JPS63274685A - 赤外線加熱単結晶製造装置 - Google Patents
赤外線加熱単結晶製造装置Info
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- JPS63274685A JPS63274685A JP10829287A JP10829287A JPS63274685A JP S63274685 A JPS63274685 A JP S63274685A JP 10829287 A JP10829287 A JP 10829287A JP 10829287 A JP10829287 A JP 10829287A JP S63274685 A JPS63274685 A JP S63274685A
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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
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
- C30B13/24—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge using electromagnetic waves
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- 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】
庄ＪＬＬΩｍ止厨一
本発明は酸化物磁性材料や酸化物誘電材料等の高融点酸
化物等の物質を、赤外線加熱式のフローティングゾーン
法によって、単結晶育成する装置に関する。
化物等の物質を、赤外線加熱式のフローティングゾーン
法によって、単結晶育成する装置に関する。
従】汀目支歪−
例えば、高融点酸化物の単結晶製造には、加熱源として
ハロゲンランプ等の赤外線ランプを利用した赤外線加熱
によるフローティングゾーン方式の単結晶製造装置が使
用されている。
ハロゲンランプ等の赤外線ランプを利用した赤外線加熱
によるフローティングゾーン方式の単結晶製造装置が使
用されている。
上記赤外線ランプによる赤外線加熱単結晶製造装置の典
型は、日本電気技報１９７４年Ｎｆｌ１１２号Ｐ１３〜
Ｐ１８や応用処理第４７巻１３７８年ｐＨ１ｌｉＥｉ〜
Ｐ１１Ｇ９に紹介されているように、回転楕円面鏡の一
方の焦点に熱源としてハロゲンランプ等の赤外線ランプ
を配置し、他方の焦点に原料棒や結晶棒の被加熱物を配
置して、上記赤外線ランプから照射された赤外線を回転
楕円面鏡で反射させて被加熱物に集光させ集中加熱する
装置で、この装置には、前記回転楕円面鏡が１つの半楕
円型のもの、或いは夫々半休に略等しい２つの回転楕円
面鏡を、各々一方の焦点が一致するように対向結合配置
させた双楕円型のものが一般的である。
型は、日本電気技報１９７４年Ｎｆｌ１１２号Ｐ１３〜
Ｐ１８や応用処理第４７巻１３７８年ｐＨ１ｌｉＥｉ〜
Ｐ１１Ｇ９に紹介されているように、回転楕円面鏡の一
方の焦点に熱源としてハロゲンランプ等の赤外線ランプ
を配置し、他方の焦点に原料棒や結晶棒の被加熱物を配
置して、上記赤外線ランプから照射された赤外線を回転
楕円面鏡で反射させて被加熱物に集光させ集中加熱する
装置で、この装置には、前記回転楕円面鏡が１つの半楕
円型のもの、或いは夫々半休に略等しい２つの回転楕円
面鏡を、各々一方の焦点が一致するように対向結合配置
させた双楕円型のものが一般的である。
そこで、双楕円型の赤外線加熱単結晶製造装置の具体例
を、第４図及び第５図を参照しながら説明する。同図に
おいて、３１．３２は対称形の２つの回転楕円面鏡で、
各々の一方の焦点ＦＯ，ＦＯが一致するように、対向結
合させている。３３．３４は上記各回転楕円面鏡３１．
３２の他方の各第１．第２の焦点Ｆｌ、 Ｆ２に固定配
置した２つの光熱源１例えばハロゲンランプ当の赤外線
ランプである。３５は各回転楕円面鏡３１．３２の一致
した焦点ＦＯに配置された被加熱部で、上方から鉛直下
方に延びる原料棒３６と、下方から鉛直上方に延びる結
晶棒３７と突き合わせた部分、即ち単結晶成長が行われ
る溶融帯域（フローティングゾーン）を形成している。
を、第４図及び第５図を参照しながら説明する。同図に
おいて、３１．３２は対称形の２つの回転楕円面鏡で、
各々の一方の焦点ＦＯ，ＦＯが一致するように、対向結
合させている。３３．３４は上記各回転楕円面鏡３１．
３２の他方の各第１．第２の焦点Ｆｌ、 Ｆ２に固定配
置した２つの光熱源１例えばハロゲンランプ当の赤外線
ランプである。３５は各回転楕円面鏡３１．３２の一致
した焦点ＦＯに配置された被加熱部で、上方から鉛直下
方に延びる原料棒３６と、下方から鉛直上方に延びる結
晶棒３７と突き合わせた部分、即ち単結晶成長が行われ
る溶融帯域（フローティングゾーン）を形成している。
３８は、上記原料棒３６と結晶棒３７とを包囲する透明
な石英管で、該石英管３８内は、結晶成長に対して好適
な雰囲気ガスを流している。
な石英管で、該石英管３８内は、結晶成長に対して好適
な雰囲気ガスを流している。
上記装置を用いた赤外線加熱による単結晶育成では、各
回転楕円面鏡３１．３２の各第１．第２の焦点Ｆｌ、
Ｆ２に配置された赤外線ランプ３３．３４がら照射され
る赤外線を、回転楕円面鏡３１．３２にて反射させ、焦
点ＦＯに配置された被加熱部３５に集光させ集中加熱す
る。
回転楕円面鏡３１．３２の各第１．第２の焦点Ｆｌ、
Ｆ２に配置された赤外線ランプ３３．３４がら照射され
る赤外線を、回転楕円面鏡３１．３２にて反射させ、焦
点ＦＯに配置された被加熱部３５に集光させ集中加熱す
る。
この赤外線照射による輻射エネルギーによって該被加熱
部３５を溶融させ、原料棒３６及び結晶棒３７を回転さ
せ十分な撹拌を行わせながら、鉛直方向に下降させるこ
とにより、単結晶育成が行われる。
部３５を溶融させ、原料棒３６及び結晶棒３７を回転さ
せ十分な撹拌を行わせながら、鉛直方向に下降させるこ
とにより、単結晶育成が行われる。
［ｌイ゛ ３占
ところで、前記赤外線ランプ３，４を利用した赤外線加
熱による単結晶育成においては、一般に融点２０００°
Ｃ前後の酸化物の場合は口径１０ｍｍ程度の単結晶育成
が限度で、近年益々要望されている大型単結晶の育成方
法が摸索されていた。
熱による単結晶育成においては、一般に融点２０００°
Ｃ前後の酸化物の場合は口径１０ｍｍ程度の単結晶育成
が限度で、近年益々要望されている大型単結晶の育成方
法が摸索されていた。
従来使用されている双楕円型で赤外線ランプとしてハロ
ゲンランプを用いた赤外線加熱単結晶製造装置に関する
データとして結晶育成軸方向の実測温度分布を第６図、
第７図に示す。第６図はフィラメント寸法が７φ×２４
φｍｍで定格１．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、・
被加熱部の直径が８φａｍと１０．５φ■嘗の時の軸方
向実測温度分布を示している。第７図はフィラメント寸
法が１４φＸ２５φ１■で定格３．５ＫＷのハロゲンラ
ンプを使用し、被加熱部の直径が８φ■嘗と１０．５φ
ｗ箇とＩ７．５φ■■の時の軸方向火１ｉ１１１＋ｆｆ
１度分布を示している。
ゲンランプを用いた赤外線加熱単結晶製造装置に関する
データとして結晶育成軸方向の実測温度分布を第６図、
第７図に示す。第６図はフィラメント寸法が７φ×２４
φｍｍで定格１．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、・
被加熱部の直径が８φａｍと１０．５φ■嘗の時の軸方
向実測温度分布を示している。第７図はフィラメント寸
法が１４φＸ２５φ１■で定格３．５ＫＷのハロゲンラ
ンプを使用し、被加熱部の直径が８φ■嘗と１０．５φ
ｗ箇とＩ７．５φ■■の時の軸方向火１ｉ１１１＋ｆｆ
１度分布を示している。
ところで従来、赤外線加熱単結晶製造装置は赤外線ラン
プとしてフィラメント寸法が７φ×２４１■■で定格１
．５ＫＷのハロゲンランプが使用され、融点が１５００
℃から■８００℃程度の物質を８φｍがら１゜φ箇−程
度の結晶径で単結晶を育成していた。しかし赤外線の吸
収の悪い物質への適用や、さらに高温物質への適用、及
び大型単結晶育成への適用が望まれ、ランプパワーの増
大が必要となり、定格３．５ＫＷのハロゲンランプが使
用された。この定格３．５ＫＩＩのハロゲンランプは、
定格１．５ＫＷのハロゲンランプの高電力密度フィラメ
ントを踏襲しているため、電力増大に伴いフィラメント
寸法が定格１．５ＫＷのハロゲンランプの７φＸ２４Ｊ
ｍ雪に対し、定格３．５ＫＷのハロゲンランプは１４φ
Ｘ２５Ｊ■■と太くなっている。このフィラメント寸法
の相違が結晶育成軸方向の温度分布に影響を与える。第
６図。
プとしてフィラメント寸法が７φ×２４１■■で定格１
．５ＫＷのハロゲンランプが使用され、融点が１５００
℃から■８００℃程度の物質を８φｍがら１゜φ箇−程
度の結晶径で単結晶を育成していた。しかし赤外線の吸
収の悪い物質への適用や、さらに高温物質への適用、及
び大型単結晶育成への適用が望まれ、ランプパワーの増
大が必要となり、定格３．５ＫＷのハロゲンランプが使
用された。この定格３．５ＫＩＩのハロゲンランプは、
定格１．５ＫＷのハロゲンランプの高電力密度フィラメ
ントを踏襲しているため、電力増大に伴いフィラメント
寸法が定格１．５ＫＷのハロゲンランプの７φＸ２４Ｊ
ｍ雪に対し、定格３．５ＫＷのハロゲンランプは１４φ
Ｘ２５Ｊ■■と太くなっている。このフィラメント寸法
の相違が結晶育成軸方向の温度分布に影響を与える。第
６図。
第７図の実測データから明らかなように、同一フィラメ
ントに対し、被加熱部の直径が太（なればその軸方向温
度勾配は甘くなるのが認められる。
ントに対し、被加熱部の直径が太（なればその軸方向温
度勾配は甘くなるのが認められる。
また同一被加熱部直径に対し、フィラメント寸法が太く
なればその軸方向温度勾配は甘くなるのが認められる。
なればその軸方向温度勾配は甘くなるのが認められる。
この２種のフィラメントに対し、軸方向温度勾配の大小
を比較し、温度勾配が大きいものから列挙すると、定格
１．５ＫＷのハロゲンランプ時の８φ■曹被加熱部直径
に対する温度勾配が最もきつく、その次に定格１．５Ｋ
Ｗのハロゲンランプ時の１０．５φ■ｌ被加熱部直径に
対する温度勾配と定格３．５ＫＷのハロゲンランプ時の
８φ■ｌ被加熱部直径に対する温度勾配がほぼ同等で勾
配がやや甘くなり、その次に定格３．５ＫＷのハロゲン
ランプ時のｌ０１５φ菖■被加熱部直径に対する温度勾
配がなくなり、そして定格３．５ＫＷハロゲンランプ時
の１７．５φ■曹被加熱部直径に対する温度勾配が最も
甘くなっている。
を比較し、温度勾配が大きいものから列挙すると、定格
１．５ＫＷのハロゲンランプ時の８φ■曹被加熱部直径
に対する温度勾配が最もきつく、その次に定格１．５Ｋ
Ｗのハロゲンランプ時の１０．５φ■ｌ被加熱部直径に
対する温度勾配と定格３．５ＫＷのハロゲンランプ時の
８φ■ｌ被加熱部直径に対する温度勾配がほぼ同等で勾
配がやや甘くなり、その次に定格３．５ＫＷのハロゲン
ランプ時のｌ０１５φ菖■被加熱部直径に対する温度勾
配がなくなり、そして定格３．５ＫＷハロゲンランプ時
の１７．５φ■曹被加熱部直径に対する温度勾配が最も
甘くなっている。
この軸方向の温度勾配は結晶育成のためのフローティン
グゾーン形式・維持に関与する。経験的には定格１．５
Ｋｍｌのハロゲンランプを使用した時の８φ襲■からＩ
Ｏφｕｓの被加熱部直径のフローティングゾーンの形成
・維持は容易である。また定格３．５Ｋｍ＋のハロゲン
ランプを使用した時には８φ冒１程度の被加熱部直径で
はフローティングゾーンの形成・維持は容易であるが、
１０φ箇箇程度の被加熱部直径になるとフローティング
ゾーンの形成・維持は難しくなり、温度環境のよい被加
熱材料でも１２φ璽■が限度であった。これらの経験的
事実は軸方向の実測温度分布を示す第１図、第２図で軸
方向温度勾配により裏付けられる。即ち被加熱部に与え
る軸方向温度勾配がきつい方がフローティングゾーンを
形成・維持させ易い。
グゾーン形式・維持に関与する。経験的には定格１．５
Ｋｍｌのハロゲンランプを使用した時の８φ襲■からＩ
Ｏφｕｓの被加熱部直径のフローティングゾーンの形成
・維持は容易である。また定格３．５Ｋｍ＋のハロゲン
ランプを使用した時には８φ冒１程度の被加熱部直径で
はフローティングゾーンの形成・維持は容易であるが、
１０φ箇箇程度の被加熱部直径になるとフローティング
ゾーンの形成・維持は難しくなり、温度環境のよい被加
熱材料でも１２φ璽■が限度であった。これらの経験的
事実は軸方向の実測温度分布を示す第１図、第２図で軸
方向温度勾配により裏付けられる。即ち被加熱部に与え
る軸方向温度勾配がきつい方がフローティングゾーンを
形成・維持させ易い。
従って、定格３．５ＫＷのハロゲンランプは定格１．５
ＫＷのハロゲンランプに対して大型単結晶を得るために
は、電力的には有効であるが、そのフィラメント直径が
大きいため、被加熱部に与える温度勾配を甘（シ、フロ
ーティングゾーン形成には不利である。
ＫＷのハロゲンランプに対して大型単結晶を得るために
は、電力的には有効であるが、そのフィラメント直径が
大きいため、被加熱部に与える温度勾配を甘（シ、フロ
ーティングゾーン形成には不利である。
大型単結晶を得るために被加熱部に与える温度勾配が甘
くなるとフローティングゾーン形成・維持が困難になる
理由として次のことが考えられる。温度勾配が甘いとフ
ローティングゾーンが長くなりがちであり、さらに温度
勾配が住い為、長時間結晶育成中におこる被加熱材料の
変動に対応する為に行う電力微調整に対し、フローティ
ングゾーン長さ変動が温度勾配のきつい場合に比べ大き
くなり、適正フローティングゾーン維持が困難となり単
結晶の安定成長を妨げる要因となっていた。
くなるとフローティングゾーン形成・維持が困難になる
理由として次のことが考えられる。温度勾配が甘いとフ
ローティングゾーンが長くなりがちであり、さらに温度
勾配が住い為、長時間結晶育成中におこる被加熱材料の
変動に対応する為に行う電力微調整に対し、フローティ
ングゾーン長さ変動が温度勾配のきつい場合に比べ大き
くなり、適正フローティングゾーン維持が困難となり単
結晶の安定成長を妨げる要因となっていた。
また大型単結晶育成の為には、その直径に相応しいフロ
ーティングゾーン長さが必要であり、そのため大容量の
融液を保持しなければならなくなる。融液の表面張力で
保持されているフローティングゾーンは大容量の融液に
かかる動の影響が太き（なり、垂れやす（なり、円滑な
単結晶成長を妨げる要因となっていた。
ーティングゾーン長さが必要であり、そのため大容量の
融液を保持しなければならなくなる。融液の表面張力で
保持されているフローティングゾーンは大容量の融液に
かかる動の影響が太き（なり、垂れやす（なり、円滑な
単結晶成長を妨げる要因となっていた。
。 ° −の
本発明は上記問題点に鑑みて提案されたものでこの問題
点を解決するための技術的手段は、原料棒及び結晶棒間
の被加熱部、即ちフローティングゾーンの結晶側の固液
界面近傍に遮光物を設置したことにある。
点を解決するための技術的手段は、原料棒及び結晶棒間
の被加熱部、即ちフローティングゾーンの結晶側の固液
界面近傍に遮光物を設置したことにある。
１皿
この発明により原料棒及び結晶棒間の被加熱部であるフ
ローティングゾーンの結晶側固液界面近傍に遮光物を設
置すると、赤外線ランプの照射に対し遮光物の影となり
、影の部分は赤外線吸収が起こらず、むしろ熱放射を招
き、固液界面近傍部温度勾配を急便にできるので、軸方
向の温度分布が改善される。即ち、比較的大きな直径の
被加熱部に対し、大きなフィラメント、例えば定格３６
５にＷのハロゲンランプを使用しても軸方向の温度分布
を改善することができ、フローティングゾーン長さが不
用意に長くならず、その結果フローティングゾーンの融
液が垂れず安定維持が可能となり、大型結晶を育成する
ことが可能になった。
ローティングゾーンの結晶側固液界面近傍に遮光物を設
置すると、赤外線ランプの照射に対し遮光物の影となり
、影の部分は赤外線吸収が起こらず、むしろ熱放射を招
き、固液界面近傍部温度勾配を急便にできるので、軸方
向の温度分布が改善される。即ち、比較的大きな直径の
被加熱部に対し、大きなフィラメント、例えば定格３６
５にＷのハロゲンランプを使用しても軸方向の温度分布
を改善することができ、フローティングゾーン長さが不
用意に長くならず、その結果フローティングゾーンの融
液が垂れず安定維持が可能となり、大型結晶を育成する
ことが可能になった。
炎息旌
本発明の一実施例である双端円型の赤外線加熱単結晶製
造装置を第１図乃至第３図を参照しながら説明する。第
■図はその赤外線加熱単結晶製造装置を示す縦断面図、
第２図は第１図装置の八−Ａ線に沿う断面図である。同
図において９，１８は対称形の２つの回転楕円面鏡で、
各々の一方の焦点ＦＯ，ＦＯが一致するように対向給金
させて加熱炉を構成する。尚、上記回転楕円面鏡９，１
０の内面、即ち反射面は、赤外線を高反射率で反射させ
るために金メッキ処理が施されている。１１．１２は各
回転楕円面Ｉ１９，１０の他方の第１．第２の焦点Ｆ１
． Ｆ２近傍に固定配置した例えばハロゲンランプ当の
赤外線ランプである。１３は各回転楕円面鏡９．１０の
一致した焦点ＦＯに位置する被加熱部で、上方から鉛直
下方に延びる上主軸Ｉ４の下端に固定した原料棒１５と
下方から鉛直上方に延びる下主軸１６の上端に固定した
結晶棒Ｉ７とを突き合わせたものである。１８は上記被
加熱部１３即ちフローティングゾーンの結晶側固液界面
を囲繞するように設置したリング状の遮光物である。こ
の遮光物は、５φ璽曹の水冷鋼パイプで内径２０φ箇雪
のリングとしたもので、第７図に一点鎖線で示す特性を
示し、Ｉ７．５φｗ直径の被加熱部の焦点直下に設置し
た時の軸方向の実測温度分布を示す。このデータは定格
３．５ＫＷのハロゲンランプを使用した時の８φ冒１直
径の被加熱部の温度勾配と１０．５φ璽■直径の被加熱
部の温度勾配の中間にあり、フローティングゾーン形成
・維持が容易な範囲であることを示している。■３は原
料棒１５と結晶棒１７とが配置された空間■Ｉと赤外線
ランプＩ１．１２が配置された空間■２とを区画して試
料室２０を形成する透明な石英板で、この石英板Ｉ３に
よる区画で、上記試料室２０を結晶に対して好適な雰囲
気ガスを充満させ、一方、赤外線ランプＩ１．１２を安
全に点灯させるために該赤外線ランプ１１．１２を空冷
する。
造装置を第１図乃至第３図を参照しながら説明する。第
■図はその赤外線加熱単結晶製造装置を示す縦断面図、
第２図は第１図装置の八−Ａ線に沿う断面図である。同
図において９，１８は対称形の２つの回転楕円面鏡で、
各々の一方の焦点ＦＯ，ＦＯが一致するように対向給金
させて加熱炉を構成する。尚、上記回転楕円面鏡９，１
０の内面、即ち反射面は、赤外線を高反射率で反射させ
るために金メッキ処理が施されている。１１．１２は各
回転楕円面Ｉ１９，１０の他方の第１．第２の焦点Ｆ１
． Ｆ２近傍に固定配置した例えばハロゲンランプ当の
赤外線ランプである。１３は各回転楕円面鏡９．１０の
一致した焦点ＦＯに位置する被加熱部で、上方から鉛直
下方に延びる上主軸Ｉ４の下端に固定した原料棒１５と
下方から鉛直上方に延びる下主軸１６の上端に固定した
結晶棒Ｉ７とを突き合わせたものである。１８は上記被
加熱部１３即ちフローティングゾーンの結晶側固液界面
を囲繞するように設置したリング状の遮光物である。こ
の遮光物は、５φ璽曹の水冷鋼パイプで内径２０φ箇雪
のリングとしたもので、第７図に一点鎖線で示す特性を
示し、Ｉ７．５φｗ直径の被加熱部の焦点直下に設置し
た時の軸方向の実測温度分布を示す。このデータは定格
３．５ＫＷのハロゲンランプを使用した時の８φ冒１直
径の被加熱部の温度勾配と１０．５φ璽■直径の被加熱
部の温度勾配の中間にあり、フローティングゾーン形成
・維持が容易な範囲であることを示している。■３は原
料棒１５と結晶棒１７とが配置された空間■Ｉと赤外線
ランプＩ１．１２が配置された空間■２とを区画して試
料室２０を形成する透明な石英板で、この石英板Ｉ３に
よる区画で、上記試料室２０を結晶に対して好適な雰囲
気ガスを充満させ、一方、赤外線ランプＩ１．１２を安
全に点灯させるために該赤外線ランプ１１．１２を空冷
する。
本発明による単結晶育成装置における単結晶育成では回
転楕円面鏡９．１０の第１．第２の焦点Ｆｌ。
転楕円面鏡９．１０の第１．第２の焦点Ｆｌ。
Ｆ２に配置された赤外線ランプＩＩ、 １２から照射さ
れる赤外線を上記回転楕円面鏡９．■０にて反射させ、
焦点ＦＯに位置する被加熱部１３に集光させて赤外線加
熱する。この赤外線加熱による輻射エネルギーにより、
原料棒！５の下端及び結晶棒１７の上端を加熱させなが
ら、円滑に接触させることにより、原料棒１５と結晶棒
１７間の被加熱部１３でフローティングゾーンを形成さ
せる。
れる赤外線を上記回転楕円面鏡９．■０にて反射させ、
焦点ＦＯに位置する被加熱部１３に集光させて赤外線加
熱する。この赤外線加熱による輻射エネルギーにより、
原料棒！５の下端及び結晶棒１７の上端を加熱させなが
ら、円滑に接触させることにより、原料棒１５と結晶棒
１７間の被加熱部１３でフローティングゾーンを形成さ
せる。
そして、フローティングゾーンの結晶側固液界面２１近
傍を取り囲むように、遮光物１８を配設させ、結晶側固
液界面２１近傍に遮光物１８の影を与えることにより、
影の部分では赤外線吸収停止は勿論、かえって熱放射を
招来させて、温度勾配を遮光物１３が存在しない場合よ
りもきつ（でき、さらに高温領域を狭くすることができ
る。従って、フローティングゾーン長さが不用意に長く
ならず、溶融状態を整えるためのランプパワー微調整も
容易になり、かつフローティングゾーンの融液は重力作
用による自重によって垂れることなく安定することとな
り、フローティングゾーンを維持することかで可能とな
り、結局大型の単結晶育成条件を整え、実際に単結晶大
径が実現できた。
傍を取り囲むように、遮光物１８を配設させ、結晶側固
液界面２１近傍に遮光物１８の影を与えることにより、
影の部分では赤外線吸収停止は勿論、かえって熱放射を
招来させて、温度勾配を遮光物１３が存在しない場合よ
りもきつ（でき、さらに高温領域を狭くすることができ
る。従って、フローティングゾーン長さが不用意に長く
ならず、溶融状態を整えるためのランプパワー微調整も
容易になり、かつフローティングゾーンの融液は重力作
用による自重によって垂れることなく安定することとな
り、フローティングゾーンを維持することかで可能とな
り、結局大型の単結晶育成条件を整え、実際に単結晶大
径が実現できた。
尚、上記実施例では遮光物として水冷鋼パイプを使用し
たが、本発明はこれに限定されることなく、液体窒素等
の液体やガス等で冷却された金属リングやセラミック等
の耐熱材料を用いた遮光物としでもよく、適宜設計する
ことが可能である。
たが、本発明はこれに限定されることなく、液体窒素等
の液体やガス等で冷却された金属リングやセラミック等
の耐熱材料を用いた遮光物としでもよく、適宜設計する
ことが可能である。
また、上記実施例では２つの回転楕円面鏡９゜■０を組
付けた双楕円形の加熱炉について説明したが、単種円形
の加熱炉や３つ以上の回転楕円面鏡 １を組付けた加熱
炉についても適用可能である。
付けた双楕円形の加熱炉について説明したが、単種円形
の加熱炉や３つ以上の回転楕円面鏡 １を組付けた加熱
炉についても適用可能である。
また上記実施例では石英板により結晶育成チャンバーを
構成していたが、石英管で結晶育成チャンバーを構成し
たものに本発明の遮光物を設置してもよい。
構成していたが、石英管で結晶育成チャンバーを構成し
たものに本発明の遮光物を設置してもよい。
また上記実施例は定格３．５ＫＷのハロゲンランプに拘
束されない。
束されない。
大型単結晶を育成する目的でランプパワーを増大し、フ
ィラメント直径が太き（なってもそれに相応する形状の
遮光物を設置することにより安定なフローティングゾー
ンが維持でき、大口径単結晶が育成できる。
ィラメント直径が太き（なってもそれに相応する形状の
遮光物を設置することにより安定なフローティングゾー
ンが維持でき、大口径単結晶が育成できる。
ｉ１α簸１
従来の赤外線加熱による単結晶の育成方法及び装置では
融点が２０００℃程度の酸化物等の単結晶育成可能限度
が約ｌＯφ酊であったが、本発明を実施すれば例えば２
０■冒直径等さらに大口径の単結晶を得ることができる
。
融点が２０００℃程度の酸化物等の単結晶育成可能限度
が約ｌＯφ酊であったが、本発明を実施すれば例えば２
０■冒直径等さらに大口径の単結晶を得ることができる
。
４面の簡単な説明
第１図は本発明の一実施例を示す赤外線加熱単結晶装置
の縦断面図、第２図は第１図装置のＡ−Ａ線に沿う断面
図、第３図は第１図装置における被加熱部のフローティ
ングゾーンを示す要部拡大正面図である。第４図は従来
の単結晶製造装置を示す縦断面図、第５図は第４図のＢ
−Ｂｌｊに沿う断面図、第６図は双楕円型加熱炉で定格
１．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、被加熱部直径が
８φ１ｍと１Ｏ０５φ龍の時の結晶育成方向の実測温度
分布を示す。第７図は双楕円型加熱炉で、定格３．５Ｋ
Ｗのハロゲンランプを使用し、被加熱部直径が８φ１日
と１０６５φ１箇と１７．５φ１嘗の時の結晶育成軸方
向の実測温度分布を示す。第７図中一点鎖線で示される
データは定格３．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、被
加熱部直径が１７．５φ■■に対し５φ龍銅パイプを内
径２０φｗに整形した水冷式の遮光物を介在させた時の
軸方向温度分布を示す。
の縦断面図、第２図は第１図装置のＡ−Ａ線に沿う断面
図、第３図は第１図装置における被加熱部のフローティ
ングゾーンを示す要部拡大正面図である。第４図は従来
の単結晶製造装置を示す縦断面図、第５図は第４図のＢ
−Ｂｌｊに沿う断面図、第６図は双楕円型加熱炉で定格
１．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、被加熱部直径が
８φ１ｍと１Ｏ０５φ龍の時の結晶育成方向の実測温度
分布を示す。第７図は双楕円型加熱炉で、定格３．５Ｋ
Ｗのハロゲンランプを使用し、被加熱部直径が８φ１日
と１０６５φ１箇と１７．５φ１嘗の時の結晶育成軸方
向の実測温度分布を示す。第７図中一点鎖線で示される
データは定格３．５ＫＷのハロゲンランプを使用し、被
加熱部直径が１７．５φ■■に対し５φ龍銅パイプを内
径２０φｗに整形した水冷式の遮光物を介在させた時の
軸方向温度分布を示す。
９．ＩＯ・・・・・・回転楕円面鏡、
ＩＩ、 １２・・・・・・赤外線ランプ、１３・・・・
・・被加熱部（物）、 １５・・・・・・原料棒、 １７・・・・・・結晶棒、 ＋８・・・・・・遮光物、 ＦＯ，Ｆｌ、 Ｆ２・・・・・・焦点。
・・被加熱部（物）、 １５・・・・・・原料棒、 １７・・・・・・結晶棒、 ＋８・・・・・・遮光物、 ＦＯ，Ｆｌ、 Ｆ２・・・・・・焦点。
〆Ｔ−
特許出願人 二チデン機械株式会社゛１１．。
第 ３ 図
■
成長方筒
手続補正書
昭和６２年 ７月２７日
Claims (1)
- 原料棒及び結晶棒間の被加熱物を、赤外線ランプよりの
赤外線を反射させる回転楕円面鏡を用いて加熱する赤外
線加熱単結晶製造装置において、回転楕円面鏡と、該回
転楕円面鏡の一方の焦点に配置された赤外線ランプと、
上記回転楕円面鏡の他方の焦点に配置された原料棒及び
結晶棒間に形成される被加熱部の結晶側固液界面近傍に
被加熱部を囲繞するように配置された遮光物とを含むこ
とを特徴とする赤外線加熱単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108292A JP2550344B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線加熱単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108292A JP2550344B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線加熱単結晶製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274685A true JPS63274685A (ja) | 1988-11-11 |
| JP2550344B2 JP2550344B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=14480977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62108292A Expired - Fee Related JP2550344B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線加熱単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550344B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5762707A (en) * | 1995-09-18 | 1998-06-09 | Cristal Systems, Inc. | Floating zone melting apparatus |
| JP2015081217A (ja) * | 2013-10-23 | 2015-04-27 | 伸 阿久津 | 単結晶製造装置および単結晶製造方法 |
| JP2016204225A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | キヤノンマシナリー株式会社 | 単結晶育成装置 |
| US9970124B2 (en) | 2015-03-13 | 2018-05-15 | Shin AKUTSU | Single crystal production apparatus and single crystal production method |
| JP2019090672A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | Ｘ線解析用セル、及びｘ線解析装置 |
| US10975493B2 (en) * | 2015-10-01 | 2021-04-13 | Shin AKUTSU | Single crystal production apparatus and single crystal producing method |
| CN115125608A (zh) * | 2021-03-25 | 2022-09-30 | Tdk株式会社 | 结晶制造方法、结晶制造装置及单晶 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542284A (en) * | 1978-09-21 | 1980-03-25 | Seiko Epson Corp | Production of single crystal |
| JPS62157979U (ja) * | 1986-03-29 | 1987-10-07 |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62108292A patent/JP2550344B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542284A (en) * | 1978-09-21 | 1980-03-25 | Seiko Epson Corp | Production of single crystal |
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| US9970124B2 (en) | 2015-03-13 | 2018-05-15 | Shin AKUTSU | Single crystal production apparatus and single crystal production method |
| JP2016204225A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | キヤノンマシナリー株式会社 | 単結晶育成装置 |
| US10975493B2 (en) * | 2015-10-01 | 2021-04-13 | Shin AKUTSU | Single crystal production apparatus and single crystal producing method |
| JP2019090672A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | Ｘ線解析用セル、及びｘ線解析装置 |
| CN115125608A (zh) * | 2021-03-25 | 2022-09-30 | Tdk株式会社 | 结晶制造方法、结晶制造装置及单晶 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2550344B2 (ja) | 1996-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |