JP2838168B2 - Crystal pulling device - Google Patents

Crystal pulling device

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JP2838168B2
JP2838168B2 JP8687890A JP8687890A JP2838168B2 JP 2838168 B2 JP2838168 B2 JP 2838168B2 JP 8687890 A JP8687890 A JP 8687890A JP 8687890 A JP8687890 A JP 8687890A JP 2838168 B2 JP2838168 B2 JP 2838168B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、結晶引上げ装置に関し、特に、炉内で溶
融した液に種結晶を浸し回転しながらゆっくりと引上げ
て結晶を成長させる方法に用いる結晶引上げ装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal pulling apparatus, and more particularly, to a method for growing a crystal by dipping a seed crystal in a liquid melted in a furnace and slowly pulling it while rotating. The present invention relates to a crystal pulling apparatus.

[従来の技術] 従来、光学素子や通常の半導体素子用のシリコン単結
晶を製造する方法としてCZ法が知られている。このCZ法
は、るつぼ内で溶融した液に種結晶に浸し、回転しなが
らゆっくりと引き上げて結晶を成長させる方法で、結晶
直径は引き上げる速度と加熱温度とによって調節する。
ここで、通常の半導体素子用の単結晶は構造が比較的単
純なため、それほど引上げ条件は厳しく要求されない
が、光学素子に用いる単結晶の場合は結晶構造が複雑な
ため、かなり厳しい条件が要求される。このようなCZ法
に用いる単結晶引上げ装置として、従来、先端に回転す
る軸を備えた接触型のスピンドルを、上下に移動するテ
ーブルに取付けたものが知られている。そして、このテ
ーブルは通常の接触型のスライドにより上下に移動する
ものであった。
[Prior Art] Conventionally, a CZ method is known as a method for producing a silicon single crystal for an optical element or a normal semiconductor element. The CZ method is a method in which a seed crystal is immersed in a liquid melted in a crucible and slowly pulled up while rotating to grow the crystal. The crystal diameter is adjusted by the pulling speed and the heating temperature.
Here, a single crystal for a normal semiconductor element has a relatively simple structure, so that the pulling conditions are not so strictly required. However, a single crystal used for an optical element has a complicated crystal structure, so that quite strict conditions are required. Is done. Conventionally, as a single crystal pulling apparatus used for such a CZ method, a single crystal pulling apparatus in which a contact-type spindle having a rotating shaft at the tip is attached to a table that moves up and down is known. The table is moved up and down by a normal contact type slide.

[発明が解決しようとする課題] 前述のように、従来のCZ法に用いる単結晶引上げ装置
は、先端に回転する軸を備えた接触型スピンドルを上下
に移動するテーブルに取付けたものであり、このテーブ
ルは通常の接触型のスライドにより上下に移動するもの
であった。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the single crystal pulling apparatus used in the conventional CZ method has a contact type spindle equipped with a rotating shaft at the tip mounted on a table that moves up and down. This table was moved up and down by a normal contact type slide.

ところで、CZ法は、るつぼ使用するため、るつぼ内の
液に対流が生じるという不都合がある。この対流が生じ
ると、不純物がその対流によって結晶に混入するという
問題点が生じるとともに結晶欠陥が発生するという問題
点があった。このため、単結晶の引上げ時には、引上げ
による振動を極力防止して対流の発生を抑制する必要が
ある。
By the way, since the CZ method uses a crucible, there is an inconvenience that convection occurs in the liquid in the crucible. When this convection occurs, there is a problem that impurities are mixed into the crystal due to the convection, and there is a problem that crystal defects occur. For this reason, at the time of pulling a single crystal, it is necessary to minimize the vibration caused by the pulling and suppress the generation of convection.

しかし、従来の単結晶引上げ装置では、上記のように
単結晶の引上げ時の引上げ棒の回転は接触型のスピンド
ルにより行なわれるため、回転による振動を有効に防止
することが困難であった。
However, in the conventional single crystal pulling apparatus, since the rotation of the pulling rod at the time of pulling the single crystal is performed by the contact type spindle, it is difficult to effectively prevent the vibration due to the rotation.

この発明は、上記のような課題を解決するためになさ
れたもので、結晶引上げ時の回転による振動を極力防止
することが可能な結晶引上げ装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a crystal pulling apparatus capable of minimizing vibration due to rotation during crystal pulling.

[課題を解決するための手段] この発明における結晶引上げ装置は、静圧エアスライ
ドによって上下の昇降をガイドされるテーブルを備え
た、上下に昇降する昇降テーブルと、昇降テーブルに取
付けられ、その先端に種の結晶が付けられ炉内の溶融し
ている原料にその種を付け、静圧支持された状態で回転
しながら上方に移動することによって結晶を成長させる
引上げ部材とを含む。
[Means for Solving the Problems] A crystal pulling apparatus according to the present invention is provided with a vertically moving elevating table including a table guided by up and down movement by a static pressure air slide; And a pulling member for growing the crystal by rotating the seed material while rotating in a statically supported state and growing the crystal in the furnace with the seed crystal attached thereto.

[作用] この発明にかかる結晶引上げ装置では、昇降テーブル
が上下に昇降され、その昇降テーブルに取付けられた引
上げ部材の先端に種の結晶が付けられ、その種が炉内の
溶融している原料に付けられて静圧支持された状態で回
転しながら上方に移動されることによって結晶が成長さ
れるので、結晶引上げ時の回転は静圧的に行なわれる。
[Action] In the crystal pulling apparatus according to the present invention, the lifting table is raised and lowered, and a seed crystal is attached to the tip of a lifting member attached to the lifting table, and the seed is melted in the furnace. The crystal is grown by being moved upward while rotating in a state where the crystal is supported by the static pressure, so that the rotation at the time of pulling the crystal is performed under static pressure.

[発明の実施例] 第1A図ないし第1C図は、本発明の一実施例を示した単
結晶引上げ装置の製造図である。第1A図ないし第1C図を
参照して、単結晶引上げ装置の構成について説明する。
まず、単結晶引上げ装置は、定盤1と、定盤1上に取り
付けられた支柱2と、支柱2に上下に移動可能に取付け
られた粗動テーブル4と、粗動テーブル4に上下に移動
可能に取付けられた微動テーブル10と、微動テーブル10
に一体的に取付けられたエアスピンドル6とを含む。
[Embodiment of the Invention] Figs. 1A to 1C are views showing the production of a single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention. The configuration of the single crystal pulling apparatus will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.
First, the single crystal pulling apparatus includes a base 1, a support 2 mounted on the base 1, a coarse movement table 4 mounted on the support 2 so as to be vertically movable, and a vertical movement on the coarse movement table 4. Fine movement table 10 and fine movement table 10
And an air spindle 6 which is integrally mounted on the air spindle.

粗動テーブル4は、粗動テーブル4を上下に移動する
ために取付けされ、支柱2側に取付けられたスライドレ
ール3aとともにLMガイド3を構成するスライド本体3b
と、微動テーブル10の上下の移動のガイドとなるガイド
部5aとを含む。
The coarse moving table 4 is mounted to move the coarse moving table 4 up and down, and a slide main body 3b constituting the LM guide 3 together with a slide rail 3a mounted on the column 2 side.
And a guide portion 5a that guides the fine movement table 10 up and down.

微動テーブル10は、上記ガイド部5aとともに微動テー
ブル用の静圧エアスライド5を構成する可動テーブル部
5bと、微動テーブル10の移動位置を検出するためのリニ
アスケール11とを含む。
The fine movement table 10 is a movable table part which forms the static pressure air slide 5 for the fine movement table together with the guide part 5a.
5b and a linear scale 11 for detecting the movement position of the fine movement table 10.

エアスピンドル6は、単結晶の引上げ時に回転を行な
うための回転軸6aと、エアスピンドル6の下方向にかか
る力を軽減するためのバランスウェイト17にその一端が
取付けられたワイヤ15の他端を取付けるためのフック61
とを含む。
The air spindle 6 has a rotating shaft 6a for rotating the single crystal when it is pulled up, and a wire 15 having one end attached to a balance weight 17 for reducing a force applied to the air spindle 6 in a downward direction. Hooks for mounting 61
And

また、支柱2には、粗動テーブル4を回転によって上
下に移動させるボールネジ8が連結されたACサーボモー
タ9が取付けられており、また粗動テーブル4およびエ
アスピンドル6にかかる下方向の力を軽減するためのバ
ランスウェイト16,17に連結されたワイヤ15のガイドと
なるプーリ軸受部13a,13b,13c,14a,14b,14cが取付けら
れている。さらに、支柱2には、粗動テーブル4の上下
の位置確認を行なうためのリニアスケール12が取付けら
れている。
An AC servomotor 9 to which a ball screw 8 for moving the coarse movement table 4 up and down by rotation is connected is attached to the column 2, and a downward force applied to the coarse movement table 4 and the air spindle 6 is applied to the support 2. Pulley bearings 13a, 13b, 13c, 14a, 14b, and 14c serving as guides for wires 15 connected to balance weights 16 and 17 for reduction are mounted. Further, a linear scale 12 for confirming the vertical position of the coarse movement table 4 is attached to the column 2.

エアスピンドル6の回転軸6aの先端は、軸受端より約
400mm突出しており、この突出した回転軸6aの先端には
白金棒7が取付けられている。白金棒7の下方には炉30
が設置されている。
The tip of the rotating shaft 6a of the air spindle 6 is approximately
A platinum rod 7 is attached to the tip of the projected rotating shaft 6a. Furnace 30 below platinum rod 7
Is installed.

また、微動テーブル10には、微動テーブル10と粗動テ
ーブル4との位置ずれを防止するためのストッパ機構が
設けられている。すなわち、このストッパ機構は、微動
テーブル10に取付けられた支持部材31と支持部材31に取
付けられたシリンダ32と、後述するシリンダ32のピスト
ン軸に取付けられたストッパ部とから構成されている。
Further, the fine movement table 10 is provided with a stopper mechanism for preventing a displacement between the fine movement table 10 and the coarse movement table 4. That is, the stopper mechanism includes a support member 31 attached to the fine movement table 10, a cylinder 32 attached to the support member 31, and a stopper attached to a piston shaft of the cylinder 32 described later.

次に第1A図ないし第1C図を参照して、単結晶引上げ装
置の動作について説明する。まず、粗動テーブル4はス
トロークの上限位置にあり、微動テーブル10はストロー
クの下限位置にある。制御装置(図示せず)からの指令
によりACサーボモータ9が駆動される。これにより粗動
テーブル4は作業位置まで下降する。この状態では、エ
アスピンドル6の回転軸6aの先端に取付けられた白金棒
7の先端は炉30中に浸された状態になっている。この状
態で、エアスピンドル6を回転数設定範囲2〜300rpmの
中から設定された回転数で正転または逆転される。この
回転と同時に、微動テーブル10を上昇させる。所定の時
間この運転を行ない単結晶の引上げ作業が終了した後、
エアスピンドル6を停止する。その後粗動テーブルを上
昇させる。ここで、粗動テーブル4の送り速度は最大で
たとえば150mm/minであり、エアスピンドル6の先端に
取付けられた白金棒7を炉30に接近または後退させる際
にこの送り速度を使用する。粗動テーブル4の駆動はボ
ールネジ8とACサーボモータ9とを用いてセミクローズ
ドループで制御する、すなわち、粗動テーブル4の移動
距離に相当する指令値(パルス数)とACサーボモータに
取付けたエンコーダの回転角を比較してその差をフィー
ドバック制御することにより粗動テーブル4の移動距離
を制御する。なお、粗動テーブル4の移動距離の確認
は、リニアスケール12によって行なう。
Next, the operation of the single crystal pulling apparatus will be described with reference to FIGS. 1A to 1C. First, the coarse movement table 4 is at the upper limit position of the stroke, and the fine movement table 10 is at the lower limit position of the stroke. The AC servomotor 9 is driven by a command from a control device (not shown). As a result, the coarse movement table 4 is lowered to the working position. In this state, the tip of the platinum rod 7 attached to the tip of the rotating shaft 6 a of the air spindle 6 is in a state of being immersed in the furnace 30. In this state, the air spindle 6 is rotated forward or backward at a rotation speed set from a rotation speed setting range of 2 to 300 rpm. At the same time as this rotation, the fine movement table 10 is raised. After performing this operation for a predetermined time and completing the work of pulling the single crystal,
The air spindle 6 is stopped. Thereafter, the coarse movement table is raised. Here, the feed rate of the coarse movement table 4 is, for example, 150 mm / min at the maximum, and this feed rate is used when the platinum rod 7 attached to the tip of the air spindle 6 approaches or retreats from the furnace 30. The coarse movement table 4 is driven in a semi-closed loop using a ball screw 8 and an AC servomotor 9, that is, a command value (number of pulses) corresponding to the movement distance of the coarse movement table 4 and attached to the AC servomotor. The moving distance of the coarse movement table 4 is controlled by comparing the rotation angles of the encoders and performing feedback control of the difference. The moving distance of the coarse movement table 4 is confirmed by the linear scale 12.

微動テーブル10の送り速度は、最大でたとえば3.33mm
/minである。微動テーブル10は、エアスピンドル6の先
端に取付けられた白金棒7によって単結晶が成長される
際の引上げ動作を行うものであり、不純物の混入や結晶
欠陥の原因となる対流の発生を抑制するため引上げ時の
振動を極力防止する必要がある。本実施例では、これに
対応して、静圧エアスライドを使用するとともに、その
振動を後述するボイスコイル型のリニアモータを用いて
行ない、さらに1/100μmのリニアスケール11を用いる
ことによりクローズドループ制御を行なっている。すな
わち、微動テーブル10の移動量をリニアスケール11によ
り計測し、その計測結果と移動させようとする値(指令
値)との差を取り、その差が零となるように駆動系に駆
動指示を与えることにより微動テーブル10の駆動を制御
している。本実施例ではこのように制御することによ
り、単結晶の引上げ時の速度むらを低減することがで
き、この結果、対流の原因となる振動をも極力防止する
ことができる。
The feed speed of the fine movement table 10 is, for example, 3.33 mm at the maximum.
/ min. The fine movement table 10 performs a pulling operation when a single crystal is grown by the platinum rod 7 attached to the tip of the air spindle 6, and suppresses the generation of convection which causes impurities and crystal defects. Therefore, it is necessary to minimize vibration during pulling. In this embodiment, in response to this, a static pressure air slide is used, the vibration is performed using a voice coil type linear motor described later, and a closed loop is formed by using a linear scale 11 of 1/100 μm. Controlling. That is, the amount of movement of the fine movement table 10 is measured by the linear scale 11, the difference between the measurement result and the value to be moved (command value) is obtained, and a drive instruction is sent to the drive system so that the difference becomes zero. The drive of the fine movement table 10 is controlled by the application. In the present embodiment, by performing such control, it is possible to reduce the unevenness in the speed at the time of pulling the single crystal, and as a result, it is possible to prevent vibrations that cause convection as much as possible.

微動テーブル10に取付けられているエアスピンドル6
は、短結晶を引上げる際に回転数設定範囲2〜300rpmの
中で設定された回転数で正転または逆転を一定サイクル
で繰返しながら回転される。ここで、白金棒7に単結晶
を良好な状態で成長させるためには、回転による振動を
極力防止する必要がある。本実施例はこれに対応して、
回転性能のよい静圧エアスピンドルを採用しているた
め、回転による振動を有効に防止することができ良好な
状態で単結晶を成長させることができる。
Air spindle 6 mounted on fine movement table 10
When the short crystal is pulled, it is rotated while the normal rotation or the reverse rotation is repeated in a constant cycle at a rotation speed set in a rotation speed setting range of 2 to 300 rpm. Here, in order to grow a single crystal on the platinum rod 7 in a favorable state, it is necessary to minimize vibration due to rotation. The present embodiment responds accordingly.
Since a static pressure air spindle having good rotation performance is employed, vibration due to rotation can be effectively prevented, and a single crystal can be grown in a good state.

第2図は、第1A図に示した単結晶引上げ装置の粗動テ
ーブルの構成を説明するための側面図である。前述のよ
うに粗動テーブル4には、支柱2側に取付けられたスラ
イドレール3aともにLMガイド3を構成するスライド本体
3bと、微動テーブル10(第1A図参照)の静圧エアスライ
ドのガイドとなるガイド部5aとが取付けられている。そ
して、粗動テーブル4の下方に加わる力を軽減するため
に、バランスウェイト16が設けられており、バランスウ
ェイト16と粗動テーブル4とはプーリ軸受部13a,13b,14
a,14bを介してワイヤ15によって連結されている。粗動
テーブル4の上下の移動は、ACサーボモータ9を駆動す
ることによって行なわれる。
FIG. 2 is a side view for explaining a configuration of a coarse movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. As described above, on the coarse movement table 4, the slide main body that constitutes the LM guide 3 together with the slide rail 3 a attached to the column 2 side
3b and a guide portion 5a serving as a guide for a static pressure air slide of the fine movement table 10 (see FIG. 1A) are mounted. A balance weight 16 is provided to reduce the force applied below the coarse movement table 4, and the balance weight 16 and the coarse movement table 4 are connected to pulley bearings 13a, 13b, 14
They are connected by a wire 15 via a and 14b. The vertical movement of the coarse movement table 4 is performed by driving the AC servomotor 9.

第3A図および第3B図は、第2図に示した粗動テーブル
の上下の移動に使用するLMガイドの詳細を示した構造図
である。第3A図および第3B図を参照して、前述したよう
に、LMガイド3は、固定的に設置され、移動の際のガイ
ドとなるスライドレール3aと、実際に上下に移動するス
ライド本体3bとを含む。スライドレール3aとスライド本
体3bとの間にはボール3cが介在されており、スライド本
体3bのスライド動作に伴ってボール3cが回転する。
3A and 3B are structural diagrams showing details of an LM guide used for moving the coarse movement table shown in FIG. 2 up and down. With reference to FIGS. 3A and 3B, as described above, the LM guide 3 is fixedly installed and has a slide rail 3a serving as a guide for movement, and a slide body 3b actually moving up and down. including. A ball 3c is interposed between the slide rail 3a and the slide body 3b, and the ball 3c rotates with the sliding operation of the slide body 3b.

第4図は第1A図に示した単結晶引上げ装置の微動テー
ブルに使用する静圧エアライドの詳細を示した構造図で
ある。第4図を参照して、静圧エアスライドは、粗動テ
ーブル4に取付けられ、スライド時のガイドとなるガイ
ド部5aと、微動テーブル10側に取付けられた上下に移動
する可動テーブル部5bとからなり、可動テーブル部5bに
は、さらに、軸受給気孔5cが設けられている。この軸受
給気孔5cに空気を供給することにより、非接触状態で、
移動が可能となり速度むらを極力防止することができ
る。
FIG. 4 is a structural diagram showing details of a static pressure air ride used for a fine movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. Referring to FIG. 4, the static pressure air slide is attached to the coarse movement table 4 and serves as a guide for sliding, and a vertically movable movable table 5b attached to the fine movement table 10 side. The movable table portion 5b is further provided with a bearing air supply hole 5c. By supplying air to this bearing air supply hole 5c, in a non-contact state,
It is possible to move, and uneven speed can be prevented as much as possible.

第5A図および第5B図は、第1A図に示した単結晶引上げ
装置の微動テーブルを上下に移動させるためのボイスコ
イル型のリニアモータの詳細を示した構造図である。第
5A図および第5B図を参照して、ボイスコイル型のリニア
モータ20は、コイル部21と、ボビン22と、センターヨー
ク23と、外側ヨーク24とから構成されている。リニアモ
ータ20の駆動は、コイル部21に通電することにより、上
下方向の移動が可能となる。このリニアモータ20の外側
ヨーク24は、粗動テーブル4に取付けられ(第1B図参
照)、リニアモータ20の可動部は、微動テーブル10に取
付けられている。なお、リニアモータ20は推力が小さい
ものを使用しているが、微動テーブルは垂直に取付けら
れているので、下方向にかかる力を軽減する必要があ
る。本実施例では、この対策としてバランスウェイト17
(第1C図参照)を設けている。このバランスウェイト17
は、微動テーブル10の重量に相当するものを吊下げ、そ
のバランスの微調整はバランスウェイト17側ウェイトを
追加することにより行なう。
5A and 5B are structural diagrams showing details of a voice coil type linear motor for vertically moving a fine movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. No.
Referring to FIG. 5A and FIG. 5B, the voice coil type linear motor 20 includes a coil part 21, a bobbin 22, a center yoke 23, and an outer yoke 24. The drive of the linear motor 20 can be moved up and down by energizing the coil unit 21. The outer yoke 24 of the linear motor 20 is attached to the coarse movement table 4 (see FIG. 1B), and the movable part of the linear motor 20 is attached to the fine movement table 10. Although the linear motor 20 has a small thrust, the fine movement table is mounted vertically, so it is necessary to reduce the downward force. In the present embodiment, a balance weight 17
(See FIG. 1C). This balance weight 17
Is suspended by a weight corresponding to the weight of the fine movement table 10, and fine adjustment of the balance is performed by adding a weight on the balance weight 17 side.

第6図は、第1図に示したエアスピンドルの詳細を示
した断面構造図である。第6図を参照して、エアスピン
ドル6は、回転軸6aとステータ6bとからなる。ステータ
6bは、バランスウェイト17(第1C図参照)をワイヤ15に
介して連結するためのフック61と、回転軸6aを回転させ
るためのモータ62と、外部から空気を供給するための給
気孔63,64,65と、スラスト軸受を構成するスラスト軸受
給気孔66、67と、ラジアル軸受給気孔68,69,70,71とを
含む。このような構成によるエアスピンドルでは、回転
軸6aは非接触状態で回転されることとなり回転による振
動が極力防止される。この結果、単結晶の引上げ時に発
生する対流を低減することができ品質特性の優れた単結
晶を成長させることができる。
FIG. 6 is a sectional structural view showing details of the air spindle shown in FIG. Referring to FIG. 6, air spindle 6 includes a rotating shaft 6a and a stator 6b. Stator
6b includes a hook 61 for connecting the balance weight 17 (see FIG. 1C) via the wire 15, a motor 62 for rotating the rotating shaft 6a, and an air supply hole 63 for supplying air from the outside. 64, 65, thrust bearing air supply holes 66, 67 constituting a thrust bearing, and radial bearing air supply holes 68, 69, 70, 71. In the air spindle having such a configuration, the rotating shaft 6a is rotated in a non-contact state, and vibration due to the rotation is prevented as much as possible. As a result, convection generated when the single crystal is pulled can be reduced, and a single crystal having excellent quality characteristics can be grown.

第7図は第1C図に示したストッパ機構の詳細を示した
構造図である。第7図を参照して、ストッパ機構は、微
動テーブル10上に取付けられた支持部材31と、支持部材
31に取付けられたシリンダ32と、シリンダ32のピストン
軸32aの先端に取付けられた樹脂からなるストッパ部33
とを含む。シリンダ32は、ソレノイドバルブ(繰図示せ
ず)によって駆動され、その動作の条件としては、あら
かじめ制御系にソレノイドバルブの動作条件を設定して
おく。ストッパ機構の働く条件としては、たとえば、粗
動テーブル4が上下に移動している場合や制御系から異
常信号が発生した場合,非常停止ボタンが押された場合
などが考えられる。このストッパ機構を設けることによ
り、粗動テーブル4が早い速度で移動した場合に、リニ
アモータ20(第5A図および第5B図参照)の推力が粗動テ
ーブル4の移動によって生じる力に負けて粗動テーブル
4と微動テーブル10との間で位置ずれが起こる不都合を
防止することができる。また、運転中に異常が発生し、
制御系から異常信号が出て微動テーブル10および粗動テ
ーブル4の制御をOFFさせる場合でも、移動による慢性
力で粗動テーブル4と微動テーブル10との間に位置ずれ
が起こることを防止することができる。さらに、オペレ
ータが非常停止ボタンを押した場合にも上記と同様の効
果が得られる。
FIG. 7 is a structural diagram showing details of the stopper mechanism shown in FIG. 1C. Referring to FIG. 7, the stopper mechanism includes a support member 31 mounted on fine movement table 10 and a support member.
Cylinder 32 attached to 31 and stopper portion 33 made of resin attached to the tip of piston shaft 32a of cylinder 32
And The cylinder 32 is driven by a solenoid valve (not shown), and the operating condition of the solenoid valve is set in advance in a control system. Conditions for the operation of the stopper mechanism include, for example, a case where the coarse movement table 4 is moving up and down, a case where an abnormal signal is generated from the control system, and a case where the emergency stop button is pressed. By providing the stopper mechanism, when the coarse movement table 4 moves at a high speed, the thrust of the linear motor 20 (see FIGS. 5A and 5B) loses the force generated by the movement of the coarse movement table 4 and It is possible to prevent the inconvenience that a displacement occurs between the moving table 4 and the fine moving table 10. In addition, abnormalities occur during driving,
Even if an abnormal signal is output from the control system and the control of the fine movement table 10 and the coarse movement table 4 is turned off, it is possible to prevent the positional displacement between the coarse movement table 4 and the fine movement table 10 due to the chronic force due to the movement. Can be. Further, even when the operator presses the emergency stop button, the same effect as described above can be obtained.

このように、微動テーブル10にエアシリンダ32による
ストッパ機構を設けたことにより、粗動テーブル4と微
動テーブル10との位置ずれを有効に防止することがで
き、微動テーブル10に関していえば、微動テーブル10の
駆動用のリニアモータ20に異常な力が加わることも防止
することができる。
As described above, by providing the fine movement table 10 with the stopper mechanism using the air cylinder 32, the displacement between the coarse movement table 4 and the fine movement table 10 can be effectively prevented. It is also possible to prevent an abnormal force from being applied to the linear motor 20 for driving the motor 10.

以上に説明したように、本実施例における単結晶引上
げ装置は、上下に移動する動作部を粗動テーブル4と微
動テーブル10とに分けて構成し、微動テーブル10には、
非接触で高分解能のリニアスケール11およびリニアモー
タ20ならびに静圧エアスライド5a、5bを使用することに
より、微動テーブル10の移動は、非接触に保たれる。ま
た、クローズドループ制御により微動テーブル10の駆動
を制御することにより超低速でかつ速度むらのない単結
晶の引上げを実現することができる。
As described above, the single crystal pulling apparatus according to the present embodiment is configured such that the operation unit that moves up and down is divided into the coarse movement table 4 and the fine movement table 10, and the fine movement table 10 includes
By using the non-contact, high-resolution linear scale 11 and linear motor 20, and the static pressure air slides 5a, 5b, the movement of the fine movement table 10 is maintained in a non-contact manner. Further, by controlling the driving of the fine movement table 10 by the closed loop control, it is possible to realize the pulling of the single crystal at an extremely low speed and without unevenness in the speed.

また、粗動テーブル4と微動テーブル10のそれぞれに
対してバランスウェイト16,17を採用することにより、
単結晶の引上げ時にリニアモータに対し下方に過大な力
が加わることがなくモータの発熱量も少なくなる。この
結果、消費電力の削減を図ることができる。
Also, by adopting the balance weights 16 and 17 for the coarse movement table 4 and the fine movement table 10, respectively,
When the single crystal is pulled, no excessive force is applied to the linear motor downward, and the amount of heat generated by the motor is reduced. As a result, power consumption can be reduced.

さらに、微動テーブル10にはエアスピンドル6を取付
けて回転軸6aに連結した単結晶引上げ用の白金棒7を回
転させる構造としたため、回転軸6aの回転には非接触で
行なわれて振動が低減されるので、結晶引上げ中に起こ
る対流を極力防止することができ、品質特性の優れた短
結晶を成長させることができる。また、引上げ速度はリ
ニアモータ20により、引上げ時の回転数はエアスピンド
ルにより容易に制御できるので、種々の引上げ条件の制
御が容易に行なえる。
Furthermore, since the air spindle 6 is attached to the fine movement table 10 and the platinum rod 7 for pulling the single crystal connected to the rotating shaft 6a is rotated, the rotation of the rotating shaft 6a is performed in a non-contact manner, thereby reducing vibration. Therefore, convection during crystal pulling can be prevented as much as possible, and short crystals with excellent quality characteristics can be grown. Further, since the pulling speed can be easily controlled by the linear motor 20 and the rotation speed at the time of pulling can be easily controlled by the air spindle, various pulling conditions can be easily controlled.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、昇降テーブルを上
下の昇降し、その昇降テーブルに取付けられた引上げ部
材の先端に種の結晶を付け炉内の溶融している原料にそ
の種を付けて静圧支持された状態で回転しながら上下に
移動することによって結晶を成長させることにより、結
晶引上げ時の回転が静圧的に行なわれるので、結晶引上
げ時の回転による振動を極力防止することができる。こ
の結果、結晶の品質特性の向上を図ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the elevating table is vertically moved up and down, and a seed crystal is attached to the tip of a pulling member attached to the elevating table, and the melted raw material in the furnace is added. By growing the crystal by moving it up and down while rotating with the seed attached and supported by static pressure, the rotation during crystal pulling is performed statically, so vibrations due to rotation during crystal pulling are reduced. It can be prevented as much as possible. As a result, the quality characteristics of the crystal can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1A図ないし第1C図は本発明の一実施例を示した単結晶
引上げ装置の構造図、第2図は第1A図に示した単結晶引
上げ装置の粗動テーブルの構成を説明するための側面
図、第3A図および第3B図は第2図に示した粗動テーブル
の上下の移動に使用するLMガイドの詳細を示した構造
図、第4図は第1A図に示した単結晶引上げ装置の微動テ
ーブルに使用する静圧エアスライドの詳細を示した構造
図、第5A図および第5B図は第1A図に示した単結晶引上げ
装置の微動テーブルを上下に移動させるためのリニアモ
ータの詳細を示した構造図、第6図は第1A図に示したエ
アスピンドルの詳細を示した断面構造図、第7図は第1C
図に示したストッパ機構の詳細を示した構造図である。 図において、3aはスライドレール、3bはスライド本体、
4は粗動テーブル、5aはガイド部、5bは可動テーブル
部、6はエアスピンドル、6aは回転軸、7は白金棒、8
はボールネジ、9はACサーボモータ、10は微動テーブ
ル、11はリニアスケール、15はワイヤ、16はバランスウ
ェイト、17はバランスウェイト、20はリニアモータ、30
は炉、32はシリンダ、32aはピストン軸、33はストッパ
部である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
1A to 1C are structural diagrams of a single crystal pulling apparatus showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a coarse movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. 3A and 3B are structural views showing details of the LM guide used to move the coarse movement table shown in FIG. 2 up and down, and FIG. 4 is a single crystal pulling up shown in FIG. 1A. FIG. 5A and FIG. 5B are structural views showing details of the static pressure air slide used for the fine movement table of the apparatus, and FIGS. 5A and 5B show a linear motor for moving the fine movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A up and down. FIG. 6 is a structural view showing details, FIG. 6 is a sectional structural view showing details of the air spindle shown in FIG. 1A, and FIG.
FIG. 3 is a structural diagram showing details of a stopper mechanism shown in the figure. In the figure, 3a is a slide rail, 3b is a slide body,
4 is a coarse moving table, 5a is a guide part, 5b is a movable table part, 6 is an air spindle, 6a is a rotating shaft, 7 is a platinum rod, 8
Is a ball screw, 9 is an AC servo motor, 10 is a fine movement table, 11 is a linear scale, 15 is a wire, 16 is a balance weight, 17 is a balance weight, 20 is a linear motor, 30
Is a furnace, 32 is a cylinder, 32a is a piston shaft, and 33 is a stopper. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】静圧エアスライドによって上下の昇降をガ
イトされるテーブルを備えた、上下に昇降する昇降テー
ブルと、 前記昇降テーブルに取付けられ、その先端に種の結晶が
付けられ炉内の溶融している原料に前記種を付け、静圧
支持された状態で回転しながら上方に移動することによ
って結晶を成長させる引上げ部材とを含む、結晶引上げ
装置。
1. A vertically moving table having a table guided vertically by a static pressure air slide, and a vertically movable table mounted on the vertically moving table. And a pulling member for growing the crystal by rotating the raw material while rotating it in a state supported by static pressure and growing the crystal.
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