JPS5923366B2 - 単結晶引上げ装置における融液の重量変化を検出する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、引上げ法（チョクラルスキー法）による単結
晶育成において、結晶引上げに伴なう融液の重量減少を
検出する方法に関する。

一般に単結晶育成に使われる原料には、高純度が要求さ
れ、従って高価である。

これらの資材を無駄なく使い、かつ欠陥が少ない結晶を
得るために、結晶径（断面積）を一定に制御し、かつ長
く引上げることが必要である。

このような要求を満たすために、結晶引上げには高度の
熟練が求められてきた。

近年、この分野でも自動化が進み、上記の問題も解決さ
れるようになってきた。

本発明は、るつぼ中の融液の重量減少を検出する方法に
関し、これによって結晶径の変動を把握し、さらには形
状制御の自動化に応用し得る特徴がある。

るつぼ中の融液の重量減少を検出することは公知である
。

その一つの方法では、第１図に示すように、荷重検出器
１８には、融液６、るつぼ７、保温材８，９、およびこ
れらの支持具１０，１１の全部の重量をかけている。

高融点の結晶を引上げる場合やさらに大型の結晶引上げ
の場合には、るつぼとそれをとりまく保温材は当然大き
くなる。

そのため測定容量が大きい荷重検出器が必要となり、結
晶引上げに伴なう融液の重量減少に対する検出の分解能
が低下する。

他の一つの公知の方法は、第２図に示すように、前記方
法の欠点を補填するために、保温材の一部γまたは全部
を重量検出系から隔離し、融液６、るつぼ７、保温材の
他の一部９およびこれらの支持具１０．１１が荷重検出
器１８に載せられる。

この方法は、前記公知の方法とくらべて測定容量の小さ
い荷重検出器の使用を可能ならしめ、重量変化の検出精
度を高めることができる。

反面、この方法は、保温材を重量検出系から隔離する必
要から、るつぼ周辺の保温構成に無視できない制約をつ
げることになり、さらに実際に結晶引上げを行なうため
の準備作業がやりにくいなどの欠点を有する。

本発明の目的は、前記公知の方法と同じようにるつぼ中
の融液の重量減少を検出するが、前記の欠点を解消する
ことである。

以下、図面によって本発明を説明する。

第３図および第４図は各々本発明による融液重量変化の
検出方法を、単結晶引上げ装置に適用し、その縦断面の
主な構造を示したものである。

図において、結晶５は引上軸４を介して回転しつつ引上
げられる。

融液６、るつぼ７、および保温材８゜９０重量は支持具
１０，１１にかかる。

他方、結晶引上装置のテーブル１２の下部には容器１３
を固定し、その中にシリコンオイルなどの液体１５を入
れ、支持具１１に固定したフロート１４を図のように構
成させ、融液以外の前記物体の重量を、液体１５による
フロート１４の浮力と釣り合わせる。

支持具１１の他端に荷重検出器１８を配置し、これには
融液の重量のみをかける。

第３図および第４図の構成において、実際の操作手順は
次のようにする。

まず、荷重検出器１８を支持具１１から離しておき、他
の支持具１０、保温材８，９およびるつぼ７を構築する
。

フロート１４が容器１３の底と接触しないように液面レ
ベル調節器１６の高さを調節する。

さらにるつぼγとワークコイル３との高さの相対位置を
液面レベル調節器１６または／およびワークコイル３の
位置を各々調節して設定する。

つぎに、融液６となるべ（結晶原料をるつぼ７の中に入
れ、荷重検出器１８の高さを調節して、これには融液（
結晶原料）のみの重量がかかるようにする。

石英管２、上フランジ１、およびタネ結晶をそなえた引
上軸４をセットし、必要に応じて雰囲気制御を行ない、
結晶引上げの準備は完了する。

本発明は、公知の他の方法にくらべて、次の特徴がある
。

■）るつぼ、保温材、およびこれらの支持具など、いわ
ゆる風袋の重量が、液体中のフロートの浮力によって担
われるため、荷重検出器には、結晶引上げ前の融液の重
量のみがかかる。

そのため測定容量が小さい荷重検出器の使用が可能とな
り、分解能を高めることができる。

２）保温材がるつぼと一体として使用することができる
ため、保温効果を高めたり、放熱を大きくしたり、保温
構成に自由度ができ、かつ保温材の構築が容易である。

３）衝撃や振動に対し、液体がダンパーの役割りをもつ
ため、荷重検出器の出力のノイズが小さい０ ４）液体の種類によって密度や粘性を選択できる。

結晶引上げに伴なう融液の重量減少を荷重検出器によっ
て検出し、その出力を、公知の結晶径制御装置の入力と
することは有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、公知の単結晶引上装置における
融液の重量減少を検出する二種類の公知の方法をそれぞ
れ示している。 第３図および第４図は各々本発明の異なった実施例を示
す図である。 １：フランジ、２：石英管、３：高周波ワークコイル、
４：引上軸、５：結晶、６：融液、７：るつぼ、８：保
温材、９：保温材、１０：支持具、１１：支持具、１２
：テーブル、１３：容器、１４：フロート、１５：液体
、１６：液面レベル調節器、１γ：自在管、１８：荷重
検出器、１９：接地、２０：荷重検出器架台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単結晶引上装置において、るつぼ、保温材およびこ
   れらの支持具の重量を、この支持具に固定されかつ液体
   に浮かべたフロートの浮力で支持させ、上記支持具を介
   してるつぼの中の融液の重量のみが荷重検出器に加わる
   ようになしたことを特徴とする結晶引上げに伴なう融液
   の重量変化を検出する装置。