JPS6071591A - イメ−ジ炉 - Google Patents
イメ−ジ炉Info
- Publication number
- JPS6071591A JPS6071591A JP18109483A JP18109483A JPS6071591A JP S6071591 A JPS6071591 A JP S6071591A JP 18109483 A JP18109483 A JP 18109483A JP 18109483 A JP18109483 A JP 18109483A JP S6071591 A JPS6071591 A JP S6071591A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brightness
- lamp
- light source
- lamps
- heat
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- Pending
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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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/28—Controlling or regulating
-
- 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
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
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】
本発明は７０−ティングゾーン法による単１ｍ晶の製造
等に用いられるイメージ炉の熱光源の制御に関するもの
である。
等に用いられるイメージ炉の熱光源の制御に関するもの
である。
イメージ炉は、回転楕円面鏡から成る反射鏡の一方の焦
点に熱光源をおき、もう一方の焦点に試料をおいて熱光
源から出た光（輻射線）を諷料側の焦点に集光し、試料
を加熱するものである。この装置には反射鏡を１個の回
転楕円面のみで構成する半楕円型２反射鏡が２個の回転
楕円面の組合わせで構成される双楕円型、更に反射鏡を
３個以上の回転楕円面の組合わせで構成する多楕円型と
がある。
点に熱光源をおき、もう一方の焦点に試料をおいて熱光
源から出た光（輻射線）を諷料側の焦点に集光し、試料
を加熱するものである。この装置には反射鏡を１個の回
転楕円面のみで構成する半楕円型２反射鏡が２個の回転
楕円面の組合わせで構成される双楕円型、更に反射鏡を
３個以上の回転楕円面の組合わせで構成する多楕円型と
がある。
次に従来のイメージ炉の構造及び欠点を双楕円型の装置
を一例として図に従って説明する。
を一例として図に従って説明する。
第１図は従来構造を有する双楕円型のイメージ炉の加熱
炉の部分を示す断面図である。
炉の部分を示す断面図である。
図において１０１が反射鏡であシ、その反射鏡面１０２
ｍ、１０２ｂはそれぞれＦｌ ＋ Ｆｚを焦点とする楕
円をＸ′軸上に回転させた回転楕円面とｖｔ ｌ Ｆｌ
’ｉｔ焦点とする楕円をＸ′軸上に回転させた回転楕
円面で構成される。１０３ｍ、１０３ｂはそれぞれ反射
鏡面１０２ｍ、１０２ｂの焦点Ｆ、 ｌ Ｆ、におかれ
た熱光源うンプでハロゲンランプなどが使用される。１
０４は下側試料、１０５は下側試料であり、それぞれ上
側シャフト１０６．下側シャフト１０７に固定される。
ｍ、１０２ｂはそれぞれＦｌ ＋ Ｆｚを焦点とする楕
円をＸ′軸上に回転させた回転楕円面とｖｔ ｌ Ｆｌ
’ｉｔ焦点とする楕円をＸ′軸上に回転させた回転楕
円面で構成される。１０３ｍ、１０３ｂはそれぞれ反射
鏡面１０２ｍ、１０２ｂの焦点Ｆ、 ｌ Ｆ、におかれ
た熱光源うンプでハロゲンランプなどが使用される。１
０４は下側試料、１０５は下側試料であり、それぞれ上
側シャフト１０６．下側シャフト１０７に固定される。
また１０８は加熱溶融された溶融域（モルテンゾーン）
であシ、１０９は透明石英でできた炉心管である。
であシ、１０９は透明石英でできた炉心管である。
次にフローティングゾーン法による単結晶成長を行なう
場合についてこの炉の動作を説明する。
場合についてこの炉の動作を説明する。
イメージ炉は熱光源ランプ１０３ａ、１０３ｂを点灯す
ることにより、これから発する熱輻射線が共有焦点Ｆ、
上に集光され、２７点を加熱することができる。従って
フローティングゾーン法の単結晶成長を行なう場合には
下側萬料１０５として種結晶を下側試料１０４として結
晶素材でできた焼結体を使用し、両者の間を熱光のラン
プ点灯によシ加熱溶融して溶融域（モルテンゾーン）を
形成させる。溶融域は熱光源ランプからの輻射熱量によ
シ、その大きさが決定され、熱光源ランプからの輻射熱
量を多くすると溶融域は犬きくな９また少くすると溶融
域は小さくなシ、遂には無くなってしまう。
ることにより、これから発する熱輻射線が共有焦点Ｆ、
上に集光され、２７点を加熱することができる。従って
フローティングゾーン法の単結晶成長を行なう場合には
下側萬料１０５として種結晶を下側試料１０４として結
晶素材でできた焼結体を使用し、両者の間を熱光のラン
プ点灯によシ加熱溶融して溶融域（モルテンゾーン）を
形成させる。溶融域は熱光源ランプからの輻射熱量によ
シ、その大きさが決定され、熱光源ランプからの輻射熱
量を多くすると溶融域は犬きくな９また少くすると溶融
域は小さくなシ、遂には無くなってしまう。
プの輻射熱量の大きい場合、適正な場合、少い場合の溶
融域の形状の説明図を示す。図において２０４．３０４
，４０４が下側試料、２０５，３０５，４０５が下側試
料、２０８，３０８．４０８が溶融域である。
融域の形状の説明図を示す。図において２０４．３０４
，４０４が下側試料、２０５，３０５，４０５が下側試
料、２０８，３０８．４０８が溶融域である。
ここで溶融域は、融液の表面張力によってその形状が保
持されているため、溶融域が大きくなると、自重を支え
きれなくなシ、融液が流れ落ち。
持されているため、溶融域が大きくなると、自重を支え
きれなくなシ、融液が流れ落ち。
溶融域が欠損し、結晶の成長が不可能となる。また溶融
域の大きさの変動は成長する結晶の太さに直接影響を与
えるため良好な結晶成長を行なうためには溶融域の大き
さの変動を無くす必要がある。
域の大きさの変動は成長する結晶の太さに直接影響を与
えるため良好な結晶成長を行なうためには溶融域の大き
さの変動を無くす必要がある。
通常結晶成長の速度は例えばＩｇ／ｈｒというように非
常に遅く結晶の製作には例えば１日〜、１０日もの長時
間を必要としこの期間溶融域の大きさを一定に保ち続け
る必要がある。すなわち、熱光源ランプからの輻射熱量
は例えば１０日もの長時間常に一定に保たねばならない
。このため従来は熱光源ランプの点灯電圧を一定に制御
して結晶成長を行なっていた。
常に遅く結晶の製作には例えば１日〜、１０日もの長時
間を必要としこの期間溶融域の大きさを一定に保ち続け
る必要がある。すなわち、熱光源ランプからの輻射熱量
は例えば１０日もの長時間常に一定に保たねばならない
。このため従来は熱光源ランプの点灯電圧を一定に制御
して結晶成長を行なっていた。
ところで熱光源ランプとして例えばノ・ロゲンランプを
使用した場合、高い色温度で使用すると定電圧の点灯で
はランプのフィラメント抵抗が除々に太きくな）、ラン
プに流れる電流が減ってランプの明るさが除々に低下す
る。）Ｓログンランプの電流の低下は、例えば５チ／１
００時間〜１５チ／３０時間である。従来の定電圧点灯
方式のイメージ炉では熱光柳ランプの明るさの低下を補
正する手段を持たなかったため、熱光源ランプの明るさ
。
使用した場合、高い色温度で使用すると定電圧の点灯で
はランプのフィラメント抵抗が除々に太きくな）、ラン
プに流れる電流が減ってランプの明るさが除々に低下す
る。）Ｓログンランプの電流の低下は、例えば５チ／１
００時間〜１５チ／３０時間である。従来の定電圧点灯
方式のイメージ炉では熱光柳ランプの明るさの低下を補
正する手段を持たなかったため、熱光源ランプの明るさ
。
すガわち熱輻射量の低下とともに溶融域が除々に小さく
なり、成長する結晶の太さが時間とともに細くなってい
く欠点を有した。
なり、成長する結晶の太さが時間とともに細くなってい
く欠点を有した。
本発明の目的はこのような欠点を除去するためランプ明
るさの低下を検出して常に一定の明るさを保つようにラ
ンプ電力を制御するシステムを有するイメージ炉を提供
することにある。
るさの低下を検出して常に一定の明るさを保つようにラ
ンプ電力を制御するシステムを有するイメージ炉を提供
することにある。
以下図面に従って詳細に説明する。
第５図は本発明の一実施例である双楕円型のイメージ炉
の加熱炉部分の断面と熱光源ランプの制御システムのブ
ロックダイヤグラムを示す説明図である。
の加熱炉部分の断面と熱光源ランプの制御システムのブ
ロックダイヤグラムを示す説明図である。
図において５０１が反射鏡であシ、その反射鏡面５０２
ａ、５０２ｂはそれぞれＦＳ 、 Ｆ−を焦点とする楕
円をＸ軸上に回転させた回転ｍ円面とＦ４１ Ｆ’ｉを
焦点とする楕円をＸ軸上に回転させた回転楕円面で構成
される。５０３ａ、５０３ｂはそれぞれ反射鏡面５０２
ａ、５０２ｂの焦点ＦＳ 、 Ｆ′ｌＫ発光部かくるよ
うに配置された熱光源ランプである。ここでは熱光源ラ
ンプとしてノ・ロゲンランプを使用する場合について説
明する。５０４は上側試料、５０５は下側試料であり、
それぞれ上側シャツ）５０６．下側シャフト５０７に固
定される。また５０８は加熱溶融されている溶融域（モ
ルテンゾーン）であり、５０９は透明石英でできた炉心
管である。５１０ａ。
ａ、５０２ｂはそれぞれＦＳ 、 Ｆ−を焦点とする楕
円をＸ軸上に回転させた回転ｍ円面とＦ４１ Ｆ’ｉを
焦点とする楕円をＸ軸上に回転させた回転楕円面で構成
される。５０３ａ、５０３ｂはそれぞれ反射鏡面５０２
ａ、５０２ｂの焦点ＦＳ 、 Ｆ′ｌＫ発光部かくるよ
うに配置された熱光源ランプである。ここでは熱光源ラ
ンプとしてノ・ロゲンランプを使用する場合について説
明する。５０４は上側試料、５０５は下側試料であり、
それぞれ上側シャツ）５０６．下側シャフト５０７に固
定される。また５０８は加熱溶融されている溶融域（モ
ルテンゾーン）であり、５０９は透明石英でできた炉心
管である。５１０ａ。
５１０ｂは反射鏡５０１にあけられた窓でおり、５１１
ａ、５１１ｂは、例えばフォトダイオードのような明る
さ検出素子でおる。また５１２ｍ、５１２ｂはそれぞれ
明るさ検出素子５１１ａ、５１１ｂの出力を増幅する増
幅回路であり、明るさ検出素子５１１ａ、５１１ｂが電
流出力型の素子の場合、′ｒα圧出力への変換回路も含
む。５１３ａ、５１３ｂはランプコントローラでそれぞ
れ明るさ検出素子５１１ｍ。
ａ、５１１ｂは、例えばフォトダイオードのような明る
さ検出素子でおる。また５１２ｍ、５１２ｂはそれぞれ
明るさ検出素子５１１ａ、５１１ｂの出力を増幅する増
幅回路であり、明るさ検出素子５１１ａ、５１１ｂが電
流出力型の素子の場合、′ｒα圧出力への変換回路も含
む。５１３ａ、５１３ｂはランプコントローラでそれぞ
れ明るさ検出素子５１１ｍ。
５１１ｂからの信号を増幅回路５１２ａ、５１２ｂを介
して受け、別に入力される明るさ設定値の大きさと比較
することで熱光源ラング５０３ａ、５０３ｂの明るさが
、あらかじめ設定する明るさ設定値に一致するように熱
光源ランプ５０３ａ、５０３ｂに供給する電力をそれぞ
れに独立に制御するコントローラである。但し、熱光源
ランプ５０３ａ、５０３ｂへの供給電力の制御は電圧に
よる制御でも電流による制御でもよい。
して受け、別に入力される明るさ設定値の大きさと比較
することで熱光源ラング５０３ａ、５０３ｂの明るさが
、あらかじめ設定する明るさ設定値に一致するように熱
光源ランプ５０３ａ、５０３ｂに供給する電力をそれぞ
れに独立に制御するコントローラである。但し、熱光源
ランプ５０３ａ、５０３ｂへの供給電力の制御は電圧に
よる制御でも電流による制御でもよい。
次に、第５図の実施例においてフローティングゾーン法
による単結晶の成長を行なう場合について説明する。こ
の場合は下側試料５０５に種結晶を上側試料５０４に種
結晶と同成分の焼結素材を用い、熱光源ランプ５０３ａ
、５０３ｂを点灯して下側試料５０５と上側試料５０４
０間を加熱溶融し、溶融域５０８を形成させる。溶融域
５０８の形成にあたってはランプコントローラー５１３
ｍ、５１３ｂに与える明るさ設定値をオペレータが調整
することでランプ明るさく加熱力）を調整し、適正な形
状の溶融域５０８を形成させる。この後下側試料５０５
及び上側試料５０４に対し、反射鏡５０１を例えば１１
／ｈｒの速度で２方向に移動させると加熱点の移動によ
り溶融域５０８が反射鏡５０１の移動速度で移動し、下
側試料５０５の上に結晶が成長する。
による単結晶の成長を行なう場合について説明する。こ
の場合は下側試料５０５に種結晶を上側試料５０４に種
結晶と同成分の焼結素材を用い、熱光源ランプ５０３ａ
、５０３ｂを点灯して下側試料５０５と上側試料５０４
０間を加熱溶融し、溶融域５０８を形成させる。溶融域
５０８の形成にあたってはランプコントローラー５１３
ｍ、５１３ｂに与える明るさ設定値をオペレータが調整
することでランプ明るさく加熱力）を調整し、適正な形
状の溶融域５０８を形成させる。この後下側試料５０５
及び上側試料５０４に対し、反射鏡５０１を例えば１１
／ｈｒの速度で２方向に移動させると加熱点の移動によ
り溶融域５０８が反射鏡５０１の移動速度で移動し、下
側試料５０５の上に結晶が成長する。
ここで結晶の成長速度は溶融域５０８の移動速度と同一
であるから、１０ｃｒｎ〜２０ｃｍ程度の長さの結晶の
成長には通常１日〜１０日もの長時間を要する。この場
合、本発明によれば熱光源ランプの明るさ、すなわち加
熱光の強さは溶融域形成時の明るさ設定値を維持するよ
う制御されるので、従来のように熱光源ランプ６明るさ
が除々に低下し。
であるから、１０ｃｒｎ〜２０ｃｍ程度の長さの結晶の
成長には通常１日〜１０日もの長時間を要する。この場
合、本発明によれば熱光源ランプの明るさ、すなわち加
熱光の強さは溶融域形成時の明るさ設定値を維持するよ
う制御されるので、従来のように熱光源ランプ６明るさ
が除々に低下し。
溶融域の大きさが減少して結晶の太さが除々に細くなっ
てしくことはなく、常に一定の大きさの溶融域が安定に
維持され、均一の太さの結晶が得られる。
てしくことはなく、常に一定の大きさの溶融域が安定に
維持され、均一の太さの結晶が得られる。
また本発明によれば各熱光源ランプ毎に明るさ検出素子
及びランプコントローラを持つためランプ個体差による
加熱能力のアンバランスを無くすることかできる。すな
わち第１図の従来の双楕円型イメージ炉では２灯の熱光
源ランプを同一電圧で点灯しても熱光臨ランプの性能の
バラツキにより２灯の明るさが同一でなく従って２灯の
加熱量がアンバランスとな９、溶融域と溶けていない試
料との境界である固液界面が試料軸（２軸）に対して非
対称になり、結晶成長に悪影響を与え、結晶品質を低下
させる。しかるに、本発明によれば例えば第５図の実施
例のような双楕円型イメージ炉であっても２灯の熱光源
ランプの明るさが等しくできるため、加熱量のバランス
が維持され溶融域の固液界面のアンバランスもなく良質
の結晶が製造できる。
及びランプコントローラを持つためランプ個体差による
加熱能力のアンバランスを無くすることかできる。すな
わち第１図の従来の双楕円型イメージ炉では２灯の熱光
源ランプを同一電圧で点灯しても熱光臨ランプの性能の
バラツキにより２灯の明るさが同一でなく従って２灯の
加熱量がアンバランスとな９、溶融域と溶けていない試
料との境界である固液界面が試料軸（２軸）に対して非
対称になり、結晶成長に悪影響を与え、結晶品質を低下
させる。しかるに、本発明によれば例えば第５図の実施
例のような双楕円型イメージ炉であっても２灯の熱光源
ランプの明るさが等しくできるため、加熱量のバランス
が維持され溶融域の固液界面のアンバランスもなく良質
の結晶が製造できる。
以上述べたように、本発明によれば結晶成長中宮に一定
の明るさで熱光源ランプを点灯でき、均一の太さの良質
の単結晶の製造が可能となる。
の明るさで熱光源ランプを点灯でき、均一の太さの良質
の単結晶の製造が可能となる。
なおここでは熱光源ランプとしてハロゲンランプを使用
した場合について説明したが、熱光源ランプとして例え
ば白熱電球や水銀灯のように時間の経過とともに管球の
黒化等により明るさの変化するランプを使用するイメー
ジ炉の場合にも適用でき、同様の効果が得られることは
明白である。
した場合について説明したが、熱光源ランプとして例え
ば白熱電球や水銀灯のように時間の経過とともに管球の
黒化等により明るさの変化するランプを使用するイメー
ジ炉の場合にも適用でき、同様の効果が得られることは
明白である。
またここでは双楕円型のイメージ炉について説明したが
、単楕円型あるいは長楕円型のイメージ炉についても本
発明は適用でき、同様の効果を生じることは明らかであ
る。
、単楕円型あるいは長楕円型のイメージ炉についても本
発明は適用でき、同様の効果を生じることは明らかであ
る。
第１図は従来構造を有する双楕円型のイ／−−ジ炉の加
熱炉の部分を示す断面図で、第２図、第３図、第４図は
それぞれ熱光源ランプの輻射熱量の大きい場合、適正な
場合、少い場合の溶融域の形状を示す説明図であり、第
５図は本発明の一実施例を示す双楕円型のイメージ炉の
加熱炉部分の断面と熱光源ランプの制御システムのブロ
ックダイヤグラムを示す説明図である。 図において、５０１は反射鏡、５０２ａ、５０２ｂは反
射鏡面、５０３ａ、５０３ｂは熱光源ランプ、５０４は
上側試料、５０５は下側試料、５０８は溶融域。 ５１１ｍ、５１１ｂは明るさ検出素子、 ５１２ａ、５
１２ｂは増幅回路、５１３ｍ、５１３ｂはランプコント
ローラである。 一−、／ 第 １ 図 第５図 貨定イー１ 日月る１ごｔ灸ノ駐４Ｍ
熱炉の部分を示す断面図で、第２図、第３図、第４図は
それぞれ熱光源ランプの輻射熱量の大きい場合、適正な
場合、少い場合の溶融域の形状を示す説明図であり、第
５図は本発明の一実施例を示す双楕円型のイメージ炉の
加熱炉部分の断面と熱光源ランプの制御システムのブロ
ックダイヤグラムを示す説明図である。 図において、５０１は反射鏡、５０２ａ、５０２ｂは反
射鏡面、５０３ａ、５０３ｂは熱光源ランプ、５０４は
上側試料、５０５は下側試料、５０８は溶融域。 ５１１ｍ、５１１ｂは明るさ検出素子、 ５１２ａ、５
１２ｂは増幅回路、５１３ｍ、５１３ｂはランプコント
ローラである。 一−、／ 第 １ 図 第５図 貨定イー１ 日月る１ごｔ灸ノ駐４Ｍ
Claims (1)
- １個または複数個の回転楕円面からなる反射鏡の一方の
焦点に熱光源ランプを配し、他の一方の焦点に配した試
料に光を集中して加熱するイメージ炉であって、前記熱
光源ランプと同数の明るさ検出素子が回転楕円反射鏡の
側面に開けた穴もしくは窓を通して対応する熱光源ラン
プにそれぞれ対向して配置され、前記間るさ検出素子の
出力がそれぞれ予じめ設定された値になるように対応す
る熱光源ランプへの供給電力をおのおの制御するランプ
コントローラを具備することを特徴とするイメージ炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18109483A JPS6071591A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | イメ−ジ炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18109483A JPS6071591A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | イメ−ジ炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071591A true JPS6071591A (ja) | 1985-04-23 |
Family
ID=16094720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18109483A Pending JPS6071591A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | イメ−ジ炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071591A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010002956A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Nec Corp | ストッパ機構 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP18109483A patent/JPS6071591A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010002956A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Nec Corp | ストッパ機構 |
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