JPH0891980A - 単結晶育成装置 - Google Patents
単結晶育成装置Info
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- JPH0891980A JPH0891980A JP22507194A JP22507194A JPH0891980A JP H0891980 A JPH0891980 A JP H0891980A JP 22507194 A JP22507194 A JP 22507194A JP 22507194 A JP22507194 A JP 22507194A JP H0891980 A JPH0891980 A JP H0891980A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チョクラルスキー法（ＣＺ法）において、育
成中の炉内の温度条件を常に最適に保ち、高品質で長尺
の単結晶を育成することのできる単結晶育成装置、特に
四硼酸リチウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ムなどの酸化物単結晶の育成に有用な単結晶育成装置を
提供する。 【構成】 ＣＺ法により単結晶を育成する装置におい
て、炉内における坩堝上方に、育成される単結晶を半径
方向から囲繞しかつその囲繞平面において開閉可能なブ
レードを有する熱遮蔽体を配する。特にこの熱遮蔽体
は、単結晶の育成軸方向に相互に離間して複数配置され
ることが望ましい。
成中の炉内の温度条件を常に最適に保ち、高品質で長尺
の単結晶を育成することのできる単結晶育成装置、特に
四硼酸リチウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウ
ムなどの酸化物単結晶の育成に有用な単結晶育成装置を
提供する。 【構成】 ＣＺ法により単結晶を育成する装置におい
て、炉内における坩堝上方に、育成される単結晶を半径
方向から囲繞しかつその囲繞平面において開閉可能なブ
レードを有する熱遮蔽体を配する。特にこの熱遮蔽体
は、単結晶の育成軸方向に相互に離間して複数配置され
ることが望ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チョクラルスキー法
（以下、ＣＺ法と記する）によって、単結晶を育成する
装置に関する。特に、引上げ軸方向の温度勾配を引上げ
操作中最適に保つための装置構成の改良に関する。
（以下、ＣＺ法と記する）によって、単結晶を育成する
装置に関する。特に、引上げ軸方向の温度勾配を引上げ
操作中最適に保つための装置構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法は、坩堝内に形成された融液（メ
ルト）に種結晶を接触させ、これを引上げることにより
種結晶下方に融液より析出してくる単結晶を育成する方
法であり、例えば、四硼酸リチウム（ＬＢＯ）、ニオブ
酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）など
といった酸化物単結晶、あるいはシリコン（Ｓｉ）、ガ
リウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶の製造に広く用い
られている。
ルト）に種結晶を接触させ、これを引上げることにより
種結晶下方に融液より析出してくる単結晶を育成する方
法であり、例えば、四硼酸リチウム（ＬＢＯ）、ニオブ
酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）など
といった酸化物単結晶、あるいはシリコン（Ｓｉ）、ガ
リウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶の製造に広く用い
られている。
【０００３】このようなＣＺ法に用いられる単結晶育成
装置においては、一般に、最適な温度分布形状を得るた
めに、図６に示すように、坩堝５５直上に環状の熱遮蔽
体５３が設置されており、融液５４からの熱輻射を遮蔽
している。この熱遮蔽体５３は、結晶に適した温度勾
配を達成する、融液５４表面の温度分布の軸対称性を
良くするために用いられる。従来は、この熱遮蔽体５３
を坩堝５５上部に固定し、種結晶５１を融液５４に接触
させる際に最適な温度条件を達成した後、育成を開始し
ていた。
装置においては、一般に、最適な温度分布形状を得るた
めに、図６に示すように、坩堝５５直上に環状の熱遮蔽
体５３が設置されており、融液５４からの熱輻射を遮蔽
している。この熱遮蔽体５３は、結晶に適した温度勾
配を達成する、融液５４表面の温度分布の軸対称性を
良くするために用いられる。従来は、この熱遮蔽体５３
を坩堝５５上部に固定し、種結晶５１を融液５４に接触
させる際に最適な温度条件を達成した後、育成を開始し
ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱遮蔽
体５３を坩堝５５上部に固定した炉構造の場合、結晶育
成後期には、図７に示すように融液５４面が低下するこ
とよって、坩堝壁が保温効果を示すようになり、固液界
面の温度勾配が低下することとなり、その結果、結晶の
曲がり、多結晶化などの欠陥が生じるといった問題があ
った。
体５３を坩堝５５上部に固定した炉構造の場合、結晶育
成後期には、図７に示すように融液５４面が低下するこ
とよって、坩堝壁が保温効果を示すようになり、固液界
面の温度勾配が低下することとなり、その結果、結晶の
曲がり、多結晶化などの欠陥が生じるといった問題があ
った。
【０００５】さらに、育成後期には、引き挙げられた結
晶の上部が冷却されるために熱歪によるクラックが発生
する虞れがあった。また、図８，９に示すように、融液
６４上にリング状等の形状の熱遮蔽体６３を浮かべ、温
度条件を一定に保とうとする構造も提唱されている（特
開昭５５−６２８９２号、特開昭５９−１９０２９３
号）。この方法によれば、図９に示すように、融液６４
の減少と共に熱遮蔽体６３も下降し、固液界面と熱遮蔽
体との位置を常に一定に保てることができるために、前
記したような温度勾配の変動といった問題は生じない。
しかしながら、この構造の場合、熱遮蔽体の移動によっ
て融液面に微小な波が生じてしまうため、成長が不安定
になり、結晶の有転位化が生じたりして、高品質の単結
晶は得られないものであった。
晶の上部が冷却されるために熱歪によるクラックが発生
する虞れがあった。また、図８，９に示すように、融液
６４上にリング状等の形状の熱遮蔽体６３を浮かべ、温
度条件を一定に保とうとする構造も提唱されている（特
開昭５５−６２８９２号、特開昭５９−１９０２９３
号）。この方法によれば、図９に示すように、融液６４
の減少と共に熱遮蔽体６３も下降し、固液界面と熱遮蔽
体との位置を常に一定に保てることができるために、前
記したような温度勾配の変動といった問題は生じない。
しかしながら、この構造の場合、熱遮蔽体の移動によっ
て融液面に微小な波が生じてしまうため、成長が不安定
になり、結晶の有転位化が生じたりして、高品質の単結
晶は得られないものであった。
【０００６】本発明は、従来技術における上記したよう
な問題点に鑑み、ＣＺ法において、育成中の炉内の温度
条件を常に最適に保ち、高品質で長尺の単結晶を育成す
ることのできる単結晶育成装置を提供することを目的と
する。
な問題点に鑑み、ＣＺ法において、育成中の炉内の温度
条件を常に最適に保ち、高品質で長尺の単結晶を育成す
ることのできる単結晶育成装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を解決する本
発明の単結晶育成装置は、ＣＺ法により単結晶を育成す
る装置であって、炉内における坩堝上方に、育成される
単結晶を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面において
開閉可能な熱遮蔽体を配したことを特徴とする。
発明の単結晶育成装置は、ＣＺ法により単結晶を育成す
る装置であって、炉内における坩堝上方に、育成される
単結晶を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面において
開閉可能な熱遮蔽体を配したことを特徴とする。
【０００８】さらに本発明の育成装置は、炉内におい
て、前記熱遮蔽体が単結晶の育成軸方向に相互に離間し
て２つないしはそれ以上の複数配置されているものであ
ることが望ましい。開閉可能な熱遮蔽体の開閉機構は、
特に限定されず、開閉可能なブレードまたはシャッタな
どを例示することができる。
て、前記熱遮蔽体が単結晶の育成軸方向に相互に離間し
て２つないしはそれ以上の複数配置されているものであ
ることが望ましい。開閉可能な熱遮蔽体の開閉機構は、
特に限定されず、開閉可能なブレードまたはシャッタな
どを例示することができる。
【０００９】
【作用】このように本発明の単結晶育成装置は、育成さ
れる単結晶を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面にお
いて開閉可能なブレードを有する熱遮蔽体を具備してな
るものであるために、この熱遮蔽体のブレードの開度を
単結晶の育成の進行に応じて適宜変化させることによ
り、融液液面の変動にかかわらず、炉内、特に固液界面
の温度条件を常に最適なものに保つことができる。この
ため、単結晶の受ける熱履歴を育成軸方向の各部位にお
いて一定のものとすることができ、育成単結晶の軸方向
における品質を均質のものとし、高品質で長尺の単結晶
を得ることができる。
れる単結晶を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面にお
いて開閉可能なブレードを有する熱遮蔽体を具備してな
るものであるために、この熱遮蔽体のブレードの開度を
単結晶の育成の進行に応じて適宜変化させることによ
り、融液液面の変動にかかわらず、炉内、特に固液界面
の温度条件を常に最適なものに保つことができる。この
ため、単結晶の受ける熱履歴を育成軸方向の各部位にお
いて一定のものとすることができ、育成単結晶の軸方向
における品質を均質のものとし、高品質で長尺の単結晶
を得ることができる。
【００１０】このような熱遮蔽体は、単結晶育成装置内
に１つ設けることでも、かなりの効果が得られるもので
あるが、特に２つ以上設けることによりその効果が顕著
なものとなる。このような熱遮蔽体を炉内において、単
結晶の育成軸方向に相互に離間して、例えば、坩堝の直
上と炉の上方部位とに上下２段に設置した場合、これら
の熱遮蔽体はそれぞれ異なる役割をもって炉内温度条件
の最適化に貢献することとなる。すなわち、坩堝直上部
の熱遮蔽体に関しては、育成初期はブレードの開度を小
さくし、坩堝上部空間をほぼ完全に覆うものとしてお
き、育成が進むにつれて開度を徐々に大きくしていく。
ブレードまたはシャッタなどの開度を大きくすることに
よって、融液面からの輻射熱を逃がし、融液面の低下に
よる固液界面上部の温度勾配の低下を防止する。一方、
炉の上方部位に設けられた熱遮蔽体に関しては、逆に最
初はブレードまたはシャッタなどの開度を大きくしてお
き、種結晶が融液面に接触する際に最適な温度勾配を達
成する。そして育成の進行に伴ない徐々に開度を小さく
していき、引上げられた単結晶の上部の温度勾配を小さ
くすることで、熱歪によるクラックの発生を防止できる
ものである。
に１つ設けることでも、かなりの効果が得られるもので
あるが、特に２つ以上設けることによりその効果が顕著
なものとなる。このような熱遮蔽体を炉内において、単
結晶の育成軸方向に相互に離間して、例えば、坩堝の直
上と炉の上方部位とに上下２段に設置した場合、これら
の熱遮蔽体はそれぞれ異なる役割をもって炉内温度条件
の最適化に貢献することとなる。すなわち、坩堝直上部
の熱遮蔽体に関しては、育成初期はブレードの開度を小
さくし、坩堝上部空間をほぼ完全に覆うものとしてお
き、育成が進むにつれて開度を徐々に大きくしていく。
ブレードまたはシャッタなどの開度を大きくすることに
よって、融液面からの輻射熱を逃がし、融液面の低下に
よる固液界面上部の温度勾配の低下を防止する。一方、
炉の上方部位に設けられた熱遮蔽体に関しては、逆に最
初はブレードまたはシャッタなどの開度を大きくしてお
き、種結晶が融液面に接触する際に最適な温度勾配を達
成する。そして育成の進行に伴ない徐々に開度を小さく
していき、引上げられた単結晶の上部の温度勾配を小さ
くすることで、熱歪によるクラックの発生を防止できる
ものである。
【００１１】なお、本発明の単結晶育成装置は、安定し
た結晶育成に固液界面近傍における急峻な温度勾配が重
要とされるＬＢＯ、ＬＮ、ＬＴなどといった酸化物単結
晶の育成に特に有用であるが、もちろん、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓなどといったその他の単結晶の育成にも適用できるも
のである。
た結晶育成に固液界面近傍における急峻な温度勾配が重
要とされるＬＢＯ、ＬＮ、ＬＴなどといった酸化物単結
晶の育成に特に有用であるが、もちろん、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓなどといったその他の単結晶の育成にも適用できるも
のである。
【００１２】以下、本発明を実施態様に基づきより詳細
に説明する。図１は、本発明の単結晶育成装置の一実施
態様の使用状態における炉内構成を模式的に示す図面で
ある。図１に示す実施態様の単結晶育成装置において
は、例えばアルミナ焼結体、ジルコニア焼結体、アルミ
ナ−ジルコニア焼結体等の耐火物製の、上端が開放さ
れ、下端が閉塞された円筒状容器体６の内部に、白金製
坩堝５が配置され、この白金製坩堝５の外周と円筒状容
器体６の内周との間の空間に、例えば、ジルコニア粉
末、アルミナ粉末等の耐火物粉末７が充填されている。
また、この育成装置には、前記円筒状容器体６の上端部
から単結晶育成軸方向に沿って上方に延長された側壁部
９ａと、この側壁部上端部に外周部おいて接合する中央
部の開口された環状板部９ｂとからなる前記と同様の耐
火物製の外側保温筒９が設けられている。さらに、この
外側保温筒９より内周側には、この外側保温筒９と概略
相似する形状であって、側壁部１０ａと環状板部１０ｂ
とからなる前記と同様の耐火物製の内側保温筒１０が設
けられている。また、円筒状容器体６の外周部には、坩
堝５内に装填された原料を溶融し融液４を形成するため
の抵抗加熱ヒーター、高周波誘導加熱ヒーター等といっ
た加熱手段８が配置されている。そして、前記融液４に
は、回転引上げシャフト１１先端に取り付けられた種結
晶１が、いったん、融液４液面と接触するまで降下さ
れ、その後、回転しながら引上げられ種結晶１下部に単
結晶２が育成される。
に説明する。図１は、本発明の単結晶育成装置の一実施
態様の使用状態における炉内構成を模式的に示す図面で
ある。図１に示す実施態様の単結晶育成装置において
は、例えばアルミナ焼結体、ジルコニア焼結体、アルミ
ナ−ジルコニア焼結体等の耐火物製の、上端が開放さ
れ、下端が閉塞された円筒状容器体６の内部に、白金製
坩堝５が配置され、この白金製坩堝５の外周と円筒状容
器体６の内周との間の空間に、例えば、ジルコニア粉
末、アルミナ粉末等の耐火物粉末７が充填されている。
また、この育成装置には、前記円筒状容器体６の上端部
から単結晶育成軸方向に沿って上方に延長された側壁部
９ａと、この側壁部上端部に外周部おいて接合する中央
部の開口された環状板部９ｂとからなる前記と同様の耐
火物製の外側保温筒９が設けられている。さらに、この
外側保温筒９より内周側には、この外側保温筒９と概略
相似する形状であって、側壁部１０ａと環状板部１０ｂ
とからなる前記と同様の耐火物製の内側保温筒１０が設
けられている。また、円筒状容器体６の外周部には、坩
堝５内に装填された原料を溶融し融液４を形成するため
の抵抗加熱ヒーター、高周波誘導加熱ヒーター等といっ
た加熱手段８が配置されている。そして、前記融液４に
は、回転引上げシャフト１１先端に取り付けられた種結
晶１が、いったん、融液４液面と接触するまで降下さ
れ、その後、回転しながら引上げられ種結晶１下部に単
結晶２が育成される。
【００１３】この実施態様の単結晶育成装置において
は、坩堝５の上端部、およびこれより上方であって坩堝
５上端部と内側保温筒１０の環状板部１０ｂとのほぼ中
間の位置、好ましくは、坩堝５の深さをＬとした場合
に、約Ｌの位置および約２Ｌの位置に、育成される単結
晶２を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面において開
閉可能なブレードを有する熱遮蔽体３ａおよび３ｂが配
置されている。この熱遮蔽体３ａおよび３ｂは、それぞ
れ、図４に示すような構成を有している。すなわち、熱
遮蔽体３ａおよび３ｂは、駆動機構（図示せず）によっ
て円周方向に回動可能とされた２組のリング２１ａ、２
１ｂを有する。このリング２１ａおよび２１ｂには、そ
の全周にわたり、半径方向内周側に向かって延長された
一定幅の複数のブレード２２ａ、２２ｂが相互に前記ブ
レードの幅と略同等ないしはやや狭い間隔をおいて配置
されている。このため、２組のリング２１ａと２１ｂと
の回動により、各リング２１ａおよび２１ｂに設けられ
たブレード２２ａ、２２ｂが位相的に完全にずれた場
合、リング２１ａのブレード２２ａ間の間隙にリング２
１ｂのブレード２２ｂが位置することとなり、全体とし
て見れば、全周にわたってブレードが存在する、すなわ
ちブレードが「閉」の状態となる。逆に各リング２１ａ
および２１ｂに設けられたブレード２２ａ、２２ｂが位
相的に同期した場合、リング２１ａのブレード２２ａと
リング２１ｂのブレード２２ｂが重なり合い、双方の間
隙同志も重なるために、全体として見れば、複数の間隙
が存在する、すなわちブレードが「開」の状態となる。
は、坩堝５の上端部、およびこれより上方であって坩堝
５上端部と内側保温筒１０の環状板部１０ｂとのほぼ中
間の位置、好ましくは、坩堝５の深さをＬとした場合
に、約Ｌの位置および約２Ｌの位置に、育成される単結
晶２を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面において開
閉可能なブレードを有する熱遮蔽体３ａおよび３ｂが配
置されている。この熱遮蔽体３ａおよび３ｂは、それぞ
れ、図４に示すような構成を有している。すなわち、熱
遮蔽体３ａおよび３ｂは、駆動機構（図示せず）によっ
て円周方向に回動可能とされた２組のリング２１ａ、２
１ｂを有する。このリング２１ａおよび２１ｂには、そ
の全周にわたり、半径方向内周側に向かって延長された
一定幅の複数のブレード２２ａ、２２ｂが相互に前記ブ
レードの幅と略同等ないしはやや狭い間隔をおいて配置
されている。このため、２組のリング２１ａと２１ｂと
の回動により、各リング２１ａおよび２１ｂに設けられ
たブレード２２ａ、２２ｂが位相的に完全にずれた場
合、リング２１ａのブレード２２ａ間の間隙にリング２
１ｂのブレード２２ｂが位置することとなり、全体とし
て見れば、全周にわたってブレードが存在する、すなわ
ちブレードが「閉」の状態となる。逆に各リング２１ａ
および２１ｂに設けられたブレード２２ａ、２２ｂが位
相的に同期した場合、リング２１ａのブレード２２ａと
リング２１ｂのブレード２２ｂが重なり合い、双方の間
隙同志も重なるために、全体として見れば、複数の間隙
が存在する、すなわちブレードが「開」の状態となる。
【００１４】なお、このようなブレードを構成する材質
としては、十分な耐熱性、熱遮蔽性があり、かつ融液か
ら発生するガス体等と反応して汚染物質を形成するとい
った虞れのない化学的に安定なものであれば、特に限定
されず、例えば白金、白金−ロジウム等が使用され得、
またその厚さは、材質、熱遮蔽体の開閉構造等によって
も左右されるが、０．２〜０．５ｍｍ程度が適当であ
る。さらに、ブレードの完全「閉」時と完全「開」時の
面積差（開／閉）は、育成しようとする単結晶の種類、
直径等によっても左右されるが、少なくとも０．１以
上、より好ましくは０．２以上であることが有効な温度
制御を行なう上から望まれる。
としては、十分な耐熱性、熱遮蔽性があり、かつ融液か
ら発生するガス体等と反応して汚染物質を形成するとい
った虞れのない化学的に安定なものであれば、特に限定
されず、例えば白金、白金−ロジウム等が使用され得、
またその厚さは、材質、熱遮蔽体の開閉構造等によって
も左右されるが、０．２〜０．５ｍｍ程度が適当であ
る。さらに、ブレードの完全「閉」時と完全「開」時の
面積差（開／閉）は、育成しようとする単結晶の種類、
直径等によっても左右されるが、少なくとも０．１以
上、より好ましくは０．２以上であることが有効な温度
制御を行なう上から望まれる。
【００１５】このような構成を有する本実施態様の単結
晶育成装置における単結晶の育成は、例えば次のように
して行なわれる。すなわち、まず、前記したように回転
引上げシャフト１１先端に取り付けられた種結晶１が、
融液４液面と接触するまで降下された後、回転しながら
引上げられ、種結晶１下部に単結晶２が育成されてい
く。この育成初期においては、図２に示すように、坩堝
直上部の熱遮蔽体３ａは、ブレード２２ａ間の間隙にブ
レード２２ｂが位置する、すなわちブレードが「閉」の
状態としておき、一方、上方に位置する熱遮蔽体３ｂ
は、ブレード２２ａとブレード２２ｂが重なる、すなわ
ちブレードが「開」の状態としておく。これによって、
融液４からの輻射熱を遮断し、固液界面近傍における温
度勾配を急なものとし、併せて種結晶が融液面に接触す
る際に最適な温度勾配を達成する。そして、育成が進む
につれて、坩堝直上部の熱遮蔽体３ａについては、開度
を徐々に大きくしていき、ブレードの開度を大きくする
ことによって、融液面からの輻射熱を逃がし、融液面の
低下による固液界面上部の温度勾配の低下を防止する。
一方、熱遮蔽体３ｂに関しては、徐々に開度を小さくし
ていき、引上げられた単結晶の上部の温度勾配を小さく
することで、熱歪によるクラックの発生を防止する。図
３は引上げ末期の各熱遮蔽体３ａ、３ｂのブレードの開
度状態を示す。
晶育成装置における単結晶の育成は、例えば次のように
して行なわれる。すなわち、まず、前記したように回転
引上げシャフト１１先端に取り付けられた種結晶１が、
融液４液面と接触するまで降下された後、回転しながら
引上げられ、種結晶１下部に単結晶２が育成されてい
く。この育成初期においては、図２に示すように、坩堝
直上部の熱遮蔽体３ａは、ブレード２２ａ間の間隙にブ
レード２２ｂが位置する、すなわちブレードが「閉」の
状態としておき、一方、上方に位置する熱遮蔽体３ｂ
は、ブレード２２ａとブレード２２ｂが重なる、すなわ
ちブレードが「開」の状態としておく。これによって、
融液４からの輻射熱を遮断し、固液界面近傍における温
度勾配を急なものとし、併せて種結晶が融液面に接触す
る際に最適な温度勾配を達成する。そして、育成が進む
につれて、坩堝直上部の熱遮蔽体３ａについては、開度
を徐々に大きくしていき、ブレードの開度を大きくする
ことによって、融液面からの輻射熱を逃がし、融液面の
低下による固液界面上部の温度勾配の低下を防止する。
一方、熱遮蔽体３ｂに関しては、徐々に開度を小さくし
ていき、引上げられた単結晶の上部の温度勾配を小さく
することで、熱歪によるクラックの発生を防止する。図
３は引上げ末期の各熱遮蔽体３ａ、３ｂのブレードの開
度状態を示す。
【００１６】なお、この実施態様においては、上記した
ように、熱遮蔽体が２組のブレード付リングから構成さ
れるものとしたが、育成される単結晶を半径方向から囲
繞しかつその囲繞平面において開閉可能なブレードを有
するものであれば、その構成は何ら限定されるものでは
ない。例えば、上記と同様のブレード付リングを３組以
上組合わせてなるもの、写真機の絞り機構のように径方
向に遮蔽面積を変動させるシャッタ機構のもの、全周に
わたり配置された複数の略扇形状のブレードが上下方向
（単結晶育成軸方向）に回動することにより開閉する機
構のものなど各種の態様を取り得るものであり、また熱
遮蔽体は上記のごとく、炉中に２つ配置する態様のみな
らず、１つのみ配置する態様、あるいは３つ以上配置す
る態様とすることができる。しかしながら、温度条件の
制御効果と、操作性および装置コストの面等とを考慮す
ると上記実施態様におけるように２つ配置する態様が特
に好ましい態様と考えられる。
ように、熱遮蔽体が２組のブレード付リングから構成さ
れるものとしたが、育成される単結晶を半径方向から囲
繞しかつその囲繞平面において開閉可能なブレードを有
するものであれば、その構成は何ら限定されるものでは
ない。例えば、上記と同様のブレード付リングを３組以
上組合わせてなるもの、写真機の絞り機構のように径方
向に遮蔽面積を変動させるシャッタ機構のもの、全周に
わたり配置された複数の略扇形状のブレードが上下方向
（単結晶育成軸方向）に回動することにより開閉する機
構のものなど各種の態様を取り得るものであり、また熱
遮蔽体は上記のごとく、炉中に２つ配置する態様のみな
らず、１つのみ配置する態様、あるいは３つ以上配置す
る態様とすることができる。しかしながら、温度条件の
制御効果と、操作性および装置コストの面等とを考慮す
ると上記実施態様におけるように２つ配置する態様が特
に好ましい態様と考えられる。
【００１７】さらに、本発明の単結晶育成装置におい
て、このような熱遮蔽体以外の坩堝、断熱ないし保温
体、ヒータ、引上げ機構等のその他の構成については、
上記実施態様において例示したものに何ら限定されるも
のではなく、育成しようとする単結晶の種類等に応じ
て、従来公知の各種の態様を取り得る。
て、このような熱遮蔽体以外の坩堝、断熱ないし保温
体、ヒータ、引上げ機構等のその他の構成については、
上記実施態様において例示したものに何ら限定されるも
のではなく、育成しようとする単結晶の種類等に応じ
て、従来公知の各種の態様を取り得る。
【００１８】
【実施例】上記したような図１に示すような炉構造で、
直径１３０ｍｍの白金坩堝中に２５００ｇの原料を充填
し、ＣＺ法でＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶を育成した。育成中
に下方の熱遮蔽体３ａのブレードの開度を徐々に大きく
し、一方上方の熱遮蔽体３ｂのブレードの開度を徐々に
小さくすることによって、固液界面近傍の温度勾配の低
下を防ぎ、炉上方の温度勾配を緩やかなものに維持する
ことができた。図５は、融液界面からの距離と各位置に
おける温度勾配との関係を示すグラフであり、における
曲線ａは育成初期（単結晶長さ＝３０ｍｍ）における温
度勾配を、曲線ｂは育成末期（単結晶長さ＝１５０ｍ
ｍ）における温度勾配をそれぞれ示す。
直径１３０ｍｍの白金坩堝中に２５００ｇの原料を充填
し、ＣＺ法でＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶を育成した。育成中
に下方の熱遮蔽体３ａのブレードの開度を徐々に大きく
し、一方上方の熱遮蔽体３ｂのブレードの開度を徐々に
小さくすることによって、固液界面近傍の温度勾配の低
下を防ぎ、炉上方の温度勾配を緩やかなものに維持する
ことができた。図５は、融液界面からの距離と各位置に
おける温度勾配との関係を示すグラフであり、における
曲線ａは育成初期（単結晶長さ＝３０ｍｍ）における温
度勾配を、曲線ｂは育成末期（単結晶長さ＝１５０ｍ
ｍ）における温度勾配をそれぞれ示す。
【００１９】なお、ブレードの開閉による温度勾配の切
り変えは、急激に行うと熱歪によるクラックを生じさせ
るので、長持間をかけて徐々に行なう。この操作によっ
て結晶の曲がり、多結晶化および熱歪による結晶のクラ
ックを防止でき、直胴部長さ１００ｍｍの３インチ径Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶が再現性よく育成できるようになっ
た。
り変えは、急激に行うと熱歪によるクラックを生じさせ
るので、長持間をかけて徐々に行なう。この操作によっ
て結晶の曲がり、多結晶化および熱歪による結晶のクラ
ックを防止でき、直胴部長さ１００ｍｍの３インチ径Ｌ
ｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶が再現性よく育成できるようになっ
た。
【００２０】なお、図５における曲線ｃは、図６、７に
示す従来型の非可動熱遮蔽体を有する育成装置を用いて
同様に３インチ径Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶を育成した場合
における育成末期（単結晶長さ＝１５０ｍｍ）における
温度勾配を示すものであり、図示されるように固液界面
近傍の温度勾配が緩やかとなり、反対に上方における温
度勾配が急なものとなってしまうために、育成末期にお
いて熱歪によるクラックの発生、多結晶化等が多く発生
し、単結晶の歩留りが大きく低下した。
示す従来型の非可動熱遮蔽体を有する育成装置を用いて
同様に３インチ径Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 単結晶を育成した場合
における育成末期（単結晶長さ＝１５０ｍｍ）における
温度勾配を示すものであり、図示されるように固液界面
近傍の温度勾配が緩やかとなり、反対に上方における温
度勾配が急なものとなってしまうために、育成末期にお
いて熱歪によるクラックの発生、多結晶化等が多く発生
し、単結晶の歩留りが大きく低下した。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、従来非常に困難であっ
た育成後期の温度分布も比較的簡単な操作にて制御でき
る。この装置は、ＣＺ法で育成できる多くの結晶の育成
に適用可能であり、さらに温度条件を常に最適に保てる
ため、育成単結晶の軸方向の各部位における品質が均質
でかつ高品質な長尺の結晶の育成が可能となり、単結晶
製造コストの削減が可能となる。特に、本発明の単結晶
育成装置は、多結晶化防止のために固液界面近傍におけ
る温度勾配の厳密な制御が要求されるＬＢＯ、ＬＮ、Ｌ
Ｔなどといった酸化物単結晶の育成における歩留り向上
に大きく貢献する。
た育成後期の温度分布も比較的簡単な操作にて制御でき
る。この装置は、ＣＺ法で育成できる多くの結晶の育成
に適用可能であり、さらに温度条件を常に最適に保てる
ため、育成単結晶の軸方向の各部位における品質が均質
でかつ高品質な長尺の結晶の育成が可能となり、単結晶
製造コストの削減が可能となる。特に、本発明の単結晶
育成装置は、多結晶化防止のために固液界面近傍におけ
る温度勾配の厳密な制御が要求されるＬＢＯ、ＬＮ、Ｌ
Ｔなどといった酸化物単結晶の育成における歩留り向上
に大きく貢献する。
【図１】図１は本発明の単結晶育成装置の一実施態様の
使用状態における炉内構成を示す模式図である。
使用状態における炉内構成を示す模式図である。
【図２】図２は同実施態様の育成初期における熱遮蔽体
の状態を示す模式図である。
の状態を示す模式図である。
【図３】図３は同実施態様の育成末期における熱遮蔽体
の状態を示す模式図である。
の状態を示す模式図である。
【図４】図４は同実施態様の熱遮蔽体の細部構造を示す
部分断面斜視図である。
部分断面斜視図である。
【図５】図５は実施例において得られた融液面からの距
離と温度勾配との関係を示すグラフである。
離と温度勾配との関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来の単結晶育成装置の一例の構成を示
す模式図。
す模式図。
【図７】図７は同従来例の育成末期における状態を示す
模式図。
模式図。
【図８】図８は単結晶育成装置の別の従来例の構成を示
す模式図。
す模式図。
【図９】図９は同従来例の育成末期における状態を示す
模式図。
模式図。
１…種結晶 ２…単結晶 ３ａ，３ｂ…開閉可能なブレードを有する熱遮蔽体 ４…融液 ５…白金製坩堝 ６…円筒状容器体 ７…耐火物粉末 ９…外側保温筒 １０…内側保温筒 １１…回転引上げシャフト ２１ａ、２１ｂ…リング ２２ａ、２２ｂ…ブレード
Claims (3)
- 【請求項１】 チョクラルスキー法により単結晶を育成
する装置であって、炉内における坩堝上方に、育成され
る単結晶を半径方向から囲繞しかつその囲繞平面におい
て開閉可能な熱遮蔽体を配したことを特徴とする単結晶
育成装置。 - 【請求項２】 炉内において、前記熱遮蔽体が単結晶の
育成軸方向に相互に離間して複数配置されているもので
ある請求項１に記載の単結晶育成装置。 - 【請求項３】 炉内において、前記熱遮蔽体が単結晶の
育成軸方向に相互に離間して２つ配置されているもので
ある請求項１に記載の単結晶育成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22507194A JPH0891980A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 単結晶育成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22507194A JPH0891980A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 単結晶育成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0891980A true JPH0891980A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16823576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22507194A Withdrawn JPH0891980A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | 単結晶育成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0891980A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US5942032A (en) * | 1997-08-01 | 1999-08-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly and method of growing vacancy rich single crystal silicon |
| US6197111B1 (en) | 1999-02-26 | 2001-03-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal puller |
| US6482263B1 (en) | 2000-10-06 | 2002-11-19 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal pulling apparatus |
| JP2011057470A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Mitsubishi Materials Techno Corp | 単結晶シリコンの製造装置及び単結晶シリコンの製造方法 |
| CN102011175A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 江苏华盛天龙光电设备股份有限公司 | 一种直拉式硅单晶生长炉用导流筒 |
| KR101446720B1 (ko) * | 2013-02-14 | 2014-10-06 | 주식회사 엘지실트론 | 단결정 잉곳 제조 장치 |
| WO2015030408A1 (ko) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 엘지실트론 주식회사 | 열차폐장치, 이를 포함하는 잉곳성장장치 및 이를 이용한 잉곳성장방법 |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP22507194A patent/JPH0891980A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5942032A (en) * | 1997-08-01 | 1999-08-24 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly and method of growing vacancy rich single crystal silicon |
| US5922127A (en) * | 1997-09-30 | 1999-07-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6053974A (en) * | 1997-09-30 | 2000-04-25 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield for crystal puller |
| US6197111B1 (en) | 1999-02-26 | 2001-03-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal puller |
| US6482263B1 (en) | 2000-10-06 | 2002-11-19 | Memc Electronic Materials, Inc. | Heat shield assembly for crystal pulling apparatus |
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| WO2015030408A1 (ko) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | 엘지실트론 주식회사 | 열차폐장치, 이를 포함하는 잉곳성장장치 및 이를 이용한 잉곳성장방법 |
| KR101530274B1 (ko) * | 2013-08-27 | 2015-06-23 | 주식회사 엘지실트론 | 잉곳성장장치 및 잉곳성장방법 |
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| JP2016529198A (ja) * | 2013-08-27 | 2016-09-23 | エルジー シルトロン インコーポレイテッド | 上側熱遮蔽体、これを含むインゴット成長装置及びこれを利用したインゴット成長方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011120 |