JPH11157984A - 半導体単結晶搬出・搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＣＺ法を用いて育成した半導体単結晶を、
並設した他の磁場印加機構付き単結晶製造装置の磁場の
影響を受けることなく所定の場所に搬送するとともに、
前記搬送によって他の単結晶製造装置で育成中の半導体
単結晶に悪影響を及ぼさないようにする。 【解決手段】 半導体単結晶（６）または炉内品を磁場
印加機構付き単結晶製造装置から搬出する搬出装置（３
０）と、前記搬出装置を昇降させる昇降装置（２０）
と、並設した複数の磁場印加機構付き単結晶製造装置か
ら遠ざかるように敷設した搬送レール（１２）を含む搬
送装置とを構成する各部品に非磁性体材料を用いるか、
または前記各部品を磁気遮蔽材料で被包する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＣＺ法による半
導体単結晶の搬出・搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体単結晶の製造手段の１つとしてＭ
ＣＺ法が用いられている。ＭＣＺ法は、単結晶製造装置
の周囲に設けた電磁石により融液に磁場を印加して融液
の動粘性率を高めた上、ＣＺ法によりシリコン単結晶を
育成する方法である。磁場の印加により融液の対流が抑
制されるため、融液表面近傍の温度変動が低減し、安定
したシリコン単結晶の育成を進めることができる。ま
た、ＭＣＺ法は、るつぼ回転の制御により融液と石英る
つぼ（ＳｉＯ2 ）との反応が抑制または促進されるの
で、シリコン単結晶中の酸素濃度の制御に有効な方法で
ある。

【０００３】一方、ＣＺ法またはＦＺ法による半導体単
結晶を量産する手段として複数の単結晶製造装置を並設
し、更に、これらの製造装置で育成した単結晶を自動的
または半自動的に搬出した上、所定の場所に搬送する半
導体単結晶搬出・搬送装置が提案されている。この搬出
・搬送装置は、たとえば特許公報第２６０５１６４号に
開示されているように、床の上方または床面に配設した
レール上を走行する単結晶搬出装置を自動的または半自
動的に制御し、育成した半導体単結晶を単結晶製造装置
から取り出して所定の場所に搬送するもので、小型化し
た装置で複数の単結晶製造装置に共通に使用することが
できるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＭＣＺ法による
単結晶についても上記と同様に、複数の磁場印加機構付
き単結晶製造装置を並設して量産化を図っている。しか
しながら、磁場印加機構を有する単結晶製造装置の場合
は、育成した半導体単結晶を搬出するため搬出装置を駆
動したとき、磁場印加状態にある他の単結晶製造装置か
らの影響を受けて搬出・搬送装置が磁石に引き寄せら
れ、あるいは電気的な誤動作を起こし、搬送する半導体
単結晶の落下を引き起こすおそれがある。また、半導体
単結晶や石英るつぼ、黒鉛るつぼ等の炉内品を搬送する
際に、磁場印加状態にある他の単結晶製造装置に近接す
ると、磁場が変化して育成中の半導体単結晶の品質を低
下させたり、搬出・搬送装置が他の単結晶製造装置に衝
突することによって半導体単結晶の製造を妨げたり、電
気的誤動作による搬送物の落下を引き起こしたりするお
それがある。

【０００５】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、ＭＣＺ法を用いて育成した半導体単結晶
を、稼働中の他の磁場印加機構付き単結晶製造装置の磁
場の影響を受けることなく所定の場所に搬送するととも
に、前記半導体単結晶の搬送によって他の磁場印加機構
付き単結晶製造装置で育成中の半導体単結晶に悪影響を
及ぼさないようにすることが可能な半導体単結晶搬出・
搬送装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体単結晶搬出・搬送装置は、並設
した複数の磁場印加機構付き単結晶製造装置で育成した
半導体単結晶または半導体単結晶の育成に使用した炉内
品を前記単結晶製造装置から搬出して所定の場所に搬送
する装置であって、前記半導体単結晶または炉内品を磁
場印加機構付き単結晶製造装置から搬出する搬出装置
と、前記搬出装置を昇降させる昇降装置と、並設した複
数の磁場印加機構付き単結晶製造装置から遠ざかるよう
に敷設した搬送レールを含む搬送装置とを構成する各部
品に非磁性体材料を用いるか、または前記各部品を磁気
遮蔽材料で被包したことを特徴とする。上記構成によれ
ば、育成の完了した半導体単結晶を単結晶製造装置から
搬出して所定の場所に搬送する各装置に磁場対策を施し
たので、磁場印加状態にある他の単結晶製造装置の磁場
の影響を受けて前記搬出・搬送装置が誤動作することは
ない。従って、前記搬出・搬送装置を目的通りに作動さ
せることができ、半導体単結晶を落下等の事故を起こさ
ずに所定の場所に搬送することができる。また、半導体
単結晶を把持した搬出・搬送装置を、並設した複数の磁
場印加機構付き単結晶製造装置から遠ざかるように敷設
した搬送レールにより移動させるので、磁場印加状態に
ある他の単結晶製造装置への近接や衝突による磁場の攪
乱等が確実に回避され、他の単結晶製造装置で育成中の
半導体単結晶に悪影響を及ぼさない。

【０００７】

【発明の実施の形態および実施例】次に、本発明に係る
半導体単結晶搬出・搬送装置の実施例について図面を参
照して説明する。図１に示すように、複数の磁場印加機
構付き単結晶製造装置（以下単結晶製造装置という）１
〜５は、所定の間隔を保って工場内に並設されている。
この工場の天井には、前記単結晶製造装置１〜５の配列
に沿って搬送装置１０の構成部品である２本のＸ軸レー
ル１１，１１が平行に配設され、Ｘ軸レール１１，１１
上にはＸ軸レールと直交する１本のＹ軸レール１２が走
行自在に架設されている。従って、Ｙ軸レール１２はＸ
軸方向に走行可能であり、Ｙ軸レール１２の現在位置は
図示しないＹ軸レール走行モータに取着したロータリエ
ンコーダが移動距離を算出することにより検出可能であ
る。そして、Ｙ軸レール１２に昇降装置２０が垂設さ
れ、昇降装置２０の下端に搬出装置３０が装着されてい
る。

【０００８】図２に示すように、昇降装置２０のガイド
フレーム２１は、Ｙ軸レール１２の左右両側面を挟むよ
うに設置されたローラ１３と、走行モータ１４によって
駆動するギヤ１５とによりＹ軸レール１２上を走行し、
ロータリエンコーダ１６が移動距離を算出することによ
りにより現在位置を検出することができる。

【０００９】ガイドフレーム２１内には、サーボモータ
２２によって回転するボールネジを備えた１対のガイド
アクチュエータ２３とロータリエンコーダ２４とが設置
され、前記ガイドアクチュエータ２３により上下動ベー
ス２５が上下動する。上下動ベース２５の上下方向移動
距離は、ロータリエンコーダ２４により検出される。上
下動ベース２５はスリップリング２６を介して上下に分
割され、下部は手動により２７０°の範囲で回動し、位
置決めピン２７の差し換えにより９０°ごとに固定する
ことができる。

【００１０】搬送装置制御盤１７は、Ｘ軸レール１１、
Ｙ軸レール１２、走行モータ１４等からなる搬送装置１
０の駆動と、上下動ベース２５の昇降とを制御する。こ
の搬送装置制御盤１７は、磁場の影響を受けない所定の
位置に設置され、各モータ、ロータリエンコーダ等に必
要な電力を供給するとともに、ロータリエンコーダ１
６，２４の出力信号に基づいて電力のＯＮ−ＯＦＦを行
う。これらに必要な電気配線・信号配線１８は、Ｘ軸レ
ール１１、Ｙ軸レール１２及びガイドフレーム２１を介
して配設されている。

【００１１】上記の各構成要素のうち、Ｘ軸レール１
１、Ｙ軸レール１２、ギヤ１５、ガイドフレーム２１、
ガイドアクチュエータ２３、上下動ベース２５、位置決
めピン２７はいずれもＳＵＳ３０４等の非磁性体金属を
用いて製作され、各回転部分を支持するベアリングはＳ
ＵＳ３０４またはセラミックス等の非磁性体材料を用い
て製作されている。走行モータ１４、サーボモータ２
２、ロータリエンコーダ１６，２４は鉄製の筐体の大き
さは、周囲のＭＣＺに影響しないように考慮された大き
さに格納され、スリップリング２６は銅またはＳＵＳ３
０４等の非磁性体金属を用いて製作したものを更に筐体
に格納して磁場を遮蔽している。また、電気配線・信号
配線１８にはノイズ対策を施したケーブルが用いられ、
図示しないリミットスイッチには磁場に影響されない張
力をもつバネを使用するか、または鉄製の筐体に格納さ
れている。ローラ１３はゴム等の非磁性体材料を用いて
製作され、その他の部品にはいずれも非磁性体材料が使
用されている。

【００１２】上下動ベース２５の下部には搬出装置３０
と搬出装置制御盤３１とが取着されている。搬出装置３
０は、プルチャンバ内に引き上げられた半導体単結晶６
を把持する１対以上の把持アーム３２と、把持アーム３
２を前後移動させるエアシリンダ３３及びガイド３４と
を備えている。把持アーム３２は、本発明者等が先に
〔 ApP0704-01 の出願または公開番号を入れる〕 で単
結晶インゴット把持装置及び把持方法として出願したも
のと同様の構造である。すなわち、図３に示すように、
１対の把持アーム３２，３２の対向面にシリコンゴムか
らなる把持部材３５が取着され、把持部材３５を挟んで
レーザセンサの発光部３６と受光部３７とが取着されて
いる。前記発光部３６から受光部３７に至るレーザセン
サの光軸ＳL 及びＳR は、把持部材３５の端面よりも約
５ｍｍ突出した位置にある。また、前記１対の把持アー
ム３２，３２の基部には、それぞれエアシリンダ３８，
３８が連結され、左右の各把持アーム３２，３２は左右
のエアシリンダ３８，３８により独立に作動する。

【００１３】図２、図３に示すように、上記レーザセン
サの受光部３７からの出力信号を伝達する信号配線３９
は、搬出装置制御盤３１に接続されている。また、把持
アーム３２を駆動するエアシリンダ３８のエアホース４
０は上下動ベース２５の下部に接続され、上下動ベース
２５の下端に接続される着脱自在のエアホースから供給
されるエアにより、エアシリンダ３８が駆動される。ま
た、搬出装置制御盤３１には搬送装置制御盤１７からＸ
軸レール１１、Ｙ軸レール１２、ガイドフレーム２１、
上下動ベース２５及びスリップリング２６を介して電力
が供給される。

【００１４】これらの構成要素のうち、搬出装置制御盤
３１は鉄製の筐体と磁気シールとによって磁場から保護
され、把持アーム３２はＳＵＳ３０４等の非磁性体金属
を用いて製作されている。また、ガイド３４及びエアシ
リンダ３３，３８はいずれもＳＵＳ３０４等の非磁性体
金属を用いて製作され、エアシリンダ３８を駆動するソ
レノイドバルブは、磁場の影響を受けない程度にばねの
張力を強くするか、または筐体に収納することによって
磁場から遮蔽されている。レーザセンサ等の信号配線３
９にはノイズ対策を施したケーブルが使用されている。

【００１５】次に、半導体単結晶の搬出・搬送手順につ
いて、図１〜図３を参照して説明する。 （１）単結晶製造装置１〜５のうちの１つで半導体単結
晶の育成が完了し、この単結晶がプルチャンバ内に引き
上げられ、ゲートバルブが閉じられていることを確認し
た後、作業者はプルチャンバの正面扉を開き、搬送装置
制御盤１７のスイッチを操作して該当する単結晶製造装
置の番号を入力する。 （２）搬送装置制御盤１７の指令信号により、搬送装置
１０のＹ軸レール１２及びＹ軸レール１１上を走行する
ガイドフレーム２１が指令された位置、すなわちガイド
フレーム２１が当該単結晶製造装置前方の所定位置に到
達するまで走行する。Ｙ軸レール１２及びガイドフレー
ム２１は、ロータリエンコーダの検出信号に基づいて前
記所定の位置で停止する。上下動ベース２５はガイドフ
レーム２１内に収容されたままである。 （３）次いで、搬送装置制御盤１７の指令信号によりサ
ーボモータ２２が駆動し、ガイドフレーム２１から上下
動ベース２５が下降する。下降後の停止位置は、搬出装
置３０の把持アーム３２が半導体単結晶６を搬出するに
最適の高さとなる。このとき、把持アーム３２は単結晶
製造装置に対して９０°回転した方向を指している。 （４）作業者は位置決めピン２７を抜き取り、上下動ベ
ース２５の下部を９０°回転させ、把持アーム３２を単
結晶製造装置に対向させる。そして、位置決めピン２７
を挿入して搬出装置３０の向きを固定する。また、上下
動ベース２５の下端にエアホースを接続する。 （５）作業者が搬出装置制御盤３１のスイッチを操作す
ると、エアシリンダ３３が押し出し方向に作動し、把持
アーム３２はガイド３４に沿って前進してプルチャンバ
内に入る。そして、左右の把持アーム３２の把持部材３
５が半導体単結晶６を挟む位置まで前進した後、エアシ
リンダ３３の作動が停止する。 （６）エアシリンダ３８のヘッド側にエアが供給され、
把持アーム３２，３２は把持方向すなわち内側に移動す
る。半導体単結晶６の外周に左右いずれかの把持アーム
のレーザビームが掛かると、把持アーム３２に取り付け
られた受光部３７の出力信号が搬出装置制御盤３１に入
力され、把持アーム３２を駆動するエアシリンダ３８が
停止する。他側の把持アームは、レーザビームが半導体
単結晶６の外周に掛かるまで動く。この動作が繰り返さ
れると、左右両側の把持部材３５の端面は半導体単結晶
６の外周から等距離に位置し、その距離は約５ｍｍであ
る。 （７）すべての把持アーム３２が停止してから１〜２秒
経過すると搬出装置制御盤３１のタイマが作動し、左右
のエアシリンダ３８のヘッド側にエアが再度供給され
る。これにより、半導体単結晶６の外周から等距離の位
置に停止していた把持アーム３２は同時に内側に移動
し、半導体単結晶６は静止状態を保ったまま把持部材３
５によって両側から挟持される。 （８）作業者は、把持アーム３２によって半導体単結晶
６が把持されたことを確認した後、シード部６ａを切断
する。そして、再度搬出装置制御盤３１のスイッチを操
作すると、エアシリンダ３３が引き込み側に作動し、把
持アーム３２は半導体単結晶６を把持したままプルチャ
ンバの外に後退する。作業者は位置決めピン２７を抜き
取り、上下動ベース２５の下部を９０°回転させ、把持
アーム３２を単結晶製造装置の列と平行な向きに移動さ
せる。そして、位置決めピン２７を挿入して搬出装置３
０の向きを固定する。 （９）作業者が搬送装置制御盤１７のスイッチを操作す
ると、上下動ベース２５が上限位置まで上昇した後、ガ
イドフレーム２１がＹ軸レール１２上を所定の位置まで
走行する。これにより、半導体単結晶６は単結晶製造装
置の列から所定の距離だけ遠ざかる。次にＹ軸レール１
２がＸ軸レール１１上を所定の位置まで走行し、上下動
ベース２５が下降した後、半導体単結晶６を把持アーム
３２から取り外す。

【００１６】把持アーム３２を垂直面内で９０°回転さ
せ、半導体単結晶６を水平姿勢にした後、把持アーム３
２から取り外す場合は、搬出装置３０に公知の技術によ
る回転機構を設けておけばよい。また、炉内品の搬入・
搬出・搬送に対しては、炉内品の把持に適した把持装置
を備えた専用の昇降装置をＹ軸レール１２に装着してお
き、半導体単結晶６の場合と同様の操作を行うものとす
る。

【００１７】上記実施例によれば、プルチャンバから搬
出した半導体単結晶は、上下動ベース２５の上昇により
単結晶製造装置の上方に移動し、更にＹ軸レール１２上
を走行して並設されている他の単結晶製造装置から遠ざ
かる方向に移動した後、Ｘ軸レール１１上を走行して所
定の位置に搬送される。従って、稼動中の他の単結晶製
造装置の磁場が攪乱されることはなく、育成中の半導体
単結晶は何ら悪影響を受けない。

【００１８】本実施例ではＸ軸レール１１上にＹ軸レー
ル１２を架設したので、このＹ軸レール１２上に半導体
単結晶を搬出・搬送する装置のみならず、炉内品の搬入
・搬出・搬送を行う専用の装置を設置することは容易で
ある。また、工場内面積に余裕がある場合は、稼動中の
単結晶製造装置の磁場を攪乱させない程度の距離を保っ
て床面を搬送するように構成してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、並
設された複数の磁場印加機構付き単結晶製造装置の１つ
から半導体単結晶を取り出して所定の場所に搬送するに
当たり、稼動中の他の単結晶製造装置の磁場の影響を受
けて半導体単結晶搬出・搬送装置が誤動作することがな
く、半導体単結晶の落下をはじめとする不測の事故は確
実に防止される。また、半導体単結晶の搬送時に他の単
結晶製造装置の磁場を攪乱することがないので、育成中
の半導体単結晶に悪影響を及ぼさない。従って、ＭＣＺ
法による半導体単結晶の生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体単結晶搬出・搬送装置のＸ軸レール、Ｙ
軸レールの説明図である。

【図２】半導体単結晶搬出・搬送装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図３】搬出装置における１対の把持アームの平面図で
ある。

【符号の説明】

１〜５ 単結晶製造装置 ６ 半導体単結晶 １０ 搬送装置 １１ Ｘ軸レール １２ Ｙ軸レール １７ 搬送装置制御盤 ２０ 昇降装置 ２１ ガイドフレーム ２５ 上下動ベース ３０ 搬出装置 ３１ 搬出装置制御盤 ３２ 把持アーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並設した複数の磁場印加機構付き単結晶
   製造装置で育成した半導体単結晶または半導体単結晶の
   育成に使用した炉内品を前記単結晶製造装置から搬出し
   て所定の場所に搬送する装置であって、 前記半導体単結晶(6) または炉内品を磁場印加機構付き
   単結晶製造装置(1〜5)から搬出する搬出装置(30)と、前
   記搬出装置(30)を昇降させる昇降装置(20)と、並設した
   複数の磁場印加機構付き単結晶製造装置(1〜5)から遠ざ
   かるように敷設した搬送レール(11,12) を含む搬送装置
   (10)とを構成する各部品に非磁性体材料を用いるか、ま
   たは前記各部品を磁気遮蔽材料で被包したことを特徴と
   する半導体単結晶搬出・搬送装置。