JPS598692A - 単結晶の育成装置 - 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） 本発明は、例えばＢ　Ｉ　１２　Ｓ　Ｌ　０２０、Ｂ１
１□ＧｅＯ□０、ＧＧＧ（ガＦリニウムガリウムカ゛−
ネット）、ＬｉＮｂ２Ｏ３、Ｌ　＋　Ｔ　＋　３０　ｓ
等の酸化物などの単結晶をチョクラＩＶヌキー法Ｃ以下
、ＣＺ法と称す）により育成する装置に関するものであ
る。

（背景技術） 従来のＣ２甲結晶育成装置は、第１図に例を示すように
、加熱されたるつぼ２内の原料融液ｌの表面に種結晶３
を浸漬し、なじませた後、種結晶３を引■げて単結晶４
を引上げ、Ｌ部で冷却するものであった。しかしこの装
置では単結晶の育成と該単結晶の冷却を同一の炉で実施
しており、冷却期聞中育成炉を使用できないという欠点
があった。特に例えば酸化物単結晶は冷却速度が速いと
クラックや歪みが入り易く、冷却に長時間を要し、結晶
の量産を実施する場合、生産性が悪く、経済性が低くな
る欠点があった。

（発明の開示） 本発明は、北述の欠点を解消するため成されたもので、
単結晶種トげ後の冷却を、育成炉の１一部に移動可能に
設けた結晶冷却炉を育成炉より切り離して別個［実施す
るよう構成することにより、単結晶の冷却を育成炉中で
行なう必要がなく、中結晶育成炉の稼動率を向−１ニレ
、生産性を著しく向−１ニし得る単結晶育成装置を提供
せんとするものでめる０ 不発１刀は、単結晶をチョクラルヌキー法により育成す
る装置において、単結晶育成炉の上部に、に下方向およ
び横方向にｆｅ、動可能な１個以トの結晶冷却Ｐを設け
て成り、引にけた単結晶を前記冷却炉内に収容し、該冷
却炉全体を前記育成炉より切り離して別（ｌｉＩｌｌに
冷却するよう構成したことを特徴とする単結晶の育成装
置である。

以下、本発１準１を図面を用いて実施例により説明する
。

第２図は本発明装置の実施例を示す縦断面図で、（（イ
）図は単結晶引上げ後の状態を示す図で、（ロ）図は単
結晶育成中の結晶冷却炉下方の状態を示す図である。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１図と異なる点は、単結晶育成炉の１一部に、
結晶冷却炉６を設けた点である。

冷却炉６は管状の炉、例えば電熱、線７を巻いた抵抗加
熱炉で、その下端部８がアフターヒーター５のト部と重
なるように配置され、単結晶育成時は（ロ）図に示すよ
うにアフターヒーター５のに部ニ１に端部８を重ね、単
結晶４を冷却炉６内に引」二けた後は（イ）図に示すよ
うに冷却炉６を上方に移動してアフターヒーター５より
引き離し、下端部８に底蓋９ｆ：する。ｌＯは断熱材で
ある。１１は垂直方向の支柱で回転可能であり、冷却炉
６をアーム１２゜１２により支持し、底蓋９全アーム！
３により支持し、アーム＋２．１２．１８は支柱１１の
」二丁方向に移動可能で、かつ支柱ＩＩを軸として回転
可能である。こｎＫよシ冷却Ｐ６は、Ｉ：下方向および
（価方向に移動可能に構成される。

又、種結品３を収付けたシーＩＳ捧１４は引」二軸１５
と継手１６によυ連結されており、それぞれ固定ボルト
１７．１７により固着される。１８は結晶支持用金具で
、シード捧１４の嵌入可能な割れ目１９を有し、アーム
１２．１３と同様、支柱１１を軸としてＬ下方向および
横方向に移ｕ１可能に構成さ几ている。

かように構成された本発明による単結晶育成時３− 置により、単結晶を製造するには、先ず冷却炉６を（ロ
）図に示すようにアフターヒーター５に重ね、冷却炉６
の底蓋９および結晶支持用金具１８を引、」二１Ｉｌｌ
ＩＩ線」二からｌ１ｌｌｌＬシた状態で、通常の方法で
単結晶４を育成する。なお育成中は、融液ト部の温度勾
配乙 が最適になるように冷却炉争に電力を供給する。

次に育成終了後は、冷却炉６をアフターヒータ＝５の内
部とほぼ等しい温度になるようにヒーターにより加熱す
る。なおこの時冷却炉６内の軸方向の温度勾配が０〜１
０℃、／ａｍの範囲内に入るようニ予吟ヒーターの密度
を調節しておく。

しかる後、育成された単結晶を冷却炉６内にまで引」二
げ、冷却炉６を上昇させ、アフターヒーター５より引き
離し、（イ）図に示すように底蓋９をし結晶支持用金具
１８をシード捧１４に嵌めこみ、金具１８を継ｆ１．６
に密着させる。次いで固定ポルト１７をゆるめ、引上軸
１５を継手Ｉ６より上方に引抜く。

かようにすると単結晶４と冷却炉６は、引上軸１５と下
方の単結晶育成炉に対してフリーとなる４− ので、支柱１１ｉ回転させて、冷却炉６全体（台車結晶
４、シード捧１４．金具１８、底蓋９）を育成炉より切
り離し、育成炉の横の別の個所で、冷却炉６のヒーター
への通電を調節し、冷却炉単体で冷却過程を実施する。

なお単結晶育成炉は通常の冷却速度で降温し、次の育成
のため使用するので、育成のサイクルを著しく短縮する
ことができる。

なお単結晶の冷却時間によっては、結晶冷却炉６を１個
のみでなく、２個以ト設けても良い。

（実施例） 第２図に示す単結晶育成装置を用いてＢ１□Ｓ１０゜。

（ＢＳＯと称す）単結晶をＣＺ法により製造した。１０
０ｍｍφの白金製るつぼ１にＢｉ２Ｏ３と５Ｉ０２を６
＝１の化学量論的組成比で良く混合したものを装入し、
加熱溶融した。

次に融液上方の温度勾配を育成に適当な１０〜ｂ び冷却炉６の電力を調節し、直径５０朋、長さ１００＋
＋＋ｍの単結晶を育成した。

育成終了後、冷却炉６の通電量を増加させ、アフターヒ
ーター５の内部とほぼ等しい温度まで加熱した。冷却炉
６内の温度を安定化させ、単結晶４を冷却炉６内に徐々
に引上げた。

次に冷却炉６ヲー１−昇させ、アフターヒーター５より
引き幽し、底蓋９をした。次いで結晶支持用ｉ、１４１
８をンート゛俸１４に嵌めこみ、継手１６に、密着させ
、それを下から支えた後、固定ボルト１７をゆるめ、引
］−輔１５を４二方に引き抜いた。

固定棒１１を軸として冷却炉６全体（台車結晶４）を回
転させて育成炉から切り離し、冷却炉６により１０〜ｂ 、′冷却に５０時間を要した。

一方単結晶育成炉は数時間で冷却し、次の育成（Ｄ　ｍ
Ｋ備を実施したので、単結晶育成のザイクルは１回当り
約４５時間短縮された。

冷却炉６より収シ田されたＢＳＯ単結晶はクラック、歪
み等がなく、高品質なものであった。又冷却炉内は温度
勾配が１０℃／ｃｒｎ以下に保たれていたので、熱処理
効果があり、以後の熱処理工程が不要でめった。

（発明の効果） Ｌ述のように構成された本発明の単結晶育成装置は次の
ような効果がある。

（イ）単結晶育成・炉の北部に、ト下方向および横方向
に移動可能な１個以北の結晶冷却炉を設けて成り、引上
げた単結晶を前記冷却炉内に収容し、該冷却炉全体を前
記育成炉より切り離して別個に冷却するよう構成したた
め、単結晶の冷却過程を従来のように育成炉内で実施す
る必要がなく、単結晶育成炉の育成のサイク／Ｉ／を短
縮し、著しく稼動率を向北させることができる。

（ロ）結晶冷却炉内の温度分布を均一にし得るので、熱
処理効果があり、以後の単結晶の熱処理工程を省略でき
る。

（ハ）結晶冷却炉は小型であるため、冷却に育成炉のよ
うな大電力を必要とせず、省エネルギー」二好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単結晶育成装置の例を示す縦７− 断面図である。 第２図（イ）、（ロ）は本発明装置の実施例を示す縦断
面図で、（イ）図は単結品種」二げ後の状態を示す図で
、（ロ）図は単結晶育成中の結晶冷却炉の下方の状ｆｌ
’ｉ＝示す図である。 ｌ・・・原料融液、２　るつぼ、３　・種結晶、４・・
・単結晶、５−・アフターヒーター、６・・結晶冷却炉
、７・・電熱線、８・・下端部、９　・底蓋、１０・・
・断熱材、１１・・・支柱、１２１１３・・・アーム、
１４・・・シート゛棒、１５・・・引り軸、１６・・継
手、１７・・・固定ボルト、１８・・結晶支持用金具、
１９・・・割れ目。 ８−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　単結晶をチョクラルヌキー去により育成する
   装置において、単結晶育成炉の１部冗、北下方向および
   横方向に移動可能な１個以北の結晶冷却Ｆを設けて成り
   、引上げた単結晶を前記冷却炉内に収容し、該冷却炉全
   体を前記育成炉より切り離して別個に冷却するよう構成
   したことを特徴とする単結晶の育成装置。
2. （２）　　冷却炉内の温度勾配がθ〜２０℃／σてあシ
   、それにより単結晶中のクラックや歪みの発生を防ぐ特
   許請求の範囲第１項記載の単結晶の育成装置。