JPH033638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、CZ法による半導体引上機に係り、
特に引上軸としてワイヤまたはビードチエーンな
どの可とう性部材を用いたものの引上軸の横振れ
防止装置に関するものである。

半導体引上機は、引上げられた単結晶インゴツ
トの酸素濃度および比抵抗の分布特性を十分満足
させるため、引上軸を所定速度で回転させる必要
がある。この引上軸に前記のような可とう性部材
を用いた場合は、引上軸の回転が引上軸の長さに
よる固有振動数に影響され、ある回転数の範囲で
共振を起こして横振れを生ずるため、引上軸の途
中を回転可能に包囲するガイドを設けて、横振れ
を防止するようにした装置が提案されている。し
かしながら、このようなガイドを設けても、引上
チヤンバ内の圧力、温度やガスの流量などの条件
が変化すると、共振回転数が変化するためか、確
実に横振れを防止することができず、また、引上
軸に対するガイドの芯合わせを正確に行なわなけ
ればならない等の問題が生じた。

本発明の目的は、可とう性部材からなる引上軸
を、いかなる引上条件下においても横振れを生じ
させずに共振回転数近辺からそれ以上で回転させ
ることができ、また、熱変形などにより芯ずれを
生じ易い引上軸に対するガイドの支持に特別高度
な技術を用いることなく引上軸の横振れを確実に
防止できる装置を提供するにある。

かかる目的を達成するための本発明は、可とう
性部材を引上軸として用いる半導体引上機の前記
引上軸の途中を直接または間接的に回転可能に包
囲するガイドを設けてなる引上軸横振れ防止装置
において、前記ガイドを引上軸に垂直な平面に沿
つて所定範囲にわたり移動自在に支持したことを
特徴とするものである。

以下本発明の一実施例を示す第１図ないし第４
図について説明する。第１図において、１０は引
上機本体で、密閉可能な構造になされ、下部はル
ツボ１１および図示しない加熱装置などを内蔵し
た加熱チヤンバ１０ａを形成し、上部はルツボ１
１内の融液１２から単結晶インゴツト１３を引上
げるための引上チヤンバ１０ｂを形成している。
本体１０の上部には、巻上装置１４が取付けられ
ている。巻上装置１４のフレーム１５はそれ自身
が前記本体１０に回転可能に取付けられ、その下
部に固着されたプーリ１６により、引上軸回転モ
ータ１７からベルト１８により回転を与えられる
ようになつている。前記フレーム１５にはワイヤ
またはビートチエーンなどの可とう性を有する引
上軸１９を巻上げるための巻上ドラム２０が設け
られ、引上モータ２１にて回転を与えられるよう
になつている。引上軸１９の下端にはシード２２
を取付けたシードチヤツク２３が取付けられてお
り、該引上軸１９の上端側はフレーム１５に設け
た固定ガイド２４により垂下位置を定められてい
る。

引上チヤンバ１０ｂ内には、引上軸１９と平行
に軸２５が取付けられている。この軸２５には、
第２図に示すような対をなすアーム２６ａ，２６
ｂが取付けられている。アーム２６ａ，２６ｂは
軸２５に互いに旋回可能に取付けられ、バネ２７
にて突起２８ａ，２８ｂが当接する位置に閉じら
れるようになつている。また、これらのアーム２
６ａ，２６ｂは、シリンダなどの駆動部２９にて
上下動されるロツド３０にそれぞれ連結されたリ
ンク３１ａ，３１ｂにて開かれるようになつてい
る。

アーム２６ａ，２６ｂは、前記のように閉じた
とき、引上軸１９に係合されているリング状のガ
イド３２を先端で支持し、開いたときには、引上
げられてくる単結晶インゴツト１３に干渉しない
ように引上軸１９から十分遠ざかるようになされ
ている。

前記ガイド３２は、第３図および第４図に拡大
して示すように、そのつば３２ａがアーム２６
ａ，２６ｂの上面によつて支持され、下方に伸び
る胴部３２ｂの周面はアーム２６ａ，２６ｂの対
向する凹所３３ａ，３３ｂ内にすき間Ｓを有する
ように嵌入されている。

次いで本装置の作用について説明する。引上開
始に先立つて、駆動部２９、ロツド３０によりリ
ンク３１ａ，３１ｂを作動させてアーム２６ａ，
２６ｂを開き、シード２２を取付けた引上軸１９
にあらかじめ係合されているガイド３２をアーム
２６ａ，２６ｂの凹部３３ａ，３３ｂ内に嵌入さ
せて該アーム２６ａ，２６ｂを閉じる。

次いて、シード２２をルツボ１１内の融液１２
に接触させ、引上軸回転モータ１７によりフレー
ム１５を回転させて引上軸１９を回転させ、単結
晶インゴツト１３を育成していく。このとき、引
上軸１９は、途中に係合されているガイド３２に
より横振れを防止される。

なお、引上軸１９の共振周波数ｆは なる式で表わされるが、この(1)式におけるｌは横
振れに対する支点であるガイド３２からシードチ
ヤツク２３までの実際の引上軸１９の長さでな
く、前記支点からシードチヤツク２３、シード２
２および単結晶インゴツト１３を含めた重心位置
Ｇまでの距離である。ただし、(1)式におけるｇは
重力加速度である。

そこで、前記のようなガイド３２がなく、単に
上端の固定ガイド２４のみで引上軸１９を保持し
た場合には、前記ｌは引上げ開始時には最も長
く、引合げが進むに連れて次第に短かくなつてい
くため、前記共振周波数ｆに関係して定められる
引上軸１９の許容回転数は低く押えられてしまう
が、前記ガイド３２を設けることにより、ｌを短
かくして前記許容回転数を高めることができる。

しかしながら、前記ガイド３２をアーム２６
ａ，２６ｂに完全に固定した場合には、引上軸１
９はガイド３２内で回転させる必要があるため、
これらの間に若干のすき間があるためか、前記の
(1)式は完全にあてはまらず、加熱チヤンバ１０ａ
および引上チヤンバ１０ｂ内の圧力、温度や、こ
れらの中に流される図示しない不活性ガスの流量
などの周囲条件が変化すると、横振れを生じ、所
期の目的を十分に達することができない。

ところが、本装置のようにガイド３２とアーム
２６ａ，２６ｂとの間に第４図に示したようにす
き間Ｓを設け、ガイド３２がアーム２６ａ，２６
ｂの上面に沿つて、引上軸１９と垂直な平面内で
移動し得るように取付けておくと、横振れの発生
がなくなる。前記すき間Ｓの大きさは、実験によ
ると、軸２５やアーム２６ａ，２６ｂが組立誤差
や運転中の熱変形によつて変化しても上方の固定
ガイド２４に対してガイド３２を鉛直線に置くこ
とができる値より若干大きく、通常はガイド３２
が凹部３３ａ，３３ｂ内で１mm程度動き得るよう
にしておけばよい。ガイド３２とアーム２６ａ，
２６ｂとの間には、両者の材質や接触面の面状態
を考慮することなどにより、若干の摩擦力を生じ
てわずかなダンピング効果を生ずるようにしてお
くことが好ましい。

引上が進み、シードチヤツク２３がガイド３２
に近付いたならば、駆動部２９を作動させ、ロツ
ド３０、リンク３１ａ，３１ｂにてアーム２６
ａ，２６ｂを引上げられた単結晶インゴツト１３
に干渉しないところまで開く。このとき、ガイド
３２はシードチヤツク２３上迄落下して支持され
る。以後、引上軸１９は上方の固定ガイド２４に
て支点が定められるが、このとき垂下している引
上軸１９の長さは初期の長さに対して約半分にな
つているため、このときの許容回転数は比較的高
い。

本実施例では、ガイド３２を１つだけ設けた例
を示したが、引上軸１９に沿つて複数個設けてお
き、引上げの進行に伴なつてアーム２６ａ，２６
ｂを順次開いていく方式や、またガイド３２を引
上げの進行に伴ない軸２５に沿つて次第に上昇さ
せるようにすれば、許容回転数を一層高めること
ができる。また、アーム２６ａ，２６ｂの開閉は
リンク３１ａ，３１ｂに限らず、アーム２６ａ，
２６ｂの間に入れたカム板による方式など種々の
方式を採用し得ることは言うまでもない。

以上述べたように本発明によれば、可とう性材
料からなる引上軸の共振などによる横振れをより
確実に押えることができ、ガイドは引上軸と垂直
な平面に沿つて移動し得る構造であるため、それ
を支持するアームなどの部材の構造や組立に特別
な技術を用いる必要がない等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部破断概要
図、第２図は第１図の−線による断面図、第
３図は第２図のＡ部拡大図、第４図は第３図の
−線による断面図である。 １０……引上機本体、１１……ルツボ、１３…
…単結晶インゴツト、１４……巻上装置、１９…
…引上軸、２５……軸、２６ａ，２６ｂ……アー
ム、２９……駆動部、３１ａ，３１ｂ……リン
ク、３２……ガイド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可とう性部材を引上軸として用いる半導体引
   上機の前記引上軸の途中を直接または間接的に回
   転可能に包囲するガイドを設けてなる引上軸横振
   れ防止装置において、前記ガイドを引上軸に垂直
   な平面に沿つて所定範囲にわたり移動自在に支持
   したことを特徴とする半導体引上機における引上
   軸横振れ防止装置。 ２ ガイドが引上軸に沿つて移動可能に設けられ
   ている特許請求の範囲第１項記載の半導体引上機
   における引上軸横振れ防止装置。 ３ ガイドが引上軸に沿つて複数個着脱可能に取
   付けられている特許請求の範囲第１項記載の半導
   体引上機における引上軸横振れ防止装置。 ４ ガイドを支持する部材が引上軸に対して対称
   的に開閉可能に形成されている特許請求の範囲第
   １、２または３項記載の半導体引上機における引
   上軸横振れ防止装置。 ５ ガイドとこれを引上軸に垂直な平面に沿つて
   移動自在に支持する部材との間の前記平面に沿う
   方向の移動に対し摩擦力によるダイピング効果を
   持たせるようにガイドを支持した特許請求の範囲
   第１、２、３または４項記載の半導体引上機にお
   ける引上軸横振れ防止装置。