JPS6278185A - Single crystal growth and apparatus therefor - Google Patents

Single crystal growth and apparatus therefor

Info

Publication number
JPS6278185A
JPS6278185A JP21665785A JP21665785A JPS6278185A JP S6278185 A JPS6278185 A JP S6278185A JP 21665785 A JP21665785 A JP 21665785A JP 21665785 A JP21665785 A JP 21665785A JP S6278185 A JPS6278185 A JP S6278185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
raw material
material melt
magnetic field
melt
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
Application number
JP21665785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kinya Matsutani
松谷 欣也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21665785A priority Critical patent/JPS6278185A/en
Publication of JPS6278185A publication Critical patent/JPS6278185A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

PURPOSE:The titled apparatus, having a magnet device for applying a magnetic field to a single crystal raw material melt and a coil spacing adjusting device for making the intensity of the applied magnetic field of the magnet device variable and capable of growing a high-quality single crystal. CONSTITUTION:A raw material melt 1 is charged into a crucible 2 to a level (H0) and kept in a molten state by a heater 3. An initial coil spacing (L10) is set by a coil spacing adjusting device 22 to provide a relative position of coils (15a) and (15b) to the crucible 2 shown in the figure. A single crystal 7 is then grown at a constant pulling up speed (V). Thereby, the surface of the raw material melt 1 is lowered and there is no region (H1) shown in the figure as it is. Since a solid-liquid interfacial boundary layer 6 enters a region of thermal convections 8 in a curve (B10), the size of the region containing left thermal convections, i.e. a region in which the magnetic field intensity is smaller than (B10) is reduced by an amount corresponding to the lowered level of the melt surface so that the thermal convection inhibiting region of the level (H1) may be kept even when the growth of the single crystal 7 pro ceeds.

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単結晶育成方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a single crystal growth apparatus and a single crystal growth method equipped with a magnet device that applies a magnetic field to a single crystal raw material melt.

[発明の技術的背景コ 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6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)
が充填しているルツボ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1i!6に
て結晶が成長し、単結晶7が生成される。
[Technical Background of the Invention] An example of a conventional single crystal growth apparatus using the Czochralski method (CZ method) is shown in FIG. That is, single crystal raw material melt 1 (hereinafter referred to as raw material melt)
The crucible 2 filled with is heated by a heater 3 so that the single crystal raw material always remains in a molten state. When the seed crystal 4 is inserted into this melt and the seed crystal 4 is pulled up at a certain speed by the pulling drive mechanism 5, the solid-liquid interface boundary 1i! The crystal grows in step 6, and a single crystal 7 is produced.

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NGrである。
At this time, a liquid motion of the melt, that is, a thermal convection 8, induced by the heating of the heating means, such as the heater 3, occurs. The cause of this thermal convection 8 is explained as follows. Thermal convection generally occurs when the balance between the buoyant force due to thermal expansion of the fluid and the viscous force of the fluid is broken, and the dimensionless quantity representing the balance between the buoyant force and the viscous force is the Grashof number NGr.

Nor−a−α・ΔT−R3/シ3 ここで、g :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海値を越えると融液
内に熱対流が発生する。通常、NGr>10’にて融液
の熱対流は乱流状態、NGr>10’では擾乱状態とな
る。現在性なわれている直径3〜4インチの単結晶引上
げの原料融液条件の場合NC1r>10’となり(前記
Narの式による)原料融液内は擾乱状態となれ原料融
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。
Nor-a-α・ΔT-R3/shi3 Where, g: Gravitational acceleration α: Coefficient of thermal expansion of raw material melt ΔT Temperature difference in radial direction of Nil crucible R Nil crucible radius C: Kinematic viscosity coefficient of raw material melt Generally, Grashof number N. When r exceeds a critical value determined by the geometric dimensions of the melt, thermal boundary conditions, etc., thermal convection occurs within the melt. Usually, when NGr>10', the thermal convection of the melt becomes turbulent, and when NGr>10', the thermal convection of the melt becomes turbulent. In the case of the current raw material melt conditions for pulling a single crystal with a diameter of 3 to 4 inches, NC1r>10' (according to the formula for Nar), and the inside of the raw material melt is in a turbulent state. The liquid interface boundary layer 6 becomes undulating.

このような擾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
視的再溶融が顕著となり成長した単結晶中には転移ルー
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
力−に発生する。更に、高m原料融液1(例えば150
0℃P?!度)が接するルツボ2内面に於ける原料融1
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
が咳となり単結晶中に転移ループや欠陥、成長縞等が発
生して単結晶の品質を劣化させている。
When thermal convection in such a disturbed state exists, temperature fluctuations in the raw material melt, especially at the solid-liquid interface, are severe, and the thickness of the boundary layer at the solid-liquid interface is greatly fluctuated in position and time. Visual remelting becomes noticeable and dislocation loops, stacking faults, etc. occur in the grown single crystal. Moreover, this defective portion is generated forcelessly in the single crystal pulling direction due to irregular fluctuations of the solid-liquid interface. Furthermore, high m raw material melt 1 (for example, 150
0℃P? ! The melting of raw material 1 on the inner surface of crucible 2, which is in contact with
Impurities 9 dissolved in the raw material melt are carried by this thermal convection 8 and dispersed throughout the interior of the raw material melt. This impurity 9
This causes dislocation loops, defects, growth streaks, etc. to occur in the single crystal, deteriorating the quality of the single crystal.

このため、このような単結晶より集積回路(LSI’)
のウェハーを製造する際、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、単結晶の品質も劣化の一途
をたどることになる。
For this reason, integrated circuits (LSI') are better suited than such single crystals.
When manufacturing wafers, wafers containing defective parts have deteriorated electrical characteristics, making them unusable and resulting in poor yields. In the future, the diameter of single crystals will continue to increase, but as can be seen from the equation for Grashof's number above, as the crucible diameter increases, the Grashof's number will also increase, and the thermal convection of the raw material melt will become even more intense. In addition, the quality of single crystals will continue to deteriorate.

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7図はこの概略構成を示すもので第6因と同一部分
には同一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を配冒し原料融液1中に矢印11の方向
(lit!場印加力印加方向様磁場を印加する。単結晶
の融液は一般に電気伝導度σを有する導電対である。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。
For this reason, conventionally, a single crystal generation device has been proposed that applies a DC magnetic field to the raw material melt 1 in order to suppress thermal convection and pull a single crystal under growth conditions close to thermal and chemical equilibrium. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-149894). FIG. 7 shows this schematic structure, and the same parts as the sixth factor are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. A magnet 10 is placed around the outer periphery of the crucible 2, and a magnetic field is applied to the raw material melt 1 in the direction of the arrow 11 (lit! Field application force application direction).A single crystal melt is generally a conductive pair having an electrical conductivity σ. Therefore, when a fluid having electrical conductivity σ moves due to thermal convection, the fluid moving in a direction not parallel to the magnetic field application method 11 is subjected to magnetic field resistance according to Lenz's law.

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νeft
は νeH−(μHD)2σ/ρ ここで、μ:融液の透磁率 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しeff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。
This prevents the movement of thermal convection. In general, the magnetoresistance force when a magnetic field is applied, that is, the magnetorheological coefficient νeft
is νeH-(μHD)2σ/ρ where μ: Magnetic permeability of the melt H: Magnetic field strength D Nil point diameter σ: Electrical conductivity of the melt ρ: Density of the melt, and as the magnetic field strength increases, the magnetic The viscosity coefficient eff increases, and ν in the formula for Grashof's number shown above increases, causing the Grashof's number to rapidly decrease, and the Grashof's number can be made smaller than the critical value by a certain magnetic field strength. This completely suppresses thermal convection of the melt.

このようにしてfaii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(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。
By applying faii in this way, thermal convection is suppressed, so there is no impurity content in the single crystal, no generation of dislocation loops, no defects, no growth streaks, and the quality is uniform in the pulling direction. single crystals are obtained, improving the quality and yield of single crystals.

[背景技術の問題点] ところで、第7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。
[Problems with Background Art] By the way, the single crystal growth apparatus equipped with the conventional magnet 10 shown in FIG. 7 has the following drawbacks.

育成する単結晶サイズが4インチ以上のいわゆる大型単
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
直径と深さとの関係は、通常、直径〉深さとなっており
、原料IN!11を最大にチャージした場合でも17′
2直径た深さ程度である。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
7図の13なる磁場強度分布となり、ルツボ2の高さ方
向に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、 I豐1 〈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1界グ
ラスホフ数N。C以下となる。
In a so-called large single crystal growth apparatus in which the size of a single crystal to be grown is 4 inches or more, the chamber 12 that houses the crucible 2 and the heater 3 is large, with a diameter of several hundred or more, and the crucible 2 itself is 6 inches or more in diameter. It has a large diameter. The relationship between the diameter and depth of crucible 2 is usually diameter>depth, and raw material IN! 17' even when fully charged 11
It is about 2 diameters deep. Crucible 2 shaped like this
When a magnetic field is applied to the raw material melt 1 charged inside, the magnetic field intensity distribution becomes 13 in FIG. 7, and the temperature becomes almost uniform in the height direction of the crucible 2. Usually, the magnetic field strength B1 at the solid-liquid interface boundary layer 6 and the magnetic field strength B2 at the bottom of the crucible 2
The relationship with is 1 〈5%. Therefore, the Grashof number distribution of the raw material melt 1 corresponding to the magnetic field strength distribution 13 is as shown in 14 shown in FIG. It will be below C.

ここで、NotおよびN。2は各々固液界面境界層6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。
Here, Not and N. 2 correspond to the Grashof number of the solid-liquid interface boundary layer 6 and the raw material melt 1 at the bottom of the crucible 2, respectively. Therefore, thermal convection is suppressed everywhere in the raw material melt 1 inside the crucible 2, and the raw material melt 1 becomes completely stationary. In this state, there is no path for heat transfer due to convective heat transfer, and heat is supplied from the heater 3 to the raw material melt 1 only by thermal conduction.

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の熱伝導により十分に固液界面境界
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数℃以内)はほとんど生
じない。
Now, when the single crystal size is relatively small at 2 to 3 inches φ, the crucible 2 is also small at 4 to 5 inches φ, and even if the melt is completely still due to the application of a magnetic field, it is supplied from the heater 3. Heat is sufficiently transferred to the solid-liquid interface boundary layer 6 by thermal conduction of the raw material melt 1, so that the solid-liquid interface boundary layer 6 and the crucible 2
There is almost no temperature difference (usually within 10 degrees Celsius) with the surrounding area.

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′cl¥度)
が生じてしまう。固液界面境界層6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領域での温度一様性
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。
On the other hand, in large single crystal growth equipment with a single crystal size of 4 inches or more, the crucible 2 has a diameter of 6 inches to 14 inches.
Due to the large size of inch φ, the heat of the heater 3 is no longer sufficiently transmitted to the solid-liquid interface boundary layer 6 at the center of the crucible 2 by heat conduction alone. Therefore, there is a large temperature difference between the solid-liquid interface boundary layer 6 and the surrounding area of the crucible 2 (usually several tens of degrees Celsius).
will occur. Effective single crystal 7 in solid-liquid interface boundary layer 6
In order to carry out the growth, it is necessary that the temperature of the location is sufficiently higher than the melt temperature of the raw material melt 1. Therefore, it is necessary to increase the power of the heater 3 to overcome the temperature gradient and provide the solid-liquid interface boundary layer 6 with the required temperature. Furthermore, if the temperature gradient is large, a considerable temperature gradient will also occur within the solid-liquid interface boundary layer 6 when the single crystal size is large. In order to grow a homogeneous single crystal 7, temperature uniformity in the growth region is also required. Therefore, the existence of such a temperature gradient in the raw material melt 1 is not preferable in terms of single crystal growth. Additionally, if the temperature difference between the center and the periphery of the crucible 2 is too large, the thermal stress acting on the crucible 2 will be excessive and the crucible 2 will
cracks are more likely to occur.

[発明の目的コ 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(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
育成方法を提供することを目的としている。
[Purpose of the Invention] Therefore, the present invention has been made to eliminate the drawbacks of the conventional apparatus described above, and it is possible to reduce the temperature difference between the solid-liquid interface boundary layer and the surrounding area of the crucible, thereby achieving high quality ( The purpose of the present invention is to provide a single crystal growth apparatus and a single crystal growth method that can grow a uniform (uniform) single crystal.

[発明の概要1 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
晶を引上駆動機構によりある一定速度で引上げて固液界
面境界鳴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間隔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融液
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隔調整装置にて上記磁石装置の磁
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
熱対流が抑制できる最少磁界強度以上の磁界を印加する
ように磁石間隔調整装置を制御する単結晶育成方法であ
る。
[Summary of the Invention 1] In order to achieve the above object, the first invention heats a single crystal raw material in a container by a heating means to create a raw material melt, and a seed crystal is placed in this raw material melt. In a single crystal growth apparatus, the seed crystal is pulled up at a certain speed by a pulling drive mechanism and a single crystal is grown at the solid-liquid interface boundary sound. The magnet device is composed of a magnet device arranged so that the magnetic fields generated by the coils cancel each other's magnetic fields, and a coil spacing adjustment device for varying the strength of the magnetic field applied to the magnet device. In the second invention, a single crystal raw material in a container is heated by a heating means to create a raw material melt, a seed crystal is inserted into this raw material melt, and this seed crystal is pulled up at a certain speed by a pulling drive mechanism. A magnet device arranged so that a single crystal is grown in the solid-liquid interface boundary layer by pulling the raw material melt, and magnetic fields generated by coils facing each other through the crucible containing the raw material melt cancel out each other's magnetic fields. When growing a single crystal using a single crystal growth device equipped with a single crystal growth device, in response to the decrease in raw material melt accompanying single crystal growth, the coil spacing adjustment device is adjusted so that the volume of the raw material melt thermal convection suppression region is constant. to control the magnetic field distribution of the magnet device, and continue this control until the melt decreases to the minimum melt volume at which a thermal convection effect can exist, and thereafter suppress the thermal convection in the entire area of the raw material melt. The magnet device described above is a single crystal growth method in which a magnet spacing adjustment device is controlled to apply a magnetic field greater than the minimum magnetic field strength that can suppress thermal convection.

[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。[Embodiments of the invention] The present invention will be explained below with reference to the drawings.

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6図および第7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。
First, a first embodiment of the single crystal growth apparatus shown in FIG. 1 will be described. The same parts as in FIGS. 6 and 7 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

チャンバー12の外周に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。
For example, a superconducting circular coil 15a is placed on the outer periphery of the chamber 12.
and 15b, these circular coils 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25の上に配置する。この場合、円形コイル1
5a、15bは同一のアンペア−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15
a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。
It is placed on the magnet stand 25 so that the central axis of the single crystal pulling machine 15b coincides with the central axis of the single crystal pulling machine. In this case, circular coil 1
Although the coils 5a and 15b have the same ampere-turn, they are arranged so that the direction of the current flowing through the coils is reversed so that the generated magnetic fields are in opposite directions. coil 15
The magnetic field generated by a and 15b is as shown in FIG. 2, for example.

すなわち、コイル15aおよび151)の中心軸をそれ
ぞれX軸、Z軸とすれば原点に於ける磁場Bo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軸方内戚
分磁界との合成値である。X軸上の磁界は、BB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B
4の如くいたるところ2構成分のみである。その他の領
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85゜Bs 、B7どなるにつ
れ、その強度は増大しかつ2構成分が増大してくる。あ
るいは、Bs 、 Ba 。
That is, if the central axes of the coils 15a and 151) are the X-axis and Z-axis, respectively, the magnetic field Bo at the origin is zero, and in other regions it becomes an elliptical uniform magnetic field strength distribution as shown in the figure, and the magnetic field strength increases as the distance from the origin increases. increases. However, the magnetic field strength defined here is a composite value of the X-axis direction component magnetic field and the two-axis inner relative component magnetic field. The magnetic field on the X-axis is only the X-axis component everywhere, like BB, and the magnetic field on the Y-axis is B
4, there are only two components everywhere. For other regions, the magnetic field has X-axis and Z-axis components and is axially symmetrical about the Z-axis. The magnitude direction of the magnetic field is the second
As shown schematically in the figure, as 85°Bs and B7 increase, the intensity increases and the two components increase. Or Bs, Ba.

BB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、これらは可撓式接続部17により連
結されている。コイル15aおよび15bへの励磁電流
の供給は励磁型11118より行なわれる。容器16a
および16bは容器16a。
As it becomes BB, its strength decreases and the Z-axis component increases. - the coils 15a and 15b are housed in containers 16a and 16b, respectively, which are connected by a flexible connection 17; An excitation type 11118 supplies excitation current to the coils 15a and 15b. Container 16a
and 16b is a container 16a.

16bの円周方向何ケ所かにある駆動軸取付部19a、
19bを介して、駆動軸取付部19aと同一個数の駆動
軸20により連結されている。この駆動軸20はこれと
同−個数の駆動部21に連結している。ここで、駆動軸
取付部19a、19b。
Drive shaft mounting portions 19a located at several locations in the circumferential direction of 16b,
The same number of drive shafts 20 as the drive shaft mounting portion 19a are connected via the drive shaft mounting portion 19b. This drive shaft 20 is connected to the same number of drive units 21. Here, drive shaft mounting parts 19a and 19b.

駆動軸20および駆動部21より成る機構をコイル間隔
調整装置22と称する。
A mechanism consisting of the drive shaft 20 and the drive section 21 is referred to as a coil spacing adjustment device 22.

引上駆動機構5と中央制御装置23は制御回路で結ばれ
、単結晶7の引上速度が中央制御装置23に入力される
。外部電源18より供給される励磁電流値は中央制御装
置23により制御される。
The pulling drive mechanism 5 and the central controller 23 are connected by a control circuit, and the pulling speed of the single crystal 7 is input to the central controller 23. The excitation current value supplied from the external power supply 18 is controlled by the central controller 23.

コイル間隔調整装置22の駆動部21、例えば電動機は
中央制御装置23により制御される。
The drive 21 of the coil spacing adjustment device 22 , for example an electric motor, is controlled by a central control device 23 .

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。
Next, the operation of the single crystal growth apparatus of the first embodiment of the present invention configured as described above will be explained.

コイル15aおよび15bにて発生する第2図にて示し
た磁界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。
A magnetic field having the magnetic field intensity distribution shown in FIG. 2 generated by the coils 15a and 15b is applied to the raw material melt 1 in the crucible 2 as shown in FIG.

第3図に於いて、等磁界強度曲線BI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Beを選
ぶ。例えば、Bmとしては1000〜2000ガウスと
する。この値は、原料融液1の種類、初期チャージ量、
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B■より内部の領域では、印加磁界強度BがBく
Bmとなり、原料融液1のグラスホフ数N。はN。〉N
oC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。
In FIG. 3, the equal magnetic field strength curve BI is just at the critical Grashof number N of the raw material melt 1. Choose Be to correspond to C. For example, Bm is set to 1000 to 2000 Gauss. This value is based on the type of raw material melt 1, the initial charge amount,
It is determined by the inner diameter of the crucible 2, etc. In this way, in the region inside the curve B■, the applied magnetic field strength B becomes B×Bm, and the Grashof number N of the raw material melt 1 is increased. is N. 〉N
oC, so within this region the thermal convection 8 of the raw material melt 1
occurs.

一方、曲線B−より外部の領域では、これとは逆に、B
I3目となりN。く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。
On the other hand, in the region outside curve B-, on the contrary, B
I'm the 3rd and N. KuN. C, the thermal convection 8 of the raw material melt 1 is suppressed and it becomes completely stationary. here,
The length Hl of the region where the raw material melt 1 is stationary is the thickness of the solid-liquid interface boundary layer 6 by δ.

原料融液1の初期高さHa とすれば、ろくHlくHO
となり、原料融液1の種数、初期チャージ量。
If the initial height of raw material melt 1 is Ha, then HO
So, the species number of raw material melt 1 and the initial charge amount.

ルツボ2の内径等により決定される。但し、Hlは決定
される値の最小値を用いる。コイル15a。
It is determined by the inner diameter of the crucible 2, etc. However, for Hl, the minimum value of the determined values is used. Coil 15a.

15bの形状、アンペアパターン、コイル間距離等は、
所要のHl、D、Ha 、Bm等に適合する様に磁界計
算によって求められる。曲線Bm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潤度分布とな
る。一方、曲線B10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  (H1夕1/2D)より下部の一様
瀉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。
The shape of 15b, amperage pattern, distance between coils, etc.
It is determined by magnetic field calculation to match the required Hl, D, Ha, Bm, etc. Since thermal convection 8 exists in the inner region of curve Bm, the heat from heater 3 is effectively transferred to the center by convective heat transfer due to this thermal convection. This results in a substantially uniform moisture distribution within this region. On the other hand, in the region outside curve B10, the raw material melt 1 is completely stationary, so there is no heat transfer due to convective heat transfer. In the conventional case where the thermal convection 8 of the raw material melt 1 is suppressed everywhere, the heat transfer from the heater 3 to the solid-liquid interface boundary layer 6 is only due to heat conduction from the periphery of the crucible 2. In the case of the embodiment of the present invention, the solid-liquid interface boundary layer 6 is formed by heat conduction from the uniform melt portion below the depth Hl (H1 = 1/2D) just below the solid-liquid interface boundary layer 6. Effectively heated.

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、単結晶7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。
Therefore, compared to conventional devices, the heat transfer effect to the solid-liquid interface boundary layer 6 is enhanced, and the temperature difference with the surrounding area of the crucible 2 is reduced. Moreover, since the solid-liquid interface boundary layer 6 is in a stationary state, the single crystal 7 can be grown in a thermally and chemically stable state, as in the conventional apparatus. In addition, the raw material melt 1 is heated by thermal convection 8 to just below the solid-liquid interface boundary layer 6 where the single crystal 7 is grown.
Since it is well stirred, a homogeneous raw material melt 1 is supplied to the growth section.

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。
Next, the single crystal growing method of the present invention, that is, the operations in the process of growing the single crystal 7 will be explained in order.

(1)初期設定 ルツボ2に原料融液1をHaまでのチャージしてヒータ
3にてこれを溶融状態にしておく。
(1) Initial setting The crucible 2 is charged with the raw material melt 1 up to Ha, and the heater 3 is used to melt it.

次に、コイル間隔調整装置1ff22により初期コイル
間隔LOを設定する。この初期設定により、コイル15
a、15bのルツボ2に対する相対位置が第3図に示す
如くなる。
Next, the initial coil spacing LO is set by the coil spacing adjusting device 1ff22. With this initial setting, coil 15
The relative positions of a and 15b with respect to the crucible 2 are as shown in FIG.

コイル間隔調整装置22の駆動は例えば次の如くである
The coil spacing adjustment device 22 is driven, for example, as follows.

駆動部21により駆動軸2oが回転し、駆動軸取付部1
9a、19bにある回転運動を上下運動に変換する伝達
機構によって、コイル15aおよび15bがそれぞれ相
対向する方向あるいはその反対方向に各コイル共同−の
変位速度で駆動する。
The drive shaft 2o is rotated by the drive section 21, and the drive shaft mounting section 1
The coils 15a and 15b are driven in opposing directions or in the opposite direction at a common displacement speed of each coil by means of transmission mechanisms 9a and 19b that convert rotational motion into vertical motion.

ここで、各駆動部21はそれぞれ中央制御装置23によ
り同期がとられている。
Here, each drive section 21 is synchronized by a central control device 23, respectively.

(2コイル間隔制御(その1) 励磁電源18によりコイル15a、15bを励磁し、第
3図に示す原料融液1の状態にする。これ以降単結晶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、原
料融液1の表面が低下してくる。このまま単結晶7を引
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B11内の熱対流8の
領域に入ってしまう。
(Two-coil spacing control (Part 1) The coils 15a and 15b are excited by the excitation power source 18, and the raw material melt 1 is in the state shown in FIG. 3. From now on, the single crystal 7
is grown at a constant pulling speed V (s+/Sec). As the single crystal 7 grows, the amount of the raw material melt 1 decreases, and the surface of the raw material melt 1 lowers. If the single crystal 7 is left in the pulled state as it is, the region H1 in FIG. 3 disappears, and the solid-liquid interface boundary layer 6 enters the region of thermal convection 8 within the curve B11.

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7の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B11よ
り小さくなる領域を小さくしてやる。
Therefore, in order to maintain the heat convection suppressed region with the height Hl shown in FIG. 3 even as the growth of the single crystal 7 progresses, the heat convection remaining region, that is, the region where the magnetic field strength is smaller than B11 by the amount equivalent to the amount of decrease in the melt surface. I'll make it smaller.

このような状態にさせるには以下の如きコイル間隔制御
を行なえばよい。一般に、コイル15a、コイル15b
のコイル間隔を縮めてゆくと、磁界強度がコイル間の空
間に於いて弱くなってゆき、磁界強度がB(lより小さ
い領域もこれに対応して縮少してゆく。この原理を利用
して、液面の低下因に対応した分だけコイル15aと1
5bの間隔を縮めて第3図のHlなる高さが常に一定に
保てる様に制御する。
To achieve such a state, the following coil spacing control may be performed. Generally, coil 15a, coil 15b
As the distance between the coils decreases, the magnetic field strength becomes weaker in the space between the coils, and the area where the magnetic field strength is smaller than B(l also decreases accordingly.Using this principle, , coils 15a and 1 correspond to the cause of the drop in the liquid level.
5b is controlled so that the height Hl in FIG. 3 is always kept constant.

この制御の方法としては、例えば、引上駆動例構5より
引上速度■(一定値)を中央制御装置23に入力し、こ
の中央制御装置23により駆動部21を制御することに
より行なわれる。コイル15a、15bの駆動の仕方と
しては、コイル15a、15bを共に同じ変位量ずつ駆
動させてコイル間隔を縮めていく方法と、あるいは下方
のコイル15bは固定させ、上方のコイル15aのみを
変位させコイル間隔を縮めていく方法があるが、このい
ずれの方法もその効果は同じである。
This control is carried out, for example, by inputting the pulling speed (constant value) from the lifting drive example 5 to the central control device 23, and controlling the drive section 21 by the central control device 23. The coils 15a and 15b can be driven by driving both the coils 15a and 15b by the same amount of displacement to reduce the distance between the coils, or by fixing the lower coil 15b and displacing only the upper coil 15a. There is a method of reducing the coil spacing, but each method has the same effect.

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、固液界面境界層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1の種類、
ルツボ2の形状により決まる第4図(21に示すH2な
る高さになるまでこのコイル間隔制御を続ける。
In this way, as shown in FIG. 4, as the single crystal 7 grows, the area in which thermal convection 8 is suppressed near the solid-liquid interface boundary layer 6 is kept at a constant volume as shown in FIG. 4 (1). The area of heat convection 8 decreases. The heat convection area is the type of raw material melt 1,
This coil spacing control is continued until the height H2 shown in FIG. 4 (21), which is determined by the shape of the crucible 2, is reached.

(3)コイル間隔制御(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、これ以降
は磁石位置を固定し、この領域を残す。単結晶7の育成
が進むと、第4図(3)(巾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、熱対流抑制領域に
存在する融液l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16のでの原料融液1
の熱的、化学的安定性が(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。
(3) Coil spacing control (part 2) The area size H2 mentioned above is the minimum area size in which the thermal convection 8 can effectively exist. Therefore, in order to retain the effects of the present invention, at least H2 must be left. Therefore, from now on, the magnet position will be fixed and this area will be left. As the growth of the single crystal 7 progresses, the thermal convection suppressed area gradually decreases as shown in Fig. 4 (3).Generally, the melt l existing in the thermal convection suppressed area and the applied magnetic field strength are , and when an excessive magnetic field is applied, the raw material melt 1 at the solid-liquid interface boundary 16
It is known that the thermal and chemical stability of
Reduce the magnetic field strength applied to the

この磁界強度低減方法として、次の手法を用いる。コイ
ル15a、15bの励磁電流を一定のままにして、コイ
ル間隔りを縮めるとこれに対応して発生磁界強度が減少
してゆく。このような手法を用いるのは、例えば、コイ
ル15a、15bが超電導コイルの場合、この超電導コ
イルを4.2にの極低温に保つために容器16a、16
b内には液体ヘリウムが満たされているが、この液体ヘ
リウムの蒸発量を低減させるためにコイル15a。
The following method is used to reduce the magnetic field strength. When the excitation currents of the coils 15a and 15b are kept constant and the distance between the coils is reduced, the intensity of the generated magnetic field is correspondingly reduced. Such a method is used, for example, when the coils 15a and 15b are superconducting coils, the containers 16a and 16 are used to maintain the superconducting coils at an extremely low temperature of 4.2 degrees.
The coil 15a is filled with liquid helium in order to reduce the amount of evaporation of this liquid helium.

15bと励ta電源18間との電流リードをコイル15
a、15bを励磁後に取外し外部よりの侵入熱をなくし
、コイル側に取付けた永久電流スイッチにて超電導コイ
ルを永久電流モードにて運転する方法がよくとられる。
Connect the current lead between the coil 15b and the excitation power source 18 to the coil 15.
A commonly used method is to remove magnets a and 15b after excitation to eliminate heat intrusion from the outside, and to operate the superconducting coil in persistent current mode using a persistent current switch attached to the coil side.

永久電流モードにて運転中の超電導コイルの磁界強度を
変えるには、一度はずした電流リードを再び取付け、永
久電流モードを解除して励l1tl電流値を変えねばな
らぬ繁雑さがある上、常温の電流リードを極低温の液体
ヘリウム中に挿入するため多量の液体ヘリウムが蒸発し
てしまうという欠点がある。
In order to change the magnetic field strength of a superconducting coil operating in persistent current mode, it is complicated to reattach the current lead that was once removed, cancel persistent current mode, and change the excitation current value. The drawback is that a large amount of liquid helium evaporates because the current leads are inserted into cryogenic liquid helium.

そこで、上記のように励磁電流は一定のまま、すなわち
永久電流状態のままで磁界強度を変える方法は超電導コ
イルの場合は有効な方法となる。
Therefore, the method of changing the magnetic field strength while keeping the excitation current constant, that is, in a persistent current state, as described above, is an effective method in the case of superconducting coils.

もちろん、コイル15a、15bが銅コイルの場合は、
励磁電源18よりに励UfI’l流を下げて磁場強度を
下げれば良いし、コイル15a、15bが超電導コイル
の場合でも永久電流モードで使用していなければ、同様
に励磁電流を下げれば良い。
Of course, if the coils 15a and 15b are copper coils,
The magnetic field strength can be lowered by lowering the excitation UfI'l flow from the excitation power source 18, and even if the coils 15a and 15b are superconducting coils, if they are not used in persistent current mode, the excitation current can be similarly lowered.

コイル15a、15b間隔の制御は、引上速度に対応し
て原料融液1残農が一義的に決まるので、この原料融液
1の量に適した磁界強度が発生する様に、コイル間隔調
整装置22にてコイル間隔を調整する。これらの指令は
中央制御装置23より行なわれる。
The spacing between the coils 15a and 15b is controlled by adjusting the coil spacing so that the magnetic field strength suitable for the amount of raw material melt 1 is generated, since the amount of raw material melt 1 remaining is uniquely determined in accordance with the pulling speed. A device 22 adjusts the coil spacing. These commands are issued by the central controller 23.

尚、コイル15a、15bが永久電流モードで運転され
る超電導コイルの場合、永久電流スイッチを介して接続
されたコイル15aとコイル15bは液体ヘリウム中に
て接続されていなければならない。すなわち、第1図に
示す如く、コイル15a。
In addition, when the coils 15a and 15b are superconducting coils operated in persistent current mode, the coils 15a and 15b connected via the persistent current switch must be connected in liquid helium. That is, as shown in FIG. 1, a coil 15a.

15bが収納しである容器16a、16bは可撓式接続
部17で連結され、この可撓式接続部17の内部は液体
ヘリウムが満され、コイル15aとコイル15bを結ぶ
電流リードが通っている。コイル間隔を調整した時は、
それに相応してこの可撓式接続部17が伸縮する。
Containers 16a and 16b, in which 15b is housed, are connected by a flexible connecting part 17, and the inside of this flexible connecting part 17 is filled with liquid helium, and a current lead connecting the coils 15a and 15b passes through it. . When adjusting the coil spacing,
This flexible connection 17 expands and contracts accordingly.

(4)育成完了 第4図(3)に示す如く原料融液1残洛がH3〜δ(固
液界面境界層)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。
(4) Completion of growth When the remaining raw material melt 1 reaches H3~δ (solid-liquid interface boundary layer) as shown in Figure 4 (3), completion of growth is determined by the following two steps.
Do it using one of the methods.

■ 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。
■ When the height H3 is sufficiently small and the remaining raw material melt 1 is small and the single crystal 7 cannot be grown any more, the tail of the single crystal ingot is formed using the remaining raw material melt 1, and the single crystal 7 is The forming part is cooled to complete the growth.

■ 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をかへて第3図の81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。
(2) When the single crystal 7 can still be grown using the remaining raw material melt 1, the remaining raw material melt 1 is transferred to an outer region from 81 in FIG. In other words, the rest of the growth is performed with thermal convection 8 suppressed in the entire region. In this case, raw material melt 1
Since the remaining amount of is sufficiently small, the temperature gradient is not severe during initial charging, and high quality single crystal 7 can be grown even when heat convection is completely suppressed.

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
同一部分には同一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。
Next, a second embodiment of the single crystal growth apparatus of the present invention will be explained with reference to FIG. 5. The same parts as those in the embodiment shown in FIG. Omitted. Circular coil 15a in FIG.

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 is placed facing the chamber 12 as shown in FIG. That is, both coils 15a.

15bの中心軸Zが単結晶7の引上方向と垂直になる。The central axis Z of 15b is perpendicular to the pulling direction of single crystal 7.

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
と同一となる。この作用は、第3図、第4図に示す場合
と同一になる。尚、コイル間隔調整装置22にてコイル
15a、15bを駆動させる際、コイル15a、15b
の容器に取付けられている磁石架台24はレール25に
より水平方向に駆動可能となっている。
At this time, the magnetic field distribution generated by the coils 15a and 15b is as shown in FIG. 2, and the X axis shown in FIG. 2 is the same as the pulling axis of the single crystal 7. This effect is the same as that shown in FIGS. 3 and 4. In addition, when driving the coils 15a, 15b with the coil spacing adjustment device 22, the coils 15a, 15b
A magnet stand 24 attached to the container can be driven horizontally by a rail 25.

以上述べた本発明の単結晶育成装置の第1あるいは第2
の実施例によれば、次のような効果が得られる。
The first or second single crystal growth apparatus of the present invention described above
According to the embodiment, the following effects can be obtained.

(1)固液界面境界lll6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a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。
(1) Thermal convection 8 is suppressed near the solid-liquid interface boundary llll6, and growth conditions close to thermal and chemical equilibrium are satisfied. The liquid 1 is well stirred, the raw material melt 1 is homogenized, and the temperature is maintained uniform.

このため、固液界面境界層6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
Therefore, the heat conduction effect to the solid-liquid interface boundary layer 6 is enhanced, the temperature difference between the periphery of the crucible 2 and the solid-liquid interface boundary layer 6 is reduced, and the sufficiently stirred raw material melt 1 becomes solid. Since it is supplied to the liquid interface boundary layer 6, a homogeneous single crystal 7 is grown.

(2)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。
(2) Since the temperature difference between the center and the periphery of the crucible 2 is small, cracking of the crucible 2 due to thermal stress is avoided.

(3)  コイル15a、15b間隔を調整することに
より発生磁界強度を可変に出来るので、超電導磁石の場
合、永久電流モードでも磁界を可変に出来る。
(3) Since the intensity of the generated magnetic field can be varied by adjusting the interval between the coils 15a and 15b, in the case of a superconducting magnet, the magnetic field can be varied even in persistent current mode.

(4)  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・垂直吊成分を含んでいる。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) The magnetic field applied to the raw material melt 1 is axially symmetrical and includes horizontal and vertical hanging components with respect to the pulling axis. Therefore, heat convection in all directions can be suppressed.

(5)  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。
(5) Coil 15a because opposing coils 15a and 15b generate magnetic fields in opposite directions.

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。
Since the leakage magnetic field of the container 15b to the outside of the containers 16a and 16b is canceled by the magnetic field generated by the opposing coils,
The leakage magnetic field becomes smaller.

[発明の効果コ 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、高品質に単結晶を育
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。
[Effects of the Invention] According to the present invention described above, the temperature difference between the solid-liquid interface boundary layer and the surrounding area of the crucible can be reduced, thereby providing a single crystal growth apparatus and a single crystal growth method that can grow single crystals with high quality. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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
概略構成口、第2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図は従来の単結晶育成装置の一例を示す概
略1″?1 構成図、第7図は第6図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・・・引上駆動機構、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・・・Ffl場分重分布4・・
・グラスホフ数分布、15a・・・円形コイル、15b
・・・円形コイル、16a・・・容器、16b・・・容
器、17・・・可撓式接続部、18・・・励磁電源、1
9a、19b・・・駆動軸取付部、20・・・駆動軸、
21・・・駆動部、22・・・コイル間隔調整装置、2
3・・・中央制御装置、24・・・レール、25・・・
磁石架台。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 l121!l 第3vA 第4 図 jI 5 図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the single crystal growth apparatus of the present invention, FIG. 2 is a distribution diagram showing the magnetic field intensity distribution generated by the single crystal growth apparatus of the same embodiment, and FIG. Schematic diagram showing the magnetic field and melt situation of the single crystal growth apparatus of the same example, No. 4
Figure 5 is a diagram showing the operation of the single crystal growth apparatus of the same embodiment, Figure 5 is a schematic configuration diagram showing the second embodiment of the single crystal growth apparatus of the present invention, and Figure 6 is a conventional single crystal growth apparatus. 7 is a diagram for explaining the operation of the single crystal growth apparatus shown in FIG. 6. 1... Raw material melt, 2... Crucible, 3 ···heater,
4... Seed crystal, 5... Pulling drive mechanism, 6... Solid-liquid interface boundary layer, 7... Single crystal, 8... Thermal convection, 9...
・Impurity, 10... Magnet, 11... Magnetic field direction, 12
...Chamber, 13...Ffl field weight distribution 4...
・Grashoff number distribution, 15a...Circular coil, 15b
... Circular coil, 16a... Container, 16b... Container, 17... Flexible connection part, 18... Excitation power supply, 1
9a, 19b... Drive shaft mounting part, 20... Drive shaft,
21... Drive unit, 22... Coil interval adjustment device, 2
3... Central control device, 24... Rail, 25...
Magnetic mount. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 l121! l 3rdvA 4th Figure jI 5 Figure

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (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間隔調整装置とを備えた単
結晶育成装置。
(1) A single crystal raw material in a container is heated by a heating means to create a raw material melt, a seed crystal is inserted into this raw material melt, and the seed crystal is pulled up at a certain speed by a pulling drive mechanism to solidify it. - In a single crystal growth apparatus in which a single crystal is grown in a liquid interface boundary layer, magnets are arranged so that the magnetic fields generated by coils facing each other through the crucible containing the raw material melt cancel each other's magnetic fields. A single-crystal growth device comprising a coil spacing adjustment device for varying the strength of the magnetic field applied to the magnet device.
(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。
(2) The single crystal growth apparatus according to claim (1), wherein the opposing coils are superconducting coils.
(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。
(3) The single crystal growth apparatus according to claim (1), wherein the direction of the magnetic field generated by the opposing coils is perpendicular to the single crystal pulling direction.
(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。
(4) The single crystal growth apparatus according to claim (1), wherein the direction of the magnetic field generated by the opposing coils is parallel to the single crystal pulling direction.
(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、単結晶育成に伴う上記原料融液の減少に対応し
て、原料融液熱対流抑制領域の容積が一定になるように
コイル間隔調整装置にて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熱対流が抑制
できる最小磁界強度以上の磁界を印加するように磁石間
隔調整装置を制御する単結晶育成方法。
(5) The single crystal raw material in the container is heated by a heating means to create a raw material melt, a seed crystal is inserted into this raw material melt, and the seed crystal is pulled up at a certain speed by a pulling drive mechanism to solidify it. - Equipped with a magnet device arranged so that a single crystal is grown in the liquid interface boundary layer and magnetic fields generated by coils facing each other through the crucible containing the raw material melt cancel each other's magnetic fields. When growing a single crystal using a single crystal growth device, in response to the decrease in the raw material melt due to single crystal growth, the coil spacing adjustment device is used to adjust the volume of the raw material melt thermal convection suppression region to be constant. The magnet device controls the magnetic field distribution of the magnet device, continues this control until the melt decreases to a minimum melt volume in which a thermal convection effect can exist, and thereafter suppresses thermal convection throughout the raw material melt. The device is a single crystal growth method that controls a magnet spacing adjustment device to apply a magnetic field greater than the minimum magnetic field strength that can suppress thermal convection.
JP21665785A 1985-09-30 1985-09-30 Single crystal growth and apparatus therefor Pending JPS6278185A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21665785A JPS6278185A (en) 1985-09-30 1985-09-30 Single crystal growth and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21665785A JPS6278185A (en) 1985-09-30 1985-09-30 Single crystal growth and apparatus therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6278185A true JPS6278185A (en) 1987-04-10

Family

ID=16691888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21665785A Pending JPS6278185A (en) 1985-09-30 1985-09-30 Single crystal growth and apparatus therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6278185A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537558U (en) * 1991-10-31 1993-05-21 池田物産株式会社 Vehicle seat
JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537558U (en) * 1991-10-31 1993-05-21 池田物産株式会社 Vehicle seat
JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6144797A (en) Apparatus for growing single crystal and method for controlling same
JP2940437B2 (en) Method and apparatus for producing single crystal
JPH0346435B2 (en)
KR100798594B1 (en) Method of lifting silicon single crystal
KR102478863B1 (en) Single crystal pulling device and single crystal pulling method
US8268077B2 (en) Upper heater, single crystal production apparatus, and method for producing single crystal
US11578423B2 (en) Magnet coil for magnetic czochralski single crystal growth and magnetic czochralski single crystal growth method
KR100204522B1 (en) Process and apparatus for growing single crystals
JPS61222984A (en) Unit for single crystal production
US6645294B2 (en) Rational directional solidification crystal growth system and method
JPS5850953B2 (en) crystal growth method
JPS6278185A (en) Single crystal growth and apparatus therefor
JP2572070B2 (en) Single crystal manufacturing method
CN114855284A (en) Method for growing monocrystalline silicon
JP3585731B2 (en) Magnetic field application type single crystal manufacturing equipment
JP7230781B2 (en) Single crystal pulling apparatus and single crystal pulling method
JPS6036392A (en) Apparatus for pulling single crystal
JPH11278993A (en) Growth of single crystal
JPS6278183A (en) Single crystal growth and apparatus therefor
JPS6278184A (en) Single crystal growth apparatus
JP2002104896A (en) Method of growing single crystal and growing device
JP5051044B2 (en) Method for growing silicon single crystal
JPS6278182A (en) Single crystal growth and apparatus therefor
US5935327A (en) Apparatus for growing silicon crystals
JPS6270286A (en) Apparatus for producting single crystal