JPH09118587A - 坩堝内に存在する溶融液から単結晶を引き上げるための装置および方法 - Google Patents
坩堝内に存在する溶融液から単結晶を引き上げるための装置および方法Info
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Abstract
トチャンバから取出し可能となり、しかも敏感な構成部
分を作業位置から除去しないで済むようにする。 【解決手段】 連結解除装置7が、長手方向スリット9
を有する、引上げ軸22に結合された連結リング10
と、ヘッド部分11を備えた、種子結晶に結合された結
晶ホルダ12と、ロックゲートチャンバ5のカバープレ
ート15によって保持されたロックゲートリング14と
から形成されており、該ロックゲートリングにフラップ
13,13′が支承されており、該フラップが、水平な
軸線35,35′を中心にして水平なロック位置と、鉛
直な開放位置との間で旋回可能であり、フラップ13,
13′の、ロック位置で互いに向かい合わされた端面1
6,16′が、一緒になって開口17を形成していて、
該端面が、結晶ホルダ12の軸部19を取り囲んで該結
晶ホルダを前記ロックゲートリング14の平面にロック
している。
Description
溶融液から真空下または保護ガス下に、減圧された圧力
で単結晶を引き上げるための装置であって、坩堝が、ベ
ースフレームに支持された真空チャンバ内で坩堝支持ピ
ンに配置されていて、加熱エレメントの熱放射線によっ
て加熱可能であり、溶融液の上方に引上げエレメントが
設けられており、該引上げエレメントにより結晶が溶融
液表面から上方に向かって、ベースフレームに対して側
方に旋回可能なロックゲートチャンバ内へ引出し可能で
あり、さらに結晶と引上げエレメントとの間に連結解除
装置が設けられていて、該連結解除装置が結晶を引上げ
エレメントから分離するようになっている形式のものに
関する。
から真空下または保護ガス下に、減圧された圧力で単結
晶を引き上げるための方法であって、この場合、坩堝
を、ベースフレームに支承された真空チャンバ内に配置
し、ベースフレームによって保持された上側フレームに
支持された引上げエレメントを溶融液の上方に設けて、
該引上げエレメントによって結晶を溶融液表面から上方
に向かってロックゲートチャンバ内へ引き出せるように
し、さらに結晶と引上げエレメントとの間に連結解除装
置を設けて、該連結解除装置により結晶を引上げエレメ
ントから分離する形式のものに関する。
吊された結晶は通常、特別なハンドリングシステムによ
り、ロックゲートチャンバに設けられた側方の開口を通
じて把持され、次いで種子結晶と分離され、最後にハン
ドリングシステムによって、フラップにより閉鎖可能な
開口を通じて側方でロックゲートチャンバから引き出さ
れる。
れらの欠点は全て衝撃や振動に対する結晶の特別な敏感
性に基づき生ぜしめられる。さらに、結晶がハンドリン
グシステムによって適正に把持されない危険も生じる。
なぜならば、結晶はロックゲートチャンバ内で懸吊され
ていて、自由に接近可能でないからである。
ス後およびロックゲートチャンバの通気後に、ロックゲ
ートチャンバが、嵩高でかつ重い引上げ軸および装置フ
レームに設けられた軸駆動装置と共に旋回させられるの
で、結晶を、ロックゲートチャンバの下方へ移動させら
れた搬送台車上に降下させるか、もしくはこの搬送台車
によって引き取ることができる。しかし、この公知の装
置には極めて重大な欠点がある。すなわち、この公知の
構成の引上げ装置の寸法および引上げ装置の個別構成部
分の重量では、引上げプロセスのために必要となる、個
々の構成部分の互いに相対的な位置を連続運転において
保証することができない。特に経験によれば、敏感でか
つ高精密な引上げ軸をその駆動装置を含めて、繰り返し
正確な角度で、溶融液上方の作業位置へ移動操作するこ
とはほとんど不可能となる。
で述べた形式の装置および方法を改良して、完成した結
晶が確実かつ衝撃なくロックゲートチャンバから取出し
可能となり、しかもこの場合、敏感な装置構成部分をそ
の作業位置から除去しなくても済むような装置および方
法を提供することである。
に本発明の装置の構成では、連結解除装置が、長手方向
スリットを有する、引上げエレメントまたは引上げ軸に
結合された連結リングと、茸形のヘッド部分を備えた、
種子結晶に結合された結晶ホルダと、前記ロックゲート
チャンバのカバープレートによって保持されたロックゲ
ートリングとから形成されており、該ロックゲートリン
グにロックエレメントまたはフラップが支承されてお
り、該フラップが、ロックゲート門形式で、水平な軸線
を中心にして水平なロック位置から、鉛直な開放位置へ
かつ鉛直な開放位置から水平なロック位置へ旋回可能で
あり、前記フラップの、ロック位置で互いに向かい合わ
された、フラップ旋回の軸線とは反対の側の端部に設け
られた端面が、一緒になって開口を形成していて、さら
に該端面が、結晶ホルダの軸部を取り囲んで該結晶ホル
ダを前記ロックゲートリングの平面にロックしているよ
うにした。
方法の構成では、引上げプロセスの完了後に、上側フレ
ームに設けられた旋回アームによって保持されたロック
ゲートチャンバを第1のステップで持ち上げ、この場
合、結晶を引上げ軸によって位置固定的に保持し、ロッ
クゲートチャンバに保持されたロックエレメントを、結
晶が懸吊されている結晶ホルダの下方にまで移動させ、
該結晶ホルダをロックゲートチャンバに対する所定の位
置に固定し、第2のステップでロックゲートチャンバを
結晶と共にさらに所定の量だけ持ち上げて、結晶ホルダ
に突設されたヘッド部分を連結リングから、ひいては引
上げ軸から引き離し、第3のステップで結晶をロックゲ
ートチャンバと共に旋回アームに懸吊した状態で水平方
向の運動で取出し位置にまで旋回させ、第4のステップ
で結晶を復動装置または往復台のバスケットにより持ち
上げて、結晶ホルダをロックエレメントから解除し、結
晶から分離させるようにした。
つ衝撃なくロックゲートチャンバから取出し可能とな
り、しかもこの場合、敏感な装置構成部分をその作業位
置から除去しなくても済むようになるという利点が得ら
れる。
面につき詳しく説明する。
のベースフレーム6と、このベースフレーム6に装着さ
れた3脚式の上側フレーム2と、ベースフレーム6に載
設された真空チャンバ3と、この真空チャンバ3に内蔵
された坩堝と加熱装置と、下方から真空チャンバ3に突
入した坩堝支持ピン4と、カバープレート15を備えた
引上げチャンバもしくはロックゲートチャンバ5と、駆
動スピンドル27を備えた、上方からロックゲートチャ
ンバ5に突入した引上げエレメントとして働く引上げ軸
22と、ロックゲートチャンバ5のための旋回支承部3
6を備えた旋回アーム28とから成っている。
除装置7が設けられており、この連結解除装置7によっ
て結晶8は引上げ軸22から分離することが可能とな
る。連結解除装置7は、長手方向スリット9を有する、
引上げ軸22に結合された連結リング10と、茸形のヘ
ッド部分11を備えた、種子結晶に結合された結晶ホル
ダ12と、ロックゲートチャンバ5のカバープレート1
5によって保持されたロックゲートリング14とから形
成されている。このロックゲートリング14にはロック
エレメントまたはフラップ13,13′が支承されてお
り、このフラップ13,13′は、ロックゲート門形式
で、水平な軸線35,35′を中心にして水平なロック
位置と、鉛直な開放位置との間で旋回可能である。フラ
ップ13,13′の、ロック位置で互いに向かい合わさ
れた、フラップ旋回の軸線35,35′とは反対の側の
端部に設けられた端面16,16′は、一緒になって開
口17を形成していて(図4)、さらにこれらの端面1
6,16′は、結晶ホルダ12の軸部19を取り囲ん
で、この結晶ホルダ12をロックゲートリング14の平
面にロックする。
うに連結リング10に固く結合されている。この連結リ
ング10に設けられた長手方向スリット9の幅bは結晶
ホルダ12のネック部分18の直径よりも大きく形成さ
れているが、しかし茸形に成形されたヘッド部分11の
直径よりも小さく形成されている。
トチャンバ5内に存在していて、この場所で結晶ホルダ
12に懸吊される。この引上げ過程後に引上げ軸22は
回転運動により、図5に示した位置にまで移動させられ
て、規定の回転角度で停止する。この回転角度はイニシ
エータもしくは光検出器25,25′により測定され
る。この光検出器25,25′は、ロックゲートリング
14に設けられたホルダ24,24′に配置されてい
る。光検出器25,25′の信号は、電気回路を介して
引上げ軸22のための復動モータもしくは回転モータを
制御して、この復動モータもしくは回転モータを一時的
に遮断し、ひいては引上げ軸22を停止させるようにな
っており、この場合、長手方向スリット9は、ロックゲ
ートチャンバ5の、フラップにより閉鎖可能な開口と整
合する。
後に、装置もしくはロックゲートチャンバ5が空気注入
されて、ベローズ29がニューマチックシリンダによっ
てロックゲートチャンバ5から持ち上げられる。次い
で、ばね力と自重とにより、両フラップ13,13′が
矢印方向で水平な位置(ロック位置)へ旋回する(図6
参照)。
バープレート15の持上げにより、懸吊された結晶8を
有する結晶ホルダ12はフラップ13,13′に載設さ
れる。引き続きロックゲート行程が連続的に行程量Dに
まで行われることにより、結晶ホルダ12は引上げ軸2
2から離れ、この場合、茸形のヘッド部分11(図2も
しくは図6参照)は連結リング10から持ち上がるか、
もしくは引き離される。
するロックゲートチャンバ5は約90゜の角度だけハイ
ドロリック的または電気的に軸33を中心にして、旋回
アーム34,34′に懸吊された状態で、図10もしく
は図7に示した位置にまで旋回させられる。
分な自由スペースを得るためには、ロックゲートチャン
バ5全体がもう一度約30mmだけ持ち上げられる(図
8参照)。
ゲートチャンバ5の下方へ移動させられ、バスケット3
2が上方に移動させられ、それから結晶8が載置される
か、もしくはロックゲートチャンバ5が結晶8に対して
約300mmだけ降下される(移動量E)。その後に、
ロックゲートチャンバ5が開かれて、種子結晶が切断さ
れる。
て、引き離される。
した後に、このロックゲートチャンバ5は再び戻し旋回
させられて、さらに残りの遊び経過が逆に行われた後
に、上記装置は再び始動できる状態となる。
ック復動装置にロックピンが位置決めされ、これによっ
て引上げ容器もしくは真空チャンバ3がロックゲートチ
ャンバ5に固く結合される。ロックゲートチャンバ5の
持ち上げおよび旋回時では、真空チャンバ3が常に連行
される。
バ3をクリーニングするために必要となる。この場合、
真空チャンバ3は旋回後に突起に載設され、ロックゲー
トチャンバは持ち上げられて、再び内方旋回させられ
る。その後に、真空チャンバを旋回させて、クリーニン
グすることができる。
上記装置の連結された状態においても、開かれた扉を通
じて常時可能となる。
斜視図である。
る。
ある。
と結晶の概略図である。
と結晶の概略図である。
と結晶の概略図である。
と結晶の概略図である。
と結晶の概略図である。
から旋回させられたロックゲートチャンバとを示す側面
図である。
持ピン、 5 ロックゲートチャンバ、 6 ベースフ
レーム、 7 連結解除装置、 8 結晶、9 長手方
向スリット、 10 連結リング、 11 ヘッド部
分、 12 結晶ホルダ、 13,13′ フラップ、
14 ロックゲートリング、 15カバープレート、
17 開口、 18 ネック部分、 19 軸部、
22引上げ軸、 24,24′ ホルダ、 25,2
5′ 光検出器、 27 駆動スピンドル、 28 旋
回アーム、 29 ベローズ、 30 オペレータフロ
ア、 31 往復台、 32 バスケット、 33
軸、 34,34′ 旋回アーム、 35,35′ 軸
線、 36 旋回支承部、
Claims (4)
- 【請求項1】 坩堝内に存在する溶融液から真空下また
は保護ガス下に、減圧された圧力で単結晶を引き上げる
ための装置であって、坩堝が、ベースフレーム(6)に
支持された真空チャンバ(3)内で坩堝支持ピン(4)
に配置されていて、加熱エレメントの熱放射線によって
加熱可能であり、溶融液の上方に引上げエレメント(2
2)が設けられており、該引上げエレメント(22)に
より結晶(8)が溶融液表面から上方に向かって、ベー
スフレーム(6)に対して側方に旋回可能なロックゲー
トチャンバ(5)内へ引出し可能であり、さらに結晶
(8)と引上げエレメント(22)との間に連結解除装
置(7)が設けられていて、該連結解除装置(7)が結
晶(8)を引上げエレメント(22)から分離するよう
になっている形式のものにおいて、連結解除装置(7)
が、長手方向スリット(9)を有する、引上げエレメン
トまたは引上げ軸(22)に結合された連結リング(1
0)と、茸形のヘッド部分(11)を備えた、種子結晶
に結合された結晶ホルダ(12)と、前記ロックゲート
チャンバ(5)のカバープレート(15)によって保持
されたロックゲートリング(14)とから形成されてお
り、該ロックゲートリング(14)にロックエレメント
またはフラップ(13,13′)が支承されており、該
フラップ(13,13′)が、ロックゲート門形式で、
水平な軸線(35,35′)を中心にして水平なロック
位置から、鉛直な開放位置へかつ鉛直な開放位置から水
平なロック位置へ旋回可能であり、前記フラップ(1
3,13′)の、ロック位置で互いに向かい合わされ
た、フラップ旋回の軸線(35,35′)とは反対の側
の端部に設けられた端面(16,16′)が、一緒にな
って開口(17)を形成していて、さらに該端面(1
6,16′)が、結晶ホルダ(12)の軸部(19)を
取り囲んで該結晶ホルダ(12)を前記ロックゲートリ
ング(14)の平面にロックしていることを特徴とす
る、坩堝内に存在する溶融液から単結晶を引き上げるた
めの装置。 - 【請求項2】 側方で旋回可能でかつ高さ方向に移動可
能なロックゲートチャンバ(5)が、前記ロックゲート
リング(14)に固く結合されており、前記フラップ
(13,13′)が、前記ロックゲートリング(14)
に対して結晶ホルダ(12)の上昇運動を可能にする
が、しかし下降運動をロックするようになっており、し
かも前記フラップ(13,13′)が、該フラップ(1
3,13′)に作用する重力またはばね力によって支持
されて、結晶ホルダ(12)のヘッド部分(11)の通
過を阻止するようにロック位置へ旋回するようになって
いる、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記ロックゲートリング(14)がホル
ダ(24,24′)を備えており、該ホルダが、前記連
結リング(10)に対する結晶ホルダ(12)の相対的
な位置を検出する光検出器(25,25′)を有してお
り、該光検出器(25,25′)の信号が、電気回路を
介して引上げ軸(22)のための復動モータもしくは回
転モータを制御して、該復動モータもしくは回転モータ
を一時的に遮断し、ひいては引上げ軸(22)を停止さ
せるようになっており、しかも前記長手方向スリット
(9)が、ロックゲートチャンバ(5)の、フラップに
より閉鎖可能な開口と整合するようになっている、請求
項1記載の装置。 - 【請求項4】 坩堝内に存在する溶融液から真空下また
は保護ガス下に、減圧された圧力で単結晶を引き上げる
ための方法であって、この場合、坩堝を、ベースフレー
ム(6)に支承された真空チャンバ(3)内に配置し、
ベースフレーム(6)によって保持された上側フレーム
(2)に支持された引上げエレメント(22)を溶融液
の上方に設けて、該引上げエレメント(22)によって
結晶(8)を溶融液表面から上方に向かってロックゲー
トチャンバ(5)内へ引き出せるようにし、さらに結晶
(8)と引上げエレメント(22)との間に連結解除装
置(7)を設けて、該連結解除装置(7)により結晶
(8)を引上げエレメント(22)から分離する形式の
ものにおいて、引上げプロセスの完了後に、上側フレー
ム(2)に設けられた旋回アーム(34,34′)によ
って保持されたロックゲートチャンバ(5)を第1のス
テップで持ち上げ、この場合、結晶(8)を引上げ軸
(22)によって位置固定的に保持し、ロックゲートチ
ャンバ(5)に保持されたロックエレメント(13,1
3′)を、結晶(8)が懸吊されている結晶ホルダ(1
2)の下方にまで移動させ、該結晶ホルダ(12)をロ
ックゲートチャンバ(5)に対する所定の位置に固定
し、第2のステップでロックゲートチャンバ(5)を結
晶(8)と共にさらに所定の量だけ持ち上げて、結晶ホ
ルダ(12)に突設されたヘッド部分(11)を連結リ
ング(10)から、ひいては引上げ軸(22)から引き
離し、第3のステップで結晶(8)をロックゲートチャ
ンバ(5)と共に旋回アーム(28)に懸吊した状態で
水平方向の運動で取出し位置にまで旋回させ、第4のス
テップで結晶(8)を復動装置または往復台(31)の
バスケットにより持ち上げて、結晶ホルダ(12)をロ
ックエレメントから解除し、結晶(8)から分離させる
ことを特徴とする、坩堝内に存在する溶融液から単結晶
を引き上げるための方法。
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