JPH10182280A - カスプ磁界引上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、炉の胴体を直接支持して装置から
退避させることのできるカスプ磁界引上装置を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 マグネットをマグネット退避手段により
下方に退避させた後に、胴体と係合して該胴体をルツボ
から退避させる胴体退避手段を設けることにより、炉の
胴体を胴体退避手段を介して直接支持し、支持した前記
胴体を上蓋から分離させてルツボから退避させるように
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原料融液にカスプ
磁界を印加しながら単結晶を引き上げて成長させるため
のカスプ磁界引上装置に係わり、特にメインテナンス時
等における作業性の向上に有効なカスプ磁界引上装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原料融液から半導体単結晶を製造
する方法として、チョクラルスキー法が広く用いられて
いる。また、この方法においては、導電性の原料融液か
ら単結晶を引上げる際に、原料融液に外部から磁界を印
加することによって原料融液内の熱対流を抑止し、これ
により成長縞や欠陥の制御を行うことが可能になってい
る。

【０００３】従来の磁界印加方法には、水平方向あるい
は垂直方向に磁界を印加する方法や、軸対称なカスプ磁
界を印加する方法があるが、後者のカスプ磁界印加方法
は、軸対称な磁界を印加することによって原料融液の温
度分布を軸対称に維持することができ、これにより成長
縞のない均一な結晶を得ることができるという点で優れ
ている。

【０００４】図１２は、原料融液にカスプ磁界を印加し
ながら単結晶を製造するカスプ磁界引上装置を示したも
ので、図中、符号１は炉、２はルツボ、３はマグネッ
ト、４は上部チャンバ、５は旋回アーム、６は油圧シリ
ンダ（図示略）により昇降させられるロッド、７は原料
融液である。炉１は、筒状の胴体１ａと、該胴体１ａの
上部および下部をそれぞれ閉塞する上蓋１ｂおよび底蓋
１ｃとが分離可能に組み付けられて構成されており、底
蓋１ｃを介して炉支持体８によって下方から支持されて
いる。

【０００５】胴体１ａ内方には、原料融液７を収容する
ルツボ２と、収容した原料融液７を加熱するためのヒー
タ（図示略）が配置されている。ルツボ２は、印加され
るカスプ磁界がゼロガウスになる水平面と、単結晶の引
上げに伴って低下する原料融液７の液面とを常に一致さ
せておくため、底蓋１ｃを貫通して炉１内に導入される
ルツボ支持棒（図示略）によって昇降自在に支持されて
いる。

【０００６】ロッド６は、支持アーム９を介して胴体１
ａの後面に配置される支柱１０に固定されており、前記
油圧シリンダの作動により上下方向に昇降移動するよう
になっている。上部チャンバ４は、前記ルツボ２から単
結晶を引上げて成長させるために、上蓋１ｂを挿通して
前記胴体１ａと連通状態に連結されており、旋回アーム
５を介して前記ロッド６に固定されている。これによ
り、上部チャンバ４はロッド６の軸線まわりに旋回可能
および該軸線方向に昇降自在に支持されて、前記胴体１
ａの上方から退避可能とされている。

【０００７】マグネット３，３は、ともに同じ極性を有
するリング状磁石であって、胴体１ａの周囲に、上下に
相互間隔をおいてまたは非磁性体１１を挟んで対向配置
され、これらマグネット３，３の上下端面および外側面
が、例えば鉄などの磁気シールド１２に覆われた状態
で、下方より駆動機構１３によって作動させられるスク
リュージャッキ１４により昇降自在に支持されている。

【０００８】上記構成のカスプ磁界引上装置にあって
は、メインテナンス等を行うために、ルツボ２から胴体
１ａを退避させて取り出す場合が生じる。以下に、胴体
１ａを取り出す場合の手順について、図１２を参照しな
がら説明する。胴体１ａの周囲はマグネット３，３によ
って包囲されているので、マグネット３，３を退避させ
て胴体１ａを露出させる必要がある。このため、マグネ
ット３，３を前記スクリュージャッキ１４を作動させて
鎖線で示す下方位置に退避させ、胴体１ａを露出させ
る。

【０００９】ここで、胴体１ａは、底蓋１ｃを介して下
方から支持されているにすぎず、本カスプ磁界引上装置
には何ら退避手段が設けられていないので、胴体１ａだ
けを単体の状態でルツボ２から退避させることはできな
い。したがって、胴体１ａは上蓋１ｂに組み付けられた
まま、前記油圧シリンダによりロッド６を作動させて上
蓋１ｂに一体とされた状態で退避させる必要がある。

【００１０】そこで、胴体１ａを上蓋１ｂに組み付けた
状態のままにして、胴体１ａと底蓋１ｃとを分離し、ロ
ッド６を作動させて上部チャンバ４および胴体１ａを上
昇させ、次いで旋回アーム５を旋回させることによっ
て、鎖線で示す左上方位置に退避させ、胴体１ａの取り
外しを行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
スプ磁界引上装置には、胴体１ａを直接支持してルツボ
２から退避させるための退避手段が設けられていないの
で、メインテナンス等を行う場合、胴体１ａを上蓋１ｂ
に組み付けて一体とした状態でなければ退避させられ
ず、これらを別々に退避させて取り出したい場合であっ
ても、その作業ができず、作業性が悪いといった問題が
生じている。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、炉の胴体を直接支持してルツボから退避させること
のできるカスプ磁界引上装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のカスプ磁界引上
装置は、原料融液を収容したルツボを加熱する炉の胴体
と、該胴体の周囲に上下に相互間隔をおいて対向配置さ
れるリング状のカスプ磁界印加マグネットと、該マグネ
ットを下降させて前記胴体の周囲から退避させるマグネ
ット退避手段と、前記胴体の上蓋を挿通して該胴体と連
通状態に連結される上部チャンバとを備えるとともに、
該上部チャンバおよび前記上蓋を旋回させて前記胴体の
上方から退避させるためのチャンバ退避手段が設けられ
ているカスプ磁界引上装置において、前記マグネットが
前記マグネット退避手段により下方に退避した後に、胴
体と係合して該胴体をルツボから退避させる胴体退避手
段が設けられていることを特徴とするものである。

【００１４】本発明にあっては、マグネットをマグネッ
ト退避手段の作動により下方に退避させた後に、炉の胴
体を胴体退避手段を介して直接支持し、支持した前記胴
体を上部チャンバおよび上蓋から分離させてルツボから
退避させることができる。

【００１５】請求項２記載のカスプ磁界引上装置は、請
求項１記載のカスプ磁界引上装置において、前記胴体退
避手段が、昇降手段と、該昇降手段に旋回可能に固定さ
れ、かつ前記胴体と係合可能な上下一対の旋回アームと
を備えるとともに、下方に配置された旋回アームに、前
記胴体を押圧する押圧具が設けられていることを特徴と
するものである。

【００１６】このような構成とした場合には、胴体と係
合可能な旋回アームが、昇降手段に固定されているの
で、支持した胴体を単体の状態で自由に昇降および旋回
させることができ、これにより上部チャンバおよび上蓋
から分離した状態で胴体をルツボから退避させることが
できる。

【００１７】この場合、特に下方位置の旋回アームに
は、胴体の重量が上方位置の旋回アームと胴体との係合
部を中心とするモーメントにより旋回アームに向かう方
向に力が作用することになるが、押圧具によって胴体を
前記方向と反対方向に押すことができるので、退避操作
中の振動等による前記係合部のガタつき等をなくして、
胴体と旋回アームとの係合強度を増強させることがで
き、胴体退避手段による炉の支持力を向上させることが
できる。

【００１８】請求項３記載のカスプ磁界引上装置は、請
求項１または請求項２のいずれかに記載のカスプ磁界引
上装置において、前記マグネット退避手段のマグネット
取付位置に支持されたマグネットの側面に接触する水平
軸回りに回転可能なガイドローラと、該ガイドローラを
前記マグネットの径方向に前後移動させる押圧機構とが
設けられていることを特徴とするものである。

【００１９】このような構成とした場合には、マグネッ
トをマグネット退避手段のマグネット取付位置に吊り下
ろす際、その側面がガイドローラに拘束されつつガイド
ローラの回転によりマグネット取付位置へと案内される
ので、マグネットの揺動が抑制されて容易にマグネット
取付位置に吊り下ろすことができる。

【００２０】さらに、炉を組み付けた後は、押圧機構を
作動させて前記マグネット取付位置に吊り下ろされたマ
グネットを側面から押圧してその径方向に移動させるこ
とにより、炉の胴体の軸心と、マグネットの軸心とを一
致させるための心合わせ作業を確実かつ容易に行うこと
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１から図９を参照して、
本発明の第一の実施形態について説明する。図中、符号
２１は胴体退避手段、２２は油圧シリンダ、２２ａはロ
ッド、２３は旋回アーム、２４は押圧具であり、図１２
と同一構成のものについては同一の符号を付し、説明を
簡略化する。

【００２２】胴体退避手段２１は、図３および図５に示
すように、昇降手段を構成する油圧シリンダ２２および
ロッド２２ａと、該ロッド２２ａに旋回可能に固定され
かつ前記胴体１ａと係合可能な上下一対の旋回アーム２
３と、下方に配置された旋回アーム２３に胴体１ａを押
圧するために配設される押圧具２４とから構成されてい
る。ロッド２２ａは、図１に示すように、前記ロッド６
と同様、支持アーム２５を介して胴体１ａの後面に配置
される支柱１０に固定されており、油圧シリンダ２２の
作動により上下方向に昇降移動するようになっている。

【００２３】旋回アーム２３は、ロッド２２ａのアーム
固定部２６に上下方向に離間して一対設けられており、
両旋回アーム２３の先端には、図６に示すように、胴体
１ａに設けられる係合部と係合可能な凹部２７が形成さ
れている。また、これら旋回アーム２３の対向面間に
は、補強部材２８が設けられており、胴体１ａを支持し
た際に作用する曲げモーメントによって旋回アーム２３
が変形するのを拘束するようになっている。

【００２４】前記係合部は、図５および図６に示すよう
に、胴体１ａの側壁に固定される固定板３０と、該固定
板３０に前記両旋回アーム２３の先端とそれぞれ対向す
るように離間して配設される突起３１とから構成されて
いる。前記胴体１ａは、これら突起３１に前記旋回アー
ム２３の凹部２７をはめ合わせ、ピン３２によって旋回
アーム２３に固定される。

【００２５】前記押圧具２４は、レバー３３によって前
後移動する押圧スリーブ３４を備え、該押圧スリーブ３
４の前後移動によって、突起３１を介して胴体１ａを押
圧するものである。この押圧具２４により、支持した胴
体１ａの本体重量により生じる曲げモーメントによっ
て、ピン３２による旋回アーム２３と突起３１との係合
部にガタつきが生じるのを防止する。

【００２６】また、図７から図９に示すように、支持し
た胴体１ａを油圧シリンダ２２の作動によって昇降させ
る際、該胴体１ａがロッド２２ａの軸線まわりに回動し
てカスプ磁界引上装置の他の構成部品と干渉してしまう
のを防ぐために、前記アーム固定部２６にはガイドロー
ラ３５が、また支柱１０にはガイドレール３６が、それ
ぞれ設けられている。

【００２７】前記ガイドレール３６は、ガイドローラ３
５のローラ径より若干大径な対向間隔をおいて平行配置
される板状のレール側板３７から構成されている。これ
らレール側板３７の一方は、図８に示すように、他方よ
り長軸に形成されており、短軸のレール側板３７の両端
から長軸のレール側板３７の端部３８が、前記ローラ径
より若干大径寸法、突出するように取り付けられてい
る。

【００２８】ガイドローラ３５は、両レール側板３７間
に挿入されると、該レール側板３７に沿う方向にのみ昇
降可能とされ、ガイドローラ３５の回動、すなわち支持
した胴体１ａの回動が拘束されるので、胴体１ａの昇降
作業を他の構成部品と干渉させることなく行うことがで
きる。

【００２９】また、メインテナンス等の作業が終了し、
胴体１ａを再配置する場合には、ロッド２２ａの軸線ま
わりに回動するガイドローラ３５が、長軸のレール側板
３７の端部３８に突き当たってその位置でガイドローラ
３５の回動が拘束されるので、胴体１ａの位置合わせを
容易に行うことができる。

【００３０】次に、上記構成のカスプ磁界引上装置のメ
インテナンス等を行うために、ルツボ２から胴体１ａを
退避させて取り出す手順について説明する。まず、図１
に示すように、マグネット３，３をスクリュージャッキ
１４によって鎖線で示す下方位置に退避させ、胴体１ａ
を露出させる。

【００３１】ここで、図６に示すように、前記固定板３
０に設けられる突起３１と、前記旋回アーム２３の凹部
２７とを互いにはめ合わせてピン３２によって固定し、
さらに押圧具２４によって突起３１を押圧して、胴体１
ａを旋回アーム２３を介してロッド２２ａに支持させ
る。次に、図１に示すように、胴体１ａを上蓋１ｂから
分離し、ロッド２２ａを作動させて、上部チャンバ４お
よび上蓋１ｂを鎖線で示す左上位置に退避させる。

【００３２】次いで、胴体１ａを下蓋１ｃから分離し、
ロッド２２ａを作動させて胴体１ａを上昇させ、さらに
前記旋回アーム２３をロッド２２ａの軸線まわりに回動
させて、鎖線で示す右上位置に退避させる。上記作業
中、胴体１ａは、胴体退避手段２１を介してロッド２２
ａに直接支持されているので、上蓋１ｂと一体にした状
態でなくても、胴体１ａのみを分離して単体の状態で退
避させることができる。

【００３３】また、胴体１ａのメインテナンス等を終
え、胴体１ａを装置内に再配置する際には、図７から図
９に示すように、ロッド２２ａの軸線まわりに回動する
ガイドローラ３５が、長軸側のレール側板３７の端部３
８に突き当たるので、該回動が拘束され、上蓋１ｂに胴
体１ａを再組み付けする際の位置合わせを容易に行うこ
とができる。

【００３４】次に、図１、図１０および図１１を参照し
て、本発明の第二の実施形態について説明する。これら
の図中、符号４１は架台、４２はガイドローラ、４３は
押圧機構を示している。なお、図１には架台４１が示さ
れているが、本実施形態に係るガイドローラ４２および
押圧機構４３の図示は省略している。

【００３５】押圧機構４３は、図１１（ａ），（ｂ）に
示すように、架台４１（図１、図１０参照）の上に固定
される本体４３ａと、該本体４３ａの上に固定される軸
受部４３ｂと、該軸受部４３ｂ内を貫通するボールネジ
部４３ｃと、基端側においてボールネジ部４３ｃのおね
じ部４３ｃ1と螺合するとともに前記本体４３ａの上を
その長さ方向（矢印ａ方向）に移動可能とされた可動部
４３ｄとから概略構成されている。また、可動部４３ｄ
の先端には、ガイドローラ４２が水平軸Ｃの回りに回転
可能に取り付けられている。

【００３６】この押圧機構４３は、図１０に示すよう
に、架台４１の上端面に取り付けられると、前記スクリ
ュージャッキ１４の上に固定されたマグネット３，３の
周囲に周方向に９０゜間隔となるように配置させられ
る。この状態で、おねじ部４３ｃの一端側に設けられた
ハンドル４３ｃ2を回転させると、このおねじ部４３と
螺合する可動部４３ｄが本体４３ａの上を移動し、これ
に伴って可動部４３ｄの先端に取り付けられたガイドロ
ーラ４２も本体４３ａの長さ方向（矢印ａ方向）に移動
するようになっている。

【００３７】そして、マグネット３，３をカスプ磁界引
上装置に組み付ける場合、クレーン等を用いて前記スク
リュージャッキ１４の上に吊り下ろしていくが、本実施
形態の場合には、この吊り下ろし作業の際、マグネット
３，３の側面がガイドローラ４２に拘束されながら該ガ
イドローラ４２の回転によりスクリュージャッキ１４の
上に案内されるので、マグネット３，３の揺動を抑えな
がらマグネット３，３の吊り下ろし作業を容易に行うこ
とができる。

【００３８】さらに、前記炉１を組み付けた後、おねじ
部４３ｃの一端側に設けられたハンドル４３ｃ2を回転
させて可動部４３ｄを本体４３ａの長さ方向、言い換え
れば、スクリュージャッキ１４の上に固定されたマグネ
ット３，３の径方向内方（矢印ａ方向）に移動させ、こ
の可動部４３ｄの先端に取り付けられたガイドローラ４
２により、マグネット３，３を側面から押圧してその径
方向に移動させることができるので、前記炉１の胴体１
ａの軸心と、マグネット３，３の軸心とを一致させるた
めの心合わせ作業を確実かつ容易に行うことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （ａ）請求項１記載のカスプ磁界引上装置によれば、胴
体と係合可能な旋回アームが、昇降可能な昇降手段に固
定されているので、支持した胴体を上部チャンバおよび
上蓋から分離した状態で昇降および旋回させることがで
き、これにより胴体をルツボから退避させることができ
る。よって、胴体のメインテナンス等の作業を行う際
に、該胴体だけを単体のまま取り出すことができるの
で、メインテナンス等の作業性が向上する。

【００４０】（ｂ）請求項２記載のカスプ磁界引上装置
によれば、押圧具によって胴体を押すことにより、胴体
退避操作中の振動等によって胴体と下方位置の旋回アー
ムとの係合部に生じるガタつき等をなくすことができ、
これにより胴体退避手段による炉の支持力が向上し、メ
インテナンス等の作業を安全に行うことができる。

【００４１】（ｃ）請求項３記載のカスプ磁界引上装置
によれば、マグネットをマグネット退避手段のマグネッ
ト取付位置に吊り下ろす際、その側面をガイドローラに
拘束させつつガイドローラの回転によりマグネット取付
位置へと案内させることができるので、マグネットの揺
動を抑制して容易にマグネット取付位置に吊り下ろすこ
とができる。

【００４２】（ｄ）また、炉を組み付けた後は、押圧機
構を作動させてマグネット取付位置に吊り下ろされたマ
グネットを側面から押圧してその径方向に移動させるこ
とにより、炉の胴体の軸心と、マグネットの軸心とを一
致させるための心合わせ作業を確実かつ容易に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカスプ磁界引上装置の第一の実施
形態を示す、一部に断面を含む正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】図１の左側面図である。

【図５】同カスプ磁界引上装置の胴体退避手段を示す拡
大側面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】図１の拡大平面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】同カスプ磁界引上装置における炉の胴体を昇降
手段によって上昇させる状態を示す拡大側面図である。

【図１０】本発明に係るカスプ磁界引上装置の第二の実
施形態の要部を示す平面図である。

【図１１】（ａ）は、同カスプ磁界引上装置における押
圧機構とガイドローラの平面図、（ｂ）は、側面図であ
る。

【図１２】従来のカスプ磁界引上装置における炉の胴体
をルツボから退避させる状態を示す、一部に断面を含む
正面図である。

【符号の説明】

１ 炉 １ａ 胴体 １ｂ 上蓋 ２ ルツボ ３ マグネット ４ 上部チャンバ ６ 油圧シリンダ（チャンバ退避手段） ７ 原料融液 １４ スクリュージャッキ（マグネット退避手段） ２１ 胴体退避手段 ２２ 油圧シリンダ（昇降手段） ２２ａ ロッド（昇降手段） ２３ 旋回アーム ２４ 押圧具 ４２ ガイドローラ ４３ 押圧機構

フロントページの続き (72)発明者 海原 弘好 兵庫県朝来郡生野町口銀谷字猪野々985番 地１ 三菱マテリアル株式会社生野製作所 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料融液を収容したルツボを加熱する炉
   の胴体と、該胴体の上蓋と、前記胴体の周囲に上下に相
   互間隔をおいて対向配置されるリング状のカスプ磁界印
   加マグネットと、該マグネットを下降させて前記胴体の
   周囲から退避させるマグネット退避手段とを備えるとと
   もに、前記上蓋を旋回させて前記胴体の上方から退避さ
   せるための上蓋退避手段が設けられているカスプ磁界引
   上装置において、 前記マグネットが前記マグネット退避手段により下方に
   退避した後に、胴体と係合して該胴体をルツボから退避
   させる胴体退避手段が設けられていることを特徴とする
   カスプ磁界引上装置。
2. 【請求項２】 前記胴体退避手段は、昇降手段と、該昇
   降手段に旋回可能に固定され、かつ前記胴体と係合可能
   な上下一対の旋回アームとを備えるとともに、下方に配
   置された旋回アームには、前記胴体を押圧する押圧具が
   設けられていることを特徴とする請求項１記載のカスプ
   磁界引上装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれかに記
   載のカスプ磁界引上装置において、 前記マグネット退避手段のマグネット取付位置に支持さ
   れたマグネットの側面に接触する水平軸回りに回転可能
   なガイドローラと、 該ガイドローラを前記マグネットの径方向に前後移動さ
   せる押圧機構とが設けられていることを特徴とするカス
   プ磁界引上装置。