半導体単結晶製造用の排気部材
【課題】たとえ炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスの排気管への流入が長期間続いたとしても、排気部材の内部表面への固着、アモルファス層の形成という現象を抑制することで、多大な工数を要する清掃作業を回避して、清掃作業を簡易かつ短時間で終了できる方法を提供する。
【解決手段】排気管２０等の排気部材の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気部材の被処理面に、鉄よりも化学的活性度の高いクロムでメッキ処理、ないしは、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施す。
【解決手段】排気管２０等の排気部材の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気部材の被処理面に、鉄よりも化学的活性度の高いクロムでメッキ処理、ないしは、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体単結晶製造用の排気部材に関し、特に、炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気管、各種制御弁、ダスト捕集トラップなどの排気部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来の実施技術）
近年、ディスクリート半導体デバイスなどに使用されるシリコンウェーハ、つまりＮ型の電気的特性を有し、揮発性のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコンウェーハの需要が高まっている。
【０００３】
ここで、Ｎ型の揮発性のドーパントとは、アンチモンＳｂ、赤燐Ｐ、砒素Ａｓなどである。低抵抗とは、２０／１０００Ωｃｍ以下となる抵抗値のことをいうものとする。
【０００４】
図１（ａ）は、シリコン単結晶製造装置１の構成を示す。この装置１では、ＣＺ炉２内に不活性ガスが供給され、炉内のガスを排気口４、５から排気管１０を介して、排気させつつ、ＣＺ炉２内でドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが製造される。
【０００５】
ＣＺ炉２内では、ＣＺ（チョクラルスキー）法により、融液からドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが引上げ、成長される。
【０００６】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は高真空に維持される。すなわち、ＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガスが供給され、ＣＺ炉２の排気口４、５から真空ポンプ８によって排気される。これにより炉２内は所定の圧力に減圧される。
【０００７】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。
【０００８】
そこで、真空ポンプ８によって、ＣＺ炉２内が真空引きされ、ＣＺ炉２内のガスが蒸発物とともに、排気管１０を介して排気される。これによりＣＺ炉２内から蒸発物が除去される。排気管１０には、圧力制御弁１１が設けられている。この圧力制御弁１１によりＣＺ炉２内の圧力が所望する圧力に調整されつつ、シリコン単結晶インゴットが引上げ、成長されることで、低濃度、高抵抗のシリコン単結晶インゴットが製造される。
【０００９】
現状のＣＺ炉２では、ドーパントがＮ型であれＰ型であれ、排気管１０は、ＳＵＳ管やＳＳ管といった標準鋼管を使用している。標準鋼管としての排気管１０の内部表面は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地のままで特に表面処理はなされていない。融液から蒸発したアモルファスは、ガスあるいは微粒子状になって排気管１０を通り、真空ポンプ８に到達する。
【００１０】
ＣＺ炉２内で、揮発性のＮ型のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコン単結晶インゴットを製造する際には、揮発性故に、融液から蒸発したドーパントがアモルファスとなって、排気管１０に大量に流れ込む。
【００１１】
また、これら揮発性のドーパントのうち、とりわけ砒素Ａｓ、燐Ｐは、比較的低い温度で固相から気相に昇華する。そこで、これら昇華可能なドーパントを加熱して昇華させ、昇華されて気体となったドーパントを融液に投入することで、ドーパントをシリコン結晶に添加するというドーパント供給方法が従来より実施されている。かかるドーパント供給を行った場合にも、気体のドーパントが、排気管１０に大量に流れ込む。また、ドーパントが固体金属、固体酸化物の状態で、排気管１０に大量に流れ込む。
【００１２】
（各特許文献にみられる従来技術）
特許文献１には、ＣＺ炉の排気管に、エアを送り、排気管中の可燃性のアモルファスを燃焼させて除去するという発明が記載されている。
【００１３】
特許文献２には、自動車のエンジンの排気管にダイヤモンド構造のカーボンをコーティングして、排気管への粉塵の付着を防止するという発明が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−６８８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、近年、Ｎ型で揮発性のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコン単結晶の需要が高まることに伴い、ＣＺ炉２内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが排気管１０に大量に流れ込むこととなっている。
【００１５】
このため、同じＣＺ炉２でシリコン単結晶の引上げ本数を重ね、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスの排気管１０への流入が長期間続くと、排気管１０の配管内部表面にこれらが固着してアモルファス層として形成されるという現象が発生することがわかった。
【００１６】
かかる固着現象は、揮発性でＮ型のドーパントに特有のものであり、ボロンなどのＰ型のドーパントを投入してシリコン単結晶を製造するときには、配管への固着はみられない。またＮ型であっても低濃度、高抵抗といった通常のシリコン単結晶を製造するときには、固着現象は発生しにくい。
【００１７】
固着現象を放置したまま、更に同じＣＺ炉２でシリコン単結晶の引上げ本数を重ねたとすると、アモルファス層の堆積が加速的に進行して、最終的には排気管１０が閉塞してしまうおそれがある。排気管１０ばかりでなく圧力制御弁１１等の他の排気部材も同様にして内部が閉塞して故障に至るおそれがある。こうした排気部材の閉塞は、稼動停止や引き上げ中止などにつながり、製造コストや歩留まりに悪影響を与えるおそれがある。また排気部材の閉塞によって炉内圧が常圧まで上昇し、高温、危険ガスの噴出により、作業者に人的被害を与えるおそれがある。また圧力上昇に伴いＣＺ炉２などに機械的損傷を与えるおそれがある。
【００１８】
そこで、こうした被害を未然に防止するために、定期的に、たとえばシリコン単結晶を数十本引き上げる毎に、配管等の排気部材を分解して、清掃する作業を行っているのが実情である。
【００１９】
しかしながら、配管内側の固着の状態は、配管の表面に半田付けをしたような状態であり、清掃作業は、重労働かつ長時間を要する。すなわち、配管内部表面に固着したアモルファス層は非常に硬くかつ厚く、ドライバと金槌を用いて削り落とすという重労働かつ長時間の作業を強いられる。このため清掃作業に多大な工数を要することになっている。
【００２０】
なお、Ｐ型のドーパントが添加されたシリコン単結晶をＣＺ炉２で製造する場合には、排気管１０への固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に付着しただけのアモルファスを、刷毛を用いて除去したり、アセトンなどの有機溶剤で拭きとり除去するなどの、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができる。
【００２１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、たとえ炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスの排気管への流入が長期間続いたとしても、排気部材の内部表面への固着、アモルファス層の形成という現象を抑制することで、多大な工数を要する清掃作業を回避して、清掃作業を簡易かつ短時間で終了できるようにすることを解決課題とするものである。
【００２２】
なお、上述した特許文献１に記載された発明は、排気管中のアモルファスを燃焼させて消失させるというものであり、排気部材へのアモルファスの固着現象を抑制するという本発明を何ら示唆するものではない。
【００２３】
特許文献２に記載された発明は、エンジンの排気管への粉塵の付着という物理的な結合を防止するものであって、エンジンの排気管ということで本発明と対象が異なるものであり、排気管への固着、つまり化学的な結合を防止するという本発明を何ら示唆するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
第１発明は、
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２５】
第２発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２６】
第３発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２７】
第４発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、固体のドーパント、固体のドーパント酸化物、固体のアモルファスに比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２８】
第５発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度は、Ｈｖ３００以上の硬度であること
を特徴とする。
【００２９】
第６発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
第７発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３０】
第８発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、クロムメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３１】
第９発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスと化学反応をしづらい樹脂材料を含むコーティング処理が施されていること
を特徴とする。
第１０発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３２】
第１１発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３３】
第１２発明は、
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面を削る削り作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面酸化膜から酸素を奪って酸化される酸化作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面に積層する積層作用を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３４】
本発明者は、ＣＺ炉２の排気管等の排気部材のうち、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが固着してアモルファス層が形成されるメカニズムについて、以下のような知見を得て、本発明を想到するに至った。これを図２を参照して説明する。
【００３５】
なお、本明細書において、炉内のアモルファスとは、融液からの蒸発物であって、ドーパント、酸素、シリコンを含むシリコン酸化物などをいうものをいう。炉内のドーパントとは、固体または気体のドーパント金属単体であって、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂなどのことである。炉内のドーパント酸化物とは、ドーパントが酸化して形成された砒素酸化物、燐酸化物、アンチモン酸化物等をいうものとする。
【００３６】
また、アモルファス層とは、排気管等の排気部材の内側を、ＣＺ炉２内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過することで、排気部材の内側表面に形成された固着層のことをいうものとする。
【００３７】
なお、以下では、排気管を例にとって説明するが、圧力制御弁等の他の排気部材の内側についても同様である。
【００３８】
図１（ｂ）に示すように、排気管１０の内側表面では、地金部１０ｃの表層において、酸素Ｏと、排気管１０の材料である鉄鋼材料の主要構成元素である鉄Ｆｅとの化学的な結合がなされ、鉄酸化膜１０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。
【００３９】
（１） 積層作用（図２（ａ）、（ｂ））
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、アモルファス１００が気体状になって、排気管１０内に飛来する。アモルファス１００は、排気管１０の内側表面の微小な凹部１０ａに入り込み、排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、固体化する。これにより排気管１０の表面に析出して付着する。析出したアモルファス層１１０は、排気管１０の表面の凹凸よりも大きく、排気管１０の表面は、より粗い面粗さとなる。これにより、排気管１０へのアモルファス１００の付着が加速されて、堆積する速度が増す。ある一定量のアモルファス層１１０が形成されると、外気との熱交換が困難となり、アモルファス１００の排気管１０への付着が減速していく
（２） 積層作用（図２（ａ）、（ｂ））
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂをドーピングする行程において、アモルファス１００ではなくて、気体のドーパント１０１が、排気管１０内に飛来する。気体のドーパント１０１は、排気管１０の内側表面の微小な凹部１０ａに入り込み、排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、固体化する。これにより排気管１０の表面に析出して付着する。その後、固体−液体状のアモルファス１００、つまり融液から蒸発した後に熱交換により固体−液体状に変化したアモルファス１００が排気管１０内に飛来して、ドーパント１０１が析出した所に堆積して、アモルファス層１１０を形成する。
【００４０】
ドーパント１０１について説明したが、ドーパント酸化物１０２についても同様に凹部１０ａに入り込み同様なメカニズムでアモルファス層１１０として堆積する。
【００４１】
（３） 酸化作用（図２（ｃ）、（ｄ））
図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂをドーピングする行程において、アモルファス１００ではなくて、気体のドーパント１０１、たとえば砒素Ａｓが、排気管１０内に飛来する。気体のドーパント１０１は、極めて化学的活性度が高い。このため排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、排気管１０の表面の鉄酸化膜１０ｂから酸素Ｏを奪うか、共有結合することにより、化学的に配管表面に結合して、酸化物として排気管１０の表面に析出して、付着する。その後、固体−液体状のアモルファス１００、つまり融液から蒸発した後に熱交換により固体−液体状に変化したアモルファス１００が排気管１０内に飛来して、ドーパント酸化物が析出した所に堆積して、アモルファス層１１０を形成する。
【００４２】
ドーパント１０１について説明したが、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００についても同様に、酸化して同様なメカニズムでアモルファス層１１０として堆積する。
【００４３】
（４）削り作用（図２（ｅ）、（ｆ））
ドーパント、たとえば砒素Ａｓが固体金属１０１あるいは固体酸化物１０２の状態で、排気管１０内に飛来する。ドーパント１０１あるいはドーパント酸化物１０２は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面が削り作用により研磨されて凹部１０ｅが形成される。これにより排気管１０の表面に粗い凹凸が形成され、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。
【００４４】
（５）削り作用（図２（ｅ）、（ｆ））
アモルファス１００が固体の状態で、排気管１０内に飛来する。固体のアモルファス１００は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面が削り作用により研磨されて凹部１０ｅが形成される。これにより排気管１０の表面に粗い凹凸が形成され、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。
【００４５】
（６）削り作用と酸化作用の複合作用（図２（ｇ）、（ｇ´）（ｈ））
上述の酸化作用と削り作用の複合作用である。ドーパント１０１（たとえば砒素Ａｓ）、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が固体の状態で、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面の鉄酸化膜１０ｂ（不動態酸化膜）が削られる。ここで、酸素が存在する状態であれば、削られて露出した地金部１０ｃの表面に更に不動態酸化膜が成長するが、現実には、真空で不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気の状態であるため酸素が少なく、不動態酸化膜が成長しない。このため削られて露出した地金部１０ｃに、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００（シリコン酸化物等）が化学的に反応して化学的に結合してしまい、配管表面に固着する。
【００４６】
（７）噛み込み作用（図２（ｉ）、（ｊ））
ドーパント、たとえば砒素Ａｓが固体金属１０１あるいは固体酸化物１０２の状態で、排気管１０内に飛来する。ドーパント１０１あるいはドーパント酸化物１０２は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管材料よりも硬いために、配管内表面に噛み込む。この噛み込み部分を起点にして、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。なお、噛み込み作用は、削り作用の範疇に含まれる。このため本明細書では、噛み込み作用を、削り作用の一形態として扱うものとする。
【００４７】
また、上記でみたように、積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。よって、削り作用、酸化作用、積層作用のいずれかあるいはいずれか２つあるいは全てを抑制することができれば、固着現象、アモルファス層１１０の堆積現象を抑制することができる。
【００４８】
また、積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用するため、削り作用を抑制することで、他の積層作用、酸化作用を抑制することができる。また酸化作用を抑制することで、他の積層作用、削り作用を抑制することができる。また積層作用を抑制することで、他の酸化作用、削り作用を抑制することができる。
【００４９】
以上のような知見から、本発明はなされたものである。図３は、シリコン単結晶製造装置を示しており、炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００は排気管２０等の排気部材に流れ込む。
【００５０】
第１発明は、排気部材２０のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が通過する内側に、排気部材２０の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との化学的な結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理を施す。ここで、化学的な結合を抑制するとは、上述の積層作用、酸化作用、削り作用のいずれか１つあるいはいずれか２つあるいはすべてを抑制することである。排気部材２０の表面への化学的な結合を抑制することで、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【００５１】
第１２発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、積層作用、酸化作用、削り作用の抑制力の大きいコーティング処理またはメッキ処理を施すことで、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制する。
【００５２】
この結果、たとえ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００の排気部材２０への流入が長期間続いたとしても、排気部材２０の内部表面への固着、アモルファス層１１０の形成という現象を抑制でき、多大な工数を要する清掃作業を回避して、清掃作業を簡易かつ短時間で終了することができるようになる
第２発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理を施されるようにしているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５３】
第３発明では、排気部材２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５４】
第４発明では、排気部材２０の被処理面に、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５５】
第５発明では、排気部材２０の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度を、Ｈｖ３００以上の硬度として、少なくとも削り作用を抑制するものである。ここで、炉２内のアモルファス１００の主成分は、シリコン酸化物である。一方、硝子は、２酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、同じシリコン酸化物で構成されており、硬度がＨｖ３００〜６５０であることが知られている。そこで、アモルファス１００の硬度を、硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなし、この硬度以上の硬度に排気部材２０の表面をコーティング処理ないしはメッキ処理したならば、アモルファス１００が排気部材２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用を、抑制することができる。
【００５６】
第６発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。
第７発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて不動態酸化膜の結合力が強い、すなわち化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。さらに、第８発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄よりも化学的活性度の高いクロムでメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。すなわち、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気部材１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり（図１（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、還元作用により鉄酸化膜１０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪うか、表層金属と共有結合することにより、表層と化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、排気部材２０の表面を、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属、クロムＣｒでメッキ処理を施すと（図４（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、そのクロムＣｒ等の金属メッキ層の表面の金属酸化膜（クロム酸化膜）から酸素Ｏを奪ったり、表層金属と共有結合することが抑制され、表層と化学的に結合することが抑制される。
【００５７】
第９発明では、排気部材２０の被処理面に、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００と化学反応をしない樹脂材料を含むコーティング処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、表層の樹脂材料と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【００５８】
第１０発明では、排気部材２０の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層あるいはメッキ層の表面に接触したとしても、表層のフッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【００５９】
第１１発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、表層のフッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。なお、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理として、代表的なものは、テフロン添加無電解ニッケルメッキ処理である。なお、「テフロン」はデュポン社の登録商標である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面を参照して本発明に係る半導体単結晶製造用の排気部材の実施の形態について説明する。
【００６１】
図３は、実施例のシリコン単結晶製造装置１の構成を示す。この実施例装置１は、揮発性でＮ型の高濃度、低抵抗のシリコンウェーハ（高炉内圧品という）および高炉内圧品よりも低濃度、高抵抗のシリコンウェーハ（通常炉内圧品という）を製造するための装置である。シリコン単結晶製造装置１は、クリーンルームに設置されている。
【００６２】
ここで、「Ｎ型の揮発性のドーパント」とは、アンチモンＳｂ、赤燐Ｐ、砒素Ａｓなどである。「低抵抗」とは、２０／１０００Ωｃｍ以下となる抵抗値のことをいうものとする。
【００６３】
ＣＺ炉２の排気口４、５は、ＣＺ炉２の下側に設けられている。ＣＺ炉２の排気口４、５は、共通の排気管９ａに連通している。
【００６４】
通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０はそれぞれ、独立して並列に設けられており、共通の排気管９ａを介してＣＺ炉２の排気口４、５に連通している。
【００６５】
通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０には、共通の排気管９ｂが連通している。共通の排気管９ｂには、真空ポンプ８の吸入口８ａが連通している。真空ポンプ８の吐出口８ｂは、クリーンルーム以外の安全な場所（大気）に連通している。
【００６６】
よって、通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０はそれぞれ、ＣＺ炉２内のガスを排気口４、５から排出されたガスを、真空ポンプ８に送り外部の安全な場所に排気する。
【００６７】
実施例のシリコン単結晶製造装置１では、ＣＺ炉２内に、アルゴンガスなどの不活性ガスが供給され、ＣＺ炉内のガスを排気口４、５から通常排気管１０、高炉内圧排気管２０を通して、排気させつつ、ＣＺ炉２内でドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが製造される。
【００６８】
ＣＺ炉２内では、ＣＺ（チョクラルスキー）法により、融液からドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが引上げ、成長される。
【００６９】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は高真空に維持される。すなわち、ＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガスが供給され、ＣＺ炉２の排気口４、５から真空ポンプ８によって排気される。これによりＣＺ炉２内は所定の圧力に減圧される。
【００７０】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。
【００７１】
そこで、真空ポンプ８によって、ＣＺ炉２内が真空引きされ、ＣＺ炉２内のガスが蒸発物とともに、通常排気管１０、高炉内圧排気管２０を介して排気される。これによりＣＺ炉２内から蒸発物が除去される。
【００７２】
通常排気管１０には、通常圧力制御弁１１と遮断弁１２が設けられている。
【００７３】
高炉内圧排気管２０には、通常圧力制御弁１１よりも口径サイズが小さく設定され、低真空の範囲でＣＺ炉２内の圧力を調整する高炉内圧用圧力制御弁２１が設けられている。高炉内圧排気管２０には、遮断弁２２が設けられている。
【００７４】
緊急用排気管３０には、開放弁３１が設けられている。
【００７５】
共通の排気管９ａには、ダスト捕集トラップ４０が連通している。ダスト捕集トラップ３０は、ＣＺ炉２から排気管９ａに流れ込むダストを捕集する。
【００７６】
揮発性でＮ型の高濃度、低抵抗のシリコンウェーハ（高炉内圧品）を製造するときには、高炉内圧排気管２０の高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２が開かれ、高炉内圧用圧力制御弁２１の開口面積が調整されることによってＣＺ炉２内の圧力が所望の高圧（低真空）に制御される。このとき通常排気管１０の通常圧力制御弁１１と遮断弁１２は閉じられるとともに、緊急用排気管３０の開放弁３１は閉じられている。このため高炉内圧品製造時には、ＣＺ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００は、共通の排気管９ａ、９ｂ、高炉内圧排気管２０、高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２、ダスト捕集トラップ４０の内側、内部表面を通過することになる。
【００７７】
また、低濃度、高抵抗のシリコンウェーハ（通常炉内圧品）を製造するときには、通常排気管１０の通常圧力制御弁１１、遮断弁１２が開かれ、通常圧力制御弁１１の開口面積が調整されることによってＣＺ炉２内の圧力が所望の低圧（高真空）に保持される。このとき高炉内圧排気管２０の高炉内圧用圧力制御弁２１と遮断弁２２は閉じられるとともに、緊急用排気管３０の開放弁３１は閉じられている。
【００７８】
また、異常発生時などの緊急時には、緊急用排気管３０の開放弁３１が開かれる。
【００７９】
上述の固着現象、アモルファス層１１０が形成されるという現象は、高炉内圧品製造時に、開かれている排気部材の内部、つまり共通の排気管９ａ、９ｂ、高炉内圧排気管２０、高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２、ダスト捕集トラップ４０の内側で発生しやすい。
【００８０】
よって、アモルファス層１１０の形成を抑制するための後述するコーティング処理またはメッキ処理は、少なくとも、これら高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０について施せばよい。しかも、これら高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０のすべての部分に、コーティング処理またはメッキ処理を行うことは必ずしも必要ではなく、少なくとも、ＣＺ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が通過する排気部材内側のみに処理を施せばよい。
【００８１】
ただし、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０以外の排気部材に、後述のコーティング処理またはメッキ処理を施す実施も可能であり、排気部材の内側以外の部分についても、たとえば排気部材全体表面にわたって、処理を施す実施も可能である。
【００８２】
（第１実施例；クロムメッキ処理を施す実施例）
第１実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、硬質クロムメッキ処理を施した。
【００８３】
以下では、排気管２０を例に説明する。
【００８４】
図４（ａ）は、実施例の排気管２０の断面を示し、図４（ｂ）は、その断面を拡大して示した図である。
【００８５】
同図４に示すように、排気管２０は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材で構成され、鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃを有している。このように排気管２０の被処理面は、鉄鋼材料で構成されている。排気管２０の被処理面には、クロムメッキ処理が施され、クロムメッキ処理層２０ｄが形成されている。クロムメッキ処理は、電解メッキ法により行われた。クロムメッキ処理層２０ｄの厚さは、１０〜２０μｍとした。クロムメッキ処理層２０ｄの表層では、酸素Ｏと、クロムメッキ処理層２０ｄの主成分であるクロムＣｒとの化学的な結合がなされ、クロム酸化膜２０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。
【００８６】
排気管２０に、クロムメッキ処理を施すことにより、つぎのような効果が得られた。
【００８７】
・ 削り作用を抑制する効果
排気管２０の地金部２０ｃの表面、つまり、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地表面の硬度は、Ｈｖ１６０〜２００であり、一方、クロムメッキ処理層２０ｄの表面の硬度は、Ｈｖ６００以上である。このように、第１実施例では、排気管２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いメッキ処理が施されている。
【００８８】
ここで、ＣＺ炉２内のアモルファス１００の主成分は、シリコン酸化物である。一方、硝子は、２酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、同じシリコン酸化物で構成されており、硬度がＨｖ３００〜６５０であることが知られている。このためアモルファス１００の硬度を、硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなすことができる。
【００８９】
第１実施例では、排気管２０の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のメッキ層２０ｄ（Ｈｖ６００〜）が形成されており、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いメッキ処理が施されている。
【００９０】
このように、第１実施例によれば、従来の配管表面よりも硬く、固体のアモルファス１００よりも硬いメッキ層２０ｄが形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【００９１】
・ 酸化作用を抑制する効果
図１（ｂ）で説明したように、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気管１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、鉄酸化膜１０ｂから酸素Ｏを奪うか、共有結合することにより、化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、第１実施例では、排気部材２０の表面が、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属であるクロムＣｒでメッキ処理が施され、表層にクロム酸化膜２０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。このため、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、従来の鉄酸化膜１０ｂに比べて、還元作用によりクロム酸化膜２０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪ったり、表層金属に共有結合することが抑制され、表層に化学的に結合することが抑制される。
【００９２】
・ 積層作用を抑制する効果
積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。削り作用、酸化作用が従来に比べて抑制されるため、表層の製造段階での表面の凹凸やアモルファスの析出による凹凸が低減されて、積層しにくい環境となり、積層作用についても従来よりも抑制される。これは、クロムメッキの表面粗さが０．２７で、ＳＵＳ鋼管の表面粗さが０．５１〜０．５７であり、クロムメッキ処理層２０ｄの表面粗さは、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地である地金部２０ｃの表面粗さよりも小さいという理由による。
【００９３】
以上、排気管２０について説明したが、他の排気部材９ａ、９ｂ、２１、２２、４０についても同様にして、第１実施例のメッキ処理を施すことにより、削り作用、酸化作用、積層作用の抑制効果が得られる。
【００９４】
図５（ａ）は、従来の表面が標準鋼管の梨地のままの排気管１０の内側表面へのアモルファス固着状況を示した写真であり、図５（ｂ）は、この第１実施例のクロムメッキ処理が施された排気管２０へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【００９５】
図５（ａ）に示すように、従来にあっては、排気管１０の内側のアモルファス層１１０の固着の状態は、配管の表面に半田付けをしたような状態であり、配管内部表面に固着したアモルファス層１１０は非常に硬くかつ厚く、ドライバと金槌を用いて叩いて削り落とすようにしてアモルファス層１１０を配管から取り除く必要があった。このため、重労働かつ長時間の作業を強いられ、清掃作業に多大な工数を要することになっていた。排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の清掃作業には、解体および組立時間を含めて４．０時間を要していた。
【００９６】
これに対して、図５（ｂ）に示すように、第１実施例を実施した排気管２０にあっては、排気管２０へのアモルファス層１１０の固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に薄くアモルファスが付着しただけの状況となった。この薄く付着したアモルファスは、指先で拭き取るだけでクロムメッキ処理面が露出する程度の薄さ、付着強さであり、刷毛を用いて簡単に除去することができた。このため、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができた。排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の清掃作業は、解体および組立時間を含めて２．０時間に大幅に短縮された。なお、ガス圧で付着したアモルファスを吹き飛ばすという清掃方法を採用すれば、清掃時間を更に短縮させることができる。
【００９７】
なお、ダストの付着状況についても、従来技術と第１実施例を比較した。第１実施例によれば、排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０へのダストの堆積量は、従来技術と同等か従来技術よりも下回る結果となった。
【００９８】
（第２実施例；フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施す実施例）
第２実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施した。フッ素樹脂は、テフロン（登録商標）を用いた。
【００９９】
すなわち、第２実施例では、第１実施例と同様な鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃの被表面に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施し、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理層を形成した。フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理は、無電解メッキ法により行われ、１０〜３０μｍの厚さのコーティング層が形成された。
【０１００】
排気管２０に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施すことにより、つぎのような効果が得られた。
【０１０１】
・ 削り作用を抑制する効果
排気管２０の地金部２０ｃの表面、つまり、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地表面の硬度は、Ｈｖ１６０〜２００であり、一方、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理層の表面の硬度は、Ｈｖ３５０以上である。このように、第２実施例では、排気管２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理が施されている。
【０１０２】
また、第２実施例でも、第１実施例と同様に、排気管２０の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のコーティング層（Ｈｖ３５０〜）が形成されており、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理が施されている。
【０１０３】
このように、第２実施例によれば、従来の配管表面よりも硬く、固体のアモルファス１００よりも硬いコーティング層が形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【０１０４】
・ 酸化作用を抑制する効果
第２実施例のコーティング層には、フッ素樹脂の粒子が露出している。このため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００がコーティング層の表面に接触したとしても、フッ素樹脂と化学反応は起さない。このため酸化作用が抑制される。
【０１０５】
・ 積層作用を抑制する効果
積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。削り作用、酸化作用が従来に比べて抑制されるため、積層作用についても従来よりも抑制される。
【０１０６】
また、第２実施例のコーティング層は、フッ素樹脂が表面に露出しているため、すべり特性は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地である地金部２０ｃの表面よりも遥かに優れ、摩擦係数は、同地金部２０ｃの表面よりも遥かに小さい。このように、すべり特性に優れ、摩擦係数が小さいことから、積層作用が一層抑制されている。
【０１０７】
以上、排気管２０について説明したが、他の排気部材９ａ、９ｂ、２１、２２、４０についても同様にして、第２実施例のコーティング処理を施すことにより、削り作用、酸化作用、積層作用の抑制効果が得られる。
【０１０８】
図５（ｃ）は、この第２実施例のフッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施された排気管２０へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【０１０９】
同図５（ｃ）に示すように、第２実施例を実施した排気管２０にあっては、排気管２０へのアモルファス層１１０の固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に薄くアモルファスが付着するとともに、薄く金属物が付着しただけの状況となった。薄く付着していたアモルファスは、刷毛を用いて簡単に除去することができた。また薄く付着していた金属物は、アセトンなどの有機溶剤を用いて拭き取ることにより容易に除去することができた。このため、第１実施例と同様に、従来技術の場合（図５（ａ））と比較して、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができた。
【０１１０】
（第３実施例；ニッケルメッキ（フッ素樹脂無添加））
第３実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、第２実施例とは異なり、フッ素樹脂が無添加のニッケルメッキ処理を施した。
【０１１１】
すなわち、第３実施例では、第１実施例、第２実施例と同様な鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃの被表面に、ニッケルメッキ処理を施し、ニッケルメッキ処理層を形成した。ニッケルメッキ処理は、電解メッキ法により行った。
【０１１２】
排気管２０等の排気部材に、ニッケルメッキ処理を施すことにより、上述の第１実施例、第２実施例と同様に、削り作用、酸化作用、積層作用を抑制する効果が得られ、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができる。
【０１１３】
以上の各実施例では、コーティグ層ないしはメッキ層を構成する材料を具体的に例示して説明したが、これらはあくまで一例であり、本発明としては、上述の第１実施例、第２実施例、第３実施例と同様に、削り作用、酸化作用、積層作用を抑制する効果が得られ、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができるのであれば、コーティグ層ないしはメッキ層を構成する材料は問わない。また、上述の各実施例では、排気管２０等の排気部材を構成する材料が鉄鋼材料であることを想定しているが、排気部材を構成する材料についても本発明では問わない。
【０１１４】
ただし、ＣＺ炉２内のガスを排気するための排気部材であることから、排気部材内の温度が最高温度、つまり１３０°Ｃ程度まで上昇したとしても、著しく耐久性が低下することのない耐熱性を有していることが条件となる。このため塩ビライニング鋼管は、削り作用等の抑制効果に優れているが、耐熱性の条件を満たしておらず、本発明の対象外となる。 以下、コーティング層ないしはメッキ層の材料を例示しない各種実施例について列挙する。
【０１１５】
（第４実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との化学的な結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。ここで、化学的な結合を抑制するとは、上述の積層作用、酸化作用、削り作用のいずれか１つあるいはいずれか２つあるいはすべてを抑制することである。排気管２０等の排気部材の表面への化学的な結合を抑制することで、排気管２０等の排気部材の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【０１１６】
（第５実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、積層作用、酸化作用、削り作用の抑制力の大きいコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【０１１７】
（第６実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１１８】
（第７実施例）
排気管２０等の排気部材の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１１９】
（第８実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１２０】
（第９実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のコーティング層またはメッキ層を形成する実施が考えられる。前述したように、固体のアモルファス１００の硬度を硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなしたとき、硝子よりも硬いコーティング層またはメッキ層が形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０等の排気部材の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【０１２１】
（第１０実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２２】
（第１１実施例）
排気管２０等の排気部材の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理を施す実施が考えられる。すなわち、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気部材１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり（図１（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、還元作用により鉄酸化膜１０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪うか、表層金属と共有結合することにより、表層と化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、排気管２０等の排気部材の表面を、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理を施すと、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、その金属メッキ層の表面の金属酸化膜から酸素Ｏを奪ったり、表層金属と共有結合することが抑制され、表層と化学的に結合することが抑制される。
【０１２３】
（第１２実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００と化学反応をしない樹脂材料を含むコーティング処理を施す実施が考えられる。これにより、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、樹脂材料と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２４】
（第１３実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層あるいはメッキ層の表面に接触したとしても、フッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２５】
なお、実施例では、半導体単結晶としてシリコン単結晶を製造する場合を想定して、シリコン単結晶製造装置に用いられる排気部材として説明したが、本発明は、シリコン以外の半導体あるいはガリウム砒素などの化合物半導体を製造する場合にも同様にして適用することができる。また、実施例では、引上げ法として、ＣＺ法を想定して説明したが、本発明は、引上げ方法は問わない。磁場印加引上げ法（ＭＣＺ法）によって半導体単結晶を引き上げる場合にも当然本発明を適用することができる。さらには、ＦＺ法などのＣＺ法（ＭＣＺ法）とは異なる他の引き上げ法により半導体単結晶を引上げる場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１（ａ）は、シリコン単結晶製造装置の構成を示した図で、図１（ｂ）は、従来の排気管の断面図である。
【図２】図２（ａ）ないし（ｊ）は、削り作用（噛み込み作用）、酸化作用、積層作用を説明する図である
【図３】図３は、実施例のシリコン単結晶製造装置を示した図で、実施例の排気部材の位置関係を説明するために用いた図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例の排気管の断面を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す断面を拡大して示した図である。
【図５】図５（ａ）は、従来の表面が標準鋼管の梨地のままの排気管の内側表面へのアモルファス固着状況を示した写真であり、図５（ｂ）は、第１実施例のクロムメッキ処理が施された排気管へのアモルファス付着状況を示した写真であり、図５（ｃ）は、第２実施例のフッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施された排気管へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ シリコン単結晶製造装置、 ２ ＣＺ炉、１０ 通常排気管、１１ 通常圧力制御弁、２０ 高炉内圧排気管、２１ 高炉内圧用圧力制御弁、３０ 緊急用排気管、３１ 開放弁、４０ ダスト捕集トラップ、２０ｃ 地金部、２０ｄ クロムメッキ処理層、２０ｂ クロム酸化膜（不動態酸化膜）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体単結晶製造用の排気部材に関し、特に、炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気管、各種制御弁、ダスト捕集トラップなどの排気部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来の実施技術）
近年、ディスクリート半導体デバイスなどに使用されるシリコンウェーハ、つまりＮ型の電気的特性を有し、揮発性のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコンウェーハの需要が高まっている。
【０００３】
ここで、Ｎ型の揮発性のドーパントとは、アンチモンＳｂ、赤燐Ｐ、砒素Ａｓなどである。低抵抗とは、２０／１０００Ωｃｍ以下となる抵抗値のことをいうものとする。
【０００４】
図１（ａ）は、シリコン単結晶製造装置１の構成を示す。この装置１では、ＣＺ炉２内に不活性ガスが供給され、炉内のガスを排気口４、５から排気管１０を介して、排気させつつ、ＣＺ炉２内でドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが製造される。
【０００５】
ＣＺ炉２内では、ＣＺ（チョクラルスキー）法により、融液からドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが引上げ、成長される。
【０００６】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は高真空に維持される。すなわち、ＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガスが供給され、ＣＺ炉２の排気口４、５から真空ポンプ８によって排気される。これにより炉２内は所定の圧力に減圧される。
【０００７】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。
【０００８】
そこで、真空ポンプ８によって、ＣＺ炉２内が真空引きされ、ＣＺ炉２内のガスが蒸発物とともに、排気管１０を介して排気される。これによりＣＺ炉２内から蒸発物が除去される。排気管１０には、圧力制御弁１１が設けられている。この圧力制御弁１１によりＣＺ炉２内の圧力が所望する圧力に調整されつつ、シリコン単結晶インゴットが引上げ、成長されることで、低濃度、高抵抗のシリコン単結晶インゴットが製造される。
【０００９】
現状のＣＺ炉２では、ドーパントがＮ型であれＰ型であれ、排気管１０は、ＳＵＳ管やＳＳ管といった標準鋼管を使用している。標準鋼管としての排気管１０の内部表面は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地のままで特に表面処理はなされていない。融液から蒸発したアモルファスは、ガスあるいは微粒子状になって排気管１０を通り、真空ポンプ８に到達する。
【００１０】
ＣＺ炉２内で、揮発性のＮ型のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコン単結晶インゴットを製造する際には、揮発性故に、融液から蒸発したドーパントがアモルファスとなって、排気管１０に大量に流れ込む。
【００１１】
また、これら揮発性のドーパントのうち、とりわけ砒素Ａｓ、燐Ｐは、比較的低い温度で固相から気相に昇華する。そこで、これら昇華可能なドーパントを加熱して昇華させ、昇華されて気体となったドーパントを融液に投入することで、ドーパントをシリコン結晶に添加するというドーパント供給方法が従来より実施されている。かかるドーパント供給を行った場合にも、気体のドーパントが、排気管１０に大量に流れ込む。また、ドーパントが固体金属、固体酸化物の状態で、排気管１０に大量に流れ込む。
【００１２】
（各特許文献にみられる従来技術）
特許文献１には、ＣＺ炉の排気管に、エアを送り、排気管中の可燃性のアモルファスを燃焼させて除去するという発明が記載されている。
【００１３】
特許文献２には、自動車のエンジンの排気管にダイヤモンド構造のカーボンをコーティングして、排気管への粉塵の付着を防止するという発明が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−６８８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、近年、Ｎ型で揮発性のドーパントが高濃度に添加された低抵抗のシリコン単結晶の需要が高まることに伴い、ＣＺ炉２内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが排気管１０に大量に流れ込むこととなっている。
【００１５】
このため、同じＣＺ炉２でシリコン単結晶の引上げ本数を重ね、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスの排気管１０への流入が長期間続くと、排気管１０の配管内部表面にこれらが固着してアモルファス層として形成されるという現象が発生することがわかった。
【００１６】
かかる固着現象は、揮発性でＮ型のドーパントに特有のものであり、ボロンなどのＰ型のドーパントを投入してシリコン単結晶を製造するときには、配管への固着はみられない。またＮ型であっても低濃度、高抵抗といった通常のシリコン単結晶を製造するときには、固着現象は発生しにくい。
【００１７】
固着現象を放置したまま、更に同じＣＺ炉２でシリコン単結晶の引上げ本数を重ねたとすると、アモルファス層の堆積が加速的に進行して、最終的には排気管１０が閉塞してしまうおそれがある。排気管１０ばかりでなく圧力制御弁１１等の他の排気部材も同様にして内部が閉塞して故障に至るおそれがある。こうした排気部材の閉塞は、稼動停止や引き上げ中止などにつながり、製造コストや歩留まりに悪影響を与えるおそれがある。また排気部材の閉塞によって炉内圧が常圧まで上昇し、高温、危険ガスの噴出により、作業者に人的被害を与えるおそれがある。また圧力上昇に伴いＣＺ炉２などに機械的損傷を与えるおそれがある。
【００１８】
そこで、こうした被害を未然に防止するために、定期的に、たとえばシリコン単結晶を数十本引き上げる毎に、配管等の排気部材を分解して、清掃する作業を行っているのが実情である。
【００１９】
しかしながら、配管内側の固着の状態は、配管の表面に半田付けをしたような状態であり、清掃作業は、重労働かつ長時間を要する。すなわち、配管内部表面に固着したアモルファス層は非常に硬くかつ厚く、ドライバと金槌を用いて削り落とすという重労働かつ長時間の作業を強いられる。このため清掃作業に多大な工数を要することになっている。
【００２０】
なお、Ｐ型のドーパントが添加されたシリコン単結晶をＣＺ炉２で製造する場合には、排気管１０への固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に付着しただけのアモルファスを、刷毛を用いて除去したり、アセトンなどの有機溶剤で拭きとり除去するなどの、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができる。
【００２１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、たとえ炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスの排気管への流入が長期間続いたとしても、排気部材の内部表面への固着、アモルファス層の形成という現象を抑制することで、多大な工数を要する清掃作業を回避して、清掃作業を簡易かつ短時間で終了できるようにすることを解決課題とするものである。
【００２２】
なお、上述した特許文献１に記載された発明は、排気管中のアモルファスを燃焼させて消失させるというものであり、排気部材へのアモルファスの固着現象を抑制するという本発明を何ら示唆するものではない。
【００２３】
特許文献２に記載された発明は、エンジンの排気管への粉塵の付着という物理的な結合を防止するものであって、エンジンの排気管ということで本発明と対象が異なるものであり、排気管への固着、つまり化学的な結合を防止するという本発明を何ら示唆するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
第１発明は、
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２５】
第２発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２６】
第３発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２７】
第４発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、固体のドーパント、固体のドーパント酸化物、固体のアモルファスに比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００２８】
第５発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度は、Ｈｖ３００以上の硬度であること
を特徴とする。
【００２９】
第６発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
第７発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３０】
第８発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、クロムメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３１】
第９発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスと化学反応をしづらい樹脂材料を含むコーティング処理が施されていること
を特徴とする。
第１０発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３２】
第１１発明は、第１発明において、
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３３】
第１２発明は、
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面を削る削り作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面酸化膜から酸素を奪って酸化される酸化作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面に積層する積層作用を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする。
【００３４】
本発明者は、ＣＺ炉２の排気管等の排気部材のうち、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが固着してアモルファス層が形成されるメカニズムについて、以下のような知見を得て、本発明を想到するに至った。これを図２を参照して説明する。
【００３５】
なお、本明細書において、炉内のアモルファスとは、融液からの蒸発物であって、ドーパント、酸素、シリコンを含むシリコン酸化物などをいうものをいう。炉内のドーパントとは、固体または気体のドーパント金属単体であって、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂなどのことである。炉内のドーパント酸化物とは、ドーパントが酸化して形成された砒素酸化物、燐酸化物、アンチモン酸化物等をいうものとする。
【００３６】
また、アモルファス層とは、排気管等の排気部材の内側を、ＣＺ炉２内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過することで、排気部材の内側表面に形成された固着層のことをいうものとする。
【００３７】
なお、以下では、排気管を例にとって説明するが、圧力制御弁等の他の排気部材の内側についても同様である。
【００３８】
図１（ｂ）に示すように、排気管１０の内側表面では、地金部１０ｃの表層において、酸素Ｏと、排気管１０の材料である鉄鋼材料の主要構成元素である鉄Ｆｅとの化学的な結合がなされ、鉄酸化膜１０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。
【００３９】
（１） 積層作用（図２（ａ）、（ｂ））
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、アモルファス１００が気体状になって、排気管１０内に飛来する。アモルファス１００は、排気管１０の内側表面の微小な凹部１０ａに入り込み、排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、固体化する。これにより排気管１０の表面に析出して付着する。析出したアモルファス層１１０は、排気管１０の表面の凹凸よりも大きく、排気管１０の表面は、より粗い面粗さとなる。これにより、排気管１０へのアモルファス１００の付着が加速されて、堆積する速度が増す。ある一定量のアモルファス層１１０が形成されると、外気との熱交換が困難となり、アモルファス１００の排気管１０への付着が減速していく
（２） 積層作用（図２（ａ）、（ｂ））
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂをドーピングする行程において、アモルファス１００ではなくて、気体のドーパント１０１が、排気管１０内に飛来する。気体のドーパント１０１は、排気管１０の内側表面の微小な凹部１０ａに入り込み、排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、固体化する。これにより排気管１０の表面に析出して付着する。その後、固体−液体状のアモルファス１００、つまり融液から蒸発した後に熱交換により固体−液体状に変化したアモルファス１００が排気管１０内に飛来して、ドーパント１０１が析出した所に堆積して、アモルファス層１１０を形成する。
【００４０】
ドーパント１０１について説明したが、ドーパント酸化物１０２についても同様に凹部１０ａに入り込み同様なメカニズムでアモルファス層１１０として堆積する。
【００４１】
（３） 酸化作用（図２（ｃ）、（ｄ））
図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、砒素Ａｓ、燐Ｐ、アンチモンＳｂをドーピングする行程において、アモルファス１００ではなくて、気体のドーパント１０１、たとえば砒素Ａｓが、排気管１０内に飛来する。気体のドーパント１０１は、極めて化学的活性度が高い。このため排気管１０を通じて外気と熱交換を行い、排気管１０の表面の鉄酸化膜１０ｂから酸素Ｏを奪うか、共有結合することにより、化学的に配管表面に結合して、酸化物として排気管１０の表面に析出して、付着する。その後、固体−液体状のアモルファス１００、つまり融液から蒸発した後に熱交換により固体−液体状に変化したアモルファス１００が排気管１０内に飛来して、ドーパント酸化物が析出した所に堆積して、アモルファス層１１０を形成する。
【００４２】
ドーパント１０１について説明したが、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００についても同様に、酸化して同様なメカニズムでアモルファス層１１０として堆積する。
【００４３】
（４）削り作用（図２（ｅ）、（ｆ））
ドーパント、たとえば砒素Ａｓが固体金属１０１あるいは固体酸化物１０２の状態で、排気管１０内に飛来する。ドーパント１０１あるいはドーパント酸化物１０２は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面が削り作用により研磨されて凹部１０ｅが形成される。これにより排気管１０の表面に粗い凹凸が形成され、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。
【００４４】
（５）削り作用（図２（ｅ）、（ｆ））
アモルファス１００が固体の状態で、排気管１０内に飛来する。固体のアモルファス１００は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面が削り作用により研磨されて凹部１０ｅが形成される。これにより排気管１０の表面に粗い凹凸が形成され、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。
【００４５】
（６）削り作用と酸化作用の複合作用（図２（ｇ）、（ｇ´）（ｈ））
上述の酸化作用と削り作用の複合作用である。ドーパント１０１（たとえば砒素Ａｓ）、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が固体の状態で、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管表面の鉄酸化膜１０ｂ（不動態酸化膜）が削られる。ここで、酸素が存在する状態であれば、削られて露出した地金部１０ｃの表面に更に不動態酸化膜が成長するが、現実には、真空で不活性ガス（アルゴンガス）の雰囲気の状態であるため酸素が少なく、不動態酸化膜が成長しない。このため削られて露出した地金部１０ｃに、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００（シリコン酸化物等）が化学的に反応して化学的に結合してしまい、配管表面に固着する。
【００４６】
（７）噛み込み作用（図２（ｉ）、（ｊ））
ドーパント、たとえば砒素Ａｓが固体金属１０１あるいは固体酸化物１０２の状態で、排気管１０内に飛来する。ドーパント１０１あるいはドーパント酸化物１０２は、排気管１０の表面に接触、衝突すると、配管材料よりも硬いために、配管内表面に噛み込む。この噛み込み部分を起点にして、上述の積層作用が加速されて、アモルファス層１１０が堆積されていく。なお、噛み込み作用は、削り作用の範疇に含まれる。このため本明細書では、噛み込み作用を、削り作用の一形態として扱うものとする。
【００４７】
また、上記でみたように、積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。よって、削り作用、酸化作用、積層作用のいずれかあるいはいずれか２つあるいは全てを抑制することができれば、固着現象、アモルファス層１１０の堆積現象を抑制することができる。
【００４８】
また、積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用するため、削り作用を抑制することで、他の積層作用、酸化作用を抑制することができる。また酸化作用を抑制することで、他の積層作用、削り作用を抑制することができる。また積層作用を抑制することで、他の酸化作用、削り作用を抑制することができる。
【００４９】
以上のような知見から、本発明はなされたものである。図３は、シリコン単結晶製造装置を示しており、炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００は排気管２０等の排気部材に流れ込む。
【００５０】
第１発明は、排気部材２０のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が通過する内側に、排気部材２０の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との化学的な結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理を施す。ここで、化学的な結合を抑制するとは、上述の積層作用、酸化作用、削り作用のいずれか１つあるいはいずれか２つあるいはすべてを抑制することである。排気部材２０の表面への化学的な結合を抑制することで、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【００５１】
第１２発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、積層作用、酸化作用、削り作用の抑制力の大きいコーティング処理またはメッキ処理を施すことで、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制する。
【００５２】
この結果、たとえ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００の排気部材２０への流入が長期間続いたとしても、排気部材２０の内部表面への固着、アモルファス層１１０の形成という現象を抑制でき、多大な工数を要する清掃作業を回避して、清掃作業を簡易かつ短時間で終了することができるようになる
第２発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理を施されるようにしているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５３】
第３発明では、排気部材２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５４】
第４発明では、排気部材２０の被処理面に、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、少なくとも削り作用が抑制される。
【００５５】
第５発明では、排気部材２０の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度を、Ｈｖ３００以上の硬度として、少なくとも削り作用を抑制するものである。ここで、炉２内のアモルファス１００の主成分は、シリコン酸化物である。一方、硝子は、２酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、同じシリコン酸化物で構成されており、硬度がＨｖ３００〜６５０であることが知られている。そこで、アモルファス１００の硬度を、硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなし、この硬度以上の硬度に排気部材２０の表面をコーティング処理ないしはメッキ処理したならば、アモルファス１００が排気部材２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用を、抑制することができる。
【００５６】
第６発明では、排気部材２０の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。
第７発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて不動態酸化膜の結合力が強い、すなわち化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。さらに、第８発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄よりも化学的活性度の高いクロムでメッキ処理が施されているため、少なくとも酸化作用が抑制される。すなわち、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気部材１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり（図１（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、還元作用により鉄酸化膜１０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪うか、表層金属と共有結合することにより、表層と化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、排気部材２０の表面を、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属、クロムＣｒでメッキ処理を施すと（図４（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、そのクロムＣｒ等の金属メッキ層の表面の金属酸化膜（クロム酸化膜）から酸素Ｏを奪ったり、表層金属と共有結合することが抑制され、表層と化学的に結合することが抑制される。
【００５７】
第９発明では、排気部材２０の被処理面に、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００と化学反応をしない樹脂材料を含むコーティング処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、表層の樹脂材料と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【００５８】
第１０発明では、排気部材２０の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層あるいはメッキ層の表面に接触したとしても、表層のフッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【００５９】
第１１発明では、排気部材２０の被処理面が、鉄鋼材料で構成されたものにおいて、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されているため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、表層のフッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。なお、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理として、代表的なものは、テフロン添加無電解ニッケルメッキ処理である。なお、「テフロン」はデュポン社の登録商標である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面を参照して本発明に係る半導体単結晶製造用の排気部材の実施の形態について説明する。
【００６１】
図３は、実施例のシリコン単結晶製造装置１の構成を示す。この実施例装置１は、揮発性でＮ型の高濃度、低抵抗のシリコンウェーハ（高炉内圧品という）および高炉内圧品よりも低濃度、高抵抗のシリコンウェーハ（通常炉内圧品という）を製造するための装置である。シリコン単結晶製造装置１は、クリーンルームに設置されている。
【００６２】
ここで、「Ｎ型の揮発性のドーパント」とは、アンチモンＳｂ、赤燐Ｐ、砒素Ａｓなどである。「低抵抗」とは、２０／１０００Ωｃｍ以下となる抵抗値のことをいうものとする。
【００６３】
ＣＺ炉２の排気口４、５は、ＣＺ炉２の下側に設けられている。ＣＺ炉２の排気口４、５は、共通の排気管９ａに連通している。
【００６４】
通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０はそれぞれ、独立して並列に設けられており、共通の排気管９ａを介してＣＺ炉２の排気口４、５に連通している。
【００６５】
通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０には、共通の排気管９ｂが連通している。共通の排気管９ｂには、真空ポンプ８の吸入口８ａが連通している。真空ポンプ８の吐出口８ｂは、クリーンルーム以外の安全な場所（大気）に連通している。
【００６６】
よって、通常排気管１０、高炉内圧排気管２０、緊急用排気管３０はそれぞれ、ＣＺ炉２内のガスを排気口４、５から排出されたガスを、真空ポンプ８に送り外部の安全な場所に排気する。
【００６７】
実施例のシリコン単結晶製造装置１では、ＣＺ炉２内に、アルゴンガスなどの不活性ガスが供給され、ＣＺ炉内のガスを排気口４、５から通常排気管１０、高炉内圧排気管２０を通して、排気させつつ、ＣＺ炉２内でドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが製造される。
【００６８】
ＣＺ炉２内では、ＣＺ（チョクラルスキー）法により、融液からドーパントが添加されたシリコン単結晶インゴットが引上げ、成長される。
【００６９】
ＣＺ炉２内と外気を遮断することで炉２内は高真空に維持される。すなわち、ＣＺ炉２には不活性ガスとしてのアルゴンガスが供給され、ＣＺ炉２の排気口４、５から真空ポンプ８によって排気される。これによりＣＺ炉２内は所定の圧力に減圧される。
【００７０】
単結晶引上げのプロセス（１バッチ）の間で、ＣＺ炉２内には種々の蒸発物が発生する。
【００７１】
そこで、真空ポンプ８によって、ＣＺ炉２内が真空引きされ、ＣＺ炉２内のガスが蒸発物とともに、通常排気管１０、高炉内圧排気管２０を介して排気される。これによりＣＺ炉２内から蒸発物が除去される。
【００７２】
通常排気管１０には、通常圧力制御弁１１と遮断弁１２が設けられている。
【００７３】
高炉内圧排気管２０には、通常圧力制御弁１１よりも口径サイズが小さく設定され、低真空の範囲でＣＺ炉２内の圧力を調整する高炉内圧用圧力制御弁２１が設けられている。高炉内圧排気管２０には、遮断弁２２が設けられている。
【００７４】
緊急用排気管３０には、開放弁３１が設けられている。
【００７５】
共通の排気管９ａには、ダスト捕集トラップ４０が連通している。ダスト捕集トラップ３０は、ＣＺ炉２から排気管９ａに流れ込むダストを捕集する。
【００７６】
揮発性でＮ型の高濃度、低抵抗のシリコンウェーハ（高炉内圧品）を製造するときには、高炉内圧排気管２０の高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２が開かれ、高炉内圧用圧力制御弁２１の開口面積が調整されることによってＣＺ炉２内の圧力が所望の高圧（低真空）に制御される。このとき通常排気管１０の通常圧力制御弁１１と遮断弁１２は閉じられるとともに、緊急用排気管３０の開放弁３１は閉じられている。このため高炉内圧品製造時には、ＣＺ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００は、共通の排気管９ａ、９ｂ、高炉内圧排気管２０、高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２、ダスト捕集トラップ４０の内側、内部表面を通過することになる。
【００７７】
また、低濃度、高抵抗のシリコンウェーハ（通常炉内圧品）を製造するときには、通常排気管１０の通常圧力制御弁１１、遮断弁１２が開かれ、通常圧力制御弁１１の開口面積が調整されることによってＣＺ炉２内の圧力が所望の低圧（高真空）に保持される。このとき高炉内圧排気管２０の高炉内圧用圧力制御弁２１と遮断弁２２は閉じられるとともに、緊急用排気管３０の開放弁３１は閉じられている。
【００７８】
また、異常発生時などの緊急時には、緊急用排気管３０の開放弁３１が開かれる。
【００７９】
上述の固着現象、アモルファス層１１０が形成されるという現象は、高炉内圧品製造時に、開かれている排気部材の内部、つまり共通の排気管９ａ、９ｂ、高炉内圧排気管２０、高炉内圧用圧力制御弁２１、遮断弁２２、ダスト捕集トラップ４０の内側で発生しやすい。
【００８０】
よって、アモルファス層１１０の形成を抑制するための後述するコーティング処理またはメッキ処理は、少なくとも、これら高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０について施せばよい。しかも、これら高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０のすべての部分に、コーティング処理またはメッキ処理を行うことは必ずしも必要ではなく、少なくとも、ＣＺ炉２内のドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００が通過する排気部材内側のみに処理を施せばよい。
【００８１】
ただし、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０以外の排気部材に、後述のコーティング処理またはメッキ処理を施す実施も可能であり、排気部材の内側以外の部分についても、たとえば排気部材全体表面にわたって、処理を施す実施も可能である。
【００８２】
（第１実施例；クロムメッキ処理を施す実施例）
第１実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、硬質クロムメッキ処理を施した。
【００８３】
以下では、排気管２０を例に説明する。
【００８４】
図４（ａ）は、実施例の排気管２０の断面を示し、図４（ｂ）は、その断面を拡大して示した図である。
【００８５】
同図４に示すように、排気管２０は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材で構成され、鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃを有している。このように排気管２０の被処理面は、鉄鋼材料で構成されている。排気管２０の被処理面には、クロムメッキ処理が施され、クロムメッキ処理層２０ｄが形成されている。クロムメッキ処理は、電解メッキ法により行われた。クロムメッキ処理層２０ｄの厚さは、１０〜２０μｍとした。クロムメッキ処理層２０ｄの表層では、酸素Ｏと、クロムメッキ処理層２０ｄの主成分であるクロムＣｒとの化学的な結合がなされ、クロム酸化膜２０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。
【００８６】
排気管２０に、クロムメッキ処理を施すことにより、つぎのような効果が得られた。
【００８７】
・ 削り作用を抑制する効果
排気管２０の地金部２０ｃの表面、つまり、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地表面の硬度は、Ｈｖ１６０〜２００であり、一方、クロムメッキ処理層２０ｄの表面の硬度は、Ｈｖ６００以上である。このように、第１実施例では、排気管２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いメッキ処理が施されている。
【００８８】
ここで、ＣＺ炉２内のアモルファス１００の主成分は、シリコン酸化物である。一方、硝子は、２酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、同じシリコン酸化物で構成されており、硬度がＨｖ３００〜６５０であることが知られている。このためアモルファス１００の硬度を、硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなすことができる。
【００８９】
第１実施例では、排気管２０の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のメッキ層２０ｄ（Ｈｖ６００〜）が形成されており、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いメッキ処理が施されている。
【００９０】
このように、第１実施例によれば、従来の配管表面よりも硬く、固体のアモルファス１００よりも硬いメッキ層２０ｄが形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【００９１】
・ 酸化作用を抑制する効果
図１（ｂ）で説明したように、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気管１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、鉄酸化膜１０ｂから酸素Ｏを奪うか、共有結合することにより、化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、第１実施例では、排気部材２０の表面が、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属であるクロムＣｒでメッキ処理が施され、表層にクロム酸化膜２０ｂ（不動態酸化膜）が形成されている。このため、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、従来の鉄酸化膜１０ｂに比べて、還元作用によりクロム酸化膜２０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪ったり、表層金属に共有結合することが抑制され、表層に化学的に結合することが抑制される。
【００９２】
・ 積層作用を抑制する効果
積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。削り作用、酸化作用が従来に比べて抑制されるため、表層の製造段階での表面の凹凸やアモルファスの析出による凹凸が低減されて、積層しにくい環境となり、積層作用についても従来よりも抑制される。これは、クロムメッキの表面粗さが０．２７で、ＳＵＳ鋼管の表面粗さが０．５１〜０．５７であり、クロムメッキ処理層２０ｄの表面粗さは、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地である地金部２０ｃの表面粗さよりも小さいという理由による。
【００９３】
以上、排気管２０について説明したが、他の排気部材９ａ、９ｂ、２１、２２、４０についても同様にして、第１実施例のメッキ処理を施すことにより、削り作用、酸化作用、積層作用の抑制効果が得られる。
【００９４】
図５（ａ）は、従来の表面が標準鋼管の梨地のままの排気管１０の内側表面へのアモルファス固着状況を示した写真であり、図５（ｂ）は、この第１実施例のクロムメッキ処理が施された排気管２０へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【００９５】
図５（ａ）に示すように、従来にあっては、排気管１０の内側のアモルファス層１１０の固着の状態は、配管の表面に半田付けをしたような状態であり、配管内部表面に固着したアモルファス層１１０は非常に硬くかつ厚く、ドライバと金槌を用いて叩いて削り落とすようにしてアモルファス層１１０を配管から取り除く必要があった。このため、重労働かつ長時間の作業を強いられ、清掃作業に多大な工数を要することになっていた。排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の清掃作業には、解体および組立時間を含めて４．０時間を要していた。
【００９６】
これに対して、図５（ｂ）に示すように、第１実施例を実施した排気管２０にあっては、排気管２０へのアモルファス層１１０の固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に薄くアモルファスが付着しただけの状況となった。この薄く付着したアモルファスは、指先で拭き取るだけでクロムメッキ処理面が露出する程度の薄さ、付着強さであり、刷毛を用いて簡単に除去することができた。このため、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができた。排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の清掃作業は、解体および組立時間を含めて２．０時間に大幅に短縮された。なお、ガス圧で付着したアモルファスを吹き飛ばすという清掃方法を採用すれば、清掃時間を更に短縮させることができる。
【００９７】
なお、ダストの付着状況についても、従来技術と第１実施例を比較した。第１実施例によれば、排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０へのダストの堆積量は、従来技術と同等か従来技術よりも下回る結果となった。
【００９８】
（第２実施例；フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施す実施例）
第２実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施した。フッ素樹脂は、テフロン（登録商標）を用いた。
【００９９】
すなわち、第２実施例では、第１実施例と同様な鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃの被表面に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施し、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理層を形成した。フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理は、無電解メッキ法により行われ、１０〜３０μｍの厚さのコーティング層が形成された。
【０１００】
排気管２０に、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理を施すことにより、つぎのような効果が得られた。
【０１０１】
・ 削り作用を抑制する効果
排気管２０の地金部２０ｃの表面、つまり、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地表面の硬度は、Ｈｖ１６０〜２００であり、一方、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理層の表面の硬度は、Ｈｖ３５０以上である。このように、第２実施例では、排気管２０の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理が施されている。
【０１０２】
また、第２実施例でも、第１実施例と同様に、排気管２０の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のコーティング層（Ｈｖ３５０〜）が形成されており、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理が施されている。
【０１０３】
このように、第２実施例によれば、従来の配管表面よりも硬く、固体のアモルファス１００よりも硬いコーティング層が形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【０１０４】
・ 酸化作用を抑制する効果
第２実施例のコーティング層には、フッ素樹脂の粒子が露出している。このため、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００がコーティング層の表面に接触したとしても、フッ素樹脂と化学反応は起さない。このため酸化作用が抑制される。
【０１０５】
・ 積層作用を抑制する効果
積層作用、削り作用、酸化作用は相互に複合的に作用する。削り作用、酸化作用が従来に比べて抑制されるため、積層作用についても従来よりも抑制される。
【０１０６】
また、第２実施例のコーティング層は、フッ素樹脂が表面に露出しているため、すべり特性は、ＳＵＳ（ステンレス構造）材やＳＳ（鉄構造）材の梨地である地金部２０ｃの表面よりも遥かに優れ、摩擦係数は、同地金部２０ｃの表面よりも遥かに小さい。このように、すべり特性に優れ、摩擦係数が小さいことから、積層作用が一層抑制されている。
【０１０７】
以上、排気管２０について説明したが、他の排気部材９ａ、９ｂ、２１、２２、４０についても同様にして、第２実施例のコーティング処理を施すことにより、削り作用、酸化作用、積層作用の抑制効果が得られる。
【０１０８】
図５（ｃ）は、この第２実施例のフッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施された排気管２０へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【０１０９】
同図５（ｃ）に示すように、第２実施例を実施した排気管２０にあっては、排気管２０へのアモルファス層１１０の固着という現象はみられず、配管表面にパウダ状に薄くアモルファスが付着するとともに、薄く金属物が付着しただけの状況となった。薄く付着していたアモルファスは、刷毛を用いて簡単に除去することができた。また薄く付着していた金属物は、アセトンなどの有機溶剤を用いて拭き取ることにより容易に除去することができた。このため、第１実施例と同様に、従来技術の場合（図５（ａ））と比較して、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができた。
【０１１０】
（第３実施例；ニッケルメッキ（フッ素樹脂無添加））
第３実施例では、高炉内圧品用の排気部材９ａ、９ｂ、２０、２１、２２、４０の内側表面に、第２実施例とは異なり、フッ素樹脂が無添加のニッケルメッキ処理を施した。
【０１１１】
すなわち、第３実施例では、第１実施例、第２実施例と同様な鉄Ｆｅを主成分とする地金部２０ｃの被表面に、ニッケルメッキ処理を施し、ニッケルメッキ処理層を形成した。ニッケルメッキ処理は、電解メッキ法により行った。
【０１１２】
排気管２０等の排気部材に、ニッケルメッキ処理を施すことにより、上述の第１実施例、第２実施例と同様に、削り作用、酸化作用、積層作用を抑制する効果が得られ、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができる。
【０１１３】
以上の各実施例では、コーティグ層ないしはメッキ層を構成する材料を具体的に例示して説明したが、これらはあくまで一例であり、本発明としては、上述の第１実施例、第２実施例、第３実施例と同様に、削り作用、酸化作用、積層作用を抑制する効果が得られ、軽労働かつ短時間の作業で清掃を終了させることができるのであれば、コーティグ層ないしはメッキ層を構成する材料は問わない。また、上述の各実施例では、排気管２０等の排気部材を構成する材料が鉄鋼材料であることを想定しているが、排気部材を構成する材料についても本発明では問わない。
【０１１４】
ただし、ＣＺ炉２内のガスを排気するための排気部材であることから、排気部材内の温度が最高温度、つまり１３０°Ｃ程度まで上昇したとしても、著しく耐久性が低下することのない耐熱性を有していることが条件となる。このため塩ビライニング鋼管は、削り作用等の抑制効果に優れているが、耐熱性の条件を満たしておらず、本発明の対象外となる。 以下、コーティング層ないしはメッキ層の材料を例示しない各種実施例について列挙する。
【０１１５】
（第４実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との化学的な結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。ここで、化学的な結合を抑制するとは、上述の積層作用、酸化作用、削り作用のいずれか１つあるいはいずれか２つあるいはすべてを抑制することである。排気管２０等の排気部材の表面への化学的な結合を抑制することで、排気管２０等の排気部材の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【０１１６】
（第５実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、積層作用、酸化作用、削り作用の抑制力の大きいコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、排気部材２０の内部表面への固着、それによるアモルファス層１１０の形成という現象を抑制できる。
【０１１７】
（第６実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１１８】
（第７実施例）
排気管２０等の排気部材の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１１９】
（第８実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、固体のドーパント１０１、固体のドーパント酸化物１０２、固体のアモルファス１００に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも削り作用が抑制される。
【０１２０】
（第９実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、Ｈｖ３００以上の硬度のコーティング層またはメッキ層を形成する実施が考えられる。前述したように、固体のアモルファス１００の硬度を硝子の硬度（Ｈｖ３００〜）とみなしたとき、硝子よりも硬いコーティング層またはメッキ層が形成されているため、固体のアモルファス１００が排気管２０等の排気部材の表面に衝突したとしても、それによる削り作用は、従来の配管に比べて抑制されることになる。
【０１２１】
（第１０実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、排気管２０等の排気部材の被処理面に比べて、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００との酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２２】
（第１１実施例）
排気管２０等の排気部材の被処理面が鉄鋼材料で構成されたものにおいて、排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理を施す実施が考えられる。すなわち、コーティング処理やメッキ処理がなされていない排気部材１０の表面は、鉄酸化膜１０ｂであり（図１（ｂ）参照）、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来すると、還元作用により鉄酸化膜１０ｂの化学的結合から酸素Ｏを奪うか、表層金属と共有結合することにより、表層と化学的に容易に結合してしまう（図２（ｃ）、（ｄ））。これに対して、排気管２０等の排気部材の表面を、鉄鋼材料（Ｆｅ）に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理を施すと、極めて活性度の高い気体のドーパント１０１等が飛来したとしても、その金属メッキ層の表面の金属酸化膜から酸素Ｏを奪ったり、表層金属と共有結合することが抑制され、表層と化学的に結合することが抑制される。
【０１２３】
（第１２実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、ドーパント１０１、ドーパント酸化物１０２、アモルファス１００と化学反応をしない樹脂材料を含むコーティング処理を施す実施が考えられる。これにより、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層の表面に接触したとしても、樹脂材料と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２４】
（第１３実施例）
排気管２０等の排気部材のうち、少なくとも、ドーパント１０１、ドーパント酸化１０２、アモルファス１００が通過する内側の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理を施す実施が考えられる。これにより、たとえ化学的活性度の高いドーパント１０１等がコーティング層あるいはメッキ層の表面に接触したとしても、フッ素樹脂と化学反応はせず、少なくとも酸化作用が抑制される。
【０１２５】
なお、実施例では、半導体単結晶としてシリコン単結晶を製造する場合を想定して、シリコン単結晶製造装置に用いられる排気部材として説明したが、本発明は、シリコン以外の半導体あるいはガリウム砒素などの化合物半導体を製造する場合にも同様にして適用することができる。また、実施例では、引上げ法として、ＣＺ法を想定して説明したが、本発明は、引上げ方法は問わない。磁場印加引上げ法（ＭＣＺ法）によって半導体単結晶を引き上げる場合にも当然本発明を適用することができる。さらには、ＦＺ法などのＣＺ法（ＭＣＺ法）とは異なる他の引き上げ法により半導体単結晶を引上げる場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１（ａ）は、シリコン単結晶製造装置の構成を示した図で、図１（ｂ）は、従来の排気管の断面図である。
【図２】図２（ａ）ないし（ｊ）は、削り作用（噛み込み作用）、酸化作用、積層作用を説明する図である
【図３】図３は、実施例のシリコン単結晶製造装置を示した図で、実施例の排気部材の位置関係を説明するために用いた図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例の排気管の断面を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す断面を拡大して示した図である。
【図５】図５（ａ）は、従来の表面が標準鋼管の梨地のままの排気管の内側表面へのアモルファス固着状況を示した写真であり、図５（ｂ）は、第１実施例のクロムメッキ処理が施された排気管へのアモルファス付着状況を示した写真であり、図５（ｃ）は、第２実施例のフッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施された排気管へのアモルファス付着状況を示した写真である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ シリコン単結晶製造装置、 ２ ＣＺ炉、１０ 通常排気管、１１ 通常圧力制御弁、２０ 高炉内圧排気管、２１ 高炉内圧用圧力制御弁、３０ 緊急用排気管、３１ 開放弁、４０ ダスト捕集トラップ、２０ｃ 地金部、２０ｄ クロムメッキ処理層、２０ｂ クロム酸化膜（不動態酸化膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項２】
排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項３】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項４】
排気部材の被処理面に、固体のドーパント、固体のドーパント酸化物、固体のアモルファスに比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項５】
排気部材の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度は、Ｈｖ３００以上の硬度であること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項６】
排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項７】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項８】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、クロムメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項９】
排気部材の被処理面に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスと化学反応をしづらい樹脂材料を含むコーティング処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１０】
排気部材の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１１】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１２】
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面を削る削り作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面酸化膜から酸素を奪って酸化される酸化作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面に積層する積層作用を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１】
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの結合を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項２】
排気部材の被処理面に比べて、硬度が高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項３】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項４】
排気部材の被処理面に、固体のドーパント、固体のドーパント酸化物、固体のアモルファスに比べて硬度の高いコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項５】
排気部材の被処理面に施されたコーティング層またはメッキ層の硬度は、Ｈｖ３００以上の硬度であること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項６】
排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスとの酸化作用を抑制できる金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項７】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、鉄鋼材料に比べて化学的活性度の高い金属でメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項８】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、クロムメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項９】
排気部材の被処理面に、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスと化学反応をしづらい樹脂材料を含むコーティング処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１０】
排気部材の被処理面に、フッ素樹脂を含有したコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１１】
排気部材の被処理面は、鉄鋼材料で構成され、フッ素樹脂添加無電解ニッケルメッキ処理が施されていること
を特徴とする請求項１記載の半導体単結晶製造用の排気部材。
【請求項１２】
炉内でドーパントが添加された半導体単結晶を製造する半導体単結晶装置に用いられ、炉内のドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスを排気する排気部材であって、
前記排気部材のうち、少なくとも、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが通過する内側には、
当該排気部材の被処理面に比べて、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面を削る削り作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面酸化膜から酸素を奪って酸化される酸化作用を抑制でき、ドーパント、ドーパント酸化物、アモルファスが表面に積層する積層作用を抑制できるコーティング処理またはメッキ処理が施されていること
を特徴とする半導体単結晶製造用の排気部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−５７２６４（Ｐ２００９−５７２６４Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２７６９５（Ｐ２００７−２２７６９５）
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１８４７１３）ＳＵＭＣＯ ＴＥＣＨＸＩＶ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月３日（２００７．９．３）
【出願人】（０００１８４７１３）ＳＵＭＣＯ ＴＥＣＨＸＩＶ株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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