JPH0733308B2 - 結晶性物質をるつぼを持たない帯域溶融を行うための装置用のまたは結晶性物質を引上げる装置用の結晶物質またはるつぼのための保持機構 - Google Patents
結晶性物質をるつぼを持たない帯域溶融を行うための装置用のまたは結晶性物質を引上げる装置用の結晶物質またはるつぼのための保持機構Info
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- JPH0733308B2 JPH0733308B2 JP60193268A JP19326885A JPH0733308B2 JP H0733308 B2 JPH0733308 B2 JP H0733308B2 JP 60193268 A JP60193268 A JP 60193268A JP 19326885 A JP19326885 A JP 19326885A JP H0733308 B2 JPH0733308 B2 JP H0733308B2
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- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
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- 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
- C30B13/32—Mechanisms for moving either the charge or the heater
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、結晶性物質をるつぼを持たない帯域溶融を行
うための装置用の、または装置を軸方向で摺動させるた
めに設けられている磁石（軸方向安定化磁石）を介し保
持体に懸架された磁化可能な鉄心を備えたるつぼから結
晶性棒体を引き上げる装置用の、結晶物質又はるつぼ−
保持機構に関する。
うための装置用の、または装置を軸方向で摺動させるた
めに設けられている磁石（軸方向安定化磁石）を介し保
持体に懸架された磁化可能な鉄心を備えたるつぼから結
晶性棒体を引き上げる装置用の、結晶物質又はるつぼ−
保持機構に関する。
結晶性物質をるつぼを持たない帯域溶融を行うための装
置は、例えばドイツ連邦共和国刊行物“Kristallisatio
n,VEB Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie"に
収録の論文“Die Zuchtung von Einkristallen aus der
Schmelze"第144頁〜第163頁、特に第154頁と第155頁か
ら公知である。
置は、例えばドイツ連邦共和国刊行物“Kristallisatio
n,VEB Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie"に
収録の論文“Die Zuchtung von Einkristallen aus der
Schmelze"第144頁〜第163頁、特に第154頁と第155頁か
ら公知である。
上記の様式の保持機構は、これがるつぼを持たない帯域
溶融方法のためのものである限り、ドイツ連邦共和国特
許公報第2306755号から公知である。この場合、溶融物
を成長軸に沿って移送するのに必要な軸方向の摺動は帯
域溶融室の外側に設けられた帯行電磁石によって行われ
る。しかし、強磁性の鉄心を軸方向で移動させる場合こ
の鉄心は帯域溶融壁に沿って滑動する。従って自然発生
的な結晶成長を阻害する働きをする揺動および振動は避
けられない。また、帯域溶融室の壁に当接する強磁性の
鉄心を介して来る、例えば帯行電磁が運動する際に生じ
る揺動並びに他の障害が外部から結晶性物質へ伝導する
ことも避けられない。
溶融方法のためのものである限り、ドイツ連邦共和国特
許公報第2306755号から公知である。この場合、溶融物
を成長軸に沿って移送するのに必要な軸方向の摺動は帯
域溶融室の外側に設けられた帯行電磁石によって行われ
る。しかし、強磁性の鉄心を軸方向で移動させる場合こ
の鉄心は帯域溶融壁に沿って滑動する。従って自然発生
的な結晶成長を阻害する働きをする揺動および振動は避
けられない。また、帯域溶融室の壁に当接する強磁性の
鉄心を介して来る、例えば帯行電磁が運動する際に生じ
る揺動並びに他の障害が外部から結晶性物質へ伝導する
ことも避けられない。
本発明の課題は、結晶性の物質および／又は−Czochral
ski法による引き上げ方法にあっては−溶融るつぼ或い
は−るつぼを持たない帯域溶融方法を実施する場合は−
貯留棒を、これらの作業様式にあって外部から来る或い
は移動の際生じる揺動、或いは他の障害が結晶性物質へ
伝導することがないように保持しかつ軸方向に摺動可能
にする、冒頭に記載した様式の保持機構を造ることであ
る。
ski法による引き上げ方法にあっては−溶融るつぼ或い
は−るつぼを持たない帯域溶融方法を実施する場合は−
貯留棒を、これらの作業様式にあって外部から来る或い
は移動の際生じる揺動、或いは他の障害が結晶性物質へ
伝導することがないように保持しかつ軸方向に摺動可能
にする、冒頭に記載した様式の保持機構を造ることであ
る。
上記の課題は本発明により以下のようにして解決され
る。即ち、磁性化可能な鉄心のために、この磁性化可能
な鉄心に接触することなくこの鉄心を囲繞している電磁
石、電気的な制御装置および位置決めセンサとから成る
少なくとも一つの半径方向安定装置が設けられており、
この場合電磁石が電気的な制御装置により、磁化可能な
鉄心のその標準位置からの偏倚に応動する位置決めセン
サの信号の関数としてこの制御装置により発生される信
号で負荷されるように構成されていることによって解決
される。
る。即ち、磁性化可能な鉄心のために、この磁性化可能
な鉄心に接触することなくこの鉄心を囲繞している電磁
石、電気的な制御装置および位置決めセンサとから成る
少なくとも一つの半径方向安定装置が設けられており、
この場合電磁石が電気的な制御装置により、磁化可能な
鉄心のその標準位置からの偏倚に応動する位置決めセン
サの信号の関数としてこの制御装置により発生される信
号で負荷されるように構成されていることによって解決
される。
磁化可能な鉄心を軸方向の位置で非接触状態で固定する
ことにより、−摩擦を伴わない軸方向での摺動はさてお
くとして−磁化可能な鉄心および保持機構に固定される
結晶性物質および／又はるつぼ或いは貯留棒が揺動およ
び振動をこおむることがない。
ことにより、−摩擦を伴わない軸方向での摺動はさてお
くとして−磁化可能な鉄心および保持機構に固定される
結晶性物質および／又はるつぼ或いは貯留棒が揺動およ
び振動をこおむることがない。
半径方向安定装置により磁化可能な鉄心が軸方向で移動
した場合でも半径方向の標準位置に留まることが可能と
なるので、従って鉄心は磁力により軸方向で案内され
る。従って本発明による保持機構にあっては、例えばド
イツ連邦共和国特許公報第2306755号から公知の装置に
あって強磁性の鉄心の領域内で容器内壁を介して行われ
る磁化可能な鉄心のより以上の移動は必要はなく。同様
に結晶性物質を含んでいる容器も必要としない。従って
本発明による保持機構は結晶成長器にあっては結晶性物
質を含んでいる容器を設備してもまたしなくとも使用す
ることが出来る。
した場合でも半径方向の標準位置に留まることが可能と
なるので、従って鉄心は磁力により軸方向で案内され
る。従って本発明による保持機構にあっては、例えばド
イツ連邦共和国特許公報第2306755号から公知の装置に
あって強磁性の鉄心の領域内で容器内壁を介して行われ
る磁化可能な鉄心のより以上の移動は必要はなく。同様
に結晶性物質を含んでいる容器も必要としない。従って
本発明による保持機構は結晶成長器にあっては結晶性物
質を含んでいる容器を設備してもまたしなくとも使用す
ることが出来る。
形成する結晶性物質を含んでいる容器或いは室（例えば
高気密な圧力室）が設けられている場合は、もちろん容
器壁或いは室壁を磁化可能な鉄心を囲繞している領域内
で磁化不能な材料で形成しなければならない。特に保持
機構を機械的に半径方向で案内する際にもしくは保持機
構を軸方向で摺動させるための機械的な装置にあって必
要となるような滑りパッキン部材および他のパッキン部
材を必要としない。従って本発明による保持機構は室内
を覆っている雰囲気の極端な純度要件が充たされていな
ければならない結晶成長工程に特に適している。
高気密な圧力室）が設けられている場合は、もちろん容
器壁或いは室壁を磁化可能な鉄心を囲繞している領域内
で磁化不能な材料で形成しなければならない。特に保持
機構を機械的に半径方向で案内する際にもしくは保持機
構を軸方向で摺動させるための機械的な装置にあって必
要となるような滑りパッキン部材および他のパッキン部
材を必要としない。従って本発明による保持機構は室内
を覆っている雰囲気の極端な純度要件が充たされていな
ければならない結晶成長工程に特に適している。
本発明による保持機構の、特に容器或いは室を有する装
置にあって、特別有利は実施例は、半径方向安定装置が
形成されておりかつ磁化可能な鉄心を、この鉄心と自己
の間に環状の間隙を形成することによって、囲繞してい
ることである。この場合、半径方向安定装置の電磁石が
環状間隙内で本質的に半径方向に指向されている予磁化
部を備えているのが有利である。この場合たの予磁化部
として永久磁石が設けられている。
置にあって、特別有利は実施例は、半径方向安定装置が
形成されておりかつ磁化可能な鉄心を、この鉄心と自己
の間に環状の間隙を形成することによって、囲繞してい
ることである。この場合、半径方向安定装置の電磁石が
環状間隙内で本質的に半径方向に指向されている予磁化
部を備えているのが有利である。この場合たの予磁化部
として永久磁石が設けられている。
後に述べた保持機構のための実施例にあっては、容易に
13mm以上の間隙幅を有する環状の間隙の形成が可能であ
り、従って結晶性の物質のための成長室を肉厚な高圧容
器によってカプセル化することも可能となる。この場合
円筒形の間隙内に、付加的な調温要素のための空間、例
えば容器壁を加熱するための、或いは半径方向安定装置
の要素および磁石を冷却するための、並びに容器壁およ
び保持機構を耐腐食性に内張りするための空間が十分に
形成される。このような構成は例えば、いわゆるIII−
Ｖ−化合物−このうち特にGaAs,InPおよびGaPが挙げら
れる−から成る単結晶の成長の際に必要である。これら
の結晶群は溶融物から蒸発する傾向を示す揮発性の成分
を含んでいる。従ってこれらの成分は成長室の気体室内
では、同時に溶融物内での貧化の下に、富化される。貧
化工程は、溶融物内の平衡圧もしくは解離圧以上でなけ
ればならない室圧力を維持することによって低減され
る。この圧力は例えばガリウムひ化物の1239℃の溶融温
度にあっては揮発性のひ素に関して0.89atに過ぎない
が、インジウム亜燐酸塩の1070℃の溶融温度にあっては
燐酸に関して60atになる。更に易揮発性の成分の昇華或
いは凝縮を回避するために、成長室を区画するすべての
面を昇華点もしくは凝縮点以上の温度に保持しなければ
ならない。これは、室壁を加熱することによって行われ
るが、この場合内部の室壁表面と保持機構は石英ガラス
或いはグラフアイトによって内張りされ、これによって
高温度にあって極めて反応性のひ素蒸気および燐酸蒸気
による腐食作用が回避される。
13mm以上の間隙幅を有する環状の間隙の形成が可能であ
り、従って結晶性の物質のための成長室を肉厚な高圧容
器によってカプセル化することも可能となる。この場合
円筒形の間隙内に、付加的な調温要素のための空間、例
えば容器壁を加熱するための、或いは半径方向安定装置
の要素および磁石を冷却するための、並びに容器壁およ
び保持機構を耐腐食性に内張りするための空間が十分に
形成される。このような構成は例えば、いわゆるIII−
Ｖ−化合物−このうち特にGaAs,InPおよびGaPが挙げら
れる−から成る単結晶の成長の際に必要である。これら
の結晶群は溶融物から蒸発する傾向を示す揮発性の成分
を含んでいる。従ってこれらの成分は成長室の気体室内
では、同時に溶融物内での貧化の下に、富化される。貧
化工程は、溶融物内の平衡圧もしくは解離圧以上でなけ
ればならない室圧力を維持することによって低減され
る。この圧力は例えばガリウムひ化物の1239℃の溶融温
度にあっては揮発性のひ素に関して0.89atに過ぎない
が、インジウム亜燐酸塩の1070℃の溶融温度にあっては
燐酸に関して60atになる。更に易揮発性の成分の昇華或
いは凝縮を回避するために、成長室を区画するすべての
面を昇華点もしくは凝縮点以上の温度に保持しなければ
ならない。これは、室壁を加熱することによって行われ
るが、この場合内部の室壁表面と保持機構は石英ガラス
或いはグラフアイトによって内張りされ、これによって
高温度にあって極めて反応性のひ素蒸気および燐酸蒸気
による腐食作用が回避される。
本発明による保持機構の他の実施例にあっては軸方向安
定化磁石は、これが安定装置の電磁石の直ぐ上方に存在
し、これによりその磁場が電磁石と磁化可能な鉄心との
間の環状の間隙を本質的に半径方向で貫通し、かつ予磁
化を誘起するように設けられている。
定化磁石は、これが安定装置の電磁石の直ぐ上方に存在
し、これによりその磁場が電磁石と磁化可能な鉄心との
間の環状の間隙を本質的に半径方向で貫通し、かつ予磁
化を誘起するように設けられている。
軸方向安定化磁石の軸方向での摺動のために必要な運動
は、軸方向安定化磁石が軸方向で別個に摺動可能な−保
持機構を懸架しかつこの保持機構を軸方向で摺動させる
ための−固定枠に設けることによって誘起される。これ
に対して本発明による保持機構の特別優れた実施例にあ
っては、磁化可能可能な鉄心を軸方向で摺動させるため
の装置は中空円筒形の固定子と駆動要素としての磁化可
能な鉄心とから成る電磁石によるリニアモータから成
る。この場合軸方向の摺動は磁場力を介してのみ行われ
る。この場合機械的に運動可能な部分は設けられない。
は、軸方向安定化磁石が軸方向で別個に摺動可能な−保
持機構を懸架しかつこの保持機構を軸方向で摺動させる
ための−固定枠に設けることによって誘起される。これ
に対して本発明による保持機構の特別優れた実施例にあ
っては、磁化可能可能な鉄心を軸方向で摺動させるため
の装置は中空円筒形の固定子と駆動要素としての磁化可
能な鉄心とから成る電磁石によるリニアモータから成
る。この場合軸方向の摺動は磁場力を介してのみ行われ
る。この場合機械的に運動可能な部分は設けられない。
更に本発明による他の有利な実施例は、自己と磁化可能
な鉄心との間に形成される環状の間隙を備えている環状
の回転磁界固定子が設けられていることである。このよ
うにして、結晶性の物質を造る際に品質の点から回転運
動が望ましい、磁化可能な鉄心の軸方向の摺動運動にこ
の回転磁界固定子によって回転運動が重塁される。
な鉄心との間に形成される環状の間隙を備えている環状
の回転磁界固定子が設けられていることである。このよ
うにして、結晶性の物質を造る際に品質の点から回転運
動が望ましい、磁化可能な鉄心の軸方向の摺動運動にこ
の回転磁界固定子によって回転運動が重塁される。
動力測定装置が設けられる本発明による保持機構の極め
て有利な他の実施例により、結晶性の物質の重量の変化
の支障のない正確な決定が可能となる。成長工程に関与
する送り要素を非接触状態で支承することによって、こ
の送り要素に作用する力、例えば結晶重量変化のような
力が歪みを生じるような摩擦効果を伴うことなく固定子
およびその固定枠に伝達される。こう言ったことから成
長要素の重量を吸収する固定子要素と枠との間に設けら
れている動力測定装置はこの重量変化を測定する。更に
この動力測定装置−これが成長装置の外空間に設けられ
ていても−或いはスリップリングは腐食、圧力および成
長温度により何等阻害をこおむることがなく、従って重
量の変化を相応する騒音レベル、信号ドリフトおよび重
塁される摩擦力を伴うことなく極めて高い精度と安定性
とをもって検出することが可能となる。
て有利な他の実施例により、結晶性の物質の重量の変化
の支障のない正確な決定が可能となる。成長工程に関与
する送り要素を非接触状態で支承することによって、こ
の送り要素に作用する力、例えば結晶重量変化のような
力が歪みを生じるような摩擦効果を伴うことなく固定子
およびその固定枠に伝達される。こう言ったことから成
長要素の重量を吸収する固定子要素と枠との間に設けら
れている動力測定装置はこの重量変化を測定する。更に
この動力測定装置−これが成長装置の外空間に設けられ
ていても−或いはスリップリングは腐食、圧力および成
長温度により何等阻害をこおむることがなく、従って重
量の変化を相応する騒音レベル、信号ドリフトおよび重
塁される摩擦力を伴うことなく極めて高い精度と安定性
とをもって検出することが可能となる。
この測定装置の構造は比較的簡単かつ低費用で構成出来
る。公知方法に比してスリップリング、容器切り通し、
遮蔽部材、付加的な冷却装置並びに測定装置を腐食から
守るための処置並びに測定値障害を補正するための処置
を必要としない。この場合、動力測定装置を軸方向安定
化磁石の或いはリニアモータの直ぐ下方に、しかも例え
ばリニアモータと半径方向安定装置の電磁石とを囲繞し
ている中空円筒形の全固定子の下方にも設けることが可
能である。
る。公知方法に比してスリップリング、容器切り通し、
遮蔽部材、付加的な冷却装置並びに測定装置を腐食から
守るための処置並びに測定値障害を補正するための処置
を必要としない。この場合、動力測定装置を軸方向安定
化磁石の或いはリニアモータの直ぐ下方に、しかも例え
ばリニアモータと半径方向安定装置の電磁石とを囲繞し
ている中空円筒形の全固定子の下方にも設けることが可
能である。
結晶性物質の重量変化の正確な測定は特にCzochalskiに
よるるつぼ溶融方法にとって重要である。
よるるつぼ溶融方法にとって重要である。
経済的な理由および結晶品質の理由から、生成する結晶
性物質の有用な結晶長さに関して一定の径がえらえるよ
うに努力が払われている。この場合作用要素−本質的に
成長する結晶性の物質の径が依存している−、即ち結晶
の溶融温度および軸方向の摺動の速度は、結晶製造が継
続しているその日までの間絶えず調整しなければならな
い。この場合、直径経過を自動的に調整するための可能
性は、成長する結晶もしくは溶融物の重量変化を調整値
として利用することである。この場合、実測−重量変化
が検出され、この重量変化が標準−重量変化と比較さ
れ、その間の差が熱効率および軸方向の摺動の速度の自
動的な調節に使用される。測定されるべき重量変化が極
めて小さく、かつその際生じる力が公知の装置にあって
軸方向摺動の際生じる摩擦力と並ぶ大きさなので、従来
は動力測定装置による重力変化の不正のない測定は成功
しなかった。何故なら、動力測定装置を成長室内に設け
た場合でも応力測定装置が障害を招く熱的な或いは腐食
性ですらある作用をこおむり、これらの作用が著しい信
号ドリフトを招くからである。更に、成長工程の間結晶
が回転している場合に必要であるスリップリングを設け
なくて済む。従って、多重の漏洩を招く電気的なかつ機
械的な切り通しを形成しなくて済む。
性物質の有用な結晶長さに関して一定の径がえらえるよ
うに努力が払われている。この場合作用要素−本質的に
成長する結晶性の物質の径が依存している−、即ち結晶
の溶融温度および軸方向の摺動の速度は、結晶製造が継
続しているその日までの間絶えず調整しなければならな
い。この場合、直径経過を自動的に調整するための可能
性は、成長する結晶もしくは溶融物の重量変化を調整値
として利用することである。この場合、実測−重量変化
が検出され、この重量変化が標準−重量変化と比較さ
れ、その間の差が熱効率および軸方向の摺動の速度の自
動的な調節に使用される。測定されるべき重量変化が極
めて小さく、かつその際生じる力が公知の装置にあって
軸方向摺動の際生じる摩擦力と並ぶ大きさなので、従来
は動力測定装置による重力変化の不正のない測定は成功
しなかった。何故なら、動力測定装置を成長室内に設け
た場合でも応力測定装置が障害を招く熱的な或いは腐食
性ですらある作用をこおむり、これらの作用が著しい信
号ドリフトを招くからである。更に、成長工程の間結晶
が回転している場合に必要であるスリップリングを設け
なくて済む。従って、多重の漏洩を招く電気的なかつ機
械的な切り通しを形成しなくて済む。
結晶物性質の（もしくは磁化可能な鉄心の）軸の半径方
向の摺動は、半径方向安定装置の外側に存在している電
磁石が機械的に半径方向で移動されることによって達せ
られる。
向の摺動は、半径方向安定装置の外側に存在している電
磁石が機械的に半径方向で移動されることによって達せ
られる。
以下に本発明による保持機構を図面に図示した一実施例
につき詳しく説明する。
につき詳しく説明する。
第１図に図示した装置は溶融るつぼ用の抵抗加熱部２を
備えている溶融るつぼ１を有している。この溶融るつぼ
は半径方向安定装置により固定されている支台３と結合
されている固定枠４上に設置されている。電磁石７用の
高さ調節可能な保持板６を備えている固定枠５も固定さ
れた支台３に設けられている。更に装置は結晶９のため
の固定部８を備えており、この固定部に磁化可能な鉄心
10が固定されている。この磁化可能な鉄心はその下端部
において錆びないで磁化可能な鋼から成る長く延びた中
空の円筒体10aとその上方に設けられた円筒形の永久磁
石10bとから成る。電磁石７は、磁化可能な鉄心の永久
磁石10bを作業位置で取り囲み、従ってこの磁化可能な
鉄心が−電極が接続された場合−軸方向に固定されるよ
うな高さに設けられている。保持板６の高さ方向の摺動
は図示していないスピンドル駆動部或いは液圧シリンダ
で行われる。機枠４に固定されている二つの半径方向安
定装置は強磁性の鉄心12を備えた各々四つのコイル11か
ら成り、これらのコイルはそれぞれ対になって相対して
設けられており、それらのうち二つのコイルのみが図示
されている。これらのコイルはそれぞれ対の状態で電気
制御装置13と電気低に結合されており、この制御装置に
より直流で付加されている。この直流の強さは誘導的な
センサ14から発せられてこの制御装置13に与えられる測
定信号に依存している。この場合誘導的なセンサから制
御装置13に与えられる測定信号は増幅され、相ずれされ
出力信号として制御された直流の形でコイル11に与えら
れる。
備えている溶融るつぼ１を有している。この溶融るつぼ
は半径方向安定装置により固定されている支台３と結合
されている固定枠４上に設置されている。電磁石７用の
高さ調節可能な保持板６を備えている固定枠５も固定さ
れた支台３に設けられている。更に装置は結晶９のため
の固定部８を備えており、この固定部に磁化可能な鉄心
10が固定されている。この磁化可能な鉄心はその下端部
において錆びないで磁化可能な鋼から成る長く延びた中
空の円筒体10aとその上方に設けられた円筒形の永久磁
石10bとから成る。電磁石７は、磁化可能な鉄心の永久
磁石10bを作業位置で取り囲み、従ってこの磁化可能な
鉄心が−電極が接続された場合−軸方向に固定されるよ
うな高さに設けられている。保持板６の高さ方向の摺動
は図示していないスピンドル駆動部或いは液圧シリンダ
で行われる。機枠４に固定されている二つの半径方向安
定装置は強磁性の鉄心12を備えた各々四つのコイル11か
ら成り、これらのコイルはそれぞれ対になって相対して
設けられており、それらのうち二つのコイルのみが図示
されている。これらのコイルはそれぞれ対の状態で電気
制御装置13と電気低に結合されており、この制御装置に
より直流で付加されている。この直流の強さは誘導的な
センサ14から発せられてこの制御装置13に与えられる測
定信号に依存している。この場合誘導的なセンサから制
御装置13に与えられる測定信号は増幅され、相ずれされ
出力信号として制御された直流の形でコイル11に与えら
れる。
結晶９を造る場合、結晶は溶融物15から引き上げられ
る。この目的のため、磁化可能な鉄心10が固定部８とこ
れに固定された結晶９と共に又懸架され接続されている
電磁石７と共に軸方向に摺動される。
る。この目的のため、磁化可能な鉄心10が固定部８とこ
れに固定された結晶９と共に又懸架され接続されている
電磁石７と共に軸方向に摺動される。
第２図に図示した−第１図に図示した装置とは異なる−
装置にあっては結晶が懸架されておらず、るつぼが磁力
により懸架されている。この目的のため、るつぼ１の下
方には磁化可能な鉄心10が設けられており、この磁化可
能な鉄心は作業位置においてその上端部において軸方向
安定化磁石として作用する環状の永久磁石16によって囲
繞されている。この永久磁石の下方には強磁性鉄心18a
を備えているリングコイル17aが存在しており、これら
のリングコイルは制御装置13aと界磁板14aと電気的に結
合している。永久磁石はリングコイル19内において半径
方向に指向される予磁化を誘起する。リングコイル17
b、鉄心18b、界磁板14bおよび制御装置13bとから成る他
の半径方向安定装置は磁化可能な鉄心10の下端部に存在
している。
装置にあっては結晶が懸架されておらず、るつぼが磁力
により懸架されている。この目的のため、るつぼ１の下
方には磁化可能な鉄心10が設けられており、この磁化可
能な鉄心は作業位置においてその上端部において軸方向
安定化磁石として作用する環状の永久磁石16によって囲
繞されている。この永久磁石の下方には強磁性鉄心18a
を備えているリングコイル17aが存在しており、これら
のリングコイルは制御装置13aと界磁板14aと電気的に結
合している。永久磁石はリングコイル19内において半径
方向に指向される予磁化を誘起する。リングコイル17
b、鉄心18b、界磁板14bおよび制御装置13bとから成る他
の半径方向安定装置は磁化可能な鉄心10の下端部に存在
している。
リングコイルは他の点ではドイツ連邦共和国公開特許公
報第2420814号に記載されているリングコイルに相当す
る。
報第2420814号に記載されているリングコイルに相当す
る。
第２図に図示した実施例にあっては、結晶は固定部８を
越えて運動しないように固定されている枠20に固定され
ている。永久磁石16と環状コイル17a,17bは高さ調節可
能な共通の機枠21に固定されている。従ってるつぼ１は
結晶製造の際軸方向で摺動可能である。
越えて運動しないように固定されている枠20に固定され
ている。永久磁石16と環状コイル17a,17bは高さ調節可
能な共通の機枠21に固定されている。従ってるつぼ１は
結晶製造の際軸方向で摺動可能である。
るつぼのための加熱装置は第２図とこれに続く図面には
図示されていない。この加熱装置は抵抗加熱器或いは例
えばHF−コイルであっても良い。
図示されていない。この加熱装置は抵抗加熱器或いは例
えばHF−コイルであっても良い。
もちろん保持機構の実施例に応じてるつぼも結晶も磁力
により懸架されていても良い。
により懸架されていても良い。
第３図に図示した装置にあっては容器22によって形成さ
れている外部に対してカプセル化された成長室が設けら
れている。この成長室は磁化可能な鉄心10を取り囲んで
おり、この磁化可能な鉄心は、高い作業温度を可能にす
るため、高いキューリ温度を有する鋼合金から取る。こ
れに対して半径方向安定装置の環状に形成された電磁石
要素は容器の外側に設けられている。容器壁はリングコ
イル19の磁石の領域内に存在している。この容器壁は少
なくともこの領域内において磁化不能な物質、例えば石
英ガラス或いは磁化富裕な鋼合金のような物質から成
る。
れている外部に対してカプセル化された成長室が設けら
れている。この成長室は磁化可能な鉄心10を取り囲んで
おり、この磁化可能な鉄心は、高い作業温度を可能にす
るため、高いキューリ温度を有する鋼合金から取る。こ
れに対して半径方向安定装置の環状に形成された電磁石
要素は容器の外側に設けられている。容器壁はリングコ
イル19の磁石の領域内に存在している。この容器壁は少
なくともこの領域内において磁化不能な物質、例えば石
英ガラス或いは磁化富裕な鋼合金のような物質から成
る。
環状に形成されたリニアモータ23は作業位置においてそ
の上端部において磁化可能な鉄心10を囲繞している。こ
のリニアモータはコイル11、強磁性の鉄心12、制御装置
13および誘導的なセンサ14および回転固定子24とから成
る半径方向安定装置と磁気的に支承固定子25を介して固
く結合されている。この支承固定子25の下端部には、−
支台26に直接載って動力測定装置27が設けられている。
の上端部において磁化可能な鉄心10を囲繞している。こ
のリニアモータはコイル11、強磁性の鉄心12、制御装置
13および誘導的なセンサ14および回転固定子24とから成
る半径方向安定装置と磁気的に支承固定子25を介して固
く結合されている。この支承固定子25の下端部には、−
支台26に直接載って動力測定装置27が設けられている。
リニアモータ23は磁化可能な鉄心10を軸方向で固定する
ために、かつ同時にこの磁化可能な鉄心を軸方向で摺動
させるために働く、従って軸方向の摺動は磁力を介して
のみ行われ、スピンドル等のような機械的な手段を必要
としない。
ために、かつ同時にこの磁化可能な鉄心を軸方向で摺動
させるために働く、従って軸方向の摺動は磁力を介して
のみ行われ、スピンドル等のような機械的な手段を必要
としない。
リニアモータはプランジヤ形コイルシステムから成り、
この場合磁化可能な鉄心10の安定した軸方向の高さ位置
はコイル電流の関数に相当する。磁化可能な鉄心10の長
さは固定子の軸方向の寸法を越えるストローク長さ分だ
け延長されており、従って全ストローク領域にわたって
作業機能が保証される。
この場合磁化可能な鉄心10の安定した軸方向の高さ位置
はコイル電流の関数に相当する。磁化可能な鉄心10の長
さは固定子の軸方向の寸法を越えるストローク長さ分だ
け延長されており、従って全ストローク領域にわたって
作業機能が保証される。
回転磁界固定子24は磁化可能な鉄心10に回転モーメント
を与え、この回転モーメントは磁化可能な鉄心およびこ
れに伴い結晶をその垂直な軸線を中心にして回転させ
る。必要とする駆動出力は極めて僅かである。何故なら
軸受けおよびパッキンを必要としないからである。磁化
可能な鉄心の材料を駆動領域において適当に選択しかつ
適当な形状に構成することにより、例えばリアクタンス
モータおよびヒステリシスモータのような同期モータお
よび誘導電動機のような非同期モータを公知の様式で使
用することが出来る。ヒステリシスモータには磁化可能
な鋼材から成る円筒形で環状のロータ要素を必要とする
に過ぎない。駆動出力が僅かに過ぎないのでこの鋼材の
ヒステリシス特性に対して何等高い要件は課せられな
い。従って、この鋼材は鉄心の材料から造ることが可能
である。
を与え、この回転モーメントは磁化可能な鉄心およびこ
れに伴い結晶をその垂直な軸線を中心にして回転させ
る。必要とする駆動出力は極めて僅かである。何故なら
軸受けおよびパッキンを必要としないからである。磁化
可能な鉄心の材料を駆動領域において適当に選択しかつ
適当な形状に構成することにより、例えばリアクタンス
モータおよびヒステリシスモータのような同期モータお
よび誘導電動機のような非同期モータを公知の様式で使
用することが出来る。ヒステリシスモータには磁化可能
な鋼材から成る円筒形で環状のロータ要素を必要とする
に過ぎない。駆動出力が僅かに過ぎないのでこの鋼材の
ヒステリシス特性に対して何等高い要件は課せられな
い。従って、この鋼材は鉄心の材料から造ることが可能
である。
従って、磁化可能な鉄心は支承要件および駆動要件を充
足する一貫した鋼製円筒体として形成することが可能で
ある。
足する一貫した鋼製円筒体として形成することが可能で
ある。
動力測定装置27上には、溶融室の外側に設けられた固定
子の重量がそれに固定された支承要素および駆動要素と
ともにかかり、その上磁化可能な鉄心10、固定部８およ
び結晶９から成っていて磁気的に固定子と連動している
引き上げ棒の重量がかかっている。結晶重量の変化は障
害となるような摩擦力の作用を伴うことなく動力測定装
置に作用する支持力の変化として作用する。優れた実施
例にあってはこの装置は等辺の三角形の頂点に設けられ
た三つの動力セルから成る。支持力成分に比例する三つ
の電気的な出力が同時に付加されることにより、非対称
的で、周期的な、例えばすりこぎ運動とか不釣り合いか
ら誘因される干渉信号とかが消去される。引き上げ工程
に条件づけられて熱を伴い、腐食作用を伴うかつ室圧力
に依存している測定結果に対しそれらのすべての影響要
素が排除されているので、動力測定装置は結晶重量の時
間的な変化を極めて高い精度と安定性で測定できる。
子の重量がそれに固定された支承要素および駆動要素と
ともにかかり、その上磁化可能な鉄心10、固定部８およ
び結晶９から成っていて磁気的に固定子と連動している
引き上げ棒の重量がかかっている。結晶重量の変化は障
害となるような摩擦力の作用を伴うことなく動力測定装
置に作用する支持力の変化として作用する。優れた実施
例にあってはこの装置は等辺の三角形の頂点に設けられ
た三つの動力セルから成る。支持力成分に比例する三つ
の電気的な出力が同時に付加されることにより、非対称
的で、周期的な、例えばすりこぎ運動とか不釣り合いか
ら誘因される干渉信号とかが消去される。引き上げ工程
に条件づけられて熱を伴い、腐食作用を伴うかつ室圧力
に依存している測定結果に対しそれらのすべての影響要
素が排除されているので、動力測定装置は結晶重量の時
間的な変化を極めて高い精度と安定性で測定できる。
動力測定装置の使用の下に総合信号（aggregatesigna
l）は図示していない直径調節回路において電気的な比
較器により所望の直径経過を示している標準値と実測直
径とが比較され、差信号が制御装置に与えられ、この制
御装置が公知の様式の適当な方法で引き上げ棒の熱効率
或いは送り速度を再調節する。
l）は図示していない直径調節回路において電気的な比
較器により所望の直径経過を示している標準値と実測直
径とが比較され、差信号が制御装置に与えられ、この制
御装置が公知の様式の適当な方法で引き上げ棒の熱効率
或いは送り速度を再調節する。
溶融室内において腐食作用を伴う物質を使用して作業を
行わなければならない場合、磁化可能な鉄心には石英ガ
ラス或いはグラフアイトから成る耐腐食作用性の被覆が
施されている。
行わなければならない場合、磁化可能な鉄心には石英ガ
ラス或いはグラフアイトから成る耐腐食作用性の被覆が
施されている。
調節ねじ28により、固定子25は支台26と容器22に対して
相対的に半径方向に摺動される。この調節装置はるつぼ
軸線および結晶軸線の整向、およびこれら両軸線間での
成長工程にとって望ましい偏心性の確定を可能にする。
相対的に半径方向に摺動される。この調節装置はるつぼ
軸線および結晶軸線の整向、およびこれら両軸線間での
成長工程にとって望ましい偏心性の確定を可能にする。
装置の第４図に図示した実施例にあっては−第２図に図
示した実施例と同様に−、半径方向安定装置の電磁石は
環状間隙19内で本質的に半径方向を指向している予磁化
部を備えている。この予磁化部のために上方の半径方向
安定装置のリングコイル17は軸方向安定化磁石として働
く永久磁石16の下方に設けられている。このような極端
な予磁化は電磁石によっても行い得るが、しかし永久磁
石16の使用が特に有利である。何故なら、この永久磁石
は電力を必要とせず、支障無く働き、かつその環状に形
成されているので一定の安定した同心的な軸線位置が可
能となり、これにより磁化可能な鉄心に作用する定常的
なかつ半径方向の磁力が均合って零となる。
示した実施例と同様に−、半径方向安定装置の電磁石は
環状間隙19内で本質的に半径方向を指向している予磁化
部を備えている。この予磁化部のために上方の半径方向
安定装置のリングコイル17は軸方向安定化磁石として働
く永久磁石16の下方に設けられている。このような極端
な予磁化は電磁石によっても行い得るが、しかし永久磁
石16の使用が特に有利である。何故なら、この永久磁石
は電力を必要とせず、支障無く働き、かつその環状に形
成されているので一定の安定した同心的な軸線位置が可
能となり、これにより磁化可能な鉄心に作用する定常的
なかつ半径方向の磁力が均合って零となる。
磁化可能な鉄心に作用する磁力は予磁化力と制御界磁力
との積から成るので、高い永久的な予磁化界磁力により
電磁石によって発生される制御界磁力が僅かな割りに大
きな環状間隙（＜13mm）にわたって大きな力学的な安定
化力が得られる。
との積から成るので、高い永久的な予磁化界磁力により
電磁石によって発生される制御界磁力が僅かな割りに大
きな環状間隙（＜13mm）にわたって大きな力学的な安定
化力が得られる。
第５図は帯域溶融方法を実施するための装置の実施例を
示している。この実施例にあっては、結晶物質９のため
の固定部８および貯留棒29のための固定部8aには各々一
つの磁化可能な鉄心10が設けられている。これらの磁化
可能な鉄心10の懸架と半径方向の安定して摺動させる磁
界固定子32が設けられており、この磁界固定子の細部
は、両貯留棒9,29が異なった速度で運動可能であるよう
に構成されている以外は、上記の第３図に図示されてい
る実施例における装置の細部と等しく構成されている。
これらの磁界固定子32は図面に示していない手段により
熱放射に対して遮蔽されており、かつ冷却されている。
示している。この実施例にあっては、結晶物質９のため
の固定部８および貯留棒29のための固定部8aには各々一
つの磁化可能な鉄心10が設けられている。これらの磁化
可能な鉄心10の懸架と半径方向の安定して摺動させる磁
界固定子32が設けられており、この磁界固定子の細部
は、両貯留棒9,29が異なった速度で運動可能であるよう
に構成されている以外は、上記の第３図に図示されてい
る実施例における装置の細部と等しく構成されている。
これらの磁界固定子32は図面に示していない手段により
熱放射に対して遮蔽されており、かつ冷却されている。
上記の装置部分が設けられている成長室は四方が閉じて
いる円筒状のアンプルであり、このアンプルの壁30は例
えば石英ガラスから成る。この成長室は円筒形部分を囲
んでいる加熱コイル31によって調温される。
いる円筒状のアンプルであり、このアンプルの壁30は例
えば石英ガラスから成る。この成長室は円筒形部分を囲
んでいる加熱コイル31によって調温される。
結晶を造る場合、第５図に図示した実施例にあっては貯
留棒9,29は抵抗加熱コイル33から成る溶融コイルを通し
て上方と下方とへ案内されている。二者択一的に溶融コ
イル自体も運動可能である。両貯留棒９と29の送り速度
が異なっているので、溶融帯域34内で延伸および停留が
可能である。回転軸の所望の側方への位置ずれは支承固
定子を機械的に適当に調節することによって行うことが
可能である。回転磁界固定子23により、磁化可能な鉄心
10を回転させることが可能である。
留棒9,29は抵抗加熱コイル33から成る溶融コイルを通し
て上方と下方とへ案内されている。二者択一的に溶融コ
イル自体も運動可能である。両貯留棒９と29の送り速度
が異なっているので、溶融帯域34内で延伸および停留が
可能である。回転軸の所望の側方への位置ずれは支承固
定子を機械的に適当に調節することによって行うことが
可能である。回転磁界固定子23により、磁化可能な鉄心
10を回転させることが可能である。
第１図は磁力により懸架されていてかつ軸方向に摺動可
能な結晶を有しているるつぼ溶融方法を実施するための
装置のための保持機構の簡単な実施例の図、 第２図は磁力により懸架されておりかつ軸方向で摺動可
能な溶融るつぼを備えているるつぼ溶融方法を実施する
ための装置のための保持機構の簡単な実施例の図、 第３図は成長室、結晶のための保持体の固定と軸方向の
摺動のためのリニアレータ並びに結晶の重量変動を測定
するための動力測定装置を備えているるつぼ溶融方法を
実施するための装置のための保持機構の簡単な実施例の
図、 第４図は保持機構の他の実施例の図、 第５図は帯域溶融方法を実施するための装置のための保
持機構の実施例の図。 図中符号は、 10……磁化可能な鉄心、11……電磁石、13……制御装
置、14……位置決めセンサ
能な結晶を有しているるつぼ溶融方法を実施するための
装置のための保持機構の簡単な実施例の図、 第２図は磁力により懸架されておりかつ軸方向で摺動可
能な溶融るつぼを備えているるつぼ溶融方法を実施する
ための装置のための保持機構の簡単な実施例の図、 第３図は成長室、結晶のための保持体の固定と軸方向の
摺動のためのリニアレータ並びに結晶の重量変動を測定
するための動力測定装置を備えているるつぼ溶融方法を
実施するための装置のための保持機構の簡単な実施例の
図、 第４図は保持機構の他の実施例の図、 第５図は帯域溶融方法を実施するための装置のための保
持機構の実施例の図。 図中符号は、 10……磁化可能な鉄心、11……電磁石、13……制御装
置、14……位置決めセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウド・リンケ ドイツ連邦共和国、デユーレン、イム・ロ イテル、37
Claims (9)
- 【請求項１】結晶性物質をるつぼを持たない帯域溶融を
行うための装置用の、または装置を軸方向で摺動させる
ために設けられている磁石（軸方向安定化磁石）を介し
保持体に懸架された磁化可能な鉄心を備えたるつぼから
結晶性棒体を引き上げる装置用の、結晶物質又はるつぼ
−保持機構において、磁化可能な鉄心（10）のために、
この磁化可能な鉄心に接触することなく鉄心を囲繞して
いる電磁石（11）、電気的な制御装置（13,13a,13b）お
よび位置決めセンサ（14,14a,14b）とから成る少なくと
も一つの半径方向安定装置が設けられており、この場合
電磁石が電気的な制御装置により、磁化可能な鉄心のそ
の標準位置からの偏倚に応動する位置決めセンサの信号
の関数としてこの制御装置により発生される信号で負荷
されるように構成されていることを特徴とする棒および
るつぼのための保持機構。 - 【請求項２】形成する結晶性物質を含んでいる室が設け
られており、この室の壁が磁化可能な鉄心を囲繞してい
る領域において磁化不能な材料から成る、特許請求の範
囲第１項に記載の棒およびるつぼのための保持機構。 - 【請求項３】半径方向安定装置が環状に形成されてお
り、磁化可能な鉄心（10）を、この磁化可能な鉄心と自
己との間に環状間隙を形成しつつ、囲繞している、特許
請求の範囲第１項或いは第２項に記載の棒およびるつぼ
のための保持機構。 - 【請求項４】半径方向安定装置の電磁石（11）が環状間
隙内で放射状に指向している予磁化部を有している、特
許請求の範囲第３項に記載の棒およびるつぼのための保
持機構。 - 【請求項５】電磁石（11）の予磁化のために永久磁石
（16）が設けられている、特許請求の範囲第４項に記載
の棒およびるつぼのための保持機構。 - 【請求項６】軸方向安定化磁石（16）が半径方向安定装
置の電磁石（11）の直ぐ上方に、その磁界が電磁石と磁
化可能な鉄心（10）との間の環状間隙を放射状に貫通し
ているように設けられている、特許請求の範囲第４項か
ら第５項のいずれか一つに記載の棒およびるつぼのため
の保持機構。 - 【請求項７】軸方向の摺動運動のための装置が電磁石に
よるリニアモータ（23,10）であり、このリニアモータ
が駆動要素としての中空円筒形の固定子と磁化可能な鉄
心（10）とから成る、特許請求の範囲第３項から第５項
のいずれか一つに記載の棒およびるつぼのための保持機
構。 - 【請求項８】自己と磁化可能な鉄心（10）との間に形成
されている環状間隙を有する環状の回転磁界固定子（2
4）が設けられている、特許請求の範囲第２項から第７
項のいずれか一つに記載の棒およびるつぼのための保持
機構。 - 【請求項９】動力測定装置（27）が結晶性物質（９）の
重量を受容するように設けられている、特許請求の範囲
第２項から第８項までのいずれか一つに記載の棒および
るつぼのための保持機構。
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