(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降動作が自在であるクーラーを炉内に備えたＣＺ法単結晶引上げ装置の安全機構において、
前記クーラーを当該クーラー以外の炉内部材から絶縁する絶縁部材と、
定電圧電源と抵抗器からなる直列回路と、
入力抵抗を有し、一方の出力端子が前記直列回路の一端および前記クーラーに接続され、他方の出力端子が前記直列回路の他端および前記炉内部材に接続され、前記クーラーと前記炉内部材との間の電圧を検出する電圧検出器と、を備え、
前記電圧検出器で、前記クーラーと前記炉内部材との接近又は接触に起因する電圧降下が検出されるに応じて、前記クーラーを前記炉内部材から遠ざけること
を特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置の安全機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引上げ単結晶冷却のためのクーラーを備えると共に、当該クーラーの設置によって生ずる危険を回避するための安全機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チョクーラールスキー法（ＣＺ法）により単結晶を引き上げるＣＺ法単結晶引上げ装置において、引上げ単結晶を冷却するクーラーをＣＺ炉内に設置したものが最近使用されるようになってきている。このような炉内クーラー設置型のＣＺ法単結晶引上げ装置については、それを使用することによって単結晶引上げ速度の著しい高速化が可能となり、その結果として単結晶インゴットやウエハの製造効率を高めることができるようになるので、その意義は大きい。
【０００３】
ここで、ＣＺ法単結晶引上げ装置のＣＺ炉内に設置されるクーラーについては、単結晶の冷却位置の調整等を図るために、ＣＺ炉内を移動するようなものも考案されている（特開平１１−９２２７２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クーラーがＣＺ炉内を移動するＣＺ法単結晶引上げ装置の場合には、クーラーと他の部材との衝突に注意を払う必要があり、また、万が一衝突が起きて炉内部材の破損が生じてしまったような場合に備えて、それを適確に検知して直ちに対処することを可能にさせるような機構を具備していることが望ましい。
【０００５】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特にクーラーがＣＺ炉内を移動するＣＺ法単結晶引上げ装置であって、ＣＺ炉内におけるクーラーその他の炉内部材の衝突を適確に検出して迅速に危険を回避するような安全機構を備えたＣＺ法単結晶引上げ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するために、本発明においては、一例として、例えばクーラーと他の部材との間でタッチセンサを形成することによってそれらの間の衝突を迅速かつ適確に検知し、当該迅速かつ適確な検知に基づいてクーラーを危険箇所から迅速に退避させるようなＣＺ法単結晶引上げ装置を提供する。
【０００７】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００８】
（１）  ＣＺ法単結晶引上げ装置に備え付けられている引上げ単結晶冷却用のクーラーをＣＺ炉内で移動可能なように構成することによって、当該ＣＺ法単結晶引上げ装置自体の保守性を高める方法。
【０００９】
ここにおいて、「移動」というのは、昇降を含む広い概念であり、縦方向、横方向、斜め方向の直線移動は勿論のこと、回転移動などの曲線的な移動も含まれる。
【００１０】
（２）  ＣＺ炉内で昇降可能な引上げ単結晶冷却用のクーラーを備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、当該ＣＺ法単結晶引上げ装置に異常事態が生じた場合には当該異常事態が生じた場所から退避させることによって、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高める方法。
【００１１】
なお、異常事態が生じた場所からの退避は、一般的には、融液面から遠ざけさせるか、或いは引上げ単結晶から遠ざけさせる形態が最も多いと考えられる。
【００１２】
（３）  ＣＺ炉内で昇降可能な引上げ単結晶冷却用のクーラーを備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、当該クーラーの昇降に起因してＣＺ炉内に異常事態が生じた場合には当該クーラーを一時的に逆方向に昇降させることによって、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高める方法。
【００１３】
ここにおいて、「一時的に逆方向に昇降させる」というのは、下降している最中であれば僅かに上昇させ、上昇している最中であれば僅かに下降させることを意味する。なお、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置において、この場合の上昇あるいは下降の程度は５ｍｍ程度である。
【００１４】
（４）  ＣＺ炉内で昇降可能な引上げ単結晶冷却用のクーラーを備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、当該クーラーの昇降速度を可変とし、前記ＣＺ法単結晶引上げ装置に異常事態が生じた場合には当該クーラーを引上げ単結晶から遠ざけさせることによって、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高める方法。
【００１５】
（５）  ＣＺ炉内で昇降可能な引上げ単結晶冷却用のクーラーを備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、当該クーラーの昇降速度を可変とし、当該クーラーの昇降に起因してＣＺ炉内に異常事態が生じた場合には高速モードに可変して当該クーラーを当該異常事態が生じた場所から退避させることによって、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高める方法。
【００１６】
（６）  前記クーラーは、水冷型クーラーであることを特徴とする（１）から（５）いずれか記載の方法。
【００１７】
（７）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、前記昇降装置は、前記ＣＺ法単結晶引上げ装置に異常事態が生じた場合には当該クーラーを上昇させて融液面から遠ざけさせることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００１８】
（８）  （７）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置において、前記昇降装置は、前記クーラーの昇降速度を可変に昇降させる昇降装置であり、前記異常事態が生じた場合には、高速に可変して前記クーラーを融液面から遠ざけさせることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００１９】
（９）  （７）または（８）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置において、ＣＺ炉内の温度分布を検出するサーモグラフ、または、前記クーラーの表面の温度を検出する温度センサを設け、当該クーラーの表面温度の異常上昇が検出された場合に前記クーラーを引上げ単結晶や原料融液から遠ざけさせることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２０】
なお、上記の「温度センサ」は、基本的にはクーラーの引上げ単結晶側（即ち、クーラーの内側）の表面に設けられるが、クーラーの外側に設けることにより、外側のヒーター（るつぼを加熱するためのヒーター）によって熱遮蔽体が過加熱された状態も検出することができるようになる。
【００２１】
（１０）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、前記昇降装置は、前記クーラーが下降して他の炉内部材との間で衝突若しくは異常接近が生じた場合には当該クーラーを上昇させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２２】
（１１）  （１０）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置において、前記昇降装置は、前記クーラーの昇降速度を可変に昇降させる昇降装置であり、前記衝突若しくは異常接近が生じた場合には、高速に可変して前記クーラーを上昇させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２３】
（１２）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置において、部材の位置関係を検出する距離センサを備え、当該距離センサにより前記クーラーと引上げ単結晶若しくは原料融液または他の炉内部材との間で異常接近若しくは衝突が検出された場合に、当該異常接近若しくは衝突が検出されたとする場所から前記クーラーを退避させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２４】
なお、クーラーと原料融液との間での異常接近若しくは衝突は、いわゆるメルトレベルセンサ（例えば、特願平１１−７１１４９号）によって検出することが可能である。また、クーラーと引上げ単結晶との間での異常接近若しくは衝突は、上記「距離センサ」がニ次元センサの場合に可能となるが、先に示した特願平１１−７１１４９号に係るメルトレベルセンサはニ次元センサの機能も備えているので、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置に取り付けるセンサとして好適である。更に、ここで言うニ次元センサには、ＣＣＤカメラで横方向の位置関係の検出を行う場合も含まれる。
【００２５】
（１３）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、前記クーラーと引上げ単結晶若しくは原料融液または他の炉内部材との間で全体としてタッチセンサを構成し、当該タッチセンサによる接触状態が検出された場合に、当該接触状態が検出されたとする場所から前記クーラーを退避させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２６】
ここにおいて、「タッチセンサを構成」というのは、例えば、クーラーと引上げ単結晶若しくは原料融液または他の炉内部材との間を絶縁し、電流計を接続した状態でそれらの間に微弱電流を流す、というようなことである。
【００２７】
（１４）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、前記昇降装置が前記クーラー昇降の際に過負荷を生じた場合に、過負荷を生じる動作方向とは逆方向の動作を当該昇降装置に行わせることによって、前記異常事態が生じた場所から前記クーラーを退避させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２８】
（１５）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、単結晶引上げの際に当該引上げ単結晶の異常な重量変化が生じた場合に、単結晶から前記クーラーを退避させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００２９】
なお、（１２）から（１５）に記載されている機構は、（１０）または（１１）記載の装置に組み込むこともできる。
【００３０】
（１６）  前記クーラーは、水冷型クーラーであることを特徴とする（７）から（１５）いずれか記載のＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００３１】
（１７）  （１６）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置において、ＣＺ炉内に生じた水蒸気を検出する水蒸気検出装置を備え、当該水蒸気検出装置により水蒸気が検出された場合に前記クーラーを引上げ単結晶や原料融液から遠ざけさせることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００３２】
（１８）  （１６）記載のＣＺ法単結晶引上げ装置において、前記クーラーを通過してきた冷却水の温度を検出する温度計を備え、冷却水の温度の異常上昇が検出された場合に前記クーラーを引上げ単結晶や原料融液から遠ざけさせることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００３３】
（１９）  引上げ単結晶冷却用のクーラーと、当該クーラーをＣＺ炉内で昇降させる昇降装置と、を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置であって、前記クーラーの上昇距離及び下降距離を追跡するエンコーダを備え、このエンコーダからの情報を使用して算出された計算値に基づいて前記クーラーと原料融液または他の炉内部材との間で異常接近若しくは衝突が検出された場合に、当該異常接近若しくは衝突が検出されたとする場所から前記クーラーを退避させることを特徴とするＣＺ法単結晶引上げ装置。
【００３４】
［用語の定義等］
この明細書において、「炉内部材」というのは、ＣＺ炉内に存する有形物のことを意味し、その中にはクーラー、熱遮蔽体、単結晶、るつぼ、ＣＺ炉内壁などのものが広範囲に含まれる。
【００３５】
「保守性」というのは、メンテナンス性や安全性を含む広い概念である。
【００３６】
「異常事態が生じた」ことの態様としては、例えば、作業員の検知、停電、真空ポンプの故障、ヒーター電源故障、炉内品破損、冷却水ポンプ故障等を挙げる事ができる。
【００３７】
「引上げ単結晶の異常な重量変化」というのは、引上げ中の単結晶に普段の許容重量変化以上の変化が生じたことを意味し、単結晶を引上げているモータの負荷の程度等から検出される。また、「冷却水の温度の異常上昇」というのは、クーラーの中を流通する冷却水に普段の許容温度変化以上の変化が生じたことを意味する。なお、クーラーに設置される温度計というのは如何なる形態のものでもよい。
【００３８】
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置には、るつぼ内の原料融液内に磁場を印加する磁場印加手段を備え付けることができる。るつぼ内の原料融液内に磁場を印加する磁場印加手段としては、例えば特開昭５６−４５８８９号公報に開示されているようなものを使用することができる。また、カスプ磁場を作る磁場印加手段として、特開昭５８−２１７４９３号公報に開示されているようなものを使用することができる。
【００３９】
本発明に係る方法及び装置は、引き上げられる単結晶インゴットの種類に影響されるファクターが無く、ＣＺ法一般に適用できる方法であると考えられるので、引き上げられる単結晶インゴットがシリコン単結晶インゴットである場合に限られない。
【００４０】
上記の「温度センサ」というのは、例えば熱伝対のようなものである。また、「水蒸気検出装置」としては、赤外線の吸光度の変化によって水蒸気の検出を行う赤外線吸光度測定センサ等を挙げることができる。なお、「赤外線吸光度測定センサ」は、赤外線の吸収量を測定するものでも、赤外線の吸収率を測定するものでもよい。また「赤外線吸光度測定センサ」は、反射タイプ、透過タイプの種別を問わない。
【００４１】
【発明を実施するための形態】
図１は本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【００４２】
［全体構成］
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置は、通常のＣＺ法ＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、密閉容器たるチャンバ１１内に、シリコン融液１２の製造・貯蔵のためのルツボ１３と、このルツボ１３を加熱するためのヒータ１４と、を備えている。そして、この他にも適宜、通常のＣＺ法ＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、ヒータ１４に電力を供給する電極、ルツボ１３を支持するルツボ受け、ルツボ１３を回転させるペディスタル、断熱材、メルトレシーブ、内筒などが備え付けられる。また、この装置には、シリコン融液１２及びヒータ１４から引上げ単結晶１７への熱の輻射を遮蔽するための熱遮蔽体１８と、この熱遮蔽体１８の内側に配置されたクーラー１９と、が備え付けられている。
【００４３】
このようなＣＺ法単結晶引上げ装置は、通常のＣＺ法ＣＺ法単結晶引上げ装置と同様に、引上げ単結晶１７とルツボ１３が逆方向に回転しながら単結晶の引上げが行われる。ここで、ルツボ１３は、ルツボ１３の下部に設けられている図示しないリフタによってルツボ１３が上下に移動する。ルツボ１３の上下移動は、特に断わらない場合には、シリコン単結晶インゴットの引き上げに伴うシリコン融液液面１２ａの下降に応じてルツボ１３が上昇する、というような形態で行われる。
【００４４】
なお、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置は、特に図示していないが、この種のＣＺ法ＣＺ法単結晶引上げ装置に通常装備される不活性ガスの導入・排気システムを備えている。そして、このようなシステム下にあって、熱遮蔽体１８は不活性ガスの流通路を調整する働きも兼ね備えている。また、この装置においては、チャンバ１１内の排気を行う真空ポンプ２０が接続されている（なお、スロットルバルブの開度を検出するようにしたり、供給される電力量を検出するようにしたりする手段を真空ポンプ２０に備え付けることにより、後述の圧力センサを別途に設ける必要がなくなる）。
【００４５】
また、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置は、シリコン融液１２にカスプ磁場を与えるソレノイド５１及び５２が備え付けられている。このソレノイド５１及び５２によってシリコン融液１２にカスプ磁場が印加されることにより、シリコン融液１２内に生じる微小な対流を消滅させることができ、結晶欠陥の低減や安定した引き上げなどを更に増進することができるようになる。
【００４６】
［クーラー］
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、その中を冷却水が流通する配管で構成されたクーラー１９が熱遮蔽体１８の内側に配置されている。このクーラー１９は、図１及び図２に示されるように、引上げ単結晶１７を囲繞する配管の積層体（冷却管スタック）で構成されており、この配管の中に冷却水が流通される。冷却水は、供給管２１ａを介して供給される。この供給管２１ａを含む給排管２１（供給管２１ａと排出管２１ｂのセットからなる）をチャンバ１１内に貫入する個所には、蛇腹部材２３が取り付けられており、これによって気密が保たれるようにされている。
【００４７】
この実施の形態において、クーラー１９を構成する配管の内径は１７ｍｍ以下であり、配管内を流通する冷却水の流通速度は１５リットル／分以下に設定される。ここで、ある程度配管の径を小さくした場合において、冷却効果にはさほどの支障は出ない。そしてこの場合には、クーラー１９に滞留する水量が少なくなる分だけ、万が一のクーラー１９の破損の場合の水漏れ被害を低減させることができる。
【００４８】
なお、クーラー１９の下端１９ａとシリコン融液液面１２ａからの距離は、通常は１５０ｍｍ程度に設定されている。クーラー１９をＣＺ炉内に設置することで、単結晶直胴部における温度勾配の増大を通じて結晶欠陥サイズの微小化が図れ、同時に、シリコン単結晶インゴットの引き上げ速度を高めることができ、それによって生産効率の向上が実現できる。
【００４９】
［クーラーの移動］
＜クーラー昇降装置（鉛直方向への直線状上下移動）＞
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置において特徴的なことは、その中を冷却水が流通する配管で構成されたクーラー１９がＣＺ炉内を移動することであり、この実施の形態においては、まず最初に、クーラー１９の移動は「昇降」という実施態様で示される。
【００５０】
即ち、本発明に係るクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置おいては、図１に示されるように、クーラー１９をＣＺ炉内で昇降させる昇降装置２５が備え付けられており、この昇降装置２５の駆動によって、引上げ単結晶１７の周囲を囲繞するクーラー１９の冷却管スタックが上下方向に移動する。
【００５１】
ここで、図２は、昇降装置２５の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、同図において、図１と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、簡潔に説明を行う都合上、説明に不要な部材・構成要素については省略をする一方で、図１では省略されている部材・構成要素を適宜付加している。
【００５２】
図２に示されるように、この実施の形態において、昇降装置２５は、蛇腹部材２３の上部に取り付けられた昇降ブロック２３ａ（架橋部材）と、この昇降ブロック２３ａに螺合する螺子棒体２５ａと、この螺子棒体２５ａを回動させるモータ２６ａと、からなる。なお、この実施の形態において、昇降ブロック２３ａと螺子棒体２５ａとの螺合はボールネジにより行われている。
【００５３】
以上のような形態の昇降装置２５によれば、螺子棒体の軸方向の移動が確実に行え、かつ、移動速度の変更も適確かつ自在に行うことができるという利点を有する。より具体的には、螺子棒体軸方向の等速運動は勿論のこと、突然の停止や逆回転、移動速度の変更も自在に行うことができる。
【００５４】
因みに、本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、３０ｍｍ／ｍｉｎと３００ｍｍ／ｍｉｎの２段階で移動速度が変わることとされており、後で説明する装置の安全確保等の際に、その機能が活用されることとなる。
【００５５】
また、以上のような形態の昇降装置２５によれば、駆動機構であるモータ２６ａが停止した場合でも、クーラーが支えられた状態となり、クーラーの位置が維持されることとなるので、エネルギーの節約にもなる。
【００５６】
因みに、この実施の形態で説明する全てのタイプの昇降装置は、図１に示されるようにシリコン融液に磁場が印加される場合には、当該磁場に対応するために、ステンレス製にしたり、磁場の影響のない位置に設置したり、或いは筐体で覆ったりというような何らかの対策を施す必要がある。
【００５７】
＜斜め方向の移動＞
図３は、斜め方向にクーラーが移動する場合の実施形態を説明するためのブロック図である。同図において、図１及び図２と同一の構成要素には同一符号を付し、機能が同一の均等要素には下２桁が同じ１００番台の符号を付してある。
【００５８】
この図３に示されるように、斜め方向に移動するクーラーにおいては、昇降装置自体は図１に示される鉛直方向移動型のクーラーに対するものと同じであるが、クーラーを構成する冷却管スタックが２個に分割されているところが相違している。そして、このような特徴的な構成のために、この実施形態に係るクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置おいては、クーラーが斜め方向に上昇したときには当該冷却管スタックが開くこととなる。
【００５９】
この実施形態に係るクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置の構成と動作を具体的に説明すると、この装置において、冷却管スタックからなるクーラー１１９を斜め方向に移動させるための昇降装置１２５の構成は、図１に示される昇降装置２５と基本的には同じであり、昇降装置１２５は、蛇腹部材１２３の上部に取り付けられた昇降ブロック１２３ａ（架橋部材）と、この昇降ブロック１２３ａと螺合する螺子棒体１２５ａと、この螺子棒体１２５ａを回動させるモータ１２６ａと、からなる。なお、この実施の形態において、昇降ブロック１２３ａと螺子棒体１２５ａとの螺合も、図１に示される昇降装置２５と同様に、ボールネジにより行われている。
【００６０】
ここで、この実施の形態に係るクーラーにおいて特徴的なことは、冷却管スタックで構成されているクーラー１１９が２個のクーラーブロック１１９ａ及び１１９ｂに分割されていることである。このクーラーブロック１１９ａ及び１１９ｂは、それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示されているように、ブロック全体が半円筒状となるように冷却管を巻いて構成しており、クーラーブロック１１９ａとクーラーブロック１１９ｂの２つが合わさると円筒状を構成するようにされている（図５Ａ）。このため、斜め方向からの移動によっても、クーラーで単結晶の所定の位置を冷却し、必要の無いときには別の箇所に退避させることができる。
【００６１】
このような斜め方向移動型のクーラー１１９は、単結晶の冷却位置の変更をするための使用には向かないが、図１に示される鉛直方向移動型のクーラーと比較して、冷却引上げ環境の設定・解除の切り替えを適確かつ簡易・迅速に行うことができるという利点を有している。また、このような斜め方向移動型のクーラー１１９によれば、斜め方向に上昇することで、チャンバーの片隅にクーラーが退避することとなるので、例えば追いチャージやリチャージなどを行うような場合において、その分スペースを空けることができる。そして、これによって作業スペースを十分に取ることができるようになるので、これらの作業がし易くなるという利点がある。
【００６２】
なお、斜め方向移動型のクーラー１１９を構成するクーラーブロック１１９ａ及び１１９ｂについて、この実施の形態では半円筒状のものだけを示しているが（図５Ａ参照）、これには限られず、例えば中心角を１２０度にして円筒を３分割したものや（図５Ｂ参照）、中心角を９０度にして円筒を４分割して構成したもの（図５Ｃ参照）など、全てが一体となって円筒形若しくは円筒形に近い形状のものを構成できるあらゆる形態を採用することができる。当然のことながら、分割した場合の中心角は均一でなくてもよい（図５Ｄ参照）。
【００６３】
＜回転移動＞
図６は、回転移動するクーラーを備えたクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置の実施形態を説明するためのブロック図である。同図において、図１に示される鉛直方向移動型のクーラーを備えるクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置と同一の構成要素には同一符号を付し、機能が同一の均等要素には下２桁が同じ２００番台の符号を付してある。
【００６４】
図６に示されるように、回転移動型のクーラー２１９も、鉛直方向移動型のクーラー１９と同様に冷却管のスタックから構成されており、この中を冷却水が流通することによって単結晶の冷却を行う。
【００６５】
この回転移動型のクーラー２１９において特徴的なことは、回動軸７１を中心にしてクーラー２１９が回転移動することである。即ち、図６のＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置においては、クーラー２１９の回転移動によって当該クーラー２１９が持ち上げられた後（図６Ａ）、蛇腹部材２２３が伸びて、当該蛇腹部材２２３内にクーラー２１９が収容される（図６Ｂ）。
【００６６】
ここで、蛇腹部材２２３の伸縮は、水平移動装置２２５によって行われるが、この水平移動装置２２５は、図１に示される鉛直方向移動型のクーラー１９や図３に示される斜め方向移動型のクーラー１１９の昇降装置と同様の構成を備えており、蛇腹部材２２３の端部に取り付けられた移動ブロック２２３ａと、この移動ブロック２２３ａに螺合する螺子棒体２２５ａと、この螺子棒体２２５ａを回動させるモータ２２６ａと、で構成されている。そして、このような水平移動装置２２５によれば、先の昇降装置と同様に、モータ２２６ａの回動に伴って移動ブロック２２３ａが水平移動し、蛇腹部材２２３の伸縮及びクーラー２１９の出し入れが行われる。
【００６７】
なお、このような回転移動型のクーラー２１９を備えたクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置においては、クーラー２１９の形状は、図７に示されるように、クーラー２１９が持ち上げられたときに当該クーラー２１９が単結晶１７をすり抜けられるようにするために、完全な円筒状ではなく、基本的には種結晶１７ａの直径よりも大きい隙間２１９ｘを有している必要がある。但し、このような形態を採用しなくとも、先の図５Ａ〜図５Ｄに示されるような分割式のクーラーを使用するようにしてもよい。
【００６８】
［クーラーの着脱］
クーラーの取り外しは、シリコン単結晶インゴットの引き上げ終了後に、ＣＺ炉内から給排管を引き抜くことによって行われる。
【００６９】
この動作及び関連する部材については、図１に示される鉛直方向移動型のクーラー１９を備えたクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置を例としてあげるが、冷却管で構成されたクーラーを備えている限り、他のタイプの装置に対しても同様に適用することができる。
【００７０】
まず、クーラー１９の取り外しは、シリコン単結晶インゴットの引き上げ終了後に、ＣＺ炉内から給排管（２１ａ，２１ｂ）を引き抜くことによって行われる。
ここで、クーラー１９は、図８に示されるように、蛇腹部材２３の頂部に設けられている固定冶具６０によって昇降ブロック２３ａに固定されている。また、クーラー１９が取り外された後に昇降ブロック２３ａに開く穴を塞ぐための部材として、蓋体７０が用意されている。この蓋体７０は、クーラー１９が存在し無い状態を補填するためのものであることから、可換性を持たすために、固定冶具６０と蓋体７０は互いに相同した形状とされている。
【００７１】
ここで、これらの固定冶具６０と蓋体７０の具体的構造につき、それらは共に、図８に示されるように、昇降ブロック２３ａの外側面に対して平行して伸びたフランジ部材を備え、当該フランジ部材をネジ固定する構造を基本構造としている。まず、蓋体７０は、図８Ｂに示されるように、円柱状の胴部７０ａの頂部に円盤状のフランジ７０ｂが設けられたものからなり、昇降ブロック２３ａに嵌め込まれた状態で、ネジ７０ｃによってネジ固定される。円筒状の胴部７０ａには、気密性を保つためのＯリング７０ｄが巻着されている。
【００７２】
一方、固定冶具６０は、図８Ａに示されるように、周状に溝６１ａが形成された円柱体６１と、この円柱体６１の周状溝６１ａに嵌合する一対の半円リング状板材６２ａ及び６２ｂと、からなり（図８Ｄ）、円柱体６１には、給排管（２１ａ，２１ｂ）が通される貫通孔６１ｂが設けられている（図８Ｃ）。また、円柱体６１には、蓋体７０の胴部７０ａと同様に、気密性を保つためのＯリング６１ｄが巻着されている。なお、この実施の形態においては、一方のＯリングが破損した場合の保険として２本のＯリングを備えるようにしているが、Ｏリングの破損を考慮しなくても済む場合には、Ｏリングは１本であってもよい。
【００７３】
このような固定冶具６０においては、一対の半円リング状板材６２ａ及び６２ｂが円柱体６１の溝６１ａに嵌め込まれる。そしてその状態で、半円リング状板材６２ａ及び６２ｂがネジ６３ａ及び６３ｂによって円柱体６１にネジ固定され、これによってフランジ部材を備える円柱体の形状となり、蓋体７０と同様の機能を発揮できるようになる。そしてこのようになった状態で、固定冶具６０は、半円リング状板材６２ａ及び６２ｂのフランジ部分となった箇所にて、ネジ６４ａ及び６４ｂによって昇降ブロック２３ａにネジ固定される。
【００７４】
このように、固定冶具６０と蓋体７０は共に（固定冶具６０については半円リング状板材６２ａ及び６２ｂが嵌合された状態でボルト状の形状となり）、いわばネジ山の無いボルト様の部材として、昇降ブロック２３ａの穴に嵌め込まれるものであり、互いに可換性のものとして、いわば固定冶具６０と蓋体７０とで一つのセットを構成しているようなものであるため、クーラー１９の着脱を容易に行うことができる。このため、クーラー有り・無しの切り換えを簡易かつ自在に行うことができ、ケースバイケースで、あるときはクーラー付きのＣＺ炉を備えるＣＺ法単結晶引上げ装置として使用し、また別のあるときにはクーラー無しの通常のＣＺ法単結晶引上げ装置として使用するというようなことを気軽に行うことができるようになる。
【００７５】
［安全装置］
本発明は、上述したように、ＣＺ法単結晶引上げ装置のＣＺ炉内に備え付けられているクーラーを移動可能なように構成し、装置に異常事態が生じた場合には問題箇所から退避させることによって、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高めるものである。
【００７６】
＜安全確保・危険回避のための動作＞
本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置は、安全確保・危険回避のための動作として、基本的には、異常事態が生じた場所、融液面や引上げ単結晶からクーラーを遠ざけさせる（退避）という形態を採用する。より具体的な態様としては、例えば、「異常事態」というものがクーラー１９の昇降中における当該クーラー１９と他の炉内部材との間の衝突若しくは異常接近であった場合には、クーラー１９を一時的に５ｍｍ程度、逆方向に移動させるという態様が挙げられる。また、「異常事態」がクーラー１９以外の炉内部材どうしの衝突等であったり、装置の誤作動のようなものであった場合には、クーラー１９を単結晶１７やシリコン融液１２から遠ざけさせることによって危険を回避し、ＣＺ法単結晶引上げ装置の保守性を高める。
【００７７】
この場合において、単結晶１７やシリコン融液１２に代表される危険箇所からの退避を行う際には、クーラー１９の移動速度を高速に可変して行う（３０ｍｍ／ｍｉｎ→３００ｍｍ／ｍｉｎ）ことによって、危険回避を迅速に行うことが実現される。
【００７８】
＜安全装置の具体的態様＞
以下、本発明に係るクーラー付きＣＺ法単結晶引上げ装置に備えられている安全装置について説明する。
【００７９】
図９は、本発明に係るクーラー付きＣＺ法単結晶引上げ装置の安全装置の説明をするためのブロック図である。なお、同図において、図１及び図２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、この実施の形態においては、クーラー付きＣＺ法単結晶引上げ装置を用いて安全装置について、説明の便宜のために、鉛直方向移動型のクーラー１９を備えるものを例に挙げて説明をしているが、これから説明する安全装置については、基本的な原理は同一のままで、斜め方向移動型のクーラー１１９や回転移動型のクーラー２１９に転用することができるのは明らかである。
【００８０】
＜温度検出＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置には、チャンバ１１に設けられた窓からＣＺ炉内をニ次元的に観察する放射温度計・ＣＣＤカメラ７２が取り付けられている。この放射温度計・ＣＣＤカメラ７２は、ＣＺ炉内の温度分布を検出するサーモグラフとしての役割を果たし、これによってクーラー１９の表面温度の異常上昇を検出することができる。
【００８１】
また、この実施の形態においては、クーラー１９の内側に、熱伝対で構成された温度センサ７３が取りつけられており、この温度センサ７３によってもクーラー１９の表面温度の異常上昇を検出することができる。なお、温度センサ７３については、クーラー１９の外側に取りつけた場合には、ヒーター１４からの過加熱を検出することができる。
【００８２】
このように、本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、放射温度計・ＣＣＤカメラ７２もしくは温度センサ７３を設けることにより、いずれもクーラー１９の表面温度の異常上昇を検出することができるようになり、クーラー１９の表面温度の異常上昇が検出された場合には、クーラー１９を温度上昇の原因となる箇所（例えば、引上げ単結晶１７）から高速度（３００ｍｍ／ｍｉｎ）で遠ざけることによって重篤な事故に至るのが回避される。
【００８３】
更に、本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置は、選択的な一形態として、クーラー１９を通過してきた冷却水の温度を検出する温度計７４を備え、この温度計７４によって冷却水温度の異常上昇が検出された場合には、冷却水温度の異常上昇の原因となる箇所（引上げ単結晶１７及びシリコン融液液面）からクーラー１９を遠ざけさせる。この場合において、鉛直方向移動型のクーラー１９では、運動方向が鉛直方向に限られてしまうため、シリコン融液液面からの退避がメインとなるが、斜め方向移動型のクーラー１１９や回転移動型のクーラー２１９では、分割式の場合には、シリコン融液液面からの退避と引上げ単結晶からの退避を同時に行うことができる。
【００８４】
＜相対位置検出＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置には、シリコン融液液面の高さを検出するメルトレベルセンサ７５が取り付けられている。このメルトレベルセンサ７５によれば、シリコン融液液面だけでなく、例えばクーラー１９の底面と熱遮蔽体１８の上面との間の距離の測定など、炉内部材一般の高さを測定することができる。従って、このメルトレベルセンサ７５によれば、クーラー１９の上下動（昇降）に伴う炉内部材間の異常接近や衝突を検出することができる。
【００８５】
また、例えば特願平１１−７１１４９号に係るニ次元メルトレベルセンサを使用した場合には、鉛直方向の距離のみならず、水平方向の距離までをも検出することができるため、クーラー１９の底面と熱遮蔽体１８の間の異常接近や衝突のみならず、熱遮蔽体１８と単結晶１７、或いはクーラー１９と単結晶１７の間の異常接近や衝突までをも検出することができるようになる。なお、水平方向の距離の検出については、放射温度計・ＣＣＤカメラ７２によっても同様に行うことができる。
【００８６】
このように、本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、メルトレベルセンサ７５（特に、ニ次元メルトレベルセンサ）若しくは放射温度計・ＣＣＤカメラ７２を備えることにより、いずれもクーラー１９と単結晶１７との間の異常接近や衝突等、炉内部材間の異常接近や衝突を検出することができるようになる。そして、昇降動作中に異常接近や衝突が検出された場合には、昇降装置２５のモータ２６ａがとっさに逆回転してクーラー１９が逆方向に戻り、重篤な事故に至るのが回避される。また、場合によっては、温度検出の場合の実施形態と同様に、クーラー１９をシリコン融液液面や引上げ単結晶１７から高速度（３００ｍｍ／ｍｉｎ）で遠ざけることによって重篤な事故に至るのが回避される。
【００８７】
＜エンコーダ＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、モータ２６ａと一体化されたエンコーダ２６ｂが備え付けられており（図２）、このエンコーダ２６ｂによってクーラー１９の上昇距離及び下降距離を追跡するようにしている。
【００８８】
そして、このエンコーダ２６ｂからの情報（クーラー１９の上昇距離及び下降距離）を使用して算出された計算値に基づいて、昇降動作中にクーラー１９と引上げ単結晶１７との間で異常接近若しくは衝突（特に、斜め方向移動型のクーラー１１９や回転移動型のクーラー２１９の場合）が検出された場合、或いは、クーラー１９と原料融液または他の炉内部材との間で異常接近若しくは衝突（鉛直方向移動型のクーラー１９、斜め方向移動型のクーラー１１９、回転移動型のクーラー２１９のいずれも対象）が検出された場合には、直ちにモータ２６ａの逆回転やクーラー移動速度の切り換え（高速化）を行い、異常接近若しくは衝突が検出されたとする場所やシリコン融液液面や引上げ単結晶１７などの危険箇所からクーラーを退避させる。
【００８９】
＜リミッタ部材＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、昇降ブロック２３ａの下方にリミッタスイッチ（ＬＳ）２７が設けられており（図２）、昇降ブロック２３ａがＬＳ２７に接触したときには、直ちにモータ２６ａが停止してクーラー１９の下降を停止させるか、或いは場合によっては積極的にモータ２６ａが逆回転してクーラー１９を上方に戻す。
【００９０】
ここで、リミッタスイッチ（ＬＳ）２７は、基本的にはクーラー１９がそれ以上下方に下降しないようにするための下方向の限界を設定するもの（リミッタ部材）であり、その大きさは、当該下方向の限界に合わせて設定されている。なお、この実施の形態では、リミッタ部材として電気的な制御を行うリミッタスイッチとしているが、昇降ブロック２３ａの所定位置よりも下方への移動を制限することができるものであれば物理的なものでもよく、単なる金属塊のような固形部材であってもよい。
【００９１】
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置において、このようなリミッタ部材を備えることにより、少なくともクーラー１９の下降のし過ぎを物理的な制約を持って予め防止することができ、リミッタ部材をリミッタスイッチで構成した場合には、クーラー１９の下降のし過ぎ状態からの復旧を迅速に行うことができるようになる。
【００９２】
＜タッチセンサ＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置では、炉内部材間どうしの接触(特に、炉内を移動するクーラーによる接触)を適確に検出するために、接触を検知したい部材の間を絶縁して定電圧を印加し、その電圧の変化を追跡するようにしている。これは即ち、接触を検出する部材間で全体としてタッチセンサを構成するということであり、そのための原理図が図１０に、必要な回路図の一例が図１１にそれぞれ示されている。なお、この実施例においては電圧計測タイプのタッチセンサを構成する例を示しているが、既に述べたような電流計測タイプのタッチセンサを構成するようにしてもよい。また、同図において、図１及び図２と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
まず、クーラー１９と他の炉内部材との接触の検出を行うためには、クーラー１９を他の部材から絶縁する。クーラー１９の絶縁箇所は、図１０に示されるように、昇降ブロック２３ａ上に絶縁部材８０ａを噛ませて給排管２１を取り付けるようにすればよい。また、熱遮蔽体１８と他の炉内部材との接触の検出のためには、図１０に示されるように、熱遮蔽体１８の根元に絶縁部材８０ｂを噛ませ、熱遮蔽体１８から結線するようにすると好適である。同様に、るつぼ１３及びシリコン融液１２と他の炉内部材との接触の検出のためには、ペディスタル下部またはるつぼ軸下部において絶縁部材８０ｃを噛ませ、るつぼ１３から結線するようにすると好適である。引上げ単結晶１７及び当該引上げ単結晶１７を引上げるワイヤ１５と他の炉内部材との接触の検出のためには、ワイヤ１５を巻き取る巻取機１６とチャンバ１１の頂部との間を絶縁部材８０ｄで絶縁し、巻取機１６から結線するようにすると好適である。
【００９４】
ここで、図１１は、炉内部材間でタッチセンサを構成する際の結線図の一例を示した図である。この図１１に示されるように、例えばクーラー１９と他の炉内部材との間のタッチセンサを構成してそれらの間の接触を検出するためには、図１０に示される絶縁部材８０ａでクーラー１９を他と絶縁した上で、クーラー１９と他の炉内部材との間に定電圧をかけるようにする。定電圧の印加は、定電圧電源装置８１によって行い、定電圧電源装置８１の端子は、クーラー１９の給排管２１とチャンバ１１の外壁とにそれぞれ接続するようにすると好適である。
【００９５】
この一方で、この回路には、定電圧電源装置８１と並列に電圧検出器８２が接続されている。そしてこの実施の形態においては、自動工程中にのみ”オン”するリレースイッチ８３が取り付けられており、自動工程に入ってリレースイッチ８３が”オン”されると、少なくともクーラー１９とチャンバ１１の間でタッチセンサが構成されることとなる。
【００９６】
そして、この状態でクーラー１９と他の炉内部材とが接触した場合には、電圧検出器８２において電圧降下が観測されるため、電圧検出器８２の電圧降下を追跡すれば、いずれもクーラー１９と他の炉内部材との間の異常接近や衝突等、炉内部材間の異常接近や衝突を検出することができる。そして、そのような異常接近や衝突が検出された場合には、昇降装置２５のモータ２６ａがとっさに逆回転してクーラー１９が逆方向に戻り、重篤な事故に至るのが回避される。また、場合によっては、温度検出等の実施形態の場合と同様に、クーラー１９をシリコン融液液面や引上げ単結晶１７から高速度（３００ｍｍ／ｍｉｎ）で遠ざけることによって重篤な事故に至るのが回避される。
【００９７】
ここで、絶縁部材８０ａでクーラー１９を他と絶縁しただけで、他の絶縁部材８０ｂ〜８０ｄを設けなかった場合には、単にクーラー１９が他の炉内部材との間で接触したことは検出できても、接触した炉内部材の種類までは分からない。そして、他の絶縁部材８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを設け、それぞれ対応する定電圧電源装置・電圧検出器を接続していった場合には、その順に、熱遮蔽体１８と他の炉内部材、るつぼ１３及びシリコン融液１２と他の炉内部材、引上げ単結晶１７及びワイヤ１５との接触を検出することができるようになるのは、本発明の原理からして明らかである。そして図１０中の全ての絶縁部材８０ａ〜８０ｄが取り付けられた場合において、チャンバ１１に定電圧電源装置８１の端子を接続したときに接触状態が検出された場合には、どの炉内部材と接触したのかを適確に検出することができるというのは既に説明した通りである。
【００９８】
このように、ＣＺ法単結晶引上げ装置において炉内部材間でタッチセンサを構成するようにした場合には、装置に取り付けられる絶縁部材８０の数とバリエーションが増えれば増えるほど、タッチセンサとしての精度が上がることとなるが、絶縁部材８０の数とバリエーションについては、検出したい接触の重要度や緊急度、その他経済上のメリット等を総合的に勘案して決定することとなる。当然のことながら、定電圧電源装置・電圧検出器の配線は、クーラー１９の給排管２１とチャンバ１１の外壁との間の接続と同様に他の炉内部材間の結線も行うことは当業者にとっては極めて容易なことであり、また、取り付けられる絶縁部材８０の数や場所も、図１０に示されるものに限られないことも明らかである。
【００９９】
なお、この実施の形態の実効性に関して言及すれば、実際にクーラー１９（ステンレス製）と熱遮蔽体１８（炭素製）との間の接触抵抗も、他の金属製炉内部材（ステンレスその他の金属製）との間の接触抵抗も、いずれも１０Ω以下であり、これは殆ど回路の内部抵抗と言うべきものであって、タッチセンサ構成による電圧変化によって接触状態を監視する際の妨げにならないことは明らかである。また、クーラー１９は冷却水を流通するものであり、本発明を実施するにあたっては冷却水の抵抗を考慮する必要が生ずるが、その抵抗値は数１０ｋΩ程度もあれば、タッチセンサを構成するにあたって、冷却水による導通を考慮する必要は殆ど無くなる。
【０１００】
因みに、絶縁部材８０の材質については、８０ａ及び８０ｄはともにＣＺ炉の外に取り付けられるものであるため、通常使用され普通に購入することができる市販の絶縁材料（例えば、ジュラコン、デルリン等。ともに商品名）を採用することができる。一方、８０ｂ及び８０ｃについては、ともにＣＺ炉内に取り付けられるものであるため、これらはいずれも純度の高いＳｉＯ２で構成するようにするのが好ましい。
【０１０１】
＜過負荷検出、異常重量変化検出＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、ワイヤ１５で単結晶１７を引上げ、ワイヤ１５は巻取機１６で巻き取られるが、本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、この巻取機１６のプルヘッドに取りつけられているロードセル若しくはこの巻取機１６を駆動させるモータが過負荷を感じた場合には、少なくとも昇降装置２５のモータ２６ａが停止するように構成している。また、昇降装置２５自身においても、昇降装置２５を駆動させるモータ２６ａが過負荷を感じた場合には、少なくとも昇降装置２５のモータ２６ａが停止するように構成している。より好適な実施態様としては、これらのモータのいずれかが過負荷を感じたときには、とっさにモータ２６ａを逆回転させてクーラー１９を逆方向に戻し、重篤な事故に至るのを回避する。更には、必要な場合には、温度検出等の実施形態の場合と同様に、クーラー１９をシリコン融液液面や引上げ単結晶１７から高速度（３００ｍｍ／ｍｉｎ）で遠ざけることによって重篤な事故に至るのが回避される。
【０１０２】
なお、モータにおける過負荷の検出それ自体は、例えば使用するモータをサーボモータにするだけで容易に行うことができるなど、当業者にとって自明の領域に属する事項である。
【０１０３】
＜水蒸気検出＞
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、冷却水が流通するタイプのクーラーを使用することから、ＣＺ炉内に生じた水蒸気を検出する水蒸気検出装置を備え、当該水蒸気検出装置により水蒸気が検出された場合にはクーラーを引上げ単結晶から遠ざけるように動作する。
【０１０４】
即ち、この実施の形態に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、チャンバ１１内の圧力変化を追跡する圧力センサ３１と、真空ポンプ２０で吸引されるチャンバ１１内の気体の温度変化を見る温度センサ３３と、真空ポンプ２０で吸引されるチャンバ１１内の気体の赤外線吸収を見る赤外線センサ３４と、が取り付けられている。これは、クーラー１９の配管に水漏れが生じた場合には、炉内の熱によってその水漏れ水が水蒸気となり、それが温度変化ないしは圧力変化を生じさせるので、それを検出することによって水漏れを的確に察知しようとするものである。赤外線センサ３４は、水蒸気には赤外線吸収があることから、それを測定することによって、水漏れ検出の確実性を増大させるために設置されている。
【０１０５】
これらの各センサについては、いずれか一つが設置されていれば、水漏れを察知することは十分に可能であるが、検出の万全を期すという観点から、適当に組み合わせて複数個設置するようにしてもよい。また、同様の観点から、同種類のセンサを複数個設置することも妨げられない。
【０１０６】
なお、温度センサ３３は、比較的多量の水蒸気が存在しなければ他の条件変化と区別可能な感応をしないため、水蒸気による温度変化を的確にキャッチするためには水蒸気が集中する場所に取り付けられるべきであるので、基本的には排気経路（即ち、真空ポンプ２０に接続されている管）に取り付けられるのが好ましい。これに対し、赤外線センサ３４は微量の水蒸気でも直ちに検出できるので、排気経路だけでなく、チャンバ１１の内壁面など、あらゆるところに取り付けることが可能である。
【０１０７】
ここで、上記各センサは、コントローラ３５に接続されている。この実施の形態においては、圧力センサ３１は直接的に、温度センサ３３及び赤外線センサ３４は、それぞれ対応する処理装置３３ａ及び３４ａを介してコントローラ３５に接続されている。
【０１０８】
例えば、水蒸気の発生によるチャンバ１１内の圧力上昇が圧力センサ３１によって検出された場合、水蒸気の発生による排気ガスの高温化が温度センサ３３によって検出された場合、赤外線センサ３４によって水蒸気の吸収帯での異常な吸収が認められた場合、或はこれらの事態が同時に検出された場合には、コントローラ３５が作動して、表示器３６を点灯させ、冷却水の流入を調整する電磁弁３７を閉じて冷却水の流入をストップし、それと同時に、普段は閉じられている電磁弁３９を開き、排出管２１ｂの末端を大気に開放する。そうすると、水漏れが生じた場合には、水漏れ水が水蒸気となって圧力が増すので、その場合には、電磁弁３９を通ってクーラー１９内の冷却水が外部に排出され、シリコン融液中に落ちる水の量を低減させることができる。
【０１０９】
なお、この大気への開放を行う管は、供給管２１ａにも接続されており、クーラー１９内にこれから供給されようとしていたものをも排出することができる。このため、水漏れ時には、クーラー１９内に滞留している冷却水が可能な限り多く排出されるので、装置に対するダメージが少なくなり、そのような場合でも装置の操業停止等の事態が回避できることとなる。但し、この実施の形態に係るＣＺ法単結晶引上げ装置においては、非常事態に対する万全を期すために、その対策として、チャンバ１１には安全弁４０が取り付けられている。また、冷却水の流出管や大気開放管にも逆止弁４１から４３が取り付けられており、非常事態に対する万全が図られている。
【０１１０】
＜その他＞
ここで、ＣＺ法単結晶引上げ装置において「異常事態が生じた」ことの態様としては、例えば、作業員の検知、停電、真空ポンプの故障、ヒーター電源故障、炉内品破損、冷却水ポンプ故障等を挙げることができる。
【０１１１】
本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、このような「異常事態が生じた」場合には、少なくとも昇降装置２５のモータ２６ａが停止し、場合によっては、とっさにモータ２６ａを逆回転させてクーラー１９を逆方向に戻し、重篤な事故に至るのを回避する。更には、重篤な事故に至るのを回避するために、「異常事態が生じた」場合には、クーラーが接近した状態では危険な炉内部材（シリコン融液液面や引上げ単結晶）からクーラーを高速度（３００ｍｍ／ｍｉｎ）で遠ざけるように動作する。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクーラー付ＣＺ法単結晶引上げ装置においては、冷却水が流通するクーラーがＣＺ炉内に存在する場合でも、当該クーラーと他の炉内部材との異常接近・接触を適確に予防し、或いは当該異常接近・接触を検出して退避動作を行うことによってクーラーの破損等の予防・防止が実現されるので、クーラー中の水の膨張による爆発等の重大な事故の発生を未然に防止することができる。
【０１１３】
また、融液のように熱源となる物その他の危険箇所からクーラーを迅速に退避させるので、万が一漏水事故が生じてしまった場合でも、それによるダメージの低減を同時に図ることができる。
【０１１４】
更に、安全対策それだけではなく、クーラーの位置を迅速に変更することができることから、単結晶の引き上げ中に適宜クーラーと融液液面の高さを調節することができ、それによって単結晶引上げ速度の更なる高速化やそれに伴う生産効率の向上を実現することができる。
【０１１５】
また更に、長時間使用等が原因となって炉内部材の変形が生じてしまった場合でも、融液液面とクーラーの間の距離や熱遮蔽体とクーラーの間の距離を微調整して実質的に同一条件が維持されるように設定をすることができるので、安定した品質の結晶を量産し続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の好適な実施形態を示すブロック図である。
【図２】  本発明に係るＣＺ法単結晶引上げ装置の昇降装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３】  斜め方向にクーラーが移動する場合の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図４】  斜め方向に移動するクーラーの冷却管スタックの実施形態を示す図である。特に、図４Ａは側面図、図４Ｂは上面図である。
【図５】  冷却管スタックの実施形態のバリエーションを示す図である。
【図６】  回転移動するクーラーを備えたクーラー付ＣＺ法シリコン単結晶引上げ装置の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図７】  回転移動するクーラーの冷却管スタックの実施形態を示す図である。
【図８】  クーラーの給排管の昇降ブロックとの接合部に使用される冶具、及びクーラーが抜かれた後の穴を蓋する蓋体の構成を示す図である。特に、図８Ａは冶具の縦断面図、図８Ｂは蓋体の縦断面図、図８Ｃは冶具の上面図、図８Ｄは冶具の構造を説明するための図である。
【図９】  本発明に係るクーラー付きＣＺ法単結晶引上げ装置の安全装置の説明をするためのブロック図である。
【図１０】  炉内部材間でタッチセンサを構成する際の原理を説明するための図である。
【図１１】  炉内部材間でタッチセンサを構成する際の結線図の一例を示した図である。
【符号の説明】
１１  チャンバ
１２  シリコン融液
１２ａ  シリコン融液液面
１３  ルツボ
１４  ヒータ
１５  ワイヤ
１６  巻取機
１７  シリコンインゴット
１７ａ  種結晶
１８  熱遮蔽体
１９，１１９，２１９  クーラー
１１９ａ，１１９ｂ  クーラーブロック
２１９ｘ  隙間
２０  真空ポンプ
２３，１２３，２２３  蛇腹部材
２５，１２５  昇降装置
２２５  水平移動装置
２３ａ，１２３ａ，２２３ａ  昇降ブロック（架橋部材）
２２３ａ  移動ブロック
２５ａ，１２５ａ，２２５ａ  螺子棒体
２６ａ，１２６ａ，２２６ａ  モータ
２６ｂ  エンコーダ
２７  リミッタスイッチ（ＬＳ）
３１  圧力センサ
３３  温度センサ
３４  赤外線センサ
３３ａ，３４ａ  処理装置
３５  コントローラ
３６  表示器
３７，３９  電磁弁
４０  安全弁
４１〜４３  逆止弁
５１,５２  ソレノイド
６０  固定冶具
６１  円柱体
６１ａ  円柱体６１の周状溝
６１ｂ  貫通孔
６１ｄ  Ｏリング
６２ａ,６２ｂ  半円リング状板材
６３ａ, ６３ｂ, ６４ａ, ６４ｂ  ネジ
７０  蓋体
７０ａ  蓋体７０の円柱状の胴部
７０ｂ  円盤状のフランジ
７０ｃ  ネジ
７０ｄ  Ｏリング
７１  回動軸
７２  放射温度計・ＣＣＤカメラ
７３  温度センサ
７４  温度計
７５  メルトレベルセンサ
８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ  絶縁部材
８１  定電圧電源装置
８２  電圧検出器
８３  リレースイッチ
【図１】
0004693073.tif 000002
【図２】
0004693073.tif 000003
【図３】
0004693073.tif 000004
【図４】
0004693073.tif 000005
【図５】
0004693073.tif 000006
【図６】
0004693073.tif 000007
【図７】
0004693073.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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