(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に設置された透明石英管内で加熱溶融するフローティング・ゾーン方式の単結晶育成装置であって、レーザーと、そこから発せられたレーザー光を太い円柱状の平行光に拡張する第１の光学系と、その平行光を中空円筒状の光にする第２の光学系と、その中空円筒状の光を前記透明石英管に沿う中空円筒状の光として反射させる第３の光学系と、第３の光学系で反射した中空円筒状の光を前記フローティング・ゾーンの周囲から照射する第４の光学系と、第４の光学系の周囲に配置した磁場発生手段とを有したことを特徴とする単結晶育成装置。
【請求項２】
前記第４の光学系で反射された反射光が平行光であることを特徴とする請求項１記載の単結晶育成装置。
【請求項３】
前記第４の光学系は、上下の貫通穴に前記透明石英管が通され、貫通穴の内面が円錐状の反射面であることを特徴とする請求項１記載の単結晶育成装置。
【請求項４】
前記第４の光学系は、上下の貫通穴に前記透明石英管が通され、貫通穴の内面が円錐状でかつそこには全周に渡り回転放物面が設けられ、その回転放物面が反射面であることを特徴とする請求項１記載の単結晶育成装置。
【請求項５】
前記第１の光学系は、拡張する円柱状の平行光の径を可変できるエキスパンダであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項６】
前記第２の光学系は、インナーミラーとアウターミラーとから成り、前記インナーミラーは円錐状でその円錐斜面が反射面となり、前記アウターミラーは、貫通穴を有し、その内壁が前記インナーミラーの円錐斜面と平行な円錐状の反射面となって、前記インナーミラーの円錐の中心軸と、前記アウターミラーの反射面となる円錐の中心軸とが同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項７】
前記インナーミラーもしくは前記アウターミラーは、それぞれ円錐状の反射面の中心軸に沿って移動可能なことを特徴とする請求項６記載の単結晶育成装置。
【請求項８】
前記第４の光学系は、内部が水冷されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項９】
前記第４の光学系は貫通穴を有し、その貫通穴にはフローティング・ゾーンを観察する観察手段が設置されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の単結晶育成装置。
【請求項１０】
超伝導マグネットで前記磁場発生手段を形成することを特徴とする請求項１記載の単結晶育成装置。
【請求項１１】
前記超伝導マグネットと前記フローティング・ゾーンの位置関係を、鉛直方向に可変できることを特徴とする請求項１０に記載の単結晶育成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集中加熱式でフローティング・ゾーン法により、高融点材料の単結晶を育成する単結晶育成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フローティング・ゾーン法（以降ＦＺ法と呼ぶ）の単結晶育成装置は、原料棒を一端で鉛直に保持し、その原料棒と種結晶の接合部を加熱溶融して溶融帯（フローティング・ゾーン）を作り、順次原料棒を溶融凝固させることにより単結晶化するものである。その特徴は、他の単結晶育成法であるブリッジマン法やチョクラルスキー法のいわゆるルツボ中での育成方法と比較すると、大口径の単結晶の育成には不向きなものの、るつぼからの不純物混入を回避でき、高純度の単結晶を得ることができるという利点を有する。
【０００３】
図４は、これまでの一般的な単結晶育成装置の、ＦＺ付近となる要部を示す平面図並びに正面図であり、一部断面で描いている。
加熱源としてハロゲンランプ等のランプ１が用いられ、そのランプ１を回転楕円面鏡２の一方の焦点に置く。そして他方の焦点をＦＺに置き、ランプ１から発せられた光を回転楕円面鏡２でＦＺに集光させて、溶融帯を形成するものである。図に示すものは、回転楕円面鏡２が二つの形態である双楕円面鏡による単結晶育成装置である。
【０００４】
この装置を用いた、単結晶の育成は次のように行われる。
まず、上下を気密シールされた（図示省略）透明石英管３の中に、原料棒４が吊り下げられ、その下方には結晶棒５が取付けられる。次に、透明石英管３内部を、所定流量あるいは所定圧力のガスで置換する。その後、ランプ１を点灯し、原料棒４に回転を与えながら原料棒４の先端を加熱する。先端部が溶けたら、原料棒４と結晶棒５とを接近させて、両者を接合し、溶融帯を形成する。引き続き、この状態で原料棒４と結晶棒５をゆっくりと引き下げていくと、単結晶が順次形成されていく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述した従来の単結晶育成装置は、重力場を前提とした単結晶の育成を可能にするものであった。
しかしながら最近、これに加えて磁場下、特に強磁場下における単結晶の育成研究を望む声が強くなってきた。これは強磁場下での溶融凝固・焼結・結晶化における新規効果を確認するのが主目的である。そしてその効果を、半導体素材や高温超伝導材料の更なる溶融帯形状・固液界面の安定化あるいは組織の安定化に生かそうとするものである。
しかもそのとき同時に、より安定なＦＺを形成するために、原料棒の全周から均一に照射・加熱することが要求された。
【０００６】
そこでこのために、従来の考え方を応用した単結晶育成装置が考えられている。図５は、この原理図であり、一部断面で示す正面図である。
この構造・原理は次の通りである。第１の回転放物面鏡２ａの中に配置されたランプ１ａの光を、第１の回転放物面鏡２ａで平行光とし、その平行光を平面ミラー７に投射する。投射された平行光は平面ミラー７で反射し、透明石英管３の外側に沿って第２の回転放物面鏡２ｂに入光する。そしてその光はＦＺに集光し、溶融帯を形成するというものである。なお、溶融帯付近は強磁場を形成する必要があるため、第２の回転放物面鏡２ｂの周囲には超伝導マグネット８が配置されている。
【０００７】
ところがこの構造の加熱方式に対しては、以下の問題点が指摘されている。
▲１▼第１の回転放物面鏡２ａに関して
この回転放物面鏡により、反射した光を平行光とすることが困難である。その主な理由として、次の２点があげられる。まず、ランプは普通有限の円筒状あるいは板状であって、点光源ではない。そのため、光源からの光の多くは、平行光とはならず反射ミラー７で反射することなく散乱してしまう。次に、反射ミラー７の中央部は透明石英管３を貫通させるためにくり貫かれており、その部分に入光した平行光はそのまま通過してしまうため、その平行光を利用することができない。
つまり、第２の回転放物面鏡２ｂに捕捉される有効な光とは、ランプ１ａから発せられる光の内、第１の回転放物面鏡２ａの焦点から角度θの範囲で、第１の回転放物面鏡２ａに照射される光だけとなってしまう。これは、ランプ１ａから発せられる光の半分以下と、非常に小さいものとなる。
▲２▼第２の回転放物面鏡２ｂに関して
図５のように、ＦＺの下方で透明石英管３の周りに回転放物面鏡を配置して、それで反射した光を溶融帯に集光させようとしても、回転放物面鏡は言わば上半分が開口した形であり、そこで反射した光は、溶融帯の上側から集光する成分はほとんどなく、真横あるいは下側からのもののみとなる。そのため、溶融帯の内部において、その固液界面は原料棒４の軸中心付近で上方に溶け込みが進み、安定したＦＺを形成することができない。（図６参照）
▲３▼超伝導マグネット８に関して猶予
１０テスラに及ぶ強磁場を形成するためには超伝導マグネット８が必要で、そのマグネットは、それを常に絶対零度付近に冷却するための冷凍機９に内蔵された形をとる。そしてその中に、上述したＦＺ部分を収納する形をとらねばならない。通常ＦＺ部分を、冷凍機９にあけられたボア径φ１００〜φ１５０ｍｍ程度の穴（その周囲に超伝導マグネット８が内蔵される）の中に収納しなくてはならない。また、超伝導マグネット８は昇温すると急激にその機能を失うため、その内壁の温度を常に８０℃以下に保つ必要がある。
ところが、前に▲１▼項で述べたように、平行光とはならずに反射ミラー７に入光した光の多くが、直接ボアの内壁を照射したり、第２の回転放物面鏡２ｂで反射した後ボアの内壁を照射してしまう。そのため、超伝導マグネット８は容易に温度が上昇してしまい、強磁場を形成することができなくなってしまう。
【０００８】
即ち、図５に示す装置では、ＦＺの全周に均一で強度の高い光を照射することが困難であるため、良好なＦＺを形成することができない。また、照射中超伝導マグネットの昇温を防ぐことが困難であるために、強磁場の形成ができなくなる。
そこで、そのような問題が発生しない単結晶育成装置の開発が望まれた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、本発明の単結晶育成装置は次の手段をとっている。
光源にはレーザーを用いて、そこからのレーザー光をまず太い円柱状の平行光にした後、その平行光を中空円筒状の光にする。次にその中空円筒状の光を、透明石英管の周りに置いた反射ミラーで、透明石英管の外周に沿う中空円筒状の光として、ＦＺ近辺まで導く。そして、透明石英管の周り、ＦＺ付近に設置された反射ミラーで反射させ、それを溶融帯に照射するものである。ここで、ＦＺ付近に設置された反射ミラーと透明石英管は、超伝導マグネットに囲まれた穴の中に収納されている。
なお、レーザー光をまず太い円柱状の平行光にするためには、光学的なエキスパンダが用いられる。また、その平行光を中空円筒状の光にするためには、円錐状でその円錐斜面が反射面となるインナーミラーと、貫通穴を有し、その内壁がインナーミラーの円錐斜面と平行な円錐状の反射面となるアウターミラーを、両者の中心軸を合わせて設置することで、それを可能にしている。ここで、これらインナーミラーとアウターミラーは、それぞれ円錐状の反射面の中心軸に沿って移動可能である。それらを移動させると、中空円筒状の光の外径を変えることができる。
【００１０】
更に、ＦＺ付近に設置された反射ミラーは、反射面が単なる円錐状であったり、またはその円錐面部分に全周に渡って回転放物面を設けることで、平行光のままＦＺを照射したり、あるいはその平行光を集光して照射したりできるものである。また、その反射ミラーは、内部が水冷されており、容易に超伝導マグネットを加熱することはない。
【００１１】
また、ＦＺ付近に設置された反射ミラーに貫通穴を設け、その穴に光ファイバー等を挿入し、その光ファイバーをカメラ等の観察機器に接続することで、ＦＺの溶融状態を観察することができるものでもある。
【００１２】
最後に、超伝導マグネットとフローティング・ゾーンの位置関係を、鉛直方向に可変できる構造でもある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面にしたがって、本発明に係る単結晶育成装置の好ましい形態について詳述する。なお、従来の装置と同じ構成部品については、同一符号を用いる。
図１は、本発明の単結晶育成装置の要部を示す正面図であり、一部断面で描いたものである。従来例と同様に、超伝導マグネット８を内蔵した冷凍機９にあけられたボア径φ１００〜φ１５０ｍｍ程度の穴の中に、透明石英管３が収納され、その中にＦＺを形成するものである。ここで、冷凍機９は、全体を図示してはいないが、箱型のユニットであり、内蔵された超伝導マグネット８を強力に冷却し続けるものである。
なお、図示はしていないが、透明石英管３の上下両端は気密シールされながら、そこには上主軸２０及び下主軸２１が上下動及び回転自在に取り付けられている。従って従来のように、透明石英管３内部を所定流量あるいは所定圧力のガスで置換した状態で、上主軸２０に吊り下げられた原料棒４及び下主軸２１に装着された結晶棒５に回転を与えながら、単結晶の育成ができるものである。
【００１４】
【実施例１】
光学系を中心に説明をしていくが、レーザー２２から発せられた細い直進性のレーザー光を、まず光学的なエキスパンダ２３で太い円柱状の光に変化させる。このエキスパンダ２３は、詳述はしないが、主に凸レンズやコリメータレンズで構成され、そこを通過したレーザー光は図のように太い円柱状となる。
【００１５】
そして、今度はその円柱状の光を中空円筒状の光にする。このためには、一対のインナーミラー２７とアウターミラー２８が用いられる。インナーミラー２７は円錐状で、その円錐斜面が反射面となっている。そして、アウターミラー２８は貫通穴を有し、貫通穴の内面が円錐状で、そこが反射面となっている。ここで、両円錐の頂角は等しく、両ミラー２７，２８は、両円錐の中心軸を合わせて組合せられている。言い換えると、両ミラー２７，２８の反射面は、組合せられた時対向する反射面は平行関係にある。
こうすれば、アウターミラー２８の小さな開口部から入射した太い円柱状のレーザー光は、両ミラー２７，２８で反射すると、水平で肉厚がｗの中空円筒状の光となって、アウターミラー２８の広い開口側から出て行く。
なお、図１ではこの頂角を９０°にしているが、これは９０°に限らず他の値を選択しても同機能を発揮する。
【００１６】
次に、水平で中空円筒状となったレーザー光を、透明石英管３の周りに傾斜させて置いた第１の反射ミラー２９により、中空円筒状を保ったまま上方（鉛直方向）に反射する。ここで、第１の反射ミラー２９は、外形はレーザー光がはみ出さない大きさで、中心には透明石英管３を通す穴が空いており、透明石英管３に対して４５°傾斜して設置されている。
ここで、反射面の何割かの部分は、透明石英管３の背部に位置して透明石英管３の影になるが、レーザー２２を例えばＹＡＧレーザーとしておけば、レーザー光が透明石英管３を透過する際ほとんど減衰することはない。これは、通常の透明石英管３は、波長１．０６μｍのＹＡＧレーザー光に対して、９４％の透過率を有するためである。ここで、透明石英管３は、波長が２．５μｍ以下のレーザー光に対しては上記の高い透過率を有しているが、ＣＯ２レーザーであれば、その波長が１０．６μｍにも及ぶために、この装置に用いるのは適当でない。
【００１７】
このように、第１の反射ミラー２９で反射したレーザー光は、肉厚がｗの中空円筒状のまま、透明石英管３の外周に沿って、第２の反射ミラー３０に達する。そしてそのレーザー光は、第２の反射ミラー３０で反射し、今度は肉厚がｗの放射状の水平光となり、ＦＺの全周を照射する。
ここで、第２の反射ミラー３０は、前述したアウターミラー２８に類似した形状である。それには透明石英管３を通す貫通穴が空いていて、穴の内面が円錐状で、そこが反射面となっている。また、この円錐の頂角は９０°であり、下面は入光する中空円筒状のレーザー光が遮光されない大きさで開口し、円錐の軸が原料棒４の回転軸に合わせて設置されているため、放射状の水平光がＦＺの全周を照射することとなる。
【００１８】
また、第２の反射ミラー３０は、内部に水冷ジャケット３２を有し、そこには配管がつなげられ冷却水が循環していて（循環系、図示省略）、それ自身は常に冷却されているため、温度が異常に上昇することはない。従って、ボア内壁も大きく加熱されることはなく、常に８０℃以下に保たれ、超伝導マグネット８は機能を失わずに強磁場を発生しつづける。なおこのために、この第２の反射ミラー３０は、非磁性体で熱伝導率の高い例えばＣｕを素材として、反射面に金属薄膜等をコーティングするのが望ましい。
【００１９】
次に、ＦＺの全周を照射する放射状の水平光の幅ｗや、第２の反射ミラー３０について言及する。
これまで述べたように、第１の反射ミラー２９で反射したレーザー光は、肉厚がｗの中空円筒状のまま、透明石英管３の外周に沿って、第２の反射ミラー３０に達する。その過程でレーザー光は広がることなく、全体が第２の反射ミラー３０に達する。そのため、第２の反射ミラー３０自身を小型化でき、冷凍機９の小さなボア内に収めることができる。しかもその上下に環状のつばを設けることもできて、そのときそのつばは、溶融帯からの輻射熱の遮蔽効果を有し、ボア内壁の昇温を一層防止してくれる。
ここで、そのつばは、下側だけに設けて、上側は第２の反射ミラー３０の上面をもっと上方に引き伸ばす形態をとってもよい。この場合、第２の反射ミラー３０全体の体積は増えて重量も増加するが、冷却効果や輻射熱の遮蔽効果は逆に増加する。
また、最終的にＦＺの全周を照射する放射状の水平光の幅ｗに関しては、原料棒４の太さが一般的なφ４〜φ６ｍｍの場合、溶融帯の長さは５〜８ｍｍとなり、その時水平光の幅ｗは１０数ｍｍ程度あれば十分である。しかも、更に原料棒４が太くなった場合でも、この装置であれば、その太さに応じた水平光の幅ｗを問題なく提供してくれる。
【００２０】
またここで、エキスパンダ２３とインナー、アウター両ミラー２７，２８の説明に戻る（図１参照）。
エキスパンダ２３はズーム機能を有しており、そこからは円柱状の光が出る。そして、その光は両ミラー２７，２８で、肉圧がｗの中空円筒状に変えられる訳だが、先の円柱の直径が２ｗに相当する。従って、寸法ｗを変えるときは、エキスパンダ２３のズーム機能を用いる。なお、図１には、この肉圧を太くｗ２とした時の様子も、仮想線（２点鎖線）で描いている。
また、インナーミラー２７とアウターミラー２８は、それぞれ円錐状の反射面の中心軸に沿って移動可能である。そこで、アウターミラー２８から出る中空円筒状の光は、次の方法で変更することができる。例えば、それを大きくする場合は、アウターミラー２８をそのままにしておいて、インナーミラー２７を左側（透明石英管３側）に平行移動させればよい。こうすることで、寸法ｗを維持したまま、アウターミラー２８から出る中空円筒状の光の外径を大きくすることができる。ここで、この外径が大きくなれば、第２の反射ミラー３０で反射し、ＦＺを照射する水平光は、大きくなった分だけ下に移動する。即ち、インナー、アウター両ミラー２７，２８を上記のように移動させることで、ＦＺの位置を上下に変化することができる。
従って、実際に照射・加熱するときは、最終的にＦＺの全周を照射する水平光の幅ｗを変化させつつ、照射強度はレーザー２２の出力を変えることで、最適な照射状態を選び出すことができるし、またＦＺの位置も上下に変化させることもできる。
【００２１】
【実施例２】
次なる実施例は、ＦＺに照射する放射状の光を、実施例１のように或る幅を持った平行光のままではなく、上下方向に収束させるものである。図２は、その発明のＦＺ付近を示す拡大図である。この図を基に説明する。なおこの場合、実施例１と異なるのは第２の反射ミラー３０ａのみであり、他の構成は図１に示すものと同じである。
第２の反射ミラー３０ａの反射面は、回転放物面となっていて、透明石英管３の外周に沿って来た中空円筒状の光がそこで反射した反射光を、上下方向に収束させている。そのため、上下方向に急峻な温度差を持たせながら、溶融帯を形成することができる。
【００２２】
なお、この第２の反射ミラー３０ａに関しても、実施例１と同様に、例えばＣｕを素材とし、内部の水冷ジャケット３２ａで冷却され、反射面に金属薄膜等をコーティングする形態が望ましい。
【００２３】
【実施例３】
続く実施例は、ＦＺの溶融状態を観察する手段を提供するものである。図３は、その発明のＦＺ付近を示す拡大図であり、この図を基に説明する。これは、実施例１と異なるのは第２の反射ミラー３０ｂ、及び光ファイバー３３のみであり、他の構成は図１に示すものと同じである。
第２の反射ミラー３０ｂの反射面には貫通穴があり、その穴に光ファイバー３３が挿入されている。その光ファイバー３３は、第２の反射ミラー３０ｂの外周に取付けられたエルボ金具３４の中を通って曲げられ、冷凍機９の貫通穴に沿って鉛直方向に延び、貫通穴の外部に達している。そして、光ファイバー３３の先端は、カメラ等の受像装置やモニターにつなげられ（図示省略。その代わりに、観察する人間の目をイメージとして描いている。）、ＦＺにおける溶融の状態を観察することができる。
なお、図３では、光ファイバー３３の引き回しが見やすいように、第２の反射ミラー３０ｂを小さく描いている。しかし勿論これは、実施例１や実施例２で説明したような、つばを持った第２の反射ミラーと組み合わせることもできる。
【００２４】
光ファイバー３３には、耐熱性かつ柔軟性の高いグラスファイバーを選べば、図３のように、溶融帯近くに設置しても高温下での使用に耐え得るし、またその引き回しにおいてその自由度が高いものとなる。また、この第２の反射ミラー３０ｂにおいても、実施例１と同様に、例えばＣｕを素材とし、内部の水冷ジャケット３２ｂで冷却され、反射面に金属薄膜等をコーティングする形態が望ましい。
【００２５】
なおこの場合、この第２の反射ミラー３０ｂに、光ファイバー３３を挿入する貫通穴を設けなければならず、またこの部分が反射面にある。そのため、透明石英管３の外周に沿って反射面に達したレーザー光の一部分はＦＺに反射させることができないが、それはＦＺ全周に対してはわずかの部分であるため、溶融帯の形成に大きな悪影響を及ぼすものではない。
しかしここで、図３に示す位置にその貫通穴を設けておくと、その影響を更に軽減できる。それは、次の理由による（図１も参照）。アウターミラー２８を通過後、水平で中空円筒状となったレーザー光が第１の反射ミラー２９に入光する際、結晶棒５を装着した下主軸２１の真後ろに当たる部分は、下主軸２１の影に入ってしまい、反射光はその部分が欠落したものとなる。またその欠落部分が、第２の反射ミラー３０ｂにおいて、ちょうど光ファイバー３３を挿入する貫通穴部分に当たる。そのため、新たに貫通穴を設けることでレーザー光の一部分が欠落することにはならないからである。
【００２６】
最後に何点か付け加える。まずレーザーや各ミラー類のレイアウトであるが、図１ではそれらを冷却機の下側に配置したが、これは上側におくことも可能である。その場合、第２の反射ミラーを天地逆にすればよい。
【００２７】
次に、透明石英管はもとより、本発明の加熱システムに関わる構成部品は、全て冷凍機に直結あるいは接触させることなく、冷凍機から離して設置すべきである。この理由は、もし両者を離さなければ、冷凍機が発する低周波の振動が原料棒や結晶棒に伝播して、それが溶融帯の形成に悪影響を及ぼすためである。
【００２８】
最後に、これまでの説明では、透明石英管は超伝導マグネットに対して、上下方向で特定の位置関係が示されていたが、これを可変させることができる。これにより、溶融帯にかかる磁束のＸ軸・Ｚ軸成分（図１参照）を変化させることができる。即ち、色々な磁束成分による単結晶の育成ができることとなる。
このためには、透明石英管と光学系を固定しておいて冷却機を上下動可能にするか、その反対に、冷却機を固定しておいて光学系を上下動可能にしておけばよい。これは、上下方向に特段の制限がなければ何ら問題なく、そのような形態とすることができる。また、第２の反射ミラーのみを上下に動かしてもよい。それに、前に述べたように、インナーミラーもしくはアウターミラーを、反射面の中心軸に沿って移動することでも可能となる。
更に、冒頭の説明で、一般的にＦＺ法は大口径の単結晶育成には不向きであると述べたが、この単結晶育成装置を用いれば、これまでより大きな単結晶を育成することができる。それは、重力場に反する強磁場をＦＺにかけておけば、溶融帯が長くなっても、それは容易に垂れ落ちることなく、その形状を維持することができるからである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の単結晶育成装置によれば、レーザー光をまず太い円柱状の平行光にした後、その平行光を中空円筒状の光にし、次にその中空円筒状の光を、透明石英管の周りに置いた第１の反射ミラーで、透明石英管の外周に沿う中空円筒状の光として、ＦＺ近辺まで導いている。そして、透明石英管の周り、ＦＺ付近に設置した第２の反射ミラーで反射させ、それを放射状の水平光として溶融帯全周に照射するものである。ここで、ＦＺ付近に設置された第２の反射ミラーと透明石英管は、超伝導マグネットに囲まれたボアの中に収納されている。
そのため、レーザーから発せられたレーザー光は、途中散乱することなく溶融帯に導かれ、溶融帯の全周を均一に、効率よく加熱できる。また、強磁場下で安定した単結晶の育成ができ、溶融凝固・焼結・結晶化における新規効果を確認することができる。
【００３０】
また、磁力により、溶融帯が垂れ落ちるのを防止できるため、より大きな単結晶を育成することができる。ここで、磁場と溶融帯の位置関係も変えることができるため、様々な磁場の強さ・方向の中で単結晶を育成することもできる。
【００３１】
更に、ＦＺ付近に設置された第２の反射ミラーは水冷構造であるとともに、つばも有するために、溶融帯の輻射熱で超伝導マグネットが異常に温度上昇することはない。従って、長時間に渡って、強磁場下での単結晶の育成作業をすることができる。同時にその反射ミラーは、水冷構造を有しながらもコンパクトであるため、その中に光ファイバーを挿入し、かつその光ファイバーを外部に引き出すスペースも生まれる。そこで、その光ファイバーを利用して、溶融帯の溶融状態をリアルタイムに観察することもでき、それは貴重な映像資料となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の単結晶育成装置を示す正面図（一部断面図）
【図２】  本発明の単結晶育成装置の、別な実施例を示す要部の拡大正面図（一部断面図）
【図３】  本発明の単結晶育成装置の、また別な実施例を示す要部の拡大正面図（一部断面図）
【図４】  従来の単結晶育成装置の要部を示す平面図と正面図（一部断面図）
【図５】  従来の回転双楕円面鏡を利用したもので、強磁場中で単結晶を育成する装置を示す正面図（一部断面図）
【図６】  固液界面がフラットとならない、溶融帯部分を拡大した正面図（縦断面図）
【符号の説明】
３  透明石英管
４  原料棒
５  結晶棒
８  超伝導マグネット
９  冷凍機
２０  上主軸
２１  下主軸
２２  レーザー
２３  エキスパンダ
２７  インナーミラー
２８  アウターミラー
２９  第１の反射ミラー
３０，３０ａ，３０ｂ  第２の反射ミラー
３２，３２ａ，３２ｂ  水冷ジャケット
３３  光ファイバー
３４  エルボ金具
【図１】
0003723715.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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