KR100310780B1 - 단결정 인상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 단결정 인상장치는 반도체의 효율화에 대응한 실리콘 단결정의 인상 기술에 가장 알맞은 것이고, 반도체의 제조분야에서 이용할 수 있다. 이 장치는 단결정에 계합단부를 형성하는 인상수단과, 그 단결정의 계합단부를 파지하는 유지기구로 구성되고, 인상의 진척에 따라서 단결정의 중량이 증가하는 일이 없으며, 대쉬넥크부에서 부담할 수 있는 하중의 한계에 도달하기 전에 유지기구에 의한 단결정의 유지로 이행한다. 이때문에 대중량의 단결정을 인상하는 경우에 있어서도 단결정의 계합·파지는 확실하게 되어, 낙하사고를 발생하는 일이 없어 단결정을 안전하게 제조할 수 있다.

Description

단결정 인상장치{SINGLE CRYSTAL PULLING APPARATUS}

단결정의 제조방법은 여러 가지 있는데, 그 중에서도 실리콘 단결정의 육성에 관한 것이고, 공업적으로 양산이 가능한 방식으로 널리 응용되고 있는 것으로서 CZ법이 있다. 이 방법에 의한 단결정의 제조는 도가니 내에 수용된 결정원료의 용융액 표면에 종결정(種結晶)을 접촉시키고 도가니를 회전시킴과 동시에, 이 종결정을 반대방향으로 회전시키면서 위쪽으로 인상함으로써 종결정의 하단에 용융액이 응고된 단결정을 육성하고 있다.

CZ법에 의해서 단결정을 제조하는 경우, 종결정을 용융액에 접촉시킬 때의 열충격으로 발생한 전위(轉位)를 완전하게 제거하여, 단결정의 본체에 미치지 못하도록 할 필요가 있다. 통상 이 방책으로서 전위를 단결정 표면으로부터 배제하여 단결정을 무전위화하기 위해 직경을 가늘고 길게 꼬히는, 이른바「대쉬넥(Dash's neck)처리가」채용되고 있다. 이 때의 무전위화에 필요한 대쉬넥의 직경은 약 3mm이고, 그 길이는 30mm가 필요하는 것이다.

종래 CZ법에 의해서 제조된 단결정의 중량은 20∼30㎏ 정도로 한정되어 있었지만, 근년에는 반도체 제조 효율화의 요청이 강해지고, 단결정의 대경화(大徑化)와 함께 장척화(長尺化)의 경향이 현저하게 되어, 단결정의 중량이 100㎏을 넘는 경우도 많아졌다. 단결정의 중량은 가늘게 꼬인 대쉬넥부에서 부담하고 있는데, 상기한 바와 같이 제조된 단결정의 중량이 증대되면 부담할 수 있는 중량에 한계가 있다. 단결정이 지나치게 무겁게 되어 인상 중에 비틀림 또는 굽힘응력이 더해지면 단결정의 대쉬넥크부가 파손되고, 단결정이 도가니 내의 용융액으로 낙하되기도 하여, 결국 인상장치의 손상이나 용융액의 유출, 수증기 폭발 등의 사태가 발생하고, 인명사고를 당할 우려도 있다.

그래서 단결정의 대중량화에 따라 빈발이 예상되는 인상 중의 낙하 등의 사고 방지를 목적으로서, 개선된 인상장치가 제안되고 있다(예를 들면 특개평3-285893호 공보, 특개평3-295893호 공보 참조). 즉 단결정의 상부에 계합단부(係合段部)를 형성하고, 이 계합단부를 복수의 돌기(爪), 또는 돌기(爪)를 가지는 복수의 파지(把持)홀더로 계합·파지하는 구조를 채용함으로써, 인상 도중의 단결정 낙하를 방지하고 있다. 이 때문에 제안된 인상장치를 사용하면 대중량의 단결정을 인상시키는 경우에도 단결정의 인상을 확실하고 안전하게 실행할 수 있다고 한다.

특개평3-285893호 공보 및 특개평3-295893호 공보에 개시된 인상장치에서는 상기한 바와 같이, 단결정에 형성된 계합단부를 돌기, 또는 돌기를 가지는 파지홀더로 계합·파지하는 것이고, 이 때 인상되는 단결정의 중심위치와 인상축과의 어긋남을 없애는 것이 품질상 중요하게 된다. 그 때문에 상기 인상장치에서는 이들의 대응책으로서 복수의 돌기 또는 복수의 파지홀더를 설치하고, 개개의 돌기 또는 파지홀더의 미조정에 의해 위치 어긋남을 없애어, 계합단부에서의 계합·파지를 확실하게 하고 있다.

그렇지만 단결정의 인상은 밀폐된 진공챔버 내에서 실행되므로 항상 상승 및 회전을 계속하는 단결정의 계합단부에 합치하도록 돌기 또는 파지홀더의 동작을 외부에서 원격조작으로 미조정하는 것은 매우 곤란하다. 그 때문에 계합단부에서 계합·파지되는 위치의 조정이 곤란하게 되기 쉽고, 일단 위치의 어긋남이 발생하면 인상되었던 단결정 품질이 뚜렷하게 저하되게 될 뿐만 아니라, 인상 중에 단결정에 비틀림이 더해지고 단결정이 크게 기울어져 돌기 또는 파지홀더의 계합이 풀려서 단결정을 낙하시킬 우려도 있다.

본 발명은 쵸크랄스키(Czochralski)법(이하 「CZ법」이라 함)에 의해 단결정을 제조하는 인상장치(引上裝置)에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 대(大)중량의 단결정을 제조할 때에 단결정의 낙하를 발생하는 일 없이 안전하게 인상할 수 있는 단결정 인상장치에 관한 것이다.

도 1은 제1인상장치의 전체구성의 한 예를 설명하는 종단면도,

도 2는 도 1 및 후술하는 도 9의 A-A 화살표로 나타내는 유지기구 및 이퀄라이저의 횡단면도,

도 3의 (a)∼(c)는 도 1에 도시한 제1인상장치의 유지기구에 설치되는 계합부재의 구조를 설명하는 도면으로서, (a)는 전체구성을, (b) 및 (c)는 상세부분을 설명하는 도면,

도 4는 본 발명의 인상장치에서 인상구동모터의 제어방식을 설명하는 도면이며, 도 5는 동(同)인상장치의 유지기구의 부담하중의 추이(推移)를 도시한 도면,

도 6은 제1인상장치의 다른 구성예를 설명하는 종단면도이며, 도 7은 도 6 및 후술하는 도 12에 도시한 인상장치의 유지기구에 설치되는 계합부재의 구조를 설명하는 도면,

도 8은 제1인상장치의 전체구성의 다른 예를 설명하는 도면,

도 9는 제2인상장치의 전체구성예를 설명하는 종단면도이며, 도 10은 도 9의 B-B 화살표로 나타내는 유지기구에 설치되는 계합부재의 구성예를 설명하는 평면도,

도 11은 제2인상장치에서 유지기구의 하강에 따라서 계합부재가 선회하는 동작을 설명하는 도면,

도 12는 제3인상장치의 전체구성예를 설명하는 종단면도,

도 13의 (a) 및 (b)는 종결정 홀더의 구조예를 설명하는 종단면도로서, (a)는 단결정의 중량이 기준치 이하인 경우를, (b)는 단결정의 중량이 기준치 이상에서 종결정 홀더가 연신한 경우를 도시한 도면이다.

본 발명은 상기한 종래의 인상장치에서 나타나는 문제점을 해결하고, 단결정에 설치된 계합단부에서의 계합·파지를 확실하게 하여, 대중량의 단결정을 인상시키는 경우에도 낙하 사고의 발생 없이, 단결정을 효율적으로 제조할 수 있고, 안정성이 우수한 단결정 인상장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 이와 같은 관점에서 완성된 본 발명의 단결정 인상장치는 다음의 제1, 제2 및 제3의 인상장치를 요지로 하고 있다.

1. 제1인상장치

후술하는 도 1 및 도 6에 도시한 바와 같이, 회전되면서 인상되는 단결정에역원추 모양의 계합단부(6)를 형성시키는 와이어식 주(主)인상수단(21)과, 그 단결정의 계합단부를 계합부재를 통하여 파지하는 유지기구(11)와, 이 유지기구를 승강시키는 와이어식 부(副)인상수단(22)을 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 부 인상수단은 유지기구의 경사방지수단(16)을 통하여 유지기구를 승강시키고, 상기 주 인상수단의 인상속도와 동조(同調)하여 상기 유지기구를 상승시키는 것을 특징으로 하는 단결정의 인상장치이다.

상기 인상장치에서 주 인상수단(21), 부 인상수단(22)의 한쪽의 구동모터를 속도제어방식으로 하고, 다른 쪽 구동모터는 장력(張力)제어방식으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 제어방식을 채용함으로써 단결정의 인상속도와 주 인상수단 및 부 인상수단의 하중분담을 조정하면서 단결정 인상을 실시할 수 있다.

상기의 유지기구의 계합부재로, 링크 레버(link lever)(14) 또는 클램크 레버(clamp lever)(15)의 작용에 따라, 계합단부의 원주방향 형상의 불균일성을 상쇄하는 셀프 클램핑(self clamping) 기능을 가지는 것을 사용한다. 이와 같이 계합단부의 형상이 불균일하여도, 면접촉으로 단결정의 계합단부를 유지할 수 있어 단결정의 낙하사고가 회피될 수 있으므로 바람직하다. 여기서「셀프 클램핑 기능을 가지는 계합부재」라 함은 후술하는 도 1, 도 3 또는 도 6에 도시한 바와 같이 링크 레버(14) 또는 클램크 레버(15)의 작용에 따라 위쪽으로 밀어 올리면 용이하게 개방되고, 아래쪽으로 밀어 내리면 닫혀서, 계합부분을 충분하게 계합·파지하는 계합부재(예를 들면 클램프돌기(13), 링크 레버(14), 핀(34) 및 긴구멍(35), 또는 클램크 레버(15))를 말한다.

더욱이 상기의 인상장치에서, 주 인상수단(21) 및 부 인상수단(22)을 와이어식으로 바꾸어, 볼스크류의 선회작용에 의해 독립하여 승강할 수 있게 하는 구조로 할 수도 있다(후술하는 도 8 참조). 이와 같은 구성을 채용함으로써 인상축의 어긋남이 해소될 수 있어, 이퀄라이져 등으로 구성되는 유지기구의 경사방지수단이 불필요하게 된다.

2. 제2인상장치

후술하는 도 9에 도시한 바와 같이, 회전되면서 인상되는 단결정에 역원추 모양의 계합단부(6)를 형성시키는 주 인상수단(21)과, 그 단결정을 파지하는 유지기구(11)와, 상기 주 인상수단의 인상속도와 동조하여 상기 유지기구를 상승시키는 부 인상수단(22)을 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 유지기구에는 그 승강에 따라서 소정의 승강 위치에서 상하로 움직이는 푸쉬 로드(push rod)(44)와, 이 푸쉬 로드의 상승 동작에 따라 선회하여 상기 단결정의 계합단부(6)를 계합·파지하는 계합부재(41)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단결정의 인상장치이다.

여기에서 유지기구에 의해 설치되는「계합부재」라 함은 후술하는 도 9, 도 11에 도시한 바와 같이, 유지레버(42) 및 회전레버(43)에 의해 일체적으로 구성된 것이다. 그래서 계합부재 중 회전레버(43)의 선단부는 푸쉬 로드와 맞닿아 있다.

제2인상장치에서 주 인상수단(21) 및 부 인상수단(22)은 와이어의 감아 올림, 감아 내림에 따라 독립하여 승강 가능하게 하고, 또 부 인상수단(22)은 유지기구의 경사방지수단(16)을 통하여 유지기구(11)를 승강시킬 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 유지기구(11)의 기울어짐을 해소하여, 안정된 인상조작과 단결정의 품질향상이 도모된다.

더욱이 제2인상장치에서 주 인상수단(21) 및 부 인상수단(22)을 볼스크류의 선회작용에 의해 독립해서 승강 가능하게 하는 구조로 할 수도 있다. 이 경우에는 인상축의 어긋남이 해소될 수 있으므로 유지기구의 기울어짐 방지수단이 불필요하게 된다.

3. 제3인상장치

후술하는 도 12에 도시한 바와 같이, 종결정 홀더(10)에 지지된 단결정을 회전하면서 인상하여 역원추 모양의 계합단부(6)를 형성하는 인상수단(52)과, 그 단결정의 계합단부(6)를 계합부재(15)를 통하여 파지하는 유지기구(11)와, 이들을 수납하는 금속챔버(53)를 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 종결정 홀더(10)는 단결정의 육성에 따라서 연신(延伸)하는 구조를 가지고, 또 상기 유지기구(11)는 단결정의 계합단부를 계합부재에서 파지한 후 종결정 홀더에 동조하여 회전하면서 인상되는 구조인 것을 특징으로 하는 단결정의 인상장치이다.

제3인상장치에서 종결정 홀더(10)는 상부홀더와 하부홀더가 미끄러질 수 있고, 또 탄성스프링을 내장한 구조로 할 수 있다. 또 유지기구(11)의 아래쪽 외주면에는 자석(55)을 배치하고, 이들에 대향하는 금속챔버의 위쪽 내주면에도 자석(55)을 배치하여, 유지기구가 자기(磁氣)부상하는 구조로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 단결정 인상장치를 다음의 제1, 제2 및 제3의 인상장치로 나누어서 구체적으로 설명한다.

1. 제1인상장치

본 발명의 제1인상장치에서는 주 인상수단에 의해 종결정을 용융액면에 접촉 후, 회전시키면서 인상하여 대쉬넥처리하고, 다음으로 종결정에 역원추 모양의 계합단부를 형성시킨 후, 쇼울더(shoulder)의 형성 및 단결정 본체의 인상을 실행한다. 한편 인상의 진척에 따라서 단결정의 중량이 증가하는데, 대쉬넥부에서 부담할 수 있는 하중의 한계에 도달하기 전에 부 인상수단에 의한 단결정 유지로 이행한다.

구제적인 동작으로서, 부 인상수단의 하강조작에 따라 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구가 하강할 때에, 유지기구에 설치된 계합부재가 단결정의 역원추 모양의 계합단부로 밀어 올려져 열린 상태에서, 계합단부의 대경부(大徑部)를 통과시킨다. 계합단부의 대경부를 통과한 후에 단결정의 중량이 계합부재에 부하되면, 계합부재는 링크 레버 또는 클램크 레버의 작용에 따라 셀프 클램핑 기능을 발휘한다. 이때 이퀄라이져 등 유지기구의 경사방지수단에 의해서, 단결정의 계합단부에서의 파지는 확실하게 됨과 동시에, 인상시키는 단결정 위치의 어긋남도 없어지게 된다.

유지기구에 의한 단결정의 계합·파지가 완료되면 주 인상수단과 부 인상수단의 인상속도를 동조하여 유지기구를 상승시킨다. 또 주 인상수단의 구동모터를속도제어방식으로 하고, 부 인상수단의 구동모터는 장력제어방식으로 하여, 단결정의 인상속도와 하중분담을 제어할 수 있다.

이하 제1인상장치의 구체적인 구성예(실시예 1∼실시예 3)를 도면에 의거하여 설명한다.

1-1. 실시예 1

도 1은 본 발명의 제1인상장치의 실시예 1의 전체구성을 설명하는 종단면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이 진공챔버(도시되지 않음) 내의 중심위치에는 도가니(1)가 설치되고, 그 내부에는 원료로 되는 다결정 실리콘이 용융된 용융액(2)으로 유지되어 있다. 도가니(1)의 위쪽에는 종결정 홀더(10), 유지기구(11)가 배치되고, 또 위쪽에는 실리콘 단결정(3)을 회전시키면서 인상하는 수단인 주 인상수단(21)과, 유지기구(11)를 승강시키는 수단인 부 인상수단(22)이 설치되어, 이들이 인상기구(20)를 구성한다.

실시예 1에서는 주 인상수단(21)에 의해 감기는 1개의 주 와이어(18)와, 부 인상수단(22)에 의해 감기는 2개의 부 와이어(19)가 수직으로 설치되어 있으며, 이들은 독립해서 승강이 이루어진다. 또 주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)으로 이루어진 인상기구(20)는 인상과정에서 단결정을 일정속도로 회전시키기 위해 도시하지 않은 구조에 따라 소정 방향으로 회전된다.

상기 주 와이어(18)의 하단에는 종결정 홀더(10)가 설치되고, 한편 2개의 부 와이어(19)의 선단에는 이퀄라이져(16)를 통하여 유지기구(11)가 배치되어 있다. 여기에서 사용되는 이퀄라이져(16)는 유지기구(11)의 경사방지수단으로서 작용한다.

도 2는 상기 도 1의 A-A 화살표에 의해 나타내는 유지기구 및 이퀄라이져의 횡단면도이다. 제1인상장치의 유지기구의 구조는 도 2에 도시한 바와 같이, 이퀄라이져(16)가 핀(17)을 통하여 유지 홀더(12)에 축으로 지지됨과 동시에, 2개의 부 와이어(19)에 의해 수직으로 설치되도록 이루어져 있다. 이와 같은 구조를 채용함으로써 2개의 부 와이어(19)의 권취(卷取)와 송출에 차이가 발생한 경우, 이퀄라이져(16)는 경사를 발생하게 하지만, 핀(17)을 통하여 축으로 지지되는 유지 홀더(12)는 중력작용에 따라 끊임없이 연직방향으로 유지되기 때문에 경사가 흡수된다.

도 3은 실시예 1에서 유지기구에 설치되는 계합부재의 구조를 설명하는 도면으로 (a)는 전체구성을, (b) 및 (c)는 전체구성의 X부 및 Y부의 상세를 도시하고 있다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 계합부재는 유지 홀더(12)의 내면 하단부에 설치되고, 1개의 클램프돌기(13)에 대하여 상하 2개의 링크 레버(14)에 의해 구성된다. 링크 레버(14)의 유지 홀더(12)에의 설치 및 클램프돌기(13)와 링크 레버(14)의 설치는 회전이 자유롭도록 축으로 지지되어 있으면 좋다.

이 상하 2개의 링크 레버(14)의 접속 중 적어도 1곳에는 도 3의 (b)의 X부 에서 상세하게 도시한 바와 같이, 핀(34)보다 큰 지름으로 이루어진 긴구멍(35)을 설치하면, 계합단부의 형상이 불균일하여도 클램프돌기의 계합면이 계합단부에 일의적(一義的)으로 정합(整合)할 수 있으므로, 대중량의 단결정이라도 확실하게 단결정을 파지할 수 있다. 더욱이 도 3의 (c)의 Y부 상세에서 도시한 바와 같이 클램프돌기의 계합면에 다수의 톱니모양 또는 물결모양의 돌기를 형성하면 보다 확실하게 단결정을 파지할 수 있다. 또 클램프 돌기의 재질은 고온강도에 뛰어나고 오염원으로 되지 않는 몰리브덴 등의 고융점 금속이 바람직하다. 또 도 3의 (b)에 나타난 물결모양 돌기와 계합단부의 접촉각 θ는 90°이상으로 하는 것이 좋다.

계합부재로서 도 3에 도시한 구조를 채용함으로써 전술한 바와 같이, 단결정의 중량이 클램프돌기(13)과 링크 레버(14)에 부하되면 링크 레버의 작용에 의해 셀프 클램핑 기능이 발휘되어, 단결정의 계합단부를 충분히 파지할 수 있다. 또 유지 홀더(12)의 내면 원주에 설치되는 계합부재의 수는 복수로 하지 않으면 안되고, 위치전위를 방지하는데에는 3개 이상 설치할 필요가 있다.

다음에 구체적인 조작순서를 설명한다. 단결정의 인상개시 때에는 부 인상수단(22)은 유지기구(11)를 위쪽으로 유지한 상태로 대기한다. 한편 주 인상수단(21)의 선단에 설치된 종결정 홀더(10)에 종결정(9)을 설치하고, 이 종결정(9)을 실리콘 용융액(2) 액면의 중심부에 접촉시킨다. 그후 주 인상수단(21)을 작동시켜 종결정(9)을 회전시키면서 천천히 상승시켜 대쉬넥(8)를 형성시킨다. 다음 단결정의 인상속도를 지연시켜 단결정의 직경을 증대시켜 대지름부(7)를 형성하고, 그후 단결정의 직경을 서서히 작게 하여, 잘록부(5)까지 가늘게 해서 단면형상이 역원추 모양으로 되는 계합단부(6)를 형성한다.

계합단부(6)를 형성한 후, 다시 단결정의 직경을 증대시켜서 쇼울더(4)를 형성하고, 그후 인상속도, 회전속도를 정상조건으로 조정해서 소정직경의 단결정 본체(3)의 인상으로 이행한다.

정상의 단결정의 인상으로 이행한 후, 인상되는 단결정의 중량이 일정 중량에 도달한 시점, 예를 들면 단결정 본체(3)의 길이가 1m로 되는 시점에서, 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구(11)를 하강시킨다. 그 하강단계에서 전술한 바와 같이 단결정의 대경부(7)에 접촉하는 클램프돌기(13)는 밀어 올려져 개방되어 대경부(7)를 통과시킨다. 그후 클램프돌기(13)는 링크 레버, 핀 및 긴구멍의 작용에 의한 셀프 클램핑 기능에 의해서 계합단부(6)를 확실하게 계합·파지한다. 그후 부 인상수단(22)은 주 인상수단(21)의 인상속도와 동조하여 유지기구(11)를 상승시킨다. 여기서 계합부재인 클램프돌기(13)로 단결정을 파지시켜 유지기구(11)를 상승시키는 것은 단결정의 중량이 일정 중량에 도달한 이후, 즉 적어도 인상공정의 후반 단계이면 된다.

도 4는 본 발명의 와이어식 인상장치의 인상구동모터의 제어방식을 설명하는 도면이다. 주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)을 동조하여 유지기구를 상승시키는 때에는 주 인상수단(21)의 주모터(23)는 속도제어로, 부 인상수단(22)의 부모터(24)는 장력제어로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 인상구동모터의 제어방식을 채용함으로써 도 5에 도시한 바와 같이, 단결정의 중량을 부 인상수단의 유지기구로 분담할 수 있다. 따라서 인상구동모터의 제어계끼리의 간섭을 방지할 수 있어, 인상속도 및 주모터와 부모터 사이의 부하 비율을 정확하게 제어할 수 있어, 충격이 없는 안정한 단결정 인상이 가능하게 된다.

1-2. 실시예 2

도 6은 제1인상장치의 실시예 2의 구성예를 설명하는 종단면도이다. 상기의 실시예 1과 비교하면 유지기구(11)에 계합부재로서 설치된 클램크 레버(15)의 구성에 차이가 보이지만, 그 외의 실시예 2의 구성은 실시예 1의 것과 같은 형태이다.

도 7은 실시예 2에서 유지기구에 설치되는 계합부재의 구조를 설명하는 도면이다. 계합부재는 유지 홀더(12)의 내면 하단부에 설치되고, 복수의 클램프 레버(15)가 회전이 자유롭게 축으로 지지된다. 이 때문에 클램크 레버(15)는 유지 홀더(12) 측에 설치된 지점을 중심으로 하여, 위쪽으로 향해서 거의 수직 상태까지 선회가 가능하지만, 일단 아래쪽으로 향해서 부하가 더해지면 셀프 클램핑 기능에 의해서, 클램프 레버(15)는 단결정의 계합단부를 충분하게 계합·파지할 수 있다. 이 때문에 실시예 2의 계합부재를 사용하면 클램핑 기능이 단순해지고, 또 클램프 레버의 끝면에서 단결정을 클램핑하므로 단결정의 계합단부의 경사부의 길이를 비교적 짧게 할 수 있다.

단결정의 인상 공정의 장치의 동작 및 조작 방법, 예를 들면 상기 도 4에 도시한 인상구동모터의 제어방식은 실시예 1의 경우와 같은 형태의 것이 적용될 수 있다.

1-3. 실시예 3

도 8은 제1인상장치의 실시예 3의 구성예를 설명하는 도면인데, 이 구성에서는 주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)이 주 볼스크류(ball screw)(30) 및 부 볼스크류(31)의 선회 작용에 의해 독립해서 승강이 가능하게 하는 것에 특징이 있다.

실시예 3의 구성에서는 인상기구(20)로서 주 인상수단(21)은 주승강베이스(27)를, 부 인상수단(22)은 부 승강베이스(28)를 각각 승강시킨다. 주 인상수단(21)에 설치된 주 승강베이스(27)에는 프레임(33)으로 덮인 주 볼스크류(30)가 설치되어 있고, 주 모터(23)의 작동에 의해 승강한다. 또 이 주 승강베이스(27)는 샤프트(25)를 통하여 그 아래쪽에 종결정 홀더(10)를 지지하고 있어, 인상 공정에서는 결정회전모터(32)의 회전에 의해 인상되는 단결정을 회전시킬 수 있다.

한편 부 인상수단(22)에 설치된 부 승강베이스(28)는, 주 승강베이스(27)에 설치된 부 볼스크류(31)가 설치되어 있고, 부 모터(24)의 회전동작에 따라 승강한다. 또 부 승강베이스(28)에는 베어링(29)을 통하여 회전이 자유로운 상태로 속이 빈 샤프트(26)가 설치되고, 그 속이 빈 샤프트(26)의 선단에는 유지기구(11)가 고정된다. 그리고 유지기구(11)의 유지 홀더(12)의 내면 하단부에는 계합부재가 설치되는데, 그 구조는 실시예 1 또는 실시예 2에 도시한 어느 것으로 하여도 좋다.

부 승강베이스(28)에 설치된 속이 빈 샤프트(26)의 안쪽으로 주 승강베이스(27)에 설치된 샤프트(25)를 관통시켜서, 제1인상장치의 실시예 3은 구성된다. 이와 같은 구성으로 함으로써 주 인상수단(21) 및 부 인상수단(22)의 동조가 용이하게 되고, 더욱이 끼워 맞춰진 샤프트(25) 및 속이 빈 샤프트(26)에서 지지되는 종결정 홀더(10) 및 유지기구(11)의 위치 조정이 양호하게 되어, 인상축에 단결정의 중심위치를 합치시킬 수 있다.

2. 제2인상장치

본 발명의 제2인상장치에는 제1인상장치의 경우와 마찬가지로, 주 인상수단에 의해 대쉬넥 처리하고, 이어서 단결정에 역원추 모양의 계합단부를 형성시킨 후, 쇼울더의 형성 및 단결정 본체의 인상을 실행한다. 한편 인상의 진척에 따라서 단결정의 중량이 증가하는데, 대쉬넥부에서 부담할 수 있는 하중의 한계에 도달하기 전에 부 인상수단에 의한 단결정의 유지로 이행한다.

구체적인 조작으로서 부 인상수단의 하강조작에 의해 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구를 하강시킨다. 이 하강시 유지기구의 하단에 설치된 푸쉬 로드가 소정의 위치에서 단결정 쇼울더로 밀어 올려져 상승동작한다. 이 상승동작에 의해서 이들과 맞닿아 있는 계합부재의 회전 레버가 밀어 올려짐과 동시에, 유지 레버는 선회하여 단결정의 계합단부를 계합한다. 선회하여 열린 유지 레버의 수용면은 절단선이 없는 링 형상을 하고 있으므로 단결정을 확실하게 계합·파지할 수 있다.

유지기구의 유지 레버에 의한 단결정의 계합·파지가 완료되면 주 인상수단과 부 인상수단의 인상속도를 동조하여 유지기구를 상승시킨다. 이때 유지기구의 경사를 없애기 위해 이퀄라이져 등의 경사방지수단을 설치하는 것이 바람직하다. 이하 제2인상장치의 구체적인 구성예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 제2인상장치의 전체구성예를 설명하는 종단면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 진공챔버(도시되지 않음) 내의 중심위치에는 도가니(1)가 배치되고, 그 내부에는 용융액(2)이 유지되어 있다. 도가니(1)의 위쪽에는 종결정 홀더(10), 유지기구(11)가 배치되고, 또 위쪽에는 실리콘 단결정(3)을 회전시키면서 인상하는 수단인 주 인상수단(21)과, 유지기구(11)를 승강시키는 수단인 부 인상수단(22)이 설치되며, 이들은 인상기구(20)를 구성한다.

제2인상장치에서는 주 인상수단(21)에 의해 감기는 1개의 주 와이어(18)와, 부 인상수단(22)에 의해 감기는 2개의 부 와이어(19)가 수직으로 설치되어 있고, 이들은 독립해서 승강이 실행되는 방식으로 할 수 있다. 또 주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)으로 이루어진 인상기구(20)는 인상 공정에서 단결정을 일정속도로 회전시키기 위해 도시하지 않은 구조에 의해 소정 방향으로 회전시킨다.

상기 주 와이어(18)의 하단에는 종결정 홀더(10)가 설치되고, 한편 2개의 부 와이어(19)의 선단에는 이퀄라이져(16)를 통하여 유지기구(11)가 배치되어 있다. 여기에서 사용되는 이퀄라이져(16)는 유지기구(11)의 경사방지수단으로서 작용한다.

전술한 도 2에 도시한 바와 같이, 이퀄라이져(16)는 핀(17)을 통하여 유지 홀더(12)에 축으로 지지됨과 동시에, 2개의 부 와이어(19)에 의해 수직으로 설치된다. 이때문에 제1인상장치의 경우와 마찬가지로, 2개의 부 와이어(19)의 권취에 차이가 생겼다고 해도, 이퀄라이져(16)가 경사될 뿐이며, 유지기구(11)에는 권취 차이의 영향이 미치지 않는다. 따라서 유지기구(11)의 중심축과 단결정(3)의 중심축이 어긋나는 일이 없어, 유지기구(11)에 의해 단결정을 확실하게 유지할 수 있다.

도 10은 상기 도 9의 B-B 화살표로 나타낸 유지기구에 설치되는 계합부재의 구성예를 설명하는 평면도이다. 도 9 및 도 11로부터 명백하듯이, 계합부재(41)는 유지 레버(42) 및 회전 레버(43)에 의해 일체적으로 구성된다. 계합부재(41)는 유지 홀더(12)의 내면 하단부에 회전이 자유로운 상태로 설치되며, 유지 홀더(12)쪽지점을 중심으로 하여, 유지 레버(42)는 수직으로 되도록 열린 상태로부터 수평으로 되는 닫힌 상태로 될 때까지 90°선회할 수 있다.

도 11은 유지기구의 하강에 따라서 계합부가 선회하는 동작을 설명하는 도면이다. 전술한 바와 같이 주 인상수단에서 부담할 수 있는 하중의 한계에 도달하기 전에, 부 인상수단의 하강조작에 따라 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구(11)를 하강시킨다. 이 하강시, 단결정의 계합단부에 형성되는 대경부(7)가 유지기구(11)의 하단부를 통과한 후, 유지기구(11)의 하단에 설치된 푸쉬 로드(44)가, 단결정 쇼울더(4)로 밀어 올려져 상승한다. 이 푸쉬 로드(44)의 상승 동작에 의해서 이들과 맞닿아 있는 회전 레버(43)가 밀어 올려지고, 일체로 구성된 유지 레버(42)가 선회하여 단결정의 계합단부를 계합하도록 닫힌다. 닫힌 유지 레버(42)는 스토퍼(stopper, 45)에 지지되고, 상기 도 10에 도시한 바와 같이, 일정한 개구경(開口俓))을 형성한다. 이 개구경은 단결정의 대경부보다 작은 지름이고, 더욱이 유지 레버의 수용면은 절단선이 없는 링 형상을 하고 있으므로 일단 유지 레버가 닫히면 계합이 풀릴 염려는 없어, 단결정의 계합단부에 치수의 어긋남이 있어도 확실하게 계합·파지할 수 있다.

제2인상장치에서 계합부재(41)를 유지 레버(42) 및 회전레버(43)에 의해 구성함으로써 회전 레버(43)가 수평상태로부터 푸쉬 로드(44)의 밀어 올림에 의해 각도 30°정도의 선회를 실행하면, 계합부재(41)의 중심위치가 변화하고, 그후는 자중에 의해 선회가 지속되어, 유지 레버(42)는 닫힌 상태로 이행한다. 유지 레버(42)는 닫힌 상태에서는 유지 레버의 수용면이 모여 링 모양의 유지면을 형성한다.

유지 홀더(12)의 내면 원주면에 설치되는 계합부재의 수는 도 10에서는 4개인 경우를 도시하고 있지만, 링 모양의 유지면이 형성될 수 있는 한도에 있어서 이들로 한정되는 것은 아니다.

다음에 구제적인 조작 순서를 설명한다. 단결정의 인상 개시 때에는 부 인상수단(22)은 유지기구(11)를 위쪽에 유지한 상태로 대기한다. 한편 주 인상수단(21)의 선단에 설치된 종결정 홀더(10)에 종결정(9)을 설치하고, 이 종결정(9)을 실리콘 용융액(2)의 액면 중심부에 접촉시킨다. 그 후 주 인상수단(21)을 작동시켜 종결정(9)을 회전시키면서 천천히 상승시켜 대쉬넥(8)을 형성시킨다. 다음 단결정의 인상속도를 지연시켜서 단결정의 직경을 증대시켜 대지름부(7)를 형성하고, 그 후 단결정의 직경을 서서히 작게 하여 잘록부(5)까지 가늘게 해서 단면 형상이 역원추 모양으로 되는 계합단부(6)를 형성한다.

계합단부(6)를 형성한 후, 다시 단결정의 직경을 증대시켜 쇼울더(4)를 형성하고, 그 후 인상속도, 회전속도를 정상 조건으로 조정하여 소정 직경의 단결정 본체(3) 인상으로 이행한다.

정상 단결정의 인상으로 이행한 후, 인상되는 단결정의 중량이 일정한 중량에 도달한 시점, 예를 들면 단결정 본체(3)의 길이가 1m로 되는 시점에서, 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구(11)를 하강시킨다. 그 하강단계에서 상기 도 11에 설명한 바와 같이, 유지 레버(42)는 열린 상태에서 단결정의 대경부(7)를 통과시키고, 그 후 단결정의 쇼울더(4)에 의해 밀어 올려진 푸쉬 로드의 작용에 따라 유지레버(42)는 닫힌 상태로 된다.

유지기구(11)의 계합부재(41)에서 단결정의 계합단부(6)를 계합·파지한 후, 부 인상수단(22)은 주 인상수단(21)의 인상속도와 동조하여 유지기구(11)를 상승시킨다. 여기서 계합부재인 유지 레버(42)로 단결정을 파지시켜 유지기구(11)를 상승시키는 것은, 단결정의 중량이 일정 중량에 도달한 이후, 즉 적어도 인상공정의 후반단계이면 좋다.

주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)을 동조하여 유지기구를 상승시킬 때에는 주 인상수단(21)의 주모터(23)는 속도제어로, 부 인상수단(22)의 부모터(24)는 장력제어로 하는 것이 좋다.

이와 같은 인상구동모터의 제어방식을 채용함으로써 단결정의 중량을 부 인상수단의 유지기구로 분담할 수 있다. 따라서 인상구동모터의 제어계끼리의 간섭을 방지할 수 있고, 인상속도 및 주모터와 부모터 사이의 부하 비율을 정확하게 제어할 수 있어, 충격 없이 안정된 단결정 인상이 가능하게 된다.

상술한 주 인상수단(21)과 부 인상수단(22)은 와이어의 감아 올림, 감아 내림에 의해 승강하는 방식에 의하여 설명하였지만, 제2인상장치에서도 제1인상장치의 실시예 3에 도시한 바와 같이, 볼스크류의 선회작용에 따라 승강하는 방식을 채용하여도 좋다. 이 경우에는 인상축의 전위가 해소될 수 있어서 이퀄라이져 등에 의해 구성되는 유지기구의 경사방지수단이 불필요하게 된다.

3. 제3인상장치

본 발명의 제3인상장치에서는, 인상수단에 의해 종결정을 용융액면에 접촉한 후, 회전시키면서 인상하여 대쉬넥 처리하고, 다음에 단결정에 역원추 모양의 계합단부를 형성시킨 후, 쇼울더의 형성 및 단결정 본체의 인상을 실행한다. 한편 단결정의 육성에 따라서 단결정의 중량이 증가하는데, 대쉬넥부에서 부담할 수 있는 하중의 한계에 도달하기 전에 금속챔버 내에 대기하고 있던 유지기구에 의해 단결정의 유지로 이행한다.

구체적인 조작으로서 인상 개시 때부터 유지기구는 금속챔버 내의 소정 위치의 높이에서 회전이 자유롭게 대기시킨다. 예를 들면 유지기구를 자기부상시켜서 대기시키는 것이 바람직하다. 또 유지기구의 계합부재로서 클램프 레버 또는 링크 레버를 이용한 클램핑 기구을 사용한다.

인상수단에 의한 단결정의 인상에 따라서 단결정의 계합단부가 상승하여, 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구와 접촉한다. 이때 유지기구에 설치된 계합부재는 클램프 레버 등을 이용한 것이므로 단결정의 역원추 모양의 계합단부로 밀어 올려져 개방되어, 계합단부의 대경부를 통과시킨다. 계합단부의 대경부가 통과한 후, 유지기구의 계합부재는 자중에 의해 단결정의 계합단부의 형상에 따라 닫힌 상태로 된다. 또 계합부재가 상술한 구조이면 단결정의 중량이 계합부재에 부하되면, 링크 레버 또는 클램프 레버의 작용에 따라 셀프 클램핑 기능이 발휘된다. 이때문에 셀프 클램핑 기능에 의해서 단결정의 계합단부에서의 파지는 확실하게 됨과 동시에, 인상된 단결정의 계합부재에 형상의 고르지 않거나, 또는 인상위치의 어긋남이 다소 있어도 문제가 되지 않는다.

종결정 홀더는 종결정의 육성에 따라서 연신하는 구조를 가지고 있고, 단결정 인상의 전척에 따라서 일정한 중량에 도달하면 연신한다. 이때문에 단결정의 중량이 계합부재에 부하되고, 유지기구의 계합부재는 단결정의 계합부재를 확실하게 계합·파지하게 된다. 이와 같이 유지기구가 단결정의 계합단부를 계합부재로 파지하면 유지기구는 금속챔버에 회전이 자유롭게 지지되어 있는 것이므로 인상수단과 같은 속도로 회전한다. 더욱이 후술하는 바와 같이, 유지기구는 종결정 홀더의 외주에 설치된 림에 의해 지지되어 인상되는 것이므로 계합단부를 계합·파지한 후는 유지기구는 인상수단과 동조하여 회전하면서 인상된다. 이하 본 발명의 제3인상장치의 구체적인 구성예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 12는 제3인상장치의 전체 구성예를 설명하는 종단면도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 금속챔버(53) 내의 중심위치에는 도가니(1)가 설치되고, 그 내부에는 원료로 되는 다결정 실리콘이 용융된 용융액(2)이 유지되어 있다. 도가니(1)의 위쪽에는 종결정 홀더(10), 유지기구(11)가 배치되고, 또 위쪽에는 실리콘 단결정(3)을 회전시키면서 인상하는 인상수단(52)이 설치된다.

인상수단(52)에는 와이어(51)가 수직으로 설치되어 있고, 그 하단에는 종결정 홀더(10)가 설치되어 있다. 또 인상수단(52)은 인상과정에서 종결정을 일정 속도로 회전시키기 위해 도시하지 않은 구조에 따라 소정 방식으로 회전된다. 이때문에 종결정 홀더(10)에 지지되어 인상수단(15)에 의해 인상되는 종결정은 회전하면서 상승하게 된다. 또 종결정 홀더(10)는 종결정의 육성에 따라서 연신하는 구조로 되어 있다.

도 13의 (a) 및 (b)는 종결정 홀더의 구조를 설명하는 종단면도로서, (a)는단결정의 중량이 기준치 이하인 경우를, (b)는 단결정의 중량이 기준치 이상에서 종결정 홀더가 연신한 경우를 도시하고 있다. 와이어(51)의 선단에 설치된 종결정 홀더(10)는 상부 홀더(10a)와 하부 홀더((10b)가 미끄러질 수 있는 구조로 되어 있고, 양자는 탄성 스프링, 구체적으로는 사전에 압력을 채운 압축 스프링(10c)에 의해 일정 길이로 유지되어 있다. 그러나 종결정 홀더(10)에 기준치를 넘는 하중이 부하되면 압축 스프링(10c)이 압축되어 상부 홀더(10a)와 하부 홀더(10b)가 미끄러져 종결정 홀더(10)가 직접 연신하게 된다. 또 상부 홀더(10a)에 설치된 림(10d)의 외경은 유지기구(11)의 중심에 설치된 인상구멍(11a)의 내경보다 큰 지름이기 때문에, 종결정 홀더의 림(10d)은 유지기구(11)를 들어 올리는 수단으로서 작용한다.

유지기구(11)는 금속챔버(53)의 내주면에 설치된 대기위치받이(54)에 의해서 회전이 자유롭게 지지되도록 이루어져 있다. 즉, 대기위치받이(54)의 위쪽 내주면에 자석(55)을 배치하고, 이들에 대향하도록 수용 레버(56)를 통하여 유지기구의 아래쪽 외주면에도 링 모양의 자석(55)을 배치시켜, 유지기구(11)가 수용 레버(56)를 통하여 자기부상하는 구조로 이루어져 있다. 계합부재(15)는 유지 홀더의 내면 하단부에 설치된다. 또 도 12의 참고도에 도시한 바와 같이, 수용 레버(56)는 선회식이어서 레버를 선회시킴으로써 유지기구(11)(같은 참고도에서는 유지기구로서 유지 홀더(12)를 나타낸다)는 대기위치받이(53) 및 링 모양의 자석(55)에 제한되지 않고 승강할 수 있다.

제3인상장치에서 유지기구에 설치되는 계합부재의 구조는 상기 도 7에 의해설명할 수 있다. 계합부재는 유지 홀더(12)의 내면 하단부에 설치되고, 복수의 클램프 레버(15)가 회전이 자유롭게 축으로 지지된다. 이때문에 클램프 레버(15)는 유지 홀더(12) 쪽에 설치된 지점을 중심으로 하여, 위쪽을 향해서 거의 수직 상태까지 선회가 가능하지만, 일단 아래쪽을 향해서 부하가 가해지면 셀프 클램핑 기능에 의해서, 클램프 레버(15)는 단결정의 계합단부를 충분히 계합·파지할 수 있다. 특히 도 7에 도시한 클램핑 기능은 단순하고, 또 클램프 레버의 끝면에서 단결정을 클램핑하므로 단결정 계합단부의 경사부 길이를 비교적 짧게 할 수 있다.

유지기구에 설치되는 다른 계합부재로서 상기 도 3에 도시한 구조의 계합부재을 사용할 수 있다. 즉 1개의 클램프 돌기(13)에 대하여 상하 2개의 클램프 레버(14)에 의해 구성된다. 링크 레버(14)의 유지 홀더(12)에의 설치는 회전이 자유롭게 축으로 지지되어 있으면 좋다. 또 클램프 돌기(13)과 링크 레버(14)의 설치도 회전이 자유롭게 축으로 지지되어 있으면 좋다. 또 상하 2개의 링크 레버(14)의 접속부 내 적어도 1개소에 핀(34)보다 내경이 큰 긴구멍(35)을 설치함으로써 클램프 돌기(13)의 계합면이 계합단부에 정합하도록 하면 더욱 좋다.

계합부재로서 상기 도 7 및 도 3에 도시한 구조를 채용할 경우, 유지 홀더(12)의 내면 원주에 설치되는 계합부재의 수는 복수로 하지 않으면 안되며, 전술한 바와 같이 단결정의 계합단부가 고르지 못한 형상이나 인상위치의 어긋남을 해소하는 데에는 3개 이상 설치하는 것이 바람직하다.

다음에 구체적인 조작 순서를 설명한다. 단결정의 인상 개시 때에는 유지기구(11)는 금속챔버(53)의 내주면에 설치된 대기위치수용(54)에 의해 자기부상 되고, 회전이 자유롭게 축으로 지지된 상태에서 대기한다. 한편 인상수단(52)에 의해 위로 감긴 와이어(51)의 선단에 설치된 종결정 홀더(10)에 종결정(9)을 설치하고, 이 종결정(9)을 실리콘 용융액(2)의 액면 중심부에 접촉시킨다. 그후 인상수단(52)을 작동시켜 종결정(9)을 회전시키면서 천천히 상승시키고, 대쉬넥(8)을 형성시킨다. 다음에 단결정의 인상속도를 지연시켜서 단결정의 직경을 증대시켜 대경부(7)를 형성하고, 그 후 단결정의 직경을 서서히 작게 하고 잘록부(5)까지 가늘게 해서 단면 형상이 역원추 모양으로 되는 계합단부(6)를 형성한다.

계합단부(6)를 형성한 후, 다시 단결정의 직경을 증대시켜서 쇼울더(4)를 형성하고, 그후 인상속도, 회전속도를 정상 조건으로 조정해서 소정 직경의 단결정 본체(3)를 인상으로 이행한다.

소정 직경의 단결정 인상에 이행 후, 인상의 진척에 따라서 단결정의 계합단부(6)가 상승하여, 위쪽에서 대기하고 있던 유지기구(11)와 접촉한다. 이때 전술한 바와 같이, 단결정의 대경부(7)에 접촉하는 클램프 레버(15)는 밀어 올려져 개방되어 대경부(7)를 통과시킨다. 계합단부의 대경부(7)가 통과 후, 유지기구(11)의 클램프 레버(15)는 자중에 의해 단결정의 계합단부의 형상에 따라서 닫힌 상태로 된다.

더욱이 단결정 인상이 진척되면 대쉬넥(8)에서 부담하는 중량이 증가하는데, 그 강도 한계에 도달하기 전에 밀어 올려지는 단결정의 중량이 기준치에 도달한 시점에서, 종결정 홀더(10)에 내장된 압축 스프링이 변형되게 된다. 압축 스프링(10c)이 기준치 이상 중량의 단결정에 의해 압축되어 상부 홀더(10a)와 하부홀더(10b)가 미끄러져 종결정 홀더(10)가 연신하게 된다. 이때문에 단결정의 중량이 직접적으로 계합부재(15)에 부하되어, 유지기구의 계합부재는 단결정의 계합단부를 확실하게 계합·파지한다.

이때 유지기구는 금속챔버에 회전이 자유롭게 지지되어 있는 것이므로 계합단부를 계합·파지한 후는 이 단결정의 계합단부를 통하여 일체가 되고, 인상수단과 같은 속도로 회전한다. 한편 본 발명장치에서는 종결정 홀더(10)에 설치된 림(10d)의 외경은 유지기구의 중심에 설치된 인상구멍(11a)의 내경보다 큰지름으로 되도록 구성되어 있는 것이므로, 더욱 종결정 홀더가 인상수단으로 인상되어 상승하든지, 또는 더욱 압축 스프링이 변형하여 연신함으로써 상부 홀더(10a)에 설치된 림(10d)에서 유지기구(11)를 지지하는 것으로 된다. 따라서 유지기구가 단결정의 계합단부를 계합·파지하고, 더욱이 상부 홀더에 의해 지지된 후에는 유지기구는 인상수단과 동조하여 회전하면서 인상되는 것으로 된다.

본 발명의 단결정 인상장치에서는, 단결정에 계합단부를 형성하는 인상수단과, 그 단결정의 계합단부를 파지하는 유지기구로 구성되어, 인상의 진척에 따라서 단결정의 중량이 증가함에 의해 대쉬넥크부에 부담이 되는 하중의 한계에 도달하기 전에 유지기구에 의해 단결정의 유지를 이행한다. 이때문에 대중량의 단결정을 인상하는 경우에도 단결정의 계합·파지는 확실하게 되어, 낙하사고를 발생하는 일이 없이 단결정을 안전하게 제조할 수 있다.

따라서 본 발명의 단결정 인상장치는 반도체 제조의 효율화에 대응한 인상기술에 적합한 것이며, 반도체용 실리콘 단결정의 제조분야에 이용할 수 있다.

Claims (13)

1. 회전되면서 인상되는 단결정에 역원추 모양의 계합단부(係合段部)를 형성시키는 와이어식 주 인상수단과, 그 단결정의 계합단부를 계합부재를 통하여 파지(把持)하는 유지기구와, 이 유지기구를 승강시키는 와이어식 부 인상수단을 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 부 인상수단은 유지기구의 경사방지수단을 통하여 유지기구를 승강시키고, 상기 주 인상수단의 인상속도와 동조(同調)하여 상기 유지기구를 상승시키는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주 인상수단, 부 인상수단 중 한쪽 구동모터를 속도제어 방식으로 하고, 다른 쪽 구동모터는 장력제어방식으로 하는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
3. 회전되면서 인상되는 단결정에 역원추 모양의 계합단부를 형성시키는 주 인상수단과, 그 단결정의 계합단부를 계합부재를 통하여 파지하는 유지기구와, 상기 주 인상수단의 인상속도와 동조하여 이 유지기구를 승강시키는 부 인상수단을 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 유지기구에는 단결정 계합단부의 형상에 정합(整合)하고, 링크 레버(link lever) 또는 클램프 레버(clamp lever)의 작용에 의해 셀프 클램핑(self clamping) 기능을 가지는 계합부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 계합부재의 계합면에는 다수의 톱니모양 또는 물결모양의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 주 인상수단 및 부 인상수단은 와이어의 감아 올림, 감아 내림에 의해 독립하여 승강이 가능하게 하고, 다시 부 인상수단은 유지기구의 경사방지수단을 통하여 유지기구를 승강시키는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 주 인상수단 및 부 인상수단은 볼스크류의 선회작용에 의해 독립해서 승강할 수 있는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
7. 회전되면서 인상되는 단결정에 역원추 모양의 계합단부를 형성시키는 주 인상수단과, 그 단결정을 파지하는 유지기구와, 상기 주 인상수단의 인상속도와 동조하여 이 유지기구를 승강시키는 부 인상수단을 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 유지기구에는 그 승강에 따라서 소정의 승강 위치에서 상하로 움직이는 푸쉬 로드와, 이 푸쉬 로드의 상승 동작에 의해 선회하여 상기 단결정의 계합단부를 계합·파지하는 계합부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 주 인상수단 및 부 인상수단은 와이어의 감아 올림, 감아 내림에 의해 독립해서 승강이 가능하게 하고, 다시 부 인상수단은 유지기구의 경사방지수단을 통하여 유지기구를 승강시키는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 주 인상수단 및 부 인상수단은 볼스크류의 선회작용에 의해 독립해서 승강할 수 있는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
10. 종결정 홀더에 지지된 단결정을 회전하면서 인상하여 역원추 모양의 계합단부를 형성하는 인상수단과, 그 단결정의 계합단부를 계합부재를 통하여 파지하는 유지기구와, 이들을 수납하는 금속챔버를 구비하는 단결정 인상장치에 있어서, 상기 종결정 홀더는 단결정의 육성에 따라서 연신(延伸)하는 구조를 가지고, 다시 상기 유지기구는 단결정의 계합단부를 계합부재로 파지한 후 종결정 홀더에 동조하여 회전하면서 인상되는 구조인 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 종결정 홀더는 상부 홀더와 하부 홀더가 미끄러질 수 있는 구조를 가지고, 그들의 내부에 탄성 스프링을 내장한 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 유지기구의 아래쪽 외주면에는 자석을 배치하고, 이것들에 대향하는 금속챔버의 위쪽 내주면에도 자석을 배치하여, 유지기구가 자기(磁氣)부상하는 구조인 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 유지기구에는 단결정 계합단부의 형상으로 정합하며, 링크 레버 또는 클램프 레버의 작용에 의해 셀프 클램핑 기능을 가지는 계합부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 인상장치.