(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体用シリコンの溶融用の石英坩堝を、洗浄後に乾燥させる石英坩堝乾燥装置において、
開口部が下向きの前記石英坩堝を複数個載置可能な収納領域が形成された架台と、
前記架台上の坩堝載置位置に一または複数配設されて、前記石英坩堝の開口端の一部を支えると共に内径寸法が異なる複数の石英坩堝を支えて前記各石英坩堝を等間隔に重なり合う状態で保持する支持治具と、
前記架台における坩堝載置位置の上方の上方吹き出し口および坩堝載置位置の下方でかつ前記重なり合う石英坩堝の開口部に向かう下方吹き出し口を有する乾燥用気体の吹出口とを備えた石英坩堝乾燥装置。
【請求項２】
前記下方吹き出し口が、前記架台に載置された複数の石英坩堝の開口部に対して所定の大きさで部分的に開口された請求項１に記載の石英坩堝乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコン単結晶製造におけるシリコン多結晶溶融用の石英坩堝（るつぼ）を洗浄後に乾燥させる石英坩堝乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造に使用されるシリコンウェーハの素材としては、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によって育成されたシリコン単結晶が一般的に用いられている。このＣＺ法によるシリコン単結晶製造における原料のシリコン多結晶を装入し溶融するための容器として、従来から石英坩堝が広く利用されている。この石英坩堝の内周面の清浄度は、シリコン単結晶の品質、歩留まり等に大きく影響を及ぼすため、使用前に坩堝内壁を洗浄し、且つ清浄な状態で乾燥させる等の処理が施される。
【０００３】
このうち、洗浄後の坩堝を乾燥する従来装置の一例として図５（Ａ）に示すものがある。前記図５（Ａ）において従来の石英坩堝乾燥装置１００は、坩堝２が複数個載置される収納空間を有する装置枠１０１と、この装置枠１０１の坩堝２の上方に対応する位置に下向きに配設される温風吹出口１０１ａを備える構成である。
【０００４】
坩堝２はその形状のため、開口部を上にして乾燥することは安全上困難であり、通常は開口部を下に向けて乾燥される。この坩堝２に対し、上方にのみ設置された温風吹出口１０１ａからダウンフロー方式にて上方から下方へ温風が流れ、坩堝２を乾燥させる仕組みである。
【０００５】
上記した以外に、従来の他の石英坩堝乾燥装置の例として、特開平５−１４８０７５号公報において示されるものがあり、これを図５（Ｂ）に示す。前記図５（Ｂ）において従来の他の石英坩堝乾燥装置２００は、内壁面に熱反射体２０１ａを付設する乾燥室２０１内に赤外線ヒータ２０２を配設すると共に、この赤外線ヒータ２０２の下側に半円弧状に熱反射体２０１ｂを配設し、乾燥室２０１が空気取入口２０３からフィルタ２０４と遮光ルーバー２０５を介して空気を取入れ、排気口２０６へ排出することで換気を行う構成である。前記した構成の石英坩堝乾燥装置２００では、開口部を下にして設置された坩堝２に対し、赤外線ヒータ２０２による熱で乾燥を行う仕組みである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石英坩堝乾燥装置は以上のように構成されていたことから、前者においては、上方から下方へ温風が流れて直接の温風は坩堝２外周面にしか接触せず、坩堝２内周側には温風が達しにくいために、坩堝２内周面まで乾燥させるのにかなりの時間を要するという課題を有した。
【０００７】
また、後者においては、乾燥室２０１内における空気の流れが横方向であるため、坩堝２内周側において空気の流通が十分ではなく、流通空気との接触による乾燥効果が小さく、赤外線ヒータ２０２による加熱乾燥のみで乾燥に時間がかかると共に、赤外線の到達を阻害しないよう赤外線を透過する材質による坩堝支持構造としなければならず、コスト高となってしまうという課題を有した。
【０００８】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、坩堝の外周面と内周面を同時に効率良く乾燥させ、短時間に乾燥を完了させられる石英坩堝乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載の発明に係る石英坩堝乾燥装置は、半導体用シリコンの溶融用の石英坩堝を、洗浄後に乾燥させる石英坩堝乾燥装置において、開口部が下向きの前記石英坩堝を複数個載置可能な収納領域が形成された架台と、前記架台上の坩堝載置位置に一または複数配設されて、前記石英坩堝の開口端の一部を支えると共に内径寸法が異なる複数の石英坩堝を支えて前記各石英坩堝を等間隔に重なり合う状態で保持する支持治具と、前記架台における坩堝載置位置の上方の上方吹き出し口および坩堝載置位置の下方でかつ前記重なり合う石英坩堝の開口部に向かう下方吹き出し口を有する乾燥用気体の吹出口とを備えている。
本発明によれば、このように石英坩堝の上側の吹出口に加えて下側にも吹出口を配設し、坩堝に対し上下の吹出口より乾燥用気体を吹出して乾燥用気体を坩堝内外に接触させられることにより、石英坩堝の外周面のみでなく内周面においても乾燥が急速に進むこととなり、短時間で乾燥が完了する。しかも、架台に石英坩堝を互いに接触させずに重ねて配置できることにより、石英坩堝の載置が効率的に行えて載置スペースの点で有利になると共に、重ねて配置した石英坩堝を支持治具で等間隔に保持することにより、重なり合った石英坩堝間に入る乾燥用気体の量を一様にすることができ、石英坩堝のどの表面においてもむらなく均等に乾燥させることができる。
【００１０】
また、本願の請求項２に記載の発明は、前記下方吹き出し口が、前記架台に載置された複数の石英坩堝の開口部に対して所定の大きさで部分的に開口された請求項１に記載の石英坩堝乾燥装置である。
この場合には、下側の吹出口を石英坩堝の開口部に対し一部のみ開口させることにより、いったん坩堝内に入った乾燥用気体が開口部の吹出口に面した部分以外からスムーズに坩堝外に出ることができ、重ねた石英坩堝間において乾燥用気体に所定の流れを生じさせることが可能となり、石英坩堝間で乾燥用気体の干渉がなくなると共に、気流との接触で効果的に乾燥が行えることとなり、乾燥効率が大幅に向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。この図１は本実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の概略構成正面図、図２は本実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の要部平面図、図３は本実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の概略構成側面図、図４は本実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の架台引出し状態概略説明図及び支持治具の構成説明図を示す。
【００１２】
前記各図において本実施形態に係る石英坩堝乾燥装置１は、所定の収納空間を形成されてなる装置枠３と、前記収納空間内に前後方向移動自在に配設され、複数の坩堝２が開口部を下向きにして載置される架台３１と、前記架台３１上に配設され、前記複数の内径寸法の異なる坩堝２を等間隔で重なるよう位置決めする支持治具４とを備える構成である。
【００１３】
前記装置枠３において、前記架台３１は固定レール３１ａおよびスライドレール３１ｂを介して収納空間に対し前方に引出せるように配設されており、坩堝２の収納および取出しがスムーズに行える仕組みである。また、装置枠３の収納空間前面には上下に開閉自在なシャッター３２が配設され、このシャッター３２は、坩堝２の出し入れを行う際には上方にスライドして開放状態となり、坩堝２を収納する場合には下方にスライドして収納空間を形成すると共に、下端の隙間からなる排出口３２ａを形成する構成である。この収納空間の坩堝２上方位置には、ファン３３ａからフィルタ３３ｂおよびヒータ３３ｃを介して供給される清浄且つ乾燥した温風を吹出させる上側吹出口３３が形成され、また、坩堝２の開口部下方位置の一部には、前記同様ファン３４ａからフィルタ３４ｂおよびヒータ３４ｃを通過して供給される清浄且つ乾燥した温風を吹出す下側吹出口３４が形成される構成である。
【００１４】
前記支持治具４は、坩堝２の開口端を支える支持部として階段状の支持面４ａを形成されるテフロン（登録商標）製の部材であり、架台３１の所定位置に四つ放射状に配設される。前記支持面４ａに径の異なる坩堝２を径の小さいものから順に載置することで、坩堝２が水平各方向で均一な隙間を有して重なった状態に保持される仕組みである。
【００１５】
次に、前記構成に基づく石英坩堝乾燥装置における乾燥動作について説明する。まず、装置枠３の前面のシャッター３２を上方にスライドさせ、収納空間を開口させてから架台３１を前方に引出す。引出した架台３１上の支持治具４の支持面４ａに坩堝２を径の小さいものから順に載置して、架台３１上の所定位置で水平各方向に均一な隙間を有する状態で重ねて保持させる。坩堝２を各々設置した後、再び架台３１を坩堝２ごと収納空間内に戻し、シャッター３２を閉じる。この状態でファン３３ａ、３４ａおよびヒータ３３ｃ、３４ｃを作動させ、上下両方の吹出口３３、３４より各フィルタ３３ｂ、３４ｂで浄化され、且つヒータ３３ｃ、３４ｃで加熱された温風を吹出して坩堝２に接触させる。下側吹出口３４を、坩堝２の下向きの開口部に対し一部にだけ対応して小さく開口させたことにより、温風が開口部の下側吹出口３４に面した一側部分からのみ坩堝２内に入り、この一側部分以外の他の部分からは坩堝２内周に達した温風をスムーズに排出することができ、坩堝２内および重ねた坩堝２相互間に効果的に温風を通すことができる。さらに、坩堝２を等間隔で重ねているため、下側吹出口３４から吹出した温風が坩堝２相互間を一様に流れることができ、重なる坩堝２の内周面および外周面をむらなく乾燥させられることとなる。この上側および下側の各吹出口３３、３４により吹出された温風は各坩堝の表面に接触しつつシャッター３２の下方に形成される排出口３２ａから装置枠３外へ排出される。
【００１６】
このように、本実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置は従来通りの上方の吹出口に加えて下方にも吹出口を設け、同時に両方の吹出口より温風吹出を可能にし、さらに下側吹出口３４を小さく開口させることにより、上側吹出口３３から出た温風は最外側の坩堝２の外周面を乾燥させ、下側吹出口３４から出た温風は最内側の坩堝２の内周と支持治具４を利用して重ねた各坩堝２の間の隙間をそれぞれ均一に循環して各坩堝２の内、外周面を同時に乾燥することが可能である。
【００１７】
【実施例】
本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置により石英坩堝の洗浄後の乾燥を行う場合と、従来方法により乾燥させた場合とを乾燥時間について比較した評価結果を説明する。
【００１８】
本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置を用いて内径１６”（インチ）、１８”、２２”の異なった寸法の石英坩堝３個をテフロン（登録商標）材の支持治具を利用して各坩堝間を均一に保った状態で重ねて載置し、温風温度を３５℃、温風流量を上下吹出部で３７ｍ３／ｍｉｎに設定して乾燥させ、乾燥完了時間を測定した。乾燥完了は目視で判断した。
【００１９】
また、比較例として、従来の石英坩堝乾燥装置において、上記同様異なった寸法の石英坩堝３個を重ねず、開口部を下に向けて載置し、温風温度は上記同条件、温風流量を２０ｍ３／ｍｉｎに設定して乾燥させ、乾燥完了時間を測定した。なお、それぞれの消費熱量は本発明装置が４．４ｋＷ、従来装置が２．２ｋＷである。
【００２０】
本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置を用いた場合、全ての坩堝が乾燥してしまうまでに要した時間は６０分であった。一方、従来の装置の場合では、全ての坩堝が乾燥してしまうまでに要した時間は２１０分であった。本発明による時間短縮の効果は大きく、従来と比較すると約３０％にまで短縮され、温風流量、消費熱量の差を考慮しても大幅な時間短縮が実現している。また、石英坩堝を重ねて乾燥することにより、坩堝一個当りに必要な乾燥スペースを小さくでき、従来と略同一の乾燥スペースで石英坩堝を大量に且つ短時間で乾燥することが可能になっている。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、石英坩堝の上側の吹出口に加えて下側にも吹出口を配設し、石英坩堝に対し上下の吹出口より乾燥用気体を吹出して乾燥用気体を石英坩堝内外に接触させられることにより、石英坩堝の外周面のみでなく内周面においても乾燥が急速に進むこととなり、短時間で乾燥が完了するという効果を奏する。しかも、架台に石英坩堝を互いに接触させずに重ねて配置できることにより、石英坩堝の載置が効率的に行えて載置スペースの点で有利になると共に、重ねて配置した石英坩堝を支持治具で等間隔に保持することにより、重なり合った石英坩堝間に入る乾燥用気体の量を一様にすることができ、石英坩堝のどの表面においてもむらなく均等に乾燥させられるという効果を有する。また、本発明においては、下側の吹出口を石英坩堝の開口部に対し一部のみ開口させることにより、いったん石英坩堝内に入った乾燥用気体が開口部の吹出口に面した部分以外からスムーズに石英坩堝外に出ることができ、重ねた石英坩堝間において乾燥用気体に所定の流れを生じさせることが可能となり、石英坩堝間で乾燥用気体の干渉がなくなると共に、気流との接触で効果的に乾燥が行えることとなり、乾燥効率が大幅に向上するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の概略構成正面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の要部平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の概略構成側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る石英坩堝乾燥装置の架台引出し状態概略説明図および支持治具の構成説明図である。
【図５】（Ａ）は従来の石英坩堝乾燥装置の概略構成説明図である。（Ｂ）は従来の他の石英坩堝乾燥装置の概略構成説明図である。
【符号の説明】
１、１００、２００  石英坩堝乾燥装置
２  坩堝
３、１０１  装置枠
３１  架台
３１ａ  固定レール
３１ｂ  スライドレール
３２  シャッター
３２ａ  排出口
３３  上側吹出口
３３ａ、３４ａ  ファン
３３ｂ、３４ｂ、２０４  フィルタ
３３ｃ、３４ｃ  ヒータ
３４  下側吹出口
４  支持治具
４ａ  支持面
１０１ａ  温風吹出口
２０１  乾燥室
２０１ａ、２０１ｂ  熱反射体
２０２  赤外線ヒータ
２０３  空気取入口
２０５  遮光ルーバー
２０６  排気口
【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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