JPH0478591B2 - - Google Patents
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- JPH0478591B2 JPH0478591B2 JP59076246A JP7624684A JPH0478591B2 JP H0478591 B2 JPH0478591 B2 JP H0478591B2 JP 59076246 A JP59076246 A JP 59076246A JP 7624684 A JP7624684 A JP 7624684A JP H0478591 B2 JPH0478591 B2 JP H0478591B2
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- single crystal
- melt
- magnetic field
- raw material
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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よ
うにした単結晶生成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a single crystal production method in which a magnetic field is applied to a single crystal raw material melt.
[発明の技術的背景とその問題点]
従来のチヨクラルスキー法(CZ法)による単
結晶生成装置の一例として第1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
(以下融液とする)が充填してあるるつぼ2はヒ
ータ3により加熱され単結晶原料は常に溶融状態
を保つている。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、固一液界面境界層6にて結晶
が成長し、単結晶7が生成される。[Technical background of the invention and its problems] An example of a conventional single crystal production apparatus using the Czyochralski method (CZ method) is one constructed as shown in FIG. That is, single crystal raw material melt 1
A crucible 2 filled with (hereinafter referred to as melt) is heated by a heater 3 so that the single crystal raw material always remains in a molten state. A seed crystal 4 is inserted into this melt,
When the seed crystal 4 is pulled up at a certain constant speed by the pulling drive mechanism 5, the crystal grows in the solid-liquid interface boundary layer 6, and a single crystal 7 is generated.
この時、加熱手段例えばヒーター3の加熱によ
つて誘起される融液の流体的運動、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
ように説明される。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表わ
す無次元量がグラスホフ数NGrである。 At this time, fluid movement of the melt induced by the heating of the heating means, for example, the heater 3, that is, thermal convection 8 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. The dimensionless quantity representing the balance between the buoyant force and the viscous force is the Grashof number N G r.
NGr=g・α・ΔT・R3/ν3
ここで、g:重力加速度
α:融液の熱膨張率
ΔT:るつぼ半径方向温度差
R:るつぼ半径
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つて決定される臨界値
を超えると融液内に熱対流が発生する。 N G r=g・α・ΔT・R 3 /ν 3where , g: Gravitational acceleration α: Coefficient of thermal expansion of the melt ΔT: Temperature difference in the radial direction of the crucible R: Radius of the crucible ν: Coefficient of kinematic viscosity of the melt Generally , Grashof number N G r exceeds a critical value determined by the geometric dimensions of the melt, thermal boundary conditions, etc., thermal convection occurs within the melt.
通常NGr>105にて融液の熱対流は乱流状態、
NGr>109では攪乱状態となる。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
の場合NGr>109(前記NGrの式による)となり、
融液内は攪乱状態となり融液表面、すなわち、固
一液界面境界層6を波立つた状態となる。 Normally, when N G r > 10 5 , the thermal convection of the melt is in a turbulent state,
When N G r > 10 9 , a disturbed state occurs. In the case of the current melt conditions for pulling a single crystal with a diameter of 3 to 4 inches, N G r > 10 9 (according to the above formula for N G r),
The inside of the melt is in a turbulent state, and the surface of the melt, that is, the solid-liquid interface boundary layer 6, becomes undulating.
このような攪乱状態の熱対流が存在すると、融
液内、特に固一液界面での温度変動が激しくな
り、固一液界面境界層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。 When such disturbed thermal convection exists, the temperature fluctuations within the melt, especially at the solid-liquid interface, become large, and the positional and temporal variations of the solid-liquid interface boundary layer are severe, causing microscopic observation of the growing crystal. As a result, dislocation loops, stacking faults, etc. occur in the grown single crystal.
しかも、この欠陥部分は不規則な固一液界面の
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、高温融液(例えば1500℃程度)が
接するるつぼ2内面に於ける融液1とるつぼ2と
の化学反応により、るつぼ2内面より融液中に溶
解する不純物9が、この熱対流8によ搬送され融
液内部に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。 Moreover, these defective areas occur non-uniformly in the single crystal pulling direction due to irregular fluctuations in the solid-liquid interface. Furthermore, due to the chemical reaction between the melt 1 and the crucible 2 on the inner surface of the crucible 2 where the high-temperature melt (for example, about 1500°C) comes into contact, impurities 9 dissolved in the melt from the inner surface of the crucible 2 are transferred to this thermal convection 8. It is transported and dispersed throughout the interior of the melt. This impurity 9
becomes a nucleus, and generates dislocation loops, defects, growth stripes, etc. 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)のウエハーを製造する際、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
い物にならず歩留りが悪くなる。今後、単結晶は
益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るつぼ直径が増大すればす
る程、グラスホフ数を増大し、融液の熱対流は一
層激しさを増し、単結晶の品質の劣化の一途をた
どることになる。 For this reason, when manufacturing integrated circuit (LSI) wafers from such single crystals, wafers containing defective portions have deteriorated electrical characteristics, making them unusable and resulting in poor yields. In the future, the diameter of single crystals will become larger and larger, but as can be seen from the above equation for Grashof's number, as the diameter of the crucible increases, the Grashof's number will increase, and the thermal convection of the melt will become more intense. , the quality of the single crystal 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、融液に直流磁場を印加す
る単結晶生成装置が提案されている。第2図はこ
の概略構成を示すもので第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。るつぼ2の
外周に磁石10を配置し融液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
により磁気抵抗力を受ける。このため熱対流の運
動が抑制される。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、
ν:融液の透磁率
H:磁場強さ
D:るつぼ直径
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できる。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
ループの発性・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。 For this reason, single crystal generation devices that apply a DC magnetic field to the melt have been proposed in order to suppress thermal convection and pull single crystals under growth conditions close to thermal and chemical equilibrium. There is. FIG. 2 schematically shows this configuration, and the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanation will be omitted. A magnet 10 is placed around the outer periphery of the crucible 2, and a uniform magnetic field is applied to the melt 1 in the direction of an arrow 11 (magnetic field application direction). A single crystal melt is generally a conductor 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 direction 11 is subjected to a magnetic resistance force according to Lenz's law. Therefore, the movement of thermal convection is suppressed. In general, the magnetoresistive force when a magnetic field is applied, that is, the magnetorheological coefficient νeff, is νeff = (μHD) 2 σ/ρ, where ν: Magnetic permeability of the melt H: Magnetic field strength D: Crucible diameter σ: Electrical conductivity of the melt ρ: Density of the melt, and as the magnetic field strength increases, the magnetorheological coefficient νeff increases, and ν in the formula for the Grashof number shown earlier increases, and the Grashof number suddenly increases. , and the Grashof number can be made smaller than the critical value with a certain magnetic field strength. This completely suppresses thermal convection of the melt. By applying a magnetic field in this way, thermal convection is suppressed, which eliminates the inclusion of impurities in the single crystal, the occurrence of dislocation loops, defects, and growth streaks.
Moreover, single crystals with uniform quality in the pulling direction can be obtained.
Single crystal quality and yield are improved.
ここで、融液中の熱対流パターンを考えてみ
る。第1図に示すように、熱対流には2つのパタ
ーンがある。一つは、ヒータ3の加熱により生ず
る熱対流8であり、他方は、単結晶育成中に単結
晶7を回転させながら引上げることにより生ずる
熱対流12である。いま、るつぼ直径をD、融液
高さをHとすると、各熱対流は、高さH、幅D/
4の領域内を図示の回転運動していると考えられ
る。この熱対流に第2図と同様に引上方向と垂直
な11方向の磁場を印加すると、熱対流8,12の
高さH方向に電磁気的ブレーキ力が作用し、その
熱対流が抑制される。又、第2図に示す方向と垂
直な方向、すなわち引上方向と平行方向(図示せ
ず)に磁場を印加すると、熱対流8,12の幅
D/4方向に電磁気的ブレーキ力が作用し、その
熱対流が抑制される。電磁気的ブレーキ力は、流
体の運動する距離に比例するのでH>D/4の場
合すなわちアスペクト比H/D>1/4、の場合
は11なる方向の磁場を印加した方が磁場方向1
1と垂直方向の磁場を印加した場合より、電磁気
的ブレーキ力効果が大きい、すなわち熱対流抑制
効果が大である。逆に、H>D/4、すなわち、
アスペクト比H/D>1/4の場合は、前記とは
逆に磁場方向11と垂直な方向に磁場を印加した
方が熱対流抑制効果が大である。 Let us now consider the thermal convection pattern in the melt. As shown in FIG. 1, there are two patterns of thermal convection. One is a thermal convection 8 generated by heating the heater 3, and the other is a thermal convection 12 generated by pulling the single crystal 7 while rotating it during single crystal growth. Now, if the diameter of the crucible is D and the height of the melt is H, each thermal convection has a height of H and a width of D/
It is considered that the rotary movement as shown in the figure is occurring within the area indicated by 4. When a magnetic field in 11 directions perpendicular to the pulling direction is applied to this thermal convection as shown in Figure 2, an electromagnetic braking force acts in the height H direction of the thermal convection 8 and 12, suppressing the thermal convection. . Furthermore, when a magnetic field is applied in a direction perpendicular to the direction shown in FIG. 2, that is, in a direction parallel to the pulling direction (not shown), an electromagnetic braking force acts in the width D/4 direction of the thermal convection 8, 12. , the heat convection is suppressed. The electromagnetic braking force is proportional to the distance that the fluid moves, so when H>D/4, that is, when the aspect ratio H/D>1/4, it is better to apply a magnetic field in the direction of 11.
The electromagnetic braking force effect is greater than that when a magnetic field in the direction perpendicular to 1 is applied, that is, the thermal convection suppressing effect is greater. Conversely, H>D/4, that is,
When the aspect ratio H/D>1/4, contrary to the above, applying a magnetic field in a direction perpendicular to the magnetic field direction 11 has a greater thermal convection suppressing effect.
ところが、以上の磁場方向と熱対流抑制効果を
考慮すると、第2図に示す従来の磁石10を具備
した単結晶生成装置には下記の欠点がある。 However, when considering the above magnetic field direction and thermal convection suppressing effect, the single crystal generating apparatus equipped with the conventional magnet 10 shown in FIG. 2 has the following drawbacks.
単結晶4を融液1につけて単結晶の育成が開始
された時点では、通常アスペクト比はH/D》
1/4となつている。 At the time when the single crystal 4 is immersed in the melt 1 and the growth of the single crystal is started, the aspect ratio is usually H/D》
It is 1/4.
このような状態の場合は、引上方向と垂直な磁
場方向11の磁場印加により熱対流は抑制され高
品質な単結晶が育成される。単結晶の育成が進む
につれ残存融液は減少してゆくので、ある時点で
H/D=1/4となり、それ以後はH/D<1/
4なる状態で単結晶が育成されることになる。前
述のように、H/D<1/4なる状態では11方
向の磁場印加による熱対流抑制は充分ではなく、
この状況下で育成された単結晶は不純物含有、転
位ループ、欠陥、成長縞が発生した低品質なもの
となる。 In such a state, heat convection is suppressed by applying a magnetic field in the magnetic field direction 11 perpendicular to the pulling direction, and a high-quality single crystal is grown. As the growth of the single crystal progresses, the remaining melt decreases, so at a certain point H/D becomes 1/4, and after that, H/D becomes less than 1/4.
A single crystal will be grown in a state of 4. As mentioned above, in the state where H/D<1/4, thermal convection suppression by applying magnetic fields in 11 directions is not sufficient;
Single crystals grown under these conditions are of low quality, containing impurities, dislocation loops, defects, and growth streaks.
このようなものは製品として使えないので、歩
留りが悪くなる。また従来の磁場印加による単結
晶引上装置では、このため、単結晶として育成で
きないるつぼ内の融液残量が大きく原料融液の利
用率が悪い。 Such products cannot be used as products, resulting in poor yields. Furthermore, in conventional single crystal pulling apparatuses that apply a magnetic field, the amount of melt remaining in the crucible that cannot be grown as a single crystal is large, resulting in poor utilization of the raw material melt.
[発明の目的]
そこで、本発明は前述した従来技術の欠点を除
去するためになされたもので、原料融液の利用率
を良くし、育成された単結晶がすべて高品質とな
る単結晶生成方法を提供することを目的とする。[Object of the Invention] Therefore, the present invention has been made in order to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and it is possible to improve the utilization rate of the raw material melt and to produce single crystals in which all the grown single crystals are of high quality. The purpose is to provide a method.
[発明の概要]
本発明は前記の目的を達成するため、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引上げて固一液界面境
界層にて単結晶を生成する単結晶生成方法におい
て、前記原料融液のアスペクト比が大きい単結晶
引上状況下では、前記原料融液に前記単結晶の引
上方向に対して垂直に2000ガウス以上の磁場を印
加し、また前記原料融液のアスペクト比が小さい
単結晶引上状況下では、前記原料融液に前記単結
晶の引上方向に対して平行に1000ガウス程度の磁
場を印加するようにした単結晶生成方法である。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention heats a single crystal raw material in a container with a heating means to create a raw material melt, inserts a seed crystal into this raw material melt, and In a method for producing a single crystal in which a single crystal is produced in a solid-liquid interface boundary layer by pulling the raw material melt using a pulling drive mechanism, under a single crystal pulling situation where the aspect ratio of the raw material melt is large, the raw material melt is When a magnetic field of 2000 Gauss or more is applied perpendicularly to the pulling direction of the single crystal, and in a single crystal pulling situation where the aspect ratio of the raw material melt is small, the raw material melt is applied in the pulling direction of the single crystal. This method applies a magnetic field of about 1000 Gauss parallel to the single crystal.
[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3図a,bに示す一実施例につ
いて説明するが、第1図および第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。すな
わち、単結晶引上機13。のチヤンバー14の外
周に、引上方向と平行な方向、すなわち15の方
向(磁場方向)に1000ガウス程度の磁場を印加さ
せる磁場発生手段例えば常電導磁石16を配置す
る。常電導磁石16はソレノイド状に巻回された
銅コイル17とこれを保持するための巻枠18と
からなつており、巻枠18はチヤンバー14の下
部フランジ部19および止め金具20によりチヤ
ンバー14に固定されている。[Embodiments of the Invention] The present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment shown in FIGS. 3a and 3b will be described. The same parts as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. That is, the single crystal pulling machine 13. On the outer periphery of the chamber 14, a magnetic field generating means, such as a normal conductive magnet 16, is arranged to apply a magnetic field of about 1000 Gauss in a direction parallel to the pulling direction, that is, in a direction 15 (magnetic field direction). The normal conductive magnet 16 consists of a copper coil 17 wound in the shape of a solenoid and a winding frame 18 for holding the coil. Fixed.
常電導磁石16の外側に、引上方向と垂直な方
向、すなわち、11の方向(磁場方向)2000ガウ
ス以上の磁場を印加させる磁場発生手段例えば超
電導磁石21を配置する。超電導磁石21は、超
電導コイル22と、これを収納し極低温状態(例
えば4.2k)に保持しておくための保冷容器23
と、これらを支持し床面に敷設されたレール24
と共にこれらを移動させる駆動機構25とからな
つている。 A magnetic field generating means, such as a superconducting magnet 21, is arranged outside the normal conducting magnet 16 to apply a magnetic field of 2000 Gauss or more in a direction perpendicular to the pulling direction, that is, in a direction 11 (magnetic field direction). The superconducting magnet 21 includes a superconducting coil 22 and a cold container 23 for storing the superconducting coil 22 and keeping it at an extremely low temperature (for example, 4.2K).
and rails 24 laid on the floor to support them.
and a drive mechanism 25 that moves them.
次に、以上のように構成された単結晶生成装置
の動作について説明する。種結晶4が原料融液1
(第1図)に浸され、単結晶7の育成が開始され
る時は、融液のアスペクト比H/D》1/4なの
で、超電導磁石21により原料融液に対して2000
ガウス以上の磁場を11の方向に印加する。 Next, the operation of the single crystal generating apparatus configured as above will be explained. Seed crystal 4 is raw material melt 1
(Fig. 1) and the growth of the single crystal 7 is started, since the aspect ratio of the melt is H/D》1/4, the superconducting magnet 21 is immersed in
A magnetic field of Gauss or higher is applied in 11 directions.
このようにすると、原料融液の熱対流が抑制で
きる。この場合2000ガウス以上と比較的強力な磁
場を常電導磁石で発生させようとすると、単結晶
引上機13に比べて磁石装置は巨大なものとなつ
てしまうが、ここでは超電導磁石21を使用して
いるので、軽量コンパクトにして強力な磁場が得
られる。 In this way, thermal convection of the raw material melt can be suppressed. In this case, if we try to generate a relatively strong magnetic field of 2000 Gauss or more using a normal conducting magnet, the magnet device will be huge compared to the single crystal pulling machine 13, but here we use a superconducting magnet 21. This makes it possible to obtain a strong magnetic field while being lightweight and compact.
次に、単結晶7の育成が進むにつれ、融液高さ
Hが減少してゆく、ついには融液のアスペクト比
H/D=1/4となる。この時点で、原料融液1
に印加する磁場を超電導磁石21から常電導磁石
16に変更して印加させる。この場合、原料融液
量は初期充填量に比べて充分に少なくなつている
ので、1000ガウス程度の磁場を原料融液に印加さ
せる。更に、これ以降は融液のアスペクト比H/
D<1/4となるので、単結晶の引上方向に対し
て平行(15の方向)に磁場を印加させる。 Next, as the single crystal 7 grows, the melt height H decreases until the melt aspect ratio H/D becomes 1/4. At this point, raw material melt 1
The magnetic field applied to the superconducting magnet 21 is changed from the superconducting magnet 21 to the normal conducting magnet 16. In this case, since the amount of raw material melt is sufficiently smaller than the initial filling amount, a magnetic field of about 1000 Gauss is applied to the raw material melt. Furthermore, from this point on, the aspect ratio of the melt H/
Since D<1/4, a magnetic field is applied parallel to the pulling direction of the single crystal (direction 15).
このようにすると、原料融液の熱対流を抑制で
きる。この場合1000ガウス程度と比較的低磁場を
発生させる磁場発生手段としては第3図に示すよ
うな銅コイル17を巻回したコイル層の薄いソレ
ノイドコイルで充分である。もちろん、超電導磁
石装置を使用しても効果は同じことは明らかであ
る。 In this way, thermal convection of the raw material melt can be suppressed. In this case, a solenoid coil with a thin coil layer wound with a copper coil 17 as shown in FIG. 3 is sufficient as a magnetic field generating means for generating a relatively low magnetic field of about 1000 Gauss. Of course, it is clear that the effect is the same even if a superconducting magnet device is used.
融液のアスペクト比H/D<1/4の領域に於
いて、常電導磁石16によつて発生する磁場方向
15によつて融液の熱対流が抑制され、高品質の
単結晶が育成されるので、従来技術の磁石が具備
した単結晶生成装置では利用できなかつたアスペ
クト比H/D<1/4なる領域の原料融液1まで
をも有効に使用することができる。 In the region where the aspect ratio H/D of the melt is <1/4, the thermal convection of the melt is suppressed by the magnetic field direction 15 generated by the normal conducting magnet 16, and a high quality single crystal is grown. Therefore, it is possible to effectively use raw material melt 1 having an aspect ratio H/D<1/4, which could not be used in the single crystal generating apparatus equipped with the conventional magnet.
単結晶の育成が終了した後は、チヤンバー14
を分解しるつぼ2をクリーニングし、新しい原料
融液1をるつぼ2にチヤージする作業が必要であ
る。その際、単結晶引上機13に取付けた磁石を
取りはずさなければならないが、本発明の実施例
装置では次のようにクリーニングおよびチヤージ
作業が簡単となる。まず、超電導磁石21は床に
敷設されたレール24および駆動機構25により
第3図に図示の如く移動方向26に移動し、固定
位置27に超電導磁石21を固定する。すなわ
ち、単結晶引上機13と超電導磁石21が完全に
分離するので、チヤンバー14の分解作業が容易
となる。又、薄肉円筒状の常電導磁石16はチヤ
ンバー14の外周に固定されているので、るつぼ
2のクリーニングに際し、チヤンバー14を分解
する時は、チヤンバーに取り付けたままできる。
従つて、常電導磁石16があつても、そのチヤン
バー14の分解作業には何ら支障がなく、容易に
その作業が行なえる。 After single crystal growth is completed, chamber 14
It is necessary to clean the crucible 2 that has been decomposed and charge the new raw material melt 1 into the crucible 2. At that time, it is necessary to remove the magnet attached to the single crystal pulling machine 13, but in the apparatus according to the embodiment of the present invention, cleaning and charging operations are simplified as follows. First, the superconducting magnet 21 is moved in a moving direction 26 as shown in FIG. 3 by a rail 24 laid on the floor and a drive mechanism 25, and the superconducting magnet 21 is fixed at a fixed position 27. That is, since the single crystal puller 13 and the superconducting magnet 21 are completely separated, the disassembly work of the chamber 14 is facilitated. Furthermore, since the thin-walled cylindrical normally conducting magnet 16 is fixed to the outer periphery of the chamber 14, when the chamber 14 is disassembled for cleaning the crucible 2, it can be left attached to the chamber.
Therefore, even if the normal conductive magnet 16 is present, there is no problem in disassembling the chamber 14, and the work can be easily carried out.
次に本発明の他の実施例について第4図を参照
して説明する。第3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3
図の常電導磁石16の代りに銅コイル28、巻枠
29よりなる常電導磁石30をチヤンバー14の
内面に止め金具31を用いて取付ける。この常電
導磁石30により磁場を15の方向に発生させ
る。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Components that are the same as those in the embodiment shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. Third
In place of the normal conducting magnet 16 shown in the figure, a normal conducting magnet 30 consisting of a copper coil 28 and a winding frame 29 is attached to the inner surface of the chamber 14 using a fastener 31. This normally conducting magnet 30 generates a magnetic field in the direction 15.
このように構成された装置の動作は第3図の実
施例と同一である。 The operation of the device constructed in this way is the same as the embodiment shown in FIG.
本発明は以上述べた実施例に限らず、第4図の
常電導磁石30に於いて、巻枠29は使用せず、
銅コイル28をチヤンバー14の内面に沿つて直
付けで巻回し、チヤンバー14の内面を巻枠と兼
用させるようにしてもよい。この場合の動作も第
3図の実施例と同一である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but in the normal conductive magnet 30 shown in FIG. 4, the winding frame 29 is not used,
The copper coil 28 may be directly wound along the inner surface of the chamber 14 so that the inner surface of the chamber 14 also serves as a winding frame. The operation in this case is also the same as the embodiment shown in FIG.
以上説明したように本発明の実施例によれば、
次のような効果がある。融液のアスペクト比が大
きい領域では引上方向と垂直な方向に2000ガウス
以上の強力な磁場を融液に印加するので、熱対流
が抑制され高品質な単結晶が育成される。融液の
アスペクト比が小さい領域では引上方向に平行方
向に1000ガウス程度の比較的弱い磁場を融液に印
加するので、熱対流が抑制され高品質な単結晶が
育成される。 As explained above, according to the embodiments of the present invention,
It has the following effects. In areas where the aspect ratio of the melt is large, a strong magnetic field of 2,000 Gauss or more is applied to the melt in a direction perpendicular to the pulling direction, suppressing thermal convection and growing high-quality single crystals. In regions where the aspect ratio of the melt is small, a relatively weak magnetic field of about 1000 Gauss is applied to the melt in a direction parallel to the pulling direction, so thermal convection is suppressed and a high-quality single crystal is grown.
このような磁場印加方法によつて、原料融液の
利用率が格段に改善されるという効果がある。こ
れらの磁場印加の装置として、引上方向と垂直な
方向への磁場発生は、超電導磁石21、引上方向
と平行方向への磁場発生には常電導磁石16を使
用しているので、単結晶引上装置全体がコンパク
トになる効果がある。更に、超電導磁石21と常
電導磁石16を同時に励磁することにより引上方
向に対して任意方向の合成磁場を融液に印加する
ことができるという効果がある。 Such a method of applying a magnetic field has the effect of significantly improving the utilization rate of the raw material melt. As a device for applying these magnetic fields, a superconducting magnet 21 is used to generate a magnetic field in a direction perpendicular to the pulling direction, and a normal conducting magnet 16 is used to generate a magnetic field in a direction parallel to the pulling direction. This has the effect of making the entire lifting device more compact. Furthermore, by simultaneously exciting the superconducting magnet 21 and the normal conducting magnet 16, there is an effect that a composite magnetic field in any direction relative to the pulling direction can be applied to the melt.
[発明の効果]
以上述べた本発明によれば原料融液の利用率を
良くでき、育成された単結晶がすべて高品質とな
る単結晶生成方法を提供できる。[Effects of the Invention] According to the present invention described above, it is possible to provide a single crystal production method in which the utilization rate of the raw material melt can be improved and all the grown single crystals are of high quality.
第1図は従来の単結晶生成装置の一例を示す概
略構成図、第2図は従来の磁石を有する単結晶生
成装置の他の例を示す概略構成図、第3図a,b
は本発明による単結晶生成方法を実施するための
装置の一実施例の正面図および平面図を示す概略
構成図、第4図は本発明による単結晶生成方法を
実施するための装置の他の実施例を示す概略構成
図である。
1……原料融液、2……るつぼ、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……熱対流、13……単結晶引上機、1
4……チヤンバー、15……磁場方向、16……
常電導磁石、17……銅コイル、18……巻枠、
19……フランジ部、20……止め金具、21…
…超電導磁石、22……超電導コイル、23……
保冷容器、24……レール、25……駆動機構、
26……移動方向、27……固定位置、28……
銅コイル、29……巻枠、30……常電導磁石、
31……止め金具。
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional single crystal generation device, Fig. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of a conventional single crystal generation device having a magnet, and Figs. 3 a and b.
4 is a schematic configuration diagram showing a front view and a plan view of one embodiment of the apparatus for carrying out the method for producing a single crystal according to the present invention, and FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example. 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... Heat convection, 13... Single crystal pulling machine, 1
4...Chamber, 15...Magnetic field direction, 16...
Normal conducting magnet, 17... copper coil, 18... winding frame,
19...flange part, 20...stopper, 21...
...Superconducting magnet, 22... Superconducting coil, 23...
Cold storage container, 24...Rail, 25...Drive mechanism,
26...Movement direction, 27...Fixed position, 28...
Copper coil, 29... winding frame, 30... normal conducting magnet,
31...stopper.
Claims (1)
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引上げて
固一液界面境界層にて単結晶を生成する単結晶生
成方法において、前記原料融液のアスペクト比が
大きい単結晶引上状況下では、前記原料融液に前
記単結晶の引上方向に対して垂直に2000ガウス以
上の磁場を印加し、また前記原料融液のアスペク
ト比が小さい単結晶引上状況下では、前記原料融
液に前記単結晶の引上方向に対して平行に1000ガ
ウス程度の磁場を印加するようにした単結晶生成
方法。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 by a pulling drive mechanism to form a solid-liquid interface boundary layer. In a single crystal production method in which a single crystal is produced using A magnetic field is applied, and under a single crystal pulling situation where the aspect ratio of the raw material melt is small, a magnetic field of about 1000 Gauss is applied to the raw material melt parallel to the pulling direction of the single crystal. Single crystal production method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7624684A JPS60221392A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Device for forming single crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7624684A JPS60221392A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Device for forming single crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221392A JPS60221392A (en) | 1985-11-06 |
| JPH0478591B2 true JPH0478591B2 (en) | 1992-12-11 |
Family
ID=13599822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7624684A Granted JPS60221392A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Device for forming single crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60221392A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| AU600345B2 (en) | 1987-03-23 | 1990-08-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. | Method of manufacturing superconducting ceramics under a magnetic field |
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6033797B2 (en) * | 1981-04-15 | 1985-08-05 | 三菱化成ポリテック株式会社 | How to grow single crystals |
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| JPS6033290A (en) * | 1983-07-29 | 1985-02-20 | Toshiba Corp | Preparation of single crystal semiconductor |
-
1984
- 1984-04-16 JP JP7624684A patent/JPS60221392A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60221392A (en) | 1985-11-06 |
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Legal Events
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |