(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室(6)内で成長させて引き上げた単結晶(8)を収納するファーネスチャンバ(5)と、ファーネスチャンバ(5)の上に配設され、単結晶を吊り下げた索条(17)を巻き上げる引上げ手段(15)と、ファーネスチャンバ(5)及び引上げ手段(15)を結晶引上げ位置(A)と結晶取出し位置(B)との間で旋回させる旋回手段(3)とを備えた半導体単結晶引上げ装置において、
前記ファーネスチャンバ(5)は、開閉自在な扉(19)を設けた開口部(5b)を下部側面に形成すると共に、単結晶(8)の取出し時に真空室(6)との接続位置(P1)よりも低い受け渡し位置(P3)まで下降可能とし、さらに、
単結晶(8)の取出し時に単結晶(8)の下端部のコーン面を受けて支持する受け治具(35)と、
ファーネスチャンバ(5)の側面に取付けられ、受け治具(35)を載せた状態で前記開口部(5b)からファーネスチャンバ(5)内に移動自在とされた支持部材(31)を有し、単結晶(8)の取出し時に支持部材(31)により受け治具(35)をファーネスチャンバ(5)内に搬入して受け治具(35)を介して単結晶(8)を支持する支持手段(30)と、
結晶取出し位置(B)でファーネスチャンバ(5)の下方に設置され、支持手段(30)の下方から単結晶(8)を支持した前記受け治具(35)を持上げて載置する受け台(23)を昇降自在に設け、単結晶(8)を受け治具(35)に載せた状態で収納する結晶搬出装置(20)とを
備えたことを特徴とする半導体単結晶引上げ装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体単結晶引上げ装置において、
前記受け治具(35)は、単結晶(8)のコーン面形状に合った逆円錐形の穴を有することを特徴とする半導体単結晶引上げ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体単結晶引上げ装置において、
前記受け治具(35)は、一側面部に、外周面から中央部に至る切り欠き部(35e)を有することを特徴とする半導体単結晶引上げ装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の半導体単結晶引上げ装置において、
前記支持手段(30)は、
前記支持部材(31)をフォーク状とし、
支持部材(31)の上部に、前記受け治具(35)を水平方向に動かないように固定する固定手段(31b)を設け、
支持部材(31)上に載置された受け治具(35)をファーネスチャンバ(5)内に移動自在とする移動手段(36)を設けた
ことを特徴とする半導体単結晶引上げ装置。
【請求項５】
引き上げた単結晶(8)を収納するファーネスチャンバ(5)を、索条(17)で単結晶(8)を吊り下げた状態で結晶引上げ位置(A)から結晶取出し位置(B)まで旋回させ、単結晶(8)をファーネスチャンバ(5)内から取出す半導体単結晶引上げ装置の単結晶取出し方法において、
単結晶(8)の引上げが完了した後、単結晶(8)のコーン形状に合った穴を有する受け治具(35)をファーネスチャンバ(5)内に搬入し、受け治具(35)に単結晶(8)を載せて単結晶(8)を支持する第１工程と、
この後、結晶取出し位置(B)で単結晶(8)を受け治具(35)に載せた状態でファーネスチャンバ(5)内から取出す第２工程とを
有することを特徴とする単結晶取出し方法。
【請求項６】
請求項５記載の単結晶取出し方法において、
第１工程の次に、前記受け治具(35)に載せた単結晶(8)と共にファーネスチャンバ(5)を結晶取出し位置(B)まで旋回させる工程を有する
ことを特徴とする単結晶取出し方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の単結晶取出し方法において、
第２工程は、結晶取出し位置(B)で単結晶(8)を受け治具(35)に載せた状態でファーネスチャンバ(5)を受け治具(35)と共に所定位置まで下降させた後、単結晶(8)を受け治具(35)と共にファーネスチャンバ(5)内から取出す工程である
ことを特徴とする単結晶取出し方法。
【請求項８】
引き上げた単結晶(8)を収納するファーネスチャンバ(5)を、索条(17)で単結晶(8)を吊り下げた状態で結晶引上げ位置(A)から結晶取出し位置(B)まで旋回させ、単結晶(8)をファーネスチャンバ(5)内から取出す半導体単結晶引上げ装置の単結晶取出し方法において、
単結晶(8)の引上げが完了した後、ファーネスチャンバ(5)内で単結晶(8)のコーン面を受けて支持する受け治具(35)に単結晶(8)を載せる工程と、
次に、受け治具(35)に載せた単結晶(8)と共にファーネスチャンバ(5)を結晶取出し位置(B)まで旋回させる工程と、
次に、結晶取出し位置(B)で、単結晶(8)を受け治具(35)に載せた状態でファーネスチャンバ(5)を受け治具(35)と共に所定位置まで下降させ、受け治具(35)を結晶搬出装置(20)の受け台(23)の上に載せて単結晶(8)を受け台(23)に受け渡す工程と、
次に、受け台(23)を下降させて、受け治具(35)に載せた単結晶(8)をファーネスチャンバ(5)内から取出し、結晶搬出装置(20)に収納する工程とを
有することを特徴とする単結晶取出し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成長させた単結晶をファーネスチャンバ内に引き上げた状態でファーネスチャンバを結晶取出し位置に旋回させ、ファーネスチャンバ内から単結晶を外部に取出し搬出する半導体単結晶引上げ装置及びその単結晶取出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばチョクラルスキー法によるシリコン半導体結晶引上げ装置により半導体単結晶を引き上げて製造しており、この半導体単結晶を薄くスライスして半導体集積回路等に使用するシリコンウエハを製作している。近年は集積回路の高集積化のために半導体単結晶の大型化（大径化、長尺化、高重量化）が求められて来ており、このため単結晶の種結晶部にかかる荷重が増大し種結晶部が破損する可能性が急激に増大している。従って、大口径で重量のある半導体単結晶を安全に（損傷を受けずに）、かつ確実に製作できる引上げ装置が強く要求されている。
【０００３】
このような引上げ装置としては、例えば特公昭６０−４１０３８号公報に開示された結晶処理装置が知られており、以下同公報の記載内容に基づき従来技術を説明する。図１３及び図１４は、それぞれ同公報に記載された結晶処理装置の側面一部断面図及び作動説明図である。これらの図において、筒状に形成された下部溶融液チャンバ８０内には、シリコン等の溶融液８３を含有するるつぼ８２が回転自在に、かつ昇降自在に配設されており、下部溶融液チャンバ８０の上部には分離バルブ８１が設けられている。下部溶融液チャンバ８０の上方には、ホイスト又はデリック８５により下部溶融液チャンバ８０に対して持ち上げ可能に、かつ旋回自在とされた、円筒形状の結晶受容上部チャンバ８６が配設され、上部チャンバ８６の上部には成長単結晶８９をチェーン８８を介して引き上げる引上げヘッド装置（結晶引上げ手段）８７が設けられている。また、結晶受容上部チャンバ８６の下端部近傍にはロックピン９０が半径方向に摺動自在に設けられており、このロックピン９０を内側に突出させて支持位置にすることにより、成長した単結晶８９を支持するようになっている。
【０００４】
図１３に示すように結晶排出位置まで旋回させた状態の結晶受容上部チャンバ８６の下方には、車輪付きのカート９２を有する結晶受容運搬装置９１が配置されている。結晶受容運搬装置９１はチャンバ支持部９４を備えており、チャンバ支持部９４には上端が開いた別個の直立の円筒形下部結晶受容チャンバ９３が配設されている。下部結晶受容チャンバ９３は上部チャンバ８６の軸芯と一致する位置に配置されている。また、カート９２はホイスト又はエレベータ滑車装置を有し、この装置により下部結晶受容チャンバ９３がチャンバ支持部９４中で昇降されるようになっている。さらに、下部結晶受容チャンバ９３は内部に、成長結晶８９を支持するため持上げられる支持バー９５と、エレベータ装置９６と、プラットフォーム９７とを有しており、これによってプラットフォーム９７は図１３に示すような下位置と図１４に示すような持上げた位置との間を移動自在となっている。
【０００５】
上記構成における作動を説明すると、結晶８９の成長が完了したら、引上げヘッド装置８７はチェーン８８により結晶８９を結晶受容上部チャンバ８６の支持位置に挿入されたロックピン９０上に下ろす。次に、上部チャンバ８６は分離バルブ８１により下部溶融液チャンバ８０から遮断された後に、大気に対し開かれ、上部チャンバ８６は分離バルブ８１及び下部溶融液チャンバ８０から分離される。次に、ホイスト８５は上部チャンバ８６及び引上げヘッド装置８７を僅かに持上げ、さらに旋回させて下部溶融液チャンバ８０の無い側に移動させる。そして結晶受容運搬装置９１を、下部結晶受容チャンバ９３が上部チャンバ８６の軸方向下方に来るような位置に動かす。この後、下部結晶受容チャンバ９３を持上げて上部チャンバ８６の底に接続し、下部結晶受容チャンバ９３内のエレベータ装置９６を持上げてプラットフォーム９７上の支持バー９５をロックピン９０との干渉を受けずに結晶８９の下部を支持する位置に上昇させる。次に、エレベータ装置９６を静かに下降させて、結晶８９を下部結晶受容チャンバ９３内に収納し、この後下部結晶受容チャンバ９３を下げて上部チャンバ８６から離し、結晶８９をカート９２で運搬する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公昭６０−４１０３８号公報に開示されたものは以下のような問題がある。
（１）結晶受容上部チャンバ８６を下部溶融液チャンバ８０の無い側に旋回させる際に、ロックピン９０のみによって結晶８９の下部を支持しているので、万一振動等により結晶８９とチェーン８８との接合部の種結晶部が破損した場合には、結晶８９を垂直に保持できず、結晶８９が倒れて上部チャンバ８６の内壁面と接触し、結晶の破損を招くことがあるので、破損防止の安全性において充分に満足できるものではない。また、結晶８９が傾斜した不安定な状態となるので、下部結晶受容チャンバ９３内のエレベータ装置９６を持上げる際に支持バー９５で安定に支持できず、このためエレベータ装置９６を下降させて結晶８９を下部結晶受容チャンバ９３内に損傷を受けずに収納することができない。
（２）結晶受容上部チャンバ８６を下部溶融液チャンバ８０の無い側に旋回させた後、結晶受容上部チャンバ８６の下端位置まで下部結晶受容チャンバ９３を上昇させる必要があるから、結晶８９の長さに応じて昇降時のストロークが長くなり、従って結晶受容運搬装置９１が大型になり易い。このため、結晶８９の長尺化に伴ない、結晶受容運搬装置９１の小型化が困難になり、また製造コストが高くなると共に、下降中の結晶８９の転倒の可能性が多くなる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされ、種結晶部等の破損があっても結晶を転倒させることなく安定にチャンバ内から取出しできる半導体単結晶引上げ装置及びその単結晶取出し方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、真空室内で成長させて引き上げた単結晶を収納するファーネスチャンバと、ファーネスチャンバの上に配設され、単結晶を吊り下げた索条を巻き上げる引上げ手段と、ファーネスチャンバ及び引上げ手段を結晶引上げ位置と結晶取出し位置との間で旋回させる旋回手段とを備えた半導体単結晶引上げ装置において、前記ファーネスチャンバは、開閉自在な扉を設けた開口部を下部側面に形成すると共に、単結晶の取出し時に真空室との接続位置よりも低い受け渡し位置まで下降可能とし、さらに、単結晶の取出し時に単結晶の下端部のコーン面を受けて支持する受け治具と、ファーネスチャンバの側面に取付けられ、受け治具を載せた状態で前記開口部からファーネスチャンバ内に移動自在とされた支持部材を有し、単結晶の取出し時に支持部材により受け治具をファーネスチャンバ内に搬入して受け治具を介して単結晶を支持する支持手段と、結晶取出し位置でファーネスチャンバの下方に設置され、支持手段の下方から単結晶を支持した前記受け治具を持上げて載置する受け台を昇降自在に設け、単結晶を受け治具に載せた状態で収納する結晶搬出装置とを備えた構成としている。
【０００９】
第１発明によると、単結晶の引上げが完了した後に、ファーネスチャンバの側面に取付けられた支持手段の移動自在とされた支持部材により受け治具をファーネスチャンバ内に搬入し、前記単結晶のコーン面を支持部材に載せた上記受け治具で受けて支持するので、安定に単結晶を支持できる。そして、結晶取出し位置で結晶搬出装置の受け台を上昇させて、単結晶を載せた上記受け治具を受け台に載置し、この受け台を受け治具と共に下降させることにより単結晶をファーネスチャンバから取出して結晶搬出装置に収納する。このように、引上げ完了後から結晶搬出装置への単結晶収納時点まで、単結晶のコーン面を受け治具で受けて支持しているから、万一に種結晶部等が破損して単結晶の上方からの支持が無くなっても単結晶は受け治具で安定して支持されるので、単結晶の損傷を確実に防止できる。また、ファーネスチャンバの低い位置で単結晶の取出しを行うので、結晶搬出装置の受け台の昇降ストロークを短くでき、小型化及びコスト低減が可能となる。さらに、作業者がファーネスチャンバの低い位置で、種結晶部の切断作業、ファーネスチャンバ内からの支持手段の抜き取り作業、及びファーネスチャンバ内の清掃作業等を行えるので、作業の安全性をより高めることができ、作業性を向上できる。
【００１０】
第２発明は、第１発明に基づき、前記受け治具は、単結晶のコーン面形状に合った逆円錐形の穴を有する構成としている。
【００１１】
第２発明によると、受け治具は、単結晶のテーパ部のテーパ面を逆円錐形穴内に入れて安定に支持するので、万一に種結晶部等が破損しても、単結晶が倒れることなく、従って単結晶の破損、損傷を確実に防止できる。
【００１２】
第３発明は、第１又は第２発明に基づき、前記受け治具は、一側面部に、外周面から中央部に至る切り欠き部を有する構成としている。
【００１３】
第３発明によると、単結晶の引上げ完了位置のままで受け治具を単結晶の下方に移動させることが可能となり、この後受け治具が単結晶を受ける位置まで、単結晶を引上げ手段により下げることによって、単結晶と受け治具を接触させ、単結晶の重量の一部を受け治具が受けることにより、種結晶部にかかる負担を小さくして種結晶部の破損を防止した、安全なファーネスチャンバの上昇旋回作動ができる。
【００１４】
第４発明は、第１、第２又は第３発明に基づき、前記支持手段は、前記支持部材をフォーク状とし、支持部材の上部に、前記受け治具を水平方向に動かないように固定する固定手段を設け、支持部材上に載置された受け治具をファーネスチャンバ内に移動自在とする移動手段を設けた構成としている。
【００１５】
第４発明によると、支持手段の支持部材をフォーク状に構成したので、構成が簡単になると共に、結晶搬出装置の受け台に受け治具を載せて単結晶を取出す際に、支持部材から受け治具を容易に、かつスムースに外すことができるので、作業性が良い。
【００１６】
第５発明は、引き上げた単結晶を収納するファーネスチャンバを、索条で単結晶を吊り下げた状態で結晶引上げ位置から結晶取出し位置まで旋回させ、単結晶をファーネスチャンバ内から取出す半導体単結晶引上げ装置の単結晶取出し方法において、単結晶の引上げが完了した後、単結晶のコーン形状に合った穴を有する受け治具をファーネスチャンバ内に搬入し、受け治具に単結晶を載せて単結晶を支持する第１工程と、この後、結晶取出し位置で単結晶を受け治具に載せた状態でファーネスチャンバ内から取出す第２工程とを有する方法としている。
【００１７】
第５発明によると、単結晶の引上げ完了後からファーネスチャンバ内からの取り出し工程までの間、単結晶のコーン面をこのコーン形状に合った穴を有する受け治具で受けて支持するので、万一種結晶部が破損しても単結晶が倒れることがなく、安定した状態で支持できる。
【００１８】
第６発明は、第５発明に基づき、第１工程の次に、前記受け治具に載せた単結晶と共にファーネスチャンバを結晶取出し位置まで旋回させる工程を有する方法としている。
【００１９】
第６発明によると、第５発明の効果に加え、受け治具で単結晶を支持した状態で、ファーネスチャンバを結晶取出し位置まで旋回するので、旋回中に単結晶の破損の畏れが無く、確実に単結晶をファーネスチャンバ内から取出すことができる。
【００２０】
第７発明は、第５又は第６発明に基づき、第２工程は、結晶取出し位置で単結晶を受け治具に載せた状態でファーネスチャンバを受け治具と共に所定位置まで下降させた後、単結晶を受け治具と共にファーネスチャンバ内から取出す工程であることを特徴としている。
【００２１】
第７発明によると、第５，第６発明の効果に加え、ファーネスチャンバを単結晶の受け治具と共に所定距離下げて、結晶搬出装置による単結晶の取出し時の高さを低くするので、結晶搬出装置の受け台の昇降ストロークが小さくなる。これにより、結晶搬出装置を小型化でき、低コストで製作できると共に、結晶搬出装置の受け台が下降中に単結晶が倒れる畏れが少なくなる。また、作業者がファーネスチャンバの低い位置で、種結晶部の切断作業、及びファーネスチャンバ内からの支持手段の抜き取り作業等を行えるので、作業の安全性をより高めることができ、作業性を向上できる。
【００２２】
また第８発明は、引き上げた単結晶を収納するファーネスチャンバを、索条で単結晶を吊り下げた状態で結晶引上げ位置から結晶取出し位置まで旋回させ、単結晶をファーネスチャンバ内から取出す半導体単結晶引上げ装置の単結晶取出し方法において、単結晶の引上げが完了した後、ファーネスチャンバ内で単結晶のコーン面を受けて支持する受け治具に単結晶を載せる工程と、次に、受け治具に載せた単結晶と共にファーネスチャンバを結晶取出し位置まで旋回させる工程と、次に、結晶取出し位置で、単結晶を受け治具に載せた状態でファーネスチャンバを受け治具と共に所定位置まで下降させ、受け治具を結晶搬出装置の受け台の上に載せて単結晶を受け台に受け渡す工程と、次に、受け台を下降させて、受け治具に載せた単結晶をファーネスチャンバ内から取出し、結晶搬出装置に収納する工程とを有する方法としている。
【００２３】
第８発明によると、単結晶の引上げ完了後からファーネスチャンバを結晶取出し位置まで旋回させ、ファーネスチャンバ内から単結晶を取り出すまでの間は、単結晶のコーン面を受け治具で受けて支持するので、万一種結晶部が破損しても単結晶が倒れることがなく、安定した状態で確実に支持できる。さらに、結晶取出し位置で、ファーネスチャンバを所定距離下げて結晶搬出装置による単結晶のファーネスチャンバ内からの取出し時の高さを低くするので、結晶搬出装置の受け台の昇降ストロークが小さくなり、従って結晶搬出装置を小型化でき、低コストで製作できると共に、前記受け台の下降中に単結晶が倒れる可能性を小さくできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の半導体単結晶引上げ装置を詳細に説明する。
【００２５】
図１及び図２はそれぞれ単結晶引上げ装置の側面図及び平面図である。床面ＦＬよりも低い位置に設置されたベース１１上に設けた架台１２の上面に真空室６（従来技術欄に記載の下部溶融液チャンバ８０に相当する）が搭載されている。真空室６は、シリコンなどの溶融液を溜める図示しないるつぼを内部に設けた下部のメインチャンバ６ａと、メインチャンバ６ａの上面に有する開口部を開閉自在に密閉するトップチャンバ６ｂとを有しており、トップチャンバ６ｂは前記るつぼ内にシリコン材料を充填する際に作業性を良くするためにメインチャンバ６ａに対して水平方向に旋回自在となっている。
【００２６】
トップチャンバ６ｂの上部に有する開口部６ｃには、筒状のファーネスチャンバ５（従来技術欄に記載の結晶受容上部チャンバ８６に相当する）の下端部が切り離し自在に接続されており、トップチャンバ６ｂの上部にはファーネスチャンバ５を切り離す時に真空室６内の真空度を保持するための分離バルブ６ｄが配設されている。ファーネスチャンバ５は略鉛直方向に設けられており、支持部材５ａを介して旋回手段３の旋回軸３ａに旋回自在に支持されている。ファーネスチャンバ５の側面の下端部近傍には、それぞれ開閉自在な扉１９が取り付けられた開口部が設けられている。旋回軸３ａは、下部が架台１２に固着され、かつ略鉛直方向に立設されたコラム１の上部に設けた上下１対のブラケット２，２の間に取り付けられている。また、旋回軸３ａには旋回筒３ｂが旋回自在及び昇降自在に支承されており、この旋回筒３ｂに前記支持部材５ａを介して前記ファーネスチャンバ５が取着されている。
【００２７】
支持部材５ａの下端部に旋回手段３の旋回モータ４が取り付けられており、旋回モータ４の出力軸は図示しないベルトを介して中間軸４ａの上端部に接続され、中間軸４ａの下端部に取着されたギアは旋回軸３ａに摺動自在に挿入されたギア３ｃに噛合っている。そして、ギア３ｃは旋回軸３ａに摺動自在に挿入された昇降手段７の昇降部材７ａの上面に固着されており、このギア３ｃの上端面に旋回筒３ｂの下端面が上方より当接している。旋回モータ４により、図２に示すように、ファーネスチャンバ５は旋回筒３ｂを介して旋回軸３ａの回りに結晶引上げ位置Ａと結晶取出し位置Ｂとの間を旋回するようになっている。
【００２８】
前記昇降手段７は、油圧シリンダ、又はモータとボールスクリュウとナット部材とからなる直動型アクチュエータ等よりなる昇降駆動部７ｂを備えており、本実施形態では油圧シリンダの例で示している。この昇降駆動部７ｂの駆動側（シリンダの場合ではチューブ）上端部は、旋回軸３ａの下端部を固定する前記下側ブラケット２に取着されている。また、昇降自在に上方に突設された昇降駆動部７ｂの被駆動側即ち昇降部（シリンダの場合ではロッド７ｃ）の上端部は、前記昇降部材７ａの外周部に取付けられている。さらに昇降部材７ａの外周面の一部が、コラム１に上下方向に布設された回り止めガイド（図示せず）に当接されていて、昇降部材７ａは昇降駆動部７ｂにより旋回軸３ａに沿って昇降される際に回転しないように回り止めがなされている。
【００２９】
また、ファーネスチャンバ５の上部には、支持台１３及び回転手段１４を介して引上げ手段１５が取り付けられている。引上げ手段１５は、上部に開閉自在なカバー１５ａを設けた筐体１５ｂ内に、ワイヤやケーブル等よりなる索条１７を巻き上げる図示しない巻き上げ機を備えている。この巻き上げ機より繰り出された索条１７は回転手段１４及び支持台１３内を経由してファーネスチャンバ５内に垂下され、その先端部に結着された種結晶（図示せず）が取り付けられている。
【００３０】
回転手段１４は、支持台１３に回転自在に支承され、かつ引上げ手段１５を下方より支持する回転軸１４ａを備え、この回転軸１４ａにその外周部に巻かれた無端ベルト１４ｂを介して接続された電動サーボモータ等からなる回転駆動源１４ｃを有している。単結晶引上げ時には、回転駆動源１４ｃをサーボ制御することにより引上げ手段１５を所定速度で回転させるようになっている。
【００３１】
また支持台１３とコラム１との上端間には、位置決め手段１８が設けられている。この位置決め手段１８は、ファーネスチャンバ５を結晶取出し位置Ｂから結晶引上げ位置Ａに旋回させるとき、引上げ手段１５を結晶引上げ位置Ａに精度良く位置決めするためのものであり、旋回方向位置及び上下位置を精度良く位置決めするようになっている。
【００３２】
図３はファーネスチャンバ５を結晶取出し位置Ｂに旋回させたときの側面図である。単結晶取出しの際には、ファーネスチャンバ５の軸芯方向の下方に結晶搬出装置２０が設置される。結晶搬出装置２０は車輪２１を有して床面ＦＬ上を移動自在とされており、基台２２上に単結晶の受け台２３を昇降自在に設けている。また、前記昇降手段７によるファーネスチャンバ５の昇降範囲の上端は、ファーネスチャンバ５の下端面が真空室６のトップチャンバ６ｂの上端面と接続可能な接続位置Ｐ１から上昇して、前記位置決め手段１８の係合が外れて旋回可能となる旋回位置Ｐ２であり、下端は接続位置Ｐ１よりも低い、前記結晶搬出装置２０に単結晶８を受け渡し可能となる受け渡し位置Ｐ３である。
【００３３】
図４〜図６は、単結晶取出し時に用いる支持手段の説明図であり、それぞれ側面図、平面図及び正面図（図４のＳ−Ｓ矢視図）である。側面視でＬ字状の基台３３の上面には、正面視左右に１対のガイド部材３４，３４が取り付けられており、ガイド部材３４，３４の互いに対向する面にはそれぞれ前後にガイドローラ３６，３６が取着されている。また、フォーク状の支持部材、本実施例では左右１対の支持バー３１，３１を設けており、支持バー３１，３１の基端部内側は連結部材３２，３２により互いに連結され、支持バー３１，３１の外側の面にはそれぞれコの字状溝３１ａ，３１ａが形成されている。このコの字状溝３１ａ，３１ａ内に前記ガイド部材３４，３４のガイドローラ３６，３６が挿入されており、支持バー３１，３１はガイドローラ３６，３６によりファーネスチャンバ５内に移動自在となっている。１対の支持バー３１，３１の上面間には、側面の一部が切り欠かれた逆円錐形状面の貫通孔３５ａを有する受け治具３５が載せられている。また、基台３３の先端部下面には支柱３３ｂが取着されている。
【００３４】
ファーネスチャンバ５の扉１９が設けられた開口部５ｂよりも下方のファーネスチャンバ外側面には取付け面５ｄが形成されており、単結晶取出し時に、図示しないクレーン等で運ばれた支持手段３０の基台３３の前端面がこの取付け面５ｄにボルト等により取付けられるようになっている。尚、この取付け面５ｄは、扉１９の当接する端面５ｃよりも手前側即ちファーネスチャンバ５の外方側に位置しており、支持手段３０の取付け時に取付け面５ｄを損傷しない様にしてファーネスチャンバ５内の密閉度を保つようにしている。基台３３先端部の支柱３３ｂの下端部は、図６に示すように真空室６のトップチャンバ６ｂの上面に設けてある仮受台６ｅに載せられるようになっている。また、ファーネスチャンバ５の開口部５ｂと対向する側面には支持バー３１，３１の進退方向延長上にそれぞれ支持穴部５ｅ，５ｅが形成されており、支持バー３１，３１をファーネスチャンバ５内に移動させた時に支持バー３１，３１の先端部を支持穴部５ｅ，５ｅ内に挿入して支持させるようになっている。
【００３５】
次に、各部を詳細に説明する。
図７は支持手段３０の詳細斜視図である。左右１対の支持バー３１，３１の上面には、それぞれ内側に向かって切り欠き幅を徐々に大きくしたテーパ状の側面を有する切り欠き部３１ｂ，３１ｂが形成されており、この１対の支持バー３１，３１の切り欠き部３１ｂ，３１ｂ間に前記受け治具３５が水平方向に動かないように固定して搭載される。また、基台３３の上面の前端部には、少なくとも１個の位置決め部材３７が上方に突出して設けられており、支持バー３１，３１を前進させる際に連結部材３２の前端面を位置決め部材３７に当接させて受け治具３５の軸線が単結晶８の軸線と略一致するように設定している。
【００３６】
図８及び図９は支持バー３１に搭載された受け治具３５の平面図及び側面一部断面図を示している。受け治具３５は、略逆円錐台形の筒状を成しており、内側に単結晶８のコーン面形状に合った逆円錐形状面を有する貫通孔３５ａを形成し、外側下部に逆円錐形状の外側面３５ｃを有している。貫通孔３５ａの表面には、例えばテフロン等の合成樹脂からなるパッド３５ｆが接着されている。なお、図ではパッド３５ｆは貫通孔３５ａに連続的に接着されているが、離散的であってもよい。また、その外側面３５ｃの上端部にはつば部３５ｂを設けており、このつば部３５ｂを１対の支持バー３１，３１の切り欠き部３１ｂ，３１ｂ間に嵌挿して載せることにより受け治具３５は支持される。また、受け治具３５の一側面部には、外周面から中央部に至る、テーパ状の切り欠き面３５ｄを有する切り欠き部３５ｅが形成されており、この切り欠き部３５ｅがファーネスチャンバ５の軸芯へ向くように受け治具３５は支持バー３１，３１に載置される。切り欠き面３５ｄのテーパ角は、単結晶の下端部に形成されるテーパ角と略等しく設定されている。
【００３７】
図１０及び図１１は、結晶搬出装置の詳細図であり、図１０は側面一部断面図を、図１１は平面図を表している。これらの図において、基台２２の下部の前後左右に車輪２１を備え、基台２２の略中央部には同一円周上を略３等分した位置に３本のボールスクリュウ２６，２６，２６が立設されている。各ボールスクリュウ２６の下端部は基台２２を貫通しており、それぞれにスプロケット２９ａが取着されている。また、昇降台２４には前記各ボールスクリュウ２６に対応する位置３箇所に図示しないナット部材が貫通して装着され、このナット部材に各ボールスクリュウ２６が螺合しており、昇降台２４が昇降自在に取着されている。昇降台２４の上面略中央には、筒状支持台２５を介して略円筒形の受け台２３が取り付けられている。受け台２３の内側には逆円錐形状の孔を有しており、この逆円錐形状の孔で受け治具３５の外側面３５ｃを受けるようになっている。また、受け台２３の外周側面には、所定本数（本実施例では４本）の保持部材２７が取り付けられており、この複数の保持部材２７の間に単結晶８が囲まれて転倒防止のために保持されるようになっている。また、基台２２の端部近傍には電動サーボモータ等からなる昇降モータ２８が出力軸を基台２２より下方に突出させて取り付けられており、この出力軸にはスプロケット２９ｂが取着されている。このスプロケット２９ｂと各ボールスクリュウ２６のスプロケット２９ａとには、チェーン２９ｃが捲き回されて装着されている。尚、車輪２１は図示しない電動モータや油圧モータ等で回転駆動されている。
【００３８】
次に、図１２により作動を説明する。
ファーネスチャンバ５内での結晶の成長が完了した後、分離バルブ６ｄを閉じて真空室６とファーネスチャンバ５とを分離し、次にファーネスチャンバ５内にガスを注入して大気圧に戻した後に、扉１９を開ける。そして、図４に示すように支持手段３０の基台３３の前端面をファーネスチャンバ５の取付け面５ｄに取り付けて固定し、受け治具３５を搭載した支持バー３１，３１を連結部材３２の前端面が位置決め部材３７に当接するまで前進させる。これにより、受け治具３５の軸線がファーネスチャンバ５の軸線（即ち単結晶８の軸線）と略一致する。支持バー３１，３１の先端部は、ファーネスチャンバ５の支持穴部５ｅ，５ｅ内に挿入して支持させる。このとき、受け治具３５の切り欠き部３５ｅの切り欠き面３５ｄは、単結晶８のコーン面に接触しないようなテーパ面になっている。そして、引上げ手段１５により単結晶８を徐々に下げて、受け治具３５に単結晶８を載せて安定させる。このとき、パッド３５ｆにより単結晶８の表面に傷等が付かないように保護される。
【００３９】
次に、昇降駆動部７ｂによりファーネスチャンバ５を旋回位置Ｐ２まで上昇させた後、旋回手段３により結晶引上げ位置Ａから結晶取出し位置Ｂまで旋回させる。そして、図１２（ａ）に示すように、結晶取出し位置Ｂに結晶搬出装置２０を移動し、受け台２３の軸線が単結晶８の軸線と一致するように結晶搬出装置２０を設置する。この後、昇降モータ２８により昇降台２４を介して受け台２３を結晶受け高さまで上昇させる。次に、図１２（ｂ）に示すように、昇降駆動部７ｂによりファーネスチャンバ５を所定距離下降させ、図９及び図１０に示すように支持バー３１，３１に載った受け治具３５を結晶搬出装置２０の受け台２３の内側穴内に挿入して載せる。このとき、図示しない荷重検出手段により索条１７にかかる荷重を検出し、その荷重がゼロになった時、即ち単結晶８の全荷重が結晶搬出装置２０の受け台２３にかかった時にファーネスチャンバ５の下降を停止する。そして、種結晶部を切断した後、さらに所定距離ファーネスチャンバ５を下げて結晶排出位置Ｐ３で停止させる。これにより、受け治具３５が支持バー３１，３１の切り欠き部３１ｂ，３１ｂから上方に外れるので、この後に支持バー３１，３１を後退させてファーネスチャンバ５から引き抜く。
【００４０】
次に、図１２（ｃ）に示すように、昇降モータ２８により受け台２３を収納位置Ｐ４まで下降させて単結晶８を結晶搬出装置２０内に収納し、さらに図１２（ｄ）に示すように、昇降駆動部７ｂによりファーネスチャンバ５を旋回位置Ｐ２まで上昇させる。このとき、図１０に示すように、単結晶８は受け台２３の外周部の保持部材２７により転倒防止のために保持される。従って、ファーネスチャンバ５の下端位置は単結晶８の上端位置よりも上方になり、この後ファーネスチャンバ５から支持手段３０を取り外してファーネスチャンバ５を旋回させても、また結晶搬出装置２０を搬出のため移動させても、単結晶８とファーネスチャンバ５とが接触することはない。
【００４１】
尚、本発明に係るフォーク状の支持部材は、実施形態に記載の左右１対の支持バーに限定されず、左右に複数あれば良く、単結晶取出し時に左右フォーク間の隙間を介して受け治具及び受け台と干渉することなく支持部材を引き抜くことができるものであれば良い。これにより、単結晶を支持した受け治具を受け台に載せた状態で支持部材を容易に、かつスムースにファーネスチャンバ外に移動できる。
【００４２】
また、支持部材上に設ける固定手段は、上記実施形態の切り欠き部３１ｂに限定されず、要は受け治具が水平方向に動かないように固定できればよく、例えば上方に突出する突起やピン等であっても構わない。この場合、突起やピンは受け治具の外周部を囲んだり、外周部に孔に挿入されることによって固定でき、受け治具を外すことも容易にできる。
【００４３】
本発明により、以下のような効果を奏する。
（１）ファーネスチャンバ内で、単結晶のコーン面を受け治具により面で受けて支持し、この受け治具と共に単結晶をファーネスチャンバ内から取出すようにしたから、単結晶の引上げ完了後から取出し時点まで安定に単結晶を支持できる。これにより、取出し過程の途中で種結晶部の破損等のように単結晶の上方からの支持が無くなった場合でも、単結晶の倒れを防止して確実に破損を無くすことができる。
（２）結晶取出し位置において、ファーネスチャンバを所定距離下降させて真空室との接続位置よりもさらに低い位置まで下げ、この低い位置で単結晶をファーネスチャンバから取出して結晶搬出装置に受け渡すから、結晶搬出装置の受け台の昇降ストロークを短くできることにより、単結晶インゴットが長尺化しても結晶搬出装置の小型化及びコスト低減ができる。しかも、結晶搬出装置の受け台の下降中に結晶が転倒する可能性が小さい。また、作業者がファーネスチャンバの低い位置で、種結晶部の切断作業、ファーネスチャンバ内からの支持手段の抜き取り作業、及びファーネスチャンバ内の清掃作業等を行えるので、作業の安全性をより高めることができ、作業性を向上できる。
【００４４】
（３）受け治具の結晶受け面を単結晶コーン面形状に合わせているので、単結晶を非常に安定に受けて支持でき、転倒を防止できる。
（４）受け治具の側面部に外周側面から中央部に至る切り欠き部を設け、受け治具をファーネスチャンバ内に搬入して単結晶のコーン面に装着する際に、この切り欠き部を単結晶の軸芯に向けて搬入することにより、単結晶を引上げ完了位置のままにして前記コーン面と略同一高さで受け治具を略水平方向に移動させることができる。これにより、受け治具で単結晶を受ける為の単結晶の移動距離が短くて済むので安全性が向上する。また、上記切り欠き部の面形状を単結晶のコーン面に合ったテーパ状に形成したので、切り欠き部を最小限にでき、受け治具の強度を維持できる。
【００４５】
（５）支持手段のフォーク状の支持部材の間に載置した受け治具の下方から結晶搬出装置の受け台を持上げることにより、受け治具を支持部材から外し、この後支持部材をファーネスチャンバ外に移動させるようにしたので、結晶搬出装置の受け台での受け治具の支持と、この後の支持部材の引き抜きとを容易に、かつスムースに行うことができ、作業性が良い。
（６）結晶搬出装置の受け台の内側孔を、前記受け治具の外周面のテーパ形状に合わせて形成しているので、受け治具を安定に載せることができ、ファーネスチャンバ内からの単結晶取出し時の単結晶の転倒を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る単結晶引上げ装置の側面図である。
【図２】本実施形態に係る単結晶引上げ装置の平面図である。
【図３】結晶取出し位置に旋回させたファーネスチャンバの側面図である。
【図４】単結晶の支持手段の側面図である。
【図５】単結晶の支持手段の平面図であり、図４のＸ−Ｘ矢視図である。
【図６】単結晶の支持手段の正面図であり、図４のＳ−Ｓ矢視図である。
【図７】単結晶の支持手段の詳細斜視図である。
【図８】支持バーに搭載された受け治具の平面図である。
【図９】支持バーに搭載された受け治具の側面一部断面図である。
【図１０】結晶搬出装置の詳細図であり、図１１のＹ−Ｙ視図である。
【図１１】結晶搬出装置の詳細図である。
【図１２】作動の説明図である。
【図１３】従来の結晶引上げ装置の側面一部断面図である。
【図１４】従来の結晶引上げ装置の作動説明図である。
【符号の説明】
１…コラム、２…ブラケット、３…旋回手段、３ａ…旋回軸、３ｂ…旋回筒、４…旋回モータ、５…ファーネスチャンバ、５ａ…支持部材、５ｂ…開口部、５ｄ…取付け面、５ｅ…支持穴部、６…真空室、６ａ…メインチャンバ、６ｂ…トップチャンバ、６ｄ…分離バルブ、７…昇降手段、７ａ…昇降部材、７ｂ…油圧シリンダ（昇降駆動部）、７ｃ…ロッド（昇降部）、８…単結晶、１１…ベース、１２…架台、１４…回転手段、１５…引上げ手段、１７…索条、１８…位置決め手段、１９…扉、２０…結晶搬出装置、２２…基台、２３…受け台、２４…昇降台、２６…ボールスクリュウ、２７…保持部材、２８…昇降モータ、２９ａ，２９ｂ…スプロケット、２９ｃ…チェーン、３０…支持手段、３１…支持バー（支持部材）、３１ａ…溝、３１ｂ…切り欠き部（固定手段）、３２…連結部材、３３…基台、３４…ガイド部材、３５…受け治具、３５ａ…貫通孔、３５ｂ…つば部、３５ｄ…切り欠き面、３５ｅ…切り欠き部、３６…ガイドローラ（移動手段）、３７…位置決め部材、Ａ…結晶引上げ位置、Ｂ…結晶取出し位置、Ｐ１…接続位置、Ｐ２…旋回位置、Ｐ３…受け渡し位置、ＦＬ…床面。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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