JPH09169593A - 単結晶インゴット取り出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＺ法で引き上げた大重量の単結晶インゴッ
トを、安全、確実に単結晶引き上げ装置から取り出すこ
とができるようにする。 【解決手段】 昇降、水平移動自在の固定支柱３に可動
支柱４を垂直面内で揺動自在に枢着し、可動支柱４に単
結晶インゴット１３のボデイ１３ａを包囲する２組のリ
ング１１と、テール１３ｂを把持するＵ字状の把持部材
１２とを取着する。リング１１は３分割された円弧部分
からなり、ハンドル１４を回して前記円弧部分の一部を
上下方向に回転させることによって生じる開口部からリ
ング１１内に単結晶インゴット１３を出入させる。ま
た、単結晶インゴット１３の重量は把持部材１２で支え
る。固定支柱３に取着した巻き取りドラム６のワイヤケ
ーブル７を巻き戻すことによって単結晶インゴット１３
を水平姿勢にし、台車に載置した後、単結晶インゴット
取り出し装置１を離脱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法によって製造した単結晶インゴットを単結晶引き上げ
装置から取り出して搬送するための、単結晶インゴット
取り出し装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の基板には主として高純度の
単結晶シリコンが用いられているが、一般的な製造方法
として、チョクラルスキー法（以下ＣＺ法という）が用
いられている。ＣＺ法においては、単結晶引き上げ装置
のメインチャンバ内に設置したるつぼに原料である多結
晶シリコンを充填し、前記るつぼの周囲に設けたヒータ
によって原料を加熱溶解して融液とした上、シードチャ
ックに取り付けた種結晶を融液に浸漬し、シードチャッ
クおよびるつぼを互いに同方向または逆方向に回転しつ
つシードチャックを引き上げて単結晶シリコンを成長さ
せる。メインチャンバの上部には、引き上げられた単結
晶インゴットを収容するプルチャンバが接続されてい
て、単結晶インゴットはプルチャンバから搬出される。
単結晶インゴットは単結晶引き上げ装置から取り出され
た後、外周研削、スライス加工等が施される。

【０００３】ＣＺ法によって製造される単結晶インゴッ
トは年々大型化され、８インチ単結晶インゴットの重量
は６０〜１００ｋｇに達している。これに対し種結晶に
続く絞り部は、転位を防止して完全な単結晶を成長させ
るため直径２〜５ｍｍに絞られる。従って、単結晶イン
ゴットを人手に依存して取り出す際に単結晶インゴット
が揺れると、絞り部で折れてしまい、メインチャンバに
落下するおそれがある。落下した場合には、作業者に対
する危険の他に半導体単結晶引き上げ装置や、単結晶イ
ンゴットを破損させる危険性がある。

【０００４】また、絞り部を切断して単結晶インゴット
を単結晶引き上げ装置から搬出する場合、単結晶インゴ
ットが落下したり倒れたりしないように手で支える必要
があるが、滑りやすい重量物の取扱いを人手で行うこと
は労働安全上好ましくない。

【０００５】更に、単結晶引き上げ装置から取り出した
単結晶インゴットを搬送用台車の上に降ろす作業も危険
で、かつ、多大な労力を要し、誤って落下、転倒させた
場合は高価な単結晶インゴットが破損し、作業者が負傷
する危険性がある。また、大重量で熱容量の大きい単結
晶インゴットは、十分に冷却した後でないと、取り出
し、搬送等のハンドリング作業を行うことができない。
このため、単結晶引き上げ装置の休止時間が長くなり、
装置稼働率が著しく低下する。

【０００６】そこで、プルチャンバに引き上げた単結晶
インゴットを人手によらずに取り出すことができる搬出
装置が、特公平５−５７２３４号公報、特開平３−２１
８９３３号公報等で開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記搬出装置は、大別
して把持タイプとかごタイプとに分類される。特公平５
−５７２３４号公報に開示されている単結晶インゴット
搬出装置は把持タイプで、電動機、油空圧シリンダ等で
作動するチャックを用いて単結晶インゴットを把持する
ものである。このタイプは一般的に用いられているが、
単結晶インゴットに曲がり、捩じれ等があって複数のチ
ャックがそれぞれ均等な把持力で把持することが困難な
場合や、１００ｋｇを超える大重量の単結晶インゴット
の場合は、把持能力の信頼性に欠けるところがある。

【０００８】特開平３−２１８９３３号公報で開示され
ている取り出し運搬装置はかごタイプで、引き上げた単
結晶インゴットが収納されているプルチャンバを旋回さ
せ、その真下に収納用ホルダを置き、単結晶インゴット
を下降させて前記収納用ホルダに入れて取り出す。この
タイプは、プルチャンバを旋回させるとき落下防止金具
を用いて単結晶インゴットをプルチャンバに固定する必
要がある。そして、プルチャンバを旋回させないと単結
晶インゴットを取り出すことができないため、搬出作業
が煩雑になるという欠点がある。

【０００９】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、曲がり、捩じれ等が発生している形状の良
くない大重量の単結晶インゴットであっても、安全、確
実に単結晶引き上げ装置から取り出すことができ、か
つ、単結晶インゴットの取り出しに際して単結晶インゴ
ットをプルチャンバに固定したり、プルチャンバを旋回
させたりしなくても容易に搬出可能な単結晶インゴット
取り出し装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る単結晶インゴット取り出し装置は、Ｃ
Ｚ法によって製造した単結晶インゴットを単結晶引き上
げ装置から搬出する単結晶インゴット取り出し装置にお
いて、昇降ならびに水平移動自在の固定支柱に可動支柱
を垂直面内で揺動自在に枢着し、前記可動支柱に単結晶
インゴットのボデイを包囲する少なくとも２組のリング
と、単結晶インゴットのテールを把持するＵ字状の把持
部材とを取着する構成とした。

【００１１】上記単結晶インゴット取り出し装置におい
て、リングは２分割または３分割された円弧部分からな
り、これらの円弧部分の一部または全部を上下方向に回
転させることによって生じる開口部からリングに単結晶
インゴットを出入させることを特徴としている。

【００１２】また、固定支柱に巻き取りドラムを取着
し、前記巻き取りドラムに巻き付けたワイヤケーブルの
先端を可動支柱の上端に繋止し、ワイヤケーブルを巻き
戻すことによって可動支柱を垂直姿勢から水平姿勢まで
揺動させることにした。

【００１３】

【発明の実施の形態および実施例】本発明による単結晶
インゴット取り出し装置は、既存の搬出機構の先端に取
着される固定支柱に可動支柱を垂直面内で揺動自在に枢
着し、可動支柱にリングおよび把持部材を取り付ける構
成とし、ＣＺ法によって製造した単結晶インゴットのボ
デイを少なくとも２組のリングで包囲するとともに、Ｕ
字状の把持部材でテールを把持するものである。単結晶
インゴットの重量は前記把持部のみで支えられ、リング
は単結晶インゴットの転倒を防止する。ほぼ円錐形のテ
ールを把持部材で支えるため，単結晶インゴットが滑り
落ちることはない。また、ボデイ形状の良くない単結晶
インゴットであってもリングで包囲することは容易であ
る。

【００１４】上記リングは２分割または３分割されてい
て、その一部または全部を上下方向に回転させると単結
晶インゴットを出入させる開口部が開く。この開口部か
らリング内に単結晶インゴットを入れ、回転させた部分
をもとに戻すと単結晶インゴットが包囲される。前記開
閉操作を手動で行えば、単純な構造でありながら容易に
単結晶インゴットの転倒を防止する機構を構成すること
ができる。

【００１５】単結晶インゴットは、本発明の単結晶イン
ゴット取り出し装置によって把持された後、固定支柱に
取着された巻き取りドラムを操作し、ワイヤケーブルを
巻き戻すことによって可動支柱を垂直姿勢から水平姿勢
に変えることができる。これに伴って単結晶インゴット
も水平姿勢となり、搬送用台車上に載置される。

【００１６】次に、本発明に係る単結晶インゴット取り
出し装置の実施例について図面を参照して説明する。図
１は単結晶インゴット取り出し装置の側面図、図２は固
定支柱の背面を示す図１のＺ視図、図３（ａ）はリング
の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＹ視図で、リング
の可動部材を開放した状態を示す。図４は把持部材の下
面図である。

【００１７】この単結晶インゴット取り出し装置１は、
電動機、エアシリンダまたは油圧シリンダ、手動等によ
って作動する昇降、水平移動、旋回等の装置を備えた公
知、かつ既存の搬出機構（図示せず）の先端に取着され
ている。搬出機構は移動台車に搭載されたものでもよ
く、半導体単結晶製造装置の近傍の所定の位置に設置さ
れたものでもよい。前記搬出機構の先端に取り付け部材
２を介して固定支柱３が垂直に取着され、固定支柱３の
下端と可動支柱４のほぼ中央部に設けられたブラケット
４ａとは連結ピン５によって連結されている。前記固定
支柱３には、図２に示すように巻き取りドラム６が取着
され、この巻き取りドラム６に巻き付けられたワイヤケ
ーブル７は、固定支柱３の上端に設けられたプーリ８を
介して可動支柱４の上端に繋止されている。ハンドル９
を手動で回すと、減速機１０を介して巻き取りドラム６
が回転し、ワイヤケーブル７が巻き戻される。これによ
り、可動支柱４は連結ピン５を支点として垂直面内で揺
動し、軸心を水平に倒すことができる。また、ハンドル
９を逆方向に回して固定支柱３に取着されたストッパ３
ａに可動支柱４が当接するまでワイヤケーブル７を巻き
上げると、可動支柱４は垂直姿勢に戻る。可動支柱４に
は複数個の固定ピン穴４ｂが穿設され、２組のリング１
１と把持部材１２とがこれらの固定ピン穴４ｂを利用し
て所望の位置に固定されている。

【００１８】リング１１は３分割されていて、固定部材
１１ａおよび可動部材１１ｂ，１１ｃからなる。固定部
材１１ａは、可動支柱４に嵌合するボス部１１ｄを一端
に有し、他端には単結晶インゴット１３のボデイ１３ａ
を包囲する半円形の凹面が内側に形成されている。前記
凹面の外側両端には回動自在のハンドル１４，１４が挿
嵌されている。

【００１９】可動部材１１ｂ，１１ｃは、それぞれハン
ドル１４の先端に一端を固着され、内側に円周のほぼ１
／４に相当する凹面を備えている。前記固定部材１１ａ
および可動部材１１ｂ，１１ｃの凹面にはそれぞれ耐熱
ラバーからなるライニング１５が貼り付けられ、これら
の部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって単結晶インゴッ
ト１３のボデイ１３ａを包囲する環が形成される。固定
部材１１ａの両側に挿嵌されたハンドル１４，１４を回
すと、図３（ｂ）に示すように可動部材１１ｂ，１１ｃ
が外側に約１００°まで回転し、リング１１が開口して
単結晶インゴット１３を抱え込むことができ、ハンドル
１４，１４を逆方向に回すと可動部材１１ｂ，１１ｃが
もとの位置に戻り、単結晶インゴット１３はリング１１
によって包囲される。可動部材１１ｂ，１１ｃの回動角
はストッパ１１ｅによって規制される。前記環の内径Ｄ
は、単結晶インゴット１３を包囲した後においても可動
部材１１ｂおよび可動部材１１ｃを開閉することができ
るように、単結晶インゴット１３の直径より大きく作ら
れている。従って、単結晶インゴット１３の外周とリン
グ１１の内周との間には隙間が存在する。また、可動部
材１１ｂおよび可動部材１１ｃの他端、すなわち可動部
材１１ｂと可動部材１１ｃとの接合部にピン１６を挿通
することにより両者を固定することができる。

【００２０】把持部材１２は可動支柱４の下端近傍に固
定され、図４に示すように内側にＵ字状の凹面１２ａが
形成されている。前記凹面１２ａは単結晶インゴット１
３のテール１３ｂを把持し、開口する端部には開き止め
バー１７が開閉自在に取り付けられている。把持部材１
２は、単結晶インゴット１３の全重量を支えることがで
きる強度を有する。

【００２１】上記構成の単結晶インゴット取り出し装置
の操作手順は次の通りである。 （１）ハンドル１４を回して可動部材１１ｂ，１１ｃを
開き、把持部材１２の開き止めバー１７を操作して開口
部を閉鎖する。 （２）図示しない搬出機構を操作し、把持部材１２の位
置が単結晶インゴット１３のテール１３ｂ下端より下方
となるように単結晶インゴット取り出し装置１の高さを
調整した後、固定部材１１ａの凹面を単結晶インゴット
１３に近接させる。 （３）ハンドル１４を逆方向に回して可動部材１１ｂ，
１１ｃを閉じ、リング１１，１１により単結晶インゴッ
ト１３のボデイ１３ａを包囲する。 （４）テール１３ｂが把持部材１２のＵ字状の凹面１２
ａ上端に当接するまで単結晶インゴット１３を下降させ
る。この時点で、単結晶インゴット１３は把持部材１２
によって支えられるとともに、リング１１，１１によっ
てボデイ１３ａが包囲されているので、転倒することは
ない。 （５）単結晶インゴット１３上端の絞り部１３ｃを切断
する。前述した通り、単結晶インゴット１３とリング１
１との間に隙間があるため、絞り部１３ｃの切断により
単結晶インゴット１３は僅かに倒れるが、これによる衝
撃はライニング１５により緩和される。 （６）搬出機構を操作して単結晶インゴット取り出し装
置１を後退させ、単結晶引き上げ装置１８のプルチャン
バ１９から単結晶インゴット１３を取り出す。 （７）リング１１の可動部材１１ｂ，１１ｃの接合部に
ピン１６を挿通する。以上で単結晶インゴット１３の取
り出しが終了する。

【００２２】単結晶引き上げ装置から取り出した単結晶
インゴットを所定の場所に搬送する場合、次の操作を行
う。 （１）ハンドル９を手動操作し、図５に示すように可動
支柱４が水平になるまでワイヤケーブル７を巻き戻す。
リング１１，１１および把持部材１２に保持された単結
晶インゴット１３は、連結ピン５を支点として可動支柱
３とともに回転し、軸心が水平の状態となる。 （２）単結晶インゴットを搬送する台車２０を前記単結
晶インゴット１３の下方に移動し、図示しない搬送機構
に設けられた電動機、エアシリンダまたは油圧シリン
ダ、手動等によって単結晶インゴット取り出し装置１を
下降させ、台車２０に設置されたＶブロック２１上に単
結晶インゴット１３を載置する。 （３）リング１１の可動部材１１ｂ，１１ｃに挿通した
ピン１６を抜き取り、ハンドル１４を回して可動部材１
１ｂ，１１ｃを外方に開く。更に、把持部材１２の開き
止めバー１７を開放状態とした後、単結晶インゴット取
り出し装置１を上昇させる。これにより、単結晶インゴ
ット１３は単結晶インゴット取り出し装置１から取り外
される。 （４）単結晶インゴット１３を載置した台車２０を所定
の場所に移動させる。

【００２３】単結晶インゴット１３を包囲するリング１
１は、単結晶インゴット１３の転倒防止機能を果たせば
よく、また、可動部材１１ｂ，１１ｃを開閉自在とする
ために、単結晶インゴット１３の直径より内径が大きく
作られている。従って、単結晶インゴット１３とリング
１１との芯合わせは従来の把持タイプの搬出装置よりも
おおまかでよく、芯合わせに熟練を要しないため、搬出
作業を迅速に進めることができる。

【００２４】図６は、単結晶インゴットを包囲するリン
グの第２実施例を示し、図６（ａ）はリングの上面図、
図６（ｂ）は図６（ａ）のＹ視図で、リングを開放した
状態を示している。このリング３１は半割り部材３１
ａ，３１ｂからなり、前記半割り部材３１ａ，３１ｂは
可動支柱４に挿嵌された支持部材３２を貫通するハンド
ル３３，３３の軸端に固定されている。半割り部材３１
ａ，３１ｂの内面にはそれぞれ耐熱ラバーからなるライ
ニング１５が貼り付けられている。ハンドル３３，３３
を回すことにより、半割り部材３１ａ，３１ｂはそれぞ
れハンドル３３の中心軸を支点として外側に約１００°
まで回転する。これにより、リング３１が開口して単結
晶インゴットを抱え込むことができる。半割り部材３１
ａ，３１ｂの回動角はストッパ３１ｃによって規制され
る。

【００２５】本実施例ではＣＺ法によって引き上げられ
た単結晶インゴットの取り出し装置について説明した
が、ＦＺ法によって育成された単結晶インゴットの取り
出し作業においても本装置を利用することができる。ま
た、多結晶インゴットの炉内装填作業に本発明を適用し
てもよい。その場合は、多結晶インゴットに接触するリ
ングおよび把持部材に、多結晶インゴットや炉内を汚染
するおそれのない材料、たとえば耐熱樹脂等を用いるこ
とが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果が得られる。 （１）単結晶インゴットのテールを強固な把持部材で支
え、ボデイは転倒防止のためにリングで包囲する構成と
したので、曲がり、捩じれ等のある単結晶インゴットで
あっても取り出し作業中に滑り落ちる危険が皆無とな
る。 （２）本取り出し装置の駆動はすべて手動であり、既存
の単結晶インゴット搬出機構に装着する際に電動機、エ
アシリンダまたは油圧シリンダ等の追加設置を必要とせ
ず、かつ、装置の信頼性が高い。 （３）構造が簡単で、安価であるから、単結晶インゴッ
トのサイズ別に製作したり、単結晶インゴットの重量増
加に対応して改修することが容易となる。また、複数の
単結晶インゴット搬出機構に装着することも容易であ
る。 （４）プルチャンバを旋回させず、単結晶インゴットが
プルチャンバ内に引き上げられたままの状態で取り出す
ことができるので、搬出作業が単純で、作業能率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】単結晶インゴット取り出し装置の側面図であ
る。

【図２】固定支柱の背面を示す図１のＺ視図である。

【図３】図３（ａ）はリングの上面図、図３（ｂ）は図
３（ａ）のＹ視図で、リングの可動部材を開放した状態
を示す。

【図４】把持部材の下面図である。

【図５】単結晶インゴットを台車に載置した状態を示す
側面図である。

【図６】リングの第２実施例を示し、図６（ａ）はリン
グの上面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＹ視図で、リン
グを開放した状態を示す。

【符号の説明】

１ 単結晶インゴット取り出し装置 ３ 固定支柱 ４ 可動支柱 ６ 巻き取りドラム ７ ワイヤケーブル １１，３１ リング １１ａ 固定部材 １１ｂ，１１ｃ 可動部材 １２ 把持部材 １３ 単結晶インゴット １３ａ ボデイ １３ｂ テール １３ｃ 絞り部 １６ ピン １７ 開き止めバー １８ 単結晶引き上げ装置 ３１ａ，３１ｂ 半割り部材 ３２ 支持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョクラルスキー法によって製造した単
   結晶インゴットを単結晶引き上げ装置から搬出する単結
   晶インゴット取り出し装置において、昇降ならびに水平
   移動自在の固定支柱(3) に可動支柱(4) を垂直面内で揺
   動自在に枢着し、前記可動支柱(4) に単結晶インゴット
   (13)のボデイ(13a) を包囲する少なくとも２組のリング
   (11 または31）と、単結晶インゴット(13)のテール(13
   b) を把持するＵ字状の把持部材(12)とを取着したこと
   を特徴とする単結晶インゴット取り出し装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の単結晶インゴット取り出
   し装置において、リング(11 または31) は２分割または
   ３分割された円弧部分からなり、これらの円弧部分の一
   部または全部を上下方向に回転させることによって生じ
   る開口部からリング(11 または31) に単結晶インゴット
   (13)を出入させることを特徴とする単結晶インゴット取
   り出し装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の単結晶インゴット取り出
   し装置において、固定支柱(3) に巻き取りドラム(6) を
   取着し、前記巻き取りドラム(6) に巻き付けたワイヤケ
   ーブル(7) の先端を可動支柱(4) の上端に繋止し、ワイ
   ヤケーブル(7) を巻き戻すことによって可動支柱(4) を
   垂直姿勢から水平姿勢まで揺動させることを特徴とする
   単結晶インゴット取り出し装置。