(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内で結晶の凹凸部を機械的に保持して結晶の育成を行う工程と、該凹凸部を保持したままチャンバ内から結晶を取り出す工程と、該凹凸部を利用して結晶を搬送系に移送する工程からなることを特徴とする結晶の取出し・移送方法。
【請求項２】
チャンバ内で結晶の凹凸部を機械的に保持して結晶の育成を行った後、該凹凸部を保持したままチャンバ内から結晶を取り出す取出し機構と、該凹凸部を利用して結晶を搬送系に移送する移送機構を備え、これら取出し機構と移送機構には、前記凹凸部を保持する結晶保持部が設けられたことを特徴とする結晶の取出し・移送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の結晶の取出し・移送装置において、前記装置は、前記取出し機構の結晶保持部が前記凹凸部の保持を解除し、前記移送機構の結晶保持部が該凹凸部を保持するまでの間、前記結晶を位置決めしておく仮位置決め手段を備えたことを特徴とする結晶の取出し・移送装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の結晶の取出し・移送装置において、前記移送機構は、前記結晶保持部を備えた移送台車であり、またこの結晶保持部は昇降手段によって昇降自在にされることを特徴とする結晶の取出し・移送装置。
【請求項５】
請求項２に記載の結晶の取出し・移送装置において、前記移送機構は、前記取出し機構の結晶保持部が昇降自在にされることで構成され、且つこの取出し機構の結晶保持部と前記チャンバの少なくとも下方の一部とは、水平方向に相対移動可能とされることを特徴とする結晶の取出し・移送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばチョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶の取出し・移送装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばシリコン単結晶をチョクラルスキー法によって成長させる際、シリコン結晶の大型化の要請から、結晶が高重量化する傾向が強まってきており、例えば直径１２インチの単結晶では、その重量が３００Ｋｇを越えるようになってきている。このため、従来のようなネッキング部のみの引上げでは結晶の重量を支えることが出来なくなり、例えば結晶に生じた凹凸部を機械的に保持して引上げるような技術が提案されている。
【０００３】
一方、引上げた結晶を取り出して搬送系に移送する技術として、チャンバ内の結晶を取出し治具で直接掴み取って取り出すような技術が一般的であるが、例えば特公昭６０−４１０３８号のような技術も知られている。この技術では、ルツボを収容した下部チャンバと、引上げ機構を設けた上部チャンバを分離可能にし、結晶を上部チャンバに引上げた後、上部チャンバごと水平に旋回させて上部チャンバを搬送台車の上方に移動させ、結晶を降ろして搬送台車に移載するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、引上げ技術として前記のようにネッキング部だけでなく、結晶の凹凸部を機械的に保持して引上げる方法を採用する場合、結晶を取り出して搬送系に移送する取出し・移送方法についても見直しが必要である。すなわち、結晶の凹凸部を保持して引上げる場合、凹凸部に大部分の荷重が集中するようになり、従来のようなネッキング部に荷重が集中するのを前提とした取出し・移送機構及びシーケンスをそのまま採用することは出来ない。
【０００５】
また、チャンバ内の結晶を取出し治具で直接掴み取る方法は、引上げ機構の保持具等で保持している凹凸部を取出し治具の保持具等で掴み直す必要があり、このような持ち替えは、結晶を吊り下げた状態では困難であった。また他の箇所を掴もうとしても掴む箇所が限定され、例えばネッキング部を掴んだのでは結晶重量に耐えることが出来ず、結晶の側面等を掴もうとすると、冷却時間を必要以上に長く取る必要が生じるとともに、汚染の原因になりやすいという問題があった。
【０００６】
また、特公昭６０−４１０３８号の場合は、上部チャンバを旋回させるために大掛かりで複雑な装置になりがちで、しかもワイヤ又はシャフトによる吊上げを前提としているため、凹凸部を機械的に保持して引上げる機構を採用する装置にはそのまま適用することが出来ない。
【０００７】
そこで、結晶の凹凸部を機械的に保持して引上げるような引上げ装置において、結晶を安全且つ簡便に取り出して搬送系に移送することの出来る結晶取出し・移送技術が望まれていた。
この際、狭い床面積でも行うことが出来れば好都合である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、請求項１の結晶取出し・移送方法において、チャンバ内で結晶の凹凸部を機械的に保持して結晶の育成を行い、凹凸部を保持したままチャンバ内から結晶を取り出した後、該凹凸部を利用して結晶を搬送系に移送するようにした。
また、請求項２の結晶取出し・移送装置では、チャンバ内で結晶の凹凸部を機械的に保持して結晶の育成を行った後、該凹凸部を保持したままチャンバ内から結晶を取り出す取出し機構と、該凹凸部を利用して結晶を搬送系に移送する移送機構を設け、これら取出し機構と移送機構に、結晶の凹凸部を保持する結晶保持部を設けた。
【０００９】
そして、結晶の凹凸部を機械的に保持して結晶の育成を行い、凹凸部を保持したまま結晶を取り出せば、安全且つ簡便に取り出すことが出来るので、例えば結晶引上げ装置の結晶保持部を、取出し機構の結晶保持部として利用し、持ち替えが不要となるようにする。
そして、移送機構により凹凸部を利用して搬送系に移送するようにすれば、結晶を安全に移送出来る。
【００１０】
また請求項３では、結晶を仮に位置決めしておく仮位置決め手段を設け、この仮位置決め手段で結晶を位置決めしている間に、取出し機構の結晶保持部による凹凸部の保持を解除し、移送機構の結晶保持部による凹凸部の保持を行うようにした。
そして、取出し機構の結晶保持部で保持した結晶を、移送機構の結晶保持部で持ち替える際、仮位置決め手段で仮位置決めしておいて持ち替えれば、凹凸部の持ち替えが確実に行われる。
【００１１】
また請求項４では、移送機構を、結晶保持部を有する移送台車とし、またこの結晶保持部を昇降手段によって昇降自在にした。
そして、移送機構としての移送台車を搬送系の位置に移動させ、例えば結晶保持部を降下させて結晶を搬送系に移載する。
【００１２】
また移送機構は、請求項５のように、取出し機構の結晶保持部を昇降自在にして構成し、且つこの取出し機構の結晶保持部と前記チャンバの少なくとも下方の一部とを、水平方向に相対移動可能としても良い。
この場合は、取出し機構の結晶保持部で結晶を保持したまま、上方の結晶保持部又は下方のチャンバを水平方向に移動させて結晶の下方の空間部を開放し、この開放した空間部に搬送系を移動させ、取出し機構の結晶保持部（移送機構）を降下させて結晶を搬送系に移載する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は第１構成例の取出し・移送装置による取出し・移送方法の工程図、図２は第２構成例の取出し・移送装置による取出し・移送方法の工程図である。
【００１４】
本発明の結晶の取出し・移送装置は、例えば半導体材料であるシリコン結晶を育成するいわゆるチョクラルスキー法（ＣＺ法）のような単結晶引上げ装置において、特に重量の重い単結晶を育成した際、これを安全に且つ汚染することなく取り出して搬送系に移送するのに好適な装置である。
【００１５】
すなわち、この引上げ装置は、ルツボを収容する下部チャンバ１と、この下部チャンバー１に隣接して立設される支柱２と、この支柱２に対して昇降自在に設けられた引上げヘッド３と、この引上げヘッド３と下部チャンバ１間に配設される上下伸縮自在なベローズチャンバ４を備えている。
【００１６】
そして、このベローズチャンバ４は、例えば金属製板材を蛇腹状に折畳んで上下に伸縮出来るようにされており、その下端部は下部チャンバ１の上面部に対して接続自在にされている。そして例えば結晶Ｃを成長させながら引上げる際にはベローズチャンバ４の下端部を下部チャンバ１の上部に接続して下部チャンバ１内と連通せしめて内部空間を密封するとともに、結晶Ｃの引上げが終了して結晶Ｃを取り出す時は、図１に示すように、下端接続部を下部チャンバ１から外して上方に縮め、結晶Ｃの周囲を開放するようにしている。
【００１７】
また、引上げヘッド３の下方中央部には、種結晶を保持するシードホルダ５がワイヤ先端に取付けられ昇降自在に設けられており、結晶Ｃの成長が初期段階にある時に、所定の位置まで結晶Ｃを引上げることが出来るようにしている。
また、この引上げヘッド３の下方であってシードホルダ５の両側部には、結晶Ｃ引上げの際、所定の位置からワイヤの引上げに代って結晶Ｃを引上げる結晶保持部６、６が設けられており、この結晶保持部６、６は、結晶の凹凸部ｋを保持し得るよう下端側が開閉自在とされている。
【００１８】
すなわち、当初、シードホルダ５が保持する種結晶がルツボ内の溶融原料に接触された後、ワイヤが巻取り機構等によって徐々に上方に引上げられ、これに伴って種結晶の下方に単結晶が成長し、また成長過程において所定部に凹凸部ｋが形成される。このような凹凸部ｋとしては、ネッキング部を目標の直径まで拡径する円錐形状のコーン部分に形成した凹凸部、目標の直径を有する単結晶の直胴部分の微小な凹凸部、およびネッキング部に単結晶の転位を消失させるために形成する凹凸部等がある。
そしてこの凹凸部ｋが結晶保持部６、６の位置まで引上げられると、結晶保持部６、６の下端側が閉じて凹凸部ｋの凹部に係合し、それ以降結晶保持部６、６による引上げに移行する。すなわち、例えば引上げヘッド３を所定の速度で上昇させ、ワイヤの巻取り等は停止する。そしてこのように凹凸部ｋを機械的に保持して引上げることで、結晶Ｃ重量が重くても安全に引上げることが出来る。
【００１９】
そして、結晶Ｃの引上げが完了し、取り出す時は図１（Ａ）に示すように、ベローズチャンバ４の下端接続部を下部チャンバ１から外し、上方に縮ませて結晶Ｃの周囲を開放する。
【００２０】
このような引上げ装置において、前記結晶保持部６とベローズチャンバ４は本発明の取出し・移送装置の取出し機構としても利用するようにしている。すなわち、結晶Ｃを結晶保持部６で保持したまま、ベローズチャンバ４を縮ませれば、チャンバ内から結晶Ｃを保持して取り出したのと同様な状態になる。
【００２１】
次に、図１（Ｂ）に示す仮位置決め台７は、本発明の取出し・移送装置の仮位置決め手段として構成されている。この仮位置決め台７は、下部チャンバ１の上部に載置され、引上げられた結晶Ｃの下方にセットされ、この仮位置決め台７上に結晶Ｃを載置すると、結晶Ｃの重量を支えて姿勢を保持出来るようにされている。
【００２２】
次に、図１（Ｂ）に示す移送台車８は、本発明の取出し・移送装置の移送機構として構成されている。この移送台車８は、移動自在にされるとともに、周知の昇降手段によって昇降自在な結晶保持部９を備えており、この結晶保持部９によって結晶の凹凸部ｋを保持することが出来るようにされている。
尚、図１（Ｃ）の１０は搬送系としての搬送台車、１１は結晶Ｃを受ける受容部である。
【００２３】
すなわち、本発明の結晶の取出し・移送装置の第１構成例は、前記ベローズチャンバ４及び結晶保持部６からなる取出し機構と、仮位置決め手段としての仮位置決め台７と、移送機構としての移送台車８によって構成されている。
【００２４】
次に、以上のような取出し・移送装置による結晶の取出し・移送方法について説明する。
引上げ装置の結晶保持部６で結晶の凹凸部ｋを保持して結晶Ｃを引上げた後、図１（Ａ）に示すように、ベローズチャンバ４を縮ませ、結晶Ｃの周囲を開放する。
次いで、結晶Ｃの下方の下部チャンバ１上に仮位置決め台７をセットし、図１（Ｂ）に示すように、仮位置決め台７上に結晶Ｃを載置する。そして結晶保持部６による凹凸部ｋの保持を解除し、この凹凸部ｋを移送台車８の結晶保持部９で保持し直す。
【００２５】
凹凸部ｋが結晶保持部９で保持されると、ネッキング部が切断されてシードホルダ５から切り離され、結晶保持部９が上昇して結晶Ｃを吊り上げた後、移送台車８を搬送台車１０の近傍に移動させ、搬送台車１０の受容部１１に移載する。以上のような取出し・移送方法においては、重量のある結晶Ｃを常に凹凸部ｋを保持して取り扱うため安全且つ確実に取り扱うことが出来、しかも簡便である。
また、床面積も小さくて済む。
【００２６】
次に、図２に基づき本発明の取出し・移送装置の第２構成例について説明する。
この構成例では、取出し機構については前記例の場合と同様ベローズチャンバ４及び結晶保持部６から構成し、移送機構については前記例の移送台車８の代りに、結晶保持部６を昇降自在にすることで構成し、また、前記例の仮位置決め台７を廃止するとともに、下部チャンバ１を旋回可能にしている。
【００２７】
そしてこの場合の結晶の取出し・移送方法は、引上げ装置の結晶保持部６で結晶の凹凸部ｋを保持し結晶Ｃを引上げた後、図２（Ａ）に示すように、ベローズチャンバ４を縮ませ、結晶Ｃの周囲を開放するまでの手順は前記例の場合と同様である。
【００２８】
その後、結晶保持部６で結晶の凹凸部ｋを保持したまま、下部チャンバ１を旋回させて結晶Ｃの下方の空間部を開放し、図２（Ｂ）に示すように、この開放空間部に直接搬送台車１０を移動させ、図２（Ｃ）に示すように、結晶保持部６を降下させて受容部１１に結晶Ｃを移載する。そして、結晶Ｃが受容部１１に移載されると、結晶保持部６による凹凸部ｋの保持を解除し、ネッキング部を切断して結晶Ｃをシードホルダ５から切り離す。
また下部チャンバ１を旋回させる場合、この中に収容される部材等との干渉を避けるため、一旦上昇させた後に旋回させるようにしても良い。
【００２９】
更に、本実施形態では下部チャンバ１を旋回させることで、結晶Ｃの下方に開放空間部を作り出すようにしているが、下部チャンバ１の旋回に代えて、支柱２を中心にして結晶保持部６側を回転させることで、結晶Ｃの下方に開放空間部を作り出すようにしても良い。
【００３０】
そしてこの場合も、重量のある結晶Ｃを常に凹凸部ｋを保持して取り扱うため安全且つ簡便に取り扱うことが出来、しかも床面積も小さくて済む。
【００３１】
尚、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。
【００３２】
例えば本発明で機械的に保持する凹凸部の形状等は、上記のような形状等の場合に限られるものではなく、結晶の一部を機械的に保持する場合であれば、原則として結晶のどの位置の、どのような形状の凹凸部を保持する場合であっても本発明は適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、結晶の凹凸部を保持して結晶を引上げる機構を備えた引上げ装置で育成した大型、高重量の結晶の取出し・移送において、常に凹凸部を保持して処理するようにしたため、安全且つ簡便に取り扱うことが出来る。
また、結晶の側面等を掴む必要がないため、冷却時間を長く取る必要がなく、操業サイクルの短縮が図られるとともに、汚染等を抑制することが出来る。
更に、狭い床面積でも安全に行える等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の結晶の取出し・移送装置の第１構成例による処理工程図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の結晶の取出し・移送装置の第２構成例による処理工程図である。
【符号の説明】
１…下部チャンバ、                  ２…支柱、
３…引上げヘッド、                  ４…ベローズチャンバ、
５…シードホルダ、                  ６…結晶保持部、
７…仮位置決め台、                  ８…移送台車、
９…結晶保持部、                    １０…搬送台車、
１１…受容部、
ｋ…凹凸部、                        Ｃ…結晶。
【図１】
0003677890.tif 000002
【図２】
0003677890.tif 000003