KR100526657B1 - 단결정 인상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 인상 중의 단결정을 그리퍼로 파지할 때에 단결정의 자체 중량의 이동을 유연하게 실행하여, 자체 중량 이동 후의 인상 구동을 단일 구동원으로 실행하고, 모든 구동 장치를 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 배치하여 단결정의 오염, 유전위화(有轉位化)를 방지하는 것을 목적으로 하며, 시드 결정(3)의 아래쪽의 직경 확대부(5)를 아래쪽으로부터 지지하는 지지체(70)가 설치되고, 지지체(70)에는 슬릿(74)을 사이에 끼워 외주부와 연통되어 있는 관통 구멍(73)이 설치되며, 모터(40)에 의해 비(非) 지지 위치와 지지 위치의 사이에서 수평 방향으로 회전 가능하다. 지지체(70)를 시드 결정 호울더(2)에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 시드 결정 인상 수단(20)의 동력을 전달함으로써 지지체(70)를 시드 결정 호울더(2)와 일체적으로 상하 이동하도록 구성하고, 또한 이것들의 구동원을 단결정을 격납하는 진공 챔버(18)의 외부에 배치하고 있다.

Description

단결정 인상 장치{SINGLE CRYSTAL PULLING APPARATUS}

본 발명은, 인상(引上) CZ(Czochralski)법에 의해 Si(실리콘)의 무전위(無轉位)의 단결정(單結晶)을 제조하기 위한 단결정 인상 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인상 CZ법에 의한 단결정 제조 장치에서는, 고내압(高耐壓) 기밀(氣密) 챔버(chamber) 내를 10 토르(torr) 정도로 감압하여 신선한 Ar(아르곤) 가스를 흐르게 하는 동시에, 챔버 내의 아래쪽에 설치된 석영 도가니 내의 다결정(多結晶)을 가열하여 용융(溶融)하고, 이 용융액의 표면에 시드 결정(seed crystal: 종결정(種結晶))을 위로부터 침지(浸漬)하여, 시드 결정과 석영 도가니를 회전, 상하 이동시키면서 시드 결정을 인상함으로써, 시드 결정의 아래에 상단(上端)이 돌출된 원추형의 상부 콘(cone)부와, 원통형의 동체부와 하단(下端)이 돌출된 원추형의 하부 콘부로서 이루어진 단결정(소위 잉곳(ingot))을 성장시키도록 구성되어 있다.

또한, 이 성장 방법으로서, 시드 결정을 용융액의 표면에 침지하였을 때의 열충격에 의해 시드 결정에 발생하는 전위(轉位)를 제거(무전위화)하기 위해서, 시드 결정을 용융액의 표면에 침지한 후, 인상 속도를 비교적 빠르게 함으로써, 시드 결정 보다 소직경(小直徑)의, 예컨대 직경이 3∼4mm의 넥(neck)부를 형성한 후에, 상기의 상부 콘부의 인상을 개시하는 대시(Dash)법이 공지되어 있다.

또한, 이 소직경의 넥부를 거쳐, 대직경(大直徑), 대중량(150∼200kg이상)의 단결정을 인상할 수 없으므로, 예컨대 일본국 특공평 5-65477호 공보에 나타내는 바와 같이, Dash법에 의해 소직경의 넥부를 형성한 후, 인상 속도를 비교적 느리게 하여 대직경을 형성하고, 이어서 인상 속도를 비교적 빠르게 하여 소직경을 형성함으로써, 「구(球) 형상의 잘록부」를 형성하고, 이 잘록부를 그리퍼(gripper)로 파지(把持)함으로써 대직경, 고중량의 단결정을 인상하는 방법을 제안하고 있다. 또한, 잘록부를 파지하는 종래의 장치로서는, 상기한 공보 이외에, 예컨대 일본국 특공평 7-103000호 공보, 특공평 7-515호 공보에 나타낸 것이 있다.

또한, 그 밖의 종래 예로서는, 예컨대 일본국 특개평 5-270974호 공보, 특개평 7-172981호 공보에 나타낸 바와 같이, 상기 「잘록부」를 형성하지 않고 동체부를 그대로 파지하는 방법이나, 특개소 63-252991호 공보, 특개평 5-270975호 공보에 나타낸 바와 같이, 상기 「구 형상의 잘록부」 대신에, 상부 콘부와 동체부 사이에 동체부 보다 직경이 큰 「환상(環狀)의 잘록부」를 형성하여, 이 「환상의 잘록부」를 파지하는 방법을 제안하고 있다.

그러나, 단결정의 인상 공정은 외부로부터의 진동에 대단히 민감하여, 용이하게 다결정화되기 쉬운 공정이다. 따라서, 단결정을 인상함에 있어, 교란을 부여함이 없이, 또한 결정의 자체 중량을 넥부로부터 잘록부 등의 파지 위치에 어떻게 원활하고 또한 유연하게 이동시킬 것인가 라는 점이 문제로 되어 있다. 또한, 인상 노(爐) 내는 고온이므로, 파지 기구 등에 내열성이 요구되며, 더욱이 미소한 입자(분진)의 혼입은 결정 품질을 열화(劣化)시키므로 극력 배제시키지 않으면 안된다. 종래의 기술에서는 이들 문제 모두를 명확하게 해결하고 있는 것은 없다. 일본국 특개평 5-270974호 공보, 특개평 5-270975호 공보, 특개평 5-301793호 공보에서는, 시드 결정의 인상 기구와 파지 장치의 인상 기구는 상이한 구동원(驅動源)으로서 이루어지고, 이것들을 어떻게 동기 운전시킬 것인가의 개시(開示) 또는 시사(示唆)가 없다.

일본국 특개평 9-2893호 공보에서는, 시드 결정의 인상 기구와 파지 장치의 인상 기구는 상이한 구동원으로서 이루어지고, 이것들은 동기 운전 또는 독립하여 운전하는 취지의 개시가 있으나, 동기 운전의 경우 그 제어 공정이 복잡하고, 제어에 필요한 장치도 복잡하고, 또한 고 비용이 든다. 또한, 일본국 특공평 7-515호 공보에서는, 파지 장치를 단결정의 잘록부에 맞물리기 위한 상하 이동 기구가 시드 결정의 인상 기구를 형성하는 축에 설치되며, 맞물린 후는 시드 결정의 인상 기구의 제어만으로 파지 장치도 시드 결정과 동기해서 인상하는 구성을 개시하고는 있으나, 맞물림부를 정지시키기 위한 유효한 수단에 관한 개시나 시사가 없어, 실현성이 적다고 말하지 않을 수 없다. 또한, 일본국 특공평 7-515호 공보 및 특개평 7-172981호 공보에서는, 구동 기구 등의 금속끼리가 접촉하는 나사부나 기계 구동부를 고온의 인상 노 내에 배치하고 있으므로, 내열 대책이 곤란하든가, 고온하에 있어서 기계적 기구가 충분히 기능하지 않는 일이 있는 등의 불합리가 있을 뿐만 아니라, 기계적 접촉 부분으로부터 발생하는 입자에 의한 악영향을 받기 쉬워서 단결정의 인상이 저해되는 일이 있다고 하는 문제점이 있다.

또한, 일본국 특개평 9-2893호 공보에서는, 구동 기구를 모두 진공 챔버의 외부에 배치하여, 고온하의 환경 및 인상 노 내로의 입자의 혼입 문제를 회피하고, 또한 시드 결정의 인상 속도와 파지 기구의 인상 속도를 동기 제어함으로써, 상기 종래의 문제점을 모두 동시에 해결하려고 하는 시도가 이루어져 있다. 그러나, 이 동기 제어는, 시드 결정의 인상용 와이어(wire)를 감는 와이어 드럼(wire drum)과 파지 수단이 연결된 인상 드라이브(drive)의 2개의 인상 속도를 상호 조정함으로써 실현시키고 있는 것이며, 제어 기구와 제어 공정이 복잡하여 장치의 설계, 제조의 비용이 높고, 또한 정비를 용이하게 실행하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.

상기 발명의 목적이나 특징은, 다음 내용의 첨부 도면에 따라 설명하는 실시형태에 의해 더욱 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제1실시형태를 모식적(模式的)으로 나타낸 부분 단면도.

도 2는 도 1 중의 인상 축에 설치된 완충 장치의 일례(一例)의 단면도.

도 3은 도 1 중의 인상 축에 설치된 완충 장치의 다른 예의 단면도.

도 4는 도 1 중의 인상 축에 설치된 완충 장치의 또 다른 예의 단면도.

도 5는 도 4 중의 A-A'선에 따라 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제2실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

도 7은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제3실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

도 8은 도 7 중의 B-B'선에 따라 나타낸 단면도이며, 실선과 점선으로 회전 이동의 형태를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제4실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

도 10은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제5실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

도 11은 도 10 중의 II-II' 선에서의 단면도.

도 12는 제5실시형태에 있어서의 암(arm)과 공기 실린더의 관계를 나타낸 사시도.

도 13은 제5실시형태에 있어서의 공기 실린더와 직경 확대부와의 관계를 나타낸 단면도.

도 14는 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제6실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

도 15는 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제7실시형태를 모식적으로 나타낸 부분 단면도.

본 발명은 상기 종래의 문제점에 비추어, 인상 중의 단결정을 그리퍼로 파지할 때에 인상 중의 단결정이 다결정화되는 것을 방지할 수 있고, 또한 단결정을 인상함에 있어, 결정의 자체 중량을 넥부로부터 잘록부 등의 파지 위치에 원활하고 또한 유연하게 이동시킬 수 있으며, 또한 고온하의 영향 및 입자 혼입의 문제를 회피한 단결정 인상 장치를 비교적 간단한 구성과 저(低) 비용으로 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부에 맞물리는 파지 부재를 시드 결정 호울더(holder)에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 파지 부재를 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동하도록 구성하는 동시에, 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 각각의 구동 기구를 배치하고 있다.

본 발명의 그밖의 형태에서는, 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부를 아래쪽으로부터 지지하여 올려 놓음으로써 직경 확대부를 지지하는 접시 형상 부재로서의 지지대를 사용하고, 이 지지대를 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하며, 또한 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 지지대를 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동하도록 구성하는 동시에, 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 각각의 구동 기구를 배치하고 있다.

즉, 본 발명에 의하면, 용융 결정을 지지할 수 있는 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더를 회전시키는 회전 수단과, 상기 시드 결정 호울더를 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과, 상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있어, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단(下端)을 파지하기 위하여 선단(先端)이 개폐 가능한 파지 부재와, 상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단을 폐쇄하였을 때 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하도록 상기 직경 확대부의 아래쪽 부분에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 의하면, 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과,상기 축을 회전시키는 회전 수단과, 상기 축를 속도 제어하면서 인상함으로써, 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과, 상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있어, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하기 위해서 선단이 개폐 가능한 파지 부재와,상기 파지 부재를 상기 축에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과, 상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하도록 상기 직경 확대부의 아래쪽 부분에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 의하면, 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더를 회전시키는 회전 수단과.상기 시드 결정 호울더를 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과, 상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동할 수 있어, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 아래쪽으로부터 지지하기 위해서, 상기 잘록부를 통과시키는 관통 구멍을 구비하고, 또한 상기 잘록부를 상기 관통 구멍으로 안내하기 위하여 상기 관통 구멍을 외주부(外周部)와 연통시키는 슬릿(slit)이 설치된 지지대와, 상기 지지대를 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향 위치에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 지지대를 상기 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과, 상기 지지대를, 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하지 않는 제1위치와 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하는 제2위치와의 사이에서 이동시키는 지지대 이동 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.또한 본 발명에 의하면, 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과, 상기 축을 회전시키는 회전 수단과, 상기 축을 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과, 상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동할 수 있어, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 아래쪽으로부터 지지하기 위해서, 상기 잘록부를 통과시키는 관통 구멍을 구비하고, 또한 상기 잘록부를 상기 관통 구멍에 안내하기 위하여 상기 관통 구멍을 외주부와 연통시키는 슬릿이 설치된 지지대와,상기 지지대를 상기 축의 상하 방향 위치에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 지지대를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과, 상기 지지대를, 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하지 않는 제1위치와 상기 잘록부 및/또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하는 제2위치와의 사이에서 이동시키는 지지대 이동 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 측면에 맞물리는 파지 부재를 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써, 파지 부재를 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동하도록 구성하는 동시에, 각각의 구동 기구를 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 배치하고 있다.

즉, 본 발명에 의하면, 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더를 회전시키는 회전 수단과, 상기 시드 결정 호울더를 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동이 가능하여, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에, 또한, 직선 동체부의 위에 형성되는 일정한 직경을 갖는 직경 확대부의 측면을 파지하기 위해서 선단이 개폐 가능한 파지 부재와, 상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과, 상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때, 상기 직경 확대부의 측면을 파지하도록 상기 직경 확대부의 측면에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.

또한 본 발명에 의하면, 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과, 상기 축을 회전시키는 회전 수단과, 상기 축을 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과, 상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하여, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에, 또한, 직선 동체부의 위에 형성되는 일정한 직경을 갖는 직경 확대부의 측면을 파지하기 위해서 선단이 개폐 가능한 파지 부재와, 상기 파지 부재를 상기 축에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과, 상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때, 상기 직경 확대부의 측면을 파지하도록 상기 직경 확대부의 측면에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고, 상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치를 제공한다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 한 실시형태 및 그 인상 공정을 나타낸 설명도이다. 도 1에 있어서, 인상 축(1)의 선단에는 시드 결정 호울더(2)가 부착되고, 시드 결정 호울더(2)에는 시드 결정(3)이 부착된다. 축(1)은 정지 부분이며, 또한 성장시키는 단결정(7)과 석영 도가니(10)를 격납하는 진공 챔버를 구성하는 기계식 챔버(18)에 대하여 상하 이동 가능한 제1구조체(24)에 설치된 모터(28)에 의해 회전 가능하게 배치되어 있다. 제1구조체(24)는 암나사가 내부에 설치되어 있는 나사부(26)(너트부)를 구비하고, 이 나사부(26)는 기계식 챔버(18)에 부착되어 있는 제1모터(20)에 의해 회전되는 수나사 부착 로드(rod)(22)와 나사 결합되어 있다. 따라서, 제1모터 (20)의 회전에 의해, 제1구조체(24), 및 이것에 부착되어 있는 모터(28)와 축(1)은 석영 도가니(10)에 대하여 상하로 이동 가능하다.

축(1)의 도중에는 결정 중량 이동 기구로서 기능하는 완충 장치(60)가, 축 (1)의 상하의 회전을 전달하는 형태로 설치되어 있다. 완충 장치(60)의 구성에 대해서는 나중에 설명한다. 제1구조체(24)에는 수나사 부착 로드(32)의 하단이 고정되어 있어서, 수나사 부착 로드(32)는 제2구조체(34)에 설치되어 있는 암나사가 내부에 설치되어 있는 나사부(36)에 나사 결합되어 있다. 수나사 부착 로드(32)는 제2구조체(34)에 설치되어 있는 제2모터(30)에 의해 회전 가능하며, 그 회전에 의해, 제2구조체(34)는 제1구조체(24)에 대하여 상하로 이동 가능하다. 또한, 제2구조체(34)에는 수나사 부착 로드(42)의 하단이 고정되어 있어서, 수나사 부착 로드(42)는 제3구조체(44)에 설치되어 있는 암나사가 내부에 설치되어 있는 나사부(46)에 나사로 결합되어 있다. 수나사 부착 로드(42)는 제2구조체(44)에 설치되어 있는 제3모터(40)에 의해 회전 가능하며, 그 회전에 의해, 제3구조체(44)는 제2구조체(34)에 대하여 상하로 이동 가능하다.

제2구조체(34)는, 아래쪽으로 신장하여 배치된 신장부(38A)와, 그 하단으로부터 수평 방향으로 신장하여 배치되고, 중앙에 원형 구멍을 갖춘 평판부(38B)를 구비하고 있으며, 이것들은 제2구조체(34)와 일체로 이루어져 상하 이동하는 것이다. 또한, 제3구조체(44)는, 아래쪽으로 신장하여 배치된 신장부(48A)와, 그 하단으로부터 수평 방향으로 신장하여 배치되고, 중앙에 원형 구멍을 갖춘 평판부(48B)를 구비하고 있으며, 이것들은 제3구조체(44)와 일체로 이루어져 상하 이동하는 것이다. 평판부(38B, 48B)의 중앙 구멍에는 각각 축(1)의 외주(外周)에 동축(同軸)으로 형성된 동축 실린더(50, 54)가 삽입되어 있다. 실린더(50)는 그 상부 플랜지부(50A)가 볼베어링(52)을 사이에 끼워 평판부(38B)의 상면(上面)에 회전 가능하게 배치되고, 한편, 실린더(54)는 그 상부 플랜지부(54A)가 볼베어링(56)을 사이에 끼워 평판부 (48B)의 상면에 회전 가능하게 배치되어 있다. 실린더(50)의 외주부는 기계식 챔버 (18)의 상단에 설치되어 있는 중앙 구멍에 대하여 볼베어링(57)을 사이에 끼워 회전 운동 가능하게 되어 있으며, 또한 밀봉 부재(59)로써 기계식 챔버(18)의 내부는 진공 또는 불활성 가스가 기밀(氣密)로 유지된다. 또한, 축(1)과 실린더(54), 실린더 (54)와 실린더(50) 사이의 공간도 모두 도시(圖示) 생략한 밀봉 부재에 의해 기밀로 유지된다.

실린더(50)의 아래쪽에는, 그 아래쪽 플랜지부(50B)에 파지 암(arm)(12)의 상단이 피벗(pivot)(12A)으로써 회전 운동 가능하게 부착되어 있다. 파지 암(12)의 하단은 L자 형상으로 되어서, 그 선단은 직경 확대부(5)를 파지하는 발톱부(pawl) (13)를 구성한다. 파지 암은 도면에서는 2개를 도시하고 있으나, 필요에 따라서 3개이상 설치할 수 있으며, 그 발톱부(13)로써 직경 확대부(5)의 하단을 주위로부터 둘러싸도록 파지할 수 있다. 또한, 발톱부(13)의 선단을 넓혀서, 직경 확대부(5)를 양측으로부터 지지하는 구성의 경우는, 암(12) 및 그 발톱부(13)는 2개라도 충분히 기능할 수 있다. 실린더(54)의 아래쪽에는, 그 아래쪽 플랜지부(54B)에 연결 부재 (58)의 상단이 피벗(58A)으로써 회전 운동 가능하게 부착되어 있다. 연결 부재(58)의 하단은 파지 암(12)의 중앙 보다 약간 위쪽 부근에 피벗(12B)으로써 회전 운동 가능하게 부착되어 있다. 또한, 기계식 챔버(18)의 상부에 배치되어 있는 각각의 기구나 부재는 모두, 진공 챔버의 밖이며, 따라서, 가동부의 운동에 의한 진공 챔버(기계식 챔버)(18) 내로의 분진의 영향을 극히 적게할 수 있다.

축(1)의 도중에 설치되어 있는 완충 장치(60)의 구성에 대하여 도 2∼도 5에 의해서 설명한다. 도 2, 도 3, 도 4는 각각 완충 장치(60)의 상이한 실시형태를 나타낸 것으로, 이것들을 60A, 60B, 60C로 나타낸다.

먼저 도 2∼도 4의 공통의 구성으로서, 도 1에서 도시되어 있는 축(1)의 위쪽 부분을 1A, 아래쪽 부분을 1B로 나타내고, 축(1)의 위쪽 부분(1A)의 하단에는 아래쪽에 구멍이 있는 상자 형상체(62)가 설치되어 있다. 축(1)의 아래쪽 부분(1B)의 상단에는 단면이 T자 형상의 플랜지부(1C)(도 4에서는 1D)가 설치되어 있으며, 이 플랜지부(1C)는 상자 형상체(62)의 내부에 유지되어 있다. 도 2의 구성에서는 플랜지부(1C)의 하단과 상자 형상체(62)의 내부 저면(底面)과의 사이에 탄성 부재로서의 압축 고무 블록(64)이 배치되어 있다. 도 3의 구성에서는 플랜지부(1C)의 상단과 상자 형상체(62)의 내부 상면과의 사이에 탄성 부재로서의 인장(引張) 스프링(코일 스프링)(66)이 배치되어 있다. 도 4의 구성에서는 플랜지부(1D)의 내부와 상자 형상체(62)의 내부 상면 벽부의 내부에 각각 양단(兩端)이 매입된 탄성 부재로서의 인장 고무 블록(68)이 배치되어 있다. 도 5는 도 4의 A-A'선에서의 단면도이며, 도 2, 도 3에 대하여도 마찬가지이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상자 형상체(62)의 아래쪽의 구멍을 획정(劃定)하고 있는 실린더부(63)에 설치된 홈(63M)에 축(1)의 아래쪽 부분 (1B)의 외주 일부에 축방향으로 설치된 돌기(突起)(1T)가 맞물려서, 회전력이 전달되며, 따라서, 축(1)의 위쪽 부분(1A)과 아래쪽 부분(1B)은 완충 장치 (60(60A, 60B, 60C))의 존재에 상관없이 동기 회전이 가능하다.

이어서, 도 1의 단결정 인상 장치의 동작에 대해서 설명한다. 단결정 본체 (7)를 제조하는 경우, 기계식 챔버(18) 내를 10 토르(torr) 정도로 감압하여 신선한 Ar(아르곤) 가스를 흐르게 하는 동시에, 기계식 챔버(18) 내의 아래쪽에 설치된 석영 도가니(10) 내의 다결정을 가열하여 용융한다. 인상의 준비가 완료되면, 우선, 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 축(1)을 도면 중의 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니(10) 내의 실리콘(Si) 용융액 (11)의 표면에 대하여 침지시켜서 친숙해지게 한다. 이 때, 암(12)은 선단이 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하고, 또한, 파지 암(12)의 선단은, 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 개방되어 있다(도 1의 상태).

이어서 소정의 시간이 경과된 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시켜, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 위쪽으로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm의 소직경인 넥부(4)를 형성시키고, 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 하여 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 형성시킨 후, 인상 속도를 비교적 빠르게 해서, 직경 확대부(5)의 아래에 잘록부(6)를 형성시키고, 이어서 결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다.

전술한 직경 확대부(5) 아래의 잘록부(6)를 파지하기 위한 2개 이상의 파지 암(12)과, 그 개폐를 위한 동력을 전달하는 연결 기구(58)가, 2개의 실린더(50, 54)에 의해 회전됨으로써, 직경 확대부(5)와 함께 회전하도록 배치되어 있다. 파지 암(12)은 그 선단이 잘록부(6)를 파지하기 위해서 개폐 가능한 동시에, 파지 상태에서 잘록부(6)를 인상하기 위하여 제2구조체에 의해 상하 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 파지 암(12)을 개폐시키는 연결 기구(58)와 그 접속되어 있는 실린더 (54)는 제3구조체(44)에 의해 상하 이동 가능하다. 또한, 파지 암(12)의 선단의 발톱부(13)는, 발톱부(13)가 인상 중인 직경 확대부(5)가 접촉되었음을, 예컨대 실린더(50), 암(12), 발톱부(13), 단결정(7)을 사이에 끼워 구성된 전류 회로에 있어서의 전류를 검출 회로에 접속하여 검출할 수 있다. 또한, 발톱부(13)에 직경 확대부(5)의 하중이 걸렸음을 검출하기 위한 중량 부하 검지 방식 센서를 실린더 (50)에 부착할 수 있다. 이러한 검출 회로나 센서에 의한 검출에 의해, 제2구조체를 상하로 이동시키는 제2모터를 제어하여, 암(12)을 인상하는 속도를 제어하는 것이 가능하다.

이 인상 중에, 직경 확대부(5)가 소정의 높이까지 상승되면, 파지 암(12)의 선단이 직경 확대부(5)의 아래쪽에 위치하도록, 제2모터(30)를 운전하여 제2구조체 (34)를 하강시켜 소정의 위치에서 제2모터(30)를 정지시킨다. 이어서, 파지 암(12)의 선단의 발톱부(13)가 폐쇄되도록 제3모터(40)를 운전하여 제3구조체(44)를 상승시킨다. 그 결과, 파지 암(12)의 선단의 발톱부(13)는 직경 확대부(5)의 아래쪽으로 들어간다. 이 상태에서 제3모터(40)를 정지시키고, 이어서 제2모터(30)를 운전하여, 폐쇄 상태의 암(12)을 미동(微動)하여 상승시킨다. 이렇게 해서 발톱부(13)가 잘록부(6) 또는 직경 확대부(5)의 하단에 접촉하면, 제2모터(30)를 즉시 정지시킨다. 이 상태에서 발톱부(13)는 직경 확대부(5)를 파지하고 있다. 이 단계에서, 결정 본체 부분(7)이 이 파지에 의한 진동 등에 의해 다결정화되지 않도록, 파지 후의 단결정 하중의 이동을 원활하고, 또한 유연하게 실행할 필요가 있다. 도 1의 실시형태에서는, 완충 장치(60)가 인상 축(1)에 설치되어 있으므로, 이 이동이 충격을 동반하지 않고 실행될 수 있다.

또한, 직경 확대부(5)를 파지함에 있어, 제2모터(30)를 회전시켜서 실린더 (50)를 상승시켜, 파지 암(12)을 미동시키는 경우, 파지 암(12)은 제2구조체(34)와 함께, 즉 제1구조체(24) 및 인상 축(1)과 함께 상승하고 있으므로, 인상 축(1)의 상승 속도 보다 빠른 속도가 된다. 이렇게 해서 파지 암(12)의 발톱부(13)가 직경 확대부(5)를 파지하면, 제2모터(30)는 정지하고, 제2구조체(34)는 제1구조체(24)에 대하여 고정된다. 또한, 이에 앞서 발톱부(13)가 직경 확대부(5)의 아래쪽에 위치하도록 제3모터(40)가 운전된 후, 제3모터(40)는 회전을 정지하고, 제3구조체(44)는 제2구조체(34)에 대하여 고정되어 있다. 이 상태에서, 제1모터(20)에 의한 구동만으로 제1구조체(24), 제2구조체(34), 제3구조체(44)가 모두 일체로 되어서 상승한다. 따라서. 시드 결정(2)과 발톱부(13)는 완전히 동일한 속도로 상승하게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 검출 회로 또는 센서를 파지 암이 접속되는 실린더(50) 또는 발톱부(13)를 포함하는 부분에 설치하였으나, 시드 결정 승강 기구를 구성하는 축(1) 측에 설치한다거나, 또한, 파지 암(12)의 발톱부(13)가 직경 확대부 (5)에 접촉하는 위치 관계에 있는 것을, 비접촉형의 센서인, 광(光) 센서나, 촬영 장치와 화상 처리 장치를 조합한 장치 등으로써 검출하여, 파지 암(12)의 구동 타이밍을 결정하도록 해도 좋다.

이어서, 도 6에 의해 본 발명의 단결정 인상 장치의 제2실시형태에 대하여 설명한다. 제2실시형태는 제1실시형태의 변형예이며, 단결정의 직경 확대부(5)를 파지하는 암의 구성 및 그 개폐 기구가 제1실시형태의 형태와 상이하다. 또한, 축(1)의 회전 기구, 암의 회전 기구도 제1실시형태의 형태와는 상이하다.

이것들의 차이점을 중심으로 설명한다. 모터(20)는 기계식 챔버(18)에 탑재되고, 나사 부착 로드(22)를 회전시켜서 제1구조체(24)를 상하 이동시킨다는 점에서는 제1실시형태와 마찬가지이다. 인상 축(1)은 제1구조체(24)에 회전 운동 가능하게 부착되어, 모터(28A)의 동력을 벨트(28B)를 거쳐서 풀리(pulley)(28C)에 전달하여, 축(1)이 회전되는 구성으로 되어 있다. 제1구조체(24)에는 아래쪽으로 신장하는 나사 부착 로드(32)가 회전 가능하게 지지되고, 제2구조체(34)에 부착된 모터(30)에 의해 회전됨으로써, 제1실시형태와 마찬가지로 제2구조체(34)가 제1구조체(24)에 대하여 상하 이동한다. 제2구조체(34)에는 실린더(33)가 회전 가능하게 부착되어 있어서, 제2구조체에 탑재된 모터(31)로부터의 동력을 벨트(31B)를 거쳐서 받음으로써, 실린더(33)가 회전한다. 모터(28A)와 모터(31)는 도시 생략한 동기 제어 장치에 의해 제어되어서, 축(1)과 실린더(33)가 동기 회전한다.

실린더(33)의 내부에는, 축(1)에 대하여 그 반경 방향으로 이동 가능한 복수의 파지 암(35)이 지지되어 있다. 파지 암(33)은 제1실시형태에 있어서의 파지 암 (12)에 대응하는 것이며, 그 아래쪽 선단의 발톱부(13)가 폐쇄되었을 때 직경 확대부(5)를 파지하는 것이다. 또한, 파지 암(35)은 도 6에서는 2개이지만, 필요에 따라 증가시킬 수 있으며, 또한 발톱부를 넓히는 것도 제1실시형태와 마찬가지로 가능하다. 파지 암(35)은 그 상부에 있는 도시 생략한 구동 기구로서의 공기 실린더 또는 유압 실린더 등에 압력 가스 또는 압력 액체를 공급함으로써, 개폐된다.

이어서 도 7에 의해 본 발명의 단결정 인상 장치의 제3실시형태에 대하여 설명한다. 제3실시형태는 제1실시형태의 변형예이며, 단결정의 직경 확대부(5)를 지지하는 구성 등이 제1실시형태와 상이하다. 이것들의 상이한 점을 중심으로 설명한다. 모터(20)는 기계식 챔버(18)에 탑재되고, 나사 부착 로드(22)를 회전시켜서 제1구조체(24)를 상하 이동시키는 점에서는 제1실시형태와 마찬가지이다. 인상 축(1)은 제1구조체(24)에 회전 운동 가능하게 부착되고, 제1구조체(24)에 탑재된 모터(28)에 의해 축(1)이 회전하는 구성으로 되어 있다. 제1구조체(24)의 아래쪽에는, 축(1)에 고정되어서, 축(1)과 함께 회전하는 회전 기판(34A)이 설치되어 있다. 이 회전 기판(34A)은 제1실시형태에 있어서의 제2구조체(34)에 대응한다고도 생각되지만, 제1구조체(24)에 대하여는 항상 상하 방향의 위치는 일정하다는 점에서 상이하게 되어 있다.

회전 기판(34A)에는 모터(30)가 탑재되고, 나사 부착 로드(32)를 회전시키는 구성으로 되어 있다. 나사 부착 로드(32)는 회전 기판(34A)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하며, 또한 회전 가능하게 지지된 지지체 축(72)에 회전 가능하도록 지지된 암나사부(36)에 나사 결합되어 있다. 따라서, 회전 기판(34A)에 부착된 모터 (30)가 회전함으로써, 지지체 축(72)이 회전 기판(34A) 및 제1구조체(24)에 대하여 상하 이동한다.

지지체 축(72)은 기계식 챔버(18)의 상부에 베어링(82)을 사이에 끼워 회전 가능하게 부착되어 있는 회전 테이블(80)을 거쳐서 기계식 챔버(18)의 내부로 신장하고 있고, 그 하단에는 접시 형상 부재인 지지체(70)가 부착되어 있다. 도 8은 도 7 중의 B-B'에서의 단면도이다. 지지체(70)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 중앙에 관통 구멍(73)이 설치되고, 이 관통 구멍(73)은 관통하는 슬릿(74)을 통해서 외주부와 연통하고 있다. 지지체 축(72)은 모터 지지부(41)에 부착된 모터(40)에 의해 약 90도에 걸쳐서 회전 가능하며, 따라서, 지지체(70)는, 도 8에 실선으로 나타낸 비(非) 지지 위치로부터 점선으로 나타낸 지지 위치까지의 사이를 회전하여 이동할 수 있다. 슬릿(74)은 예정되는 직경 확대부(5) 아래쪽의 단결정의 직경 보다 크게 설계되며, 슬릿(74)을 통해서 지지체(70)가 직경 확대부(5) 아래쪽으로 들어갈 수 있다.

도 7에 있어서, 회전 기판(34A)에는 평형추(90)가, 그 조정 나사(92)와 함께 설치되며, 또한, 회전 테이블(80)에는 밀봉 부재(84, 86, 88)가 설치되어 있다. 또한, 인상 축(1)에는 제1실시형태와 마찬가지로, 완충 장치(60)가 설치되어 있다.

도 7의 제3실시형태는 다음과 같이 동작한다. 제1실시형태와 마찬가지로, 인상 준비가 완료되면, 우선, 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 축(1)을 도면 중 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니(10) 내의 실리콘 용융액(11)의 표면에 대하여 침지시켜서 친숙하게 한다. 이 때, 지지체 (70)는 선단이 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하며, 또한, 지지체 (70)는 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 도 8의 실선의 비 지지 위치에 있다.

이어서, 소정의 시간이 경과한 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시키고, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm인 소직경의 넥부(4)를 형성시키고, 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 해서 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 형성한 후, 인상 속도를 비교적 빠르게 해서, 직경 확대부(5)의 아래에 잘록부(6)를 형성시키고, 이어서 결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다.

이어서 모터(30)를 회전시켜서 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 아래쪽에 위치하는 높이로 한다. 그 후, 모터(40)를 회전시켜서, 지지체 축(72)을 도 8의 점선의 위치까지 회전시켜, 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 바로 아래에 위치하도록 한다. 이어서 모터(30)를 더욱 회전시켜서 지지체(70)를 상승시켜, 인상 축(1)의 상승 속도 보다 빠른 속도로 한다. 이렇게 해서 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 하단을 지지하면, 모터(30)를 정지시킨다. 그 후는, 모터(20)에 의해 제1구조체(24)와 회전 기판(34A)이 일체로 되어서 상승하므로, 시드 결정(2)과 지지체(70)는 완전히 동일한 속도로 상승하게 된다.

이어서 도 9에 의해 본 발명의 단결정 인상 장치의 제4실시형태에 대하여 설명한다. 제4실시형태는 제3실시형태의 변형예이며, 제3실시형태에 있어서의 회전 기판(34A)과 회전 테이블(80)을 일체화하여, 기계식 챔버(18) 대신에 상하 방향으로 신축이 자유로운 벨로즈 챔버(bellows chamber)(18A)를 사용한 점 등이 제3실시형태와 상이하다. 이것들의 상이한 점을 중심으로 설명한다.

모터(20)는 도시 생략한 정지 부재에 탑재되고, 나사 부착 로드(22)를 회전시켜서 제1구조체(24)를 상하 이동시키는 점은 제1실시형태와 거의 마찬가지이다. 단, 제1구조체(24)는 주로 3개의 부재(24A, 24B, 24C)로서 이루어지고, 나사부(26)를 2개 구비한 L자 형상부(24A)와, 복수의 고정 축(24B)을 사이에 끼워서 기판 (24C)에 접속되어 있다. 인상 축(1)은 제1구조체(24)의 기판(24C)에 회전 운동 가능하게 부착되며, 기판(24C)에 탑재된 모터(28)에 의해 축(1)이 회전하는 구성으로 되어 있다. 기판(24C)의 아래쪽에는, 축(1)과 일체적으로 접속되어서, 축(1)과 함께 회전하는 회전 테이블(80)(제3실시형태의 회전 기판(34A)과 회전 테이블(80)을 겸용한 것)이 설치되어 있다. 이 회전 테이블(80)은, 제1구조체(24)에 대해서는 항상 상하 방향의 위치는 일정하다.

회전 테이블(80)에는 모터(30)가 탑재되어, 나사 부착 로드(32)를 회전시키는 구성으로 되어 있다. 나사 부착 로드(32)는 회전 테이블(80)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하며, 또한 회전할 수 있도록 지지된 지지체 축(72)에 회전 가능하게 지지된 암나사부(36)에 나사 결합되어 있다. 따라서, 회전 테이블(80)에 부착된 모터(30)가 회전함으로써, 지지체 축(72)이 회전 테이블(80) 및 제1구조체(24)에 대하여 상하 이동한다. 회전 테이블(80)은 제1구조체(24)의 L자 부재(24A)의 상부에 베어링(82)을 사이에 끼워 회전 가능하게 부착되어 있다. 지지체 축(72)은 회전 테이블(80)을 사이에 끼워 벨로즈 챔버(18A)의 내부로 신장되어 있어, 그 하단에는 접시 형상 부재인 지지체(70)가 부착되어 있다. 지지체 (70)의 구성은 제3실시형태와 동일하며, 설명은 생략한다.

모터(40)에 의해 지지체 축(72)이 도 8의 화살표로 나타낸 바와 같이 회전함으로써, 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 아래쪽으로 들어갈 수 있다. 도 9에 있어서, 회전 테이블(80)에는 평형추(90)가, 그 조정 나사(82)와 함께 설치되고, 또한 밀봉 부재(84, 86, 88)가 제3실시형태와 마찬가지로 설치되어 있다. 또한, 인상 축(1)에는 제1실시형태와 마찬가지로, 완충 장치(60)가 설치되어 있다.

도 9의 제4실시형태는 다음과 같이 동작한다. 제3실시형태와 마찬가지로, 인상 준비가 완료되면, 우선, 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 축(1)을 도면 중의 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니 (10) 내의 실리콘 용융액(11)의 표면에 대하여 침지시켜서 친숙하게 한다. 이 때, 지지체(70)는 선단이 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하며, 또한, 지지체(70)는, 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 도 8의 실선의 비 지지 위치에 있다.

이어서 소정의 시간이 경과한 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시키고, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 위쪽으로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm인 소직경의 넥부(4)을 형성시키고, 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 해서 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 형성한 후, 인상 속도를 비교적 빠르게 해서, 직경 확대부(5)의 아래에 잘록부(6)를 형성시키고, 이어서 결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다.

이어서 모터(30)를 회전시켜서 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 아래쪽에 위치하는 높이로 한다. 그 후, 모터(40)를 회전시켜서, 지지체 축(72)을 도 8의 점선의 위치까지 회전시켜, 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 바로 아래에 위치하도록 한다. 이어서 모터(30)를 더욱 회전시켜서 지지체(70)를 상승시켜, 인상 축(1)의 상승 속도 보다 빠른 속도로 한다. 이렇게 해서, 지지체(70)가 직경 확대부(5)의 하단을 지지하면, 모터(30)를 정지시킨다. 그 후는, 모터(20)에 의해 제1구조체(24)와 회전 기판(34A)이 일체로 되어서 상승하므로, 시드 결정(2)과 지지체(70)는 완전히 동일한 속도로 상승하게 된다. 제4실시형태는, 벨로즈 챔버(18A)를 사용함으로써, 제3실시형태의 회전 기판(34A)과 회전 테이블(80)을 겸용하는 것을 가능하게 하고 있으며, 따라서, 단결정 인상 장치 전체의 높이를 제3실시형태에 비교해서 작은 치수로 억제할 수 있다.

도 10은 본 발명에 관한 단결정 인상 장치의 제5실시형태 및 그 인상 공정을 나타내는 설명도이다. 도 10에 있어서, 인상 축(1)의 선단에는 시드 결정 호울더 (2)가 부착되고, 시드 결정 호울더(2)에는 시드 결정(3)이 부착된다. 인상 축(1)은, 성장시키는 단결정(7)과 석영 도가니(10)를 격납하는 진공 챔버를 구성하고 또한 정지 부분인 기계식 챔버(18)에 대하여, 상하 이동 가능한 원판 형상의 제1구조체(24)에 설치된 모터(28)에 의해 회전 가능하게 배치되어 있다. 즉, 모터(28)는 도시 생략한 풀리, 벨트(26), 인상 축(1)에 부착된 풀리(27)를 사이에 끼워 인상 축(1)을 회전시키는 구조로 되어 있다. 이 인상 축(1)은, 소위 무전위화 (dislocation-free condition)를 위한 인상을 실행하는 것으로, 무전위화(無轉位化) 축이라고도 한다. 제1구조체(24)는 암나사가 내부에 설치되어 있는 도시 생략한 나사부(너트부)를 구비하고, 이 나사부는 기계식 챔버(18)에 부착되어 있는 제1모터(20)에 의해 회전하는 수나사 부착 로드(22A)(볼 나사)와 나사로 결합되어 있다. 따라서, 제1모터(20)의 회전에 의해, 제1구조체(24), 및 이것에 부착되어 있는 모터(28)와 축(1)은 석영 도가니(10)에 대하여 상하로 이동 가능하다.

또한, 인상 축(1)은 제1구조체(24)에 대하여 베어링(24B)을 사이에 끼워 회전 가능하게 지지되어 있다.

제1구조체(24)에는 수나사 부착 로드(32A)(볼 나사)와 가이드 로드(guide rod)(32B)의 상단이 고정되어 있어서, 수나사 부착 로드(32A)는 원판 형상의 제2구조체(34)에 설치되어 있는 암나사가 내부에 설치되어 있는 도시 생략한 나사부에 나사 결합되어 있다. 수나사 부착 로드(32A)는 제2구조제(34)에 설치된 제2모터(30)에 의해 회전 가능하며, 그 회전에 의해, 제2구조체(34)는 제1구조체(24)에 대하여 상하로 이동 가능하다. 또한, 제2구조체(34)에는 압축 가스 도입부(36)가 설치되어 있다. 압축 가스 도입부(36)는 베어링(36B)을 사이에 끼워 인상 축(1)의 외주에 접하고 있으며, 도시 생략한 펌프로부터 공급되는 압축 가스를 받아 넣는다. 또한, 제2구조체(34)는 베어링(34B)을 사이에 끼워 인상 축(1)의 주위에 동축으로 배치되어 있는 실린더(50)의 외주에 접하고 있다. 수나사 부착 로드(32A)와 가이드 로드 (32B)는, 각각 제2구조체(34)로부터 아래쪽으로 신장하여, 그것들의 하단은 제3구조체(40)에 고정되어 있다. 또한, 제3구조체(40)는 실린더(50)의 외주에 대하여 베어링(40B)을 사이에 끼워 접하고 있다. 따라서, 실린더(50)는 제2구조체(34)와 제3구조체(40)에 대하여 회전 가능하다. 제3구조체(40)에는, 그 자체를 보강하고, 또한 베어링(40B)을 지지하는 환상 판(42)이 설치되어 있다.

도 11은, 도 10 중의 선 II-II'에서의 단면도이다. 실린더(50)는 2중 구조이며, 압축 가스 도입부(36)로부터 도입되는 압축 가스를 안내하는 환상 통로(50P)를 구비하고 있다. 즉, 실린더(50)는 내부 실린더(50B)와 외부 실린더(50A)를 구비하고, 이것들은 인상 축(1)에 동축으로 배치되어 있다. 또한, 인상 축(1)의 외주에는 축방향으로 신장되는 돌기(1A)가 설치되고, 한편, 내부 실린더(50B)의 내주부(內周部)에는 이 돌기(1A)를 받아 들이는 오목부(50C)가 설치되어 있다. 따라서, 인상 축(1)의 회전에 의해, 실린더(50)는 동기 회전이 가능하다. 실린더(50)의 하단으로부터는 인상 축(1)이 노출되어 있다. 또한, 실린더(50)의 하단 근방에는, 아래쪽으로 신장되는 2개의 암(12A, 12B)이 부착되어 있다. 실린더(50)는 볼베어링(18B)을 사이에 끼워 기계식 챔버(18)에 대하여 회전 운동이 가능하게 되며, 또한 밀봉 부재(59)로써 기계식 챔버(18)의 내부는 진공 또는 불활성 가스가 기밀로 유지된다. 또한, 인상 축(1)과 실린더(50) 사이의 공간도 모두 도시 생략한 밀봉 부재에 의해 기밀로 유지된다.

파지 암(12A, 12B)의 하단은, 각각 L자의 형상으로 되어서, 그 선단에는 직경 확대부(5)의 측면을 파지하는 공기 실린더(14A, 14B)가 부착되어 있다. 도 10에서는 2개의 공기 실린더(14A, 14B)를 나타내고 있으나, 도 12에 도시한 바와 같이 파지 암(12A, 12B)의 하단에 부착된 링(ring) 형상 부재(16)에 방사상으로 4개의 공기 실린더(14A∼14D)를 설치할 수 있다. 또한, 복수의 공기 실린더(14A∼14D)를 링 형상 부재(16)에 의해 방사 방향으로 배치하여 고정함으로써, 각각의 공기 실린더(14A ∼14D)의 피스톤(52)의 축은 방사 방향(반경 방향)으로 배치되고, 또한 수평 방향(단결정의 인상 방향에 수직한 방향)으로 배치되게 된다. 이러한 링 형상 부재(16)를 이용함으로써, 피스톤(52)에 의한 수평 방향의 반작용이 보상된다.

파지 암은 도 10에서는 2개를 도시하고 있으나, 필요에 따라서 3개 이상 설치할 수 있다. 기계식 챔버(18)의 상부에 배치되어 있는 각각의 기구나 부재는 모두, 진공 챔버의 밖에 있으며, 따라서 가동부의 운동에 의한 진공 챔버(기계식 챔버)(18) 내로의 분진의 영향을 극히 적게 할 수 있다.

도 13은 공기 실린더(14B)의 구조를 나타내는 모식적 단면도이다. 공기 실린더(14B)는 고정 지지부(53)에 대하여 수직으로 이동 가능한 피스톤(52)을 갖추고, 피스톤(52)의 선단에는 헤드(56)가 부착되며, 지지부의 외연부(外緣部)와 헤드(56)의 외연부는 벨로즈(54)에 의해 접속되어 피스톤 챔버(57)가 획정(劃定)되어 있다. 벨로즈(54)는, 그 자체의 수축력에 의해 가스압이 피스톤 챔버(57)에 가해 지지 않은 상태에서는, 수축된 상태이다. 헤드(56)의 선단에는 직경 확대부(5)의 측면에 접촉 가능한 접촉 부재(58)가 부착되어 있다. 고정 지지부(53)에는 실린더(50)의 환상 통로(50P)와, 파지 암(12A, 12B)의 도시 생략한 내부 공간을 통해서 공급되는 압축 가스를 피스톤 챔버(57)에 안내하는 연통 구멍(55)이 설치되어 있다. 또한, 직경 확대부(5)에 대하여 개폐하는 것은, 복수의 접촉 부재(58)로서, 파지 암(12A, 12B) 자체는 직경 확대부(5) 반경 방향으로 이동하는 것은 아니다. 이어서 도 10의 단결정 인상 장치의 동작에 대하여 설명한다. 단결정 본체(7)를 제조하는 경우, 기계식 챔버(18) 내를 10 토르 정도로 감압하여 신선한 Ar(아르곤) 가스를 흐르게 하는 동시에, 기계식 챔버(18) 내의 아래쪽에 설치된 석영 도가니(10) 내의 다결정을 가열하여 용융한다. 인상의 준비가 완료되면, 우선, 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 무전위화 축인 인상 축(1)을 도면 중의 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니(10) 내의 실리콘 용융액(11)의 표면에 대하여 침지시켜 친숙하게 한다. 이 때, 파지 암(12A, 12B)은 선단의 공기 실린더(14A∼14D)가 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하고, 또한, 공기 실린더(14A∼14D)의 접촉 부재(58)는, 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 개방되어 있다(도 10은 폐쇄 상태를 나타내고 있다). 이어서 소정의 시간이 경과된 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시키고, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 위쪽으로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm인 소직경의 넥부(Dash's neck)(4)를 형성시킨다. 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 하여 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 소정의 길이에 걸쳐서 형성한 후, 인상 속도를 비교적 느리게 하여, 직경 확대부(5)의 아래에 단결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다.

전술한 직경 확대부(5)의 측면을 파지하기 위한 공기 실린더(14A∼14D)에 압축 가스 도입부(36), 실린더(50)의 환상 통로(50P), 파지 암(12A, 12B) 내에 있는 도시 생략한 통로를 통해서 압축 가스를 공급함으로써, 접촉 부재(58)가 직경 확대부(5)의 측면을 방사 방향의 4방향에서 끼워 넣도록 파지한다. 접촉 부재(58)가 직경 확대부(5)의 측면을 파지하는 것은, 인상 축(1)에 걸리는 단결정(7)의 하중이 100kg 정도로 되었을 때이다. 파지 암(12A, 12B)이 실린더(50)에 의해 회전함으로써, 공기 실린더(14A∼14D)는 직경 확대부(5)와 함께 회전한다. 또한, 파지 암(12A, 12B)은, 파지 상태에서 직경 확대부(5)를 인상하기 위해 제2구조체(34)에 의해 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.

상기 공기 실린더(14A∼14D)에 의한 직경 확대부(5)의 측면의 파지에 대해서 상세히 설명한다. 인상 축(1)의 인상에 의해 직경 확대부(5)가 소정의 높이까지 상승하면, 공기 실린더(14A∼14D)의 접촉 부재(58)가 직경 확대부(5)의 측면에 위치하도록, 제2모터(30)를 운전하여 제2구조체(34)를 하강시켜서 소정의 위치에서 제2모터(30)를 정지시킨다. 이어서, 직경 확대부(5)의 측면을 파지하기 위한 공기 실린더(14A∼14D)에 압축 가스를 공급함으로써, 피스톤(52)이 이동하여, 벨로즈 (54)가 신장되고, 접촉 부재(58)가 직경 확대부(5)의 측면을 방사 방향의 4방향에서 끼워 넣는 것과 같이 파지한다. 그 결과, 접촉 부재(58)는 직경 확대부(5)의 측면을 4방향에서 끼워 넣은 상태로 된다. 가스압이 소정으로 되면, 도시 생략한 밸브가 닫치고 가압 상태, 즉 파지 상태가 유지된다. 이 상태에서 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24), 제2구조체(34)를 일체적으로 인상함으로써, 인상 축(1)과 접촉 부재(58)를 동기하여 인상시킨다. 이 단계에서, 결정 본체 부분(7)이 이 파지에 의한 진동 등에 의해 다결정화되지 않도록, 파지 후의 단결정 하중의 이동을 원활하고, 또한 유연하게 실행할 필요가 있다. 또한, 나사 등으로써 구성된 도시 생략한 완충 장치를 인상 축(1)의 도중에 설치하는 것은, 이 이동이 충격을 수반하지 않고 실행될 수 있으므로 바람직하다.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 공기 실린더(14A∼14D)의 구동에 의해 직경 확대부(5)가 파지된 상태에서는, 제2모터(30)는 정지하고, 제2구조체 (34)는 제1구조체(24)에 대하여 고정된다. 이 상태에서, 제1모터(20)에 의한 구동만으로 제1구조체(24)와 제2구조에(34)가 일체로 되어서 상승한다. 따라서, 시드 결정(3)과 접촉 부재(58)는 완전히 동일한 속도로서 상승하게 된다. 제1모터(20)의 속도 제어는 성장시키는 단결정(7)의 직경의 관측이나 용융액(11)의 온도 측정 결과 등을 이용하여 자동 제어할 수 있다. 환언하면, 본 실시형태에서는 무전위화 축인 인상 축(1)과 직경 확대부(5)를 파지하는 부재, 즉, 실린더(50), 접촉 부재(58) 등이 일체로 되어서 단일 구동원, 즉 제1모터(20)에 의해 인상되므로, 인상 속도의 제어는, 무전위화 축에 대해서만 실행하면 되며, 제어가 간단하고, 또한 용이하게 단결정의 자체 중량을 이동시켜서, 무전위화를 실현할 수 있다. 이 기능은, 다음의 실시형태에서도 공통이다. 또한, 정전 시(時) 등에, 가스압이 저하하여, 직경 확대부(5)의 파지력이 약해 지는 것은 단결정의 낙하 사고로 이어질 가능성이 있으므로, 압축 가스의 통로에 밸브를 설치하고, 일단, 가압상태, 즉, 도 13의 피스톤(52)이 접촉 부재(58)를 폐쇄한 상태로 되면, 이 밸브가 자동적으로 닫혀서 소정의 값 이상의 파지력이 계속되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이어서 도 14에 의해 본 발명의 단결정 인상 장치의 제6실시형태에 대하여 설명한다. 제6실시형태는 제5실시형태의 변형예이다. 도 14에 있어서, 인상 축(1)의 선단에는 시드 결정 호울더(2)가 부착되고, 시드 결정 호울더(2)에는 시드 결정(3)이 부착되어 있다는 점 등은 제5실시형태와 마찬가지이다. 축(1)은, 정지 부분인 기계식 챔버(18)에 대하여 상하 이동 가능한 제1구조체(24)에 설치된 모터(28)에 의해 회전 가능하게 배치되어 있다. 제1구조체(24)는 암나사가 내부에 설치되어 있는 나사부(25)(너트부)를 구비하고, 이 나사부(25)는 기계식 챔버(18)에 부착되어 있는 제1모터(20)에 의해 회전하는 수나사 부착 로드(22)와 나사 결합되어 있다. 따라서, 제1모터(20)의 회전에 의해, 제1구조체(24), 및 이것에 부착되어 있는 모터(28)와 축(1)은 석영 도가니(10)에 대하여 상하로 이동 가능하다.

제1구조체(24)에는 수나사 부착 로드(32)의 하단이 고정되어 있어서, 수나사 부착 로드(32)는 제2구조체(34)에 설치되어 있는 암나사가 내부에 설치된 나사부 (33)에 나사 결합되어 있다. 수나사 부착 로드(32)는 제2구조체(34)에 부착 부재(31)에 의해 설치되어 있는 제2모터(30)에 의해 회전 가능하며, 그 회전에 의해, 제2구조체(34)는 제1구조체(24)에 대하여 상하로 이동 가능하다. 또한, 제2구조체(34)는, 아래쪽으로 신장되는 신장부(35)와, 신장부(35)의 하단에서 수평으로 신장되는 평판부(37)를 구비하고, 이것들은 제2구조체(34)와 일체로 되어서 상하 이동하는 것이다. 평판부(37)의 상면에는 실린더(50)의 플랜지(50F)가 베어링(37B)을 사이에 끼워 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 실린더(50)는, 상기 플랜지(50F)를 제외하고, 제5실시형태의 실린더(50)와 마찬가지로, 압축 가스를 안내하는 2중 구조로 되어 있어서, 인상 축(1)에 동축으로 배치되어 있다. 또한, 실린더(50)는 제5실시형태와 마찬가지로, 도 11의 구조에 의해 인상 축(1)의 회전에 동기하여 회전한다. 실린더(50)의 아래쪽에는, 제5실시형태와 마찬가지로, 파지 암(12A, 12B)과, 그 선단에 부착된 공기 실린더(14A∼14D)가 설치되어 있다.

실린더(50)는 도시 생략한 볼베어링을 사이에 끼워 기계식 챔버(18)에 대하여 회전 운동이 가능하게 되고, 또한 밀봉 부재(59)에 의해 기계식 챔버(18)의 내부는 진공 또는 불활성 가스가 기밀로 유지된다. 또한, 축(1)과 실린더(50) 사이의 공간도 모두 도시 생략한 밀봉 부재에 의해 기밀로 유지된다.

이어서 도 14의 단결정 인상 장치의 동작에 대하여 제1실시형태와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 기계식 챔버(18) 내의 아래쪽에 설치된 석영 도가니(10) 내의 다결정을 가열하여 용융시키고, 인상의 준비가 완료되면, 우선 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 인상 축(1)을 도면 중의 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니(10) 내의 실리콘 용융액(11)의 표면에 대하여 침지시켜서 친숙하게 한다. 이 때, 암(12A, 12B)은 선단의 공기 실린더(14A ∼14D)가 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하고, 또한, 공기 실린더(14A∼14D)는, 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 개방하고 있다(도 14의 상태).

이어서 소정의 시간이 경과한 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시켜, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 위쪽으로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm의 소직경의 넥부(4)를 형성시키고, 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 하여 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 소정의 길이에 걸쳐서 형성한 후, 인상 속도를 비교적 느리게 하여 결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다.

직경 확대부(5)가 소정의 높이까지 상승되면, 공기 실린더(14A∼14D)의 접촉부재 파지 암(58)이 직경 확대부(5)의 측면 근방에 위치하도록, 제2모터(30)를 운전하여 제2구조체(34)를 하강시켜서 소정의 위치에서 제2모터(30)를 정지시킨다. 이어서, 펌프(62)를 운전하여 압축 가스를 공기 실린더(14A∼14D)에 보내서, 접촉 부재(58)가 폐쇄되어 직경 확대부(5)를 측면에서 지지하도록 한다. 도 14 중, 펌프(62)로부터 압축 가스는 밸브(64)와 배관(66)을 통해서 실린더(50)의 가스 통로(50P)에 도입된다. 이 상태에서 접촉 부재(58)는 직경 확대부(5)를 파지하고 있다. 그 후, 제1모터(20)를 회전시킴으로써, 제1구조체(24)와 제2구조체(34)는 일체적으로 상승하며, 따라서 인상 축(1)과 접촉 부재(58)는 동기하여 상승한다. 또한, 밸브(64)는 제5실시형태에서 설명한 바와 같이 자동적으로 폐쇄됨으로써 압력을 유지하는 것이다.

이어서 도 15에 의해, 본 발명의 단결정 인상 장치의 제7실시형태에 대하여 설명한다. 제7실시형태는 제6실시형태의 변형예이다. 도 15에 있어서, 인상 축(1)의 선단에는 시드 결정 호울더(2)가 부착되고, 시드 결정 호울더(2)에는 시드 결정(3)이 부착되어 있는 점 등은 제6실시형태와 마찬가지이다. 축(1)은, 정지 부분인 기계식 챔버(18)에 대하여 상하 이동 가능한 제1구조체(24)에 설치된 모터(28)에 의해 회전 가능하게 배치되어 있다. 제1구조체(24)는 암나사가 내부에 설치되어 있는 나사부(24A)(너트부)를 구비하고, 이 나사부(24A)는 기계식 챔버(18)에 부착되어 있는 제1모터(20)에 의해 회전되는 수나사 부착 로드(22A)와 나사 결합되어 있다. 따라서, 제1모터(20)의 회전에 의해, 제1구조체(24), 및 이것에 부착되어 있는 모터(28)와 축(1)은 석영 도가니(10)에 대하여 상하로 이동 가능하다. 22B는 가이드 로드이며, 슬라이더(24B)를 사이에 끼워 미끄럼 운동 가능하게 제1구조체(24)에 부착되어 있다.

제1구조체(24)로부터 인상 축(1)이 아래쪽으로 신장되어 있으나, 인상 축(1)의 외주에는 제2구조체(34)가 고정되어 있다. 제2구조체(34)는 수나사 부착 로드 (32)를 회전시키는 제2모터(30)가 부착되어 있다. 또한, 결정 지지축(60)이 슬라이더(38)를 사이에 끼워 미끄럼 운동 가능하게 제2구조체(34)에 지지되어 있다. 결정 지지축(60)에는 수나사 부착 로드(32)에 나사 결합되는 너트 부재(32A)가 고정되어 있다. 제2구조체(34)에는 평형추(44)가 지지대(42), 평형추 위치 조정 부재(43)를 사이에 끼워 제2구조체(34)에 부착되어 있다.

인상 축(1)과 결정 지지축(60)은 평행으로 배치되고, 회전판(46)을 관통하여 기계식 챔버(18) 내로 신장되어 있다. 회전판(46)은 베어링(46B)을 사이에 끼워 기계식 챔버(18)의 위에 회전 가능하게 지지되어 있다. 18S, 46S, 60S는 각각 밀봉 부재이다. 결정 지지축(60)의 하단에는 복수의 공기 실린더(14A, 14B)가 부착되어 있다. 이것들의 공기 실린더(14A, 14B)의 구조는, 본질적으로 제1 및 제6실시형태의 것과 마찬가지이며, 도 12에 도시하는 바와 같이 방사 형상으로 배치된 4개의 공기 실린더(14A∼14D)가 설치되어 있다. 제7실시형태에서는, 결정 지지축(60)이 인상 축(1)과는 동축이 아니고, 인상 축(1)의 주위를 회전하는 것이며, 또한 결정 지지축(60)이 중공(中空) 구조로서, 그 중공부가 압축 공기 유로(60C)를 형성하여, 이 압축 공기 유로(60C)가 각각의 공기 실린더(14A, 14B)에 압축 공기를 공급하는 구조로 되어 있다. 또한, 결정 지지축(60)은 제2구조체(34)와 함께, 즉, 인상 축(1)과 함께 회전하므로, 각각의 공기 실린더(14A, 14B)의 선단의 접촉 부재(58)는 직경 확대부(5)와 동기 회전하게 된다.

이어서, 도 15의 단결정 인상 장치의 동작에 대하여 제2실시형태와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 기계식 챔버(18) 내의 아래쪽에 설치된 석영 도가니(10) 내의 다결정을 가열하여 용융시키고, 인상의 준비가 완료되면, 우선, 제1모터(20)를 운전하여, 제1구조체(24)를 하강시키고, 따라서 축(1)을 도면 중의 아래쪽으로 끌어 내려서 시드 결정(3)을 석영 도가니(10) 내의 실리콘 용융액(11)의 표면에 대하여 침지시켜서 친숙하게 한다. 이 때, 결정 지지축(60)은 공기 실린더(14A∼14D)가 실리콘 용융액(11)에 접촉하지 않는 위치에 대기하며, 또한, 접촉 부재(58)는, 인상 중의 직경 확대부(5)에 접촉하지 않도록 개방되어 있다.

이어서 소정의 시간이 경과한 후에 제1모터(20)를 조금 전과는 역회전시켜서, 제1구조체(24)를 상승시키고, 시드 결정(3)을 비교적 빠른 속도로 위쪽으로 인상함으로써, 시드 결정(3)의 아래에 직경이 3∼4mm인 소직경의 넥부(4)를 형성시킨다. 이어서 인상 속도를 비교적 느리게 하여 넥부(4)의 아래에 지지용의 직경 확대부(5)를 소정의 길이에 걸쳐서 형성한 후, 인상 속도를 비교적 느리게 해서, 결정 본체 부분(7)의 형성을 개시시킨다. 직경 확대부(5)가 소정의 높이까지 상승되면, 공기 실린더(14A∼14D)의 접촉 부재 파지 암(58)이 직경 확대부(5)의 측면 근방에 위치하도록, 제2모터(30)를 운전하여 제2구조체(34)를 하강시켜서, 소정의 위치에서 제2모터(30)를 정지시킨다. 이어서, 압축 가스를 공기 실린더(14A∼14D)에 보내, 접촉 부재(58)가 폐쇄되어 직경 확대부(5)를 측면에서 지지하도록 한다. 이 상태에서 접촉 부재(58)는 직경 확대부(5)를 파지하고 있다. 그 후, 제1모터(20)를 회전시킴으로써, 제1구조체(24)와 제2구조체(34)는 일체적으로 상승하고, 따라서 인상 축(1)과 접촉 부재(58)는 동기하여 상승한다.

상기 제5∼제7실시형태에 있어서, 제2구조체(34)를 하강시키는 타이밍이나 공기 실린더(14A∼14D)를 작동시키는 타이밍의 결정은, 육안에 의해 실시할 수도 있으나, 예컨대 CCD 카메라 등으로써 단결정의 직경을 촬영하여, 출력 신호를 화상 처리함으로써, 이것들의 타이밍을 결정하여 자동적으로 제어하는 것이 가능하다. 그렇지 않으면, 이러한 자동 제어로써 타이밍을 결정하고 나서, 조작원에 의한 육안 확인을 병용할 수도 있다. 또한, 접촉 부재(58)가 직경 확대부(5)에 접촉된 것을 광 센서로써 검출한다거나, 또는, 공기 실린더(14A∼14D)와 이에 접속된 부재를 전류 회로로서 이용함으로써, 직경 확대부(5)와의 접촉을 검출할 수도 있다.

상기 제5∼제7실시형태에서는, 공기 실린더를 사용하여 단결정의 직경 확대부(5)의 측면을 파지하고 있으나, 공기 이외의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 가스압 구동뿐 아니라, 유압 구동 장치를 사용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 제5∼제7실시형태에서는, 인상 축(1)과 접촉 부재(58)가 동기 회전하기 위한 구성을 나타내고 있으나, 이것으로 한정되지 않고, 기어나 벨트와 풀리 등을 조합한 것을 사용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시드 결정의 아래에 형성되는 단결정의 직경 확대부를 파지 또는 지지하는 기구가 일단 직경 확대부를 파지 또는 지지한 후, 시드 결정의 인상을 위한 동력을 직경 확대부를 파지 또는 지지하는 기구에 전달하고, 단일의 인상 구동원에 의해, 시드 결정과 직경 확대부를 파지 또는 지지하는 기구를 상승시키도록 하고 있으므로, 제어가 간단하며, 또한 구성이 복잡하지 않고 저 비용으로 안정된 인상을 실현할 수 있다. 또한, 인상 축에 완충 장치를 설치함으로써, 단결정의 자체 중량의 인상 축으로부터 파지 또는 지지 기구에의 이동 시에, 원활하고 또한 유연한 이동이 가능하게 된다. 또한, 벨로즈 챔버를 사용함으로써, 더욱 구성이 간단하게 되고, 또한 단결정 인상 장치 전체의 높이를 낮게 억제할 수 있다.

또한, 인상 중의 단결정의 직경 확대부에 파지 부재가 접촉한 것, 또는 접촉하는 위치 관계에 있는 것을 검출 회로나 센서에 의해 검출하여, 잘록부를 파지함으로써, 자동적으로 파지할 수 있다. 따라서, 직경 확대부의 파지의 타이밍의 결정에 인력을 번거롭게 함이 없이, 대직경, 대중량의 단결정을 안전·확실하게 인상할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 형태에 의하면, 시드 결정의 아래에 형성되는 단결정의 직경 확대부의 측면을 파지하는 기구가 일단 직경 확대부를 파지한 후는, 시드 결정의 인상을 위한 동력을 직경 확대부를 파지하는 기구에 전달하여, 무전위화 축용의 단일 인상 구동원에 의해, 시드 결정과 직경 확대부를 파지하는 기구를 상승시키도록 하고 있으므로, 제어가 간단하며, 단결정의 자체 중량의 이동이 원활하고 또한 유연하게 실행되며, 또한 구성이 복잡하지 않아서 저 비용으로 안정된 인상을 실현할 수 있다. 또한, 각각의 구동 기구를 진공 챔버의 외부에 배치하였으므로, 고온하의 영향을 받는 일이 없고, 또한 진공 챔버 내에의 입자 혼입의 문제를 회피할 수 있다. 또한, 인상 축에 완충 장치를 설치함으로써, 단결정의 자체 중량의 이동 시에, 더욱 원활하고 또한 유연한 이동이 가능하게 된다.

Claims (42)

1. 용융(溶融) 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정(seed crystal)을 지지하는 시드 결정 호울더(holder)를 회전시키는 회전 수단과,

   상기 시드 결정 호울더를 속도 제어하면서 인상(引上)함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

   상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단(下端)을 파지(把持)하기 위하여 선단(先端)이 개폐 가능한 파지 부재와,

   상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

   상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때, 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하도록 상기 직경 확대부의 아래쪽 부분에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고,

   상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
2. 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과,

   상기 축을 회전시키는 회전 수단과,

   상기 축을 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

   상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하기 위하여 선단이 개폐 가능한 파지 부재와,

   상기 파지 부재를 상기 축에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

   상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 파지하도록 상기 직경 확대부의 아래쪽 부분에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고,

   상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시드 결정 인상 수단이 상기 도가니의 상하 방향 위치에 대해서 고정된 정지 부분에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 제1구조체와, 상기 제1구조체를 상기 정지 부분에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제1구동부를 구비하고, 또한 상기 회전 수단이 상기 제1구조체에 설치되어 있는 단결정 인상 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이, 상기 제1구조체에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 제2구조체와, 상기 제2구조체를 상기 제1구조체에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제2구동부를 구비하고, 또한 상기 파지 부재가 상기 제2구조체에 연결되어 있는 단결정 인상 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 파지 부재 개폐 수단이, 상기 제2구조체에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 제3구조체와, 상기 제3구조체를 상기 제2구조체에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제3구동부를 구비하고, 또한 상기 파지 부재를 개폐 구동하는 연결부가 상기 제3구조체에 연결되어 있는 단결정 인상 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파지 부재 개폐 수단이 가스압 또는 유압에 의해 작동하는 것인 단결정 인상 장치.
7. 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더를 회전시키는 회전 수단과,

   상기 시드 결정 호울더를 속도 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

   상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 아래쪽에서 지지하기 위해서, 상기 잘록부를 통과시키는 관통 구멍을 구비하고, 또한 상기 잘록부를 상기 관통 구멍에 인도하기 위해서 상기 관통 구멍을 외주부와 연통시키는 슬릿(slit)이 설치된 지지대와,

   상기 지지대를 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향 위치에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 지지대를 상기 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

   상기 지지대를 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하지 않는 제1위치와 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하는 제2위치와의 사이에서 이동시키는 지지대 이동 수단을 구비하고,

   상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
8. 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과,

   상기 축을 회전시키는 회전 수단과,

   상기 축을 속도 제어하면서 인상시킴으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

   상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에 형성되는 직경 확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하기 위해서, 상기 잘록부를 통과시키는 관통 구멍을 구비하고, 또한 상기 잘록부를 상기 관통 구멍에 인도하기 위해서 상기 관통 구멍을 외주부와 연통시키는 슬릿이 설치된 지지대와,

   상기 지지대를 상기 축의 상하 방향 위치에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 지지대를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

   상기 지지대를 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하지 않는 제1위치와 상기 잘록부 또는 상기 직경 확대부의 하단을 지지하는 제2위치와의 사이에서 이동시키는 지지대 이동 수단을 구비하고,

   상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
9. 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 시드 결정 호울더에 가해지는 하중을 상기 축의 아래쪽에서 위쪽으로 전달할 때, 소정의 하중을 초과하였을 때에 신장하는 완충 장치가 상기 축의 일부에 설치되어 있는 단결정 인상 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 소정의 하중이 결정 중량으로 150㎏ 미만인 단결정 인상 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 완충 장치가 압축 고무, 인장(引張) 고무, 압축 스프링, 또는 인장 스프링의 어느 것 중의 1개 이상을 구비하는 단결정 인상 장치.
12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 시드 결정 인상 수단이 상기 도가니의 상하 방향 위치에 대해서 고정된 정지 부분에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 제1구조체와, 상기 제1구조체를 상기 정지 부분에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제1구동부를 구비하고, 또한 상기 회전 수단이 상기 제1구조체에 설치되어 있는 단결정 인상 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1구조체가 상기 도가니의 위치에 대하여 상하 이동할 때, 상기 도가니 위쪽의 챔버를 신축 가능하게 획정(劃定)하는 벨로즈(bellows)에 연결되어 있는 단결정 인상 장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이 상기 지지대를 상기 제1구조체에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제2구동부를 구비하고 있는 단결정 인상 장치.
15. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지지대 이동 수단이, 상기 지지대를 수평 방향으로 회전시키는 수단을 구비하는 단결정 인상 장치.
16. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1구조체의 일부에 평형추를 배치한 단결정 인상 장치.
17. 제2항에 있어서, 상기 축의 회전을 상기 파지 부재 및 상기 파지 부재 개폐 수단에 전달하여, 이것들을 동기 회전시키는 수단을 추가로 구비하는 단결정 인상 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 상기 축 및 이것과 동축으로 배치된 부재와의 사이에 설치된 돌기(突起) 또는 단차부(段差部)에 의해 상기 축의 회전을 상기 동축에 배치된 부재에 전달하는 것인 단결정 인상 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 기어(gear) 또는 벨트(belt)와 풀리(pulley)에 의해 구성되어 있는 단결정 인상 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 상기 회전 수단을 구성하는 모터와, 상기 파지 부재 및 상기 파지 부재 개폐 수단을 회전시키는 다른 모터와, 이것들의 모터를 전기적으로 동기 회전시키기 위한 동기 제어 수단을 구비하고 있는 단결정 인상 장치.
21. 제8항에 있어서, 상기 축의 회전을 상기 지지대에 전달하여, 동기 회전시키는 수단을 추가로 구비하는 단결정 인상 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 상기 결정 유지 위치 제어 수단을 상기 축과 일체로 회전하는 부재에 부착시키는 수단인 단결정 인상 장치.
23. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파지 부재의 선단이 상기 단결정에 접촉한 것을 전류 회로의 형성에 의해 전기적으로 검출하는 접촉 검출 수단과, 상기 접촉 검출 수단의 출력 신호에 따라 상기 파지 부재 개폐 수단을 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하는 단결정 인상 장치.
24. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파지 부재의 선단에 상기 단결정의 하중이 걸린 것을 검출하는 하중 검출 수단과, 상기 하중 검출 수단의 출력 신호에 따라 상기 파지 부재 개폐 수단을 제어하는 제어 수단을 추가로 구비하는 단결정 인상 장치.
25. 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더를 회전시키는 회전 수단과,

    상기 시드 결정 호울더의 속도를 제어하면서 인상함으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

    상기 시드 결정 호울더와 함께 회전 가능하고, 또한 상기 시드 결정 호울더의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에, 또한 직선 동체부의 위에 형성되는 일정한 직경을 갖는 직경 확대부의 측면을 파지하기 위하여 선단이 개폐 가능한 파지 부재와,

    상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 시드 결정 호울더와 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

    상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때, 상기 직경 확대부의 측면을 파지하도록 상기 직경 확대부의 측면에, 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고,

    상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
26. 용융 결정을 유지 가능한 도가니의 위쪽에서 시드 결정을 지지하는 시드 결정 호울더에 연결된 축과,

    상기 축을 회전시키는 회전 수단과,

    상기 축을 속도 제어하면서 인상시킴으로써 상기 시드 결정을 인상하는 시드 결정 인상 수단과,

    상기 축과 함께 회전 가능하고, 또한 상기 축의 상하 방향의 이동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 시드 결정 인상 수단에 의한 인상에 의해 상기 시드 결정의 아래쪽에, 또한 직선 동체부의 위에 형성되는 일정한 직경을 갖는 직경 확대부의 측면을 파지하기 위하여 선단이 개폐 가능한 파지 부재와,

    상기 파지 부재를 상기 축에 대하여 상하 방향으로 위치 제어하고, 또한 상기 상하 방향의 위치 제어 중 이외의 때에는, 상기 시드 결정 인상 수단의 동력을 전달함으로써 상기 파지 부재를 상기 축과 일체적으로 상하 이동시키는 결정 유지 위치 제어 수단과,

    상기 파지 부재의 선단을 개폐시켜, 상기 파지 부재의 선단이 폐쇄되었을 때, 상기 직경 확대부의 측면을 파지하도록 상기 직경 확대부의 측면에 상기 파지 부재의 선단을 이동시키는 파지 부재 개폐 수단을 구비하고,

    상기 각각의 수단의 구동 기구가 상기 도가니 및 성장시키는 단결정을 격납하는 진공 챔버의 외부에 위치하는 단결정 인상 장치.
27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 시드 결정 인상 수단이 상기 도가니의 상하 방향 위치에 대하여 고정된 정지 부분에 대해서 상하 방향으로 이동 가능한 제1구조체와, 상기 제1구조체를 상기 정지 부분에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제1구동부를 구비하고, 또한 상기 회전 수단이 상기 제1구조체에 설치되어 있는 단결정 인상 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이, 상기 제1구조체에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 제2구조체와, 상기 제2구조체를 상기 제1구조체에 대하여 상하 방향으로 구동하는 제2구동부를 구비하고, 또한 상기 파지 부재가 상기 제2구조체에 연결되어 있는 단결정 인상 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 파지 부재 개폐 수단이 상기 파지 부재를 상기 직경 확대부의 반경 방향으로 이동시키는 구동 장치인 단결정 인상 장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 구동 장치가 가스압 구동 장치 또는 유압 구동 장치인 단결정 인상 장치.
31. 제29항에 있어서, 상기 구동 장치가 가스압 구동 장치이고, 그 가동 피스톤이 수평 방향으로 이동하도록 상기 가스압 구동 장치가 배치되어 있는 단결정 인상 장치.
32. 제29항에 있어서, 상기 가스압 구동 장치가 복수 설치되고, 상기 복수의 가스압 구동 장치가 링(ring) 형상 부재에 의해 방사 방향으로 배치되어서 고정되어 있는 단결정 인상 장치.
33. 제26항에 있어서, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이 상기 축과 동축인 실린더를 구비하는 단결정 인상 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 실린더가 2중 구조이고, 상기 파지 부재 개폐 수단에 사용되는 압축 가스를 상기 실린더의 내부 공간을 통해서 인도하는 구조인 단결정 인상 장치.
35. 제26항에 있어서, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이 상기 축의 주위를 회전 가능하고, 또한 상기 축에 대하여 평행으로 신장되는 부재를 구비하는 단결정 인상 장치.
36. 제35항에 있어서, 상기 신장되는 부재가 관(管) 형상이고, 상기 파지 부재 개폐 수단에 사용되는 압축 가스를 상기 신장되는 부재의 내부 공간을 통해서 인도하는 구조인 단결정 인상 장치.
37. 제35항에 있어서, 상기 제1구조체의 일부에 평형추를 배치한 단결정 인상 장치.
38. 제26항에 있어서, 상기 축의 회전을 상기 파지 부재에 전달하고, 이것을 동기 회전시키는 수단을 추가로 구비하는 단결정 인상 장치.
39. 제38항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 상기 축 및 이것과 동축으로 배치된 부재와의 사이에 설치된 돌기 혹은 단차부에 의해 상기 축의 회전을 상기 동축에 배치된 부재에 전달하는 것인 단결정 인상 장치.
40. 제38항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 상기 축에 고정된 상기 제2구조체를 구비하고, 상기 결정 유지 위치 제어 수단이 상기 축의 주위를 회전 가능하고, 또한 상기 축에 대하여 평행으로 신장되는 부재를 구비하며, 상기 신장되는 부재가 상기 제2구조체에 상하 방향으로 이동 가능하게 부착되어 있는 단결정 인상 장치.
41. 제38항에 있어서, 상기 동기 회전시키는 수단이 기어 또는 벨트와 풀리에 의해 구성되어 있는 단결정 인상 장치.
42. 제29항에 있어서, 상기 가스압 구동 장치 또는 유압 구동 장치에서 공급되는 가스압 또는 유압이 소정의 값 이상이 되면, 그 값을 유지하기 위해서 자동적으로 통로를 폐쇄하는 밸브를 구비하는 단결정 인상 장치.