(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能に設けられた装置基台に立設された柱状の装置本体と、この装置本体に昇降自在に取付けられた昇降部材と、この昇降部材を装置本体に沿い昇降させる駆動機構と、前記昇降部材に設けられたシールド受体と、このシールド受体に取付けられ単結晶引上げ装置に使用される輻射シールドの外周面に当接する複数個の受け部材とを有し、
上記装置本体には、この装置本体から延伸し、輻射シールドを収納する単結晶引上げ装置のトップチャンバの外周面に当接するストッパ機構が設けられたことを特徴とする単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置。
【請求項２】
上記ストッパ機構は、上記装置本体から延伸するストッパ延伸部の長さが調節可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置。
【請求項３】
上記受け部材は、上記ストッパ延伸部の延伸方向と平行なトップチャンバの直径の延長線に対して線対称に２個設けられていることを特徴とする請求項２に記載の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置に係わり、特に容易かつ安全に輻射シールドの交換が行える単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にチョクラルスキー法によりシリコン単結晶を引上げるのには、単結晶引上げ装置の炉内を流れる不活性ガスの流れを制御して炉内で発生する不純物の溶融シリコンへの混入を防止すると共にシリコン単結晶への酸素の取り込みを抑制して低酸素濃度のシリコン単結晶を得、かつ溶融シリコンからの放熱を制御するために耐熱部材製の輻射シールドを設け、品質の向上および生産性の向上を図っている。
【０００３】
しかし、この輻射シールドには、単結晶引上げ工程においてシリコンが蒸着し、この蒸着したシリコン粒子が引上げ工程中に溶融シリコン液表面に落下して、単結晶化率を低下させることがあり、単結晶引上げの都度輻射シールドをクリーニングする必要があり、輻射シールドの交換作業が必要である。
【０００４】
従来の輻射シールドの交換作業は、図１１に示すように、単結晶引上げ作業が完了し、トップチャンバ４１に連通するプルチャンバ内のシリコン単結晶を取り出した後、開放され炉本体上方から移動されたトップチャンバ４１に収納された輻射シールド４２を作業員２人がかりで脱着していた。輻射シールド４２の取外しは人手で行うため、輻射シールド４２が高温状態では交換を行うことができず、冷却されるまで待機するため作業効率が悪く、また、頭上のような高所にある約３０ｋｇの重量を有する輻射シールド４２を脱着するため、落下の危険があり、さらに、クリーニング場所までの搬送には通常の台車を用いていたが、輻射シールド４２の積下ろしも困難であった。
【０００５】
また、輻射シールド４２は単結晶引上げ中に自動昇降させるため、輻射シールド４２の下端面４２ｂをトップチャンバ４１ｂの下端面に合わせる位置決めをする必要があるが、重量物を高い位置で動かし位置決めするため作業者により位置決めがばらつく問題があり、また人手作業であるため、特に取り付けの際、不純物が輻射シールド４２に付着し、この不純物が引上げ工程中に溶融シリコン液表面に落下して、単結晶化率を低下させることがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、容易、安全かつ輻射シールドを汚染することなく輻射シールドの交換が行える単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置が要望されていた。
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、容易、安全かつ輻射シールドを汚染することなく輻射シールドの交換が行える単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、移動可能に設けられた装置基台に立設された柱状の装置本体と、この装置本体に昇降自在に取付けられた昇降部材と、この昇降部材を装置本体に沿い昇降させる駆動機構と、前記昇降部材に設けられたシールド受体と、このシールド受体に取付けられ単結晶引上げ装置に使用される輻射シールドの外周面に当接する複数個の受け部材とを有し、上記装置本体には、この装置本体から延伸し、輻射シールドを収納する単結晶引上げ装置のトップチャンバの外周面に当接するストッパ機構が設けられたことを特徴とする単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置であることを要旨としている。
【０００９】
本願請求項２の発明では、上記ストッパ機構は、上記装置本体から延伸するストッパ延伸部の長さが調節可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換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、上記受け部材は、上記ストッパ延伸部の延伸方向と平行なトップチャンバの直径の延長線に対して線対称に２個設けられていることを特徴とする請求項２に記載の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置であることを要旨としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
【００１２】
図１および図２に示すように、本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置１は、移動を容易にする車輪２を有する装置基台３と、この装置基台３に立設された柱状の装置本体４と、この装置本体４に昇降自在に取付けられた昇降部材５と、この昇降部材５を昇降させる駆動機構６と、昇降部材５に設けられたシールド受体７と、このシールド受体７に取付けられ輻射シールド８の勾配部８ｔの外周面８ｓに当接する複数個の受け部材９とを有している。
【００１３】
図３に示すように、駆動機構６は装置本体４に沿い回転可能に設けられたスクリューシャフト１０と、このスクリューシャフト１０に取り付けられたドリブンギアとしてのベベルギア１１と、このベベルギア１１に噛合し、ハンドル１２によって回転駆動されるドライブギアとしてのベベルギア１３から構成されている。昇降部材５の螺孔部５ｓにはスクリューシャフト１０が螺合し、スクリューシャフト１０の回転により、昇降部材５が装置本体４をガイドとして昇降するようになっている。なお、駆動機構６は上述のようなスクリューシャフト方式に限らず、ドラムとワイヤ方式など如何なる方式の昇降駆動機構であってもよい。
【００１４】
図４および図５に示すように、受け部材９は、同一円周上に１２０°の等間隔で、かつ輻射シールド８の中心線Ｌに対して求心的に配設された３本の板状体で形成され、昇降部材５の部材主部５ｍ上に強固に固着されている。さらに図６に示すように、受け部材９の上端部には、可動受け子１４が取付けられており、この可動受け子１４は、輻射シールド８の外周面８ｓに当接し、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）が貼付された可動受け子１４の当接面１４ｃと、この当接面１４ｃに直交し、円弧長孔形状の取付孔１５と円形状の取付孔１６が設けられた取付面１４ｓで形成されている。可動受け子１４は輻射シールド８の中心線Ｌに対して求心的にシールド受体７の上端部に取付けられており、その取付は、円弧長孔形状の取付孔１５と円形状の取付孔１６を介してシールド受部材９に螺着し、取付孔１６を中心に回動可能になっており、輻射シールド８との当接によりその角度を変えられるようになっている。
【００１５】
なお、シールド受体７の上端部に可動受け子１４を設けることが好ましいが、可動受け子１４を設けず、テーパ部を形成し、このテーパ部にテフロンを貼付するようにしてもよい。
【００１６】
次に本発明に係わる参考例の本輻射シールド交換装置１を用いた輻射シールド８の交換について、図１および図２に基づき説明する。
【００１７】
単結晶引上げ作業が完了し、トップチャンバ１７に連通するプルチャンバ内のシリコン単結晶を取り出した後、トップチャンバ１７を開放し、開放したトップチャンバ１７を炉本体上方から移動し、炉本体の上方側方に移して輻射シールド交換装置１の設置床面上方に位置させる。しかる後、輻射シールド交換装置１を押して床面を移動させて、輻射シールド交換装置１をトップチャンバ１７に収納された輻射シールド８の真下の設置床面に位置させる。
【００１８】
次に、図３に示すハンドル１２を回転させてベベルギア１３、ベベルギア１１を介してスクリューシャフト１０を回転させ、昇降部材５に取付けられたシールド受体７を上昇させて、このシールド受体７に取付けられた受け部材９の上端部に回動可能に設けられた可動受け子１４の当接面１４ｃを輻射シールド８の勾配部８ｔの外周面８ｓに当接させる。輻射シールド８の下部は先細になるような勾配を有し、また可動受け子１４も取付孔１６を中心に回動可能になっているので、求心的に１２０°の等間隔で配設された３個の可動受け子１４間に確実に収納される。
【００１９】
しかる後、ハンドル１２の回転を抑止する停止機構（図示せず）を働かせて、受け部材９の位置を保ち、輻射シールド８の取付具（図示せず）を外して輻射シールド８を受け部材９で受ける。
【００２０】
この受け工程において、受け部材９は図６に示す取付孔１６を中心に回動可能に設けられているので、輻射シールド交換装置１が輻射シールド８の中心線Ｌに対して若干ずれて位置しても、可動受け子１４の回動とテフロン製当接面１４ｃのすべりによって、輻射シールド８は垂直位置を保ち、確実に受け部材９で保持される。
【００２１】
輻射シールド８を受け部材９により保持した状態で輻射シールド交換装置１を移動させ、クリーニング場所まで輻射シールド８を搬送する。
【００２２】
新しい輻射シールド８Ｎをトップチャンバ１７に取付けた場合には、ハンドル１２を回転させてシャフト１０を回転させ、昇降部材５およびシールド受体７を最下位に位置させる。この状態で新しい輻射シールド８Ｎを受け部材９の上端部に取付けられた３個の可動受け子１４の上に載置する。このとき、載置された新しい輻射シールド８Ｎは、求心的かつ回動可能に設けられたテフロン製当接面１４ｃを有するが設けられた可動受け子１４により、輻射シールド交換装置１が図４に示す輻射シールド８の中心線Ｌに対して若干ずれて載置されても、可動受け子１４の回動とテフロン製当接面１４ｃのすべりによって、輻射シールド８は垂直位置を保ち、３個の可動受け子１４の配置の中心点と輻射シールド８の中心線（点）が一致するように保持される。
【００２３】
新しい輻射シールド８Ｎが受け部材９に載置された輻射シールド交換装置１を移動させて、輻射シールド交換装置１をトップチャンバ１７の真下に位置させる。
【００２４】
次に、ハンドル１２を回転させて、受け部材９に載置された新しい輻射シールド８Ｎを所定の位置、例えば新しい輻射シールド８Ｎの下端面８ｂをトップチャンバ１７の下端面１７ｂに合わせた後、停止機構によりハンドル１２の回転を抑止し新しい輻射シールド８Ｎの位置を所定の位置に保ち、取付具により新しい輻射シールド８Ｎを取付具によりトップチャンバ１７に取付ける。
【００２５】
新しい輻射シールド８Ｎのトップチャンバ１７への取付け完了後、トップチャンバ１７を炉本体上方に位置させ、石英ガラスルツボに原料シリコンを充填し、トップチャンバ１７を降下させて引上炉を密閉状態にしてシリコン単結晶の引上げを再開する。
【００２６】
上述のように輻射シールドの脱着交換は一人の作業者で行え、また重量のある輻射シールドの上げ降ろしおよび搬送を輻射シールド交換装置１を用いて行うので、容易であり、安全であり、さらに短時間に交換作業が行えるので輻射シールド、単結晶引上げ装置の汚染度合を低減することができ、また、輻射シールド８の脱着工程において、可動受け子１４を求心的、かつ取付孔１６を中心に回動可能に配設したので、輻射シールド交換装置１が輻射シールド８の中心線に対して若干ずれて位置しても、可動受け子１４の回動とテフロン製当接面１４ｃのすべりによって、輻射シールド８は垂直位置を保ち、確実に可動受け子１４で保持されて、安全である。
【００２７】
また、輻射シールド８は可動受け子１４のテフロン製当接面１４ｃと当接するので、輻射シールド８の外周面８ｓが接触によって金属等に汚染されることがなく、次の引上げ工程において、汚染物がシリコン溶融中に混入して、単結晶化率を低下させる虞がない。
【００２８】
次に本発明の実施形態に係る単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置について説明する。
【００２９】
図７に示すように、本発明に係わる実施形態の輻射シールド交換装置２１は、移動を容易にする車輪２２を有する装置基台２３と、この装置基台２３に立設された柱状の装置本体２４と、この装置本体２４に昇降自在に取付けられた昇降部材２５と、この昇降部材２５を昇降させハンドル２６と２個のベベルギア（図示せず）とスクリューシャフト（図示せず）よりなる駆動機構２７と、昇降部材２５に設けられたシールド受体２８と、このシールド受体２８に取付けられ輻射シールド２９の勾配部２９ｔの外周面２９ｓに当接する複数個の受け部材３０と、装置本体２４の上端部に設けられたストッパ機構３１とを有している。
【００３０】
図８および図９に示すように、シールド受体２８は、駆動機構２７に取付けられL字形状の２本のアングル２５ａを介して昇降部材２５に取付けられたリング形状部材からなり、このリング形状のシールド受体２８には１２０°の等間隔で配設された３個の受け部材３０が取付けられており、この受け部材３０には、回動可能な可動受け子３２が設けられており、この可動受け子３２は輻射シールド２９の勾配部２９ｔの外周面２９ｓに当接し、テフロンが貼付された当接面３２ｃと、この当接面３２ｃに直交し、円弧長孔形状の取付孔３３と円形状の取付孔３４が設けられた取付面３２ｓを有している。
【００３１】
ストッパ機構３１は、装置本体２４から昇降部材２５方向に延伸し互いに平行に設けられた２本のストッパ延伸部３１ｅと、このストッパ延伸部３１ｅから直交して設けられ垂直方向に延伸する２本のストッパ垂直部３１ｐと、ストッパ垂直部３１ｐに設けられトップチャンバ３５の中心線（点）Ｌに対して求心的に取付けられトップチャンバ３５の外周面３５ｓに当接する２個のストッパ部３１ｃとを有している。ストッパ延伸部３１ｅは装置本体２４に固着された取付け部材３６に長孔３７を介して伸縮可能に螺着されており、この伸縮は長さ調整ネジ３８によって行われる。なお、３９は輻射シールド交換装置２１の移動用把手である。
【００３２】
次に本発明に係わる一実施形態の輻射シールド交換装置２１を用いた輻射シールドの交換について、図７および図１０に基づき説明する。
【００３３】
単結晶引上げ作業の完了後、トップチャンバ３５を開放し、開放したトップチャンバ３５を設置床面上方に位置させた後、把手３９を利用して輻射シールド交換装置２１を移動させ、ストッパ機構３１のストッパ部３１ｃがトップチャンバ３５の外周面３５ｓに当接したら、輻射シールド交換装置２１をその場に停止させて設置する。輻射シールド交換装置２１が所定の位置に設置されると、予め３個の可動受け子３２の求心点（トップチャンバ３５および輻射シールド２９の中心線（点）Ｌ）とストッパ部３１ｃまでの距離Ｄが求められて、調整ネジ３８によりストッパ延伸部３１ｅの長さが決定されているので、輻射シールド交換装置２１が所定の位置に設置された時点で、リング形状のシールド受体２８の中心線（点）と輻射シールド２９の中心線（点）Ｌは一致して、シールド受体２８に設けられた３個の可動受け子３２は正確に輻射シールド２９の勾配部２９ｔに対面する。
【００３４】
しかる後、ハンドル２６の操作により駆動機構２７を介して昇降部材２５に取付けられたシールド受体２８、受け部材３０を上昇させて、受け部材３０に設けられた可動受け子３２の当接面３２ｃを輻射シールド２９に当接させる。輻射シールド２９の下部は先細になるような勾配を有し、また可動受け子３２も取付孔３４を中心に回動可能になっているので、求心的に１２０°の等間隔で配設された３個の可動受け子３２間に確実に収納される。しかる後、ハンドル２６の回転を抑止する停止機構（図示せず）を働かせて、受け部材３０の位置を保ち、輻射シールド２９の取付具（図示せず）を外して輻射シールド２９を可動受け子３２で受ける。この受け工程において、可動受け子３２は取付孔３４を中心に回動可能に設けられているので、輻射シールド交換装置２１が輻射シールド２９の中心線Ｌに対して若干ずれて位置しても、可動受け子３２の回動とテフロン製当接面３２ｃのすべりによって、輻射シールド２９は垂直位置を保ち、確実に可動受け子３２で保持される。
【００３５】
新しい輻射シールド２９Ｎをトップチャンバ３５に取付ける場合にも、把手３９を利用して輻射シールド交換装置２１を移動させ、ストッパ機構３１のストッパ部３１ｃがトップチャンバ３５の外周面３５ｓに当接したら、輻射シールド交換装置２１をその場に停止させて設置する。しかる後、ハンドル２６を回転させてシャフトを回転させ、新しい輻射シールド２９Ｎの下端面２９ｂがトップチャンバ３５の下端面３５ｂと一致するまで受け部材３０に載置された新しい輻射シールド２９Ｎを上昇させ、この新しい輻射シールド２９Ｎを所定の位置に保ち、新しい輻射シールド２９Ｎを取付具によりトップチャンバ３５に取付ける。
【００３６】
本実施形態の輻射シールド交換装置２１においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を有するほか、輻射シールド交換装置２１にストッパ機構３１を設けたので、輻射シールド交換装置２１の設置位置決めが容易になり、迅速に輻射シールドの脱着を行うことができる。
【００３７】
なお、本実施形態においてはシリコン単結晶引上げ装置に使用された例を示したが、半導体、石英等他の材料の単結晶引上げ装置に輻射シールドを使用した場合にも同様に活用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置によれば、容易、安全かつ輻射シールドを汚染することなく輻射シールドの交換が行える単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置を提供することができる。
【００３９】
即ち、装置本体には、単結晶引上げ装置のトップチャンバに当接するストッパ機構を設けたので、輻射シールド交換装置の設置位置決めが容易になり、迅速に輻射シールドの脱着を行うことができる。
【００４０】
また、ストッパ機構は、装置本体から延伸するストッパ延伸部の長さが、調節可能に設けられているので、種々の大きさの輻射シールドの脱着にも容易に適用できる。
【００４１】
また、受け部材は、ストッパ機構の延伸方向と平行なトップチャンバの中心線に対して、線対称に２個設けられているので、輻射シールド交換装置の設置位置決めがより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の使用状態を示す説明図。
【図２】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の概略図。
【図３】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置に用いられる駆動機構の説明図。
【図４】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の平面概略図。
【図５】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置に用いられる受け部材を示す説明図。
【図６】  本発明に係わる参考例の単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置に用いられる可動受け子の説明図。
【図７】  本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の一実施形態の説明図。
【図８】  本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の一実施形態の要部を示す説明図。
【図９】  本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の一実施形態の要部を示す平面図。
【図１０】  本発明に係わる単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置の一実施形態の使用状態を示す説明図。
【図１１】  従来のシリコン単結晶引上げ装置用輻射シールドの交換工程を示す説明図。
【符号の説明】
１  単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置
２  車輪
３  装置基台
４  装置本体
５  昇降部材
５ｍ  部材主部
６  駆動機構
７  シールド受体
８  輻射シールド
８ｔ  勾配部
８ｓ  外周面
９  受け部材
１０  スクリューシャフト
１１  ベベルギア
１２  ハンドル
１３  ベベルギア
１４  可動受け子
１４ｃ  当接面
１４ｓ  取付面
１５  円弧長孔形状の取付孔
１６  円形状の取付孔
１７  トップチャンバ
２１  シリコン単結晶引上げ装置用輻射シールド交換装置
２２  車輪
２３  装置基台
２４  装置本体
２５  昇降部材
２６  ハンドル
２７  駆動機構
２８  シールド受体
２９  輻射シールド
２９ｓ  外周面
２９ｔ  勾配部
３０  受け部材
３１  ストッパ機構
３２  可動受け子
３２ｃ  当接面
３２ｓ  取付面
３３  円弧長孔形状の取付孔
３４  円形状の取付孔
３５  トップチャンバ
３５ｓ外周面
３６  取付け部材
３７  長孔
３８  長さ調整ネジ
３９  移動用把手
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004384287.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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