JPH02289489A - 結晶製造装置及び結晶製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は結晶成長等に利用される結晶製造装置に関し、
特にフローティングゾーン法による結晶製造装置に関す
る。

〔従来の技術〕

結晶製造装置は、回転楕円面から成る反射鏡の第１の焦
点部分に熱源を置き、第２の焦点部分に結晶素材を置い
てその赤外線を集中し、結晶素材を加熱溶融して結晶成
長を行なうものである。この装置には、反射鏡が１個の
回転楕円面のみで構成される半楕円型、反射鏡が２個の
回転楕円面の組合せで構成され第２の焦点を共有する構
造の双楕円型、更に反射鏡が３個以上の回転楕円面の組
合わせで構成され第２の焦点を共有する構造の多槽円型
がある。

次に従来の結晶製造装置について図面を参照して詳細に
説明する。第２図は、結晶製造装置の従来例のうち、半
楕円型の結晶製造装置を示す図で、２００が回転楕円反
射鏡、２０１が多結晶素材、２０２が単結晶素材である
。それらの結晶素材はそれぞれ、チャック（上）２０３
、チャック（下）２０４によってシャフト（上）２０５
、シャフト（下）２０６＆取り付けられ、キセノンラン
プ又はハロゲンランプ等の熱源２０７にエネルギーを供
給し、熱源２０７から赤外線を発生させると、多結晶素
材２０２及び単結晶素材２０３との間即ち結晶製造装置
の第２の焦点部分にフローティングゾーン２０８が形成
される。２０９は、多結晶素材２０２及び単結晶素材２
０３から発生するガスから回転楕円反射鏡を保護し、且
つ多結晶素材２０２及び単結晶素材２０３の周りを真空
にしたり不活性ガス等で満たすための炉芯管である。２
１０は、フローティングゾーン２０８を観察するため結
晶製造装置の一部に開けた観察窓であり、フローティン
グゾーン２０８から発する光は、観察窓２１０を通りカ
メラ２１１で捕らえ、モニタＴＶ２１２に映すことによ
りフローティングゾーン２０８の映像を見ることができ
る。

結晶成長は、移動機構２１３によりフローティングゾー
ン２０８が多結晶素材２０２の方向に移動、即ち回転楕
円反射鏡２００を多結晶素材２０２の方向に移動するこ
とによって行なわれる。回転機構（上）２１４及び回転
機構（下）２１５は、フローティングゾーン２０８を回
転させ、フローティングゾーン２０８の円周方向の温度
分布を均一にしたりフローティングゾーン２０８内部の
攪拌を行なうための機構、調整機構２１６はフローティ
ングゾーン２０８の大きさを調整するための機構、２１
７は移動機構２１３、回転機構（上）２１４、回転機構
（下）２１５、調整機構２１６の制御部である。電源モ
ニタ２１８は、熱源２０８に供給している電源２１９の
電圧、電流、電力を測定し表示できるようになっている
。ところで、熱源２０８にキセノンランプを用いた場合
、電源の電圧電流を安定させてもランプ内部のキセノン
アークを長時間安定させることは困難で、その変動幅は
小さいが、不規則に変動が発生することが知られている
。また、ハロゲンランプでも長時間使用した後では、ラ
ンプの抵抗が不規則に変動する。これらの変動幅は、電
源モニタ２１８の電流変動として定量的に知ることがで
きる。結晶成長等を行なう作業者はこの電源モニタ２１
８の測定値やモニタＴＶ２１２に映し出されたフローテ
ィングゾーン２０８の映像を見て、電流変動や電流変動
によってフローティングゾーン２０８の形状に変化や異
常があれば、それに応じて電源２１９を操作し変動前の
状態に戻していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら作業者が、モニタＴＶを見てフローティン
グゾーンに変化を認めて電源を操作したり、電源モニタ
を見て電源を操作する従来の方法では、電源を操作する
までの時間遅れを生じ、その間に回転楕円反射鏡が移動
するため、出来上がる単結晶の一部に欠陥を生じること
があった。

本発明の目的は、このもうな従来の欠点を除去し、欠陥
を生じない単結晶を製造するための結晶製造装置及び結
晶製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の結晶製造装置は、移動機構により移動可能な回
転楕円反射鏡の第１の焦点部分に熱源を設け、前記回転
楕円反射鏡の第２の焦点部分に、シャフトの先端に取り
付けられた結晶素材を設け、前記熱源から発する赤外線
を集中して前記結晶素材を溶融させ結晶を成長させるフ
ローティングゾーン法による結晶製造装置において、前
記熱源に供給される電流が所定範囲を越えて変動したこ
とを検出する電流変動測定部と、前記電流変動測定部か
ら出力される検出信号を受けて前記移動機構による前記
回転楕円反射鏡の移動を停止させる停止制御部を有する
というものであり、又この結晶製造装置により、結晶素
材を加熱する熱源に供給する電流値ぎ所定範囲を越えて
変動したとき移動機構による回転楕円反射鏡の移動を停
止し、前記電流値が前記所定範囲内に復帰後移動機構に
よる回転楕円反射鏡の移動を行ない再び結晶成長を行な
うというものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による結晶製造装置の一実施例を示す図
である。図において、１００が回転楕円反射鏡、１０１
が多結晶素材、１０２が単結晶素材である。これらの結
晶素材はそれぞれ、チャック（上）１０３、チャック（
下）１０４によってシャフト（上）１０５、シャフト（
下）１０６に取り付けられ、キセノンランプ又はハロゲ
ンランプ等の熱源１０７にエネルギを供給し、熱源１０
７から赤外線を発生させると、多結晶素材１０２及び単
結晶素材１０３との間即ち結晶製造装置の第２の焦点部
分にフローティングゾーン１０８が形成される。１０９
は、多結晶素材１０２及び単結晶素材１０３から発生す
るガスから回転楕円反射鏡を保護し、且つ多結晶相素材
１０２及び単結晶素材１０３の周りを真空したり不活性
ガス等で満たすための炉芯管である。１１０は、フロー
ティングゾーン１０８を観察するため結晶製造装置の一
部に開けた観察窓であり、フローティングゾーン１０８
から発する光は、観察窓１１０を通りカメラ１１１で捕
らえ、モニタＴＶ１１２に映スことによりフローティン
グゾーン１０８の映像を見ることができる。結晶成長は
、移動機構１１３によりフローティングゾーン１０８を
多結晶素材１０２の方向に移動、即ち回転楕円反射鏡１
００を多結晶素材１０２の方向に移動することによって
行なわれる。回転機構（上）１１４及び回転機構（下）
１１５は、フローティングゾーン１０８を回転させ、フ
ローティングゾーン１０８の円周方向の温度分布を均一
にしたりフローティングゾーン１０８内部の攪拌を行な
うための機構、調ｔｌ’ｌ構１１６はフローティングゾ
ーン１０８の大きさを調整するための機構、１１７は移
動機構１１３、回転機構（上）１１４、回転機構（下）
１１５、調整機構１１６の制御部である。電源モニタ１
１８は、熱源１０８に供給している電源１１９の電圧、
電流、電力を測定し表示できるようになっている。

電流変動測定部１２１は、熱源１０７に供給される電流
が所定範囲を越えて変動したことを検出するもので、例
えば、熱源１０７と直列に挿入された電流検出抵抗（図
示しない）の電位降下量が第１の基準電圧ｖ１以下のと
き“Ｈ”を出力する第１の比較器（図示しない）と、前
記の電位降下量が第２の基準電圧ｖ２（＞Ｖｌ）以上の
とき”Ｈ”を出力する第２の比較器（図示しない）と、
第１．第２の比較器の出力の論理和をとるＯＲ回路から
構成されている。第１．第２の基準電圧の値は、パネル
１２０に取り付けられたスイッチなどにより任意に設定
できるものとする。

イ亭 低止制御部１２２は、熱源１０７に供給される電流が所
定範囲を越えて変動したとき”Ｈ”となる検出信号を受
けて、移動機構１１３による回転楕円反射鏡１００の移
動を停止させる。

なお、ここでは回転楕円反射鏡を移動させて結晶成長を
行なう型の結晶成長装置について説明してきたが、結晶
素材を取り付けているシャフトを移動させて結晶成長を
行なう形式の結晶成長装置についても本発明は同様に実
施できる。また、ここでは半楕円型の結晶製造装置につ
いて説明してきたが、双楕円型あるいは多槽円型の結晶
製造装置についても本発明は同様に実施できる。

さらに、以上の説明で述べた熱源としては、キセノンラ
ンプ、ハロゲンランプ等の任意の熱源について本発明は
同様に実施できる。

〔発明の効果〕

本発明による結晶製造装置及び結晶製造方法によると、
熱源に供給される電流に変動があれば、即時に回転楕円
反射鏡の移動を停止して結晶成長を一時停止し、その変
動がなくなってから再び回転楕円反射鏡を移動して結晶
成長を行なうため、熱源に供給される電源の電流に変動
があっても結晶に欠陥を生じることがなくなり、均一な
単結晶を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による結晶成長装置の一実施例を示す
図、第２図は、従来例を示す図である。 １００．２００・・・・・・回転楕円反射鏡、１０７゜
２０７・・・・・・熱源、１１３，２１３・・・・・・
移動機構、１１７．２１７・・・・・・制御部、１１８
，２１８・・・・・・電源モニタ、１１９，２１９・・
・・・・電源、１２０・・・・・・パネル、１２１・・
・・・・電流変動測定部、１２２・・・・・停止制御部
。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 華１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動機構により移動可能な回転楕円反射鏡の第１の
   焦点部分に熱源を設け、前記回転楕円反射鏡の第２の焦
   点部分に、シャフトの先端に取り付けられた結晶素材を
   設け、前記熱源から発する赤外線を集中して前記結晶素
   材を溶融させ結晶を成長させるフローティングゾーン法
   による結晶製造装置において、前記熱源に供給される電
   流が所定範囲を越えて変動したことを検出する電流変動
   測定部と、前記電流変動測定部から出力される検出信号
   を受けて前記移動機構による前記回転楕円反射鏡の移動
   を停止させる停止制御部を有することを特徴とする結晶
   製造装置。 ２、結晶素材を加熱する熱源に供給する電流値が前記所
   定範囲を越えて変動したとき移動機構による回転楕円反
   射鏡の移動を停止し、前記電流値が前記所定範囲内に復
   帰後移動機構による回転楕円反射鏡の移動を行ない再び
   結晶成長を行なう請求項１記載の結晶製造装置による結
   晶製造方法。