(57)【要約】      （修正有）【課題】ルツボシャフトの振動に起因する有転位化をなくして、高単結晶化率が得られ、万一融液がシリカガラスルツボ外に流出しても、融液がシャフトを覆う溶接ベローズを破損するのを防止し、チャンバ内を気密に保ち、チャンバ内のカーボン部材が酸化するのを防ぎ、復旧時にカーボン部材を交換する必要がない単結晶引上装置を提供する。【解決手段】本単結晶引上装置はチョクラルスキー法を用い、チャンバ２の底部２ａ内側に湯受体９、底部２ａ外側に湯受機構１０を各々設け、湯受機構１０はルツボシャフト６に設けた湯受部と、ルツボシャフト６が遊貫し、底部２ａから気密接続部１２まで延設された伸縮自在の筒状体を有し、筒状体を溶接ベローズ１４で覆う。【選択図】図１
2007277041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設けられたシリカガラスルツボ内の原料融液に種結晶を浸漬して単結晶を引上げるチョクラルスキー法を用いた単結晶引上装置において、
前記チャンバの底部に前記シリカガラスルツボを回転させるルツボシャフトが遊貫する第１のシャフト遊貫孔を設けるとともに、
前記底部の内側に湯受体を、
前記底部外側に湯受機構を各々設け、
前記湯受体は板状をなし、中央部に前記ルツボシャフトが遊貫する第２のシャフト遊貫孔と、この第２のシャフト遊貫孔の周囲から立上る中央フランジ部を有し、
前記湯受機構は前記ルツボシャフトに設けられた湯受部と、この湯受部を囲い、前記ルツボシャフトが遊貫し、前記チャンバの底部からこのチャンバの下方に設けられたガス漏れ防止用の気密接続部まで延設された伸縮自在の筒状体を有し、かつ、
この筒状体を離間して覆い、前記底部から前記気密接続部まで延設された溶接ベローズを設けることを特徴とする単結晶引上装置。
【請求項２】
前記筒状体はテレスコカバーであることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチョクラルスキー法を用いた単結晶引上装置に係り、特に融液漏れ防止構造を改良した単結晶引上装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に単結晶引上装置にはチョクラルスキー法を用いている。
【０００３】
図３に示すように、従来のチョクラルスキー法を用いた単結晶引上装置３１は、チャンバ２内に原料を収容するシリカガラスルツボ３、原料を溶融するためのヒータ７、炉保温用の断熱材８などを収容し、シリカガラスルツボ３を回転、昇降可能なルツボシャフト６の上に、ルツボシャフト６の一部をなすカーボンペデイスタル６ａ、カーボン受皿５、カーボンルツボ４を介して搭載している。
【０００４】
ルツボシャフト６はチャンバ２の底部２ａに設けたシャフト遊貫孔２ｂを貫通し、このシャフト遊貫孔２ｂを気密的にシールするために、シャフト遊貫孔２ｂから離間して溶接ベローズ１４、真空シール１２及びＯリング１６、１７などを設けている。
【０００５】
このような単結晶引上装置３１を用いて、単結晶の引上げを行うが、シリカガラスは脆く、衝撃に弱いため、引上げ中に、シリカガラスルツボ３に何らかの衝撃例えば単結晶の落下があった場合、シリカガラスルツボ３に破損や亀裂が生じ、融液がシリカガラスルツボ３外に流出することがある。流出した融液の大部分は、チャンバ２の底部２ａの内側に設け、シャフト遊貫孔９ｂを有する湯受体９などに収容されるが、シリカガラスルツボ３の外周から落下した融液が湯受体９で跳ねて飛散して、ルツボシャフト６とシャフト遊貫孔２ｂ及びシャフト遊貫孔９ｂとの間隙ｇに浸入したり、カーボンペディスタル６ａに沿ってルツボシャフト６の下部まで流下したりすることがある。溶接ベローズ１４や真空シール１２にまで融液が達すると、これらは浸食され、間隙ｇを介してチャンバ２内に大気が流れ込み、チャンバ２内のカーボン材（ホットゾーン）は酸化され、復旧時にこれらを交換する必要があるという問題がある。
【０００６】
なお、特許文献１には、溶融原料がシリカガラスルツボ外に流出した場合、溶融原料がルツボ下部機構に達するのを防ぐために、チャンバ底部に湯漏れ受皿を設け、この受皿に設けたシャフト貫通孔に密着状態でルツボシャフトを貫通させる単結晶引上装置が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載のものは、シャフト貫通孔とルツボシャフトが密着状態であるため、ルツボシャフトの回転、昇降に伴い、両者間の摩擦に起因してルツボシャフトに振動が発生し、シリカガラスルツボの融液面の振動が生ずる。融液面に振動が生じると、有転位化する可能性が高く、所望の単結晶が得られなくなるおそれがある。
【特許文献１】特開平９−２２１３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ルツボシャフトの振動に起因する有転位化をなくして、高単結晶化率が得られ、万一融液がシリカガラスルツボ外に流出しても、融液がシャフトを覆う溶接ベローズを破損するのを防止し、チャンバ内を気密に保ち、チャンバ内のカーボン部材が酸化するのを防ぎ、復旧時にカーボン部材を交換する必要がない単結晶引上装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る単結晶引上装置は、チャンバ内に設けられたシリカガラスルツボ内の原料融液に種結晶を浸漬して単結晶を引上げるチョクラルスキー法を用いた単結晶引上装置において、前記チャンバの底部に前記シリカガラスルツボを回転させるルツボシャフトが遊貫する第１のシャフト遊貫孔を設けるとともに、前記底部の内側に湯受体を、前記底部外側に湯受機構を各々設け、前記湯受体は板状をなし、中央部に前記ルツボシャフトが遊貫する第２のシャフト遊貫孔と、この第２のシャフト遊貫孔の周囲から立上る中央フランジ部を有し、前記湯受機構は前記ルツボシャフトに設けられた湯受部と、この湯受部を囲い、前記ルツボシャフトが遊貫し、前記チャンバの底部からこのチャンバの下方に設けられたガス漏れ防止用の気密接続部まで延設された伸縮自在の筒状体を有し、かつ、この筒状体を離間して覆い、前記チャンバの底部から前記気密接続部まで延設された溶接ベローズを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る単結晶引上装置によれば、ルツボシャフトの振動に起因する有転位化をなくして、高単結晶化率が得られ、万一融液がシリカガラスルツボ外に流出しても、融液がシャフトを覆う溶接ベローズを破損するのを防止し、チャンバ内を気密に保ち、チャンバ内のカーボン部材が酸化するのを防ぎ、復旧時にカーボン部材を交換する必要がない単結晶引上装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る単結晶引上装置について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本実施形態に係る単結晶引上装置の概念図、図２はその湯受機構を拡大して示す縦断面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る単結晶引上装置１はチョクラルスキー法を用い、円筒状の気密容器であるチャンバ２を備え、このチャンバ２の中央部にはシリカガラスルツボ３を配設し、このシリカガラスルツボ３をカーボンルツボ４によって保持する。カーボンルツボ４の底部には、カーボン受皿５を介してシリカガラスルツボ３を回転および昇降させるルツボシャフト６を設ける。
【００１３】
このルツボシャフト６は冷却水が循環して水冷され、上部のカーボンペディスタイル６ａと下部の下部シャフト６ｂに分割される。なお、ルツボシャフトは必ずしもカーボンペディスタイルと下部シャフトに分割せず、一体のものであってもよい。
【００１４】
また、シリカガラスルツボ３の外周にはヒータ７を同心円状に配設し、このヒータ７の外周には保温用の断熱材８を配設する。
【００１５】
さらに、チャンバ２の底部２ａには、ルツボシャフト６が遊貫する第１のシャフト遊貫孔２ｂを設け、底部２ａの内側には、円板形状をなし、外周部から立上る外周フランジ部９ａ、中央部に設けた第２のシャフト遊貫孔９ｂの周囲から立上る中央フランジ部９ｃが設けられた湯受体９を設ける。
【００１６】
ルツボシャフト６は第１のシャフト遊貫孔２ｂ及び第２のシャフト遊貫孔９ｂを、間隙ｇを有して遊貫しており、ルツボシャフト６と底部シャフト遊貫孔２ｂ及びシャフト遊貫孔９ｂは接触することなく、ルツボシャフト６の回転に伴って、ルツボシャフト６自身が振動することがなく、シリカガラスルツボ３の融液面を振動させることがない。
【００１７】
一方、図２に示すように、チャンバ２の底部２ａ外側には、湯受機構１０を設け、この湯受機構１０は、下部シャフト６ｂに一体に設け、リング状の融液浸透部材１１ａが内設された凹リング状の第１の湯受部１１と、この第１の湯受部１１を囲い、下部シャフト６ｂが遊貫し、チャンバ２の底部２ａからこのチャンバ２の下方に設けられたガス漏れ防止用の気密接続部としての磁気シールユニット１２まで延設された円筒体としてのテレスコカバー１３を有している。なお、第１の湯受部は下部シャフトと一体でなくともよく、別個に作製した第１の湯受部を下部シャフトに一体的に取り付けてもよい。
【００１８】
さらに、溶接ベローズ１４がテレスコカバー１３を離間して覆い、底部２ａから磁気シールユニット１２まで延設される。
【００１９】
テレスコカバー１３は内径の異なる金属製円筒体を順次拡径するように、伸縮自在に組み立てて構成され、さらに、ラビリンス方式とし、流下してきた融液がベローズ１４側に流れないようにしている。
【００２０】
テレスコカバー１３はルツボシャフト６に昇降に応じて軸方向に伸縮し、溶接ベローズ１４はフレキシブルチューブであり、同様に気密性を保ったまま軸方向に伸縮する。
【００２１】
磁気シールユニット１２の上面には、リング状の融液浸透部材１５ａが設けられた凹リング上の第２の湯受部１５を設ける。溶接ベローズ１４と、底部２ａ及び磁気シールユニット１２間には気密性を向上させるためのＯリング１６、１７を設ける。
【００２２】
また、チャンバ２の上部には、連設する円筒状の図示しないプルチャンバを貫通して、回転および昇降可能な引上げ軸１８を配設し、この引上げ軸１８の下端部には保持具１９により種結晶２０が装着される。この種結晶２０の下端部をシリコン融液Ｍに浸漬する構造となっている。
【００２３】
次に本実施形態に係る単結晶製造装置を用いたシリコン単結晶の引上げ工程について説明する。
【００２４】
図１に示すように、原料のポリシリコンを石英ガラスルツボ３に充填し、不活性ガスをチャンバ２の上方からチャンバ２内に流入させ、ヒータ７を付勢して、シリカガラスルツボ３を加熱し、ルツボ回転用モータによりルツボシャフト６を回転させて、シリカガラスルツボ３を回転させる。
【００２５】
一定時間が経過した後、引上げ軸１８を降下させて、保持具１９を降ろし、種結晶２０をシリコン融液Ｍに接触させて結晶を成長させる。この成長とともにシリカガラスルツボ３に対するシリコン融液面が低下するので、シリカガラスルツボ３を上昇させながらシリコン融液面を一定の高さに保ち単結晶Ｉｇを引上げる。
【００２６】
このようなシリコン単結晶引上工程において、ルツボシャフト６によるシリカガラスルツボ３の回転及び上昇時、カーボンペディスタイル６ａは底部シャフト遊貫孔２ｂ及びシャフト遊貫孔９ｂを、間隙ｇを有して遊貫しており、この両孔２ｂ、９ｂと接触していないため、ルツボシャフト６の回転に伴って、ルツボシャフト６自身が振動することがなく、シリカガラスルツボ３の融液面を振動させることがない。これにより、ルツボシャフト６に起因する有転位化を防ぎ、高単結晶化率が実現する。
【００２７】
また、地震などの衝撃で例えば単結晶の落下があった場合、シリカガラスルツボ３に破損や亀裂が生じ、融液がシリカガラスルツボ３外に流出することがあり、この場合、流出した融液の大部分は、湯受体９に収容されるが、万一、融液が湯受体９の中央フランジ部９ｃを乗り越え、間隙ｇを通過してカーボンペディスタイル６ａに沿って流下しても、磁気シールユニット１２に達する前に第１の湯受部１１に収容されて、融液浸透部材１１ａに浸透され、吸収されて、磁気シールユニット１２が保護される。
【００２８】
さらに、融液が第１の湯受部１１から溢れて下部シャフト６ｂに沿って流下しても、磁気シールユニット１２に達する前に第２の湯受部１５に収容されて、融液浸透部材１５ａに浸透され、吸収されて、磁気シールユニット１２が保護される。
【００２９】
また、ルツボシャフト６と溶接ベローズ１４間にテレスコカバー１３を介設しているので、流下する融液が溶接ベローズ１４に飛散するのが防止される。従って、磁気シールユニット１２や溶接ベローズ１４が浸食されず、さらに、間隙ｇを介してチャンバ２内に大気が流れ込むことがなく、チャンバ２内のカーボン材（ホットゾーン）が酸化されることがない。カーボン材の酸化がないので、単結晶製造装置の復旧を速やかに行うことができる。
【００３０】
なお、融液浸透部材１１ａ、１５ａは復旧時に交換するようにすればよい。また、漏れる融液は少量かつヒータ７から遠ざかるので、水冷されているルツボシャフト６を浸食して水蒸気爆発を起こすおそれもない。
【００３１】
本実施形態の単結晶引上装置によれば、ルツボシャフトの振動に起因する有転位化をなくして、高単結晶化率が得られ、万一融液がシリカガラスルツボ外に流出しても、融液がシャフトを覆う溶接ベローズを破損するのを防止し、チャンバ内を気密に保ち、チャンバ内のカーボン部材が酸化するのを防ぎ、復旧時にカーボン部材を交換する必要がない単結晶引上装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る単結晶引上装置の概念図。
【図２】本発明に係る単結晶引上装置の湯受機構を拡大して示す縦断面図。
【図３】従来の単結晶引上装置の概念図。
【符号の説明】
【００３３】
１  単結晶製造装置
２  チャンバ
２ａ  底部
２ｂ  第１のシャフト遊貫孔
３  シリカガラスルツボ
６  ルツボシャフト
６ａ  カーボンペディスタイル
６ｂ  下部シャフト
７  ヒータ
９  湯受体
９ｂ  第２のシャフト遊貫孔
９ｃ  中央フランジ部
１０  湯受機構
１１  第１の湯受部
１１ａ  融液浸透部材
１２  気密接続部（磁気シールユニット）
１３  テレスコカバー
１４  溶接ベローズ
１５  第２の湯受部
１５ａ  融液浸透部材
【図１】
2007277041.tif 000003
【図２】
2007277041.tif 000004
【図３】
2007277041.tif 000005