JPH01305882A - 板／スラブの形の大きな単結晶の成長のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本明細書中で述べられる発明は、一般に、最小の構造欠
陥しか持たない板／スラブの形の結晶、そして特に、大
きなサイズの単結晶を成長するための装置及び方法に関
する。

発明の背景 いくつかの産業において、高い溶融温度を有する種々の
物質の大きな単結晶に対する増加する需要が゛存在する
。有用であるためには、これらの結晶は、しばしば、構
造欠陥例えば大きな角度の結晶粒（ｇｒａｉｎ）境界、
介在物などを本質的に含まないものでなければならない
。このような産業は、半導体デバイスの経済的な大量生
産のために大きな単結晶を欲する電子産業を含む。大き
な単結晶はまた、ガスレーザーの放射端を閉じるために
、例えば結晶のレーザー棒または結晶の板を使用するレ
ーザーにおける使用のための需要がある。

単結晶を成長するために広く使用される技術はチョクラ
ルスキー法である。この方法は炉中に置かれた゛るつぼ
中での結晶成長原料の溶融を含む。

所定の方位を有する種結晶を溶融物中に浸け、そして種
結晶を回転させそしてゆっくりと溶融物から引き上げな
がら、炉によって溶融物に供給される熱の投入を減らす
。

単結晶を成長させるためのもう一つの広く使用される技
術はブリッジマン−ストックバーガー（Ｂｒｉｄｇｅｍ
ａｎ−３ｔｏｃｋｂａｒｇｅｒ）法である。溶融物から
種結晶を引き上げる代わりに、その中に溶融物原料が仕
込まれているるつぼの底に種結晶を位置付ける。

温度が溶融物中で種温度からもっと高い温度に上向きに
変わる溶融物を形成するようにるつぼを加熱する。次に
、るつぼの底での種結晶から溶融物の頂上へ結晶成長を
誘発するために、るつぼを高温度の溶融帯域から比較的
低温度の冷却帯域にゆっくりと下降させる。

一般に鉛直勾配凍結法（ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｇｒａｄｉ
ｅｎｔ　ｆｒｅｅｚｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼ばれるな
おもう一つの技術は、他の方法でるつぼ中に鉛直な結晶
成長を誘発しながら、るつぼを静止して保つ。例えば、
融点等隠線がるつぼを通って上向きに動くように、全体
の加熱力を下降させてよい。その他の方法は、るつぼの
底から熱を取り出すための熱交換器の使用を含む。一般
に、垂直勾配凍結法においてはそしてまたブリッジマン
−ストックバーガー法においては、多結晶成長の開始を
静めるために種結晶を部分的に溶融し戻すことが望まし
い。

単結晶を成長するために商業的に現在使用されている装
置及び方法のすべてではなくてもほとんどは円筒形を有
する結晶インゴットを製造する。

もし板またはスラブの形の、あるいはその他のなんらか
の非円筒形の結晶が特別な応用のために要求されるなら
ば、これらの形は元の円筒の結晶から切り出されるであ
ろう。長方形のるつぼを用いて板／スラブの形でサファ
イアの単結晶を、成長させる試みがなされてきた。この
試みは、ＲＦヒーターによって溶融状態に加熱された溶
融物中に種を浸けてそして次にゆっくりとこの溶融物か
ら引き出すチョコラルスキー型の方法を含んでいた。

しかしながら、チョクラルスキー法は、成長の間、結晶
の重量のための底支持を与えることができないために生
じる重力誘発欠陥のために、成長方向に直角をなす大き
な寸法を有する大きな結晶の成長には不適合であると信
じられる。

円筒形の単結晶を成長させるために現在商業的に使用さ
れている公知の方法及び炉に関して、−層大きな結晶を
成長させるための試みは、ある種のまたはその他の問題
、例えばチョクラルスキー法に関して上で述べられた問
題を発生させる。−またはそれ以上のこれらの問題は重
要な部分においては、増加した径の成長るつぼの全断面
にわたって適当な（十分に高くそして軸方向に向いた）
温度勾配を維持することにおける困難性から生じる。

結晶の径が増加するにつれて、液体一固体界面での成長
過程の制御がもはや適当でないという点に至る。単一成
分結晶に関しては、一般に、径が約４インチまでの結晶
径に関して受容できる収率が得られてきた。しかしなが
ら、径が増加するにつれて、単結晶の収率は次第に減少
する；例えば、百の成長からたった一つの受容できる品
質の１２インチ径の結晶が得られるであろう。

一般に、単結晶を成長させるためのこれらの公知の方法
及び炉は、通常、拡大できない。拡大された型の炉は、
それより小さな型の性能と等しい性能で運転できる見込
みがない。このための一つの理由は、結晶の径が増加す
るにつれて、結晶の中心と制御された熱源との間の間隔
もまた増加するということである。その結果として、結
晶−溶融物界面の中心で温度勾配を制御することが一層
困難になる。結果的に、結晶成長過程に対する制御が減
少しそして多結晶の成長の可能性が増加する。

発明の要約 本発明は、溶融物からの板／スラブの形での大きな単結
晶の制御された成長を与える。本発明の装置及び方法は
、るつぼの全幅を横切って成長界面に対する適当な制御
を可能にするのに十分に小さな狭い厚さの寸法並びに成
長した結晶の厚さの多数倍の幅を有する結晶の成長を可
能にする拡大できる一層大きな幅の寸法を持つるつぼに
よって特徴づけられる。本装置及び方法は、さらに、成
長界面に対する制御を得てそして維持するために、広い
方の側壁に、そしてそれ故るつぼの壁を横切って溶融物
に極めて接近して位置付けられた偏加熱部材によって特
徴づけられる。また、必要ではなくても好ましい部品と
して、るつぼの狭い端に極めて接近した端加熱部材が供
給される。好ましくは、側ヒータ一部材は、狭い厚さの
寸法に直角をなす、液体一固体界面の中心線からほぼ同
じ距離に位置付けられる。本装置及び方法は、大きな単
結晶例えば１メートルかける１メートルの四角い結晶の
成長のために拡大できる。

本発明を要約すれば、溶融物からの板／スラブの形での
大きな単結晶の制御された成長のための装置及び方法で
あって、るつぼの全幅を横切って成長界面に対する適当
な制御を可能にするのに十分に小さな狭い厚さの寸法並
びに成長した結晶の厚さの多数倍の幅を有する結晶の成
長を可能にする拡大できる一層大きな幅の寸法を持つる
つぼによって特徴づけられる装置及び方法である。本装
置及び方法は、さらに、成長界面に対する制御を得てそ
して維持するために、広い方の側壁に、そしてそれ故る
つぼの幅を横切って溶融物に極めて接近して位置付けら
れた偏加熱部材によって特徴づけられる。本装置及び方
法は、少なくともフッ化カルシウムのような単結晶の場
合にはこれまで公知の装置及び溶融成長方法によっては
得ることができなかった大きな単結晶例えば１メートル
かける１メートルの四角い結晶の成長のために拡大でき
゛る。

さらに詳細には、本発明は、溶融物から板／スラブの形
で結晶を成長させるための炉であって、溶融物を含むた
めのるつぼであり、底壁、二つの広い側壁及び二つの狭
い端壁を含むるっぽ；そして 溶融物を加熱し、そしてるつぼ内部で結晶の成長を誘発
するために鉛直な温度勾配を溶融物中に確立するための
加熱組立体であり、るつぼの広い側壁を偏加熱部材に極
めて接近して位置させてそれらの間にるつぼをぴったり
と収容する、離れて間隔を置かれた偏加熱部材を含む加
熱組立体を有して成る炉を提供する。この加熱組立体は
また、好ましくは、狭い端壁を端加熱部材に極めて接近
して位置させてそれらの間にるつぼをぴったりと収容す
る、離れて間隔を置かれた平行な端加熱部材を含む。

加熱組立体は、るつぼをぴったりと取り囲む側及び端壁
加熱部材を各々含む−またはそれ以上のヒーターを含ん
でよい。好ましくは、るつぼの壁は、溶融物の汚染物そ
してまた炉の中での組立及び分解の間の取り扱いに関し
て十分な強さをなお持ちながら、できる限り薄い。加熱
部材はまた、好ましくは、溶融物の温度に対して正確な
制御を得るためにるつぼの壁にできる限り近く位置付け
る。　炉の好ましい形においては、加熱装置は、それに
電力が供給される抵抗加熱要素を含む側及び端加熱部材
を各々含む上方及び下方ヒーターを含む。偏加熱要素は
平らでかつるつぼの広い側壁の各々に平行であり、そし
て端加熱要素は平らでかつるつぼの端壁の各々に平行で
ある。従って、偏加熱要素及び端加熱要素が一緒にるつ
ぼを取り囲む箱形ヒーターを形成してよい。長方形の箱
の形の上方及び下方ヒーターが、それぞれ上方及び下方
加熱帯を定める。上方帯から下方帯にるつぼを鉛直に下
降させるための装備もまたなされる。

その代わりに、るつぼの上方部分を上方加熱帯に位置せ
しめそしてるつぼの下方部分を下方加熱帯に位置せしめ
てるつぼを静止して保持し、一方るつぼの底からるつぼ
の頂上に結晶の成長を誘発するために溶融物中に鉛直な
温度勾配を確立するために上方及び下方ヒーターによっ
てるつぼ中の溶融物に投入される熱を制御する。

ヒーターは、直立した電極支柱、並びに上方及び下方ヒ
ーターを電極支柱の各々に装着しそして電気的に接続す
る水平なコネクターによって支持されそして電力を供給
される。コネクターは、述べられた装着のためのヒータ
ーから述べられた電極支柱に放射状に伸びる水平なアー
ムを含む。数個の部分のものでよい断熱おおいが上方及
び下方ヒーターを取り囲む。上方ヒーターの上方の端に
位置付けられたトップヒーターもまた備えられている。

ヒーター組立体及びるつぼは、制御された環境例えば真
空中での単結晶の成長のために環境室中に位置付けられ
る。

本発明のもう一つの面によれば、溶融物から板／スラブ
の形で結晶を成長させるための炉は、溶融物を含むため
のるつぼであり、水平断面において長い寸法及び短い寸
法を有し、モして底壁、短い寸法に対して垂直に広がる
内側及び外側表面を有する対向する鉛直な側壁、及び長
い寸法に対して垂直に広がる内側及び外側表面を有する
対向する鉛直な端壁を含むるつぼ；そして るつぼを加熱するための加熱組立体であり、加熱組立体
が上方及び下方ヒーターを含み、これらのヒーターが各
々るつぼの鉛直な壁に接近してかつ平行に位置付けられ
た平らな加熱部材を含む、加熱組立体 を有して成る。るつぼの短い寸法が溶融物−結晶界面で
成長過程の適切な制御を可能にする範囲内であり、そし
て長い寸法が該範囲より大きい。るつぼを通って上に成
長界面を移動させるための装備がなされる。

本発明によればさらに、溶融物から板／スラブの形で大
きな単結晶を成長させるための方法は、結晶成長原料を
、広い寸法及び狭い寸法を有するるつぼであり、狭い寸
法が溶融物−結晶界面で成長過程の適切な制御を可能に
する範囲内であり、そして広い寸法が該範囲より大きい
、るつぼ中で溶融すること；そして るつぼを通って上向きに鉛直に次第に結晶を成長させる
ために溶融物中に鉛直な温度勾配を確立するために溶融
物中に投入される熱を制御すること、 の工程を有して成る。熱を制御する工程は、溶融物中に
熱を投入するためにるつぼの少なくとも広い寸法の側部
に極めて接近した抵抗ヒーターを使用することを含む。

本発明のもう一つの面によれば、溶融物から板／スラブ
の形で結晶を成長させるための炉及び方法は、 溶融物を含むためのるつぼ、 るつぼを加熱し、そして溶融物からの結晶の成長のため
の温度勾配を確立するためのヒーター、そして 溶融物−結晶界面で局部的に温度勾配を増加させるため
に、結晶の成長方向に関して横に延びそしてるつぼに近
い線状冷却要素、 によって特徴づけられる。結晶成長の間にるつぼと線状
冷却要素との間の相対的な動きを実施するための装備も
またなされる。

前述のそしてその他の本発明の特徴は、本明細書中で以
下に十分に述べられそして特許請求の範囲において特に
指摘される。以下の説明及び付属する図面は、本発明の
ある例示の具体例を詳しく述べるが、しかしながら、こ
れは、本発明の原理が使用されてよい種々の方法のたっ
た一つを指示するに過ぎない。

詳細な説明 主題の発明を実施するための好ましい具体例及び最良の
方式が、主にフッ化カルシウム（ＣａＦ２）の成長に関
して述べられるであろう。しかしながら、このような説
明は典型的であるに過ぎずそして述べられる発明の概念
を、例えば種々のその他のアルカリ土金属ハロゲン化物
、アルカリ金属ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、酸
化物、半導体を含むその他の化合物の成長に；短く言え
ば、その固体密度がその液体密度を越えるか等しい、任
意の適合する溶融化合物に、等しく適用することができ
ることは、当業者によって認識されるであろう。加えて
、°゛平行”、“垂直な（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ
）”、“′鉛直な（ｖｅｒｔｉｃａｌ）”、“水平な（
ｈｏｒ　１ｚｏｎｔａｌ）”などという述語は、明白に
指示されない限り、正確に平行な、正確に垂直な、など
を意味することを意図しない。むしろ、これらの述語は
、当該技術に通常の技能を有する者によって普通に理解
されるであろう変動の範囲を含むことを意図している。

■、全全般説明 さて、図面をそして最初に第１図を参照して詳細に説明
すると、本発明に従って結晶を成長させるための装置は
全体として２０で示されている。

本明細書中で結晶成長炉と呼ぶ装置２０は、全体として
、るつぼ２１．るつぼヒーター組立体２２、るつぼ支持
体／昇降機組立体２３、断熱おおい２４及び環境室２５
を有して成る。るつぼ２１．るつぼヒーター組立体２２
及び断熱おおい２４は、結晶が成長される制御された環
境を提供する環境室２５内に収容されている。維持され
るべき特定の環境は結晶の材料に依存する。フッ化カル
シウムを成長させるためには、例えば、環境室２５内部
に真空を維持することが望ましい。また、環境室は、大
気圧で空気の存在下で成長することができる材料に関し
ては必要ではないと考えられる。

図示された具体例においては、環境室２５は、底板２８
、円筒形の壁２９及びドーム３０を有して成る真空室で
あり、これらは公知の方法で一緒に固定されてガス気密
な内部空間３１を形成している。フッ化カルシウム結晶
を成長させるために必要とされるような高温操作のため
には、壁２９及びドーム３０は、好ましくは、各々、内
部水路３２及び３３を通る冷却水の通過によって水冷さ
れる。図示されていないが、７ツ化カルシウムの単結晶
を成長させる時に望まれるように、真空室を排気するた
めの適当な手段が装備されている。

ドーム３０の中心には、それを通って検査棒３８が内部
空間３１中に通過する開口３７が備えられている。検査
棒３８はまたドームの上にそして棒の位置が眼で観察で
きる視界ガラス３９中に延びている。視界ガラスは、真
空室中で維持される真空を保つためにドームに関して適
宜密封されている。

検査棒３８は、視界ガラス３つの外側に滑動自在に装着
された位置付は装置４０によって真空室２５の中心軸に
沿って軸方向に動くことかでさる。

位置付は装置４０は、位置付は装置の鉛直な動きが結果
として検査棒の同様な鉛直な動きをもたらすように検査
棒の上端に磁気的に結合されている。

位置付は装置と検査棒の間の磁気的結合は、任意の適当
な方法で得られてよい。検査棒の目的は、結晶成長炉２
０の操作の方法と関連して本明細書中で後で議論される
。

■５るつぼヒーター組立体 さて第２図及び第３図を参照して説明すると、るつぼヒ
ーター組立体２２は、下方ヒーター４５、上方ヒーター
４６及びトップヒーター４７を存して成る。下方及び上
方ヒーターは、それぞれ、下方及び上方加熱帯４８及び
４９をそれぞれ形成する。第２図及び第３図において見
られるように、上方ヒーター４６の下端は下方ヒーター
４５の上端中に延びそしてこれと重なる。結果として、
るつぼ２１の側部に一層密に隣合ってまたは接近して上
方ヒーターの側部を位置付けるために望まれるように、
上方ヒーターは下方ヒーターよりも横切る（水平な）寸
法が小さい。以下にさらに議論されるように、炉の操作
の間、上方加熱帯４９は、大部分の間、下方加熱帯４８
より高い温度に維持される。溶融原料が溶融されそして
溶融状態に維持されるのは上方加熱帯においてであり、
一方下方加熱帯は結晶材料の融点以下のより低い温度に
維持される。従って、下方加熱帯は冷却帯と呼ばれても
よく、そして上方加熱帯は溶融帯と呼ばれてもよい。

Ａ、上方ヒーター ここで第９図に移って説明すると、上方ヒーター４６は
等角投影図中に見ることができ、これは、パネル５４の
形の偏加熱部材、パネル５５の形の端加熱部材、下方装
着ブラケット５６、及び上方装着ブラケット５７を有し
て成る。側パネル５４及び端パネル５５は各々全体とし
て平面的で、平らでそして形が長方形である。側及び端
パネルは一緒に組み立てられて、開いたトップ及び底を
有する箱形を持つように見ることができる上方ヒーター
の各々広い側及び狭い端を形成する。従って、第９図中
に見ることができるように、上方ヒーターは、その幅の
寸法より実質的に小さい厚さの寸法を有する長方形の箱
ヒーターと呼ばれてよい。

図示された具体例においては、側パネル５４、端パネル
５５、下方装着ブラケット５６及び上方装着ブラケット
５７はすべて、１３５０°摂氏の融点を有する７ツ化カ
ルシウムを溶融するために溶融帯で必要とされる温度を
発生するのに使用されるためにグラファイトから作られ
ている。等方性のグラファイトが、単位面積あたりの加
熱率が結晶粒の方向で変化しないので、好ましい。グラ
ファイトは、例えば、ライ−バー　インダストリー（Ｗ
ｅ’ａｖｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から入手できる
２０２０グラフアイトでよい。

側パネル５４及び端パネル５５は、それらの下端におい
て下方装着ブラケット５６のそれぞれの側部に固定され
ている。下方装着ブラケットは、第９図において長方形
のリングの形を有するように見ることができ、そしてこ
のようなブラケットは本明細書中でまた装着リングとも
呼ばれる。パネルは、適当な手段例えばグラ７アイトセ
メントによって装着リング５６の側部に固定されてよい
。

所望に応じて、グラファイトの合わせ釘（ｄｏｗｅｌ）
ビンまたはその他の適当な締め具もまた使用されてよい
。

上方ヒーター４６の組立の間に、側パネル５４及び端パ
ネル５５の上端は、上方ヒーターの取り扱い及び炉の中
でのその組立を容易にするために上方装着ブラケット５
７の各々の側部に同様にしっかりと固定されている。上
方装着ブラケットまたはリングは下方装着リング５６と
類似であるが、炉の中での上方ヒーターの組立の後で、
上方装着リング５７の、隣合うパネルの上端の間に延び
る部分は取り除かれる。これは、パネルの上端部分を電
気的に孤立させて本明細書中で後で述べる方法で上方ヒ
ーターを通して適当な電流を供給するためになされる。

第９図中に見られるように、各々の側パネル５４は、そ
の上端に中央に位置付けられた装着タブ６０を有する。

Ｌ形の側パネル装着ブラケット６Ｉが装着タブ６０に固
定されている。装着ブラケット６１は、装着タブ６０の
外側の側部に固定された比較的短い鉛直な足６２及び側
パネル５４の平面に直角に延びる比較的長い水平な足ま
たは装着アーム６３を有する。ブラケット６１は、任意
の適当な手段によって例えばグラ７アイトセメント及び
／またはグラファイト合わせ釘ピンによって装着タブ６
０に固定されていてよい。

同様な方法で、端パネル装着ブラケット６６は、端パネ
ル５５の上方装着タブ６７に固定されている。各々のＬ
形の端パネル装着ブラケット６６は、端パネル装着タブ
６７の外側の側部に固定された比較的短い鉛直な足６８
及び端パネル５５の平面に直角に外方に延びる比較的長
い水平な足または装着アーム６９を有する。端パネル装
着ブラケット６６の水平な装着アーム６９は、側パネル
装着ブラケット６１の装着アーム６３と同一平面にある
。端パネル装着アーム６９及び側パネル装着アーム６３
の各々の水平面は平行であるが、本明細書中で後で述べ
る方法でのパネルコネクターへの取り付けのために所望
されるようにお互いに対して鉛直にオフセットされてい
る。

第９図中に見られるように、各々の側パネル５４は、対
称なパターンでその中に形成された水平な切れ目を有す
る。第一のシリーズの切れ目７３は、側パネルの鉛直な
中心線から水平に両方向に延びそして側パネルの縁まで
届かずに終わっている。側パネル５４の各々の鉛直な縁
７６及び７７から内側に水平に延びる第ニジリーズの切
れ目７４及び第三シリーズの切れ目７５もまた配設され
ている。トップから底に行くと、中央切れ目７３が縁切
れ目７４と交互してジグザグ形態で一連のパネル区分（
ｓｅｇｍｅｎｔｓ）または杭（ｐｉｃｋｅｔｓ）　８０
を形成する。同様に、中央切れ目７３がもう一つの縁切
れ目７５と交互してジグザグ形態または“リボン″に配
置されたもう一つの一連のパネル区分または杭８１を形
成する。

以下に議論されるように、パネル区分８０及び８１のヒ
ーターリボン、即ち、ジグザグ形態は、装着タブ６０か
ら下方装着リング５６に固定された下方パネル区分へ流
れる各々の曲がりくねった電流通路を形成する。水平に
整列されたパネル区分８０及び８１は、好ましくは、改
良された強さのために隣合う中央切れ目７３の間に延び
る領域では一体であるが、このような区分を隣合う水平
な中央切れロア３の間に延びる鉛直な切れ目によって分
割することもできるであろう。また好ましくは、中央切
れロア３は、均一な幅のパネル区分を供給するように切
れ目７４及び７５に関して、均一に鉛直に離れて間隔を
置かれている。

もし上方ヒーターパネルが結晶粒（ｇｒａｉｎ）を有す
るグラファイトから作られているならば、グラファイト
側パネル５４の結晶粒は、好ましくは、このような電流
通路の大部分にわたって結晶粒が電流通路に直角に延び
るように、鉛直に向けられている。グラファイト端パネ
ル５５及び装着リング５６及び５７に関しては、結晶粒
は、好ましくは、水平に向けられている。もちろん、グ
ラファイト材料の結晶粒は、望みに応じて所望の場所で
は熱発生を促進するようにまたはその他の場所では電流
流れに対する抵抗を減らすように向けられてよい。しか
しながら、上で指示されたように、好ましくは、単位面
積あたりの加熱率が結晶粒の向きで変わらないように、
等方性のグラファイトが使用される。るつぼに面する単
位面積あたりの加熱率は、 ｑ−Ｉ”ｐ／ｗ２ｔ によって与えられ、ここで“Ｉ”はヒーター要素を通し
ての電流に等しく、“ｐ″はヒーター要素材料の抵抗率
に等しく、”　ｗ　”はヒーター要素リボンの幅に等し
く、１Ｊｊ１１はヒーター要素の厚さに等しい。

側パネル及びその他のヒーター構成要素の厚さ、パネル
中の切れ目の大きさ、切れ目の間隔、即ち、電流通路の
幅などは、例えば、必要とされる温度、電流要件、空間
考慮などに依存する与えられた応用に関して必要に応じ
て選択されてよい。切れ目の鉛直な間隔が均一である必
要はないことがまた注目される。例えば、間隔そして結
果として幅パラメータ“ｗ”は上方ヒーターの装着（上
）端で減らされてそこでの端損失のいくらかを克服する
のを助けてよい。図示されたヒーターにおいてはそれほ
ど望ましくはないが、側パネル中の切れ目が水平の代わ
りに垂直に走って、同伴する構成要素が適宜改変されて
もよい。事実、ヒーターパネルは端パネル５５によって
図示されているように切れ目を入れないでもよい；グラ
ファイトタイプのパネルと結び付いた幅及び厚さは、切
れ目に頼ることなしに適当な加熱率を生じることができ
る。

以下にさらに詳細に議論するように、パネルの区分８０
及び８１のジグザグ形態は、一方では側パネル装着ブラ
ケット６１の間に平行に接続された各々の回路のそして
他方では端パネル装着プラケラト６６における各々の回
路の部分を形成する。

同様に、もう一つの側パネルは、側パネル装着ブラケッ
ト６１の間に平行に接続された一対の回路の各々の部分
及び端パネル装着ブラケット６６の各々の部分を形成す
るであろう。これらの回路通路は、下方グラファイト装
着リング５６によって側パネルのもつとも下方の区分に
それらの下端で電気的に接続された端パネル５５によっ
て完結される。端パネル５５の鉛直な縁は、上方ヒータ
ー４６の下端を除いては、それらの間の電気的な接続を
防止するために隣合う側パネルから隔てられている。し
かしながら、第９図において見られるように、端パネル
５５は、その下端においてもつとも下方の側パネルの区
分と直接接触することができる幅を有してよい。

本明細書中で後で述べられる方法で、側装着ブラケッｌ
−６１は電流（電力）源の第一の末端に接続されそして
端パネル装着ブラケット６６は電流源の第二の末端に接
続されている。このようにして接続されている時には、
上方ヒーターは、電流源に平行に接続された四つの抵抗
加熱回路を構成するように見られてよい。各々の回路は
、側パネル５４の各々の側部及び隣合う端パネル５５の
各々の半分の部分を含む。しかしながら、図示された具
体例においては、個々の回路は、−またはそれ以上のそ
の他の回路と、それらの各々の通路に沿って共通の結び
目を有する。例えば、下方装着リング５６は、すべての
四つの回路に関して共通の結び目としての役割を果す。

四つの同一な平行な回路を構成するようなヒーター組立
体のこの視覚化は、任意の与えられた応用に関する設計
基準例えば電流要件、側パネル及び端パネル厚さ、側パ
ネル中の切れ目の間の鉛直な間隔などの選択を容易にす
る。

第２図及び第３図に戻って説明すると、端パネル装着ブ
ラケット６６は、端パネルコネクター８６の下側部に装
着されているように見ることができ、そして側パネル装
着ブラケット６１は側パネルコネクター８７の頂上側部
に装着されているように見ることができる。装着ブラケ
ット６６及び６１は、好ましくは、炉の組立及び分解が
できるように第７図及び第８図において見られるように
例えば締め具８８によってコネクター８６及び８７に着
脱自在に装着されている。

第５図も追加参照して説明すると、端パネルコネクター
８６は長方形の中央部分９０を有する板である。中央部
分９０は、中央に位置付けられた長方形の開口９１を含
み、上方ヒーター４６の上端がこの中に延びている。開
口９１の短い方の端壁は上方ヒーターの端パネル５５と
接触してよいが、開口９１の長い方の側壁は、それらの
間の電気的な接続を防止するために上方ヒーターの側パ
ネル５４から必ず隔てられている。

端パネルコネクター８６はまた、長方形の開口９１の長
い軸、あるいはさらに詳細には上方ヒーター４６の長方
形の内部空間または加熱帯の長い軸と揃えられた、一対
の反対に延びるアーム９２を有する。コネクターアーム
９２は、各々の直立電極支柱９３の端を頂上に装着する
ために外方に延びる。好ましくは、コネクターアームは
、再び炉の分解ができるように適当な締め具９４によっ
て電極支柱９３の頂上に着脱自在に装着されている。

第２図に見られるように、電極支柱９３の下端は、通常
の方法で底板２８中に装着された電力フィードスルー９
５によって支持されそして割すリングクランプによって
それらに結合されている。電力フィードスルー９５は水
冷されてよく、一方電極支柱はライ−バーインダストリ
ーから入手できるＨＬＭグラファイトのようなグラファ
イトで作られていてよい。端パネルコネクター８６そし
てまた側パネルコネクター８７は、好ましくは側及び端
パネルを作るのに使用されるグラファイトのようなグラ
ファイトで作られている。

端パネルコネクター８６のように、側パネルコネクター
８７は、第５図に見られるように、端パネルコネクター
８６中の開口９１と揃えられた中央に位置付けられた長
方形の開口９９を含む中央の長方形の部分９８を有する
板である。開口９９の長い方の側壁は上方ヒーター４６
の側パネル５４と直接接触してよいが、開口９９の短い
方の側壁は、電気的な孤立の目的で端パネル５５から必
ず隔てられている。

側パネルコネクター８７は一対の反対に延びるアーム１
００を有する。アーム１００は長方形の開口９９の短い
軸と揃えられていて、そして直立電極支柱１０１の端を
頂上に装着するために外方に延びる。コネクターアーム
１００は、好ましくは、適当な締め具１０２によって電
極支柱に着脱自在に装着されている。第３図に見られる
ように、電極支柱１０１は、それらの下端において、底
板２８中に具備された各々の電力フィードスルー１０３
によって支持されそして割りリングクランプによってそ
れらに電気的に結合されている。

第２図及び第３図に見られるように、端パネルコネクタ
ー８６及び側パネルコネクター８７は平行でありそして
電極支柱９３及びｌｏｔによって異なる高さに支持され
ている。コネクターは、アーク発生を避けるのに十分な
距離だけ離して鉛直に間隔を置かれている。第７図及び
第８図において１０５で見ることができるように、各々
の端パネルブラケット６６及び側パネルコネクター８７
の間には適当な隙間が与えられていることもまた注目−
される。同様に、電気的な孤立の目的で各々の側パネル
ブラケット６１と端パネルコネクターとの間にも隙間が
与えられている。

Ｂ、下方ヒーター さて第１Ｏ図を参照して説明すると、下方ヒーター４５
は、逆転されているけれども、上方ヒーター４６の構造
に類似した構造を有するように見ることができる。従っ
て、下方ヒーター４５は、側パネル１０８、端パネル１
０９、上方装着ブラケットまたはリング１１０及び下方
装着ブラケットまたはリング１１１を有して成る。上方
装着ブラケット１１０は長方形のリングの形を有しそし
て側及び端パネルの上端は、適当な手段によって上方装
着リング１１０の各々の側部に固定されている。パネル
の下端は、炉の中での下方ヒーターの取扱及び組立を容
易にするために、同様に下方装着ブラケット１１１に固
定されている。炉の中の支持構造に下方ヒーターを組立
及び固定した後で、下方装着リングの、隣合うパネルの
下端の間に延びる部分を、側パネル１０８の装着タブ１
１４及び端パネル１０９の装着タブ１１５の領域におけ
る部分だけを残して破壊して取り去る。

図示されているように、Ｌ形の側パネル装着ブラケット
１１７が、各々の側パネル１０８の下端において装着タ
ブ１１４に固定され、そしてＬ形の端パネル装着ブラケ
ット１１ｇが、各々の端パネル１０９の下端または装着
タブ部分１１５に固定されている。装着ブラケット、及
びヒーターパネルへのそれらの固定の方法は、上方ヒー
ターに関して上で述べられたのと実質的に同じである。

側パネル装着ブラケッｌ−１１７の水平アーム１１９は
同一平面にあり、そして端パネルブラケット１１８の装
着アーム１２０の平面から高さにおいて鉛直にオフセッ
トされている。

側パネル１０８は上方ヒーターの側パネル中に配設され
ている切れ目と同様な複数の切れ目を有する。さらに詳
細には、第一のシリーズの中央切れ目１２１、そして中
央切れ目１２１と交互する二つのシリーズの縁切れ目１
２２及び１２３がある。これらの切れ目は、側パネル１
０８において、並んだ関係で位置付けられたパネル区分
１２４及び１２５の二つのジグザグ形態またはリボンを
規定する。

上方ヒーター４６における端パネル５５とは異なって、
下方ヒーター４５の端パネル１０９にもまた、側パネル
中の切れ目のパターンに対応するパターンで水平な切れ
目が配設されている。従って、並んだ関係で端パネル区
分１３１及び１３２の二つのジグザグ形態またはリボン
が具備されている。

下方ヒーターのこの構造は、側パネル装着ブラケット−
１１７と端パネル装着ブラケット１１９の間に平行に接
続された四つの回路を構成するものとして見ることがで
きる。各々の回路は、側パネル区分１２４，１２５の各
々のジグザグ形態、及び端パネル区分１３１，１３２の
隣合うジグザグ形態を有して成る。

炉２０中に組み立てられた下方ヒーター４５を示す第２
図及び第３図に戻って説明すると、端パネルブラケット
１１８は、下方ヒータ一端パネルコネクター１３３の下
側部に適当な締め具によって着脱自在に装着されている
。第４図中の１３４に８いて最も良く見られるが、コネ
クター１３３は、全体として長方形の中央部分を有する
板の形である。中央部分１３４は、形が長方形であり、
そして長方形の中央開口１３５を有する。開口１３５は
長方形であり、そしてこのような開口１３５中に延びる
下方ヒーター４５の外側のプロフィールに、大きさ及び
形において、全体として対応する。開口１３５の短い方
の側壁は端パネル１０９と直接接触してよいが、開口の
長い方の側壁は、それらの間の電気的な接続を避けるた
めに側パネル１０８から必ず隔てられている。第４図中
の１３８で見られるように、中央部分１３４は、締め具
による端パネル装着ブラケットの取付のために十分な装
着及び電気的な接続表面積を提供するために、その短い
側の中心において装着延長部１３６を具備している。

コネクター板１３３もまた一対の反対に延びるアーム１
３７を有する。アーム１３７は、長方形の開口１３５（
または下方ヒーター４５の下方加熱帯４８）の短いまた
は長い軸のいずれに関しても角度的にオフセットされた
線に沿って外方に延びている。図示されｔ；具体例にお
いては、コネクターアーム１３７は、短い軸から約３０
″だけ角度的にオフセットされている。コネクターアー
ム１３７の端は、電極支柱１３９の頂端で頂上で支持さ
れそしてそれらに締め具１４１によって着脱自在に装着
されている。電極支柱１３９は、底板２８中に装着され
たフィードスルー１４０（第３図）によって支持されそ
して割りリングクランプによってそれらに結合されてい
る。

第３図及び第４図において最も良く見られるように、下
方ヒーター４５の側パネル装着ブラケット１１７は、下
方ヒーター側パネルコネクター１４２の頂上に適当な締
め具によって着脱自在に装着されている。コネクター１
４２は、全体として、第４図に最も良く見られる長方形
の中央部分１４３を有する板の形である。中央部分１４
３は、締め具１５０による側パネル装着ブラケット１１
７の取付のために十分な装着及び電気的な接続表面積を
提供するために、その長い側部の中心において装着延長
部１４４を具備している。中央部分１４３もまた、下方
ヒーター４５の長方形の加熱帯４８と揃えられた長方形
の開口１４５を有する。

この間口１４５の長い壁は、下方ヒーターの側パネル１
０８に直接接触してよいが、短い壁は、それらの間の電
気的な接続を防止するために、下方ヒーターの端パネル
１０９から隔てられている。

側パネルコネクター１４２もまた一対の反対に延びるア
ーム１４６を有する。アーム１４６は、長方形の開口１
４５の長い及び短い軸から角度的にオフセットされた方
向に、そして好ましくは、図示されているように、端パ
ネルコネクター１３３のアーム１３７の角度のオフセッ
トに対称な関係で、延びている。コネクターアーム１４
６は、電極支柱１４７の頂端で頂上で支持されそしてそ
れらに適当な締め具１４８によって着脱自在に装着され
ている。電極支柱１４７は、底板２８中に装着されたフ
ィードスルー１４９（第３図）によって支持されそして
割りリングクランプによってそれらに結合されている。

第４図を見ると、端パネル接続アーム１３７及び側パネ
ル接続アーム１４６は、炉の鉛直な中心軸に関して放射
しそして一緒にＸ形の構成を規定しているように見るこ
とができる。さらにまた、第５図も見ると、上方ヒータ
ー４６のための端パネルコネクターアーム９２及び側パ
ネルコネクターアーム１００もまた、炉の鉛直な中心軸
に関して放射しそして一緒に十字形の構成を形成してい
る。十字形の構成（第５図）がＸ形の構成の頂上に重ね
られる時には、前者のコネクターアームが、後者の構成
（第４図）の相対的に隣合うアームの間に形成されてい
る角度を部分する。このような配置は、炉の鉛直な中心
軸、そしてさらに詳細には、それと揃えられた、下方及
び上方ヒーター４５及び４６の中心軸、の回りに周辺配
置されている電極支柱９３、ｌｏｔ、１３９及び１４７
にそれらのアームを経由してコネクターを都合よく取り
付けることを可能にする。

Ｃ，トップヒーター さて第２図、第３図及び第５図ないし第８図を参照して
説明すると、トップヒーター４７は、パネル１５４の形
の長方形のトップ加熱部材を有して成る。トップヒータ
ーパネル１５４は、一端において単一のブラケット１５
５によって、そしてそのもう一つの端において一対の横
に間隔を置かれた側ブラケット１５６によって支持され
ている。

トップヒーターパネル１５４は、ヒーター板の一つの縁
から延びる、二つの内側の平行な切れ目１５７、そして
トップヒーターパネルの反対の縁から延びる、二つの外
側の平行な切れ目１５８を有する。ヒーターパネルの全
部の長さには延びないこれらの切れ目は、各々、二つの
外側パネル区分１５９及び外側パネル区分の大体２倍の
幅を有する共通の内側パネル区分１６０を含む、一対の
ジグザグ形態またはリボンを、共同して形成している。

第６図及び第８図において見られるように、単一のブラ
ケット１５５は、トップ加熱パネルＩ５４の右端におい
て、内側パネル区分１６０の自由端でトップヒーターパ
ネルの下側部に固定された、下方の内側に延びる足１６
１を有する。かくしてトップヒーターパネルは、内側パ
ネル区分１６０の幅とほぼ等しい幅を有するこの水平な
足の頂上で一端で支持されている。足はブラケットの鉛
直な脚部分１６２の下方の縁に沿って延び、そしてブラ
ケットはさらに鉛直な脚の頂上の縁から水平にそして外
方に延びる装着アーム１６３を有する。

この水平な装着アーム１６３は、上方ヒータ一端パネル
コネクター８６の頂上に、上方ヒータ一端パネル装着ブ
ラケット６６を上方ヒータ一端パネルコネクター８６の
下側部に固定するために使用されている締め具８８の一
つによって、着脱自在に装着されている。

トップヒーターパネル１５４の他端においては、各々の
装着ブラケット１５６は、二つの最も外側のパネル区分
１５９の各々の一つの自由端においてトップヒーターパ
ネルの下側部に固定されている、内側に延びる水平な足
１６６を有する。かくしてパネルは、鉛直な脚１６７の
下端に位置付けられた装着ブラケット足１６６の頂上に
固定されている。鉛直な脚１６７は、その上端において
、水平なＬ形の接続ブラケット１６９の短い方の脚１６
８に固定されている。接続ブラケット１６９の短い方の
脚１６８は、トップヒーター板の長い軸に垂直に延びて
いる。接続ブラケット１６９の長い方の脚１７０は、上
にそしてトップヒーター板の片側に位置付けられ、そし
て、例えばグラファイトセメントによって、トップヒー
ター側パネル５４の一つの装着タブ６０に固定されてい
る上方装着リング断片５７に固定されている。

トップヒーター装着ブラケット１５５．１５６及び１６
９は、上方ヒーター４６の頂上でトップヒーターパネル
１５４を支持するのに加えて、上方ヒータ一端パネル及
び側パネルコネクター８６及び８７の間のトップヒータ
ーパネルの電気的な接続もまた供給する。さらに、トッ
プヒーターパネル区分１５９及び１６０の二つのジグザ
グ形態は、側及び端パネルコネクター８６及び８７の間
に平行に接続された一対の回路を提供していると見るこ
ともできる。

図示された具体例においては、トップヒーター４７は、
かくして、上方ヒーター４６の一つの側パネル５４に定
着して固定され、そして端パネルコネクター８８に着脱
自在に装着されている。もし所望ならば、上方ヒーター
もまた、例えば、接続ブラケット１６９の内側の側部に
届き得る適当な締め具の供給によって、側パネル装着タ
ブ６０に着脱自在に装着されてよい。

前述の方法で、下方ヒーター４５はその下端においで装
着されそして上方に延びている。逆に、上方ヒーター４
６はその上端において吊されそして下方に延びて、第２
図及び第３図において示されるように装着リングの領域
において全体として下方ヒーターと重なっている。また
、トップヒーター４７は、上方ヒーターの頂上で装着さ
れ、そして上方ヒーターの開いたトップを閉じている。

ヒーターがかくして組み立てられそして装着されると、
断熱おおい２４が、下方及び上方加熱帯４８及び４９か
らの熱損失を最小にするために上方及び下方ヒーターの
回りに組み立てられる。

■、断熱おおい 第２図及び第３図を参照して説明すると、断熱おおい２
４は、各々、全体として底板２８の頂上から最も上のヒ
ーターコネクター８６の上の点まで延びる、二つの側断
熱板１７３及び二つの端折熱板＋７４を有して成る。断
熱板１７３及び１７４は、下方及び上方ヒーター４５及
び４６のための数個のコネクターを収容するための適当
な開口を備えている。断熱板は電気的に伝導性であるグ
ラファイトの繊維の形から形成されているので、コネク
ターと他の電流を流す構成要素との間の接触を防止する
ために、開口は十分に大きくされている。勿論、電気的
に伝導性でない別の断熱材料を選択することによって隙
間を無くすこともできるであろうが、グラファイト断熱
が、製造及び経済的理由並びに本明細書中で述べられる
具体例の場合におけるフッ化カルシウムを溶融するため
に必要とされる温度に耐えるその能力のために、好まし
い。

側及び端折熱板１７３及び１７４は、底板２８の頂上で
一緒に組み立てられて箱状の構造を形成している。パネ
ルの鉛直な縁が箱状構造の隅と突き当たり、そして適当
な締め具（図示されていない）がそれらの鉛直な縁でパ
ネルと一緒に着脱自在に固定するために利用されている
。

炉の上方または溶融帯４９は、好ましくは、−層厚い断
熱材によって取り囲まれる。図示された具体例において
は、外側の側断熱板１７６及び外側の端折熱板１７７が
備えられている。これらの外側の側及び端板は、締め具
１７８によって内側の側及び端板１７３及び１７４の外
側の側部に固定されている。これらの外側の断熱板は、
内側の断熱板の頂上から上方ヒーター４６の大体下端の
点まで延びている。

断熱おおい２４はまた、側及び端折熱板１７３及び１７
４の頂上に支持されていて、そして側及び端折熱板によ
って形成されている箱状の形の構造の上端を閉じている
、トップ断熱板１８０を含む。断熱おおい２４の底には
、側及び端折熱板１７３及び１７４によって境界をつけ
られた領域において底板２８を覆う付加的な断熱材（図
示されていない）が備えられていてよい。この断熱材は
、底板を通っての熱損失を減らすために底板２８の頂上
に置かれたゆるいグラファイトウール断熱材でよいが、
炉中の鉛直な温度勾配の確立に関連しである程度の熱損
失は望まれる。

■、るつぼ及びそのための支持体／昇降機さて第１１図
ないし第１４図を参照して説明すると、るつぼ２１は、
平面図または断面図において比較的広い幅の寸法と比較
的狭い厚さの寸法を有すると見ることができる。上で述
べられたように、このるつぼは板またはスラブの形状を
有する単結晶の溶融成長に適している。これに関連して
、このるつぼは、所望の板厚さの方向において狭くそし
て横または幅方向において広い。

フッ化カルシウムの単結晶を成長させるために好ましい
ことであるが、るつぼ２１はグラファイトの単一体であ
り、そして平行な側壁１８５、平行な端壁１８６及び底
壁１８７を有して成る。側及び端壁１８５及び１８６は
、均一な厚さでありそしてるつぼの狭い寸法に関連して
比較的薄いが、これは好ましい。好ましくは、側壁１８
５は、それらの内側の表面において、るつぼからの成長
した結晶の取り出しを容易にするドラフト（ｄｒａｆｔ
）角を備えている。るつぼは、グラファイトを濡らさな
い７ツ化カルシウムまたはその他の材料を成長させるの
に使用するために、好ましくはグラファイトから作られ
ている。グラファイトを濡らす材料に関しては、るつぼ
を溶融物によって濡らされない材料で作ってもよく、あ
るいは、所望に応じて、グラファイトるつぼにこのよう
な材料のライナーを装着してもよい。

側及び端壁１８５及び１８６は、熱源によってまず第一
に決定されるような最大の温度勾配を維持するために薄
い；もし壁が厚ければ、壁中の伝導が勾配を過度に減ら
すであろう。限度の“薄さ“は、るつぼの炉からの出し
入れ、溶融物の汚染物などに負けないために必要とされ
る機械的な頑丈さを賦与する薄さである。かくして壁の
厚さは、部分的には結晶サイズに依存するであろう。例
えば、２インチスフインチのるつぼは３／１６インチの
壁を持っていたが、壁は多分もっと薄くできたであろう
。メートルサイズの結晶のためには、３７８インチでな
お十分であろうしｍ−あるいは水平なリブまたは強さを
賦与するその他の補強材を加えれば多分もっと薄くてよ
いであろう。重要な概念は、るつぼの壁に沿った縦の伝
導をできる限り限定しそして熱源に制御を与えることで
ある。それ故、壁の厚さは、通常は、いつでも約１イン
チ以下、そして好ましくは約１／２インチ以下、そして
なお−層好ましくは約３７８インチ以下そしてさらに薄
くあるべきである。

るつぼ２１は、取り外せるカバー板または蓋１８８によ
って閉じられている、開いた頂上を有する。取り外せる
蓋は、炉の操作の間るつぼ中に成長した結晶の高さを検
出するために、るつぼの内部の中への検査棒３８（第１
図）の通過を可能にするための中心穴１８９を有する。

るつぼの底壁１８７は、るつぼの軸に向かって増加する
厚さを有し、それ故底における熱伝導は一定であるかま
たはその方向に増加することができ、それによってるつ
ぼの底端において熱を効果的に除去する。底壁は、方位
を有する種結晶を収容するための、中心に位置付けられ
た種ポケット１９２を含むが、これは７ツ化カルシウム
を成長させるには望ましい。たとえもし種結晶が使用さ
れなくても、まず固化する材料を小さな帯域に閉じ込め
て単結晶開始を達成するのを容易にするために種ポケッ
トがなお装備されていてよい。底壁の頂上表面は、好ま
しくは、所望の結晶成長を促進するために種ポケットか
ら端壁に上向きに傾斜している。

図示された具体例においては、種ポケット１９２は、部
分的には底壁１８７によってそして部分的には種ホール
ダー１９４によって形成されている。種ホールダ−１９
４は、頂上から底に行くと、上方部分１９５、周囲の装
着７ランジ１９６及び下方端部分１９７を有する。上方
部分１９５は、底壁１８７から垂れ下がるカラー１９８
中に形成されている凹所中にぴったりのはめあいで挿入
されていて、そして適当な締め具（図示されていない）
が、第１１図及び第１２図中に図示された方法で、種ホ
ールダーを装着７ランジ１９６においてるつぼの底壁１
８７に固定するために使用されている。

種ホールダ−１９４の下方端部分１９７は、コーンホー
ルダー２０１の上端中のテーパーのついた穴２００中へ
のはめあいのための対応する外の（ｅｘｔｅｒｎａｌ）
テーパーを有する。この方法でるつぼはコーンホールダ
ー２０１によって支持されている。必要に応じて、それ
らの揃えられた鉛直な中心軸の回りの、るつぼとコーン
ホールダーとの相対的な回転を防止するために付加的な
手段を備えてもよい。

コーンホールダ−２０１は、今度は、昇降機シャフト２
０５（第２図及び第３図）上に装着されているアダプタ
ー２０４によって支持されている。

アダプター２０４は、コーンホールダーのテーパーのつ
いた下方端部分２０７を受は入れるための上方に開いた
対応するテーパーのついたソケット２０６を有する。ア
ダプター２０４はまた、昇降機シャフト２０５のテーパ
ーのついた端を受は入れるための下方に開いたテーパー
のついたソケット２０８を有する。コーンホールダーは
、好ましくは、グラファイトで作られていて、一方アダ
ブター及び昇降機シャフトは、好ましくは、イコ不ル（
Ｉｃｏｎｅｌ）で作られている。

第２図及び第３図を参照して説明すると、昇降機シャフ
ト２０５は、箱２１０によって図式的に示されたよく知
られた昇降手段によって軸方向に動くことができる。昇
降手段２１０は、本明細書中で以下に述べられる方法で
結晶の成長の間に上方及び下方加熱帯の内部でその上に
支持されているるつぼを鉛直方向に動かすために制御さ
れた方法で操作することができる。

■、操作 二つの異なる操作の方式に関して結晶成長炉２０の操作
を以下に説明する。一つの操作の方式は、結晶成長過程
の間に炉の中でるつぼが下降せしめられる、ブリッジマ
ン−ストックバーガータイプの方法である。もう一つの
操作の方式は、るつぼが静止したままの鉛直勾配凍結タ
イプの方法である。

Ａ、昇降機移動方法 種結晶が使用される時には、成長されるべき結晶板また
はスラブに所望の結晶学的な方位を与えるために、種結
晶をるつぼ２１の種ポケット１９２（第１１図）中に仕
込みそして方向づける。次に一回分の結晶成長原料をる
つぼ中に仕込む。カバー板１８８をるつぼの上に置きそ
して何らかの容易に取り外しできる手段（図示されてい
ない）によってるつぼに固定し、そして、るつぼ、ヒー
ター組立体２２、断熱おおい２４及び真空室２５を上で
述べられた方法で組み立てる。上方ヒーターとるつぼと
の間の相対的な寸法は、上方ヒーターの側及び端加熱パ
ネルがるつぼの側部にぴったりと隣合って位置付けられ
るようなものである。

好ましくは、加熱パネル（あるいは、本明細書中で後で
議論されるような、代わりに使用されてよい他の加熱部
材）は、溶融物の温度に対する効果的かつ所望の制御の
ためにるつぼの側及び端壁にできる限り近く位置付けら
れている。図示された具体例における限界の“近さ”は
、抵抗加熱要素とるつぼとの間の接触を防ぐ近さである
。何故ならばこれはショートの原因となるからである。

−般に、るつぼの各々の壁を横切って好ましくは均一で
ある、加熱要素とるつぼの壁との間の隙間は、通常は約
１インチまたは２インチ以下そして好ましくは約１／２
インチ以下そしてもつとも好ましくは約１／４インチ以
下であるべきである。下方ヒーターの隙間もまた小さく
保たれるが比較的大きくてもよく、これは、例えば、図
示された具体例においては、上方及び下方ヒーターの重
なりに鑑みて必要である。

組立の後で、真空室２５を約１．ＱｍＴｏｒｒのＨｇに
等しいまたはそれ以下の圧力に排気する。排気の後で、
電力をヒーター４５．４６及び４７にかけて、第１図中
で仮想線で図示されているように、上方ヒーター４６の
帯４９中に最初に位置付けられているるつぼ２１を加熱
する。下方ヒーター４５、上方ヒーター４６及びトップ
ヒーター４７にかける電力を次第に増して結晶成長原料
の温度をゆっくりと増加させる。温度増加の速度は、材
料の適当な脱ガスを可能にするのに充分に遅くなければ
ならない。

上方ヒーター４６、そして結果としてトップヒーター４
７への電力は、上方ヒーターの溶融帯４９中の温度が結
晶材料の融点以上、例えば約５０゜摂氏高くなるまで増
加される。下方ヒーター４５に関しては、電力は、下方
または冷却帯４８中の温度が結晶材料の融点より約５０
°摂氏低い温度になるまで増加される。上方及び下方ヒ
ーター帯の間の温度差は結晶の方向性の固化のための鉛
直な温度勾配を与える。成長の品質に影響する熱的な勾
配はまするつぼの壁中で確立されそして次に伝導並びに
溶融物による放射の吸収によって溶融物に伝えられるこ
とが着目される。溶融物中に展開される熱的な勾配への
るつぼの影響のために、るつぼの壁は厚さが比較的均一
でそして比較的薄いことが好ましい。

結晶成長原料が仕込み分及び種結晶の所望の部分が溶融
しそして熱的な平衡条件が達成された後で、昇降機制御
手段または装置２１０を運転して昇降棒２０５そしてそ
れ故るつぼ２１を下降させる。種結晶を使用する時には
それを完全に溶融し戻さないことが重要であることに多
分ここで着目すべきである。何故ならばこれは種結晶の
使用を効果ないものとするからである。それ故、種結晶
の一部は溶融から保たれねばならないが、この目的のた
めに、支持体／昇降機組立体２３は、種結晶の下方部分
をその融点以下に維持するための熱シンク（ｓｉｎｋ）
としての役割を果す。

るつぼ２１は、好ましくは、大体１−１０ｍｍ／ｈｒの
ような遅い速度で下降される。るつぼが下方ヒーター４
５の冷却帯４８中に下降すると、溶融物の固化が種結晶
において始まるであろう。るつぼが上方溶融帯から比較
的冷たい冷却帯中に下降し続けるので、結晶成長はるつ
ぼを通って鉛直に上向きに進行し、一方、フッ化カルシ
ウムの場合には液体材料に対して固体の密度の方が高い
ために、溶融物の自由（頂上）表面は対応して下降する
。

昇降機の移動は、溶融した材料のすべてが単結晶の一部
として固化されるまで続けられる。第２０Ａ図において
、下方及び上方ヒーター４６及び４５に対するるつぼ２
１の下降が、成長過程の間の一点におけるるつぼの鉛直
な軸に沿った溶融物／結晶温度のプロットと共に、図式
的に示されている。昇降機／支持体構造体２３によって
（そしである程度は下方ヒーターの下方開放端によって
）得られる熱シンクもまた図示されている。

全仕込み分が固化した後で、ヒーター４５．４６及び４
７への電力が、全結晶固体中に均一な温度を供給するよ
うに調節される。次に、結晶全体にわたって均一な温度
を維持しながら遅い速度で結晶中の温度を低下させるよ
うにヒーターへの電力を減らす。好ましくは、応力及び
緊張（４；ｔｒａｉｎ）が成長した結晶中に誘発される
のを防′止するために、冷却の速度は充分に低くそして
温度分布は充分に均一である。成長した結晶中において
大体室温が達成された後で、真空室２５を大気圧に戻し
、そして真空室、断熱おおい２４、ヒーター組立体２２
及びるつぼ２１を必要に応じて分解し、そして成長した
結晶をるつぼから取り出す。

成長過程の間、炉中に位置付けられた熱電対を炉中の−
またはそれ以上の場所で温度を測定するために使用して
、成長過程に対する制御の管理を容易にし、そして習熟
した職人またはオペレーターが与えられた炉の構造及び
成長させるべき結晶材料に関して受は入れることができ
る成長プログラムを経験的に開発するのを助けてよい。

Ｂ、静止（Ｓｔａｔ　１ｏｎａｒｙ）るつぼ方法この操
作の方式においては、種結晶及び結晶成長原料の一回分
が上で述べられたようにしてるつぼ２１中に仕込まれる
。同じ方法で、るつぼ、ヒーター組立体２２、断熱おお
い２４及び真空室２５を組み立てるが、るつぼの上方部
分が上方ヒーター４６の帯４９中に位置付けられそして
るつぼの下方部分が下方ヒーター４５の帯４８中に位置
付けられるように、仕込み物を有するるつぼを位置付け
る。

真空室２５を排気した後で、電力を下方、上方及びトッ
プヒーター４５．４６及び４７にかけて、結晶成長原料
の温度をゆっくりと増加させる。再び、増加の速度は、
材料の適当な脱ガスを可能にするのに充分に遅くなけれ
ばならない。

上方帯４９中の温度を下方帯４８の温度より少し高くし
ながら、るつぼ中の温度が仕込み物の融点以上になるま
で、ヒーター中の電力を増加させる。仕込み分会体及び
種結晶の所望の部分が溶融した後で、上方及び下方ヒー
ターへの電力を同時にかまたは交互にかのどちらかで減
らして、種結晶から上向きの一方向性の固化を与える。

電力及び温度の減少は、好ましくは、フッ化カルシウム
の光学的に透明な固体結晶を作り出すために１−１０ｍ
ｍ／時間の固化速度を与えるように制御される。

この電力及び温度の減少は、溶融した材料のすべてが固
化するまで続けられる。成長の間、結晶固体の高さは、
探査体３８（第１図）をるつぼ中にそして結晶と接触す
るように下降させ、そして次に好ましくは鉛直な物差し
の助けを借りて視界ガラスを通して探査体の上端の鉛直
な高さを観察することによって、検出することができる
。

全仕込み分が固化した後で、ヒーターへの電力が、全結
晶固体中に均一な温度を供給するように調節され、そし
て次にヒーターへの電力が、結晶全体にわたって均一な
温度を維持しながら遅い速度で結晶中の温度を低下させ
るように、減らされる。再び、好ましくは、応力及び緊
張が成長した結晶中に誘発されるのを防止するために、
冷却の速度は充分に低くそして温度分布は充分に均一で
ある。成長した結晶中において大体室温が達成された後
で、真空室を大気圧に戻し、そして真空室、断熱おおい
、ヒーター組立体及びるつぼを必要に応じて分解する。

次に成長した結晶をるつぼから取り出すことができる。

■、変形例 炉の構造及び操作の方式が、実施例として、そしてさら
に本出願人によってここに開発された主題の発明を実施
する最善の方式に関連させて説明されてきた。しかしな
がら、主題の発明の目的及び利点をなお達成しながら改
変をすることができることが理解されなければならない
。多数の可能な改変例／変形例を本明細書中で以下に議
論する。

本発明による板またはスラブの形を有する単結晶の溶融
成長に適しＩ；るつぼは、基本的に、所望の板の厚さの
方向において比較的狭くそして板／スラブの形の横また
は幅の方向において比較的広いことが最初に着目される
。たいていの応用に関しては、成長した結晶は平行な側
及び端表面を有する平らな形を持つであろうと考えられ
るが、主題の発明は、特別な応用のために望まれるかも
しれない曲がっｔ；板またはスラブの形を有する単結晶
を成長させるために適用することができることもまた考
えられる。しかしながら、結晶が、成長界面に対する適
切な制御を可能にするのに充分に小さい厚さの寸法を有
し、一方幅の寸法は、成長した結晶の厚さの寸法の二、
三または多数倍であってよいことは、本発明にとって基
本的である。本発明の目的は、１メートル角までのそし
てそれを越えさえする結晶を含む大きな結晶の成長であ
る。

本発明によれば、溶融物の一つの寸法を比較的小さく維
持して、成長のために望まれる熱的な勾配を確立する際
に溶融物の性質への依存を最小にしながら大きな単結晶
を成長させる。成長界面において熱的な勾配を決定する
要素は、既に成長したまたはこれから成長されるべき結
晶の大きさとは無関係に成長界面との密接な関係におい
て本質的に固定される。これは、本発明による方法及び
装置が拡大可能であるという決定的な利点を与える。即
ち、厚さはその幅を横切って成長界面の制御を維持する
ために比較的小さく維持されるが、溶融物の幅の寸法は
増加させることができる。従って、成長界面の適切な制
御を維持する問題は、結晶の広い並びに鉛直な長さの寸
法とは本質的に独立であると見なされる。

前に記したように、単一成分結晶、例えばフッ化カルシ
ウム結晶を成長させるための従来の商業的な方法は、径
が約４インチまでそして多分６インチまでという実際的
な限界に遭遇した。この実際的な限界以上では、受は入
れられない収率に遭遇するであろう。これは、基礎的に
は、このような従来の商業的な成長方法が、大きな結晶
を製造しなければならない時に成長界面の全体の広がり
にわたってそして全体の成長サイクルを通じて適切な、
即ち、充分に高い熱的な勾配を維持する方法を提供しな
かったからである。ある点の後では、溶融物の性質例え
ば熱伝導性が比較的−層支配的になりそして成長界面の
全体の広がりにわたっての適切なまたは充分に高い熱的
な勾配の維持を阻む。流体対流が、溶融物中の勾配を減
らすもう一つの限界要因である。現在のところ、この限
界は、単一成分結晶の場合には約４インチそして多分約
６インチまでであるように思われる。もちろん、限界の
寸法は、成長させるべき結晶の材料ｌこ応じて変化する
であろう。

主題の発明は、溶融物の一つの寸法を所望の結晶成長の
ための適切な熱的な勾配の維持を可能にする範囲内に維
持して他の寸法を溶融物の性質への依存によって指令さ
れる制約から解放することによって、上で述べられた現
在の方法の限界を回避する。狭い寸法はまた、近くの壁
によって生じる閉じ込めによって対流を妨げる。

従って、ＣａＦ２及び類似の材料に関しては、溶融物の
厚さの寸法、即ち、るつぼ側壁の内側表面の間の距離は
、通常約６インチ以下そして好ましくは約４インチ以下
でなければならず、一方、溶融物の幅、即ち、るつぼ端
壁の内側表面の間の距離は、厚さの寸法より二、三また
は多数倍大きくてよい。幅の寸法と厚さの寸法の比は、
好ましくは、約３＝１以上、そして約２０インチ以上の
幅を有するような大きな幅の結晶に関しては約４：１以
上である。実例として、ＣａＦ２のフインチ×２インチ
の単結晶が成功裏に約５インチの高さまで成長され、そ
して他の典型的なスケールアップされた単結晶の大きさ
は、１４インチ×４インチ、２０インチ×５インチ及び
４０インチ×６インチであり、最後のものは好ましくは
約４０インチの高さまでの成長を可能にするるつぼ中で
成長される。

特に本るつぼに関しては、本発明の原理は、種結晶を使
用してもしなくても、適用することができる。上で述べ
られたように、るつぼは、溶融した仕込みの最初の固化
がその上で起きるであろう方位のある種結晶を収容する
ために、その底に種ポケットを備えてよい。もし種が含
まれなくても、最初に固化した材料を小さな帯域に閉じ
込めて単結晶開始を達成するのを容易にするために、な
おポケットを備えてよい。

典型的には、成長されるべき結晶は、溶融物の密度より
大きな密度を有し、それ故、粉及び／またはチップの形
でるつぼ中に仕込まれてよい成長原料の仕込みの密度よ
り大きな密度を有するであろう。従って、成長した結晶
の鉛直な高さは必ず、完全に溶融した状態にある時の溶
融物の高さより低く、それ故、るつぼ中に仕込むことが
できる仕込みの高さの、当然、上限であるるつぼの高さ
より低いであろう。

仕込みのサイズを最大にするために、るつぼは、その上
端にホッパーを備えてもよい。このタイプのる一つぼを
第１５図ないし第１７図に図示する。

ホッパー２２１は、るつぼの下方結晶成長領域２２２よ
りも大きな断面寸法を有する。ホッパーは、るつぼが多
量の成長原料を収容するのを可能にし、この多量の原料
は溶融された時にホッパーの底のあたりまでるつぼを満
たしてよい。溶融物の頂上表面は結晶の成長の間に低下
するであろうから、もし所望ならば、溶融物は最初はホ
ッパー中に一部広がってもよい。

さて第１８図を参照して説明すると、本発明の目的に適
合したヒーターの改変された形が２３０で示されている
。ヒーター２３０は、それぞれ、るつぼ２３３の幅広い
まｔ；は広い側部の中央に位置付けられそしてこれらの
側部にぴったりと接近した、二対の鉛直な支柱２３１及
び２３２を含む。

るつぼの片側の支柱２３１は、−緒にそして電力源２３
４の片方の末端に電気的に接続されている。

るつぼの他の側の二本の支柱２３２は電力源の他の末端
に接続されている。支柱の間を流れる電気的な回路は、
平行な列のグラファイトヒーター要素２３５によって完
結されている。ヒーター要素２３５は、実質的に水平に
一対の支柱２３１からるつぼの端部をまわって他の対の
支柱２３２まで延びている。各々のヒーター要素２３５
は、図示されているように、組み合わせられた対の支柱
２３１及び２３２の間に連続的に延びる側細片２３６及
び端細片２３７を含んでよい。隅において、隣合う側及
び端細片の端を隅で支持するための支持支柱２３８を配
設してもよい。

第１９図においては、固化を制御して実施することがで
きる別の方法が図式的に示されている。

示されているように、るつぼ２４２の各々の広い側部２
４１の近くにるつぼとヒーター（図示されていない）の
間に挟まれて一対の線状冷却要素２４０が配設されてい
てよい。冷却要素２４０は、鉛直な高さにおいては狭く
、そして種結晶の頂上から、あるいは、種結晶の非存在
下では、種ポケット２４３の底から出発して、ヒーター
及びるつぼに対して鉛直に上向きに移動することができ
る。

その代わりに、さらに第２０Ｂ図中に図式的に示されて
いるように、冷却要素及びヒーターの位置をお互いに関
して固定して、るつぼを鉛直に下向きに移動してもよい
。第２０Ｂ図で見られるように、冷却要素は上方及び下
方ヒーター（加熱帯）の間に位置付けられている。

冷却要素２４０は、それらに最も近い溶融帯域に作用す
ることによって溶融物の固化を実施する機能がある。即
ち、それらは近くの溶融帯域中に熱的な勾配を確立する
のに従事し、そして溶融深さまたは成長した結晶の高さ
に無関係に、成長過程を通じて溶融物一固体界面に対す
る多かれ少なかれ鉦定された位置的な関係に、即ち、近
接して留まる。冷却要素は、るつぼの広い側部２４１を
横切って分配されるガスジェットの列でよい。真空中の
成長に関する使用のためには、冷却要素は、流体がその
中を通る管でよい。管は、例えば、約１／２インチの外
側の径を有しそしてるつぼ側壁に極めて接近して好まし
くは約１／４インチ以下の間隔を置かれている。どちら
の場合においても、冷却要素は、生成する結晶の品質を
最適化するであろうように成長界面の所望の凸状または
他の形を実現するように形造られてよい。

第２０Ｂ図において図示されているように、冷却要素２
４０は、るつぼの広い寸法を横切って成長界面において
温度勾配を局部的に増加させる。

成長界面における温度勾配は線２４４によって図示され
、そしてこれは、例として、第２０Ａ図中で線２４５に
よって図示された温度勾配と比較することができる。線
２４５によって図示された温度勾配は線２４４によって
図示された温度勾配より小さいがなお受は入れることが
できる。

鉛直な温度勾配と並んで水平な温度勾配を確立するため
の装備もまたなされてよい。これは、もし成長界面の凸
状が望まれるならば特に好都合であろう。好ましいヒー
ター構造の上で述べられた操作は、まさに凸状の成長界
面を与えるが、これは、他のやり方で達成されてもよい
。例えば、第１８図において図示されたヒーター構造を
参照して説明すると、ヒーター要素２３５の構造を、例
えばそれらにテーパーをつけてるつぼの端部に向かって
そして端部のまわりで一層小さな断面にすることによっ
て、お互い及びるつぼに対してヒーター要素を戦略的に
配置することによって、壁の厚さが頂上から底にそして
中央から縁に変化する壁を有するるつぼを利用すること
によって、あるいはこれらの特徴の組み合わせによって
、変えることができる。ヒーター細片の各々の列を、る
つぼの長さに沿って所望の勾配を達成するために個々に
形造ることがでさるし、そして各々のヒーター細片を、
るつぼ中に横に温度制御を洗練して溶融物中に所望の勾
配を達成するために、その長さに沿って形造ることもで
きる。加えであるいは代わりに、各々の列または鉛直な
高さにおいてヒーター細片または他の加熱要素に個々に
電力を供給して、るつぼの鉛直軸に沿った多数の個々に
制御されたヒーター要素及び対応する数の独立した温度
帯を与えることもできる。

典型的な装置は、第２０Ｃ図において２５０で図式的に
示されている。装置２５０は、るつぼ２５Ｉ、静止のる
つぼ支持体／熱シンク２５２、及びるつぼをぴったりと
取り囲む抵抗ヒーター２５３を含む。抵抗ヒーター２５
３は、るつぼの鉛直な高さに沿った各々の多数の独立し
た温度帯に供給するための多数の電力タップＶ２、■２
１．．．Ｖ。

を有する。

別の変形例として、個々のヒータ一部分の異なる抵抗に
よって規定された勾配の形を有するたった一つの電力入
力も存在することができるであろう。これは、第２０Ｄ
図において図式的に示されていて、異なる抵抗がｒｌ、
ｒ７１．、、ｒｋと名付けられそして単一の電力入力が
Ｖで示されている。

認識されるであろうように、これらの特徴の−またはそ
れ以上を、本発明による炉の上で述べられた好ましい構
造に適用してもよい。例えば、第９図を参照して説明す
ると、側壁区分８０及び８１は、ヒーターパネル区分が
成長界面に極めて接近しているので正確に制御された方
法で水平な温度勾配に寄与するために、側壁５４の中心
から側縁に行くにつれて鉛直な高さが減少してもよい。

本発明を好ましい具体例を参照して説明してきたけれど
も、本発明はその詳細に限定されないことが理解される
べきである。多数の可能な変形例及び置換例を前述の詳
細な説明の過程で示唆してきた。この明細書を読みそし
て理解すれば当業者はまた等価な変更例及び変形例を思
い付くであろう。本発明はこのような等価な変更例及び
変形例のすべてを含み、そして付帯の特許請求の範囲に
よってのみ限定される。

本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。

■、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるため
の炉であって、 溶融物を含むためのるつぼであり、底壁、二つの広い側
壁及び二つの狭い端壁を含むるつぼ；そして 溶融物を加熱し、そしてるつぼ内部で結晶の成長を誘発
するために鉛直な温度勾配を溶融物中に確立するための
加熱手段であり、るつぼの広い側壁を偏加熱部材に極め
て接近して位置させてそれらの間にるつぼをぴったりと
収容する、離れて間隔を置かれた偏加熱部材を含む加熱
手段 を有して成る炉。

２、加熱手段が、狭い端壁を端加熱部材に極めて接近し
て位置させてそれらの間にるつぼをぴったりと収容する
、離れて間隔を置かれた平行な端加熱部材を含む、上記
ｌに記載の炉。

３、側及び端加熱部材が抵抗加熱要素を含み、そして加
熱手段が抵抗加熱要素に電力を供給するための手段をさ
らに含む、上記２に記載の炉。

４、偏加熱要素が平らでかつ広い側壁の各々に平行であ
り、そして端加熱要素が平らでかつ端壁の各々に平行で
ある、上記３に記載の炉。

５、偏加熱要素及び端加熱要素が一緒にるつぼを取り囲
む箱形ヒーターを形成する、上記４に記載の炉。

６、加熱手段が、るつぼの広い側壁を偏加熱部材に極め
て接近して位置させてそれらの間にるつぼをぴったりと
収容する、離れて間隔を置かれた平行な偏加熱部材を各
々含む上方及び下方ヒーターを含む、上記ｌに記載の炉
。

７、上方及び下方ヒーターが長方形の箱の形でありそし
てそれぞれ上方及び下方加熱帯を定める、上記６に記載
の炉。

８、上方帯から下方帯にるつぼを垂直に下降させるため
の手段を有して成る、上記７に記載の炉。

９、るつぼの上方部分を上方加熱帯に位置せしめそして
るつぼの下方部分を下方加熱帯に位置せしめてるつぼ静
止物を保持するための手段、そしてるつぼの底からるつ
ぼの頂上に結晶の成長を誘発するために溶融物中に鉛直
な温度勾配を確立するために上方及び下方ヒーターによ
ってるつぼ中の溶融物に投入される熱を制御する手段を
含む、上記７に記載の炉。

１０、上方及び下方ヒーターが抵抗タイプのヒーターで
ある、上記７に記載の炉。

１１、炉が、上方及び下方ヒーターを支持しそしてそれ
らに電力を供給するための手段を含み、支持するための
手段が、直立した電極支柱、並びに上方及び下方ヒータ
ーを電極支柱の各々に装着しそして電気的に接続する水
平なコネクターを含む、上記１０に記載の炉。

１２、コネクターが、装着のためのヒーターから電極支
柱に放射状に伸びる水平なアームを含む、上記１１に記
載の炉。

１３、上方及び下方ヒーターを取り囲む断熱おおいを有
して成る、上記１０に記載の炉。

１４、上方ヒーターの上方の端に配置されるトップヒー
ターを有して成る、上記１０に記載の炉。

１５、炉が環境室を有して成り、そしてヒーター手段及
びるつぼが環境室中に配置される、上記ｌに記載の炉。

１６、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるた
めの炉であって、 溶融物を含むためのるつぼであり、水平断面において長
い寸法及び短い寸法を有し、モして底壁、短い寸法に対
して垂直に広がる内側及び外側表面を有する対向する鉛
直な側壁、及び長しζ寸法に対して垂直に広がる内側及
び外側表面ををする対向する鉛直な端壁を含むるっぽ；
そして るつぼを加熱するための加熱手段であり、加熱手段が上
方及び下方ヒーターを含み、これらのヒーターが各々る
つぼの側壁に接近してかつ平行に配置された平行な平ら
な加熱部材を含む、加熱手段 を有して成る炉。

１７、るつぼの短い寸法が溶融物−結晶界面で成長過程
の適切な制御を可能にする範囲内であり、そして長い寸
法が該範囲より大きい、上記１６に記載の炉。

１８、溶融物−結晶界面で局部的に温度勾配を増加させ
るためにるつぼの側壁を横切ってかつ極めて接近して広
がる線状冷却手段を含む、上記１６に記載の炉。

１９、溶融物から板／スラブの形で大きな単結晶を成長
させるための方法であって： 結晶成長原料を、広い寸法及び狭い寸法を有するるつぼ
であり、狭い寸法が溶融物−結晶界面で成長過程の適切
な制御を可能にする範囲内であり、そして広い寸法が該
範囲より大きい、るつぼ中で溶融すること、そして るつぼを通って上向きに鉛直に次第に結晶成長のために
溶融物中に鉛直な温度勾配を確立するために溶融物中に
投入される熱を制御すること、 の工程を有して成る方法。

２０、るつぼの狭い寸法が約６インチ以下である、上記
１９に記載の方法。

２１、熱を制御する工程が、溶融物中に熱を投入するた
めにるつぼの少なくとも広い寸法の側に極めて接近した
抵抗ヒーターを使用することを含む、上記１９に記載の
方法。

２２、るつぼにおいて広い寸法を横切って溶融物−結晶
界面で局部的に温度勾配を増加させるためにるつぼの側
に極めて接近した線状冷却要素を使用する工程を含む、
上記１９に記載の方法。

２３、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるた
めの炉であって、 溶融物を含むためのるつぼ、 るつぼを加熱し、そして溶融物からの結晶の成長のだめ
の温度勾配を確立するための手段、そして 溶融物−結晶界面で局部的に温度勾配を増加させるため
に、結晶の成長方向に関して横切って広がりそしてるつ
ぼに近い線状冷却手段、を有して成る炉。

２４、結晶成長の間にるつぼと線状冷却手段との「の相
対的な動きを実施するための手段を含む、上記２３に記
載の炉。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置のやや図式的な鉛直断面図
であり： 第２図は、第１図の中央部分の拡大であり；第３図は、
第２図の線３−３に実質的に沿って取られた本装置の鉛
直断面図であり； 第４図は、第２図の線４−４に実質的に沿って取られた
本装置の水平断面図であり； 第５図は、第２図の線５−５に実質的に沿って取られた
本装置の別の水平断面図であり；第６図は、第５図の中
央部分の拡大であり；第７図は、第６図の線７−７に実
質的に沿って取られた本装置の拡大部分断面図であり；
第８図は、第６図の線８−８に実質的に沿って取られた
本装置の拡大部分断面図であり；第９図は、本装置中に
使用される上方ヒーター組立体の等角投影図であり； 第１０図は、本装置中に使用される下方ヒーター組立体
の等角投影図であり； 第１１図は、本装置中に使用されるるつぼ及び支持体／
昇降機組立体の鉛直断面図であり：第１２図は、第１１
図の線１２−１２に実質的に沿って取られた、第１１図
のるつぼ及び支持体／昇降機組立体の鉛直断面図であり
； 第１３図は、第１１図の線１３−１３に実質的に沿って
取られた水平断面図であり； 第１４図は、第１１図の線１４−１４から見る本るつぼ
の平面図であり； 第１５図は、本発明の実施において有用なるつぼの改変
された形の等角投影図であり；第１６図は、第１５図の
改変されたるつぼを通した鉛直断面であり； 第１７図は、第１６図の線１７−１７に実質的に沿って
取られた改変されたるつぼの鉛直断面図であり； 第１８図は、本発明による改変されたヒーターの図式的
な説明図であり； 第１９図は、本発明による別の技術を説明する図式的な
等角投影図であり； 第２０Ａ図は、るつぼの鉛直軸に沿って溶融物／結晶の
温度を示すグラフと共に示された、一つの結晶成長技術
の図式的な説明図であり；第２０Ｂ図は、るつぼの鉛直
軸に沿って溶融物／結晶の温度を示すグラフと共に示さ
れた、本発明による結晶成長技術の図式的な説明図であ
り：そして 第２０Ｃ図及び第２０Ｄ図は、本発明を実施するのに有
用な他の結晶成長技術の図式的な説明図である。 特許出願人　エンゲルハード・コーポレーショ図面の浄
書（内容に変フリー） ＦＩＧ、　１ 寸 ＦＩＧ、１９ ＦＩＧ、　２０ＣＦＩＧ、　２０Ｄ ＦＩＧ、　２０Ａ 手続補正口 平成１年６月６日 特許庁長官　吉　１）文　毅　　殿 ■、事件の表示 平成１年特許願第９２０１９号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名称　　エンゲルハート畳コーポレーション４、代理人
　〒１０７ ５、補正命令の日付　　　なし ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるため
   の炉であって、 溶融物を含むためのるつぼであり、底壁、二つの広い側
   壁及び二つの狭い端壁を含むるつぼ；そして 溶融物を加熱し、そしてるつぼ内部で結晶の成長を誘発
   するために鉛直な温度勾配を溶融物中に確立するための
   加熱手段であり、るつぼの広い側壁を側加熱部材に極め
   て接近して位置させてそれらの間にるつぼをぴったりと
   収容する、離れて間隔を置かれた側加熱部材を含む加熱
   手段 を有して成る炉。 ２、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるため
   の炉であって、 溶融物を含むためのるつぼであり、水平断面において長
   い寸法及び短い寸法を有し、そして底壁、短い寸法に対
   して垂直に広がる内側及び外側表面を有する対向する鉛
   直な側壁、及び長い寸法に対して垂直に広がる内側及び
   外側表面を有する対向する鉛直な端壁を含むるつぼ；そ
   して るつぼを加熱するための加熱手段であり、加熱手段が上
   方及び下方ヒーターを含み、これらのヒーターが各々る
   つぼの側壁に接近してかつ平行に配置された平行な平ら
   な加熱部材を含む、加熱手段 を有して成る炉。 ３、溶融物から板／スラブの形で大きな単結晶を成長さ
   せるための方法であって： 結晶成長原料を、広い寸法及び狭い寸法を有するるつぼ
   であり、狭い寸法が溶融物−結晶界面で成長過程の適切
   な制御を可能にする範囲内であり、そして広い寸法が該
   範囲より大きい、るつぼ中で溶融すること、そして るつぼを通って上向きに鉛直に次第に結晶成長のために
   溶融物中に鉛直な温度勾配を確立するために溶融物中に
   投入される熱を制御すること、 の工程を有して成る方法。 ４、溶融物から板／スラブの形で結晶を成長させるため
   の炉であって、 溶融物を含むためのるつぼ、 るつぼを加熱し、そして溶融物からの結晶の成長のため
   の温度勾配を確立するための手段、そして 溶融物−結晶界面で局部的に温度勾配を増加させるため
   に、結晶の成長方向に関して横切って広がりそしてるつ
   ぼに近い線状冷却手段、を有して成る炉。