JPH0791146B2 - シリコン単結晶製造用加熱炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、いわゆるチョクラルスキー法に基づいてシリ
コン単結晶を引き上げ形成するさいに適用される加熱炉
に関する。

〔従来の技術〕

いわゆるチョクラルスキー法は、加熱炉によって溶融さ
れたシリコン溶融液に種結晶を接触させ、この種結晶を
引き上げながら、シリコン単結晶を成長、形成する方法
である。この方法によつて形成されたシリコン単結晶を
加熱炉から取り出す場合、従来はこの単結晶を引き上げ
装置によって加熱炉外まで引き上げるようにしている。
すなわち、単結晶の下端が加熱炉最上部に位置されるゲ
ートチャンバよりもさらに上に位置されるまで引き上げ
られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、シリコン単結晶の歩留りを向上するには、で
きるだけ長さの大きなシリコン単結晶を得る必要があ
る。

上記したように、従来はシリコン単結晶の下端が加熱炉
外に完全に露出するまで該結晶を引き上げていたので、
大きな長さの単結晶を得ようとする場合、加熱炉が配設
されたクリーンルームの天井高さと引き上げ装置の設置
高さを十分に高くする必要があり、このためクリーンル
ームおよび引き上げ装置が大型化かつ高コスト化すると
いう不都合を生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、ゲートチャンバと、このゲートチャンバの下方に位
置されるトップチャンバと、このトップチャンバの下方
に位置されるメインチャンバとに分割された炉体と、上
記ゲートチャンバを上下動可能に支持する手段と、上記
トップチャンバを上記メインチャンバに対する載置域外
に、かつ水平方向に退避可能に支持する手段とを有した
チャンバ支持手段とを備えている。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明に係るシリコン単結晶製造用加熱炉の
一実施例を示している。

同図に示すようにこの実施例に係る加熱炉は、炉体１と
支持装置２とから構成されている。

炉体１は、ゲートチャンバ３と、このチャンバ３の下方
に位置されるトップチャンバ４と、このトップチャンバ
４の下方に位置されるメインチャンバ５とに分割されて
いる。

一方支持装置２は、炉体１の側方に併設された支持柱６
と、この支持柱６にそれぞれ回動可能にかつ上下動可能
に支承された上部ホルダ７および下部ホルダ８と、これ
らのホルダ7,8間において上記支持柱６に上下動可能に
支承された上部アーム９および下部アーム10と、上記支
持柱６に対し平行配置されたシリンダ11とを備えてい
る。そして前記ゲートチャンバ３は、上部ホルダ７に、
またトップチャンバ４は下部ホルダ８にそれぞれ固定さ
れている。

上記シリンダ11のロッド11aの先端部には、押上げブロ
ック12が固定されている。上記ブロック12は、小径部12
a、12cと大径部12bを有し、小径部12aは下部アーム10に
上下動可能に嵌入されている。また、小径部12cは上部
アーム９に上下動可能に嵌入されている。そして、シリ
ンダ11が縮退されている状態において、上記ブロック12
の小径部12aの上面と上部アーム９の下面間にはギャッ
プd₁が形成され、該ブロック12の大径部12bの上面と下
部アーム10の下面間にはギャップd₂（＞d₁）が形成され
ている。

そしてブロック12cの先端に設けられたストッパ13は図
示したシリンダ縮退時において上部アーム９を下方に押
圧している。

また、この実施例では、上記ギャップd₁が5mmに、また
ギャップd₂が20mmにそれぞれ設定されている。

上記メインチャンバ５の内部には多結晶シリコン14を収
容させた容器（るつぼ）15が配設され、かつこの容器の
周囲に図示されていないヒータが配設されている。上記
容器15内の多結晶シリコン14は上記ヒータで加熱されて
溶融される。

上記チャンバ3,4および５を貫通する引き上げシャフト1
6は、図示されていない引き上げ機構によって上下動さ
れ、かつ中心軸線まわりに回転される。

つぎに、本実施例の作用について第２図〜第６図を参照
して説明する。

まず、上記引き上げシャフト16の先端に種結晶17が取付
けられ、しかるのち該結晶17が多結晶シリコン14に接触
するまで、このシャフト16が下降される。その後、上記
シャフト16が回転しながら引き上げられ、これに伴って
その引き上げ方向にシリコン単結晶が成長していく。そ
して、この引き上げ処理によって得られたシリコン単結
晶のインゴット18は、つぎのようにして炉体１から取り
出される。

すなわち、まず第２図に示すように形成されたインゴッ
ト18の下端高さがトップチャンバ４の上端高さより若干
大きくなるまで上記シャフト16が上動される。

つぎに、シリンダ11が上方作動される。これによって前
記ブロック12が5mm上昇した時点で前記ギャップd₁が消
失する。ギャップd₁がなくなると、ブロック12の小径部
12aの上面とアーム９の下面とが当接するので、以後、
シリンダ11の上動に伴ってゲートチャンバ３が上動され
る。

その後、ゲートチャバ３がd₂−d₁（＝15mm）だけ上動さ
れると、前記ギャップd₂が消失してブロック12の大径部
12bの上面とアーム10の下面とが当接する（第２図参
照）。

第２図に示す位置から、さらにシリンダ12が上動される
と、距離15mmを保持した状態でチャンバ3,4が一体的に
上昇される（第３図参照）。

以後、トップチャンバ４とメインチャンバ５とのなす間
隔が所定の大きさ（たとえば20mm）になった時点でシリ
ンダ11の作動が停止される。ついで、トップチャンバ４
が第４図に示すように支持柱６を中心軸として水平旋回
され、これによってトップチャンバ４が、メインチャン
バ５に対する載置域外の位置まで退避される。つぎに、
第５図に示すようにゲートチャンバ３の上端がインゴッ
ト18の下端よりも低く位置されるまで、シリンダ11が下
動される。この状態では、インゴット18が炉体１から完
全露出されている。そこで、第６図に示すようにゲート
チャンバ３をメインチャンバ５の上方から側方に旋回さ
せれば、インゴット18を容易に取り出すことができる。
つまり、インゴット18がゲートチャンバ３内にあるよう
な低位置にもかかわらず（第４図参照）、トップチャン
バ４を水平旋回させ、ゲートチャンバ３を下動させるこ
とで、インゴット18を取り出すことができるわけであり
（第５図参照）、ゲートチャンバ３の高さ分だけインゴ
ット18の上昇ストロークが小さくてすみ、加熱炉が設置
された部屋を低くすることができる。

なお、上記実施例では、シリンダ11の上下動操作および
チャンバ3,4の旋回操作を手動で行っているが、これを
シーケンス制御によって自動的に行なうことも当然可能
である。

〔発明の効果〕

上記するように、本発明によれば、シリコン単結晶を炉
体の上方まで引き上げることなく取り出すことができ
る。したがって、クリーンルームの天井を高くすること
なく従来よりも長いシリコン単結晶を取り出すことが可
能であり、これにより製品の分留りを著しく向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るシリコン単結晶製造用加熱炉の
一実施例を示した正面図、第２図、第３図、第４図、第
５図および第６図は、それぞれ第１図に示したシリコン
単結晶製造用加熱炉の作用を説明した図である。 １……炉体、２……支持装置、３……ゲートチャンバ、
４……トップチャンバ、５……メインチャンバ、６……
支持柱、７……上部ホルダ、８……下部ホルダ、９……
上部アーム、10……下部アーム、11……シリンダ、11a
……ロッド、12……押上げブロック、12a……小径部、1
2b……大径部、13……ストッパ、14……多結晶シリコ
ン、15……容器、16……引き上げシャフト、17……種結
晶、18……インゴット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン単結晶を引き上げ成長させる際に
   使用される加熱炉であって、 ゲートチャンバと、このゲートチャンバの下方に位置さ
   れるトップチャンバと、このトップチャンバの下方に位
   置されるメインチャンバとに分割された炉体と、 上記ゲートチャンバを上下動可能に支持する手段と、上
   記トップチャンバを上記メインチャンバに対する載置域
   外に、かつ水平方向に退避可能に支持する手段とを有し
   たチャンバ支持手段 とを備えることを特徴とするシリコン単結晶製造用加熱
   炉。