JPH03215382A - 結晶製造装置 - Google Patents

結晶製造装置

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JPH03215382A
JPH03215382A JP1025490A JP1025490A JPH03215382A JP H03215382 A JPH03215382 A JP H03215382A JP 1025490 A JP1025490 A JP 1025490A JP 1025490 A JP1025490 A JP 1025490A JP H03215382 A JPH03215382 A JP H03215382A
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JP
Japan
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heat source
crystal
memory
measured
manufacturing apparatus
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JP1025490A
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Takao Yokota
孝夫 横田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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、
特に溶融帯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、回転楕円面からなる反射鏡の第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単楕円型、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、さらに反射鏡が3個以上の回転楕円面の組
合せで構成され第2の焦点を共有する構造の多楕円型が
ある。
次に従来の結晶製造装置について図面を参照して説明す
る。
第2図は特開昭58−181094号に示された従来構
造の結晶製造装置の加熱炉部分の断面と熱源の制御シス
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、200及び200′は回転楕円反射鏡、2
01は多結晶素材、202は単結晶素材である。これら
の結晶素材はそれぞれ上部のチャック203、下部のチ
ャック204によって上部のシャフト205、下部のシ
ャフト206に取り付けられ、キセノンランプまたはハ
ロゲンランプ等の熱源207及び207′に電力を供給
し、熱源207から赤外線を発生させると、多結晶素材
201及び単結晶素材202との間すなわち結晶製造装
置の第2の焦点部分に溶融帯208が形成される。20
9は、多結晶素材201及び単結晶素材202から発生
するガスから回転楕円反射鏡を保護し、かつ多結晶素材
201及び単結晶素材202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。210及び2l
O′は、それぞれ回転楕円反射鏡200及び200′に
あけられた窓であ番ハ211及び211’は、例えばフ
ォトダイオードのような明るさ検出素子である。また2
12及び212′は、それぞれ明るさ検出素子211及
び211′の出力を増幅する増幅回路であり、明るさ検
出素子211及び211′が電流出力型の場合、電圧出
力への変換回路も含む。213及び213′は、熱源コ
ントローラでそれぞれ明るさ検出素子2+1及び211
’からの信号を増幅回路212及び212′ 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
ことにより熱源207及び207′の明るさが予め設定
する明るさ設定値に一致するように熱源207及び20
7′に供給する電力をそれぞれ独立に制御するコントロ
ーラである。
結晶成長は、移動機構(図示せず)により溶融帯208
が多結晶素材201の方向に移動、すなわち回転楕円反
射鏡200及び200′を多結晶素材20+の方向に移
動することによって行われる。上部のシャフト205及
び下部のシャフト206にそれぞれに取り付けられてい
る回転機構(図示せず)は、チャック203及びチャッ
ク204を介して多結晶素材201及び単結晶素材20
2を回転させるとともに溶融帯208を回転させ、溶融
帯208の円周方向の温度分布を均一にしたり溶融帯2
08内部の撹拌を行うための機構である。結晶成長には
通常1日〜10日もの長時間を要するが、この間に熱源
の明るさが徐々に低下することがあっても、熱源の明る
さは結晶成長開始時の明るさに維持するように制御され
る。
(発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、単結晶素材及び多結晶素材の形状が、軸
対称の円柱であればこれら素材の表面で反射する熱源か
らの光エネルギは常に一定になるが、四角柱のように角
のあるような単結晶素材及び多結晶素材を用いることも
あり、この場合シャフトの回転に伴って、明るさ検出素
子で計測される熱源からの赤外線の光エネルギは、回転
に同期して強くなったり弱くなったりする。また、単結
晶素材及び多結晶素材ばかりでなく、軸対称でないチャ
ックを用いることもあり、この場合にもシャフトの回転
に同期して、明るさ検出素子で計測される熱源からの赤
外線の光エネルギが強くなったり弱くなったりしていた
。このように、明るさ検出素子で計測される熱源からの
赤外線の光エネルギが変化するが、コントローラでは明
るさ検出素子で計測される熱源からの赤外線の光エネル
ギが一定になるように、熱源に供給する電力を制御する
ため、溶融帯の大きさも変化してしまい、結晶欠陥を生
じることがあった。
本発明の目的はこのような従来の欠点を除去し、単結晶
素材,多結晶素材,チャックの形状が軸対称でない場合
でも、熱源に供給する電力が一定となり、結晶欠陥を生
じない結晶製造装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明に係る結晶製造装置に
おいては、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の焦点部分に回転可能な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前記
結晶素材に集中し、明るさ検出素子によって前記赤外線
の光エネルギを計測し、前記赤外線量に応じて熱源に供
給する電力の制御を行い、前記結晶素材を溶融させ結晶
成長を行う溶融帯法による結晶製造装置であって、 前記シャフトが1回転する間の前記明るさ検出素子にお
ける計測値を記録するメモリと、前記メモリに記録され
た計測値が予め設定された値になるように、対応する熱
源に供給する電力の制御を行うコントローラとを有する
ものである。
また、本発明に係る結晶製造装置においては、前記メモ
リはシャフトが1回転する間の明るさ検出素子における
計測値を記録し、前記コントローラは該メモリに記録さ
れた計測値の最小値によって熱源に供給する電力の制御
を行う機能を有するものである。また、本発明に係る結
晶製造装置においては、前記シャフトが1回転する間の
明るさ検出素子における計測値をメモリに記録し、前記
コントローラは該メモリに記録された計測値の平均値に
よって熱源に供給する電力の制御を行う機能を有するも
のである。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例である結晶製造装置の加熱炉
部分の断面と熱源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、100及び100′は回転楕円反射鏡、1
01は多結晶素材、102は単結晶素材である。これら
の結晶素材はそれぞれ、上部のチャック103、下部の
チャック+04によって上部のシャフト105、下部の
シャフト+06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及び107′に電力を供給
し、熱源+07から赤外線を発生させると、多結晶素材
101及び単結晶素材102との間すなわち結晶製造装
置の第2の焦点部分に溶融帯+08が形成される。10
9は、多結晶素材+01及び単結晶素材+02から発生
するガスから回転楕円反射鏡を保護し、かつ多結晶素材
101及び単結晶素材+02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。110及び+1
0’は、それぞれ回転楕円反射鏡+00及びtoo’に
あけられた窓であり、Ill及びIll′は、例えばフ
ォトダイオードのような明るさ検出素子である。また1
12及び112′は、それぞれ明るさ検出素子+11及
びIll’の出力を増幅する増幅回路であり、明るさ検
出素子Ill及びIll’が電流出力型の場合、電圧出
力への変換回路も含む。+13及びll3′はメモリ回
路で、それぞれシャフト106が1回転する間の明るさ
検出素子Ill及び111′からの信号を増幅回路+1
2及び112′ を介して受け、これを記録し、最小値
及び平均値を出力するようになっている。114及び1
14′は熱源コントローラで、メモリ回路113及び1
13′からの出力を受け、別に入力される明るさ設定値
と比較することで、熱源107及び107′の明るさが
予め設定する明るさ設定値に一致するように熱源107
及び107′に供給する電力をそれぞれ独立に制御する
コントローラである。
結晶成長は、移動機構(図示せず)により溶融帯108
が多結晶素材lotの方向に移動、すなわち回転楕円反
射鏡100及び100′を多結晶素材lotの方向に移
動することによって行われる。シャフト105及びシャ
フト106にそれぞれに取り付けられている回転機構(
図示せず)は、チャック103及びチャック104を介
して多結晶素材lot及び単結晶素材102を回転させ
るとともに溶融帯108を回転させ、溶融帯108の円
周方向の温度分布を均一にしたり溶融帯108内部の撹
拌を行う。本発明において、コントローラ114,11
4’はメモリ113, 113′より出力される計測値
すなわち明るさ検出素子における光エネルギのシャフト
が1回転する間の計測値の最小値、又は明るさ検出素子
における光エネルギのシャフトが1回転する間の計測値
の平均値に基づいて熱源をコントロールする。
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
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、ここでは双楕円型の結晶製造装置について
説明してきたが、単楕円型あるいは多楕円型の結晶製造
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によると、単結晶素材,多結
晶素材及びチャックの形状が軸対称でなく、単結晶素材
,多結晶素材及びチャックの表面で反射して明るさ検出
素子で検出する熱源からの赤外線の光エネルギがある場
合でも、単結晶素材,多結晶素材及びチャックの表面で
の反射の影響を受けないように、明るさ検出素子におけ
る光エネルギのシャフトが1回転する間の計測値の最小
値によって熱源をコントロールするため、熱源へ供給す
る電力も安定し、出来上がる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。また
、単結晶素材,多結晶素材及びチャックの形状が軸対称
でなく、単結晶素材,多結晶素材及びチャックの表面で
反射して明るさ検出素子で検出する熱源からの赤外線の
光エネルギが変化する場合でも、明るさ検出素子におけ
る光エネルギのシャフトが1回転する間の計測値の平均
値によって熱源をコントロールすることにより熱源へ供
給する電力が安定し、出来上がる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。
制御方法に関しては、熱源への供給電力の制御が、電圧
による制御、電流による制御に置き換えられても、同様
の効果をえられることは明白である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例を示す結晶製造装置の加
熱炉部分の断面と熱源の制御システムのブロックダイヤ
グラムを示す説明図、第2図は従来例の結晶製造装置の
加熱炉部分の断面と熱源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。 100, 100’,200,200’・・・回転楕円
反射鏡107, 107’,207,207’・・・熱
源  108, 208・・・溶融帯Ill, 111
’,211,211’・・・明るさ検出素子112, 
112’,212,212’・・・増幅回路113, 
113’・・・メモリ回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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
    焦点部分に回転可能な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前記結晶
    素材に集中し、明るさ検出素子によって前記赤外線の光
    エネルギを計測し、前記赤外線量に応じて熱源に供給す
    る電力の制御を行い、前記結晶素材を溶融させ結晶成長
    を行う溶融帯法による結晶製造装置であって、 前記シャフトが1回転する間の前記明るさ検出素子にお
    ける計測値を記録するメモリと、前記メモリに記録され
    た計測値が予め設定された値になるように、対応する熱
    源に供給する電力の制御を行うコントローラとを有する
    ことを特徴とする結晶製造装置。
  2. (2)前記メモリはシャフトが1回転する間の明るさ検
    出素子における計測値を記録し、前記コントローラは該
    メモリに記録された計測値の最小値によって熱源に供給
    する電力の制御を行う機能を有することを特徴とする請
    求項第(1)項に記載の結晶製造装置。
  3. (3)前記シャフトが1回転する間の明るさ検出素子に
    おける計測値をメモリに記録し、前記コントローラは該
    メモリに記録された計測値の平均値によって熱源に供給
    する電力の制御を行う機能を有することを特徴とする請
    求項第(1)項に記載の結晶製造装置。
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