JPS6071592A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JPS6071592A JPS6071592A JP18121183A JP18121183A JPS6071592A JP S6071592 A JPS6071592 A JP S6071592A JP 18121183 A JP18121183 A JP 18121183A JP 18121183 A JP18121183 A JP 18121183A JP S6071592 A JPS6071592 A JP S6071592A
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- JP
- Japan
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- crystal
- controller
- image
- molten liquid
- diameter
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- Granted
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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
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ＦＺ法における、新規々単結晶の製造方法に関
する。
する。
本発明の目的は、良質な単結晶を得ることである。
本発明の他の目的は、装置の自動化を促進し、安価な単
結晶を得ることである。
結晶を得ることである。
従来メルト法による単結晶製造方法として、ベルヌーイ
法及び引き上げ法が知られている。しかしベルヌーイ法
は水素ガスを欧州する為、安全上問題があり、引き上げ
法は高価なルツボ會必要とし、汚染の心配がある等の問
題点を有している。
法及び引き上げ法が知られている。しかしベルヌーイ法
は水素ガスを欧州する為、安全上問題があり、引き上げ
法は高価なルツボ會必要とし、汚染の心配がある等の問
題点を有している。
そこで、ルツボが不要で汚染の心配が力＜、危険なガス
を使用する必要のないＦＺ法が注目を集めている。
を使用する必要のないＦＺ法が注目を集めている。
第１図にＦＺ法の概要を示す。
ここで、１は回転搦円面伊、２はハロゲンランプ、３は
石英管、４はガス導入口、５はガス排出口、６は原料棒
、７は種結晶、８は溶融帯、９は上部シャフト、１０は
下部シャフトである。
石英管、４はガス導入口、５はガス排出口、６は原料棒
、７は種結晶、８は溶融帯、９は上部シャフト、１０は
下部シャフトである。
上部シャフト９に原料棒６をセットし、下部シャフト１
０に、種結晶７をセットする。
０に、種結晶７をセットする。
ハロゲンランプ２のパワーを上げ、回転楕円面鉾１によ
り眩ハロゲンランプの光を石英管３の中央部に集光する
。この時、同時にガス導入口４から雰囲気ガスを導入し
、ガス排出口５から雰囲気ガスを排出する。なお雰囲気
ガスとしては、通常仝気が使用されるが、材質に応じて
、アルゴン。
り眩ハロゲンランプの光を石英管３の中央部に集光する
。この時、同時にガス導入口４から雰囲気ガスを導入し
、ガス排出口５から雰囲気ガスを排出する。なお雰囲気
ガスとしては、通常仝気が使用されるが、材質に応じて
、アルゴン。
９素、−酸化炭素、二酸化炭素、水素等が使用される。
集光部において、原料棒６の先端と種結晶７の先端とを
溶融接触させて、溶融帯８を形成する。
溶融接触させて、溶融帯８を形成する。
この時、上部シャフト９及び下部シャフト１０は、同方
向ないしは逆方向に回転させ、上下のシャフトが同時に
下方へ移動することによシ結晶が育成される。
向ないしは逆方向に回転させ、上下のシャフトが同時に
下方へ移動することによシ結晶が育成される。
かかる′Ｆｚ法１ｃおける結晶育成では、これまで結晶
径を一定に保つための制御は行なわれておらず、専ら溶
融帯の状況を目視で観、察しながら、ランプパワーの制
御、あるいは溶融帯の高さを調節していた。
径を一定に保つための制御は行なわれておらず、専ら溶
融帯の状況を目視で観、察しながら、ランプパワーの制
御、あるいは溶融帯の高さを調節していた。
この為結晶外径が変動し、極端な場合には融液のタレ、
あるいは溶融帯での破断が生じて、良質な単結晶が得ら
れ々かった。
あるいは溶融帯での破断が生じて、良質な単結晶が得ら
れ々かった。
又、１人の人が監視できる装置台数も限定され、結晶の
価格も高価なものとなっていた。
価格も高価なものとなっていた。
本発明はかかる欠点を除去するもので、回転楕円面鈴内
の一部を無反射状態とすることにより、ランプ像を消去
し、育成中の結晶と背部のコントラスト比を高めること
が可能となった結果、光学的検出法を用いて容易に結晶
径が測定され、これを融液の温度、あるいは融液の高さ
にフィードバックすることによシ極めて結晶外径の安定
した単結晶が得られた。
の一部を無反射状態とすることにより、ランプ像を消去
し、育成中の結晶と背部のコントラスト比を高めること
が可能となった結果、光学的検出法を用いて容易に結晶
径が測定され、これを融液の温度、あるいは融液の高さ
にフィードバックすることによシ極めて結晶外径の安定
した単結晶が得られた。
以下、実施例によシ本発明について更に詳細に説明する
。
。
実施例１゜
第２図に、本発明に基づくシステムのブロック図を示す
。
。
ここで、２１は光学系、２２はカメラ部、２３はタイミ
ング部、２４はキー人力部、２５はコントローラ部、２
６はＤ’Ａ変換器、２７はＡＤ変換器、２Ｂは表示部、
２？はブリンク一部、３０はランプパワーコントロール
部、５１はギャップ調整部である。
ング部、２４はキー人力部、２５はコントローラ部、２
６はＤ’Ａ変換器、２７はＡＤ変換器、２Ｂは表示部、
２？はブリンク一部、３０はランプパワーコントロール
部、５１はギャップ調整部である。
カメラ部２２はライセンサ、あるいはビデオカメラのい
ずれも使用可能であるが、高解像度を必要とする場合に
はラインセンサを使用する。
ずれも使用可能であるが、高解像度を必要とする場合に
はラインセンサを使用する。
コントロー列部２５は、タイミング部２３の信号を得た
時のみカメラ部２２からの像の処理を行々う。これは結
晶の断面が真円ではりく、はぼ楕円形状とたる為、下部
シャフト１０から回転同期信号を取シ出し、結晶の定め
られた部分の直径を測定する。
時のみカメラ部２２からの像の処理を行々う。これは結
晶の断面が真円ではりく、はぼ楕円形状とたる為、下部
シャフト１０から回転同期信号を取シ出し、結晶の定め
られた部分の直径を測定する。
コントローラ部２５で処理された信号は、ＤＡ変抑器２
６を経て、ランプパワーコントロール部３０でランプパ
ワーを調節し、融液の温度を制御する。あるいけギャッ
プ調整３１でギャップ調整を行がい、融液の高さを調節
する。
６を経て、ランプパワーコントロール部３０でランプパ
ワーを調節し、融液の温度を制御する。あるいけギャッ
プ調整３１でギャップ調整を行がい、融液の高さを調節
する。
なお、ランプパワー及びギャップは、ＡＤ変換器２７全
経てコントローラ２５に再度フィードバックされる。
経てコントローラ２５に再度フィードバックされる。
一方、キー人力部２４では初期の各種定数をインプット
し、表示部２８はその時のランプパワー等を表示する。
し、表示部２８はその時のランプパワー等を表示する。
更にプリンタ一部２９は、４所定の時間毎にＰよりの各
定数、その時の結晶径等をプリントアウトする。
定数、その時の結晶径等をプリントアウトする。
第３図は、従来装置においてスクリーン上に映し出され
た像の状況を示す。
た像の状況を示す。
ここで、４１は原料棒、４２は育成結晶、４５は溶融帯
、４４はランプの像である。
、４４はランプの像である。
従来のＦＺ装置は、回転楕円面錠の内部が全面にわたシ
金メッキされている為、該回転■）円面鏡内のスクリー
ンと対向する部位のランプ像がスクリーン上に映し出さ
れ、結晶と背部のコントラスト比を低下せしめる為コン
トローラ部２５における信号処理に大きな負担がかかつ
ていた。
金メッキされている為、該回転■）円面鏡内のスクリー
ンと対向する部位のランプ像がスクリーン上に映し出さ
れ、結晶と背部のコントラスト比を低下せしめる為コン
トローラ部２５における信号処理に大きな負担がかかつ
ていた。
そこで第４図に示す如く、回転楕円開錠５１内のスクリ
ーン５２と対向する位置に反射防止板５３をセットし、
ランプ５４の像が石英チューブ５５ミ及びレンズ５６を
透過して、スクリーン上に映し出されるのを防止した。
ーン５２と対向する位置に反射防止板５３をセットし、
ランプ５４の像が石英チューブ５５ミ及びレンズ５６を
透過して、スクリーン上に映し出されるのを防止した。
この時の結晶径測定の様子を第５図に示す。
ここで、６１は原料棒、６２は育成結晶、６３け溶融帯
である。今、結晶径測定部をＡＬＡ’ （固液界面の上
０．５〜５ミリメートルの部位）とすると、従来目視で
は結晶径の制御精度が１０ミリメートル±０．５ミリメ
ートル前後であったが、±００５ミリメートル以内に制
御され、同時に融液のタレ、溶融帯での破断が防止され
、極めて安定な結晶育成が可能とがった。しかも結晶径
が変即】すると、色ムラや気泡を生じ易くなる為、品質
的に問題であったが、かかる欠点も除去され、極めて良
質々単結晶が得られた。又、反射防止板を取り付けなり
場合に比べて、コントローラ部の演算処理が軽減さね、
安価なシステムで充分コントロールできる様にガつだ。
である。今、結晶径測定部をＡＬＡ’ （固液界面の上
０．５〜５ミリメートルの部位）とすると、従来目視で
は結晶径の制御精度が１０ミリメートル±０．５ミリメ
ートル前後であったが、±００５ミリメートル以内に制
御され、同時に融液のタレ、溶融帯での破断が防止され
、極めて安定な結晶育成が可能とがった。しかも結晶径
が変即】すると、色ムラや気泡を生じ易くなる為、品質
的に問題であったが、かかる欠点も除去され、極めて良
質々単結晶が得られた。又、反射防止板を取り付けなり
場合に比べて、コントローラ部の演算処理が軽減さね、
安価なシステムで充分コントロールできる様にガつだ。
更に、目視による監視では３〜５台の処置がやっとであ
ったが、本発明によれば２０〜３０台を同時に監視する
ことが可能となり、単結晶の低価格化に大きく貢献した
。
ったが、本発明によれば２０〜３０台を同時に監視する
ことが可能となり、単結晶の低価格化に大きく貢献した
。
本実施例においては、回転楕円面鈎内の一部を、無反射
状態とする手段として、反射防止板を取シ付ける場合を
例にあげて説明したが、同部位を梨地にする１等の方法
をとった場合も、同様の効果を示した。
状態とする手段として、反射防止板を取シ付ける場合を
例にあげて説明したが、同部位を梨地にする１等の方法
をとった場合も、同様の効果を示した。
以上詳述した如く本発明によれば、ルビー、サファイア
、アレキサンドライト等の宝石用単結晶は勿論、Ｙ工Ｇ
、ＹＡＧ、ＧＧＧ等の工業用単結晶にも応用され、良質
で安価な単結晶を供給するものである。
、アレキサンドライト等の宝石用単結晶は勿論、Ｙ工Ｇ
、ＹＡＧ、ＧＧＧ等の工業用単結晶にも応用され、良質
で安価な単結晶を供給するものである。
第１図はｙｚ法の概要を示す。
涼２図は本発明に基づく製造システムのブロック図を示
す。 第３図は従来装置においてスクリーン上に映し出された
像の状況を示す。 第４図は本発明に基づく装置の平面図を示す。 第５図は本発明による結晶径測定の様子を示す図でおる
。 第１図 第２図 第３図 ＜−ぜ 第４図 ′ １
す。 第３図は従来装置においてスクリーン上に映し出された
像の状況を示す。 第４図は本発明に基づく装置の平面図を示す。 第５図は本発明による結晶径測定の様子を示す図でおる
。 第１図 第２図 第３図 ＜−ぜ 第４図 ′ １
Claims (1)
- ハロゲンランプ等の高温の光源から発する光を、反射←
捷た（ｄレンズを用いて集光し、該集光部において、原
料棒と種結晶とを溶−１帯を仲介として結合してフロー
ティングゾーンを形成し、該フローティングゾーンを一
定速度で移動することにより、前ｉｒ′種結晶上に結晶
を析出させるフローティングゾーン法において、回転楕
円面鋒内の一部を蕪反射状態とすることによシ、ランプ
像を消去し、育成中の結晶と背部のコントラスト比を高
めた状卯で、光学的検出法を用いて結晶径を測定し、こ
れをｐＩＩ液の温度、あるいは烈液の高さにフィードバ
ックすることによシ、育成結晶の直径を制御することを
特徴とする単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18121183A JPS6071592A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18121183A JPS6071592A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6071592A true JPS6071592A (ja) | 1985-04-23 |
| JPH0534317B2 JPH0534317B2 (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=16096767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18121183A Granted JPS6071592A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6071592A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60202678A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-14 | ニチデン機械株式会社 | 赤外線集中加熱装置 |
| RU2656331C1 (ru) * | 2017-10-17 | 2018-06-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для выращивания монокристаллов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5288122B2 (ja) * | 2009-03-04 | 2013-09-11 | 大成建設株式会社 | 被処理廃棄物の溶融無害化処理装置 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP18121183A patent/JPS6071592A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60202678A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-14 | ニチデン機械株式会社 | 赤外線集中加熱装置 |
| RU2656331C1 (ru) * | 2017-10-17 | 2018-06-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Устройство для выращивания монокристаллов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534317B2 (ja) | 1993-05-21 |
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