JPH0247434B2 - Sekigaisenshukokanetsutanketsushoseizosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は赤外線集光加熱単結晶製造装置（以下
FZ装置と略記）に関し、特に結晶育成を自動制
御するFZ装置の改良に関するものである。

〔従来技術〕

従来、FZ装置において、自動制御は殆んど行
なわれておらず、ラインセンサあるいはエリアセ
ンサ等の光学センサを用いた製造方法が提唱され
ているのみである。

この場合育成結晶からの光信号と、背景の迷光
とを分離する為、回転楕円面鏡の一部を無反射状
態とすることが必要条件とされている。

但しこの場合、ランプの焦点が明確に定まらず
パワーのロス、ランプ寿命の問題となる。

〔目的〕

本発明は以上の問題点を解決するもので、その
目的とするところは、長時間（10時間以上）安定
して結晶育成を行なうと同時に、ランプの焦点合
せを容易に行ない、パワーロスの防止、及びラン
プの長寿命化をはかることにある。

〔概要〕

本発明のFZ装置は、ラインセンサあるいはエ
リアセンサ等の光学センサを用いて、溶融帯の直
径、高さ、外形形状等を測定し、これをランプパ
ワー、あるいは溶融帯の高さにフイードバツクす
るものである。

第１図に従来のFZ装置の概要を示す。

ここで１は回転楕円面鏡、２はハロゲンラン
プ、３は石英管、４はガス導入口、５はガス排出
口、６は原料棒、７は種結晶、８は溶融帯、９は
上部シヤフト、１０は下部シヤフト、１１はレン
ズ（含プリズム、フイルター）、１２はスクリー
ンである。

上部シヤフト９に、原料棒６をセツトし、下部
シヤフト１０に種結晶７をセツトする。

ハロゲンランプ２のパワーを上げ、回転楕円面
鏡１により該ハロゲンランプの光を、石英管３の
中央部に集光する。この時ガス導入口４から雰囲
気ガスを導入し、ガス排出口５から雰囲気ガスを
排出する。

集光部において、原料棒６の先端と、種結晶７
の先端とを溶融接触させて、溶融帯８を形成す
る。この時上部シヤフト９及び下部シヤフト１０
は、同方向ないしは逆方向に回転させ、上下のシ
ヤフトが同時に下方へ移動することにより、結晶
が育成され、レンズ１１を経てスクリーン１２上
へ写し出された画像を観察しながら、ランプパワ
ーの制御及びギヤツプ調整を行なう。

第２図に本発明の自動制御システムのブロツク
図を示す。

ここで２１は光学系、２２はセンサ部、２３は
AD変換器、２４はコントローラ部、２５は表示
部、２６はキー入力部、２７はプリンター部、２
８はギヤツプ調整部、２９はDA変換器、３０は
ランプパワーコントロール部である。

溶融帯の像は光学系２１を経て、センサ部２２
に到達し、AD変換器２３を経てコントローラ部
２４で演算処理される。処理された信号は、DA
変換器２９を経て、ランプパワーコントロール部
３０でランプパワーを調節し、溶融帯の温度を制
御する。あるいはギヤツプ調整部２８で融液の高
さを調節する。

一方キー入力部２６は、各種定数を予めインプ
ツトし、その後も必要に応じて随時変更を行な
う。表示部２５はその時のランプパワー、測定径
等の表示を行ない、プリンター部２７は所定の時
間毎にランプパワー、測定径、溶融帯の高さ等を
プリントアウトする。

結晶育成を自動制御する場合、回転楕円面鏡の
一部を無反射状態とすることが必要条件である。
即ち、第３図にスクリーン上の映像の例を示す
が、従来のFZ装置では、原料棒３１、育成結晶
３２、溶融帯３３の他に、ランプのフイラメント
像３４が観察され、溶融帯の信号が十分に得られ
ない。そこで、ランプのフイラメント像を消去す
る為、第４図に示す如く、集光装置枠部すなわち
回転楕円面鏡４１の内部で、集光装置枠部のほぼ
中心に配置された溶融帯部すなわち石英管４４
と、集光装置枠部に設けられたフローテイングゾ
ーン監視のための光学部すなわちレンズ４５とを
結ぶ延長線上で、光学部の反射側の集光装置枠部
に反射防止板４３を設けている。この反射防止板
４３により、ハロゲンランプ４２の像を消去し、
溶融帯の信号レベルを得ている。

しかし、ハロゲンランプの焦点を合わせること
は、省エネルギーあるいはランプの寿命の点から
も重要な条件であり、その改善策が望まれてい
る。

〔実施例〕

以下、本発明について、実施例に基づき詳細に
説明する。

〔実施例 １〕 反射状態は従来のFZ装置のまま、回転楕円面
鏡（金メツキ面）を使用し、その上に反射防止板
を設ける方式。

第５図に回転楕円面鏡の平面図を示す。

ここで５１は回転楕円面鏡、５２は下地基板、
５３は反射防止板である。

反射防止板としては、できる限に反射率が低
く、しかも黒色の素材が要求され、例えば、反射
防止板を鉄系の材料で作製し、黒染め、あるいは
艶消しの黒色琺瑯仕上げを施す方法。

又、反射防止板を金属材料で作製し、その表面
に黒色のセラミツクを溶射する、あるいはセラミ
ツクの表面にカーボンペーストを焼き付けた基板
を挿入する方法。

反射防止板を直接、黒色のセラミツク、グラフ
アイトを作製する方法等が挙げられる。

これらは、いずれも回転楕円面鏡にネジ穴を設
け、下地基板及び反射防止板をネジ止めする。

〔実施例 ２〕 反射状態、無反射状態とも下地基板を作製し、
回転楕円面鏡の後部にいずれかをセツトする方
式。

第６図に回転楕円面鏡を第５図のＡ−A′に沿
つて開いた正面部を示す。

ここで６１は回転楕円面鏡、６２は下地基板で
ある。下地基板６２は予め設けられた溝に横から
挿入する方法である。

反射状態の下地基板は回転楕円面鏡と同材質、
同等の表面仕上げとし、無反射状態は実施例１と
同様の素材を使用する。

〔効果〕

以上述べたように、本発明によれば光学部と溶
融帯部との延長線上で且つ光学部の反射側の集光
装置枠部に取外し可能である反射防止板を設ける
ことにより、 熱源としてのランプのフイラメント像が全く観
察されず、フローテイングの信号レベルを的確に
フイールドバツクでき、長時間安定した単結晶の
育成が可能である。

また、必要に応じて反射防止板は何時でも取外
すことができるので、装置の性能は何等損なうこ
となく使用可能である。

しかも反射状態が簡便に得られる為、ランプ交
換時の焦点合せが容易となり、ランプの長寿命化
及びパワーのロス防止に大きな効果を有する。

従つて、ルビー、サフアイア、アレキサンドラ
イト等の宝石用単結晶は勿論、YIG、YAG、
GGG等の工業用単結晶の育成にも大きく貢献す
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のFZ装置の概要を示す。第２図
は本発明の自動制御システムのブロツク図を示
す。第３図はスクリーン上の映像の例を示す図。
第４図は回転楕円面鏡の平面図を示す。第５図は
本発明の実施例を示す回転楕円面鏡の平面図を示
す。第６図は本発明の実施例を示す回転楕円面鏡
を第５図のＡ−A′に沿つて開いた正面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハロゲンランプ等の高温の光源から発する光
   を、反射鏡又はレンズを用いて集光し、該集光部
   において、原料棒を溶融して前記原料棒と前記原
   料棒の下方に相対向して配置された種結晶とを結
   合してフローテイングゾーンを形成し、前記フロ
   ーテイングゾーンを一定速度で原料棒側に移動す
   ることにより、前記種結晶上に結晶を析出させる
   赤外線集光加熱単結晶製造装置において、 前記赤外線集光加熱単結晶製造装置は、反射鏡
   を有する集光装置枠部と、前記集光装置枠部のほ
   ぼ中心に設けられた溶融帯部と、前記溶融帯部内
   に形成される前記フローテイングゾーンを監視す
   るための前記集光装置枠部に設けられた光学部
   と、前記溶融帯部と前記光学部とを結ぶ延長線上
   で且つ前記光学部の反対側の前記集光装置枠部に
   設けられた下地基板と、前記下地基板上に取外し
   可能に取付られた反射防止板とを有することを特
   徴とする赤外線集光加熱単結晶製造装置。