JPS6027679A - 単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造装置Info
- Publication number
- JPS6027679A JPS6027679A JP13190883A JP13190883A JPS6027679A JP S6027679 A JPS6027679 A JP S6027679A JP 13190883 A JP13190883 A JP 13190883A JP 13190883 A JP13190883 A JP 13190883A JP S6027679 A JPS6027679 A JP S6027679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crucible
- thermocouple
- magnetic field
- shaft
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、テ目り２ルスキー法による単結晶の恨造装
置に係り、特に、外部から被結晶溶融体に磁界を印加す
る場合、ルツボ底の温度を定安して検出・制御できるよ
うにした単結晶製造装置に関するものである。
置に係り、特に、外部から被結晶溶融体に磁界を印加す
る場合、ルツボ底の温度を定安して検出・制御できるよ
うにした単結晶製造装置に関するものである。
溶融体から結晶を引き上げる方法の代表的なものはチＨ
クラルスキー法である。シリコンや■−Ｖ族なとの半導
体単結晶の製造装置では、ルツボ内の融液の温度分布を
均一にするために、ルツボの回転とルツボの上下位置移
動ができる構造を有していると同時に、融液に最も近接
した場所であるルツボ底部の温度が検出できるようにな
っている装置が広く実用に供されている。ルツボ底の温
度を検出するには、熱電対もしくは白金抵抗測温体を中
空のルツボ軸内に収納して一体化し、ルツボを回転させ
るためにスリップリングを介して外部に検出信号を取り
出していた。
クラルスキー法である。シリコンや■−Ｖ族なとの半導
体単結晶の製造装置では、ルツボ内の融液の温度分布を
均一にするために、ルツボの回転とルツボの上下位置移
動ができる構造を有していると同時に、融液に最も近接
した場所であるルツボ底部の温度が検出できるようにな
っている装置が広く実用に供されている。ルツボ底の温
度を検出するには、熱電対もしくは白金抵抗測温体を中
空のルツボ軸内に収納して一体化し、ルツボを回転させ
るためにスリップリングを介して外部に検出信号を取り
出していた。
近年、高品質な単結晶を得るために、ルツボ内の溶融体
に外部から磁界を印加して引き上げる方法が行なわれる
ようになってきている。しかし、従来の単結晶製造装置
に磁界を印加した場合、ルツボの回転と一体になって熱
電対も回転する構造のため′ＦＩＬ磁誘導作用によシ熱
電対に起電力が生じるという問題があった。これは、熱
起電力を不正確なものとし、ルツボ底温度の検出・制御
ｆ困難にす、６と同時に、結晶引き上げ自体の不能にも
つながるものであった。
に外部から磁界を印加して引き上げる方法が行なわれる
ようになってきている。しかし、従来の単結晶製造装置
に磁界を印加した場合、ルツボの回転と一体になって熱
電対も回転する構造のため′ＦＩＬ磁誘導作用によシ熱
電対に起電力が生じるという問題があった。これは、熱
起電力を不正確なものとし、ルツボ底温度の検出・制御
ｆ困難にす、６と同時に、結晶引き上げ自体の不能にも
つながるものであった。
これに対して、熱電対を磁気シールドする方法は測定温
１ｊ；［が〜１０００℃以上と高温のため適用がむずか
しいこと、強力な超電導磁石を用いてもれ磁界を極力抑
えた場合でもマイクロボルト程度の蔵出１力は避けられ
麿い等の欠点があった。またルツボ軸温度の検出を光セ
ンサーを使用することもできるが、ｍ−ｖｔｓ単結晶の
ように蒸気圧の高い物質の引き上げでは、蒸発物の付着
により光学窓のくもりが生じやすく、温度の検出が困難
になる欠点があった。
１ｊ；［が〜１０００℃以上と高温のため適用がむずか
しいこと、強力な超電導磁石を用いてもれ磁界を極力抑
えた場合でもマイクロボルト程度の蔵出１力は避けられ
麿い等の欠点があった。またルツボ軸温度の検出を光セ
ンサーを使用することもできるが、ｍ−ｖｔｓ単結晶の
ように蒸気圧の高い物質の引き上げでは、蒸発物の付着
により光学窓のくもりが生じやすく、温度の検出が困難
になる欠点があった。
本；、３１ｊｌｌ ｌよ上記の間に４を解決するだめの
単結晶製造装置−１で、特に、ルツボ内のｌ；ｉ’！’
、液に磁界を印加して牢イ、す晶の引き上りを行なう場
合に、ルツボ底の温ｊ（全安定して検出・制御できる構
造を提供するものである。
単結晶製造装置−１で、特に、ルツボ内のｌ；ｉ’！’
、液に磁界を印加して牢イ、す晶の引き上りを行なう場
合に、ルツボ底の温ｊ（全安定して検出・制御できる構
造を提供するものである。
本発明の概要は以下に述べる通りである。従来の単結晶
製造装置では、回転可能な中空のルツボ軸内に熱電対を
収納して一体化しておき、このルツボ軸をルツボ上下移
動装置に取付けている点に注目し、ルツボ軸と熱雷対を
分離独立することにし、さらに、ルツボ土下移ｕＩ装置
に新たに熱電対を保持するボートをλりけるとともに、
ルツボ底と熱電対の熱伝導を良好に保ち、ルツボ底の温
度を検出するものである。
製造装置では、回転可能な中空のルツボ軸内に熱電対を
収納して一体化しておき、このルツボ軸をルツボ上下移
動装置に取付けている点に注目し、ルツボ軸と熱雷対を
分離独立することにし、さらに、ルツボ土下移ｕＩ装置
に新たに熱電対を保持するボートをλりけるとともに、
ルツボ底と熱電対の熱伝導を良好に保ち、ルツボ底の温
度を検出するものである。
以上説明したような本発明の単結晶製造装置では、ルツ
ボ内の融液に磁界を印加して単結晶の引き上げを行なう
に際して、磁界の影響を受けず、ルツボ底の温度が安定
して検出・制御できる、ルツボ回転による回転ノイズが
ないこと、スリップリングを使用しないのでスリップリ
ングとブラシの接触不良、汚れによるノイズや故障の発
生が皆無である、確実な動作を永く維持できる、等の効
果がある。
ボ内の融液に磁界を印加して単結晶の引き上げを行なう
に際して、磁界の影響を受けず、ルツボ底の温度が安定
して検出・制御できる、ルツボ回転による回転ノイズが
ないこと、スリップリングを使用しないのでスリップリ
ングとブラシの接触不良、汚れによるノイズや故障の発
生が皆無である、確実な動作を永く維持できる、等の効
果がある。
以下本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明による単結晶製造装置の一例を示したも
のである。図において、ｌは容器、２はルツボ、３は融
液、４は結晶、５は加熱ヒータ、６はルツボホルダー、
７は結晶引き上げ回転装（？”）゛であり、１〜７′！
では公知のものである。８は磁界印加装置、９は中空ル
ツボ軸、１０はベアリング、１１はルツボ移動架台、１
２．１３は歯車、１４．１５はモーター、１６は保脆管
、１７は熱τｌ・、幻、１８は端子板、１９はボート、
２０はナツト、２１はキャップである。
のである。図において、ｌは容器、２はルツボ、３は融
液、４は結晶、５は加熱ヒータ、６はルツボホルダー、
７は結晶引き上げ回転装（？”）゛であり、１〜７′！
では公知のものである。８は磁界印加装置、９は中空ル
ツボ軸、１０はベアリング、１１はルツボ移動架台、１
２．１３は歯車、１４．１５はモーター、１６は保脆管
、１７は熱τｌ・、幻、１８は端子板、１９はボート、
２０はナツト、２１はキャップである。
結晶４は、ルツボ２内の融液３から結晶引き上は回転装
置７により、回転しつつ引き上けられる。
置７により、回転しつつ引き上けられる。
ルツボ系は中空のルツボ軸９により支持され、ベラリン
グ１０′ｆ：用いた軸受けを介してルツボ移動架台１１
に取付けられている。また、歯車１２と−［＝−ター１
４によりルツボ回転が行なわれる。ルツボの位償イ移動
は歯車１３と本体（ここでは図示せず）に同定されたモ
ーター１５により行なわれる。一方、ルツボ軸９の内部
にはルツボ軸温度を検出するために保護管１６に被覆さ
れた熱電対１７が挿入され、端子板１８より熱電対出力
が取り出される。保昨ｔｏ１６はルツボ移動架台１１上
に設けられたポート１９全通してナツト２０により固定
されており、ルツボ軸９とは分にを独立している。また
、ルツボホルダー６の底面下部には、ルツボ回転の中心
位置に半球状の凹部が設けられており、保護管１６とキ
ャップ２１を介して接触している。キャップ２１にはル
ツボホルダー６の凹部と保護管１６の先端部の比にそれ
ぞれ合致する凸部と凹部が設けられており、ルツボ底の
熱を熱雷、対１７に効率良く伝えるとともに、ルツボ回
転中心と保護管１６の中心を一致させ、振動ノイズの導
入を防ぐことができる。キャップ２１には、熱伝導率が
大きく潤滑性の良いボロンナイトライド等を用いること
ができる。
グ１０′ｆ：用いた軸受けを介してルツボ移動架台１１
に取付けられている。また、歯車１２と−［＝−ター１
４によりルツボ回転が行なわれる。ルツボの位償イ移動
は歯車１３と本体（ここでは図示せず）に同定されたモ
ーター１５により行なわれる。一方、ルツボ軸９の内部
にはルツボ軸温度を検出するために保護管１６に被覆さ
れた熱電対１７が挿入され、端子板１８より熱電対出力
が取り出される。保昨ｔｏ１６はルツボ移動架台１１上
に設けられたポート１９全通してナツト２０により固定
されており、ルツボ軸９とは分にを独立している。また
、ルツボホルダー６の底面下部には、ルツボ回転の中心
位置に半球状の凹部が設けられており、保護管１６とキ
ャップ２１を介して接触している。キャップ２１にはル
ツボホルダー６の凹部と保護管１６の先端部の比にそれ
ぞれ合致する凸部と凹部が設けられており、ルツボ底の
熱を熱雷、対１７に効率良く伝えるとともに、ルツボ回
転中心と保護管１６の中心を一致させ、振動ノイズの導
入を防ぐことができる。キャップ２１には、熱伝導率が
大きく潤滑性の良いボロンナイトライド等を用いること
ができる。
以上説明したごとく、本発明の単結晶製造装置では、ル
ツボ軸９と熱電対１７を分店「独立して熱電対１７を保
持することルツボ妊と熱電対１７の熱市導を良好に保つ
ことを特徴とするものである。
ツボ軸９と熱電対１７を分店「独立して熱電対１７を保
持することルツボ妊と熱電対１７の熱市導を良好に保つ
ことを特徴とするものである。
？＊に木昂明の構造を有する単結晶製造装置を用いてＩ
ＩＩ −Ｖ族単結晶であるＧａＡｓ 単結晶を育成した
ＪＬｊ、合の具体的効果を説明する。ルツボ３にＧａＡ
ｓ１に制ケ約８００．９人唱１、ヒーター５により加熱
融解（１′、−′ｉ占〜１２３８°Ｃ）した。このとき
熱電対１７として（′ｖ５％−ＷＲｃ ２５％を用いて
、ルツボ底の温度％、ｊｉＱ定したところ、起電力とし
て２４．１５ｍＶが１°ｔられ、約１０μＶのホワイト
ノイズが重畳していた。ルツボ回転を２０ ｖｐｍとし
、磁界印加装置ｆ’、ｊ ８ ｊｔ？二より融液３に約
１５００ガウスの磁界を印加し／ζが、起電力の変化は
見られなかった。
ＩＩ −Ｖ族単結晶であるＧａＡｓ 単結晶を育成した
ＪＬｊ、合の具体的効果を説明する。ルツボ３にＧａＡ
ｓ１に制ケ約８００．９人唱１、ヒーター５により加熱
融解（１′、−′ｉ占〜１２３８°Ｃ）した。このとき
熱電対１７として（′ｖ５％−ＷＲｃ ２５％を用いて
、ルツボ底の温度％、ｊｉＱ定したところ、起電力とし
て２４．１５ｍＶが１°ｔられ、約１０μＶのホワイト
ノイズが重畳していた。ルツボ回転を２０ ｖｐｍとし
、磁界印加装置ｆ’、ｊ ８ ｊｔ？二より融液３に約
１５００ガウスの磁界を印加し／ζが、起電力の変化は
見られなかった。
一方、１（ｌ−朱の＆置では、熱電対１７の起電力とし
て２４．１６ｍＶが得られたが、磁界を印加すると、ル
ツボ回転に同期した約３００μＶＰ−Ｐの父流ノイズが
発生し、起電力の１冗み取り、ルツボ底幅間によるＰＩ
Ｉ）γ、Ｂ４度制御ができ彦かった。
て２４．１６ｍＶが得られたが、磁界を印加すると、ル
ツボ回転に同期した約３００μＶＰ−Ｐの父流ノイズが
発生し、起電力の１冗み取り、ルツボ底幅間によるＰＩ
Ｉ）γ、Ｂ４度制御ができ彦かった。
以上述へたように本発明の装置自では磁界の影響による
起；＋Ｊ１力の変化は見られず、ルツボ底の温度を′７
Ｊ、足して検出・制御することができ、この結果５２ｍ
ｍφ、６５０ｇのＧａＡｓ単結晶が育成できた。
起；＋Ｊ１力の変化は見られず、ルツボ底の温度を′７
Ｊ、足して検出・制御することができ、この結果５２ｍ
ｍφ、６５０ｇのＧａＡｓ単結晶が育成できた。
なお、実施例では熱電対を使用した換金につ諭て説明し
たが、白金抵抗測温体を用いる場合も同様に実施するこ
とができる。さらに、本発明の構造は上記実施例にのみ
限定されるものではなく、熱電対を回転させずにルツボ
底の温度を検出する構造を有する単結晶製造装置にも適
用することができる。
たが、白金抵抗測温体を用いる場合も同様に実施するこ
とができる。さらに、本発明の構造は上記実施例にのみ
限定されるものではなく、熱電対を回転させずにルツボ
底の温度を検出する構造を有する単結晶製造装置にも適
用することができる。
第１図は、本発明の単結晶製造装置を示す概略断面図で
ある。 １・・・容器、２・・・ルツボ、３・・・融液、４・・
・結晶、５・・・加熱ヒータ、６・・・ルツボホルダー
、７・・・結晶引き上げ回転装置、８・・・磁界印加装
置、９・・・ルツボ軸、１０・・・ベアリング、１１・
・リレツボ移動架台、１２・・・歯車、１３・・・歯車
、１４・・・モーター、１５・・・モーター、１６・・
・保ｄ→管、１７・・・熱電対、１８・・・端子板、１
９・・・ボート、２０・・・ナツト、２１・・・キャッ
プ。
ある。 １・・・容器、２・・・ルツボ、３・・・融液、４・・
・結晶、５・・・加熱ヒータ、６・・・ルツボホルダー
、７・・・結晶引き上げ回転装置、８・・・磁界印加装
置、９・・・ルツボ軸、１０・・・ベアリング、１１・
・リレツボ移動架台、１２・・・歯車、１３・・・歯車
、１４・・・モーター、１５・・・モーター、１６・・
・保ｄ→管、１７・・・熱電対、１８・・・端子板、１
９・・・ボート、２０・・・ナツト、２１・・・キャッ
プ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ルツボ底の温度を熱電対もしくは白金抵抗測温体により
検出して制御する手段を有する単結晶製造装置において
、 前記熱電対もしくは白金抵抗測温体をルツボの回転機構
から分離するように構成し、前記ルツボ底と前記熱電対
もしくは白金抵抗測温体をキャップを介して接触するよ
うに構成することにより、ｎＩ記争結晶の融液に磁界を
印加する際に、磁界の影″沙を受けないようにしたこと
を特徴とする単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13190883A JPS6027679A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13190883A JPS6027679A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027679A true JPS6027679A (ja) | 1985-02-12 |
Family
ID=15068982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13190883A Pending JPS6027679A (ja) | 1983-07-21 | 1983-07-21 | 単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027679A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248383A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Nec Corp | 熱起電力の検出方法 |
| US7476274B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-01-13 | Schott Ag | Method and apparatus for making a highly uniform low-stress single crystal by drawing from a melt and uses of said crystal |
| KR101384096B1 (ko) * | 2012-09-13 | 2014-04-10 | 주식회사 에스이엠 | 사파이어 제조용 멜트 온도 측정장치 |
-
1983
- 1983-07-21 JP JP13190883A patent/JPS6027679A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248383A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-04 | Nec Corp | 熱起電力の検出方法 |
| US7476274B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-01-13 | Schott Ag | Method and apparatus for making a highly uniform low-stress single crystal by drawing from a melt and uses of said crystal |
| KR101384096B1 (ko) * | 2012-09-13 | 2014-04-10 | 주식회사 에스이엠 | 사파이어 제조용 멜트 온도 측정장치 |
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