(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英原料粉が供給される中空形状のモールドと、
このモールドが着脱自在に収納されモールドホルダーと、
このモールドホルダーおよびモールドを回転させる回転手段と、
前記モールド内を減圧する減圧手段と、
前記モールド内の石英原料粉を加熱する加熱手段とを有し、
前記モールドは軸線に沿って複数個に分割され、
前記モールドホルダーは水平線に沿ってモールドホルダー上部とモールドホルダー下部に２分割され、かつ、前記モールドホルダー上部が軸線に沿って複数個に分割されることを特徴とする石英ルツボ製造装置。
【請求項２】
モールドホルダー下部は軸線に沿って複数個に分割されることを特徴とする請求項１に記載の石英ルツボ製造装置。
【請求項３】
モールドは水平線に沿って複数個に分割されることを特徴とする請求項１または２に記載の石英ルツボ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は石英ルツボ製造装置に係わり、特に破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる石英ルツボ製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの基板に用いられるシリコン単結晶は、一般にチョクラルスキー法（ＣＺ法）で製造されており、このＣＺ法は石英ルツボ内に多結晶シリコン原料を装填し、装填されたシリコン原料を周囲から加熱して溶融し、上方から吊り下げた種結晶をシリコン融液に接触してから引き上げるものである。
【０００３】
ＣＺ法に用いられる石英ルツボの製造には、従来、特開平１０−１７３９１号公報に記載されるような石英ルツボ製造装置が用いられている。
【０００４】
図１０に示すように、この記載の石英ルツボ製造装置５１は回転するモールド５２内でルツボ形状に成形された原料の石英粉末を減圧しながら加熱溶融してルツボＲを製造し、製造された石英ルツボＲはモールド５２と共にクレーン等で高い位置に持ち上げて回転装置から外し、しかる後モールド５２を傾けながら取出されているが、石英ルツボＲの大型化に伴い重量も増大しているため、その取扱いは困難であり、石英ルツボの破損の危険があり、安全に石英ルツボＲを取出すのは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、石英ルツボの破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる石英ルツボ製造装置が要望されていた。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、石英ルツボの破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる石英ルツボ製造装置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】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、石英原料粉が供給される中空形状のモールドと、このモールドが着脱自在に収納されモールドホルダーと、このモールドホルダーおよびモールドを回転させる回転手段と、前記モールド内を減圧する減圧手段と、前記モールド内の石英原料粉を加熱する加熱手段とを有し、前記モールドは軸線に沿って複数個に分割され、前記モールドホルダーは水平線に沿ってモールドホルダー上部とモールドホルダー下部に２分割され、かつ、前記モールドホルダー上部が軸線に沿って複数個に分割されることを特徴とする石英ルツボ製造装置であることを要旨としている。
【０００８】
本願請求項２の発明では、モールドホルダー下部は軸線に沿って複数個に分割されることを特徴とする請求項１に記載の石英ルツボ製造装置であることを要旨としている。
【００１０】
本願請求項３の発明では、モールドは水平線に沿って複数個に分割されることを特徴とする請求項１または２に記載の石英ルツボ製造装置であることを要旨としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる石英ルツボ製造装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係わる石英ルツボ製造装置１は、石英原料粉Ｍが供給される中空形状のモールド２と、このモールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー３と、このモールドホルダー３およびモールド２を回転させる回転手段４と、モールド２内を減圧する減圧手段５と、モールド２内の石英原料粉Ｍを加熱する加熱手段６を有している。
【００１５】
上記モールド２は、耐熱性部材、例えば黒鉛、グラファイトなどのカーボン質材料や石英多孔体により形成され、ルツボ形状をなしており、複数個、例えば水平線に沿ってモールド上部２ａとモールド下部２ｂに２分割（上下に分割）可能に形成されている。このモールド下部２ｂは扁平なルツボ形状をなし、減圧手段５とモールド２内を連通するために設けられた多数の吸引通路７を有し、モールド下部２ｂの上端部とモールド上部２ａの下端部とで水平線に沿う分割線Ｌｈ上で凹凸係合してモールド下部２ｂと着脱自在に一体化されている。モールド下部２ｂに一体化されるモールド上部２ａは、リング形状をなし、多数の吸引通路７を有し、上端部にモールドホルダー３との固定用のフランジ部８が設けられている。
【００１６】
さらに、モールド２はモールド上部２ａとモールド下部２ｂが一体の状態で、回転軸４ｓの延長線上の軸線に沿って分割線Ｌｖによりモールド右部２ｒとモールド左部２ｌに複数個、例えば、２分割（左右に分割）可能に形成されており、モールド２の使用時には、結合手段９によりモールド右部２ｒとモールド左部２ｌは一体化される。
【００１７】
図２に示すように、結合手段９は軸線に沿う分割線Ｌｖに沿ってモールド２のモールド右部２ｒとモールド左部２ｌにそれぞれ設けられた係合溝部９ｒ、９ｌと、この係合溝部９ｒ、９ｌに着脱自在に係合する結合部材９ａとで形成されている。この結合部材９ａは適度な強度を有する耐熱性の部材、例えば炭素繊維、グラファイト、黒鉛などのカーボン質材料、石英などから形成されており、断面形状がほぼコの字状をなしている。
【００１８】
なお、結合手段９は図３に示すように、モールド２に植設または着脱自在に設けられた係合ピン９ｂに、結合部材９ａに設けられたピン穴１０を係合させる構造のものでもよく、また、通常用いられている係合手段であってもよい。
【００１９】
図４（ａ）に示すように結合部材９ａは、モールド上部２ａの上端部からモールド下部２ｂの下端部を通り、モールド上部２ａの向かいの上端部まで分割線Ｌｖに沿って、帯状にモールド２全周に形成される。また、図４（ｂ）に示すように結合部材９ａは、モールド上端部まで分割線Ｌｖに沿って、モールド２全周に複数個に分割して形成してもよい。
【００２０】
なお、係合溝部９ｒ、９ｌや係合ピン９ｂも結合部材９ａと係合される位置に、モールド全周に亘って形成される。
【００２１】
結合部材９ａを用いたモールド右部２ｒとモールド左部２ｌの結合は、結合部材９ａをモールド２に沿い全周に亘って結合溝部９ｒ、９ｌに係合させ、押し込むことによって行われる。あるいは、モールド２に沿い全周に亘って、係合ピン９ｂに結合部材９ａに設けられたピン穴１０を係合させることによって行われる。
【００２２】
図１および図５に示すように、モールドホルダー３はモールド２を着脱自在に収納保持するもので、モールドホルダー３に収納されたモールド２はフランジ部８を介して取付具１１により着脱自在に取付けられている。また、モールドホルダー３とモールド２間には、吸引通路７と連通する減圧室１２が設けられており、この減圧室１２はモールド２とモールドホルダー３間の底部１２ｂから上方部分１２ｕに亘り形成されている。
【００２３】
さらに、モールドホルダー３は、複数個、例えば水平線Ｌｈに沿ってモールドホルダー上部３ａとモールドホルダー下部３ｂに２分割されており、通常用いられている係合方法で例えば、モールドホルダー上部３ａの下端部とモールドホルダー下部３ｂの上端部とで凹凸係合して、使用時には一体化されている。モールドホルダー上部３ａにはモールドホルダー上部３ａの昇降時に使用されるクレーン用溝１３が形成されている。モールドホルダー下部３ｂには、減圧室１２と排気手段５を連通する排気孔１４が形成されている。また、モールドホルダー３はステンレスなどの金属材料で形成されており、内部に冷却水を通した構造であると、劣化の程度を抑制できるので好ましい。
【００２４】
次に本発明に係わる石英ルツボ製造装置を用いた石英ルツボの製造方法について説明する。
【００２５】
石英ルツボ製造装置１を用いて石英ルツボの製造を行うには、回転手段４を駆動させてモールド２を高速で回転させる。この回転するモールド２内に供給管（図示せず）で、上部から高純度の石英原料粉を供給する。供給された石英原料粉は、遠心力によってモールド２の内側部に押圧されてルツボ形状の石英充填層Ｍとして形成される。
【００２６】
さらに、大気雰囲気で減圧手段５の作動による減圧とほぼ同時に加熱手段６に通電して石英原料粉充填層Ｍの内側から加熱する。加熱手段６による石英原料粉充填層Ｍの加熱によって、石英原料粉充填層Ｍは内側から順次溶融されるが、石英原料粉充填層Ｍ内のガスは減圧手段５により吸引除去されており、石英原料粉充填層Ｍの内側層は極小の気泡だけになり、実質的に無気泡化状態が達成され、外表面には多数の気泡が存在する２重層の石英ルツボが製造される。
【００２７】
なお、石英原料粉充填層Ｍ内のガスの吸引除去はガスを吸引通路７から吸引し、減圧室１２、減圧手段５を介して石英ルツボ製造装置１外に排出して行われる。
【００２８】
上述のようにして製造された石英ルツボＲはモールド２から取出されるが、図５に示すように、クレーン１５の把手部１５ａをクレーン用溝１３に挿入して、モールドホルダー上部３ａを持ち上げる。モールドホルダー上部３ａとモールドホルダー下部３ｂとの係合は解除されており、モールドホルダー上部３ａはモールド２および石英ルツボＲを収納したままモールドホルダー下部３ｂから分離される。
【００２９】
さらに、図６に示すように、モールド右部２ｒとモールド左部２ｌとを一体化している結合部材９ａを外して、モールド右部２ｒとモールド左部２ｌを分離する。
【００３０】
しかる後、石英ルツボＲを取出す。この石英ルツボＲの取出し工程において、モールド右部２ｒとモールド左部２ｌは分離されるので、従来の石英ルツボ製造装置のようにモールドを傾けながら取出す必要がなく、容易に取出しが行えて、破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる。
【００３１】
なお、小形の真空ホイストなどを用いることにより、モールドホルダー上部３ａを持ち上げることができる。
【００３２】
また、通常、モールド上部２ａは消耗が激しいが、モールド２はモールド上部２ａとモールド下部２ｂに２分割可能に形成されているので、消耗の激しい部分のみを交換して使用することにより、モールド２を長期間使用することができて、経済的である。
【００３３】
さらに、減圧室１２はモールド２とモールドホルダー３間の底部１２ｂから上方部分１２ｕに亘り形成されているので、吸引通路７の長さを短くすることができて、減圧効率をよくすることができる。また、各吸引通路７の長さを同一にすることにより、ルツボ全体を均一に減圧することができ、得られるルツボの厚さを均一にできる。
【００３４】
次に本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第２の実施形態について説明する。
【００３５】
なお、第１の実施形態の石英ルツボ製造装置と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００３６】
図７に示すように、石英ルツボ製造装置２１は、石英原料粉が供給される中空形状のモールド２と、このモールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー２２とを有している。
【００３７】
モールド２は水平線に沿う分割線Ｌｈに沿ってモールド上部２ａとモールド下部２ｂに２分割可能に形成されており、さらに、軸線に沿って分割線Ｌｖによりモールド右部２ｒとモールド左部２ｌに分割可能に形成されている。また、モールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー２２は、軸線に沿って分割線Ｌｖによりモールドホルダー右部２２ｒとモールドホルダー左部２２ｌに２分割されており、モールドホルダー右部２２ｒの右端部とモールドホルダー左部２２ｌの左端部との凹凸係合などの通常用いられている係合方法で使用時には一体化されている。
【００３８】
また、モールドホルダー２２には減圧室１２と排気手段（図示せず）を連通する排気孔を形成する必要があるが、モールドホルダー右部２２ｒの右端部とモールドホルダー左部２２ｌの左端部に例えば、半円状の切欠部を設け、一体化した際にモールドホルダー２２ｌの中心部に排気孔２３が形成されるようにしてもよく、または、左右どちらかのモールドホルダー、あるいは、左右のモールドホルダー両方に予め排気孔を設けておいてもよい。
【００３９】
上述のような構造を有する本実施形態の石英ルツボ製造装置２１を用いた石英ルツボの製造方法は、上述した第１の実施形態の石英ルツボ製造装置を用いた石英ルツボの製造方法と同様に、モールド２内を減圧すると共に、モールド２に供給された石英原料粉を加熱溶融して石英ルツボＲを製造する。石英ルツボＲが製造されたら、クレーン１５の把手部１５ａをクレーン用溝１３に挿入して、モールドホルダー２２を持ち上げる。持ち上げられたモールドホルダー２２には、モールド上部２ａとモールド下部２ｂが一体のままのモールド２と、このモールド２に収納された石英ルツボＲとが収納されている。
【００４０】
しかる後、モールドホルダー右部２２ｒとモールドホルダー左部２２ｌを一体化している係合と、モールド右部２ｒとモールド左部２ｌとを一体化している結合部材を解除して、モールドホルダー右部２２ｒとモールドホルダー左部２２ｌの分離、モールド右部２ｒとモールド左部２ｌの分離を同時に行って、石英ルツボＲを取出す。
【００４１】
この石英ルツボＲの取出し工程においても、上述の第１の実施形態と同様にモールド右部２ｒとモールド左部２ｌは分離されるので、従来の石英ルツボ製造装置のようにモールドを傾けながら取出す必要がなく、破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる。
【００４２】
また、モールド２はモールド上部２ａとモールド下部２ｂに２分割可能に形成されているので、消耗の激しい部分（通常はモールド上部２ａ）を交換して使用することにより、モールド２を長期間使用することができて、経済的である。
【００４３】
さらに、モールドホルダーを上下に分離後、モールド右部とモールド左部を分離する２工程を必要とせず、モールドホルダー２２の分離と、モールド２の分離を同時に行うことができるので、生産性がよい。
【００４４】
次に本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第３の実施形態について説明する。
【００４５】
なお、第１および第２の実施形態の石英ルツボ製造装置と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００４６】
図８に示すように、石英ルツボ製造装置３１は、石英原料粉が供給される中空形状のモールド２、このモールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー３２とを有している。
【００４７】
モールド２は水平線Ｌｈに沿ってモールド上部２ａとモールド下部２ｂに２分割可能に形成されており、さらに分割線Ｌｖに沿ってモールド右部２ｒとモールド左部２ｌに分割可能に形成されている。
【００４８】
また、モールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー３２は、水平線に沿ってモールドホルダー上部３２ａとモールドホルダー下部３２ｂに２分割されており、通常の凹凸係合などの係合方法で使用時には一体化されている。さらに、モールドホルダー３２とモールド２間には、吸引通路７と連通する減圧室３３が設けられており、この減圧室３３はモールド２とモールドホルダー２２間の底部にのみ形成されている。
【００４９】
本第３の実施形態の石英ルツボ製造装置３１にあっては、上述した第１の実施形態の効果の他、減圧室３３はモールド２とモールドホルダー３２間の底部のみに設けられており、モールド２とモールドホルダー３２間の上方部分には形成されていないので、小型な石英ルツボ製造装置が得られる。
【００５０】
次に、図９に示すような第４の実施形態の石英ルツボ製造装置を説明する。
【００５１】
第１ないし第３の実施形態の石英ルツボ製造装置と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００５２】
石英ルツボ製造装置４１は、上述した第３の実施形態と同様に減圧室３３はモールド２とモールドホルダー４２間の底部のみに設けられ、上述した第２の実施形態のようにモールド２が着脱自在に収納されるモールドホルダー４２は、軸線に沿って分割線Ｌｖによりモールドホルダー右部４２ｒとモールドホルダー左部４２ｌに２分割されており、通常の係合方法で使用時には一体化されている。
【００５３】
本第４の実施形態の石英ルツボ製造装置４１にあっては、上述した第１の実施形態の効果の他、減圧室３４はモールド２とモールドホルダー４２間の底部のみに設けられており、モールド２とモールドホルダー４２間の上方部分には形成されていないので、小型な石英ルツボ製造装置を得られ、さらに、モールドホルダー４２の分離と、モールド２の分離を同時に行うことができるので、生産性がよい。
【００５４】
なお、モールドやモールドホルダーは、２分割のみではなく、複数個に分割してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係わる石英ルツボ製造装置によれば、製造された石英ルツボを破損の危険がなく安全に取出せる。
【００５６】
モールドを軸線に沿って複数個に分割し、モールドホルダーを水平線に沿って複数個に分割するようにすれば、モールドを傾けながら取出す必要がなく、容易に取出しが行えて、破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せる。
【００５７】
モールドを軸線に沿って複数個に分割し、モールドホルダーは軸線に沿って複数個に分割するようにすれば、モールドを傾けながら取出す必要がなく、容易に取出しが行えるので、破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せると共に、モールドホルダーを上下に分離後、モールド右部とモールド左部を分離する２工程を必要とせず、モールドホルダーの分離と、モールドの分離を同時に行えて、生産性がよい。
【００５８】
モールドを軸線に沿って複数個に分割し、かつ水平線に沿って分割するようにすれば、破損の危険がなく石英ルツボを安全に取出せると共に、消耗の激しい部分のみを交換して使用することにより、モールドを長期間使用することができて、経済的である。
【００５９】
減圧室をモールドとモールドホルダー間の底部から上方部分に亘り形成した場合には、吸引通路の長さを短くすることができて、減圧効率をよくすることができる。
【００６０】
減圧室はモールドとモールドホルダー間の底部にのみ形成した場合には、小型な石英ルツボ製造装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】本発明に係わる石英ルツボ製造装置に用いられる結合手段の断面図。
【図３】本発明に係わる石英ルツボ製造装置に用いられる結合手段の他の実施形態の断面図。
【図４】本発明に係わる石英ルツボ製造装置に用いられる結合手段であって、（ａ）は結合部材が帯状に形成された場合、（ｂ）は結合部材が複数個に分割して形成された場合を示す側面図。
【図５】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第１の実施形態の石英ルツボ取出し状態を示す断面図。
【図６】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第１の実施形態の石英ルツボ取出し状態を示す断面図。
【図７】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第２の実施形態を示す断面図。
【図８】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第３の実施形態を示す断面図。
【図９】本発明に係わる石英ルツボ製造装置の第４の実施形態を示す断面図。
【図１０】従来の石英ルツボ製造装置の石英ルツボ取出し状態を示す断面図。
【符号の説明】
１  石英ルツボ製造装置
２  モールド
２ａ  モールド上部
２ｂ  モールド下部
２ｒ  モールド右部
２ｌ  モールド左部
３  モールドホルダー
３ａ  モールドホルダー上部
３ｂ  モールドホルダー下部
４  回転手段
４ｓ  回転軸
５  減圧手段
６  加熱手段
７  吸引通路
８  フランジ部
９  結合手段
９ｒ  係合溝部
９ｌ  係合溝部
９ａ  結合部材
９ｂ  結合ピン
１０  ピン穴
１１  取付具
１２  減圧室
１２ｂ  底部
１２ｕ  上方部分
１３  クレーン用溝
１４  排気孔
１５  クレーン
２１  石英ルツボ製造装置
２２  モールドホルダー
２２ｒ  モールドホルダー右部
２２ｌ  モールドホルダー左部
２３  排気孔
３１  石英ルツボ製造装置
３２  モールドホルダー
３２ａ  モールドホルダー上部
３２ｂ  モールドホルダー下部
３３  減圧室
４１  石英ルツボ製造装置
４２  モールドホルダー
４２ｒ  モールドホルダー右部
４２ｌ  モールドホルダー左部
【図１】
0004236750.tif 000002
【図２】
0004236750.tif 000003
【図３】
0004236750.tif 000004
【図４】
0004236750.tif 000005
【図５】
0004236750.tif 000006
【図６】
0004236750.tif 000007
【図７】
0004236750.tif 000008
【図８】
0004236750.tif 000009
【図９】
0004236750.tif 000010
【図１０】
0004236750.tif 000011