JPS6051689A - 単結晶製造装置 - Google Patents
単結晶製造装置Info
- Publication number
- JPS6051689A JPS6051689A JP15772083A JP15772083A JPS6051689A JP S6051689 A JPS6051689 A JP S6051689A JP 15772083 A JP15772083 A JP 15772083A JP 15772083 A JP15772083 A JP 15772083A JP S6051689 A JPS6051689 A JP S6051689A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnets
- single crystal
- magnetic field
- manufacturing apparatus
- plural
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は導電性を有する物質を加熱して溶融体とし、
その溶融体に直流磁界を印加してチョクラルスキー法に
より単結晶を成便させる装置に係り，特に単結晶を安価
九大量に製造できる装置に関するものである。
その溶融体に直流磁界を印加してチョクラルスキー法に
より単結晶を成便させる装置に係り，特に単結晶を安価
九大量に製造できる装置に関するものである。
溶融体から単結晶ｔｌ−製造する方法の代表的なものに
チョクラルスキー法がある。チョクラルスキー法では．
結晶原料を入れたルツボと加熱ヒータを同心に配［ｔＬ
，加熱ヒーターに電流を流して原料を加熱溶融［７たの
ち．所望の種結晶を融液に接触させ．徐々に種結晶を引
き上けることにより単結晶を成長させる。
チョクラルスキー法がある。チョクラルスキー法では．
結晶原料を入れたルツボと加熱ヒータを同心に配［ｔＬ
，加熱ヒーターに電流を流して原料を加熱溶融［７たの
ち．所望の種結晶を融液に接触させ．徐々に種結晶を引
き上けることにより単結晶を成長させる。
通常，溶融体は加熱ヒータにより主に側面から加熱され
るので溶融体の中心部の温度は外周部の温度より低くな
る。このため、溶融体の内部には主に外周部から中上・
部に向う熱対流が生じ，結晶成長界面に温度のゆらぎを
引き起こす。その結果。
るので溶融体の中心部の温度は外周部の温度より低くな
る。このため、溶融体の内部には主に外周部から中上・
部に向う熱対流が生じ，結晶成長界面に温度のゆらぎを
引き起こす。その結果。
成長した単結晶にストリエイションが生じ、特性の不均
一性および結晶欠陥をもたらすなどの悪影響を及はす。
一性および結晶欠陥をもたらすなどの悪影響を及はす。
近年、溶融体が導電性を有する物質では、熱対流を抑制
するために１強い直流磁界を印加して結晶ｔ−成長させ
る方法が注目を集めている。たとえば、シリコンでは１
５００〜３０００ガウスの磁界を印加することによりス
トリエイションが無く酸素濃度の低い高品質単結晶が育
成されている。すなわち、第１図に示すように加熱ヒー
ター２′！ｉ−はさんで２個の磁石７（、−配置し、こ
れらの磁石から発生する横方向の直流磁界８を浴融体３
に印加している。しかしながらこの方法は霊歌が数トン
にも達する巨大な磁石７が必要であるから装置収容上の
問題が発生するのみならず、大消費市、力、磁石の冷却
手段が必要となる等の問題点がある。そのため、装置コ
スト、運転コストが増大し、得られた単結晶は非常に高
価なものとなる欠点があり、工業的に適用することを雌
しくしていた。
するために１強い直流磁界を印加して結晶ｔ−成長させ
る方法が注目を集めている。たとえば、シリコンでは１
５００〜３０００ガウスの磁界を印加することによりス
トリエイションが無く酸素濃度の低い高品質単結晶が育
成されている。すなわち、第１図に示すように加熱ヒー
ター２′！ｉ−はさんで２個の磁石７（、−配置し、こ
れらの磁石から発生する横方向の直流磁界８を浴融体３
に印加している。しかしながらこの方法は霊歌が数トン
にも達する巨大な磁石７が必要であるから装置収容上の
問題が発生するのみならず、大消費市、力、磁石の冷却
手段が必要となる等の問題点がある。そのため、装置コ
スト、運転コストが増大し、得られた単結晶は非常に高
価なものとなる欠点があり、工業的に適用することを雌
しくしていた。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は結晶育成時に溶融体に磁界を印加す
る方法を工業的に適用−４−るに際し。
であり、その目的は結晶育成時に溶融体に磁界を印加す
る方法を工業的に適用−４−るに際し。
装置コスト、運転コストの増大を抑え、単結晶を安価に
大量に製造することのでさる単結晶製造装置を提供する
ことにある。
大量に製造することのでさる単結晶製造装置を提供する
ことにある。
この目的を構成するために、この発明における単結晶製
造装置においては、複数個の加熱炉と複数個の磁界発生
用磁石を具備し、前記磁石が前記加熱炉を狭むように前
記磁石とｔｉｉ前記加熱炉が交互に縦列に配置さり、、
複数個の浴融体に同時に直流磁界を印加できるように構
成されている。
造装置においては、複数個の加熱炉と複数個の磁界発生
用磁石を具備し、前記磁石が前記加熱炉を狭むように前
記磁石とｔｉｉ前記加熱炉が交互に縦列に配置さり、、
複数個の浴融体に同時に直流磁界を印加できるように構
成されている。
すなわち、第１図に示すような従来の１個の加熱炉と２
個の磁石７から構成されている単結晶製造装置では溶融
体３に印加された内部磁界８は磁石７の外部を通って閉
路を作るように分布することから、外部磁界９を有効に
利用−Ｊ−るように複数個の磁石７が縦続に配置された
磁界印加装置金膜ける。磁界印加装置において磁石は直
線状に配置するかあるいは環状に配置することができる
。直線状に配置すればＮ個の加熱炉とＮ＋１個の磁石に
よりＮ個の溶融体に同時に直流磁界を印加することがで
きる。また環状に配置すれば、Ｎ個の加熱炉とＮ個の磁
石によりＮ個の溶融体に同時に直流磁界を印加すること
ができる。一方、従来の装置では、Ｎ個の溶融体に同時
に直流磁界を印加する場合２Ｎ個の磁石が必要である。
個の磁石７から構成されている単結晶製造装置では溶融
体３に印加された内部磁界８は磁石７の外部を通って閉
路を作るように分布することから、外部磁界９を有効に
利用−Ｊ−るように複数個の磁石７が縦続に配置された
磁界印加装置金膜ける。磁界印加装置において磁石は直
線状に配置するかあるいは環状に配置することができる
。直線状に配置すればＮ個の加熱炉とＮ＋１個の磁石に
よりＮ個の溶融体に同時に直流磁界を印加することがで
きる。また環状に配置すれば、Ｎ個の加熱炉とＮ個の磁
石によりＮ個の溶融体に同時に直流磁界を印加すること
ができる。一方、従来の装置では、Ｎ個の溶融体に同時
に直流磁界を印加する場合２Ｎ個の磁石が必要である。
以上説明したように本発明の単結晶製造装置によれば、
チョクラルスキー法により溶融体が導電性１に有する物
質の単結晶の育成において、（１）熱対流を原因とした
結晶の不均一性、結晶欠陥の発生のない良質な単結晶が
製造できる。
チョクラルスキー法により溶融体が導電性１に有する物
質の単結晶の育成において、（１）熱対流を原因とした
結晶の不均一性、結晶欠陥の発生のない良質な単結晶が
製造できる。
（２）従来の一個の加熱炉と２個の磁石で構成される基
本的な単結晶製造装置に比べて、引上げ機１台車りに必
要な磁石の個数が約半分ですむことから、装置が大型化
、大重量化するこ・とがない。
本的な単結晶製造装置に比べて、引上げ機１台車りに必
要な磁石の個数が約半分ですむことから、装置が大型化
、大重量化するこ・とがない。
（３）引上は機１台当りの装置コスト、運転コストが従
来の装置に比べて大幅に低下するので高品質単結晶を安
価に大量に製造することができる。
来の装置に比べて大幅に低下するので高品質単結晶を安
価に大量に製造することができる。
（４）本発明を工業的に適用することにより生産性が向
上する等の効果がある。
上する等の効果がある。
以下本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第２図は本発明による単結晶製造装置で。
第２図ａはその正面図、第２図すはその平面図である。
図において１はルツボ、２は加熱ヒー、夕。
３は溶融体、４は結晶、５は引上は軸、７は磁石。
８は内部磁界、９は外部磁界、 １０は引上は機であり
、５台の引上げ機１０ａ −ｔｏｅが６個の磁石７ａ〜
７ｆに狭まれるように直線的に配置されている。磁石７
は電磁石であり、鉄心型コイルまたは超電導コイル等を
用いて１５００〜３０００ガウスの直流磁界８を溶融体
３に印加することができる。この装置においては１両端
の磁石７ａ、 ７ｆ以外の磁石７ｂ〜７ｅには外部磁界
９はほとんど生せず、発生する磁界を効率良く溶融体３
に印加することができた。
、５台の引上げ機１０ａ −ｔｏｅが６個の磁石７ａ〜
７ｆに狭まれるように直線的に配置されている。磁石７
は電磁石であり、鉄心型コイルまたは超電導コイル等を
用いて１５００〜３０００ガウスの直流磁界８を溶融体
３に印加することができる。この装置においては１両端
の磁石７ａ、 ７ｆ以外の磁石７ｂ〜７ｅには外部磁界
９はほとんど生せず、発生する磁界を効率良く溶融体３
に印加することができた。
第３図は本発明の他の実施例であり１図はその平面図を
示している。８台の引上け４ｆｆｌＯａ〜１０１１と８
個の磁石７ａ〜７ｈを交互に同一円周上に等間隔で配＠
干ることにより概略環状の磁界８を発生させ溶融体３に
印加している。この装置においては。
示している。８台の引上け４ｆｆｌＯａ〜１０１１と８
個の磁石７ａ〜７ｈを交互に同一円周上に等間隔で配＠
干ることにより概略環状の磁界８を発生させ溶融体３に
印加している。この装置においては。
磁石７の数は引上げ磯１０と同数で良く引上げ機１台車
りに必要な磁石の数はさらに少なくてすむ利点がある。
りに必要な磁石の数はさらに少なくてすむ利点がある。
本発明の装置を用いて約５ Ｋｆの溶融体３から直径７
５閣１重さ４ Ｋｙのシリコン単結晶４を約２０００ガ
ウスの直流磁界８を印加しながら、同時に成長させたと
ころ、得られた単結晶はすべてス） ＩＪエイジョン、
酸素濃度１等において従来の装置によるものと比べて何
ら孫色のないものであった。
５閣１重さ４ Ｋｙのシリコン単結晶４を約２０００ガ
ウスの直流磁界８を印加しながら、同時に成長させたと
ころ、得られた単結晶はすべてス） ＩＪエイジョン、
酸素濃度１等において従来の装置によるものと比べて何
ら孫色のないものであった。
以上説明したように２本発明の単結晶製造装置では溶融
体からの結晶成長に望ましくない熱対流を抑制するのに
十分な強度の直流磁界を溶融体に印加することができる
から、熱対流を原因とした結晶の不均一性、結晶欠陥の
発生のない良質な結晶が成長できるとともに、複数個の
加熱炉を集積化したことによね、従来の装置に比べて引
上げ機１台当りの磁石の数が少なくてすみ、装置の大型
化、大重量化を防ぎ、装置コスト、運転コストが大幅に
低下するという効果があり、良質な単結晶を安価に大量
に製造できるという工業上極めて有益な利点を有してい
る。
体からの結晶成長に望ましくない熱対流を抑制するのに
十分な強度の直流磁界を溶融体に印加することができる
から、熱対流を原因とした結晶の不均一性、結晶欠陥の
発生のない良質な結晶が成長できるとともに、複数個の
加熱炉を集積化したことによね、従来の装置に比べて引
上げ機１台当りの磁石の数が少なくてすみ、装置の大型
化、大重量化を防ぎ、装置コスト、運転コストが大幅に
低下するという効果があり、良質な単結晶を安価に大量
に製造できるという工業上極めて有益な利点を有してい
る。
第１図は従来の直流磁界を印加する単結晶製造装置を示
す概略正断面図１Ｍ２図は本発明による単結晶製造装置
で（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、第３図は
本発明の他の実施例による単結晶製造装置の平面図であ
る。 １・・・・ルツボ ２・・・・加熱ヒータ ３・・・・
溶融体４・・・結晶 ５・・・・引上げ軸 ６・・・・
熱対流７・・・・磁石 ８・・・内部磁界 ９・・・・
外部磁界１０・・・・引上は機 代理人弁理士 則近唐佑（ほか１名）
す概略正断面図１Ｍ２図は本発明による単結晶製造装置
で（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、第３図は
本発明の他の実施例による単結晶製造装置の平面図であ
る。 １・・・・ルツボ ２・・・・加熱ヒータ ３・・・・
溶融体４・・・結晶 ５・・・・引上げ軸 ６・・・・
熱対流７・・・・磁石 ８・・・内部磁界 ９・・・・
外部磁界１０・・・・引上は機 代理人弁理士 則近唐佑（ほか１名）
Claims (3)
- （１）溶融体に直流磁界を印加してチョクラルスキー法
により単結晶′ｆ／：製造する装置において、複数個の
加熱炉と複数個の磁界発生用磁石を具備し。 前記磁石が前記加熱炉を挾むように前記磁石と前記加熱
炉を交互に縦列に配置し、複数個の溶融体に同時に直流
磁界を印加するようにしたことを特徴とする単結晶製造
装置。 - （２）複数個の加熱炉と前記加熱炉より一つだけ多い複
数個の磁石を具備し、 ＩＩＪ記磁石が前記加熱炉を挟
むように前記磁石と前記加熱炉を交互に直線状に配置し
たことを特徴とする特許 ９Ｉ１＝： １項記載の単結晶製造装置。 - （３）複数個の加熱炉と前記加熱炉と同数の複数個の｛
６石を具偏し．前記加熱炉と前記磁石を交互に環状に配
ｔ＠Ｌたことを特徴とする前記特許請求の範囲第１９４
記載の単結晶製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15772083A JPS6051689A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 単結晶製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15772083A JPS6051689A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 単結晶製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6051689A true JPS6051689A (ja) | 1985-03-23 |
Family
ID=15655895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15772083A Pending JPS6051689A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 単結晶製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| EP0843028A1 (en) * | 1996-11-14 | 1998-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic-field applied czochralski crystal growth system |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP15772083A patent/JPS6051689A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196085A (en) * | 1990-12-28 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Active magnetic flow control in Czochralski systems |
| EP0843028A1 (en) * | 1996-11-14 | 1998-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic-field applied czochralski crystal growth system |
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