JP3975649B2 - 単結晶引上装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤーによりルツボ内の半導体融液からＣＺ法（チョクラルスキー法）を用いてシリコン単結晶等の半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置に関する。
【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において引上成長を行うには、図２に示すように、まず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内に半導体融液Ｌを貯留し、該半導体融液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する。
【０００３】
次に、チャンバ１上部の縦型筒部１ａ内に垂下されたＷ（タングステン）等のワイヤーＷにより、縦型筒部１ａ下方に配置されたルツボ３内の半導体融液Ｌから半導体単結晶Ｃを引き上げる。
なお、図２中において、符号５は保温筒、６は保温筒５の内側面に支持板として設けられたカーボン板、７はフロー管、８はフロー管７を支持する円環状のアッパーリング８、９はサセプタ２を支持し上下動可能なシャフトである。
【０００４】
ところで、この単結晶引上装置は、半導体単結晶Ｃを引き上げるワイヤーＷの巻き上げ機構１４を、縦型筒部１ａ上に回転可能に設けられたヘッド部１０内に設けている。すなわち、ワイヤーＷは、ヘッド部１０と縦型筒部１ａとを連通するセンターピースＣＰの位置規制孔を介してヘッド部１０から縦型筒部１ａ内へと垂下される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記単結晶引上装置において、ワイヤがヘッド部のセンターピースと接触して塵埃が発生し、位置規制孔やワイヤーに付着する場合がある。また、ワイヤーが巻き上げ機構によって巻き上げられる際に、ワイヤー自体からＷ等の粉塵が発生する場合がある。これらの粉塵が落下すると、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。しかしながら、ワイヤーやセンターピースは、引上成長装置の上部にあって高所であるため、手作業等ではこれらの粉塵を除去する掃除が困難であった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、単結晶引上装置におけるヘッド部等の内部やワイヤーの掃除を容易に行うことができる単結晶引上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は、密閉容器の縦型筒部上に配置されたヘッド部からヘッド部下部の挿通孔を介して縦型筒部内に垂下されたワイヤーにより、縦型筒部下方に設置された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であって、前記ヘッド部又は前記縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又は前記ワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備え、
前記クリーニング機構は、前記ヘッド部内に設けられたヘッド部内吹出口から前記挿通孔に向けて空気を吹出可能なヘッド部エア吹出機構を備えていることを特徴とする。
本発明の単結晶引上装置は、密閉容器の縦型筒部上に配置されたヘッド部からヘッド部下部の挿通孔を介して縦型筒部内に垂下されたワイヤーにより、縦型筒部下方に設置された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であって、前記ヘッド部又は前記縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又は前記ワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備えていることができる。
【０００８】
この単結晶引上装置では、ヘッド部又は縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又はワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備えているので、該クリーニング機構により、高所にあるヘッド部又は縦型筒部において粉塵が付着している内部（内面）やワイヤーを掃除することができる。
【０００９】
また、本発明の単結晶引上装置は、前記クリーニング機構が、前記ヘッド部内に設けられたヘッド部内吹出口から前記挿通孔に向けて空気を吹出可能なヘッド部エア吹出機構を備えていることが好ましい。すなわち、この単結晶引上装置では、挿通孔内にワイヤーを垂下させ、ヘッド部エア吹出機構により空気をヘッド部内吹出口から挿通孔に向けて空気を吹き付けることにより、挿通孔及びワイヤー表面から粉塵を吹き飛ばして除去することができる。
【００１０】
また、本発明の単結晶引上装置は、前記クリーニング機構が、前記縦型筒部の内側に設けられた筒部内吹出口から半径方向内方に向けて空気を吹出可能な筒部エア吹出機構を備えていることが好ましい。すなわち、この単結晶引上装置では、縦型筒部内にワイヤーを垂下させ、筒部エア吹出機構により空気を筒部内吹出口から半径方向内方に向けて吹き付けることにより、ワイヤー表面から粉塵を吹き飛ばして除去することができると共に、縦型筒部内に乱流を発生させて縦型内面に付着している粉塵を落とすことができる。
【００１１】
さらに、本発明の単結晶引上装置は、前記筒部エア吹出機構が、複数の前記筒部内吹出口を備えていることが好ましい。すなわち、この単結晶引上装置では、例えば、周方向や軸方向に複数設けられた筒部内吹出口からワイヤーに向けて空気が吹き付けられるので、ワイヤー表面を周方向や軸方向の広い範囲で掃除することが可能になる。
【００１２】
また、本発明の単結晶引上装置は、前記クリーニング機構が、前記縦型筒部の内面に、縦型筒部内に配されるワイヤーに接触して振動を与える振動部材を備えていることが好ましい。すなわち、この単結晶引上装置では、縦型筒部内に配されるワイヤーに振動部材を接触させることにより、ワイヤーが振動して付着している粉塵を落とすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る単結晶引上装置の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
この図にあって、符号１１はチャンバ、１２は縦型筒部、１３はクリーニング機構、１４は巻き上げ機構、１６はヘッド部を示している。
【００１４】
図１は、本実施形態の単結晶引上装置において、チャンバ（密閉容器）１１上部の縦型筒部１２及び該縦型筒部１２上に回転可能に設置されたヘッド部１６を示した断面図である。
この単結晶引上装置は、ヘッド部１６及び縦型筒部１２にワイヤーＷをクリーニングするクリーニング機構１３を備えている。なお、この単結晶引上装置は、縦型筒部１２下方におけるチャンバ１１内の部材構成及び構造は、上述した従来の単結晶引上装置と同様である。
【００１５】
前記ヘッド部１６は、その内部にワイヤーＷを巻き取る巻き取り機構１４が収納されている。
縦型筒部１２の上側には接続筒部１５が上方に向かって突出するように形成され、この接続筒部１５にはヘッド部１６に連通してワイヤーＷを吊り下げるための連通孔１５ａが中央に形成されている。
【００１６】
ヘッド部１６は平断面形状が略円形とされ、底部１６ａと、この底部１６ａの上側を覆うように開閉可能として設けられた蓋部１６ｂとによって、その内部が密閉可能に構成されている。
底部１６ａには、接続筒部１５より大径に形成されこの接続筒部１５にシール１７を介して回転可能に挿入される接続筒部１６ｄが下方に向かって突設されている。接続筒部１６ｄはシール１７を介して接続筒部１５に接続され、シール１７は縦型筒部１２とヘッド部１６との内部を大気と遮断可能に構成されている。
【００１７】
また、接続筒部１６ｄには、縦型筒部１２に連通してワイヤーＷを吊り下げるための連通孔１６ｃが底部１６ａの略中央位置に形成されており、この連通孔１６ｃのヘッド部１６側の開口部分には、ワイヤーＷの縦型筒部１２に対する吊り下げ位置を規定するための位置規制孔（挿通孔）Ｃ１を有するセンターピースＣＰが嵌合されている。
【００１８】
接続筒部１６ｄ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との間には駆動ベルト１９が巻回されている。ヘッド部１６はこの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。
【００１９】
底部１６ａの上側には、この底部１６ａよりも小径に形成された中円板２０が底部１６ａに対して位置設定可能に設けられ、この中円板２０にワイヤーＷの巻き取り機構１４が設けられる。
巻き取り機構１４は中円板２０の略中心位置に設けられた定滑車２１と、中円板２０に取付固定された巻き取りドラム２２と、この巻き取りドラム２２をシャフト２４を介して回転駆動するドラム駆動用モータ２３とを有する。
【００２０】
定滑車２１は図示しない保持部材によって中円板２０に支持固定されており、中円板２０を下円板１６ａに対して摺動、傾き角設定等の位置設定することにより、定滑車２１のセンターピースＣＰに対する位置の設定、つまり、ワイヤーＷの吊り下げ状態の調整をおこなうことが可能な構成とされている。
【００２１】
前記クリーニング機構１３は、ヘッド部１６内に設けられたヘッド部内ノズル（ヘッド部内吹出口）３１ａから位置規制孔Ｃ１に向けてクリーンエア（空気）を吹出可能なヘッド部エア吹出機構３１と、縦型筒部１２の内側に設けられた複数の筒部内ノズル（筒部内吹出口）３２ａから半径方向内方に向けてクリーンエア（空気）を吹出可能な筒部エア吹出機構３２と、縦型筒部１２の内面に設けられ縦型筒部１６内のワイヤーＷに接触して振動を与える振動部材３３とを備えている。
【００２２】
前記ヘッド部エア吹出機構３１は、ヘッド部内ノズル３１ａに先端が接続されたヘッド部側エア供給管３１ｂを備え、該ヘッド部側エア供給管３１ｂには開閉バルブ３１ｃ、パーティクルフィルタ３１ｄ、ミストオイルフィルタ３１ｅ及びポンプ３１ｆがこの順に接続されている。
また、前記ヘッド部内ノズル３１ａは、蓋部１６ｂを貫通して設置され先端が位置規制孔Ｃ１に向けて配されている。
【００２３】
前記筒部エア吹出機構３２は、各筒部内ノズル３２ａに先端が接続された筒部側エア供給管３２ｂを備え、該筒部側エア供給管３２ｂには開閉バルブ３２ｃ、パーティクルフィルタ３２ｄ、ミストオイルフィルタ３２ｅ及びポンプ３２ｆがこの順に接続されている。
また、前記筒部内ノズル３２ａは、互いに周方向に等間隔に配置された４つを軸方向に離間して２箇所備えており、全部で８箇所に配置されている。なお、これらの筒部内ノズル３２ａは、実際の引上成長時に、引き上げられたインゴットに接触しないように配置されている。
【００２４】
前記振動部材３３は、図示しないモータ等の振動源に接続された棒状部材であり、先端側がワイヤーＷに接触及び離間可能に縦型筒部１２内を遠隔操作で移動できるように設けられている。すなわち、この振動部材３３は、実際の引上成長時に、引き上げられたインゴットに接触しないように退避可能に設置されている。
なお、ワイヤーＷの下端には、種結晶Ｓを保持するチャックＳＣが取り付けられている。
【００２５】
次に、本実施形態の単結晶引上装置におけるワイヤーの掃除方法について説明する。
【００２６】
まず、チャンバ１１の本体部分と上部とを切り離しておき、巻き上げ機構１４を駆動して位置規制孔Ｃ１を挿通させて縦型筒部１２内にワイヤーＷを垂下させる。さらに、ヘッド部エア吹出機構３１を駆動し、開閉バルブ３１ｃを開きポンプ３１ｆによってヘッド部側エア供給管３１ｂに空気を供給すると共に、該空気をミストオイルフィルタ３１ｅ、パーティクルフィルタ３１ｄを介してクリーンエアとし、該クリーンエアをヘッド部内ノズル３１ａから位置規制孔Ｃ１に向けて吹き付ける。
【００２７】
また、筒部エア吹出機構３２を駆動し、開閉バルブ３２ｃを開きポンプ３２ｆによって筒部側エア供給管３２ｂに空気を供給すると共に、該空気をミストオイルフィルタ３２ｅ、パーティクルフィルタ３２ｄを介してクリーンエアとし、該クリーンエアを各筒部内ノズル３２ａからワイヤーＷに向けて吹き付ける。
【００２８】
このとき、ヘッド部１６内では、ヘッド部内ノズル３１ａから位置規制孔Ｃ１及びワイヤーＷに空気が吹き付けられ、これら表面の粉塵を吹き飛ばすことができる。また、縦型筒部１２内では、各筒部内ノズル３２ａからワイヤーＷの全周にわたって空気が吹き付けられ、軸方向２箇所においてワイヤーＷ表面の粉塵を吹き飛ばすことができる。特に、ワイヤーＷ下端のチャックＳＣが重りとなり、ワイヤーＷに吹き付ける空気によってワイヤーＷに振動が発生して、より粉塵が落ちやすくなる。
【００２９】
さらに、各筒部内ノズル３２ａから吹き出されたクリーンエアにより、縦型筒部１２内に乱流が生じ、縦型筒部１２内面に付着している粉塵をも落とすことができる。
また、ワイヤーＷに振動部材３３を接触させることにより、ワイヤーＷを直接的に振動させて付着している粉塵をさらに落とすことができる。
【００３０】
なお、上記クリーニングの際、巻き上げ機構１４によってワイヤーＷを何度か上下させることにより、ワイヤーＷ全体をクリーニングすることができる。
また、上記クリーニングを行うにあたって、周囲に粉塵がまき散らされるのを防ぐため、縦型筒部１２の下方に排気ユニットを接続又は設置して、縦型筒部１２から落ちてくる粉塵を集塵することが望ましい。
【００３１】
このように、本実施形態の単結晶引上装置では、クリーニング機構１３として、ヘッド部内ノズル３１ａから位置規制孔Ｃ１に向けてクリーンエアを吹出可能なヘッド部エア吹出機構３１と、筒部内ノズル３２ａから縦型筒部１２の半径方向内方に向けてクリーンエアを吹出可能な筒部エア吹出機構３２とを備えているので、高所であっても、ヘッド部１６内で位置規制孔Ｃ１及びワイヤーＷの表面に付着している粉塵をクリーンエアで吹き飛ばすことができると共に、縦型筒部１２内でも、挿通されたワイヤーＷ表面に付着している粉塵をクリーンエアで吹き飛ばして除去することができる。また、縦型筒部１２の内面に振動部材３３を備えることにより、ワイヤーＷに振動部材３３を接触させてワイヤーを直接振動させ、付着している粉塵を落とすことができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の単結晶引上装置によれば、ヘッド部又は縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又はワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備えているので、ヘッド部や縦型筒部が高所にあっても、クリーニング機構によって、粉塵が付着しているヘッド部又は縦型筒部の内面やワイヤー表面をクリーニングすることができる。したがって、手作業によらずに容易に粉塵除去の掃除を行うことができ、ワイヤー等からの粉塵による引上成長への影響（結晶の有転位化等）を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る単結晶引上装置の一実施形態において、要部を拡大した断面図である。
【図２】 本発明に係る単結晶引上装置の従来例を示す全体断面図である。
【符号の説明】
１ａ 縦型筒部
３ ルツボ
１１ チャンバ（密閉容器）
１２ 縦型筒部
１３ クリーニング機構
１６ ヘッド部
３１ ヘッド部エア吹出機構
３１ａ ヘッド部内ノズル（ヘッド部内吹出口）
３２ 筒部エア吹出機構
３２ａ 筒部内ノズル（筒部内吹出口）
３３ 振動部材
Ｃ 半導体単結晶
Ｃ１ 位置規制孔（挿通孔）
ＣＰ センターピース
Ｌ 半導体融液
Ｗ ワイヤー

Claims (5)

1. 密閉容器の縦型筒部上に配置されたヘッド部からヘッド部下部の挿通孔を介して縦型筒部内に垂下されたワイヤーにより、縦型筒部下方に設置された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であって、
   前記ヘッド部又は前記縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又は前記ワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備え、
   前記クリーニング機構は、前記ヘッド部内に設けられたヘッド部内吹出口から前記挿通孔に向けて空気を吹出可能なヘッド部エア吹出機構を備えていることを特徴とする単結晶引上装置。
2. 請求項１に記載の単結晶引上装置において、
   前記クリーニング機構は、前記縦型筒部の内側に設けられた筒部内吹出口から半径方向内方に向けて空気を吹出可能な筒部エア吹出機構を備えていることを特徴とする単結晶引上装置。
3. 請求項２に記載の単結晶引上装置において、
   前記筒部エア吹出機構は、複数の前記筒部内吹出口を備えていることを特徴とする単結晶引上装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の単結晶引上装置において、
   前記クリーニング機構は、前記縦型筒部の内面に、縦型筒部内に配されるワイヤーに接触して振動を与える振動部材を備えていることを特徴とする単結晶引上装置。
5. 密閉容器の縦型筒部上に配置されたヘッド部からヘッド部下部の挿通孔を介して縦型筒部内に垂下されたワイヤーにより、縦型筒部下方に設置された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であって、
   前記ヘッド部又は前記縦型筒部の少なくとも一方にこれらの内部又は前記ワイヤーをクリーニングするクリーニング機構を備え、
   前記クリーニング機構は、前記縦型筒部の内面に、縦型筒部内に配されるワイヤーに接触して振動を与える振動部材を備えていることを特徴とする単結晶引上装置。

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