JP7230781B2 - 単結晶引き上げ装置及び単結晶引き上げ方法 - Google Patents
単結晶引き上げ装置及び単結晶引き上げ方法 Download PDFInfo
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Description
(比較例)
磁場中心の磁束密度が1000Gaussになるように、コイルの巻き数×電流値を調整した。図6は解析に使用した超電導コイルのモデル図であり、図7がその解析で得られた磁束密度分布である。磁力線方向に平行な中心軸を含む断面における磁束密度分布はコイル軸高さを境に上下対称であり、コイル軸が最も強磁場となっている。
マグネットと引き上げ機の間に、肉厚25mm、外径800mm、高さ300mmの磁気シールドを図2に示すモデル図にあるように、コイル軸より下部に設置した。コイル軸からみると、下側200~500mmの位置に磁気シールドを配置した。磁場解析の結果、図3、図4に示すように、磁気シールドによる遮蔽効果により、中心軸上の最大磁場強度は半減するが、コイル軸より下側の磁束密度が大きく低下しており、磁場中心が相対的に上昇していることがわかる。
使用坩堝:直径800mm
半導体原料のチャージ量:400kg
育成する単結晶:直径306mm
単結晶の直胴部の長さ:40cm
磁束密度:中心軸上の最大磁場強度が1000Gとなるようにコイルの電流×巻き数を調整
単結晶回転速度:6rpm
坩堝回転速度:0.03rpm
4…加熱ヒータ、 5(5a、5b)…超電導コイル、 6…円筒型冷媒容器、
7…超電導磁石、 8…真空容器、 9…中心軸、 10…磁力線、
11…半導体原料、 12…単結晶、 13…引き上げ方向、
20…磁気シールド
100…単結晶引き上げ装置(従来例)
104(104a、104b、104c、104d)…超電導コイル、
111…電流リード、 112…小型ヘリウム冷凍機、
113…ガス放出管、 114…サービスポート、
115…ボア、 117…第1の輻射シールド、 118…第2の輻射シールド。
Claims (5)
- 加熱ヒータ及び溶融した半導体原料が収容される坩堝が配置され中心軸を有する引き上げ炉と、前記引き上げ炉の周囲に設けられ超電導コイルを有する磁場発生装置とを備え、前記超電導コイルへの通電により前記溶融した半導体原料に水平磁場を印加して、前記溶融した半導体原料の前記坩堝内での対流を抑制する単結晶引き上げ装置であって、
前記引き上げ炉と前記磁場発生装置間へ選択的に設置可能な磁気シールドを有し、前記磁気シールドを設置する高さ位置が調整可能なもので、前記引き上げ炉の中心軸方向の磁場分布を変更できるものであって、
前記磁気シールドは、一体型もしくは分割型の円筒形状を有しており、超電導コイルの中心軸よりも下側に設置されたものであることを特徴とする単結晶引き上げ装置。 - 前記磁気シールドは、更に、取り外しが可能な構造を有しており、磁気シールドの設置の有無、ならびにその形状と設置する高さ位置を調整可能なものであり、単結晶中の酸素濃度を制御できるものであることを特徴とする請求項1に記載の単結晶引き上げ装置。
- 前記磁気シールドを挿入しない場合の前記磁場発生装置は、前記超電導コイルのコイル軸を含む水平面内の前記中心軸における磁力線方向をX軸としたときに前記X軸上の磁束密度分布が上に凸の分布であり、前記水平面内の前記中心軸における磁束密度を磁束密度設定値とした場合、前記X軸上の磁束密度は坩堝壁では前記磁束密度設定値の80%以下となると同時に、前記水平面内において前記X軸と直交し前記中心軸を通るY軸上の磁束密度分布が下に凸の分布であり、前記Y軸上の磁束密度は坩堝壁では前記磁束密度設定値の140%以上となるように、磁場分布を発生させるものであり、前記磁場発生装置において、それぞれ対向配置された超電導コイルの対をそれぞれのコイル軸が同じ水平面内に含まれるように2対設けるとともに、前記コイル軸間の前記X軸を挟む中心角度αを100度以上120度以下としたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の単結晶引き上げ装置。
- 前記磁気シールドを挿入しない場合の前記磁場発生装置は、前記超電導コイルを4個有し、前記4個の超電導コイルのすべてのコイル軸が単一の水平面内に含まれるように配置されており、前記水平面内の前記中心軸における磁力線方向をX軸としたときに、該X軸と前記引き上げ炉の中心軸を含む断面で分けられる第1の領域および第2の領域に、それぞれ2個ずつの前記超電導コイルが配置されており前記4個の超電導コイルは、前記断面に対して線対称に配置されており、前記4個の超電導コイルは、いずれもコイル軸が前記水平面内において前記X軸と垂直なY軸に対して-30°超30°未満の角度の範囲となるよう配置されており、前記4個の超電導コイルが発生する磁力線の方向は、前記断面に対して線対称であり、前記第1の領域および第2の領域のそれぞれにおいて、2個の前記超電導コイルは、発生する磁力線の方向が逆であることを特徴とする請求項1または2に記載の単結晶引き上げ装置。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の単結晶引き上げ装置を用いて、半導体単結晶を引き上げることを特徴とする単結晶引き上げ方法。
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