JP3632526B2 - 単結晶引上げ機の不活性ガス排気系のセパレータタンク洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単結晶引上げ機に供給された不活性ガスを吸引して排出する排気系に関する。更に詳しくは排気系に設けられたセパレータタンクを洗浄する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単結晶引上げ機の不活性ガス排気系として、図３に示すようにシリコン単結晶棒の引上げ機１に排気管路２を介して水封式の真空ポンプ３が接続され、この真空ポンプ３により排気管路２を通して引上げ機１に供給された不活性ガス（例えば、Ａｒガス）が吸引されるように構成されたものが知られている。この不活性ガス排気系では、引上げ機１の上部に不活性ガスを引上げ機１内に供給する吸気管路４の一端が接続され、この吸気管路４の他端は不活性ガスを貯留するタンク（図示せず）に接続される。また真空ポンプ３内の封水５は循環ポンプ４によりセパレータタンク６及び封水クーラ７を通して循環され、セパレータタンク６の底部にはこのタンク６内の封水５を排出可能な封水排出管路８が接続され、この管路８には封水排出弁８ａが設けられる。更にセパレータタンク６には封水供給管路９が接続され、この管路９には封水供給弁９ａが設けられる。
【０００３】
このように構成された不活性ガス排気系では、引上げ機１によりシリコン単結晶棒を引上げるときには、吸気管路４から引上げ機１内に不活性ガスを供給し、この引上げ機１内の不活性ガスを真空ポンプ３により吸引して引上げ機１内が所定の負圧に保たれる。一方、引上げ機１内の不活性ガスにはＳｉＯやＳｉＯ_２等の粉塵が混入するため、この粉塵は排気管路２を通って真空ポンプ３内の封水５に混入する。このため、引上げ機１による単結晶棒の引上げ完了毎（１バッチ毎）に真空ポンプ３を停止し、封水排出弁８ａを開いてセパレータタンク６内の封水５を排出し、更に封水供給弁９ａを開いてセパレータタンク６に新たに粉塵を含まない封水５を供給している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の単結晶引上げ機の不活性ガス排気系では、封水を１バッチ毎に排出するだけであるため、封水に含まれる粉塵がセパレータタンク内に堆積し、封水がスラリー状になって封水の循環系を損傷するおそれがあった。
本発明の目的は、１バッチ毎にセパレータタンク内に堆積した粉塵を完全にかつ自動的に除去することができ、封水の循環系を損傷することのない、単結晶引上げ機の不活性ガス排気系のセパレータタンク洗浄装置を提供することにある。
【０００５】
【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、単結晶引上げ機１１に接続された排気管路１２と、この排気管路１２を通して引上げ機１１に供給された不活性ガスを吸引する水封式の真空ポンプ１３と、この真空ポンプ１３内の封水１５をセパレータタンク２３及び封水クーラ２６を通して循環させる循環ポンプ２５と、上記セパレータタンク２３内の封水１５を排出可能な封水排出弁３２とを備えた単結晶引上げ機の不活性ガス排気系の改良である。
その特徴ある構成は、セパレータタンク２３の側壁中央部に設けられた洗浄ノズル３３と、この洗浄ノズル３３に高圧の洗浄液３５を供給する洗浄液供給手段３４と、真空ポンプ１３の回転速度を検出する回転センサ３７と、セパレータタンク２３に設けられこのタンクに貯留された封水１５の量を検出する封水量センサ３８と、上記真空ポンプ１３及び封水量センサ３８の各検出出力に基づいて封水排出弁３２及び洗浄液供給手段３４を制御し、セパレータタンク２３内の封水１５を排出と洗浄ノズル３３からの洗浄液３５の噴射を複数回繰返すコントローラ３９とを備えたところにある。
【０００６】
この請求項１に記載されたセパレータタンク洗浄装置では、単結晶引上げ機１１を稼働して１本の単結晶棒の引上げが完了がすると、コントローラ３９は先ず真空ポンプ１３を停止し、セパレータタンク２３内の封水１５を排出する。次にコントローラ３９は洗浄液供給手段３４を作動して洗浄ノズル３３から洗浄液３５を噴射し、セパレータタンク２３に堆積した粉塵を洗浄液３５に混入させる。更にコントローラ３９は洗浄液供給手段３４を停止してセパレータタンク２３内の粉塵を含む洗浄液３５を排出した後に、セパレータタンク２３内に新たに粉塵を含まない封水１５を供給する。また洗浄ノズル３３からの洗浄液３５の噴射とセパレータタンク２３からの洗浄液３５の排出とを複数回繰返すので、セパレータタンク２３内に堆積した粉塵の殆ど全てを排出することができる。
【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。
この実施の形態では、引上げ機により引上げられる単結晶棒はシリコン単結晶棒である。図１に示すように、引上げ機１１はチャンバ１１ａと、このチャンバ１１ａの上端に接続されたケーシング１１ｂとを有する。上記チャンバ１１ａ内には図示しないがシリコン融液が貯留される石英るつぼや、この石英るつぼを包囲し上記シリコン融液を加熱するヒータ等が収容される。またケーシング１１ｂにはシリコン単結晶棒を引上げる引上げ手段１１ｃが設けられる。チャンバ１１ａの下面には排気管路１２を介して真空ポンプ１３が接続され、ケーシング１１ｂの上部には吸気管路１４が接続される。吸気管路１４の一端はケーシング１１ｂの上面に接続され、吸気管路１４の他端は不活性ガス（この実施の形態ではＡｒガス）が貯留されるタンク（図示せず）に接続される。
【０００９】
また排気管路１２は一端がチャンバ１１ａの下面に接続され他端が合流する一対の第１及び第２分岐管路１２ａ，１２ｂと、一端が第１及び第２分岐管路１２ａ，１２ｂの他端に接続され他端が液封式の真空ポンプ１３の入口に接続された集合管路１２ｃとを有する。なお、液封式の真空ポンプにメカニカルブースタを組合せて用いてもよい。
【００１０】
真空ポンプ１３より排気上流側の集合管路にはサイクロン１６が設けられ、このサイクロン１６の下端にはダストチャンバ１６ａが設けられる。このサイクロン１６によりＡｒガスに含まれるＳｉＯやＳｉＯ_２等の粉塵が分離され、分離された粉塵はダストチャンバ１６ａに貯留されるように構成される。但し、上記サイクロン１６は引上げ機１１内を所定の負圧に保つために、排気管１２の内径をサイクロン１６の入口直前であまり絞らないようにして圧力損失を少なくしている。このため、サイクロン１６による粉塵の分離能力はあまり高くない。
【００１１】
真空ポンプ１３は図２に示すように、ハウジング１７と、ハウジング１７内にこのハウジング１７の中心に対して偏心した状態で固定されたポートシリンダ１８と、ポートシリンダ１８の外周面に接した状態で等間隔に配設されかつポートシリンダ１８の外周面に対して摺動しながら回転可能な複数枚のロータ羽根１９とを有する。ポートシリンダ１８は同心状の外筒１８ａ及び内筒１８ｂを有し、外筒１８ａ及び内筒１８ｂ間の空間は一対の仕切り板１８ｃ，１８ｃにより吸入室１８ｄ及び吐出室１８ｅに区画される。また吸入室１８ｄは真空ポンプ１３の排気上流側の集合管路１２ｃに連通し、吐出室１８ｅは真空ポンプ１３の排気下流側の集合管路１２ｃに連通する。外筒１８ａには吸入室１８ｄを臨む吸入口１８ｆと、吐出室１８ｅを臨む吐出口１８ｇとがそれぞれ形成される。この真空ポンプ１３では、ロータ羽根１９が回転すると封水１５がハウジング１７の内周面に沿って流れ、ロータ羽根１９間に生じている空間（ロータポケット）内の封水１５表面がポンプ１３中心に向って動くので、Ａｒガスは吸入口１８ｆから吸引されて圧縮された後に吐出口１８ｇから排出されるようになっている。
【００１２】
また図１に戻って、真空ポンプ１３は第１モータ２１により駆動され、真空ポンプ１３の吐出室１８ｅ（図２）は集合管路１２ｃを介してセパレータタンク２３に接続される。このセパレータタンク２３の下部には循環管路２４の一端が接続され、循環管路２４の他端は真空ポンプ１３に接続される。循環管路２４には封水１５を循環させる循環ポンプ２５と、封水１５を冷却する封水クーラ２６と、循環管路２４内を流れる封水１５の流量を計測する流量計２７とが設けられる。またセパレータタンク２３の側壁上部には封水供給管路２８が接続され、封水供給管路２８にはこの管路２８を開閉可能な封水供給弁２９が設けられる。上記循環ポンプ２５は第２モータ２２により駆動される。
【００１３】
セパレータタンク２３の底部には封水排出管路３１が接続され、この封水排出管路３１にはこの管路３１を開閉可能な封水排出弁３２が設けられる。またセパレータタンク２３の側壁中央部には洗浄ノズル３３が設けられ、この洗浄ノズル３３は洗浄液供給手段３４に接続される。洗浄液供給手段３４は一端が洗浄ノズル３３に接続された洗浄液供給管路３４ａと、洗浄液供給管路３４ａの他端に接続され高圧（水圧：０．３〜０．５ＭＰａ程度）の洗浄液３５を発生する高圧洗浄液発生装置３４ｂと、洗浄液供給管路３４ａに設けられこの管路３４ａを開閉可能な洗浄液供給弁３４ｃとを有する。封水供給弁２９，封水排出弁３２及び洗浄液供給弁３４ｃは２ポート２位置切換の電磁弁であり、オンすると管路２８，３１，３４ａを開き、オフすると管路２８，３１，３４ａを閉じるように構成される。またセパレータタンク２３の上壁には回収管路３６の一端が接続され、回収管路３６の他端はＡｒガスを回収する回収タンク（図示せず）に接続される。
【００１４】
真空ポンプ１３にはロータ羽根１９（図２）の回転速度を検出する回転センサ３７が設けられ、セパレータタンク２３にはこのタンク２３に貯留された封水１５の量を検出する封水量センサ３８が設けられる。回転センサ３７及び封水量センサ３８の各検出出力はコントローラ３９の制御入力に接続され、コントローラ３９の制御出力は第１モータ２１，第２モータ２２，封水供給弁２９，封水排出弁３２及び洗浄液供給弁３４ａに接続される。なお、図１の符号４１及び４２は吸気管路１４及び集合管路１２ｃを流れるＡｒガスの流量をそれぞれ調整する電動式のコントロール弁であり、これらの弁４１，４２によりチャンバ１１ａ内の圧力が制御される。また符号４３及び４４は集合管路１２ｃを開閉するエア作動式のアングル弁である。更に符号４５は集合管路１２ｃの途中から分岐する第３分岐管路１２ｄの上端に設けられたフラッパバルブであり、このバルブ４５は排気管路１２内に堆積した粉塵が燃焼して排気管路１２内の圧力が急激に上昇したときに排気管路１２内を大気に開放するために設けられる。
【００１５】
このように構成されたセパレータタンク洗浄装置の動作を説明する。
単結晶引上げ機１１を稼働してシリコン単結晶棒を引上げるときには、吸気管路１４から引上げ機１１内に不活性ガスを供給し、この引上げ機１１内の不活性ガスを真空ポンプ１３により吸引して引上げ機１１内を所定の負圧に保つ。引上げ機１１内の不活性ガスにはＳｉＯやＳｉＯ_２等の粉塵が混入するため、この粉塵は排気管路１２を通って真空ポンプ１３内の封水１５に混入する。１本の単結晶棒の引上げが完了がすると、コントローラ３９は先ず真空ポンプ１３は停止させる。このとき回転センサ３７がこの真空ポンプ１３の停止を検出するので、コントローラ３９は封水排出弁３２をオンして封水排出管路３１を開く。これによりセパレータタンク２３内の粉塵が混入した封水１５が排出される。タンク２３内の封水１５の排出が完了すると、コントローラ３９は封水量センサ３８の検出出力に基づいて洗浄液供給弁３４ｃをオンして洗浄液供給管路３４ａを開く。これにより高圧洗浄液発生装置３４ｂが発生した所定の圧力の洗浄液３５が洗浄ノズル３３から噴射されるので、セパレータタンク２３に堆積した粉塵が洗浄液３５に混入する。
【００１６】
洗浄液供給弁３４ｃをオンしてから所定時間経過後、コントローラ３９は洗浄液供給弁３４ｃをオフして洗浄液供給管路３４ａを閉じ、同時に封水排出弁３２を開いて上記粉塵の混入した洗浄液３５を排出する。タンク２３内の洗浄液３５の排出が完了すると、コントローラ３９は封水量センサ３８の検出出力に基づいて洗浄液供給弁３４ｃをオンして再び洗浄ノズル３３から洗浄液３５を噴射してタンク２３内に堆積した粉塵を洗浄液３５に混入させる。コントローラ３９は上記タンク２３の洗浄及び洗浄液３５の排水を２〜４回繰返す。この結果、タンク２３内に堆積した粉塵の殆ど全てが洗浄液３５とともに排出されるので、コントローラ３９が封水供給弁２９をオンして新たに粉塵を含まない封水１５をタンク２３に供給したときに、この封水１５にタンク２３内に堆積した粉塵が混入することはなく、かつこの封水がスラリー状になることもない。従って、真空ポンプ１３や循環ポンプ２５を作動してもこれらのポンプ１３，２５が損傷することはない。
なお、この実施の形態では、不活性ガスとしてＡｒガスを挙げたが、窒素ガス等でもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、セパレータタンクの側壁中央部に洗浄ノズルを設け、洗浄液供給手段が洗浄ノズルに高圧の洗浄液を供給し、真空ポンプの回転速度を検出する回転センサ及び封水の量を検出する封水量センサの各検出出力に基づいてコントローラが封水排出弁及び洗浄液供給手段を制御してセパレータタンク内の封水を排出しかつ洗浄ノズルから洗浄液を噴射するように構成したので、単結晶引上げ機を稼働して１本の単結晶棒の引上げが完了がすると、コントローラは先ず真空ポンプを停止し、セパレータタンク内の封水を排出する。次にコントローラは洗浄液供給手段を作動して洗浄ノズルから洗浄液を噴射し、セパレータタンクに堆積した粉塵が洗浄液に混入させる。更にコントローラは洗浄液供給手段を停止してセパレータタンク内の粉塵を含む洗浄液を排出した後に、セパレータタンク内に新たに粉塵を含まない封水を供給する。この結果、新たにセパレータタンクに供給された封水にはセパレータタンク内に堆積した粉塵が混入することはなく、かつこの封水がスラリー状になることもない。この結果、真空ポンプや循環ポンプ等が損傷することはない。
また水封式の真空ポンプの停止時に、コントローラが洗浄液供給手段及び封水排出弁をそれぞれ制御して、洗浄ノズルからの洗浄液の噴射とセパレータタンクからの洗浄液の排出とを複数回繰返すように構成したので、セパレータタンク内に堆積した粉塵の殆ど全てを排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の不活性ガス排気系のセパレータタンク洗浄装置の構成図。
【図２】その不活性ガスを吸引する真空ポンプの横断面図。
【図３】従来例を示す図１に対応する構成図。
【符号の説明】
１１ 単結晶引上げ機
１２ 排気管路
１３ 真空ポンプ
１５ 封水
２３ セパレータタンク
２５ 循環ポンプ
２６ 封水クーラ
３２ 封水排出弁
３３ 洗浄ノズル
３４ 洗浄液供給手段
３５ 洗浄液
３７ 回転センサ
３８ 封水量センサ
３９ コントローラ

Claims (1)

1. 単結晶引上げ機(11)に接続された排気管路(12)と、前記排気管路(12)を通して前記引上げ機(11)に供給された不活性ガスを吸引する水封式の真空ポンプ(13)と、前記真空ポンプ(13)内の封水(15)をセパレータタンク(23)及び封水クーラ(26)を通して循環させる循環ポンプ(25)と、前記セパレータタンク(23)内の封水(15)を排出可能な封水排出弁(32)とを備えた単結晶引上げ機の不活性ガス排気系において、
   前記セパレータタンク(23)の側壁中央部に設けられた洗浄ノズル(33)と、
   前記洗浄ノズル(33)に高圧の洗浄液(35)を供給する洗浄液供給手段(34)と、
   前記真空ポンプ (13) の回転速度を検出する回転センサ (37) と、
   前記セパレータタンク (23) に設けられこのタンクに貯留された封水 (15) の量を検出する封水量センサ (38) と、
   前記真空ポンプ (13) 及び前記封水量センサ (38) の各検出出力に基づいて前記封水排出弁(32)及び前記洗浄液供給手段(34)を制御し、前記セパレータタンク(23)内の封水(15)の排出と前記洗浄ノズル(33)からの前記洗浄液(35)の噴射を複数回繰返すコントローラ(39)と
   を備えたことを特徴とするセパレータタンク洗浄装置。

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