JP2003063891A - 半導体の単結晶引上装置 - Google Patents

半導体の単結晶引上装置

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JP2003063891A
JP2003063891A JP2001259621A JP2001259621A JP2003063891A JP 2003063891 A JP2003063891 A JP 2003063891A JP 2001259621 A JP2001259621 A JP 2001259621A JP 2001259621 A JP2001259621 A JP 2001259621A JP 2003063891 A JP2003063891 A JP 2003063891A
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Kaihei Kyo
皆平 許
Bunko Ikeda
文構 池田
Katsuyoshi Toyoda
勝義 豊田
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の半導体の単結晶引上装置では、電磁石
を回転させて回転磁場を発生させるため、機械的な駆動
機構を要し、構造が複雑でメンテナンス性に劣るという
課題があった。 【解決手段】 チャンバー内に回転自在に支持され、溶
融シリコン3を収容するルツボ2と、前記ルツボの周囲
にコイル軸に対して120度毎に固定配置された3個の
鞍形コイル1と、前記コイルを順次励消磁することによ
り、前記ルツボ内の前記溶融シリコンに対して、単結晶
を引上げる軸と直交する向きで前記ルツボの回転と同期
している回転磁場を印加する励消磁制御装置とを備え
た。 【効果】 機械的な回転駆動機構無しに、水平回転磁場
を発生することができ、溶融シリコンとルツボ相対的な
動きを防止して品質のよい結晶を形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ルツボ内の溶融
半導体原料に磁場を印加し、種結晶を浸して該種結晶を
引上げることにより半導体の単結晶を引上げる半導体の
単結晶引上装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体の単結晶引上装置について
図面を参照しながら説明する。図5は、例えば特開昭6
0−033292号公報に示された従来の半導体の単結
晶引上装置の断面構成を示す図である。
【0003】図5において、11はチャンバー、12は
支持棒、13は保護体、14は石英ルツボ、15は円筒
状のヒータ、16は保温筒、17はチェーン、18は種
結晶、19は溶融シリコン、20は単結晶シリコン、2
1及び22は電磁石である。
【0004】つぎに、従来の半導体の単結晶引上装置の
動作について図面を参照しながら説明する。
【0005】回転自在な支持棒12が、チャンバー11
の下部開口から挿入されており、この支持棒12上には
保護体13が支持され、石英ルツボ14を保護してい
る。
【0006】保護体13の外周には、円筒状のヒータ1
5及び保温筒16が順次配設されている。チャンバー1
1の上部開口からチェーン17を引上げることにより、
種結晶18を支持している。
【0007】単結晶シリコン20を製造する場合には、
石英ルツボ14内にシリコン原料を入れ、ヒータ15に
よりシリコン原料を溶融させ、この溶融シリコン19に
種結晶18を浸し、石英ルツボ14と種結晶18とを逆
方向に回転させながらチェーン17を引上げることによ
り単結晶シリコン20を引上げるものである。
【0008】チャンバー11の外筒の石英ルツボ14の
両側方の位置に、2個の電磁石21、22がN極とS極
が対向するように配設されており、石英ルツボ14内の
溶融シリコン19に水平方向の磁場を印加するようにな
っている。
【0009】これらの電磁石21、22は、チャンバー
11の周囲を石英ルツボ14の回転と同期して機械的あ
るいは電気的に回転できるようになっている。電磁石2
1、22によって発生する印加磁場を、石英ルツボ14
と同期して回転することにより、石英ルツボ14内の溶
融シリコン19もを石英ルツボ14と同期して回転し、
石英ルツボ14と溶融シリコン19は相対的に静止した
状況となり、溶融シリコン19が石英ルツボ14を浸食
することを防ぎ、単結晶半導体の純度を向上することが
できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体の単結晶引上装置では、電磁石21、22を回転
させて回転磁場を発生させるため、機械的な駆動機構を
要し、構造が複雑でメンテナンス性に劣るという問題点
があった。
【0011】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、コイルを静止させたまま、ルツボ
内の溶融半導体原料に、単結晶を引上げる軸と直交する
向きを持ち、且つ該軸の回りに回転する磁場を容易に印
加することができる半導体の単結晶引上装置を得ること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体の
単結晶引上装置は、チャンバー内に回転自在に支持さ
れ、溶融シリコンを収容するルツボと、前記ルツボの周
囲に固定配置された複数のコイルと、前記複数のコイル
を順次励消磁することにより、前記ルツボ内の前記溶融
シリコンに対して、単結晶を引上げる軸と直交する向き
で前記ルツボの回転と同期している回転磁場を印加する
励消磁制御装置とを備えたものである。
【0013】また、この発明に係る半導体の単結晶引上
装置は、前記励消磁制御装置に代えて、前記複数のコイ
ルの励消磁時間を制御することにより、前記ルツボ内の
前記溶融シリコンに対して、単結晶を引上げる軸と直交
する向きで所定の回転速度の回転磁場を印加する励消磁
時間制御装置を備えたものである。
【0014】さらに、この発明に係る半導体の単結晶引
上装置は、前記複数のコイルを、コイル軸に対して12
0度毎に配置された3個の鞍形コイルとしたものであ
る。
【0015】さらに、この発明に係る半導体の単結晶引
上装置は、前記複数のコイルを、コイル軸に対して60
度毎に配置された6個の鞍形コイルとしたものである。
【0016】またさらに、この発明に係る半導体の単結
晶引上装置は、前記複数のコイルを、コイル軸に対して
90度毎に配置された2個の鞍形コイルとしたものであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】実施の形態1.この発明の実施の
形態1に係る半導体の単結晶引上装置について図面を参
照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1
に係る半導体の単結晶引上装置の構成を示す図である。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0018】図1において、1は3個の鞍形コイル、2
は石英ルツボ、3は溶融シリコンである。なお、他の構
成は、電磁石21、22を除いて図5に示す従来の半導
体の単結晶引上装置と同様である。
【0019】図1(a)は、この実施の形態1に係る半
導体の単結晶引上装置の斜視図であり、同図(b)は、
この実施の形態1に係る半導体の単結晶引上装置の横断
面図である。
【0020】図1(b)に示すように、コイル1は、3
個の鞍形コイルA−A’、B−B’、及びC−C’から
構成されている。
【0021】図1に示すように、3個の鞍形コイル1を
それそれコイル軸に対して120度毎に配置し、電源
(図示せず)からインバータ等の励消磁制御装置(図示
せず)を通じて、三相交流電流を3個の鞍形コイル1に
通電し、単結晶を引上げる軸と直交する水平方向に、ル
ツボ2の回転と同期している2極の回転磁場を発生し、
石英ルツボ2に印加する。
【0022】この水平回転磁場は、従来例のような機械
的な回転駆動機構無しに、溶融シリコン3と石英ルツボ
2の相対的な動きを防止し、品質のよい結晶を形成させ
る効果がある。
【0023】すなわち、この実施の形態1に係る半導体
の単結晶引上装置は、チャンバー内に石英ルツボ2を回
転自在に支持し、該ルツボ2内の溶融シリコン3に回転
自在に吊下された種結晶を浸し、前記ルツボ2内の溶融
シリコン3に対して、単結晶を引上げる軸と直交する向
きに磁場を発生する3個のコイル1を静止させた状態で
配置し、これら3個のコイル1を励消磁制御装置によっ
て順次励消磁することにより、前記ルツボ2内の溶融シ
リコン3に回転する磁場を印加する。
【0024】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
係る半導体の単結晶引上装置について図面を参照しなが
ら説明する。図2は、この発明の実施の形態2に係る半
導体の単結晶引上装置の構成を示す図である。
【0025】図2において、4は6個の鞍形コイルであ
る。
【0026】上記実施の形態1では、3個の鞍型コイル
1の場合について説明した。この実施の形態2では、6
個の鞍型コイル4を用いた場合について説明する。
【0027】図2(a)は、コイルの配置模式図であ
り、同図(b)は、コイルの結線図の一例である。
【0028】図2(b)に示すように、6個の鞍形コイ
ル4をそれぞれコイル軸に対して60度毎に配置し、電
源(図示せず)からインバータ等の励消磁制御装置(図
示せず)を通じて、三相交流電流を上記6個のコイル4
に通電し、単結晶を引上げる軸と直交する水平方向に、
ルツボ2の回転と同期している4極の回転磁場を発生
し、石英ルツボ2に印加する。
【0029】この水平回転磁場は、上記実施の形態1よ
りも滑らかな回転磁界となり、溶融シリコンとルツボの
相対的な動きをより防止する効果があり、品質のよい結
晶を形成させる。また、上記実施の形態1に比べて鞍形
コイルが小さくなったので、コイルが製作し易いという
効果もある。
【0030】すなわち、この実施の形態2に係る半導体
の単結晶引上装置は、チャンバー内に石英ルツボ2を回
転自在に支持し、該ルツボ2内の溶融シリコン3に回転
自在に吊下された種結晶を浸し、前記ルツボ2内の溶融
シリコン3に対して、単結晶を引上げる軸と直交する向
きに磁場を発生する6個のコイル4を静止させた状態で
配置し、これら6個のコイル4を励消磁制御装置によっ
て順次励消磁することにより、前記ルツボ2内の溶融シ
リコン3に回転する磁場を印加する。
【0031】実施の形態3.この発明の実施の形態3に
係る半導体の単結晶引上装置について図面を参照しなが
ら説明する。図3は、この発明の実施の形態3に係る半
導体の単結晶引上装置の構成を示す図である。
【0032】図3において、5は2個の鞍形コイルであ
る。
【0033】この実施の形態3は、2コイルの場合であ
る。図3(a)は、コイルの配置模式図であり、同図
(b)は、コイルの結線図の一例である
【0034】図3に示すように、2個の鞍形コイル5を
それぞれコイル軸に対して90度毎に配置し、電源(図
示せず)からインバータ等の励消磁制御装置(図示せ
ず)を通じて、単相交流電流を上記2個のコイル5に通
電し、単結晶を引上げる軸と直交する水平方向に、ルツ
ボ2の回転と同期している2極の回転磁場を発生し、石
英ルツボ2に印加する。
【0035】この実施の形態3でも、ルツボ2と溶融シ
リコンの相対的な動きを防止することは可能であり、上
記実施の形態1及び2に比べて、鞍形コイルの数が最小
限になるので、コストを低減する効果がある。
【0036】すなわち、この実施の形態3に係る半導体
の単結晶引上装置は、チャンバー内に石英ルツボ2を回
転自在に支持し、該ルツボ2内の溶融シリコン3に回転
自在に吊下された種結晶を浸し、前記ルツボ2内の溶融
シリコン3に対して、単結晶を引上げる軸と直交する向
きに磁場を発生する2個のコイル5を静止させた状態で
配置し、これら2個のコイル5を励消磁制御装置によっ
て順次励消磁することにより、前記ルツボ2内の溶融シ
リコン3に回転する磁場を印加する。
【0037】実施の形態4.この発明の実施の形態4に
係る半導体の単結晶引上装置について図面を参照しなが
ら説明する。図4は、この発明の実施の形態4に係る半
導体の単結晶引上装置の構成を示す図である。
【0038】図4において、6は交流三相、交流単相、
または直流の電源、7は励消磁時間制御装置、8は複数
のコイルである。
【0039】この実施の形態4に係る半導体の単結晶引
上装置は、回転する磁場の回転速度を制御するものであ
る。
【0040】図4において、電源6は、上述したよう
に、交流三相、交流単相または直流電源である。励消磁
時間制御装置7は、インバータ等の電子装置である。こ
の励消磁時間制御装置7により、複数のコイル8を任意
の時間で励消磁可能となり、上記実施の形態1、2、又
は3と組合わせることにより、回転磁場の回転速度を任
意に調整でき、ルツボ2の回転と同期している回転速度
等の最適な速度の回転磁場を得ることが可能な効果があ
る。
【0041】すなわち、この実施の形態4では、前記複
数個のコイルの励消磁時間を制御して回転する磁場の回
転速度を制御するものである。
【0042】
【発明の効果】この発明に係る半導体の単結晶引上装置
は、以上説明したとおり、チャンバー内に回転自在に支
持され、溶融シリコンを収容するルツボと、前記ルツボ
の周囲に固定配置された複数のコイルと、前記複数のコ
イルを順次励消磁することにより、前記ルツボ内の前記
溶融シリコンに対して、単結晶を引上げる軸と直交する
向きで前記ルツボの回転と同期している回転磁場を印加
する励消磁制御装置とを備えたので、機械的な回転駆動
機構無しに、水平回転磁場を発生することができ、溶融
シリコンとルツボ相対的な動きを防止して品質のよい結
晶を形成することができるという効果を奏する。
【0043】また、この発明に係る半導体の単結晶引上
装置は、以上説明したとおり、前記励消磁制御装置に代
えて、前記複数のコイルの励消磁時間を制御することに
より、前記ルツボ内の前記溶融シリコンに対して、単結
晶を引上げる軸と直交する向きで所定の回転速度の回転
磁場を印加する励消磁時間制御装置を備えたので、回転
磁場の回転速度を任意に調整することができるという効
果を奏する。
【0044】さらに、この発明に係る半導体の単結晶引
上装置は、以上説明したとおり、前記複数のコイルを、
コイル軸に対して120度毎に配置された3個の鞍形コ
イルとしたので、機械的な回転駆動機構無しに、水平回
転磁場を発生することができ、溶融シリコンとルツボ相
対的な動きを防止して品質のよい結晶を形成することが
できるという効果を奏する。
【0045】さらに、この発明に係る半導体の単結晶引
上装置は、以上説明したとおり、前記複数のコイルを、
コイル軸に対して60度毎に配置された6個の鞍形コイ
ルとしたので、機械的な回転駆動機構無しに、水平回転
磁場を発生することができ、溶融シリコンとルツボ相対
的な動きを防止して品質のよい結晶を形成することがで
きるという効果を奏する。
【0046】またさらに、この発明に係る半導体の単結
晶引上装置は、以上説明したとおり、前記複数のコイル
を、コイル軸に対して90度毎に配置された2個の鞍形
コイルとしたので、機械的な回転駆動機構無しに、水平
回転磁場を発生することができ、溶融シリコンとルツボ
相対的な動きを防止して品質のよい結晶を形成すること
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る半導体の単結
晶引上装置の構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る半導体の単結
晶引上装置の構成を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係る半導体の単結
晶引上装置の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態4に係る半導体の単結
晶引上装置の構成を示す図である。
【図5】 従来の半導体の単結晶引上装置の構成を示す
図である。
【符号の説明】
1 3個の鞍形コイル、2 石英ルツボ、3 溶融シリ
コン、4 6個の鞍形コイル、5 2個の鞍形コイル、
6 電源、7 励消磁時間制御装置、8 複数のコイ
ル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 勝義 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA02 BA04 CF10 EJ02 HA12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバー内に回転自在に支持され、溶
    融シリコンを収容するルツボと、 前記ルツボの周囲に固定配置された複数のコイルと、 前記複数のコイルを順次励消磁することにより、前記ル
    ツボ内の前記溶融シリコンに対して、単結晶を引上げる
    軸と直交する向きで前記ルツボの回転と同期している回
    転磁場を印加する励消磁制御装置とを備えたことを特徴
    とする半導体の単結晶引上装置。
  2. 【請求項2】 前記励消磁制御装置に代えて、 前記複数のコイルの励消磁時間を制御することにより、
    前記ルツボ内の前記溶融シリコンに対して、単結晶を引
    上げる軸と直交する向きで所定の回転速度の回転磁場を
    印加する励消磁時間制御装置を備えたことを特徴とする
    請求項1記載の半導体の単結晶引上装置。
  3. 【請求項3】 前記複数のコイルは、コイル軸に対して
    120度毎に配置された3個の鞍形コイルであることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体の単結晶引上装
    置。
  4. 【請求項4】 前記複数のコイルは、コイル軸に対して
    60度毎に配置された6個の鞍形コイルであることを特
    徴とする請求項1又は2記載の半導体の単結晶引上装
    置。
  5. 【請求項5】 前記複数のコイルは、コイル軸に対して
    90度毎に配置された2個の鞍形コイルであることを特
    徴とする請求項1又は2記載の半導体の単結晶引上装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005123313A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd 単結晶引上げ装置用超電導磁石装置における冷凍機の装着構造及び冷凍機のメンテナンス方法
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JP2008270463A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Toshiba Corp 超電導マグネット装置
DE112022000585T5 (de) 2021-03-15 2023-11-02 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Einkristall-ziehvorrichtung und verfahren zum ziehen von einkristallen

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