(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体原料を溶融するルツボとこのルツボを加熱する加熱手段とが収納された主チャンバと、前記ルツボ内から種結晶により単結晶を引上げる引上げ手段が設けられた副チャンバとを有し、前記両チャンバ間に両チャンバを仕切るようにアイソレーションバルブ手段を設けた単結晶引上げ装置において、前記アイソレーションバルブ手段は前記両チャンバ間に設けられた連通口を開閉するアイソレーションバルブと、このアイソレーションバルブが水平移動可能に形成されたバルブ収納部と、このバルブ収納部の一側壁にアイソレーションバルブが出入り可能に形成された開口部と、この開口部を閉塞するように着脱自在に取付けられ、前記開口部の開放時、蓋体の回転スペース減少手段を介してバルブ収納部に枢着された蓋体とを有し、前記回転スペース減少手段は、前記蓋体を前記バルブ収納部に枢着するヒンジよりなり、このヒンジには前記蓋体が進退自在に保持されるリニアガイドが設けられたことを特徴とする単結晶引上げ装置。
【請求項２】
上記アイソレーションバルブは駆動モータにより回動される回転支持アームにより水平に回動され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。
【請求項３】
上記蓋体はアイソレーションバルブの待機時、このアイソレーションバルブの一部を収納する収納凹部が形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶引上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＺ法により半導体単結晶を引上げる引上げ装置に係わり、特にアイソレーションバルブ等の清掃が容易で、引上げ装置の据え付けスペースも小さく、生産性向上に寄与する単結晶引上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７に示すようなＣＺ法によってシリコン単結晶Ｉｇを引上げるシリコン単結晶引上げ装置３１において、原料ポリシリコンが加熱溶融され溶融液Ｓとして貯えられる石英ルツボ３２、この石英ルツボ３２を加熱するヒータ３３等を収納する主チャンバ３４と、石英ルツボ３２内から種結晶ｓにより単結晶Ｉｇを引上げる引上げ手段が設けられた副チャンバ３５と、両チャンバ３４，３５間にアイソレーションバルブ手段３６が進退自在に設けられている。このアイソレーションバルブ手段３６は、バルブ収納部３７と、このバルブ収納部３７に進退自在に設けられたアイソレーションバルブ３８とを有しており、引上げられたシリコン単結晶Ｉｇを取出すには、このシリコン単結晶Ｉｇをアイソレーションバルブ３８より上方に吊り上げた状態で、バルブ収納部３７に収納されたアイソレーションバルブ３８を前進させて連通口３９を閉塞し、主チャンバ３４を減圧状態に保持したまま、副チャンバ３５を常圧に復元して単結晶Ｉｇを取り出す。しかる後、副チャンバ３５を減圧し、アイソレーションバルブ３８を後退させて上方開口部３９を開放し、再び単結晶Ｉｇの引上げを行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシリコン単結晶の引上げを繰り返すと、石英ルツボ３２内の融液から発生したＳｉＯガスにより、単結晶引上げ装置の内壁およびアイソレーションバルブ３８等に堆積して膜を形成する。この膜の剥離はゴミ発生の原因となり、このゴミが石英ルツボ３２内に落下して、シリコン単結晶Ｉｇに有転位化を発生させる。
【０００４】
そこでアイソレーションバルブ３８等を屡々クリーニングする必要があるが、アイソレーションバルブ手段３６はその構造上バルブ収納部３７に収納されたままの状態であり、アイソレーションバルブ手段３６をバルブ収納部３７外に露出させることが困難であり、従って、アイソレーションバルブ３８のクリーニングは容易でなかった。
【０００５】
そこで、図８に示すように、アイソレーションバルブ手段４１を有するような半導体単結晶引上げ装置４２が用いられている。このアイソレーションバルブ手段４１は、石英ルツボ、ヒータ等が収納された主チャンバ４３と、単結晶を引上げる引上げ手段が設けられた副チャンバ４４間に設けられており、アイソレーションバルブ手段４１は両チャンバ４３、４４を連通する開口部４５を開閉するアイソレーションバルブ４６と、アイソレーションバルブ４６を水平に回動させる回動機構４７と、アイソレーションバルブ４６が水平に回動可能に形成されたバルブ収納部４８と、バルブ収納部４８の一側壁にアイソレーションバルブ４６が出入り可能に形成された開口部４９と、開口部４９を閉塞するように着脱自在に螺着された平面形状の蓋体５０を有している。
【０００６】
このような構造を有するアイソレーションバルブ手段４１において、アイソレーションバルブ４６等をクリーニングする場合には、螺子５１を外して、開口部４９を開放し、回転機構４７を駆動させて、開口部４９からアイソレーションバルブ４６をバルブ収納部４８外に露出させてアイソレーションバルブ４６のクリーニングを行う。アイソレーションバルブ４６を容易にバルブ収納部４８外に露出させることができるので、アイソレーションバルブ４６のクリーニングも容易である。
【０００７】
しかし、このようなアイソレーションバルブ手段４１を有する半導体単結晶引上げ装置４２は、アイソレーションバルブ４６の回転半径が大きく、アイソレーションバルブ４６の回転半径を回動させるとこのアイソレーションバルブ４６が周囲の配管や支柱等の部材に当たるため、単結晶引上げ装置の据え付けスペースを大きく取らざるを得なかった。
【０００８】
そこで、アイソレーションバルブ手段等のクリーニングが容易で、作業者に負担がかからず、引上げ装置の据え付けスペースも小さく、生産性向上に寄与する単結晶引上げ装置が要望されていた。
【０００９】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、アイソレーションバルブ手段等のクリーニングが容易で、作業者に負担がかからず、引上げ装置の据え付けスペースも小さく、生産性向上に寄与する単結晶引上げ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、半導体原料を溶融するルツボとこのルツボを加熱する加熱手段とが収納された主チャンバと、前記ルツボ内から種結晶により単結晶を引上げる引上げ手段が設けられた副チャンバとを有し、前記両チャンバ間に両チャンバを仕切るようにアイソレーションバルブ手段を設けた単結晶引上げ装置において、前記アイソレーションバルブ手段は前記両チャンバ間に設けられた連通口を開閉するアイソレーションバルブと、このアイソレーションバルブが水平移動可能に形成されたバルブ収納部と、このバルブ収納部の一側壁にアイソレーションバルブが出入り可能に形成された開口部と、この開口部を閉塞するように着脱自在に取付けられ、前記開口部の開放時、蓋体の回転スペース減少手段を介してバルブ収納部に枢着された蓋体とを有し、前記回転スペース減少手段は、前記蓋体を前記バルブ収納部に枢着するヒンジよりなり、このヒンジには前記蓋体が進退自在に保持されるリニアガイドが設けられたことを特徴とする単結晶引上げ装置であることを要旨としている。
【００１２】
本願請求項２の発明では、上記アイソレーションバルブは駆動モータにより回動される回転支持アームにより水平に回動され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であることを要旨としている。
【００１３】
本願請求項３の発明では、上記蓋体はアイソレーションバルブの待機時、このアイソレーションバルブの一部を収納する収納凹部が形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶引上げ装置であることを要旨としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶引上げ装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００１５】
図２に示すように、本発明に係わる単結晶引上げ装置１は、主チャンバ２と副チャンバ３とを有し、この両チャンバ２、３間にはこの両チャンバ２、３を適宜仕切るアイソレーションバルブ手段４が設けられている。
【００１６】
主チャンバ２には半導体原料を溶融するルツボ例えば石英ルツボ５と、この石英ルツボ５が収納される黒鉛ルツボ６と、この黒鉛ルツボ６を通して石英ルツボ５を加熱する加熱手段７と、黒鉛ルツボ６および石英ルツボ５を回転させ主チャンバ２を貫通するルツボ回転軸８とが設けられている。副チャンバ３には、種結晶ｓにより単結晶Ｉｇを引上げるワイヤー９ａを具備する引上げ手段９を有し、引上げられた単結晶Ｉｇが収納されるスペースを有している。
【００１７】
図１に示すように、両チャンバ２、３間に設けられた上記アイソレーションバルブ手段４は、両チャンバ２、３間に設けられた連通口１０を開閉するアイソレーションバルブ１１と、このアイソレーションバルブ１１が水平移動可能に形成されたバルブ収納部１２と、このバルブ収納部１２の一側壁１２ｓにアイソレーションバルブ１１が出入り可能に形成された開口部１３と、この開口部１３を閉塞するように着脱自在に取付けられ、アイソレーションバルブ１１が開放位置Ｐｏにある時アイソレーションバルブ１１が収納される収納凹部１４ａが形成された蓋体１４とを有している。
【００１８】
図１、図５および図６に示すように、アイソレーションバルブ１１は閉塞位置Ｐｓ、開放位置Ｐｏ、およびクリーニング位置Ｐｃに水平回動可能に支持部材１５を介して回転軸１６に取付けられ、さらに図１および図３に示すように、この回転軸１６はギアドモータ１７により回転されるようになっている。また、図５に示すように、アイソレーションバルブ１１はエアシリンダ１８によって短距離昇降可能になっており、アイソレーションバルブ１１による連通口１０の閉塞時降下し、開放時および水平回動時上昇状態になる。
【００１９】
図１に示すように、バルブ収納部１２の開口部１３を閉塞する蓋体１４は、回転スペース減少手段、例えば一端部がヒンジ１９ａにより枢着されたローラリニアガイド１９に進退自在に保持され、かつ開口部１３を閉塞する状態では、螺孔１４ｂを貫通する螺子２０によって、バルブ収納部１２に着脱自在に螺着されている。
【００２０】
次に本発明に係わる単結晶引上げ装置１を用いたシリコン単結晶Ｉｇの製造方法について説明する。
【００２１】
図２に示すように、単結晶引上げ装置１を用いて単結晶Ｉｇを引上げるには、石英ルツボ５に原料ポリシリコンを装填し、加熱手段７により加熱して石英ルツボ５内の原料ポリシリコンを溶融させる。ポリシリコンが完全に溶融したら、エアシリンダ１８を作動させて回転軸１６を短距離上昇させて、この回転軸１６に設けられた支持部材１５に取付けられたアイソレーションバルブ１１を短距離上昇させ、このアイソレーションバルブ１１を連通口１０から離間させた後、ギアドモータ１７を作動させて回転軸１６を回転させ、アイソレーションバルブ１１を水平方向に約９０°回動させて開放位置Ｐｏに後退待機させ、連通口１０を開放する。次に溶融されたシリコン融液Ｓに副チャンバ３に設けられた引上げ手段９を作動させてワイヤー９ａを下降させ、開放された連通口１０を貫通させて種結晶ｓを溶融シリコンＳに浸す。種結晶ｓを溶融シリコンＳに浸した状態で、引上げ手段９とルツボ回転軸８を互いに逆方向に回転させ、ワイヤー９ａを低速度で上昇させる。
【００２２】
このようにすると種結晶ｓが成長して、種結晶ｓの下部にシリコン単結晶Ｉｇが成長する。所定の長さにシリコン単結晶Ｉｇが成長したら、引上げ作業を停止し引上げ作業停止後、引上げられたシリコン単結晶Ｉｇをアイソレーションバルブ１１より上方に吊り上げた状態で、ギアドモータ１７を作動させて回転軸１６を回転させる。そして、アイソレーションバルブ１１を開放位置Ｐｏから閉塞位置Ｐｓに水平移動させ、さらにエアシリンダ１８を作動させて回転軸１６を短距離降下させて、アイソレーションバルブ１１により連通口１０を閉塞する。しかる後、主チャンバ２を減圧状態に保持したまま、副チャンバ３を常圧に戻して単結晶Ｉｇの取り出しを行う。
【００２３】
一方、引上げ装置１内は高温であり、石英ルツボ５内の融液ＳからはＳｉＯガスが発生し、このガスは上方に拡散し副チャンバー３の内壁およびアイソレーションバルブ１１等に堆積して膜を形成する。この膜の剥離はゴミ発生の原因となり、このゴミが石英ルツボ５内に落ちると結晶体Ｉｇが有転位化する問題点がある。
【００２４】
そこで副チャンバー３の内壁およびアイソレーションバルブ１１等定期的なクリーニングが必要となる。
【００２５】
図１、図５および図６に示すように、アイソレーションバルブ１１等のクリーニングは、螺子２０を外して蓋体１４を自由な状態にした後、蓋体１４をローラリニアガイド１９に沿って蓋体１４の長さのほぼ中間まで水平に摺動させる。次に、ヒンジ１９ａを中心にして蓋体１４を約９０°水平方向に回動させて、開口部１３を開放する。この開口部１３の開放作業において、蓋体１４はローラリニアガイド１９およびヒンジ１９ａにより支持されており、作業者に重量を支える負担がかからず、さらに、蓋体１４が中間長さに水平移動されているので、ヒンジ１９ａを中心にした蓋体１４の回転半径が減少して、シリコン単結晶引上げ装置１の近傍に配置された配管や支柱等の部材２１に蓋体１４が当たり、蓋体１４１の開度が制約されることがない。バルブ収納部１２の開放後、ギアドモータ１７の作動により回転軸１６を回転させ、アイソレーションバルブ１１を約９０°水平方向に回動させて、開放位置Ｐｏからクリーニング位置Ｐｃに移動させ、アイソレーションバルブ１１をバルブ収納部１２外に露出させる。しかる後、バルブ収納部１２外に露出したアイソレーションバルブ１１をクリーニングし、さらに開口部１３を利用して、バルブ収納部１２および回転軸１６をクリーニングする。アイソレーションバルブ１１、バルブ収納部１２および回転軸１６のクリーニング完了後、ギアドモータ１７の作動により回転軸１６を回転させ、アイソレーションバルブ１１を約９０°水平方向に回動させて、クリーニング位置Ｐｃから開放位置Ｐｏに移動させる。さらに、ヒンジ１９ａを中心にして蓋体１４を開口時とは反対方向に約９０°水平方向に回動させて、蓋体１４を開口部１３に接近させ、蓋体１４をローラリニアガイド１９内で移動させ、蓋体１４の収納凹部１４ａにアイソレーションバルブ１１の一部が収納されるように蓋体１４で開口部１３を閉塞した後、螺子２０により蓋体１４をバルブ収納部１２に取り付ける。アイソレーションバルブ１１の一部を収納凹部１４ａに収納するので、バルブ収納部１２を小形にすることができ、シリコン単結晶引上げ装置１も小形にすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、蓋体の回転スペースを小さくすることができるので、アイソレーションバルブのクリーニングが容易になり、ＳｉＯ2 膜の剥離が原因となるゴミが石英ルツボ内に落下して、シリコン単結晶Ｉｇに有転位化を発生させる虞がなく、シリコン単結晶の生産性向上に寄与する。
【００２８】
回転スペース縮小手段は蓋体をバブル収納部に枢着するヒンジよりなり、このヒンジには蓋体が進退自在な保持されるリニアガイドを設けることにより、構造が簡単で蓋体の回転半径を容易に小さくすることができて、バブル収納部および単結晶引上げ装置を小形にすることができる。
【００２９】
アイソレーションバルブは駆動モータにより回動される回転支持アームにより水平に回動することにより、容易に開口部からアイソレーションバルブをバブル収納部から露出させることができて、クリーニングが容易になる。
【００３０】
蓋体はアイソレーションバルブの待機時、このアイソレーションバルブの一部を収納する収納凹部を形成することにより、バブル収納部および単結晶引上げ装置を小形にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる単結晶引上げ装置に用いられるアイソレーションバルブ手段を示す斜視図。
【図２】本発明に係わる単結晶引上げ装置の説明図。
【図３】本発明に係わる単結晶引上げ装置に用いられるアイソレーションバルブ手段の断面図。
【図４】本発明に係わる単結晶引上げ装置に用いられる蓋体の側面図。
【図５】本発明に係わる単結晶引上げ装置に用いられる蓋体の動作説明図。
【図６】本発明に係わる単結晶引上げ装置に用いられる蓋体の動作説明図。
【図７】従来の単結晶引上げ装置の説明図。
【図８】従来の単結晶引上げ装置に用いられるアイソレーションバルブ手段を示す斜視図。
【符号の説明】
１  シリコン単結晶引上げ装置
２  主チャンバ
３  副チャンバ
４  アイソレーションバルブ手段
５  石英ルツボ
６  黒鉛ルツボ
７  加熱手段
８  ルツボ回転軸
９  引上げ手段
１０  連通口
１１  アイソレーションバルブ
１２  バルブ収納部
１３  開口部
１４  蓋体
１４ａ  収納凹部
１４ｂ  螺孔
１５  支持部材
１６  回転軸
１７  ギアドモータ
１８  エアシリンダ
１９  ローラリニアガイド
１９ａ  ヒンジ
２０  螺子
２１  部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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