JP2002321995A - 単結晶の育成方法 - Google Patents
単結晶の育成方法Info
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- JP2002321995A JP2002321995A JP2001125118A JP2001125118A JP2002321995A JP 2002321995 A JP2002321995 A JP 2002321995A JP 2001125118 A JP2001125118 A JP 2001125118A JP 2001125118 A JP2001125118 A JP 2001125118A JP 2002321995 A JP2002321995 A JP 2002321995A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diameter
- heater
- temperature
- crystal
- crystals
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】、温度勾配を適正に修正しながら育成結晶の直
径制御ができるため、結晶直径精度の向上、結晶外形の
変形を防ぎ、その結果結晶欠陥の少ない良質な単結晶を
得ることを目的とする。 【構成】結晶の直径を制御しながら回転引き上げ方法に
より単結晶を育成する方法において、夫々が独立して温
度ないしパワーを制御できる多段のヒーター部分を用
い、結晶の直径制御を所望の結晶径からの偏差を少なく
するように多段のヒーター部分の温度ないしパワーを多
段のヒーター部分に重みつけして変化させて直径制御を
行うことを特徴とする単結晶育成方法である。
径制御ができるため、結晶直径精度の向上、結晶外形の
変形を防ぎ、その結果結晶欠陥の少ない良質な単結晶を
得ることを目的とする。 【構成】結晶の直径を制御しながら回転引き上げ方法に
より単結晶を育成する方法において、夫々が独立して温
度ないしパワーを制御できる多段のヒーター部分を用
い、結晶の直径制御を所望の結晶径からの偏差を少なく
するように多段のヒーター部分の温度ないしパワーを多
段のヒーター部分に重みつけして変化させて直径制御を
行うことを特徴とする単結晶育成方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品や圧電部
品などに用いられる単結晶の育成方法に関する。
品などに用いられる単結晶の育成方法に関する。
【０００２】
【従来技術】回転引き上げ方法にて単結晶の直径を制御
する方法は、単位時間あたりの重量変化と引き上げ量、
結晶の密度、融液の密度、ルツボ直径から計算して得ら
れるモニター値と予め設定してある設定値との直径変差
を計算し、この差が小さくなるように、ヒーターのパワ
ーないし温度を変化させて行っている。この時、使われ
ている装置はヒータが単独の場合が多く、多段であって
もメインヒーター部分のみが直径制御用にしようされて
いるか、マスタースレーブ方式により直径偏差による温
度変化は各ヒーターに均等に割り振られていた。
する方法は、単位時間あたりの重量変化と引き上げ量、
結晶の密度、融液の密度、ルツボ直径から計算して得ら
れるモニター値と予め設定してある設定値との直径変差
を計算し、この差が小さくなるように、ヒーターのパワ
ーないし温度を変化させて行っている。この時、使われ
ている装置はヒータが単独の場合が多く、多段であって
もメインヒーター部分のみが直径制御用にしようされて
いるか、マスタースレーブ方式により直径偏差による温
度変化は各ヒーターに均等に割り振られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による直径制
御方式によると、図３に模式的に示すように、温度変化
は各ヒーターで同じ変化を示し、結晶育成の進行に伴う
メルト表面の低下などの情況変化に対応できない。すな
わち、結晶育成初期のルツボ内の融液は満杯の状態であ
るが、結晶育成が進んでいくに従い、融液の表面位置は
しだいに下降していく。この時、結晶育成初期と後期で
は温度分布が大きくことなり、結晶育成後期では初期に
比べ温度勾配が極端に緩やかとなり、結晶外形がねじれ
たり、結晶育成が継続できなくなったりする問題があ
る。この問題に対処するため、あらかじめ、温度勾配を
急にした各ヒータの温度設定にする必要があった。
御方式によると、図３に模式的に示すように、温度変化
は各ヒーターで同じ変化を示し、結晶育成の進行に伴う
メルト表面の低下などの情況変化に対応できない。すな
わち、結晶育成初期のルツボ内の融液は満杯の状態であ
るが、結晶育成が進んでいくに従い、融液の表面位置は
しだいに下降していく。この時、結晶育成初期と後期で
は温度分布が大きくことなり、結晶育成後期では初期に
比べ温度勾配が極端に緩やかとなり、結晶外形がねじれ
たり、結晶育成が継続できなくなったりする問題があ
る。この問題に対処するため、あらかじめ、温度勾配を
急にした各ヒータの温度設定にする必要があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶の直径を
制御しながら回転引き上げ方法により単結晶を育成する
方法において、夫々が独立して温度ないしパワーを制御
できる多段のヒーター部分を用い、結晶の直径制御を所
望の結晶径からの偏差を少なくするように多段のヒータ
ー部分の温度ないしパワーを多段のヒーター部分に重み
つけして変化させて直径制御を行うことを特徴とする単
結晶の育成方法である。
制御しながら回転引き上げ方法により単結晶を育成する
方法において、夫々が独立して温度ないしパワーを制御
できる多段のヒーター部分を用い、結晶の直径制御を所
望の結晶径からの偏差を少なくするように多段のヒータ
ー部分の温度ないしパワーを多段のヒーター部分に重み
つけして変化させて直径制御を行うことを特徴とする単
結晶の育成方法である。
【０００５】この多段のヒーター部分の温度ないしパワ
ーは、少なくとも予め時間的なプログラムにて設定され
ている量と直径偏差に応じて変化させる量とからなるこ
とが好ましい。すなわち多段のヒーターを有する育成装
置にて、結晶の直径制御を行う際に、直径偏差に応じて
調整するヒータパワーないし温度を各ヒータと融液表面
位置の関係におうじて、変化させる。たとえば融液表面
から遠いヒーターには変化量を小さく、近いヒーターに
は変化量を大きくして直径の制御性を高める。また、融
液面低下に応じて変化する温度状態にたいするために直
径偏差による温度ないしパワー変化とは別に予めプログ
ラムして時間的変化させる部分を有する。
ーは、少なくとも予め時間的なプログラムにて設定され
ている量と直径偏差に応じて変化させる量とからなるこ
とが好ましい。すなわち多段のヒーターを有する育成装
置にて、結晶の直径制御を行う際に、直径偏差に応じて
調整するヒータパワーないし温度を各ヒータと融液表面
位置の関係におうじて、変化させる。たとえば融液表面
から遠いヒーターには変化量を小さく、近いヒーターに
は変化量を大きくして直径の制御性を高める。また、融
液面低下に応じて変化する温度状態にたいするために直
径偏差による温度ないしパワー変化とは別に予めプログ
ラムして時間的変化させる部分を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を具体例で説明する。図１
は３段のヒーター４を有する抵抗加熱式結晶育成炉での
結晶育成時の状態を示す。結晶１はルツボ２中のメルト
３から回転しながら引き上げられており、重量センサー
（図示せず）にて育成量がモニターされ、直径Ｄｏが計
算される。育成されている結晶直径Ｄｏと設定された直
径Ｄｓの偏差δＤにしたがって各ヒーターの温度が変化
させられるがその変化量ΔＴｄｉは融液表面を効果的に
温度変化させられる位置に応じて重みＷがかけられる。
例えば、ヒーター１は１０％、ヒータ２は１００％、ヒ
ータ３は５０％などである。また、予め設定してある時
間的プログラムから計算した温度にしたがって各ヒータ
は長期的に変化する。すなわち、少なくとも、ヒータｉ
の温度の指令はＴｉ（ｎ）＝Ｔｉ（ｎ−１）＋ΔＴｓｉ
＋ΔＴｄ×Ｗｉ（Ｔｉ（ｎ）：ｎ回目のｉ番目のヒータ
ー設定温度、ΔＴｓｉ：プログラムシーケンスにより決
められた温度変化量、ΔＴｄ：直径偏差に応じて計算さ
れた温度変化量、Ｗｉ：Ｉ番目のヒーターに割り当てら
れた重みつけ量）からなる。多段ヒーターのなかのある
１段の温度変化の様子を図２に拡大して模式的に示す
（Ｗｉ＝１として例示）。
は３段のヒーター４を有する抵抗加熱式結晶育成炉での
結晶育成時の状態を示す。結晶１はルツボ２中のメルト
３から回転しながら引き上げられており、重量センサー
（図示せず）にて育成量がモニターされ、直径Ｄｏが計
算される。育成されている結晶直径Ｄｏと設定された直
径Ｄｓの偏差δＤにしたがって各ヒーターの温度が変化
させられるがその変化量ΔＴｄｉは融液表面を効果的に
温度変化させられる位置に応じて重みＷがかけられる。
例えば、ヒーター１は１０％、ヒータ２は１００％、ヒ
ータ３は５０％などである。また、予め設定してある時
間的プログラムから計算した温度にしたがって各ヒータ
は長期的に変化する。すなわち、少なくとも、ヒータｉ
の温度の指令はＴｉ（ｎ）＝Ｔｉ（ｎ−１）＋ΔＴｓｉ
＋ΔＴｄ×Ｗｉ（Ｔｉ（ｎ）：ｎ回目のｉ番目のヒータ
ー設定温度、ΔＴｓｉ：プログラムシーケンスにより決
められた温度変化量、ΔＴｄ：直径偏差に応じて計算さ
れた温度変化量、Ｗｉ：Ｉ番目のヒーターに割り当てら
れた重みつけ量）からなる。多段ヒーターのなかのある
１段の温度変化の様子を図２に拡大して模式的に示す
（Ｗｉ＝１として例示）。
【０００７】ΔTs１+ΔTd（◆印）とΔTs２+ΔTd（黒い
四角）が直径制御している時の温度変化で、それを構成
しているのがΔTsｉとΔTdの部分からなる。他のヒータ
ーも同様に直径偏差に応じたΔTdの変化とΔTsｉからな
り、ΔTsｉの部分は各ヒーターの設置場所により、増加
させるか減少させるかは実験的に決定する。この決定方
法は、たとえば、以下の表のようにすることができる。
四角）が直径制御している時の温度変化で、それを構成
しているのがΔTsｉとΔTdの部分からなる。他のヒータ
ーも同様に直径偏差に応じたΔTdの変化とΔTsｉからな
り、ΔTsｉの部分は各ヒーターの設置場所により、増加
させるか減少させるかは実験的に決定する。この決定方
法は、たとえば、以下の表のようにすることができる。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【発明の効果】本発明により精密な温度制御が可能とな
り、結晶成長の時間経過に伴う、ルツボ内の液面低下に
応じて、温度勾配を適正に修正しながら育成結晶の直径
制御ができるため、結晶直径精度の向上、結晶外形の変
形が防げ、その結果結晶欠陥の少ない良質な単結晶が得
られる。
り、結晶成長の時間経過に伴う、ルツボ内の液面低下に
応じて、温度勾配を適正に修正しながら育成結晶の直径
制御ができるため、結晶直径精度の向上、結晶外形の変
形が防げ、その結果結晶欠陥の少ない良質な単結晶が得
られる。
【図１】本発明に用いられる抵抗加熱式結晶育成炉での
結晶育成時の状態を示す図。
結晶育成時の状態を示す図。
【図２】本発明の方法によるヒータの温度変化の１例を
示す図。
示す図。
【図３】従来の方法によるヒータの温度変化を示す図。
１：結晶 ２：ルツボ ３：メルト ４：ヒーター
Claims (2)
- 【請求項１】結晶の直径を制御しながら回転引き上げ方
法により単結晶を育成する方法において、夫々が独立し
て温度ないしパワーを制御できる多段のヒーター部分を
用い、結晶の直径制御を所望の結晶径からの偏差を少な
くするように多段のヒーター部分の温度ないしパワーを
多段のヒーター部分に重みつけして変化させて直径制御
を行うことを特徴とする単結晶の育成方法。 - 【請求項２】多段のヒーター部分の温度ないしパワー
は、少なくとも予め時間的なプログラムにて設定されて
いる量と直径偏差に応じて変化させる量とからなること
を特徴とする請求項１に記載の単結晶の育成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125118A JP2002321995A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 単結晶の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001125118A JP2002321995A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 単結晶の育成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002321995A true JP2002321995A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18974397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001125118A Pending JP2002321995A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | 単結晶の育成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002321995A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008038450A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Sumco Techxiv Corporation | Single crystal manufacturing apparatus and method |
| KR101274539B1 (ko) | 2011-10-24 | 2013-06-13 | 한국생산기술연구원 | 사파이어 단결정 성장로 가열 장치 |
-
2001
- 2001-04-23 JP JP2001125118A patent/JP2002321995A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008038450A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Sumco Techxiv Corporation | Single crystal manufacturing apparatus and method |
| JP2008081352A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 単結晶製造装置及び方法 |
| US8216371B2 (en) | 2006-09-27 | 2012-07-10 | Sumco Techxiv Corporation | Single crystal manufacturing apparatus and method |
| KR101274539B1 (ko) | 2011-10-24 | 2013-06-13 | 한국생산기술연구원 | 사파이어 단결정 성장로 가열 장치 |
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