JPH0361630B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0361630B2 JPH0361630B2 JP58143539A JP14353983A JPH0361630B2 JP H0361630 B2 JPH0361630 B2 JP H0361630B2 JP 58143539 A JP58143539 A JP 58143539A JP 14353983 A JP14353983 A JP 14353983A JP H0361630 B2 JPH0361630 B2 JP H0361630B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- superconducting
- melt
- storage container
- magnetic field
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
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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〕
本発明は例えば半導体材料として用いるシリコ
ン単結晶を製造する単結晶引上装置に係り、特に
単結晶原料融液に磁場を印加する磁石装置を具備
した単結晶引上装置に関する。
ン単結晶を製造する単結晶引上装置に係り、特に
単結晶原料融液に磁場を印加する磁石装置を具備
した単結晶引上装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
第１図にCZ法（チヨクラルスキー法）による
従来の単結晶引上装置の一構成例を示す。単結晶
原料融液１（以下融液と略称する）が充填してあ
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により種結
晶４をある一定速度にて引上げてゆくと、固体−
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。この際、ヒータ３の加熱によつて誘起
される融液１の流体的運動、即ち熱対流８が発生
する。
従来の単結晶引上装置の一構成例を示す。単結晶
原料融液１（以下融液と略称する）が充填してあ
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により種結
晶４をある一定速度にて引上げてゆくと、固体−
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。この際、ヒータ３の加熱によつて誘起
される融液１の流体的運動、即ち熱対流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。即ち、熱対流８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。この浮力と粘性力との釣合い関係を表わす
無次元量がグラスホフ数NGrである。
る。即ち、熱対流８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。この浮力と粘性力との釣合い関係を表わす
無次元量がグラスホフ数NGrである。
NGr＝ｇ・α・ΔT・R3／ν3
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
ν；融液の動粘性係数
一般に、グラスホフ数NGrが融液１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１内に熱対流８が発生する。通
常、NGr＞105にて融液１の熱対流８は乱流状態と
なり、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
条件においてはNGr＞109となり（前記NGrの式に
よる）融液１内は撹乱状態となり、融液１の表面
すなわち固体−液界面境界層６は波立つた状態と
なる。
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１内に熱対流８が発生する。通
常、NGr＞105にて融液１の熱対流８は乱流状態と
なり、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
条件においてはNGr＞109となり（前記NGrの式に
よる）融液１内は撹乱状態となり、融液１の表面
すなわち固体−液界面境界層６は波立つた状態と
なる。
このような撹乱状態の熱対流８が存在すると、
融液１内、特に固体−液界面境界層６での温度変
動が激しくなり、固体−液界面境界層６の厚さの
位置的及び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７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−液界面境界層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。
融液１内、特に固体−液界面境界層６での温度変
動が激しくなり、固体−液界面境界層６の厚さの
位置的及び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７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−液界面境界層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、高温の融液１（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
解している不純物９がこの熱対流８に搬送され、
融液１の内部全体にわたつて分散する。この不純
物９が核となり単結晶７中に転位ループや欠陥、
成長縞等が発生して単結晶７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
（Large Scale Integration；大規模集積回路）の
ウエハーを製造すると、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ため使用不可能で
あり、従つて歩留りが悪くなる。
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
解している不純物９がこの熱対流８に搬送され、
融液１の内部全体にわたつて分散する。この不純
物９が核となり単結晶７中に転位ループや欠陥、
成長縞等が発生して単結晶７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
（Large Scale Integration；大規模集積回路）の
ウエハーを製造すると、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ため使用不可能で
あり、従つて歩留りが悪くなる。
今後、単結晶７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、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、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
ている。
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、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、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
ている。
第２図に磁場印加による従来の単結晶引上装置
の一例を示す。第２図においては第１図と同一部
分には同一符号を付してその説明は省略する。即
ち、第２図においては、ルツボ２の外周に、融液
１中に単結晶引上方向と直交する方向である図示
１１方向に一様磁場が印加されるように磁石１０
を配置する。単結晶７の融液１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
る。このため熱対流８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＝（μHD）2σ／ρ 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 となり磁場強さが増大すると磁気粘性係数νeff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、
ある磁場強さによつ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１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・成長縞の発生がなくなり、しかも単結
晶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。
の一例を示す。第２図においては第１図と同一部
分には同一符号を付してその説明は省略する。即
ち、第２図においては、ルツボ２の外周に、融液
１中に単結晶引上方向と直交する方向である図示
１１方向に一様磁場が印加されるように磁石１０
を配置する。単結晶７の融液１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
る。このため熱対流８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＝（μHD）2σ／ρ 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 となり磁場強さが増大すると磁気粘性係数νeff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、
ある磁場強さによつ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１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・成長縞の発生がなくなり、しかも単結
晶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。
一方、上記特性を呈する磁場印加による単結晶
引上装置としては、近時脚光をあびる超電導磁石
を採用したものがある。
引上装置としては、近時脚光をあびる超電導磁石
を採用したものがある。
第３図及び第４図は、超電導磁石装置を具備し
た従来の単結晶引上装置の一構成例を示すもので
第３図は正面方向から見た構成図、第４図は側面
方向から見た構成図であり、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。
た従来の単結晶引上装置の一構成例を示すもので
第３図は正面方向から見た構成図、第４図は側面
方向から見た構成図であり、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。
第３図及び第４図において、融液１に図示１１
なる方向の磁場（（以下横磁場と表記する）を印
加するために、引上装置チヤンバー１２の外部
に、円筒型の超電導コイル１３，１４を、コイル
中心軸と横磁場方向１１とが一致する図示位置に
設置する。
なる方向の磁場（（以下横磁場と表記する）を印
加するために、引上装置チヤンバー１２の外部
に、円筒型の超電導コイル１３，１４を、コイル
中心軸と横磁場方向１１とが一致する図示位置に
設置する。
超電導コイル１３は、極低温（例えば4.2〓）
液体ヘリウム１５で満された内槽１６に収納さ
れ、超電導状態に保持されている。超電導コイル
１３を極低温状態にしておく保冷容器１７ａ，１
７ｂは、内槽１６と外槽１８およびこれらの中間
に設置され外部からの侵入熱量を低減させる輻射
シールド板１９より成つている。小型冷凍機５０
ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂは、それぞれ保冷容
器１７ａ，１７ｂに直接取付けられている。
液体ヘリウム１５で満された内槽１６に収納さ
れ、超電導状態に保持されている。超電導コイル
１３を極低温状態にしておく保冷容器１７ａ，１
７ｂは、内槽１６と外槽１８およびこれらの中間
に設置され外部からの侵入熱量を低減させる輻射
シールド板１９より成つている。小型冷凍機５０
ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂは、それぞれ保冷容
器１７ａ，１７ｂに直接取付けられている。
小型冷凍機５０ａ，５０ｂは、この小型冷凍機
５０ａ，５０ｂ内を循環している冷凍媒体（例え
ばヘリウム）５１ａ，５１ｂを圧縮する圧縮機ユ
ニツト５２ａ，５２ｂと、これらにより圧縮され
た冷凍媒体５１ａ，５１ｂを断熱膨張させ冷却す
る膨張機５３ａ，５３ｂ（５３ｂは図示しない）
と、輻射シールド温度（例えば80〓）まで冷却さ
れた冷凍ステージ５４ａ，５４ｂ（５４ｂは図示
しない）と、ヘリウム液化温度（例えば4.2〓）
まで冷却されたヘリウム再凝縮器５５ａ，５５ｂ
（５５ｂは図示しない）とより構成されている。
５０ａ，５０ｂ内を循環している冷凍媒体（例え
ばヘリウム）５１ａ，５１ｂを圧縮する圧縮機ユ
ニツト５２ａ，５２ｂと、これらにより圧縮され
た冷凍媒体５１ａ，５１ｂを断熱膨張させ冷却す
る膨張機５３ａ，５３ｂ（５３ｂは図示しない）
と、輻射シールド温度（例えば80〓）まで冷却さ
れた冷凍ステージ５４ａ，５４ｂ（５４ｂは図示
しない）と、ヘリウム液化温度（例えば4.2〓）
まで冷却されたヘリウム再凝縮器５５ａ，５５ｂ
（５５ｂは図示しない）とより構成されている。
小型冷凍機６０ａ，２０ｂは、小型冷凍機５０
ａ，５０ｂと同様な構造を有し、冷凍媒体６１
ａ，６１ｂと、圧縮機ユニツト６２ａ，６２ｂ
と、膨張機６３ａ，６３ｂ（６３ｂは図示しない）
と、輻射シールド温度を有する冷凍ステージ６４
ａ，６４ｂ（６４ｂは図示しない）と、極低温
（例えば20〓）に冷却された冷凍ステージ６５ａ，
６５ｂ（６５ｂは図示しない）とにより構成され
ている。
ａ，５０ｂと同様な構造を有し、冷凍媒体６１
ａ，６１ｂと、圧縮機ユニツト６２ａ，６２ｂ
と、膨張機６３ａ，６３ｂ（６３ｂは図示しない）
と、輻射シールド温度を有する冷凍ステージ６４
ａ，６４ｂ（６４ｂは図示しない）と、極低温
（例えば20〓）に冷却された冷凍ステージ６５ａ，
６５ｂ（６５ｂは図示しない）とにより構成され
ている。
超電導コイル１３，１４は、常温中（例えば
300〓）に布設されたパワーリード２０により直
列に接続され、電源２１より励磁電流が供給され
る。パワーリード２０よりの外部侵入熱は、小型
冷凍機６０ａ，６０ｂの冷凍ステージ６４ａ，６
４ｂ，６５ａ，６５ｂにより除去される。コイル
励磁に伴ない蒸発した内槽１６内のヘリウムガス
は、小型冷凍機５０ａ，５０ｂのヘリウム再凝縮
器５５ａ，５５ｂにより再凝縮（液化）される。
このようにして保冷容器１７ａ，１７ｂ内には、
常に液体ヘリウムが満され、超電導コイル１３，
１４は、超電導状態を保持し続けることが出来
る。
300〓）に布設されたパワーリード２０により直
列に接続され、電源２１より励磁電流が供給され
る。パワーリード２０よりの外部侵入熱は、小型
冷凍機６０ａ，６０ｂの冷凍ステージ６４ａ，６
４ｂ，６５ａ，６５ｂにより除去される。コイル
励磁に伴ない蒸発した内槽１６内のヘリウムガス
は、小型冷凍機５０ａ，５０ｂのヘリウム再凝縮
器５５ａ，５５ｂにより再凝縮（液化）される。
このようにして保冷容器１７ａ，１７ｂ内には、
常に液体ヘリウムが満され、超電導コイル１３，
１４は、超電導状態を保持し続けることが出来
る。
一般に、単結晶引上装置は、その引上運転が完
了する毎にルツボ２および引上装置チヤンバー１
２の内面を清掃する必要がある。超電導磁石装置
を具備した従来の単結晶引上装置では、この清掃
を下記のような手順で実施する。先づ、超電導磁
石装置から発生する電磁力が作用する保冷容器１
７ａ，１７ｂを支えるために設置してある支え棒
２２を取り除く。各保冷容器１７ａ，１７ｂを保
持している架台１９ａ，１９ｂの下部に設置され
た床固定レール２３上を、水平方向２４に図示２
５なる固定位置まで移動させ、単結晶引上装置本
体と超電導磁石装置とを完全に分離する。この状
態にて、ルツボ２およびチヤンバー１２の清掃を
行なう。
了する毎にルツボ２および引上装置チヤンバー１
２の内面を清掃する必要がある。超電導磁石装置
を具備した従来の単結晶引上装置では、この清掃
を下記のような手順で実施する。先づ、超電導磁
石装置から発生する電磁力が作用する保冷容器１
７ａ，１７ｂを支えるために設置してある支え棒
２２を取り除く。各保冷容器１７ａ，１７ｂを保
持している架台１９ａ，１９ｂの下部に設置され
た床固定レール２３上を、水平方向２４に図示２
５なる固定位置まで移動させ、単結晶引上装置本
体と超電導磁石装置とを完全に分離する。この状
態にて、ルツボ２およびチヤンバー１２の清掃を
行なう。
ところで、上記のように構成された従来の単結
晶引上装置には次のような欠点がある。即ち、横
磁場を発生させるために、円筒型の２個の超電導
コイル１３，１４が使用されており、それぞれが
保冷容器１７ａ，１７ｂに収納されている。この
ため、各保冷容器１７ａ，１７ｂ毎に、パワーリ
ード２０を冷却する小型冷凍機６０ａ，６０ｂ、
ヘリウム液化用の小型冷凍機５０ａ，５０ｂが必
要となる。従つて、合計４の小型冷凍機を使用す
ることになり、システムが複雑となり製造コスト
が高くなる。
晶引上装置には次のような欠点がある。即ち、横
磁場を発生させるために、円筒型の２個の超電導
コイル１３，１４が使用されており、それぞれが
保冷容器１７ａ，１７ｂに収納されている。この
ため、各保冷容器１７ａ，１７ｂ毎に、パワーリ
ード２０を冷却する小型冷凍機６０ａ，６０ｂ、
ヘリウム液化用の小型冷凍機５０ａ，５０ｂが必
要となる。従つて、合計４の小型冷凍機を使用す
ることになり、システムが複雑となり製造コスト
が高くなる。
本発明は、上記事情に基づいてなされたもの
で、その目的とするとこのは、単結晶原料融液に
対して横磁場を印加する超電導磁石を具備し、構
成が簡単であつて製造コストが安価なる単結晶引
上装置を提供することにある。
で、その目的とするとこのは、単結晶原料融液に
対して横磁場を印加する超電導磁石を具備し、構
成が簡単であつて製造コストが安価なる単結晶引
上装置を提供することにある。
本発明による単結晶引上装置は、ルツボに充填
された単結晶原料融液に種結晶を挿入しこの種結
晶を引上げることにより単結晶を生成する単結晶
引上げ装置本体と、 この単結晶引上げ装置本体を取囲むように互い
に対向し且つＵ字形に連結された第１、第２の保
冷容器を含む収納容器と、 この収納容器の上記第１、第２の保冷容器夫々
に収納されて上記単結晶の引上方向に対して直交
する方向に磁場を発生する第１、第２の超電導コ
イルと、 上記Ｕ字形に連結された第１、第２の保冷容器
内に配設され前記第１、第２の超電導コイルを相
互に直列接続する超電導渡りケーブルと、 上記収納容器に取付けられ当該容器内部を極低
温に冷却する冷凍機と、 を備えたものである。
された単結晶原料融液に種結晶を挿入しこの種結
晶を引上げることにより単結晶を生成する単結晶
引上げ装置本体と、 この単結晶引上げ装置本体を取囲むように互い
に対向し且つＵ字形に連結された第１、第２の保
冷容器を含む収納容器と、 この収納容器の上記第１、第２の保冷容器夫々
に収納されて上記単結晶の引上方向に対して直交
する方向に磁場を発生する第１、第２の超電導コ
イルと、 上記Ｕ字形に連結された第１、第２の保冷容器
内に配設され前記第１、第２の超電導コイルを相
互に直列接続する超電導渡りケーブルと、 上記収納容器に取付けられ当該容器内部を極低
温に冷却する冷凍機と、 を備えたものである。
この構成によれば、単結晶の引上方向に対して
直交する方向に発生される磁場は、第１、第２の
超電導コイルにより一体で発生されるが、これを
実現する超電導渡りケーブルは、上記Ｕ字形に連
結された第１、第２の保冷容器内に配設されてい
るので、常温部からの熱の侵入は大幅に低減され
る。従つて、収納容器を冷却するための冷凍機は
１台又は小容量のもので済む。
直交する方向に発生される磁場は、第１、第２の
超電導コイルにより一体で発生されるが、これを
実現する超電導渡りケーブルは、上記Ｕ字形に連
結された第１、第２の保冷容器内に配設されてい
るので、常温部からの熱の侵入は大幅に低減され
る。従つて、収納容器を冷却するための冷凍機は
１台又は小容量のもので済む。
また、夫々超電導コイルを収納した第１、第２
の保冷容器は収納容器に含まれ、しかも該収納容
器に冷凍機が取付けられているから、冷凍機を１
台使用した場合には、第１、第２の保冷容器を含
む収納容器を一括して冷却することができ、簡単
な構成でありながら効果的な冷却を実現する。
の保冷容器は収納容器に含まれ、しかも該収納容
器に冷凍機が取付けられているから、冷凍機を１
台使用した場合には、第１、第２の保冷容器を含
む収納容器を一括して冷却することができ、簡単
な構成でありながら効果的な冷却を実現する。
さらに、単結晶引上げ装置本体を取囲むように
互いに対向しＵ字形であるから、当該収納容器の
単結晶引上げ装置本体への接近又は離脱が容易で
あり、清掃等において便利である。
互いに対向しＵ字形であるから、当該収納容器の
単結晶引上げ装置本体への接近又は離脱が容易で
あり、清掃等において便利である。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第５図及び第６図は本発明による単結晶引上装
置の一実施例を示すもので、第５図は正面方向か
ら見た構成図、第６図は上面方向から見た構成図
であり、第３図及び第４図と同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。第５図及び第７
図において、超電導コイル１３，１４を収納して
いる内槽１６，輻射シールド１９、保冷容器１７
ａ，１７ｂを図示の如く、引上装置チヤンバー１
２を取囲むようにＵ字形に連結する。超電導コイ
ル１３，１４を直列に接続するパワーリードは、
超電導線２６を用い、液体ヘリウムが満された内
槽１６中を渡らせる。電源２１と超電導コイル１
３とを接続するパワーリード２０を冷却する小型
冷凍機６０ａと、内槽１６内で蒸発したヘリウム
ガスを再凝縮（液化）する小型冷凍機５０ａとを
保冷容器１７ａに直付けする。
置の一実施例を示すもので、第５図は正面方向か
ら見た構成図、第６図は上面方向から見た構成図
であり、第３図及び第４図と同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。第５図及び第７
図において、超電導コイル１３，１４を収納して
いる内槽１６，輻射シールド１９、保冷容器１７
ａ，１７ｂを図示の如く、引上装置チヤンバー１
２を取囲むようにＵ字形に連結する。超電導コイ
ル１３，１４を直列に接続するパワーリードは、
超電導線２６を用い、液体ヘリウムが満された内
槽１６中を渡らせる。電源２１と超電導コイル１
３とを接続するパワーリード２０を冷却する小型
冷凍機６０ａと、内槽１６内で蒸発したヘリウム
ガスを再凝縮（液化）する小型冷凍機５０ａとを
保冷容器１７ａに直付けする。
次に上記のように構成した本実施例の単結晶引
上装置の動作・作用を説明する。即ち、従来では
常温中に布設されていた超電導コイル１３，１４
の渡りケーブルが、本実施例では液体ヘリウム中
に浸漬された超電導線２６として構成されている
ので、常温部よりの熱侵入が大幅に低減され、こ
の結果、従来のＺコイル分離形に比べて、内槽１
６内のヘリウム蒸発量が低減される。このため、
ヘリウム液化用の小型冷凍機は１台で済む。ま
た、常温部と接続されるパワーリードが、電源２
１から超電導コイル１３への間の１組となるの
で、パワーリード冷却用の小型冷凍機も１台で済
む。上記によれば、少数の冷凍機で冷却系が構成
されるので、従来と比較して２／３程度の製造コ
ストとなる。
上装置の動作・作用を説明する。即ち、従来では
常温中に布設されていた超電導コイル１３，１４
の渡りケーブルが、本実施例では液体ヘリウム中
に浸漬された超電導線２６として構成されている
ので、常温部よりの熱侵入が大幅に低減され、こ
の結果、従来のＺコイル分離形に比べて、内槽１
６内のヘリウム蒸発量が低減される。このため、
ヘリウム液化用の小型冷凍機は１台で済む。ま
た、常温部と接続されるパワーリードが、電源２
１から超電導コイル１３への間の１組となるの
で、パワーリード冷却用の小型冷凍機も１台で済
む。上記によれば、少数の冷凍機で冷却系が構成
されるので、従来と比較して２／３程度の製造コ
ストとなる。
また第３図及び第４図に示す従来例では、超電
導コイル１３，１４を直列に接続しているパワー
リード２０が、常温中に布設されているので、仮
りに永久電流スイツチを超電導コイル１３，１４
側に設置し、超電導コイル１３，１４から電源２
１間へのパワーリード２０を着脱機構により取り
除き、永久電流モードにて運転をしても、超電導
コイル１３から超電導コイル１４間を渡つている
パワーリード２０は取り除けない。従つて、ジユ
ール発熱が生じ永久電流モードの運転は不可能と
なつていた。
導コイル１３，１４を直列に接続しているパワー
リード２０が、常温中に布設されているので、仮
りに永久電流スイツチを超電導コイル１３，１４
側に設置し、超電導コイル１３，１４から電源２
１間へのパワーリード２０を着脱機構により取り
除き、永久電流モードにて運転をしても、超電導
コイル１３から超電導コイル１４間を渡つている
パワーリード２０は取り除けない。従つて、ジユ
ール発熱が生じ永久電流モードの運転は不可能と
なつていた。
これに対し本実施例では、超電導コイル１３，
１４間の渡りケーブルが、超電導状態となつてい
るので、永久電流スイツチを取付け、パワーリー
ド着脱機構により、電源２１から超電導コイル１
３間へのパワーリード２０を取り除くことによ
り、永久電流モードによる運転が可能となる。
１４間の渡りケーブルが、超電導状態となつてい
るので、永久電流スイツチを取付け、パワーリー
ド着脱機構により、電源２１から超電導コイル１
３間へのパワーリード２０を取り除くことによ
り、永久電流モードによる運転が可能となる。
更に第３図及び第４図に示す従来例では、電磁
力の作用に対して保冷容器１７ａ，１７ｂを支え
るために、超電導コイル１３，１４の励磁時には
保冷容器１７ａ，１７ｂに支え棒２２を取付け、
ルツボ２の清掃時は取除かねばならぬので、これ
らの作業が繁雑となつていた。
力の作用に対して保冷容器１７ａ，１７ｂを支え
るために、超電導コイル１３，１４の励磁時には
保冷容器１７ａ，１７ｂに支え棒２２を取付け、
ルツボ２の清掃時は取除かねばならぬので、これ
らの作業が繁雑となつていた。
これに対し本実施例では超電導コイル１３，１
４は、Ｕ字形に構成された保冷容器１７ａ，１７
ｂに収納されているので、コイルを励磁した時に
生ずる電磁力は、このＵ字形に構成された保冷容
器１７ａ，１７ｂによつて支えられる。従つて、
従来使用していた電磁力の支え棒は必要ないの
で、超電導磁石装置の移動操作が容易に行なうこ
とができる。従つてルツボ２および引上装置チヤ
ンバー１２の内面の清掃時は、床に固定されたレ
ール２３上を図示２４なる水平方向へ超電導磁石
装置を移動させ、これにより超電導磁石装置は単
結晶引上装置本体と完全に分離出来るので清掃が
容易となる。
４は、Ｕ字形に構成された保冷容器１７ａ，１７
ｂに収納されているので、コイルを励磁した時に
生ずる電磁力は、このＵ字形に構成された保冷容
器１７ａ，１７ｂによつて支えられる。従つて、
従来使用していた電磁力の支え棒は必要ないの
で、超電導磁石装置の移動操作が容易に行なうこ
とができる。従つてルツボ２および引上装置チヤ
ンバー１２の内面の清掃時は、床に固定されたレ
ール２３上を図示２４なる水平方向へ超電導磁石
装置を移動させ、これにより超電導磁石装置は単
結晶引上装置本体と完全に分離出来るので清掃が
容易となる。
更に、上記完全分離出来る上にＵ字形に構成さ
れた保冷容器１７ａ，１７ｂで電磁力を支えられ
るので、永久電流モードのまま超電導磁石装置を
移動して固定位置２５に固定した状態で単結晶引
上装置のルツボ２および引上装置チヤンバー１２
の内面の清掃が可能である。このように永久電流
モードのまま単結晶引上運転および清掃が出来
る。保冷容器１７ａ，１７ｂがＵ字形の構成をな
しているので、既設の単結晶引上装置本体の構成
を何ら改造することなく、本実施例における超電
導磁石装置を取付けることが出来る。
れた保冷容器１７ａ，１７ｂで電磁力を支えられ
るので、永久電流モードのまま超電導磁石装置を
移動して固定位置２５に固定した状態で単結晶引
上装置のルツボ２および引上装置チヤンバー１２
の内面の清掃が可能である。このように永久電流
モードのまま単結晶引上運転および清掃が出来
る。保冷容器１７ａ，１７ｂがＵ字形の構成をな
しているので、既設の単結晶引上装置本体の構成
を何ら改造することなく、本実施例における超電
導磁石装置を取付けることが出来る。
次に本発明の他の実施例を第７図を参照して説
明する。第７図においては第５図及び第６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。即ち、Ｕ字形に構成された保冷容器１７ａ，
１７ｂの接続部に可繞接手２７および可繞接手２
７の長さ固定装置２８を取付ける。他の構成は第
４図に示した実施例と同一である。
明する。第７図においては第５図及び第６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。即ち、Ｕ字形に構成された保冷容器１７ａ，
１７ｂの接続部に可繞接手２７および可繞接手２
７の長さ固定装置２８を取付ける。他の構成は第
４図に示した実施例と同一である。
このような構成とすれば、単結晶引上装置チヤ
ンバー１２の外径寸法に合せて可繞接手２７の長
さを調節し、長さ固定装置２８により可繞接手２
７長さを固定することが出来、よつて、あらゆる
種類の既設あるいは新設の単結晶引上装置本体に
超電導磁石装置が取付け可能となる。他の動作及
び作用については第５図及び第６図に示す実施例
と同様であるので説明は省略する。
ンバー１２の外径寸法に合せて可繞接手２７の長
さを調節し、長さ固定装置２８により可繞接手２
７長さを固定することが出来、よつて、あらゆる
種類の既設あるいは新設の単結晶引上装置本体に
超電導磁石装置が取付け可能となる。他の動作及
び作用については第５図及び第６図に示す実施例
と同様であるので説明は省略する。
この他に本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施可能である。
種々変形して実施可能である。
以上述べたように本発明は、ルツボに充填され
た単結晶原料融液に種結晶を挿入しこの種結晶を
引上げることにより単結晶を生成する単結晶引上
げ装置本体と、 この単結晶引上げ装置本体を取囲むように互い
に対向し且つＵ字形に連結された第１、第２の保
冷容器を含む収納容器と、 この収納容器の上記第１、第２の保冷容器夫々
に収納されて上記単結晶の引上方向に対して直交
する方向に磁場を発生する第１、第２の超電導コ
イルと、 上記Ｕ字形に連結された第１、第２の保冷容器
内に配設され前記第１、第２の超電導コイルを相
互に直列接続する超電導渡りケーブルと、 上記収納容器に取付けられ当該容器内部を極低
温に冷却する冷凍機と、 を備えたものである。
た単結晶原料融液に種結晶を挿入しこの種結晶を
引上げることにより単結晶を生成する単結晶引上
げ装置本体と、 この単結晶引上げ装置本体を取囲むように互い
に対向し且つＵ字形に連結された第１、第２の保
冷容器を含む収納容器と、 この収納容器の上記第１、第２の保冷容器夫々
に収納されて上記単結晶の引上方向に対して直交
する方向に磁場を発生する第１、第２の超電導コ
イルと、 上記Ｕ字形に連結された第１、第２の保冷容器
内に配設され前記第１、第２の超電導コイルを相
互に直列接続する超電導渡りケーブルと、 上記収納容器に取付けられ当該容器内部を極低
温に冷却する冷凍機と、 を備えたものである。
この構成によれば、単結晶の引上方向に対して
直交する方向に発生される磁場は、第１、第２の
超電導コイルにより一体で発生されるが、これを
実現する超電導渡りケーブルは、上記Ｕ字形に連
結された第１、第２の保冷容器内に配設されてい
るので、常温部からの熱の侵入は大幅に低減され
る。従つて、収納容器を冷却するための冷凍機は
１台又は小容量のもので済む。
直交する方向に発生される磁場は、第１、第２の
超電導コイルにより一体で発生されるが、これを
実現する超電導渡りケーブルは、上記Ｕ字形に連
結された第１、第２の保冷容器内に配設されてい
るので、常温部からの熱の侵入は大幅に低減され
る。従つて、収納容器を冷却するための冷凍機は
１台又は小容量のもので済む。
また、夫々超電導コイルを収納した第１、第２
の保冷容器は収納容器に含まれ、しかも該収納容
器に冷凍機が取付けられているから、冷凍機を１
台使用した場合には、第１、第２の保冷容器を含
む収納容器を一括して冷却することができ、簡単
な構成でありながら効果的な冷却を実現する。
の保冷容器は収納容器に含まれ、しかも該収納容
器に冷凍機が取付けられているから、冷凍機を１
台使用した場合には、第１、第２の保冷容器を含
む収納容器を一括して冷却することができ、簡単
な構成でありながら効果的な冷却を実現する。
さらに、単結晶引上げ装置本体を取囲むように
互いに対向しＵ字形であるから、当該収納容器の
単結晶引上げ装置本体への接近又は離脱が容易で
あり、清掃等において便利である。
互いに対向しＵ字形であるから、当該収納容器の
単結晶引上げ装置本体への接近又は離脱が容易で
あり、清掃等において便利である。
よつて、実用的な単結晶引上げ装置を提供でき
る。
る。
第１図は従来の単結晶引上装置の一例を示す構
成図、第２図は磁場印加する単結晶引上装置の原
理を説明するための構成図、第３図及び第４図は
超電導磁石装置を具備した従来の単結晶引上装置
の一例を示すもので第３図は正面方向から見た構
成図、第４図は上面方向から見た構成図、第５図
及び第６図は本発明による単結晶引上装置の一実
施例を示すもので第５図は正面方向から見た構成
図、第６図は上面方向から見た構成図、第７図は
本発明による単結晶引上装置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−
液界面、７……単結晶、８……熱対流、９……不
純物、１０……磁石、１１……磁場方向、１２…
…引上装置チヤンバー、１３，１４……超電導コ
イル、１５……液体ヘリウム、１６……内槽、１
７ａ，１７ｂ……保冷容器、１８……外槽、１９
……輻射シールド板、２０……パワーリード、２
１……電源、２２……支え棒、２３……レール、
２４……水平方向、２５……固定位置、２６……
超電導線、２７……可繞接手、２８……長さ固定
装置、２９ａ，２９ｂ……架台、５０ａ，５０
ｂ，６０ａ，６０ｂ……小型冷凍機、５１ａ，５
１ｂ，６１ａ，６１ｂ……冷凍媒体、５２ａ，５
２ｂ，６２ａ，６２ｂ……圧縮機ユニツト、５３
ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ……膨張機、５４
ａ，５４ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ…
…冷凍ステージ、５５ａ，５５ｂ……ヘリウム再
凝縮器。
成図、第２図は磁場印加する単結晶引上装置の原
理を説明するための構成図、第３図及び第４図は
超電導磁石装置を具備した従来の単結晶引上装置
の一例を示すもので第３図は正面方向から見た構
成図、第４図は上面方向から見た構成図、第５図
及び第６図は本発明による単結晶引上装置の一実
施例を示すもので第５図は正面方向から見た構成
図、第６図は上面方向から見た構成図、第７図は
本発明による単結晶引上装置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−
液界面、７……単結晶、８……熱対流、９……不
純物、１０……磁石、１１……磁場方向、１２…
…引上装置チヤンバー、１３，１４……超電導コ
イル、１５……液体ヘリウム、１６……内槽、１
７ａ，１７ｂ……保冷容器、１８……外槽、１９
……輻射シールド板、２０……パワーリード、２
１……電源、２２……支え棒、２３……レール、
２４……水平方向、２５……固定位置、２６……
超電導線、２７……可繞接手、２８……長さ固定
装置、２９ａ，２９ｂ……架台、５０ａ，５０
ｂ，６０ａ，６０ｂ……小型冷凍機、５１ａ，５
１ｂ，６１ａ，６１ｂ……冷凍媒体、５２ａ，５
２ｂ，６２ａ，６２ｂ……圧縮機ユニツト、５３
ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ……膨張機、５４
ａ，５４ｂ，６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ…
…冷凍ステージ、５５ａ，５５ｂ……ヘリウム再
凝縮器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ルツボに充填された単結晶原料融液に種結晶
を挿入しこの種結晶を引上げることにより単結晶
を生成する単結晶引上げ装置本体と、 この単結晶引上げ装置本体を取囲むように互い
に対向し且つＵ字形に連結された第１、第２の保
冷容器を含む収納容器と、 この収納容器の上記第１、第２の保冷容器夫々
に収納されて上記単結晶の引上方向に対して直交
する方向に磁場を発生する第１、第２の超電導コ
イルと、 上記Ｕ字形に連結された第１、第２の保冷容器
内に配設され前記第１、第２の超電導コイルを相
互に直列接続する超電導渡りケーブルと、 上記収納容器に取付けられ当該容器内部を極低
温に冷却する冷凍機と、 を備えた単結晶引上装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14353983A JPS6036391A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 単結晶引上装置 |
| US06/636,682 US4565671A (en) | 1983-08-05 | 1984-08-01 | Single crystal manufacturing apparatus |
| GB08419677A GB2144338B (en) | 1983-08-05 | 1984-08-02 | Single crystal manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14353983A JPS6036391A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 単結晶引上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036391A JPS6036391A (ja) | 1985-02-25 |
| JPH0361630B2 true JPH0361630B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=15341096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14353983A Granted JPS6036391A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 単結晶引上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036391A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256789A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶の育成装置 |
| 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 |
| JPS63112489A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-17 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶製造装置 |
| JPS63270378A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPS63274684A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JPS63285183A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
| 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 |
| JPH026700A (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-10 | Lonseal Corp | 新規なビニル壁紙製造方法 |
| JP4842455B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2011-12-21 | コマツＮｔｃ株式会社 | 半導体単結晶引上げ装置及びそのライン構成 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033297A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 単結晶半導体引上装置 |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP14353983A patent/JPS6036391A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6036391A (ja) | 1985-02-25 |
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