JPH0346435B2 - - Google Patents
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- JPH0346435B2 JPH0346435B2 JP58136605A JP13660583A JPH0346435B2 JP H0346435 B2 JPH0346435 B2 JP H0346435B2 JP 58136605 A JP58136605 A JP 58136605A JP 13660583 A JP13660583 A JP 13660583A JP H0346435 B2 JPH0346435 B2 JP H0346435B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- single crystal
- melt
- magnetic field
- crucible
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/30—Mechanisms for rotating or moving either the melt or the crystal
- C30B15/305—Stirring of the melt
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/901—Levitation, reduced gravity, microgravity, space
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/917—Magnetic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1004—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
- Y10T117/1008—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing with responsive control means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1032—Seed pulling
- Y10T117/1072—Seed pulling including details of means providing product movement [e.g., shaft guides, servo means]
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は磁場を印加する磁石を具備して成る単
結晶引上装置の改良に関する。
結晶引上装置の改良に関する。
第１図は、CZ法（チヨクラレスキー法）によ
る従来の単結晶引上装置の構成を示すものであ
る。図において、単結晶原料融液１（以下、単に
融液と称する）が充填されているルツボ２は、ヒ
ーター３により加熱され単結晶原料は常に融液状
態を保つている。この融液１中に種結晶４を挿入
し、引上駆動機構５により結晶４をある一定速度
にて引上げてゆくと、固体−液体界面６にて結晶
が成長して単結晶７が生成される。この際、ヒー
タ３の加熱によつて誘起される融液１の液体的運
動すなわち熱対流８が発生する。
る従来の単結晶引上装置の構成を示すものであ
る。図において、単結晶原料融液１（以下、単に
融液と称する）が充填されているルツボ２は、ヒ
ーター３により加熱され単結晶原料は常に融液状
態を保つている。この融液１中に種結晶４を挿入
し、引上駆動機構５により結晶４をある一定速度
にて引上げてゆくと、固体−液体界面６にて結晶
が成長して単結晶７が生成される。この際、ヒー
タ３の加熱によつて誘起される融液１の液体的運
動すなわち熱対流８が発生する。
かかる熱対流８の発生原因は、次の様に説明す
る。つまり、熱対流は一般に流体の熱膨張による
浮力と流体の粘性力との均合いが破れた時に生ず
る。この浮力と粘性力の均合い関係を表わす無次
元量がグラスホフ数NGrである。
る。つまり、熱対流は一般に流体の熱膨張による
浮力と流体の粘性力との均合いが破れた時に生ず
る。この浮力と粘性力の均合い関係を表わす無次
元量がグラスホフ数NGrである。
NGr＝ｇ・α・ΔT・R3／υ3
ここで、
ｇ：重力加速度
α：融液の熱膨張率
ΔT：ルツボ半径方向温度差
Ｒ：ルツボ半径
υ：融液の動粘性係数
一般にグラフホス数NGrが融液の幾何学的寸
法、熱的境界条件等によつて決定される臨界値を
越えると、融液内に熱対流が発生する。通常、
NGr＞105にて融液の熱対流は乱流状態、NGr＞
109では撹乱状態となる。現在行なわれている直
径３〜４インチの単結晶引上げの融液条件の場合
はNGr＞109となり（前記NGrの式による）、融
液内は撹乱状態となり融液表面すなわち固体−液
体界面６は波立つた状態となる。
法、熱的境界条件等によつて決定される臨界値を
越えると、融液内に熱対流が発生する。通常、
NGr＞105にて融液の熱対流は乱流状態、NGr＞
109では撹乱状態となる。現在行なわれている直
径３〜４インチの単結晶引上げの融液条件の場合
はNGr＞109となり（前記NGrの式による）、融
液内は撹乱状態となり融液表面すなわち固体−液
体界面６は波立つた状態となる。
このような撹乱状態の熱対流が存在すると、融
液１内特に固体−液界面での温度変動が激しくな
り、固体−液体界面６厚の位置的時間的変動が激
しく、成長中結晶の微視的再溶解が顕著となり、
成長した単結晶中には転位ループ、積層欠陥等が
発生する。しかも、この欠陥部分は不規則な固体
−液体界面６の変動により、単結晶引上方向に対
して非均一に発生する。更に、高温融液（例えば
1500℃程度）が接するルツボ２内面における融液
１とルツボ２との化学変化により、ルツボ２内面
より融液１中に溶解する不純物９がこの熱対流８
に搬送され融液１内部全体にわたつて分散する。
液１内特に固体−液界面での温度変動が激しくな
り、固体−液体界面６厚の位置的時間的変動が激
しく、成長中結晶の微視的再溶解が顕著となり、
成長した単結晶中には転位ループ、積層欠陥等が
発生する。しかも、この欠陥部分は不規則な固体
−液体界面６の変動により、単結晶引上方向に対
して非均一に発生する。更に、高温融液（例えば
1500℃程度）が接するルツボ２内面における融液
１とルツボ２との化学変化により、ルツボ２内面
より融液１中に溶解する不純物９がこの熱対流８
に搬送され融液１内部全体にわたつて分散する。
そして、この不純物９が核となり単結晶中に転
位ループや欠陥、成長稿等が発生して単結晶の品
質を劣化させている。このため、このような単結
晶７よりLSIのウエハーを製造する際、欠陥部分
を含んだウエハーは電気的特性が劣化しているの
で、使い物にならず歩留りがわるくなる。
位ループや欠陥、成長稿等が発生して単結晶の品
質を劣化させている。このため、このような単結
晶７よりLSIのウエハーを製造する際、欠陥部分
を含んだウエハーは電気的特性が劣化しているの
で、使い物にならず歩留りがわるくなる。
今後、単結晶は増々大直径化してゆくが、前記
のグラスホフ数の式からもわかるようにルツボ２
の直径が増大すればする程グラスホフ数も増大
し、融液１の熱対流８は一層激しさを増して単結
晶７の品質も劣化の一途をたどることになる。そ
こで、最近では上記熱対流８を抑制し熱的・化学
的に平衡状態に近い成長条件にて単結晶引上げを
行なうために、融液１に直流磁場を印加する手法
が提案されてきている。
のグラスホフ数の式からもわかるようにルツボ２
の直径が増大すればする程グラスホフ数も増大
し、融液１の熱対流８は一層激しさを増して単結
晶７の品質も劣化の一途をたどることになる。そ
こで、最近では上記熱対流８を抑制し熱的・化学
的に平衡状態に近い成長条件にて単結晶引上げを
行なうために、融液１に直流磁場を印加する手法
が提案されてきている。
第２図は、この磁場印加による従来の単結晶引
上装置の構成を示すもので、第１図と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。つま
り、第２図はルツボ２の外周に例えば磁石１０を
配置し、融液１中に図示１１方向の一様磁場を印
加するようにしている。単結晶７の融液１は、一
般に電気的伝導度σを有する導電体であるため、
電気伝導度を有する流体が熱対流８により運動す
る際、磁場印加方向１１と平行でない方向に運動
している流体は、レンツの法則により磁気的抵抗
力を受け、これにより、熱対流８の運動が阻止さ
れる。
上装置の構成を示すもので、第１図と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。つま
り、第２図はルツボ２の外周に例えば磁石１０を
配置し、融液１中に図示１１方向の一様磁場を印
加するようにしている。単結晶７の融液１は、一
般に電気的伝導度σを有する導電体であるため、
電気伝導度を有する流体が熱対流８により運動す
る際、磁場印加方向１１と平行でない方向に運動
している流体は、レンツの法則により磁気的抵抗
力を受け、これにより、熱対流８の運動が阻止さ
れる。
一般に、磁場が印加された時の磁気抵抗力すな
わち、磁気粘性係数υeffは、 υeff＝（μHD）2σ／ρ となる。ここで、 μ：融液の透磁率 Ｈ：磁場強さ Ｄ：ルツボ直径 σ：融液の電気伝導度 ρ：融液の密度 この式からわかるように、磁場強さＨが増大す
ると磁気粘性係数υeffが増大し、先に示したグラ
スホフ数の式中のυが増大することとなつてグラ
スホス数は急激に減少し、ある磁場強さによつて
グラフホフ数を臨界値より小さくすることができ
る。これにより、融液１の熱対流８は完全に抑制
される。このようにして、磁場を印加することに
より熱対流８が抑制されるので、上記した単結晶
７中の不純物含有、転位ループの発生、欠陥・成
長稿の発生がなくなり、しかも引上方向に均一な
品質の単結晶７が得られ、単結晶７の品質および
歩留りが向上する。
わち、磁気粘性係数υeffは、 υeff＝（μHD）2σ／ρ となる。ここで、 μ：融液の透磁率 Ｈ：磁場強さ Ｄ：ルツボ直径 σ：融液の電気伝導度 ρ：融液の密度 この式からわかるように、磁場強さＨが増大す
ると磁気粘性係数υeffが増大し、先に示したグラ
スホフ数の式中のυが増大することとなつてグラ
スホス数は急激に減少し、ある磁場強さによつて
グラフホフ数を臨界値より小さくすることができ
る。これにより、融液１の熱対流８は完全に抑制
される。このようにして、磁場を印加することに
より熱対流８が抑制されるので、上記した単結晶
７中の不純物含有、転位ループの発生、欠陥・成
長稿の発生がなくなり、しかも引上方向に均一な
品質の単結晶７が得られ、単結晶７の品質および
歩留りが向上する。
第３図は、磁場強度と単結晶７中に含まれる不
純物濃度の関係を示すものである。図において、
磁場強度がB1以上になると不純物濃度は減少し、
ある磁場強度B2にて不純物濃度は最低となる。
すなわち、この磁場強度B2にて融液１のグラス
ホフ数が臨界値以下となり、融液１の熱対流８が
抑制されるためである。磁場強度をB2以上に増
大させても、すでに熱対流は抑制されているので
不純物濃度はこれ以上は低下しない。この不純物
濃度に関しては、多すぎると前述の如く転位ルー
プ、欠陥の原因となるが、逆に少なすぎると熱衝
撃に対して弱い単結晶７となりウエハーとしては
不適当なものとなる。そこで、高品質の単結晶を
得るためには不純物濃度を、第３図中のハツチン
グ部C1〜C2領域にする必要がある。
純物濃度の関係を示すものである。図において、
磁場強度がB1以上になると不純物濃度は減少し、
ある磁場強度B2にて不純物濃度は最低となる。
すなわち、この磁場強度B2にて融液１のグラス
ホフ数が臨界値以下となり、融液１の熱対流８が
抑制されるためである。磁場強度をB2以上に増
大させても、すでに熱対流は抑制されているので
不純物濃度はこれ以上は低下しない。この不純物
濃度に関しては、多すぎると前述の如く転位ルー
プ、欠陥の原因となるが、逆に少なすぎると熱衝
撃に対して弱い単結晶７となりウエハーとしては
不適当なものとなる。そこで、高品質の単結晶を
得るためには不純物濃度を、第３図中のハツチン
グ部C1〜C2領域にする必要がある。
一方、単結晶を引上げてゆくと単結晶７の生成
分だけルツボ２内の融液１が減少するので、固体
−液体界面６が低下してゆく。引上中常に固体−
液界面６にB2以上の磁場を印加するために、ル
ツボ２空間全体にB2以上の磁場が印加可能な磁
石１０を配置している。このため、磁場強度が最
大となるルツボ２中心では、B3＞B2なる磁場を
印加する様な磁石となり、磁場強度の余裕が過大
となる。従つて、磁石１０としては比較的大きな
ものが必要となり、コスト高となる。また、磁石
１０が比較的大きなため磁場影響範囲も広がる。
その結果、磁石１０の漏れ磁場は引上駆動機構５
まで影響を及ぼすことになり、当該引上駆動機構
５に設置されたモータ類に悪影響を与えることに
なる。また、単結晶引上装置は単結晶７引上げ毎
にルツボ２内部を清掃し、新たに単結晶原料をル
ツボ２内に充填するという作業が必要である。と
ころが、従来型の装置では磁石１０が単結晶引上
装置の外部に固定された構成となつているため、
上記ルツボ２内部の清掃時には磁石１０を単結晶
引上装置より取り除く作業が必要となり繁雑さが
伴なつてくる。
分だけルツボ２内の融液１が減少するので、固体
−液体界面６が低下してゆく。引上中常に固体−
液界面６にB2以上の磁場を印加するために、ル
ツボ２空間全体にB2以上の磁場が印加可能な磁
石１０を配置している。このため、磁場強度が最
大となるルツボ２中心では、B3＞B2なる磁場を
印加する様な磁石となり、磁場強度の余裕が過大
となる。従つて、磁石１０としては比較的大きな
ものが必要となり、コスト高となる。また、磁石
１０が比較的大きなため磁場影響範囲も広がる。
その結果、磁石１０の漏れ磁場は引上駆動機構５
まで影響を及ぼすことになり、当該引上駆動機構
５に設置されたモータ類に悪影響を与えることに
なる。また、単結晶引上装置は単結晶７引上げ毎
にルツボ２内部を清掃し、新たに単結晶原料をル
ツボ２内に充填するという作業が必要である。と
ころが、従来型の装置では磁石１０が単結晶引上
装置の外部に固定された構成となつているため、
上記ルツボ２内部の清掃時には磁石１０を単結晶
引上装置より取り除く作業が必要となり繁雑さが
伴なつてくる。
［発明の目的］
本発明は上記のような事情を考慮して成された
もので、その目的は固体−液界面に必要最低限の
磁場を印加することができ、しかもルツボ内部清
掃時の作業を簡便に行なうことが可能な単結晶引
上装置を提供することにある。
もので、その目的は固体−液界面に必要最低限の
磁場を印加することができ、しかもルツボ内部清
掃時の作業を簡便に行なうことが可能な単結晶引
上装置を提供することにある。
［発明の概要］
上記の目的を達成するために本発明の単結晶引
上装置は、ヒータにより加熱されるルツボ内に充
填された単結晶原料融液中に種結晶を挿入し、こ
の種結晶を引上駆動機構により一定速度で引上げ
て融液の固体−液体界面に単結晶を生成させる単
結晶引上機と、ルツボの外周に設けられた磁石
と、磁石が融液の固体−液体界面に所要強度の最
大磁場を常に印加するように、単結晶の成長によ
る融液の固体−液体界面の低下量に応じて磁石を
ルツボに対して垂直下方に移動させる磁石移動機
構とを備えて構成している。
上装置は、ヒータにより加熱されるルツボ内に充
填された単結晶原料融液中に種結晶を挿入し、こ
の種結晶を引上駆動機構により一定速度で引上げ
て融液の固体−液体界面に単結晶を生成させる単
結晶引上機と、ルツボの外周に設けられた磁石
と、磁石が融液の固体−液体界面に所要強度の最
大磁場を常に印加するように、単結晶の成長によ
る融液の固体−液体界面の低下量に応じて磁石を
ルツボに対して垂直下方に移動させる磁石移動機
構とを備えて構成している。
［発明の実施例］
以下、本発明を第４図に示す一実施例について
説明する。
説明する。
第４図は、本発明による単結晶引上装置の構成
例を示すもので、第１図および第２図と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略する。図に
おいて、融液１が充てんされたルツボ２、融液１
を加熱するヒータ３、引上げられる単結晶７は、
チヤンバー１１に収納して架台１２上に設置され
ている。また、このチヤンバー１１の外周には融
液１に磁場を印加する磁石１０が設置されてい
る。そして、この磁石１０は上下駆動軸１３と機
械的に連結され、この上下駆動軸１３は例えばネ
ジ棒で当該駆動軸の回転により、磁石１０を垂直
下方に移動させるようにしている。ここで駆動方
式は、例えば油圧、空圧シリンダー、手動ハンド
ルによる方法のいずれでもよい。さらに、上下駆
動軸１３は駆動機１４、例えば電動機に連結して
いる。そして、これら上下駆動軸１３、駆動機１
４からなる上下駆動機構および磁石１０は、支柱
１５により支持固定されている。一方、上記チヤ
ンバー１１内には融液１の液面位置を検出するた
めの検出器（例えば、液面レベル計、レーザー光
による位置検出器）１６が設置されており、この
位置検出信号を基に上下駆動制御装置１７により
上記駆動機１４を制御するようにしている。な
お、上記で磁石１０の発生する融液内最大磁場強
度は、第３図のB2になるようにコイル巻数・電
流値が設定されている。
例を示すもので、第１図および第２図と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略する。図に
おいて、融液１が充てんされたルツボ２、融液１
を加熱するヒータ３、引上げられる単結晶７は、
チヤンバー１１に収納して架台１２上に設置され
ている。また、このチヤンバー１１の外周には融
液１に磁場を印加する磁石１０が設置されてい
る。そして、この磁石１０は上下駆動軸１３と機
械的に連結され、この上下駆動軸１３は例えばネ
ジ棒で当該駆動軸の回転により、磁石１０を垂直
下方に移動させるようにしている。ここで駆動方
式は、例えば油圧、空圧シリンダー、手動ハンド
ルによる方法のいずれでもよい。さらに、上下駆
動軸１３は駆動機１４、例えば電動機に連結して
いる。そして、これら上下駆動軸１３、駆動機１
４からなる上下駆動機構および磁石１０は、支柱
１５により支持固定されている。一方、上記チヤ
ンバー１１内には融液１の液面位置を検出するた
めの検出器（例えば、液面レベル計、レーザー光
による位置検出器）１６が設置されており、この
位置検出信号を基に上下駆動制御装置１７により
上記駆動機１４を制御するようにしている。な
お、上記で磁石１０の発生する融液内最大磁場強
度は、第３図のB2になるようにコイル巻数・電
流値が設定されている。
次に、上記のように構成した単結晶引上装置の
作用について説明する。図において、まず、単結
晶４を融液１に挿入し、単結晶引上を開始する時
の固体−液体界面６に磁石１０の中心線X1を一
致させる。すなわち、磁石１０の最大磁場強度
B2が固体−液体界面６に印加される様にする。
つぎに、引上駆動機構５を動作させて単結晶７を
ある一定速度にて引上げる。単結晶７の生成に伴
ない融液面すなわち固体−液体界面６は低下して
ゆく。この時にもし磁石１０を固定しておくと、
固体−液体界面６は磁石中心線X1の下部に移動
する。一般に、磁場強度は磁石中心線よりずれる
と低下するので、この場合は第３図のB4なる強
度の磁場強度が固体−液体界面６に印加されるこ
とになる。単結晶７中の不純物濃度は、C1〜C2
領域内でないとその品質が劣化するので、B4な
る強度の磁場を印加された固体−液体界面６より
成長する単結晶７は低品質のものとなる。
作用について説明する。図において、まず、単結
晶４を融液１に挿入し、単結晶引上を開始する時
の固体−液体界面６に磁石１０の中心線X1を一
致させる。すなわち、磁石１０の最大磁場強度
B2が固体−液体界面６に印加される様にする。
つぎに、引上駆動機構５を動作させて単結晶７を
ある一定速度にて引上げる。単結晶７の生成に伴
ない融液面すなわち固体−液体界面６は低下して
ゆく。この時にもし磁石１０を固定しておくと、
固体−液体界面６は磁石中心線X1の下部に移動
する。一般に、磁場強度は磁石中心線よりずれる
と低下するので、この場合は第３図のB4なる強
度の磁場強度が固体−液体界面６に印加されるこ
とになる。単結晶７中の不純物濃度は、C1〜C2
領域内でないとその品質が劣化するので、B4な
る強度の磁場を印加された固体−液体界面６より
成長する単結晶７は低品質のものとなる。
そこで、本装置では融液面の低下量Δhを検出
器１６により検出して、その位置検出信号を上下
駆動制御装置１７に入力し、その低下量Δhに対
応する分だけ磁石１０を垂直下方に移動させるよ
うに駆動機１４が動作するように、上下駆動制御
装置１７より制御信号を出力する。これにより、
融液面すなわち固体−液体界面６は常に磁石１０
の中心線X1に一致することになる。よつて、固
体−液体界面６にはB2なる強度の磁場が常に印
加され、ここより成長する単結晶７は不純物濃度
がC1〜C2領域内となり高品質のものとなる。こ
のようにして、単結晶引上中は磁石１０を上下駆
動制御して固体−液体界面６と磁石１０の中心線
X1を一致させ、磁場強度B2なる磁場が当該固体
−液体界面６に印加されることとなる。
器１６により検出して、その位置検出信号を上下
駆動制御装置１７に入力し、その低下量Δhに対
応する分だけ磁石１０を垂直下方に移動させるよ
うに駆動機１４が動作するように、上下駆動制御
装置１７より制御信号を出力する。これにより、
融液面すなわち固体−液体界面６は常に磁石１０
の中心線X1に一致することになる。よつて、固
体−液体界面６にはB2なる強度の磁場が常に印
加され、ここより成長する単結晶７は不純物濃度
がC1〜C2領域内となり高品質のものとなる。こ
のようにして、単結晶引上中は磁石１０を上下駆
動制御して固体−液体界面６と磁石１０の中心線
X1を一致させ、磁場強度B2なる磁場が当該固体
−液体界面６に印加されることとなる。
次に、単結晶引上が終了しルツボ２内部を清掃
し、新たな単結晶原料を充填する時について述べ
る。この時には、磁石１０への電流供給を停止し
て磁場印加をやめる。そして、駆動機１４を動作
させて上下駆動軸１３を回転させて磁石１０を図
示１８なる垂直下方に移動させ、１９なる位置に
固定する。これにより、磁石１０はチヤンバー１
１の下方に移動して固定されるため、チヤンバー
１１およびのルツボ２の分解・点検が容易とな
る。
し、新たな単結晶原料を充填する時について述べ
る。この時には、磁石１０への電流供給を停止し
て磁場印加をやめる。そして、駆動機１４を動作
させて上下駆動軸１３を回転させて磁石１０を図
示１８なる垂直下方に移動させ、１９なる位置に
固定する。これにより、磁石１０はチヤンバー１
１の下方に移動して固定されるため、チヤンバー
１１およびのルツボ２の分解・点検が容易とな
る。
上述したように、本実施例の単結晶引上装置
は、ヒータ３により加熱されるルツボ２内に充填
された単結晶原料融液１中に種結晶４を挿入し、
この種結晶４を引上駆動機構５により一定速度で
引上げて融液１の固体−液体界面６に単結晶７を
生成させる単結晶引上機と、ルツボ２の外周に設
けられた磁石１０と、磁石１０が融液１の固体−
液体界面６に所要強度の最大磁場を常に印加する
ように、単結晶７の成長による融液１の固体−液
体界面６の低下量に応じて磁石１０をルツボ２に
対して垂直下方に移動させる磁石移動機構とを備
えて構成して、ルツボ２内の融液１に磁場を印加
する磁石１０を垂直下方に移動させるようにした
ものである。
は、ヒータ３により加熱されるルツボ２内に充填
された単結晶原料融液１中に種結晶４を挿入し、
この種結晶４を引上駆動機構５により一定速度で
引上げて融液１の固体−液体界面６に単結晶７を
生成させる単結晶引上機と、ルツボ２の外周に設
けられた磁石１０と、磁石１０が融液１の固体−
液体界面６に所要強度の最大磁場を常に印加する
ように、単結晶７の成長による融液１の固体−液
体界面６の低下量に応じて磁石１０をルツボ２に
対して垂直下方に移動させる磁石移動機構とを備
えて構成して、ルツボ２内の融液１に磁場を印加
する磁石１０を垂直下方に移動させるようにした
ものである。
従つて、次のような種々の効果が得られるもの
である。
である。
(a) 融液１の固体−液体界面６と磁石１０の中心
線X1を常に一致させることができるので、融
液１の熱対流８を抑制して所要の不純物濃度に
制御可能な強度の磁場を印加することができ、
高品質の単結晶７が得られる。
線X1を常に一致させることができるので、融
液１の熱対流８を抑制して所要の不純物濃度に
制御可能な強度の磁場を印加することができ、
高品質の単結晶７が得られる。
(b) 融液１の固体−液体界面６と磁石１０の中心
線X1を常に一致させることができるので、融
液１に印加すべき磁場強度は所要の不純物濃度
を得るための最低値でよく、もつて磁石１０は
その巻数、電流値が小さくてすみコンパクトで
低価格なものとなる。
線X1を常に一致させることができるので、融
液１に印加すべき磁場強度は所要の不純物濃度
を得るための最低値でよく、もつて磁石１０は
その巻数、電流値が小さくてすみコンパクトで
低価格なものとなる。
(c) ルツボ２内部の清掃時にチヤンバー１１部よ
り磁石１０を完全に分離できるので、ルツボ２
の点検・清掃作業が極めて容易なものとなる。
り磁石１０を完全に分離できるので、ルツボ２
の点検・清掃作業が極めて容易なものとなる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。
ない。
第５図は、本発明による単結晶引上装置の他の
構成例を示すもので、第４図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
構成例を示すもので、第４図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
本実施例では、磁石１０をヘルムホルツ型と
し、図示２０なる方向に磁場を印加するものであ
り、この磁石１０も第３図に示したB2なる強度
の磁場を固体−液体界面６に印加出来るようにし
ている。なお、磁石１０の上下駆動機構は第４図
のものと同一である。２１は磁石１０および上下
駆動機構を同時に水平方向にも移動する移動装置
であり、これにより印加磁界分布の調整およびチ
ヤンバー１１、ルツボ２の分解・点検時の作業ス
ペースをより一層確保することが出来る。
し、図示２０なる方向に磁場を印加するものであ
り、この磁石１０も第３図に示したB2なる強度
の磁場を固体−液体界面６に印加出来るようにし
ている。なお、磁石１０の上下駆動機構は第４図
のものと同一である。２１は磁石１０および上下
駆動機構を同時に水平方向にも移動する移動装置
であり、これにより印加磁界分布の調整およびチ
ヤンバー１１、ルツボ２の分解・点検時の作業ス
ペースをより一層確保することが出来る。
第６図も、本発明による単結晶引上装置の他の
構成例を示すもので、第４図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。なお第６図
は、単結晶引上装置を上部より見た平面図にて示
している。本実施例では、磁石１０は第５図と同
一構成のものとして、融液１に横方向の磁場が印
加できるようにしている。また、磁石１０の上下
駆動機構も上記第５図のものと同一であり、チヤ
ンバー１１、ルツボ２を分解、点検する際、床に
取付けられたレール２２上を磁石１０を水平方向
に移動させ２３なる位置にて磁石１０を固定する
ようにしている。これにより、引上装置のチヤン
バー１１と磁石１０とが完全に分離されるので、
上記第５図ものに比べてより広いルツボ清掃作業
スペースを確保することができる。さらにこの場
合は、ルツボ２清掃時にも磁石１０の電流供給を
停止することなく、磁場印加状態にしてもチヤン
バー１１、ルツボ２部にはほとんど磁場の影響を
受けることがないので、磁石１０を永久電流モー
ドにて連続運転することが出来る。
構成例を示すもので、第４図と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。なお第６図
は、単結晶引上装置を上部より見た平面図にて示
している。本実施例では、磁石１０は第５図と同
一構成のものとして、融液１に横方向の磁場が印
加できるようにしている。また、磁石１０の上下
駆動機構も上記第５図のものと同一であり、チヤ
ンバー１１、ルツボ２を分解、点検する際、床に
取付けられたレール２２上を磁石１０を水平方向
に移動させ２３なる位置にて磁石１０を固定する
ようにしている。これにより、引上装置のチヤン
バー１１と磁石１０とが完全に分離されるので、
上記第５図ものに比べてより広いルツボ清掃作業
スペースを確保することができる。さらにこの場
合は、ルツボ２清掃時にも磁石１０の電流供給を
停止することなく、磁場印加状態にしてもチヤン
バー１１、ルツボ２部にはほとんど磁場の影響を
受けることがないので、磁石１０を永久電流モー
ドにて連続運転することが出来る。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、ヒータに
より加熱されるルツボ内に充填された単結晶原料
融液中に種結晶を挿入し、この種結晶を引上駆動
機構により一定速度で引上げて融液の固体−液体
界面に単結晶を生成させる単結晶引上機と、ルツ
ボの外周に設けられた磁石と、磁石が融液の固体
−液体界面に所要強度の最大磁場を常に印加する
ように、単結晶の成長による融液の固体−液体界
面の低下量に応じて磁石をルツボに対して垂直下
方に移動させる磁石移動機構とを備えて構成し
て、ルツボ内の融液に磁場を印加する磁石を垂直
下方に移動させるようにしたので、固体−液体界
面に必要最低限の磁場を印加することができしか
もルツボ内部清掃時の作業を簡便に行なうことが
可能な信頼性の高い単結晶引上装置が提供でき
る。
より加熱されるルツボ内に充填された単結晶原料
融液中に種結晶を挿入し、この種結晶を引上駆動
機構により一定速度で引上げて融液の固体−液体
界面に単結晶を生成させる単結晶引上機と、ルツ
ボの外周に設けられた磁石と、磁石が融液の固体
−液体界面に所要強度の最大磁場を常に印加する
ように、単結晶の成長による融液の固体−液体界
面の低下量に応じて磁石をルツボに対して垂直下
方に移動させる磁石移動機構とを備えて構成し
て、ルツボ内の融液に磁場を印加する磁石を垂直
下方に移動させるようにしたので、固体−液体界
面に必要最低限の磁場を印加することができしか
もルツボ内部清掃時の作業を簡便に行なうことが
可能な信頼性の高い単結晶引上装置が提供でき
る。
第１図および第２図は従来の単結晶引上装置を
夫々示す構成図、第３図は磁場強度と単結晶中の
不純物濃度の関係を示す図、第４図は本発明の一
実施例を示す構成図、第５図および第６図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。 １……融液、２……ルツボ、３……ヒータ、４
……種結晶、５……引上駆動機構、６……固体−
液体界面、７……単結晶、８……熱対流、９……
不純物、１０……磁石、１１……磁場方向、１２
……架台、１３……上下駆動軸、１４……駆動
機、１５……支柱、１６……検出器、１７……上
下駆動制御装置、１８……移動方向、１９……固
定位置、２０……横磁場方向、２１……移動装
置、２２……レール、２３……固定位置。
夫々示す構成図、第３図は磁場強度と単結晶中の
不純物濃度の関係を示す図、第４図は本発明の一
実施例を示す構成図、第５図および第６図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。 １……融液、２……ルツボ、３……ヒータ、４
……種結晶、５……引上駆動機構、６……固体−
液体界面、７……単結晶、８……熱対流、９……
不純物、１０……磁石、１１……磁場方向、１２
……架台、１３……上下駆動軸、１４……駆動
機、１５……支柱、１６……検出器、１７……上
下駆動制御装置、１８……移動方向、１９……固
定位置、２０……横磁場方向、２１……移動装
置、２２……レール、２３……固定位置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ヒータにより加熱されるルツボ内に充填され
た単結晶原料融液中に種結晶を挿入し、この種結
晶を引上駆動機構により一定速度で引上げて融液
の固体−液体界面に単結晶を生成させる単結晶引
上機と、 前記ルツボの外周に設けられた磁石と、 前記磁石が前記融液の固体−液体界面に所要強
度の最大磁場を常に印加するように、単結晶の成
長による前記融液の固体−液体界面の低下量に応
じて前記磁石を前記ルツボに対して垂直下方に移
動させる磁石移動機構と、 を備えて成ることを特徴とする単結晶引上装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136605A JPS6027682A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 単結晶引上装置 |
| US06/634,072 US4592895A (en) | 1983-07-26 | 1984-07-25 | Single crystal pulling system |
| GB08419080A GB2143746B (en) | 1983-07-26 | 1984-07-26 | Crystal pulling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58136605A JPS6027682A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027682A JPS6027682A (ja) | 1985-02-12 |
| JPH0346435B2 true JPH0346435B2 (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=15179201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136605A Granted JPS6027682A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 単結晶引上装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4592895A (ja) |
| JP (1) | JPS6027682A (ja) |
| GB (1) | GB2143746B (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6144797A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-04 | Toshiba Corp | 単結晶育成装置およびその制御方法 |
| JP2561072B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1996-12-04 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の育成方法及びその装置 |
| JP2556966B2 (ja) * | 1986-04-30 | 1996-11-27 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の育成装置 |
| JPS6385087A (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-15 | Sony Corp | 結晶成長方法 |
| US4904336A (en) * | 1987-04-28 | 1990-02-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing a single crystal of compound semiconductor and apparatus for the same |
| JP2572070B2 (ja) * | 1987-07-20 | 1997-01-16 | 東芝セラミツクス株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| JP2651481B2 (ja) * | 1987-09-21 | 1997-09-10 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 超伝導材料の作製方法 |
| GB8805478D0 (en) * | 1988-03-08 | 1988-04-07 | Secr Defence | Method & apparatus for growing semi-conductor crystalline materials |
| US5178720A (en) * | 1991-08-14 | 1993-01-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method for controlling oxygen content of silicon crystals using a combination of cusp magnetic field and crystal and crucible rotation rates |
| JPH07267776A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Sumitomo Sitix Corp | 結晶成長方法 |
| KR0149287B1 (ko) * | 1995-04-17 | 1998-10-15 | 심상철 | 실리콘 단결정 제조장치 및 그를 이용한 실리콘 단결정의 제조방법 |
| JP2940437B2 (ja) * | 1995-06-01 | 1999-08-25 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法及び装置 |
| JP3520883B2 (ja) * | 1995-12-29 | 2004-04-19 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| JP3598634B2 (ja) * | 1996-01-30 | 2004-12-08 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
| US5935327A (en) * | 1996-05-09 | 1999-08-10 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus for growing silicon crystals |
| JP3969460B2 (ja) * | 1996-06-20 | 2007-09-05 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | 磁場印加による半導体単結晶の製造方法 |
| GB9617540D0 (en) * | 1996-08-21 | 1996-10-02 | Tesla Engineering Ltd | Magnetic field generation |
| JPH10130100A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-05-19 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体単結晶の製造装置および製造方法 |
| JP3402210B2 (ja) * | 1997-12-27 | 2003-05-06 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶の製造方法 |
| JP4358380B2 (ja) * | 1999-09-28 | 2009-11-04 | 住友重機械工業株式会社 | 磁界中熱処理装置 |
| JP4689027B2 (ja) * | 2000-10-23 | 2011-05-25 | 株式会社Sumco | 半導体単結晶引上装置 |
| US7635414B2 (en) * | 2003-11-03 | 2009-12-22 | Solaicx, Inc. | System for continuous growing of monocrystalline silicon |
| US20060005761A1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-01-12 | Memc Electronic Materials, Inc. | Method and apparatus for growing silicon crystal by controlling melt-solid interface shape as a function of axial length |
| US7291221B2 (en) * | 2004-12-30 | 2007-11-06 | Memc Electronic Materials, Inc. | Electromagnetic pumping of liquid silicon in a crystal growing process |
| US7223304B2 (en) * | 2004-12-30 | 2007-05-29 | Memc Electronic Materials, Inc. | Controlling melt-solid interface shape of a growing silicon crystal using a variable magnetic field |
| CN101400834B (zh) | 2007-05-30 | 2012-06-27 | 胜高股份有限公司 | 硅单晶提拉装置 |
| JP4725752B2 (ja) * | 2008-05-09 | 2011-07-13 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| JP5304206B2 (ja) * | 2008-12-04 | 2013-10-02 | 信越半導体株式会社 | 単結晶の製造方法および単結晶の製造装置 |
| KR100965499B1 (ko) | 2010-03-10 | 2010-06-23 | 퀄리플로나라테크 주식회사 | 단결정 실리콘 잉곳 성장 시스템용 마그네트 수직 이송 장치 |
| CN113122926A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-16 | 上海磐盟电子材料有限公司 | 一种单晶炉辅助磁场控制系统及方法 |
| CN114086241B (zh) | 2021-11-25 | 2023-03-28 | 西安奕斯伟材料科技有限公司 | 一种单晶硅棒的拉制方法及单晶硅棒 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE145407C (ja) * | 1902-06-10 | |||
| US3291650A (en) * | 1963-12-23 | 1966-12-13 | Gen Motors Corp | Control of crystal size |
| US3882319A (en) * | 1973-10-23 | 1975-05-06 | Motorola Inc | Automatic melt level control for growth of semiconductor crystals |
| US3998598A (en) * | 1973-11-23 | 1976-12-21 | Semimetals, Inc. | Automatic diameter control for crystal growing facilities |
| JPS59199597A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 単結晶製造装置 |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP58136605A patent/JPS6027682A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-25 US US06/634,072 patent/US4592895A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-07-26 GB GB08419080A patent/GB2143746B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027682A (ja) | 1985-02-12 |
| US4592895A (en) | 1986-06-03 |
| GB8419080D0 (en) | 1984-08-30 |
| GB2143746B (en) | 1986-11-12 |
| GB2143746A (en) | 1985-02-20 |
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