JPH03285892A - Crystal pulling-up apparatus - Google Patents

Crystal pulling-up apparatus

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JPH03285892A
JPH03285892A JP8688090A JP8688090A JPH03285892A JP H03285892 A JPH03285892 A JP H03285892A JP 8688090 A JP8688090 A JP 8688090A JP 8688090 A JP8688090 A JP 8688090A JP H03285892 A JPH03285892 A JP H03285892A
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JP
Japan
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movement table
fine movement
coarse movement
attached
pulling
Prior art date
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Application number
JP8688090A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhisa Harada
晴久 原田
Shizuka Yamazaki
山崎 静
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Publication of JPH03285892A publication Critical patent/JPH03285892A/en
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the dislocation between two tables, when a crystal is pulling up by a pulling-up member through a coarse movement table and a fine movement table, by fixing the fine movement table to the coarse movement table by a stopper. CONSTITUTION:A coarse movement table 4 is lowered by an AC servomotor 9 to dip the tip of the platinum bar 7 fixed to the tip of the revolving shaft 6a of a static pressure air spindle 6 into the molten raw material in a furnace 30. Then, the air spindle 6 is rotated at a set number of revolution selected from the set range of 2-300rpm, and the fine movement table 10 is raised at max. speed of about 3.33mm/min, and the pulling-up is carried out while a single crystal is grown through the seed crystal fixed to the tip of the platinum bar 7. In this case, the stopper part 33 is provided to the fine movement table 10 through a support member 31, a cylinder 32, and a piston rod 32a to prevent the dislocation between the coarse movement table 4 and the fine movement table 10. By this method, the linear motor driving the fine movement table 10 is prevented from receiving abnormal force.

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き上
げで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。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention relates to a crystal pulling device, and in particular to a method of growing a crystal by dipping a seed crystal in a molten liquid in a furnace and slowly pulling it while rotating. The present invention relates to a crystal pulling device used.

[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C2
法は、るつぼ内で溶融した液に種結晶を浸し、回転しな
がらゆっくりと引き上げて結晶を成長させる方法で、結
晶の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が厳しく要求されな
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、かなり厳しい引上げ条件が要求される。このよ
うなC2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。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, the CZ method has been known as a method for manufacturing silicon single crystals for optical elements and ordinary semiconductor elements. This C2
In this method, a seed crystal is immersed in a molten liquid in a crucible and slowly pulled up while rotating to grow the crystal, and the diameter of the crystal is adjusted by the pulling speed and heating temperature. Here, single crystals used for normal semiconductor devices have a relatively simple structure, so the pulling conditions are not so strict, but single crystals used for optical devices have a complex crystal structure, so the pulling conditions are quite strict. required. As a single crystal pulling apparatus used in such a C2 method, one 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. This table was 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、従来の単結晶引上げ装置は、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 mentioned above, the conventional single crystal pulling apparatus has a contact type spindle with a rotating shaft at the tip attached to a table that moves up and down. It moved up and down using a normal contact type slide.

ここで、C2法は、るつぼを使用するため、るつぼ内の
液に対流が生じるという不都合がる。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、低速でかつ移動
速度のむらなく引き上げることが要求される。すなわち
、引上げ時の振動を極力防止して対流の発生を抑制する
必要がある。
Here, since the C2 method uses a crucible, there is a disadvantage that convection occurs in the liquid in the crucible. When convection occurs, there is a problem that impurities are mixed into the crystal due to the convection, and crystal defects are also generated. Therefore, when pulling a single crystal, it is required to pull the single crystal at a low speed and with uniform movement speed. That is, it is necessary to prevent vibration during pulling as much as possible to suppress the generation of convection.

しかし、従来の単結晶引上げ装置は、上記のように単結
晶の引上げ動作を行なう上下に移動するテーブルは、通
常の接触型のスライドにより構成されているため、上下
の移動速度のむらを防止することは困難であった。
However, in conventional single crystal pulling equipment, the table that moves up and down to perform the pulling operation of the single crystal as described above is composed of a normal contact type slide, so it is difficult to prevent unevenness in the vertical movement speed. was difficult.

そこで、上下に移動するテーブルを、上下に粗に移動す
る粗動テーブルと、その粗動テーブルに取付けられて上
下に微動する微動テーブルとによって構成し、その微動
テーブルに、移動速度のむらのない非接触式のスライド
を用いることが考えられる。このような構成にすれば、
単結晶の実際の引上げ動作は非接触の微動テーブルによ
り行なわれるため、単結晶の引上げ時の振動を極力防止
して対流の発生を抑制することも可能である。
Therefore, the table that moves up and down is composed of a coarse movement table that moves up and down roughly, and a fine movement table that is attached to the coarse movement table and moves finely up and down. It is conceivable to use a contact type slide. With this configuration,
Since the actual pulling operation of the single crystal is performed by a non-contact micro-movement table, it is also possible to prevent vibration during pulling of the single crystal as much as possible and suppress the generation of convection.

しかし、この方法では、微動テーブルは粗動テーブルに
対して、非常に推力の小さいモータを使用しているため
、テーブルの駆動を上記のモータのみで支持すると、粗
動テーブルが速い速度で移動した場合に粗動テーブルと
微動テーブルとの間で位置ずれが起こるという問題点が
ある。このような場合には、粗動テーブルと微動テーブ
ルの動作の制御上支障をきたすこととなり、正確な制御
が行なえないという問題点も生じる。また、運転中に異
常が発生した場合や装置の操作を行なうオペレータが非
常停止ボタン等を押した場合にも同様の位置ずれが起こ
るという問題点もある。
However, with this method, the fine movement table uses a motor with a very small thrust compared to the coarse movement table, so if the table was driven only by the motor mentioned above, the coarse movement table would move at a high speed. In some cases, there is a problem in that positional deviation occurs between the coarse movement table and the fine movement table. In such a case, it will be difficult to control the operations of the coarse movement table and the fine movement table, and there will be a problem that accurate control cannot be performed. Further, there is also the problem that a similar positional shift occurs when an abnormality occurs during operation or when an operator operating the device presses an emergency stop button or the like.

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、粗動テーブルと微動テーブルとの位置ずれが
発生することのない結晶引上げ装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a crystal pulling apparatus in which positional deviation between a coarse movement table and a fine movement table does not occur.

[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、上下に粗に移動す
る粗動テーブルと、粗動テーブルに取付けられ、上下に
微動する微動テーブルと、粗動テーブルが昇降している
とき微動テーブルを粗動テーブルに固定させるためのス
トッパーと、微動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] The crystal pulling apparatus of the present invention includes a coarse movement table that roughly moves up and down, a fine movement table that is attached to the coarse movement table and moves finely up and down, and a coarse movement table that moves up and down. A stopper is attached to the fine movement table to fix the fine movement table to the coarse movement table when the fine movement table is in use, and a seed crystal is attached to the tip of the stopper. and a pulling member for growing crystals.

[作用] この発明にかかる結晶引上げ装置では、粗動テーブルが
上下に粗に移動され、その粗動テーブルに取付けられた
微動テーブルが上下に微動され、粗動テーブルが昇降し
ているときストッパーにより微動テーブルが粗動テーブ
ルに固定され、微動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、その種が炉内に溶融して
いる原料に付けられて上方に移動されることによって結
晶が成長されるので、粗動テーブルが昇降しているとき
に微動テーブルを駆動させる駆動モータの推力より大き
な力が加わった場合でも粗動テーブルに対する微動テー
ブルの位置が動くことがない。
[Function] In the crystal pulling apparatus according to the present invention, the coarse movement table is roughly moved up and down, and the fine movement table attached to the coarse movement table is finely moved up and down, and when the coarse movement table is moving up and down, the stopper The fine movement table is fixed to the coarse movement table, a seed crystal is attached to the tip of the pulling member attached to the fine movement table, and the seed is attached to the raw material melted in the furnace and moved upward. Since the crystal is grown, the position of the fine movement table relative to the coarse movement table does not move even if a force greater than the thrust of the drive motor that drives the fine movement table is applied while the coarse movement table is moving up and down.

[発明の実施例コ 第1八図ないし第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である。第1A図ないし第1
C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1o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] Figures 18 to 1C are structural diagrams of a single crystal pulling apparatus showing an embodiment of the present invention. Figure 1A or Figure 1
The configuration of the single crystal pulling apparatus will be described with reference to Figure C. First, the single crystal pulling device consists of a surface plate 1, a column 2 attached to the surface plate 1, a coarse movement table 4 attached to the column 2 so as to be movable up and down, and a coarse movement table 4 that moves up and down. The fine movement table 10 includes a fine movement table 1o that can be attached to the fine movement table 10, and an air spindle 6 that is integrally attached to the fine movement table 10.

粗動テーブル4は、粗動テーブル4を上下に移動するた
めに取付けられ、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3
bと、微動テーブル1oの上下の移動のガイドとなるガ
イド部5aとを含む。
The coarse movement table 4 is attached to move the coarse movement table 4 up and down, and includes a slide body 3 that constitutes the LM guide 3 together with a slide rail 3a attached to the column 2 side.
b, and a guide portion 5a that serves as a guide for vertical movement of the fine movement table 1o.

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 includes a movable table part 5b, which together with the guide part 5a constitutes a static pressure air slide 5 for the fine movement table, 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に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 when pulling a single crystal, and the other end of a wire 15, one end of which is attached to a balance weight 17 for reducing the downward force of the air spindle 6. It includes a hook 61 for attaching.

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、14
a、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。
Furthermore, an AC servo motor 9 connected to a ball screw 8 that moves the coarse movement table 4 up and down by rotation is attached to the column 2, and also reduces the downward force applied to the coarse movement table 4 and the air spindle 6. Pulley bearings 13a, 13b, 13c, 14 serve as guides for wires 15 connected to balance weights 16° 17 for weight reduction.
a, 14b, and 14c are attached. Furthermore, a linear scale 12 is attached to the column 2 for checking the vertical position of the coarse movement table 4.

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 protrudes from the bearing end by about 400 mm, and a platinum rod 7 is attached to the protruding tip of the rotating shaft 6a. A furnace 30 is installed below the platinum rod 7.

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 positional deviation between the fine movement table 10 and the coarse movement table 4. That is, this stopper mechanism is composed of a support member 31 attached to the fine movement table 10, a cylinder 32 attached to the support member 31, and a stopper section attached to the piston shaft of the cylinder 32, which will be 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。
Next, the operation of the single crystal pulling apparatus will be explained 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.

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の先端は類30
中1こ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せる。この回転と
同時に1.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
ミクローズトループで制御する、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。
The AC servo motor 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 6a of the air spindle 6 is
It is in a state where it is soaked in water. In this state, the air spindle 6 is rotated forward or reverse at a rotation speed set within the rotation speed setting range of 2 to 300 rpm. At the same time as this rotation, 1. Raise the fine movement table 10. After this operation is continued for a predetermined time and the single crystal pulling operation is completed, the air spindle 6 is stopped. After that, raise the coarse movement table. Here, the maximum feed rate of the coarse movement table 4 is, for example, 150 mm/min, 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 drive of the coarse movement table 4 is controlled in a semi-closed loop using a ball screw 8 and an AC servo motor 9, that is, a command value (number of pulses) corresponding to the moving distance of the coarse movement table 4 and a command value (number of pulses) attached to the AC servo motor are controlled. The moving distance of the coarse movement table 4 is controlled by comparing the rotation angles of the encoders and performing feedback control on the difference.

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。
Note that the movement distance of the coarse movement table 4 is confirmed using the linear scale 12.

微動テーブル10の送り速度は、最大でたとえば3.3
3mm/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、その駆動を後述するボイスコイル型のりニアモ
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トループ制御を
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、その計測結果と駆動
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 maximum feed rate of the fine movement table 10 is, for example, 3.3.
The speed is 3 mm/min. The fine movement table 10 performs a pulling operation when a single crystal is grown by a platinum rod 7 attached to the tip of an air spindle 6, and suppresses the occurrence of convection that causes contamination of impurities and crystal defects. Therefore, it is necessary to prevent vibration during lifting as much as possible. In this embodiment, in response to this, a static pressure air slide is used, and a voice coil type linear motor (to be described later) is used to drive the slide, and a 1/100 μm linear scale 11 is used for closed loop control. is being carried out. 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 driven (command value) is taken, and a drive instruction is given to the drive system so that the difference becomes zero. The drive of the fine movement table 10 is controlled by giving the same. In this embodiment, by controlling in this manner, it is possible to reduce the speed unevenness during pulling of the single crystal, and as a result, vibrations that cause convection can be prevented 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、単結晶を引上げる際に回転数設定範囲2〜300r
pm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。本実施例ではこれに対
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 attached to fine movement table 10
The rotation speed setting range is 2 to 300 r when pulling a single crystal.
It rotates at a set rotational speed within pm while repeating forward or reverse rotation in a constant cycle. Here, in order to grow a single crystal on the platinum rod 7 in a good condition, it is necessary to prevent vibrations due to rotation as much as possible. In response to this, this embodiment employs a hydrostatic air spindle with good rotational performance, so vibrations due to rotation can be effectively prevented and single crystals can be grown in good conditions.

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、14a。
FIG. 2 is a side view for explaining the configuration of the coarse movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. As mentioned above, the coarse movement table 4 includes the slide main body 3b that constitutes the LM guide 3 together with the slide rail 3a attached to the column 2 side, and the guide of the static pressure air slide of the fine movement table 10 (see Fig. 1A). A guide portion 5a is attached. A balance weight 16 is provided to reduce the force applied downward to the coarse movement table 4, and the balance weight 16 and the coarse movement table 4 are connected to pulley bearings 13a, 13b, and 14a.

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。
They are connected by a wire 15 via 14b. The coarse movement table 4 is moved up and down by driving an AC servo motor 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 the LM guide used to move the coarse movement table shown in FIG. 2 up and down. As described above with reference to FIGS. 3A and 3B, the LM guide 3 includes a slide rail 3a that is fixedly installed and serves as a guide during movement, and a slide main body 3b that actually moves up and down. including. A ball 3c is interposed between the slide rail 3a and the slide body 3b, and the ball 3c rotates as the slide body 3b slides.

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
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 the hydrostatic air slide used in the fine movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. Referring to FIG. 4, the static pressure air slide includes a guide part 5a that is attached to the coarse movement table 4 and serves as a guide during sliding, and a movable table part 5b that is attached to the fine movement table 10 and moves up and down. 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,
Movement is possible in a non-contact state, and speed unevenness 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
スコイル型のり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
のりニアモータ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2o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
向にがが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側に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 the fine movement table of the single crystal pulling apparatus shown in FIG. 1A. Referring to FIGS. 5A and 5B, the voice coil type linear motor 20 includes a coil portion 21, a bobbin 22, a center yoke 23, and an outer yoke 24. The linear motor 20 is driven by energizing the coil portion 21 to enable vertical movement. The outer yoke 24 of this 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 2o with a small thrust is used, since the fine movement table is mounted vertically, it is necessary to reduce the downward force. In this embodiment, as a countermeasure against this problem, a balance weight 17 (see FIG. 1c) is provided. This balance weight 17 suspends a weight equivalent to the weight of the fine movement table 10, and fine adjustment of the balance is performed by adding weight to 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を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r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 cross-sectional structural diagram showing details of the air spindle shown in FIG. 1. Referring to FIG. 6, air spindle 6 consists of a rotating shaft 6a and a stator 6b. The stator 6b includes a hook 61 for connecting the balance weight 17 (see FIG. 1C) via a 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, and radial bearing air supply holes 68.69, 70.71 that constitute the thrust r bearing. In the air spindle having such a configuration, the rotating shaft 6a is rotated in a non-contact state, and vibrations due to rotation are prevented as much as possible. As a result, convection that occurs when pulling a single crystal can be reduced, and a single crystal with 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(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 attached to the fine movement table 10, a cylinder 32 attached to the support member 31, and a cylinder 32 attached to the support member 31.
A stopper portion 33 made of resin is attached to the tip of the piston shaft 32a. The cylinder 32 is driven by a solenoid valve (not shown), and the operating conditions of the solenoid valve are set in advance in the control system. Possible conditions for the stopper mechanism to operate include, for example, when the coarse movement table 4 is moving up and down, when an abnormal signal is generated from the control system, or when the emergency stop button is pressed. By providing this stopper mechanism, when the coarse movement table 4 moves at a high speed, the thrust of the linear motor 20 (see Figures 5A and 5B) is defeated by the force generated by the movement of the coarse movement table 4, and the coarse movement table 4 moves at a high speed. Inconveniences such as misalignment between the moving table 4 and the fine moving table 10 can be prevented. Also,
Even if an abnormality occurs during operation and an abnormal signal is output from the control system to turn off the control of the fine movement table 10 and the coarse movement table 4, the position between the coarse movement table 4 and the fine movement table 10 due to the chronic force caused by movement Misalignment can be prevented from occurring. Furthermore, the same effect as above can be obtained when the operator presses the emergency stop button.

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の駆動用のりニアモータ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, it is possible to effectively prevent positional deviation between the coarse movement table 4 and the fine movement table 10. It is also possible to prevent abnormal force from being applied to the drive linear motor 20 of 10.

以上説明したように、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。
As explained above, the single crystal pulling apparatus in this embodiment has a vertically moving operating section divided into a coarse movement table 4 and a fine movement table 10.
Movement of the fine movement table 10 is maintained in a non-contact manner by using the non-contact, high-resolution linear scale 11 and linear motor 20 as well as the static pressure air slides 5a, 5b.

また、クローズト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。
Further, by controlling the drive of the fine movement table 10 using closed loop control, it is possible to pull a single crystal at an extremely low speed and with no speed unevenness.

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。
In addition, by adopting balance weights 16 and 17 for each of the coarse movement table 4 and fine movement table 10, excessive downward force is not applied to the linear motor when pulling a single crystal, and the amount of heat generated by the motor is also reduced. It becomes less.

この結果、消費電力の削減を図ることができる。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
た単結晶を成長させることができる。また、引上げ速度
はりニアモータ20により、引上げ時の回転数はエアス
ピンドル6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。
Further, an air spindle 6 is attached to the fine movement table 10, and a platinum rod 7 for pulling the single crystal is connected to the rotating shaft 6a.
Since the rotating shaft 6a is structured to rotate, the rotation of the rotating shaft 6a is performed without contact and vibrations are reduced, so that convection that occurs during crystal pulling can be prevented as much as possible, and single crystals with excellent quality characteristics can be grown. be able to. Further, since the pulling speed of the beam near motor 20 allows the number of rotations during pulling to be easily controlled by the air spindle 6, various pulling conditions can be easily controlled.

[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、粗動テーブルが上下
に粗に移動し、その粗動テーブルに取付けられた微動テ
ーブルが上下に微動し、粗動テーブルが昇降していると
きストッパーにより微動テーブルを粗動テーブルに固定
し、微動テーブルに取付けられた引上げ部材の先端に種
の結晶を付けてその種を炉内の溶融している原料に付け
、上方に移動することによって結晶を成長させることに
より、そのテーブルが昇降しているときに微動テーブル
を駆動させる駆動モータの推力より大きな力が加わった
場合でも粗動テーブルに対する微動テーブルの位置が動
くことがないので、粗動テーブルと微動テーブルとの位
置ずれが発生しない。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the coarse movement table roughly moves up and down, the fine movement table attached to the coarse movement table moves slightly up and down, and the coarse movement table moves up and down. When the fine movement table is fixed to the coarse movement table with a stopper, a seed crystal is attached to the tip of the pulling member attached to the fine movement table, the seed is attached to the molten raw material in the furnace, and the material is moved upward. By growing crystals, the position of the fine movement table relative to the coarse movement table will not move even if a force greater than the thrust of the drive motor that drives the fine movement table is applied while the table is moving up and down. No positional deviation occurs between the moving table and the fine moving table.

この結果、動作制御上も支障を生じることはない。As a result, there is no problem in controlling the operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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
るためのり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、2
0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。
Figures 1A to 1C are structural diagrams of a single crystal pulling apparatus showing one embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram for explaining the structure of the coarse movement table of the single crystal pulling apparatus shown in Figure 1A. The side view, Figures 3A and 3B are structural diagrams showing details of the LM guide used for vertical movement of the coarse movement table shown in Figure 2, and Figure 4 is the single crystal pulling shown in Figure 1A. A structural diagram showing details of the static pressure air slide used in the fine movement table of the device, and Figures 5A and 5B are details of the linear motor for moving the fine movement table of the single crystal pulling device shown in Figure 1A up and down. 6 is a cross-sectional structural diagram showing details of the air spindle shown in FIG. 1A, and FIG. 7 is a structural diagram showing details of the stopper mechanism shown in FIG. 1C. In the figure, 3a is a slide rail, 3b is a slide body, 4 is a coarse movement 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 balance weight, 17 is balance weight, 2
0 is a linear motor, 30 is a furnace, 32 is a cylinder, 32a
3 is a piston shaft, and 33 is a stopper portion. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  上下に粗に移動する粗動テーブルと、 前記粗動テーブルに取付けられ、上下に微動する微動テ
ーブルと、 前記粗動テーブルが昇降しているとき前記微動テーブル
を前記粗動テーブルに固定させるためのストッパーと、 前記微動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。
[Scope of Claims] A coarse movement table that roughly moves up and down; a fine movement table that is attached to the coarse movement table and moves finely up and down; and when the coarse movement table is moving up and down, the fine movement table is moved vertically. a stopper for fixing it to the table, and a pulling device that is attached to the fine movement table and has a seed crystal attached to its tip, and that the seed is attached to the molten raw material in the furnace and moves upward to grow the crystal. A crystal pulling device including a member.
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