(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設置され前記載置状態で前記密閉容器内に空気を吹出可能なエア吹出機構とを備え、
前記エア吹出機構は、前記密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構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、前記蓋本体の中心軸上に回転可能に保持され前記吹出口に空気を供給するエア供給管と、
該エア供給管の下部に設けられ前記蓋本体の中心軸から偏心した位置に前記吹出口を有する吹き付け部材とを備え、
前記吹出口回転機構は、前記吹き付け部材の前記吹出口を周方向側に向けて傾けて配してな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１又は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、
前記吹出口は、前記回転時に、前記密閉容器内に設置した部材、該部材が重なっている部分、密閉容器の内壁部に設けられた窓部又はセンサの少なくとも一つの表面近傍を通過するように位置が設定さ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４】
請求項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、
前記密閉容器内の空気を吸い込み口で吸引して外部に排出する空気吸引機構を備え、
該空気吸引機構は、前記吸い込み口が前記吹出口の近傍に配さ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。
【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、例えば密閉容器であるチャンバ内部のカーボン製サセプタ上に配設した石英ルツボ内にシリコン融液を貯留し、該シリコン融液を石英ルツボの周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータで所定温度に加熱制御して、このシリコン融液からシリコンの半導体単結晶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、ヒータの周囲に、炭素繊維（カーボンファイバ）保温筒と該保温筒の内側面に支持板としてのカーボン板とが配置されている。また、チャンバには、冷却用の水冷管が設けられていると共に、チャンバの中間部分には、内部を観察するための窓部や引き上げられるシリコン単結晶を確認するための透過センサが設けられている。
【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。また、結晶成長中及び成長の冷却時においては、これらパーツや装置の内壁等にＳｉ及びＳｉＯ2等の異物が付着する。これらの粉塵や異物（以下、異物と称す）は、剥離すると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異物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。さらに、結晶成長中や成長後の冷却時に付着する異物は、装置内に一様に付着するのではなく、場所によって付着し易い部分があり、装置内部全体を一様にクリーニングすることは手間がかかり、非効率的であった。
【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、内部の異物を十分にかつ効率的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設置され前記載置状態で前記密閉容器内に空気を吹出可能なエア吹出機構とを備え、前記エア吹出機構は、前記密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備えていることを特徴とする。
【０００８】
このクリーニング装置では、エア吹出機構が、密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備えているので、蓋本体を密閉容器上に密閉状態で載置したまま、吹出口回転機構により、吹出口を回転させることにより、引上装置内にその中心軸を中心にして円周上に配置された部材表面や装置内壁部に集中的に空気を吹き付けて、付着した異物を効率的に吹き飛ばすことができる。
【０００９】
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、前記蓋本体の中心軸上に回転可能に保持され前記吹出口に空気を供給するエア供給管と、該エア供給管の下部に設けられ前記蓋本体の中心軸から偏心した位置に前記吹出口を有する吹き付け部材とを備え、前記吹出口回転機構が、前記吹き付け部材の前記吹出口を周方向側に向けて傾けて配してなることが好ましい。すなわち、このクリーニング装置では、吹き付け部材の吹出口を周方向側に向けて傾けて配することにより、吹出口から吹き出される空気を回転の推進力とすることができ、モータ等の駆動源を取り付ける必要なく、構成が簡便になる。
【００１０】
また、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記吹出口が、前記回転時に、前記密閉容器内に設置した部材、該部材が重なっている部分、密閉容器の内壁部に設けられた窓部又はセンサの少なくとも一つの表面近傍を通過するように位置が設定され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、密閉容器内に設置した部材、該部材が重なっている部分、密閉容器の内壁部に設けられた窓部又はセンサの少なくとも一つの表面近傍を通過するように吹出口の位置が設定されていることにより、特に異物が付着し易い部分に集中して空気を吹き付けることができ、より効率的に異物除去を行うことができる。
【００１１】
さらに、本発明の単結晶引上装置のクリーニング装置は、前記密閉容器内の空気を吸い込み口で吸引して外部に排出する空気吸引機構を備え、該空気吸引機構は、前記吸い込み口が前記吹出口の近傍に配され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、空気吸引機構の吸い込み口が吹出口の近傍に配されていることにより、吹出口から吹き出された空気によって吹き飛ばされた異物を舞い上がらせないで近傍の吸い込み口から直ちに吸い込んで外部に排出することができる。
【００１２】
【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の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１３】
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を単結晶引上装置の下部チャンバ（密閉容器）１上に設置した状態を示すものであり、このクリーニング装置は、下部チャンバ１内をクリーニングするものである。この単結晶引上装置は、チャンバが下部、中間及び上部の３つに分割可能であって、下部チャンバ１内には、シャフト２上に支持されたカーボン製サセプタ３と、該サセプタ３上に配設した石英ルツボ４と、石英ルツボ４の周囲に配置した円筒状のカーボン製ヒータ５と、該ヒータ５の周囲に配された炭素繊維（カーボンファイバ）の保温筒６とが設置されている。なお、保温筒６には、内側面に支持板としてカーボン板（図示略）が取り付けられている。
【００１４】
このクリーニング装置は、上部及び中間チャンバを取り外した状態の下部チャンバ１上に密閉状態に載置可能な蓋本体１１と、該蓋本体１１の内面側に設置され載置状態で下部チャンバ１内にクリーンエア（空気）を吹出可能なエア吹出機構１２と、下部チャンバ１内の空気を吸い込み口１１ａで吸引して外部に排出する空気吸引機構１３とを備えている。
【００１５】
上記蓋本体１１は、下部チャンバ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下部チャンバ１に載置できるように高耐熱性を備えている。
上記エア吹出機構１２は、蓋本体１１の中心軸上にロータリジョイント等で回転可能に保持され吹出口Ｎへクリーンエアを供給するエア供給管１４と、該エア供給管１４の下部に設けられ蓋本体１１の中心軸から偏心した位置に複数の吹出口Ｎを有する吹き付け部材１５とを備えている。
【００１６】
上記エア供給管１４は、基端側が開閉バルブ（図示略）及びフィルター（図示略）を介して高圧エア供給源１６に接続されている。
なお、開閉バルブは、エア供給管１４内の流路を開閉するものであり、フィルターは、供給するクリーンエア中の不純物を除去するためのものである。
上記吹き付け部材１５は、エア供給管１４の下部に接続された矩形配管部１５Ａと、該矩形配管部１５Ａ上部から半径方向外方に延びた延長配管部１５Ｂとで構成されている。上記矩形配管部１５Ａは、下部に下方に向けた１つの吹出口Ｎが設けられていると共に外側部に半径方向外方に向けた３つの吹出口Ｎが設けられている。また、延長配管部１５Ｂには、下方に向けて２つの吹出口Ｎが設けられている。
【００１７】
矩形配管部１５Ａ下部に設けられた吹出口Ｎは、下部チャンバ１上に載置したときに、ルツボ４上に載置したルツボ用蓋部材１７の上面に向けてクリーンエアを吹き付けることができるように配置されている。また、矩形配管部１５Ａ外側部に設けられた３つの吹出口Ｎは、ヒータ５と保温筒６との隙間部分、保温筒６の重なり部分及び保温筒６の内周面の近傍を回転時に通過するように位置が設定され、これらに向けてクリーンエアを吹き付けることができるようになっている。さらに、延長配管部１５Ｂに設けられた吹出口Ｎは、保温筒６上面の近傍を回転時に通過するように位置が設定され、保温筒６上面に向けてクリーンエアを吹き付けることができるようになっている。
【００１８】
また、吹き付け部材１５の各吹出口Ｎは、図２に示すように、全て同一の周方向側に向けて若干傾けて配されている。すなわち、全ての吹出口Ｎが周方向側に向いて傾いているので、吹出口Ｎから吹き出されるクリーンエアを回転の推進力とすることができ、吹出口Ｎが、下部チャンバ１の中心軸Ｃを中心に吹き付け部材１５を回転させる吹出口回転機構として機能する。
【００１９】
上記空気吸引機構１３は、蓋本体１１の中央近傍に開けられた複数の吸い込み口１１ａを覆うように蓋本体１１上面に設けられたカバー部材１８と、カバー部材１８内に接続された真空ポンプや真空掃除機等の吸引装置１９とを備えている。
【００２０】
次に、本実施形態の単結晶引上装置のクリーニング装置を用いたクリーニング方法を説明する。
【００２１】
まず、上部及び中間チャンバを取り外した下部チャンバ１内に各部材（サセプタ３、ヒータ５、保温筒６等）を設置した状態で、原料を入れたルツボ４をサセプタ３上に設置する。なお、このルツボ４上には、ルツボ用蓋部材１７を載置して蓋をした状態としておく。
次に、クリーニング装置の蓋本体１１を、下部チャンバ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。
【００２２】
上記密閉状態のまま、エア吹出機構１２の高圧エア供給源１６からエア供給管１４に高圧エアを送り込み、フィルター及び開閉バルブを介して吹き付け部材１５の各吹出口Ｎから高圧のクリーンエアを吹き出させる。このとき、全ての吹出口Ｎが同一の周方向側に向いて傾いているので、吹き出されるクリーンエアの推力により、吹き付け部材１５が下部チャンバ１の中心軸Ｃを中心に回転し、周方向にわたってクリーンエアが吹き付けられる。
【００２３】
そして、吹出口Ｎは、ルツボ用蓋部材１７の上面、ヒータ５と保温筒６との隙間部分、保温筒６の重なり部分及び保温筒６の内周面の近傍を通過するように位置が設定されているため、回転に伴ってこれらにクリーンエアを周方向にわたって集中的に吹き付け、これらに付着している異物を吹き飛す。
なお、蓋本体１１によって下部チャンバ１内が密閉されているので、舞い上がった異物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１３の吸引装置１９を駆動して、下部チャンバ１内の空気を舞い上がった異物と共に吸い込み口１１ａを介して吸引して外部に排出する。
【００２４】
このようにして、充分に下部チャンバ１内の異物が除去された後、ルツボ用蓋部材１７を取り外し、フロー管や中間及び上部チャンバ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１１を下部チャンバ１上に密閉状態で載置したまま、下部チャンバ１内に高圧のクリーンエアを吹き付けて異物を舞い上がらせると共に、下部チャンバ１内の空気を舞い上がった異物と共に外部に排出させて、異物を除去することができる。すなわち、エアの吹き付けで異物を舞い上げてから吸引するため、従来の吸引掃除機による吸引よりも容易に集塵し易いと共に、下部チャンバ１内に各部材をセットした状態のまま異物除去を行うことができる。
【００２６】
また、エア吹出機構１２が、下部チャンバ１の中心軸Ｃを中心にクリーンエアの吹出口Ｎを回転させるので、蓋本体１１を下部チャンバ１上に密閉状態で載置したまま、引上装置内にその中心軸Ｃを中心にして円周上に配置された部材表面等に集中的にクリーンエアを吹き付けることができ、付着した異物を効率的に吹き飛ばすことができる。
【００２７】
特に異物が付着し易い部分であるヒータ５と保温筒６との隙間部分、保温筒６の重なり部分及び保温筒６の内周面の表面近傍に、吹出口Ｎが回転しながら通過してクリーンエアをこれらに吹き付けるので、より効率的に異物除去を行うことができる。なお、吹き飛ばされた異物がルツボ用蓋部材１７の上面に付着しようとしても、この部分にもクリーンエアを吹き付けるので、異物の付着を防ぐことができる。
【００２８】
さらに、吹き付け部材１５の各吹出口Ｎを、同一周方向側に向けて傾けて配しているので、吹出口Ｎから吹き出されるクリーンエアを回転の推進力とすることができ、モータ等の駆動源を取り付ける必要なく、構成が簡便になる。
【００２９】
次に、本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第２実施形態を、図３を参照しながら説明する。
【００３０】
第２実施形態のクリーニング装置は、図３に示すように、窓部２０ａ、透過センサ２０ｂ及び水冷管（図示略）等が設けられて凹凸が多い中間チャンバ２０の内壁面に付着した異物を除去するものである。すなわち、本実施形態のクリーニング装置は、上部チャンバを取り外した状態の中間チャンバ２０の上部開口部に密閉状態に載置可能な蓋本体２１と、該蓋本体２１の内面側に設置され載置状態で中間チャンバ２０内にクリーンエア（空気）を吹出可能なエア吹出機構２２とを備えている。
【００３１】
また、第１実施形態のクリーニング装置では、蓋本体１１に空気吸引機構１３の吸い込み口１１ａが設けられているのに対し、第２実施形態のクリーニング装置では、空気吸引機構２３が中間チャンバ２０内に垂下状態に取り付けられた円筒部材２０ｃの下端に配置した受け部材２４と、中間チャンバ２０内の空気を受け部材２４に設けられた吸い込み口２４ａで吸引して外部に排出する吸引装置１９とを備えている点で異なっている。
さらに、第１実施形態のクリーニング装置では、吹き付け部材１５が矩形配管部１５Ａと延長配管部１５Ｂとから構成されているのに対し、第２実施形態のクリーニング装置では、エア供給管１４下端に中心軸を合わせて接続され周面に複数の吹出口Ｎを有する中空円柱状の吹き付け部材２５を備えている点で異なっている。
【００３２】
そして、本実施形態のクリーニング装置では、中間チャンバ２０上に載置された状態で吹き付け部材２５を回転させたときに、中間チャンバ２０の内壁面、特に窓部２０ａ、透過センサ２０ｂ及び円筒部材２０ｃの取付け部の近傍を通過するように吹き付け部材２２周面の各吹出口Ｎの位置が設定されている。
なお、中間チャンバ２０の内壁面及び窓部２０ａに向けた吹出口Ｎは、クリーンエアを広げるように吹き出して比較的広い面積に付着した異物を除去するタイプが採用され、透過センサ２０ｂ及び円筒部材２０ｃの取付け部に向けた吹出口Ｎは、クリーンエアを広げずに吹き出して比較的狭い面積に付着した異物を除去するスポットタイプが採用される。
すなわち、このクリーニング装置では、吹出口Ｎが回転しながら特に異物が付着し易い部分に近接してクリーンエアを吹き付けるので、効率的に中間チャンバ２０内壁面の異物除去を行うことができる。
【００３３】
次に、本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第３実施形態を、図４及び図５を参照しながら説明する。
【００３４】
第１実施形態と第３実施形態との異なる点は、第１実施形態の吹き付け部材１５が矩形配管部１５Ａと延長配管部１５Ｂとから構成されているのに対し、第３実施形態におけるエア吹出機構３９の吹き付け部材４０が、図４及び図５に示すように、半径方向外方に複数分岐して延び先端が吹出口Ｎとなる複数の分岐配管部４０Ａから構成されている点である。
【００３５】
また、第１実施形態の空気吸引機構１３は、蓋本体１１上面に設けられたカバー部材１８に吸引装置１９を接続して構成されているのに対し、第３実施形態の空気吸引機構４１は、上記分岐配管部４０Ａを覆うようにして蓋本体４２にエア供給管１４と共にロータリージョイント等で回転可能に保持されている略円筒状の吸引用カバー４３を備え、該吸引用カバー４３の上部筒部４３ｂに吸引装置１９が接続されている点である。
【００３６】
そして、本実施形態の吸引用カバー４３の外周面及び底面には、分岐配管部４０Ａの吹出口Ｎの位置に吹出口Ｎを囲むように開口した複数の吸い込み口４３ａが形成されている。
したがって、本実施形態のクリーニング装置では、吸引用カバー４３の吸い込み口４３ａが吹出口Ｎの近傍（周囲）に配されていることにより、吹出口Ｎから吹き出されたクリーンエアによって吹き飛ばされた異物を舞い上がらせないで近傍の吸い込み口４３ａから直ちに吸い込んで外部に排出することができる。
【００３７】
なお、第３実施形態の他の例として、図６に示すように、吹き付け部材４０を覆う吸引用カバー５１が完全な中空部材ではなく、吸い込み口５１ａが断面扇状に形成され吸引装置１９に接続された中央の断面円形状の空洞部５１ｂと連結しているものでも構わない。
【００３８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、蓋本体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を設けても構わない。
また、上記第１実施形態では、吹き付け部材１５が半径方向外方の一方向に配されているが、半径方向外方の他方向にも配して複数設けても構わない。なお、この場合、回転時のバランスを考慮して回転中心に対して対称に吹き付け部材を配することが好ましい。
【００３９】
さらに、上記各実施形態では、吹出口を周方向に向けて傾けることにより吹き出すクリーンエアの推力で吹き付け部材を回転させる機構を採用しているが、他の回転機構を用いても構わない。例えば、モータ等の駆動源を取り付けてもよい。なお、上述したように、クリーンエアの推力により回転させる機構を採用すれば、モータ等を取り付ける必要が無くなり、部材点数及びコストを低減することができる。
【００４０】
【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によれば、エア吹出機構が、密閉容器の中心軸を中心に空気の吹出口を回転させる吹出口回転機構を備えているので、吹出口回転機構により、吹出口を回転させることにより、引上装置内に円周上に配置された部材表面や装置内壁部に集中的に空気を吹き付けて、装置内部の部材を取り外すことなく、付着した異物を十分にかつ効率的に吹き飛ばすことができる。したがって、単結晶引上成長に影響する異物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、異物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の第１実施形態において、下部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の第１実施形態において、吹出口の傾きを説明するための吹き付け部材の概略的な上面図である。
【図３】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第２実施形態において、中間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４】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第３実施形態におけるクリーニング装置を示す全体断面図である。
【図５】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第３実施形態における吹き付け部材を示す側面図である。
【図６】  本発明に係る単結晶引上装置のクリーニング装置の第３実施形態における他の例を示す吸引用カバーの上面図である。
【符号の説明】
１  下部チャンバ１（密閉容器）
４  ルツボ
５  ヒータ
６  保温筒
１１、２１、４２  蓋本体
１１ａ、２４ａ、４３ａ、５１ａ  吸い込み口
１２、２２、３９  エア吹出機構
１４  エア供給管
１５、２５、４０  吹き付け部材
１５Ａ  矩形配管部
１５Ｂ  延長配管部
１６  高圧エア供給源
１９  吸引装置
２０  中間チャンバ（密閉容器）
２０ａ  窓部
２０ｂ  透過センサ
２３、４１  空気吸引機構
４０Ａ、分岐配管部
Ｃ  チャンバの中心軸
Ｎ  吹出口
【図１】
0003855650.tif 000002
【図２】
0003855650.tif 000003
【図３】
0003855650.tif 000004
【図４】
0003855650.tif 000005
【図５】
0003855650.tif 000006
【図６】
0003855650.tif 000007