部材及びサセプタ等の有底の円筒状部材をクリーニングする装置としてもよい。
さらに、シリコンの単結晶の引上装置内に設置されるヒートキャップをクリーニングしたが、他の半導体単結晶、例えば、化合物半導体の単結晶（ガリウム・ヒ素等）の引上装置に設置される円筒状部材をクリーニングしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置によれば、エア吹出機構が、円筒状部材の外周面に沿って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円筒状部材の外周面全体にわたって空気を吹き付けることができ、付着している異物を効率的に吹き飛ばすことができる。
したがって、本発明のクリーニング装置で清掃されたヒートキャップ等の円筒状部材を引上装置に設置すれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置の一実施形態において、台車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用円筒状部材のクリーニング装置の一実施形態において、吹出口の傾きを説明するためのエア供給管の上面図である。
【図３】本発明に係る単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置の一実施形態において、剥離用部材を示す正面図である。
【図４】単結晶引上装置を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
７ヒートキャップ（円筒状部材）
１２支持台
１３エア吹出機構
１５空気吸引機構
１８剥離用部材
１８ｂチップ部
１６エア供給管
２０吸引装置
Ｎ吹出口

Claims

半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内に用いられる円筒状部材であるヒートキャップをクリーニングする装置であって、
前記円筒状部材を支持する支持台と、
該支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に向けて空気を吹出可能なエア吹出機構と、
前記支持台に支持された前記円筒状部材の外周面に剥離用部材を当接させ、該剥離用部材を円筒状部材の外周面に沿って回転させる剥離用部材回転機構とを備え、
該エア吹出機構は、前記円筒状部材の外周面に沿って空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備え、
前記エア吹出機構は、前記支持台に前記円筒状部材の中心軸を中心に回転可能に設けられ回転中心から偏心した位置に前記吹出口を配してこれに空気を供給するエア供給管を備え、
前記吹出口回転機構は、前記エア供給管の前記吹出口を周方向側に向けて傾けて配し、前記吹出口から吹き出される空気を前記吹出口と前記剥離用部材との回転推進力としてなることを特徴とする単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置。
請求項１に記載の単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置において、
前記剥離用部材は、石英、ＳｉＣ又はカーボンで形成されていることを特徴とする単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置。
請求項１または２に記載の単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置において、
前記支持台及び該支持台に支持された前記円筒状部材を囲む覆い部材と、
該覆い部材に接続され覆い部材内の空気を吸引して集塵する空気吸引機構とを備えていることを特徴とする単結晶引上装置用円筒状部材のクリーニング装置。