JPS6158883A

JPS6158883A - 隔板の移動装置

Info

Publication number: JPS6158883A
Application number: JP59182438A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nishizawa; 西沢　実
Original assignee: GAKEI DENKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: GAKEI DENKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-26
Also published as: DE3475536D1; US4604262A; EP0174391B1; JPH0214316B2; EP0174391A1

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】（産業の利用分野）この発明は、単結晶引上げに際し、ルツボ内に浮かべて
用いる隔板の移動装置に関する。

（従来技術）シリコン（ｓｉ）や、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）・燐化
ガリウム（ＧａＰ）等に代表される■−Ｖ族化合物半導
体の単結晶を、ルツボ内に溶融させた原料融液より育成
するに当り、主として原料融液中に生ずる自然対流が固
溶界面領域に影響を及ぼし熱歪が発生するのを防止する
ために、原料融液中に熱対流防止用の隔板を浮かべる技
術が公知である。

このうち隔板を浮力によって原料融液の表面から下方の
所定位置に浮かべるものもあるが、浮位置が不安定であ
り単結晶の引上げに伴い原料融液の液面が低下すると、
隔板を常に所定位置を保ち難いという欠点があった。

これに対し、隔板へ一木の移動棒を固着し、液面の低下
と共に該隔板を移動させるようにしたものは、単結晶引
上げの関係上固着位置を隔板の中心より離れた位置とし
なくてはならず、隔板の外径が大きく、余り材質の厚い
ものが使用できず、さらに移動棒にも余り径の大きなも
のを使用できない場合には、これも使用中に隔板が曲が
ったり傾斜したすして極めて不安定とならざるを得なか
った。

他方、ＧａＡｓ　＊　ＧａＰに代表されるｍ−ｖ族化合
物半導体は、融点が各々１２３７℃、１４７０℃と高く
、かかる融点において各々約−気圧、３０気圧という高
い解離圧を示すため、原料融液上面を８２０３のような
液体封止剤で覆う他、炉体内を十数気圧から百数十気圧
という極めて高い不活性ガス雰囲気の下に置く技術が開
発されている。この場合に移動棒に対する駆動力伝達手
段が炉体に対してシール材でシールされたのみの通常の
シール手段であると、炉内の高圧力によってシール材が
膨張して円滑な駆動力伝達ができない他、炉内の！ｖ、
をも充分に維持できないという問題が生じた。

その上、移動棒が複数の場合には、各移！Ｉｌｌ棒を同
速度で昇降させないと、隔板が傾斜したり１曲がったす
してしまうので、限ぎられたスペースでこの駆動機構を
いかに効率よく他の機器の邪魔とならないように設置す
るかの問題もあった。

ざらに、駆動源として単結晶引上軸を利用したものは、
駆動力伝達時に生ずる振動により結晶育成に悪い影響を
及ぼす等の問題もあった。

（技術的課題）この発明は、単結晶引上中に隔板が曲がったり、傾ネ１
したりすることなく、常に安定した状態に１δ〈ことの
できる手段を提供することを主たる技術的課題とすると
共に、炉体内が高圧の不活性ガス雰囲気の下にある場合
には、この高圧力にも拘らず機密性を保持した上で隔板
の単数または複数の移動棒をスムーズに同一速度で移動
でき、さらに限ぎられた設置スペース内に効率よく設置
でき、しかも、単結晶引上棒の回動に何ら影響を及ぼす
ことのない、隔板の移動装置を得ることを従たる技術的
課題とする。

（技術的手段）上記したこの発明の技術的課題を達成するためにこの発
明は、原料融液の表面より下方の所定位置に隔板を浮か
べた状態で単結晶引上げを行なうものにおいて、前記隔
板を所定位置に保つ移動棒を複数本設け、この移動棒を
単結晶引上棒を挟んで互いに対向、゛或いは放射状に設
けると共に、移動棒を同一速度で軸方向へ移動させる駆
動手段を設けるものである。また、この発明は、原料融
液の表面より下方の所定位置に隔板を浮かべ、高圧不活
性ガス雰囲気の下で単結晶引上げを行なうものにおいて
、前記隔板を所定位置に保つ移動棒を収納させる密閉構
造の筒体を炉体の単結晶引上棒を収納させた筒体の側に
設け、前記移動棒を前記筒体の内外に設けた磁力利用の
駆動機構により上下動させるようにするものである。

さらに、移動棒が複数の場合には、この移動棒を収納さ
せた各々の筒体を炉体上部に設けた単結晶引上棒を収納
させた筒体を挟んで互いに対向或いは放射状に設け、前
記単結晶引上棒を収納させた筒体に回動自在に取りつ（
すた歯車により前記移動棒を昇降させる磁力利用の駆動
機構の外部磁石を同時に回転させるようにするものであ
る。

（作用）上記したように構成することにより、移動棒を複数とす
ると隔板が安定し、炉体内が高圧の不活性ガス雰囲気と
した場合には、単数または複数の移動棒を高圧の炉体の
機密性を完全に保持した上で、スムーズに移動でき、そ
の際に単結晶引上棒に余分な振動を与えることを防止で
きるものである。

（実施例１）図面に依れば、ｆ３１図において１は例えばステンレス
鋼で造った＃熱耐圧製の電気炉体、２は軸方向に四分割
された、例えばヒーター２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから成
る加熱手段である。電気炉体１の底蓋１ａの中心部から
は小径薄肉密閉構造の下部管体３が機密に垂下され、こ
の下部管体３を貫通してルツボ支持棒４が炉体１内に挿
入されている。このルツボ支持棒４は、下部管体３の内
外に設けた図示してない磁力利用の駆動手段によって、
昇降及び回転させられると共に、その上端には、例えば
グラファイト製の外ルツボ５ａと１石英製の内ルツボ５
ｂから成るルツボ５が載置固定されている。

このルツボ５内には、例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）
の原料融液ａが収容されており、その上面にルツボ５の
内径より若干小の外径を有する隔板６が浮かび、さらに
その上面を例えばＢ２Ｏ３のような液体封止剤７が覆っ
ている。

電気炉体ｌの上Ｍｌｂ中心部からは同じく小径薄肉密閉
構造の上部管体８が機密に立設されており、この上部管
体８の内部を貫通して単結晶引上棒９が垂下され炉体ｌ
内へ挿入されると共に、その先端には稚結晶！０が取り
つけられている。この単結晶引上棒９は上部管体８の内
外に設けた、図示してない磁力利用のｗＡ効手段によっ
て昇降及び回転させられるようになっている。上ｙｔｂ
には上部管体８に隣接して筒体１１が立設されており、
この筒体１１を貫通して、例えばステンレス鋼製のピス
トン杆１２ａ　と、例えばＢＮ製の押さえ杆１２ｂとか
ら成る移動棒１２が炉体１内へ垂下されている。１３は
後に説明するように磁力利用の駆Ｔｊｈ機構を構成する
外部磁石である。そして、移動棒１２の先端には原料融
液ａ内の熱対流を防止する隔板６が固着されており、こ
の隔板１４は原料融液ａの表面より下方の所定位置を占
めている。

（実施例２）第２図乃至第５図は、他の実施例を示し、記号の同じも
のは、先の実施例と同じ部材を示すので説明は省略する
６図面によれば上部管体８を挟んで等間隔かつ放射状に
３木の筒体１５が立設されており、この各々の筒体１５
を貫通してステンレス製のピストン杆ＬｅａとＢＮ製の
押さえ杆ｌｅａを軸方向に接続して成る３本移動棒１６
が炉体ｌ内へ垂下され、その先端で周囲に凹凸１４ａを
設けた隔板１４を押圧し、これを原料融液ａの表面より
下方の所定位置に浮かせている。

このうち一つの筒体１５の内部構造を第４図に基づいて
説明すると、筒体１５は上端部に嵌着させた栓体１７と
、捻子前させたカバー１８とにより機密に密閉されると
共に、この筒体１５の内部下側には保持筒１９が、上部
に取りつけた栓体１７からは軸方向にガイド溝２０ａを
設けた若干長尺の吊下筒２ｏが吊設されている。保持０
１８と吊下筒２ｏとの間には筒状の内部磁石２１が例え
ばベアリング機構２２．２３によって回転自在に取りつ
けられており、この内部磁石２１に設けた雌捻子部２４
には、該内部磁石２１及び吊下筒２０．さらには保持筒
１８を貫通している移動棒１６のピストン杆１ｆｌａに
設けた雄捻子部２５が捻子モされている。ピストン杆１
８ａの上端部には、滑りキー２６が′設けられ、この滑
りキー２６は吊下筒２０に設けたガイド溝２０ａと嵌合
している。

さらに、ａ体１５の外部には内部磁石２１に対応して筒
状の外部磁石２７が嵌着されつつ１例えばポールベアリ
ング機構２８．２９により回転自在に取りつけられてお
り、この外部磁石２７と共に回転する従動歯車３０は上
部管体８の外周に回動自在に取りつけられた主動歯車３
１と噛合している。この主動歯車３１には、とくに、第
５図に示したように、移動棒１６．１Ｇを収納させた他
の２木の筒体１５．１５の外側に取りつけた外部磁石（
充分には図示せず）に取りつけた従動歯車３０．３０．
３０と噛合しており、主動歯車３１自体は上部管体８に
固着させた基板３１に取りつ（すだ駆動モーター３３の
駆動軸３３ａに取りつげた駆動歯車３４と噛合している
。

したがって、今、ルツボ５内へＧａＡｓの多結晶体の一
部を入れ、その上に隔板６をごき、さらにＧａＡｓの多
結晶体の残りものを入れて、その上に円板状の８２０３
を置き、ルツボ５を加熱手段の中に入れ、炉体１内を真
空排気させた後、不活性ガスを導入させて炉体１内を百
気圧に加圧させ、例えばヒーター２ａ、２ｂ、２ｃを１
４００℃に、ヒーター２ｄを１２００″Ｃに昇温させる
と、まず、Ｂ２Ｏ３が溶けてＧａＡｓの多結晶体の上を
覆い、次いでＧａＡｓ多結晶体が融解して、第１図に示
したように比重の関係で隔板１４がＧａＡｓの原料融液
ａの上面に浮かび、次いでその上をＢ２０Ｊの液体封止
剤７が覆った。この状態を図示してない覗き眼鏡でａ察
し、或いは図示してないΔ１１温装置でＦＡ解を確認し
て上で、駆動モーター３３を回転させると、この回転駆
動力は駆動歯車３４を介して主動歯車３１へ伝わり、ざ
らに従動歯車３０へ伝達されるので、外部磁石２７が同
時に回転を始め、内部磁石２１を回転させる。すると、
この内部磁石２１と共に回転する雌捻子部２４に捻子若
された移動棒１６のピストン杆１６ａ、は滑りキー２６
によって回転することなく同速度で降下し、３木の押え
棒１［ｆｂをルツボ５内へ浸漬させる。ルツボ５内に浸
漬された３本の押ささえＱ１６ｂは、　　Ｂ２Ｏ３の液
体封止剤７を貫通して隔板１４に至り、これを原料融液
ａの中へ均等に押しやるので該隔板１４は一方に傾斜す
ることなく原料融液ａの表面から下方の所定位置まで降
下させられる。ここで駆動モーター３３を停止させると
、隔板１４はこの所定位置で停止する。

尚、この降下距離は予じめ定められたプログラムによっ
てなされると共に、隔板１４の降下時にルツボ５を回転
させ？・と、この降下がよりスムーズに行くものである
。このようにして、隔板１４が原料融液ａに充分になじ
んだ後、上方より単結晶引上棒９を降下させて通常の単
結晶引上げを行なうものであるが、単結晶の引上げに伴
い液面が低下すると、これに合わせて３木の移動棒１Ｂ
が同時に降下され、単結晶引上げの間中隔板１４と原料
融液ａの液面との間は一定間隔に維持されるものである
。

以上の実施例は、移動棒１６が複数の場合につき説明し
たが、ルツボ５の容積が大きく、隔板１４及び移動棒１
６に充分な強度のあるものを用いることができる場合、
或いは隔板１４の径が引上単結晶の径と略同−で小さい
場合等においては、この移動棒１２が一部の場合も考え
られる。この場合でも上述したように構成することによ
り炉体１内の高圧ガス雰囲気下において、移動棒１６を
収納させた小径薄肉の筒体１５と、この筒体１５の内外
に設けた磁力利用の駆動機構により機密性を何ら損なう
ことなくスムーズな移動棒１６の移動を行うことができ
るものであり、移動棒１Ｂが複数となっても同様である
。

とくにこの移動棒１２を複数とした場合には、隔板１４
の状態が極めて安定し、単結晶引上中にこれが曲がった
り、傾斜したりしてしまうことがない、尚、この複数の
移動棒１６は隔板１４に固着される場合がある。

さらにこの発明は、移動棒１６を複数としても、一つの
主動歯車３１で従動歯車３０．３０．３０を回転させる
ようにしたので、全ての従動歯車３０．３０．３０は同
時に回転して、同時に停止し複数の移動棒１Ｂ、１６．
１８を同一速度で昇降させることができる他、この主動
歯車３１の駆動源に単結晶引上棒９の回転力を利用せず
、しかも、この単結晶引上棒を収納させた上部管体８に
回動自在に取りつけられる構成としたので、単結晶引上
棒９にその結晶の￥Ｔ成を妨げる振動が伝わることがな
い、尚、この駆動伝達手段は、複数の移動棒にプーリー
を取りつけ、このプーリーヘ一本のエンドレスベルトを
懸架させ、同時に回転させるようにしても良いであろう
。

また、この発明は単結晶引上棒９を収納させた上部管体
８の回りに移動棒１Ｇ、１６．１６を収納させた筒体１
５．１５．１５を等間隔かつ放射状に配し、上部管体８
に取りつけた主動歯車３１で筒体１５．１５．１５の外
側に配した外部磁石２１．２１．２１と共に回転する従
動歯車３０．３０．３０を同時に回転させる構成とした
ので、限ぎられた狭いスペース内に移動装置を効率よく
組み込むことができている。

さらに、炉体１内を高圧ガス雰囲気とした場合には、通
常の駆動力伝達手段を用いて複数の移動体を同時に昇降
させるものであり、この場合にはベルト駆動を始めとす
る種々のものが考えられる。

尚、移動棒１２．１６．１６．１Ｇを定位置に置き、ル
ツボ５を移動させて隔板６．１４の上面と原料融液ａの
表面とが単結晶の引上中、常に一定間隔を維持するよう
にすることも考えられ、これも移動棒１２．１８．１６
．１Ｇは一度は昇降させられることからこの発明の技術
的範囲に含まれるものである。

（発明の効果）したがって、この発明に依れば移動棒を設は炉内を十数
気圧から百数十気圧にしても、ａ′ｊ！、性、操作性に
何らの問題も生じないので、安定した炉内圧力により均
質な優れた結晶を得ることができる他、移動棒を複数と
した場合には隔板が安定した状態で所定位置を保つこと
ができるので、単結晶引上中に隔板が割れたり、曲がっ
たり、傾斜したりして単結晶の晶出環境を乱すことなく
、隔板を本来の目的で充”分に機能させることができる
という効果を奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

ｆ５１図はこの発明の第１実施例を説明するための概略
図、第２図はこの発明の第２実施例を説明するための概
略図、第３図は隔板の実施例を示す斜視図、第４図は同
上蓋の部分の平面図、第５図は第４図の同Ａ−Ａ線断面
図、第６図は移動棒の駆動系を説明するための同概略図
である。１・・・電気炉体　　　２・・・加熱手段５・・・ルツ
ボ　　　　ａ・・・原料融液６．１４・・・隔板　　　
７・・・液体封止剤８・・中上部管体　　　９・や・単
結晶引上棒１５．１５．１５−−−筒体１２．１Ｂ、１６．１６・・・移動棒２１・・・内部磁石　　１３．２７働・・外部磁石３１
・・・手動歯車３０．３０．３０１１・φ従動歯車３３・・・駆動モータ　　３４・会・駆動歯車特許出願
人　　株式会社雅慶電機製作所図面の（ン書（内容に変
更なし）第４図ｒ−４１ノ１−ｆ市　正　？−２（自発）にａ　　　　
　　ｊ　　　　　　／昭和シ場年トｉンテー日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原料融液の表面より下方の所定位置に隔板を浮か
べ高圧不活性ガス雰囲気の下で単結晶引上を行なうもの
において、前記隔板を所定位置に保つ移動棒を収納させ
た密閉構造の筒体を炉体の単結晶引上棒を収納した上部
管体の傍に設け、前記移動棒を前記筒体の内外に設けた
磁力利用の駆動機構により上下動させるように構成した
ことを特徴とする、隔板の移動装置。
（２）原料融液の表面、より下方の所定位置に隔板を浮
かべた状態で単結晶引上げを行なうものにおいて、前記
隔板を所定位置に保つ移動棒を複数本設け、この移動棒
を単結晶引上棒を挟んで互いに対向、或いは放射状に設
けると共に、該移動棒を同一速度で軸方向へ移動させる
駆動手段を設けたことを特徴とする、隔板の移動装置。
（３）高圧の不活性ガス雰囲気を用いると共に、移動棒
が複数であって、この移動棒を収納させた各々の筒体を
炉体の単結晶引上軸を収納させた上部管体を挟んで互い
に対向、或いは放射状に設け、前記上部管体に回動自在
に取りつけた歯車により前記移動棒を昇降させるために
前記各々筒体の内外に設けた磁力利用の駆動機構の外部
磁石を同時に回転させるように構成したことを特徴とす
る、特許請求の範囲囲第２項記載の隔板の移動装置。
（４）磁力利用の駆動機構により移動棒を昇降させるに
当たり、筒体の内部に回動自在に設けた内部磁石と共に
回転する雌捻子部を設け、この雌捻子部に前記移動棒に
設けた雄捻子部を累合させると共に、前記移動棒それ自
身を滑りキー機構により回転しないよう構成したことを
特徴とする、特許請求の範囲第１項及び第３項記載の隔
板の移動装置。
（５）移動棒の先端が隔板に固着されていることを特徴
とする、特許請求の範囲第２項及び第３項記載の隔板の
移動装置。
（６）移動棒の先端が隔板の上面に単に当接しているに
過ぎないものであることを特徴とする、特許請求の範囲
第２項及び第３項記載の隔板の移動装置。