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JP2010241646A - Single crystal pulling device - Google Patents

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JP2010241646A
JP2010241646A JP2009092926A JP2009092926A JP2010241646A JP 2010241646 A JP2010241646 A JP 2010241646A JP 2009092926 A JP2009092926 A JP 2009092926A JP 2009092926 A JP2009092926 A JP 2009092926A JP 2010241646 A JP2010241646 A JP 2010241646A
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crucible
coil
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Akira Onodera
晃 小野寺
Kazushige Toda
一重 遠田
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

【課題】複数の単結晶を同時育成可能な引下げ装置を提供する。
【解決手段】所定の中心軸周りに等配された複数の引下げ用の坩堝11と、坩堝11各々を巻回す複数の加熱コイル部17a、17b、17cと、を有する構成とし、加熱コイル部17a、17b、17cを各コイル部17a、17b、17cの軸心に対して同一方向に電流が流れるように各々直列に接続し、単一の電力導入端21より複数の加熱コイル部17a、17b、17cを有する回路に電力を投入する。
【選択図】図1
A pulling apparatus capable of simultaneously growing a plurality of single crystals is provided.
A plurality of pulling-down crucibles 11 equally distributed around a predetermined central axis, and a plurality of heating coil parts 17a, 17b, 17c around which each of the crucibles 11 is wound, and a heating coil part 17a , 17b, 17c are connected in series so that current flows in the same direction with respect to the axis of each of the coil portions 17a, 17b, 17c, and a plurality of heating coil portions 17a, 17b, Power is applied to the circuit having 17c.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、所謂レーザ用光学素子、非線形光学素子、医療用シンチレータ、圧電素子、超磁歪素子、等に用いられる、酸化物、フッ化物、金属合金等の単結晶を製造する装置に関する。より詳細には、坩堝下端に設けられた孔より原材料融液を引き出しつつ所望の結晶材料を得る引下げ法、特に、ファイバー状単結晶を得る所謂マイクロ引下げ(μ-pD)法と称呼される単結晶製造方法に対応可能であって、複数の単結晶の引下げを同時可能とする単結晶引下げ装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for producing single crystals such as oxides, fluorides, and metal alloys used for so-called laser optical elements, nonlinear optical elements, medical scintillators, piezoelectric elements, giant magnetostrictive elements, and the like. More specifically, a pulling method for obtaining a desired crystal material while drawing a raw material melt from a hole provided at the lower end of the crucible, particularly a so-called micro pulling (μ-pD) method for obtaining a fiber-like single crystal. The present invention relates to a single crystal pulling apparatus that can cope with a crystal manufacturing method and simultaneously pull down a plurality of single crystals.

加熱溶融された原材料を保持する坩堝の下端部に引き出し孔を形成し、当該孔から漏出する原材料融液に対して結晶核(以降シードと称する。)を接触させ、孔からの原材料の漏出に伴って該シードを引下げることにより、該シードを核として成長する単結晶を得る、所謂引下げ法が知られている。当該方法により得られる単結晶は、従来から知られるCZ法に代表される所謂引き上げ法等により得られる単結晶の結晶径と比較して得られる結晶の径はより小さくなる。しかし、結晶成長に要する時間が短く、且つCZ法と比較して安価に結晶性に優れた単結晶が得られる方法であるとして、現在実際の製造装置としてのハード面での改変、及び各種単結晶への適用の検討が為されている。   A pull-out hole is formed in the lower end of the crucible holding the heated and melted raw material, crystal nuclei (hereinafter referred to as seeds) are brought into contact with the raw material melt leaked from the hole, and leakage of the raw material from the hole is caused. A so-called reduction method is known in which a single crystal that grows with the seed as a nucleus is obtained by lowering the seed. A single crystal obtained by this method has a smaller crystal diameter than that of a single crystal obtained by a so-called pulling method represented by a conventionally known CZ method. However, as a method for obtaining a single crystal having a short time required for crystal growth and excellent in crystallinity at a low cost as compared with the CZ method, it is necessary to modify the actual manufacturing equipment in terms of hardware and various single units. Application to crystals has been studied.

当該引下げ法において、より結晶性が高いファイバー状の結晶が得られ且つ結晶の成長速度を高く保てる方法として、上述した所謂マイクロ引下げ法(特許文献1参照)が存在する。当該方法を用いて、アルミナ、カルシアといった酸化物単結晶等の製造条件が検討されている。特許文献1に開示される単結晶引下げ装置では、坩堝の周囲に巻回されたコイルに高周波電力を印加し、当該高周波電力によって坩堝−コイル間に配置された発熱体或いは坩堝本体を発熱させ、坩堝内部の原材料融液を溶解している。また、坩堝下部に導電性材料からなる筒状の所謂アフターヒータを配置し、当該アフターヒータも発熱させることによって坩堝から引下げられる原材料融液内での温度勾配の大きさ等を制御し、好適な結晶育成条件を得ている。   In the pulling method, there is the above-described so-called micro pulling method (see Patent Document 1) as a method for obtaining a fiber crystal having higher crystallinity and maintaining a high crystal growth rate. Using this method, production conditions for oxide single crystals such as alumina and calcia have been studied. In the single crystal pulling device disclosed in Patent Document 1, high frequency power is applied to a coil wound around the crucible, and the heating element or the crucible body disposed between the crucible and the coil is heated by the high frequency power, The raw material melt inside the crucible is dissolved. Also, a cylindrical so-called after-heater made of a conductive material is disposed at the lower part of the crucible, and by controlling the magnitude of the temperature gradient in the raw material melt that is pulled down from the crucible by causing the after-heater to generate heat, Crystal growth conditions are obtained.

特開2006−347789号公報JP 2006-347789 A

上述したマイクロ引下げ法においては、種々の材料を用いて棒状の単結晶の製造が一般的に行われている。しかし、実際の製造工程では、坩堝に対する原材料の充填、坩堝の装置への取り付け、必要に応じた装置内部の排気と所定の気体の導入、原材料の加熱溶融、坩堝から漏出する原材料融液に対するシードの適切な接触、適切な速度でのシードの引き下げ、得られた単結晶及び装置の徐冷、装置開放及び単結晶の取り出し、といった操作が順次為されている。得られる単結晶の商業ベースでの展開を考慮した場合、これら工程時間の短縮も同時に求められる。特に不活性ガス、或いは酸化性のガス等の特定の雰囲気内において結晶の育成を行わねばならない条件の場合、坩堝、コイル等を収容する所謂チャンバの開閉に要する時間が大きく、この点での所要時間の短縮が求められる。   In the above-described micro-pulling-down method, a rod-shaped single crystal is generally manufactured using various materials. However, in the actual manufacturing process, filling the crucible with raw materials, attaching the crucible to the device, exhausting the inside of the device and introducing a predetermined gas as needed, heating and melting the raw material, seed for the raw material melt leaking from the crucible The following operations are carried out in sequence: proper contact of the substrate, pulling down of the seed at an appropriate speed, slow cooling of the obtained single crystal and the device, opening of the device and removal of the single crystal. In consideration of the development of the obtained single crystal on a commercial basis, it is also required to shorten these process times. In particular, in the case where the crystal must be grown in a specific atmosphere such as an inert gas or an oxidizing gas, the time required to open and close the so-called chamber for housing the crucible and the coil is large. Time reduction is required.

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであって、単一のチャンバ内に複数の坩堝を配置することにより複数の単結晶の略同時育成を可能とすると共に、製造装置の操作者によらず好適且つ安定的な単結晶の育成、製造を可能とする単結晶の引下げ装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and by arranging a plurality of crucibles in a single chamber, it is possible to grow a plurality of single crystals substantially simultaneously, and an operator of a manufacturing apparatus. It is an object of the present invention to provide a single crystal pulling apparatus that can grow and produce a single crystal that is suitable and stable.

上記課題を解決するために、本発明に係る単結晶の引下げ装置は、底部が閉塞された閉塞部となる円筒形状を有し、閉塞部を円筒形状の内部から外部に貫通する貫通孔を有する坩堝、の内部に保持された原材料融液を貫通孔から漏出させ、漏出した原材料融液に、原材料融液が結晶化する際の結晶方位を定めるシードを接触させ、シードを所定の引下げ軸に沿って引き下げることによってシードを基点として成長する単結晶を得る単結晶の引下げ装置に関するものであって、所定の中心軸回りに等配に位置する複数の坩堝と、坩堝と同軸にて坩堝各々を巻回して配置される複数の加熱コイル部と、を有し、複数の加熱コイル部は直列に接続されており、複数の加熱コイル部に対しては単一の導入端より電力が供給されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a single crystal pulling device according to the present invention has a cylindrical shape that becomes a closed portion with a closed bottom portion, and has a through hole that penetrates the closed portion from the inside of the cylindrical shape to the outside. The raw material melt held in the crucible is leaked from the through hole, and the seed that determines the crystal orientation when the raw material melt is crystallized is brought into contact with the leaked raw material melt, and the seed is used as a predetermined pulling shaft. The present invention relates to a single crystal pulling apparatus that obtains a single crystal that grows with a seed as a base point by pulling down along a plurality of crucibles that are equally distributed around a predetermined central axis, and each crucible coaxially with the crucible. A plurality of heating coil sections arranged in a wound manner, the plurality of heating coil sections being connected in series, and power is supplied from a single introduction end to the plurality of heating coil sections. It is characterized by

なお、上述した引下げ装置に関して、複数の加熱コイル部の中心軸であるコイル軸は互いに並行であり、コイル軸を基準とした場合に加熱コイル部に流れる電流の流れ方向が同一となるように、複数の加熱コイル部におけるコイルの巻き方向が定められることが好ましい。或いは、複数の加熱コイル部は、加熱コイル部の各々により形成される磁界の向きが平行且つ同一方向に向かうように、各々捲回されて構成されても良い。また、複数の加熱コイル部は、加熱コイル部の中心軸であるコイル軸を所定の中心軸の回りに移動させた場合であっても、各々のコイル軸が重なり合わないように、所定の中心軸方向に各々の加熱コイル部がずれて配置されることがより好ましい。更に、複数の加熱コイル部は、コイルの巻き数、巻き径、巻き間隔、及びコイル長さのうちの少なくとも何れかを他のコイル部のものと異ならせたコイルからなる加熱コイル部を有することがより好ましい。更に、該引下げ装置にあっては、加熱コイル部及び坩堝を内部に有して密閉空間を構成するチャンバ、及び坩堝の下部を観察可能な撮像手段を更に有し、
チャンバは、撮像手段がチャンバ外部から下部を観察可能とするのぞき窓を坩堝各々に最も近いチャンバの壁面に複数有することとしている。
Regarding the above-described pulling-down device, the coil axes that are the central axes of the plurality of heating coil parts are parallel to each other, and the flow direction of the current flowing through the heating coil parts is the same when the coil axis is used as a reference. It is preferable that the winding direction of the coil in the plurality of heating coil portions is determined. Alternatively, the plurality of heating coil portions may be configured to be wound so that the directions of the magnetic fields formed by each of the heating coil portions are parallel and in the same direction. In addition, the plurality of heating coil portions have a predetermined center so that the coil axes do not overlap even when the coil axis that is the central axis of the heating coil portion is moved around the predetermined central axis. It is more preferable that the respective heating coil portions are arranged to be shifted in the axial direction. Further, the plurality of heating coil portions have a heating coil portion made of a coil in which at least one of the number of turns of the coil, the winding diameter, the winding interval, and the coil length is different from that of the other coil portions. Is more preferable. Furthermore, the pulling device further includes a chamber that has a heating coil part and a crucible inside to form a sealed space, and an imaging means that can observe the lower part of the crucible,
The chamber has a plurality of observation windows on the wall surface of the chamber closest to each crucible so that the imaging means can observe the lower part from the outside of the chamber.

本発明においては、単一のチャンバ内に複数の坩堝を配置し、これら坩堝より同時に単結晶の引下げを行うことが可能となる。また、坩堝を発熱させる加熱コイル部を全て直列に接続し、一体の回路として加熱機構を構成している。本発明によれば、高周波電力の導入部がチャンバに対して単一で済むことから、所謂高周波電源、電源導入端、高周波コイル等、高周波電力の印加に関連する構成が簡略化され、装置構成の簡略化、装置構築に要するコストの低減といった効果が得られる。また、当該構成のために、複数の導入部より異なった電源から高周波電力を印加する場合と異なり、各々の電源から導入された高周波電力の相互作用への対処、所謂マッチングの操作が容易となり、高周波電力印加時の電源制御が容易となる。更に、各々の高周波コイルの軸心が特定の(所定の)中心軸に対して等配となるように配置されることから、高周波コイルについても自身の相互作用、及びこれらを包含するチャンバ壁からの影響等の均等化が為され、各坩堝の加熱条件の均等化が図れる。   In the present invention, it is possible to arrange a plurality of crucibles in a single chamber and simultaneously pull down the single crystal from these crucibles. Moreover, all the heating coil parts which heat-generate a crucible are connected in series, and the heating mechanism is comprised as an integrated circuit. According to the present invention, since only a single high-frequency power introduction unit is required for the chamber, the configuration related to the application of high-frequency power, such as a so-called high-frequency power supply, power supply introduction end, and high-frequency coil, is simplified, and the apparatus configuration Can be obtained, and the cost required for constructing the apparatus can be reduced. In addition, because of this configuration, unlike the case where high frequency power is applied from different power sources from a plurality of introduction units, it is easy to cope with the interaction of high frequency power introduced from each power source, so-called matching operation, Power supply control when applying high-frequency power becomes easy. Further, since the axes of the high-frequency coils are arranged so as to be equidistant with respect to a specific (predetermined) central axis, the high-frequency coils also interact with each other and the chamber wall that contains them And the like, and the heating conditions of each crucible can be equalized.

また、本発明によれば、各加熱コイルの巻回方向は軸心方向(コイルの中心軸を基準とした場合に該中心軸であるコイル軸の延在方向)に対して全て同一とし、各加熱コイルに流れる電流の流れ方向が同一となるようにしている。これにより、各加熱コイルに高周波電力を印加した際に形成される誘導磁界の向きが全て同一となり、自己誘導の影響を一定とした条件下での加熱が可能となる。また、本発明では、鉛直方向における各加熱コイルは順次上方向或いは下方向にずらせて所謂段差をつけて配置されている。これにより各加熱コイル間を結ぶために存在する実質的に加熱に影響しない配線として存在する部分を最小長さとすることが可能となり、当該部分により電流ロスを最小とすることが可能となる。例えば坩堝の長さが長くなる、或いは坩堝の数が増加する等の生産性を高めるための装置構成を採用する場合、このような電流ロスとなる部分の低減は、電源に対する負荷を大きく抑制することとなる。また、当該段差をつけた配置とすることによって、坩堝下部に形成される原材料融液が結晶化する境界となる固液境界部(メニスカス)の配置も鉛直方向においてずれて配置されることとなる。従って、CCD等によって当該メニスカスを観察する際に、画像上の重なりが生じることなく個々のメニスカスを確実に撮像することも可能となる。   Further, according to the present invention, the winding direction of each heating coil is all the same with respect to the axial direction (the extending direction of the coil axis that is the central axis when the central axis of the coil is used as a reference), The flow direction of the current flowing through the heating coil is the same. As a result, the directions of the induction magnetic fields formed when the high frequency power is applied to each heating coil are all the same, and heating under the condition that the influence of self induction is constant is possible. Further, in the present invention, the heating coils in the vertical direction are arranged with a so-called step by sequentially shifting upward or downward. This makes it possible to minimize the length of a portion that exists as a wiring that does not affect the heating that exists between the heating coils, thereby minimizing current loss. For example, when adopting an apparatus configuration for increasing productivity such as an increase in the length of the crucible or an increase in the number of crucibles, the reduction of the portion that causes such a current loss greatly suppresses the load on the power source. It will be. Further, by arranging the stepped portions, the arrangement of the solid-liquid boundary portion (meniscus) that becomes a boundary where the raw material melt formed in the crucible lower part is crystallized is also shifted in the vertical direction. . Therefore, when observing the meniscus with a CCD or the like, it is possible to reliably capture individual meniscus without causing overlapping on the image.

本発明の一実施形態に係る単結晶の引下げ装置に関し、主要部の構成を上方から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at the structure of the principal part from the upper direction regarding the pulling-down apparatus of the single crystal which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す単結晶の引下げ装置の主要部構成を側方から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which looked at the principal part structure of the pulling-down apparatus of the single crystal shown in FIG. 1 from the side. 図2に示した構成群より、坩堝及び加熱コイルのみを抽出した説明用の図である。FIG. 3 is an explanatory diagram in which only a crucible and a heating coil are extracted from the configuration group illustrated in FIG. 2. 図1に示す単結晶の引下げ装置に関し、坩堝単体に関連する構成を側方から見た状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which looked at the structure relevant to the crucible simple substance from the side regarding the pulling-down apparatus of the single crystal shown in FIG.

以下に図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る単結晶の引下げ装置の主たる構成要素に関して、これらを上方から見た場合の概略を示す図である。また、図2は図1に示す構成を側方から見た場合の概略を示す図である。更に図3は、図2に示す構成より坩堝及び加熱コイルのみを抽出して示す図である。なお、本形態においては、一台の高周波電源に接続される一本の高周波伝達用配線から、直列に接続される3つの加熱コイル部を形成している。各々の加熱コイル部の内部には、該加熱コイル部の中心軸であるコイル軸と軸心が一致するように坩堝が配置されている。従って、各加熱コイル部及び関連する構成は各々同様であることから、これら関連する構成の詳細な説明に関しては単一の加熱コイル部に着目してこれを行う。また、共通する構成については同一の参照符号を用いて説明する。図4は、図1等に示す坩堝単体及びこれに供される加熱コイル部の1つ(第1の加熱コイル部)に関して、関連する構成を側方から見た状態模式的に示す所謂部分拡大図に相当する図である。本発明の実施形態について述べる前に、まず図4を参照して坩堝単体に対して付随する構成、即ち第1〜第3ある内の第1の結晶育成ユニットについて以下に説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of main components of a single crystal pulling apparatus according to an embodiment of the present invention as viewed from above. 2 is a diagram showing an outline when the configuration shown in FIG. 1 is viewed from the side. Further, FIG. 3 is a diagram showing only the crucible and the heating coil extracted from the configuration shown in FIG. In the present embodiment, three heating coil portions connected in series are formed from one high-frequency transmission wiring connected to one high-frequency power source. A crucible is arranged inside each heating coil section so that the axis of the coil axis, which is the central axis of the heating coil section, coincides with the axis. Therefore, since each heating coil part and the related structure are the same, it does this paying attention to a single heating coil part regarding the detailed description of these related structures. Further, common configurations will be described using the same reference numerals. FIG. 4 is a so-called partial enlargement schematically showing a related configuration of the crucible alone shown in FIG. 1 and the like and one of the heating coil portions (first heating coil portion) provided thereto as viewed from the side. It is a figure equivalent to a figure. Before describing the embodiment of the present invention, first, a structure associated with a single crucible, that is, a first crystal growth unit among the first to third will be described below with reference to FIG.

該結晶育成ユニット3(第1の結晶育成ユニット)は、主たる構成として、シード5、坩堝11、アフターヒータ13、加熱コイル17(第1の加熱コイル部17a)、坩堝ステージ19、アウターチューブ25、シード保持具31、及びシード駆動機構33を有する。また、第1〜第3の結晶育成ユニット3が共用する構成として、CCDカメラ35、及び制御装置39を有している。第1の加熱コイル部17a(及び他の第2及び第3の加熱コイル部)は、高周波誘導によって原材料(本形態では主たる加熱物は原材料ではなく坩堝11)の加熱、及び原材料の溶融を行っている。高周波電力は、内部に冷却用の水等を導通可能な金属製のチューブを所定の内径を有するコイル状に形成した第1の加熱コイル部17aを介して、高周波電源より加熱対象物等に伝達される。原材料が保持され且つ溶融される坩堝11は、底面(下端面)が閉塞された円筒形状を有しており、カーボン或いは高融点金属(例えば、Re、Ir、W、Ta、Mo、Pt、或いはこれらの合金)から構成される。なお、坩堝11の底面中央には、該坩堝の中心軸に沿って、円筒の閉塞部である当該底面を坩堝11の内側から外側に貫通する貫通孔が設けられる。坩堝11内部に保持された原材料は、主に坩堝11の発する熱によって溶解され、当該坩堝11内部で溶融により生じた原材料融液は当該貫通孔を介して坩堝下方に漏出する。坩堝11は、第1の加熱コイル部17aの中心軸であるコイル軸と同軸であって且つ第1の加熱コイル部17aの長手方向における中央部分に配置される。即ち、加熱コイル部17aは坩堝11を巻回すように各々配置される。   The crystal growth unit 3 (first crystal growth unit) includes, as main components, a seed 5, a crucible 11, an after heater 13, a heating coil 17 (first heating coil portion 17a), a crucible stage 19, an outer tube 25, A seed holder 31 and a seed drive mechanism 33 are provided. Further, as a configuration shared by the first to third crystal growth units 3, a CCD camera 35 and a control device 39 are provided. The first heating coil portion 17a (and other second and third heating coil portions) heats the raw material (in this embodiment, the main heated material is not the raw material crucible 11) and melts the raw material by high-frequency induction. ing. The high-frequency power is transmitted from the high-frequency power source to the object to be heated and the like through the first heating coil portion 17a in which a metal tube capable of conducting cooling water or the like is formed in a coil shape having a predetermined inner diameter. Is done. The crucible 11 in which the raw material is held and melted has a cylindrical shape with a closed bottom surface (lower end surface), and is made of carbon or a refractory metal (for example, Re, Ir, W, Ta, Mo, Pt, or These alloys). At the center of the bottom surface of the crucible 11, a through hole is provided along the central axis of the crucible so as to penetrate the bottom surface, which is a closed portion of the cylinder, from the inside of the crucible 11 to the outside. The raw material held inside the crucible 11 is melted mainly by the heat generated by the crucible 11, and the raw material melt generated by melting inside the crucible 11 leaks out below the crucible through the through hole. The crucible 11 is coaxial with the coil axis, which is the central axis of the first heating coil portion 17a, and is disposed at the central portion in the longitudinal direction of the first heating coil portion 17a. That is, the heating coil portions 17a are arranged so as to wind the crucible 11.

シード5は、原材料融液と接触した状態にて該原材料融液の結晶化が進展した場合、当該結晶の生成核となって結晶方位を定める働きを有する。当該シード5は、当該坩堝11の中心軸に沿って延在し且つ該中心軸に沿った上下動が可能なシード保持具31によって支持され、当該貫通孔の鉛直下方に配置される。漏出した原材料融液は当該シード5に接触して結晶化を始め、該シード5を前述した中心軸に沿って引下げることによって結晶の成長、育成を促す。坩堝11の下方には、坩堝11の下端外周近傍と当接して該坩堝11を支持する、円筒形状のアフターヒータ13が配置される。アフターヒータ13は、坩堝と同様の材料より構成されており、坩堝11と同軸となるように配置されている。原材料加熱時において、該アフターヒータ13も高周波誘導によって発熱し、坩堝11の下端より漏洩する原材料融液を加熱可能としている。また、アフターヒータ13の長さは、第1の加熱コイル部17aの長手方向において中央部に配置される坩堝11と該アフターヒータ13とを当接させて配置した際に、第1の加熱コイル部17aにおける有効加熱領域に該アフターヒータ13が収容されるように設定されている。該アフターヒータ13の設置により引下げ方向における均熱領域が拡大可能となり、結晶育成の条件をより広範なものとすることが可能となる。   When the crystallization of the raw material melt progresses in contact with the raw material melt, the seed 5 has a function of forming a crystal orientation and determining a crystal orientation. The seed 5 is supported by a seed holder 31 that extends along the central axis of the crucible 11 and can move up and down along the central axis, and is disposed vertically below the through hole. The leaked raw material melt comes into contact with the seed 5 to start crystallization, and the seed 5 is pulled down along the above-mentioned central axis to promote crystal growth and growth. Below the crucible 11, a cylindrical after-heater 13 that contacts the vicinity of the outer periphery of the lower end of the crucible 11 and supports the crucible 11 is disposed. The after heater 13 is made of the same material as that of the crucible and is arranged so as to be coaxial with the crucible 11. When the raw material is heated, the after-heater 13 also generates heat by high-frequency induction, and the raw material melt that leaks from the lower end of the crucible 11 can be heated. Further, the length of the after-heater 13 is set so that the crucible 11 disposed at the center portion in the longitudinal direction of the first heating coil portion 17a and the after-heater 13 are placed in contact with each other. The after-heater 13 is set to be accommodated in the effective heating area in the portion 17a. By installing the after heater 13, the soaking area in the pulling-down direction can be expanded, and the conditions for crystal growth can be made wider.

また、本実施形態において、アフターヒータ13は、その下端において円環状の坩堝ステージ19の上面によって支持されている。坩堝ステージ19は、セラミックス、石英等、加熱に用いる高周波誘導に対して絶縁性を有する材料から構成されている。坩堝ステージ19は、下面において、該坩堝ステージ29と同様の材料からなる円筒状のアウターチューブ25の上端部によって支持されている。これら坩堝11、アフターヒータ13、坩堝ステージ19及びアウターチューブ25は、同軸となるように配置されており、結晶の引下げ操作は該軸に沿って行われる。また、シード5はシード保持具31の上部端部によって保持されており、棒状のシード保持具31はその下端においてシード駆動機構33と接続される。シード5は、このシード駆動機構33によるシード保持具31の軸方向の上下動に応じて上下動可能とされている。CCDカメラ35は、メニスカスの形成状態を観察するために用いられる。アフターヒータ13にはメニスカス観察用の貫通窓13aが設けられており、CCDカメラ35は当該貫通窓を介してメニスカス形成領域の映像を撮像することが可能となっている。CCDカメラ35から得られた映像は制御装置39に送信され、得られた映像に基づいてメニスカスの状態の判別が行われ、当該判別結果に応じてシード5の引下げ速度の制御が行われる。即ち、メニスカス映像に応じてシード駆動装置33の制御が為され、シード5の上昇動作の減速、停止、或いは降下への変更、降下速度の調整等の動作が実施される。   In the present embodiment, the after heater 13 is supported by the upper surface of the annular crucible stage 19 at the lower end thereof. The crucible stage 19 is made of a material having insulation properties against high-frequency induction used for heating, such as ceramics and quartz. The crucible stage 19 is supported on the lower surface by an upper end portion of a cylindrical outer tube 25 made of the same material as the crucible stage 29. The crucible 11, the after heater 13, the crucible stage 19 and the outer tube 25 are arranged so as to be coaxial, and the crystal pulling operation is performed along the axis. The seed 5 is held by the upper end portion of the seed holder 31, and the rod-like seed holder 31 is connected to the seed drive mechanism 33 at the lower end thereof. The seed 5 is movable up and down in accordance with the vertical movement of the seed holder 31 in the axial direction by the seed drive mechanism 33. The CCD camera 35 is used for observing the state of meniscus formation. The after-heater 13 is provided with a through-window 13a for meniscus observation, and the CCD camera 35 can capture an image of the meniscus formation region through the through-window. The image obtained from the CCD camera 35 is transmitted to the control device 39, the state of the meniscus is determined based on the obtained image, and the pulling-down speed of the seed 5 is controlled according to the determination result. That is, the seed drive device 33 is controlled in accordance with the meniscus image, and operations such as deceleration of the ascending operation of the seed 5, stop or change to descending, and adjustment of the descending speed are performed.

なお、上述した結晶育成ユニット3で述べた構成は一例であり、例えば原材料に応じて種々改変が可能である。具体的には、坩堝11と第1の加熱コイル部17aとの間に更なる発熱体となる導電性材料からなる円筒状の部材を配しても良い。また、坩堝11自体が発熱する構成ではなく、この円筒状の部材が発熱する構成としても良い。或いは、アフターヒータをなくする構成とする、アフターヒータを二重構造とする、アフターヒータと第1の加熱コイル部17aとの位置関係を改変可能とする、等の構造とすることも可能である。また、坩堝11の形態、特に下端の貫通孔の様式は例示された形態に限定されず、突起部の生成、貫通孔の複数化等、求める単結晶の軸方向と垂直な断面の形状等に応じて種々改変することも可能である。また、シード駆動装置33及び制御装置39は全ての結晶育成ユニットにおいて共用することとしているが、これらを個々の結晶ユニット毎に独立して配置する構成としても良い。この場合装置構成上は複雑になり且つ生産性の低下が生じる恐れがあるが、メニスカスの態様に応じてよりきめ細かな引下げ条件の改変を行うことが可能となり、より高品質な単結晶が安定的に得られる可能性もある。   The configuration described in the crystal growth unit 3 described above is an example, and various modifications can be made depending on the raw material, for example. Specifically, a cylindrical member made of a conductive material that becomes a further heating element may be disposed between the crucible 11 and the first heating coil portion 17a. The crucible 11 itself may not be configured to generate heat, and the cylindrical member may be configured to generate heat. Alternatively, the structure may be such that the after heater is eliminated, the after heater has a double structure, or the positional relationship between the after heater and the first heating coil portion 17a can be modified. . Further, the form of the crucible 11, in particular, the form of the through hole at the lower end is not limited to the exemplified form, and the shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the single crystal to be sought, such as generation of protrusions, multiple through holes, Various modifications can be made accordingly. In addition, although the seed drive device 33 and the control device 39 are shared by all crystal growth units, they may be arranged independently for each crystal unit. In this case, the apparatus configuration is complicated and the productivity may be reduced. However, it is possible to modify the pulling conditions more finely according to the aspect of the meniscus, and a higher quality single crystal is stable. May be obtained.

次に図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態に係る引下げ装置の具体的特徴について説明する。本実施形態に係る引下げ装置1は前述した結晶育成ユニット3を3個有している。加熱コイル17については、第1の加熱コイル部17a、第2の加熱コイル17b及び第3の加熱コイル17cが、単一のコイル素材(例えば銅管等)より一体物として形成されている。これら加熱コイル部は、コイル軸心方向に対して巻回方向を全て同一とし、且つ各加熱コイル部が直列で接続された状態となるように配置される。また、引下げ装置1は、上部及び下部が閉鎖された円筒形状のチャンバ4を有し、結晶育成ユニット3は全て当該チャンバ4の内部に設置される。チャンバ4には不図示の排気系及びガス導入系が付随し、内部空間を所謂真空状態まで排気する、或いは特定の不活性ガス、フッ化性のガス、酸化性のガス等で所定の圧力を維持すること等が可能となっている。加熱コイル17は高周波導入端21に接続され、当該高周波導入端21を介してチャンバ4の外部に配置される不図示の高周波電源と接続される。本発明では、各加熱コイル部は直列に接続されることから、高周波導入端21はチャンバ4に対して一個のみ配することによって、これら全ての加熱コイル部に対して高周波電力を印加することが可能となる   Next, with reference to FIGS. 1-3, the specific characteristic of the pulling-down apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. The pulling device 1 according to the present embodiment has three crystal growth units 3 described above. As for the heating coil 17, a first heating coil portion 17a, a second heating coil 17b, and a third heating coil 17c are formed as a single body from a single coil material (for example, a copper tube or the like). These heating coil portions are arranged so that the winding directions are all the same with respect to the coil axial direction, and the heating coil portions are connected in series. The pulling device 1 has a cylindrical chamber 4 whose upper and lower portions are closed, and the crystal growth unit 3 is all installed inside the chamber 4. The chamber 4 is accompanied by an exhaust system and a gas introduction system (not shown), and the internal space is exhausted to a so-called vacuum state, or a predetermined pressure is applied with a specific inert gas, fluorinated gas, oxidizing gas, or the like. It can be maintained. The heating coil 17 is connected to the high-frequency introduction end 21 and is connected to a high-frequency power source (not shown) disposed outside the chamber 4 via the high-frequency introduction end 21. In the present invention, since each heating coil part is connected in series, by providing only one high-frequency introduction end 21 for the chamber 4, high-frequency power can be applied to all these heating coil parts. Possible

第1〜3の結晶育成ユニット3は、円筒形状のチャンバ4の中心軸周りに等配に設置される。従って、結晶育成ユニット3各々の位置関係、各結晶育成ユニット3とチャンバ4の内壁との位置関係等は全て同一となる。一般的に、コイルに対して高周波電力を印加し、コイル内部に配置した部材を誘導電流によって発熱させる構成の場合、被加熱物に消費される電力は高周波電力の印加において生じる各種電流損失を考慮すると実際には非常に小さな値となる。より詳細には、高周波電力の導入端子近傍で生じる接続部での損失、コイル冷却に要する諸構成に起因する損失、複数のコイル間での相互作用により生じる損失等が存在する。本発明の如く、単一の配線によって各加熱コイル部を一体物とし、且つ単一の電源よりこれらコイル部に一括で電力供給を行うことによって、これらの各種損失を低減することが可能となる。また、実際には被加熱物に消費される電力が全供給電力に対して小さいことから、複数の坩堝を対象とした場合であっても、実際に加熱に要する電力量増加に対して削減される損失電力が大きくなり、単一のコイルからなる構成とすることにより、より小さな電源での効果的な加熱が可能となる。   The first to third crystal growth units 3 are installed equally around the central axis of the cylindrical chamber 4. Accordingly, the positional relationship between the crystal growth units 3 and the positional relationship between each crystal growth unit 3 and the inner wall of the chamber 4 are all the same. In general, when high-frequency power is applied to a coil and a member disposed inside the coil generates heat by induction current, the power consumed by the object to be heated takes into account various current losses that occur when high-frequency power is applied. Then, it becomes a very small value in practice. More specifically, there are a loss at the connection portion that occurs in the vicinity of the introduction terminal of the high-frequency power, a loss due to various configurations required for coil cooling, a loss caused by the interaction between the plurality of coils, and the like. As in the present invention, each of the heating coil portions is integrated with a single wiring, and power is supplied to the coil portions collectively from a single power source, thereby reducing these various losses. . In addition, since the power consumed by the object to be heated is actually smaller than the total supply power, even if multiple crucibles are targeted, the power consumption actually reduced can be reduced. The loss power to be increased increases, and by using a single coil configuration, effective heating with a smaller power source becomes possible.

また、図2に示されるように、本形態では十分な長さを有する加熱コイルについて、所定の長さのコイル部を残し、コイルの中心軸とは垂直な面内において当該コイルの巻きを部分的に伸ばす様式にて複数のコイル部を得ることとしている。より詳細には、第1の加熱コイル部17aの巻き部分の上端部とコイルの中心軸方向において同一高さから第2の加熱コイル部17bの巻き部分の下端部が始まり、第二の加熱コイル部17bの巻き部分の上端部と同一高さから第3の加熱コイル部17cの巻き部分の下端部が始まる様式で、各加熱コイル部が直列接続されている。即ち、図2或いは図3に示されるように、各加熱コイル部及び坩堝は、各々の加熱コイル部の長さづつ軸方向に順次ずれて配置されることとなる。その結果、加熱コイル部の中心軸であるコイル軸をチャンバ4の中心軸である所定の中心軸の周りを移動させた場合であっても、各々のコイル軸が重なり合わないように、各々の加熱コイル部が所定の中心軸の延在方向に各々ずれて配置される。従って、シード保持具31、シード駆動機構33等の個々の坩堝11に付随する構成はこのコイル長さに起因する段差を考慮して図3に明示されるように配置される。各々のコイル部を繋ぐ領域は単に高周波電流を導通させるために存在し、坩堝11等の加熱には何ら寄与しない。しかし、当該領域からも高周波の放射は為され当該放射に応じた電力損失が生じる。本形態の如く、各加熱コイル部が該加熱コイル部の長さに応じた段差をつけて軸方向に順次ずれて配置されることにより、このような単に各コイル部を接続するために存在する領域の最小化を図ることが可能となる。これにより、例えば個々のコイルに印加すべき高周波電流が大きくなった場合であっても、損失を抑えて効果的な原材料の加熱を為すことが可能となる。   In addition, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the heating coil having a sufficient length is left with a coil portion having a predetermined length, and the coil is partially wound in a plane perpendicular to the central axis of the coil. A plurality of coil portions are obtained in a manner that is extended in a continuous manner. More specifically, the upper end of the winding portion of the first heating coil portion 17a and the lower end portion of the winding portion of the second heating coil portion 17b start from the same height in the central axis direction of the coil, and the second heating coil Each heating coil part is connected in series in such a manner that the lower end part of the winding part of the third heating coil part 17c starts from the same height as the upper end part of the winding part of the part 17b. That is, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the heating coil portions and the crucible are sequentially shifted in the axial direction along the length of each heating coil portion. As a result, even when the coil axis that is the central axis of the heating coil portion is moved around the predetermined central axis that is the central axis of the chamber 4, the coil axes do not overlap each other. The heating coil portions are arranged so as to be shifted in the extending direction of the predetermined central axis. Therefore, the structures associated with the individual crucibles 11 such as the seed holder 31 and the seed drive mechanism 33 are arranged as clearly shown in FIG. 3 in consideration of the steps caused by the coil length. A region connecting the coil portions exists only for conducting a high-frequency current, and does not contribute to heating the crucible 11 or the like. However, high-frequency radiation is also emitted from the region, and power loss corresponding to the radiation occurs. As in this embodiment, each heating coil portion is provided with a step corresponding to the length of the heating coil portion so as to be sequentially shifted in the axial direction, and thus exists to simply connect the respective coil portions. It is possible to minimize the area. As a result, for example, even when the high-frequency current to be applied to the individual coils becomes large, it is possible to suppress the loss and effectively heat the raw material.

また、本実施形態では、単一のCCDカメラ35によって各結晶育成ユニット3におけるメニスカスの撮像を行うこととしている。このため、該CCDカメラ35は、チャンバ4の外周に配置された環状のカメラ支持レール41により、当該カメラ支持レール41上を摺動可能に支持される。チャンバ4には、内部に配置される坩堝11の下部に生じるメニスカスを観察可能となるように、当該メニスカス発生部から最も近いチャンバ4の壁にのぞき窓4aが設けてある。CCDカメラ35は、支持テーブル41aを介して、カメラ支持レール41に対して相対移動可能に支持される。また、支持テーブル41aには公知のモータ等から構成されるカメラ揺動機構41bが付随しており、揺動軸41cを中心にCCDカメラ35を鉛直方向に延在する面内にて揺動可能としている。従って、CCDカメラ35は、公知のモータ等から構成された駆動機構によってカメラ支持レール41上を移動し、のぞき窓4aを介して直近のメニスカスを観察可能となる位置で停止し、カメラ揺動機構41bによって撮影光軸を水平にし、当該メニスカスの映像を獲得している。また、軸方向に段差を有するように個々のメニスカスが形成されることから、カメラ支持レール41は、各加熱コイル部の段差に応じた傾斜を有するように設置される。なお、当該CCDカメラ35を駆動する不図示のモータ、カメラ用同機構41b等は、前述した制御装置39と接続されており、当該制御装置38におけるメニスカス像の判別終了の信号に応じて、順次対象とするのぞき窓4を変更するように該CCDカメラ35を移動させる。   In the present embodiment, the meniscus in each crystal growth unit 3 is imaged by a single CCD camera 35. Therefore, the CCD camera 35 is slidably supported on the camera support rail 41 by the annular camera support rail 41 disposed on the outer periphery of the chamber 4. In the chamber 4, a viewing window 4 a is provided on the wall of the chamber 4 closest to the meniscus generating portion so that the meniscus generated in the lower part of the crucible 11 disposed inside can be observed. The CCD camera 35 is supported via a support table 41a so as to be movable relative to the camera support rail 41. The support table 41a is accompanied by a camera swing mechanism 41b composed of a known motor or the like, and the CCD camera 35 can swing within a plane extending in the vertical direction around the swing shaft 41c. It is said. Accordingly, the CCD camera 35 is moved on the camera support rail 41 by a driving mechanism composed of a known motor or the like, stopped at a position where the nearest meniscus can be observed through the observation window 4a, and a camera swing mechanism. The photographing optical axis is leveled by 41b, and the image of the meniscus is acquired. In addition, since each meniscus is formed so as to have a step in the axial direction, the camera support rail 41 is installed so as to have an inclination corresponding to the step of each heating coil portion. Note that a motor (not shown) that drives the CCD camera 35, the camera mechanism 41b, and the like are connected to the control device 39 described above, and sequentially according to a meniscus image discrimination end signal in the control device 38. The CCD camera 35 is moved so as to change the target viewing window 4.

実際の単結晶の育成工程について次に説明する。まず坩堝11各々の内部に所定の原材料を投入し、各々対応する加熱コイル部内の所定位置に設置する。続いて、チャンバ4内部の空間の排気、及び必要に応じた特定のガスの導入等による圧力制御を行う。この圧力制御が終了後或いは圧力制御と平行して、加熱コイル17に対する高周波電力の印加が為され、坩堝11を発熱させて原材料の溶解を開始する。原材料が溶解し原材料融液となった段階で貫通孔より該原材料融液の漏出が発生する。その際、シード駆動機構33によりシード5は該貫通孔の直下に配置されている。漏出した原材料融液はシード5と接触して所謂シードタッチという状態を構成し、接触部分に固液境界となるメニスカスを生成する。各結晶育成ユニット3はこれら操作をほぼ同時に行う。ここで、CCDカメラ35により、各結晶育成ユニット3におけるメニスカスの生成状態を撮像し、引下げ操作の開始の適否を制御装置39により判別する。引下げ操作の開始が適当であると判定された結晶育成ユニット3について、シード駆動機構33がシード5の引下げを開始し、単結晶9の育成が実施される(図3参照)。本形態では、基本的に各結晶育成ユニット3での加熱状態等は同一となることから、3つの結晶育成ユニット3における引下げ操作は同時に実施されると見込まれる。従って、シード駆動機構33を単一の構成とし、該単一のシード駆動機構33によって全てのシード5を同時に引下げることとしても良い。当該操作によって、品質的に等しい単結晶を複数同時に育成することが可能となる。   Next, the actual single crystal growth process will be described. First, a predetermined raw material is put into each crucible 11, and each crucible 11 is installed at a predetermined position in the corresponding heating coil portion. Subsequently, pressure control is performed by exhausting the space inside the chamber 4 and introducing a specific gas as necessary. After this pressure control is completed or in parallel with the pressure control, high-frequency power is applied to the heating coil 17, and the crucible 11 is heated to start melting the raw materials. When the raw material melts and becomes a raw material melt, the raw material melt leaks from the through hole. At that time, the seed 5 is disposed immediately below the through hole by the seed drive mechanism 33. The leaked raw material melt comes into contact with the seed 5 to form a so-called seed touch state, and generates a meniscus that becomes a solid-liquid boundary at the contact portion. Each crystal growing unit 3 performs these operations almost simultaneously. Here, the state of meniscus generation in each crystal growth unit 3 is imaged by the CCD camera 35, and the appropriateness of the start of the pull-down operation is determined by the control device 39. For the crystal growth unit 3 that is determined to be appropriate to start the pulling operation, the seed drive mechanism 33 starts to pull down the seed 5 and the single crystal 9 is grown (see FIG. 3). In this embodiment, since the heating state and the like in each crystal growth unit 3 are basically the same, the pulling-down operation in the three crystal growth units 3 is expected to be performed simultaneously. Therefore, the seed drive mechanism 33 may have a single configuration, and all the seeds 5 may be simultaneously pulled down by the single seed drive mechanism 33. By this operation, it becomes possible to grow a plurality of single crystals having the same quality.

なお、上述した実施形態では、メニスカス撮像時に明瞭な映像を得るという観点、及び各加熱コイル部の接続のための領域が長くなることによる当該領域での電力損失の低減という観点から加熱コイル部及び坩堝11等の付随する構成を引下げ軸方向における高さをずらせて、順次段差を有するようにこれらを配置している。しかし、長い単結晶を得るために坩堝11の長さが長くなる場合、或いは結晶育成ユニットの数が増加した場合等、では、最初の加熱コイル部の下端部から最後の加熱コイル部の上端部までの長さが長大なものとなり、チャンバ4が大きくなって排気効率上の問題、設置面積上の問題等が生じる可能性がある。この場合、上述した段差を設けずに全ての加熱コイル部、ひいては結晶育成ユニットを引下げ軸において同一高さに設置しても良い。この場合、CCDカメラ35の焦点深度を浅いものとすることによって重なり合う他のメニスカスの映像起因した解析度の低下を補いことができる。また、当該配置の場合、段差をつけた場合に生じていた最初のユニットと最後のユニットとのみが有した他のユニットとの配置上の相違点が無くなることから、当該配置に起因した結晶育成ユニットの特質の均一化が図られるというメリットも得られる。また、上述した実施形態では各々の加熱コイル部は、巻き数、巻き径、巻き間隔、及びコイル長さ等が同一としている。しかし、例えば前述したように最初のユニットと最後のユニットとが他のユニットとの配置上の相違等により特質が同一で無い場合には、特定のユニットにおける加熱コイルについて、当該コイルの巻き数、巻き径、巻き間隔、及びコイル長さのうちの少なくとも何れかを他のコイルと異ならせることによって、各コイル部の損失分を整合させることとしても良い。これにより配置に起因する損失の均一化を図ることが容易になる。更に、本実施の形態では、坩堝11及び対応する構成が3個の場合を例示したが、本発明では、これら構成を2個とする或いは更に増加させることとしても良い。   In the above-described embodiment, the heating coil unit and the viewpoint of obtaining a clear image during meniscus imaging and the reduction of power loss in the region due to the increase of the region for connection of each heating coil unit and The accompanying structures such as the crucible 11 are shifted in height in the pull-down axis direction, and these are arranged so as to have a level difference. However, when the length of the crucible 11 is increased in order to obtain a long single crystal, or when the number of crystal growth units is increased, the lower end portion of the first heating coil portion to the upper end portion of the last heating coil portion. As a result, the chamber 4 becomes large, which may cause problems in exhaust efficiency, installation area, and the like. In this case, all the heating coil sections and thus the crystal growth unit may be installed at the same height on the pulling shaft without providing the above-described steps. In this case, by reducing the depth of focus of the CCD camera 35, it is possible to compensate for a decrease in the resolution due to other overlapping meniscus images. In addition, in the case of the arrangement, since there is no difference in arrangement between the first unit and the other unit that only the last unit had when the step was added, the crystal growth caused by the arrangement is eliminated. There is also an advantage that the characteristics of the unit can be made uniform. In the above-described embodiment, each heating coil section has the same number of turns, winding diameter, winding interval, coil length, and the like. However, for example, as described above, when the characteristics of the first unit and the last unit are not the same due to differences in arrangement with other units, etc., the number of turns of the coil for the heating coil in a specific unit, It is good also as matching the loss part of each coil part by making at least any one of a winding diameter, a winding space | interval, and coil length different from another coil. This makes it easy to equalize the loss caused by the arrangement. Furthermore, in the present embodiment, the case where the number of the crucibles 11 and the corresponding configurations is three is illustrated, but in the present invention, these configurations may be two or further increased.

また、本実施形態では、チャンバ4に対して単一のCCDカメラ35、単一の高周波導入端21、単一の高周波電源、及び単一の加熱コイル17を配置する構成とすることにより、装置構成の簡略化と装置構築に要するコストの低減を図っている。特に用いる結晶育成ユニットの数が増加した場合には、CCDカメラをこれに併せた配置することが困難となる場合も考えられる。しかし、本実施の形態の如く結晶育成ユニットの数が数個の場合には、個々の結晶育成ユニットに対応するように個別のCCDカメラを配置することとしても良い。これにより各結晶育成ユニット間でのメニスカスの映像獲得時のタイムラグが存在しなくなり、例えば単一のシード駆動機構33によってシード5の引下げを行う場合等において、複数の結晶に対して好適な引下げ開始のタイミングを得ることが可能となる。   In the present embodiment, the apparatus is configured such that a single CCD camera 35, a single high-frequency introduction end 21, a single high-frequency power source, and a single heating coil 17 are disposed in the chamber 4. It is intended to simplify the configuration and reduce the cost required for device construction. In particular, when the number of crystal growth units to be used is increased, it may be difficult to dispose the CCD camera together. However, when the number of crystal growth units is several as in this embodiment, individual CCD cameras may be arranged so as to correspond to the individual crystal growth units. As a result, there is no time lag when acquiring the meniscus image between the crystal growing units. For example, when the seed 5 is pulled down by the single seed drive mechanism 33, the pulling down is preferably started for a plurality of crystals. The timing can be obtained.

以上述べたように、本発明によれば、複数の単結晶を同時に育成する製造工程において、同一チャンバ内に配置された複数の結晶育成ユニットに対して単一の高周波電源を用いて一度に高周波電力を印加し、これら複数の単結晶育成ユニットより好適且つ安定的な単結晶の育成を為すことが可能となる。従って、複数の単結晶を、再現性良く同時に製造することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in a manufacturing process for simultaneously growing a plurality of single crystals, a plurality of crystal growth units arranged in the same chamber are used to generate a high frequency signal at a time using a single high frequency power source. By applying electric power, it becomes possible to grow single crystals that are more suitable and stable than the plurality of single crystal growth units. Accordingly, a plurality of single crystals can be simultaneously produced with good reproducibility.

1:引下げ装置、 3:結晶育成ユニット、 4:チャンバ、 5:シード、 9:単結晶、11:坩堝、 13:アフターヒータ、 17:加熱コイル、 19:坩堝ステージ、 21:高周波導入端、 25:アウターチューブ、 31:シード保持具、 33:シード駆動機構、 35:CCDカメラ、 39:制御装置、 41:カメラ支持レール、 41a:支持テーブル、 41b:カメラ揺動機構、 41c:揺動軸 1: Pulling device, 3: Crystal growth unit, 4: Chamber, 5: Seed, 9: Single crystal, 11: Crucible, 13: After heater, 17: Heating coil, 19: Crucible stage, 21: High-frequency introduction end, 25 : Outer tube, 31: seed holder, 33: seed drive mechanism, 35: CCD camera, 39: control device, 41: camera support rail, 41a: support table, 41b: camera swing mechanism, 41c: swing shaft

Claims (6)

底部が閉塞された閉塞部となる円筒形状を有し、前記閉塞部を前記円筒形状の内部から外部に貫通する貫通孔を有する坩堝、の内部に保持された原材料融液を前記貫通孔から漏出させ、漏出した前記原材料融液に、前記原材料融液が結晶化する際の結晶方位を定めるシードを接触させ、前記シードを所定の引下げ軸に沿って引き下げることによって前記シードを基点として成長する単結晶を得る単結晶の引下げ装置であって、
所定の中心軸回りに等配に位置する複数の前記坩堝と、
前記坩堝と同軸にて前記坩堝各々を巻回して配置される複数の加熱コイル部と、を有し、
前記複数の加熱コイル部は直列に接続されており、前記複数の加熱コイル部に対しては単一の導入端より電力が供給されることを特徴とする単結晶の引下げ装置。
Leakage of raw material melt held in the crucible having a cylindrical shape that becomes a closed portion with a closed bottom portion, and having a through hole that penetrates the closed portion from the inside of the cylindrical shape to the outside from the through hole The seed that determines the crystal orientation when the raw material melt is crystallized is brought into contact with the leaked raw material melt, and the seed is pulled down along a predetermined pulling axis to grow the seed as a base point. A single crystal pulling device for obtaining a crystal,
A plurality of the crucibles arranged equally around a predetermined central axis;
A plurality of heating coil portions arranged by winding each of the crucibles coaxially with the crucible,
The plurality of heating coil units are connected in series, and electric power is supplied to the plurality of heating coil units from a single introduction end.
前記複数の加熱コイル部の中心軸であるコイル軸は互いに平行であり、前記コイル軸を基準とした場合に前記加熱コイル部に流れる電流の流れ方向が同一となるように、前記複数の加熱コイル部におけるコイルの巻き方向が定められることを特徴とする請求項1に記載の単結晶の引下げ装置。   The coil axes that are the central axes of the plurality of heating coil portions are parallel to each other, and the flow directions of the currents flowing through the heating coil portions are the same when the coil axis is used as a reference. 2. The apparatus for pulling down a single crystal according to claim 1, wherein a winding direction of the coil in the portion is determined. 前記複数の加熱コイル部は、前記加熱コイル部の各々により形成される磁界の向きが平行且つ同一方向に向かうように、各々捲回されて構成されることを特徴とする請求項1或いは2何れかに記載の単結晶の引下げ装置。   The plurality of heating coil portions are each configured to be wound so that directions of magnetic fields formed by the respective heating coil portions are parallel and in the same direction. A device for pulling down a single crystal according to claim 1. 前記複数の加熱コイル部は、前記加熱コイル部の中心軸であるコイル軸を前記所定の中心軸の回りに移動させた場合であっても、各々の前記コイル軸が重なり合わないように、前記所定の中心軸方向に各々ずれて配置されることを特徴とする請求項1乃至3何れか一項に記載の単結晶の引下げ装置。   Even when the plurality of heating coil portions move a coil axis that is a central axis of the heating coil portion around the predetermined central axis, the coil axes do not overlap each other. The single crystal pulling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the single crystal pulling device is arranged so as to be shifted from each other in a predetermined central axis direction. 前記複数の加熱コイル部は、コイルの巻き数、巻き径、巻き間隔、及びコイル長さのうちの少なくとも何れかを他のコイル部のものと異ならせたコイルからなる加熱コイル部を有することを特徴とする請求項1乃至4何れか一項に記載の単結晶の引下げ装置。   The plurality of heating coil portions include a heating coil portion made of a coil in which at least one of the number of turns of the coil, the winding diameter, the winding interval, and the coil length is different from that of the other coil portions. The single crystal pulling device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記加熱コイル部及び前記坩堝を内部に有して密閉空間を構成するチャンバ、及び前記坩堝の下部を観察可能な撮像手段を更に有し、
前記チャンバは、前記撮像手段が前記チャンバ外部から前記下部を観察可能とするのぞき窓を前記坩堝各々に最も近い前記チャンバの壁面に複数有することを特徴とする請求項1乃至5何れか一向に記載の単結晶の引下げ装置。
The heating coil unit and the crucible inside, further comprising a chamber constituting a sealed space, and an imaging means capable of observing the lower part of the crucible,
6. The chamber according to claim 1, wherein the chamber has a plurality of observation windows on a wall surface of the chamber closest to each of the crucibles so that the imaging unit can observe the lower part from the outside of the chamber. Single crystal pulling device.
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