(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
種結晶回転軸及び種結晶ホルダ、並びに前記種結晶回転軸及び種結晶ホルダを連結する連結部材を備える単結晶製造装置であって、
前記連結部材は、チャック部材、押え部材、及び締付け部材を有しており、
前記チャック部材は、筒形状を有しており、逆円錐台凸状テーパ面が設けられ、かつ半径方向へ収縮可能にする複数の切り込み部が設けられており、
前記押え部材は、筒形状を有しており、前記逆円錐台凸状テーパ面に当接する逆円錐台凹状テーパ面が設けられており、
前記締付け部材は、前記チャック部材と前記押え部材を収納する筒形状を有しており、
前記種結晶ホルダは、前記種結晶回転軸の側から順に、前記チャック部材、前記押え部材、及び前記締付け部材それぞれの貫通孔に挿通されており、
前記チャック部材の前記種結晶回転軸側の端面と前記種結晶回転軸の前記チャック部材側の端面とが当接されており、
前記押え部材の前記締付け部材側の端面と前記締付け部材の前記押え部材側の端面とが当接されており、
前記種結晶回転軸の外周は、前記締付け部材の内周と螺合されており、前記種結晶ホルダが、前記チャック部材と前記押え部材を介して、前記締付け部材で締め付けられており、かつ、前記チャック部材が半径方向に収縮して、前記種結晶回転軸と前記種結晶ホルダとを連結している、
単結晶製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶を製造する際、単結晶の成長とともに、種結晶を回転しつつ、引き上げることが行われている。
【０００３】
特許文献１には、種結晶回転軸と種結晶ホルダに、相互に当接される逆円錐台状のテーパ面を設けて、種結晶を把持する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
種結晶を回転する際における偏心を防止するためには、種結晶回転軸と種結晶ホルダに設けるテーパ面を精度よく加工する必要がある。
【０００６】
特許文献１に開示される装置では、種結晶ホルダをテーパ加工する。種結晶ホルダは、単結晶の製造ごとに製作される消耗品であるため、テーパ加工の精度向上のために加工工数を要すると、単結晶の製造原価の上昇を招く。したがって、種結晶ホルダの加工精度が低い場合であっても、種結晶を回転する際の偏心を抑制することのできる単結晶製造装置が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決する単結晶製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は、次のとおりである。
〈１〉種結晶回転軸及び種結晶ホルダ、並びに前記種結晶回転軸及び種結晶ホルダを連結する連結部材を備える単結晶製造装置であって、
前記連結部材は、チャック部材、押え部材、及び締付け部材を有しており、
前記チャック部材は、筒形状を有しており、逆円錐台凸状テーパ面が設けられ、かつ半径方向へ収縮可能にする複数の切り込み部が設けられており、
前記押え部材は、筒形状を有しており、前記逆円錐台凸状テーパ面に当接する逆円錐台凹状テーパ面が設けられており、
前記締付け部材は、前記チャック部材と前記押え部材を収納する筒形状を有しており、
前記種結晶ホルダは、前記種結晶回転軸の側から順に、前記チャック部材、前記押え部材、及び前記締付け部材それぞれの貫通孔に挿通されており、
前記チャック部材の前記種結晶回転軸側の端面と前記種結晶回転軸の前記チャック部材側の端面とが当接されており、
前記押え部材の前記締付け部材側の端面と前記締付け部材の前記押え部材側の端面とが当接されており、
前記種結晶回転軸の外周は、前記締付け部材の内周と螺合されている、
単結晶製造装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、消耗品である種結晶ホルダを精度よく加工することなく、種結晶回転軸を回転させた際の偏心を防止し、高品質の単結晶が得られる単結晶製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の種結晶回転軸と種結晶ホルダの連結状態の概略の一例を示す図である。
【図２】本発明の種結晶回転軸、種結晶ホルダ及び連結部材の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のチャック部材の概略の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の単結晶製造装置の概略の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る単結晶製造装置の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１２】
（単結晶製造装置の全体構造概略）
まず、本発明の単結晶製造装置の全体構造の概略について説明する。図４は、本発明の単結晶製造装置の概略の一例を示す図である。
【００１３】
本発明の単結晶製造装置１００は、坩堝１１と、種結晶１２と、ヒータ１３が、チャンバ１４の内部に格納されている。
【００１４】
チャンバ１４には、真空ポンプ（図示せず）が連結される。チャンバ１４の内部は、微少な酸素も混入しないよう、真空ポンプで排気した後、不活性ガス供給源（図示せず）から、ヘリウム等の不活性ガスを導入し、チャンバ１４内を正圧とする。この状態で、ヒータ１３により原料を加熱、溶融して、原料溶液１５とする。この原料溶液１５に種結晶１２を浸漬し、引き上げ機構（図示せず）により種結晶１２を引き上げる。
【００１５】
原料溶液１５は特に限定されないが、原料溶液１５は、Ｓｉが一般的である。坩堝１１を黒鉛製として、Ｓｉ溶液の温度を非常に高温にし、Ｓｉ溶液中にＣを溶解させたＳｉ−Ｃ溶液であってもよい。
【００１６】
種結晶１２は、種結晶ホルダ１６を介して種結晶回転軸１７に連結される。種結晶回転軸１７には、回転源（図示せず）が連結される。
【００１７】
本実施形態では、坩堝１１は回転されないが、坩堝１１に回転軸を連結して、坩堝１１を回転してもよい。
【００１８】
（連結部材の概要）
次に、種結晶回転軸１７と種結晶ホルダ１６を連結する連結部材について説明する。図１は、種結晶回転軸１７と種結晶ホルダ１６の連結状態の概略の一例を示す図である。
【００１９】
種結晶回転軸１７と種結晶ホルダ１６は、連結部材５０によって連結される。連結部材５０は、チャック部材１８、押え部材１９、及び締付け部材２０を有する。図２は、種結晶回転軸１７、種結晶ホルダ１６、及び連結部材５０それぞれの一例を示す縦断面図である。図２（ａ）は種結晶回転軸１７、図２（ｂ）は種結晶ホルダ１６、図２（ｃ）はチャック部材１８、図２（ｄ）は押え部材１９、及び図２（ｅ）は締付け部材２０の縦断面図の一例を示す。
【００２０】
（種結晶回転軸及び種結晶ホルダ）
種結晶回転軸１７に、種結晶ホルダ１６が、チャック部材１８、押え部材１９を介して、締付け部材２０で締め付けることにより連結される。
【００２１】
（チャック部材）
チャック部材１８は、筒形状を有する。チャック部材１８の外周には、逆円錐台凸状テーパ面２５が設けられる。テーパの角度は、種結晶ホルダ１６の直径、長さ等によって適宜決定すればよく、特段の制限はない。より好ましいテーパの角度は１５°程度である。逆円錐台凸状テーパ面２５は、後述する逆円錐台状凹テーパ面２６と当接される位置にあればよく、チャック部材１８の外周のすべてが逆円錐台状凸テーパ面２５でなくてもよい。また、チャック部材１８には、種結晶ホルダ１６が挿通される貫通孔２１が設けられる。
【００２２】
図３は、チャック部材１８の概略の一例を示す斜視点図である。
【００２３】
チャック部材１８には、半径方向への収縮を可能にする複数の切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄが設けられる。切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、逆円錐台凸状テーパ面２５と貫通孔２１の間の半径方向に設けられる。切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの作用効果については後述する。
【００２４】
（押え部材）
押え部材１９は、筒形状を有する。押え部材１９の内周には、逆円錐台凹状テーパ面２６が設けられる。逆円錐台凸状テーパ面２５と逆円錐台凹状テーパ面２６は互いに当接される。また、押え部材１９には、種結晶ホルダ１６が挿通される貫通孔２２が設けられる。図１の実施形態では、押え部材１９の内周全面がテーパ面２６となっており、貫通孔２２を兼ねているが、逆円錐台凸状テーパ面２５と当接する部分だけを逆円錐台凹状テーパ面２６として、逆円錐台凹状テーパ面２６に連結する貫通孔２２が別途設けられてもよい。
【００２５】
（締付け部材）
締付け部材２０は、種結晶回転軸１７側に開口する筒形状を有する。種結晶回転軸１７と回転軸ホルダ１６を連結したとき、この筒形状の内部に、チャック部材１８と押え部材１９が収納される。また、押え部材１９には、種結晶ホルダ１６が挿通される貫通孔２３が設けられる。
【００２６】
（種結晶回転軸と種結晶ホルダが連結されたときの状態）
種結晶ホルダ１６は、種結晶回転軸１７の側から順に、チャック部材１８、押え部材１９、及び締付け部材２０それぞれの貫通孔２１、２２、２３に挿通されている。そして、締付け部材２０の筒形状内に、チャック部材１８と押え部材１９が収納され、、種結晶軸１７の外周と締付け部材２０の内周とが螺合され、種結晶回転軸１７と回転軸ホルダ１６が連結される。即ち、種結晶ホルダ１６は、チャック部材１８と押え部材１９を介して、締付け部材２０で締め付けることにより、種結晶回転軸１７に連結される。
【００２７】
このとき、チャック部材１８の種結晶回転軸１７側の端面３０と、種結晶回転軸１７のチャック部材１８側の端面３１とが当接される。また、押え部材１９の締付け部材２０側の端面２９と締付け部材２０の押え部材１９側の端面２８とが当接される。
【００２８】
図１に示した実施形態では、種結晶回転軸１７に大口径孔３２が設けられ、チャック部材１８の一部が大口径孔３２に挿入されているが、大口径孔３２が設けられずに、種結晶回転軸１７の押え部材１９側の端面にチャック部材１８の端面３０が当接されてもよい。
【００２９】
また、図１に示した実施形態では、種結晶回転軸１７に小口径孔２４が設けられ、種結晶ホルダ１６の先端が小口径孔２４に挿入されているが、種結晶ホルダ１６の先端がチャック部材１８から突出されずに、種結晶ホルダ１６の先端が小口径孔２４に挿入されなくてもよい。
【００３０】
種結晶回転軸１７の偏心を防止するためには、逆円錐台凸状テーパ面２５と逆円錐台凹状テーパ面２６を、それぞれ、精度よく加工しておく必要がある。チャック部材１８及び押え部材１９は、単結晶の製造終了後、単結晶ホルダ１６からはずして繰り返し使用することができる。したがって、逆円錐台凸状テーパ面２５と逆円錐台凹状テーパ面２６を精度よく加工するために、工数を要しても、特段、問題とならない。
【００３１】
一方、従来技術のように、種結晶ホルダにテーパ加工を施す場合には、種結晶ホルダは消耗品であるため、種結晶ホルダの加工にたくさんの工数を割くことができず、その結果、テーパ面の加工精度を向上させることができない。加工精度を向上させるために、たくさんの工数を割けば、単結晶の製造原価が上昇する。
【００３２】
本発明においては、消耗品である種結晶ホルダ１６は、胴体部を円筒加工するだけでよい。円筒加工であれば、テーパ加工と比べれば、少ない工数で加工精度を向上させることができる。また、円筒加工の精度が要求される部分も、チャック部材１８の貫通孔２１と接する部分だけでよく、加工原価の低減に有利である。
【００３３】
さらに、本発明のチャック部材１８には、切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄが設けられる。
【００３４】
締付け部材２０で締め込んでいった場合に、切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄのうち、隣り合う２つの切り込み部で挟まれた部分（以下、チャック部材１８の爪ということがある）が、チャック部材１８の半径方向に変位可能である。即ち、チャック部材１８の爪は、チャック部材１８の半径方向への収縮を可能にする。したがって、種結晶ホルダ１６の円筒部分の加工精度がやや低下している場合であっても、チャック部材１８の爪が変位し、種結晶回転軸１７を回転させた際の偏心を防止することができる。
【００３５】
図１の実施形態では、切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは４か所であるが、これに制限されるものではない。種結晶ホルダ１６の長さ、特に直径により適宜決定すればよい。また、切り込み部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、切り込みでなく、チャック部材１８を４分割するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、種結晶回転軸を回転させた際の偏心を防止することができ、高品質の単結晶が得られる単結晶製造装置を提供することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性が大きい。
【符号の説明】
【００３７】
１１    坩堝
１２    種結晶
１３    ヒータ
１４    チャンバ
１５    原料溶液
１６    種結晶ホルダ
１７    種結晶回転軸
１８    チャック部材
１９    押え部材
２０    締付け部材
２１、２２、２３    貫通孔
２４    小口径孔
２５    逆円錐台凸状テーパ面
２６    逆円錐台凹状テーパ面
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ    切り込み部
２９、３０、３１    端面
３２    大口径孔
５０    連結部材
１００    単結晶製造装置
【図１】
0006350295.tif 000002
【図２】
0006350295.tif 000003
【図３】
0006350295.tif 000004
【図４】
0006350295.tif 000005