JPH10185455A - Heat treating apparatus - Google Patents

Heat treating apparatus

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Publication number
JPH10185455A
JPH10185455A JP34755896A JP34755896A JPH10185455A JP H10185455 A JPH10185455 A JP H10185455A JP 34755896 A JP34755896 A JP 34755896A JP 34755896 A JP34755896 A JP 34755896A JP H10185455 A JPH10185455 A JP H10185455A
Authority
JP
Japan
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temperature
heaters
temperature gradient
region
heat insulating
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Pending
Application number
JP34755896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Sakashita
由彦 坂下
Kazuhiro Uehara
一浩 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP34755896A priority Critical patent/JPH10185455A/en
Publication of JPH10185455A publication Critical patent/JPH10185455A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an arbitrary temperature distribution by controlling input heat amount (heating) and releasing heat amount, and accurately providing the distribution having an abrupt temperature gradient region in a furnace. SOLUTION: A gap corresponding to an abrupt temperature gradient region A is provided between specific heaters 3b and 3c, and a partial region 2a corresponding to the region A of a heat insulation cylinder 2 surrounding the entirety is formed of a material having larger thermal conductivity than that of the other region. Thus, heat amount released out of the apparatus between the heaters 3b and 3c is increased. During this period, more abrupt temperature gradient region can be stably formed. As a result, seeding can be more effectively conducted to stably manufacture a single crystal of high quality.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、炉内の温
度分布をコントロールして原料融液から単結晶を成長さ
せる単結晶製造装置などの加熱処理装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus such as a single crystal manufacturing apparatus for growing a single crystal from a raw material melt by controlling a temperature distribution in a furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAs等のIII-V族化合物半導体やCdTe等
のII−VI族化合物半導体の単結晶製造方法として、垂直
温度勾配付固化法(VGF法)・垂直ブリッジマン法(VB
法)・水平温度勾配付固化法(HGF法)・水平ブリッジマ
ン法(HB法)・引き上げ法(CZ法)などが利用されてい
る。
2. Description of the Related Art As a single crystal production method of a III-V compound semiconductor such as GaAs or a II-VI compound semiconductor such as CdTe, a solidification method with a vertical temperature gradient (VGF method) and a vertical Bridgman method (VB method)
Method), solidification method with horizontal temperature gradient (HGF method), horizontal Bridgman method (HB method), pulling method (CZ method), etc. are used.

【0003】これらの方法では、成長炉内の温度分布を
厳密に制御する必要があるために、複数のヒータを隣接
して配置する多段ヒータ構造を採るのが一般的である。
さらに、例えば転位密度が低く結晶性に優れた高品質の
単結晶を得るために、従来から種々の方法が提案されて
いる。例えば特開平5-70276 号公報には、炉体内壁に沿
う断熱筒の内側に複数のヒータが上下多段に配列された
VGF 法の単結晶製造装置において、各ヒータ間の熱輻射
や熱対流による相互干渉を極力抑え、個々のヒータの独
立した制御性を高めて温度精度が向上するように、各ヒ
ータ間に熱遮蔽板を介装した装置が開示されている。
In these methods, since it is necessary to strictly control the temperature distribution in the growth furnace, a multi-stage heater structure in which a plurality of heaters are arranged adjacent to each other is generally adopted.
Further, various methods have been conventionally proposed in order to obtain, for example, a high-quality single crystal having a low dislocation density and excellent crystallinity. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-70276, a plurality of heaters are arranged in a plurality of stages inside a heat insulating cylinder along the inner wall of the furnace.
In the VGF method single crystal manufacturing equipment, heat shields between heaters are used to minimize mutual interference due to heat radiation and thermal convection between heaters, improve the controllability of individual heaters and improve temperature accuracy. A board interposed device is disclosed.

【0004】しかしながら、上記公報記載の装置のよう
に各ヒータ間に熱遮蔽板を介装しただけでは、得られる
炉内の温度分布には限界が存在する。すなわち、ヒータ
による加熱で得られる入熱量と装置(炉)から逃げる熱
量との均衡によって炉内に得られる温度分布が決まって
しまうからである。そこで、例えば特開平5-139878号公
報では、上記同様の縦形の単結晶製造装置において、装
置下部(容器下部)から逃げる熱量を制御するように構
成した装置が開示されている。すなわち、るつぼを下側
から支持するるつぼ支持台に、炉体の底壁を貫通する冷
媒管を挿入し、この冷却体により装置から逃げる熱量を
コントロールするように構成されている。
However, if a heat shield plate is interposed only between heaters as in the apparatus described in the above-mentioned publication, there is a limit to the temperature distribution in the furnace obtained. That is, the temperature distribution obtained in the furnace is determined by the balance between the amount of heat input obtained by heating by the heater and the amount of heat escaping from the apparatus (furnace). Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 5-39878 discloses an apparatus in which the amount of heat escaping from the lower part of the apparatus (the lower part of the vessel) is controlled in the same vertical single crystal manufacturing apparatus as described above. That is, a refrigerant pipe penetrating the bottom wall of the furnace body is inserted into a crucible support that supports the crucible from below, and the amount of heat escaping from the apparatus is controlled by the cooling body.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平5-139878号公報記載の構成では、ある程度の炉
内の温度コントロールは可能であるが、冷却体の設置箇
所が炉体の下部(あるいは上部)に限定されるため、あ
る限られた範囲、例えば固液界面の温度勾配を急峻にす
る等といった温度分布の制御は困難である。
However, in the configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-139778, the temperature inside the furnace can be controlled to some extent, but the cooling unit is installed at the lower part of the furnace body (or Because the temperature distribution is limited to the upper part, it is difficult to control the temperature distribution in a certain limited range, for example, to steepen the temperature gradient at the solid-liquid interface.

【0006】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、入熱(発熱)量と逃げる熱
量とをコントロールし、炉内に急峻温度勾配領域を有す
る温度分布を精度良く、かつ任意の温度分布を得ること
が可能な加熱処理装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to control the amount of heat input (heat generation) and the amount of heat escaping, and to control the temperature distribution having a steep temperature gradient region in the furnace. An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can obtain an arbitrary temperature distribution with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の加熱処理装置は、炉体内壁に沿って設け
られた断熱筒の内側に複数のヒータが多段に配列され、
これらヒータで囲われる内部空間に局部的に温度勾配が
大きな急峻温度勾配領域を有する温度分布をヒータの配
列方向に沿って形成する加熱処理装置において、上記急
峻温度勾配領域に対応する間隙がこの急峻温度勾配領域
を挟む特定ヒータ間に設けられると共に、断熱筒は、急
峻温度勾配領域に対応する一部領域が他の領域よりも熱
伝導率の大きい材料で形成されていることを特徴として
いる。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a heat treatment apparatus according to the present invention comprises a plurality of heaters arranged in multiple stages inside a heat insulating cylinder provided along the inner wall of a furnace.
In a heat treatment apparatus that forms a temperature distribution having a steep temperature gradient region having a large temperature gradient locally in an internal space surrounded by these heaters along the arrangement direction of the heaters, a gap corresponding to the steep temperature gradient region has a gap corresponding to the steep temperature gradient region. In addition to being provided between the specific heaters sandwiching the temperature gradient region, the heat insulating cylinder is characterized in that a part of the region corresponding to the steep temperature gradient region is formed of a material having higher thermal conductivity than other regions.

【0008】すなわち、複数のヒータが多段に配置さ
れ、これらヒータで囲われる内部空間に所定の温度分布
を形成する場合、通常、ヒータでの発熱量がヒータ外側
の炉体へと直接的に逃げる量を極力抑え、かつ、各ヒー
タ間を通して炉体へと逃げる熱量を抑えて各ヒータ間で
の温度の落ち込みを極力生じさせないように、ヒータと
炉体内壁との間に、熱伝導率の小さな材料より成る断熱
筒が設けられる。
That is, when a plurality of heaters are arranged in multiple stages and a predetermined temperature distribution is formed in an internal space surrounded by the heaters, the heat generated by the heaters usually escapes directly to a furnace body outside the heaters. In order to minimize the amount of heat escaping to the furnace through each heater and minimize the temperature drop between the heaters, a small heat conductivity An insulation tube made of a material is provided.

【0009】これに対し、本発明では、急峻温度勾配領
域に応じた間隙を特定ヒータ間に設けてこれら特定ヒー
タ間を通しての熱流方向を形成し、かつ、この熱流方向
に位置する断熱筒の一部領域を熱伝導率の大きい材料で
形成することで、その方向に流れる熱量が大きくなるよ
うにしている。この結果、特定ヒータの一方を急峻温度
勾配領域の高温側設定温度で制御したとき、これによる
入熱量は、急峻温度勾配領域から上記の熱流方向へと流
れ出ることから、この領域で大きな温度低下を生じる。
そして、この温度低下が所定の急峻温度勾配となるよう
に、他方のヒータの低温側制御温度を定めて制御するこ
とにより、これらヒータ間に、急峻な温度勾配領域を安
定して形成することが可能となる。
On the other hand, in the present invention, a gap corresponding to the steep temperature gradient region is provided between the specific heaters to form a heat flow direction between the specific heaters, and one of the heat insulating cylinders located in the heat flow direction is provided. By forming the region from a material having a high thermal conductivity, the amount of heat flowing in that direction is increased. As a result, when one of the specific heaters is controlled at the set temperature on the high temperature side of the steep temperature gradient region, the amount of heat input thereby flows out of the steep temperature gradient region in the above-described heat flow direction. Occurs.
Then, by determining and controlling the low-side control temperature of the other heater so that this temperature drop becomes a predetermined steep temperature gradient, it is possible to stably form a steep temperature gradient region between these heaters. It becomes possible.

【0010】一方、各ヒータ間に各々断熱部材を介装し
て各ヒータ間の相互干渉を低減させる構成とする場合に
は、さらに、急峻温度勾配領域を挟む特定ヒータ間の断
熱部材を、他の断熱部材よりも熱伝導率の小さい材料で
形成することが望ましい。この特定ヒータ間の断熱部材
により、これを挟む特定ヒータ間の熱の出入りが抑制さ
れ、この部分の温度勾配をより急峻にすることが可能と
なる。
On the other hand, when a configuration is adopted in which a heat insulating member is interposed between the heaters to reduce mutual interference between the heaters, the heat insulating member between the specific heaters sandwiching the steep temperature gradient region is additionally provided. It is preferable that the heat insulating member is formed of a material having a lower thermal conductivity than that of the heat insulating member. By the heat insulating member between the specific heaters, the flow of heat between the specific heaters sandwiching the specific heaters is suppressed, and the temperature gradient in this portion can be made steeper.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施形態1〕次に、本発明の一実施形態について図1
を参照して説明する。同図(a) は、垂直温度勾配付固化
法(VGF法)による単結晶製造装置として構成された加熱
処理装置を示すもので、この装置は、耐圧構造を有する
炉体としての圧力容器1を備え、この圧力容器1は、円
筒状の容器本体1aと、その上部開口を塞ぐ上蓋1bと、下
部開口に着脱自在に、かつ、気密に装着された下蓋1cと
から構成されている。
[Embodiment 1] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a heat treatment apparatus configured as a single crystal manufacturing apparatus by a solidification method with a vertical temperature gradient (VGF method). This apparatus includes a pressure vessel 1 as a furnace body having a pressure-resistant structure. The pressure vessel 1 includes a cylindrical vessel main body 1a, an upper lid 1b for closing an upper opening thereof, and a lower lid 1c detachably and hermetically attached to a lower opening.

【0012】圧力容器1の内部には、上蓋1bの下面およ
び容器本体1aの内面に沿う上部閉塞状の筒体から成る断
熱筒2が配置されている。この断熱筒2内に、上下複数
段(図の場合には5段)の円筒状のヒータ3a〜3eが設け
られ、さらに、これらヒータ3a〜3eの内側空間を囲うよ
うに、逆コップ形状の内部チャンバ4が下蓋1c上への載
置状態で配設されている。この内部チャンバ4は、耐熱
性とガス不浸透性とを有する材料、例えばモリブデン等
の高融点金属やセラミックス、或いは、パイロリティッ
クグラファイトをコーティングしたカーボンやグラッシ
ーカーボンなどの特殊カーボン材料で作製されている。
Inside the pressure vessel 1, there is arranged a heat insulating cylinder 2 composed of an upper closed cylindrical body along the lower surface of the upper lid 1b and the inner surface of the container body 1a. A plurality of upper and lower stages (five stages in the figure) of cylindrical heaters 3a to 3e are provided in the heat insulating cylinder 2, and an inverted cup shape is formed so as to surround the inner space of the heaters 3a to 3e. The internal chamber 4 is disposed so as to be placed on the lower lid 1c. The inner chamber 4 is made of a material having heat resistance and gas impermeability, for example, a high melting point metal or ceramic such as molybdenum, or a special carbon material such as carbon coated with pyrolytic graphite or glassy carbon. .

【0013】この内部チャンバ4内における下蓋1c上に
円柱状の支持台5が設けられ、この支持台5によって高
圧容器1内のほぼ中央の高さ位置に保持されたるつぼ台
6上に、原料収納容器としてのるつぼ7が支持されてい
る。このるつぼ7は例えばp-BNから成り、その下端側
に、後述する棒状の種結晶15が挿入される細管部7aが設
けられ、その上方に、径大なシリンダ部7bがテーパ部7c
を介して連設されている。このテーパ部7cと細管部7aと
を、るつぼ台6の上面から下方に凹入する支持穴に嵌挿
させて、このるつぼ7は、内部チャンバ4内の上部側中
央でほぼ直立に支持されている。
A cylindrical support 5 is provided on the lower lid 1c in the internal chamber 4, and on the crucible 6 held by the support 5 at a position substantially at the center of the high-pressure vessel 1, A crucible 7 as a raw material storage container is supported. The crucible 7 is made of, for example, p-BN, and at the lower end thereof, a thin tube portion 7a into which a rod-shaped seed crystal 15 described later is inserted is provided, and a large-diameter cylinder portion 7b is provided above the tapered portion 7c.
It is provided continuously through. The tapered portion 7c and the thin tube portion 7a are fitted into support holes that are recessed downward from the upper surface of the crucible base 6, and the crucible 7 is supported almost upright at the center of the upper side in the internal chamber 4. I have.

【0014】一方、内部チャンバ4内における下部側
に、支持台5が貫通する中心穴を備えた厚肉管形状のリ
ザーバ8が設けられ、このリザーバ8には、その上面か
ら下方に凹入する環状溝内に、高解離圧元素9を収容し
得るようになっている。なお、前記上蓋1bには、図示し
てはいないが、圧力容器1内にアルゴンガス等の不活性
ガスを加圧注入し、また、排出するためのガス供給排出
路が設けられ、また、内部チャンバ4には、下蓋1c近傍
の下端側に、この内部チャンバ4の内外を相互に連通す
る連通路が形成されている。
On the other hand, a thick tube-shaped reservoir 8 provided with a center hole through which the support base 5 penetrates is provided on the lower side in the internal chamber 4, and this reservoir 8 is recessed downward from the upper surface thereof. The high dissociation pressure element 9 can be accommodated in the annular groove. Although not shown, the upper lid 1b is provided with a gas supply / discharge passage for injecting and discharging an inert gas such as an argon gas into the pressure vessel 1 under pressure. The chamber 4 has a communication passage formed at the lower end near the lower lid 1c to communicate the inside and outside of the internal chamber 4 with each other.

【0015】前記断熱筒2と内部チャンバ4との間に
は、各ヒータ3a〜3eを上下および外側から個々に囲うよ
うに、上方から、6個のゾーン区画断熱材11a〜11fと
5個の外側断熱材12a〜12eとが交互に配設されてい
る。各ゾーン区画断熱材11a〜11fは、その外周面が断
熱筒2の内面に近接する一方、内周面が各ヒータ3a〜3e
よりも径方向内方に突出して内部チャンバ4の外面に極
力近接するリング形状で形成されている。また、これら
ゾーン区画断熱材11a〜11fの外周縁側にそれぞれ間装
されている各外側断熱材12a〜12eは、各々の内周面が
各ヒータ3a〜3eに極力近接する円筒形状で形成されてい
る。
Between the heat insulating cylinder 2 and the inner chamber 4, six zone partitioning heat insulating materials 11a to 11f and five five heat insulating materials 11a to 11f are arranged from above so as to individually surround the heaters 3a to 3e from above and below and from outside. The outer heat insulating materials 12a to 12e are alternately arranged. Each of the zone partitioning heat insulating materials 11a to 11f has an outer peripheral surface close to the inner surface of the heat insulating cylinder 2, while an inner peripheral surface of each of the heaters 3a to 3e.
It is formed in a ring shape protruding more inward in the radial direction than the outer surface of the inner chamber 4 as much as possible. Further, each of the outer heat insulating materials 12a to 12e which are interposed between the outer peripheral edges of the zone partitioning heat insulating materials 11a to 11f is formed in a cylindrical shape whose inner peripheral surface is as close as possible to each of the heaters 3a to 3e. I have.

【0016】各ヒータ3a〜3eへの通電は、同図(b) に示
すような温度分布が後述する種付け時に内部チャンバ4
内に形成されるように制御される。すなわち、るつぼ7
の細管部7aに挿入される種結晶15の上端側を原料の融点
温度m.p.(原料が例えばGaAsの場合は1238℃)とし、こ
の融点温度域を挟んで上側と下側とに、それぞれ、融点
温度m.p.よりも所定の温度だけ高い高温側設定温度TH
で略一定に保持される高温域AH と、融点温度m.p.より
も所定の温度だけ低い低温側設定温度TL で略一定に保
持される低温域AL とが形成される。また、低温域AL
よりも下側には、前記リザーバ8に収容される高解離圧
元素9を加熱するために、低温側設定温度よりもさらに
低いリザーバ加熱設定温度TR で略一定に保持されるリ
ザーバ加熱域AR が形成される。
When the heaters 3a to 3e are energized, the temperature distribution as shown in FIG.
It is controlled to be formed within. That is, the crucible 7
The upper end side of the seed crystal 15 inserted into the narrow tube portion 7a is the melting point temperature mp of the raw material (for example, 1238 ° C. when the raw material is GaAs), and the upper and lower sides of the melting point temperature range are respectively predetermined temperature than the temperature mp higher temperature side set temperature T H
A high-temperature region A H held substantially constant in a low temperature range A L held substantially constant at a predetermined temperature that is lower cold side temperature setting T L than the melting point temperature mp is formed. In addition, low temperature range A L
Below the can, in order to heat the high dissociation pressure element 9 to be accommodated in the reservoir 8, a reservoir heating zone A, which is held approximately constant at lower reservoir heating set temperature T R than the low temperature side set temperature R is formed.

【0017】これにより、高温域AH と低温域AL との
間に第1の急峻温度勾配領域AG1が、また、低温域AL
とリザーバ加熱域AR との間に第2の急峻温度勾配領域
G2がそれぞれ形成されることになる。そして、これら
第1・第2急峻温度勾配領域AG1・AG2に各々対応する
間隙が、上から二段目・三段目・四段目の各ヒータ3b・
3c・3dの間に設けられ、さらに、これら間隙に各々介装
されている上から三段目・四段目の各ゾーン区画断熱材
11c・11dの外側を囲う前記断熱筒2の一部領域(以
下、特定高さ領域という)2a・2bは、その他の領域より
も熱伝導率の大きな材料を用いて形成されている。
As a result, the first steep temperature gradient region A G1 is formed between the high temperature region A H and the low temperature region A L, and the low temperature region A L is formed.
A second steep temperature gradient area A G2 is formed between the first heating element and the reservoir heating area A R. The gaps respectively corresponding to the first and second steep temperature gradient areas A G1 and A G2 are formed from the second, third and fourth heaters 3b.
Provided between 3c and 3d, further interposed in each of these gaps, the third and fourth stages of zone insulation from the top
Partial regions (hereinafter, referred to as specific height regions) 2a and 2b of the heat insulating cylinder 2 surrounding the outside of 11c and 11d are formed using a material having higher thermal conductivity than other regions.

【0018】次に、上記装置を使用してGaAs単結晶の成
長を行ったときの操作手順について説明する。まず、る
つぼ7の細管部7aに棒状のGaAs単結晶から成る種結晶15
を挿入し、その上にGaAs多結晶を単結晶成長用の原料と
して約6kg充填した。一方、リザーバ8内には高解離圧
元素9としてAsを適当量充填した。そして、これらるつ
ぼ7およびリザーバ8、また、内部チャンバ4を図1(a)
のように圧力容器1内に設置して圧力容器1を密閉し、
次いで、前記のガス供給排出路を通して、圧力容器1内
の真空引き・アルゴンガスによるガス置換を2回行った
後、アルゴンガスを高圧容器1内が約2kgf/cm2の加圧状
態となるまで充填した。
Next, an operation procedure for growing a GaAs single crystal using the above-described apparatus will be described. First, a seed crystal 15 made of a rod-shaped GaAs single crystal is placed in the thin tube portion 7a of the crucible 7.
And about 6 kg of GaAs polycrystal was filled thereon as a raw material for growing a single crystal. On the other hand, the reservoir 8 was filled with an appropriate amount of As as the high dissociation pressure element 9. Then, the crucible 7 and the reservoir 8 and the inner chamber 4 are connected as shown in FIG.
Is installed in the pressure vessel 1 as shown in FIG.
Next, through the gas supply / discharge path, the inside of the pressure vessel 1 is evacuated and replaced with argon gas twice, and then the argon gas is supplied until the inside of the high pressure vessel 1 is pressurized to about 2 kgf / cm 2. Filled.

【0019】その後、各ヒータ3a〜3eへの通電を開始
し、上方ほど温度の高い温度分布状態を維持して内部チ
ャンバ4内を昇温し、そして、内部チャンバ4内に図1
(b)に示す温度分布が形成されるように、各ヒータ3a〜3
eへの供給電力を制御した。上記の温度分布は、るつぼ
6の細管部6aにおける上端側の高さ位置での温度がGaAs
の融点m.p.(=1238℃)で、この融点温度域m.p.をほぼ中
央にして、第1の急峻温度勾配領域AG1での温度勾配が
約20℃/cmとなるように、その上側のヒータ3a・3bと、
下側のヒータ3cとへの供給電力を制御した。
Thereafter, energization of each of the heaters 3a to 3e is started, the temperature inside the internal chamber 4 is raised while maintaining a temperature distribution state in which the temperature is higher as it goes upward.
Each of the heaters 3a to 3a is formed so that the temperature distribution shown in FIG.
The power supply to e was controlled. The above temperature distribution indicates that the temperature at the height position on the upper end side of the thin tube portion 6a of the crucible 6 is GaAs.
With the melting point mp (= 1238 ° C.), the upper heater 3a is set so that the temperature gradient in the first steep temperature gradient region A G1 is approximately 20 ° C./cm with the melting point temperature range mp substantially at the center.・ 3b,
The power supplied to the lower heater 3c was controlled.

【0020】これにより、るつぼ7内の原料は全て融解
して原料融液16が形成され、かつ、種結晶15の上端側が
一部融解して、原料融液16への種付けが行われる。な
お、リザーバ8に対応する高さ位置のヒータ3d・3eは、
リザーバ加熱域ARの温度が約 618℃となるように供給
電力を制御した。この温度にてリザーバ8内の高解離圧
元素9が加熱されることにより、GaAsの融点温度におけ
るAsの平衡蒸気圧約1気圧に相当するAs蒸気がリザーバ
8から発生し、このAs蒸気で内部チャンバ4内が満たさ
れる。これにより、化合物半導体の解離が抑制された状
態で、以降の単結晶成長が行われることになる。
As a result, the raw materials in the crucible 7 are all melted to form a raw material melt 16, and the upper end side of the seed crystal 15 is partially melted, so that the raw material melt 16 is seeded. The heaters 3d and 3e at the height positions corresponding to the reservoir 8 are
Temperature of the reservoir heating zone A R was controlled supply power to approximately 618 ° C.. By heating the high dissociation pressure element 9 in the reservoir 8 at this temperature, As vapor corresponding to the equilibrium vapor pressure of As at the melting point temperature of GaAs of about 1 atm is generated from the reservoir 8, and this As vapor causes 4 is satisfied. Thereby, the subsequent single crystal growth is performed in a state where the dissociation of the compound semiconductor is suppressed.

【0021】前記のように内部チャンバ4内の温度分布
を形成して種付けを行った後、前記低温域AL よりも下
側の温度分布はそのまま維持し、第1の急峻温度勾配領
域A G1が図1(b)に示す高さ位置から次第に上方に移動す
るように、各ヒータ3a〜3cへの供給電力を制御し、るつ
ぼ7内の原料融液16を種結晶15側から次第に上方へと固
化させて単結晶を成長させた。
As described above, the temperature distribution in the internal chamber 4
After forming and seeding, the low-temperature region ALBelow
Side temperature distribution is maintained as it is, and the first steep temperature gradient area
Area A G1Moves gradually upward from the height shown in Fig. 1 (b).
So that the power supplied to each of the heaters 3a to 3c is controlled
The raw material melt 16 in the pot 7 is solidified gradually upward from the seed crystal 15 side.
And a single crystal was grown.

【0022】るつぼ7内の原料融液16を全て固化させて
単結晶成長を終了した後、各ヒータ3a〜3eへの通電を停
止し、その後、炉内温度が 300℃程度になった時点で圧
力容器1内のアルゴンガスを炉外に放出する操作を行
い、そして、ほぼ室温に下がったときに下蓋1cを下降さ
せて圧力容器1を開け、るつぼ7を回収して成長結晶の
取り出しを行った。このような操作により、長さ約 250
mmで結晶欠陥の少ない良質なGaAs単結晶が得られた。
After the raw material melt 16 in the crucible 7 is completely solidified and the single crystal growth is completed, the power supply to the heaters 3a to 3e is stopped, and then, when the furnace temperature reaches about 300 ° C. An operation of discharging the argon gas in the pressure vessel 1 to the outside of the furnace is performed. When the temperature of the pressure vessel 1 drops to about room temperature, the lower lid 1c is lowered to open the pressure vessel 1, and the crucible 7 is collected to take out the grown crystal. went. With this operation, a length of about 250
A high quality GaAs single crystal with few crystal defects was obtained in mm.

【0023】以上の説明のように、本実施形態では、単
結晶の成長開始時における種付けは、上から二段目と三
段目とのヒータ(以下、特定ヒータという)3b・3cの間
に種結晶15の上端側を位置させ、そして、これらヒータ
3b・3cの間に第1急峻温度勾配領域AG1を形成して行わ
れる。このとき、断熱筒2における第1急峻温度勾配領
域AG1を囲う部分は熱伝導率の大きな材料で形成されて
いるので、この領域A G1での温度勾配をより急峻なもの
とすることができる。つまり、このような断熱筒は、通
常、ヒータでの発熱量がヒータ外側の炉体へと直接的に
逃げる量を極力抑え、かつ、各ヒータ間を通して炉体へ
と逃げる熱量を抑えて各ヒータ間での温度の落ち込みを
極力生じさせないように、熱伝導率の小さな材料を使っ
て形成される。
As described above, in the present embodiment, simply
Seeding at the beginning of crystal growth is the second and third steps from the top.
Between the stage and the heater (hereinafter referred to as specific heater) 3b / 3c
The upper end of the seed crystal 15 is located at
First steep temperature gradient area A between 3b and 3cG1Formed and done
It is. At this time, the first steep temperature gradient area in the heat insulating cylinder 2
Area AG1Is formed of a material with high thermal conductivity
In this area A G1Steeper temperature gradient at
It can be. In other words, such an insulated tube is
Normally, the calorific value of the heater is directly transferred to the furnace outside the heater.
Minimize the amount of escape and at the same time to the furnace through each heater
And the amount of heat that escapes to reduce the temperature drop between heaters
Use a material with low thermal conductivity to minimize generation
Formed.

【0024】これに対し、本実施形態では、このような
断熱筒2における特定ヒータ3b・3c間に対応する領域2a
が、他の領域よりも熱伝導率の大きい材料で形成されて
いることから、この特定ヒータ3b・3cの間を通して炉体
へと逃げる熱量が局部的に大きくなり、この結果、この
特定ヒータ3b・3c間では温度の落ち込み量が大きくな
る。そこで、上側の特定ヒータ3bは、急峻温度勾配領域
の高温側設定温度TH で制御し、そして、特定ヒータ3b
・3c間で生じる温度低下が所定の急峻温度勾配に対応す
る勾配となるように、下側の特定ヒータ3cの低温側制御
温度を定めて制御することにより、これらヒータ3b・3c
間に、例えば前記した20℃/cmのような急峻な温度勾配
領域を安定して形成することが可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, the region 2a corresponding to the space between the specific heaters 3b and 3c in the heat insulating cylinder 2 is provided.
Is formed of a material having a higher thermal conductivity than the other regions, the amount of heat that escapes to the furnace through the space between the specific heaters 3b and 3c is locally increased, and as a result, the specific heater 3b・ The temperature drop is large between 3c. Therefore, the upper specific heater 3b is controlled by the high-temperature side set temperature T H of steep temperature gradient region and a particular heater 3b
By setting and controlling the low-temperature control temperature of the lower specific heater 3c so that the temperature drop occurring between 3c becomes a gradient corresponding to a predetermined steep temperature gradient, these heaters 3b and 3c
In the meantime, it is possible to stably form the steep temperature gradient region of, for example, 20 ° C./cm.

【0025】この結果、温度変動に伴う融点温度域m.p.
の高さ方向の変移量は、温度勾配が急峻なことによって
小さく抑えられるので、種結晶15の中途部にこの融点温
度域m.p.が位置する状態を確実に得ることができる。こ
れによって、種結晶15の一部を融解させて行う種付けが
確実に行われ、その後の結晶成長操作で欠陥の少ない良
質の単結晶を得ることができる。
As a result, the melting point temperature range mp
The amount of displacement in the height direction is suppressed to a small value by the steep temperature gradient, so that a state in which the melting point temperature range mp is located in the middle of the seed crystal 15 can be reliably obtained. Thereby, seeding performed by melting part of the seed crystal 15 is reliably performed, and a high-quality single crystal with few defects can be obtained in the subsequent crystal growth operation.

【0026】さらに、上記実施形態では、各ヒータ3a〜
3eが、ゾーン区画断熱材11a〜11f・外側断熱材12a〜
12eによって個々に区画され、これにより、ヒータ間で
の熱輻射やガス対流による相互干渉が抑制されると共
に、各ヒータ3a〜3e毎の区画領域内での空間や、断熱筒
2との間の空間が極力小さくなるように構成されている
ので、各ヒータ3a〜3e毎の区画領域内および炉内全体の
ガス対流の影響も抑制される。この結果、各ヒータ3a〜
3e毎の制御の独立性が向上し、温度のふらつきが大きく
抑制されることから、単結晶成長時の温度分布が安定
し、これによっても、さらに品質に優れた単結晶を得る
ことが可能となっている。
Further, in the above embodiment, each of the heaters 3a to 3a
3e is the zone section heat insulating material 11a to 11f and the outside heat insulating material 12a to
12e, the heat radiation between the heaters and the mutual interference due to gas convection are suppressed, and the space in the divided area for each of the heaters 3a to 3e and the space between the heaters 2 Since the space is configured to be as small as possible, the influence of gas convection in the partitioned area of each of the heaters 3a to 3e and in the entire furnace is also suppressed. As a result, each heater 3a ~
Since the independence of control for each 3e is improved and temperature fluctuations are greatly suppressed, the temperature distribution during single crystal growth is stabilized, and it is possible to obtain a single crystal with even higher quality. Has become.

【0027】また上記では、リザーバ8内でAs蒸気を発
生させて内部チャンバ4内の蒸気圧を制御しながら単結
晶の成長を行うことにより、るつぼ7内のGaAs原料の解
離が抑制され、原料融液16から全体にわたって意図した
組成の化合物半導体の単結晶を成長させることが可能と
なる。したがって、前述した従来装置で必要とされたる
つぼを真空封入する作業などを行う必要がないので、よ
り簡単な操作で、品質の優れた単結晶を製造することが
できる。
In the above, the dissociation of the GaAs material in the crucible 7 is suppressed by generating As vapor in the reservoir 8 and growing the single crystal while controlling the vapor pressure in the internal chamber 4. From the melt 16, it becomes possible to grow a single crystal of a compound semiconductor having an intended composition over the whole. Therefore, since it is not necessary to perform the operation of vacuum-sealing the crucible required by the above-described conventional apparatus, a single crystal of excellent quality can be manufactured by a simpler operation.

【0028】さらにこの場合に、リザーバ8に対応する
高さのリザーバ加熱域AR は、その上方の低温側設定温
度TL とは温度差を設けて前記のリザーバ加熱設定温度
Rで制御することになるが、この間の第2急峻温度勾
配領域AG2に対応する高さでも、断熱筒2の特定高さ領
域2bが前記同様に熱伝導率の大きい材料から成るので、
この温度勾配領域AG2での勾配をより急峻なものとする
ことができる。この結果、装置全体の高さ寸法をより短
くして上記のような温度分布を形成することができるの
で、その分、装置の小形化が可能となる。
Furthermore in this case, the reservoir heating zone A R of height corresponding to the reservoir 8, the low-temperature side set temperature T L of the upper controlled by the reservoir heating set temperature T R of the provided temperature difference That is, even at the height corresponding to the second steep temperature gradient area A G2 during this time, the specific height area 2b of the heat insulating cylinder 2 is made of a material having a large thermal conductivity as described above.
The gradient in the temperature gradient region A G2 can be made steeper. As a result, the temperature distribution as described above can be formed by shortening the height dimension of the entire apparatus, so that the apparatus can be downsized accordingly.

【0029】さらに、第1・第2急峻温度勾配領域AG1
・AG2の各高さ位置に各々位置するゾーン区画断熱材11
c・11dも、他のゾーン区画断熱材11a・11b・11e・
11fや外側断熱材12a〜12eよりも熱伝導率の小さな材
料を用いて構成すれば、これら領域AG1・AG2において
は、上下方向の熱の出入りが抑制され、各領域AG1・A
G2での温度勾配をさらに急峻なものとすることができ
る。
Further, the first and second steep temperature gradient regions A G1
・ Zone section insulation material 11 located at each height position of A G2
c and 11d are also other zone insulation materials 11a, 11b, 11e,
If a material having a lower thermal conductivity than 11f and the outer heat insulating materials 12a to 12e is used, in these regions A G1 and A G2 , the flow of heat in the vertical direction is suppressed, and each of the regions A G1 and A G
The temperature gradient at G2 can be steeper.

【0030】これら熱伝導率を異ならせて構成される断
熱筒2や断熱材11a〜11f・12a〜12eは、例えばカー
ボンやセラミックスで作られたフェルト状材料、成形断
熱体、フォイル状材料等、温度や雰囲気などに応じて種
々の断熱体材料を使い分けて構成することができる。表
1に代表的な断熱体材料と熱伝導率を示す。これらの材
料を使い分けることによって所望の温度分布を形成する
ことが可能となる。
The heat insulating cylinder 2 and the heat insulating materials 11a to 11f and 12a to 12e having different thermal conductivities are made of, for example, a felt-like material made of carbon or ceramics, a molded heat insulator, a foil-like material, or the like. Various heat insulator materials can be selectively used according to the temperature, the atmosphere, and the like. Table 1 shows typical heat insulator materials and thermal conductivity. By properly using these materials, a desired temperature distribution can be formed.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】〔実施形態2〕次に、図2を参照して本発
明の他の実施形態について説明する。なお、前記の実施
形態1で示した部材と同一の機能を有する部材には、同
一の符号を付記して説明を省略する。同図(a) には、本
発明を垂直ブリッジマン法(VB法)の装置に適用して構
成された単結晶製造装置を示している。この装置では、
下蓋1cを気密に貫通して上下動可能なるつぼ移動軸20が
設けられ、このるつぼ移動軸20の上端部に、るつぼ7が
前記と同様にほぼ直立に支持されている。
Second Embodiment Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that members having the same functions as the members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 1A shows a single crystal manufacturing apparatus configured by applying the present invention to an apparatus of the vertical Bridgman method (VB method). In this device,
A crucible moving shaft 20 that can vertically move through the lower lid 1c in an airtight manner is provided, and at the upper end of the crucible moving shaft 20, the crucible 7 is supported substantially upright as described above.

【0033】なお、るつぼ移動軸20における外部への導
出端には、図示してはいないが、この移動軸20を上下に
駆動するための駆動機構が接続されている。この駆動機
構を作動してるつぼ移動軸20を上下動させることによ
り、るつぼ7は内部チャンバ4内をるつぼ移動軸20と共
に一体的に上下動する。一方、同図では上下四段の円筒
形ヒータ3a〜3dが配置され、これらヒータ3a〜3dを個々
に囲うように、4個の外側断熱材12a〜12dと4個のゾ
ーン区画断熱材11a〜11dとが前記実施形態1とほぼ同
様に上方から交互に設けられている。
A drive mechanism (not shown) for driving the crucible moving shaft 20 up and down is connected to the leading end of the crucible moving shaft 20 to the outside. By operating the driving mechanism to move the crucible moving shaft 20 up and down, the crucible 7 moves up and down integrally with the crucible moving shaft 20 in the internal chamber 4. On the other hand, in the figure, four upper and lower cylindrical heaters 3a to 3d are arranged, and four outer insulating materials 12a to 12d and four zone partitioning insulating materials 11a to 11d are arranged to individually surround these heaters 3a to 3d. 11d are provided alternately from above, almost as in the first embodiment.

【0034】同図には、るつぼ7が、その上下動範囲に
おけるほぼ上限位置に位置する状態を示しており、この
とき、るつぼ7の細管部7aが圧力容器1内のほぼ中央の
高さに位置するようになっている。そして、この位置に
対応する高さに、上から二段目のゾーン区画断熱材11b
が位置するように設定され、また、断熱筒2は、このゾ
ーン区画断熱材11bの外側を囲う特定高さ領域2aが、そ
の他の領域よりも熱伝導率の大きい材料を用いて形成さ
れている。
FIG. 3 shows a state in which the crucible 7 is located at an upper limit position in the vertical movement range. At this time, the narrow tube portion 7a of the crucible 7 is set at a substantially central height in the pressure vessel 1. It is located. Then, at the height corresponding to this position, the second-stage zone section heat insulating material 11b from the top
In the heat insulating cylinder 2, the specific height region 2a surrounding the outside of the zone partitioning heat insulating material 11b is formed using a material having a higher thermal conductivity than the other regions. .

【0035】この装置を使用して例えばGaAs単結晶の成
長を行う場合には、前記実施形態1と同様に、まず、種
結晶15と原料としてのAs多結晶とをるつぼ7に収容し、
リザーバ8内に適当量のAsを高解離圧元素9として充填
して、同図に示すように高圧容器1内にセットする。そ
の後、高圧容器1内をアルゴン雰囲気に置換し、次い
で、各ヒータ3a〜3dへの通電を開始して、内部チャンバ
4内に同図(b) に示すような温度分布が形成されるよう
に、各ヒータ3a〜3dへの供給電力を制御する。
When a GaAs single crystal is grown using this apparatus, for example, the seed crystal 15 and an As polycrystal as a raw material are first accommodated in the crucible 7 as in the first embodiment.
The reservoir 8 is filled with an appropriate amount of As as a high dissociation pressure element 9 and set in the high-pressure vessel 1 as shown in FIG. Thereafter, the inside of the high-pressure vessel 1 is replaced with an argon atmosphere, and then the power supply to each of the heaters 3a to 3d is started so that a temperature distribution as shown in FIG. And controls the power supplied to each of the heaters 3a to 3d.

【0036】すなわち、この温度分布は、るつぼ6の細
管部6aにおける上端側の高さ位置での温度がGaAsの融点
m.p.(=1238℃)で、この融点温度域m.p.をほぼ中央に含
んで温度勾配が約20℃/cmの急峻温度勾配領域AG が形
成され、その上方は、上部側二段のヒータ3a・3bによ
り、融点温度m.p.よりも所定の温度だけ高い高温側設定
温度TH で略一定に保持される高温域AH が形成され
る。一方、急峻温度勾配領域AG の下側は、底部側二段
のヒータ3c・3dにより、リザーバ8内の高解離圧元素9
を加熱するためのリザーバ加熱設定温度TR で略一定に
保持されるリザーバ加熱域AR が形成される。
In other words, this temperature distribution indicates that the temperature at the height position on the upper end side of the thin tube portion 6a of the crucible 6 is the melting point of GaAs.
mp (= 1238 ° C.), a steep temperature gradient area A G having a temperature gradient of about 20 ° C./cm is formed substantially at the center of the melting point temperature range mp, and above the heater 3a. by 3b, a high temperature range a H held substantially constant at a high temperature side set temperature T H by a predetermined temperature than the melting point temperature mp is formed. On the other hand, the lower portion of the steep temperature gradient region A G is provided with the high-dissociation pressure element 9 in the reservoir 8 by the heaters 3c and 3d in the bottom two stages.
A reservoir heating area A R that is maintained substantially constant at a reservoir heating set temperature T R for heating is formed.

【0037】このような温度分布が形成されることによ
って、るつぼ7内の原料は全て融解して原料融液16が形
成され、かつ、種結晶15の上端側が一部融解して、原料
融液16への種付けが行われる。そして、本実施形態で
は、この状態からの単結晶成長操作が、上記の温度分布
をそのまま維持した状態で、るつぼ移動軸20を所定の速
度で下降させることによって行われる。これにより、る
つぼ7内の原料融液16は、その下部側から順次融点温度
域m.p.を通過して低温側へと移動し、これに伴って、種
結晶15に接する下部側から固化して単結晶が成長する。
By forming such a temperature distribution, the raw materials in the crucible 7 are all melted to form a raw material melt 16, and the upper end side of the seed crystal 15 is partially melted. Seeding to 16 is performed. In the present embodiment, the single crystal growing operation from this state is performed by lowering the crucible moving shaft 20 at a predetermined speed while maintaining the above temperature distribution. As a result, the raw material melt 16 in the crucible 7 sequentially moves from the lower side through the melting point temperature range mp to the lower temperature side, and is thereby solidified from the lower side in contact with the seed crystal 15 to form a single crystal. Crystals grow.

【0038】原料融液16が全て固化して単結晶成長操作
を終了した後は、前記実施形態1と同様に、各ヒータ3a
〜3dへの通電を停止し、炉内がほぼ室温まで低下するの
を待って成長結晶の取り出しが行われる。このように、
本実施形態においても、断熱筒2における急峻温度勾配
領域AGに対応する高さの特定高さ領域2aが、他の領域
よりも熱伝導率の大きい材料で形成されていることか
ら、この領域AG の温度勾配をより急峻なものとするこ
とができ、これによって、種付けを確実に行うことが可
能となる。さらに本実施形態では、この急峻温度勾配状
態が、原料融液16からの単結晶成長に伴って変化する固
液界面部でもそのまま維持される。
After the entire raw material melt 16 has been solidified and the single crystal growing operation has been completed, each heater 3a
The power supply to ~ 3d is stopped, and the growth crystal is taken out after the inside of the furnace has dropped to almost room temperature. in this way,
Also in the present embodiment, the specific height region 2a having a height corresponding to the steep temperature gradient region AG in the heat insulating cylinder 2 is formed of a material having higher thermal conductivity than other regions. The temperature gradient of A G can be made steeper, so that seeding can be reliably performed. Further, in the present embodiment, this steep temperature gradient state is maintained as it is even at the solid-liquid interface that changes as the single crystal grows from the raw material melt 16.

【0039】この固液界面部の温度勾配が大きいと、こ
の固液界面部で温度変動がたとえあっても、その影響は
温度勾配が小さい場合に比べて小さくなる。例えば、温
度勾配が2℃/cmの場合と、20℃/cmの場合では、温度
変動がそれぞれ±0.5℃あった場合でも、 温度勾配が2℃/cmのときの固液界面の変動は±0.25cm 温度勾配が20℃/cmのときの固液界面の変動は±0.025c
m となり、温度変動の影響を小さくできることがわかる。
When the temperature gradient at the solid-liquid interface is large, even if there is a temperature fluctuation at the solid-liquid interface, the effect is smaller than when the temperature gradient is small. For example, when the temperature gradient is 2 ° C./cm and 20 ° C./cm, the fluctuation of the solid-liquid interface when the temperature gradient is 2 ° C./cm even if the temperature fluctuation is ± 0.5 ° C. ± 0.25cm Fluctuation of solid-liquid interface when temperature gradient is 20 ℃ / cm ± 0.025c
m, which indicates that the effect of temperature fluctuation can be reduced.

【0040】このように温度変動の影響が少ないと、固
液界面近傍で一旦固化した部分の再融解、再成長を防止
でき、ひいては転位密度の小さい良質の単結晶を得るこ
とができる。温度変動を極力少なくなるようにしてもゼ
ロにすることはできないので、このような温度変動が生
じてもその影響が少なくなることで、双晶などの発生が
抑制され、より転位の少ない良質の単結晶を得ることが
できる。
As described above, when the influence of the temperature fluctuation is small, it is possible to prevent re-melting and re-growth of the once solidified portion in the vicinity of the solid-liquid interface, and it is possible to obtain a high-quality single crystal having a low dislocation density. Even if the temperature fluctuations are minimized, it cannot be made zero, so even if such temperature fluctuations occur, the influence of such fluctuations will be reduced, and the generation of twins and the like will be suppressed, and a good quality with less dislocations will be obtained. A single crystal can be obtained.

【0041】なお、本実施形態の装置においても、急峻
温度勾配領域AG に対応する高さのゾーン区画断熱材11
bを、他の断熱材11a・11c、12a〜12dよりも熱伝導
率の小さな材料を用いて形成することで、上記領域AG
の温度勾配をさらに急峻なものとすることが可能とな
る。また、本実施形態では、急峻温度勾配領域AG の下
側をリザーバ加熱設定温度TR としており、したがっ
て、急峻温度勾配領域AG を挟んで上方と下方との各設
定温度の温度差が大きいことから、これに合わせてこの
領域AG に対応する高さのゾーン区画断熱材11bの厚さ
を他のゾーン区画断熱材11a・11cよりも厚くして形成
している。これによって、高温域AH とリザーバ加熱域
R との間に、低温域AL を設ける必要がないので、全
体の装置形状をより小形化し得るものとなっている。
It should be noted that also in the apparatus of the present embodiment, the zone partitioning heat insulating material 11 having a height corresponding to the steep temperature gradient area A G.
b is formed using a material having a lower thermal conductivity than the other heat insulating materials 11a and 11c and 12a to 12d, so that the region A G
Can be made steeper. Further, in the present embodiment, the lower side of the steep temperature gradient region A G is set as the reservoir heating set temperature T R, and therefore, the temperature difference between each set temperature above and below the steep temperature gradient region A G is large. Accordingly, the thickness of the zone partitioning heat insulating material 11b corresponding to the area AG is made thicker than the other zone partitioning heat insulating materials 11a and 11c. This eliminates the need to provide a low-temperature region A L between the high-temperature region A H and the reservoir heating region A R , so that the overall device shape can be made smaller.

【0042】なお、上記の各実施形態は本発明を限定す
るものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば上記各実施形態では、VGF 法・VB法の単結
晶成長装置に本発明を適用した例を挙げたが、例えば水
平ブリッジマン法(HB法)などのその他の方式の単結晶
製造装置に本発明を適用して構成することが可能であ
る。
The embodiments described above do not limit the present invention, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a single crystal growth apparatus of the VGF method / VB method is described. However, the present invention is applied to a single crystal manufacturing apparatus of another method such as a horizontal Bridgman method (HB method). It is possible to configure by applying the invention.

【0043】さらに、単結晶製造装置以外の熱処理装
置、例えば、圧粉成形体の焼結に際し、焼結温度領域を
狭く、かつこれを挟む温度勾配ができるだけ急峻な温度
分布を炉内に形成し、被処理物をその一端側から他端側
へと焼結温度領域を順次通過させて焼結するような焼結
装置など、その他の加熱処理装置に本発明を適用して構
成することが可能である。また、急峻な温度勾配を設け
て高温側の加熱領域と低温側の加熱領域とを一つの装置
内で互いに近接させて安定して形成することができるの
で、被処理物を高温部から低温部へと短時間で移動さ
せ、これによって、被処理物に急冷効果をも付与するよ
うな熱処理装置として構成することも可能である。
Further, when sintering a green compact, heat treatment equipment other than the single crystal production equipment, for example, forms a temperature distribution in the furnace with a narrow sintering temperature range and a temperature gradient sandwiching the sintering temperature as steep as possible. The present invention can be applied to other heat treatment apparatuses such as a sintering apparatus in which an object to be processed is sequentially passed through a sintering temperature region from one end side to the other end side and sintered. It is. Further, a steep temperature gradient is provided so that the high-temperature side heating region and the low-temperature side heating region can be stably formed close to each other in one apparatus, so that the workpiece can be moved from the high-temperature portion to the low-temperature portion. The heat treatment apparatus can be configured to be moved in a short time to thereby impart a quenching effect to the object to be processed.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
ヒータを囲う断熱筒を部分的に熱伝導率の大きな材料で
形成し、ヒータ間を通して装置外へと逃げる熱量をコン
トロールすることによって、このヒータ間により急峻な
温度勾配領域を安定して形成することができる。これに
より、急峻温度勾配を有する広範囲の温度分布を炉内に
精度良く得ることができ、この結果、例えば単結晶製造
装置では種付けをより確実に行うことや、固液界面の状
態の制御をより精密に行うことができるので、良質の単
結晶を安定して製造することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
To stably form a steep temperature gradient region between heaters by partially forming the heat insulating cylinder surrounding the heaters from a material having high thermal conductivity and controlling the amount of heat escaping through the space between heaters to the outside of the device. Can be. As a result, a wide temperature distribution having a steep temperature gradient can be accurately obtained in the furnace. As a result, for example, in a single crystal manufacturing apparatus, seeding can be performed more reliably, and the state of the solid-liquid interface can be more controlled. Since it can be performed precisely, it is possible to stably produce a high-quality single crystal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示すものであって、同図
(a) はVGF 法の単結晶製造装置として構成された加熱処
理装置を示す縦断面模式図、同図(b) は単結晶成長操作
時における装置内温度分布を示すグラフである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and FIG.
(a) is a schematic vertical sectional view showing a heat treatment apparatus configured as a single crystal production apparatus of the VGF method, and (b) is a graph showing a temperature distribution in the apparatus during a single crystal growth operation.

【図2】本発明の他の実施形態を示すものであって、同
図(a) はVB法の単結晶製造装置として構成された加熱処
理装置を示す縦断面模式図、同図(b) は単結晶成長操作
時における装置内温度分布を示すグラフである。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) is a schematic longitudinal sectional view showing a heat treatment apparatus configured as a single crystal production apparatus of the VB method, and FIG. 2 (b). Is a graph showing a temperature distribution in the apparatus during a single crystal growing operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧力容器(炉体) 2 断熱筒 2a・2b 特定高さ領域 3a〜3e ヒータ 7 るつぼ 11a〜11f ゾーン区画断熱材 12a〜12e 外側断熱材 15 種結晶 16 原料融液 AG1・AG2・AG 急峻温度勾配領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressure vessel (furnace body) 2 Heat insulation cylinder 2a ・ 2b Specific height area 3a ~ 3e Heater 7 Crucible 11a ~ 11f Zone division heat insulation material 12a ~ 12e Outer heat insulation material 15 seed crystal 16 Raw material melt A G1・ A G2・ A G steep temperature gradient region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炉体内壁に沿って設けられた断熱筒の内
側に複数のヒータが多段に配列され、これらヒータで囲
われる内部空間に局部的に温度勾配が大きな急峻温度勾
配領域を有する温度分布をヒータの配列方向に沿って形
成する加熱処理装置において、 上記急峻温度勾配領域に対応する間隙がこの急峻温度勾
配領域を挟む特定ヒータ間に設けられると共に、断熱筒
は、急峻温度勾配領域に対応する一部領域が他の領域よ
りも熱伝導率の大きい材料で形成されていることを特徴
とする加熱処理装置。
A plurality of heaters are arranged in multiple stages inside a heat insulating cylinder provided along the inner wall of a furnace, and a temperature having a steep temperature gradient region having a locally large temperature gradient in an internal space surrounded by the heaters. In a heat treatment apparatus that forms a distribution along a direction in which heaters are arranged, a gap corresponding to the steep temperature gradient region is provided between specific heaters sandwiching the steep temperature gradient region, and the heat insulating cylinder is provided in the steep temperature gradient region. A heat treatment apparatus, wherein a corresponding partial region is formed of a material having higher thermal conductivity than other regions.
【請求項2】 各ヒータ間に断熱部材が各々介装される
と共に、上記特定ヒータ間の断熱部材は、他の断熱部材
よりも熱伝導率の小さい材料で形成されていることを特
徴とする請求項1記載の加熱処理装置。
2. A heat insulating member is interposed between each heater, and the heat insulating member between the specific heaters is formed of a material having a lower thermal conductivity than other heat insulating members. The heat treatment apparatus according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109252216A (en) * 2018-11-19 2019-01-22 成都斯力康科技股份有限公司 Control heating thermal field purification prepares the device and technique of polysilicon
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