JP2013193946A - Superconducting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting device for single crystal pulling units which decreases the space of the peripheral devices of a superconducting electric magnet to current superconducting electric magnet of the same size.SOLUTION: A superconducting electric magnet 10A for single crystal pulling units is provided with a plurality of cooling vessels 13 containing a superconducting coil 11 which is cooled with a coolant, respective cooling vessels 13 are connected with each other via a communicating tube 14 and the communicating tube 14 is configured to enable the coolant supplied from a cooling device 20 to be supplied to each cooling vessel 13.

Description

本発明は、超電導装置に関し、特に、単結晶引き上げ装置において磁場を印加し、融液対流を抑制する単結晶引き上げ装置用の超電導装置に関する。   The present invention relates to a superconducting device, and more particularly, to a superconducting device for a single crystal pulling device that suppresses melt convection by applying a magnetic field in the single crystal pulling device.

IT技術を支える半導体分野において、その基盤材料としてシリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)等の半導体ウェーハが挙げられる。当初小口径で製作されていたこれら半導体材料であるが、半導体デバイスにおける更なる高集積化および高機能化、またその大量かつ安価な生産という要求の中で大口径化が進んできた。   In the semiconductor field that supports IT technology, semiconductor wafers such as silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs) are listed as the base material. Although these semiconductor materials were originally manufactured with a small diameter, the large diameter has been advanced in the demand for further high integration and high functionality in semiconductor devices, and mass and inexpensive production thereof.

大口径のシリコン単結晶製作にあたっては、その成長プロセスに際して結晶欠陥を引き起こす坩堝(るつぼ)内での融液対流を抑制することが非常に重要な技術となる。現在、融解液対流の抑制技術としてCz法(チョコラルスキー法)と呼ばれる方法を用いた単結晶の精製装置が開発製作されている。   In manufacturing a large-diameter silicon single crystal, it is a very important technique to suppress melt convection in a crucible that causes crystal defects during the growth process. Currently, a single crystal refining apparatus using a method called Cz method (chocoral ski method) as a technique for suppressing melt convection has been developed and manufactured.

Cz法とは、溶融した原料から結晶化した材料を引き上げる時点で、溶融した原料を挟んで相互に向かい合うように配置されたヘルムホルツ型超電導電磁石を用いて坩堝内に引き上げ方向に対して横方向の強磁場を発生させ、それによって溶液の熱対流を抑制することで大口径かつ高品質の半導体を製造する方法である。   In the Cz method, when the crystallized material is pulled up from the molten raw material, a Helmholtz superconducting magnet arranged so as to face each other with the molten raw material sandwiched therebetween is used in the crucible in a direction transverse to the pulling direction. This is a method for producing a large-diameter and high-quality semiconductor by generating a strong magnetic field and thereby suppressing thermal convection of the solution.

また、半導体デバイスの大容量化、低コスト化および高品質化の要求に応えるため、シリコン単結晶の引き上げは、8インチ、12インチと大型化してきており、このようなシリコン単結晶の大型化の要請に伴い、超電導電磁石も大空間に磁場を発生させることができるものが望まれている。   In addition, in order to meet the demand for higher capacity, lower cost and higher quality of semiconductor devices, the pulling of silicon single crystals has been increased to 8 inches and 12 inches. Accordingly, a superconducting electromagnet that can generate a magnetic field in a large space is desired.

その一方で、大空間に磁場を発生させることが可能な超電導電磁石は大型化する傾向にあり、単結晶引き上げ装置が大型で高価格になってしまうといった課題がある。また、大空間に磁場を発生させることが可能な超電導電磁石は外部への漏れ磁場の影響も無視はできず、漏れ磁場の人体や周辺機器に対する影響を避けようとすると坩堝1個あたりに必要とする面積が大きくなるという課題もある。   On the other hand, superconducting electromagnets capable of generating a magnetic field in a large space tend to be large, and there is a problem that the single crystal pulling device is large and expensive. In addition, superconducting electromagnets that can generate a magnetic field in a large space cannot ignore the effects of external leakage magnetic fields, and are required per crucible to avoid the effects of leakage magnetic fields on the human body and peripheral equipment. There is also a problem that the area to be increased becomes large.

このような背景から、単結晶引き上げ装置または単結晶引き上げ装置に適用される超電導電磁石の省スペース化や低価格化等を図るために、種々の技術が提案されている。例えば、特開平10−139599号公報(特許文献1)には、引き上げ炉の設置台数がN(Nは自然数)台の場合にN+1個の超電導コイルで済む超電導磁石が記載されている。   Against this background, various techniques have been proposed in order to save space and reduce the price of a superconducting electromagnet applied to a single crystal pulling apparatus or a single crystal pulling apparatus. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-139599 (Patent Document 1) describes a superconducting magnet that requires only N + 1 superconducting coils when the number of lifting furnaces is N (N is a natural number).

特開平10−139599号公報JP-A-10-139599

特許文献1に記載される技術等の従来の技術では、超電導電磁石の周辺機器である電源および冷却設備が各超電導電磁石に対して1台ずつ設置されている。また、上述したように、大空間に磁場を発生させる要請に応えると、超電導電磁石は大型化する傾向にあるため、超電導電磁石が大型化に伴い、その周辺機器である電源および冷却設備についても同様に大型化する傾向にある。   In conventional techniques such as the technique described in Patent Document 1, one power supply and cooling facility, which is a peripheral device of a superconducting electromagnet, is installed for each superconducting electromagnet. In addition, as described above, since the superconducting electromagnet tends to increase in size when responding to a request for generating a magnetic field in a large space, the same applies to the power supply and cooling equipment that are peripheral devices as the superconducting electromagnet increases in size. Tend to be larger.

しかしながら、大空間に磁場を発生させつつも、単結晶引き上げ装置または単結晶引き上げ装置に適用される超電導電磁石の省スペース化を図りたいという要請があり、超電導電磁石の周辺機器である電源および冷却設備に要するスペースについては、なるべく小さく抑えることが望まれている。   However, there is a demand for space saving of a superconducting electromagnet applied to a single crystal pulling device or a single crystal pulling device while generating a magnetic field in a large space, and a power supply and a cooling facility that are peripheral devices of the superconducting magnet It is desired that the space required for this is kept as small as possible.

さらに、価格の観点からすれば、超電導電磁石が大型化に伴い、超電導コイル間に発生する吸引力および周囲に対する漏れ磁場が無視できなくなる。特に漏れ磁場に関しては今後予想される装置の18インチタイプへの大型化に伴って、例えば、欧米基準のように磁場50ガウス以上の領域に必要な安全エリアの面積は数倍に増加してしまう。そのため、超電導コイル間に発生する吸引力および周囲に対する漏れ磁場に対応するための強固な機械サポートや周辺スペースの更なる確保が必要となる。   Further, from the viewpoint of price, as the superconducting electromagnet becomes larger, the attractive force generated between the superconducting coils and the leakage magnetic field to the surroundings cannot be ignored. In particular, with respect to the leakage magnetic field, the area of the safety area required for an area of 50 gauss or more, such as the European standard, will increase several times as the expected size of the apparatus increases to 18 inches. . For this reason, it is necessary to further secure a strong mechanical support and a surrounding space to cope with the attractive force generated between the superconducting coils and the leakage magnetic field with respect to the surroundings.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、従来と同じ大きさの超電導電磁石に対して超電導電磁石の周辺機器のスペースの削減を図った単結晶引き上げ装置用の超電導装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a superconducting device for a single crystal pulling apparatus that reduces the space for peripheral devices of a superconducting magnet relative to a superconducting magnet of the same size as a conventional one. For the purpose.

本発明の実施形態に係る超電導装置は、上述した課題を解決するため、冷媒により冷却される超電導コイルを収容した冷却容器を複数個配置し、前記冷却容器は、連通管によって連通され、前記連通管は、冷却設備から供給される冷媒を前記冷却容器の各々に供給可能に構成されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a superconducting device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of cooling containers that contain superconducting coils that are cooled by a refrigerant, and the cooling containers are connected by a communication pipe, and the communication The pipe is configured to be able to supply a coolant supplied from a cooling facility to each of the cooling containers.

本発明によれば、超電導電磁石の電源および冷却設備等の周辺機器のスペースを削減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the space of peripheral devices, such as a power supply of superconducting electromagnet and cooling equipment, can be reduced.

本発明の第1の実施形態に係る単結晶引き上げ装置用超電導電磁石の構成を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the superconducting electromagnet for single crystal pulling apparatuses which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る単結晶引き上げ装置用超電導電磁石の構成を示す上面図。The top view which shows the structure of the superconducting electromagnet for single crystal pulling apparatuses which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る単結晶引き上げ装置用超電導電磁石の構成を示す上面図。The top view which shows the structure of the superconducting electromagnet for single crystal pulling apparatuses which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る単結晶引き上げ装置用超電導電磁石の構成を示す上面図。The top view which shows the structure of the superconducting electromagnet for single crystal pulling apparatuses which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る超電導装置について、添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, superconducting devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超電導装置の一例である第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aの構成を示す縦断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a first superconducting electromagnet 10A for a single crystal pulling apparatus, which is an example of a superconducting apparatus according to the first embodiment of the present invention.

第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aは、超電導コイル11を冷媒中に浸漬させる冷媒容器12を内部に収容する冷却容器としてのクライオスタット13(13a〜13e)を、例えば、5個等の複数個配置し、この複数のクライオスタット13a〜13eの各冷媒容器12は、連通管14によって連通される。なお、各クライオスタット13内の構成は、連通管14で接続される点を除き、従来のクライオスタットと同様である。   The superconducting electromagnet 10A for the first single crystal pulling apparatus includes, for example, a plurality of cryostats 13 (13a to 13e) as cooling containers for accommodating therein the refrigerant container 12 in which the superconducting coil 11 is immersed in the refrigerant. The refrigerant containers 12 of the plurality of cryostats 13 a to 13 e are communicated by a communication pipe 14. The configuration inside each cryostat 13 is the same as that of a conventional cryostat except that the cryostats 13 are connected by the communication pipe 14.

連通管14は、断熱構造部を有し、冷媒容器12の各々に冷媒を供給可能に構成される。この連通管14の断熱構造は輻射シールドの役割を果たす。超電導コイル11は、補強リングで補強されている。   The communication pipe 14 has a heat insulating structure and is configured to be able to supply a refrigerant to each of the refrigerant containers 12. The heat insulating structure of the communication pipe 14 serves as a radiation shield. Superconducting coil 11 is reinforced with a reinforcing ring.

また、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aにおいて、両端に位置するクライオスタット13a,13eの端部側に、ブロック又はプレートで構成された磁性体18を設置する。   Further, in the first superconducting electromagnet 10A for single crystal pulling apparatus, magnetic bodies 18 constituted by blocks or plates are installed on the end portions of the cryostats 13a and 13e located at both ends.

第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aでは、連通管14に1式の電源設備19および冷却設備20が接続される。電源設備19から電源の供給を受けて稼働する冷却設備20は、連通管14に冷媒を供給し、各クライオスタット13(13a〜13e)内の超電導コイル11を冷却する。   In the first superconducting electromagnet 10A for single crystal pulling apparatus, a set of power supply equipment 19 and cooling equipment 20 are connected to the communication pipe 14. The cooling facility 20 that operates by receiving power supply from the power supply facility 19 supplies the refrigerant to the communication pipe 14 and cools the superconducting coil 11 in each cryostat 13 (13a to 13e).

第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aを適用した単結晶引き上げ装置では、引き上げ炉1が第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aの各超電導コイル11(クライオスタット13)の間に配置される。引き上げ炉1では、当該引き上げ炉1に設置されたヒータ2からの熱によって、坩堝(るつぼ)3の内部で半導体用材料4が溶融する。   In the single crystal pulling apparatus to which the first single crystal pulling apparatus superconducting magnet 10A is applied, the pulling furnace 1 is disposed between each superconducting coil 11 (cryostat 13) of the first single crystal pulling apparatus superconducting magnet 10A. . In the pulling furnace 1, the semiconductor material 4 is melted inside the crucible 3 by the heat from the heater 2 installed in the pulling furnace 1.

ヒータ2の加熱によって誘起される熱対流は、坩堝3を挟んで対向するように設置された1対の超電導コイル11が発生させる横磁場によって抑制され、挿入された種結晶の方向(図1において上方)への引き上げに伴って、固体−液体境界層で高品質の単結晶が成長する。   The thermal convection induced by the heating of the heater 2 is suppressed by a transverse magnetic field generated by a pair of superconducting coils 11 placed so as to face each other with the crucible 3 interposed therebetween, and the direction of the inserted seed crystal (in FIG. 1) A high quality single crystal grows in the solid-liquid boundary layer as it is pulled upward.

このように構成される第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aによれば、1式の電源設備19および冷却設備20によって、複数のクライオスタット13(13a〜13e)内の超電導コイル11を冷却することができるので、複数の引き上げ炉1を稼動させることができる。   According to the superconducting electromagnet 10A for the first single crystal pulling apparatus configured as described above, the superconducting coil 11 in the plurality of cryostats 13 (13a to 13e) is cooled by the one set of power supply equipment 19 and cooling equipment 20. Therefore, a plurality of pulling furnaces 1 can be operated.

この結果、従来の単結晶引き上げ装置では、各坩堝3に対して、それぞれ、1台ずつ設置されている電源設備19および冷却設備20が、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aを適用した単結晶引き上げ装置では、装置全体として電源設備19および冷却設備20を1台ずつに収斂させることができ、電源設備19および冷却設備20を大幅に削除することができる。   As a result, in the conventional single crystal pulling apparatus, the power supply equipment 19 and the cooling equipment 20 that are installed one by one for each crucible 3 apply the first superconducting electromagnet 10A for single crystal pulling apparatus. In the single crystal pulling apparatus, the power supply equipment 19 and the cooling equipment 20 can be converged one by one as the whole apparatus, and the power supply equipment 19 and the cooling equipment 20 can be largely eliminated.

また、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aの両終端に磁性体18を設置することによって、励磁によって生じる吸引力および漏れ磁場を抑制することができる。   Further, by installing the magnetic body 18 at both ends of the superconducting electromagnet 10A for the first single crystal pulling apparatus, it is possible to suppress the attractive force and the leakage magnetic field generated by the excitation.

なお、図1では、一例として、多連するクライオスタット13a〜13eの一番端に位置するクライオスタット13aの外側の位置で連通管14と冷却設備20とが接続されているが、この接続位置は図1に例示される位置に限定されるものではなく、冷却設備20から供給される冷媒が連通管14を循環可能であれば、連通管14で構成される冷媒流路のいずれかの位置で連通管14と冷却設備20とが接続されていれば良い。   In FIG. 1, as an example, the communication pipe 14 and the cooling equipment 20 are connected at a position outside the cryostat 13 a located at the extreme end of the multiple cryostats 13 a to 13 e. 1 is not limited to the position illustrated in FIG. 1, and can be communicated at any position of the refrigerant flow path constituted by the communication pipe 14 as long as the refrigerant supplied from the cooling facility 20 can circulate through the communication pipe 14. The pipe | tube 14 and the cooling equipment 20 should just be connected.

[第2の実施形態]
図2は本発明の第2の実施形態に係る超電導装置の一例である第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bの構成を示す上面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a top view showing a configuration of a second superconducting electromagnet 10B for a single crystal pulling apparatus, which is an example of the superconducting apparatus according to the second embodiment of the present invention.

第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bは、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aに対して、両端の磁性体18を取り外し、超電導コイル11を収容したクライオスタット13を円環状に間隔を空けて配置し、連通管14を円環状に接続して構成される。   The second superconducting electromagnet 10B for the single crystal pulling apparatus is different from the first superconducting electromagnet 10A for the single crystal pulling apparatus by removing the magnetic bodies 18 at both ends and separating the cryostat 13 containing the superconducting coil 11 in an annular shape. The communication pipes 14 are connected in an annular shape.

このように構成される第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bによれば、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aと同様の効果を奏するのに加え、超電導コイル11を収容したクライオスタット13を円環状に配置することによって、従来および第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aでは、設置台数がN(Nは自然数)台の引き上げ炉1に対してN+1個の超電導コイル11が必要となるところを、N個の超電導コイル11とすることができる。   According to the second single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10B configured as described above, in addition to the same effects as the first single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10A, the cryostat 13 housing the superconducting coil 11 is provided. In the conventional and first superconducting electromagnet 10A for the single crystal pulling apparatus, N + 1 superconducting coils 11 are required for the pulling furnace 1 having N installed (N is a natural number). This can be replaced with N superconducting coils 11.

また、第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bによれば、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aの両端に配置される磁性体18が無くても、超電導コイル11に起因する吸引力を相殺することができる。従って、円環状に接続される連通管14の内側のスペースに人が立ち入ることができ、例えば、装置のメンテナンスエリアや冷却設備20等を配置する等して有効に利用することができる。   Further, according to the second single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10B, the attractive force caused by the superconducting coil 11 can be obtained without the magnetic bodies 18 arranged at both ends of the first single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10A. Can be offset. Therefore, a person can enter the space inside the communication pipe 14 connected in an annular shape, and can be used effectively by, for example, arranging the maintenance area of the apparatus, the cooling facility 20 or the like.

なお、図2では、一例として、冷却設備20が円環状に接続される連通管14の外周側に配置されている第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bの例が示されているが、冷却設備20は連通管14の内周側に配置されても良い。   In addition, in FIG. 2, although the example of the 2nd superconducting electromagnet 10B for single crystal pulling apparatuses arrange | positioned as an example on the outer peripheral side of the communication pipe 14 to which the cooling facility 20 is connected in an annular shape is shown. The cooling facility 20 may be disposed on the inner peripheral side of the communication pipe 14.

[第3の実施形態]
図3は本発明の第3の実施形態に係る超電導装置の一例である第3の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Cの構成を示す上面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a top view showing a configuration of a third superconducting electromagnet 10C for a single crystal pulling apparatus which is an example of the superconducting apparatus according to the third embodiment of the present invention.

第3の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Cは、例えば、図3に示されるように、円環状に接続して構成される第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bの各超電導コイル11の中央に磁場補正用鉄心23をさらに配置して構成される。   For example, as shown in FIG. 3, the third single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10 </ b> C is formed at the center of each superconducting coil 11 of the second single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10 </ b> B configured to be connected in an annular shape. Further, a magnetic field correcting iron core 23 is further arranged.

このように構成される第3の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Cによれば、第2の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Bと同様の効果を奏するのに加え、超電導コイル11を収容したクライオスタット13を円環状に配置した際に生じる坩堝3内の径方向への磁場の傾斜を抑制することができる。すなわち、径方向への磁場傾斜を補正し、フラットな横磁場を保つことができる。   According to the third superconducting electromagnet 10C for single crystal pulling apparatus configured as described above, the same effect as that of the second superconducting electromagnet 10B for single crystal pulling apparatus is obtained, and in addition, the cryostat 13 housing the superconducting coil 11 is provided. It is possible to suppress the gradient of the magnetic field in the radial direction in the crucible 3 that occurs when the is placed in an annular shape. That is, the magnetic field gradient in the radial direction can be corrected and a flat transverse magnetic field can be maintained.

なお、図3では、一例として、冷却設備20が円環状に接続される連通管14の外周側に配置されている第3の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Cの例が示されているが、冷却設備20は連通管14の内周側に配置されても良い。   In addition, in FIG. 3, although the example of the 3rd superconducting electromagnet 10C for single crystal pulling apparatuses arrange | positioned on the outer peripheral side of the communicating pipe 14 to which the cooling facility 20 is connected to an annular shape is shown as an example, The cooling facility 20 may be disposed on the inner peripheral side of the communication pipe 14.

[第4の実施形態]
図4は、本発明の第4の実施形態に係る超電導装置の一例である第4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Dの構成を示す上面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a top view showing a configuration of a fourth superconducting electromagnet 10D for a single crystal pulling apparatus as an example of the superconducting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

第4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Dは、例えば、図4に示されるように、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aを、2本の平行な直線の両端を2つの半円弧で繋いで構成される形状(いわゆる、レーストラック状)に配置して構成される。   For example, as shown in FIG. 4, the fourth single crystal pulling apparatus superconducting magnet 10 </ b> D includes the first single crystal pulling apparatus superconducting magnet 10 </ b> A in two semicircular arcs at both ends of two parallel straight lines. Arranged in a connected shape (so-called racetrack shape).

このように構成される第4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Dでは、第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aと同様の効果を奏することに加え、従来および第1の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Aと比較して、省スペースで効率の高い装置システムを構築できる。   The fourth single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10D configured as described above has the same effects as the first single-crystal pulling apparatus superconducting magnet 10A, and in addition, for the conventional and first single-crystal pulling apparatus. Compared to the superconducting electromagnet 10A, a space-saving and highly efficient apparatus system can be constructed.

なお、図4では、一例として、冷却設備20がレーストラック状に接続される連通管14の外周側に配置されている第4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Dの例が示されているが、冷却設備20は連通管14の内周側に配置されても良い。   FIG. 4 shows an example of a fourth superconducting electromagnet 10D for a single crystal pulling apparatus arranged on the outer peripheral side of the communication pipe 14 to which the cooling facility 20 is connected in a racetrack shape as an example. The cooling facility 20 may be disposed on the inner peripheral side of the communication pipe 14.

また、図4では、一例として、レーストラック状に接続される連通管14の2本の直線箇所に、それぞれ、5個ずつ、同数のクライオスタット13が対向して配置されている第4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10Dの例が示されているが、このクライオスタット13の個数は、必ずしも同数である必要はない。例えば、片方は4個、他方が5個であっても良い。   Also, in FIG. 4, as an example, a fourth single crystal in which the same number of cryostats 13 are arranged to face each other at two straight portions of the communication pipe 14 connected in a racetrack shape. Although an example of the superconducting electromagnet 10D for the lifting device is shown, the number of the cryostats 13 is not necessarily the same. For example, one may be four and the other may be five.

以上、第1〜4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10A〜10Dによれば、超電導コイルを冷却するための冷却容器としてのクライオスタットに冷熱を供給する冷却設備およびその電源設備をそれぞれ、1個ずつ(1式)に収斂させることができ、冷却設備およびその電源設備を大幅に削減することができる。   As described above, according to the superconducting electromagnets 10A to 10D for the first to fourth single crystal pulling apparatuses, one cooling facility for supplying cold to a cryostat as a cooling vessel for cooling the superconducting coil and one power supply facility for each. (1 set) can be converged, and cooling equipment and power supply equipment can be greatly reduced.

また、第1〜4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10A〜10Dでは、磁性体の配置などによって漏れ磁場を抑制することができるので、従来の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石と比較して一定磁場以上の立入禁止のスペースを大幅に減少させることができる。従って、従来の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石を適用した単結晶引き上げ装置で確保が必要な一定磁場以上の立入禁止のスペースと第1〜4の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10A〜10Dを適用した単結晶引き上げ装置で確保が必要な一定磁場以上の立入禁止のスペースとの差分のスペースは有効利用することができ、作業をより高効率化することができる。   Further, in the first to fourth single-crystal pulling apparatus superconducting magnets 10A to 10D, the leakage magnetic field can be suppressed by the arrangement of the magnetic body, etc., so that a constant magnetic field is obtained as compared with the conventional single-crystal pulling apparatus superconducting magnet. It is possible to greatly reduce the above-mentioned space where entry is prohibited. Therefore, the space for preventing entry of a certain magnetic field or more and the first to fourth superconducting magnets 10A to 10D for the single crystal pulling apparatus, which are required to be secured in the single crystal pulling apparatus to which the conventional single crystal pulling apparatus superconducting magnet is applied, are applied. A space that is different from a space that is not allowed to enter beyond a certain magnetic field that must be secured by the single crystal pulling apparatus can be used effectively, and the work can be made more efficient.

さらに、第2,3の単結晶引き上げ装置用超電導電磁石10B,10Cでは、引き上げ炉1の設置台数がN(Nは自然数)台の場合にN個の超電導コイル11で済むことから、従来よりも超電導コイル11の数を削減することができる。さらにまた、超電導コイル11の数が少なくなることで、発生する吸引力対策として必要となる強固な機械サポート類も削減できる。   Further, in the second and third superconducting electromagnets 10B and 10C for the single crystal pulling apparatus, when the number of the pulling furnaces 1 is N (N is a natural number), N superconducting coils 11 are sufficient, so that The number of superconducting coils 11 can be reduced. Furthermore, by reducing the number of superconducting coils 11, it is possible to reduce the number of strong mechanical supports required as a countermeasure against the generated attractive force.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be implemented in various forms other than the above-described examples in the implementation stage, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Can be omitted, added, replaced, or changed. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…引き上げ炉、2…ヒータ、3…坩堝(るつぼ)、4…半導体用材料、10(10A,10B,10C,10D) …単結晶引き上げ装置用超電導電磁石、11…超電導コイル、12…冷媒容器、13(13a〜13e)…クライオスタット、14…連通管、18…磁性体、19…電源設備、20…冷却設備、23…磁場補正用鉄心。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulling furnace, 2 ... Heater, 3 ... Crucible (crucible), 4 ... Semiconductor material, 10 (10A, 10B, 10C, 10D) ... Superconducting electromagnet for single crystal pulling device, 11 ... Superconducting coil, 12 ... Refrigerant container , 13 (13a to 13e) ... cryostat, 14 ... communication tube, 18 ... magnetic body, 19 ... power supply equipment, 20 ... cooling equipment, 23 ... iron core for magnetic field correction.

Claims (5)

冷媒により冷却される超電導コイルを収容した冷却容器を複数個配置し、
前記冷却容器は、連通管によって連通され、
前記連通管は、冷却設備から供給される冷媒を前記冷却容器の各々に供給可能に構成されることを特徴とする超電導装置。
Arranging a plurality of cooling containers containing superconducting coils cooled by the refrigerant,
The cooling container is communicated by a communication pipe,
The superconducting device, wherein the communication pipe is configured to be able to supply a coolant supplied from a cooling facility to each of the cooling containers.
複数個配置された前記冷却容器のうち、両端に位置する冷却容器の端部側に磁性体を配置することを特徴とする請求項1記載の超電導装置。 2. The superconducting device according to claim 1, wherein among the plurality of cooling containers arranged, a magnetic material is arranged on an end side of the cooling container located at both ends. 前記冷却容器をレーストラック状に配置することを特徴とする請求項2記載の超電導装置。 3. The superconducting device according to claim 2, wherein the cooling containers are arranged in a racetrack shape. 前記冷却容器を環状に配置することを特徴とする請求項1記載の超電導装置。 The superconducting device according to claim 1, wherein the cooling container is arranged in an annular shape. 前記冷却容器内の超電導コイルの中央に磁場補正用鉄心を挿入することを特徴とする請求項4記載の超電導装置。 5. The superconducting device according to claim 4, wherein a magnetic field correcting iron core is inserted in the center of the superconducting coil in the cooling vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116031040A (en) * 2023-02-24 2023-04-28 安徽联效科技有限公司 Superconducting magnet for magnetic control Czochralski single crystal and refrigerating method

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