(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法による単結晶引上げ装置において、単結晶引上げ装置を構成するメインチャンバおよびプルチャンバに近接する高さ方向の所望の位置に高所作業をするための操作デッキを設備し、該操作デッキ上に、少なくとも単結晶上下動・回転動用および単結晶棒取り出し装置用リモートコントローラの手元操作スイッチを具備して成ることを特徴とする単結晶引上げ装置。
【請求項２】
前記操作デッキの位置が、プルチャンバの単結晶棒取り出し用ドアの対応位置であることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上げ装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により、単結晶棒を成長させる単結晶引上げ装置の構造に関するものである。
背景技術
図３に例示した半導体や酸化物等の単結晶製造に用いられる従来のチョクラルスキー法単結晶引上げ装置１において、メインチャンバ２内で成長させた単結晶棒１０を該装置から外へ取り出す際には、メインチャンバ２の上部に立設されたプルチャンバ３内へ単結晶棒１０を上昇させて取り込み、ゲートバルブ２８を閉じてプルチャンバ３とメインチャンバ２とを遮断し、単結晶棒１０の冷却を待つ。次にプルチャンバ３の単結晶棒取り出し用ドア３１を開けて、不図示の単結晶棒取り出し装置により単結晶棒直胴部を確実に抱えて単結晶引上げ装置１の外に取り出している。
この作業工程では、ワイヤ１４につながる種ホルダ１３に保持されている種結晶１１から単結晶棒１０を切り離すために、種絞り部１２をニッパ等で切断する作業と、単結晶棒取り出し装置へ移す作業があり、作業者９はこれらの作業を目視によって手作業で切断したり、同時に単結晶棒取り出し装置や単結晶上下動・回転動機構の移動部の操作も作業に合わせて行なっている。
また、一つのルツボから複数本の単結晶を引上げるマルチプリング法（ｍｕｌｔｉ  ｐｕｌｌｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いた単結晶の引上げでは、プルチャンバ３内に、原料を装填し、ルツボ５内に原料の追加投入を行う作業もある。この時のプルチャンバ３への追加原料あるいは原料を入れた容器の出し入れにも、単結晶棒取り出しと同じような作業、操作が行われている。
そして昨今の単結晶棒の高重量化、長尺化に伴って、メインチャンバ２もプルチャンバ３も大型化し、作業者９の高所作業が必要になっているのが現状である。
従来の大型機での作業は、例えば図３のように、作業フロア２１より踏み台２２を使ってメインチャンバ２の上に乗り、単結晶棒１０の切り離し作業を片手作業によって行うことがあった。また、踏み台２２に代わり図４のような電動リフタ２４を使用する場合でも、身体を乗り出してプルチャンバ３の方に身体を寄せないと、単結晶棒には手が届かなくなってしまうこともあった。
また、単結晶棒１０の取り出しに伴う各移動部の操作については、メインチャンバ２上または電動リフタ２４上で目視確認する作業者９と、下で各移動部のスイッチを操作する作業者との二人一組の作業が必要になっている。
一方、前述したようなプルチャンバ３への追加原料の装填作業でも、単結晶の大型化に伴い、例えばシリコン単結晶の引上げにおいては、一度にプルチャンバ内に投入する多結晶シリコンの量は１００ｋｇ以上にも達しており、これにより多結晶原料をいれた容器あるいは原料ロッドそのものも非常に大きなものとなってきている。この理由から、これら大型の高重量物を取り扱うためにもより安全確実な足場が必要となっていた。
以上の様に大型引上げ装置からの単結晶棒の切り離し、取り出し作業、或は追加原料の装填作業は、作業者による手作業であり、かつ複数の作業者による作業となっているのが現状である。
発明の開示
そこで、本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、例えば成長させた単結晶棒を単結晶引上げ装置から外へ取り出す際の作業、あるいはマルチプリング法で原料をプルチャンバから追加投入する作業において、結晶の高重量化、長尺化に伴って生じる高所作業時における作業者の安全性をさらに向上させ、かつ作業の確実性を向上させ、省力化を図ることのできる単結晶引上げ装置を提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するため本発明は、チョクラルスキー法による単結晶引上げ装置において、単結晶引上げ装置を構成するメインチャンバおよびプルチャンバに近接する高さ方向の所望の位置に高所作業をするための操作デッキを設備して成ることを特徴とする単結晶引上げ装置である。
このように構成された単結晶引上げ装置を使用してプルチャンバ内に取り込まれた単結晶棒を種結晶から切り離して外に取り出す作業を行えば、作業者は広い操作デッキ上で安定した姿勢で、単結晶棒に接近して操作することができるので、作業の確実性が向上し、かつ作業者の安全性をさらに向上することができる単結晶引上げ装置となる。
この場合、操作デッキの位置が、プルチャンバの単結晶棒取り出し用ドアの対応位置であることが望ましい。
このように、操作デッキの位置を、プルチャンバの単結晶棒取り出し用ドアの対応位置、例えば、操作デッキの床面を、プルチャンバの単結晶棒取り出し用ドアの下端部に合わせれば、種結晶から単結晶棒を切り離す作業においては、作業者は最大限単結晶棒に近寄ることができ、簡単にニッパ等の作業用具を取り扱うことができ、単結晶棒に無理な力を掛けることは殆どないので、種絞り部分の切断作業をスムースに行うことができる。また、単結晶上下動・回転動機構や単結晶棒取り出し装置の移動部操作を目視で確実に行うことができるので、作業の確実性と作業者の安全性のさらなる向上を図ることができる単結晶引上げ装置となる。
さらに、この場合、前記操作デッキ上に、少なくとも単結晶上下動、回転動用および単結晶棒取り出し装置用リモートコントローラの手元操作スイッチを具備したものとすることができる。
このようにすると、作業者は従来のように二人掛りで上手と下手に別れて連絡を取り合って行っていた単結晶棒の切り離し作業および取り出し作業を、一人で目視により確認しながら手元で必要な移動部の操作ができるので、より一層確実な作業が可能となると共に省力化も兼ね備えた単結晶引上げ装置となる。
本発明のＣＺ法による単結晶引上げ装置によれば、メインチャンバおよびプルチャンバに近接した操作デッキを設け、そこに引上げ機移動部を操作するリモートコントローラを具備したことにより、作業者の作業姿勢がより安定し、単結晶棒に接近して目視により手作業もリモートコントローラ操作も可能となり、特に成長した単結晶棒を単結晶引上げ装置から外へ取り出す作業における、結晶の高重量化、長尺化に伴って生じる高所作業時における作業者の安全性をさらに向上させ、かつ作業の確実性の向上と省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の操作デッキを設備した単結晶引上げ装置の概略正面図である。
図２は、本発明の操作デッキを設備した単結晶引上げ装置の概略平面図である。
図３は、従来の踏み台による単結晶棒取り出し作業を表す概略説明図である。
図４は、従来の電動リフタによる単結晶棒取り出し作業を表す概略説明図である。
発明を実施するための最良の形態
以降、単結晶取り出し作業を中心に、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、従来のＣＺ法によるシリコン単結晶引上げ装置では、例えば成長させた単結晶棒をプルチャンバから取り出す際に、作業者はメインチャンバの上で、不安定な姿勢での作業を行なっている場合があり、その原因を調査、究明したところ、近年の高重量化、長尺化によるチャンバの大型化のため作業者のチャンバ周囲での高所作業が多くなっていることを見出し、これを解決すべく本発明を完成させた。
先ず、本発明のＣＺ法による単結晶引上げ装置の構成例を図１の概略正面図と図２の概略平面図により説明する。
図１に示すように、この単結晶引上げ装置１は、メインチャンバ２とその上に立設されたプルチャンバ３とから成り、これら両チャンバ間には両チャンバを連通または遮断するゲートバルブ２８が介設されている。
そしてメインチャンバ２内に設けられたルツボ５と、ルツボ５の周囲に配置された黒鉛ヒータ（不図示）と、ルツボ５を回転させるルツボ支持軸７及びルツボ上下回転駆動機構８とから構成され、ルツボ５は外側が黒鉛ルツボ、内側が石英ルツボからなっており、内側の石英ルツボにはシリコン融液（湯）６を収容し、黒鉛ヒータの外側周囲には断熱材（不図示）が配置されている。
一方、作業者が結晶成長作業等の通常作業を行う作業フロア２１上には、フレーム柱１８とフレーム桁１９から成るフレーム１７が前記両チャンバ２、３を囲うように作業フロア２１の下階にある引上げ機付帯設備を配置したユーティリティーフロア（不図示）から立設されており、フレーム１７の上部中央にはワイヤ１４を回転又は巻取る単結晶上下動・回転動機構１５がプルチャンバ３の上に取付けられている。ワイヤ１４の下端には種ホルダ１３によってシリコン種結晶１１が保持されている。
さらに、図２に示したように、メインチャンバ２の上に設けられたプルチャンバ３には、単結晶棒取り出し用ドア３１が取付けられ、ドア３１の近傍には単結晶棒を抱えるアームを持った単結晶棒取り出し装置３０が配設されている。
そして、メインチャンバ２およびプルチャンバ３に近接する高さ方向の所望の位置に操作デッキ４を設備している。図１および図２の例では、操作デッキ４の位置をプルチャンバ３の単結晶棒取り出し用ドア３１の対応位置とし、ドア３１の下端部に操作デッキ４の床面を合わせている。
この操作デッキ４は、床面積を出来るだけ広くとり、フレーム１７に取り付けられ、振動対策上両チャンバとは接続しないようにしている。また、操作デッキ４の周辺には、作業者の安全対策として手すり２９を設け、作業者９は階段２０で操作デッキ４への昇降を可能としている。
さらに、操作デッキ４には、単結晶上下動・回転動用および単結晶棒取り出し装置用のサブ操作盤２６を設け、該サブ操作盤２６上にリモートコントローラ２７を常時具備している。作業者９は、単結晶棒の切り離し・取り出し作業時には、リモートコントローラ２７を携帯し、単結晶棒の傍で手作業しながら手元操作スイッチを操作して各駆動装置の操作信号を発信することができる。従って、従来のように二人で作業する必要はなく、一人で確実かつ正確に作業することができる。メイン操作盤２５は、作業フロア２１上に設置されている。
次に、上記ＣＺ法の単結晶引上げ装置１による単結晶育成、取り出し方法について説明する。
まず、ルツボ５内でシリコンの高純度多結晶原料を融点（約１４２０℃）以上に加熱して融解する。そして、ワイヤ１４を繰り出すことにより融液６の表面略中心部に種ホルダ１３に保持した種結晶１１の先端を接触又は浸漬させる。その後、ルツボ支持軸７を適宜の方向に回転させるとともに、ワイヤ１４を回転させながら巻き取り種結晶１１を引上げることにより、シリコン単結晶の育成が開始される。以後、引上げ速度と温度を適切に調節することにより略円柱形状の単結晶棒１０を得ることができる。
育成した単結晶棒１０は、プルチャンバ３内に取り込まれ、ゲートバルブ２８を閉じて、メインチャンバ２とは遮断される。その後冷却を待って、単結晶棒取り出し用ドア３１を開け、作業者９が操作デッキ４の上で、リモートコントローラ２７を操作して単結晶棒取り出し装置３０を作動させ、単結晶棒１０の直胴部を抱え込ませる。そして作業者９は、ニッパで種絞り部１２を切断し、単結晶棒１０を種結晶１１から切り離す。その後、単結晶棒１０を単結晶棒取り出し装置３０を作動させてプルチャンバ３から取り出し、適宜の場所に移動して保管する。
以上のように、本発明の実施形態では、単結晶引上げ装置を構成するメインチャンバおよびプルチャンバに近接する高さ方向の所望の位置に操作デッキを設備したことにより、種結晶から単結晶棒を切り離す作業においては、作業者は最大限単結晶棒に近寄れるので、簡単に作業用具を取り扱うことができ、作業の確実性が向上する。また、単結晶棒取り出し装置のアーム操作を目視で確実に行うことができるので、正確な作業と作業者の安全性をさらに向上することができるうえ、省力化も可能である。
さらに、この操作デッキ上に、単結晶上下動、回転動用および単結晶棒取り出し装置用リモートコントローラの手元操作スイッチを具備したものとしたので、作業者は従来のように二人掛りで上手と下手に別れて連絡を取り合って行っていた単結晶棒の切り離し作業と取り出し作業を、一人で目視しながら手元でリモートコントローラスイッチを操作できるので、より一層確実な作業が可能となり、作業の正確性と作業者の安全性をさらに向上することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記実施の形態において、操作デッキは、フレームに取り付けられるものとして説明したが、本発明はこれらに限定されず、作業フロアから立設させたもの、チャンバに取り付けたもの等、種々の形態で設置することが可能である。
また、上記では、操作デッキの位置は、プルチャンバのドアの対応位置としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、目的に応じ、任意の高さ位置に設置が可能である。例えば、プルチャンバがベローズチャンバである場合には、適切な高さに位置を変更してもよいし、また、行われる作業が結晶取り出しに限らず、種結晶、種ホルダの交換等の場合には、高さ位置を変更してもよい。
また、前記では、本発明の装置でシリコン単結晶を引上げる場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ＧａＡｓ、ＧａＰ等の化合物半導体、酸化物単結晶等を引上げる装置としても用いることができることは言うまでもない。
さらに、本発明の装置の作用としては単結晶棒の取り出し作業を中心に説明したが、例えばマルチプリング法等による原料の追加投入にあたり、多結晶原料を入れた原料容器のプルチャンバへのセット、または取り出しに用いることも十分可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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