(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のチャンバの側壁の一部に、扉により開閉可能な開口を形成すると共に、上記開口端縁を、断面形状が上記円筒と同軸の円弧をなす短絡板により電気的に接続したものにおいて、上記短絡板の両端に細長いブロック状の取付ブラケットを接続し、上記開口を形成する枠板の端縁と取付ブラケットの接触面をすり合わせ加工により精密に仕上げ、枠板と取付ブロックとを取り付けボルトで圧接することにより、接触面における電気抵抗を小さくしたことを特徴とする高周波誘導溶解装置用チャンバ。
【請求項２】
円筒状のチャンバの側壁の一部に、扉により開閉可能な開口を形成すると共に、上記開口端縁を、断面形状が上記円筒と同軸の円弧をなす短絡板により電気的に接続したものにおいて、上記短絡板の両端に細長いブロック状の取付ブラケットを接続し、この取付ブロックを、溶接により、上記開口を形成する枠板の端縁に接続したことを特徴とする高周波誘導溶解装置用チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多結晶シリコンを溶解して、引上げ法により単結晶シリコンインゴットを成長させる為に用いられる高周波誘導溶解装置用のチャンバの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多結晶シリコンから単結晶シリコンを成長させる一つの方法として引上げ法が使用されている。
【０００３】
この方法は、るつぼの中に多結晶シリコンを原料として装入し、これら全体を竪形の円筒形のチャンバの中に収める。
【０００４】
一方、チャンバ内を不活性ガスで充填し、るつぼの外周に配設したコイルに高周波の交番電流を通電して、るつぼ内のシリコンを誘導加熱して溶解し融液とする。
【０００５】
そして、チャンバ上方から吊り下げた引上げシャフト先端のチャックに種結晶を取付け、これをシリコン融液に接触させる。
【０００６】
その後、引上げシャフトを回転させながらゆっくり上昇させていくと、種結晶から単結晶が成長して引上げられていく。
【０００７】
結晶の直径を監視しながら引上げシャフトの引上げ速度を変えて直径が常に一定になるように調節する。このようにして成長したシリコン単結晶インゴットを製造することかできる。
【０００８】
上記したシリコンの高周波誘導溶解過程において、コイルに通電された高周波交番電流は、るつぼに誘導電流を発生させ、誘導電流により生じるジュール熱によりシリコンは溶解されるが、それと同時に、コイルの外側を囲っているチャンバにも誘導電流が発生しチャンバも加熱される。
【０００９】
また、チャンバの側壁にはるつぼを出し入れするため等に使用される作業用の開口が形成されており、この開口には、ヒンジを介して、扉が開閉可能に装着されている。
【００１０】
なお、チャンバ及び扉は上記したように加熱されるため、これらはジャケット構造になっていて、循環する冷却水により冷却される構造になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、扉はこれを閉じるとき、チャンバの開口に対してボルト締め等により圧接されるが、この接触部分における電気抵抗はチャンバの側壁や扉の側壁の材料の電気抵抗に比して一段と大きいので、この接触部分における発熱は他の部分に比べて大きく高温となる。
【００１２】
従って、チャンバは扉の接触部分のみが他の部分よりも特に高温になり、作業の安全性において問題が生じている。
【００１３】
この発明は、上記した不都合を解消し、使用中扉の開口付近の温度上昇を抑制できる高周波誘導溶解装置用チャンバを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、円筒状の側壁の一部に、扉により開閉可能な開口を形成すると共に、上記開口の左右の開口端縁を短絡板により電気的に接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、上記短絡板の断面形状が、チャンバと同軸の円弧の一部をなすことを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基いて、この発明について説明する。
図３において、中空円筒状のチャンバ５のほぼ中心には、るつぼホルダ３により担持されたるつぼ２が配設され、このるつぼ２の外側には螺旋状に巻かれたコイル４がるつぼ２と同軸に配設されている。
【００１７】
コイル４は中空の銅製のチューブから成っていて、チューブ内部には冷却水が循環されてチューブの過度の温度上昇が抑制されている。
【００１８】
るつぼ２内には多結晶シリコンが装入され、コイル４に高周波の交番電流を通電すると、コイル４を円筒に見立てたときその母線を包囲する方向の磁力線が発生し、この磁力線がるつぼを通過することによってるつぼに誘導電流が発生する。
【００１９】
この誘導電流はるつぼの電気抵抗によりジュール熱を発生してるつぼを加熱し、内部の多結晶シリコンは溶解してシリコン融液１となる。
【００２０】
チャンバ５の上方にはシャフトの引上げ装置８が配設されており、引上げシャフト８１の下端に装着されたチャック８２によって種結晶１２が掴持されている。
【００２１】
引上げシャフト８１を下降させて種結晶１２をシリコン融液１に接触させてから回転させるとともに徐々に引上げていくと、種結晶１２から単結晶１１が成長して引上げられていき、シリコン単結晶のインゴットが製造されることは前記した通りである。
【００２２】
この発明の要部について話を進めると、上記したシリコン単結晶インゴットの製造過程におけるるつぼの出し入れを容易にするため、チャンバ５の側壁５１の一部には開口５４が形成され、この開口にはヒンジ６５により開閉される扉６が取付けられている。
【００２３】
この扉６の側壁６１の水平横断面は円弧状をなし、チャンバの側壁５１に連続した円筒面の一部となっている。
【００２４】
また、チャンバ５の側壁５１は外側壁５２と内側壁５３が同心に形成されたジャケット構造になっており、更にまた、扉６の側壁６１も外側壁６２と内側壁６３が同心に形成されたジャケット構造になっている。
【００２５】
そして、チャンバの側壁５１及び扉の側壁６１の内部には案内板により流れの方向が制御され、例えば螺旋状に、或いは扉面に沿って蛇行するように冷却水が流れる構造になっていて、チャンバ５及び扉６が加熱されたときの過度の温度上昇を防止できるように構成されている。
【００２６】
一方、コイル４に高周波交番電流が通電されて磁力線が発生すると、前記したように磁力線はるつぼを通過するが、それと同時にチャンバの内側壁５３及び扉の内側壁６３の内側を縦方向、すなわち円筒の母線方向に通過する。
【００２７】
その結果、チャンバの内側壁５３及び扉の内側壁６３には円周方向の誘導電流が流れ、この誘導電流により、内側壁５３、６３の電気抵抗によるジュール熱が発生してこれらを加熱する。
【００２８】
上記した内側壁５３、６３に発生する誘導電流の密度は、コイル４の外周に近い程、すなわちコイル４と同じ高さの部分ほど大きく、それより上下方向に遠去かるほど小さい。
【００２９】
他方、扉とチャンバとの接触部は、図５に示すように、扉６を閉じたときチャンバの開口５４を形成する枠板５６と、枠板５６に接触する扉の枠板６４とはクランプ装置６６によって圧接される。
【００３０】
この場合、チャンバの枠板５６と扉の枠板６４の接触は、完全な平面と平面との接触状態にすることは技術的には不可能で、接触面には空気層が介在し、よってこの部分の電気抵抗値が大きく、誘導電流が流れたときのジュール熱の発生が著しい。
【００３１】
このジュール熱の発生を抑制するため、この発明による高周波誘導溶解装置用チャンバにおいては、図１及び図２に示すように、チャンバ５の開口５４には、コイルを隠すように、導電性材料から成る短絡板７が取付けられている。
【００３２】
図示の実施例における短絡板７は、水平面による断面形状がチャンバの側壁５１と同心の円弧状の板７１の両端に細長いブロック状の取付けブラケット７２が接続された構造で、側壁５１の開口５４を形成する枠板５６の開口端縁５５にボルト７３、７３により取付けられている。
【００３３】
また、短絡板７の幅寸法、すなわち上下方向の寸法はコイル４の中心軸線方向の寸法とほぼ等しいか或いはやや大き目に設定されており、かつ、チャンバ内におけるコイル４と同じ高さ位置に取付けられている。
【００３４】
従って、チャンバの側壁５１に発生する円周方向の誘導電流の密度が最も大きい範囲をカバーした位置にある。
【００３５】
また、側壁５１の開口５４を形成する枠板５６の端縁５５と、取付けブラケット７２の接触面は互いにすり合わせ加工等により精密に仕上げられてから複数のボルト７３、７３により圧接されており、接触面における電気抵抗は通常の機械加工による接触面よりも著しく小さくなっている。
【００３６】
更にまた、要すれば、溶接等の方法で枠板５６と取付けブラケット７２とを完全に電気的に接続することも可能である。
【００３７】
上記した構造により、チャンバの内側壁５３に流れる誘導電流の大部分は電気抵抗の小さい短絡板７を流れることとなり、電気抵抗の大きな扉の接触部を流れる電流は著しく減少するので、接触部に局部的に発生するジュール熱が格段に軽減される。
【００３８】
なお、図示の実施例では、開口５４に短絡板７を取付けたことにより、扉６を開いてもそのままではるつぼ２の取り出しが不自由となるため、るつぼホルダー３及びコイル４を昇降可能として、作業時にはるつぼ２を短絡板７の位置から上下方向にずらせて作業を行うようになっている。
【００３９】
図６はこの発明の変形実施例を示し、この実施例は、短絡板７をチャンバの開口に固定的に装着するのではなく、扉６の内側に装着し、閉扉時短絡板７の両側端縁部をチャンバの開口に弾接するようにしたものである。
【００４０】
すなわち、短絡板７の水平投影形を円弧の一部とすることは前記した実施例と同様であるが、その円弧の自然状態における曲率を図６に示すものより大きく（曲率半径を小さく）し、その中央部を少なくとも１個の止めねじ９により扉６の内側に装着する。
【００４１】
また、短絡板７の両側端縁部を外側に折曲げて接触片１１を形成し、この接触片１１の折曲げ角度を適切に設定して、扉６を閉めたとき接触片１１の全面がチャンバの開口に接触するようにする。
【００４２】
更にまた、要すれば、接触片１１の内面側に市販されているベリリウム銅製の電磁シールド用シールドフィンガー１２を溶接し、或いは導電接着剤で接着する。
【００４３】
上記したように構成されたこの発明の変形実施例によるチャンバは、扉６を閉めたとき短絡板７が弾性変形してその両側端の接触片１１がチャンバの開口に弾接するから、この短絡板が前記したようにチャンバ開口の左右の端縁を電気的に短絡することは当然として、更に、開扉すると自動的に短絡板７がチャンバ開口から離間するので、るつぼの着脱が容易になる、という別の利益が生じる。
【００４４】
なお、前記した実施例では、シリコンを溶解する装置を対象として説明したが、この発明は図示の実施例に限定されることなく、シリコン以外の他の物質に対する高周波による誘導溶解装置或いは加熱装置にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明は、チャンバの側壁に形成された開口の左右の端縁を電気的に短絡したため、チャンバの側壁に取付けられた扉の接触部における局部的な温度上昇を著しく軽減することかできるという所期の効果を奏する
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による高周波誘導溶解装置用チャンバの正面図で扉を開いた状態を示す。
【図２】この発明による高周波誘導溶解装置用チャンバの扉取付部の拡大水平投影断面図で、扉が閉じた状態を示す。
【図３】従来の高周波誘導溶解装置の縦断面図。
【図４】従来の高周波誘導溶解装置の平面図。
【図５】従来の高周波誘導溶解装置用チャンバの扉取付部の拡大水平投影断面図で、扉を閉じた状態を示す。
【図６】この発明の変形実施例による高周波誘導溶解装置用チャンバの扉取付部の拡大水平投影断面図で、扉が閉じた状態を示す。
【符号の説明】
１  融液
２  るつぼ
４  コイル
５  チャンバ
５１  側壁
５４  開口
５５  端縁
６  扉
７  短絡板
８  引上げ装置
１１  接触片
【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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