JPS61286294A - 単結晶引上装置 - Google Patents
単結晶引上装置Info
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- JPS61286294A JPS61286294A JP12361485A JP12361485A JPS61286294A JP S61286294 A JPS61286294 A JP S61286294A JP 12361485 A JP12361485 A JP 12361485A JP 12361485 A JP12361485 A JP 12361485A JP S61286294 A JPS61286294 A JP S61286294A
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- single crystal
- crucible
- magnetic flux
- magnetic field
- electromagnet
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体単結晶をＣＺ（チョクラルスキー）法に
より引上げる際、融液に磁界を印加する、単結晶引上装
置に関する。
より引上げる際、融液に磁界を印加する、単結晶引上装
置に関する。
チョクラルスキー法により単結晶を引上げる際に、水平
方向の静磁界を印加し、熱対流を抑える事により融液の
温度が安定し、又ルツボからの汚染が減少し、単結晶の
品質が改善される事が最近実証されている。
方向の静磁界を印加し、熱対流を抑える事により融液の
温度が安定し、又ルツボからの汚染が減少し、単結晶の
品質が改善される事が最近実証されている。
従来の磁界印加単結晶引上装置は、断面図を第７図に示
すごとく、常電導コイルｌａ、１ｂと１ａ、Ｉｂ間をつ
なぐ磁路を構成する鉄心２よりなる直流電磁石とにより
構成され引上機のチせンバー３の内部にあるルツボ４内
の原料融液５に直流磁界を加えるものである。この装置
において、コイル１ａ、１ｂを直流励磁する事により第
７図に示ψごとく鉄心２の両端にはＮ極とＳ極の磁極が
生じ、磁極内には点線矢印１０で示す磁束が生ずる。ル
ツボ４内での磁束密度の均一性は鉄心が有る為、漏れ磁
束が少なく、磁束均一度は５％以下と、かなり均一にな
っている（但し、ここで言う均一度とは −Ｌ×
１００とする）。
すごとく、常電導コイルｌａ、１ｂと１ａ、Ｉｂ間をつ
なぐ磁路を構成する鉄心２よりなる直流電磁石とにより
構成され引上機のチせンバー３の内部にあるルツボ４内
の原料融液５に直流磁界を加えるものである。この装置
において、コイル１ａ、１ｂを直流励磁する事により第
７図に示ψごとく鉄心２の両端にはＮ極とＳ極の磁極が
生じ、磁極内には点線矢印１０で示す磁束が生ずる。ル
ツボ４内での磁束密度の均一性は鉄心が有る為、漏れ磁
束が少なく、磁束均一度は５％以下と、かなり均一にな
っている（但し、ここで言う均一度とは −Ｌ×
１００とする）。
ｍｉｎ
従来の考え方ではルツボ内融液の温度の均一性を保つに
は磁束密度も均一に保たねばならぬとの見地より、磁界
印加装置としては磁界の均一性を指向し、鉄心入りの大
口径の電磁石より構成されていた。第８図は鉄心入り電
磁石の磁束分布を解析した例である（図では電磁石の左
半分のみを示す）。ここでは鉄心間空間距１４８０ａｍ
＋、鉄心径５００履、鉄心２の中央位置に置かれたルツ
ボ径１５０履として、ルツボ内部の磁束均一度４．８％
を示す例である（有限要素法による解析）。ここに例を
示すごとく磁束の均一度を確保する為には対象とするル
ツボより充分に大きな径を有するコイルが必要であると
共に漏れ磁束を小さくする為鉄心を必要とする。
は磁束密度も均一に保たねばならぬとの見地より、磁界
印加装置としては磁界の均一性を指向し、鉄心入りの大
口径の電磁石より構成されていた。第８図は鉄心入り電
磁石の磁束分布を解析した例である（図では電磁石の左
半分のみを示す）。ここでは鉄心間空間距１４８０ａｍ
＋、鉄心径５００履、鉄心２の中央位置に置かれたルツ
ボ径１５０履として、ルツボ内部の磁束均一度４．８％
を示す例である（有限要素法による解析）。ここに例を
示すごとく磁束の均一度を確保する為には対象とするル
ツボより充分に大きな径を有するコイルが必要であると
共に漏れ磁束を小さくする為鉄心を必要とする。
従って電磁石としては寸法も大きく、重量も重く、引上
機への取付、あるいは操作性に問題が生じている。特に
シリコン単結晶等では単結晶の径も大きく引上機も大き
い為、極間空間を９００＃Ｉ１以上取らねばならぬ場合
もあり、この場合必要とする磁束密度を３．（）００〜
４．０００ガウスとすると、これを実現する電磁石とし
ては重量３０トンを超す、巨大なものとなってしまう。
機への取付、あるいは操作性に問題が生じている。特に
シリコン単結晶等では単結晶の径も大きく引上機も大き
い為、極間空間を９００＃Ｉ１以上取らねばならぬ場合
もあり、この場合必要とする磁束密度を３．（）００〜
４．０００ガウスとすると、これを実現する電磁石とし
ては重量３０トンを超す、巨大なものとなってしまう。
単結晶原料融液に磁界を加える事の効果は、磁界の方向
に対し直交して運動する導体（２２では融液流）に対し
、レンツの法則による制動力が生ずると言う原理に基づ
くものである。
に対し直交して運動する導体（２２では融液流）に対し
、レンツの法則による制動力が生ずると言う原理に基づ
くものである。
単結晶原料５は第７図に示すごとくルツボ４内に入れら
れ外周にＫｎ Ｗされたヒータ７の電熱により融解され
る。ヒータにより加熱される事により融液には熱対流が
生じる。
れ外周にＫｎ Ｗされたヒータ７の電熱により融解され
る。ヒータにより加熱される事により融液には熱対流が
生じる。
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
との釣合が破れた時に生ずる。この浮力と粘性力の釣合
い関係を表す無次元量がグラスホフ数Ｎ。ｒである。
との釣合が破れた時に生ずる。この浮力と粘性力の釣合
い関係を表す無次元量がグラスホフ数Ｎ。ｒである。
Ｎ ＝ａ ・α・ΔＴ−Ｒ／ν ・・・・・・
（１）Ｇ「 ここでＱ ；重力加速度 α ：融液の熱膨張率 ΔＴ：温度差 Ｒ；ルツボ半径 ν ；融液の動粘性係数 一般に、グラスホフ数ＮＧｒが融液の幾何学的寸法、熱
的境界条件等によっ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、Ｎｏｒ〉１０ にて融液
の熱対流は乱流状態、Ｎ６ｒ〉１０９では撹乱状態とな
る。
（１）Ｇ「 ここでＱ ；重力加速度 α ：融液の熱膨張率 ΔＴ：温度差 Ｒ；ルツボ半径 ν ；融液の動粘性係数 一般に、グラスホフ数ＮＧｒが融液の幾何学的寸法、熱
的境界条件等によっ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、Ｎｏｒ〉１０ にて融液
の熱対流は乱流状態、Ｎ６ｒ〉１０９では撹乱状態とな
る。
現在行なわれている直径３インチ以上の単結晶引上げの
融液条件ではＮ Ｇｒ〉１０ となり融液内は撹乱状
態となり（第２図に示すごとく）端結晶近傍すなわち固
液界面境界層５２は激しく波立つた状態となる。
融液条件ではＮ Ｇｒ〉１０ となり融液内は撹乱状
態となり（第２図に示すごとく）端結晶近傍すなわち固
液界面境界層５２は激しく波立つた状態となる。
この様な撹乱状態の熱対流が存在すると、融液内、特に
固液界面での温度変動が激しくなり、成長中の結晶の微
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。
固液界面での温度変動が激しくなり、成長中の結晶の微
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。
また、第３図に示すごとく、大きな流れの熱対流５１も
生じルツボ内壁に於いて、融液とルツボとの化学変化に
より、ルツボ内壁より融液中に溶解する不純物が熱対流
５１に搬送され融液内に拡散し、単結晶中に欠陥を生じ
させると共に単結晶の品質を劣化させる。
生じルツボ内壁に於いて、融液とルツボとの化学変化に
より、ルツボ内壁より融液中に溶解する不純物が熱対流
５１に搬送され融液内に拡散し、単結晶中に欠陥を生じ
させると共に単結晶の品質を劣化させる。
単結晶の融液は一般的に電気伝導度σの導電体であり、
磁界に直角方向に運動している流体には単位体積当りｆ
なる制動力が働く。
磁界に直角方向に運動している流体には単位体積当りｆ
なる制動力が働く。
ｆ−ｋ・σ・■６・Ｂ７ ・・・・・・（２）ここで
ｋ ；定数 σ ：融液の電気伝導度 ■Ｒ；磁束と直角方向の流速成分 Ｂ７；磁束密度 磁界による制動力は流速■１に比例する為、先に述べた
撹乱状態の熱対流による激しく波立った状態は１０００
ガウス程度の比較的低い磁束密度で抑えられるがルツボ
壁よりの不純物を搬送、拡散する熱対流５１は比較的ゆ
っくりした流れである為、数千ガウスと言う比較的大き
な磁束密度を必要とする。
ｋ ；定数 σ ：融液の電気伝導度 ■Ｒ；磁束と直角方向の流速成分 Ｂ７；磁束密度 磁界による制動力は流速■１に比例する為、先に述べた
撹乱状態の熱対流による激しく波立った状態は１０００
ガウス程度の比較的低い磁束密度で抑えられるがルツボ
壁よりの不純物を搬送、拡散する熱対流５１は比較的ゆ
っくりした流れである為、数千ガウスと言う比較的大き
な磁束密度を必要とする。
従来の考え方では撹乱状態より生ずる熱振動の抑制と共
にルツボ壁よりの不純物の汚染も抑えるには数千ガウス
の比較的大きな磁界をルツボ内の融液全体に均一に加え
る事が要求された。
にルツボ壁よりの不純物の汚染も抑えるには数千ガウス
の比較的大きな磁界をルツボ内の融液全体に均一に加え
る事が要求された。
この様に均一な磁界を得る電磁石は、先に説明したごと
く、非常に寸法の大きなものになり、重ｎも重く、引上
装置への取付、操作性に問題があった。
く、非常に寸法の大きなものになり、重ｎも重く、引上
装置への取付、操作性に問題があった。
本発明は、これらの問題に鑑みなされたもので、電磁石
を小型軽釘化する為、鉄心を使わず、超電導化した単結
晶引上げ用磁界印加装置を提供するものである。
を小型軽釘化する為、鉄心を使わず、超電導化した単結
晶引上げ用磁界印加装置を提供するものである。
本発明は電磁石を超電導化し小型軽量化を計り、操作性
を良くづる事に加え、鉄心無しとする事により、磁束分
布に差を持たせるものである。ルツボ中心の磁束密度Ｂ
Ｃに対する、ルツボ壁部での１．５〜３．５とする事に
より均一な場合に比べより良い効果を得るものである。
を良くづる事に加え、鉄心無しとする事により、磁束分
布に差を持たせるものである。ルツボ中心の磁束密度Ｂ
Ｃに対する、ルツボ壁部での１．５〜３．５とする事に
より均一な場合に比べより良い効果を得るものである。
また、この様な磁束分布を得る超電導電磁石として、そ
のコイル有効半径を８１コイル間距離をｂとして、ａ、
ｂの関係においＴＯ，８ｂ＞ａ＞０．３ｂとするもので
ある。
のコイル有効半径を８１コイル間距離をｂとして、ａ、
ｂの関係においＴＯ，８ｂ＞ａ＞０．３ｂとするもので
ある。
第１図は本発明の一実施例を示したもので、この実施例
は、超電導電磁石及び励！ｌ電源装置（図示省略）より
成り立っている。超電導電磁石はクライオスタットと呼
ばれる極低温容器１１に液体ヘリウムを満たし中に超電
導コイル１２を納めている。超Ｔｉ導マグネットの詳細
構造あるいは引上機への取付機構等については本発明と
直接関係しないので省略する。超１３４２線は電気抵抗
が零である為、細い線で大電流が流せる事から小型でも
、鉄心無しに高い磁界が得られる電磁石が実現できる。
は、超電導電磁石及び励！ｌ電源装置（図示省略）より
成り立っている。超電導電磁石はクライオスタットと呼
ばれる極低温容器１１に液体ヘリウムを満たし中に超電
導コイル１２を納めている。超Ｔｉ導マグネットの詳細
構造あるいは引上機への取付機構等については本発明と
直接関係しないので省略する。超１３４２線は電気抵抗
が零である為、細い線で大電流が流せる事から小型でも
、鉄心無しに高い磁界が得られる電磁石が実現できる。
鉄心が有る場合には、鉄心は比透磁率が空間に比べ大き
く、鉄心中の磁束密度はほぼ一定と見なせる為、磁極面
での磁束分布も、はぼ均一となり、磁極間の磁束分布も
均一となる。これに対し第１図のごとく、鉄心無しの２
つのコイルを配置した場合には、各空間位置において磁
束密度は変化する。各位置での磁束密度はアンペア周回
積分にて求められるが、例えばコイルの同軸上の中心よ
り距離Ｚだけ離れた位置での磁束密度Ｂ２は、・・・・
・・（３） で与えられる。
く、鉄心中の磁束密度はほぼ一定と見なせる為、磁極面
での磁束分布も、はぼ均一となり、磁極間の磁束分布も
均一となる。これに対し第１図のごとく、鉄心無しの２
つのコイルを配置した場合には、各空間位置において磁
束密度は変化する。各位置での磁束密度はアンペア周回
積分にて求められるが、例えばコイルの同軸上の中心よ
り距離Ｚだけ離れた位置での磁束密度Ｂ２は、・・・・
・・（３） で与えられる。
ここでμ。；透磁率（＝４π×１Ｏ−７）ａ ；コイル
有効半径 ２ｂ＝コイル間距離 Ｉ ；アンペア・ターン Ｚ ：コイル間中心よりの軸上距離 第１図のグラフに示すごとく（３）式で示す磁束密度Ｂ
２は中心より外周に行く程高くなる。又定とするとｆα
Ｂ７であり同様に外周に行く程大きくなる。
有効半径 ２ｂ＝コイル間距離 Ｉ ；アンペア・ターン Ｚ ：コイル間中心よりの軸上距離 第１図のグラフに示すごとく（３）式で示す磁束密度Ｂ
２は中心より外周に行く程高くなる。又定とするとｆα
Ｂ７であり同様に外周に行く程大きくなる。
第２図は第１図の制動力のグラフを詳細計算したもので
ある。具体例として６インチ（１５２ＩｌｌＩ１１）〜
８インチ（２０３ｍ ）の単結晶引上装置の場合、ルツ
ボ径は４００ａ程度となり引上装置のチャンバー外径は
９００ｓ１弱となる。従ってコイル間距離としては１０
４０＃１ＩＩＩ （ｂ＝５４０１Ｍ）とし、コイル有効
半径ａを変えた時の距離に対する制動力比（中心点Ｃ点
を１とし基準化している、＝０．３ｂの時ルツボ壁位置
Ａ点での制動力比ｈ＝３．５５となり、ａ＝ｏ、８ｂの
場合はに＝１．５８となる。
ある。具体例として６インチ（１５２ＩｌｌＩ１１）〜
８インチ（２０３ｍ ）の単結晶引上装置の場合、ルツ
ボ径は４００ａ程度となり引上装置のチャンバー外径は
９００ｓ１弱となる。従ってコイル間距離としては１０
４０＃１ＩＩＩ （ｂ＝５４０１Ｍ）とし、コイル有効
半径ａを変えた時の距離に対する制動力比（中心点Ｃ点
を１とし基準化している、＝０．３ｂの時ルツボ壁位置
Ａ点での制動力比ｈ＝３．５５となり、ａ＝ｏ、８ｂの
場合はに＝１．５８となる。
単結晶のサイズが小さい場合には、ヒータ等の厚みが単
結晶サイズとはあまり比例しない事もあり、単結晶サイ
ズに比べ、コイル間距離を大きくせねばならぬという傾
向にはあるがコイル間距離とルツボ径との比は大体１：
０．２〜０．４程度となり、はぼ第２図に計算条件にて
代表できる。
結晶サイズとはあまり比例しない事もあり、単結晶サイ
ズに比べ、コイル間距離を大きくせねばならぬという傾
向にはあるがコイル間距離とルツボ径との比は大体１：
０．２〜０．４程度となり、はぼ第２図に計算条件にて
代表できる。
従って０点に対するＡ点での制動力比ｋを１．５〜３．
５にする為には電磁石としてはコイル間距離２ｂに対す
るコイル有効半径として、０．８ｂ＞ａ＞０．３ｂ とすれば良い事になる。
５にする為には電磁石としてはコイル間距離２ｂに対す
るコイル有効半径として、０．８ｂ＞ａ＞０．３ｂ とすれば良い事になる。
制動力をΔ点（ルツボ壁）で０点の１．５〜３．５倍と
する事にて均一な磁束分布の場合に比べ、より効果があ
る事は実験にて得られた結果であるがシミュレーション
解析の結果等よりみて次の通りと考えられる。
する事にて均一な磁束分布の場合に比べ、より効果があ
る事は実験にて得られた結果であるがシミュレーション
解析の結果等よりみて次の通りと考えられる。
即ち第３図に示すごとく単結晶原料５はヒータ７にて側
面より熱せられ融解される。ルツボ内融液の温度を均一
にするには熱伝導による熱の伝達と、対流撹拌による熱
伝達とがあるが、対流等による撹拌を抑えた場合には、
熱の伝達は熱伝導のみによる事になり充分では無く、周
辺部と中心部では数十度に及ぶ大きな温度差が付いてし
まう。
面より熱せられ融解される。ルツボ内融液の温度を均一
にするには熱伝導による熱の伝達と、対流撹拌による熱
伝達とがあるが、対流等による撹拌を抑えた場合には、
熱の伝達は熱伝導のみによる事になり充分では無く、周
辺部と中心部では数十度に及ぶ大きな温度差が付いてし
まう。
従って安定しかつ均一な温度勾配を得る為には充分な熱
伝達がなされる必要があり、従来行なわれている通り結
晶を回転させる事により融液を撹拌する必要がある。
伝達がなされる必要があり、従来行なわれている通り結
晶を回転させる事により融液を撹拌する必要がある。
第４図に、結晶を回転させた時の融液の流れを有限要素
法にて解析した例を示す。第４図はルツボ及び単結晶の
断面図右半分を示し、矢印はその断面内での流線を示し
ている。回転方向の流速は結晶外周部付近を最大とし、
同心円状の帯状の流れの束となる。第４図では界面付近
の流れは同心円状の流れとなっているが、下部はルツボ
壁の影響にて渦が生じているのが認められる。
法にて解析した例を示す。第４図はルツボ及び単結晶の
断面図右半分を示し、矢印はその断面内での流線を示し
ている。回転方向の流速は結晶外周部付近を最大とし、
同心円状の帯状の流れの束となる。第４図では界面付近
の流れは同心円状の流れとなっているが、下部はルツボ
壁の影響にて渦が生じているのが認められる。
融液に磁界を加えた場合、磁束の方＾と直交する成分の
流れに上記（２）式に示す制動力が加わり、直交成分は
流れにくくなる。従って水平磁界の場合には上下方向゛
の流れは流れにくくなり、第４図の下部に認められる様
な渦流はできにくく、全体が上部の様な多くの同心円帯
状の流れとなる。
流れに上記（２）式に示す制動力が加わり、直交成分は
流れにくくなる。従って水平磁界の場合には上下方向゛
の流れは流れにくくなり、第４図の下部に認められる様
な渦流はできにくく、全体が上部の様な多くの同心円帯
状の流れとなる。
第５図（ｂ）のごとく、結晶回転にて撹拌すると、多く
の同心円帯状の流れ５５となり、個々の流れの帯には速
度に違いがある為、ルツボ壁より与えられる熱は、各部
ごとに良好に熱交換されて中央部にまで伝わり、安定し
た熱勾配となる。また同心円状の流れが持続される限り
第３図の５１のごとき対流は生じず、ルツボ壁にて汚染
された部分の融液が結晶近くへ移送される事もなく、不
純物の少ない端結晶が得られる。但し水平磁界の場合に
は第５図（ｂ）の平面図で見るごとく回転流５５は磁束
１０と直交する部分Ｘ点（コイル側）と磁束１０と平行
する部分Ｙ点（コイル面と直角な方向）とがあり、Ｘ点
では回転流に制動力が加わるが、Ｙ点では制動力が加わ
らないという不平衡性がある。また回転流５５は第６図
に示すごとく回転している結晶の縁部を最大に、各部で
流速を異にしている。なお６０は磁界をかけない時の回
転流速分布を示すものである。
の同心円帯状の流れ５５となり、個々の流れの帯には速
度に違いがある為、ルツボ壁より与えられる熱は、各部
ごとに良好に熱交換されて中央部にまで伝わり、安定し
た熱勾配となる。また同心円状の流れが持続される限り
第３図の５１のごとき対流は生じず、ルツボ壁にて汚染
された部分の融液が結晶近くへ移送される事もなく、不
純物の少ない端結晶が得られる。但し水平磁界の場合に
は第５図（ｂ）の平面図で見るごとく回転流５５は磁束
１０と直交する部分Ｘ点（コイル側）と磁束１０と平行
する部分Ｙ点（コイル面と直角な方向）とがあり、Ｘ点
では回転流に制動力が加わるが、Ｙ点では制動力が加わ
らないという不平衡性がある。また回転流５５は第６図
に示すごとく回転している結晶の縁部を最大に、各部で
流速を異にしている。なお６０は磁界をかけない時の回
転流速分布を示すものである。
上記（２）式に示すごとく制動力ｆは流速Ｖ８に比例す
る為、第６図に示すごとく速い流速部には大きな制動力
が加わり、磁界を加えない時の流速分布６０は均一な磁
界をかけた事により６１のごとく均一化されてしまう。
る為、第６図に示すごとく速い流速部には大きな制動力
が加わり、磁界を加えない時の流速分布６０は均一な磁
界をかけた事により６１のごとく均一化されてしまう。
同心円状の流速に差がある事により、熱交換が行なわれ
、安定した温度勾配となる所、流速差が無くなれば熱伝
達が悪くなり、安定した温度勾配が得られなくなる。
、安定した温度勾配となる所、流速差が無くなれば熱伝
達が悪くなり、安定した温度勾配が得られなくなる。
磁界を加える事の効果は先に述べた様に凝固界面付近の
熱撹乱を抑える事と二対流による径方向の動きを抑制し
ルツボ壁よりの汚染を少なくする事にある。熱撹乱を抑
えるには１０００ガウス程度の比較的低い磁束密度で良
いが、ゆっくりした流れとなる対流を抑えるには３００
０〜４０００ガウスと言う比較的大きな磁束密度を必要
とする。
熱撹乱を抑える事と二対流による径方向の動きを抑制し
ルツボ壁よりの汚染を少なくする事にある。熱撹乱を抑
えるには１０００ガウス程度の比較的低い磁束密度で良
いが、ゆっくりした流れとなる対流を抑えるには３００
０〜４０００ガウスと言う比較的大きな磁束密度を必要
とする。
ここで問題とする対流とは第５図に示す様なルツボ壁の
汚染された融液を結晶が成育される中心部付近まで流れ
る、大きな流路であり、全体に磁束を加えなくとも、流
路の一部を止める事にて、流れを止める事ができる。従
って第１図あるいは第２図に示すごとく磁束密度を変え
て中心部を弱めても対流を止める事ができ、かつ第６図
に示す通り、均一な磁界を加えた場合の流速分布曲線６
１に比べ磁束分布をルツボ壁部に比べ中心部を弱くして
いくという変化を持たせた場合の流速分布曲線６２は同
心円状に流速差が付く為良好な熱交換が維持でき良好な
熱勾配が得られる。
汚染された融液を結晶が成育される中心部付近まで流れ
る、大きな流路であり、全体に磁束を加えなくとも、流
路の一部を止める事にて、流れを止める事ができる。従
って第１図あるいは第２図に示すごとく磁束密度を変え
て中心部を弱めても対流を止める事ができ、かつ第６図
に示す通り、均一な磁界を加えた場合の流速分布曲線６
１に比べ磁束分布をルツボ壁部に比べ中心部を弱くして
いくという変化を持たせた場合の流速分布曲線６２は同
心円状に流速差が付く為良好な熱交換が維持でき良好な
熱勾配が得られる。
良好な結果を得る磁束分布としては実験及び解析の結果
第２図に示すごとく中心位置に対するルツボ壁位置での
制動力比として１．５〜３．５倍（１６束分布としては
１．２４〜１゜８８倍）を得た。
第２図に示すごとく中心位置に対するルツボ壁位置での
制動力比として１．５〜３．５倍（１６束分布としては
１．２４〜１゜８８倍）を得た。
以上のごとく本発明に係る引上装置は従来装置に比ベコ
ンパクトとなり、取り扱いが容易となる。
ンパクトとなり、取り扱いが容易となる。
さらに本発明に係る引上装置を用いる事により欠陥の少
ない高品質の単結晶を得る事ができる。
ない高品質の単結晶を得る事ができる。
第１図は本発明に係る単結晶引上装置およびその磁界分
布の説明図、第２図は同装置におけるルツボ内の制動力
特性図、第３図は同ルツボ内の融液の状態説明図、第４
図は単結晶を回転させ撹拌したときのルツボ内融液の流
れ解析結果を示す図、第５図（ａ）、（ｂ）は熱対流、
回転流と水平磁界との関係を示す図、第６図は単結晶を
回転させ撹拌したときのルツボ径方向の流速分布を示す
図、第７図は従来の単結晶引上装置の説明図、第８図は
同装置のルツボ内融液状態の説明図である。 ｌａ、ｌｂ・・・常電導コイル、２・・・鉄心、３・・
・引上機チャンバ、４・・・ルツボ、５・・・単結晶原
料融液、６・・・単結晶、７・・・ヒータ、１０・・・
磁束、１１・・・クライオスタット、１２・・・超電導
コイル、５１・・・熱対流、５２・・・固液界面境界層
、５５・・・撹拌回転流、６０・・・回転流速分布（無
磁界）、６１・・・回転流速分布く均一磁界）、６２・
−・回転流速分布（本発明の磁界）、ａ・・・コイル有
効半径、２ｂ・・・コイル間距離、Ｂ７・・・磁束密度
、ｆ・・・制動力、Ａ点・・・ルツボ壁位置、０点・・
・ルツボ中心位置、ＢＡ・・・Ａ点での磁束密度、Ｂｏ
・・・０点での磁束密度。 出願人代理人 猪 股 清 第３図
布の説明図、第２図は同装置におけるルツボ内の制動力
特性図、第３図は同ルツボ内の融液の状態説明図、第４
図は単結晶を回転させ撹拌したときのルツボ内融液の流
れ解析結果を示す図、第５図（ａ）、（ｂ）は熱対流、
回転流と水平磁界との関係を示す図、第６図は単結晶を
回転させ撹拌したときのルツボ径方向の流速分布を示す
図、第７図は従来の単結晶引上装置の説明図、第８図は
同装置のルツボ内融液状態の説明図である。 ｌａ、ｌｂ・・・常電導コイル、２・・・鉄心、３・・
・引上機チャンバ、４・・・ルツボ、５・・・単結晶原
料融液、６・・・単結晶、７・・・ヒータ、１０・・・
磁束、１１・・・クライオスタット、１２・・・超電導
コイル、５１・・・熱対流、５２・・・固液界面境界層
、５５・・・撹拌回転流、６０・・・回転流速分布（無
磁界）、６１・・・回転流速分布く均一磁界）、６２・
−・回転流速分布（本発明の磁界）、ａ・・・コイル有
効半径、２ｂ・・・コイル間距離、Ｂ７・・・磁束密度
、ｆ・・・制動力、Ａ点・・・ルツボ壁位置、０点・・
・ルツボ中心位置、ＢＡ・・・Ａ点での磁束密度、Ｂｏ
・・・０点での磁束密度。 出願人代理人 猪 股 清 第３図
Claims (2)
- １．ルツボ内に収容した半導体単結晶融液に電磁石によ
り水平磁界を与えて制動を行ないつつ前記ルツボから単
結晶の引上げを行なう装置において、 前記ルツボの内壁位置および中心位置における磁束密度
をそれぞれＢａ、Ｂｃとしたとき ｋ＝（Ｂａ／Ｂｃ）＾２として表されるｋが１．５〜３
．５となるような水平磁界の磁束分布を形成することを
特徴とする単結晶引上装置。 - ２．特許請求の範囲第１項記載の装置において、 前記電磁石は、コイル有効半径をａ、コイル間距離をｂ
としたときに０．８ｂ＞ａ＞０．３ｂとなる超電導電磁
石である単結晶引上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12361485A JPS61286294A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 単結晶引上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12361485A JPS61286294A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286294A true JPS61286294A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0234915B2 JPH0234915B2 (ja) | 1990-08-07 |
Family
ID=14864953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12361485A Granted JPS61286294A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256791A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の育成装置 |
| JPS62256787A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の育成方法及びその装置 |
| JPS6424090A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Toshiba Ceramics Co | Method and apparatus for producing single crystal |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0471214U (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-24 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203793A (ja) * | 1983-05-07 | 1984-11-17 | Agency Of Ind Science & Technol | 半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
| JPS6081086A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の成長方法および装置 |
-
1985
- 1985-06-07 JP JP12361485A patent/JPS61286294A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203793A (ja) * | 1983-05-07 | 1984-11-17 | Agency Of Ind Science & Technol | 半絶縁性ガリウム砒素単結晶の製造方法 |
| JPS6081086A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-09 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の成長方法および装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256791A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の育成装置 |
| JPS62256787A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の育成方法及びその装置 |
| JPS6424090A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Toshiba Ceramics Co | Method and apparatus for producing single crystal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0234915B2 (ja) | 1990-08-07 |
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