WO2013011582A1 - シリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法 - Google Patents

シリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法 Download PDF

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WO2013011582A1
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vacuum
vacuum pipe
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堀岡佑吉
宮脇考司
西邑佳己
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Ｆｔｂ研究所株式会社
旭日産業株式会社
株式会社ウェステックフィールド
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps

Definitions

  • the present invention relates to a silicon single crystal growth apparatus for obtaining a silicon crystal used as a semiconductor material or a solar cell, a vacuum pipe trap system that collects silicon oxide (SiO) dust that causes damage to a vacuum pump, and a vacuum pipe. It relates to a cleaning method.
  • the Czochralski method (CZ method) is widely used as a silicon crystal growth method for semiconductors.
  • the vacuum furnace is connected to a vacuum pump and piping (hereinafter referred to as vacuum piping) in order to maintain the vacuum state in the vacuum furnace for pulling up the silicon crystal (ingot).
  • vacuum piping a vacuum pump and piping
  • silicon oxide dust enters the vacuum pump and causes damage. Therefore, a trap for collecting silicon oxide dust (hereinafter referred to as a vacuum pipe trap) is required for the vacuum pipe.
  • a type having a plurality of fins (baffle plates) orthogonal to the flow path is generally widely used.
  • Such a vacuum trap is used not only in a silicon single crystal growth apparatus but also in other apparatuses related to semiconductor manufacturing, and various trap apparatuses have been proposed so far.
  • one or a plurality of condensing plates that collect exhaust gas by forming an exhaust gas flow path in the housing are attached to the housing.
  • a trap in which the resistance of the flow path from the gas inlet to the gas outlet is gradually increased. According to this trap, the condensed gas is uniformly condensed in the trap, and the fixed matter is formed in the trap without unevenness.
  • the flow path resistance is large in the vicinity of the gas outlet, the passage of condensed gas is suppressed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-190035 includes a container having a gas path connected to an exhaust path therein, and the flow path includes a plurality of annular first flow paths and each of the first flow paths.
  • a trap device that includes a second flow path that connects between paths, and in which the flow path cross-sectional area of the first flow path is changed at a predetermined position.
  • the gas flow rate is controlled in accordance with the position of the flow path, so that accumulation of solid matter is promoted where the flow rate is relatively small.
  • accumulation of solids is avoided where the flow rate is relatively high. Therefore, it is possible to accumulate solid matter at a predetermined position in the flow path, and it is possible to prevent accumulation of solid matter where it is not desired to reduce the conductance of the flow path.
  • the trap device having a large number of fins has a problem that it takes time and effort to clean.
  • the trap device on which silicon oxide is deposited is opened to the atmosphere to clean it, there is no conventional trap device for which countermeasures have been taken, and dust explosion is necessary for cleaning work. There was a problem with the dangers.
  • the present invention provides a vacuum piping trap system for a silicon single crystal growth apparatus that can reduce the labor and time required for cleaning work while preventing dust explosion of collected silicon oxide, and a piping cleaning method using the system.
  • the purpose is to do.
  • the vacuum piping trap system includes a heating unit and a collection unit disposed on the downstream side of the heating unit.
  • the heating unit includes a movable pipe that forms an exhaust passage and a heater that surrounds the movable pipe.
  • the collection unit has a collection case coupled to the heating unit via a reducer, and the collection case can be divided into an upper case and a lower case.
  • a bottomed collection tube accommodated in the lower housing is fixed to the center ring inserted in the connecting portion of the lower housing with the through hole of the center ring as an opening.
  • the upper casing is provided with a cooling cylinder suspended from the inner surface of the upper casing and accommodated in the collection cylinder, and a first collection fin is removably attached to a hollow portion of the cooling cylinder, A second collection fin is detachably attached to the outer peripheral surface of the cooling cylinder, and a discharge port penetrating the side surface of the lower casing and the side surface of the collection cylinder is provided.
  • the cooling cylinder has an outer shape whose diameter gradually decreases from the base end side connected to the upper housing toward the tip, and the hollow portion forms an exhaust passage continuing from the reducer.
  • There is a cooling water filling space that opens near the bottom surface and communicates with a cooling water inlet and a cooling water outlet that penetrates the upper casing.
  • the first collection fin is formed of a non-combustible material, and is composed of three pieces each having a shape corresponding to each of the two linearly divided portions parallel to the diameter of the circular cross section of the internal passage of the cooling cylinder, Of the three pieces, the rectangular piece is arranged on the downstream side in the flow direction so as not to overlap the other two pieces in the flow direction.
  • the second collection fin is formed of a non-combustible material and is disposed at a position where a spiral is drawn, and the protruding length from the outer peripheral surface or the inner peripheral surface is in the axial direction of the cooling cylinder or the collection cylinder. The length gradually increases from the upper housing side to the bottom surface side of the collecting cylinder.
  • the movable pipe has such a property that its direction can be freely changed when removing the collecting part from the vacuum pipe, and for example, a bellows pipe is suitable.
  • the connecting portion is configured by an opposing flange, and a groove portion that is in contact with an edge of the flange is provided on the inner peripheral surface of the annular body separated at one point, and the annular body facing the separation portion of the annular body is provided.
  • the free end side of the bar fixed to one of the end portions is passed through the insertion portion provided at the other end of the annular body, and the tubular member fitted to the free end of the bar is passed in the axial direction of the bar
  • the clamp may be manually moved to and away from each other by a clamp that adjusts the diameter of the annular body by advancing and retreating and changing the interval between the cut-off portions of the annular body.
  • the lower housing may be separable in the flow direction on the bottom surface side from the connecting portion with the upper housing.
  • the separation part that is separable in the lower housing is constituted by opposing flanges, and a groove part that contacts an edge of the flange is provided on an inner peripheral surface of the annular body separated at one point.
  • the free end side of the bar fixed to one of the ends of the annular body opposed at the separation portion is passed through the insertion portion provided at the other end of the annular body and is fitted to the free end of the bar.
  • the cylinder member may be manually contacted and separated by a clamp that adjusts the diameter of the annular body by advancing and retreating in the axial direction of the rod member and changing the interval between the separation portions of the annular body.
  • a butterfly valve may be interposed in a connecting portion between the heating unit and the collecting unit.
  • a pressure gas jet may be provided on the side wall of the repair cylinder.
  • the vacuum pipe trap system according to the present invention is attached to the vacuum pipe extending from the vacuum furnace of the crystal growth apparatus, and before the vacuum pipe is cleaned, the vacuum pipe is filled with air, After the preliminary combustion of silicon oxide, the vacuum pipe is opened.
  • the vacuum pipe may be kept warm in all paths from the exit of the crystal growth furnace to the vacuum pipe trap system.
  • the exhaust gas flowing from the heating unit side into the collection unit is rapidly cooled by the cooling cylinder. And when it collides with the 1st collection fin, the powder of silicon oxide is collected there. Further, the exhaust gas descending while being cooled in the cooling cylinder collides with the bottom surface of the collecting cylinder, and rises in the gap between the cooling cylinder and the collecting cylinder. Then, the remaining silicon oxide that could not be collected by the first collection fin is collected by the second collection fin. That is, the silicon oxide in the exhaust gas can be removed by agglomerating the collection fins.
  • the exhaust passage connecting the heating section and the collection section is expanded by a reducer, and the circular cross section of the internal passage of the cooling cylinder is divided into two linearly divided parts parallel to the diameter. Is arranged so as not to overlap in the flow direction, so that silicon oxide can be efficiently collected without lowering the conductance.
  • the second collection fin has a projecting length from the outer peripheral surface of the cooling cylinder that gradually decreases from the upper housing side to the bottom surface side of the collection cylinder in the axial direction of the cooling cylinder, so that it collides with the bottom surface of the collection cylinder.
  • the area of the flow path where the exhaust gas rises gradually decreases from the bottom side of the collecting cylinder.
  • the spiral is drawn by the second collection fin, the exhaust that collides with the bottom surface of the collection cylinder rises while being accelerated. Therefore, a decrease in conductance can be prevented.
  • the upstream side of the collection unit for collecting silicon oxide is a movable tube
  • the collection unit in a state where the upper housing and the lower housing are connected can be easily opened. You can change the direction.
  • the inside can be easily cleaned by extracting the collecting cylinder integral with the center ring from the lower housing and further removing the collecting fins.
  • the exhaust gas containing silicon oxide is heated until immediately before flowing into the collection part, it can prevent accumulation in parts other than the collection part and can be collected in the collection part. Even if it introduce
  • the lower casing may be separable in the flow direction on the bottom surface side from the connecting portion with the upper casing, and in this case, the cooling casing can be removed while being inserted into the collecting cylinder. For this reason, the cooling cylinder and the collection cylinder are transported to a predetermined cleaning work place while being integrated, and the cooling cylinder is pulled out from the collection cylinder, thereby scattering when the cooling cylinder is pulled out from the collection cylinder. It becomes possible to efficiently clean the powder of the collected substance (such as silicon dioxide generated by the combustion of silicon oxide).
  • the collected substance such as silicon dioxide generated by the combustion of silicon oxide
  • the connecting portion of the upper housing and the lower housing, or the separating portion that can be separated from the lower housing may be configured by opposing flanges, and may be manually contacted and separated.
  • the cooling cylinder and the repair cylinder Can be easily removed, and the labor required for the cleaning work can be further reduced.
  • a groove portion that is in contact with the edge of the flange is provided on the inner peripheral surface of the annular body separated at one point, and the end of the opposite annular body at the separation portion of the annular body is provided.
  • a butterfly valve may be interposed in the connecting part between the heating part and the collecting part.
  • the trace amount of the collected substance powder remaining in the connecting part between the heating part and the collecting part is It can prevent falling and scattering from a heating part by removal work.
  • a pressure gas outlet may be provided on the side wall of the collection tube.
  • the pressure substance is ejected and the powder of the repair material accumulated in the second collection fin Can be blown off and dropped to the bottom of the collection tube. Therefore, the collection part can be cleaned more efficiently.
  • the vacuum pipe trap system according to the present invention since the vacuum pipe trap system according to the present invention is used, the cleaning work can be easily performed. Moreover, since the vacuum pipe is opened after the vacuum pipe is filled with air and the silicon oxide is pre-combusted before the vacuum pipe is cleaned, it is possible to prevent dust explosion of silicon oxide at the time of opening.
  • the vacuum pipe may be kept warm in all paths from the outlet of the vacuum furnace to the vacuum pipe trap system, and in this case, silicon oxide aggregates at a site other than the vacuum pipe trap system. Can be prevented.
  • this vacuum pipe trap system 10 is installed in a vacuum pipe 3 of a vacuum furnace 1 of a crystal growth apparatus and a vacuum pump 2 for keeping the inside of the vacuum furnace 1 in a vacuum state.
  • the vacuum furnace 1 is supported by a pedestal 5 standing on a base 4, and a vacuum pipe 3 opened at the bottom of the vacuum furnace 1 extends through the pedestal 5 toward the vacuum pump 2.
  • the vacuum pipe trap system 10 is installed at a position immediately after the vacuum pipe 3 protrudes from the mount 5.
  • the vacuum pipe trap system 10 includes a heating unit 11 and a collection unit 12 disposed on the downstream side of the heating unit 11.
  • the heating unit 11 includes a bellows pipe 13 (corresponding to a movable pipe of the present invention) that forms an exhaust passage and a heater 14 that surrounds the bellows pipe 13.
  • the heater 14 employs a known jacket heater that can be freely attached to and detached from the pipe, and has a structure that can be removed during cleaning to expose the bellows pipe 13. Therefore, at the time of cleaning work, the direction of the bellows pipe 13 can be changed to a state where it can be easily worked.
  • a butterfly valve 15 is interposed at a connecting portion between the bellows pipe 13 and the reducer 24.
  • the collection unit 12 is connected to the downstream side of the bellows tube 13 via a reducer 24, and the collection housing 20 is connected to the downstream of the reducer 24.
  • a butterfly valve 15 is interposed in a connecting portion between the bellows pipe 13 and the reducer 24.
  • the butterfly valve 15 employs a known butterfly valve in which the pressure conditions and the like are adjusted.
  • the collection housing 20 includes an upper housing 21, a lower housing 22, and a center ring 23 that is inserted in a connecting portion between the upper housing 21 and the lower housing 22.
  • the upper casing 21 forms a disc-like lid that closes the opening of the bottomed cylindrical lower casing 22, and the cooling cylinder 25 extends from the surface disposed inside the casing when attached to the lower casing 22. It is extended.
  • the connecting portion between the upper housing 21 and the lower housing 22 is formed by opposing flanges, and can be manually contacted and separated by a clamp 50.
  • the clamp 50 is formed by forming a chain having a thickness into an annular shape and connecting both ends thereof with connecting insertion rods 52, and an annular portion formed by the chain becomes the annular body 51 of the present invention.
  • a groove portion that is in contact with the edge of the flange is provided, and in a separation portion 53 in which both ends of the chain are arranged to face each other, a bar 54 rotates at one end portion thereof via an axis. It is fixed freely.
  • a tubular material 55 having a rib formed on the outer periphery and a rib formed on the inner periphery is fitted.
  • the bar 54 and the cylinder 55 constitute the connecting insertion bar 52.
  • the free end side of the bar 54 is swingable with respect to the end of the annular body 51 around the fixed end, and passes through an insertion portion provided at the end of the annular body 51 where the bar 54 is not fixed.
  • the interval between the separating portions 53 can be manually changed by rotating the cylindrical member 55 in the circumferential direction and moving it forward and backward in the axial direction of the bar 54.
  • the upper housing 21 and the lower housing 22 can be brought into an airtight connection state or the connection state can be released.
  • the free end side of the bar 54 from the insertion portion at the end of the annular body 51 (indicated by the imaginary line in FIG.
  • the rod 54 can be freely attached to and detached from the flange. It has become.
  • casing 22 is good also as an airtight connection state via the volt
  • the cooling cylinder 25 has an outer shape whose diameter gradually decreases from the proximal end side connected to the upper housing 21 toward the distal end, and the hollow portion forms an exhaust passage continuing from the bellows pipe 13 via the reducer 24. It has become.
  • a plurality of slits extending in the circumferential direction are provided on the inner surface of the hollow portion of the cooling cylinder 25, and the first collection fins 33 are detachably attached.
  • the first collection fin 33 has three pieces each having a shape corresponding to each part obtained by dividing the circular cross section of the internal passage of the cooling cylinder 25 by two straight lines parallel to the diameter, that is, two arcuate pieces 33a and 33b. And one rectangular piece 33c.
  • the arcuate pieces 33a and 33b are arranged at the same position in the flow direction, and the rectangular piece 33c is arranged downstream from the attachment position of the arcuate pieces 33a and 33b in the flow direction so as not to overlap the arcuate pieces 33a and 33b in the flow direction. It is attached.
  • the side wall along the edge part is provided in the edge part parallel to the radial direction of the internal channel
  • a plurality of slits extending in the circumferential direction are also provided on the outer periphery of the cooling cylinder 25, and the second collecting fins 34 are detachably inserted and fixed to the respective slits.
  • Each of the slits has a length obtained by dividing the entire circumference of the provided position into eight equal parts, and further, a position at a predetermined interval on the front end side in the axial direction of the cooling cylinder 25 with respect to the slit provided in the clockwise direction. Is provided.
  • Each of the second collection fins 34 has a shape in which a flat ring is divided into eight in the circumferential direction, and has different radial lengths, that is, heights when attached to the outer peripheral surface of the cooling cylinder 25. The highest one is attached to the proximal end side of the cooling cylinder 25 and the lowest one is attached to the distal end side. And when these 2nd collection fins 34 are attached to the outer peripheral surface of the cooling cylinder 25, a series of 2nd collection fins 34 will be arrange
  • a gap 31 for filling the cooling water is provided inside the peripheral wall of the cooling cylinder 25.
  • the air gap 31 is partitioned at a position facing the circumferential direction of the cooling cylinder 25 in the longitudinal direction of the cooling cylinder 25 via the partition plate 35, leaving a communication portion on the front end side of the cooling cylinder 25.
  • Each part partitioned by the partition plate 35 communicates with one of the cooling water introduction port 26 and the cooling water discharge port 27 that are arranged to face each other in the circumferential direction of the cooling cylinder 25.
  • the cooling water introduction port 26 and the cooling water discharge port 27 penetrate the bottom of the upper casing 21, and supply cooling water to the gap 31 and discharge cooling water from the gap 31.
  • the cooling water supplied from the cooling water inlet 26 descends inside the gap 31, flows into the opposite side of the gap 31 through the communicating portion on the tip side of the cooling cylinder 25, rises inside the gap 31, and discharges the cooling water. It flows out from the outlet 27. Therefore, the exhaust water flowing through the exhaust passage can be cooled by continuous water flow discharged from the cooling water introduction port 26 through the gap 31 and the cooling water discharge port 27.
  • a flange is provided at the edge of the opening of the lower housing 22 so that it can be connected to the upper housing 21.
  • a center ring 23 is inserted in the contact surface between the flange of the lower housing 22 and the upper housing 21, and the outer peripheral surface thereof positions the seal ring 28 (arrangement at the center of the contact surface).
  • a bottomed cylindrical collection tube 29 having a through hole of the center ring 23 as an opening is fixed to the center ring 23.
  • the collecting cylinder 29 is accommodated in the lower casing 22 in a state where the center ring 23 is inserted into the connecting portion of the upper casing 21 and the lower casing 22, and the cooling cylinder 25 is connected to the collecting cylinder 29. It is accommodated in the collecting tube 29.
  • the front end side opening of the cooling cylinder 25 is disposed in the vicinity of the bottom surface of the collection cylinder 29.
  • the exhaust gas flowing into the cooling cylinder 25 from the bellows pipe 13 side descends while being rapidly cooled, and when it collides with the first collection fins 33, the silicon oxide powder aggregates and is collected there.
  • the exhaust gas that has passed through the gap between the collection fins 33 and has further lowered the cooling cylinder 25 collides with the bottom surface of the collection cylinder 29 and rises through the gap between the cooling cylinder 25 and the collection cylinder 29.
  • the area of the flow path where the exhaust gas rises gradually decreases from the bottom surface side of the collection cylinder 29 and is drawn by the second collection fin 34, so that it collides with the bottom surface of the collection cylinder 29.
  • the exhaust rises while being accelerated.
  • the silicon oxide that has not been collected by the first collection fin 33 is aggregated and collected there.
  • the exhaust gas from which the silicon oxide has been removed flows out of the collection unit 12 through the discharge port 32 that penetrates the side surface of the lower housing 22 and the side surface of the collection tube 29.
  • the amount of silicon oxide that can be collected by the collection unit 12, that is, the volume of exhaust gas that can be processed, is determined by the diameter and height of the cooling cylinder 25 and the collection cylinder 29 (for example, the collection cylinder has an inner diameter of 250 mm and a height If the cooling cylinder has an inner diameter of 125 mm and a height of 300 mm, corresponding to three batches of 8-inch silicon crystal production), and if there is a surplus in the capacity of the processed exhaust gas, the next crystal production is performed.
  • the cooling cylinder 25 and the collection cylinder 29 of the collection part 12 will be removed, and the cleaning will be performed.
  • the butterfly valve 15 is interposed in the connecting portion between the bellows tube 13 and the reducer 24, the collected substance powder adhering to the connecting portion between the heating portion 11 and the collecting portion 12 is dropped and scattered.
  • the collection part 12 can be removed without.
  • the cooling cylinder 25 integrated with the upper housing 21 is first captured. Then, the collecting cylinder 29 integrated with the centering 23 is extracted from the lower housing 22. However, when the cooling cylinder 25 is extracted from the collection cylinder 29, the powder of the collected substance in the cooling cylinder 25 may be scattered. There is no problem when the collection part 12 is cleaned on the spot, but when the cleaning work is performed at another place, the cooling cylinder 25 and the collection cylinder 29 are transported to the cleaning work place while being integrated. Is preferred. Therefore, the lower housing 22 may be separable in the flow direction on the bottom surface side from the connecting portion with the upper housing 21.
  • FIG. 5 shows the lower casing that can be separated.
  • the lower casing of the collection casing 20 shown in FIG. 5 is composed of a cylindrical portion 41 and a bottomed cylindrical portion 42.
  • a flange is provided at the edge of each opening of the cylindrical portion 41 and the bottomed cylindrical portion 42.
  • One opening of the cylindrical portion 41 is connected to the upper housing 21, and the other opening is connected to the bottomed cylindrical portion 42.
  • a center ring 43 and a seal ring 44 are interposed between the contact surfaces of the tube portion 41 and the bottomed tube portion 42. Therefore, the bottomed tubular portion 42 can be removed from the tubular portion 41 while the upper casing 21 and the tubular portion 41 are connected. Therefore, it is possible to remove the cooling cylinder 25 and the collection cylinder 29 as a single unit.
  • the total weight of the members to be removed for the cleaning operation is about 30 kg, it is preferable to use a carriage for transportation.
  • the size of the collection unit 12 may be reduced to reduce the weight.
  • a pressure gas ejection port may be provided on the side wall of the repair cylinder 29.
  • the collection material accumulated in the second collection fin 34 by ejecting the pressure gas before opening the collection portion 29 is provided. Can be blown off and dropped onto the bottom of the collecting tube 29. Therefore, the cleaning work of the collection part 12 can be performed more efficiently.
  • the vacuum pipe 3 may be kept warm in all paths from the outlet of the vacuum furnace 1 to the vacuum pipe trap system 10, and in this case, the silicon oxide is prevented from aggregating at a site other than the vacuum pipe trap system 10. can do.

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Abstract

　【課題】捕集した酸化珪素の粉塵爆発を防止しながら、清掃作業に要する手間や時間を低減できるシリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法を提供する。　【解決手段】加熱部と、加熱部の下流側に配置される捕集部を備える。加熱部は排気通路をなす可動管と、可動管を包囲するヒータで構成される。捕集部の捕集筐体は上筐体と下筐体に分割可能とされ、連結部に介挿されるセンターリングに有底の捕集筒が固定され、上筐体の内面から垂下し捕集筒に収容される冷却筒が設けられる。冷却筒の中空部に第一捕集フィンが係脱自在に取り付けられ、冷却筒の外周面に第二捕集フィンが係脱自在に取り付られ、下筐体の側面及び捕集筒の側面を貫通する排出口が設けられる。冷却筒は、基端側から先端に向って径が漸次縮小する外形を有し、レデューサから連続する排気通路をなし、捕集筒の底面近傍で開口する。　

Description

シリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法
　本発明は、半導体材料や太陽電池として用いるシリコンの結晶を得るためのシリコン単結晶成長装置において、真空ポンプの損傷を招き酸化珪素（ＳｉＯ）の粉塵を回収する真空配管トラップシステムと、真空配管の清掃方法に関するものである。
　半導体用のシリコン結晶成長方法として、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が広く使用されている。このＣＺ法を用いた単結晶成長装置では、シリコン結晶（インゴット）の引き上げを行なう真空炉内の真空状態を保つため、真空炉が真空ポンプと配管（以下、真空配管という）で連結されている。ところが、結晶成長工程において真空炉内では酸化珪素が生成されるため、真空炉と真空ポンプを直接連結すると、酸化珪素の粉塵が真空ポンプに侵入し損傷を引き起こすという問題があった。そこで、真空配管には、酸化珪素の粉塵を捕集するためのトラップ（以下、真空配管トラップという）が必要となる。
　真空配管トラップとしては、一般に、流路に直交するフィン（邪魔板）を複数設けた形式のものが広く採用されている。そして、そのような真空トラップは、シリコン単結晶成長装置に限らず、その他半導体の製造に関する装置にも使用されており、これまでに様々なトラップ装置が提案されている。例えば、特開平９－４２５９３号公報及び特開平９－７２４９３号公報には、ハウジング内に排気ガスの流路を形成して凝縮ガスを回収する単数または複数の凝縮板が取り付けられ、ハウジングに設けたガス導入口からガス導出口に至る間の前記流路の抵抗が傾向的に漸増されているトラップが開示されている。このトラップによれば、凝縮ガスはトラップ内において均等に凝縮され、固着物がトラップ内に偏りなく形成される。しかも、ガス導出口近傍では流路抵抗が大きいので、凝縮ガスの素通りが抑制される。
　また、特開２００９－１９００３５号公報には、排気経路に接続されるガスの経路を内部に有した容器により構成され、前記流路が、複数の環状の第１流路と、各前記第１経路の間を接続する第２流路とで構成され、前記第１流路の流路断面積を所定の位置で変化させたトラップ装置が開示されている。このトラップ装置によれば、流路の位置に応じてガスの流速が制御されるので、流速の比較的小さいところでは固形物の蓄積が促進される。一方、流速の比較的大きいところでは固形物の蓄積が回避される。したがって、流路中の所定の位置に固形物を蓄積させることが可能であるとともに、流路のコンダクタンスを低下させたくないところには固形物を蓄積させないようにすることができる
特開平９－４２５９３号公報 特開平９－７２４９３号公報 特開２００９－１９００３５号公報
　しかしながら、多数のフィンを有するトラップ装置は、清掃に手間や時間を要するという問題があった。また、酸化珪素の堆積したトラップ装置を清掃するために大気開放すると粉塵爆発を起こすおそれがあるものの、従来のトラップ装置には、その対策の施されているものがなく、清掃作業には粉塵爆発の危険を伴うという問題があった。
　そこで、本発明は、捕集した酸化珪素の粉塵爆発を防止しながら、清掃作業に要する手間や時間を低減できるシリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る真空配管トラップシステムは、加熱部と、加熱部の下流側に配置される捕集部を備える。前記加熱部は排気通路をなす可動管と、前記可動管を包囲するヒータで構成される。
　前記捕集部は、前記加熱部にレデューサを介して連結された捕集筐体を有し、前記捕集筐体が上筐体と下筐体に分割可能とされ、前記上筐体及び前記下筐体の連結部に介挿されるセンターリングに、前記センターリングの貫通孔を開口とし前記下筐体に収容される有底の捕集筒が固定される。前記上筐体には前記上筐体の内面から垂下し前記捕集筒に収容される冷却筒が設けられ、前記冷却筒の中空部に第一捕集フィンが係脱自在に取り付けられ、前記冷却筒の外周面に第二捕集フィンが係脱自在に取り付られ、前記下筐体の側面及び前記捕集筒の側面を貫通する排出口が設けられる。
　前記冷却筒は、前記上筐体に連結された基端側から先端に向って径が漸次縮小する外形を有し、その中空部が前記レデューサから連続する排気通路をなし、前記捕集筒の底面近傍で開口し、前記上筐体を貫通する冷却水導入口と冷却水排出口に連通する冷却水充填空間を有する。
　前記第一捕集フィンは、不燃性の材質で形成され、前記冷却筒の内部通路の円形横断面を直径と平行する二本の直線分割した各部に各々対応する形状の三片で構成され、前記三片のうち矩形片が流れ方向の下流側に、他の二片と流れ方向に重ならない配置とされる。
　前記第二捕集フィンは不燃性の材質で形成され、螺旋を描く位置に配置され、前記外周面又は前記内周面からの突出長が、前記冷却筒又は前記捕集筒の軸性方向に前記上筐体側から前記捕集筒の底面側に漸次長くなる。
　本発明に係る真空配管トラップシステムにおいて、可動管とは、捕集部を真空配管から取り外す際にその向きを自在に変更できる性状を持つものであり、例えば、ベローズ管が好適である。
　前記連結部は、対向するフランジで構成され、１点で切り離された環状体の内周面に前記フランジの縁に接する溝部が設けられ、前記環状体の切離部において対向する前記環状体の端部の一方に固定した棒材の自由端側を、前記環状体の他方の端部に設けた挿通部に通し、前記棒材の自由端に嵌められた筒材を前記棒材の軸線方向に進退させ、前記環状体の切離部の間隔を変えることにより前記環状体の径を調整するクランプにより、手動で接離自在とされていてもよい。
　前記下筐体は、前記上筐体との連結部から底面側において流れ方向に分離可能とされていてもよい。
　前記下筐体において分離可能とされている分離部は、対向するフランジで構成され、１点で切り離された環状体の内周面に前記フランジの縁に接する溝部が設けられ、前記環状体の切離部において対向する前記環状体の端部の一方に固定した棒材の自由端側を、前記環状体の他方の端部に設けた挿通部に通し、前記棒材の自由端に嵌められた筒材を前記棒材の軸線方向に進退させ、前記環状体の切離部の間隔を変えることにより前記環状体の径を調整するクランプにより、手動で接離自在とされていてもよい。
　前記加熱部と前記捕集部の連結部にバタフライバルブが介装されていてもよい。
　前記補修筒の側壁に、圧力気体の噴出口が設けられていてもよい。
　本発明に係る配管清掃方法では、本発明に係る真空配管トラップシステムを、結晶成長装置の真空炉から延びる真空配管に取り付け、前記真空配管の清掃を行う前に、前記真空配管に空気を満たし、酸化珪素の予備燃焼を行なった後、前記真空配管の開放作業を行なう。
　本発明に係る配管清掃方法において、前記真空配管を、前記結晶成長炉の出口から前記真空配管トラップシステムに至る全経路で保温してもよい。
　本発明に係る真空配管トラップシステムによれば、加熱部側から捕集部に流入した排気は、冷却筒で急速に冷却される。そして、第一捕集フィンに衝突したとき、酸化珪素の粉末がそこに捕集される。更に、冷却筒の中を冷却されながら下降した排気は、捕集筒の底面に衝突し、冷却筒と捕集筒の隙間を上昇する。そして、第一捕集フィンで捕集し切れなかった残りの酸化珪素が、第二捕集フィンで捕集される。すなわち、排気中の酸化珪素を捕集フィンに凝集させることで、取り除くことができる。
　また、加熱部と捕集部を繋ぐ排気通路をレデューサで拡径し、更に、冷却筒の内部通路の円形横断面を直径と平行する二本の直線分割した各部に各々対応する形状の三片を、流れ方向に重ならない配置とすることで、コンダクタンスを低下させることなく、酸化珪素を効率良く捕集することができる。
　更に、第二捕集フィンは、冷却筒の外周面からの突出長が、冷却筒の軸性方向に上筐体側から捕集筒の底面側に漸次短くなるため、捕集筒の底面に衝突した排気が上昇する流路面面積は、捕集筒の底面側から漸次小さくなる。しかも、第二捕集フィンにより螺旋を描くものとなっているため、捕集筒の底面に衝突した排気は加速されながら上昇することになる。そのため、コンダクタンスの低下を防ぐことができる。
　更にまた、酸化珪素を捕集する捕集部の上流側を可動管としたことで、上筐体及び下筐体が連結された状態にある捕集部の開放作動を行ない易い状態に、適宜その向きを変えることができる。また、センターリングと一体の捕集筒を下筐体から抜き取り、更に、捕集フィンを取り外すことで、内部を容易に清掃することができる。一方、酸化珪素を含む排気は、捕集部に流入する直前まで加熱されているので、捕集部以外の部位における堆積を防ぎ、捕集部内で捕集することができるので、開放前に空気を導入しても、捕集部以外の部位における酸化珪素の燃焼が生じることはない。従って、捕集部を開放する前に、予め、酸化珪素を安全に燃焼させることが可能となり、開放時の粉塵爆発を防ぐことができる。
　下筐体は、上筐体との連結部から底面側において流れ方向に分離可能としてもよく、この場合、冷却筒が捕集筒に挿入された状態で、取り外すことができる。そのため、冷却筒と捕集筒を一体のまま所定の清掃作業場所まで運搬し、冷却筒を捕集筒から引抜く作業をそこで行なうことにより、冷却筒を捕集筒から引抜く際に飛散する捕集物質（酸化珪素の燃焼により生成した二酸化珪素など）の粉体の清掃を効率良く行なうことが可能となる。
　上筐体と下筐体の連結部、或いは下筐体の分離可能とされている分離部を、対向するフランジで構成し、手動で接離自在としてもよく、この場合、冷却筒と補修筒の取り外しを容易に行うことができ、清掃作業に要する手間を更に削減できる。なお、手動で接離自在とするには、１点で切り離された環状体の内周面にフランジの縁に接する溝部が設けられ、環状体の切離部において対向する環状体の端部の一方に固定した棒材の自由端側を、環状体の他方の端部に設けた挿通部に通し、棒材の自由端に嵌められた筒材を棒材の軸線方向に進退させ、環状体の切離部の間隔を変えることにより環状体の径を調整するクランプが好適である。
　加熱部と捕集部の連結部にバタフライバルブが介装してもよく、この場合、加熱部と捕集部との連結部に残るした微量の捕集物質の粉体が、捕集部の取り外し作業で加熱部から落下し飛散することを防ぐことができる。
　捕集筒の側壁に、圧力気体の噴出口が設けられていてもよく、この場合、捕集部を開放する前に、圧力気体を噴出させ第二捕集フィンに蓄積した補修物質の粉体を吹き飛ばし捕集筒の底部に落下させることができる。そのため、捕集部の清掃作業をより効率よく行なうことができる。
　本発明に係る配管清掃方法では、本発明に係る真空配管トラップシステムを使用しているため、清掃作業を容易に行なうことができる。また、真空配管の清掃を行う前に、真空配管に空気を満たし、酸化珪素の予備燃焼を行なった後に真空配管の開放作業を行なうため、開放時における酸化珪素の粉塵爆発を防ぐことができる。
　本発明に係る配管清掃方法において、真空配管を、真空炉の出口から真空配管トラップシステムに至る全経路で保温してもよく、この場合、酸化珪素が真空配管トラップシステム以外の部位で凝集することを防止することができる。
本発明に係る真空配管トラップシステムの実施形態を示し、捕集部を破断した正面図である。 上筐体を除いた捕集部の平面図である。 同真空配管トラップシステムの結晶成長装置における設置状態を示す装置構成図である。 クランプの平面図である。 捕集部の他の実施形態を示す一部破談正面図である。
　図１～４を参照しながら、本発明に係る真空配管トラップシステムの実施形態を説明する。図３に示すように、この真空配管トラップシステム１０は、結晶成長装置の真空炉１と、その内部を真空状態に保つための真空ポンプ２との真空配管３内に設置されている。真空炉１は土台４に立てられた架台５に支持されており、真空炉１の底に開口する真空配管３は架台５の中を通り真空ポンプ２に向って延びている。真空配管トラップシステム１０は、真空配管３が架台５の中から突出した直後の位置に設置されている。
　真空配管トラップシステム１０は、加熱部１１と、加熱部１１の下流側に配置される捕集部１２を備えている。加熱部１１は排気通路をなすベローズ管１３（本発明の可動管に相当）と、ベローズ管１３を包囲するヒータ１４で構成される。ヒータ１４には、配管に対して自在に着脱できる公知のジャケットヒータが採用されており、清掃時には取り外してベローズ管１３を露出させることができる構造となっている。そのため、清掃作業時には、ベローズ管１３の向きを作業し易い状態に変えることができる。ベローズ管１３とレデューサ２４の連結部には、バタフライバルブ１５が介装されている。
　捕集部１２は、ベローズ管１３の下流側にレデューサ２４を介して連結され、レデューサ２４の下流には捕集筐体２０が連結されている。なお、ベローズ管１３とレデューサ２４の連結部には、バタフライバルブ１５が介装されている。バタフライバルブ１５には、圧力条件等が調整された公知のバタフライバルブが採用されている。
　捕集筐体２０は、上筐体２１と、下筐体２２と、上筐体２１及び下筐体２２の連結部に介挿されるセンターリング２３とで構成される。上筐体２１は、有底筒状の下筐体２２の開口を塞ぐ円盤状の蓋体をなし、下筐体２２に取り付けられた状態において筐体内側に配置される面から冷却筒２５が延出している。また、上筐体２１と下筐体２２の連結部は、対向するフランジで構成され、クランプ５０により手動で接離自在とされている。
　図４に示すように、クランプ５０は、厚みを有するチェーンを環状とし、その両端を接続用挿通棒５２で接続したもので、チェーンにより形成された環状部分が本発明の環状体５１となっている。環状体５１の内周面には前記フランジの縁に接する溝部が設けられ、チェーンの両端が対向配置されている切離部５３において、その一方の端部に棒材５４が軸を介して回転自在に固定されている。また、棒材５４の自由端側には、外周に羅条が形成され、内周に羅条の形成された筒材５５が嵌められている。そして、これら棒材５４と筒材５５が接続用挿通棒５２を構成するものとなっている。
　棒材５４の自由端側は、固定端を中心として環状体５１の端部に対し揺動自在とされ、環状体５１の棒材５４の固定されていない端部に設けられた挿通部に通した状態で、筒材５５を周方向に回転させ棒材５４の軸線方向に進退させることで、切離部５３の間隔を手動で変えることができるものとなっている。そして、環状体５１の径を手動により調整することで、上筐体２１と下筐体２２を気密な連結状態とし、或いは連結状態を解除することが可能となっている。また、棒材５４の自由端側を環状体５１の端部の挿通部から外した状態（図４の想像線で示す状態）とすることで、フランジへの着脱を自在に行うことができるものとなっている。ただし、上筐体２１と下筐体２２の連結部は、フランジに設けた貫通孔に挿通したボルトを介して気密な連結状態としてもよい。
　冷却筒２５は、上筐体２１に連結された基端側から先端に向って径が漸次縮小する外形を有し、その中空部がレデューサ２４を介しベローズ管１３から連続する排気通路をなすものとなっている。冷却筒２５の中空部内面には、周方向に伸びる複数のスリットが設けられ、第一捕集フィン３３が係脱自在に取り付けられている。第一捕集フィン３３は、冷却筒２５の内部通路の円形横断面を、直径と平行する二本の直線で分割した各部に各々対応する形状の三片、すなわち、二つの弓形片３３ａ、３３ｂと、一つの矩形片３３ｃで構成されている。弓形片３３a、３３ｂは、流れ方向の同じ位置に配置され、矩形片３３ｃは、弓形片３３a、３３ｂの取付位置から流れ方向の下流側に、弓形片３３ａ、３３ｂと流れ方向に重ならない配置で取り付けられている。また、第一補修フィン３３ａ、３３ｂ、３３ｃの内部通路の径方向に平行する縁部には、縁部に沿った側壁が設けられている。更に、弓形片３３ａ、３３ｂにおいては冷却筒２５の内面と前記側壁に、矩形片３３ｃにおいては前記側壁同士に挟まれて形成された空間を複数に仕切る仕切板が、側壁に直行する向きで複数設けられている。
　一方、冷却筒２５の外周にも、周方向に伸びる複数のスリットが設けられており、それらスリットの各々に第二捕集フィン３４が係脱自在に差込み固定されている。スリットの各々は設けられる位置の全周を８等分した長さとされ、更に、時計回りの場合において前に設けられたスリットに対し冷却筒２５の軸線方向先端側に所定の間隔を開けた位置に設けられている。第二捕集フィン３４の各々は、扁平リングを円周方向に８分割した形状をなし、各々の半径方向の長さ、すなわち、冷却筒２５の外周面に取り付けたときの高さが異なるものとされ、高さの最も高いものが冷却筒２５の基端側に、最も低いものが先端側に取り付けられている。そして、これら第二捕集フィン３４を冷却筒２５の外周面に取り付けると、一連の第二捕集フィン３４が螺旋を描く位置に配置されるものとなっている。
　更に、冷却筒２５の周壁内部には冷却水を充填する空隙３１が設けられている。この空隙３１は、冷却筒２５の周方向における対向位置で、仕切板３５を介して冷却筒２５の長手方向に、冷却筒２５の先端側の連通部を残して仕切られている。また、仕切板３５で仕切られた各部は、冷却筒２５の周方向に対向配置されている冷却水導入口２６又は冷却水排出口２７の一方と連通している。冷却水導入口２６と冷却水排出口２７は、上筐体２１の底部を貫通しており、空隙３１への冷却水の供給と空隙３１からの冷却水の排出を行なうものとなっている。すなわち、冷却水導入口２６から供給した冷却水は、空隙３１内部を下降し、冷却筒２５の先端側の連通部を通って空隙３１の反対側に流れ込み、空隙３１内部を上昇し冷却水排出口２７から流出する。そのため、冷却水導入口２６から空隙３１を経て冷却水排出口２７で排出される連続的な通水により、排気通路を流れる排気の冷却を行なうことができる。
　下筐体２２の開口の縁にはフランジが設けられ、上筐体２１と連結できるものとなっている。下筐体２２のフランジと上筐体２１との密着面にはセンターリング２３が介挿され、その外周面よってシールリング２８の位置決め（密着面の中央への配置）をなすものとなっている。また、センターリング２３には、センターリング２３の貫通孔を開口とする有底円筒状の捕集筒２９が固定されている。捕集筒２９は、センターリング２３が上筐体２１と下筐体２２の連結部に介挿された状態において、下筐体２２に収容されるものとされ、前記冷却筒２５は、この捕集筒２９に収容される。そして、冷却筒２５の先端側開口は、捕集筒２９の底面近傍に配置されることになる。
　ベローズ管１３側から冷却筒２５に流入した排気は急速に冷却されながら下降し、第一捕集フィン３３に衝突したとき、酸化珪素の粉末はそこに凝集し捕集される。捕集フィン３３の隙間を通過し冷却筒２５を更に下降した排気は、捕集筒２９の底面に衝突し冷却筒２５と捕集筒２９の隙間を上昇する。このとき排気が上昇する流路面面積は、捕集筒２９の底面側から漸次小さくり、しかも第二捕集フィン３４により螺旋を描くものとなっているため、捕集筒２９の底面に衝突した排気は加速されながら上昇する。また、第一捕集フィン３３で捕集されなかった酸化珪素は、排気が第二補修フィン３４に衝突したとき、そこに凝集し捕集される。そして、酸化珪素が除去された排気は、下筐体２２の側面及び捕集筒２９の側面を貫通する排出口３２を通って捕集部１２の外部へ流出する。
　真空炉１での結晶製造が完了した後、真空炉１、真空配管３、及び真空配管トラップシステム１０には、空気が導入される。このとき、捕集部１２で捕集した酸化珪素の燃焼が行なわれる。捕集部１２により捕集できる酸化珪素の量、すなわち処理できる排気の容量は、冷却筒２５及び捕集筒２９の径と高さにより決まるが（例えば、捕集筒を内計２５０ｍｍ、高さ４００ｍｍと、冷却筒を内径１２５ｍｍ、高さ３００ｍｍとした場合、８インチのシリコン結晶製造３バッチ分相当）、処理した排気の容量に余裕がある場合は、続けて次の結晶製造を行なう。そして、排気した排気の容量、すなわち、結晶製造を行なった回数が設計値に到達したら、捕集部１２の冷却筒２５と捕集筒２９を取り外し、その清掃を行なう。このとき、ベローズ管１３とレデューサ２４の連結部にバタフライバルブ１５が介装されているため、加熱部１１と捕集部１２との連結部に付着した捕集物質の粉末の落下・飛散を招くことなく、捕集部１２を取り外すことができる。
　捕集部１２の取り外し作業では、ベローズ管１３とレデューサ２４の連結を解除し、上筐体２１と下筐体２２の連結を解除した後、まず上筐体２１と一体の冷却筒２５を捕集筒２９から抜き取り、次にセンタリング２３と一体の捕集筒２９を下筐体２２から抜き取ることになる。しかしながら、冷却筒２５を捕集筒２９から抜き取るとき、冷却筒２５内の捕集物質の紛体が飛散することがある。捕集部１２の清掃作業をその場で行なう場合には問題無いが、清掃作業を別の場所で行なう場合には、冷却筒２５と捕集筒２９を一体のまま清掃作業場所まで運搬することが好ましい。そこで、下筐体２２を、上筐体２１との連結部から底面側において流れ方向に分離可能としてもよい。
　図５に、分離可能とされた下筐体を示す。なお、図５において、図１～４に示す実施形態と実質的に同じ部分には、同じ符号を付し、その説明を省略するものとする。
　図５に示す捕集筐体２０の下筐体は、筒部４１と有底筒部４２とで構成されている。筒部４１と有底筒部４２の各開口の縁にはフランジが設けられている。そして、筒部４１の一方の開口は上筐体２１に連結され、他方の開口は有底筒部４２に連結されている。また、筒部４１と有底筒部４２との密着面にはセンターリング４３とシールリング４４が介挿されている。そのため、上筐体２１と筒部４１を連結させたまま、有底筒部４２を筒部４１から取り外すことができる。従って、冷却筒２５と捕集筒２９を一体のまま外すことが可能となる。
　なお、上記いずれの実施形態においても、清掃作業のために取り外す部材の総重量はおよそ３０ｋｇとなるため、運搬には台車を使用することが好ましい。また、クランプ５０を構成する環状体５１のように切離部を有し下筐体２２や筒部４１に着脱自在の環状体を利用し、把持部を取り付けることが好ましい。更に、清掃作業の回数を増やすことが可能な場合には、捕集部１２の寸法を小さいものとし、軽量化を図ってもよい。
　更にまた、補修筒２９の側壁に、圧力気体の噴出口を設けもよい、この場合、捕集部２９を開放する前に、圧力気体を噴出させ第二捕集フィン３４に蓄積した補集物質の粉体を吹き飛ばし捕集筒２９の底部に落下させることができる。そのため、捕集部１２の清掃作業をより効率よく行なうことができる。
　更にまた、真空配管３を、真空炉１の出口から真空配管トラップシステム１０に至る全経路で保温してもよく、この場合、酸化珪素が真空配管トラップシステム１０以外の部位で凝集することを防止することができる。
１　　真空炉
２　　真空ポンプ
３　　真空配管
４　　土台
５　　架台
１０　真空配管トラップシステム
１１　加熱部
１２　捕集部
１３　ベローズ管
１４　ヒータ
１５　バタフライバルブ
２０　捕集筐体
２１　上筐体
２２　下筐体
２３　センターリング
２４　レデューサ
２５　冷却筒
２６　冷却水導入口
２７　冷却水排出口
２８　シールリング
２９　捕集筒
３１　空隙
３２　排出口
３３ａ、３３ｂ　第一捕集フィン
３４　第二捕集フィン
３５　仕切板
４１　筒部
４２　有底筒部
５０　クランプ
５１　環状体
５２　接続用挿通棒
５３　切離部
５４　棒材
５５　筒体

Claims (8)

  1. 　加熱部と、加熱部の下流側に配置される捕集部とを備え、
    　前記加熱部は排気通路をなす可動管と、前記可動管を包囲するヒータで構成され、
    　前記捕集部は、前記加熱部にレデューサを介して連結された捕集筐体を有し、前記捕集筐体が上筐体と下筐体に分割可能とされ、前記上筐体及び前記下筐体の連結部に介挿されるセンターリングに、前記センターリングの貫通孔を開口とし前記下筐体に収容される有底の捕集筒が固定され、前記上筐体には前記上筐体の内面から垂下し前記捕集筒に収容される冷却筒が設けられ、前記冷却筒の中空部に第一捕集フィンが係脱自在に取り付けられ、前記冷却筒の外周面に第二捕集フィンが係脱自在に取り付られ、前記下筐体の側面及び前記捕集筒の側面を貫通する排出口が設けられ、
    　前記冷却筒は、前記上筐体に連結された基端側から先端に向って径が漸次縮小する外形を有し、その中空部が前記レデューサから連続する排気通路をなし、前記捕集筒の底面近傍で開口し、前記上筐体を貫通する冷却水導入口と冷却水排出口に連通する冷却水充填空間を有し、
    　前記第一捕集フィンは、不燃性の材質で形成され、前記冷却筒の内部通路の円形横断面を直径と平行する二本の直線で分割した各部に各々対応する形状の三片で構成され、前記三片のうち矩形片が流れ方向の下流側に、他の二片と流れ方向に重ならない配置とされ、
    　前記第二捕集フィンは不燃性の材質で形成され、螺旋を描く位置に配置され、前記外周面からの突出長が前記冷却筒の軸性方向に前記上筐体側から前記捕集筒の底面側に漸次短くなることを特徴とするシリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム。
  2. 　前記連結部は、対向するフランジで構成され、１点で切り離された環状体の内周面に前記フランジの縁に接する溝部が設けられ、前記環状体の切離部において対向する前記環状体の端部の一方に固定した棒材の自由端側を、前記環状体の他方の端部に設けた挿通部に通し、前記棒材の自由端に嵌められた筒材を前記棒材の軸線方向に進退させ、前記環状体の切離部の間隔を変えることにより前記環状体の径を調整するクランプにより、手動で接離自在とされている請求項１に記載の真空配管トラップシステム。
  3. 　前記下筐体は、前記上筐体との連結部から底面側において流れ方向に分離可能とされている請求項１に記載の真空配管トラップシステム。
  4. 　前記下筐体において分離可能とされている分離部は、対向するフランジで構成され、１点で切り離された環状体の内周面に前記フランジの縁に接する溝部が設けられ、前記環状体の切離部において対向する前記環状体の端部の一方に固定した棒材の自由端側を、前記環状体の他方の端部に設けた挿通部に通し、前記棒材の自由端に嵌められた筒材を前記棒材の軸線方向に進退させ、前記環状体の切離部の間隔を変えることにより前記環状体の径を調整するクランプにより、手動で接離自在とされている請求項３に記載の真空配管トラップシステム。
  5. 　前記加熱部と前記捕集部の連結部にバタフライバルブが介装されている請求項１、２、３又は４に記載の真空配管トラップシステム。
  6. 　前記補修筒の側壁に、圧力気体の噴出口が設けられている請求項１、２、３、４又５に記載の真空配管トラップシステム
  7. 　請求項１、２、３、４、５又は６のいずれかに記載の真空配管トラップシステムを、結晶成長装置の真空炉から延びる真空配管に取り付け、前記真空配管の清掃を行う前に、前記真空配管に空気を満たし、酸化珪素（ＳｉＯ）の予備燃焼を行なった後、前記真空配管の開放作業を行なうことを特徴とする配管清掃方法。
  8. 　前記真空配管を、前記真空炉の出口から前記真空配管トラップに至る全経路で保温する請求項７に記載の配管清掃方法。
PCT/JP2011/066502 2011-07-20 2011-07-20 シリコン単結晶成長装置の真空配管トラップシステム及びそのシステムを利用した配管清掃方法 WO2013011582A1 (ja)

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