(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする装置であって、
上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体と、
該蓋本体の内面側に空気を吹出可能なエア吹出機構と、
前記蓋本体の内面側から空気を吸引して蓋本体の外面側に排出する空気吸引機構と、
前記蓋本体の内面側の空気中に含まれる粉塵を計測するパーティクルカウンターとを備えていることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の単結晶引上装置のクリーニング装置において、
前記エア吹出機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空気の流れを変化させる乱流発生機構を有していることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の単結晶引上装置のクリーニング装置において、
前記乱流発生機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空気の流路、流量又は流速の少なくとも一つを変化させることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の単結晶引上装置のクリーニング装置において、
前記乱流発生機構は、前記蓋本体の内面側に吹き出す空気の吹出口の数又は位置を変えることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の単結晶引上装置のクリーニング装置において、
前記エア吹出機構は、前記蓋本体の内面側に突出し空気を吹き出すエアノズルを備え、
前記乱流発生機構は、前記エアノズルの向きを変えるノズル可動機構であることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の単結晶引上装置のクリーニング装置において、
前記蓋本体は、その外面側に取っ手部が設けられていることを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング装置。
【請求項７】
ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする方法であって、
上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に蓋部材を密閉状態に載置する密閉工程と、
前記密閉状態のまま前記密閉容器内に空気を吹き付ける吹き付け工程と、
該吹き付け工程中に前記密閉容器内の空気を吸引して外部に排出する排気工程とを備え、  前記排気工程は、前記密閉容器内の空気中に含まれる粉塵をパーティクルカウンターで計測し、粉塵の量が規定値以下になるまで前記排出を行うことを特徴とする単結晶引上装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液からＣＺ法（チョクラルスキー法）を用いて半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶を成長する手段の一つとして、ＣＺ法を用いた単結晶引上装置が知られている。
この単結晶引上装置は、図３に示すように、密閉容器であるチャンバ１内部のカーボン製サセプタ２上に配設した石英ルツボ３内に半導体融液Ｌを貯留し、該半導体融液Ｌを石英ルツボ３の周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータ４で所定温度に加熱制御して、この半導体融液Ｌから半導体単結晶Ｃを引き上げるものである。
【０００３】
この単結晶引上装置の内部には、ヒータ４の周囲に、炭素繊維（カーボンファイバ）保温筒５と該保温筒５の内側面に支持板としてのカーボン板６とが配置されている。また、ルツボ３の上方には、該ルツボ３と同軸に配置された略円筒状のフロー管７と、保温筒５の上部に取り付けられフロー管７を支持する円環状のアッパーリング８とが配置され、さらにチャンバ１の中央下部には、サセプタ２を支持し上下動可能なシャフト９が垂直に立設されている。
【０００４】
ところで、この単結晶引上装置は、その内部のパーツの多くがカーボンで形成されており、これらカーボン部材の劣化等によりカーボンの粉塵が発生する。この粉塵は、引上成長に影響して単結晶の有転位化を起こし、結晶引き上げ特性を悪化させるおそれがある。
このため、従来は、引上成長の事前に真空掃除機等によってチャンバ内を吸引掃除していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の単結晶引上装置のクリーニング手段には、以下のような課題が残されている。すなわち、真空掃除機等によってクリーニングしても吸引による集塵力は弱く、装置内部から充分に粉塵を排出することが困難であった。また、カーボン部材を取り出して洗浄してもカーボン部材の組み付け又は原料の投入時に、カーボン部材の接触等により多くのカーボンの粉塵が発生してしまっていた。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、装置内部の部材を取り外すことなく、内部の粉塵を十分に除去することができる単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする装置であって、上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体と、該蓋本体の内面側に空気を吹出可能なエア吹出機構と、前記蓋本体の内面側から空気を吸引して蓋本体の外面側に排出する空気吸引機構と、
前記蓋本体の内面側の空気中に含まれる粉塵を計測するパーティクルカウンターとを備えていることを特徴とする。
本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする装置であって、上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体と、該蓋本体の内面側に空気を吹出可能なエア吹出機構と、前記蓋本体の内面側から空気を吸引して蓋本体の外面側に排出する空気吸引機構とを備えていることができる。
【０００８】
また、単結晶引上装置のクリーニング方法は、ルツボを密閉容器内に設置してルツボ内の半導体融液から半導体単結晶を引き上げる単結晶引上装置内をクリーニングする方法であって、上部を取り外した状態の前記密閉容器の上部開口部に蓋部材を密閉状態に載置する密閉工程と、前記密閉状態のまま前記密閉容器内に空気を吹き付ける吹き付け工程と、該吹き付け工程中に前記密閉容器内の空気を吸引して外部に排出する排気工程とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
これらのクリーニング装置及びクリーニング方法では、蓋本体又は蓋部材を密閉容器上に密閉状態で載置したまま、密閉容器内に空気を吹き付けてカーボン等の粉塵を舞い上がらせると共に、密閉容器内の空気を舞い上がった粉塵と共に外部に排出させて、粉塵を除去することができる。
【００１０】
また、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記蓋本体の内面側の空気中に含まれる粉塵を計測するパーティクルカウンターを備えていることが好ましい。
また、本発明の単結晶引上装置のクリーニング方法は、前記排気工程が、前記密閉容器内の空気中に含まれる粉塵をパーティクルカウンターで計測し、粉塵の量が規定値以下になるまで前記排出を行うことが好ましい。
【００１１】
すなわち、これらのクリーニング装置及びクリーニング方法では、パーティクルカウンターにより密閉容器内の空気中に含まれる粉塵を計測することにより、密閉容器内の粉塵を吸引して排出する際に内部のクリーン度を確認することができる。
【００１２】
また、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記エア吹出機構が、前記蓋本体の内面側に吹き出す空気の流れを変化させる乱流発生機構を有していることが好ましい。すなわち、このクリーニング装置では、エア吹出機構が、蓋本体の内面側に吹き出す空気の流れを変化させる乱流発生機構を有しているので、吹き付ける空気が定常的な流れとなることを抑制し、内部全体に空気を吹き付けて全体的に粉塵を舞い上がらせることが可能になる。
【００１３】
この乱流発生機構としては、蓋本体の内面側に吹き出す空気の流路、流量又は流速の少なくとも一つを変化させること又は蓋本体の内面側に吹き出す空気の吹出口の数又は位置を変えることにより、容易に乱流を発生させることができる。
さらに、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記エア吹出機構が、前記蓋本体の内面側に突出し空気を吹き出すエアノズルを備え、前記乱流発生機構が、前記エアノズルの向きを変えるノズル可動機構であることが好ましい。
すなわち、このクリーニング装置では、ノズル可動機構によりエアノズルの向きを変えることにより、エアノズルからの空気を四方に吹き付けることができ、乱流を発生させることができる。
【００１４】
また、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記蓋本体の外面側に取っ手部が設けられていることが好ましい。すなわち、大径のインゴットを引き上げる装置の場合等では、密閉容器も大型になるため、用いるクリーニング装置も大きくなってしまうが、このクリーニング装置のように、取っ手部を蓋本体に設けることにより、大型化しても取扱いが容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
これらの図にあって、符号１１はクリーニング装置、１２は蓋本体、１３はエア吹出機構、１４は空気吸引機構、１５は気中パーティクルカウンターを示している。
【００１６】
図１は、本実施形態の単結晶引上装置のクリーニング装置１１を単結晶引上装置のチャンバ（密閉容器）１上に設置した状態を示すものであって、クリーニング装置１１は、上部を取り外した状態のチャンバ１の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体（蓋部材）１２と、該蓋本体１２の内面側に空気を吹出可能なエア吹出機構１３と、蓋本体１２の内面側から空気を吸引して蓋本体１２の外面側に排出する空気吸引機構１４と、蓋本体１２の内面側の空気中に含まれる粉塵を計測する気中パーティクルカウンター１５とを備えている。
【００１７】
前記エア吹出機構１３は、蓋本体１２の内面側に突出し空気を吹き出すエアノズル１６を複数備えている。なお、図１では、エアノズル１６を代表的に２本だけ図示している。このエアノズル１６は、蓋本体１２を貫通したエア供給管１７の先端に回転可能に取り付けられ、該エア供給管１７は、基端側が開閉バルブ１８及びフィルター１９を介して高圧エア供給源２０に接続されている。
【００１８】
前記開閉バルブ１８は、エア供給管１７内の流路を開閉するものであり、フィルター１９は、供給する高圧エア中の不純物を除去するためのものである。
前記エアノズル１６は、図２に示すように、先端が互いに反対方向へ延びた２つの分岐管１６ａに分岐していると共に、各分岐管１６ａの先端が斜め下方かつ相互に反対方向に向けられており、エア吹出時にエアの推力によってエアノズル１６が回転するようになっている。すなわち、回転可能なエアノズル１６の取付け構造と分岐管１６ａとが、高圧エアの吹出によりエアノズル１６を回転させてエアノズル１６の向きを常時変更させるノズル可動機構として機能する。
【００１９】
前記蓋本体１２は、チャンバ１上に載置した状態で高い密閉性が得られるように設計されていると共に、引上成長後の高温状態のチャンバ１に載置できるように高耐熱性を備えている。なお、蓋本体１２の外面側には、取っ手部１２ａが設けられている。この取っ手部１２ａは、蓋本体１２をチャンバ１上に載置する際や取り外す際に蓋本体１２を持ち上げるときの取っ手として機能するものである。
【００２０】
前記空気吸引機構１４は、蓋本体１２を先端が貫通している複数のエア吸引管２１と、これらのエア吸引管２１の基端に接続された真空ポンプ等の吸引装置２２とを備えている。なお、図１では、エア吸引管２１を代表的に２本だけ図示している。
また、前記気中パーティクルカウンター１５は、少なくとも一つのエア吸引管２１内に接続されている。なお、気中パーティクルカウンター１５を、エア吸引管２１ではなく、直接蓋本体１２の内面側に接続しても構わない。
【００２１】
次に、本実施形態の単結晶引上装置のクリーニング装置１を用いたクリーニング方法を説明する。
【００２２】
まず、上部を取り外したチャンバ１内に各部材（サセプタ３、ヒータ４、保温筒５、カーボン板６、アッパーリング８等）を設置した状態で、原料Ｇを入れたルツボ２をサセプタ３上に設置する。なお、このルツボ２上には、ルツボ用蓋部材２３を載置して蓋をした状態としておく。
次に、クリーニング装置１の蓋本体１２を、チャンバ１の上部開口部に載置して蓋をした状態、すなわち密閉状態とする。
【００２３】
上記密閉状態のまま、エア吹出機構１３の高圧エア供給源２０からエア供給管１７に高圧エアを送り込み、フィルター１９及び開閉バルブ１８を介してエアノズル１６からチャンバ１内に高圧エアを吹き付け、チャンバ１内のカーボン等の粉塵を舞い上がらせる。なお、蓋本体１２によってチャンバ１内が密閉されているので、舞い上がった粉塵が外部にまき散らされることがない。また、このとき、空気吸引機構１４の吸引装置２２を駆動して、チャンバ１内の空気を舞い上がった粉塵と共にエア吸引管２１を介して吸引して外部に排出する。さらに、同時にチャンバ１内の空気中に含まれる粉塵を気中パーティクルカウンター１５で常時計測しておく。
【００２４】
そして、この高圧エアの吹き付け及びチャンバ１内の空気の吸引は、気中パーティクルカウンター１５によって計測した粉塵の量が規定値以下になるまで行なわれる。このようにして、充分にチャンバ１内の粉塵が除去された後、ルツボ用蓋部材２３を取り外し、フロー管７及びチャンバ１の上部等をセットして引上成長を行う。
【００２５】
本実施形態では、蓋本体１２をチャンバ１上に密閉状態で載置したまま、チャンバ１内に高圧エアを吹き付けてカーボン等の粉塵を舞い上がらせると共に、チャンバ１内の空気を舞い上がった粉塵と共に外部に排出させて、粉塵を除去することができる。すなわち、エアの吹き付けで粉塵を舞い上げてから吸引するため、吸引掃除機による吸引よりも容易に集塵し易いと共に、チャンバ１内に各部材をセットした状態のまま粉塵除去を行うことができる。
【００２６】
また、高圧エアが、エアノズル１６の先端側から吹き出す際に、上述したようにエアの推力によってエアノズル１６自体が回転することから、四方にエアが吹き付けられて高圧エアの流路が変わり、チャンバ１内に乱流が発生する。この乱流によって、チャンバ１内の隅々に高圧エアが吹き付けられ、全体的に粉塵を舞い上がらせることができる。すなわち、エアノズル１６は、蓋本体１２の内面側に吹き出す空気の流れを変化させる乱流発生機構として機能する。
【００２７】
なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
上記実施形態では、エアノズル１６を回転させることにより、チャンバ１内に吹き出す高圧エアの流路を変えて乱流を発生させているが、他の手段により乱流を発生させても構わない。例えば、蓋本体１２の内面側に吹き出す高圧エアの流量又は流速の少なくとも一つを変化させる手段又は高圧エアの吹出口の数又は位置を変える手段を採用してもよい。
【００２８】
高圧エアの流量及び流速を変える手段としては、高圧エア供給源２０を制御してエア供給管１７に送り込む高圧エアの流量及び流速を逐次不規則に変化させることにより実現することができる。また、高圧エアの吹出口の数又は位置を変える手段としては、各開閉バルブ１８の開閉を制御することにより、高圧エアを吹き出すエアノズル１６を逐次不規則に変化させることにより実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法によれば、蓋本体又は蓋部材を密閉容器上に密閉状態で載置したまま、密閉容器内に空気を吹き付けてカーボン等の粉塵を舞い上がらせると共に、密閉容器内の空気を舞い上がった粉塵と共に外部に排出させることにより、吸引掃除機による吸引よりも容易にかつ効果的に粉塵を集塵可能であると共に、部材を密閉容器内に設置した状態のまま粉塵を除去することができる。したがって、単結晶引上成長に影響する粉塵を大幅に低減することができ、単結晶の有転位化を抑制して引き上げ特性を向上させることができると共に、粉塵除去作業が効率化でき、定期的に部材を取り外して行う洗浄の頻度を大幅に低減してスループット等の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法の一実施形態において、チャンバ上にセットしたクリーニング装置を示す全体断面図である。
【図２】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置及びクリーニング方法の一実施形態において、エアノズルを示す斜視図である。
【図３】  単結晶引上装置を示す全体断面図である。
【符号の説明】
１  チャンバ（密閉容器）
３  ルツボ
１１  クリーニング装置
１２  蓋本体（蓋部材）
１３  エア吹出機構
１４  空気吸引機構
１５  気中パーティクルカウンター
１６  エアノズル
２０  高圧エア供給源
２２  吸引装置
Ｃ  半導体単結晶
Ｌ  半導体融液
【図１】
0003975650.tif 000002
【図２】
0003975650.tif 000003
【図３】
0003975650.tif 000004