(57)【要約】      （修正有）【課題】チョクラルスキー法による単結晶育成装置において、冷却体を使用して引上げ速度の高速化を図りつつ、その冷却体からの漏水を高い精度で検知できる単結晶育成装置を提供する。【解決手段】単結晶を包囲し、内部に冷却水を流通する冷却体１０において、第１流量計１７により冷却体１０への冷却水の流入流量Ｌ１を検出し、第２流量計１８により冷却体１０からの冷却水の流出流量Ｌ２を検出し、圧力計１２により炉体内の圧力Ｐを検出する。流入流量Ｌ１及び流出流量Ｌ２より流量差ΔＬを算出し、圧力Ｐより圧力変動ΔＰを算出する。流量差ΔＬと圧力変動ΔＰがほぼ同時に閾値ΔＬＢ、ΔＰＢを超えた場合、漏水と判断する。【選択図】図３
2008254982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法によって炉体内で原料融液から単結晶を育成する単結晶育成装置において、
前記炉体内で原料融液から育成されている単結晶を包囲し、内部を流通する冷却水により冷却されて前記単結晶を冷却する冷却体と、
この冷却体に流入する前記冷却水の流量を検出する流入側流量計と、
前記冷却体から流出する前記冷却水の流量を検出する流出側流量計と、
前記炉体内の圧力を検出する圧力計と、
前記流入側流量計及び前記流出側流量計の検出値より両者の流量差を算出するとともに、前記圧力計の検出値より単位時間当たりの圧力変動を算出し、前記流量差及び前記圧力変動に基づいて前記冷却水の漏水の有無を判定する制御部と、を含むことを特徴とする単結晶育成装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定期間内で、前記流量差及び前記圧力変動が予め設定された閾値を超えたとき、漏水有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の単結晶育成装置。
【請求項３】
前記冷却体への前記冷却水の流入口に接続され、経路中に前記流入側流量計が設けられた給水管と、
前記冷却体からの前記冷却水の流出口に接続され、経路中に前記流出側流量計が設けられた排水管と、
前記排水管から分岐して外部に開放された分岐管と、
前記給水管の経路を開閉する給水管用弁と、
前記排水管の経路を前記分岐管への分岐点よりも下流側で開閉する排水管用弁と、
前記分岐管の経路を開閉する分岐管用弁と、を含み、
前記制御部は、漏水有りと判定した場合、前記給水管用弁及び前記排水管用弁を開状態から閉状態に切り替えるとともに、前記分岐管用弁を閉状態から開状態に切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の単結晶育成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造における最も基本的な基盤材料であるシリコン単結晶の製造に用いられる単結晶育成装置に関し、特に、チョクラルスキー法によってシリコン単結晶を育成する単結晶育成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶（以下、単に「単結晶」と記すことがある）を製造するには種々の手法があるが、その中でもチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」と記す）が一般的である。ＣＺ法による単結晶の製造では、減圧雰囲気にされた炉体内において、石英ルツボ内に貯溜されたシリコン融液に種結晶を浸漬し、この状態からルツボ及び種結晶を回転させながら、種結晶を上方へ徐々に引き上げる。これにより、種結晶の下方にシリコンの単結晶を成長させ、概ね円柱状の単結晶を得る。
【０００３】
このようなＣＺ法による単結晶の引上げでは、結晶断面における欠陥分布等が結晶成長速度すなわち引上げ速度に依存することが知られている。引上げ速度を速くするほど、リング状のＯＳＦ発生領域が外周部へ移動し、最終的には結晶有効部分の外側へ排除される。逆に、引上げ速度を遅くすることにより、リング状のＯＳＦ発生領域が結晶中心部へ移動し、最終的にはその中心部で消滅する。
【０００４】
ＯＳＦ発生領域の外側も内側も共に欠陥発生領域であるが、その外側と内側とでは欠陥の種類が異なる。また、引上げ速度を高速化すると、当然のことながら生産性が向上し、その上、欠陥が微細化することが知られている。これらのため、結晶成長にあたっての一つの方向性として、引上げの高速化が追求されている。
【０００５】
高速引上げを実現するための技術として、熱遮蔽体の配設が知られている。熱遮蔽体は、単結晶の周囲を包囲するように設けられた逆円錐台形状で筒状の断熱部材であり、主にルツボ内の融液やルツボの外側に配置されたヒータからの輻射熱を遮る。これにより、融液から引き上げられている単結晶の加熱が抑制されるため、結果として単結晶の冷却が促進し、引上げ速度の高速化が図られる。
【０００６】
更に最近では、熱遮蔽体の内側に、強制的に水冷される筒状の冷却体を配設する技術も注目されている（例えば、特許文献１参照）。内部に冷却水を流通する筒状の冷却体を、熱遮蔽体の内側に、単結晶の周囲を包囲するように設けることにより、単結晶の特に高温部分の冷却が更に促進し、引上げ速度の一層の高速化が図られる。
【０００７】
ところで、このようなＣＺ法による単結晶の育成では、単結晶の予定しない落下等が起こると、ルツボを始めとする各種のホットゾーン構成部品（熱遮蔽体や冷却体等）が破損することは否めない。もっとも、引上げ速度の高速化を図る部品のうち、熱遮蔽体の破損はさほど大きな問題を生じない。
【０００８】
しかし、冷却体が破損した場合は、甚大な事故を引き起こすおそれがある。冷却体の破損により、冷却体の内部を流通する冷却水が炉体内に漏出し、この漏出した冷却水が非常に温度の高い状態にある融液等と接触すると、気化が一気に起こって炉体内の圧力が急激に上昇する。つまり、水蒸気爆発を引き起こしかねない。また、冷却体が破損しない場合であっても、経年劣化等により自然発生的に冷却水が漏出することがあり、この場合も同様の水蒸気爆発の懸念がある。
【０００９】
このような安全操業上の問題に対し、従来の単結晶育成装置では、冷却体に流入する冷却水の流量と、冷却体から流出する冷却体の流量と、をそれぞれ流量計で測定し、両者の流量差のみをもってして冷却水の異常漏水を判定するようにしている（例えば、特許文献２参照）。これは、冷却体で漏水が生じていない場合は、冷却体への冷却水の流入量と冷却体からの冷却水の流出量が一致する一方、冷却体で漏水が生じると、冷却体への流入量に比して冷却体からの流出量が減少することに着眼したものである。このような単結晶育成装置により、操業中に冷却体からの漏水を検知でき、その結果、甚大な事故が起こる前に適正な処置をとることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−９２２７２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０４８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上記した従来の単結晶育成装置では、冷却水の異常漏水の判定にあたり、実際には冷却体が健全で漏水が無いにもかかわらず、冷却体に対する冷却水の流出入に流量差が生じた結果、漏水が有ると誤判断されることがある。これは、冷却体への冷却水の送水圧が送水ポンプの能力や運転状況等によって不安定になったり、流量計からの出力が飛来ノイズの影響を受けたりすることに起因する。このような誤判断が発生すると、漏水の有無を確認するために操業を中断することになり、安定操業に支障を来たす。
【００１２】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、冷却体を使用して引上げ速度の高速化を図りつつ、その冷却体からの漏水を高い精度で検知できる安定操業性に優れた単結晶育成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明による単結晶育成装置は、ＣＺ法によって炉体内で原料融液から単結晶を育成する単結晶育成装置において、以下の構成を含む。炉体内で原料融液から育成されている単結晶を包囲し、内部を流通する冷却水により冷却されて前記単結晶を冷却する冷却体。この冷却体に流入する前記冷却水の流量を検出する流入側流量計。前記冷却体から流出する前記冷却水の流量を検出する流出側流量計。前記炉体内の圧力を検出する圧力計。前記流入側流量計及び前記流出側流量計の検出値より両者の流量差を算出するとともに、前記圧力計の検出値より単位時間当たりの圧力変動を算出し、前記流量差及び前記圧力変動に基づいて前記冷却水の漏水の有無を判定する制御部。
【００１４】
このような構成にすれば、流量差及び圧力変動に基づいて冷却体からの冷却水の漏水を判断するわけであるが、流量差、圧力変動がそれぞれ漏水に起因した別個の現象であるため、両者に基づく漏水の判断は精度が高い。
【００１５】
ここで、実用性を踏まえると、前記制御部は、所定期間内で、前記流量差及び前記圧力変動が予め設定された閾値を超えたとき、漏水有りと判定することが好ましい。
【００１６】
また、甚大な事故を未然に防止する観点から、前記冷却体への前記冷却水の流入口に接続され、経路中に前記流入側流量計が設けられた給水管と、前記冷却体からの前記冷却水の流出口に接続され、経路中に前記流出側流量計が設けられた排水管と、前記排水管から分岐して外部に開放された分岐管と、前記給水管の経路を開閉する給水管用弁と、前記排水管の経路を前記分岐管への分岐点よりも下流側で開閉する排水管用弁と、前記分岐管の経路を開閉する分岐管用弁と、を含み、前記制御部は、漏水有りと判定した場合、前記給水管用弁及び前記排水管用弁を開状態から閉状態に切り替えるとともに、前記分岐管用弁を閉状態から開状態に切り替えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の単結晶育成装置によれば、冷却体からの漏水を高い精度で検知でき、安定した操業を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の単結晶育成装置の一実施形態について図面を参照しながら詳述する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態である単結晶育成装置の構成を示す縦断面図、図２はその単結晶育成装置の横断面図である。図１、図２に示すように、単結晶育成装置は一般には引上げ炉とも呼ばれるものであって、外郭を構成する炉体として、円筒状のメインチャンバ１及びプルチャンバ２を備えている。プルチャンバ２は、メインチャンバ１より小径で長くメインチャンバ１の上に同軸上に配置されている。
【００２０】
メインチャンバ１の内部には、その中心部にルツボ３が配置されている。ルツボ３は二重構造になっており、多結晶シリコンが充填される内側の石英ルツボと、その外側に嵌合される黒鉛製の支持ルツボとから構成されている。このルツボ３は、ペディスタルと呼ばれる支持軸（不図示）上に支持されていて、その支持軸の回転駆動、昇降駆動に従って、周方向に回転したり、軸方向に昇降したりする。
【００２１】
ルツボ３の外側には、ルツボ３を取り囲むように抵抗加熱式のヒータ４が同心円状に配置され、その更に外側には、保温筒５がメインチャンバ１の内面に沿って配置されている。ヒータ４は、ルツボ３内に充填された多結晶シリコンを溶融させ、これにより、ルツボ３内にシリコンの融液６が貯溜される。
【００２２】
一方、ルツボ３の上方には、引上げ軸としてのワイヤ７が、プルチャンバ２内の中心部を通って吊り下げられている。ワイヤ７は、プルチャンバ２の上部に設けられた引上げ機構により回転駆動されるとともに、軸方向に昇降駆動される。ワイヤ７の下端部には、種結晶を保持するシードチャックが取り付けられている。シードチャックに保持された種結晶をルツボ３内の融液６に浸漬し、その種結晶を回転させながら徐々に上昇させるべくワイヤ７を駆動することにより、種結晶の下方にシリコンの単結晶８が成長していく。
【００２３】
また、ルツボ３の上方には、単結晶８の周囲を包囲するように、概ね円筒状の熱遮蔽体９がルツボ３内の融液６に接近して同心円状に設けられている。この熱遮蔽体９は、黒鉛からなり、ルツボ３内の融液６やヒータ４からの輻射熱を遮る役割を担う。その熱遮蔽効果を有効に発揮するために、熱遮蔽体９は、下方から上方に向かって徐々に拡径し、その下部をルツボ３内に挿入してルツボ３内の融液６の上方に位置させた格好の逆円錐台形状（テーパ形状）が好ましい。
【００２４】
熱遮蔽体９の内側には、概ね円筒状の冷却体１０が同心円状に設けられている。冷却体１０は、熱伝導性の良好な銅系金属からなり、その内部に冷却水を流通する通水路が形成されている。冷却体１０には、その通水路の入口に給水管１４が接続され、通水路の出口に排水管１５が接続されている。給水管１４及び排水管１５も銅系金属からなる。冷却体１０には給水管１４を通じて冷却水が流入し、その流入した冷却水は通水路を経て冷却体１０から流出し、排水管１５を通じて排出される。こうして、冷却体１０は、内部を流通する冷却水により強制的に冷却される。
【００２５】
この冷却体１０は、熱遮蔽体９の下部内に配置され、単結晶８の特に凝固直後の高温部分を包囲することにより、その高温部分の冷却を促進する役割を担う。なお、冷却体１０も熱遮蔽体９と同様に下方から上方に向かって徐々に拡径したテーパ形状とされている。給水管１４及び排水管１５は、冷却体１０に荷重がかからない状態で溶接されている。
【００２６】
冷却体１０は、炉体内の引上げ軸回りに放射状に配置された複数の支持アーム１３によって炉体内に支持されている。支持アーム１３は、メインチャンバ１の上部内面から炉体内中心に向かって水平に延出し、途中から下方へ湾曲した略逆Ｌ字形状の棒材からなり、冷却体１０は、その上縁部が、各支持アーム１３の各先端部にボルト等によって着脱可能に連結されている。各支持アーム１３は、ここではステンレス鋼からなり、冷却体１０とは別系統の通水により強制的に冷却されている。
【００２７】
また、メインチャンバ１には、真空ポンプ（不図示）につながる真空排気管１１が接続されている。真空ポンプの駆動により、炉体の内部の空気が真空排気管１１を通じて排気され、炉体内が減圧雰囲気にされる。真空排気管１１の経路中には、バタフライ弁（不図示）が設けられていて、このバタフライ弁の開閉度合いによって炉体内の圧力が調整される。バタフライ弁は、後述の図３に示す制御部２２からの指令により駆動される。
【００２８】
プルチャンバ２の上部には、Ａｒガス等の不活性ガスを炉体内に導入するパージガス導入管（不図示）が接続されている。炉体内には、パージガス導入管を通じて不活性ガスが供給され、炉体内が減圧下の不活性ガス雰囲気にされる。炉体内への不活性ガスの導入量は、パージガス導入管の経路中に設けられたマスフローによって調整される。マスフローは、後述の図３に示す制御部２２からの指令により駆動される。
【００２９】
メインチャンバ１には、炉体の内部の圧力を検出する圧力計１２が設けられている。ただし、炉内圧力の検出はこれに限定されず、実質的に炉内圧力を検出できるものであればよく、例えば炉外に排出されるガス圧力を検出するようにしてもよい。
【００３０】
図３は単結晶育成装置における漏水監視システムの系統図である。図３に示すように、給水管１４には、経路中に第１流量計１７及び自動式の第１開閉弁１９が設けられている。第１流量計１７は、給水管１４を通じて冷却体１０に流入する冷却水の流量を検出する。第１流量計１７としては超音波式のものを適用できる。第１開閉弁１９は、開状態で給水管１４の経路を開き、閉状態で給水管１４の経路を遮断する。ここでの第１流量計１７は配管長で冷却体１０から３ｍ以内のところに設けられており、第１開閉弁１９はその第１流量計１７の上流側に設けられている。給水管１４の上流域には、冷却水を送り出す送水ポンプ（不図示）が配設されている。
【００３１】
同様に、排水管１５には、経路中に第２流量計１８及び自動式の第２開閉弁２０が設けられている。第２流量計１８は、排水管１５を通じて冷却体１０から流出する冷却水の流量を検出する。第２流量計１８としては超音波式のものを適用できる。第２開閉弁２０は、開状態で排水管１５の経路を開き、閉状態で排水管１５の経路を遮断する。ここでの第２流量計１８は配管長で冷却体１０から３ｍ以内のところに設けられており、第２開閉弁２０はその第２流量計１８の下流側に設けられている。
【００３２】
また、排水管１５には、第２流量計１８と第２開閉弁２０との間から分岐した分岐管１６が取り付けられている。分岐管１６には、経路中に専用の自動式の第３開閉弁２１を装備している。第３開閉弁２１は、開状態で分岐管１６の経路を開き、閉状態で分岐管１６の経路を遮断する。分岐管１６の下流端は、炉体の外部で開放されている。
【００３３】
第１流量計１７及び第２流量計１８は制御部２２に接続されていて、制御部２２は、第１流量計１７、第２流量計１８それぞれで検出された流量Ｌ１、Ｌ２に関する信号を受け取る。また、制御部２２には圧力計１２が接続されていて、制御部２２は、圧力計１２で検出された炉体内の圧力Ｐに関する信号を受け取る。そして、第１開閉弁１９、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２１は、制御部２２からの指令により操作される。
【００３４】
次に、このような単結晶育成装置による結晶成長の操業例について説明する。
【００３５】
ルツボ３内に多結晶シリコン原料を１００ｋｇ装填し、その後、炉体内を２００ＰａのＡｒ雰囲気とする。ルツボ３の外側に設けられたヒータ４により、ルツボ３内の多結晶シリコン原料を溶融し、１００方位の種結晶を用いて、その下方に直径２００ｍｍの単結晶８を成長させる。
【００３６】
このとき、ルツボ３内の融液６の液面レベルが一定に維持されるように、結晶成長に従ってルツボ３を徐々に上昇させる。また、単結晶８の回転方向と同方向又は反対方向にルツボ３を回転させる。
【００３７】
通常操業では、第１開閉弁１９及び第２開閉弁２０が共に開状態とされ、一方第３開閉弁２１が閉状態とされる。そうすると、経路が開かれた給水管１４及び排水管１５を通して冷却体１０に冷却水が流通し、冷却体１０が強制的に冷却される。これにより、単結晶８の特に凝固直後の高温部分が強制的に冷却される。その結果、単結晶８の引上げ速度として２ｍｍ／分以上を達成できた。ちなみに、冷却体１０を使用しない場合の達成引上げ速度は１ｍｍ／分程度であった。なお、分岐管１６は経路が遮断されていることから冷却水が流通しない。
【００３８】
ここで、その操業中に行われている漏水監視システムの動作について以下に説明する。
【００３９】
図４は単結晶育成装置における漏水監視システムの動作を示すフローチャートである。図４に示すように、先ずステップ＃５にて、制御部２２は、第１流量計１７から冷却体１０への冷却水の流入流量Ｌ１に関する信号を、第２流量計１８から冷却体１０からの冷却水の流出流量Ｌ２に関する信号を、及び圧力計１２から炉体内の圧力Ｐに関する信号を逐次受け取る。
【００４０】
続くステップ＃１０にて、制御部２２は、受け取った信号のうちで、流入流量Ｌ１及び流出流量Ｌ２に関する信号より、流入流量Ｌ１と流出流量Ｌ２の流量差ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）を逐次算出する。これと合わせて、炉内圧力Ｐに関する信号より、単位時間当たりの圧力変動ΔＰを逐次算出する。
【００４１】
次にステップ＃１５にて、制御部２２は、算出された流量差ΔＬと予め設定されている閾値ΔＬＢとを逐次比較する。その流量差に対しての閾値ΔＬＢに関する情報は、制御部２２に搭載のメモリに格納されている。閾値ΔＬＢは、第１流量計１７及び第２流量計１８の検出精度を考慮して設定すればよく、現状の流量計の検出精度および冷却水量からは３０ｃｃ／秒以上に設定することが望ましい。
【００４２】
これと合わせて、算出された圧力変動ΔＰと予め設定されている閾値ΔＰＢとを逐次比較する。その圧力変動に対しての閾値ΔＰＢに関する情報も、制御部２２に搭載のメモリに格納されている。閾値ΔＰＢは、冷却体からの漏水がない通常操業時の炉内圧力変動の最大値に対して２倍以上の圧力変動があった場合に異常と判断するように閾値ΔＰＢを設定することが望ましい。
【００４３】
ステップ＃２０にて、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えたか否かを逐次判定する。冷却体１０で漏水が生じると、その漏水量が流量差ΔＬとして現れるため、ここでは、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えたか否かで漏水の有無を一時的に判断できる。流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えていない場合は、一時的に漏水無しと判断してステップ＃２５に進み、一方超えている場合は、一時的に漏水有りと判断してステップ＃３０に進む。
【００４４】
ステップ＃２５では、圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えたか否かを逐次判定する。冷却体１０で漏水が生じると、その漏水が炉体内で気化して炉体内の圧力が上昇し、これが圧力変動ΔＰとして現れるため、ここでは、圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えたか否かで漏水の有無を一時的に判断できる。圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えていない場合は、漏水無しと判断してステップ＃５に戻り監視を継続し、一方超えている場合は、一時的に漏水有りと判断してステップ＃３５に進む。
【００４５】
ステップ＃２０で漏水有りと一時判断した場合、ステップ＃３０にて、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えた時点を起点にした所定期間内において、圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えたか否かを逐次判定する。つまり、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えたとほぼ同時に、圧力変動ΔＰも閾値ΔＰＢを超えたか否かを判定する。所定期間としては、流量計出力への飛来ノイズの影響を小さくする観点から１秒以上が望ましく、冷冷却体からの漏水による被害を小さくする観点から５秒以内に設定することが望ましい。
【００４６】
流量差ΔＬと圧力変動ΔＰがほぼ同時に閾値ΔＬＢ、ΔＰＢを超えた場合、時間的に同じタイミングで漏水に起因した異なる２つの現象が現れたことになるため、この場合は、高い精度で漏水有りと判断できる。ステップ＃３０で漏水有りと判断された場合は、ステップ＃４０に進んで適正な安全処置をとる。
【００４７】
一方、流量差ΔＬと圧力変動ΔＰがほぼ同時に閾値ΔＬＢ、ΔＰＢを超えない場合、時間的に間隔のあいたタイミングで漏水に起因した異なる２つの現象が現れたことになるため、この場合は、漏水は実際には起こっておらず、流量差ΔＬと圧力変動ΔＰが誤検出されたものと想定でき、高い精度で漏水無しと判断できる。ステップ＃３０で漏水無しと判断された場合は、ステップ＃５に戻り監視を継続する。
【００４８】
また、ステップ＃２５で漏水有りと一時判断した場合、ステップ＃３５にて、圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えた時点を起点にした所定期間内、好ましくは１秒間内で、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えたか否かを逐次判定する。つまり、圧力変動ΔＰが閾値ΔＰＢを超えたとほぼ同時に、流量差ΔＬが閾値ΔＬＢを超えたか否かを判定する。
【００４９】
圧力変動ΔＰと流量差ΔＬがほぼ同時に閾値ΔＰＢ、ΔＬＢを超えた場合、ステップ＃３０のときと同じく、高い精度で漏水有りと判断できる。ステップ＃３５で漏水有りと判断された場合は、ステップ＃４０に進んで適正な安全処置をとる。
【００５０】
一方、圧力変動ΔＰと流量差ΔＬがほぼ同時に閾値ΔＰＢ、ΔＬＢを超えない場合、ステップ＃３０のときと同じく、高い精度で漏水無しと判断できる。ステップ＃３５で漏水無しと判断された場合は、ステップ＃５に戻り監視を継続する。
【００５１】
ステップ＃４０では、次のような安全処置がなされる。
【００５２】
第１に、制御部２２が第１開閉弁１９、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２１に指令を送り、第１開閉弁１９及び第２開閉弁２０を開状態から閉状態に切り替えるとともに、第３開閉弁２１を閉状態から開状態に切り替える（図３参照）。そうすると、給水管１４及び排水管１５の経路が遮断されることから、冷却体１０への給水が強制的に停止される。これと合わせて、冷却体１０内に停留している冷却水は、経路が開かれた分岐管１６を通して外部へ排出される。ここで、冷却体１０の内部で流れの止まった冷却水は、炉体内の高い温度の影響で加熱されて、急激に昇温して気化し、これにより体積膨張が起こって高圧になるため、外部に開放されている分岐管１６を通じて外部に噴出することになる。従って、漏水による水蒸気爆発が未然に防止され、安全性が高まる。
【００５３】
第２に、冷却体１０からの漏水有りの旨を警告音の発声やパトライトの点灯等によって報知する。これにより、冷却体１０に漏水が起こったことを認識できる。
【００５４】
第３に、ヒータ４への通電を停止する。これと合わせて、融液６を貯留するルツボ３の回転及び昇降を停止するとともに、単結晶８を吊り下げているワイヤ７の回転及び昇降を停止する。
【００５５】
なお、このような単結晶育成装置において、第１流量計１７、第２流量計１８、及び圧力計１２からの検出値に基づいた処理の一例を次の表１に示す。
【００５６】
【表１】
2008254982.tif 000003
【００５７】
ここでは、ケース１〜３を一例として示している。いずれのケースでも、流量差ΔＬに対しての閾値ΔＬＢを５０ｃｃ／秒とし、圧力変動ΔＰに対しての閾値ΔＰＢを０．０００１３ＭＰａとした。
【００５８】
ケース１では、流量差ΔＬが６０ｃｃ／秒であり、閾値ΔＬＢを超えている。圧力変動ΔＰが０．００００５ＭＰａであり、閾値ΔＰＢ以内である。この場合、流量差ΔＬと圧力変動ΔＰの発生時期を問わず、漏水無しと判断される。
【００５９】
ケース２では、流量差ΔＬが６０ｃｃ／秒であり、閾値ΔＬＢを超えている。圧力変動ΔＰが０．０００２０ＭＰａであり、これも閾値ΔＰＢを超えている。但し、流量差ΔＬと圧力変動ΔＰの発生時期が同時でなく、所定期間以上あいている。この場合、漏水無しと判断される。
【００６０】
ケース３では、ケース２と同じく、流量差ΔＬが６０ｃｃ／秒で閾値ΔＬＢを超え、圧力変動ΔＰが０．０００２０ＭＰａで閾値ΔＰＢを超えている。但し、流量差ΔＬと圧力変動ΔＰの発生時期が同時である。この場合、漏水有りと判断される。
【００６１】
このように、本実施形態の単結晶育成装置においては、流量差ΔＬ及び圧力変動ΔＰに基づいて冷却体からの冷却水の漏水を判断するわけであるが、流量差ΔＬ、圧力変動ΔＰがそれぞれ漏水に起因した別個の現象であるため、両者に基づく漏水の判断は精度が高い。従って、冷却体からの漏水を高い精度で検知でき、安定した操業を行える。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の単結晶育成装置では、冷却体からの漏水を高精度に検知でき、安定操業性に優れる。よって、本発明は、冷却体を使用して引上げ速度の高速化を図った単結晶育成装置に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態である単結晶育成装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の単結晶育成装置の横断面図である。
【図３】漏水監視システムの系統図である。
【図４】漏水監視システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１    メインチャンバ
２    プルチャンバ
３    ルツボ
４    ヒータ
５    保温筒
６    融液
７    ワイヤ
８    単結晶
９    熱遮蔽体
１０    冷却体
１１    真空排気管
１２    圧力計
１３    支持アーム
１４    給水管
１５    排水管
１６    分岐管
１７    第１流量計
１８    第２流量計
１９    第１開閉弁
２０    第２開閉弁
２１    第３開閉弁
２２    制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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