JP2009051679A - Device and method for growing single crystal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単結晶原料と種結晶との接触部分を加熱して該接触部分に溶融帯を形成し、単結晶を育成する単結晶育成装置、単結晶育成方法に関するものである。 The present invention relates to a single crystal growth apparatus and a single crystal growth method for growing a single crystal by heating a contact portion between a single crystal raw material and a seed crystal to form a melting zone in the contact portion.
バルク単結晶の育成方法として、チョクラルスキー法に代表される引き上げ法のほか、光加熱を用いる浮遊帯域(FZ:Floating Zone)溶融法、ブリッジマン法、フラックス法などがある。 In addition to the pulling method represented by the Czochralski method, there are a floating zone (FZ: Floating Zone) melting method using light heating, a Bridgman method, a flux method, and the like as a bulk single crystal growth method.
引き上げ法においては、12インチ規模のSiのインゴットの育成が工業的に実用化されている。しかし、高温で溶融する酸化物結晶の場合、坩堝の耐酸化性などにより、使用可能な坩堝材が限定される。また、坩堝からの不純物の混入が問題を引き起こすこともある。 In the pulling method, growing a 12-inch Si ingot is industrially put into practical use. However, in the case of an oxide crystal that melts at a high temperature, usable crucible materials are limited by the oxidation resistance of the crucible. Also, contamination by impurities from the crucible can cause problems.
浮遊帯域溶融法は、加熱方式として高周波や電子線を利用するものの他、酸化物結晶などの育成に広く利用されている集光加熱方式がある。この方式は、ハロゲンランプやクセノンランプを光源及び熱源とし、回転楕円面の反射鏡(1個または2個または4個)によりランプの光を焦点位置に集光し、焦点位置に設置された原料を高温にして溶融させる。 The floating zone melting method includes a heating method that uses a high frequency and an electron beam, and a condensing heating method that is widely used for growing oxide crystals and the like. This method uses a halogen lamp or a xenon lamp as a light source and a heat source, condenses the light of the lamp at the focal position by a spheroidal reflector (one, two, or four), and the raw material installed at the focal position Is melted at a high temperature.
浮遊帯域溶融法は、坩堝材が不要であり、意図しない不純物の混入を生じにくく、均一に不純物を添加することができ、雰囲気制御も簡単に行うことができるという利点を有する。 The floating zone melting method does not require a crucible material, has an advantage that unintended impurities are hardly mixed, impurities can be added uniformly, and the atmosphere can be easily controlled.
なお、本発明の関連ある従来技術として、浮遊帯域溶融法において、溶融した原料棒の先端部は、表面張力により保持されており、垂れ落ちないように制御する必要がある。このために、遮光板を設けることにより溶融帯の長さを抑え、溶融帯の体積を減らす方式がある(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。また、反射鏡を移動させることにより、温度分布を均一にする方式がある(例えば、特許文献4参照)。また、平板形状のフィラメントを使用することにより、温度分布を均一にする方式がある(例えば、特許文献5、特許文献6参照)。
As a related art related to the present invention, in the floating zone melting method, the tip portion of the melted raw material rod is held by the surface tension and must be controlled so as not to sag. For this purpose, there is a method of reducing the length of the melting zone by reducing the length of the melting zone by providing a light shielding plate (see, for example, Patent Literature 1,
また、浮遊帯域溶融法において、ハロゲンランプの代わりにレーザーを光源とする方式がある(例えば、特許文献7参照)。また、赤外線加熱の補助として、溶融帯にレーザーを照射する方式がある(例えば、特許文献8参照)。また、高純度で大径の単結晶を得るためのIII族酸化物系単結晶の製造方法がある(例えば、特許文献9参照)。
しかしながら、従来の光加熱方式の浮遊帯域溶融法により大型の単結晶を育成することは困難であった。従って、従来の浮遊帯域溶融法の用途は、直径数ミリの単結晶を育成して物性測定に利用するなど、研究用途に限定されていた。また、商業的には、直径1インチのTiO2単結晶(ルチル)が最大であった。 However, it has been difficult to grow a large single crystal by a conventional light heating type floating zone melting method. Therefore, the use of the conventional floating zone melting method has been limited to research use, such as growing a single crystal having a diameter of several millimeters and using it for measuring physical properties. Commercially, TiO 2 single crystal (rutile) having a diameter of 1 inch was the largest.
また、上述した加熱方法は、水平方向から光を導入して集光加熱するため、中心部へ向かう光は、溶融帯中を通過する間に吸収され、中心部に届かなくなる。従って、原料棒の中心部は溶けにくく、結晶の中心部は外周部より先に凝固することになる。このような、原料棒の未溶融の部分、及び結晶の中心部の凝固した部分は、芯と呼ばれている。 In addition, since the heating method described above introduces light from the horizontal direction and condenses and heats, the light traveling toward the center is absorbed while passing through the melting zone and does not reach the center. Therefore, the central portion of the raw material bar is hardly melted, and the central portion of the crystal is solidified before the outer peripheral portion. Such an unmelted portion of the raw material rod and a solidified portion at the center of the crystal are called a core.
図4は、従来の単結晶育成装置における芯の一例を示す断面図である。この図は、従来の単結晶育成装置における原料棒121、溶融帯131、単結晶132を示す。また、この図は、原料棒121及び単結晶132の回転軸を含む断面を示す。また、溶融帯131内部において、原料棒121の下に接した破線の三角形(円錐形の断面)は、原料棒121側の芯を示す。同様に、溶融帯131内部において、単結晶132の上に接した破線の三角形(円錐形の断面)は、単結晶132側の芯を示す。上下の芯が接触すると、原料棒121及び溶融帯131が不安定になるため、上下の芯の接触は、防ぐ必要がある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a core in a conventional single crystal growth apparatus. This figure shows a raw material rod 121, a
上下の芯の接触を防ぎ、芯を溶融させるために、加熱源の出力を増加させると、溶融帯の表面部分は、融点を超えても更に加熱され、蒸気圧の高い物質(例えば酸化ガリウムなど)は、蒸発が激しくなる。これにより、石英管が曇り、集光加熱ができなくなってしまう。 If the output of the heating source is increased in order to prevent contact between the upper and lower wicks and melt the wick, the surface portion of the melting zone is further heated even when the melting point is exceeded, and a substance with a high vapor pressure (such as gallium oxide) ) Evaporation becomes intense. As a result, the quartz tube becomes cloudy and cannot be condensed and heated.
また、溶融帯の外周部が融点よりも高温になると、表面張力の低下を招く。この状態で加熱源の出力が増加すると、溶融状態にある原料が増えて溶融帯が大きくなり、表面張力で支えられなくなる。 Moreover, when the outer peripheral part of a fusion zone becomes higher than melting | fusing point, the fall of surface tension will be caused. If the output of the heating source increases in this state, the raw material in the molten state increases, the molten zone becomes larger, and it cannot be supported by the surface tension.
以上のように、浮遊帯域溶融法により大型の単結晶を育成しようとすると、溶融帯が不安定になっていた。 As described above, when trying to grow a large single crystal by the floating zone melting method, the melting zone was unstable.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、大型の単結晶の育成を容易にする単結晶育成装置、単結晶育成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a single crystal growth apparatus and a single crystal growth method that facilitate the growth of a large single crystal.
上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、単結晶原料と種結晶との接触部分を加熱して該接触部分に溶融帯を形成し、単結晶を育成する単結晶育成装置であって、前記種結晶を保持することができる種結晶保持部と、エネルギー伝送路を有する単結晶原料を前記種結晶に対して接触可能に保持することができる原料保持部と、前記溶融帯へ第1の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する第1加熱部と、前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第1の加熱用エネルギーと異なる第2の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する第2加熱部とを備える。 In order to solve the above-described problems, one embodiment of the present invention is a single crystal growth apparatus for growing a single crystal by heating a contact portion between a single crystal raw material and a seed crystal to form a melting zone at the contact portion. A seed crystal holding part capable of holding the seed crystal, a raw material holding part capable of holding a single crystal raw material having an energy transmission path in contact with the seed crystal, and A first heating unit that heats the melting zone by irradiating one heating energy; and a second heating energy different from the first heating energy to the melting zone through an energy transmission path in the single crystal raw material. And a second heating unit that heats the melting zone.
また、本発明の一態様は、単結晶原料と種結晶との接触部分を加熱して該接触部分に溶融帯を形成し、単結晶を育成する単結晶育成方法であって、前記種結晶を保持すると共に、エネルギー伝送路を有する単結晶原料を前記種結晶に対して接触可能に保持し、前記溶融帯へ第1の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱すると共に、前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第1の加熱用エネルギーと異なる第2の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する。 Another embodiment of the present invention is a single crystal growing method for growing a single crystal by heating a contact portion between a single crystal raw material and a seed crystal to form a melting zone at the contact portion, And holding the single crystal raw material having an energy transmission path so as to be in contact with the seed crystal, irradiating the melting zone with a first heating energy, and heating the melting zone. The melting zone is heated by irradiating the melting zone with a second heating energy different from the first heating energy through an energy transmission path in the crystal raw material.
本発明によれば、大型の単結晶の育成を容易にする。 According to the present invention, it is easy to grow a large single crystal.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施の形態においては、浮遊帯域溶融法を用いて単結晶の育成を行う単結晶育成装置について説明する。 In the present embodiment, a single crystal growth apparatus for growing a single crystal using a floating zone melting method will be described.
まず、本実施の形態に係る単結晶育成装置の構成について説明する。 First, the configuration of the single crystal growth apparatus according to the present embodiment will be described.
図1は、本実施の形態に係る単結晶育成装置の構成の一例を示す断面図である。この単結晶育成装置は、上軸シャフト11、下軸シャフト12、石英管13、雰囲気ガス流入口14、雰囲気ガス流出口15、楕円鏡16、ハロゲンランプ17、高融点金属線18、種結晶ホルダー19、レーザー光源41、光ファイバー42、窓材43、上軸シャフト駆動部45、下軸シャフト駆動部46、制御部47を備える。また、この図は、上軸シャフト11及び下軸シャフト12の回転軸を含む断面を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the single crystal growth apparatus according to the present embodiment. This single crystal growing apparatus includes an
更に、単結晶育成時において、単結晶育成装置には、原料棒21、種結晶22が設置され、原料棒21と種結晶22の間に、溶融帯31及び単結晶32が形成される。
Further, at the time of single crystal growth, the
本実施の形態に係る原料棒21は、中空状である。ここで、原料棒21の製造方法についてβ−Ga2O3単結晶育成用の原料棒製作の一例を示し、説明する。
The
まず、緻密質のアルミナ製セラミックス(SSA−Sなど)でできたタンマン管(内径X、長さY)に、空気を押し出しながら原料のβ−Ga2O3粉末を詰めると共に、Xより小さいZを外径とする保護管をタンマン管の中心に挿入する。ここで、例えば、Xは17mm、Yは100mm、Zは6mmである。次に、タンマン管から保護管を引き抜くことにより、タンマン管内に管状となった原料が残る。次に、電気炉において原料を焼結することにより、管状の原料棒21が製造される。
First, a Tamman tube (inner diameter X, length Y) made of dense alumina ceramics (such as SSA-S) is filled with raw material β-Ga 2 O 3 powder while extruding air, and Z smaller than X Insert a protective tube with the outside diameter into the center of the Tamman tube. Here, for example, X is 17 mm, Y is 100 mm, and Z is 6 mm. Next, by pulling out the protective tube from the Tamman tube, the tubular raw material remains in the Tamman tube. Next, the
なお、原料棒21は、上端が開いていて下端が閉じている形状であっても良い。例えば、上述した管状の原料棒21の下端を、浮遊帯域溶融法により溶融して閉じても良い。また、タンマン管や保護管でなく専用の型を製作し、プレスにより型をとったものを原料棒21として用いても良い。また、複数の原料棒を束ね、その束の中心に空間を有するものを、原料棒21として用いても良い。
The
種結晶22は、<100>または<010>または<001>方向に結晶成長するように種結晶ホルダー19に取り付けるのが良い。特に、(100)面は、劈開面であり、<010>、<001>方向に結晶成長を行うと、結晶表面に(100)面の平坦面が現れ、結晶の断面が扁平になる。<100>方向に結晶成長させると扁平率が他の方位に比べ最も小さくなるので、溶融帯を均一に加熱して大型単結晶を得るためには<100>方向が最も好ましい。
The
制御部47は、上軸シャフト駆動部45、下軸シャフト駆動部46、レーザー光源41、ハロゲンランプ17を制御する。制御部47は、ユーザによる操作に従って各部の制御を行っても良いし、予め設定されたスケジュールに従って各部の制御を行っても良い。上軸シャフト駆動部45は、制御部47からの指示に従って、上軸シャフト11を回転させたり、上軸シャフト11を上下に移動させたりする。同様に、下軸シャフト駆動部46は、制御部47からの指示に従って、下軸シャフト12を回転させたり、下軸シャフト12を上下に移動させたりする。
The control unit 47 controls the upper
上軸シャフト11の下端には、原料棒21が懸垂するための高融点金属線18が設けられている。高融点金属線18は、例えばPtで構成される。下軸シャフト12の上端には、種結晶22を保持するための種結晶ホルダー19が設けられている。上軸シャフト11、原料棒21、種結晶22、下軸シャフト12は、共通の軸を中心として回転することができる。
A
また、上軸シャフト11の軸上には、光ファイバー42が設けられている。また、光ファイバー42の下端には、窓材43が設けられている。窓材43は、石英ガラスやサファイアガラスなどであり、光ファイバー42からのレーザー光を透過させると共に上軸シャフト11と石英菅13を隔てるものである。従って、レーザー光源41により発生されたレーザー光は、上軸シャフト11の軸上の光ファイバー42、窓材43を通って原料棒21内へ導かれる。更に、このレーザー光は、図1中の原料棒21内の破線の矢印に示されるように原料棒21の軸上の空間を通り、遮蔽されること無く溶融帯31へ導かれる。なお、上軸シャフト11内にレーザー光源41が備えられ、光ファイバー42を用いずにレーザー光を下方へ照射しても良いし、光ファイバー42の代わりにミラーを用いてレーザー光を原料棒21内へ導入し溶融帯31に照射しても良い。また、窓材43にレンズを組み合わせ、このレンズが、溶融帯31におけるレーザー光の光束を原料棒21の中空部の径と同程度に広げるようにするとなお良い。
An
本実施の形態において、ハロゲンランプ17と楕円鏡16は、2組設けられる。楕円鏡16は、回転楕円面を有する反射鏡である。楕円鏡16の一方の焦点はハロゲンランプ17の位置であり、もう一方の焦点は溶融帯31の位置である。ハロゲンランプ17は、楕円鏡16の一方の焦点に設置される。図1中のハロゲンランプ17から出ている破線の矢印に示されるように、ハロゲンランプ17により発生されたハロゲンランプ光は、楕円鏡16により反射され、溶融帯31に集められる。ハロゲンランプ17の位置は、溶融帯31の形状に基づいて調整されても良い。
In the present embodiment, two sets of
雰囲気ガスは、雰囲気ガス流入口14から石英管13内へ流入し、雰囲気ガス流出口15から石英管13外へ流出する。雰囲気ガスは、例えば加圧した乾燥空気である。
The atmospheric gas flows into the
単結晶育成時、原料棒21は、高融点金属線18により上軸シャフト11から吊り下げられる。種結晶22は、種結晶ホルダー19により下軸シャフト12に固定される。
During single crystal growth, the
次に、本実施の形態に係る単結晶育成装置の動作について説明する。 Next, the operation of the single crystal growth apparatus according to the present embodiment will be described.
図2は、本実施の形態に係る単結晶育成装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部47は、上軸シャフト11及び下軸シャフト12を上または下へ移動させ、原料棒21の下端及び種結晶22の上端を楕円鏡16の焦点付近へ移動させる(S11)。次に、制御部47は、上軸シャフト11及び下軸シャフト12を互いに逆方向へ回転させ、ハロゲンランプ17光を集光加熱し、徐々にハロゲンランプ17の出力を増加させる(S12)。この処理により、楕円鏡16の焦点付近が昇温される。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the single crystal growth apparatus according to the present embodiment. First, the control unit 47 moves the
次に、原料棒21と種結晶22が溶融した後、制御部47は、上軸シャフト11及び下軸シャフト12を上または下へ移動させ、原料棒21と種結晶22とを接触させる(S13)。次に、溶融帯31が安定した後、制御部47は、上軸シャフト11及び下軸シャフト12を下降させる(S14)。この処理により、結晶成長が開始される。
Next, after the
次に、制御部47は、必要に応じてネッキングを行う(S15)。ネッキングとは、一旦結晶を細くすることにより、結晶方位を揃え、その後育成される結晶の品質を向上させる処理である。次に、ハロゲンランプ17の出力を適切に増加させつつ、上軸シャフト11の下降速度を適切に制御し、徐々に単結晶32の径を大きくする(S16)。
Next, the control unit 47 performs necking as necessary (S15). Necking is a process in which the crystal orientation is aligned by narrowing the crystal once, and the quality of the crystal grown thereafter is improved. Next, while appropriately increasing the output of the
次に、制御部47は、溶融帯31の垂れが発生する前、且つ単結晶32の中心の凝固部が原料棒21に接触する前に、レーザー光源41の出力を増加させ、レーザー光を溶融帯31へ入射させる(S21)。この処理により、単結晶を大型化することができる。
Next, the controller 47 increases the output of the
図3は、本実施の形態に係る単結晶育成装置における芯の一例を示す断面図である。この図は、図1における原料棒21、溶融帯31、単結晶32の部分を示す。また、溶融帯31内部において、原料棒21の下に接した2つの破線の三角形は、原料棒21側の芯を示す。同様に、溶融帯31内部において、単結晶32の上に接した破線の三角形は、単結晶32側の芯を示す。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a core in the single crystal growing apparatus according to the present embodiment. This figure shows the part of the
従来のように、側面からのハロゲンランプ光だけで溶融帯31を加熱する場合、表面からの距離が遠い中心軸(回転軸)付近の加熱は困難であったが、本実施の形態によれば、処理S21により、原料棒31の下部において中心軸付近が加熱されるため、芯を溶融しやすい。従って、図4における原料棒121側の芯と比較すると、原料棒21側の芯の高さが低くなる。
As in the prior art, when the
次に、原料棒21が残り少なくなると、制御部47は、上軸シャフト11の下降速度を減少させる(S22)。この処理により、溶融帯31の体積を減少させ、単結晶32の上部の径を小さくする。次に、制御部47は、レーザー光源41及びハロゲンランプ17の出力を減少させる(S23)。次に、制御部47は、原料棒21と単結晶32を切り離し(S24)、このフローは終了する。
Next, when the remaining amount of raw material bars 21 is reduced, the control unit 47 decreases the lowering speed of the upper shaft 11 (S22). By this process, the volume of the
従来、芯の接触を防ぐために溶融帯の高さを大きくすると、溶融帯を表面張力で支えられなくなり溶融帯が垂れ落ちていたが、本実施の形態によれば、レーザー光で原料棒の下端を加熱することにより、原料棒側の芯を小さくすることができ、これにより溶融帯の高さを狭めることができる。また、溶融帯の量が抑えられることにより、単結晶を大型化しても溶融帯が垂れ落ちにくくなる。 Conventionally, when the height of the melting zone is increased in order to prevent the contact of the core, the melting zone cannot be supported by the surface tension and the melting zone has dripped, but according to the present embodiment, the lower end of the raw material rod is irradiated with laser light. By heating the core, the core on the raw material rod side can be made smaller, and thereby the height of the melting zone can be reduced. In addition, since the amount of the melt zone is suppressed, the melt zone is less likely to sag even when the single crystal is enlarged.
また、従来、芯の接触を防ぐためにハロゲンランプ出力を増加させ、その結果、溶融帯表面が過加熱となって蒸発が激しくなり石英管が曇る現象があったが、本実施の形態によれば、レーザー光による加熱で芯を小さくすることにより、ハロゲンランプ光を抑えて溶融帯表面の過加熱を防ぐことができる。また、石英管の曇りが抑制されるため、ハロゲンランプ光のエネルギー投入効率を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、原料棒が中空であることから溶融帯と接触する原料棒の面積が小さくなり、溶融帯から原料棒への熱伝導による熱の損失が抑えられる。 Conventionally, the halogen lamp output is increased to prevent the contact of the core, and as a result, the surface of the melting zone is overheated and the evaporation becomes intense and the quartz tube becomes cloudy. By reducing the core by heating with laser light, it is possible to suppress halogen lamp light and prevent overheating of the melt zone surface. Further, since the fogging of the quartz tube is suppressed, the energy input efficiency of the halogen lamp light can be improved. Further, according to the present embodiment, since the raw material rod is hollow, the area of the raw material rod in contact with the melting zone is reduced, and heat loss due to heat conduction from the melting zone to the raw material rod is suppressed.
また、従来、原料が気化・分解することで溶融帯中にバブルが発生し、徐々に大きくなったバブルが弾ける時など、溶融帯31を不安定にし、結晶成長を困難にしていた。本実施の形態によれば、溶融帯31で発生するガスが原料棒内の空間へ抜けることにより、溶融帯31の不安定化を抑制することができる。
Further, conventionally, when the raw material is vaporized and decomposed, bubbles are generated in the melting zone, and when the gradually increasing bubbles are blown, the
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications, various improvements, alternatives and modifications belonging to the equivalent scope of the claims are all within the scope of the present invention.
なお、単結晶原料は、実施の形態における原料棒に対応する。また、原料保持部は、実施の形態における上軸シャフト、高融点金属線に対応する。また、原料保持部におけるエネルギー伝送路は、実施の形態における光ファイバー、窓材に対応する。また、種結晶保持部は、実施の形態における下軸シャフト及び種結晶ホルダーに対応する。また、第1加熱部は、実施の形態におけるハロゲンランプ及び楕円鏡に対応する。また、第2加熱部は、実施の形態におけるレーザー光源に対応する。また、第1の加熱用エネルギーは、実施の形態におけるハロゲンランプ光に対応する。また、第2の加熱用エネルギーは、実施の形態におけるレーザー光に対応する。 The single crystal raw material corresponds to the raw material rod in the embodiment. Moreover, the raw material holding | maintenance part respond | corresponds to the upper shaft shaft and refractory metal wire in embodiment. The energy transmission path in the raw material holding unit corresponds to the optical fiber and window material in the embodiment. The seed crystal holding unit corresponds to the lower shaft and the seed crystal holder in the embodiment. The first heating unit corresponds to the halogen lamp and the elliptical mirror in the embodiment. The second heating unit corresponds to the laser light source in the embodiment. The first heating energy corresponds to the halogen lamp light in the embodiment. The second heating energy corresponds to the laser light in the embodiment.
11 上軸シャフト、12 下軸シャフト、13 石英管、14 雰囲気ガス流入口、15 雰囲気ガス流出口、16 楕円鏡、17 ハロゲンランプ、18 高融点金属線、19 種結晶ホルダー、21 原料棒、22 種結晶、31 溶融帯、32 単結晶、41 レーザー光源、42 光ファイバー、43 窓材、45 上軸シャフト駆動部、46 下軸シャフト駆動部、47 制御部。 11 Upper shaft, 12 Lower shaft, 13 Quartz tube, 14 Atmospheric gas inlet, 15 Atmospheric gas outlet, 16 Elliptical mirror, 17 Halogen lamp, 18 High melting point metal wire, 19 Seed crystal holder, 21 Raw material rod, 22 Seed crystal, 31 melting zone, 32 single crystal, 41 laser light source, 42 optical fiber, 43 window material, 45 upper shaft drive unit, 46 lower shaft drive unit, 47 control unit.
Claims (20)
前記種結晶を保持することができる種結晶保持部と、
エネルギー伝送路を有する単結晶原料を前記種結晶に対して接触可能に保持することができる原料保持部と、
前記溶融帯へ第1の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する第1加熱部と、
前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第1の加熱用エネルギーと異なる第2の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する第2加熱部と、
を備える単結晶育成装置。 A single crystal growing apparatus for heating a contact portion between a single crystal raw material and a seed crystal to form a melting zone at the contact portion and growing the single crystal,
A seed crystal holding part capable of holding the seed crystal;
A raw material holding part capable of holding a single crystal raw material having an energy transmission path in contact with the seed crystal;
A first heating unit for heating the melting zone by irradiating the melting zone with a first heating energy;
A second heating unit that heats the melting zone by irradiating the melting zone with a second heating energy different from the first heating energy through an energy transmission path in the single crystal raw material;
A single crystal growing apparatus.
前記単結晶原料は、中空状であり、
前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路は、前記単結晶原料における中空部である単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 1,
The single crystal raw material is hollow,
The energy transmission path in the said single crystal raw material is a single crystal growth apparatus which is a hollow part in the said single crystal raw material.
前記単結晶原料は、両端が開いた管である単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 2,
The single crystal growing apparatus is a single crystal growth apparatus in which the single crystal raw material is a tube having both ends open.
前記単結晶原料は、一端が閉じ他端が開口である管であり、
前記第2の加熱用エネルギーは、前記開口から前記単結晶原料内へ入射する単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 2,
The single crystal raw material is a tube having one end closed and the other end open.
The apparatus for growing a single crystal, wherein the second heating energy enters the single crystal raw material from the opening.
前記エネルギー伝送路は、光の伝送路であり、
前記第2の加熱用エネルギーは、レーザー光である単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The energy transmission path is an optical transmission path,
The single crystal growing apparatus, wherein the second heating energy is laser light.
前記原料保持部は、エネルギー伝送路を有し、
前記第2加熱部は、前記原料保持部におけるエネルギー伝送路及び前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第2の加熱用エネルギーを照射する単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The raw material holding part has an energy transmission path,
The second heating unit is an apparatus for growing a single crystal that irradiates the melting zone with the second heating energy through an energy transmission path in the raw material holding unit and an energy transmission path in the single crystal raw material.
前記原料保持部におけるエネルギー伝送路は、光ファイバーである単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 6,
The energy transmission path in the raw material holding unit is a single crystal growing apparatus that is an optical fiber.
前記種結晶保持部及び前記原料保持部は、共通の回転軸を中心として回転することができる単結晶育成装置。 In the single crystal growing apparatus according to claim 6 or 7,
The seed crystal holding unit and the raw material holding unit are single crystal growing apparatuses that can rotate around a common rotation axis.
前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路は、前記回転軸上に設けられる単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 8,
An energy transmission path in the single crystal raw material is a single crystal growth apparatus provided on the rotating shaft.
前記原料保持部におけるエネルギー伝送路は、前記回転軸上に設けられる単結晶育成装置。 In the single crystal growth apparatus according to claim 9,
The energy transmission path in the raw material holding unit is a single crystal growing apparatus provided on the rotating shaft.
前記種結晶を保持すると共に、エネルギー伝送路を有する単結晶原料を前記種結晶に対して接触可能に保持し、
前記溶融帯へ第1の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱すると共に、前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第1の加熱用エネルギーと異なる第2の加熱用エネルギーを照射することにより前記溶融帯を加熱する
単結晶育成方法。 A method of growing a single crystal by heating a contact portion between a single crystal raw material and a seed crystal to form a melting zone in the contact portion, and growing a single crystal,
Holding the seed crystal and holding a single crystal raw material having an energy transmission path in contact with the seed crystal,
The melting zone is heated by irradiating the melting zone with a first heating energy, and the second heating zone is different from the first heating energy to the melting zone through an energy transmission path in the single crystal raw material. A method for growing a single crystal, wherein the melting zone is heated by irradiating energy.
前記単結晶原料は、中空状であり、
前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路は、前記単結晶原料における中空部である単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 11,
The single crystal raw material is hollow,
The energy transmission path in the said single crystal raw material is a single crystal growth method which is a hollow part in the said single crystal raw material.
前記単結晶原料は、両端が開いた管である単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 12,
The method for growing a single crystal, wherein the single crystal raw material is a tube having both ends open.
前記単結晶原料は、一端が閉じ他端が開口である管であり、
前記第2の加熱用エネルギーは、前記開口から前記単結晶原料内へ入射する単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 12,
The single crystal raw material is a tube having one end closed and the other end open.
The method for growing a single crystal, wherein the second heating energy is incident on the single crystal raw material from the opening.
前記エネルギー伝送路は、光の伝送路であり、
前記第2の加熱用エネルギーは、レーザー光である単結晶育成方法。 In the method for growing a single crystal according to any one of claims 11 to 14,
The energy transmission path is an optical transmission path,
The method for growing a single crystal, wherein the second heating energy is laser light.
前記単結晶原料を保持する原料保持部は、エネルギー伝送路を有し、
前記原料保持部におけるエネルギー伝送路及び前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路を通じて前記溶融帯へ前記第2の加熱用エネルギーを照射する単結晶育成方法。 In the method for growing a single crystal according to any one of claims 11 to 15,
The raw material holding part for holding the single crystal raw material has an energy transmission path,
A single crystal growing method in which the second heating energy is irradiated to the melting zone through an energy transmission path in the raw material holding part and an energy transmission path in the single crystal raw material.
前記原料保持部におけるエネルギー伝送路は、光ファイバーである単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 16,
The energy transmission path in the raw material holding part is a single crystal growing method in which an optical fiber is used.
前記種結晶及び前記単結晶原料を、共通の回転軸を中心として回転させる単結晶育成方法。 In the method for growing a single crystal according to claim 16 or claim 17,
A single crystal growth method in which the seed crystal and the single crystal raw material are rotated about a common rotation axis.
前記単結晶原料におけるエネルギー伝送路は、前記回転軸上に設けられる単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 18,
An energy transmission path in the single crystal raw material is a single crystal growth method provided on the rotating shaft.
前記原料保持部におけるエネルギー伝送路は、前記回転軸上に設けられる単結晶育成方法。 The method for growing a single crystal according to claim 19,
The energy transmission path in the raw material holding part is a single crystal growing method provided on the rotating shaft.
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