JPH0246051Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は太陽電池、その他の光電変換素子等に
用いられている多結晶シリコンウエハを、製造皿
を用いてターンテーブル機構による遠心力作用に
よつて製造する所謂スピン法を実施する場合にお
いて、その製造装置であるシリコン溶融炉におけ
るターンテーブルの回転昇降装置に関する。

〔従来の技術〕

上述シリコン溶融炉においては、内部が完全な
不活性のアルゴンガス等による雰囲気であること
が絶対条件であるが、スピン法においては、この
ような雰囲気内でターンテーブルに回転及び昇降
の両動作を行なわせる必要がある。

ところで、上記ターンテーブルは、そのシヤフ
トを、上記のアルゴンガス雰囲気に保たれる溶融
炉本体内へ、その底壁等を貫通して回転昇降動自
在なるよう突設されるものである為、当然当該貫
通部分には回転及び昇降動作による摺動部分が生
じ、該摺動部分は上記本体内部をアルゴンガス雰
囲気に保つため、完全にシールされねばならない
こととなる。

本考案はスピン法の実施につき、上記の問題に
解決を与えるべく、新規に創作されたものであ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

そこで本考案は、ターンテーブルの回転、昇降
を夫々都合良く行なうことができ、かつその回転
時、昇降時等任意のタイミングにて冷却用のアル
ゴンガスの供給をも行なうことができるように
し、しかもシヤフトの露出部分をベローズによつ
て被覆シールすることによつて、各機構部の作動
性、シール性を良くし、又耐久性をも向上できる
ようにしたのが、その目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち本考案は、内部がアルゴン等による不活性
ガス雰囲気に保たれる本体には、同本体と連通
し、かつ気密に断熱ハウジングが固着され、該断
熱ハウジングに挿通して、本体内に延出の上端に
ターンテーブルを固定した中空のシヤフトを、回
転かつ摺動自在に配設し、該シヤフトの下部は、
昇降機構にて昇降自在とした昇降プレートに回転
自在に貫通し、かつその摺動部は磁気シールユニ
ツトにてシールすると共に、同シヤフトにはプー
リーを嵌着して回転可能なるよう上記昇降プレー
トに設けたモーターと動力伝達機構にて連動連結
し、更に上記シヤフト下端と、非回転のガス供給
管との摺動部はメカニカルシールユニツトにてシ
ールすると共に、上記断熱ハウジングと上記昇降
プレート間には、伸縮自在なベローズにて接続し
てシールし、該ベローズにて上記シヤフトの露出
部を被覆して構成したことによつて前記問題点を
解決したものである。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例を図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本考案に係る回転昇降装置を備えたシ
リコン溶融炉の主要部を、そして第２図は本考案
に係る回転昇降装置の回転機構部分を、第３図，
第４図は同装置におけるメカニカルシールユニツ
トを夫々示している。

先ずシリコン溶融炉Ａは、外部と密閉して形成
される本体１と、プレヒーテイング部２と、アフ
ターヒーテイング部３と、それらの中央部に設け
られる溶融シリコン注入部４と、ターンテーブル
５と、モールドモジユール搬送用自立ローラー６
を、本体１の前部と後部に夫々設けられる図示し
ないモールドモジユール取込部と、モールドモジ
ユール及び製品取出部とによつて連続的構成とな
つている。

ここで、上記溶融シリコン注入部４には、シリ
コン注入管７と、反転自在なルツボ８と、漏斗９
とヒーター１０等が設けられており、シリコンを
アルゴンガス雰囲気で溶融し、溶融したシリコン
を上記ルツボ８から漏斗９を通してターンテーブ
ル５により回転されているモールドモジユール１
１の成形空間内に注入、ターンテーブル機構によ
る遠心力作用によつて多結晶シリコンウエハを製
造するよう構成されている。

ところが、上記モールドモジユール１１は必ず
しも図示例の如き平板型に限るものではなく竪型
のものも存するから、上記漏斗９とモールドモジ
ユール１１との距離、即ち溶融シリコンの落差
が、用いるモールドモジユールのタイプによつて
異なることとなり、従つて漏斗９との距離を適正
にする為にはターンテーブル５を昇降する機能が
必要である。

即ち、ターンテーブル５は、回転機能と昇降機
能を併せ持つ必要があり、かつ回転昇降における
摺動部分は外気とシールされなければならない。

又、モールドモジユールには、冷却用のアルゴ
ンガスを送つて結晶化の制御を行なうようにする
が、このため、上記ターンテーブル５のシヤフト
１２を中空とし、その中空部分を通してアルゴン
ガスをモールドモジユールに送ることとなるが、
アルゴンガス送気チユーブ１３の接続管１４は回
転させることができないので、その接続管１４と
接続されるアルゴン等のガス供給管１５と、回転
される上記シヤフト１２との回転摺動部分は外気
とシールされなければならない。

そこで本考案のターンテーブル回転昇降装置は
次のように構成されている。

先ず昇降機構１６については、第１図に示した
ように、底板１７と頂板１８を２本の平行なガイ
ド杆１９，１９にて枠組みして形成された昇降ユ
ニツト２０を有し、これにはモーター２１が固定
してあると共に、上記底板１７と頂板１８に夫々
軸受２２，２３を介して中間部にネジ部２４ａを
有するシヤフト２４が回転自在にして、かつ軸方
向移動が阻止された状態で縦方向に、かつ上記ガ
イド杆１９，１９と平行に架設されており、該シ
ヤフト２４に固定したプーリー２５と、モーター
軸２１ａに固定したプーリー２１ｂをベルト等の
動力伝達機構２６にて連動連結することによつ
て、上記モーター２１にてシヤフト２４が回転可
能となつている。

上記両ガイド杆１９，１９に挿通して昇降プレ
ート２７が水平状態で昇降可能なるよう架設さ
れ、該昇降プレート２７には、上記シヤフト２４
のネジ部２４ａに螺嵌したブツシユ２８が固定し
てあり、このことによりシヤフト２４の回転によ
つて上記昇降プレート２７は上記両ガイド杆１
９，１９に案内されて水平状態で昇降されるので
あり、該昇降プレート２７に後述するようにして
ターンテーブル５のシヤフト１２が支持されるこ
とによつて、当該ターンテーブル５は昇降動可能
である。

次に回転機構２９であるが、これは第１図，第
２図に示したように、前記モーター２１とは別個
のモーター３０が上記昇降プレート２７に固定し
てあり、このモーター軸３０ａに固定したプーリ
ー３０ｂからベルト等の動力伝達機構３１を介し
て上記シヤフト１２に嵌着したプーリー３２に回
転力が伝達されるようになつている。

上記シヤフト１２は上端にターンテーブル５を
固定して、上記本体１の底板１ａに、同本体１内
部と連通し、かつ外部とは気密に固定した断熱ハ
ウジング３３に貫通させることによつて、上記タ
ーンテーブル５を本体１内部に位置させてある。

又、上記シヤフト１２の下部は上記断熱ハウジ
ング３３の下端から下方へ長く延出させてあつ
て、その下端部は上記昇降プレート２７に回転、
かつ軸方向へ摺動自在なるよう貫通させてあり、
その回転、昇降における摺動部には、磁気シール
ユニツト３４を配設して、シールの役割を果すよ
うにしてある。

又、上記シヤフト１２の下端と、非回転のガス
供給管１５とは、軸方向に突き合わせた摺動部と
なつており、その摺動部にはメカニカルシールユ
ニツト３ｆを配してシールの目的を達するように
してある。

又、上記シヤフト１２の上記断熱ハウジング３
３から下方へ延出している部分は、外部に露出さ
れることとなるので、上記断熱ハウジング３３と
上記昇降プレート２７との間には、両端部にフラ
ンジ３６ａ，３６ｂを有する伸縮自在なベローズ
３６が、被嵌接続され、このように該ベローズ３
６にて上記シヤフト１２の露出部分を被覆するこ
とによりシヤフト１２の摺動部をシールしてい
る。

ここで、上記断熱ハウジング３３は、外筒３３
ａと内筒３３ｂの間にカーボン等による断熱材３
３ｃを充填させてあり、又内筒３３ｂとシヤフト
１２間にはカーボンブツシユ３３ｄを緩めに嵌合
して、該シヤフト１２に固定した止めワツシヤ３
３ｅにて下降を阻止し、これによつてシヤフト１
２の回転振れを防止し、ターンテーブル５の偏心
回転を防止している。

又３７は上記シヤフト１２の上端部に被着した
断熱材である。

又、上記シヤフト１２は中空の単一シヤフトと
してもよく、又は図示例の如く、中空のターンテ
ーブル回転軸１２ａと、シールユニツト３４の中
空の回転軸１２ｂとを嵌着し、止めネジ３８にて
軸方向に固定して一体化したものを用いてもよ
い。

このように２本の回転軸１２ａ，１２ｂを接続
してシヤフト１２とする場合は、両回転軸１２
ａ，１２ｂを上記ベローズ３６の内部に接続部３
９が位置するようにすれば、その接続部３９のシ
ールは不要である。

又、上記ベローズ３６の上部フランジ３６ａと
断熱ハウジング３３のフランジ３３ｆを、間にＯ
リング４０を介してボルト締めして接続すること
によりシールし、又、その下部のフランジ３６ｂ
と昇降プレート２７を、その間にＯリング４１を
介してボルト締めして接続することによりシール
してある。

又、上記磁気シールユニツト３４は上記昇降プ
レート２７にＯリング４２を介してボルト止にて
固定されることにより、シヤフト１２の摺動部分
をシールするものであつて、この磁気シールユニ
ツト３４は、シールユニツト３４ａ内にあつて、
磁性粉末を潤滑性溶液に混合分散させることによ
つて、シヤフト１２に接する磁石体３４ｂ……の
ブレード先端に上記粉末と共に当該溶液を磁力で
保持するようにしてシール効果を満足させるよう
にしたものである。

又、上記メカニカルシールユニツト３５は、第
３図，第４図に明示した如く、シヤフト１２つま
り回転軸１２ｂがベアリングユニツト３５ａに軸
承されながら回転し、該回転軸１２ｂに固定され
ているカーボンカツプリング３５ｂが一体に回転
し、一方、非回転のガス供給管１５にもカーボン
カツプリング３５ｃが固定され、軸方向に介在し
たスプリング３５ｄによつて、上記カーボンカツ
プリング３５ｃは上記カーボンカツプリング３５
ｂに圧接させたものである。

又、上記ガス供給管１５は、ハウジング３５ｅ
の貫通部において、キー３５ｆの嵌合により上下
動可能にして、かつその回転は阻止されている。

又、上記両カーボンカツプリング３５ｂと３５
ｃは、すり合わせになつており、回転軸１２ｂと
ガス供給管１５はシール状態となつており、その
シールは昇降動作、回転動作時にあつても確保さ
れるので、回転中においてもアルゴンガスを上記
シヤフト１２の中突部１２ｃを通してモールドモ
ジユール１１に供給することができる。

而して上記構成において、ターンテーブル５の
昇降は、昇降機構２０によつて行なわれ、又ター
ンテーブル５の回転は、回転機構２９によつて行
なわれる。

即ち、昇降機構２０のモーター２１を稼動させ
ることによつてシヤフト２４は定位置で回転さ
れ、このネジ部２４ａに螺合したブツシユ２８を
介して昇降プレート２７はガイド杆１９，１９に
案内されて水平状態のまま昇降される。

従つて、この昇降プレート２７にシヤフト１２
が支持されていることにより、ターンテーブル５
は昇降動することとなる。

一方、回転機構２９のモーター３０を回転する
と、プーリー３０ｂ、伝達機構３１、プーリー３
２を介してシヤフト１２は回転され、このことに
よつてターンテーブル５は回転されるのである。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係るスピン法用シ
リコン溶融炉におけるターンテーブルの回転昇降
装置は構成したものであるから、昇降機構２０及
び回転機構２９個々のモーター２１，３０を回転
することによつてターンテーブル５に昇降、回転
を夫々個々に行なうことができ、それら各動作を
行なうにあたつても、シヤフト１２の回転、昇降
における摺動部は磁気シールユニツト３４、メカ
ニカルシールユニツト３５、ベローズ３６によつ
て外気とのシールが常に保持されると共に、ター
ンテーブル５の回転時及び昇降時等においても任
意のタイミングでシヤフト１２の中空部１２ｃを
通してモールドモジユール１１に冷却用のアルゴ
ンガス等を供給でき、又、断熱ハウジング３３に
よつて断熱されたシヤフト１２の上部と、駆動
部、シール部が存在するシヤフト１２の下部との
距離を長く設定し、その間をベローズ３６によつ
て被覆し、シールすることによつて、上記駆動
部、シール部の温度を常温近付になるようにする
ことができ、このことによつて、これら機構部の
作動性とシール性を良好に保つことができ、その
結果として、各機構部の耐久性を向上できる等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るスピン法用シリコン溶融
炉におけるターンテーブルの回転昇降装置を示し
た縦断側面図、第２図は装置における回転機構の
拡大縦断側面図、第３図は同装置におけるメカニ
カルシールユニツトの拡大縦断側面図、第４図は
第３図における−線矢視拡大横断面図であ
る。 １……本体、５……ターンテーブル、１２……
シヤフト、１５……ガス供給管、２０……昇降機
構、２７……昇降プレート、３０……モーター、
３１……動力伝達機構、３２……プーリー、３３
……断熱ハウジング、３４……磁気シールユニツ
ト、３５……メカニカルシールユニツト、３６…
…ベローズ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部が不活性ガス雰囲気に保たれる本体には、
   同本体と連通し、かつ気密に断熱ハウジングが固
   着され、該断熱ハウジングに挿通して本体内に延
   出の上端にターンテーブルを固定した中空のシヤ
   フトを、回転かつ、摺動自在に配設し、該シヤフ
   トの下部は、昇降機構にて昇降動自在とした昇降
   プレートに回転自在に貫通し、かつその摺動部は
   磁気シールユニツトにてシールすると共に、同シ
   ヤフトにはプーリーを嵌着して回転可能なるよう
   上記昇降プレートに設けたモーターと動力伝達機
   構にて連動連結し、更に上記シヤフト下端と、非
   回転のガス供給管との摺動部はメカニカルシール
   ユニツトにてシールすると共に、上記断熱ハウジ
   ングと上記昇降プレート間には、伸縮自在なベロ
   ーズを接続してシールし、該ベローズにて上記シ
   ヤフトの露出部を被覆してなるスピン法用シリコ
   ン溶融炉におけるターンテーブルの回転昇降装
   置。