JPH0527029B2 - - Google Patents
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- JPH0527029B2 JPH0527029B2 JP5981784A JP5981784A JPH0527029B2 JP H0527029 B2 JPH0527029 B2 JP H0527029B2 JP 5981784 A JP5981784 A JP 5981784A JP 5981784 A JP5981784 A JP 5981784A JP H0527029 B2 JPH0527029 B2 JP H0527029B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はフローテイングゾーン法による単結晶
の製造等に用いられるイメージ炉の被加熱物の温
度の計測を可能にする構造に関するものである。
の製造等に用いられるイメージ炉の被加熱物の温
度の計測を可能にする構造に関するものである。
（従来技術とその問題点）
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）を試料側の
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
る単楕円型、反射鏡が２個の回転楕円面の組み合
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。
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）を試料側の
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
る単楕円型、反射鏡が２個の回転楕円面の組み合
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単楕円
型の装置を一例として図に従つて説明する。
型の装置を一例として図に従つて説明する。
第１図は従来構造を有する単楕円型のイメージ
炉の加熱灯の部分を示す断面図である。
炉の加熱灯の部分を示す断面図である。
図において、１０１は反射鏡であり、１０２は
反射鏡の取外し可能な部位であり、これらの反射
鏡面１０３，１０４はF1F2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。１
０５は焦点F1上におかれた熱光源ランプとして
のハロゲンランプであり、フイラメント１０６と
これを覆う石英ガラス製のランプ管１０７とから
構成される。１０８は上側試料であり、上側シヤ
フト１０９に固定された上側試料ホルダ１１０か
ら釣下げられている。１１１は下側試料であり、
下側シヤフト１１２に下側試料ホルダ１１３を介
して固定されている。また１１４は加熱溶融され
た溶融域（モルテンゾーン）であり、１１５は透
明石英ガラスでできた炉心管である。炉心管１１
５は加熱された試料からの蒸発ガスで反射鏡が汚
染されるのを避けるために挿入される。１１６は
反射鏡１０２に開けられた小窓であり、レンズ１
１７によつて赤熱発光している溶融域１１４の像
がスクリーン１１８に投影される。
反射鏡の取外し可能な部位であり、これらの反射
鏡面１０３，１０４はF1F2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。１
０５は焦点F1上におかれた熱光源ランプとして
のハロゲンランプであり、フイラメント１０６と
これを覆う石英ガラス製のランプ管１０７とから
構成される。１０８は上側試料であり、上側シヤ
フト１０９に固定された上側試料ホルダ１１０か
ら釣下げられている。１１１は下側試料であり、
下側シヤフト１１２に下側試料ホルダ１１３を介
して固定されている。また１１４は加熱溶融され
た溶融域（モルテンゾーン）であり、１１５は透
明石英ガラスでできた炉心管である。炉心管１１
５は加熱された試料からの蒸発ガスで反射鏡が汚
染されるのを避けるために挿入される。１１６は
反射鏡１０２に開けられた小窓であり、レンズ１
１７によつて赤熱発光している溶融域１１４の像
がスクリーン１１８に投影される。
次にフローテイ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この炉の動作を説明す
る。イメージ炉はハロゲンランプ１０５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F2上に集光され、F2点を加熱することができ
る。従つてフローテイングゾーン法の単結晶成長
を行なう場合には下側試料１１１として種結晶を
上側試料１０８として結晶素材でできた焼結体を
使用し両者の間をハロゲンランプ１０５の点灯に
より、加熱溶融して溶融域（モルテンゾーン）１
１４を形成させる。溶融域１１４はハロゲンラン
プからの輻射熱量により、その大きさが決定さ
れ、この輻射熱量を多くすると溶融域は大きくな
り、遂には融液が流れ落ちてしまいまた少くする
と溶融域は小さくなり遂には無くなつてしまう。
このため、イメージ炉における加熱制御は、スク
リーン１１８に写し出される溶融域１１４の形状
を観測しながら、溶融域の大きさが適正になるよ
うにハロゲンランプへの入力電力を手動調整する
方法が用いられる。
長を行なう場合についてこの炉の動作を説明す
る。イメージ炉はハロゲンランプ１０５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F2上に集光され、F2点を加熱することができ
る。従つてフローテイングゾーン法の単結晶成長
を行なう場合には下側試料１１１として種結晶を
上側試料１０８として結晶素材でできた焼結体を
使用し両者の間をハロゲンランプ１０５の点灯に
より、加熱溶融して溶融域（モルテンゾーン）１
１４を形成させる。溶融域１１４はハロゲンラン
プからの輻射熱量により、その大きさが決定さ
れ、この輻射熱量を多くすると溶融域は大きくな
り、遂には融液が流れ落ちてしまいまた少くする
と溶融域は小さくなり遂には無くなつてしまう。
このため、イメージ炉における加熱制御は、スク
リーン１１８に写し出される溶融域１１４の形状
を観測しながら、溶融域の大きさが適正になるよ
うにハロゲンランプへの入力電力を手動調整する
方法が用いられる。
ところでこのような従来構造のイメージ炉で
は、光が充満した反射鏡の中に試料があるため、
例えば溶融域の温度を非接触で測定することは困
難であり、わずかにスクリーンに写し出された溶
融域の形状から適正な加熱条件を判断することし
かできなかつた。すなわち、輻射エネルギーの強
度から温度測定を行なう輻射温度計では、溶融域
からの輻射エネルギにハロゲンランプの光のエネ
ルギが加わつた状態で測定することになるため、
実際の温度を求めることは不可能であつた。
は、光が充満した反射鏡の中に試料があるため、
例えば溶融域の温度を非接触で測定することは困
難であり、わずかにスクリーンに写し出された溶
融域の形状から適正な加熱条件を判断することし
かできなかつた。すなわち、輻射エネルギーの強
度から温度測定を行なう輻射温度計では、溶融域
からの輻射エネルギにハロゲンランプの光のエネ
ルギが加わつた状態で測定することになるため、
実際の温度を求めることは不可能であつた。
このことは例えばフローテイングゾーン法によ
る結晶成長以外の加熱用途、例えば小片試料を規
定の温度で加熱する用途などにイメージ炉が適用
し難いことになり、イメージ炉の大きな欠点であ
つた。
る結晶成長以外の加熱用途、例えば小片試料を規
定の温度で加熱する用途などにイメージ炉が適用
し難いことになり、イメージ炉の大きな欠点であ
つた。
（発明の目的）
本発明の目的はこのような欠点を除去するた
め、溶融域の温度あるいは被加熱試料の温度に関
する情報が検出可能な構造を有するイメージ炉を
提供することにある。以下図面に従つて詳細に説
明する。
め、溶融域の温度あるいは被加熱試料の温度に関
する情報が検出可能な構造を有するイメージ炉を
提供することにある。以下図面に従つて詳細に説
明する。
（発明の構成）
本発明によれば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つて、前記熱光源ランプ
のランプ管が特定波長λの光に対し吸収帯を有す
るガラスから成るとともに試料の周囲を覆う炉心
管が前記特定波長λの近傍に吸収帯を持たないガ
ラスから成り、反射鏡に開けられた窓に前記特定
波長λの挟帯域バンドパス光学フイルタを有する
ことを特徴とするイメージ炉が得られる。
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つて、前記熱光源ランプ
のランプ管が特定波長λの光に対し吸収帯を有す
るガラスから成るとともに試料の周囲を覆う炉心
管が前記特定波長λの近傍に吸収帯を持たないガ
ラスから成り、反射鏡に開けられた窓に前記特定
波長λの挟帯域バンドパス光学フイルタを有する
ことを特徴とするイメージ炉が得られる。
（実施例）
以下図面に従つて詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例である単楕円型のイ
メージ炉の加熱炉の部分を示す断面図である。
メージ炉の加熱炉の部分を示す断面図である。
図において２０１は反射鏡であり、２０２は反
射鏡の取外し可能な部位であり、これらの反射鏡
面２０３，２０４はF1′，F2′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。２
０５は焦点F1′上におかれた熱光源ランプとして
のハロゲンランプであり、フイラメント２０６が
特定波長λに吸収帯を有する透明ガラス性のラン
プ管２０７で覆われた構造を有する。２０８は上
側試料であり、上側シヤフト２０９に固定された
上側試料ホルダ２１０から釣下げられている。２
１１は下側試料であり、下側シヤフト２１２に下
側試料ホルダ２１３を介して固定されている。ま
た２１４は加熱溶融された溶融域（モルテンゾー
ン）であり、２１５は前記特定波長λに吸収帯を
もたない透明ガラスでできた炉心管である。２１
６は反射鏡２０２に開けられた小窓であり、レン
ズ２１７によつて赤熱発光している溶融域２１４
の像がスクリーン２１８に投影される。２１９は
反射鏡２０２に開けられた別の小窓であり、前記
特定波長λの輻射光のみを通す狭帯域バンドパス
光学フイルター２２０が設けられている。
射鏡の取外し可能な部位であり、これらの反射鏡
面２０３，２０４はF1′，F2′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。２
０５は焦点F1′上におかれた熱光源ランプとして
のハロゲンランプであり、フイラメント２０６が
特定波長λに吸収帯を有する透明ガラス性のラン
プ管２０７で覆われた構造を有する。２０８は上
側試料であり、上側シヤフト２０９に固定された
上側試料ホルダ２１０から釣下げられている。２
１１は下側試料であり、下側シヤフト２１２に下
側試料ホルダ２１３を介して固定されている。ま
た２１４は加熱溶融された溶融域（モルテンゾー
ン）であり、２１５は前記特定波長λに吸収帯を
もたない透明ガラスでできた炉心管である。２１
６は反射鏡２０２に開けられた小窓であり、レン
ズ２１７によつて赤熱発光している溶融域２１４
の像がスクリーン２１８に投影される。２１９は
反射鏡２０２に開けられた別の小窓であり、前記
特定波長λの輻射光のみを通す狭帯域バンドパス
光学フイルター２２０が設けられている。
第３図は第２図の実施例において、小片試料の
加熱を行なう時の試料の設置状態を示す加熱炉部
分の断面図であり、第２図の状態から上側試料２
０８を除去するとともに下側試料２１１の替わり
に、試料台２２１に載せた小片試料２２２を取り
つけてある。他の構成は、第２図と同一である。
加熱を行なう時の試料の設置状態を示す加熱炉部
分の断面図であり、第２図の状態から上側試料２
０８を除去するとともに下側試料２１１の替わり
に、試料台２２１に載せた小片試料２２２を取り
つけてある。他の構成は、第２図と同一である。
次に本発明の原理について第２図及び第３図の
実施例により説明する。第２図及び第３図におい
てハロゲンランプ２０５を点灯し、溶融域２１４
を形成あるいは小片試料２２２を加熱していると
する。この場合のパロゲンランプのフイラメント
２０６からの輻射光は第４図に示す黒体輻射のス
ペクトルに近い発光スペクトルを有しているが、
ランプ管２０７を通つてくる光はランプ管２０７
によつて特定波長λの輻射光が除去されたスペク
トルとなる。一方加熱溶融された溶融域２１４あ
るいは加熱された試料２２２からはその材料に特
有の連続スペクトルの輻射があり、前記特定波長
λの輻射光も含まれている。従つて前記特定波長
λの光のみを通すバンドパス光学フイルタ２２０
を通り反射鏡２０２の外側に出る光からは、λの
波長を通す炉心管を通り抜けた溶融域２１４ある
いは試料２２２からの輻射光が検出できるが、λ
の波長の欠落したハロゲンランプの光は含まれな
い。すなわち、光学フイルタ２２０の外側では溶
融域２１４あるいは試料２２２からの輻射光の情
報をハロゲンランプの光の影響を取り除いた形で
検出できる。従つて光学フイルタ２２０の外側か
ら前記特定波長λに感度を有する測定器で溶融域
２１４または試料２２２の表面の輻射量の測定を
行なえば特定波長λの輻射量を知ることができ、
特定波長λにおける試料の輻射率を考慮すること
で溶融域２１４あるいは試料２２２の温度を知る
ことができる。
実施例により説明する。第２図及び第３図におい
てハロゲンランプ２０５を点灯し、溶融域２１４
を形成あるいは小片試料２２２を加熱していると
する。この場合のパロゲンランプのフイラメント
２０６からの輻射光は第４図に示す黒体輻射のス
ペクトルに近い発光スペクトルを有しているが、
ランプ管２０７を通つてくる光はランプ管２０７
によつて特定波長λの輻射光が除去されたスペク
トルとなる。一方加熱溶融された溶融域２１４あ
るいは加熱された試料２２２からはその材料に特
有の連続スペクトルの輻射があり、前記特定波長
λの輻射光も含まれている。従つて前記特定波長
λの光のみを通すバンドパス光学フイルタ２２０
を通り反射鏡２０２の外側に出る光からは、λの
波長を通す炉心管を通り抜けた溶融域２１４ある
いは試料２２２からの輻射光が検出できるが、λ
の波長の欠落したハロゲンランプの光は含まれな
い。すなわち、光学フイルタ２２０の外側では溶
融域２１４あるいは試料２２２からの輻射光の情
報をハロゲンランプの光の影響を取り除いた形で
検出できる。従つて光学フイルタ２２０の外側か
ら前記特定波長λに感度を有する測定器で溶融域
２１４または試料２２２の表面の輻射量の測定を
行なえば特定波長λの輻射量を知ることができ、
特定波長λにおける試料の輻射率を考慮すること
で溶融域２１４あるいは試料２２２の温度を知る
ことができる。
ここで光学フイルタ２２０を取付けてある窓２
１９は第２図及び第３図の実施例では反射鏡２０
２に開けてあるが、溶融域２１４あるいは試料２
２２を覗ける位置であれば、反射鏡２０１または
２０２のどの位置でも良いことは明らかである。
１９は第２図及び第３図の実施例では反射鏡２０
２に開けてあるが、溶融域２１４あるいは試料２
２２を覗ける位置であれば、反射鏡２０１または
２０２のどの位置でも良いことは明らかである。
次にランプ管及び炉心管の材質に関する例を説
明する。
明する。
第５図に東芝セラミツクス株式会社の２種の石
英ガラスＴ−1000とＴ−2030の透過率のスペクト
ルを例として示す。Ｔ−1000では2.5〜3.0μｍの
間にOH基の存在に起因する吸収帯があるが、Ｔ
−2030ではOH基を無くすことでこの吸収帯を無
くしている。従つてハロゲンランプのランプ管２
０７にＴ−1000を、炉心管にＴ−2030を使用すれ
ば本発明の効果が得られる。Ｔ−1000とＴ−2030
の石英ガラスの組合わせを用いた場合には、光学
フイルタ２２０として2.8μｍのバンドパス干渉フ
イルタを用い、２〜4μｍの波長に感度をもつ
PbSeセンサを使用した赤外線検出装置を用いれ
ば溶融域２１４あるいは試料２２２からの輻射光
の強さを測定でき、試料の輻射率及び輻射スペク
トルを考慮することで溶融域２１４あるいは試料
２２２の温度を求めることができる。
英ガラスＴ−1000とＴ−2030の透過率のスペクト
ルを例として示す。Ｔ−1000では2.5〜3.0μｍの
間にOH基の存在に起因する吸収帯があるが、Ｔ
−2030ではOH基を無くすことでこの吸収帯を無
くしている。従つてハロゲンランプのランプ管２
０７にＴ−1000を、炉心管にＴ−2030を使用すれ
ば本発明の効果が得られる。Ｔ−1000とＴ−2030
の石英ガラスの組合わせを用いた場合には、光学
フイルタ２２０として2.8μｍのバンドパス干渉フ
イルタを用い、２〜4μｍの波長に感度をもつ
PbSeセンサを使用した赤外線検出装置を用いれ
ば溶融域２１４あるいは試料２２２からの輻射光
の強さを測定でき、試料の輻射率及び輻射スペク
トルを考慮することで溶融域２１４あるいは試料
２２２の温度を求めることができる。
ここでランプ管及び炉心管の材質としては、第
５図の例以外にも他の種類のガラスを使用して
も、ランプ管を特定波長λに対し吸収帯を有する
ガラスで構成し、炉心管の材質を特定波長λの部
分に吸収帯のないガラスを用いる限り、本発明の
効果を得ることができる。
５図の例以外にも他の種類のガラスを使用して
も、ランプ管を特定波長λに対し吸収帯を有する
ガラスで構成し、炉心管の材質を特定波長λの部
分に吸収帯のないガラスを用いる限り、本発明の
効果を得ることができる。
（発明の効果）
このように本発明によれば熱光源ランプの光の
影響を受けないで溶融域あるいは試料からの特定
波長λの輻射光の強さを非接触で測定することが
可能となり、溶融域あるいは試料の温度を非接触
にて反射鏡の外側から検出することが可能とな
る。このため従来イメージ炉の使用が困難であつ
た小片試料の規定温度での加熱等の用途に対し十
分適用できるイメージ炉を提供することができ
る。
影響を受けないで溶融域あるいは試料からの特定
波長λの輻射光の強さを非接触で測定することが
可能となり、溶融域あるいは試料の温度を非接触
にて反射鏡の外側から検出することが可能とな
る。このため従来イメージ炉の使用が困難であつ
た小片試料の規定温度での加熱等の用途に対し十
分適用できるイメージ炉を提供することができ
る。
また本発明によればフローテイングゾーン法に
よる結晶成長を行なう場合にも溶融域の温度のモ
ニタが可能となり、加熱電力の自動制御に適用可
能なイメージ炉を提供することができる。
よる結晶成長を行なう場合にも溶融域の温度のモ
ニタが可能となり、加熱電力の自動制御に適用可
能なイメージ炉を提供することができる。
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キセノンランプ、水銀ランプ
のような放電ランプを使用する場合にも本発明が
適用でき、第２図の実施例と同様の効果が得られ
ることは明白である。
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キセノンランプ、水銀ランプ
のような放電ランプを使用する場合にも本発明が
適用でき、第２図の実施例と同様の効果が得られ
ることは明白である。
またここでは単楕円型のイメージ炉について説
明したが双楕円型あるいは多楕円型のイメージ炉
についても本発明が適用でき、同様の効果を生じ
ることは明らかである。
明したが双楕円型あるいは多楕円型のイメージ炉
についても本発明が適用でき、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単楕円型のイメージ
炉の加熱炉の部分を示す断面図で、第２図は本発
明の一実施例である単楕円型のイメージ炉の加熱
炉の部分を示す断面図、第３図は第２図の実施例
において小片試料の加熱を行なう時の試料の設置
状態を示す加熱炉部分の断面図で、第４図は黒体
輻射のスペクトルの特性曲線図、第５図は本発明
に適用するガラス材料の例としての２種の石英ガ
ラスの透過率スペクトルの特性曲線図である。 図において、２０１，２０２は反射鏡、２０５
はハロゲンランプ、２０７はランプ管、２０８は
上試料、２１１は下試料、２１４は溶融域、２１
５は炉心管、２１９は窓、２２０は光学フイル
タ、２２２は小片試料である。
炉の加熱炉の部分を示す断面図で、第２図は本発
明の一実施例である単楕円型のイメージ炉の加熱
炉の部分を示す断面図、第３図は第２図の実施例
において小片試料の加熱を行なう時の試料の設置
状態を示す加熱炉部分の断面図で、第４図は黒体
輻射のスペクトルの特性曲線図、第５図は本発明
に適用するガラス材料の例としての２種の石英ガ
ラスの透過率スペクトルの特性曲線図である。 図において、２０１，２０２は反射鏡、２０５
はハロゲンランプ、２０７はランプ管、２０８は
上試料、２１１は下試料、２１４は溶融域、２１
５は炉心管、２１９は窓、２２０は光学フイル
タ、２２２は小片試料である。
Claims (1)
- 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
ージ炉であつて、前記熱光源ランプのランプ管が
特定波長λの光に対し吸収帯を有するガラスから
成るとともに試料の周囲を覆う炉心管が前記特定
波長λの近傍に吸収帯を持たないガラスから成
り、反射鏡に開けられた窓に前記特定波長λの挟
帯域バンドパス光学フイルタを有することを特徴
とするイメージ炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5981784A JPS60205178A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | イメ−ジ炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5981784A JPS60205178A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | イメ−ジ炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205178A JPS60205178A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0527029B2 true JPH0527029B2 (ja) | 1993-04-19 |
Family
ID=13124153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5981784A Granted JPS60205178A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | イメ−ジ炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205178A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011037640A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Canon Machinery Inc | 単結晶育成装置及び単結晶育成方法 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP5981784A patent/JPS60205178A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60205178A (ja) | 1985-10-16 |
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