JPH09278583A - 単結晶製造装置およびこれを使用した単結晶製造方法 - Google Patents

単結晶製造装置およびこれを使用した単結晶製造方法

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JPH09278583A
JPH09278583A JP9040150A JP4015097A JPH09278583A JP H09278583 A JPH09278583 A JP H09278583A JP 9040150 A JP9040150 A JP 9040150A JP 4015097 A JP4015097 A JP 4015097A JP H09278583 A JPH09278583 A JP H09278583A
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cylindrical portion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 次回の引上げまでの所要時間を短縮する。引
上げ室内におけるダスト量を低減する。 【解決手段】 単結晶製造装置のメインチャンバー３０
の円筒部３２を装置から分離可能とする。円筒部３２内
にホットゾーン構成部品を保持可能とする。引上げ終了
後、円筒部３２内にホットゾーン構成部品を取り付けた
まま、円筒部３２を装置から分離し、別室へ搬入する。
別室でホットゾーン構成部品の解体・再生・組立を行
う。一方、単結晶製造装置では、予め別室でホットゾー
ン構成部品の組立を終えた円筒部３２を装置に取付け、
次回の引上げを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法による単結
晶の育成に使用される単結晶製造装置およびこれを使用
した単結晶製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法による単結晶の育成に使用される
単結晶製造装置は、メインチャンバーの上にプルチャン
バーを連結した構成になっている。メインチャンバーは
下面が閉じ上面が開閉可能な円筒状の金属容器であり、
従来は床面上に固定されている。このメインチャンバー
内にはホットゾーンが構成される。ホットゾーン構成部
品としては坩堝、坩堝の外側に配置される円筒状のヒー
タ、ヒータの下方および周囲に配置される断熱材等があ
る。
【０００３】単結晶の引上げに際しては、メインチャン
バーからプルチャンバーを分離し、メインチャンバーの
上面を閉じる蓋部を外した状態で、メインチャンバー内
にホットゾーン構成部品をセットする。この後、蓋部を
装着しプルチャンバーを連結して単結晶の製造を開始す
る。
【０００４】単結晶の引上げにおいては、坩堝内の原料
を加熱溶解し、プルチャンバーの上部から垂下するワイ
ヤにより、坩堝内の融液から単結晶を引上げる。引上げ
られた単結晶はプルチャンバー内に引込まれる。単結晶
の引上げが終了すると、装置の冷却を待ってプルチャン
バーを分離し、その内部に収容されている単結晶を取出
す。また、蓋部を取り外して、メインチャンバー内のホ
ットゾーン構成部品を解体し、再生（清掃・交換）の後
に再びこれを組み立てて、次の単結晶の引上げに備え
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような単結晶製造
装置においては、単結晶の引上げが終了した後、装置の
冷却を待って「チャンバー分解」、「ホットゾーン構成
部品の解体・再生・組立」及び「チャンバー組立」を順
番に行う。これらの工程が終了するまで次の引上げを行
うことができないので、装置の稼働率が非常に低い。装
置の冷却を含めた次回の引上げ開始までの所要時間は１
０時間に及ぶ。
【０００６】また、単結晶の製造においてはクリーンな
環境が必要とされる。そのため、単結晶製造装置はクリ
ーンな引上げ室に設置されている。ところが、ホットゾ
ーン構成部品の解体・再生・組立に伴って引上げ室内に
おけるダスト量が増加し、これが単結晶の品質を低下さ
せる原因になる危険がある。
【０００７】本発明の目的は、ホットゾーン構成部品の
解体・再生・組立の大部分を引上げ室外で行うことによ
り、稼働率の向上およびダスト量の低減を可能にする単
結晶製造装置および単結晶製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の単結晶製造装置
は、ＣＺ法による単結晶の育成に使用され、メインチャ
ンバー内に配置されたホットゾーンにより原料融液を生
成し、メインチャンバーの上方に連結されたプルチャン
バー内に、原料融液から引き上げられる単結晶を引込む
単結晶製造装置において、メインチャンバーの少なくと
も円筒部を装置から取外し可能とし、且つ、その円筒部
の内側にホットゾーン構成部品のうちの少なくとも１種
を保持可能としたものである。
【０００９】ここで、ホットゾーン構成部品とは、メイ
ンチャンバーの円筒部内側に配置されて原料融液の生成
に熱的に寄与する部品であり、具体的には坩堝、坩堝の
外側に配置されるヒータ、ヒータの外側に配置される断
熱材、及び坩堝の上方に配置される熱輻射体等を挙げる
ことができる。
【００１０】本発明の単結晶製造装置では、これらのホ
ットゾーン構成部品のうちの少なくとも一種がメインチ
ャンバーの円筒部内側に保持可能とされるが、できるだ
け多くの種類の部品を保持可能とすることが望まれる。
具体的にはヒータ及び断熱材を保持可能とすることが望
ましく、熱輻射体が使用される場合はこれも保持可能と
することが望ましい。そして、これらに加えて坩堝を保
持可能とすることが更に望ましい。
【００１１】また、メインチャンバーの少なくとも円筒
部を装置内において昇降・旋回駆動できるようにし、且
つ円筒部をその昇降・旋回駆動機構から分離可能とする
ことが望ましい。これにより、円筒部の装置からの取外
し及び装置への取付けが容易となる。
【００１２】メインチャンバーの円筒部を装置から取外
し可能とし、その円筒部の内側にホットゾーン構成部品
を保持可能とすることにより、単結晶の育成終了後、装
置の冷却を待たずに、メインチャンバーの円筒部を装置
から取外し、ホットゾーン構成部品と共に装置外に運び
出すことができる。これにより、ホットゾーン構成部品
の解体、清掃、組立てが、装置の冷却を待たずに効率よ
く行われる。しかも、装置外でこれらの作業を行うこと
により、ダストによる悪影響が回避される。更に、装置
外においてホットゾーン構成部品の解体、清掃、組立て
を終えた別の円筒部を装置に取付けて次の単結晶育成を
行うことも可能となり、これにより装置の稼働率が一層
向上する。
【００１３】メインチャンバーの円筒部以外の部分、即
ち蓋部及び底部のうち、蓋部は円筒部内に保持されるホ
ットゾーン構成部品の取付け、取外しを容易にするため
に、従来同様に円筒部に対して着脱自在とするのが望ま
しい。底部は、円筒部の装置からの取外しを容易にする
ために、円筒部から分離して装置内に固定された構造と
するのが望ましい。
【００１４】本発明の単結晶製造方法は、上記の単結晶
製造装置を使用する単結晶製造方法であって、単結晶の
育成終了後にメインチャンバーの円筒部を装置から取外
して装置外に搬出し、前記円筒部の内側に保持されたホ
ットゾーン構成部品の解体、清掃、組立てを装置外で行
う一方、装置外においてホットゾーン構成部品の解体、
清掃、組立てを終えた別の円筒部を前記装置に取付けて
次の単結晶育成を開始することにより、装置の稼働率の
向上と装置設置箇所でのダスト量の低減を図るものであ
る。
【００１５】装置外としては、装置が設置された引上げ
室から隔離された別室であることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図示
例に基づいて説明する。図１は本発明を実施した単結晶
製造装置の１例について全体構造を示す模式側面図、図
２は全体構造および使用方法を示す斜視図、図３はメイ
ンチャンバーの内部構造を示す縦断正面図、図４は装置
主要部および使用方法を示す斜視図である。
【００１７】本装置は、図１および図２に示されるよう
に、作業床の下に埋設された床下部１０、床下部１０の
最後部より上方に突設された柱部２０、床下部１０の上
に設けられたメインチャンバー３０およびプルチャンバ
ー４０を具備する。
【００１８】メインチャンバー３０は、底部３１、円筒
部３２および蓋部３３を順に積み重ねた構造になってい
る。底部３１は作業床の下に固定されて床下部１０と一
体化されている。床下部１０に設けられた坩堝支持軸１
１は、底部３１の中心部分を貫通してメインチャンバー
３０内に突出している。また、ヒータに給電を行うため
の一対の電源端子が床下部１０上に突出するが、この電
源端子は、後述するように、円筒部３２の両側に突出し
た一対のヒータ端子と接続される関係から、メインチャ
ンバー３０の外に位置している。
【００１９】メインチャンバー３０の円筒部３２は、底
部３１の上に載置され、円筒部３２の下端面に装着した
Ｏリングにより底部３１との間がシールされる。この円
筒部３２は、柱部２０の正面から前方に突出した昇降・
旋回アーム２１の先端に着脱自在に連結されている。
【００２０】円筒部３２の内側には、図３に示すよう
に、ヒータ７２を始めとする各種のホットゾーン構成部
品７０が着脱自在に保持される。坩堝７１を包囲する円
筒状のヒータ７２は、支持棒を兼ねる両側一対のヒータ
端子７３，７３により、円筒部３２の内側に保持され
る。ヒータ端子７３，７３は、円筒部３２を貫通してそ
の外に突出し、メインチャンバー３０の外に設けられ両
側一対の電源端子１２，１２と接続される。このヒータ
端子７３，７３は、ヒータ７２の取付け・取外しのため
に、電源端子１２，１２に対して着脱可能である。
【００２１】ヒータ７２の外側には、円筒状に成形され
た各種の断熱材７４（７４ａ，７４ｂ）が、円筒部３２
の内面に沿って配置される。これらの断熱材７４は、円
筒部３２の下端部から内側に突出した突出部３４によ
り、円筒部３２の内側に着脱自在に保持される。断熱材
７４の内面はカーボンスリーブ７５によりライニングさ
れる。底部３１の上にも断熱材７４′が敷きつめられて
いるが、これは円筒部３２の内側には保持されない構成
である。
【００２２】坩堝７１の上方に配置される熱輻射体７６
は、上方に向かうに連れて拡径したカーボン製の筒体で
あり、円筒部３２の内側に着脱自在に保持される。な
お、坩堝７１は、ここではペディスタルと呼ばれる坩堝
支持軸１１の上に受け皿７８を介して支持されており、
円筒部３２の内側には保持されない構成である。
【００２３】昇降・旋回アーム２１は、柱部２０に沿っ
て鉛直方向に昇降すると共に、基部を中心として水平方
向に旋回する。これにより、昇降・旋回アーム２１の先
端に連結された円筒部３２は、昇降を行い、且つ底部３
１上の定位置の両側に旋回移動する。円筒部３２の外面
にはガイドスリーブ３４が取り付けられている。ガイド
スリーブ３４は床下部１０の上面に突設されたガイドロ
ッド１３に嵌合することにより、円筒部３２を底部３１
上の定位置に位置決めする。
【００２４】昇降・旋回アーム２１の先端部は、図４に
示されるように、円筒部３２の外面に取り付けたブラケ
ット３５に嵌合し、ブラケット３５に貫通挿入される水
平なピン３６により円筒部３２と連結される。そしてピ
ン３６の着脱により、円筒部３２は昇降・旋回アーム２
１に対してワンタッチで連結分離される。
【００２５】メインチャンバー３０の蓋部３３は、円筒
部３２の上に同心状に載置され、下面外周部に装着した
Ｏリングにより円筒部３２との間がシールされる。蓋部
３３の中心部分には円形の開口部３７が設けられてい
る。
【００２６】プルチャンバー４０は蓋部３３の中心部上
に載り、その内部が開口部３７を通してメインチャンバ
ー３０内に連通する。このプルチャンバー４０は、柱部
２０の正面から前方に突出した昇降・旋回アーム２２の
先端に連結されている。昇降・旋回アーム２２は前記昇
降・旋回アーム２１と同様に柱部２０に沿って鉛直方向
に昇降すると共に、基部を中心として水平方向に旋回す
る。従って、プルチャンバー４０も昇降を行い、且つ装
置中心の定位置の両側に旋回移動する。４３はプルチャ
ンバー４０の最上部に設けた引上げ装置である。
【００２７】次に、本装置を用いた単結晶製造方法につ
いて説明する。
【００２８】メインチャンバー３０およびプルチャンバ
ー４０を組み立てた状態、すなわち底部３１の上に円筒
部３２を載せ、その上に蓋部３３を載せ、更にその上に
プルチャンバー４０を載せた状態で、単結晶の引上げを
行う。ホットゾーン構成部品７０のうち、ヒータ７２、
断熱材７４及び熱輻射体７６は、円筒部３２の内側に保
持されている。ヒータ端子７３，７３は電源端子１２，
１２と接続され、また坩堝７１は坩堝支持軸１１の上に
受け皿７８を介して保持されている。
【００２９】単結晶の引上げが終わると、チャンバーが
分解できる程度に装置の冷却を待ってプルチャンバー４
０を上昇させ、定位置の側方へ旋回移動させた後、プル
チャンバー４０内から単結晶を取出す。また、メインチ
ャンバー３０の蓋部３３を取外し、円筒部３２内に保持
された各種のホットゾーン構成部品７０を残したまま、
ガイドロッド１３からガイドスリーブ３４が抜けるまで
円筒部３２を上昇させ、定位置の側方に旋回移動させた
後、装置側方に横付けした台車５０の上に円筒部３２を
載せる。昇降・旋回アーム２１と円筒部３２を切り離
し、蓋６０を装着して台車５０により円筒部３２を引上
げ室と異なる別室へ運搬する。
【００３０】別室では、搬入された円筒部３２からホッ
トゾーン構造部品７０、即ちヒータ７２、断熱材７４及
び熱輻射体７６を取外し、再生を行った後に、これらの
ホットゾーン構成部品７０を円筒部３２内に組み付け
る。これとは別に、別の円筒部３２内に、これらのホッ
トゾーン構成部品７０を組み付けておく。一方、引上げ
室では、円筒部３２を取外した後、坩堝７１の交換など
を行う。そして、別室で予めホットゾーン構成部品７０
の組み付けを終えた円筒部３２を引上げ室に搬入する。
搬入された円筒部３２を昇降・旋回アーム２１と連結
し、このアームの操作により底部３１上に載せる。そし
て、円筒部３２の上に蓋部３３を載せ、プルチャンバー
４０を載せて、次の単結晶引上げを開始する。
【００３１】このような単結晶製造方法によると、円筒
部３２の内側に保持された各種のホットゾーン構成部品
７０の解体・再生・組立を引上げ室内で行わず、別室で
組立てを終えた円筒部３２を用いるので、次回の引上げ
開始までの所要時間が短縮される。また、円筒部３２の
内側に保持されたホットゾーン構成部品７０の解体・再
生・組立を引上げ室内で行わないことにより、引上げ室
におけるダスト量が低減する。更に、円筒部３２を昇降
・旋回させる機構が設けられているので、円筒部３２の
取外し及びセッティングの操作が容易である。所要時間
短縮の具体例を表１に示す。
【００３２】円筒部の内側に保持されたホットゾーン構
成部品の解体・再生・組立を引上げ室内で行わないこと
により、その作業時間が省略されるだけでなく、その作
業省略により装置を十分に冷却する必要がなくなり、冷
却時間が短縮される。その結果、従来１０時間を要して
いた次回引上げ開始までの時間が６時間強に短縮され
た。また、チャンバー１個当りのダスト量が１／１００
になった。
【００３３】
【表１】
【００３４】図５はメインチャンバーの他の内部構造を
示す縦断正面図である。このメインチャンバーは、円筒
部３２の内側に坩堝７１も保持できる構成となってい
る。即ち、断熱材５４の内面をライニングするカーボン
スリーブ７５の下端部が内側へ張出し、円筒部３２を上
昇させるときにその張出し部７５′にて受け皿７８が保
持される。これによると、円筒部３２を別室へ運び出す
ときに、坩堝７１が他のホットゾーン構成部品７０と共
に別室へ運び出されるので、引上げ室で坩堝７１の取付
け・取外しを行う必要もなくなる。その結果、引上げ室
でのダストの発生が一層抑制される。
【００３５】なお図５では、前記張出し部７５′で受け
皿７８及び坩堝７１を保持する構成となっているが、前
記張出し部７５′で坩堝７１を直接保持する構成として
もよい。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の単結晶装
置装置は、メインチャンバーの少なくとも円筒部を装置
から取外し可能として、装置外で円筒部内のホットゾー
ン構成部品の解体・再生・組立を行い得るようにしたの
で、次の引上げ開始までの所要時間が大幅に短縮され、
稼働率を高めることができる。また、引上げ室内及びホ
ットゾーン内のダスト量が低減し、単結晶の品質を高め
ることができる。
【００３７】また、本発明の単結晶製造方法は、上記装
置を使用して装置外で円筒部内のホットゾーン構成部品
の解体・再生・組立を行うので、高品質な単結晶を能率
よく経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した単結晶製造装置の１例につい
て全体構造を示す模式側面図である。
【図２】全体構造および使用方法を示す斜視図である。
【図３】メインチャンバーの内部構造を示す縦断正面図
である。
【図４】装置主要部および使用方法を示す斜視図であ
る。
【図５】メインチャンバーの他の内部構造を示す縦断正
面図である。
【符号の説明】
１０ 床下部 １１ 坩堝支持軸 １２ 電源端子 ２０ 柱部 ２１，２２ 昇降・旋回アーム ３０ メインチャンバー ３１ 底部 ３２ 円筒部 ３３ 蓋部 ４０ プルチャンバー ７０ ホットゾーン構成部品 ７１ 坩堝 ７２ ヒータ ７３ ヒータ端子 ７４ 断熱材 ７６ 熱輻射体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣＺ法による単結晶の育成に使用され、
    メインチャンバー内に配置されたホットゾーンにより原
    料融液を生成し、メインチャンバーの上方に連結された
    プルチャンバー内に、原料融液から引き上げられる単結
    晶を引込む単結晶製造装置において、メインチャンバー
    の少なくとも円筒部が装置から取外し可能であり、且
    つ、その円筒部の内側にホットゾーン構成部品のうちの
    少なくとも１種が保持可能であることを特徴とする単結
    晶製造装置。
  2. 【請求項２】 円筒部の内側に保持可能なホットゾーン
    構成部品が坩堝の外側に配置されるヒータ、ヒータの外
    側に配置される断熱材、及び坩堝の上方に配置される熱
    輻射体であることを特徴とする請求項１に記載の単結晶
    製造装置。
  3. 【請求項３】 円筒部の内側に保持可能なホットゾーン
    構成部品が坩堝、坩堝の外側に配置されるヒータ、ヒー
    タの外側に配置される断熱材、及び坩堝の上方に配置さ
    れる熱輻射体であることを特徴とする請求項１に記載の
    単結晶製造装置。
  4. 【請求項４】 ヒータが、円筒部を貫通してその外に突
    出するヒータ端子により、メインチャンバー外の電源端
    子と接続されることを特徴とする請求項２又は３に記載
    の単結晶製造装置。
  5. 【請求項５】 メインチャンバーの少なくとも円筒部を
    装置内において昇降・旋回駆動する昇降・旋回駆動機構
    を具備し、且つ円筒部が昇降・旋回駆動機構から分離可
    能であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記
    載の単結晶製造装置。
  6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５に記載の単
    結晶製造装置を使用する単結晶製造方法であって、単結
    晶の育成終了後にメインチャンバーの円筒部を装置から
    取外して装置外に搬出し、前記円筒部の内側に保持され
    たホットゾーン構成部品の解体、再生、組立てを装置外
    で行う一方、装置外においてホットゾーン構成部品の解
    体、再生、組立てを終えた別の円筒部を前記装置に取付
    けて次の単結晶育成を開始することを特徴とする単結晶
    製造方法。
  7. 【請求項７】 装置外が、装置が設置された引上げ室か
    ら隔離された別室であることを特徴とする請求項６に記
    載の単結晶製造方法。
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