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JP3726866B2 - Head structure of silicon single crystal pulling device - Google Patents
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JP3726866B2 JP34830798A JP34830798A JP3726866B2 JP 3726866 B2 JP3726866 B2 JP 3726866B2 JP 34830798 A JP34830798 A JP 34830798A JP 34830798 A JP34830798 A JP 34830798A JP 3726866 B2 JP3726866 B2 JP 3726866B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶棒を引上げる装置のヘッドの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、単結晶棒を引上げるワイヤがワイヤ巻取りドラムにより巻取られ、このドラムが単結晶棒の軸線を中心に回転し、このドラムの引上げ回転軸に沿って左右で巻き方向が対称となるようにドラムの周壁に一対の螺旋状の溝が設けられ、これらの溝に同一巻込み方向に巻込み案内されるように一対のワイヤ部材が垂下され、更にこれらのワイヤ部材の下端に種結晶保持体が接続されたワイヤ巻取り機構が開示されている(特開平9−156887号)。
このように構成されたワイヤ巻取り機構では、一対のワイヤ部材に均等に荷重が分散されるため、ワイヤ部材への負担が軽減され、細くて柔軟な撓み弾性を有するワイヤ部材を使用することができ、ワイヤ部材の巻上げ動作もスムーズになる。この結果、ワイヤ巻取りドラムの小径化及び小型化と、装置全体の小型化及び軽量化を図ることができるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平9−156887号公報に示されたワイヤ巻取り機構では、ワイヤ巻取りドラムが真空のヘッドチャンバに軸受を介して回転可能に収容され、かつこのヘッドチャンバがメインチャンバに連通するため、ドラム及びワイヤ部材の摩擦により発生した塵埃や、軸受にて発生した塵埃が両チャンバが連通するワイヤ通孔からメインチャンバ内に侵入するおそれがあった。
本発明の目的は、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から発生する塵埃がメインチャンバ内に侵入するのを防止できる、シリコン単結晶引上げ装置のヘッド構造を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図1に示すように、メインチャンバ12内のシリコン融液からシリコン単結晶棒11を回転させながら引上げるワイヤ13と、ワイヤ13を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構14と、ワイヤ巻取り機構14を収容しかつメインチャンバ12に連通するヘッドチャンバ16とを備えたシリコン単結晶引上げ装置の改良である。
その特徴ある構成は、ヘッドチャンバ16にヘッド用真空ポンプ33の吸引口33aが接続され、ヘッド用真空ポンプ33がヘッドチャンバ16内で発生した塵埃を吸引して排出するように構成され、ヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bがフィルタ34を介してヘッドチャンバ16に接続され、ヘッドチャンバ16内で発生した塵埃がフィルタ34にて捕集されるように構成されたところにある。
この請求項1に記載されたシリコン単結晶引上げ装置のヘッド構造では、ワイヤ巻取り機構14が作動すると、ヘッドチャンバ16内でワイヤ13等が擦れたり或いは摺動したりして塵埃が発生する場合があるけれども、これらの塵埃はヘッド用真空ポンプ33によりヘッドチャンバ16内の気体とともに吸引されてヘッドチャンバ16外に排出される。
【0005】
またヘッドチャンバ16内の気体が塵埃とともにヘッド用真空ポンプ33で吸引されると、気体中の塵埃はフィルタ34で捕集される。更に塵埃が除去されて浄化された気体は再びヘッドチャンバ16内に戻る。
【0006】
請求項に係る発明は、請求項に係る発明であって、更に図1に示すように、ヘッド用真空ポンプ33の吸引口33aとヘッドチャンバ16とを接続する第1管路41に設けられこの第1管路41を開閉する第1開閉弁51と、ヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bとフィルタ34とを接続する第2管路42に設けられヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bをフィルタ34又は大気に連通するように切換える切換弁36と、フィルタ34とヘッドチャンバ16とを接続する第3管路43に設けられこの第3管路43を開閉する第2開閉弁52と、引上げ装置10の稼働状態に応じてヘッド用真空ポンプ33、第1開閉弁51、切換弁36及び第2開閉弁52を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【0007】
この請求項に記載されたシリコン単結晶引上げ装置のヘッド構造では、メインチャンバ12内を大気に開放したときには、コントローラは第1及び第2開閉弁51,52を開き、かつ切換弁36をヘッド用真空ポンプ33の吐出口33b及びフィルタ34を連通するように切換え、ヘッドチャンバ16内で発生した塵埃をフィルタ34にて捕集する。
またメインチャンバ12内を所定の負圧にしたときには、コントローラは第1開閉弁51を開き、第2開閉弁52を閉じ、かつ切換弁36をヘッド用真空ポンプ33の吐出口33b及び大気を連通するように切換え、ヘッドチャンバ16内で発生した塵埃を大気中に排出する。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2に示すように、シリコン単結晶棒11は引上げ装置10によりシリコン融液から引上げられる。この引上げ装置10はメインチャンバ12内のシリコン融液からシリコン単結晶棒11を回転させながら引上げるワイヤ13と、ワイヤ13を回転させながら巻取るワイヤ巻取り機構14と、ワイヤ巻取り機構14を収容しかつメインチャンバ12に連通するヘッドチャンバ16とを備える。
【0009】
ヘッドチャンバ16はメインチャンバ12の上端に回転可能に設けられる。即ちメインチャンバ12の上面にはワイヤ13を遊挿可能な第1筒部12aが上方に向って突設され、ヘッドチャンバ16の下面にはワイヤ13を遊挿可能な第2筒部16aが下方に向って突設される。第2筒部16aは第1筒部12aより大径に形成され、第1筒部12aに磁性流体シール17を介して回転可能に嵌入される。磁性流体シール17は第1筒部12aと第2筒部16aとの隙間を塞ぐことにより、メインチャンバ12内及びヘッドチャンバ16内を大気と遮断するように構成される。また第2筒部16aの外周面には従動プーリ18が嵌着され、このプーリ18と図示しないヘッド駆動用モータの出力軸に嵌着された駆動プーリ(図示せず)との間にはベルト19が掛け渡される。ヘッドチャンバ16は上記ヘッド駆動用モータにより回転駆動されるように構成される。
【0010】
ワイヤ巻取り機構14はヘッドチャンバ16の上壁16b下面に吊下げられた定滑車21と、ヘッドチャンバ16の下壁16c上面に回転可能かつ摺動可能に取付けられた巻取りドラム22と、この巻取りドラム22を回転駆動するドラム駆動用モータ23とを有する。巻取りドラム22はシャフト24にスプライン嵌合される。即ち、ドラム22はシャフト24の長手方向に摺動可能にかつシャフト24に対して回転不能に構成される。ドラム22をシャフト24に摺動可能に嵌入したのは、ワイヤ13をドラム22に均一に巻取るためである。このシャフト24はヘッドチャンバ16の下壁16c上面に立設された一対のブラケット26,26に軸受27,27を介して回転可能に保持される(図2)。
【0011】
またドラム駆動用モータ23は減速機付電動モータであり、ヘッドチャンバ16の上壁16b上面に取付けられる。このモータ23の出力軸23aは上壁16bからヘッドチャンバ16内に挿入され、その下端には駆動ギヤ28(図2)が嵌着される。またシャフト24の一端は上記出力軸23aの近傍まで延び、シャフト24の一端には上記駆動ギヤ28に噛合する従動ギヤ29(図2)が嵌着される。駆動ギヤ28及び従動ギヤ29としては、この実施の形態では傘歯車が用いられる。なお、駆動ギヤ28としてウォームを用い、従動ギヤ29としてウォームホイールを用いてもよい。ワイヤ13は上記ドラム22に繰出し可能に巻取られ、繰出されたワイヤ13は定滑車21に係合した後、第2筒部16a及び第1筒部12a内を通ってメインチャンバ12内に垂下される。またワイヤ13の先端には種結晶31を保持するチャック32が取付けられる(図1)。なお図2の符号30は磁性流体シールである。
【0012】
一方、ヘッドチャンバ16の上壁16b上面には図1に詳しく示すように、ヘッド用真空ポンプ33が取付けられる。このポンプ33の吸引口33aには第1管路41の一端が接続され、第1管路41の他端はヘッドチャンバ16の側壁16dからヘッドチャンバ16内に挿入される。またポンプ33の吐出口33bは第2管路42を介してフィルタ34の入口34aに接続される。フィルタ34の出口34bには第3管路43の一端が接続され、第3管路43の他端はヘッドチャンバ16の側壁16dからヘッドチャンバ16内に挿入される。
【0013】
第1及び第3管路41,43にはこれらの管路41,43を開閉する第1及び第2開閉弁51,52がそれぞれ設けられ、第2管路42にはヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bをフィルタ34又は大気に連通するように切換える切換弁36が設けられる。第1及び第2開閉弁51,52は2ポート2位置切換えの電磁弁であり、オンすると第1及び第3管路41,43をそれぞれ開放し、オフすると第1及び第3管路41,43をそれぞれ閉止するように構成される。また切換弁36は3ポート2位置切換えの電磁弁であり、オンするとポンプ33の吐出口33bとフィルタ34とを連通し、オフするとポンプ33の吐出口33bと大気とを連通するように構成される。
【0014】
メインチャンバ12内にはこのチャンバ12内の圧力を検出する圧力センサ(図示せず)が設けられる。この圧力センサの検出出力はコントローラ(図示せず)の制御入力に接続され、コントローラの制御出力はヘッド用真空ポンプ33、第1開閉弁51、第2開閉弁52及び切換弁36にそれぞれ接続される。上記圧力センサにより引上げ装置10の稼働状態、具体的にはメインチャンバ12内が所定の負圧か又は大気圧かが検出されるように構成される。即ち、メインチャンバ12内が所定の負圧の場合には、コントローラはシリコン単結晶棒11を引上げている状態(以下、引上げ状態という)であると判断し、メインチャンバ12内が大気圧の場合には、メインチャンバ12内にシリコン多結晶体等の材料をセットしている状態(以下、準備状態という)であると判断する。
【0015】
更にメインチャンバ12内には図示しないがシリコン融液を貯留する石英るつぼが設けられ、この石英るつぼは支軸を介してるつぼ駆動手段に接続される。石英るつぼの外周面は石英るつぼから所定の間隔をあけてカーボン製のヒータにより包囲され、このヒータは保温筒により包囲される。ヒータは石英るつぼに投入された高純度のシリコン多結晶体を加熱・融解してシリコン融液にするように構成される。なお、ドラム駆動用モータ23及びヘッド用真空ポンプ33には図示しないスリップリング及び電刷子を介して電力が供給されるように構成される。
【0016】
このように構成されたシリコン単結晶引上げ装置の動作を説明する。
引上げ装置10の準備状態では、メインチャンバ12内及びヘッドチャンバ16内が大気に開放され、石英るつぼにシリコン多結晶体を充填したり、ドラム駆動用モータ23により巻取りドラム22を回転駆動してワイヤ13を繰出し又は巻取り、ワイヤ13の先端のチャック32に種結晶31を取付けたりする作業が行われる。ワイヤ13の繰出し又は巻取り時には、駆動ギヤ28と従動ギヤ29との噛合により(歯面同士に僅かな滑りが生じる。)、若しくはワイヤ13がドラム22の外周面等に擦られることにより、又はドラム22がシャフト24に対して摺動することにより、或いは定滑車21や軸受27が回転することにより、ヘッドチャンバ16内に塵埃が発生する。
【0017】
一方、圧力センサがメインチャンバ12内が大気圧であることを検出すると、コントローラは引上げ装置10が準備状態であると判断し、第1及び第2開閉弁51,52をオンして第1及び第3管路41,43を開放し、切換弁36をオンしてヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bをフィルタ34に連通させる。この状態でヘッド用真空ポンプ33を作動させると、ヘッドチャンバ16内の空気が第1管路41、ヘッド用真空ポンプ33及び第2管路42を介してフィルタ34に流入し、フィルタ34にて空気に含まれる塵埃が除去され、浄化された空気が第3管路43を介して再びヘッドチャンバ16内に戻る。この結果、ヘッドチャンバ16内で発生した塵埃は速やかにフィルタ34により除去されるので、上記塵埃がメインチャンバ16内に侵入することはない。
【0018】
また引上げ装置10の準備が完了すると、メイン真空ポンプ(図示せず)を作動させてメインチャンバ12内が所定の負圧になるまで空気を吸引するとともに、メインチャンバ12内に不活性ガスを供給して空気を不活性ガスに置換する。ヘッドチャンバ16内もメインチャンバ12内に連通しているため、所定の負圧になりかつヘッドチャンバ16内の空気が不活性ガスに置換される。またヒータを作動して石英るつぼ内のシリコン多結晶体を融解してシリコン融液にし、ワイヤ13を繰出してチャック32に取付けられた種結晶31をシリコン融液に浸す。このときワイヤ13の繰出しにより上記と同様にヘッド用チャンバ16内には塵埃が発生する。
【0019】
一方、圧力センサがメインチャンバ16内が所定の負圧であることを検出すると、コントローラは引上げ装置10が引上げ状態になったと判断し、第1開閉弁51をオンしたまま、第2開閉弁52をオフして第3管路43を閉止し、更に切換弁36をオフしてヘッド用真空ポンプ33の吐出口33bを大気に連通させる。この結果、ヘッド用真空ポンプ33の作動によりヘッドチャンバ16内の不活性ガスは速やかに塵埃とともに大気に排出されるので、上記塵埃がメインチャンバ12内に侵入することはなく、塵埃(パーティクル)を含まない高純度のシリコン単結晶棒11を引上げることができる。
【0020】
なお、シリコン単結晶棒11の引上げ状態でヘッドチャンバ16内の不活性ガスがメインチャンバ12内に引っ張られないように、ヘッド用真空ポンプ33はメイン真空ポンプより吸引能力の大きなポンプを使用する必要がある。例えば、メインチャンバ12内の圧力が10Torrの場合にはヘッドチャンバ16内の圧力を5Torrにできるヘッド用真空ポンプ33を使用する必要があり、メインチャンバ12内の圧力が30Torrの場合にはヘッドチャンバ16内の圧力を15〜20Torrにできるヘッド用真空ポンプ33を使用する必要がある。一方、ヘッド用真空ポンプ33としてメイン真空ポンプより吸引能力の小さなポンプしか使用できない場合には、引上げ装置10の引上げ状態になったときに、第1及び第2開閉弁51,52をオフして第1及び第3管路41,43を閉止し、ヘッド用真空ポンプ33を停止させる。
【0021】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ヘッドチャンバにヘッド用真空ポンプの吸引口を接続し、ヘッド用真空ポンプがヘッドチャンバ内で発生した塵埃を吸引して排出するように構成したので、ヘッドチャンバ内のワイヤの摺動部等から塵埃が発生しても、ヘッド用真空ポンプがこれらの塵埃を速やかに吸引してヘッドチャンバ外に排出する。この結果、上記塵埃がメインチャンバ内に侵入しないので、塵埃(パーティクル)を含まない高純度のシリコン単結晶棒を引上げることができる。
またヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタを介してヘッドチャンバに接続し、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃をフィルタにて捕集するように構成すれば、ヘッドチャンバ内の気体が塵埃とともにヘッド用真空ポンプで吸引され、この気体中の塵埃がフィルタで捕集されて浄化された後に、浄化された気体が再びヘッドチャンバ内に戻る。この結果、上記と同様に上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。
【0022】
更に第1管路にこの第1管路を開閉する第1開閉弁を設け、第2管路にヘッド用真空ポンプの吐出口をフィルタ又は大気に連通するように切換える切換弁を設け、第3管路にこの第3管路を開閉する第2開閉弁を設け、更に引上げ装置の稼働状態に応じてコントローラがヘッド用真空ポンプ、第1開閉弁、切換弁及び第2開閉弁を制御するように構成すれば、メインチャンバ内が大気に開放されたときに、コントローラが第1及び第2開閉弁を開き、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及びフィルタを連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は速やかにフィルタにより捕集され、浄化された空気がヘッドチャンバ内に戻されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。
一方、メインチャンバ内が所定の負圧になると、コントローラは第1開閉弁を開き、第2開閉弁を閉じ、かつ切換弁をヘッド用真空ポンプの吐出口及び大気を連通するように切換える。この結果、ヘッドチャンバ内で発生した塵埃は大気中に排出されるので、上記塵埃のメインチャンバ内への侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態のシリコン単結晶引上げ装置のヘッドを含む要部断面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【符号の説明】
10 シリコン単結晶引上げ装置
11 シリコン単結晶棒
12 メインチャンバ
13 ワイヤ
14 ワイヤ巻取り機構
16 ヘッドチャンバ
33 ヘッド用真空ポンプ
33a 吸引口
33b 吐出口
34 フィルタ
41 第1管路
42 第2管路
43 第3管路
51 第1開閉弁
52 第2開閉弁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the structure of a head of an apparatus for pulling up a silicon single crystal rod.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wire for pulling up a single crystal rod is wound up by a wire take-up drum, and this drum rotates around the axis of the single crystal rod, and the winding direction is symmetric on the left and right along the pulling rotation axis of this drum. A pair of spiral grooves are provided on the peripheral wall of the drum, and a pair of wire members are suspended so that these grooves are guided in the same winding direction. Further, seed crystals are formed at the lower ends of these wire members. A wire winding mechanism to which a holding body is connected is disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-156887).
In the wire winding mechanism configured as described above, since the load is evenly distributed to the pair of wire members, the burden on the wire members is reduced, and a thin and flexible wire member having flexible elasticity can be used. The winding operation of the wire member is also smooth. As a result, the wire winding drum can be reduced in diameter and size, and the entire apparatus can be reduced in size and weight.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wire winding mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-156877, a wire winding drum is rotatably accommodated in a vacuum head chamber via a bearing, and the head chamber is placed in the main chamber. Because of the communication, dust generated by friction between the drum and the wire member and dust generated in the bearing may enter the main chamber from the wire through-hole communicating with both chambers.
An object of the present invention is to provide a head structure of a silicon single crystal pulling apparatus that can prevent dust generated from a sliding portion of a wire in the head chamber from entering the main chamber.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the invention according to claim 1 includes a wire 13 that is pulled up while rotating a silicon single crystal rod 11 from a silicon melt in a main chamber 12, and a wire winding that is wound while rotating the wire 13. This is an improvement of the silicon single crystal pulling apparatus including the mechanism 14 and the head chamber 16 that houses the wire winding mechanism 14 and communicates with the main chamber 12.
The characteristic configuration is that the suction port 33a of the head vacuum pump 33 is connected to the head chamber 16 so that the head vacuum pump 33 sucks and discharges dust generated in the head chamber 16, and is used for the head. The discharge port 33 b of the vacuum pump 33 is connected to the head chamber 16 via the filter 34, and the dust generated in the head chamber 16 is configured to be collected by the filter 34 .
In the head structure of the silicon single crystal pulling apparatus according to the first aspect, when the wire winding mechanism 14 is operated, the wire 13 or the like is rubbed or slid in the head chamber 16 to generate dust. However, these dusts are sucked together with the gas in the head chamber 16 by the head vacuum pump 33 and discharged out of the head chamber 16.
[0005]
When the gas in the head chamber 16 is sucked together with dust by the head vacuum pump 33, the dust in the gas is collected by the filter 34. Further, the gas purified by removing dust returns to the head chamber 16 again.
[0006]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1 , and further, as shown in FIG. 1, provided in the first conduit 41 connecting the suction port 33 a of the head vacuum pump 33 and the head chamber 16. The first opening / closing valve 51 for opening and closing the first pipe 41, the discharge port 33b of the head vacuum pump 33 provided in the second pipe 42 connecting the discharge port 33b of the head vacuum pump 33 and the filter 34. A switching valve 36 that switches the filter 34 or the atmosphere to communicate with the atmosphere, a second opening / closing valve 52 that is provided in a third pipeline 43 that connects the filter 34 and the head chamber 16, and opens and closes the third pipeline 43. A controller for controlling the head vacuum pump 33, the first on-off valve 51, the switching valve 36, and the second on-off valve 52 according to the operating state of the pulling device 10 is provided.
[0007]
In the head structure of the silicon single crystal pulling apparatus according to claim 2 , when the inside of the main chamber 12 is opened to the atmosphere, the controller opens the first and second on-off valves 51 and 52, and the switching valve 36 is moved to the head. The discharge port 33 b of the vacuum pump 33 and the filter 34 are switched to communicate with each other, and dust generated in the head chamber 16 is collected by the filter 34.
When the inside of the main chamber 12 is set to a predetermined negative pressure, the controller opens the first on-off valve 51, closes the second on-off valve 52, and connects the switching valve 36 to the discharge port 33b of the head vacuum pump 33 and the atmosphere. The dust generated in the head chamber 16 is discharged into the atmosphere.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the silicon single crystal rod 11 is pulled up from the silicon melt by the pulling device 10. The pulling device 10 includes a wire 13 that pulls up the silicon single crystal rod 11 from the silicon melt in the main chamber 12, a wire winding mechanism 14 that winds the wire 13 while rotating, and a wire winding mechanism 14. And a head chamber 16 that accommodates and communicates with the main chamber 12.
[0009]
The head chamber 16 is rotatably provided at the upper end of the main chamber 12. That is, a first cylindrical portion 12a into which the wire 13 can be loosely inserted is protruded upward on the upper surface of the main chamber 12, and a second cylindrical portion 16a into which the wire 13 can be loosely inserted is formed on the lower surface of the head chamber 16. It protrudes toward. The second cylinder part 16a is formed to have a larger diameter than the first cylinder part 12a, and is fitted into the first cylinder part 12a via the magnetic fluid seal 17 so as to be rotatable. The magnetic fluid seal 17 is configured to block the inside of the main chamber 12 and the head chamber 16 from the atmosphere by closing the gap between the first cylinder portion 12a and the second cylinder portion 16a. A driven pulley 18 is fitted on the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 16a, and a belt is provided between the pulley 18 and a driving pulley (not shown) fitted to an output shaft of a head driving motor (not shown). 19 is passed. The head chamber 16 is configured to be rotationally driven by the head driving motor.
[0010]
The wire winding mechanism 14 includes a fixed pulley 21 suspended from the lower surface of the upper wall 16b of the head chamber 16, a winding drum 22 rotatably and slidably attached to the upper surface of the lower wall 16c of the head chamber 16, and A drum driving motor 23 for rotating the winding drum 22; The winding drum 22 is splined to the shaft 24. That is, the drum 22 is configured to be slidable in the longitudinal direction of the shaft 24 and not rotatable relative to the shaft 24. The reason why the drum 22 is slidably fitted onto the shaft 24 is to wind the wire 13 around the drum 22 uniformly. The shaft 24 is rotatably supported by a pair of brackets 26 and 26 erected on the upper surface of the lower wall 16c of the head chamber 16 via bearings 27 and 27 (FIG. 2).
[0011]
The drum driving motor 23 is an electric motor with a speed reducer, and is attached to the upper surface of the upper wall 16b of the head chamber 16. The output shaft 23a of the motor 23 is inserted into the head chamber 16 from the upper wall 16b, and a drive gear 28 (FIG. 2) is fitted to the lower end thereof. One end of the shaft 24 extends to the vicinity of the output shaft 23a, and a driven gear 29 (FIG. 2) that meshes with the drive gear 28 is fitted to one end of the shaft 24. In this embodiment, a bevel gear is used as the drive gear 28 and the driven gear 29. A worm may be used as the drive gear 28 and a worm wheel may be used as the driven gear 29. The wire 13 is wound around the drum 22 so as to be able to be fed, and the fed wire 13 is engaged with the fixed pulley 21 and then passes through the second cylindrical portion 16a and the first cylindrical portion 12a and hangs down into the main chamber 12. Is done. A chuck 32 for holding the seed crystal 31 is attached to the tip of the wire 13 (FIG. 1). Reference numeral 30 in FIG. 2 denotes a magnetic fluid seal.
[0012]
On the other hand, a head vacuum pump 33 is attached to the upper surface of the upper wall 16b of the head chamber 16, as shown in detail in FIG. One end of the first conduit 41 is connected to the suction port 33 a of the pump 33, and the other end of the first conduit 41 is inserted into the head chamber 16 from the side wall 16 d of the head chamber 16. The discharge port 33 b of the pump 33 is connected to the inlet 34 a of the filter 34 via the second pipe 42. One end of the third conduit 43 is connected to the outlet 34 b of the filter 34, and the other end of the third conduit 43 is inserted into the head chamber 16 from the side wall 16 d of the head chamber 16.
[0013]
The first and third pipes 41 and 43 are provided with first and second on-off valves 51 and 52 for opening and closing the pipes 41 and 43, respectively, and the second pipe 42 is provided with a head vacuum pump 33. A switching valve 36 for switching the discharge port 33b so as to communicate with the filter 34 or the atmosphere is provided. The first and second on-off valves 51 and 52 are two-port and two-position switching solenoid valves. When turned on, the first and third pipelines 41 and 43 are opened, and when turned off, the first and third pipelines 41 and 43 are opened. 43 is configured to be closed. The switching valve 36 is a three-port 2-position switching electromagnetic valve, and is configured to communicate the discharge port 33b of the pump 33 and the filter 34 when turned on, and to communicate the discharge port 33b of the pump 33 and the atmosphere when turned off. The
[0014]
A pressure sensor (not shown) that detects the pressure in the chamber 12 is provided in the main chamber 12. The detection output of this pressure sensor is connected to the control input of a controller (not shown), and the control output of the controller is connected to the head vacuum pump 33, the first on-off valve 51, the second on-off valve 52, and the switching valve 36, respectively. The The operation state of the pulling device 10, specifically, whether the inside of the main chamber 12 is a predetermined negative pressure or atmospheric pressure is detected by the pressure sensor. That is, when the inside of the main chamber 12 is at a predetermined negative pressure, the controller determines that the silicon single crystal rod 11 is being pulled up (hereinafter referred to as a pulled state), and the inside of the main chamber 12 is at atmospheric pressure. Is determined to be in a state in which a material such as a silicon polycrystal is set in the main chamber 12 (hereinafter referred to as a preparation state).
[0015]
Further, although not shown, a quartz crucible for storing silicon melt is provided in the main chamber 12, and this quartz crucible is connected to the crucible driving means via a support shaft. The outer peripheral surface of the quartz crucible is surrounded by a carbon heater at a predetermined interval from the quartz crucible, and this heater is surrounded by a heat insulating cylinder. The heater is configured to heat and melt a high-purity silicon polycrystal charged in a quartz crucible to form a silicon melt. The drum driving motor 23 and the head vacuum pump 33 are configured to be supplied with power via a slip ring and an electric brush (not shown).
[0016]
The operation of the silicon single crystal pulling apparatus thus configured will be described.
In the preparation state of the pulling device 10, the inside of the main chamber 12 and the head chamber 16 are opened to the atmosphere, and the quartz crucible is filled with silicon polycrystal, or the winding drum 22 is driven to rotate by the drum driving motor 23. An operation of feeding or winding the wire 13 and attaching the seed crystal 31 to the chuck 32 at the tip of the wire 13 is performed. When the wire 13 is fed or wound, the drive gear 28 and the driven gear 29 are engaged with each other (a slight slip occurs between the tooth surfaces), or the wire 13 is rubbed against the outer peripheral surface of the drum 22 or the like. Dust is generated in the head chamber 16 when the drum 22 slides with respect to the shaft 24 or when the fixed pulley 21 and the bearing 27 rotate.
[0017]
On the other hand, when the pressure sensor detects that the inside of the main chamber 12 is atmospheric pressure, the controller determines that the pulling device 10 is in the ready state, and turns on the first and second on-off valves 51 and 52 to turn on the first and The third pipes 41 and 43 are opened, the switching valve 36 is turned on, and the discharge port 33 b of the head vacuum pump 33 is communicated with the filter 34. When the head vacuum pump 33 is operated in this state, the air in the head chamber 16 flows into the filter 34 via the first pipe 41, the head vacuum pump 33 and the second pipe 42. The dust contained in the air is removed, and the purified air returns to the head chamber 16 again through the third conduit 43. As a result, the dust generated in the head chamber 16 is quickly removed by the filter 34, so that the dust does not enter the main chamber 16.
[0018]
When preparation of the pulling device 10 is completed, a main vacuum pump (not shown) is operated to suck air until the inside of the main chamber 12 reaches a predetermined negative pressure, and supply inert gas into the main chamber 12. Then, the air is replaced with an inert gas. Since the inside of the head chamber 16 is also in communication with the main chamber 12, a predetermined negative pressure is reached and the air in the head chamber 16 is replaced with an inert gas. Also, the heater is operated to melt the silicon polycrystal in the quartz crucible to form a silicon melt, and the wire 13 is fed to immerse the seed crystal 31 attached to the chuck 32 in the silicon melt. At this time, dust is generated in the head chamber 16 by the feeding of the wire 13 in the same manner as described above.
[0019]
On the other hand, when the pressure sensor detects that the inside of the main chamber 16 has a predetermined negative pressure, the controller determines that the pulling device 10 has been pulled up, and the second open / close valve 52 remains on while the first open / close valve 51 remains on. Is turned off, the third pipe 43 is closed, and the switching valve 36 is turned off to allow the discharge port 33b of the head vacuum pump 33 to communicate with the atmosphere. As a result, the inert gas in the head chamber 16 is quickly discharged into the atmosphere together with dust by the operation of the head vacuum pump 33, so that the dust does not enter the main chamber 12 and dust (particles) is removed. The high-purity silicon single crystal rod 11 not included can be pulled up.
[0020]
In order to prevent the inert gas in the head chamber 16 from being pulled into the main chamber 12 when the silicon single crystal rod 11 is pulled up, the head vacuum pump 33 needs to use a pump having a larger suction capacity than the main vacuum pump. There is. For example, when the pressure in the main chamber 12 is 10 Torr, it is necessary to use the head vacuum pump 33 capable of setting the pressure in the head chamber 16 to 5 Torr. When the pressure in the main chamber 12 is 30 Torr, the head chamber It is necessary to use the vacuum pump 33 for the head which can make the pressure in 16 to 15-20 Torr. On the other hand, when only a pump having a suction capacity smaller than that of the main vacuum pump can be used as the head vacuum pump 33, the first and second on-off valves 51 and 52 are turned off when the pulling device 10 is pulled up. The first and third pipe lines 41 and 43 are closed, and the head vacuum pump 33 is stopped.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the suction port of the head vacuum pump is connected to the head chamber, and the head vacuum pump is configured to suck and discharge the dust generated in the head chamber. Even if dust is generated from the sliding portion of the wire in the head chamber, the head vacuum pump quickly sucks and discharges the dust out of the head chamber. As a result, since the dust does not enter the main chamber, a high-purity silicon single crystal rod not containing dust (particles) can be pulled up.
Also, if the discharge port of the head vacuum pump is connected to the head chamber via a filter and the dust generated in the head chamber is collected by the filter, the gas in the head chamber together with the dust is vacuumed for the head. After being sucked by the pump and dust in the gas is collected and purified by the filter, the purified gas returns to the head chamber again. As a result, the dust can be prevented from entering the main chamber as described above.
[0022]
Further, a first opening / closing valve for opening and closing the first pipe line is provided in the first pipe line, and a switching valve for switching the discharge port of the head vacuum pump so as to communicate with the filter or the atmosphere is provided in the second pipe line. A second on-off valve for opening and closing the third pipe is provided in the pipe, and the controller controls the head vacuum pump, the first on-off valve, the switching valve, and the second on-off valve in accordance with the operating state of the pulling device. With this configuration, when the inside of the main chamber is opened to the atmosphere, the controller opens the first and second on-off valves, and switches the switching valve so that the discharge port of the head vacuum pump and the filter communicate with each other. As a result, the dust generated in the head chamber is quickly collected by the filter, and the purified air is returned to the head chamber, so that the dust can be prevented from entering the main chamber.
On the other hand, when the inside of the main chamber reaches a predetermined negative pressure, the controller opens the first on-off valve, closes the second on-off valve, and switches the switching valve so that the discharge port of the head vacuum pump communicates with the atmosphere. As a result, dust generated in the head chamber is discharged into the atmosphere, so that the dust can be prevented from entering the main chamber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part including a head of a silicon single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon single crystal pulling apparatus 11 Silicon single crystal rod 12 Main chamber 13 Wire 14 Wire winding mechanism 16 Head chamber 33 Vacuum pump 33a for head 33 Suction port 33b Discharge port 34 Filter 41 First pipe line 42 Second pipe line 43 Third Pipe line 51 First on-off valve 52 Second on-off valve

Claims (2)

メインチャンバ(12)内のシリコン融液からシリコン単結晶棒(11)を回転させながら引上げるワイヤ(13)と、前記ワイヤ(13)を巻取るワイヤ巻取り機構(14)と、前記ワイヤ巻取り機構(14)を収容しかつ前記メインチャンバ(12)に連通するヘッドチャンバ(16)とを備えたシリコン単結晶引上げ装置において、
前記ヘッドチャンバ(16)にヘッド用真空ポンプ(33)の吸引口(33a)が接続され、
前記ヘッド用真空ポンプ(33)が前記ヘッドチャンバ(16)内で発生した塵埃を吸引して排出するように構成され
前記ヘッド用真空ポンプ (33) の吐出口 (33b) がフィルタ (34) を介して前記ヘッドチャンバ (16) に接続され、
前記ヘッドチャンバ (16) 内で発生した塵埃が前記フィルタ (34) にて捕集されるように構成された
ことを特徴とするシリコン単結晶引上げ装置のヘッド構造。
A wire (13) pulled up while rotating the silicon single crystal rod (11) from the silicon melt in the main chamber (12), a wire winding mechanism (14) for winding the wire (13), and the wire winding In the silicon single crystal pulling apparatus including the take-up mechanism (14) and the head chamber (16) communicating with the main chamber (12),
The suction port (33a) of the head vacuum pump (33) is connected to the head chamber (16),
The head vacuum pump (33) is configured to suck and discharge dust generated in the head chamber (16) ,
The discharge port (33b) of the head vacuum pump (33 ) is connected to the head chamber (16) via a filter (34) ,
A head structure for a silicon single crystal pulling apparatus, wherein dust generated in the head chamber (16) is collected by the filter (34) .
ヘッド用真空ポンプ(33)の吸引口(33a)とヘッドチャンバ(16)とを接続する第1管路(41)に設けられこの第1管路(41)を開閉する第1開閉弁(51)と、
前記ヘッド用真空ポンプ(33)の吐出口(33b)とフィルタ(34)とを接続する第2管路(42)に設けられ前記ヘッド用真空ポンプ(33)の吐出口(33b)を前記フィルタ(34)又は大気に連通するように切換える切換弁(36)と、
前記フィルタ(34)と前記ヘッドチャンバ(16)とを接続する第3管路(43)に設けられこの第3管路(43)を開閉する第2開閉弁(52)と、
引上げ装置(10)の稼働状態に応じて前記ヘッド用真空ポンプ(33)、前記第1開閉弁(51)、前記切換弁(36)及び前記第2開閉弁(52)を制御するコントローラと
を備えた請求項記載のシリコン単結晶引上げ装置のヘッド構造。
A first on-off valve (51) provided in a first pipe (41) for connecting the suction port (33a) of the head vacuum pump (33) and the head chamber (16) to open and close the first pipe (41). )When,
The discharge port (33b) of the head vacuum pump (33) is provided in a second pipe (42) connecting the discharge port (33b) of the vacuum pump for head (33) and the filter (34). (34) or a switching valve (36) that switches to communicate with the atmosphere,
A second on-off valve (52) provided in a third pipe (43) connecting the filter (34) and the head chamber (16) to open and close the third pipe (43);
A controller for controlling the head vacuum pump (33), the first on-off valve (51), the switching valve (36) and the second on-off valve (52) according to the operating state of the pulling device (10). The head structure of the silicon single crystal pulling apparatus according to claim 1, which is provided.
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