JP5035144B2 - Single crystal pulling wire cleaning apparatus and cleaning method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、チョクラルスキー法(以下、「CZ法」という)によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げ育成する際に用いられる単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法に関する。 The present invention relates to a single crystal pulling wire cleaning apparatus and a cleaning method used for pulling and growing a silicon single crystal from a raw material melt in a crucible by the Czochralski method (hereinafter referred to as “CZ method”).
シリコン単結晶は、半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハの素材であり、その製造には、CZ法による単結晶引き上げ装置が広く採用されている。 A silicon single crystal is a material of a silicon wafer used for a semiconductor device, and a single crystal pulling apparatus by a CZ method is widely used for the production thereof.
図1は、CZ法によるシリコン単結晶の育成に適した単結晶引き上げ装置の構成を示す縦断面図である。同図に示すように、単結晶引き上げ装置は、その外郭をメインチャンバ1と、このメインチャンバ1の上端に同軸上に連結された円筒状のプルチャンバ2とで構成される。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a single crystal pulling apparatus suitable for growing a silicon single crystal by the CZ method. As shown in the figure, the single crystal pulling apparatus is composed of a main chamber 1 and a
メインチャンバ1の内部には、その中心部にルツボ3が配置されている。ルツボ3は二重構造であり、内側の石英ルツボ3aと、外側の黒鉛ルツボ3bとから構成され、回転および昇降が可能な支持軸4の上端に固定されている。ルツボ3の外側には、ルツボ3を囲繞する抵抗加熱式のヒータ5が配設され、そのさらに外側には、メインチャンバ1の内面に沿って断熱材6が配設されている。ルツボ3の上方には、引き上げ中のシリコン単結晶17を囲繞し、ルツボ3内の原料融液16やヒータ5からの輻射熱を遮る筒状の熱遮蔽体7が配設されている。
A
プルチャンバ2の内部には、その上端から中心軸上に、単結晶の引き上げに用いられるタングステンなどで構成されたワイヤ8が垂下され、このワイヤ8の先端には、種結晶ホルダ9を介して種結晶10が保持される。プルチャンバ2の上方には、ワイヤ8を昇降させるワイヤ昇降機構11が配設され、このワイヤ昇降機構11は、ワイヤ8を巻き取るリール12や、このリール12を回転させる駆動モータ13などで構成される。ワイヤ8は、その駆動モータ13の動力によってリール12が正逆回転することにより、昇降することが可能である。さらに、ワイヤ昇降機構11は、図示しないワイヤ回転機構によりプルチャンバ2の中心軸周りに回転することができ、これに伴って、ワイヤ8は、昇降とともに回転することが可能になる。
Inside the
また、プルチャンバ2の上部には、Ar(アルゴン)ガスなどの不活性ガスを内部に導入するパージガス導入口14が設けられ、メインチャンバ1の下部には、図示しない外部の真空ポンプにより、内部の気体を吸引して排気する排気口15が設けられている。
In addition, a purge
このような単結晶引き上げ装置を用いた単結晶の引き上げに際し、ルツボ3内にシリコン原料として多結晶シリコンを充填した後、排気口15を通じた気体の排出、およびパージガス導入口14を通じた不活性ガスの導入により、メインチャンバ1およびプルチャンバ2内を減圧された不活性ガス雰囲気にする。不活性ガスの導入および排出を継続しその雰囲気を維持したまま、ヒータ5の加熱により、ルツボ3内でシリコン原料を溶融させる。
When pulling up a single crystal using such a single crystal pulling apparatus, after filling the
ルツボ3内に原料融液16が形成されると、ワイヤ昇降機構11によりワイヤ8を下降させ、種結晶10を原料融液16の表面に浸漬する。この状態からルツボ3を回転させるとともに、ワイヤ回転機構によりワイヤ8を回転させながら、ワイヤ昇降機構11によりワイヤ8を徐々に上昇させる。これにより、種結晶10の下方にシリコン単結晶17が育成され、所定形状のシリコン単結晶17が引き上げられる。引き上げられたシリコン単結晶17は、プルチャンバ2内に一旦収納され、プルチャンバ2をメインチャンバ1から切り離して退避させた後、冷却され取り出される。
When the
ところで、ワイヤは、単結晶の引き上げに繰り返し使用されるのに伴って、その表面に塵埃などが付着する。この付着物は、単結晶引き上げ中にワイヤから脱落すると、シリコン単結晶に有転位化を引き起こし、シリコン単結晶の品質を悪化させるおそれがある。 By the way, as the wire is repeatedly used for pulling the single crystal, dust or the like adheres to the surface thereof. If this deposit falls off the wire during pulling of the single crystal, it causes dislocations in the silicon single crystal and may deteriorate the quality of the silicon single crystal.
このため、従来は、定期的に、単結晶引き上げ装置のワイヤ引き上げ機構からワイヤを取り外し、このワイヤを洗浄槽に貯溜された洗浄液に浸漬させることにより、ワイヤを洗浄し付着物を除去している。しかし、この方法は、ワイヤの取り外し作業、および洗浄後のワイヤの取り付け作業が必要であることから、長時間を要する。さらに、その作業は、プルチャンバの上方で行う高所での作業であるため、危険である。 For this reason, conventionally, the wire is periodically removed from the wire pulling mechanism of the single crystal pulling apparatus, and the wire is immersed in the cleaning liquid stored in the cleaning tank, thereby cleaning the wire and removing deposits. . However, this method requires a long time because it requires wire removal work and wire attachment work after cleaning. Furthermore, the operation is dangerous because it is performed at a high place above the pull chamber.
これらの問題に対し、特許文献1には、プルチャンバ内にエアノズルを設け、このエアノズルからワイヤに空気を吹き付けることにより、ワイヤ表面の付着物を吹き飛ばし除去する単結晶引き上げ装置が提案されている。 In response to these problems, Patent Document 1 proposes a single crystal pulling apparatus that blows away and removes deposits on the surface of a wire by providing an air nozzle in the pull chamber and blowing air from the air nozzle to the wire.
しかし、同文献に提案された単結晶引き上げ装置では、付着物の除去を単なる空気の吹き付けに頼っているため、ワイヤを構成する線材の間に付着物が入り込んでいた場合、その付着物を除去することは困難である。特に、単結晶引き上げ中に発生したSiOガスなどが昇華し、そのSiO凝固物などがワイヤに付着した場合、付着物であるSiO凝固物は、単に空気を吹き付けてもワイヤから除去することができない。 However, the single crystal pulling device proposed in the same document relies on mere air blowing to remove the deposits. If deposits enter between the wires constituting the wire, the deposits are removed. It is difficult to do. In particular, when SiO gas generated during single crystal pulling sublimates and the SiO solidified material adheres to the wire, the SiO solidified material that is a deposited material cannot be removed from the wire even by simply blowing air. .
さらに、前記特許文献1に提案された単結晶引き上げ装置では、ワイヤから吹き飛ばされた付着物がプルチャンバの内面に付着するおそれがあり、この付着物が単結晶引き上げ中に有転位化を誘発しかねない。 Furthermore, in the single crystal pulling apparatus proposed in Patent Document 1, the deposits blown off from the wire may adhere to the inner surface of the pull chamber, and this deposit may induce dislocation during the pulling of the single crystal. Absent.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、CZ法によりルツボ内の原料融液からシリコン単結晶を引き上げ育成する単結晶引き上げ装置において、単結晶引き上げ用のワイヤに付着した付着物を効率良く、確実に除去することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することができる単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the single crystal pulling apparatus for pulling and growing the silicon single crystal from the raw material melt in the crucible by the CZ method, the deposits attached to the single crystal pulling wire. It is an object of the present invention to provide a single crystal pulling wire cleaning device and a cleaning method thereof that can efficiently and reliably remove dislocations and prevent the occurrence of dislocation due to the deposits.
上記目的を達成するため、本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置は、内部にルツボを配置するメインチャンバと、前記メインチャンバの上端から切り離して退避が可能なプルチャンバと、単結晶引き上げ用のワイヤを前記プルチャンバの上端から前記プルチャンバ内に垂下させ昇降させるワイヤ昇降機構と、を備えた単結晶引き上げ装置に用いられる単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置であって、前記プルチャンバを前記メインチャンバから退避させた状態で、前記プルチャンバ内に垂下された前記ワイヤを、上壁および底壁に形成された挿通孔を通して貫通させる洗浄箱と、前記洗浄箱内で前記ワイヤに向け洗浄液を霧状にして噴射するノズルと、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a single crystal pulling wire cleaning apparatus according to the present invention includes a main chamber in which a crucible is disposed, a pull chamber that can be separated from an upper end of the main chamber, and a single crystal pulling device. And a wire lifting mechanism for lifting and lowering the wire from the upper end of the pull chamber into the pull chamber, wherein the pull chamber is retracted from the main chamber. In this state, the wire suspended in the pull chamber passes through the insertion holes formed in the upper wall and the bottom wall, and the cleaning liquid is sprayed in a mist toward the wire in the cleaning box. And a nozzle.
このような構成にすれば、ワイヤに霧状の洗浄液を噴射させることにより、ワイヤを構成する線材の間に洗浄液が浸透し、付着物として塵埃のみならずSiO凝固物などをワイヤ表面から浮き上がらせることができ、さらに、浮き上がった付着物を吹き飛ばすことができる。こうしてワイヤを洗浄し、ワイヤから付着物を確実に除去することが可能になる。 With such a configuration, by spraying the mist-like cleaning liquid onto the wire, the cleaning liquid penetrates between the wires constituting the wire, and not only dust but also SiO solidified matter is lifted from the wire surface as an adhering matter. Furthermore, it is possible to blow off the lifted deposits. In this way, it becomes possible to clean the wire and reliably remove deposits from the wire.
また、ワイヤに対して行う霧状の洗浄液の噴射が洗浄箱内で行われるため、洗浄箱によって洗浄液や付着物の飛散が抑えられる。これにより、ワイヤから吹き飛ばされた付着物が飛散してプルチャンバの内面に付着するのを抑制することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することが可能になる。 Moreover, since the spray of the mist-like cleaning liquid performed with respect to the wire is performed in the cleaning box, scattering of the cleaning liquid and deposits can be suppressed by the cleaning box. Thereby, it is possible to suppress the deposits blown off from the wire from being scattered and adhered to the inner surface of the pull chamber, and it is possible to prevent the occurrence of dislocation due to the deposits.
さらに、このようなワイヤからの付着物の除去は、ワイヤを単結晶引き上げ装置から取り外すことなしに行えるため、危険な高所作業を伴わず、所要時間の短縮を図ることができ、効率良く行うことが可能になる。 Furthermore, since the removal of the deposits from the wire can be performed without removing the wire from the single crystal pulling device, the required time can be shortened and the operation can be efficiently performed without a dangerous work at a high place. It becomes possible.
この洗浄装置は、前記洗浄箱内で噴射されて凝集した前記洗浄液を回収する廃液回収機構を備えることができる。 The cleaning apparatus may include a waste liquid recovery mechanism that recovers the cleaning liquid that has been sprayed and aggregated in the cleaning box.
上記洗浄装置において、洗浄箱をプルチャンバの下端や内部といった鉛直方向の適正な位置に容易に配置できるように、前記洗浄箱を昇降させる洗浄箱昇降機構を備えることが好ましい。 In the above cleaning apparatus, it is preferable to include a cleaning box lifting / lowering mechanism that lifts and lowers the cleaning box so that the cleaning box can be easily disposed at an appropriate vertical position such as the lower end or inside of the pull chamber.
上記洗浄装置では、洗浄箱をプルチャンバに対して水平方向の適正な位置に容易に規制できるように、前記洗浄箱を前記プルチャンバに対して水平方向で位置決めする位置決め部材を備えることが好ましい。 Preferably, the cleaning apparatus includes a positioning member that positions the cleaning box in the horizontal direction with respect to the pull chamber so that the cleaning box can be easily restricted to an appropriate position in the horizontal direction with respect to the pull chamber.
上記洗浄装置において、ノズルから噴射させる霧状の洗浄液の量やその噴射圧を調整できるように、前記ノズルは、空気を噴き出すエアノズルと、このエアノズルの前方に配置されたディフューザノズルと、前記エアノズルと前記ディフューザノズルの間に開口し前記洗浄液を供給する洗浄液供給口と、から構成されることが好ましい。 In the cleaning device, the nozzle includes an air nozzle that blows out air, a diffuser nozzle disposed in front of the air nozzle, and the air nozzle so that the amount of mist-like cleaning liquid sprayed from the nozzle and its spray pressure can be adjusted. A cleaning liquid supply port that opens between the diffuser nozzles and supplies the cleaning liquid is preferable.
上記洗浄装置では、前記洗浄液としてアルコールまたはアセトンを用いるのがよい。 In the cleaning apparatus, alcohol or acetone is preferably used as the cleaning liquid.
上記洗浄装置において、ワイヤが洗浄箱に接触したり、洗浄箱がプルチャンバの内面に接触しても、ワイヤの表面やプルチャンバの内面が金属不純物で汚染されないように、前記洗浄箱が樹脂で構成されることが好ましい。 In the above cleaning apparatus, the cleaning box is made of resin so that the wire surface and the inner surface of the pull chamber are not contaminated with metal impurities even if the wire contacts the cleaning box or the cleaning box contacts the inner surface of the pull chamber. It is preferable.
上記洗浄装置では、複数の単結晶引き上げ装置に機動的に対応できるように、走行機構を備えることが好ましい。 In the said washing | cleaning apparatus, it is preferable to provide a traveling mechanism so that it can respond to a some single crystal pulling apparatus flexibly.
また、上記目的を達成するため、本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄方法は、内部にルツボを配置するメインチャンバと、前記メインチャンバの上端から切り離して退避が可能なプルチャンバと、単結晶引き上げ用のワイヤを前記プルチャンバの上端から前記プルチャンバ内に垂下させ昇降させるワイヤ昇降機構と、を備えた単結晶引き上げ装置に用いられる単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄方法であって、前記プルチャンバを前記メインチャンバから退避させた後、前記プルチャンバ内に垂下された前記ワイヤを、洗浄箱の上壁および底壁に形成された挿通孔を通して前記洗浄箱に貫通させ、前記ワイヤ昇降機構により前記ワイヤを上昇させながら、前記洗浄箱内に配設されたノズルから前記ワイヤに向け洗浄液を霧状にして噴射させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for cleaning a single crystal pulling wire according to the present invention includes a main chamber in which a crucible is disposed, a pull chamber that can be separated from the upper end of the main chamber, and a single crystal pulling method. And a wire lifting mechanism that lifts and lowers the wire for pulling from the upper end of the pull chamber into the pull chamber, wherein the pull chamber is the main chamber. The wire suspended in the pull chamber is passed through the cleaning box through insertion holes formed in the upper wall and the bottom wall of the cleaning box, and the wire is lifted by the wire lifting mechanism. The spray of the cleaning liquid is sprayed from the nozzle disposed in the cleaning box toward the wire. And wherein the door.
このような洗浄方法によっても、上述した洗浄装置と同様に、単結晶引き上げ用のワイヤに付着した付着物を効率良く、確実に除去することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することができる。 Even with such a cleaning method, it is possible to efficiently and surely remove deposits adhering to the single crystal pulling wire as in the above-described cleaning apparatus, and occurrence of dislocation due to the deposits. Can be prevented.
本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法によれば、洗浄液を霧状にしてワイヤに噴射させることにより、ワイヤ表面から塵埃やSiO凝固物などの付着物を浮き上がらせ、吹き飛ばすことができるため、ワイヤから付着物を確実に除去することが可能になる。また、洗浄箱によって洗浄液や付着物の飛散が抑えられるため、ワイヤから吹き飛ばされた付着物が飛散してプルチャンバの内面に付着するのを抑制することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することが可能になる。さらに、ワイヤからの付着物の除去は、ワイヤを単結晶引き上げ装置から取り外すことなしに行えるため、効率良く行うことが可能になる。 According to the single crystal pulling wire cleaning apparatus and cleaning method of the present invention, the cleaning liquid is sprayed onto the wire in the form of a mist to lift and blow off deposits such as dust and SiO solidified material from the wire surface. Therefore, it is possible to reliably remove deposits from the wire. Also, since the cleaning box suppresses the scattering of cleaning liquid and deposits, the deposits blown off from the wire can be prevented from scattering and adhering to the inner surface of the pull chamber. Can be prevented. Furthermore, since the deposits can be removed from the wire without removing the wire from the single crystal pulling apparatus, it can be efficiently performed.
以下に、本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法について、その実施形態を詳述する。 Below, the embodiment is explained in full detail about the washing | cleaning apparatus of the wire for single crystal pulling of this invention, and its washing | cleaning method.
図2は、本発明の一実施形態であるワイヤ洗浄装置を配備した単結晶引き上げ装置の全体構成を模式的に示す図である。同図において、単結晶引き上げ装置自体の構成は前記図1に示したものと同じであり、それと同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the entire configuration of a single crystal pulling apparatus provided with a wire cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, the structure of the single crystal pulling apparatus itself is the same as that shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same structure, and overlapping description is omitted as appropriate.
図2に示すように、プルチャンバ2は、メインチャンバ1に隣接して立設された支柱18に、アーム部材19を介して水平方向に旋回可能に支持されており、支柱18を中心に旋回することにより、メインチャンバ1の上端に連結された位置と、メインチャンバ1から切り離して退避した位置とに配置され得る。図2では、プルチャンバ2がメインチャンバ1から退避した状態を実線で示し、メインチャンバ1に連結された状態を一点鎖線で示している。
As shown in FIG. 2, the
プルチャンバ2がメインチャンバ1に連結された状態では、シリコン単結晶の引き上げ育成が行われる。プルチャンバ2がメインチャンバ1から退避した状態では、プルチャンバ2内に引き上げられたシリコン単結晶の冷却および取り出し、並びに種結晶の付け替えが行われる。さらに、その退避状態で、ワイヤ洗浄装置20を用いて単結晶引き上げ用のワイヤ8に付着した付着物を除去する洗浄が行われる。
In the state where the
ワイヤ洗浄装置20は、本体ユニット21と、この本体ユニット21の上方に配置された洗浄ユニット22とから構成される。洗浄ユニット22は、本体ユニット21に対し、モータまたはシリンダなどで構成される昇降機23を介して鉛直方向に昇降が可能であり、上昇によってプルチャンバ2の下端に配置したり、プルチャンバ2の内部に挿入されその上部にまで配置することができる。また、本体ユニット21には、単結晶引き上げ装置が設置された床Gの上を洗浄ユニット22と一体で走行できるように、キャスター24が設けられている。キャスター24に替えて、モータ駆動する車輪を設けてもよい。
The
図3は、ワイヤ洗浄装置を構成する洗浄ユニットの構造を示す縦断面図である。同図に示すように、洗浄ユニット22は、ワイヤ8に対し実質的に洗浄を行う円筒状の洗浄箱31を備える。この洗浄箱31は、プルチャンバ2内に挿入されてもプルチャンバ2の内面と接触しないように、その外径がプルチャンバ2の内径よりも小さく設定されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a cleaning unit constituting the wire cleaning device. As shown in the figure, the
洗浄箱31の上壁31aおよび底壁31bには、その中心軸上に、挿通孔32、33が形成されている。洗浄箱31は、プルチャンバ2内に垂下されたワイヤ8を、上壁31aの挿通孔32および底壁31bの挿通孔33を通して貫通させることができる。各挿通孔32、33は、ワイヤ8の先端に取り付けられた図示しない種結晶ホルダが通過できる大きさが必要である。
Insertion holes 32 and 33 are formed on the central axis of the
また、洗浄箱31の側壁31cには、洗浄箱31の中心軸に向け、洗浄液を霧状にして噴射するノズル41が設けられている。このノズル41は、空気を噴き出すエアノズル42と、このエアノズル42の前方に配置されたディフューザノズル43と、これらの間に開口する洗浄液供給口44と、から構成される。エアノズル42は、先端が細く絞られており、図示しない本体ユニットからエア供給管45を通じて空気が供給される。洗浄液供給口44は、同じく本体ユニットから洗浄液供給管46を通じて洗浄液が供給される。洗浄液としては、アルコールまたはアセトンを適用することができる。
A
このような構成のノズル41では、エアノズル42からディフューザノズル43に向けて空気が高速で噴き出され、この空気の流れによって生じた負圧の作用で、洗浄液供給口44から洗浄液が吸引され霧状になって空気と混合し、ディフューザノズル43を通じ霧状の洗浄液が空気とともに噴射される。このノズル41は、エアノズル42に供給する空気の流量を適宜調節することにより、噴射させる霧状の洗浄液の量やその噴射圧を簡単に調整することができる。
In the
このとき、使用される空気は、通常、微量ではあるが油分を含んでいるため、例えば、洗浄液と混合した後に長い配管を経ることになると、その油分が洗浄液に溶け込んで配管内に堆積し、目詰まりを起こすおそれがある。上記のノズル41では、噴射する直前に、洗浄液と空気とを混合するものであるため、そのような目詰まりの心配がない。
At this time, since the air used usually contains a small amount of oil, for example, when mixed with the cleaning liquid and then through a long pipe, the oil dissolves in the cleaning liquid and accumulates in the pipe. There is a risk of clogging. Since the
ここで、洗浄箱31の底壁31bからは、挿通孔33の周縁から上方に向けて環状部34が突出しており、ノズル41から噴射された霧状の洗浄液は、洗浄箱31内で凝集し、環状部34によって堰き止められて洗浄箱31の底壁31b上に蓄積される。洗浄箱31の底壁31bには、その凝集した洗浄液を廃液として洗浄箱31の外部に排出するために、廃液排出口61が複数形成されている。各廃液排出口61には廃液排出管62が接続され、この廃液排出管62は、図示しない本体ユニットが備える廃液回収タンクにつながっている。
Here, an
また、洗浄箱31の上壁31aからは、挿通孔32の周縁から上方に向けて筒状部35が突出しており、この筒状部35の上端には、ドーナツ状の円板部材36が連結されている。この円板部材36は、その外径がプルチャンバ2の内径よりも僅かに小さく設定されている。これにより、ワイヤ8の洗浄に際し、洗浄ユニット22がプルチャンバ2の下端に配置されたり、プルチャンバ2の内部に挿入されたときは、円板部材36がプルチャンバ2内で水平方向の位置を規制され、その結果、洗浄箱31をプルチャンバ2に対して水平方向で位置決めすることが可能になる。
A
このような洗浄ユニット22を構成する洗浄箱31、ノズル41、エア供給管45、洗浄液供給管46、廃液排出管62、円板部材36などは、樹脂で構成されている。例えば、エア供給管45などの配管には、柔軟なPU(ポリウレタン)などを適用できる。洗浄箱31やノズル41や円板部材36としては、FEP(フッ素樹脂)、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)、PVC(ポリ塩化ビニル)などを用いるとよい。これにより、ワイヤ8の洗浄に際し、ワイヤ8が洗浄ユニット22に接触したり、洗浄ユニット22がプルチャンバ2の内面に接触しても、ワイヤ8の表面やプルチャンバ2の内面が金属不純物で汚染される心配はない。
The
このような構成のワイヤ洗浄装置を用いた本発明の洗浄方法を、前記図2〜図3を参照して以下に説明する。先ず、前記図2に示すように、プルチャンバ2をメインチャンバ1から退避させ、ワイヤ昇降機構11の駆動によりワイヤ8をプルチャンバ2内に垂下させる。このプルチャンバ2の下方にワイヤ洗浄装置20を配置し、昇降機23の駆動により洗浄ユニット22を上昇させてプルチャンバ2内に挿入し、プルチャンバ2内の上部に配置する。
The cleaning method of the present invention using the wire cleaning apparatus having such a configuration will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, the
これにより、前記図3に示すように、洗浄箱31は、上壁31aの挿通孔32および底壁31bの挿通孔33を通してワイヤ8を貫通させつつ、円板部材36によりプルチャンバ2内で水平方向の位置決めがされた状態になる。
As a result, as shown in FIG. 3, the
この状態から、エア供給管45に空気を供給するとともに、洗浄液供給管46に洗浄液を供給する。これにより、ノズル41からワイヤ8に向け霧状の洗浄液が空気とともに噴射される。ノズル41から噴射された霧状の洗浄液は、ワイヤ8を構成する線材の間に浸透し、粉塵やSiO凝固物などの付着物をワイヤ8の表面から浮き上がらせることができる。さらに、霧状の洗浄液とともにノズル41から噴射された空気により、その浮き上がった付着物を吹き飛ばすことができる。こうしてワイヤ8を洗浄し、ワイヤ8から付着物を確実に除去することが可能になる。
From this state, air is supplied to the
これと合わせて、前記図2に示すワイヤ昇降機構11の駆動に伴ってワイヤ8を徐々に上昇させることにより、ワイヤ8を軸方向の全域に亘って洗浄することができる。このとき、ワイヤ回転機構も駆動させてワイヤ8を回転させれば、ワイヤ8の周方向全域に霧状の洗浄液が噴射されることから、付着物の除去効果を高めることができる。また、付着物の除去効果をより高めるために、ワイヤ8の昇降を繰り返すこともできる。
In addition to this, the
その際、ワイヤ8に対して行う霧状の洗浄液の噴射が洗浄箱31の内部で行われるため、洗浄箱31によって洗浄液や付着物の飛散が抑えられる。これにより、ワイヤ8から吹き飛ばされた付着物が飛散してプルチャンバ2の内面に付着するのを抑制することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することが可能になる。
At that time, since the spray of the mist-like cleaning liquid performed on the
しかも、このようなワイヤ8からの付着物の除去は、ワイヤ8を単結晶引き上げ装置のワイヤ引き上げ機構11から取り外すことなしに行えるため、危険な高所作業を伴わず、所要時間の短縮を図ることができ、効率良く行うことが可能になる。
Moreover, since the removal of the deposits from the
また、洗浄箱31の底壁31b上には、ノズル41から噴射されて凝集した洗浄液が蓄積されるが、この凝集した洗浄液は、廃液排出口61から廃液として排出され、廃液排出管62を通じて回収することができる。
The aggregated cleaning liquid sprayed from the
このようなワイヤ洗浄装置20は、本体ユニット21にキャスター24が設けられているため、複数の単結晶引き上げ装置が存在する場合、個々の単結晶引き上げ装置に機動的に対応することができる。一方、前記特許文献1に提案された単結晶引き上げ装置では、プルチャンバに、ワイヤから付着物を除去するためのエアノズルを設ける必要がある。このことから、本実施形態のワイヤ洗浄装置20は、単結晶引き上げ装置に特別な洗浄機構を設ける必要がないため、前記特許文献1に提案された単結晶引き上げ装置と比較して、コストを低減できる点でも有利である。
In such a
上述した実施形態では、前記図3に示すように、洗浄ユニット22をプルチャンバ2の内部に配置させた状態でワイヤ8の洗浄を行っているが、図4に示すように、洗浄ユニット22をプルチャンバ2の下端に配置させた状態でワイヤ8の洗浄を行うこともできる。この場合、前記図2に示す昇降機23によって洗浄ユニット22の上昇量を調整すればよい。
In the embodiment described above, the
本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法による効果を確認するため、以下の試験を行った。本発明例として、前記図2〜図3に示すワイヤ洗浄装置を用い、上述した方法で霧状の洗浄液の噴射によるワイヤ洗浄を実施した。洗浄液には、クリンソルブ(R)を用いた。また、比較例として、単結晶引き上げ装置のワイヤ引き上げ機構に対してワイヤの取り外しおよび取り付けを伴う洗浄液への浸漬によるワイヤ洗浄を実施した。 In order to confirm the effects of the single crystal pulling wire cleaning apparatus and the cleaning method of the present invention, the following tests were conducted. As an example of the present invention, wire cleaning by spraying a mist-like cleaning liquid was performed by the method described above using the wire cleaning apparatus shown in FIGS. Cleansolve (R) was used as the cleaning liquid. In addition, as a comparative example, wire cleaning was performed by dipping in a cleaning liquid accompanied by wire removal and attachment to the wire pulling mechanism of the single crystal pulling apparatus.
その結果、比較例のワイヤ洗浄の場合は、ワイヤの取り外し、洗浄、およびワイヤの取り付けにわたる一連の作業に1時間を要したが、本発明例のワイヤ洗浄の場合は、所要時間が20分程度であった。すなわち、本発明例のワイヤ洗浄では、洗浄に要する時間を格段に短縮することができた。 As a result, in the case of cleaning the wire of the comparative example, one hour was required for a series of operations ranging from wire removal, cleaning, and wire attachment. In the case of the wire cleaning of the present invention, the time required was about 20 minutes. Met. That is, in the wire cleaning of the example of the present invention, the time required for the cleaning can be remarkably shortened.
また、本発明例のワイヤ洗浄において、洗浄に使用する前と後の洗浄液に含まれるパーティクルの数を測定し、ワイヤから付着物が除去された度合いを調査した。このとき、使用前と後の洗浄液から3回ずつサンプル液を採取し、各サンプル液について液中パーティクルカウンタでパーティクルの個数を測定し、3回の測定結果の平均値で評価を行った。 Further, in the wire cleaning of the example of the present invention, the number of particles contained in the cleaning liquid before and after being used for cleaning was measured, and the degree to which deposits were removed from the wire was investigated. At this time, the sample solution was collected three times from the cleaning solution before and after use, the number of particles was measured for each sample solution with a particle counter in the solution, and the average value of the three measurement results was evaluated.
図5は、使用前後の洗浄液に含まれるパーティクルの個数を、使用前の洗浄液に含まれるパーティクルの個数を基準(1)として表した図である。同図に示すように、いずれのパーティクルサイズでも使用後の洗浄液は、除去された付着物に対応してパーティクルの個数が増加したことがわかる。例えば、サイズが2μmのパーティクルはその個数が50倍以上に増加し、0.2μmのパーティクルでもその個数が3倍以上増加した。すなわち、本発明例のワイヤ洗浄では、ワイヤから付着物を十分に除去することができた。 FIG. 5 is a diagram showing the number of particles contained in the cleaning liquid before and after use, with the number of particles contained in the cleaning liquid before use as a reference (1). As shown in the figure, it can be seen that the cleaning liquid after use increased in the number of particles corresponding to the removed deposits at any particle size. For example, the number of particles having a size of 2 μm increased more than 50 times, and the number of particles having a size of 0.2 μm increased more than 3 times. That is, in the wire cleaning of the example of the present invention, deposits could be sufficiently removed from the wire.
さらに、本実施例のワイヤ洗浄を施した後、単結晶の引き上げ育成を行った結果、有転位化が発生することなく、品質上で問題のないシリコン単結晶を製造することができた。 Further, after the wire cleaning of this example was performed, the single crystal was pulled and grown, and as a result, dislocation was not generated and a silicon single crystal having no problem in quality could be produced.
本発明の単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置およびその洗浄方法によれば、洗浄液を霧状にしてワイヤに噴射させることにより、ワイヤ表面から付着物を浮き上がらせ、吹き飛ばすことができるため、ワイヤから付着物を確実に除去することが可能になる。また、洗浄箱によって洗浄液や付着物の飛散が抑えられるため、ワイヤから吹き飛ばされた付着物が飛散してプルチャンバの内面に付着するのを抑制することができ、その付着物に起因する有転位化の発生を防止することが可能になる。さらに、ワイヤからの付着物の除去は、ワイヤを単結晶引き上げ装置から取り外すことなしに、効率良く行うことが可能になる。 According to the single crystal pulling wire cleaning apparatus and cleaning method of the present invention, the cleaning liquid can be sprayed onto the wire in the form of a mist so that the deposits can be lifted and blown off from the wire surface. The kimono can be reliably removed. Also, since the cleaning box suppresses the scattering of cleaning liquid and deposits, the deposits blown off from the wire can be prevented from scattering and adhering to the inner surface of the pull chamber. Can be prevented. Furthermore, the removal of the deposits from the wire can be efficiently performed without removing the wire from the single crystal pulling apparatus.
1:メインチャンバ、 2:プルチャンバ、
3:ルツボ、 3a:石英ルツボ、 3b:黒鉛ルツボ
4:支持軸、 5:ヒータ、 6:断熱材、 7:熱遮蔽体、
8:ワイヤ、 9:種結晶ホルダ、 10:種結晶、
11:ワイヤ昇降機構、 12:リール、 13:駆動モータ、
14:パージガス導入口、 15:排気口、
16:原料融液、 17:シリコン単結晶、
18:支柱、 19:アーム部材、
20:ワイヤ洗浄装置、 21:本体ユニット、 22:洗浄ユニット、
23:昇降機、 24:キャスター、
31:洗浄箱、 31a:上壁、 31b:底壁、 31c:側壁、
32:上壁の挿通孔、 33:底壁の挿通孔、
34:環状部、 35:筒状部、 36:円板部材、
41:ノズル、 42:エアノズル、 43:ディフューザノズル、
44:洗浄液供給口、45:エア供給管、 46:洗浄液供給管、
61:廃液排出口、 62:廃液排出管
1: main chamber, 2: pull chamber,
3: crucible, 3a: quartz crucible, 3b: graphite crucible 4: support shaft, 5: heater, 6: heat insulating material, 7: heat shield,
8: Wire, 9: Seed crystal holder, 10: Seed crystal,
11: Wire lifting mechanism, 12: Reel, 13: Drive motor,
14: purge gas introduction port, 15: exhaust port,
16: Raw material melt, 17: Silicon single crystal,
18: support, 19: arm member,
20: Wire cleaning device, 21: Main unit, 22: Cleaning unit,
23: Elevator, 24: Caster,
31: Washing box, 31a: Upper wall, 31b: Bottom wall, 31c: Side wall,
32: Top wall insertion hole, 33: Bottom wall insertion hole,
34: annular portion, 35: cylindrical portion, 36: disc member,
41: nozzle, 42: air nozzle, 43: diffuser nozzle,
44: Cleaning liquid supply port, 45: Air supply pipe, 46: Cleaning liquid supply pipe,
61: Waste liquid discharge port, 62: Waste liquid discharge pipe
Claims (9)
前記プルチャンバを前記メインチャンバから退避させた状態で、前記プルチャンバ内に垂下された前記ワイヤを、上壁および底壁に形成された挿通孔を通して貫通させる洗浄箱と、
前記洗浄箱内で前記ワイヤに向け洗浄液を霧状にして噴射するノズルと、を備えたことを特徴とする単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄装置。 A main chamber in which a crucible is disposed; a pull chamber that can be separated from the upper end of the main chamber and retractable; a wire lifting mechanism that lifts and lowers a single crystal pulling wire from the upper end of the pull chamber into the pull chamber; A single crystal pulling wire cleaning device used for a single crystal pulling device comprising:
With the pull chamber retracted from the main chamber, a cleaning box that allows the wire suspended in the pull chamber to pass through insertion holes formed in the upper wall and the bottom wall;
A cleaning apparatus for a single crystal pulling wire, comprising: a nozzle for spraying a cleaning liquid in a mist form toward the wire in the cleaning box.
前記プルチャンバを前記メインチャンバから退避させた後、
前記プルチャンバ内に垂下された前記ワイヤを、洗浄箱の上壁および底壁に形成された挿通孔を通して前記洗浄箱に貫通させ、
前記ワイヤ昇降機構により前記ワイヤを上昇させながら、前記洗浄箱内に配設されたノズルから前記ワイヤに向け洗浄液を霧状にして噴射させることを特徴とする単結晶引き上げ用ワイヤの洗浄方法。 A main chamber in which a crucible is disposed; a pull chamber that can be separated from the upper end of the main chamber and retractable; a wire lifting mechanism that lifts and lowers a single crystal pulling wire from the upper end of the pull chamber into the pull chamber; A method for cleaning a single crystal pulling wire used in a single crystal pulling apparatus comprising:
After retracting the pull chamber from the main chamber,
The wire suspended in the pull chamber is passed through the cleaning box through insertion holes formed in the upper wall and the bottom wall of the cleaning box,
A method for cleaning a single crystal pulling wire, characterized in that a cleaning liquid is sprayed in a mist form from a nozzle disposed in the cleaning box while the wire is raised by the wire lifting mechanism.
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