JPS6278182A - 単結晶育成装置および単結晶育成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、単結晶原料融液に磁場を印加する磁石装置を
具備した単結晶育成装置およびその制御方法に関する。

［発明の技術的背量コ 従来のチョクラルスキー法（ＣＺ法）による単結晶育成
装置の一例として第８図のように構成されたものがある
。すなわち、単結晶原料融液１（以下原料融液とする）
が充填しであるルツボ２はヒータ３により加熱され単結
晶原料は常に融液状態を保っている。この融液中に種結
晶４を挿入し、引上駆動機構５により種結晶４をある一
定速度にて引上げてゆくと、固−液界面境界層６にて結
晶が成長し、単結晶７が生成される。

この時、加熱手段例えばヒーター３の加熱によって誘起
される融液の液体的運動、すなわち熱対流８が発生する
。この熱対流８の発生原因は次の様に説明される。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
釣合いが破れた時に生ずる。この浮力と粘性力の釣合い
関係を現わす無次元量がグラスホフ数Ｎ。ｒである。

Ｎ（１ｒ　−ａ−α−ΔＴ−Ｒ３／ｖ３ここで、ｇ二重
力加速度 α：原料融液の熱膨張率 ΔＴニルツボ半径方向温度差 Ｒニルツボ半径 シ：原料融液の動粘性係数 一般に、グラスホフ数Ｎ。ｒ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ＮＧｒ＞１０！１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
げの原料融液条件の場合ＮＱｒ＞１０９となり（前記Ｎ
ｏｒの式による）原料融液内は撹乱状態となり原料融液
表面すなわち固−液界面境界層６は波立った状態となる
。

このような撹乱状態の熱対流が存在すると、原料融液内
、特に固−液界面での温度変動が激しくなり固−液界面
境界層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−液界面の変動により単結晶引上方向に対して非
均−に発生する。更に、高温原料融液１（例えば１５０
０℃程度）が接するルツボ２内面に於ける原料融液１中
に溶解する不純物９が、この熱対流８により搬送され原
料融液内部全体にわたって分散する。この不純物９が核
となり単結晶中に転位ループや欠陥、成長縞等が発生し
て単結晶の品質を劣化させている。

このため、このような単結晶より集積回路（ＬＳＩ’）
のエバーを製造する際、欠陥部分を含んだウェハーは電
気的特性が劣化しているため使い物にならず歩留りが悪
くなる。今後、単結晶は増々大直径化してゆくが、上記
のグラスホフ数の式からもわかるようにルツボ直径が増
大すればする程、グラスホフ数も増大し、原料融液の熱
対流は一層激しさを増し、単結晶品質も劣化の一途をた
どることになる。

このようなことから従来、熱対流を抑制し熱的・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、原料融液１に直流磁場を印加する単結晶生成装置
が提案（特開昭５７−１４９８９４号公報）されている
。第９図はこの概略構成を示すもので第８図と固−部分
には固−符号を付してその説明は省略する。ルツボ２の
外周に磁石１０を配置し原料融液１中に矢印１１の方向
（磁場印加方向）に一様磁場を印加する。単結晶の融液
は一般に電気伝導度σを有する導電体である。このため
、電気伝導度σを有する流体が熱対流により運動する際
磁場印加方法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場的抵抗力を受ける。このた
め熱対流の運動は阻止される。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νｅｆｆは νｅｆｆ　＝　（μＨＤｉσ／ρ ここで、μ：融点の透磁率 Ｈ：磁場強さ Ｄニルツボ直径 σ：融液の電気伝導度 ρ：融液の密度 となり、磁場強さが増大すると磁気粘性係数νｔＡｆが
増大し、先に示したグラスホフ数の式中のνが増大する
こととなりグラスホフ数は急激に減少し、ある磁場強さ
によってグラスホフ数を臨界値より小さくすることが出
来る。これにより、融液の熱対流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が抑制
されるので前記した単結晶中の不純物含有、転位ループ
の発生・欠陥・成長縞の発生がなくなり、しかも引上方
向に均一な品質の単結晶が得られ、単結晶の品質および
歩留りが向上する。

［背景技術の問題点コ ところで、第９図に示す従来の磁石１０を具備した単結
晶育成装置には次のような欠点がある。

育成する単結晶サイズが４インチ以上の０わゆる大型単
結晶育成装置では、ルツボ２およびヒータ３を収納して
いるチャンバー１２が数百履φ以上と大型であり、ルツ
ボ２自身も６インチφ以上と大口径である。ルツボ２の
直径と深とさの関係は、通常、直径〉深さとなっており
、原料融液１を最大にチャージした場合でも１／２直径
夕深さ程度である。この様な形状をしたルツボ２内にチ
ャージされた原料融液１に磁場を印加すると、第９図の
１３なる磁場強度分布となり、ルツボ２の高さ方向対し
て温度がほぼ一様となる。通常、固液界面境界層６での
磁場強度Ｂ１とルツボ２の下部の磁場強度Ｂ２との関係
は、ＩＢ　贅芒２１　　（５％となる。従って、磁場強
度分布１３に対応する原料融液１のグラスホフ数分布は
第２図に示す１４のようになり、原料融液１のいたると
ころで臨界グラスホフ数Ｎ。Ｃ以下となる。

ここで、ＮＧＩおよびＮＯ３は各々固液界面境界１１６
およびルツボ２の底部の原料融液１のグラスホフ数に対
応する。よって、ルツボ２の内部の原料融液１はいたる
ところでその熱対流が抑制され、原料融液１は完全に静
止した状態となる。この状態では、対流熱伝達による熱
の移動路がなくなり、ヒータ３からの原料融液１への熱
供給は熱伝導のみとなる。

さて、単結晶サイズが２〜３インチφと比較的小型の場
合は、ルツボ２も４〜５インチφと小型であり、磁場印
加により融液が完全に静止してもヒータ３から供給され
る熱は、原料融液１の熱伝導により充分に固液界面境界
層６まで伝えられるので、固液界面境界層６とルツボ２
の周辺部との温度差（通常１０＠’Ｃ以内）はほとんど
生じない。

これに対して、単結晶サイズが４インチφ以上の大型単
結晶育成装置では、ルツボ２の直径が６インチφ〜１４
インチφと大型化するため熱伝導のみではもはやルツボ
２の中心にある固液界面境界層６まで充分にヒータ３の
熱が伝わらない。このため、固液界面境界層６とルツボ
２の周辺部では大きな温度差（通常数１０℃程度）が生
じてしまう。固液界面境界１１６にて有効に単結晶７の
育成を行なうためには、その場所が原料融液１の融液温
度より充分に高いことが必要である。このため、ヒータ
３の電力を増大させ温度勾配に打ち勝って、固液界面境
界層６に所要の温度を与えねばならない。更に、温度勾
配が大きいと、単結晶サイズが大きい場合は固液界面境
界層６内でも相当の温度勾配が生じてしまう。均質な単
結晶７を育成させるためには育成流域での濃度一様性も
要求される。よって、このような温度の温度勾配が原料
融液１中に存在することは単結晶育成上好ましくない。

また、ルツボ２の中心と周辺部との温度差が大きすぎる
と、ルツボ２に作用する熱応力が過大となりルツボ２の
割れが生じやすくなる。

［発明の目的］ そこで、本発明は上記した従来装置のもつ欠点を除去す
るためになされたもので、固液界面境界層とルツボ周辺
部との温度差を小さくでき、これによって高品質なく均
一な）単結晶を育成できる単結晶育成装置および単結晶
育成制御方法を提供することを目的としている口 ［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために、第１番目の発明で
は容器内の単結晶原料を加熱手段により加熱して原料融
液を作り、この原料融液中に種結晶を挿入し、この種結
晶を引上層！ｌ１機構によりある一定速度で引上げて固
−液界面境界層にて単結晶が育成される単結晶育成装置
において、上記原料融液を収容するルツボを介して相対
向するコイルにより発生する磁界が互いの磁界を打消す
ように配置した磁石装置と、この磁石装置の印加磁界強
度を可変にするためのコイルｖＪｉｉｌ流調整装置とで
構成したものである。第２番目の発明では容器内の単結
晶原料を加熱手段により加熱して原料融液を作り、この
原料融液中に種結晶を挿入し、この種結晶を引上駆動機
構によりある一定速度で引上げて固−液界面境界層にて
単結晶が育成されるとともに、上記原料融液を収容する
ルツボを介して相対向するコイルにより発生する磁界が
互いの磁界を打消すように配置した磁石装置を備えた単
結晶育成装置により単結晶を育成する場合、単結晶育成
に伴う原料溶液の減少に対応して、原料融液熱対流抑制
領域の容積は一定になるようにコイル励磁電流を制御し
、上記磁石装置の磁界分布を制御し、上記融液が減少し
熱対流効果が存在し得る最少融液容積になるまでこの制
御を続け、それ以後は上記原料融液全域の熱対流を抑制
する上記磁石装置は一定の磁界分布となるように制御す
る単結晶育成方法である。

［発明の実施例］ 以下本発明について図面を参照して説明する。

はじめに第１図に示す単結晶育成装置の第１の実施例に
ついて説明するが、第８図および第９図と固−部分には
固−符号を付してその説明を省略する。

チャンバー１２の外周に容器１ｑａ、１６ｂにそれぞれ
収納された例えば超電導円形コイル１５ａおよび１５ｂ
を、これら円形コイル１５ａ、１５ｂの中心軸と単結晶
引上機中心軸とが一致する様に、磁石架台２２上に配置
する。コイル１５ａとコイル１５ｂとは接続部１７を介
して直列に接続され、励磁電［１８より各コイルに固−
の電流値が通電される。この場合、円形コイル１５ａ、
１５ｂは固−のアンペア−ターンを有しているが、その
発生する磁界はそれぞれ反対方向となる様コイル通電電
流の向きを逆になるように配置する。コイル１５ａおよ
び１５ｂにより発生する磁界は例えば第２図のようにな
る。すなわち・、コイル１５ａおよび１５ｂの中心軸を
それぞれＸ軸、Ｚ軸とすれば原点に於けるｖＡ場Ｂｅは
零、その他の領域では図示の楕円型等磁界強度分布とな
り、原点より遠ざかるにつれてその磁界強度は増す。但
し、ここで定義した磁界強度はＸ軸方向成分磁界と２軸
方向酸分磁界との合成値である。Ｘ軸上の磁界は、Ｂａ
の如く、いたるところＸ軸成分のみであり、Ｙ軸上の磁
界はＢ４の如くいたるところＺ軸成分のみである。その
他領域に関しては、磁界はＸ軸およびＺ軸成分を有し、
かつＺ軸に対して軸対称である。磁界の大きさ方向は、
第２図に模擬的に示すようにＢｓ　、Ｂａ　、Ｂ７どな
るにつれ、その強度は増大しかつＺ軸成分が増大してく
る。あるいは、ａｓ　、ａｓ　、Ｂｇとなるにつれ、そ
の強度は減少し、かつＺ軸成分が増大してくる。コイル
１５ａおよび１５ｂはそれぞれ容器１６ａおよび１６ｂ
に収納され、これらは接続部１７により連結されている
。

コイル１５ａ、１５ｂへの励Ｅｆｌｌｉ流値は励磁電源
１８と制御回路で結ばれている励磁電流調整器１９によ
り調整される。

この励磁電流調整器１９は中央制御装置２１と制御回路
で結ばれており、ここよりの指令でもって調整値がセッ
トされる。ここで、励ｆ！１Ｎ流１８および励磁電流調
整器１９より成る装置を励磁電流調整装置２０と称する
。

引上駆動機構５と中央制御ＩＡ置２１は制御回路で結ば
れ、単結晶７の引上速度が中央制御Ｉ表装置１に入力さ
れる。

次に、上記のように構成された本発明の第１の実施例の
単結晶育成装置の作用について説明する。

コイル１５ａおよび１５ｂにて発生する第２図にて示し
た（ｎ異強度分布を有する磁界を、第３図に示すように
ルツボ２内の原料融液１に印加する。

第３図に於いて、等磁界強度曲線Ｂｍがちょうど原料融
液１の臨界グラスホフ数Ｎ。Ｃに対応する様にＢＩを選
ぶ。例えば、ａｍとしては１０００〜２０００ガウスと
する。この値は原料融液１の種類、初期チャージ分、ル
ツボ２の内径等により決定される。このようにすれば、
曲線ＢＩより内部の領域では、印加磁界強度ＢがＢ＜Ｂ
ｍとなり、原料融液１のグラスホフ数ＮｏはＮ。＞ＮＧ
Ｃとなるので、この領域内では原料融液１の熱対流８が
発生する。

一方、曲線Ｂｅより外部の領域では、これとは逆に、Ｂ
＞ＢｍとなりＮ。＜Ｎ、Ｃとなるので、原料融液１は熱
対流８が抑制され完全に静止した状態となる。ここで、
原料融液１が静止している領域長さＨｌは、固液界面境
界層６の厚みをδ。

原料融液１の初期高さをＨａとすれば、δ＜ｔ−ｈ＜Ｈ
ａとなり、原料融液１の種類、初期チャージ量、ルツボ
２の内径等により決定される。但し、Ｈｒは決定される
値の最少値を用いる。コイル１５ａ、１５ｂの形状、ア
ンペアターン、コイル間距離等は、所要のＨｌ、Ｄ、Ｈ
ａ　、ＢＩ等に適合する様に磁界計算によって求められ
る。曲線ＢＩより内部領域では、熱対流８が存在してい
るので、ヒータ３からの熱はこの熱対流による対流熱伝
達により有効に中心部まで伝熱される。これにより、こ
の領域内はほぼ一様の温度分布となる。一方、曲線Ｂｌ
より外部領域では、原料融液１は完全に静止しているの
で対流熱伝達による熱の移動はない。従来の原料融液１
の熱対流８がいたるところで抑制される場合は、固液界
面境界層６へのヒータ３よりの熱移動はルツボ２の周囲
よりの熱伝導によるもののみであったが、本発明の実施
例の場合は固液界面境界層６のすぐ下の深さＨｌ　（Ｈ
ｔｚ１／２Ｄ）より下部の一様温度融液部からの熱伝導
により固液界面境界層６が有効に加熱される。

従って、従来装置に比べて固液界面境界層６への伝熱効
果が高められるので、ルツボ２の周辺部との温度差が小
さくなる。しかも、固液界面境界層６は静止状態となっ
ているので、熱的化学的安定状態で単結晶７が育成出来
るのは従来装置と同様である。また、単結ａ７が育成さ
れる固液界面境界層６の真下まで原料融液１は熱対流８
により良く攪拌されているので、均質な原料融液１が育
成部へと供給される。

次に本発明の単結晶育成方法すなわち単結晶７の育成が
進んでいく過程での動作を順を追って説明する。

（１）　　初期設定 ルツボ２に原料融液１をＨＯまでチャージしてヒータ３
にてこれを溶融状態にしておく。次に、原料融液１内の
状態が第３図に示す如くなる様に、励磁電流調整器２０
よりコイル１５ａ、１５ｂに初期電流値１ｏを通電する
。

（２）励磁電流調整（その１） 単結晶７を一定の引上速度Ｖ　（ｓ／ｓｅｃ　＞にて育
成させる。単結晶７の育成に伴い原料融液１の量が減少
してゆく。すなわち原料融液１の表面が低下してくる。

このままの単結晶引上状態にしておくと、第３図に於い
て、Ｈｌなる領域がなくなり、固液界面境界層６は曲線
８ｗ内の熱対流８の領域に入ってしまう。

そこで、第３図に示す高さＨｌなる熱対流抑制領域、が
単結晶育成が進んでも保てる様に、融液表面低下量相当
分だけ熱対流残存領域、すなわち磁界強度がＢＩより小
さくなる領域を小さくしてやれば良い。このような状態
にさせるには以下の如くすれば良い。

第２図の磁界分布に於いて、コイル１５ａ、　１５ｂの
励磁電流値を減少させてゆくと楕円状の等磁界強度はこ
れに対応して小さくなってゆく。従って、所要のＢｖ以
下の領域を実現させる励磁電流値が一義的に存在する。

この原理を利用して液面の低下ｍに対応した分だけ、励
磁電流値を減少させ、第３図のＨｌなる高さが常に一定
に保てる様に制御する。

この制御方法としては、例えば、引上駆動機構５より引
上速度Ｖ（一定値）を中央制御装置２１に入力する。中
央制御装置２１内でこの引上速度に対応した融液面の低
下量が演算される。

この低下量よりＢＩ以下となる熱対流残存領域の広さが
、中央制御装置２１において演算される。

この様な磁界分布を実現させるに必要な励磁電流指令値
１ａが、中央制御装［２１において演算される。この励
磁電流指令１［１ａが励磁電流調整器１９に入力され、
励磁電流調整器１９から電流値Ｉになる様に励磁電源１
８が設定され、所要の電流値がコイル１５ａ、１５ｂに
通電され、所要の磁界分布がルツボ２の空間に実現され
る。

この様にして、第４図に示す如く、単結晶７の育成につ
れて、固液界ｉＩ境界層６付近の熱対流８の抑制領域は
第４図（１）に示すように一定容積に保たれ、熱対流８
の領域が減少してゆく。熱対流領域が原料融液２の種類
、ルツボ２の形状により決まる第４図（２）に示すＨ２
なる高さになるまでこの制御を続ける。

（３）励磁電流調整（その２） 上記のＨ２なる領域広さは、熱対流８が有効に存在しえ
る最少領域広さである。従って、本発明の効果を残すた
めには最低限Ｈ２は残さねばならぬ。そこで、この領域
を残す。単結晶７の育成が進むと、第４図（３，（４）
に示すようにこんどは熱対流抑制領域が減少してゆく。

一般に、熱対流抑制御ｌ域に存在する融液量と印加磁界
強度は、比例する上に、過度の磁界を印加すると固液界
面境界層６での原料融液１の熱的、化学的安定性がくず
れることが判っている。そこで、熱対流抑制領域減少に
見合った分だけ原料融液１に印加する磁界強度を低減さ
せる。

この磁界強度低減方法としては、上記「（２）励磁電流
調整（その１）」と同様の励１！１電流調整を行なう。

（勾　育成完了 第４図（３に示す如く原料融液１残量がＨ３〜δ（固液
界面境界Ｈ）となったところで、育成完了を下記の２方
式のどれか一つにて行なう。

■　高さＨ３が充分に小さく、残存原料融液１が少なく
、これ以上単結晶７を育成出来ない時は、残存原料融液
１にて単結晶インゴットのテール部を形成させ、単結晶
７の形成部を冷却させて育成完了とする。

■　残存原料融液１によりまだ単結晶７の育成が出来る
時は、残存原料融液１をすべて第３図の８ｍより外部領
域にする。すなわち、全領域に於いて熱対流８を抑制し
た状態で残りの育成を行なう。この場合は、原料融液１
の残量が充分に少なくなっているので、温度勾配が初期
チャージ時はど厳しくないので完全に熱対流を抑制した
状態でも高品質の単結晶７が育成できる。

次に、本発明の単結晶育成装置の第２の実施例について
第５図を参照して説明するが、第１図で示した実施例と
固−部分には固−符号を付してその説明を省略する。第
１図の円形コイル１５ａ。

１５ｂを第５図に示す如くチャンバー１２に相対峙して
配置する。すなわち、両コイル１５ａ、１５ｂの中心軸
２が単結晶７の引上方向と垂直になる。この時、コイル
１５ａ、１５ｂにより発生する磁界分布は第２図となり
、第２図に示すＸ軸が単結晶７の引上軸と固−となる。

この作用は、第３図。

第４図に示す場合と固−になる。

次に、本発明の単結晶育成装置の第３の実施例について
第６図、第７図を参照して説明するが、第１図で示した
実施例と固−部分には固−符号を付しての説明を省略す
る。

コイル１５ａへの励磁電流は励磁Ｎ源１８ａより供給さ
れる。コイル１５１）への励磁電流は励磁電源１８ｂよ
り供給される。コイル１５ａとコイル１５ｂとは電気的
に接続されておらず、それぞれ励磁電源１８ａ、１８ｂ
により個別に励磁制御される。励磁電１１８ａと１８ｂ
は励磁電流調整器１９と制御回路で結ばれている。この
励Ｅｆｌｌ流調整器１９は超王制御装！２１と制御回路
で結ばれている。

ここで、励磁電源１８ａ、１８ｂおよび励磁電流調整器
１９より成る装置を励磁電流調整装置２０と称する。

次に、このように構成された第３の実施例の作用・動作
について説明する＠ （１）初期設定 第１の実施例と同様に、原料融液内の状態が第３図に示
す如くなる様に、励磁電流調整装置２０によりコイル１
５ａ、コイル１５ｂにそれぞれの初期電流値を通電する
。

（２励磁電流調整（その１） 第１の実施例と同様に単結晶７の育成に伴ない液面が低
下するが、これに対応して第４図（１）の状態を保もつ
ために下記の如き制御を行なう。すなわち、液面の減少
に対応して、第３図状態を維持するために、第７図に示
す如く、楕円型等磁界分布を下方に変位させる。つまり
コイル１５ｂ側に液面低下に伴ないＸ軸がずれていくよ
うにする。

一般に、第２図に於いてコイル１５ａのアンペア−ター
ンを増大させ（この場合は巻線数は一定なので励磁電流
を増大させる）、コイル１５ｂのそれを減少させてゆく
と磁界分布強度は、はぼ第２図の楕円分布を保もったま
まそのＸ軸がコイル１５ｂ側にずれてくる。すなわち第
７図に示す磁界分布が実現される。

この原理を利用して、上記の制御を行ない、常に第４図
（１）の状態をたちだせる。具体的には、単結晶７の引
上速度■が中央制御装置！２１に入力される。これに対
応した液面低下量が演算される。

この低Ｔｉに相当した分だけ第２図に示す楕円型等磁界
分布をコイル１５ｂ側に変位させ第７図の状態となるべ
く励磁電流指令値Ｉが励磁電流調整器１９に入力される
。

コイル１５ａおよびコイル１５ｂへの励磁電流値が励磁
電流調整器１９より励磁電源１８ａ。

１８ｂにそれぞれセットされる。この励磁電源１８ａ、
１８ｂよりコイル１５ａ、１５ｂに所要の電流が通電さ
れ第４図（１）の状態が維持される。

液面低下に伴ない、この制御を維持させる。

（３励磁電流調整（その２） （勾　育成完了 これらは第１の実施例と固−である。

この第３の実施例の効果は、上記の説明からあきらかな
如く第１の実施例と固−である。

以上述べた本発明の単結晶育成装置の第１〜第３の実施
例によれば、次のような効果が得られる。

（１）固液界面境界層６の近傍は熱対流８が抑制され、
熱的・化学的平衡状態に近い成長条件が満されると同時
に、これより下部の領域では、熱対流８により原料融液
１が良く攪拌され原料融液１が均質化され、かつ温度が
一様に保たれている。

このため、固液界面境界Ｈ６への熱伝導効果が高められ
、ルツボ２の周辺と固液界面境界層６との温度差が小さ
くなる上に、充分に攪拌された原料融液１が固液界面境
界層６に供給されるので、均質な単結晶７が育成される
。

（′２Ｊ　　ルツボ２の中心と周辺部との温度差が小さ
いので、熱応力によるルツボ２の割れが回避される。

（３）原料融液１に印加される磁界は、軸対称であり引
上軸に対して水平・垂直画成分を含んでいる。このため
、あらゆる方向の熱対流を抑制することが出来る。

（４）対向したコイル１５ａ、１５ｂが互いに反対方向
の磁界を発生させるので、コイル１５ａ。

１５ｂの容器１６ａ、１６ｂ外部への漏洩磁界は相対す
るコイルによって発生する磁界により打消されるので、
漏洩磁界は小さくなる。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば固液界面境界層とルツボ周辺
部との温度差を小さくできるので、高品質な単結晶を育
成できる単結晶育成装置および単結晶育成方法を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単結晶育成装置の第１の実施例を示す
概略構成図、第２因は同実施例の単結晶育成装置により
発生する磁界強度分布を示す分布図、第３図は同実施例
の単結晶育成装置の磁界と融液状況を示す模式図、第４
°図は同実施例の単結晶育成装置の動作を示す図、第５
図は本発明の単結晶育成装置の第２の実施例を示す概略
図構成図、第６図は本発明の単結晶育成装置の第３の実
施例を示す概略図構成図、第７図は同実施例の単結晶育
成装置により発生する磁界強度分布を示す分布図、第８
図は従来の単結晶育成装置の一例を示す概略構成図、第
９図は同側の単結晶育成装置の動作を説明するための図
である・ １・・・原料融液、２・・・ルツボ、３・・・ヒータ、
４・・・種結晶、５・・・引上駆動ｌ１４４Ｆ４．６・
・・固液界面境界層、７・・・単結晶、８・・・熱対流
、９・・・不純物、１０・・・磁石、１１・・・磁場方
向、１２・・・チャンバー、１３・・・磁場分布、１４
・・・グラスホフ数分布、１５ａ・・・円形コイル、１
５ｂ・・・円形コイル、１６ａ・・・容器、１６　ｂ　
・・・容器、１７−・・接続部、１８，１８ａ、ｉ　８
ｂ・・・励磁電源、１９・・・励磁電流調整器、２０・
・・励磁量Ｒ”Ａ整装置、２１・・・中央制御装置、２
２・・・磁石架台。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 ａ１１３図 第４図 第５図 ＆！６図 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内の単結晶原料を加熱手段により加熱して原
   料融液を作り、この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ある一定速度で引上げて固
   −液界面境界層にて単結晶が育成される単結晶育成装置
   において、上記原料融液を収容するルツボを介して相対
   向するコイルにより発生する磁界が互いの磁界を打消す
   ように配置した磁石装置と、この磁石装置の印加磁界強
   度を可変にするためのコイル励磁電流調整装置とを備え
   た単結晶育成装置。
2. （２）相対向するコイルは超電導コイルとしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の単結晶育成装
   置。
3. （３）相対向するコイルにより発生する磁界方向を単結
   晶引上方向に対して垂直にしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の単結晶育成装置。
4. （４）相対向するコイルにより発生する磁界方向を単結
   晶引上方向に対して平行にしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の単結晶育成装置。
5. （５）容器内の単結晶原料を加熱手段により加熱して原
   料融液を作り、この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ある一定速度で引上げて固
   −液界面境界層にて単結晶が育成されるとともに、上記
   原料融液を収容するルツボを介して相対向するコイルに
   より発生する磁界が互いの磁界を打消すように配置した
   磁石装置を備えた単結晶育成装置により単結晶を育成す
   る場合、単結晶育成に伴う原料溶液の減少に対応して、
   原料融液熱対流抑制領域の容積が一定になるようにコイ
   ル励磁電流を制御し、上記磁石装置の磁界分布を制御し
   、上記融液が減少し熱対流効果が存在し得る最少融液容
   積になるまでこの制御を続け、それ以後は上記原料融液
   全域の熱対流を抑制する上記磁石装置は一定の磁界分布
   となるように制御する単結晶育成方法。
6. （６）相対向するコイルの上部に配置されたコイルの通
   電電流は単結晶育成に伴ない増加させ、これと同時に下
   部に配置されたコイルの通電電流は減少させてゆくコイ
   ル励磁電流制御方法を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第（５）項記載の単結晶育成方法。