JPS59203797A - 単結晶引上装置 - 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】 （技術分野） 木発Ｆ３Ａは、例えば光学結晶として用いられるＬ　１
２　Ｂ４０７　（リチウム、ボロン、オキサイド）、１
３＋　１２　Ｓ　ＩＯ□。、　Ｂ１０　Ｓ＋３０１２　
（ビスマス、シリコン。

オキサイド）、Ｂｉ１２　Ｇｅ　０２０　、　Ｂｉ４　
Ｇｅ３０１２　（ビスマス、ゲルマニクム、オキサイド
）等の酸化物、又は化合物半導体の単結晶をチョクラル
スキー法（以下、ＣＺ法と称す）により育成する単結晶
引上装置に関するものである。

（背景技術） これらの酸化物単結晶をＣＺ法により育成するには、従
来第１図に示すような単結晶引上装置か用いられている
。図において、１はヒーター２によね加熱されるるつぼ
で、中に原料融液３か収容されている。引上軸４の下端
には種結晶５が取付けられ、これを原料融液３の表面に
浸漬し、なじませた後、引上軸４を回転しなから種結晶
５と共に引上げることにより、単結晶６が引上げられる
。

このような単結晶引上装置においては、半導体結晶用の
ものでは、通常るつぼ１の回転および上下移動機構を備
えているが、酸化物単結晶用のものでは、一般にるつぼ
回転を必要としないとされているため、るつぼｌの回転
および上下移動機構を備えてい々いものが多い。

しかし酸化物の種類によっては原料融液の強制的な攪拌
が必要となる。例えばＬｉ２Ｂ４Ｏ７の原料融液は粘性
が高く、融液内に十分な対流が発生せず、融液内部に原
料組成のずれや、適当でない温度分布が発生し、育成し
た単結晶に欠陥や形状の歪みが生じるという難点かあり
、融液の強制的な攪拌が必要である。

ところが上述のような酸化物単結晶用−Ｌ装置の融液の
攪拌を行なうには次のような難点がある。

［Ｆ］　在来の酸化物単結晶引上装置を改造し、新たに
るつぼ支持軸（下軸）の回転、上下動のだめの駆動系お
よび制御回路を設置するにはかなりの経費を必要とする
。

■　単結晶引」二装置の構造によっては下軸駆動系を設
置する空間かなく、設置が不可能な場合ある。

■　るつは電属法による自動直径制御を備えた引上装置
では、るつぼおよびホットゾーンが天秤上に装置されて
いるだめ、るつぼを回転することか困難であり、ロード
セル方式に変更する必要かある。

（発明の開示） 本発明は、−Ｌ述の難点を解決するため成されたもので
、原料融液の筒中な４豊作装置を設けることにより、複
雑なるつぼの駆動機構を必要とせず、融液の対流の状態
を改善し、欠陥や形状の歪みのない良好な酸化物又は半
導体の単結晶を育成し得る単結晶引」−装置を提供せん
とするものである。

本発明は、チョクラルスキー法により酸化物又は半導体
の単結晶を引」―げる装置において、引上軸と同心で回
転し、原料融液を強制的に攪拌するに下前ｎｉｆ能な攪
拌器を具備することを特徴とする単結晶引」−装置であ
る。

本発明において、酸化物単結晶とは、Ｌ１２Ｂ４Ｏ７、
Ｌｉ　ＢＯ２，Ｂ１４Ｓｉ３０．、、、　Ｂｉ、、、　
Ｓｉ　Ｏ３゜、　Ｂｉ、２ＧｅＯ□。、　Ｂ１４Ｇｅ３
０１□等の酸化物より成るものである。

又本発明を適用する装置は、るつぼ支持軸（下軸）駆動
機構を備えていない単結晶引」−装置であっても、又る
つぼ回転可能な単結晶引上装置に本発明による装置を併
用するものであっても良い。

以下、本発明を図面を用いて実施例により説明する。

策士図は本発明の実施例を示す縦断面図である。

図において第１図と同一の符号はそれぞれ同一の部分を
示す。第２図において第１図と異なる点は、原料融液３
を強制的に攪拌する攪拌器７か設けられた点である。攪
拌器７け引」二軸４と同心に取付けられ、引」二軸４と
は別の回転駆動系８により回転駆動されるようになって
いる。又攪拌器７は支持軸９により上下動可能になって
いる。。

攪拌器７の攪拌部の構造は、回転により融液３を強制的
に攪拌するものであれば特に制限はなく、第３図（イ）
、（ロ）にその例を示す。（イ）図に示すものは、４木
の棒１０の下部に羽根１１を取付けたものである。又（
ロ）図に示すものは、筒状のカプセル１２の下方の内部
に羽根１３を設けたものである。

１４け結晶観、測用窓である。

第４図は本発明の他の実施例を示す縦断面図で５− ある。図において、攪拌器１５を直接用」−軸４に固定
したもので、攪拌器１５は針金状のものより構成され、
単結晶６の育成中るつぼ１の底に接触しないような長さ
を持ったものである。

攪拌器７．１５の４」質は原料融液３と反応しないもの
、例えばるつぼと同一材料（例、白金、イリジウム、石
英等）か良い。

かように構成された本発明による引」二装置を用いて酸
化物又は半導体の単結晶を引りげるには、原料が融解し
た後、融液３中に攪拌器７．１５を入れて攪拌し、単結
晶育成終了後冷却前に融液３より攪拌器７．１５を引抜
く。育成中攪拌器７の固定および回転駆動は外部より行
なう。又育成条件によっては単結晶成長に従って攪拌器
の垂直方向の位置を連続的に変化させても良い。なお引
上軸４に固定された攪拌器１５け育成中単結晶６と共に
回転しながら引」二げられる。

この攪拌器７．１５による攪拌により、るつぼ１内の原
料融液３の対流か制御され、固液界面近傍の温度および
濃度分布か結晶育成に最適になる＝６− 条件に制御されるだめ、欠陥や形状の歪みの々い甲結晶
が得られる。

なお、本発明による攪拌器は、るつぼの回転可能な引」
−装置に対して併用されることも可能であり、特に融液
の粘度か高い材質の酸化物単結晶の育成に有効である。

（実施例） 第３図（イ）に示す攪拌器を取付けた第２図に示す本発
明装置を使用し、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７の５０ｍｍΦの単結晶
をＣＺ法により育成した。

白金るつぼ１にＬ　ｉ２　Ｂ４０７の粉末原料的１　ｋ
ｇを充填し、高周波加熱により約９００℃に昇温した。

原料か完全に溶融した後、白金製の攪拌器７を融液３中
に挿入し、回転させて攪拌した。

この状態で通常の単結晶育成を行ない、育成終了後単結
晶６を融液３から切断し、同時に攪拌器７も融液３から
抜き取り、冷却を行々つた。

得られたＬｉ　２　Ｂ４０□単結晶は欠陥や形状の歪み
のない良好なものであった。

なお、本発明による攪拌器を使用しない従来の方法では
、Ｌ　ｉ　２　Ｂ４０７の原料融液の粘性が高いのみで
、得られた単結晶は前に述べたように欠陥や形状歪みか
多かった。

（発明の効果） 」二連のように構成された本発明の単結晶引上装置は次
のような効果がある。

（イ）　引」二軸と同心で回転し、原料融液を強制的に
攪拌する」二下動可能々攪拌器を具備するため攪拌器に
よる原料融液攪拌により、融液の対流か制御され、固液
界面近傍の温度および濃度分布が結晶育成に最適になる
条件に制御されるため、欠陥や形状の歪みのない良好な
酸化物又は半導体の単結晶を育成し得る。

（ロ）　原料融液の攪拌が、下軸回転を必要とするるつ
ぼの回転をしないでもできるので、設備が簡単で、安価
である。

（ハ）　るつぼ回転するものと遠い、攪拌器の構造や回
転数、回転方向を変化させることにより、原料融液の対
流の状態をある程度自由に制御できるため、酸化物又は
半導体の種類に応じて攪拌条件を制御することができる
。

に）通常の下軸駆動機構を備えていない引上装置でも簡
単に改造、設置できるため、例えばるつぼ重量法で自動
直径制御している引上装置に対しても、ロードセル方式
に変更することなしに本発明装置に簡単に安価に改造で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸化物単結晶引上装置の例を示す縦断面
図である。 第２図は本発明の実施例を示す縦断面図である。 第３図（イ）、（ロ）はそれぞれ第２図に示す攪拌器の
例を示す斜視図である。 第４図は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １−　るつぼ、２−　ヒーター、３−原料融液、４−引
上軸、５一種結晶、６−単結晶、７．１５　−攪拌器、
８一回転駆動系、９−支持軸、１〇−棒、１１．１３−
羽根、１２−　カプセル、１４−結晶観測用窓。 ＝９− ■１図　　　　　７Ｔ２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　チョクラルスキー法によｐ酸化物又は半導体
   の単結晶を引上げる装置において、引上軸と同心で回転
   し、原料融液を強制的に攪拌する上下動可能な攪拌器を
   具備することを特徴とする単結晶引上装置。
2. （２）攪拌器が、引上軸とは別の駆動系により回転され
   るものである特許請求の範囲第１項記載の単結晶引上装
   置。
3. （３）攪拌器が、引上軸に固１定されたもので、るつぼ
   底に接触しない長さを持つものである特許請求の範囲第
   １項記載の単結晶引上装置。