JP6536428B2

JP6536428B2 - 結晶育成装置

Info

Publication number: JP6536428B2
Application number: JP2016034910A
Authority: JP
Inventors: 愼二岡田; 陽田中
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: JP2017149622A

Description

本発明は、結晶育成装置に関し、特に、チョコラルスキー法での結晶育成に適した結晶育成装置に関する。

一般に、チョコラルスキー結晶育成方法は、ある結晶方位に従って切り出された種と呼ばれる、通常は断面の一辺が数ｍｍ程度の直方体単結晶の先端を、同一組成の融液に浸潤し、回転しながら徐々に引上げることによって、種結晶の性質を伝播しながら大口径化して単結晶を製造する方法である。

この、チョコラルスキー法を用いた結晶育成に適した結晶育成装置の構造は、一般的に種結晶を懸架する、回転機能を具備した引き上げ軸、引き上げ軸を昇降させる昇降機構、坩堝と断熱材と加熱装置からなるホットゾーン、ホットゾーンを覆い、内部の雰囲気を置換したり、ホットゾーンの高熱を遮断したりする機能を有するチャンバー、引き上げ軸部をホットゾーン部の上方に固定するポストフレーム、チャンバーの下部の架台からなる（例えば、特許文献１参照）。

図１は、特許文献１に記載された結晶育成装置の概略を示すものである。図１に示されるように、結晶の回収や熱構成構築作業の安全性と良好な作業性を確保するため、坩堝２とワークコイル３等の加熱源から構成される熱構成部を外界から保護遮断するための水冷式のチャンバー４を、垂直方向断面に沿って分割可能な構成にするとともに、分割したチャンバー４を熱構成部の上部及び前面が露出するように、水平方向に、移動または開閉できるようにした結晶育成装置を提案している。従来、育成された単結晶を回収し、次の新たな単結晶の育成のための熱構成を再構築する作業のために、１サイクル操業終了毎にチャンバー４を装置上部に移動し、熱構成部付近の作業空間を確保する必要があり、チャンバー昇降機構（図示せず）で水冷式のチャンバー４を上部に吊り下げ移動していた。しかしながら、水冷式のチャンバー４は大型で重量物であるため、チャンバー昇降機構は高強度に構成する必要があり、且つ結晶の回収や熱構成再構築の作業は、重量物であるチャンバー４の下で行わなければならず、非常に不安全な作業となるという問題があった。特許文献１に記載の結晶育成装置は、安全性や作業性の向上とともに、チャンバー４を上下方向に可動させる機構を除去することで、装置の全高を低く製作することに成功している。

特許４８５８４１２号公報

しかしながら、特許文献１の構成を用いて、例えば、融点が1800℃程度の原料を用いて、直径200ｍｍ、長さ200ｍｍ程度の結晶を得る結晶育成装置の全高は、４．０ｍ程度となる。この結晶育成装置を装置製作工場から結晶育成工場に長距離を陸送にて搬送する場合、直径800ｍｍ、高さが1000ｍｍのチャンバーを有する結晶育成装置の重量は、操作盤などを除く本体のみで2000ｋｇ程度の重量となるため、大型のトラックを使用するのが一般的である。

また、結晶育成装置の高さは4ｍ程度となることから、装置を分解したり、横倒しにしたりしてトラックに積載した状態で、道路法の上限高さ４．１ｍ以内（装置高さは３ｍ前後）にする必要がある。そうすると、装置製作工場での分解、及び結晶育成工場での再組立に時間とコストが必要となり、経済性が悪い。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、結晶育成装置を輸送時に全高を縮小することができ、トラックの荷台に乗せても荷姿を4.1ｍ以内の高さにすることが可能な構造の結晶育成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る結晶育成装置は、結晶原料を保持可能な坩堝と、
該坩堝を覆うチャンバーと、
種結晶を保持可能な種結晶保持部と、
該種結晶保持部を前記坩堝の上方で保持可能であるとともに、該種結晶保持部を昇降可能な第１の昇降機構部と、
該第１の昇降機構部を昇降可能な第２の昇降機構部と、を有し、
前記第１の昇降機構部は、前記種結晶保持部を少なくとも前記坩堝の上端よりも下方の位置から前記チャンバーの上端よりも上方の位置まで昇降可能であり、
前記第１の昇降機構部は、上面視において少なくとも一部が前記チャンバーと重なる所定位置に配置され、
前記第２の昇降機構部は、前記第１の昇降機構部の下端が前記所定位置において前記チャンバーの上端よりも下方に来るまで前記第１の昇降機構部を下降させることが可能であり、
前記チャンバーは移動可能であり、前記第１の昇降機構部の下端が前記チャンバーの上端よりも下方に移動することを妨げないように構成されている。

本発明によれば、結晶育成装置の全高を低くすることができ、装置を分解したり横倒しにしたりすること無くトラック輸送を行うことができる。

従来の結晶育成装置の概略を示すものである。本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した正面図である。本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した側面図である。本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した斜視図である。ネジ軸及びベアリングの側断面図である。第１の昇降機構部及び第２の昇降機構部の側面図である。第２の昇降機構部が第１の昇降機構部を上限まで上昇させ、第１の昇降機構部がフレームを中段まで上昇させた状態を示した図である。第２の昇降機構部が第１の昇降機構部を下降させている状態を示した図である。本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も高い状態から最も低くなった状態を示した図である。図９（ａ）は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も高い状態を示した図である。図９（ｂ）は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も低い状態を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

本発明のチョコラスキー式結晶育成装置は、大気中または不活性ガス雰囲気中で育成される、ＬＮ，ＬＴ，ＹＡＧなどの酸化物半導体単結晶の製造に用いる結晶育成装置である。チョコラルスキー法は、ある結晶方位に従って切り出された種と呼ばれる、通常は断面の一辺が数ｍｍ程度の直方体単結晶の先端を、同一組成の融液に浸潤し、回転しながら徐々に引上げることによって、種結晶の性質を伝播しながら大口径化して単結晶を製造する方法である。

図２は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した正面図である。図３は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した側面図である。図４は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例を示した斜視図である。

図２乃至図４に示されるように、本実施形態に係る結晶育成装置は、坩堝１０と、坩堝台２０と、加熱手段３０と、チャンバー４０と、チャンバースライド機構５０と、架台６０と、引き上げ軸７０と、第１の昇降機構部８０と、第２の昇降機構部９０と、制御手段１００と、電源１１０とを備える。

結晶育成装置において、坩堝１０が坩堝台２０上に載置され、その水平方向の周囲を加熱手段３０が囲んでいる。更に、加熱手段３０の周囲をチャンバー４０が覆い、坩堝１０、坩堝台２０及び加熱手段３０がチャンバー４０に収容されている。なお、チャンバー４０内の坩堝１０、坩堝台２０及びその周囲に設けられた図示しない断熱材は、ホットゾーン部を構成する。チャンバー４０は、架台６０の上に載置されている。坩堝１０及びチャンバー４０の上方には、引き上げ軸７０が設けられ、引き上げ軸７０を第１の昇降機構部８０が昇降可能に背面側から支持している（図３参照）。なお、引き上げ軸７０及び第１の昇降機構部８０は、引き上げ軸部を構成する。更に、第１の昇降機構８０を昇降可能に第２の昇降機構部９０が背面側から支持している。なお、第２の昇降機構部９０は、チャンバー４０と同様に架台６０上に設けられている。第２の昇降機構部９０は、引き上げ軸部をホットゾーン部の上方に固定するポストフレーム部を構成する。チャンバー４０の下面の架台６０上には、チャンバースライド機構５０が設けられている。また、架台６０の下方には更に架台６０を支持する台座６１が設けられている。更に、チャンバー４０の周辺であって、架台６０の外部に制御手段１００及び電源１１０が設けられる。

次に、個々の構成要素について説明する。

坩堝１０は、結晶原料を保持し、結晶を育成するための容器である。結晶原料は、結晶化する金属等が溶融した融液の状態で保持される。

坩堝台２０は、坩堝１０を支持するための支持台であり、坩堝１０の重量及び高温に耐え得る材料から構成される。

加熱手段３０は、坩堝１０を加熱するための手段であり、坩堝１０を囲むように配置される。加熱手段３０は、坩堝１０を加熱できれば態様は問わないが、例えば、高周波加熱コイルからなる高周波誘導加熱装置を用いるようにしてもよい。この場合には、電源１１０に高周波電源を用いて加熱手段３０を加熱する。

チャンバー４０は、ホットゾーン部、即ち坩堝１０及び加熱手段３０の高熱を遮断するとともに、これらを収容する機能を有する。チャンバー４０は、所定の垂直断面で水平方向に分割可能であり、内部の坩堝１０、加熱手段３０等が露出できる構造となっている。これは、上述のような結晶の育成が終了した際の結晶の回収の容易性と良好な作業性を確保するためと、結晶育成装置の輸送時に、結晶育成装置の全体の高さを低くするためである。即ち、チャンバー４０が水平方向に分割することにより、第１の昇降機構部８０の下端がチャンバー４０の上端よりも低い位置に来ることが可能となる。図３に示されるように、第１の昇降機構部８０の前方側はチャンバー４０の背面側と上面視において一部重なる位置にあり、第１の昇降機構部８０を下降させると、チャンバー４０の上面に衝突する位置関係にある。そこで、本実施形態に係る結晶育成装置では、チャンバー４０を分割移動可能とし、チャンバー４０を分割して開くことにより、中央領域に空間を生じさせ、第１の昇降機構部８０の下降を妨げずに第１の昇降機構部８０がチャンバー４０の上端よりも下方に下降できるように構成している。

これにより、引き上げ軸部をチャンバー４０の設置領域に配置することが可能になる。かつ、搬送時には、チャンバー４０も結晶育成装置に開いた状態で取付けることができる。これにより、工場に搬入後、重量物の吊り上げなどの特別な道具の使用無しで、短期間に組立を完了させることが出来る。

なお、本実施形態においては、チャンバー４０が真中の垂直断面で分割して分割したチャンバー４０が左右に開いて第１の昇降機構部８０が下降できるスペースを確保しているが、第１の昇降機構部８０に干渉しないようにチャンバー部を移動できれば分割の形状等に制限はない。例えば、チャンバー部の上蓋と側面の円筒部に分割する等でも良い。

また、チャンバー４０は特に分割できる構造を有さず、単に移動可能に構成されていてもよい。例えば、チャンバー４０全体が、分割することなく右側又は左側に移動したり、前方に移動したりして第１の昇降機構部８０と干渉しなくなる構成であっても良い。

チャンバースライド機構５０は、チャンバー４０をスライド移動させるための移動機構である。チャンバースライド機構５０は、架台６０の上面に、チャンバー４０を下面から支持するように設けられる。チャンバースライド機構５０は、チャンバー４０を支持した状態で移動可能であれば、種々の構成が採用可能である。例えば、車輪やレール等を備えた構造であってもよい。なお、本実施形態に係る結晶育成装置においては、チャンバー４０が左右に開く構造となっているので、チャンバースライド機構５０も、分割後のチャンバー４０を左右にスライド移動可能なように、左右に分かれて設けられ、外側に開く移動が可能なように構成されている。しかしながら、上述のように、チャンバー４０が分割せずにそのまま他の領域に移動する構成の場合には、そのような移動が可能なようにチャンバースライド機構５０も構成される。

架台６０は、結晶育成装置の本体部を支持するための支持台であり、具体的には、チャンバースライド機構５０を介してチャンバー４０と、第２の昇降機構部９０とを直接的に支持する。

引き上げ軸７０は、種結晶を保持し、坩堝に保持された結晶原料（融液）の表面に種結晶を接触させ、回転しながら結晶を引き上げるための手段である。引き上げ軸７０は、種結晶を保持する種結晶保持部７１を下端部に有するとともに、回転機構であるモータ７２を備える。また、引き上げ軸７０は、フレーム７３（図３参照）を介して第１の昇降機構８０に昇降可能に支持される。なお、種結晶は、引き上げ軸７０の下端部に懸架して保持される。引き上げ軸７０の上端部７４は、結晶育成装置全体の最上部となる。結晶育成を行う際には、図３に示されるように、引き上げ軸７０のフレーム７３が第１の昇降機構部８０の上端に配置される。よって、結晶育成を行うときの結晶育成装置の上端は、引き上げ軸７０の上端部７４となる。また、引き上げ軸７０の平面的配置は、上述のような結晶の引き上げ動作を行うため、坩堝１０の上方に位置するように配置される。また、モータ７２は、結晶の引き上げの際、結晶を回転させながら引き上げる動作を行うための回転駆動機構である。

第１の昇降機構部８０は、引き上げ軸７０を昇降させるための手段である。上述のように、引き上げ軸７０は、種結晶を結晶原料の表面に接触させ、結晶を引き上げる動作を行うため、昇降の目的物は引き上げ軸７０の下端部にある種結晶保持部７１である。第１の昇降機構部８０は、上下方向に延在するガイド面８１を有し、駆動機構８２により引き上げ軸７０を上下動させる。駆動機構８２は、図２乃至４では、モータを用いた駆動機構８２が示されているが、引き上げ軸７０を昇降可能であれば、油圧、空圧等、用途に応じて種々の構造の駆動機構８２を用いることができる。ガイド面８１には、直接的にはフレーム７３が連結され、フレーム７３によりモータ７２及び種結晶保持部７１が連結支持されているので、第１の昇降機構部８０は、フレーム７３を介して引き上げ軸７０を昇降させる。

また、第１の昇降機構部８０は、静止して引き上げ軸７０を固定支持する支持部としての役割も担うが、上述のような結晶の引き上げ動作を行う際には、第１の昇降機構部８０の上端でフレーム７２を支持固定し、種結晶保持部７１が坩堝１０の上方に位置するように支持する。そして、結晶の引き上げを行う際には、引き上げ軸７０を下降させるが、フレーム７３を下限まで下降させたときには、種結晶保持部７１に保持された種結晶が原料結晶の表面に接触可能な位置まで下降できるように構成する。即ち、第１の昇降機構部８０は、種結晶保持部７１に保持された種結晶が、最低限坩堝１０の上端よりは下方の位置に到達できるストロークを有して構成される。一方、坩堝１０から結晶を引き上げ、結晶を取り出す際には、チャンバー４０の上端付近に結晶の上端部が到達するように引き上げる必要があるので、最低限、種結晶保持部７１がチャンバー４０の上端よりも上方に到達できるだけのストロークは有するように構成される。なお、引き上げ軸７０のストロークの長さは、用途に応じて適宜定められてよいが、例えば、５０〜８５ｃｍの間の範囲の適切な値に設定される。

第２の昇降機構部９０は、第１の昇降機構部８０を昇降するための手段である。第２の昇降機構部９０は、結晶育成時には昇降せず、上限で固定された位置に設定されるが、結晶育成装置を工場に輸送する際に下限に固定され、結晶育成装置の全体高さを低くする役割を果たす。これにより、結晶育成装置を製作してから結晶育成工場に搬送して据え付けを行う際、結晶育成装置を分解したり横倒しにしたりして輸送を行う必要が無く、結晶育成装置の高さを低くするように第２の昇降機構部９０を下降させるだけで済ませることができる。なお、実際の輸送時には、第２の昇降機構部９０を下降させるのみではなく、第１の昇降機構部８０も下降させることにより、所定の高さ以下にする構造であってもよい。

第２の昇降機構部９０は、ガイド部９１と、ネジ軸９２と、ベアリング９３と、ナット部９４と、ベアリング支持部９５とを有する。ガイド部９１は、上下方向に延在し、第１の昇降機構部８０を昇降させるときのガイドとなる部分である。ネジ軸９２は、表面にネジ山が形成された軸であり、回転動作を昇降動作に変換するための軸である。ベアリング９３は、ネジ軸９２の下端部に設けられ、ネジ軸９２の荷重を受けるとともにネジ軸９２を回転可能に支持するための手段である。

図５は、ネジ軸９２及びベアリング９３の側断面図である。図５に示されるように、第２の昇降機構部９０のガイド部９１からベアリング支持部９５が前方に突出し、ベアリング９３を支持している。ベアリング９３は、ネジ軸９２のネジ山９２ａが形成されていない下端部の周囲を覆って回転可能に支持している。例えば、ネジ軸９２及びベアリング９３を、このような構成で設けてもよい。

図３の説明に戻る。ナット部９４は、ネジ軸９２のネジ山９２ａに螺合されるとともに、第１の昇降機構部８０に固定された部材である。ネジ軸９２が回転すると、ナット部材９４は回転方向に応じて昇降し、ナット部材９４に固定された第１の昇降機構部８０が昇降する。なお、ネジ軸９２の回転は、ドライバー又は電動ドライバーを用いて手動で行ってもよいし、モータを用いて機械的に行ってもよい。

例えば、第２の昇降機構部９０が第１の昇降機構部８０を昇降される機構は、このようなネジ軸９２を用いた機構であってもよい。なお、本実施形態では、ネジ軸９２を用いた昇降機構を例に挙げて説明したが、第１の昇降機構部９０をガイド部９１に沿って昇降できれば、種々の昇降機構を採用することができる。ここで、第２の昇降機構部９０の昇降は、結晶育成装置の搬送時を下限とし、結晶育成装置を工場内に設置し、結晶を育成する状態を、上限とする。

結晶を育成する状態では、坩堝と断熱材と加熱装置からなるホットゾーン部、そのホットゾーン部を取り囲む形でチャンバー部が設置される。その上方に引上げ軸が設置された状態である。

結晶育成装置の搬送時は、坩堝と断熱材と加熱装置からなるホットゾーン部は取り外している状態である。従来、チャンバーの上方にある引上げ軸はポストフレームに固定しているため、ポストフレームに昇降機構がない場合は、結晶育成装置の高さは、結晶育成状態と同じである。本発明は、上述のようにポストフレームに、上下方向に昇降可能な機構を持たせることで、引上げ軸部を含むポストフレーム上部を下げることができ、引上げ軸を結晶育成状態の時と異なる位置に配置して結晶育成装置の輸送を行うことができる。

制御手段は、結晶育成装置全体の制御を行うための手段であり、結晶育成プロセスを含めて結晶育成装置全体の動作を制御する。制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、及びＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備え、プログラムにより動作するマイクロコンピュータから構成されてもよいし、特定の用途のために開発されたＡＳＩＣ（Application Specified Integra Circuit）等の電子回路から構成されてもよい。

電源１１０は、加熱手段３０を含めて結晶育成装置に電源供給を行う。用途に応じて、適切な電源１１０が用いられてよい。

図６は、第１の昇降機構部８０及び第２の昇降機構部９０の側面図である。第１の昇降機構部８０及び第２の昇降機構部９０は、少なくとも１面においてお互いに接触し、上下方向に可動する昇降機構を有している。前後左右方向については、位置ずれが起きないようにガイド部９１を設置して上下方向のみに可動させる。第１の昇降機構部８０の底面部と、第２の昇降機構部９０の一部に取付けられたベアリング支持部９５とが、ネジ軸９２で連結されている。第１の昇降機構部８０の昇降は、このネジ軸９２を回転されることにより調整でき、重量物の吊り上げなどの特別な道具の使用無しで、短期間に組立を完了させることが出来る。

また、第１の昇降機構部８０及び第２の昇降機構部９０の重量によりネジ軸９２の長さを十分に確保できない場合は、ベアリング支持部９５の取付け位置を複数設け、ベアリング支持部９５を取り付け直しながら昇降させることもできる。なお、結晶育成装置を設置した後は、第２の昇降機構部９０の昇降機構９２〜９５は取り外すこともできる。

図７は、第２の昇降機構部９０が、第１の昇降機構部８０を上限まで上昇させ、第１の昇降機構部がフレーム７３を中段まで上昇させた状態を示した図である。図７に示されるように、工場に設置後は、第２の昇降機構部９０が第１の昇降機構部８０を最上段まで上昇させ固定した状態で結晶育成を行う。

図８は、第２の昇降機構部９０が第１の昇降機構部８０を下降させている状態を示した図である。図８に示されるように、結晶育成装置を輸送する場合には、フレーム７３が第１昇降機構部８０により最上部にある結晶育成中と同じ状態で、まず、第２の昇降機構部９０が第１の昇降機構部８０を下降させる。図８に示されるように、第１の昇降機構部８０が下降すると、その下端部がチャンバー４０の上端よりも下方に到達するが、チャンバー４０を移動させることにより、第１の昇降機構部８０の下降を妨げず、第１の昇降機構部８０を十分低下させることができる。

図９は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も高い状態から最も低くなった状態を示した図である。図９（ａ）は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も高い状態を示した図であり、図９（ｂ）は、本発明の実施形態に係る結晶育成装置の一例の全体高さが最も低い状態を示した図である。

図９（ａ）に示されるように、最も高い位置は引き上げ軸７０の上端部７４であり、全体高さは３．８ｍに達する。結晶育成を行っているときには、この高さとなる。３．８ｍの高さだと、トラックの荷台の高さを加えると、道路交通法の上限高さの４．１ｍを超えてしまう。

図９（ｂ）に示されるように、チャンバー４０を分割して水平移動させ、第２の昇降機構部９０が第１の昇降機構部８０を下限まで低下させるとともに、第１の昇降機構部８０が引き上げ軸７０を下限まで低下させることで、引き上げ軸７０の上端よりも第１の昇降機構部８０の上端の方が高くなるまで引き上げ軸７０を下げることができる。更に台座６１も取り外す。これらにより、全体高さを２．８ｍにすることができる。全体高さが２．８ｍであれば、トラックの荷台の高さを加えても、４．１ｍ以下に収まり、図９（ｂ）に示す状態で結晶育成装置をトラック輸送することができる。

このように、本発明の実施形態に係る結晶育成装置によれば、装置搬送時の装置高さを３ｍ以下にすることにより、装置を分解したり横倒ししたりする必要がなくなる。また、工場内に搬入後の重量物の吊り上げなどの特別な道具の使用無しで短期間に組立を完了させることが出来る。重量物の吊り上げなどもなくなり安全性も向上する。

また、これに伴い、設置場所も搬入口の高さも３ｍ程度で、かつ、結晶育成時は４ｍ程度が確保できる場所であれば設置が可能となり建造物の高さを低くすることが可能となる。

次に、本発明の実施例について説明する。なお、理解の容易のため、今まで説明した構成要素に対応する構成要素には、同一の参照符号を付す。

本実施例での結晶育成装置は、融点が1800℃程度の原料を用いて、直径200ｍｍ、長さ200ｍｍ程度の結晶を得る装置である。結晶育成時の装置の全高は、３．８ｍ程度となる。

結晶育成装置は、種結晶を懸架し回転機能を具備した引き上げ軸７０、坩堝１０と断熱材と加熱装置３０からなるホットゾーン、ホットゾーンを覆い内部の雰囲気を置換したり、ホットゾーンの高熱を遮断したりする機能を有するチャンバー４０、引き上げ軸部をホットゾーン部の上方に固定するポストフレーム部８０、９０、チャンバー下部の架台部６０から構成されている。

ポストフレーム部８０、９０は、ポストフレーム上側部の第１の昇降機構部８０とポストフレーム部下側部の第２の昇降機構部９０に２分割し、上下に可動する昇降機構９２〜９４を取り付けた。ポストフレーム上側部の第１の昇降機構部８０とポストフレーム下側部の第２の昇降機構部９０は、それぞれが１面においてお互いに接触し、前後左右方向については、位置ずれが起きないようにガイド部９１を設置した。昇降機構９２〜９４は上下方向のみに可動させた。第１の昇降機構部８０の底面部と、第２の昇降機構部９０の一部に取付けられたベアリング支持部９５を、ネジ軸９２で連結した。ポストフレーム上側部の第１の昇降機構部８０の昇降は、このネジ軸９２を回転されることにより調整でき、昇降長さは、０．６ｍとした。また、チャンバー４０は、垂直断面に沿って分割し、水平方向に開くようにした。架台の上にレールを配置し、チャンバー４０の底面にはロールを取り付け０．７ｍ開口するようにした。この結果、搬送時は、チャンバー４０を取り付け、左右に開き０．７ｍ開口し、第１の昇降機構部８０を下限まで下げ、かつ、引上げ軸７０を引き下げることで、引上げ軸７０の一部が、チャンバー４０の領域内の位置に配置され、装置の高さを２．８ｍに抑えることができた。

以上説明したように、本発明の実施形態及び実施例に係る結晶育成装置によれば、上述のような装置の構成をとることによって、トラックを用いて、装置を陸送する場合には、チャンバー部を開いた状態で固定した後、引き上げ軸部をホットゾーン部の上方に固定するポストフレーム部を縮め、引き上げ軸部を、チャンバー部上面より、低い位置に固定し、全高を低くすることが出来る。この状態で高さ０．９５ｍの低床10ｔトラックの荷台に積載した場合の積載高さが４．１ｍを超過することは無い。よって、装置を分解したり、横倒しにしたりする必要が無い。

また、生産工場内に搬入する場合の搬入口の高さも３ｍ程度あれば、横倒しにしなくても工場内に設置可能で、重量物の吊り上げなどの特別な道具の使用無しで、短期間に組立を完了させることが出来る。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０坩堝
３０加熱手段
４０チャンバー
５０チャンバースライド機構
６０架台
６１台座
７０引き上げ軸
７１種結晶保持部
７２モータ
７３フレーム
７４上端部
８０第１の昇降機構部
８１ガイド面
８２駆動機構
９０第２の昇降機構部
９１ガイド部
９２ネジ軸
９３ベアリング
９４ナット部材
９５ベアリング支持部

Claims

結晶原料を保持可能な坩堝と、
該坩堝を覆うチャンバーと、
種結晶を保持可能な種結晶保持部と、
該種結晶保持部を前記坩堝の上方で保持可能であるとともに、該種結晶保持部を昇降可能な第１の昇降機構部と、
該第１の昇降機構部を昇降可能な第２の昇降機構部と、を有し、
前記第１の昇降機構部は、前記種結晶保持部を少なくとも前記坩堝の上端よりも下方の位置から前記チャンバーの上端よりも上方の位置まで昇降可能であり、
前記第１の昇降機構部は、上面視において少なくとも一部が前記チャンバーと重なる所定位置に配置され、
前記第２の昇降機構部は、前記第１の昇降機構部の下端が前記所定位置において前記チャンバーの上端よりも下方に来るまで前記第１の昇降機構部を下降させることが可能であり、
前記チャンバーは移動可能であり、前記第１の昇降機構部の下端が前記チャンバーの上端よりも下方に移動することを妨げないように構成されている結晶育成装置。
前記第１の昇降機構部は、前記第２の昇降機構部が前記第１の昇降機構部を上限まで移動させたときに、前記種結晶保持部に保持された種結晶が前記坩堝に保持された前記結晶原料の表面に接触可能な位置まで前記種結晶保持部を下降させることが可能である請求項１に記載の結晶育成装置。
前記チャンバーは所定の垂直断面に沿って分割可能に構成され、分割した前記チャンバーが各々水平方向外側に移動することにより、前記第１の昇降機構部の下端が前記チャンバーの上端よりも下方に移動することを妨げない請求項１又は２に記載の結晶育成装置。
前記第１の昇降機構部は、上下方向に延在するガイド部を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の結晶育成装置。
前記チャンバー及び前記第２の昇降機構部は、共通の架台の上に設けられ、
前記第２の昇降機構部は、該架台から上方に延びるポストフレームを有し、該ポストフレームをガイドとして前記第１の昇降機構部を上下にスライド移動可能である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の結晶育成装置。
前記第２の昇降機構部は、上下方向に延在するネジ軸と、
該ネジ軸に螺合されるとともに前記第１の昇降機構部に固定されたナット部材と、を有し、
該ネジ軸を回転させることにより前記第１の昇降機構部を昇降させる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の結晶育成装置。
前記種結晶保持部は、前記第１の昇降機構部に昇降可能に支持された引き上げ軸の下端部に設けられており、
前記第２の昇降機構部が前記第１の昇降機構部を下限まで下降させ、前記第１の昇降機構部が前記引き上げ軸を下限まで下降させたときに、前記引き上げ軸の上端は、前記第１の昇降機構部の上端よりも低くなるように構成された請求項１乃至６のいずれか一項に記載の結晶育成装置。