JPS62212290A - 単結晶成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｓ　ｉ、Ｇａ　Ａｓ、Ｉ　ｎ　Ｐ、ＩｎＳ
ｂ。

Ｃｄ　Ｔ　ｅと云った半導体の単結晶の成長装置、詳し
くは、高品質の単結晶を得るために、単結晶材料の融液
に磁場を印加する装置の小型化とランニングコストの低
減化を実現するための技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体の単結晶を成長させる際、単結晶材料の融液に磁
場を印加すると、融液の自然対流が消滅し、温度の均一
性が非常に良くなって製品の品質が向上する。その際、
磁場を約３０００Ｇａｕｓｓ以上印加することにより、
極めて品質の良い単結晶が得られるが、最近の結晶の大
口径化により、可能な、しかもランニングコストの低い
超電導電磁石が要望されている。従って、ＳｉやＧ　ａ
　Ａ　ｓなどの成長には、超電導電磁石が採用されてい
るが、従来は、第４図に示すように、円形のソレノ　。

イドタイプの電磁石１を単結晶成長炉２の周囲に同心配
置したり、第５図に示すように、２個のンレノイド型電
磁石１．１を炉２を間にして並列配置したり、或いは、
第６図に示すように、ソレノイド型電磁石１を横向きに
した炉２の上部にのみ配置したりして磁場を印加する方
法を採っていたので、下記の問題が生じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その問題の１つは、いずれの方法も、電磁石の専有スペ
ースが大きいため、装置全体の設置スペースが大きくな
ると云うことである。

また、問題の２つ目は、特に、第５図及び第６図の方法
の場合、成長炉が磁束密度の最も大きなコイル中心部か
ら大きく離れるため、磁場の印加効率が悪く、従って、
必要以上に出力の大きな電磁石が要求され、装置コスト
のみならず、ランニングコストも高くつくことと、電磁
石の大型化による装置全体の大型化、重量増加による取
扱い性の悪化があることである。なお、ランニングコス
トは、永久電流モード達成後は供電の必要のない超電導
電磁石の場合には、生に、コイル冷却用寒剤（一般には
液体ヘリウム）の消費量の増加によってと昇する。

この発明は、か＼る問題点を無くすことを目的として開
発された単結晶成長装置である。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するため、超電導電磁石
のコイルと、その収納容器とを、結晶成長炉に対して凹
形に彎曲させ、このような形状にした超電導電磁石を、
結晶成長炉の周囲に、炉の約半周を取り囲む状態に配置
したのである。

〔作用〕

結晶成長炉に対して凹形に彎曲したコイルは、容器も同
様に彎曲しているため、炉内にある単結晶材料の融液に
対して著しく接近したところに配置でき、その近接配置
により磁場が有効に活用されるため、コイル線材量の少
ない小型の超電導電磁石による磁場の印加が可能になり
、そのために電磁石の専有スペースの削減、装置全体の
小型化、設備コスト並びにランニングコストの削減が可
能になる。

また、超電導電磁石は、小型、軽量化が計れるだけでな
く、成長炉の約半周を囲む形状であるため、定位置への
配置及び取外しが容易で、取扱いも蘭単になる。

〔実施例〕

ｉ１図及び第２図にこの発明の実施例を示す。

第１図は縦型の結晶成長装置を、第２図は横型の結晶成
長装置を示したものである。

図のように、実施例の装置においては、超電導電磁石１
０が、結晶成長炉２の周囲に、好ましくは炉２の外壁に
ほぼ密着して炉の約半周を取囲む状態に配置されている
。

超電導電磁石１０は、２実施例とも、第３図に示すよう
な鞍形コイル１１と、このコイルを収納するタライオス
タット１２とを組合せたものである。

この電磁石の鞍形コイル１１は、断面が略半円形のベー
ス板１３を巻枠としてその表面上にコイル線材を巻線と
して形成されており、端面視形状が略半円形になってい
る。

一方、タライオスタット１２は、コイル１１及びその冷
却用寒剤１４を収納する内容器１５が、断熱１１１６を
間にして外容器１７に囲われた構造で、内容器１５、外
容器１７とも、端面視形状はコイル１１と同一方向に彎
曲した略半円形になっている。このタライオスタットに
おける内容器１５の成長炉側の周壁１５ａは、コイルの
巻線時に使ったベース板１３で形成することができる。

また、コイル１１の外周には、内容器１５内にコイルを
定置させて電磁力によるコイルの移動、変形を防止する
コイル押え金具（図示せず）を取付けておくのが望まし
い。

電磁石１０は、定位置に固定゛配置してもよいが、４２
図に示すように、軸１８を支点にして回転するアーム１
９で一側部を支持すると、成長炉に対する着脱が非常に
楽になる。

なお、使用コイルは、レーストラック形のコイルであっ
てもよい。

〔効果〕

以上述べたように、コイルとその収納容器を結晶成長炉
に対して凹形に彎曲せしめた超電導電磁石を、成長炉の
周囲にその炉の約半周を囲む状態に配置したこの発明に
よれば、磁場の有効活用が計れるので、電磁石の小型軽
量化、それによる電磁石の取扱い性の向上、装置全体の
小型化、専有スペース、設備コスト、ランニングコスト
ノ削減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の装置の一例を途中で切断して示す
斜視図、第２図は他の実施の側面視断面図、第３図は実
施例の装置に用いた鞍形コイルの斜視図、第４図乃至第
６図は従来の単結晶成長装置における磁場印加方法の説
明図である。 ２・・・結晶成長炉、１０・・・超電導電磁石、１１・
・・鞍形コイル、１２・・・タライオスタット、１４・
・・寒剤、１５・・・内容器、１６・・・断熱層、１７
・・・外容器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルとその収納容器とが、結晶成長炉に対し凹
   形に彎形せしめられた超電導電磁石を、上記結晶成長炉
   の周囲に、炉の約半周を取り囲む状態に配置したことを
   特徴とする単結晶成長装置。
2. （２）上記超電導電磁石のコイルが、鞍形コイル又はレ
   ーストラック形コイルであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の単結晶成長装置。
3. （３）上記結晶成長炉の外壁と、電磁石の凹形に彎曲し
   た容器外壁とがほぼ密着していることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項乃至第（２）項のいずれかに記載
   の単結晶成長装置。