JPH10273379A - チョクラルスキー法を実施するための結晶引上げ装置用の回転ヘッド - Google Patents
チョクラルスキー法を実施するための結晶引上げ装置用の回転ヘッドInfo
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- JPH10273379A JPH10273379A JP10075497A JP7549798A JPH10273379A JP H10273379 A JPH10273379 A JP H10273379A JP 10075497 A JP10075497 A JP 10075497A JP 7549798 A JP7549798 A JP 7549798A JP H10273379 A JPH10273379 A JP H10273379A
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- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 引上げ部材がもはや鋭角に曲げられることな
く、引上げ部材と巻取りドラムとの間の摩擦、したがっ
て粒子状の摩耗砕片の形成が最小にされ、かつ引上げ部
材の、巻取りドラムからの走出、特にこれへの乗り上げ
が改善されるように結晶引上げ装置の回転ヘッドを改善
する。 【構成】 軸（２２，３８〕および巻取りドラム（１
５，３７）の軸線（Ｈ−Ｈ´）が、巻取りみぞ（２９）
の経過を規定するらせんの方向に引上げ部材（１３）が
この巻取りみぞ（２９）内へ走入するような角度αを成
して水平の基準平面（Ｂ−Ｂ´）に対して延びている。
く、引上げ部材と巻取りドラムとの間の摩擦、したがっ
て粒子状の摩耗砕片の形成が最小にされ、かつ引上げ部
材の、巻取りドラムからの走出、特にこれへの乗り上げ
が改善されるように結晶引上げ装置の回転ヘッドを改善
する。 【構成】 軸（２２，３８〕および巻取りドラム（１
５，３７）の軸線（Ｈ−Ｈ´）が、巻取りみぞ（２９）
の経過を規定するらせんの方向に引上げ部材（１３）が
この巻取りみぞ（２９）内へ走入するような角度αを成
して水平の基準平面（Ｂ−Ｂ´）に対して延びている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法
（Czochralski-Prozess)を実施するための結晶引上げ装
置用の回転ヘッドであって、（ａ）鉛直の回転軸線を中
心にして回転可能なケーシングが備えられており、ケー
シングが該回転軸線の領域内に巻取り可能な引上げ部材
のための鉛直の貫通開口を有しており、（ｂ）駆動可能
な軸が備えられており、該軸に、引上げ部材を受容する
ためのらせん状の巻取りみぞを持った巻取りドラムが相
対回動不能に、しかし軸方向移動可能に支承されてお
り、かつ（ｃ）巻取りドラムの軸方向移動を行い、巻取
りみぞと同一のピッチを持つガイド装置が備えられてお
り、ガイド装置が鉛直の回転軸線から離れた箇所に配置
されており、かつガイド装置によって巻取りドラムに巻
取られる引上げ部材の部分および巻取りみぞが鉛直の回
転軸線内で案内されている形式のものに関する。
（Czochralski-Prozess)を実施するための結晶引上げ装
置用の回転ヘッドであって、（ａ）鉛直の回転軸線を中
心にして回転可能なケーシングが備えられており、ケー
シングが該回転軸線の領域内に巻取り可能な引上げ部材
のための鉛直の貫通開口を有しており、（ｂ）駆動可能
な軸が備えられており、該軸に、引上げ部材を受容する
ためのらせん状の巻取りみぞを持った巻取りドラムが相
対回動不能に、しかし軸方向移動可能に支承されてお
り、かつ（ｃ）巻取りドラムの軸方向移動を行い、巻取
りみぞと同一のピッチを持つガイド装置が備えられてお
り、ガイド装置が鉛直の回転軸線から離れた箇所に配置
されており、かつガイド装置によって巻取りドラムに巻
取られる引上げ部材の部分および巻取りみぞが鉛直の回
転軸線内で案内されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような回転ヘッドは、引上げ部材と
してロープを使用する場合にはロープ回転ヘッドとも呼
ばれ、公知である。回転ヘッドは、チョクラルスキー法
によって形成された結晶を溶融るつぼ内に存在する溶融
液から引上げ、引上げられた結晶に同時にその縦軸線を
中心にした回転運動を重ねるために用いられる。ここで
は、結晶の引上げ運動も回転運動もできる限り一様に、
特に完全に衝撃なしに実施されることが必要な前提条件
である。回転ヘッド内は通常結晶引上げ装置内に等しい
圧力が支配しており、しかしできる限り凝縮性の物質が
結晶引上げ装置から回転ヘッド内へ達しないようにしな
くてはならないので、基準プラットフォーム内の貫通開
口は比較的狭く構成されている。引上げ部材はできる限
り同軸的に貫通開口内を案内されなければならない。引
上げ部材はらせん状の軌道で巻取りドラム上に巻取られ
るので、巻取りドラムは縦軸線の方向に、引上げ部材の
軸線が常に貫通開口の軸線と一致するように案内されな
ければならない。引上げ部材は巻取りドラム近傍ではこ
の巻取りドラムの表面に対してほぼ接線方向に延びてい
る。
してロープを使用する場合にはロープ回転ヘッドとも呼
ばれ、公知である。回転ヘッドは、チョクラルスキー法
によって形成された結晶を溶融るつぼ内に存在する溶融
液から引上げ、引上げられた結晶に同時にその縦軸線を
中心にした回転運動を重ねるために用いられる。ここで
は、結晶の引上げ運動も回転運動もできる限り一様に、
特に完全に衝撃なしに実施されることが必要な前提条件
である。回転ヘッド内は通常結晶引上げ装置内に等しい
圧力が支配しており、しかしできる限り凝縮性の物質が
結晶引上げ装置から回転ヘッド内へ達しないようにしな
くてはならないので、基準プラットフォーム内の貫通開
口は比較的狭く構成されている。引上げ部材はできる限
り同軸的に貫通開口内を案内されなければならない。引
上げ部材はらせん状の軌道で巻取りドラム上に巻取られ
るので、巻取りドラムは縦軸線の方向に、引上げ部材の
軸線が常に貫通開口の軸線と一致するように案内されな
ければならない。引上げ部材は巻取りドラム近傍ではこ
の巻取りドラムの表面に対してほぼ接線方向に延びてい
る。
【０００３】このような、ドイツ国特許第４３２９２８
３号明細書により公知である回転ヘッドを用いて、巻取
りドラムの衝撃のない回転および軸方向移動を可能に
し、かつ半導体物質の凝縮物と引上げ部材およびガイド
装置の物質とからの摩耗砕片の形成を決定的に低減する
という課題は既に解決に成功している。この摩耗砕片は
貫通開口を通ってその下方にある結晶引上げ装置内へ落
下し、かつ結晶引上げ過程を継続的に損なうことがあ
る。
３号明細書により公知である回転ヘッドを用いて、巻取
りドラムの衝撃のない回転および軸方向移動を可能に
し、かつ半導体物質の凝縮物と引上げ部材およびガイド
装置の物質とからの摩耗砕片の形成を決定的に低減する
という課題は既に解決に成功している。この摩耗砕片は
貫通開口を通ってその下方にある結晶引上げ装置内へ落
下し、かつ結晶引上げ過程を継続的に損なうことがあ
る。
【０００４】この公知の手段では軸および巻取りドラム
の軸線は水平に延び、もしくはこれらは水平の平面内で
鉛直の回転軸線を中心にして偏心的に回転せしめられ
る。しかしこれによって引上げ部材は巻取りドラムへの
乗り上げまたは走出箇所で鋭角に、かつ巻取りドラムの
軸線に対して横方向に曲げられ、かつ引上げ部材は巻取
りみぞの側面のところで擦れる。このためにかなりの引
っ張り応力および温度負荷の下にある引上げ部材が機械
的に著しく負荷されるのみならず、バイオリンの弦を弓
で引く場合のように摩擦によって振動惹起され、そのた
めに機械的な振動にきわめて弱い引上げ過程は侵害され
る。
の軸線は水平に延び、もしくはこれらは水平の平面内で
鉛直の回転軸線を中心にして偏心的に回転せしめられ
る。しかしこれによって引上げ部材は巻取りドラムへの
乗り上げまたは走出箇所で鋭角に、かつ巻取りドラムの
軸線に対して横方向に曲げられ、かつ引上げ部材は巻取
りみぞの側面のところで擦れる。このためにかなりの引
っ張り応力および温度負荷の下にある引上げ部材が機械
的に著しく負荷されるのみならず、バイオリンの弦を弓
で引く場合のように摩擦によって振動惹起され、そのた
めに機械的な振動にきわめて弱い引上げ過程は侵害され
る。
【０００５】更にこれにより粒子状の摩耗砕片が巻取り
ドラム上および引上げ部材上の凝縮物および引上げ部材
および巻取りドラムの物質から形成され、最終的には引
上げ部材の繰り出し時、特に巻取り時に、すなわち結晶
引上げ時に摩擦に起因する不規則性が生じる。
ドラム上および引上げ部材上の凝縮物および引上げ部材
および巻取りドラムの物質から形成され、最終的には引
上げ部材の繰り出し時、特に巻取り時に、すなわち結晶
引上げ時に摩擦に起因する不規則性が生じる。
【０００６】ドイツ国特許第４３２９２８３号明細書内
で挙げられた従来技術は本発明の対象から更にかけ離れ
ている。
で挙げられた従来技術は本発明の対象から更にかけ離れ
ている。
【０００７】ドイツ国特許第３１１６９１６号明細書で
は、巻取りドラム（やはり水平の軸上に支承される）の
軸方向移動のためのガイド装置は筒形の圧着部材を備
え、圧着部材は貫通開口の上方に配置され、かつガイド
部材（線材ロープ）をガイドみぞ内へ押し込む。ロープ
の圧潰および横力並びに回転軸線に対して斜めの巻取り
みぞ内へのおよびその縁上への乗り上げ箇所におけるロ
ープの曲げによって貫通開口の直ぐ上方で凝縮物および
金属の摩耗砕片が生じる。この場合巻取りドラムは直接
引上げ部材によって案内され、かつ圧着ローラ、すなわ
ち引上げ部材のみが軸方向のドラム案内を引き受け、逆
ではなく、そのためロープ案内は不正確であり、また完
全な無衝撃および無振動ではない。
は、巻取りドラム（やはり水平の軸上に支承される）の
軸方向移動のためのガイド装置は筒形の圧着部材を備
え、圧着部材は貫通開口の上方に配置され、かつガイド
部材（線材ロープ）をガイドみぞ内へ押し込む。ロープ
の圧潰および横力並びに回転軸線に対して斜めの巻取り
みぞ内へのおよびその縁上への乗り上げ箇所におけるロ
ープの曲げによって貫通開口の直ぐ上方で凝縮物および
金属の摩耗砕片が生じる。この場合巻取りドラムは直接
引上げ部材によって案内され、かつ圧着ローラ、すなわ
ち引上げ部材のみが軸方向のドラム案内を引き受け、逆
ではなく、そのためロープ案内は不正確であり、また完
全な無衝撃および無振動ではない。
【０００８】ヨーロッパ特許公開第４３７７７５号によ
って回転ヘッドが公知であり、ここでは巻取りドラム
（やはり水平軸線を中心にして回転可能）はガイドねじ
山によって水平方向に移動せしめられ、巻き取られる引
上げ部材（ロープ）のピッチはガイドねじ山のピッチに
よって規定される。しかし巻取りドラム自体はロープを
置くためには円筒面を持つので、すなわち巻取りみぞを
持たないので、ロープを一様に載置するためには巻取り
ドラムの上方に定置に支承されたガイドローラが設けら
れ、ロープのためのガイドローラの乗り上げ箇所は常に
貫通開口の上方に存在する。このガイドローラによって
初めてロープもしくは引上げ部材は巻取りドラムへ引き
渡される。したがってガイドローラは引上げ部材の鉛直
の走行路を規定する部材である。更にガイドローラには
ガイドピン、ガイド体またはもう１つのガイドローラが
配設され、これらは別の摩耗砕片を生じ、したがって溶
融液および単結晶の金属による汚染の回避には該当する
部材をプラスティックから仕上げなければならない。し
かしこれによっては凝縮物粒子の放出は阻止されない。
って回転ヘッドが公知であり、ここでは巻取りドラム
（やはり水平軸線を中心にして回転可能）はガイドねじ
山によって水平方向に移動せしめられ、巻き取られる引
上げ部材（ロープ）のピッチはガイドねじ山のピッチに
よって規定される。しかし巻取りドラム自体はロープを
置くためには円筒面を持つので、すなわち巻取りみぞを
持たないので、ロープを一様に載置するためには巻取り
ドラムの上方に定置に支承されたガイドローラが設けら
れ、ロープのためのガイドローラの乗り上げ箇所は常に
貫通開口の上方に存在する。このガイドローラによって
初めてロープもしくは引上げ部材は巻取りドラムへ引き
渡される。したがってガイドローラは引上げ部材の鉛直
の走行路を規定する部材である。更にガイドローラには
ガイドピン、ガイド体またはもう１つのガイドローラが
配設され、これらは別の摩耗砕片を生じ、したがって溶
融液および単結晶の金属による汚染の回避には該当する
部材をプラスティックから仕上げなければならない。し
かしこれによっては凝縮物粒子の放出は阻止されない。
【０００９】ガイドローラの周囲は同一箇所が常に貫通
開口からの蒸気の凝縮に曝される。更に引上げ部材から
の不一様な摩耗砕片は荒いロープ表面を形成し、これは
一様なロープ引上げを害する。
開口からの蒸気の凝縮に曝される。更に引上げ部材から
の不一様な摩耗砕片は荒いロープ表面を形成し、これは
一様なロープ引上げを害する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、引上
げ部材がもはや鋭角に曲げられることなく、引上げ部材
と巻取りドラムとの間の摩擦、したがって粒子状の摩耗
砕片の形成が最小にされ、かつ引上げ部材の、巻取りド
ラムからの走出、特にこれへの乗り上げが改善されるよ
うに冒頭に記載の形式の回転ヘッドを改善することであ
る。
げ部材がもはや鋭角に曲げられることなく、引上げ部材
と巻取りドラムとの間の摩擦、したがって粒子状の摩耗
砕片の形成が最小にされ、かつ引上げ部材の、巻取りド
ラムからの走出、特にこれへの乗り上げが改善されるよ
うに冒頭に記載の形式の回転ヘッドを改善することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、軸および巻取ドラムの軸線が、引
上げ部材が巻取りみぞ内へこの巻取りみぞの経過を規定
するらせんの方向に走入するような角度αを成して水平
の基準平面に対して延びていることことである。
めの本発明の手段は、軸および巻取ドラムの軸線が、引
上げ部材が巻取りみぞ内へこの巻取りみぞの経過を規定
するらせんの方向に走入するような角度αを成して水平
の基準平面に対して延びていることことである。
【００１２】
【発明の効果】したがって巻取りみぞ内への引上げ部材
の走入はもはや巻取りドラムの軸線に対して接線方向も
しくは直角に行われず、巻取りみぞのらせんの箇所に対
して接線方向に行われる。引上げ部材の、巻取りドラム
の乗り上げもしくは走出ポイントにおける接線は本発明
によれば引上げ部材の繰り出た部分に対して同軸的であ
る。軸および巻取りドラムの斜めの軸線は操作中二重円
錐面内で回転し、その軸線は鉛直の回転軸線に対して偏
心している。したがって軸線はある程度揺動運動（Taum
elbewegung）を行うが、この運動は不釣り合いを免れて
いる。そのため引上げ部材の下方へ垂れた鉛直の部分は
巻き取りみぞの第１の接触ポイントに対して接線方向に
延びる。特に引上げ部材はもはや公知技術のように巻取
りみぞの側縁上へ乗り上がることはない。
の走入はもはや巻取りドラムの軸線に対して接線方向も
しくは直角に行われず、巻取りみぞのらせんの箇所に対
して接線方向に行われる。引上げ部材の、巻取りドラム
の乗り上げもしくは走出ポイントにおける接線は本発明
によれば引上げ部材の繰り出た部分に対して同軸的であ
る。軸および巻取りドラムの斜めの軸線は操作中二重円
錐面内で回転し、その軸線は鉛直の回転軸線に対して偏
心している。したがって軸線はある程度揺動運動（Taum
elbewegung）を行うが、この運動は不釣り合いを免れて
いる。そのため引上げ部材の下方へ垂れた鉛直の部分は
巻き取りみぞの第１の接触ポイントに対して接線方向に
延びる。特に引上げ部材はもはや公知技術のように巻取
りみぞの側縁上へ乗り上がることはない。
【００１３】これにより以下の付加的な利点が達成され
る：引上げ部材が巻取りドラム上へ乗り上げる、または
これから走出する箇所において鋭角に、かつ巻取りドラ
ムの軸線に対して横方向に曲げられることはもはやな
く、引上げ部材は巻取りみぞの側面で擦れることはもは
やない。これによって著しい引っ張り応力および温度負
荷の下にある引上げ部材が機械的に除荷されるのみなら
ず、無水摩擦（trockeneReibung）による振動ももはや
起こされないので、機械的な振動に対してきわめて敏感
な引上げ過程はもはや妨害されない。
る：引上げ部材が巻取りドラム上へ乗り上げる、または
これから走出する箇所において鋭角に、かつ巻取りドラ
ムの軸線に対して横方向に曲げられることはもはやな
く、引上げ部材は巻取りみぞの側面で擦れることはもは
やない。これによって著しい引っ張り応力および温度負
荷の下にある引上げ部材が機械的に除荷されるのみなら
ず、無水摩擦（trockeneReibung）による振動ももはや
起こされないので、機械的な振動に対してきわめて敏感
な引上げ過程はもはや妨害されない。
【００１４】さらにこれにより巻取りドラム上および引
上げ部材上の凝縮物および引上げ部材および巻取りドラ
ムの物質からの粒子状の摩耗砕片が最小にされ、最終的
には引上げ部材の繰り出し時、特に巻取り時に、すなわ
ち結晶引上げ時に摩擦に起因する不規則性は生じない。
上げ部材上の凝縮物および引上げ部材および巻取りドラ
ムの物質からの粒子状の摩耗砕片が最小にされ、最終的
には引上げ部材の繰り出し時、特に巻取り時に、すなわ
ち結晶引上げ時に摩擦に起因する不規則性は生じない。
【００１５】請求項２に記載されているように、角度α
が最大でも１０度、有利に０．５度〜５度であると特に
有利である。軸および巻取りドラムの傾斜位置を水平の
主要平面を持つケーシング内部で実施することは理論的
に可能ではあるが、ケーシングが請求項３の特徴により
もしくはその主要平面自体が水平の基準平面に対して角
度αを成して整列していると特に有利である。これによ
って、機械的な部材、例えば軸受台、軸受リング、ガイ
ドナット等が直角以外の角度下に加工されなければなら
ない事情は避けられ、その結果仕上げは明らかに簡単
に、かつ安価になる。
が最大でも１０度、有利に０．５度〜５度であると特に
有利である。軸および巻取りドラムの傾斜位置を水平の
主要平面を持つケーシング内部で実施することは理論的
に可能ではあるが、ケーシングが請求項３の特徴により
もしくはその主要平面自体が水平の基準平面に対して角
度αを成して整列していると特に有利である。これによ
って、機械的な部材、例えば軸受台、軸受リング、ガイ
ドナット等が直角以外の角度下に加工されなければなら
ない事情は避けられ、その結果仕上げは明らかに簡単
に、かつ安価になる。
【００１６】本発明の対象の別の有利な構成がその他の
従属請求項から得られる。
従属請求項から得られる。
【００１７】以下のらせん状のガイド部材は異なる構成
で実施することができる。例えば当該巻取りドラムと同
じピッチを持つ雄ねじ山（erhabene Schraubengaenge）
として実施することが可能である。ガイドナットはその
場合その都度これに相補的な形状を持つ。
で実施することができる。例えば当該巻取りドラムと同
じピッチを持つ雄ねじ山（erhabene Schraubengaenge）
として実施することが可能である。ガイドナットはその
場合その都度これに相補的な形状を持つ。
【００１８】以下に本発明による対象の２つの実施例が
図１から図４を基に詳説される。
図１から図４を基に詳説される。
【００１９】
【実施例】図１にはチョクラルスキー法を実施するため
の結晶引上げ装置が示されており、気密の室２を備えて
いる。室は図示されていない真空ポンプに接続されてい
る。室２内には溶融るつぼ３が配置されており、溶融る
つぼは誘導コイル４によって包囲されていて、この誘導
コイルによって溶融るつぼ３の内容物が溶融せしめら
れ、かつ引上げ工程に必要な温度に保持される。溶融る
つぼ３は昇降ロッド５を介して図示されていない鉛直方
向駆動装置と接続されており、昇降ロッド５はこの駆動
装置で矢印で示された方向に上下に移動せしめられる。
これによって溶融液８の表面７が一定の高さに保持され
る。室２は支持フレーム９の上に配置されている。
の結晶引上げ装置が示されており、気密の室２を備えて
いる。室は図示されていない真空ポンプに接続されてい
る。室２内には溶融るつぼ３が配置されており、溶融る
つぼは誘導コイル４によって包囲されていて、この誘導
コイルによって溶融るつぼ３の内容物が溶融せしめら
れ、かつ引上げ工程に必要な温度に保持される。溶融る
つぼ３は昇降ロッド５を介して図示されていない鉛直方
向駆動装置と接続されており、昇降ロッド５はこの駆動
装置で矢印で示された方向に上下に移動せしめられる。
これによって溶融液８の表面７が一定の高さに保持され
る。室２は支持フレーム９の上に配置されている。
【００２０】溶融液８から結晶１０が制御された速度で
引上げられるが、この結晶は同時に回転ヘッド１１によ
って回転せしめられる。回転ヘッド１１は図２を基に詳
説される；回転ヘッドは支持フレーム９の支持柱１２の
１つの延長部１２ａ上に取付けられている。回転ヘッド
１１から室２内へ撓み性の引上げ部材１３が案内されて
いる。引上げ部材はこの例では引上げロープとして構成
されている。この引上げ部材１３に上記の結晶１１が種
子結晶ホルダー１４を介して吊るされている。回転ヘッ
ド１１を除けばこのような結晶引上げ装置は従来技術に
含まれるので、これ以上の詳細の記述は不要であろう。
引上げられるが、この結晶は同時に回転ヘッド１１によ
って回転せしめられる。回転ヘッド１１は図２を基に詳
説される；回転ヘッドは支持フレーム９の支持柱１２の
１つの延長部１２ａ上に取付けられている。回転ヘッド
１１から室２内へ撓み性の引上げ部材１３が案内されて
いる。引上げ部材はこの例では引上げロープとして構成
されている。この引上げ部材１３に上記の結晶１１が種
子結晶ホルダー１４を介して吊るされている。回転ヘッ
ド１１を除けばこのような結晶引上げ装置は従来技術に
含まれるので、これ以上の詳細の記述は不要であろう。
【００２１】図２には図１の回転ヘッド１１が部分的
に、鉛直の回転軸線Ａ−Ａ´および引上げ部材１３のた
めの巻取りドラム１５の水平の軸線Ｂ−Ｂ´に対して角
度αを成して延びる軸線Ｈ−Ｈ´によって規定される２
つの垂直な平面に沿った断面図で示されている。回転ヘ
ッド１１はケーシング１７を備えており、ケーシングは
巻取りドラム１５を間隔を置いて包囲する。ケーシング
１７はケーシング１７の両端壁２０，２１内に２つの支
承部１８，１９を有している。これらの支承部１８，１
９内には軸２２が支承されており、軸は一端で電気的な
駆動ユニット２３によって駆動される。駆動ユニットに
は変速装置が配置されているが、これは図示されていな
い。
に、鉛直の回転軸線Ａ−Ａ´および引上げ部材１３のた
めの巻取りドラム１５の水平の軸線Ｂ−Ｂ´に対して角
度αを成して延びる軸線Ｈ−Ｈ´によって規定される２
つの垂直な平面に沿った断面図で示されている。回転ヘ
ッド１１はケーシング１７を備えており、ケーシングは
巻取りドラム１５を間隔を置いて包囲する。ケーシング
１７はケーシング１７の両端壁２０，２１内に２つの支
承部１８，１９を有している。これらの支承部１８，１
９内には軸２２が支承されており、軸は一端で電気的な
駆動ユニット２３によって駆動される。駆動ユニットに
は変速装置が配置されているが、これは図示されていな
い。
【００２２】ケーシング１７は鉛直の中空軸２４を備え
ており、中空軸は回転軸線Ａ−Ａ´を規定し、かつこの
軸線に対して同心的な貫通開口２５を備えており、この
貫通開口はケーシング１７も貫通している。この貫通開
口２５を通って引上げ部材１３が貫通案内されている。
中空軸２４は２つの略示されただけの転がり軸受によっ
て軸受ケーシング２６に支承されており、軸受ケーシン
グ自体は図１に示された支持柱１２のブラケット１２ｂ
の上に固定されている。軸受ケーシング２６は中空軸２
４に対してシールされており、また室２とも気密に結合
されている。さらにケーシング１７も気密に構成されて
おり、そのために貫通開口２５を介してケーシング１７
内には室２内と同じ圧力が調整される。ケーシング１７
の軸線も水平の軸線Ｂ−Ｂ´に対して角度αを成して延
びる。
ており、中空軸は回転軸線Ａ−Ａ´を規定し、かつこの
軸線に対して同心的な貫通開口２５を備えており、この
貫通開口はケーシング１７も貫通している。この貫通開
口２５を通って引上げ部材１３が貫通案内されている。
中空軸２４は２つの略示されただけの転がり軸受によっ
て軸受ケーシング２６に支承されており、軸受ケーシン
グ自体は図１に示された支持柱１２のブラケット１２ｂ
の上に固定されている。軸受ケーシング２６は中空軸２
４に対してシールされており、また室２とも気密に結合
されている。さらにケーシング１７も気密に構成されて
おり、そのために貫通開口２５を介してケーシング１７
内には室２内と同じ圧力が調整される。ケーシング１７
の軸線も水平の軸線Ｂ−Ｂ´に対して角度αを成して延
びる。
【００２３】斜めの軸２２は周面にキー２２ａを備えて
おり、キーは巻取りドラム１５の相対回動不能な案内に
用いられている。そのためには巻取りドラム１５は挿入
されたボールスリーブ２７によって軸方向に可動に軸２
２上で案内されている。このガイドのこれ以上の詳細は
図４に示されている。ボールスリーブ２７自体はパスキ
ー２８を介して相対回動不能に巻取りドラム１５と結合
されており、巻取りドラムは表面に引上げ部材１３を受
容するためのらせん状の巻取りみぞ２９を備えている。
引上げ部材１３はほぼ接線方向に下から巻取りみぞ２９
内へ入る。
おり、キーは巻取りドラム１５の相対回動不能な案内に
用いられている。そのためには巻取りドラム１５は挿入
されたボールスリーブ２７によって軸方向に可動に軸２
２上で案内されている。このガイドのこれ以上の詳細は
図４に示されている。ボールスリーブ２７自体はパスキ
ー２８を介して相対回動不能に巻取りドラム１５と結合
されており、巻取りドラムは表面に引上げ部材１３を受
容するためのらせん状の巻取りみぞ２９を備えている。
引上げ部材１３はほぼ接線方向に下から巻取りみぞ２９
内へ入る。
【００２４】斜めの軸２２上には鉛直の回転軸線Ａ−Ａ
´から離れた箇所に軸２２と一緒に回転可能ならせん状
のガイド部材３０が配置されており、ガイド部材は巻取
りみぞ２９と同じピッチを持つ。このガイド部材３０
は、巻取りドラム１５から接線方向に離れた引上げ部材
１３の部分が回転軸線Ａ−Ａ´内で案内されるようにガ
イドナット３１と協働する。
´から離れた箇所に軸２２と一緒に回転可能ならせん状
のガイド部材３０が配置されており、ガイド部材は巻取
りみぞ２９と同じピッチを持つ。このガイド部材３０
は、巻取りドラム１５から接線方向に離れた引上げ部材
１３の部分が回転軸線Ａ−Ａ´内で案内されるようにガ
イドナット３１と協働する。
【００２５】この例ではらせん状のガイド部材３０が巻
取りドラム１５の延長部１５ａの表面に設けられてお
り、かつガイドナット３１はケーシング１７に対して相
対的に固定されている、つまりケーシング１７とねじ結
合されている。あるいはケーシング１７およびガイドナ
ット３１を一体に構成することも可能である。
取りドラム１５の延長部１５ａの表面に設けられてお
り、かつガイドナット３１はケーシング１７に対して相
対的に固定されている、つまりケーシング１７とねじ結
合されている。あるいはケーシング１７およびガイドナ
ット３１を一体に構成することも可能である。
【００２６】図２による実施例では、らせん状のガイド
部材３０はガイドみぞとして構成されており、かつガイ
ドナット３１は環状に配置されたボール３２を介してガ
イドみぞと協働する。
部材３０はガイドみぞとして構成されており、かつガイ
ドナット３１は環状に配置されたボール３２を介してガ
イドみぞと協働する。
【００２７】巻取りみぞ２９とガイド部材３０（ガイド
みぞ）のピッチおよび傾斜方向が同一であるために巻取
りドラム１５は引上げ部材１３の繰出しおよび巻取りに
応じて常に、引上げ部材の軸線が常に軸線Ａ−Ａ´に対
してもしくは貫通開口１５に対して同軸的に延びるよう
に移動せしめられる。
みぞ）のピッチおよび傾斜方向が同一であるために巻取
りドラム１５は引上げ部材１３の繰出しおよび巻取りに
応じて常に、引上げ部材の軸線が常に軸線Ａ−Ａ´に対
してもしくは貫通開口１５に対して同軸的に延びるよう
に移動せしめられる。
【００２８】このシステムの軸線Ａ−Ａ´を中心にし
た、巻取りドラム１５と一緒のケーシング１７の回転運
動を導くために、ケーシング１７の上面に中空軸３４を
備えた電気的なギアモータ３３があり、中空軸はケーシ
ング１７と結合されている。電気的な装置の制御と駆動
のための電気的な接続導線が中空軸３４を貫通して案内
されているが、詳しくは図示されていない。外部の接続
部との接続はスリップリングシステム３５を介して行わ
れるが、スリップリングシステムも略示されているにす
ぎない。ギアモータ３３の定置の部材は湾曲部材３６を
介して軸受ケーシング２６と結合されており、軸受ケー
シングは室２およびブラケット１２ｂに対して静止状態
にある。湾曲部材３６は駆動ユニット２３を備えたケー
シング１７の周りを、自由な運動性が与えられるように
案内されている。
た、巻取りドラム１５と一緒のケーシング１７の回転運
動を導くために、ケーシング１７の上面に中空軸３４を
備えた電気的なギアモータ３３があり、中空軸はケーシ
ング１７と結合されている。電気的な装置の制御と駆動
のための電気的な接続導線が中空軸３４を貫通して案内
されているが、詳しくは図示されていない。外部の接続
部との接続はスリップリングシステム３５を介して行わ
れるが、スリップリングシステムも略示されているにす
ぎない。ギアモータ３３の定置の部材は湾曲部材３６を
介して軸受ケーシング２６と結合されており、軸受ケー
シングは室２およびブラケット１２ｂに対して静止状態
にある。湾曲部材３６は駆動ユニット２３を備えたケー
シング１７の周りを、自由な運動性が与えられるように
案内されている。
【００２９】図３による実施例では、図２と同一の部材
には同一の符号が付されており、したがって繰返しは無
用である。この例では巻取りドラム３７は短く構成され
ている、すなわち巻取りドラムは殆ど１つの巻取りみぞ
２９しか有していない。水平の軸３８は段状に構成され
ており、かつ細くされた端部３８ａに同様にらせん状の
ガイド部材３９を有しており、ガイドナット４０はこの
ガイド部材と協働する。このガイドナット４０は（図示
されていない手段によって）ケーシング１７に対して相
対回動不能に配置されているが、同時に巻取りドラム３
７と一緒に軸方向に移動可能である。この例ではらせん
状のガイド部材３９もガイドみぞとして構成されてお
り、ここでもガイドナット４０は環状に配置されたボー
ル３２を介してガイドみぞと結合している。らせん状の
ガイド部材３９（ガイドみぞ）はこの例でも巻取りみぞ
２９に等しいピッチおよび同じ傾斜方向を有し、したが
ってこの実施例でも引上げ部材１３は常に同心的に貫通
開口２５内で案内される。この例で得られるガイドナッ
ト４０の軸方向運動はスラスト軸受４２の介在下に小板
４１によって巻取りドラム３７に伝えられる。巻取りド
ラム３７は図２に示されたのと同様の形式で軸３８に支
承されている。
には同一の符号が付されており、したがって繰返しは無
用である。この例では巻取りドラム３７は短く構成され
ている、すなわち巻取りドラムは殆ど１つの巻取りみぞ
２９しか有していない。水平の軸３８は段状に構成され
ており、かつ細くされた端部３８ａに同様にらせん状の
ガイド部材３９を有しており、ガイドナット４０はこの
ガイド部材と協働する。このガイドナット４０は（図示
されていない手段によって）ケーシング１７に対して相
対回動不能に配置されているが、同時に巻取りドラム３
７と一緒に軸方向に移動可能である。この例ではらせん
状のガイド部材３９もガイドみぞとして構成されてお
り、ここでもガイドナット４０は環状に配置されたボー
ル３２を介してガイドみぞと結合している。らせん状の
ガイド部材３９（ガイドみぞ）はこの例でも巻取りみぞ
２９に等しいピッチおよび同じ傾斜方向を有し、したが
ってこの実施例でも引上げ部材１３は常に同心的に貫通
開口２５内で案内される。この例で得られるガイドナッ
ト４０の軸方向運動はスラスト軸受４２の介在下に小板
４１によって巻取りドラム３７に伝えられる。巻取りド
ラム３７は図２に示されたのと同様の形式で軸３８に支
承されている。
【００３０】本発明の核心を特に図３から明らかに認め
ることができる：軸線Ｈ−Ｈ´は、観察者側の巻取りみ
ぞ２９の部分が仮想の基準平面Ｂ−Ｂ´と引上げ部材１
３との交差箇所で厳密に鉛直に延びるような角度αで傾
斜しており、そのために引上げ部材は正確に巻取りみぞ
を規定するらせんの方向で下方から巻き取りみぞ内へ入
る。巻取りみぞの側面における引上げ部材の擦れまたは
摩擦は実際にもはや起こらない。引上げ部材はもはや側
面の縁上へ乗り上げることもなく、かつもはや図平面内
で小さな曲率でもって曲げられるまたは折り曲げられる
こともない。引上げ部材は巻取り後単に巻取りみぞの大
きな曲率に従う。このことから角度αが巻取りみぞのピ
ッチとその直径に依存することが得られる。この直径は
巻取りみぞ内の引上げ部材の中心軸線のらせん状の経過
によって規定される。角度αについての実際の値は１０
度までである。
ることができる：軸線Ｈ−Ｈ´は、観察者側の巻取りみ
ぞ２９の部分が仮想の基準平面Ｂ−Ｂ´と引上げ部材１
３との交差箇所で厳密に鉛直に延びるような角度αで傾
斜しており、そのために引上げ部材は正確に巻取りみぞ
を規定するらせんの方向で下方から巻き取りみぞ内へ入
る。巻取りみぞの側面における引上げ部材の擦れまたは
摩擦は実際にもはや起こらない。引上げ部材はもはや側
面の縁上へ乗り上げることもなく、かつもはや図平面内
で小さな曲率でもって曲げられるまたは折り曲げられる
こともない。引上げ部材は巻取り後単に巻取りみぞの大
きな曲率に従う。このことから角度αが巻取りみぞのピ
ッチとその直径に依存することが得られる。この直径は
巻取りみぞ内の引上げ部材の中心軸線のらせん状の経過
によって規定される。角度αについての実際の値は１０
度までである。
【００３１】図４には図２によるキー２２ａを備えた斜
めの軸２２が示されており、この軸２２はボール４３の
介在下に既述のボールスリーブ２７を周方向に連行する
が、しかし軸方向には既述の運動を許す。さらに引上げ
部材１３の端部が直径のより大きなエンドピース４４を
有しており、このエンドピースでもって引上げ部材１３
が巻取りドラム１５ないしは３７のほぼ接線方向の孔４
５内に保持されていることが示されている。ケーシング
１７内には閉鎖可能な開口４６が設けられており、引上
げ部材１３のエンドピース４４はこの開口４６と合致す
る位置へ移動させることができる。開口４６はねじ栓４
７によって気密に閉鎖されている。ねじ栓４７を取外し
た後引上げ部材１３を開口４６から外部へ出し、ここで
エンドピース４４を引上げ部材１３から取外すことがで
きる。このようにして引上げ部材１３はこれ以上の分解
を行わずに回転ヘッドから引出すことができる。
めの軸２２が示されており、この軸２２はボール４３の
介在下に既述のボールスリーブ２７を周方向に連行する
が、しかし軸方向には既述の運動を許す。さらに引上げ
部材１３の端部が直径のより大きなエンドピース４４を
有しており、このエンドピースでもって引上げ部材１３
が巻取りドラム１５ないしは３７のほぼ接線方向の孔４
５内に保持されていることが示されている。ケーシング
１７内には閉鎖可能な開口４６が設けられており、引上
げ部材１３のエンドピース４４はこの開口４６と合致す
る位置へ移動させることができる。開口４６はねじ栓４
７によって気密に閉鎖されている。ねじ栓４７を取外し
た後引上げ部材１３を開口４６から外部へ出し、ここで
エンドピース４４を引上げ部材１３から取外すことがで
きる。このようにして引上げ部材１３はこれ以上の分解
を行わずに回転ヘッドから引出すことができる。
【００３２】普通撓み性の引上げ部材１３は耐熱性で耐
食性の材料から成る鋼ロープとして実施されている。し
かし引上げ部材として繊細なチェーンまたは比較可能な
手段を使用することが考えられる。
食性の材料から成る鋼ロープとして実施されている。し
かし引上げ部材として繊細なチェーンまたは比較可能な
手段を使用することが考えられる。
【図１】チョクラルスキー法を実施するための結晶引上
げ装置の、鉛直の回転軸線Ａ−Ａ´に沿った部分鉛直断
面図である。
げ装置の、鉛直の回転軸線Ａ−Ａ´に沿った部分鉛直断
面図である。
【図２】いわゆる回転ヘッドの第１の実施例の、斜めの
軸線Ｈ−Ｈ´に沿った鉛直軸方向断面図である。
軸線Ｈ−Ｈ´に沿った鉛直軸方向断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例の、斜めの軸線Ｈ−Ｈ´
に沿った軸方向の部分鉛直断面図である。
に沿った軸方向の部分鉛直断面図である。
【図４】撓み性の引上げ部材の端部および固定箇所の領
域内の巻取りドラムの鉛直半径方向断面図である。
域内の巻取りドラムの鉛直半径方向断面図である。
２ 室、 ３ 溶融るつぼ、 ４ 誘導コイル、 ５
昇降ロッド、 ７ 上面、 ８ 溶融液、 ９ 支持フ
レーム、 １０ 結晶、 １１ 回転ヘッド、１２ 支
持柱、 １２ａ 延長部、 １２ｂ ブラケット、 １
３ 引上げ部材 １４ 種子結晶ホルダー、 １５，３
７ 巻取りドラム、 １７ ケーシング、 １８，１９
支承部、 ２０，２１ 端壁、 ２２，３８ 軸、
２３駆動ユニット、 ２４，３４ 中空軸、 ２５ 貫
通開口、 ２６ 軸受ケーシング、 ２７ ボールスリ
ーブ、 ２８ パスキー、 ２９ 巻取りみぞ、 ３
０，３９ ガイド部材、 ３１，４０ ガイドナット、
３２，４３ ボール、３３ ギアモータ、 ３５ ス
リップリングシステム、 ３６ 湾曲部材、３８ａ 端
部、 ４１ 小板、 ４２ スラスト軸受、 ４４ エ
ンドピース、４５ 孔、 ４６ 開口、 ４７ ねじ栓
昇降ロッド、 ７ 上面、 ８ 溶融液、 ９ 支持フ
レーム、 １０ 結晶、 １１ 回転ヘッド、１２ 支
持柱、 １２ａ 延長部、 １２ｂ ブラケット、 １
３ 引上げ部材 １４ 種子結晶ホルダー、 １５，３
７ 巻取りドラム、 １７ ケーシング、 １８，１９
支承部、 ２０，２１ 端壁、 ２２，３８ 軸、
２３駆動ユニット、 ２４，３４ 中空軸、 ２５ 貫
通開口、 ２６ 軸受ケーシング、 ２７ ボールスリ
ーブ、 ２８ パスキー、 ２９ 巻取りみぞ、 ３
０，３９ ガイド部材、 ３１，４０ ガイドナット、
３２，４３ ボール、３３ ギアモータ、 ３５ ス
リップリングシステム、 ３６ 湾曲部材、３８ａ 端
部、 ４１ 小板、 ４２ スラスト軸受、 ４４ エ
ンドピース、４５ 孔、 ４６ 開口、 ４７ ねじ栓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランツ ティム ドイツ連邦共和国 アルツェナウ アム バッハグラーベン ７ (72)発明者 ヴィンフリート シュールマン ドイツ連邦共和国 クラインオストハイム ハイデルベルガー シュトラーセ ３ (72)発明者 ヘルムート カイザー ドイツ連邦共和国 ブルフケーベル イン ネラー リング １ツェー
Claims (9)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法を実施するための結
晶引上げ装置（１）用の回転ヘッド（１１）であって、
（ａ）鉛直の回転軸線（Ａ−Ａ´）を中心にして回転可
能なケーシング（１７）が備えられており、ケーシング
が該回転軸線の領域内に巻取り可能な引上げ部材（１
３）のための鉛直の貫通開口（２５）を有しており、
（ｂ）駆動可能な軸（２２，３８）が設けられており、
該軸に、引上げ部材を受容するためのらせん状の巻取り
みぞ（２９）を持った巻取りドラム（１５，３７）が相
対回動不能に、しかし軸方向移動可能に支承されてお
り、かつ（ｃ）巻取りドラム（１５，３７）の軸方向移
動を行う、巻取りみぞと同一のピッチを持つガイド装置
が備えられており、ガイド装置が鉛直の回転軸線（Ａ−
Ａ´）から離れた箇所に配置されており、かつガイド装
置によって、巻取りドラム（１５，３７）に巻き取られ
る引上げ部材（１３）の部分および巻取りみぞ（２９）
が鉛直の回転軸線（Ａ−Ａ´）内で案内される形式のも
のにおいて、（ｄ）軸（２２，３８）および巻取りドラ
ム（１５，３７）の軸線（Ｈ−Ｈ´）が、巻取りみぞ
（２９）の経過を規定するらせんの方向に引上げ部材
（１３）がこの巻取りみぞ（２９）内へ走入するような
角度αを成して水平の基準平面（Ｂ−Ｂ´）に対して延
びていることを特徴とする、チョクラルスキー法を実施
するための結晶引上げ装置用の回転ヘッド。 - 【請求項２】 角度αが最大１０度である、請求項１記
載の回転ヘッド。 - 【請求項３】 ケーシング（１７）自体が水平の基準平
面（Ｂ−Ｂ´）に対して角度αを成すように整列してい
る、請求項１記載の回転ヘッド。 - 【請求項４】 巻取りドラム（１５，３７）の軸方向の
案内のためのガイド装置が巻取りドラム（１５）の延長
部（１５ａ）の表面上に配置されており、かつガイドナ
ット（３１）がケーシング（１７）に対して固定されて
いる、請求項１記載の回転ヘッド。 - 【請求項５】 巻取りドラム（１５，３７）の軸方向の
案内のためのガイド装置が軸（３８）の表面上に配置さ
れており、かつガイドナット（４０）がケーシング（１
７）に対して相対回動不能に、しかし巻取りドラム（３
７）と一緒に軸方向移動可能に配置されている、請求項
１記載の回転ヘッド。 - 【請求項６】 ガイド装置がらせん状のガイド部材（３
０，３９）を備え、ガイド部材がガイドみぞとして構成
されており、かつガイドナット（３１，４０）が環状に
配置されたボール（３２）を介してガイドみぞと協働す
るようになっている、請求項４または５記載の回転ヘッ
ド。 - 【請求項７】 巻取りドラム（１５，３７）が走入され
たボールスリーブ（２２）によって相対回動不能に、し
かし縦方向に移動可能に軸（２２）上に支承されてい
る、請求項１記載の回転ヘッド。 - 【請求項８】 引上げ部材（１３）の端部が直径の大き
いエンドピース（４４）を有しており、引上げ部材（１
３）がこのエンドピースでもって巻取りドラム（１５，
３７）内の接線方向の孔（４５）内で保持されており、
かつケーシング（１７）内に閉鎖可能な開口（４６）が
設けられ、引上げ部材のエンドピース（４４）がこの開
口と整列する位置へ移動可能である、請求項１記載の回
転ヘッド。 - 【請求項９】 角度αが０．５度〜５度である、請求項
１または２記載の回転ヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/826084 | 1997-03-24 | ||
| US08/826,084 US5766348A (en) | 1993-08-31 | 1997-03-24 | Rotating head for crystal pulling systems for carrying out the czochralski process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273379A true JPH10273379A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=25245665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10075497A Pending JPH10273379A (ja) | 1997-03-24 | 1998-03-24 | チョクラルスキー法を実施するための結晶引上げ装置用の回転ヘッド |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5766348A (ja) |
| EP (1) | EP0867535A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10273379A (ja) |
| KR (1) | KR100263634B1 (ja) |
| DE (1) | DE19807859A1 (ja) |
| TW (1) | TW391998B (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3466642B1 (de) * | 2017-10-06 | 2023-12-06 | Nitto Advanced Film Gronau GmbH | Verfahren zum aufwickeln eines materialstreifens |
| US11255024B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-02-22 | Linton Crystal Technologies Corp. | Seed lifting and rotating system for use in crystal growth |
| US11891721B2 (en) | 2020-12-09 | 2024-02-06 | Linton Kayex Technology Co., Ltd | Spool-balanced seed lift |
| US20220298671A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | Linton Crystal Technologies Corp. | Crystal growing assembly with combination lift arm and winch |
| CN114959874B (zh) * | 2022-04-24 | 2024-04-23 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | 一种利用拉速改善径向晶棒rrg值的系统及其方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4394352A (en) * | 1980-03-17 | 1983-07-19 | Motorola, Inc. | Melt recharge apparatus |
| DE3116916C2 (de) * | 1980-06-14 | 1984-08-23 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus einem Tiegel mittels eines aufwickelbaren Zugorgans |
| NL8102566A (nl) * | 1980-06-14 | 1982-01-04 | Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg | Inrichting voor het door middel van een opwikkelbaar trekorgaan uit een kroes trekken van een enkel kristal. |
| US4663128A (en) * | 1985-03-06 | 1987-05-05 | Ferrofluidics Corporation | Pulling head for a crystal growing furnace |
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