(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体用単結晶の製造装置を減圧するために配設された真空配管において、
該装置内に注入された不活性ガスの排出量を調整する流量調整バルブによって接続された管路に、
開閉バルブを備えたバイパス管路を設け、
前記装置近傍の管路に屈曲部を形成すると共に、
該屈曲部に開閉自在な扉を備えた開口を設け、
かつ該屈曲部に冷却手段を付設した、
ことを特徴とする真空配管構造。
【請求項２】
半導体用単結晶の製造装置を減圧するために配設された真空配管において、
該装置内に注入された不活性ガスの排出量を調整する流量調整バルブによって接続された管路に、
開閉バルブを備えたバイパス管路を設け、
前記装置近傍の管路に屈曲部を形成すると共に、
該屈曲部に開閉自在な扉を備えた開口を有する溜まり部を設け、
かつ該屈曲部に冷却手段を付設した、
ことを特徴とする真空配管構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空配管構造、特に、半導体用のシリコンなどの単結晶製造装置の真空引きのために配設される真空配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンなどの結晶原料を用いた半導体単結晶の製造方法としては、既に種々の方法が提案され実施されているが、主要な方法にあってはいずれも単結晶製造装置の内部を真空引きによって減圧し、アルゴンなどの不活性ガスを注入した雰囲気中で単結晶の析出と成長を図っている。このため、単結晶の製造装置には真空ポンプと結ばれた真空配管の管路が配設されている。
この単結晶製造の方法としては、加熱溶融させた高純度多結晶シリコンなどの融液にシード（種結晶）を浸漬させ、これを回転させながら引き上げて単結晶を析出させて成長させ、所望口径の単結晶インゴットを得るチョクラルスキー法（以下、ＣＺ法と呼ぶ。）が一般的な方法となっている。
図４は、ＣＺ法による単結晶製造に用いられる単結晶引き上げ装置とその真空配管構造の従来例を模式的に示すものである。
単結晶引き上げ装置は、メインチャンバ１とプルチャンバ２からなる炉体に、軸受機構３、巻き上げ機構４を下部から順次積み上げ組立して構成されており、メインチャンバ１の坩堝１１内で高温溶融されたシリコンの融液１２に、上部の巻き上げ機構４から吊り下げられたワイヤ１５下端のシードホルダ１６に取り付けたシード１７を浸漬し、坩堝１１を回転させると共に巻き上げ機構を回転させ、ワイヤ１５とシードホルダ１６を回転させながら低速でシード１７を引き上げることでシリコンの単結晶１８を析出させている。
この単結晶引き上げの作業は、前述の通りメインチャンバ１の基部から真空ポンプ１０に配設された管路８によって装置内を真空引きして減圧し、装置内にアルゴンなどの不活性ガスを注入して行われる（図５において、装置へのガス注入路は省略した）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図示の単結晶引き上げ装置に配設された管路８は、真空引きで装置内を減圧する大気流路として用いるものであるが、併せて装置内に注入されたアルゴンなどの不活性ガスを排出し、このガス流で装置内に発生した結晶原料のヴェーパを排出する管路としても用いられている。
これは、管路設計をできるだけ簡易化して、配管と保守の便を図り経済性にも応えようとするものだが、この結果として、管路８には不活性ガスの排出流量を調整し装置内のガス圧を制御する流量調整バルブであるバタフライ・バルブ８１を設けることとなる。
しかし、バタフライバルブ８１は、管路８を構成する他のパイプ類８３に較べて大きく縮径された流路を形成してしまい、流量調整を必要としない真空引きに対しては大きな流路障害となる。
勿論、バタフライ・バルブを設けない真空引きの管路とバタフライ・バルブを備えた不活性ガス排出用の管路のそれぞれを装置に配設すれば、上記問題それ自体の解消は可能である。しかし、かかる配管構成を採る場合には、配管の施設と保守管理を著しく煩雑なものとし、コストも大きく増大させざるを得ず、現実的な問題解決方法と言うことはできない。
【０００４】
また、上記のところで既に触れたように、単結晶製造装置内へ装置上部から不活性ガスを注入しこれを排出しているのは、多結晶シリコンを加熱溶融した融液１２と石英製の坩堝１１が反応して発生するＳｉＯＸ（以下、ヴェーパと略称する。）を装置外に排出するためであり、このヴェーパがガス流路である管路８全体に付着してその除去に多大な手間を要している。
ヴェーパは、単結晶引き上げの作業において不可避的に発生するものであり、装置内のシリコン単結晶の表面や装置内壁などに付着・凝縮してシリコン融液に滴下すると、成長中の単結晶に転位を起こさせて製品歩留まりを悪化させる原因となる。このため、装置内に注入した高純度の不活性ガスと共に装置外へ排出しなければならない。
このヴェーパは、排出経路をなす管路８全体に粉状に付着し、真空ポンプ１０の性能も劣化させるため、管路８上にダストフィルターを設けるなどの処置が採られている。しかし、ダストフィルターによる捕集には限界があり、管路８全体と真空ポンプ１０に対するヴェーパの排出量を低減する方法の提案が望まれている。
【０００５】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単結晶製造において、管路に設けられたバタフライ・バルブの流路障害を受けることなく短時間で真空引きを行うことができ、不活性ガスによって装置外に排出されるヴェーパを効率的に捕集・除去することができる真空配管構造を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこの課題を解決し目的を達成するために、以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明は、半導体用単結晶の製造装置を減圧するために配設された真空配管において、該装置内に注入された不活性ガスの排出量を調整する流量調整バルブによって接続された管路に、開閉バルブを備えたバイパス管路を設け、前記装置近傍の管路に屈曲部を形成すると共に、該屈曲部に開閉自在な扉を備えた開口を設け、かつ該屈曲部に冷却手段を付設した、ことを特徴とする。
このように構成することにより、流量調整バルブによって接続された管路に対して、開閉バルブを備えたバイパス管路を形成し、装置内を減圧する際には流路抵抗の少ない開閉バルブを備えたバイバス管路を用い、不活性ガスを排出する際には排出流量を調整する流量調整バルブを有する管路を用いる。また、装置から排出されるヴェーパを、装置近傍の管路屈曲部に付着させて開口から除去し、真空配管管路全体への付着と真空ポンプの機能劣化を低減させ、装置近傍の管路屈曲部に設けた溜まり部にヴェーパを意図的に付着させて集積する。
請求項２記載の発明は、半導体用単結晶の製造装置を減圧するために配設された真空配管において、該装置内に注入された不活性ガスの排出量を調整する流量調整バルブによって接続された管路に、開閉バルブを備えたバイパス管路を設け、前記装置近傍の管路に屈曲部を形成すると共に、該屈曲部に開閉自在な扉を備えた開口を有する溜まり部を設け、
かつ該屈曲部に冷却手段を付設した、ことを特徴とする。
このように構成することにより、装置近傍の管路屈曲部や溜まり部に除去すべき結晶原料のヴェーパを効率的に付着させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明係る真空配管構造の一実施形態につき、図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態に係る単結晶装置の真空配管構造の概略構成を模式的に示す説明図であり、図２は管路の屈曲部の部分拡大図、図３は他の実施形態に係る管路屈曲部の部分拡大図である。
図１に示す単結晶製造装置は、従来例同様にＣＺ法による単結晶引き上げ装置であり、坩堝１１を備えたメインチャンバ１の基部から真空ポンプ１０へと真空配管の管路８が配設されている。
該管路８は、装置内を真空引きして減圧しするために用いられるばかりでなく、装置内に注入した不活性ガスを排出し、これにより装置内で発生したヴェーパを装置外に排出するためにも用いられている。
このため管路８には、不活性ガスの排出流量を調整するためのバタフライ・バルブ８１も設けられている。
【０００８】
図示の配管構造において従来例と異なる点の一つは、図１に示すように、バタフライ・バルブ８１によって接続された管路８に対して、開閉バルブ９１を備えたバイパス管路９が形成されているところにある。
両者の管路８，９を比較する場合、バタフライ・バルブ８１で接続された管路８の流路が、バタフライ・バルブ８１の部分で大きく縮径されて狭くなっているのに対して、開閉バルブ９１で接続されたバイパス管路９は、開閉バルブ９１自体の流路を含めて、管路８を構成する基本的なパイプ８３類の管径と殆ど異なるところがない。
【０００９】
次に、図１及び図２に示すように、図示の配管構造においては、単結晶製造装置の直下位置の管路に、装置から排出されるヴェーパが付着し易いように略直角の角度を付けた屈曲部８４を形成し、この屈曲部８４の開放側正面にはヴェーパを除去するためにフランジを備えた開口８５を設けると共に、フランジ外径と同径の扉８６を開閉容易に装着している。
また、このように開口８５を設けた屈曲部８４にはウォータージャケット８８が付設されており、通水管８９を介してウォータージャケット８８に冷媒となる冷却水を供給して管路屈曲部８４に冷却処理を施すよう構成している。
また、上記扉８６を開くことで開口８５から露呈する屈曲部８４の内部表面には、フッ素樹脂をコーティングした。
【００１０】
図３は、他の実施形態に係る管路８の屈曲部８４を示すもので、装置直下位置の管路に略直角の角度を付けた屈曲部８４を形成すると共に、この屈曲部８４の開放側正面に設けた開口８５に、開閉自在な扉８６を備えた溜まり部（ヴェーパの集積部）８７を連通状態で連設している。
この実施形態に於いても、溜まり部８７には通水管８９を備えたウォータージャケット８８を付設しており、また溜まり部８７の内部全面とその開口８５を介して連通する屈曲部８４の内面に、フッ素樹脂をコーティングした。
【００１１】
図示の真空配管構造は以上の構成を有してなるものであり、単結晶引き上げ装置の減圧のために真空引きを行う際には、バイパス管路９の開閉バルブ９１を開くことにより、装置内の大気を流路抵抗の極めて少ないバイパス管路９を経て排出することができるから、バタフライ・バルブを設けた管路８だけを用いて真空引きを行う従来例と比較して、真空引きの時間を短縮し単結晶製造の作業性を大きく向上させることができる。
また、真空引きの完了後にバイパス管路９の開閉バルブ９１を閉鎖すれば、装置内に注入されたアルゴンガスと装置内で発生したヴェーパとは、バタフライ・バルブ８１によって接続された管路８だけを通って排出され、その流量調整とガス圧制御には何の支障も生じない。
【００１２】
また、図１及び図２に示す実施形態では、単結晶製造装置の直下に位置する管路に、ヴェーパを付着させる目的で、略直角の角度を付けた屈曲部８４を設けると共に、この屈曲部８４の開放側正面に開閉自在な扉８６を備えた開口８５を設けているから、該扉８６を開くことで屈曲部８４の内部に付着したヴェーパを簡便容易に除去する。
このため、装置内で発生し排出されたヴェーパを、排出直後の管路８始端部分で効果的に除去することができ、これに続く管路８全体に付着し或いは真空ポンプ１０の性能を劣化させるヴェーパの排出量を低減させることができる。
しかも、図示実施形態では、を付着させる屈曲部８４にウォータージャケット８８を付設して冷却するよう構成しているから、屈曲部８４でヴェーパを冷却して凝縮させ、屈曲部８４への付着量を効果的に増すことができる。
さらに、屈曲部８４の内面をフッ素樹脂コーティングして、付着したヴェーパの除去を容易にしている。
【００１３】
図３に示された実施形態では、管路８の屈曲部８４に設けた開口８５に開閉自在な扉８６を備えた溜まり部８７を連通状態で連設し、この溜まり部にウォータージャケット８８を付設しているから、ヴェーパを管路始端部分でより効率的に付着させて除去することができる
【００１４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
（１）請求項１記載の発明によれば、バタフライ・バルブによって接続された管路に対して開閉バルブで接続されたバイパス管路が形成されているから、装置内を減圧する際には、流路抵抗の少ないバイパス管路を用いて短時間に真空引きを行って作業性を向上させることができ、単結晶製造装置の近傍位置の管路始端部分に設けた屈曲部に冷却手段を付設してヴェーパを冷却して凝縮させるとともに、結晶原料のヴェーパを付着させて除去するから、真空配管管路全体への排出量を低減し、ヴェーパに起因する真空ポンプの性能劣化も防ぐことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、ヴェーパを付着させる屈曲部に溜まり部を設け、該溜まり部に冷却手段を付設しているからヴェーパを冷却して凝縮させ、該溜まり部にヴェーパを集積させ効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態に係る装置の真空配管構造の概略構成を模式的に示す説明図。
【図２】  実施形態における管路屈曲部の構成を示す一部切り欠き説明図。
【図３】  他の実施形態における管路屈曲部の構成を示す一部切り欠き説明図。
【図４】  従来装置の真空配管構造の概略構成を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１  メインチャンバ
２  プルチャンバ
３  軸受機構
４  巻き上げ機構
８  主管路
９  バイパス管路
１０  真空ポンプ
１１  坩堝
１２  シリコン融液
１５  ワイヤ
１６  シードホルダ
１７  シード
１８  単結晶
８１  バタフライ・バルブ
８３，９３  パイプ
８４  屈曲部
８５  開口
８６  扉
８７  溜まり部
８８  ウォータージャケット
８９  通水管
９１  開閉バルブ
【図１】
0003946405.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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