JPS62501837A - 溶融体の補充装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 佃朋 □ 本発明は、ある溶融体から結晶体を成長させる装置に関し、特に溶融体を補充す る装置に関する。

え孔側１遣 溶融体から結晶体を成長させるための色々な方法が開発されている。１つのこの ような方法は、エツジ・ディファインド、フィルム・フエッド成長法（Ｅｄｇｅ −ｄｅｆｉｎｅｄ。

Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ　Ｇｒｏｗｔｈ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　＝一般にＥＦＧ法とも 呼ばれる）として知られる。ＥＦＧ法の詳細は、１９７１年７月６日発行のＨ， Ｅ、　ＬａＢｅ１ｌｅ、　ＪＲ，の米国特許第３，５９１，３４８号「結晶質材 料を成長させる方法」、および１９７２年８月２９日発行のＨ，Ｅ、　ＬａＢｅ １ｌｅ、　Ｊｒ、等の米国特許第３．６８７．８３３号「溶融体から結晶体を成 長させる装置」において記載されている。

このＥＦＧ法においては、毛細管を形成するダイ部材か液状の供給源材料の溶融 体と関連して配置され、ダイ部材における成長面が溶融体からの供給源材料の液 膜て毛細管作用により濡らされるようにする。次いて生成結晶体が、種結晶を供 給源材料の液膜に対して最初に導入することにより生成され、その結果結晶の形 成が開始される。次いで種結晶を成長面から制御された速度で引離し、供給源材 料の液膜が成長する結晶体とダイ部材の成長面との間に挟持された状態を維持す るようにする。ダイの成長面上の供給源材料の液膜はダイの毛細管（単数または 複数）を介して溶融体から連続的に補充されるため、かなりの大きさの連続する 結晶体を溶融体から成長させることができる。

上記のプロセスの１つの結果は、溶融体における液状の供給源材料が結晶の成長 操作の間に消費されることである。従って、結晶の成長が生じる間溶融体の補充 が行なわれないのであれば、減耗した溶融体を追加の供給源材料により補充する 期間の後結晶の成長作用は停止されなければならない。

不都合なことには、結晶成長作用を随時停止して溶融体を補充することはいくつ かの問題を生じる。更に、ＥＦＧ結晶成長作用を停止（および開始）することは 、時間を浪費しかつコスト高となる。更に、与えられた系内で成長させることが てきる連続的な結晶の最大長さは、溶融体の補充のため結晶成長作用が停止され ねばならない頻度によって絶対的な意味において制限される。

更にまた、結晶成長作用の開始および停止は、結晶の成長システムを最適の結晶 成長条件に落着かせあるいはこｉから離れることを請求する。このようなシステ ムの調整期間中、成長した結晶が通常得られるものよりも劣った品質となるおそ れがある。

上記および他の理由から、補充のための操作停止はできるだけ頻繁に行なわない ことが望ましい。不都合にも、単に溶融体（従って、始動時の溶融体に含まれる 供給源材料の最大量）を保持するるつぼの大きさを大きくすることにより補充の ための操作停止の頻度を低減しようとする試みは、隣接する設備の構成要素に対 する設計上の配慮により阻害されてきた。

結晶の成長が行なわれている間に溶融体の補充を行なう試みもまたなされてきた 。このような「成長時」の補充は、溶融体の高さを結晶の成長中一定あるいは少 なくともやや一定に保持し得るという別の利点を提供する。

このことは、こわが高い品質の結晶体の成長を容易にするため重要である。不都 合なことには、結晶の成長が行なわれつつある間に溶融体の補充を行なうこのよ うな試みは、下言己の理由を含む１つ以上の理由により完全に満足できるものと はならなかった。即ち、追加の供給源材料がるつぼに入る際の溶融体の過度の動 揺、信頼性の欠如、寸法が大き過ぎること、コスト高、および（または）隣接設 備の構成要素の設計の複雑さである。

え肌二旦負 従って、本発明の主な目的は、結晶の成長が行なわれつつある間に行なわれる溶 融体の補充のための新規な装置の提供にあり、このため結晶の成長操作を比較的 長い期間にわたり遮断することなく続行することができる。

本発明の別の目的は、新規な溶融体補充装置の提供にあり、この装置は溶融体が 消資される速度と実質的に同じ速度で溶融体を補充するためのもので、これによ りるつぼ中の溶融体の高さを結晶の成長中実質的に一定に保持する９とができ、 高い品質の結晶の成長を容易にするものである。

更に別の目的は、製造が簡単かつ安価であり、操作の信頼性の高い溶融体補充の ための新規な装置の提供にある。

他の目的は新規な溶融体補充装置の提供にあり、この装置はＥＦＧ法による結晶 体の成長のための装置、ならびに他のプロセスによる結晶体の成長のための装置 と関連して使用することができる。

他の目的は、結晶体が溶融体から成長しつつある時、中空の結晶体の内側のある 位置から操作するための新規な溶融体補充装置の提供にある。

更に他の目的は、予め定めた気相の環境を維持しなければならない従来の結晶成 長炉と共に使用される新規な溶融体補充装置の提供にある。

ｌ孔Ω亙力 上記および他の目的は、溶融体を補充する新規な装置を提供する本発明によって 達成されるが、この新規な装置は、 （ａ）頂端部と底端部とを有し頂端部が開口する長細中空のハウジングと、 （ｂ）溶融体に対し添加されるべきある量の供給源材料を支持する支持装置とを 備え、この支持装置は中空のハウジング内で垂直方向に運動するようになってお り、（Ｃ）予め定めた量の供給源材料を前記支持装置に対して供給する管路装置 と、 （ｄ）支持装置をハウジング内でハウジングの開口した頂端部に向けて上方に弾 性的に偏倚させるばね装置と、 （ｅ）支持装置が前記ハウジングの頂端部から外へ出ることを阻止する停止装置 と、 （ｆ）支持装置がある予め定めた解除地点に達するまで必要に応じて支持装置を ばね装置の作用力に抗してハウジング内で下方に引込み、そこてばね装置の作用 力により支持装置を自動的に解除する引込み装置とを備えている。

上記装置は結晶成長装置内に取付けら九、中空のハウジングがるつぼ内の開口を 経て上方に延在するようにし、ハウジングの開口した頂端部はるつぼ内の液状の 溶融体の面より上方に置かれる。溶融体を追加の供給源材料て補充することが必 要な時、予め定めた量の供給源材料を支持装置へ供給１７、次いで引込み装置を 付勢して支持装置およびその供給源材料の供給量をばね装置の作用力に抗してハ ウジング内で下方へ引込む。支持装置が予め定めた解除地点に違すると、引込み 装置は自動的に支持装置を解除し、その結果ばね装置が支持装置およびその供給 源材料の供給量をハウジング内で上方に推進させる。支持装置および供給源材料 は、支持装置が停止装置に達するまでハウジング内で上方に運動し、停止装置に 達すると同時に支持装置の上方運動は直ちに終了する。

支持装置の急激な減速度および供給量の供給源材料の慣性は供給源材料が支持装 置から離れて中空のハウジング内で上方に運動し続けてハウジングの開口頂端部 から外へ飛出させ、これと同時に供給源材料はるつぼ内に落下して溶融体を補充 する。

本発明の上記および他の目的および特徴は、本発明の望ましい実施態様の以降の 詳細な記述において更に詳細に開示さ九あるいは明瞭になるであろう。この記述 は図面と共に考察されるべきもので、図面においては同じ番号か類似の部分を示 しており、更に 第１図は、溶融体を補充する新規な装置の望ましい実施態様を示す部分断面にお ける部分側面図であり、装置はＥＦＧ法により結晶体を成長させる装置と関連し て示され、 第２図は、望ましい実施態様のチップ推進装置組立体を示す部分断面における拡 大部分側面図であり、チップ推進装置組立体のチップ搬送小組立体がその第１の 延長した位置で示され、 第２Ａ図は第２図の線２Ａ−２Ａに関する断面図、第３図は、チップ推進装置組 立体のある選択部分の部分断面における拡大側面図、　第４図は、望ましい実施 態様のチップ推進装置組立体を示す部分断面における拡大部分側面図であり、チ ップ推進装置組立体のチップ搬逆心組立体かその第２の引込み位置において示さ れ。

第４Ａ［ｍは第４図の線４Ａ−４Ａに関する断面図、第５図は、望ましい実施態 様のベース板組立体の部分断面における拡大部分側面図、および 第６図は、ＥＦＧ法による結晶体の成長装置と関連する望ましい実施態様のベー ス板組立体の一部を示す部分断面における拡大部分側面図である。

ＬＬ旦公ス施熊（の詳細な説 最初に第１図においては、本発明の望ましい実施態様は、溶融体補充装置２を含 み、この装置は更にチップ推進装置組立体４およびベース板組立体６とからなっ ている。

チップ推進装置組立体４は第２図、第２Ａ図、第３図、第４図および第４Ａ図に おいて詳細に示されている。最初に第２図によりば、チップ推進装置組立体４は 、全体的にフレーム即ち枠組み小組立体１００と、チップ搬送小組立体２００と 、引込み装置小組立体３００とからなっている。

次に第２図および第２Ａ図においては、フレーム小組立体１００は、外側の推進 スリーブ１０２と内側の引込みケージ１０４とからな〕ている。スリーブ１０２ は、円筒状の胴部分１０６と、上部フランジ＋０８と、下部フランジ１１０とか らなる。フランジ１０８および１１０は、必ずしもそうてなくてもよいが、望ま しくは胴部１０６と一体に形成され、こわらは平坦な上部と下部の端面１１２　 、１１４でそわぞれ終っている。胴部１０６の内面により画成ざハる軸方向の内 孔１１６が上部フランジ＋０８に形成されたザグリ穴１１８と交差している。肩 部１２０が内孔１１６とザグリ穴１１８との交点において形成さねている。円形 溝１２２．１２４がそれぞＬ端面１１２　、＋１４に設けられ、それぞわ弾性を 存するＯリング・シール１２６　、１２８を収容する。これらシールは、溝１２ ２．１２４から僅かに突出するような寸法となっている。複数のねじを設けた垂 直方向の穴１３０　、１３２かそれぞ九上部と下部のフランジ１０８　、１１０ を貫通している。

再び第２図および第２Ａ図において、引込みケージ１０４は推進スリーブ１０２ の内側に配置さゎている。引込みケージ１０４は１対の側部ライザー１３４を含 み、このライザーはその頂端部においてクロスバー１３６により、またその底端 部においてはベース１３８によって結合されている。側部ライザー１３４は各々 これに形成された長手方向のスロット１４０（第２Ａ図）を有する。クロスバー １３６は、必ずしも必要ではないが望ましくは適当な手段により側部ライザー１ ３４に対して固定された別個の部材として形成されている。クロスバー１３６は 、その中心部に形成された平滑な開口１４２を有する。中心部開口１４６を存す る支持装置１４４が１対のスナップ・リング１４８によってクロスバ−の開口１ ４２に保持されている。引込みケージのベース１３８は、必ずしも必要ではない が、望ましくは側部ライザー１３４と一体に形成さ九、段部のある断面形状を呈 する。更に、ベース１３８は、中心部のプラグ部＋５０と、段部１５２と、フラ ンジ１５４とを育する。プラグ部１５０は上方面１５６て終り、フランジ１５４ は上部面１５８と下部面１６０とを有する。ねじを設けた中心部の内孔１６２は 、ベース１３８を貫通して延長する。内孔１６２は、クロスバ−の開口１４２と 軸方向に整合されている。

円形の底部溝１６４がベースの下部面１６０に設けられ、中心部内孔１６２に対 して同心状を呈し、弾性を有する０リング・シール１６６が内部に配置さ九、溝 １６４から僅かに外方に突出している。複数の垂直のねじ穴１６８がベースのフ ランジ１５４を貫通している。

外側の推進スリーブ１０２および内側の引込みケージ１０４は一緒に完全なフレ ーム小組立体１００を形成している。この目的のため、引込みケージ１０４は推 進スリーブ１０２の内側に配置されている。更に、引込みケージ１０４は、その 側部ライザー１３４およびクロスバー１３８がスリーブの軸方向内孔１１６の内 側に位置するように配置され、クロスバー１３６はスリーブの上部フランジ１０ ８の下方でスリーブの刷部１０６の上方部分に位置する。ケージのベース１３８ は、そのプラグ＋５０がスリーブの胴部１０６内へ延長し、そのフランジ１５４ がスリーブの下部フランジ１１０と係合するように配置さ九、ケージのフランジ 面１５８はスリーブフランジ面１１４に当接して０リング・シール１２８を作用 位置に圧縮するように捕捉する。ねじ１７０はケージのフランジ穴１６８および スリーブのフランジ穴１３２内に置き、引込みケージ１０４を推進スリーブ１０ ２に対して所定位置に固定する。

次に第２図、第４図および第４Ａ図においては、チップ搬送小組立体２００がフ レーム小組立体１００に対し運動自在に取付けられている。チップ搬送小組立体 ２００は、推力ロット２０２と、圧縮ばね２０４と、ロッド２０２の上端部に取 付けたチップ・カップ２０６と、引出しブロック装置２０８とからなっている。

推力ロット２０２は、支持装置の中心部の開口１４６に摺動自在に納められてい る。ロッド２０２はその頂端部にねじを設けた軸方向内孔（図示せず）と、その 下端部にねじを設けた小径の延長部２１０（第４図）とを存する。圧縮ばね２０ ４がロッド２０２の周囲に巻付けられ、その下端部が支持装置１４４の上面と係 合し、その頂端部はカップ２０６の下側と係合している。

チップ・カップ２０６（第２図）は、チップ受取り室２１２を画成し、その底部 壁２１４は上部と下部のザグリ穴２１８　、２２０と共に形成さ乙た中心穴２１ ６を有する。肩部２２２は、ザグリ穴２１８および中心穴２１６の交差部に形成 される。第２の肩部２２４か穴２１６と下方のザグリ穴２２０の交差部に形成さ れている。チップ・カップ２０６は推力ロット２０２の上面にカップの底端部を 接触させることにより該推力ロット２０２の上端部に対し取付けられ、カップの 中心穴２１６がロッド２０２の上端部に形成された軸方向のねじ穴（図示せず） に対して軸方向に整合される。

従って、ねし２２８を用いてチップ・カップ２０６をロツド２０２に対して固定 し、ねし２０８の頂部はカップの上方のザグリ穴２１８に挿入されカップの肩部 ２２２と係合され、このねじ２２８のねじ付軸部は穴２１６を貫通してロッド２ ０２の頂部の軸方向のねし穴（図示せず）に螺合される。圧縮ばね２０４の上端 部は、チップ・カップ２０６が上記のように推力ロット２０２に取付けられる時 、自らを肩部２２４と接するようチップ・カップの底部のザグリ穴２２０に定置 している。

推力ロット２０２の底端部は引出しブロック装置２０８（第４図および第４Ａ図 ）に対して取付けられている。

引出しブロック装置２０８は、引出しブロック２３０および引出しブロックの緩 衝要素２３２とからなっている。引出しブロック２３０は形状が略々円筒状を呈 し、凹部により分離された１対のタブ２３９（第４Ａ図）で終る小径の下方部分 ２３８を有する。軸方向の内孔２４０および軸方向ザグリ穴２４２が引出しブロ ックの上面２４４から下方へ延長している。肩部２４６が内孔２４０とザグリ穴 ２４２の交差点に形成される。引出しブロック２３０の緩衝要素２３２は環状リ ング即ちワッシャの形状を呈し、弾性に富む材料、望ましくはゴムの如き弾性体 から作られる。緩衝要素２３２は、引出しブロックのザグリ穴２４２の直径より も僅かに大きな外径を有する（圧縮されない状態で）ように形成され、このため 緩衝要素２３２はザグリ穴２４２内に強制嵌合されてそこに固定的に保持するこ とができる。緩衝要素２３２はまた、引出しブロックのザグリ穴２４２の深さよ りも僅かに大きな高さを有する（その圧縮されない状態で）ように形成され、こ のため緩衝要素２３２が引出しブロックの肩部２４６に接するようにザグリ穴２ ４２内に適当に定置される時、緩衝要素２３２の上面２４８は第４図および第４ Ａ図に示されるように引出しブロック２３０の上面２４４の上方に突出するよう になる。引出しブロック２３０はまた、１対の直径方向に対向した第１の半径方 向の穴２５０と、ブロックの小径の円筒状の下方部分２３８に形成されたタブ２ ３９を貫通して延長する１対の整合された第２の半径方向の穴２５２とを存する 。第１の半径方向の穴２５０は、第２の半径方向穴２５２に対して直角をなして 延長する。案内ピン２５４が第１の半径方向穴２５０の各々に固定され、こおか ら外方に延長しており、ピン２５６かタブ２３９間にある凹部を横切って延長す るように第２の半径方向穴２５２にａｌ　＝さ九ている（第４Ａ図）。

引出しブロック装置２０８は、堆力ロット２０２のねじ延長部２１０を引出しブ ロック２３０のねし穴２４０にねじ込むことにより、このロッドの下端部に対し て取付けられる。引出しブロック２３０の半径方向穴２５０かケージ１０４の長 手方向スロット１４０に対して整合されるように取付けが行なわれる。次いで案 内ビン２５４を第１の半径方向穴２５０内に挿入し、その結果ピン２５４か引出 しブロックから出てケージの長手方向スロット１４０内に突出する。

上記の構造の結果として、推力ロット２０２が支持装置１４４の中心口１４６内 で上下に往復運動させられる時、案内ビン２５４がケージの垂直方向のスロット １４０に沿って上下方向に運動し、これによりチップ搬送小組立体２００の底端 部をフレーム小組立体１００内に整合した状態に保持する。

チップ搬送小組立体２００の各部材が相互に適当な寸法とされ、このためばね２ ０４が常に少なくともある圧縮された状態にある。その結果、ばね２０４はチッ プ・カップ２０６をケージ１０４のクロスパー１３６から離れて上方に押圧し、 またその結果として、第２図に示すように引出しブロック装置２０８をケージ１ ０４のクロスパー１３６と係合するように上方へ押圧するよう常に作用する。こ れがチップ搬送小組立体２００の通常の「休止」位置であり、説明の便のため、 以下本文においてはチップ搬送小組立体の第１の延長位置と呼ぶことにする。同 時に、チップ搬送小組立体２００をばね２０４の作用力に抗して下方へ引かれ得 るようにこの小組立体２００の種々の部材が相互に適当な寸法となっており、こ のためチップ・カップ２０６がクロスパー１３６に向って進み、引出しブロック 装置２０８は第４図に示すようにクロスパー１３６から離わるよう後退すること も明らかであろう。これはチップ搬送小組立体２００の常でない「緊張した」位 置であり、説明の便のため、以下本文においてはチップ搬送小組立体の第２の引 込み位置と呼ぶことにする。無論、チップ搬送小組立体２００をその竿２の引込 み位置に保持する作用力が無くなると直ちに、チップ搬送小組立体２００は緩衝 要素２３２がケージ１０４のクロスパー１３６と係合するその第１の延長位置に 向って上方に迅速に戻ることも判るであろう。

引込み装置小組立体３００は、チップ搬送小組立体２００を指令と同時に取外し 自在に引込めるためのものである。次に第２図、第３図、第４図および第４Ａ図 を見れば、引込み装置小組立体３００はピストン即ち作動ロッド３０４を有する 空圧作動アクチュエータ３０２と引込みブロック装置３０６とからなっている。

アクチュエータ３０２は、そのアクチュエータ・ハウジングをケージのねじ穴１ ６２にねじ込むことにより引込みケージ１０４に対して取付けられ、これにより アクチュエータの胴部がケージに対し固定されるが、アクチュエータのロッド３ ０４はそれぞれアクチュエータの取付は具３０８Ａ　、３０８　Ｂのいずれか一 方に対する圧縮空気の供給に応答して、ケージ１０４内で自由に上下方向に往復 運動する。アクチュエータ３０２が上記の方法でケージ１０４に対して固定され る時、Ｏリング・シール１６６が前記の２つの部材間で圧縮状態で捕捉され、緊 密なシールを形成する。

引込みブロック装置３０６は更に、第２Ａ図、第４図、第４Ａ図に示す如く、引 込みブロック３１０と、１対の顎部３１２　（３１２Ａ、３１２Ｂ）と、１対の ばね３１４とからなっている。ブロック３１０は、その底部に形成されたねじを 設けた盲穴３１６（第２図）を有し、その内部にはアクチュエータ・ロッド３０ ４のねじを設けた自由端部が螺合している。これにより引込みブロック装置３０ ６をアクチュエータ・ロッド３０４に対して固定し、以てブロック装置３０６が 空圧アクチュエータ３０２の作用によってケージ１０４内で上下方向に往復運動 する。引込みブロック装置３０６が上下方向に往復運動する時この装置をケージ １０４内で適正に整合された状態を保持するため、引込みブロック３１０は直径 方向に対向する１対の半径方向穴３１８と１対の案内ビン３２０（第４図）とを 有する。案内ビン３２０は半径方向穴３１８内に固定され、これから外方へケー ジの長手方向スロット１４０（第２Ａ図）に向フて突出している。ビン３２０は スロット１４０に納まり、こわにより引込みブロック装置３０６がケージ１０４ 内で上下方向に運動する時この装置を案内する。

引込みブロック３１０はその上端部において巾か狭められ、舌状部分３２２（第 ２Ａ図、第４図および第４Ａ図）を形成する。顎部３１２は、２つの枢着ビン３ ２４　（３２４Ａ、３２４Ｂ）を介してブロックの舌状部分３２２に対して回転 自在にビン止めされている。顎部３１２Ａは枢着ビン３２４Ａにより舌部３２２ に対して枢着され、顎部３１２Ｂは枢着ビン３２４Ｂにより舌部３２２に対して 枢着されている。顎部３１２　Ａ、　３１２Ｂは顎の対をなすように相互に対面 する位置関係に配置されている。顎部３１２Ａ、　３１２Ｂに対しては、ローラ 　３２６Ａ、　３２６Ｂを回転自在に支持する短軸３２７Ａ、３２７Ｂ　（第３ 図）が取付けられている。１対の引張ばね３１４が顎部３１２Ａ、　３１２Ｂに 対して取付けられ、２つの顎部を相互に押圧する。ビン３２８（第４図、第４Ａ 図）が引込みブロック３１０の舌部３２２に配置さする。ビン３２８は、ローラ 　３２６Ａ、　３２６Ｂがばね３１４の作用下で相互に接近するも決して完全に は接触しない地点への顎部３１２の閉鎖を妨げるような直径寸法となっている。

引込み装置小組立体３００はチップ推進装置組立体４の他の部材と関連する寸法 を有し、これにより（ａ）アクチュエータ３０２がその取付は具３０８Ａに対し て圧縮空気を供給することによりそのアクチュエータ・ロッド３０４をてきるだ け上方に延長するように操作される時、顎部ローラ３２６　（３２６Ａ、３２６ Ｂ）がクロスパー１３６　とビン２５６との間に至り、またチップ搬送小組立体 ２００は第２図に示されるようにその第１の延長位置に至る。また（ｂ）アクチ ュエータ３０２がその取付は具３０８Ｂに対して圧縮空気を供給することにより そのアクチュエータ・ロッド３０４をできるだけ下方に引込めるように操作され る時、引込みブロック３１０の底端部がケージのベース１３８のプラグ１５０の 上面１５６と係合するかあるいはほとんど係合するようになる。

上記の構造によれば、もしチップ推ｊ装置組立体４が第２図および第３図に示さ れる位置にある（即ち、チップ搬送小組立体２００がその第１の延長位置にあっ て、引出しブロックの緩衝装置２３２の上面２４８がケージのクロスパー１３６ と係合し、引込み装置小組立体３００がそのアクチュエータ・ロッド３０４がで きるだけ上方に延長されるように、また顎部ローラ３２６が引出しブロックのビ ン２５６の上方で相互に係合するように設定される）。次いでアクチュエータ３ ０２はその取付は具３０８Ｂに対して圧縮空気を供給することによりアクチュエ ータ・ロッド３０４を下方に引込めさせるよう操作されるならば、顎部ばね３１ ４の作用力は最初は顎部３１２Ａのローラを顎部３１２Ｂのローラと略々係合状 態に維持する充分となり、その結果下降する引込みブロック装置３０６かビン２ ５６を（従って、チップ搬送小組立体２００を）ばね２０４の作用力に抗してフ レーム小組立体１００内に向けて下方に引張ることになる。チップ搬送小組立体 ２００が更にフレーム小組立体１００内に向けて下方に引張らおるに伴ってその ばね２０４が更に圧縮され、その結果ばねは益々大きな上方向の作用力を生じる 。チップ搬送小組立体２００がその第２の引込み位置に達すると、ばね２０４に 蓄えられたエネルギは最後に顎部のばね３１４の作用力に打勝つに充分なものと なる。こわと同時に、顎部３１２Ａが顎部３１２Ｂから充分に離わて、ビン２５ ６をこれら顎部間に通過させ（第４図）、圧縮ばね２０４がこわに代ってチップ 搬送小組立体２００をその第１の延長位置に向って上方向に完全に駆動する。チ ップ鍜送小組立体２００はその第１の延長位置に達するまでばね２０４の作用下 で上方に運動し、こわと同時に緩衝要素２３２の上面２４８がケージ１０４のク ロスパー１３６の底部に衝突して、チップ搬送小組立体２００の上方向運動を迅 速に停止させる。チップ搬送小組立体２００の急速な減速はチップ・カップ２０ ６に保有されるバラ状のチップをカップから放り上げさせる。その間、顎部ロー ラ３２６が引出しブロック３１０のビン２５６を通過すると直ちに、顎部のばね ３１４が顎部３１２Ａ、３１２Ｂを再び急速に閉じさせ、アクチュエータ３０２ はそのロッド３０４のできるだけ下方への引込み運動を継続することになる。

その後、引込み装置小組立体３００は、その取付は具３０８Ａへの圧縮空気の供 給により単に空圧アクチュエータ３０２を操作することにより、第２図に示され る位置へ戻ることができる。すると、アクチュエータ３０２はそのロッド３０４ を再び上方に延長させ、その結果顎部のばね３１４の作用および顎部およびビン ２５６の相互作用により顎部３＋２　（３１２Ａ、３１２Ｂ）が最初に離れ次い で再び閉鎖する時、引込みブロック装置３０６の上昇する顎部３１２が最初にチ ップ搬送小組立体２００のビン２５６と遭遇し次いでこわを通過する。

チップ搬送小組立体２００のばね２０４の相対的な長さおよび強さを顎部ばね３ １４の相対的長さおよび強さと関連させることにより、顎部３１２　（３１２Ａ 、３１２Ｂ）か離れチップ搬送小組立体２００がばね２０４の全作用を受けるよ う解除される地点（即ち、チップ搬送小組立体の「解除地点」）がある精度を以 て規定し得ることが埋鼾されよう。その結果、チップ−カップ２０６に保持され るチップがチップ推進装置組立体４から上方へ放り上げられる作周方をかなり正 確に調整することが可能である。顎部３１２が趨わる地点もまた、顎部３１２に おける顎部ばね３１４の相対的位置を変化させることにより調整することがてき 、例えば顎部３１２が離れる地点は顎部３１２において顎部ばね３１４を比較的 高く配置することにより遅らせることができる。

次に第１図および第５図によりば、溶融体補充装置２はまたベース板組立体６を 含む。ベース板組立体６は更に、供給管４００と、推進スリーブ４０２と、ベー ス板４０４とからなっている。

供給管４００は、上部の円筒状部材４０６と底部の円筒状部材４０８とを含む。

上部部材４０６は、その底端部にその頂端部よりも大きな直径を存する段のある 外側面を有する。更に、上部部材４０６は、第１の直径の上方部分４１０と、直 径が比較的大きな中間部分４１２と、直径が更に大きな底部部分４１４とからな っている。底部４１４の外側はねじか設けられている。供給管の上部部材４０６ は、同じ寸法の軸方向の内孔４１５を有する。供給管４００の底部材４０８もま た段状を呈する外表面を有する。更に、供給管の底部材４０８は、第１の直径の 上方部分４１７と比較的小さな直径の下方部分４１８とを有する。供給管の底部 材４０８はまた、軸心の内孔４２０と、上部の軸心のザグリ穴４２２と、下方の 軸心ザグリ穴４２４を有する。軸心内孔４２０は、肩部４２６において上部の軸 心ザグリ穴４２２となり、軸心内孔４２０は肩部４２８において下部の軸心ザグ リ穴４２４となる。下部軸心ザグリ穴４２４を画成する面は複数のリブ４２９が 形成されている。上部のザグリ穴４２２はねじが設けらゎ、供給管の上部部材４ ０６は、この部材４０６を底部材４０８の上部ザグリ穴４２２内に螺合させるこ とにより供給管の底部材４０８と接合さする。従って、この２つの部材４０６　 、４０８は１つの供給管４００を形成する。供給管の底部材４０８は、その内部 と連通する側方の開口４３０を有する。

推進スリーブ４０２は、円筒状の胴部４３２と、上部フランジ４３４と、段部を 設けた下部フランジ４３６と、底部のリップ即ち突起部４３７とを含む。中心内 孔４３８と、上部ザグリ穴４４０と、下部ザグリ穴４４２とは、前記スリーブ４ ０２内を長手方向に貫通する。中心内孔４３８および上部ザグリ穴４４０は肩部 ４４４を形成し、内孔４３８と下部ザグリ穴４４２とは肩部４４６を形成する。

円形の頂部溝４４８がスリーブの頂端面４５０に形成され、弾性に富む０リング ・シール４５２を収容する。複数のねじ穴４５３が上部フランジ４３４に設けら れている。供給源材料の供給ボート４５５を提供する側部のボート取付は具４５ ４がスリーブ４０２の円筒状胴部４３２に対して取付けられ、このため供給ボー ト４５５はスリーブ４０２の内側と連通している。右側方向に延長する下部ポー ト即ち開口４５６は段状を呈する下部フランジ４３６に形成され、またスリーブ ４０２の内部と連通している。円形の側部溝４５７が下部ボート４５６を包囲す る段状を呈する下部フランジ４３６の外側面に形成され、弾性に富む０リング・ シール４５８が溝４５７に納められている。

供給管４００は、組立てられたこの供給管をスリーブ４０２内に向って上方に通 すことにより該スリーブ４０２に対して取付けられ、その結果供給管４００の頂 部材４０６がスリーブ内孔４３８と嵌合し、供給管の底部材４０８はスリーブ４ ０２の底部のザグリ穴４４２の内側に沿って延長する。供給管４００は、昇降推 力スリーブ４０２内に配置され、そのため供給管の側部開口４３０がスリーブの 側部ボート４５５と整合される。供給管４００は、カラー４６０が供給管の底部 ４１８の周囲に嵌合され、次いでねし４６２が推力スリーブ４０２の開口４５６ 内にねし込まれることによりこの位置に固定され、その結果ねじ４６２の先端部 がカラー４６０に形成された適当な開口４６４内に収受される。

ねじ４６２が上記の方法でスリーブの下方の開口４５６内に入れられる時、この ねし４６２はスリーブのシール４５８と係合してこわを圧縮し、推力スリーブの 開口４５６を充分に気密状態にすることが理解されよう。また、供給管４００お よび推力スリーブ４０２か上記のように損金される時、供給管４００の底部は７ ｉ２５図に示すように推力スリーブの底部リップ４３７を僅かに越えて延長する ことか理解されよう。

ベース板４０４は、ベース板組立体の残部に対するヘース即ち支持部を必然的に 提供するか、この目的のために、ベース板４０４は頂部面４６６と、平滑な中心 内孔４６９と、底部面４７２とを有する。

組立てられた供給管４００および推力スリーブ４０２は、スリーブの上部フラン ジ４３４がベース板４０４に当接するまで供給管４００の頂端部をベース板の内 孔４６９内で上方に通すことによりベース板４０４に対して取付けられ、スリー ブの最上面４５０はベース板４０４の底部面４７２と係合している。ねじ４７４ はフランジの穴４５３を経てベース板４０４に形成された対応する穴４７６内に 通されて、前記部材４０４　、４３４を相互に固定する。スリーブ４０２が上記 のようにベース板４０４に固定される時、Ｏリング・シール４５２は作用位置に ある２つの部材間に圧縮状に捕捉されることが判るであろう。

チップ推進装置組立体４およびベース板組立体６は第１図に示すように一緒に組 立てられ、完全な溶融体補充装置２を形成する。更に、チップ推進装置組立体４ およびベース板組立体６は、ベース板組立体６の底端部に対してチップ推進装置 組立体４の頂端部を当接させることにより一緒に組立てられ、その結果チップ推 進装置組立体の頂部フランジ１０８（第２図）がベース板組立体６のスリーブ４ ０２の底部フランジ４３６（第５図）と係合し、ベース板組立体の底部リップ４ ３７がチップ推力装置組立体４のザグリ穴１１８に対して滑り込む。チップ推進 装置組立体４およびベース板組立体６がこのように一緒になる時、チップ推進装 置組立体４のＯリング・シール１２６がこれら２つの組立体間に圧縮されて、一 体の気密状態を提供する。チップ推進装置組立体４およびベース板組立体６が上 記のように一緒に組立てられる時、ベース板組立体６の供給管４００の最も底部 の部分がチップ推進装置組立体４の推力スリーブ１０２の内部に向って下方に延 長し、チップ・カップ２０６は供給管４００の底部に向って上方に延長する。２ つの組立体の各部分は、下記の結果となるよう相互に適当な寸法が与えられるこ とが理解されよう。即ち、（ａ）チップ搬送小組立体２００が上記のその第１の 延長位置または上記のその竿２の引込み位置にあるかどうかに拘らず、チップ・ カップ２０６か常にベース板組立体６の供給源材料の供給ポート４３０の下方に 位置し、ニガにより供給ボート４５５　、４３０を介して４Ｒ給管４００の内部 に入られた供給源材料のチップが常にチップ・カップ２０６の室２１２内へ重力 によって自然に落下するようにする。また（ｂ）チップ搬送小組立体２００が上 記のその第１の延長位置または上記のその第２の引込み位置にあるかどうかに拘 らず、チップ・カップ２０６が常に供給管４００内に存在するようにする。

溶融体補充装置２の特定の構造を本文の「発明の要約」項と関連付ければ、スリ ーブ１０２　、４０２および供給管４００は溶融体補充装置のハウシングを含み 、チップ搬送小組立体２００は溶融体に対して添加されるべき供給源材料のある 予め定めた量を支持する装置を含み、ポート４５５　、４３０は予め定めた量の 供給源材料を支持装置に対して供給する管路装置を含み、ばね２０４が前記支持 装置をハウジング内て上方に弾性的に偏倚させ、クロスパー１３５は支持装置が ハウシングの頂端部から出ることを阻止する停止装置として作用し、引込み装置 小組立体３００は指令と同時にハウジング内て支持装置を下方に引込まさせる手 段として機能する。

次に第１図および第６図においては、溶融体補充装置２が結晶成長装置８と共働 して使用されることを意図している。結晶成長装置８は、当技術において公知の 種類のものてあり、以下本文において詳細に記述する多数の相違を除いて、米国 特許第４，２３０．６７４号および同第４．４４０７２号に記載され示されるつ ぼおよびタイ装置と実質的に類似する。結晶成長装置８は、実質的に、るっぽ５ １２と、毛細管ダイ５１４と、感温装置５１６と、外側の事後加熱組立体５１８ と、内側の事後加熱組立体５２０とからなっている。使用に際して、るつぼ５１ ２には成長させられるある供給量の物質５３０（例えば、シリコン、α−アルミ ニウム等）で充填される。

るつぼ５１２は、中間部で立上る中空の中心部ライザー即ちチムニ−５３２（第 ６図）を有する点で米国特許第４，４４０，７２８号に示されたるつぼとは異な る。ライザー５３２は、必ずしも必要ではないが望ましくはるつぼの残部と一体 に形成され、その頂部に縁部キャップ５３４が設定される。更に、内側の事後加 熱組立体５２０は、チムニ−５３２の真上のその中心部に円錐状のチップ偏向装 置５３６を有する点で米国特許第４，４４０，７２８号に示される内側の事後加 熱器とはやや異なっている。

更に第１図および第６図においては、溶融体補充装置２が、溶融体補充装置の供 給管４００をるつぼのチムニ−５３２の内側に向けて上方に延長させることによ り、結晶成長装置８と一体化され、ベース板４０４の上面４６６が結晶成長装置 ８の底面５３８と係合してニガを支持している。

溶融体補充装置２の操作について以下に記述する。

装置２は、最初にその側部ポートの取付は具４５４（第５図）を供給源材料チッ プの充分な貯蔵量を保有する貯蔵ビン（図示せず）に対して結合することにより 使用の準備がなされる。この結合は、ゲート機構（図示せず）が前記ビンとポー トの取付は具４５４間に挿置されてチップが貯蔵ビンからポート取付は具４５４ へ供給される頻度を調整するように行なわ九る。上記の貯蔵ビンとゲート機構の 特定の構造は本発明にとっては重要ではなく、これら部材は当技術において周知 の種々の構造によって作ることができる。従って、こわらについては、本発明の 構造および作用の理解のため詳細に記述する必要はない。一旦結合が行なわれる と、加圧空気がアクチュエータの取付は具３０８Ａに対して加えられ、アクチュ エータ３０２をしてそのロット３０４をできるたけ長く延長させ、これによりチ ップ推進装置組立体４か第１図および第２図に示される位置をとるようにする。

その後、溶融体補充装置２を用いてるつぼ５１２内に保有される溶融体５３０を 再充填することが要求さ九る時、貯蔵ビン（こわも図示しない）に対するゲート 装置（図示せず）が操作されて、供給源材料チップの予め定めた量即ち装入量を ビンから放出させる。このチップは、供給ボート４５５．４３０を経てチップ・ カップ２０６内に流入する。次に、アクチュエータ３０２の取付は具３０８　Ｂ における圧縮空気の付加によりアクチュエータを付勢し、そのアクチュエータ・ ロッド３０４を下方に引込ませ、その結果後退する引込みブロック装置３０６が ばね２０４の作用力に抗してチップ搬送小組立体２００を下方に引出すことにな る。チップ搬送小組立体２００がその上記の解除地点まで下方に引出さ九ると、 引出しブロック小組立体の顎部３１２か離れてチップ搬送小組立体２００を解除 し、これと同時にこのチップ搬送小組立体はげぬ２０４の全作用力下で上方に駆 動される。チップ搬送小組立体２００はその第１の延長位置に達するまで上方向 に運動し、これと同時にその緩衝要素２３２がケージのクロスパー１３６と係合 してチップ推進装置組立体の上方の運動を急速に停止させる。このため、チップ ・カップ２０６内に保有される供給源材料をチップ・カップ２０６の頂部および るつぼのチムニ−５３２の頂部を越えて上方に飛出させる。これらチップはチッ プ偏向装置５３６と衝突し、その後溶融体中に落下し、これにより溶融体の補充 を行なうのである。

上記の動作は、追加の供給源材料チップで溶融体を補充するため必要なだけの頻 度を以て反復される。

装置２が溶融体を補充する頻度を慎重に調整することにより、溶融体５３０か結 晶成長操作によりン肖費さオ〕る速度と実質的に同じ速度て補充するできること を理解すべきである。

望ましし９０ｍ１１匪ｑ又部−例 弧部、本発明の望ましい実施、法様を本発明の範囲から逸脱することなく変更す ることは可能である。従って、例えば、チップ・カップ２０６は、上記の如きカ ップ状の形状の代りに、供給管４００の内壁面と密に滑り嵌合する簡単な平らな プラットフォームとして形成することもできる。従って、チップ搬送小組立体２ ００に対して供給される供給源材料チップは溶融体への散布に先立ち前記プラッ トフォーム上に単に休止することになり、チップのプラットフォームと供給管４ ００との間に形成される緊密な滑り嵌めがチップがプラットフォーム下方へ落下 することを阻止する。あるいは、供給管４００は図示した２つの部材の代りに唯 １つの部材から形成することもできる。

こハらの形式の上記および他の変更は当業者には明らかであり、本発明の範囲内 にあるものと見做される。

λ孔立上Ａ 本発明の使用により数多くの利点をもたらす。

第１に、本発明は、結晶成長操作の実施中、溶融体を補充するための新規な溶融 体補充装置を提供するもので、こわにより結晶成長操作が長期間にわたって遮断 することなく維続することができる。

第２に、本発明は、結晶成長操作の実施中、溶融体が消費される速度と実質的に 同じ速度でるつぼ内の溶融体を補充する新規な装置を提供するものて、これによ り結晶成長中るつぼ内の溶融体の高さを実質的に一定に保持することができ、高 い品質の結晶の成長を容易にする。

第３に、本発明は、構造か簡単であり、製造コストが安く、かつ動作の信頼性が 高い新規な溶融体補充装置を提供するものである。

第４に、本発明は、ＥＦＧ法により結晶体を成長させるための装置と関連し、な らびに他のプロセスによる結晶体の成長を行なう装置と関連して使用することが できる新規な溶融体補充装置を提供するものである。

第５に、本発明は、結晶体が溶融体から成長しつつ゛ある時中空の結晶体の内側 のある位置から操作するようになった新規な溶融体補充装置を提供するものであ る。

第６に、本発明は、予め定めた雰囲気を維持しなければならない従来の結晶成長 炉と共に使用される新規な溶融体補充装置を提供するものである。

本発明の実施と関連する更に他の利点については、当業者には明らかであろう。

Ｆ／６４ Ｆ／θ　４Ａ Ｆ／θ　６ 国際論査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融体を補充する装置において、 （ａ）頂端部と底端部を有する中空ハウジングを設け、該頂端部は開口しており 、 （ｂ）前記溶融体に対して添加されるべき供給源材料を支持するため前記ハウジ ング内に支持装置を設け、該支持装置は前記中空ハウジングの内部で垂直方向に 運動するようになっており、 （ｃ）予め定めた量の供給源材料を前記支持装置に対して供給する装置を設け、 （ｄ）前記支持装置を前記の開口する頂端部に向って押圧するばね装置を設け、 （ｅ）前記支持装置が前記頂端部から出ることを阻止する停止装置を設け、 （ｆ）ａ）前記支持装置が予め定めた解除地点に達するまで、前記ばね装置の作 用力に抗して前記支持装置を前記ハウジング内で下方に引込み、またｂ）前記解 除地点に達する時、前記支持装置を自動的に解除するための引込み装置を設け、 以て前記支持装置が前記停止装置に達するまで前記ばね装置の作用力が前記支持 装置を前記ハウジング内で上方に駆動し、これにより前記支持装置が急速に停止 し、前記支持装置上に支持された供給源材料が、前記溶融体に対して供給される べく前記ハウジングから上方に放り上げられることを特徴とする装置。
2. ２．前記支持装置は、該支持装置が前記解除地点に達するまで、前記引込み装置 により取外し自在に係合される結合部材を含み、該結合部材はその後前記引込み 装置により解除されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．前記引込み装置が、相互に接近し離反するように運動可能な２つの顎部部材 と、該顎部部材を前記結合装置と係合するよう相互の方向へ押圧する追加のばね 装置とを含み、更に前記追加のばね装置が、 ａ）前記顎部部材を前記結合部材と係合するように閉鎖状態に保持して前記引込 み装置が前記支持装置を前記ハウジング内で下方に引込むことを許容し、またｂ ）前記解除地点に達する時、前記顎部部材が離れて前記結合部材を解除すること を許容して、前記支持装置を解除して前記第１のばね装置の作用下で前記ハウジ ング内で上方に運動させることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記引込み装置が空圧アクチュエータを含むことを特徴とする請求の範囲第 ３項記載の装置。
5. ５．溶融体を保有するるつぼを有し、該るつぼは開口を有し、更に前記ハウジン グの前記の開口する頂端部が前記るつぼの開口内に延長し、これにより前記ハウ ジングから上方に放り上げられた供給源材料が前記るつぼ内に供給されて内部の 溶融体を補充することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
6. ６．前記支持装置が供給源材料を保持するカップ状の容器からなることを特徴と する請求の範囲第１項記載の装置。
7. ７．選択された供給源材料の溶融体から結晶体を成長させるため使用する装置に おいて、 （ａ）ある量の液状の供給源材料を保有するるつぼを設け、 （ｂ）頂端部と底端部とを有する中空のハウジングを設け、該頂端部は開口し、 前記中空のハウジングは、前記ハウジングの前記頂端部が前記溶融体の上面の上 方に位置するように前記るつぼ内に配置され、（ｃ）溶融体に添加されるべき供 給源材料を支持するため前記ハウジング内にある支持装置を設け、該支持装置は 前記中空のハウジング内で垂直方向に運動するようになっており、 （ｄ）予め定めた量の供給源材料を前記支持装置に対して供給する装置を設け、 （ｅ）前記支持装置を前記の開口頂端部に向って押圧するばね装置を設け、 （ｆ）前記支持装置が前記頂端部から出ることを阻止する停止装置を設け、 （ｇ）ａ）前記支持装置がある予め定めた解除地点に達するまで、前記支持装置 を前記ばね装置の作用力に抗して前記ハウジング内で下方に引込み、またｂ）前 記解除地点に達すると、前記支持装置を自動的に解除するための引込み装置を設 け、 以て前記ばね装置の作用力が、前記支持装置が前記停止装置と遭遇するまで、前 記支持装置を前記ハウジング内で上方に駆動し、これにより、前記支持装置が急 速に停止し、前記支持装置上に支持された供給源材料が前記溶融体に対して供給 されるべく前記ハウジングから上方へ放り上げられることを特徴とする装置。