CN118414454A - 感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置 - Google Patents

感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN118414454A
CN118414454A CN202280083091.2A CN202280083091A CN118414454A CN 118414454 A CN118414454 A CN 118414454A CN 202280083091 A CN202280083091 A CN 202280083091A CN 118414454 A CN118414454 A CN 118414454A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slit
induction heating
heating coil
region
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280083091.2A
Other languages
English (en)
Inventor
杉田圭谦
下村库一
上田亮辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Publication of CN118414454A publication Critical patent/CN118414454A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16—Heating of the molten zone
    • C30B13/20—Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/40—Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • 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)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。感应加热线圈(20)具备环状的线圈主体(21)，该线圈主体(21)在中央具有开口部(22)，并且具有通过从开口部(22)沿大致半径方向延伸的狭缝(23)而相互分离的第1端部(21e1)及第2端部(21e2)。狭缝(23)是以第1端部(21e1)的上表面(21a)侧的角部呈锐角且第2端部(21e2)的上表面(21a)侧的角部呈钝角的方式，将线圈主体(21)从上表面(21a)侧朝向下表面(21b)侧沿斜方向切割的倾斜狭缝。线圈主体(21)的上表面(21a)具有下层面(21a1)和上层面(21a2)，下层面(21a1)至少设置于第1端部(21e1)侧的狭缝附近区域，上层面(21a2)设置于除了下层面(21a1)的形成区域以外的区域。

Description

感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置
技术领域
本发明涉及一种用于通过FZ法(Floating Zone法：区熔法)制造单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。
背景技术
作为单晶硅的制造方法已知有FZ法。FZ法是如下方法：对包含多晶硅的原料棒的一部分进行加热而生成熔融区，通过使分别位于熔融区的上方及下方的原料棒及晶种缓慢下降，而使较大的单晶在晶种的上方生长。在FZ法中，不像CZ法(Czochralski法：直拉单晶制造法)那样使用石英坩埚，因此能够制造氧浓度低的单晶。
在FZ法中，在加热多晶硅原料时使用感应加热方式。使高频电流流过感应加热线圈时产生的磁场施加于硅原料时，在硅原料中，因电磁感应而流过涡电流，从而产生基于涡电流的焦耳热。在感应加热方式中，利用该焦耳热来对硅原料进行加热。
关于感应加热线圈，例如在专利文献1中，记载有为了减小单晶的电阻变动，在感应加热线圈的单晶侧的正面的局部设置槽而使单晶侧的加热分布均匀的方法。并且，在专利文献2中，公开有将绝缘构件可动地插入到感应加热线圈的狭缝的方法。作为狭缝的截面形状，可以举出垂直型、倾斜型、曲柄型等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第2914077号公报
专利文献2：日本特开2012-232859号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在FZ法中，为了提高单晶的成品率，要求原料棒的大口径化。然而，若原料棒的直径变大，则难以均匀地对原料棒的周向整体进行加热，原料的熔解量会局部增加，由此原料棒的熔解面的周向的高度偏差变大。由于该不均匀的熔解面最终与线圈面接触，不得不终止制造工序。
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。
用于解决技术问题的方案
为了解决上述问题，基于本发明的感应加热线圈用于通过FZ法制造单晶，所述感应加热线圈的特征在于，具备：环状的线圈主体，其在中央具有开口部，并且具有通过从所述开口部沿大致半径方向延伸的狭缝而相互分离的第1端部及第2端部，所述狭缝是以所述第1端部的上表面侧的角部呈锐角且所述第2端部的所述上表面侧的角部呈钝角的方式，将所述线圈主体从所述上表面侧朝向下表面侧沿斜方向切割的倾斜狭缝，所述线圈主体的上表面具有上层面和下层面，所述下层面设置于所述第1端部侧的狭缝附近区域，所述上层面设置于除了所述下层面的形成区域以外的区域。
在感应加热线圈的狭缝倾斜地形成的情况下，夹着狭缝的一侧的角部呈锐角，另一侧的角部呈钝角，因此电流容易集中于锐角的角部，狭缝附近区域的发热量变得非常多。但是，在降低设置有锐角角部的第1端部侧的上表面的高度的情况下，能够减小因电流集中于狭缝附近所引起的熔解面的周向的发热分布的偏差。因此，能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶。
所述上层面与所述下层面的高度差优选为2mm以上。在这种情况下，所述下层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚优选比所述上层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚薄。能够发挥通过在线圈主体的上表面设置高低差而得到的效果，并且能够减小因电流集中于狭缝附近而引起的周向的发热分布的偏差。
所述上层面的形成区域优选包括所述第2端部侧的狭缝附近区域。由此，能够减小夹着狭缝的左右的加热分布差而减小周向的发热分布的偏差。
在将从所述开口部的中心沿大致半径方向延伸的所述狭缝的中心线的朝向设为0°时，所述下层面优选至少设置于0°～30°的区域。在这种情况下，所述下层面优选设置于0°～90°的区域，所述上层面优选至少设置于180°～360°的区域。并且，所述下层面可以设置于0°～180°的区域，所述上层面可以设置于180°～360°的区域。由此，能够抑制周向的加热分布差而减小原料棒的熔解面的周向的高度偏差。
并且，基于本发明的单晶制造装置为用于通过FZ法制造单晶的单晶制造装置，所述单晶制造装置的特征在于，具备：上轴，将原料棒支承为可旋转及可升降；下轴，配置于所述上轴的下方，将晶种支承为可旋转及可升降；及上述本发明的感应加热线圈，对所述原料棒进行加热。
根据本发明，能够提供一种能够抑制原料棒的熔解面的周向的高度偏差而稳定地培育单晶的单晶制造装置。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够抑制原料棒的熔解面的周向的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶的制造方法及装置。
附图说明
图1是表示基于本发明的实施方式的单晶制造装置的结构的示意图。
图2是表示基于本发明的第1实施方式的感应加热线圈的结构的大致立体图。
图3(a)及图3(b)是图2所示的感应加热线圈的结构图，其中，图3(a)为俯视图，图3(b)为沿图3(a)的X-X'线剖切的剖视图。
图4(a)是表示线圈主体的上表面的高度的轮廓的图，图4(b)是狭缝的剖视图。
图5是表示线圈主体的内部的电流流动的示意图。
图6(a)及图6(b)是用于说明本发明的线圈形状的示意图，其中，图6(a)表示现有的线圈形状，图6(b)表示本发明的线圈形状。
图7(a)及图7(b)是基于本发明的第2实施方式的感应加热线圈的结构图，其中，图7(a)表示俯视图，图7(b)是表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
图8(a)及图8(b)是基于本发明的第3实施方式的感应加热线圈的结构图，其中，图8(a)表示俯视图，图8(b)是表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
图9(a)及图9(b)是表示基于本发明的第4实施方式的感应加热线圈的结构的图，其中，图9(a)表示俯视图，图9(b)是表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
图10(a)及图10(b)是表示基于本发明的第5实施方式的感应加热线圈20的结构的图，其中，图10(a)表示俯视图，图10(b)是表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
图11(a)及图11(b)是用于说明现有的感应加热线圈的作用(问题点)的图，其中，图11(a)表示在狭缝的右侧的部分加热时的溶融状态，图11(b)表示在狭缝的左侧的部分加热时的溶融状态。
图12(a)及图12(b)是用于说明基于本实施方式的感应加热线圈的作用(效果)的图，其中，图12(a)表示在狭缝的右侧的部分加热时的溶融状态，图12(b)表示在狭缝的左侧的部分加热时的溶融状态。
图13是表示基于比较例的使用感应加热线圈的单晶培育时的原料熔解面与线圈的距离的测量结果的图表。
图14是表示基于实施例的使用感应加热线圈的单晶培育时的原料熔解面与线圈的距离的测量结果的图表。
具体实施方式
以下，一边参考附图，一边详细地说明本发明的优选实施方式。
图1是表示基于本发明的实施方式的单晶制造装置的结构的示意图。
如图1所示，该单晶制造装置1为用于通过FZ法来培育单晶硅的装置，其具备：反应炉10，容纳有原料棒2、晶种3及在晶种3上生长的单晶硅4；上轴11，将原料棒2支承为可旋转及可升降；下轴12，将晶种3及单晶硅4支承为可旋转及可升降；感应加热线圈20，对原料棒2的下端部进行加热；单晶重量保持器具14，支承由于晶体生长而大型化的单晶硅4的重量；及气体掺杂装置15，向原料棒2与单晶硅4之间的熔融区5(溶融硅)供给掺杂气体。
原料棒2由对甲硅烷或三氯硅烷等硅原料进行精炼而得到的高纯度多晶硅构成，原料棒2的上端部经由原料保持器具16安装于上轴11的下端部。晶种3的下端部经由晶种保持器具17安装于下轴12的上端部。上轴11及下轴12通过未图示的驱动机构分别被旋转及升降驱动。
感应加热线圈20是包围熔融区5或原料棒2的大致1匝的高频线圈，并且与未图示的高频发振器连接。感应加热线圈20优选主要包含铜或银。通过使高频电流流过感应加热线圈20，原料棒2的下端部被感应加热而生成熔融区5。在如此生成的熔融区5上熔接晶种3之后，使原料棒2及晶种3一边旋转一边下降，由此能够使单晶硅4从熔融区5生长。
图2是表示基于本发明的第1实施方式的感应加热线圈20的结构的大致立体图。图3(a)及图3(b)是图2所示的感应加热线圈20的结构图，其中，图3(a)为俯视图，图3(b)为沿图3(a)的X-X'线剖切的剖视图。图4(a)是表示线圈主体的上表面的高度的轮廓的图，图4(b)是狭缝的剖视图。
如图2、图3(a)、图3(b)、图4(a)及图4(b)所示，感应加热线圈20具备：线圈主体21，包含大致扁平圆环状的线圈导体；开口部22，在俯视时设置于线圈主体21的中央；狭缝23，从开口部22朝向外周端沿大致半径方向延伸，并分离线圈主体21的周向的一侧的端部(第1端部)21e1与另一侧的端部(第2端部)21e2；及一对端子电极24A、24B，分别设置于线圈主体21的第1端部21e1及第2端部21e2。线圈主体21经由一对端子电极24A、24B与高频发振器连接。
通常，线圈主体21的外径比原料棒2的直径大，线圈主体21的内径(开口部22的直径)比原料棒2的直径小。线圈主体21的上表面21a可以是从内周侧朝向外周侧向上的倾斜面，也可以是水平面。线圈主体21的下表面21b可以是从内周侧朝向外周侧向下的倾斜面，也可以是水平面。
如图2及图3(a)所示，狭缝23从线圈主体21的上表面21a贯穿至下表面21b并切割线圈主体21的周向的一个部位。狭缝23不是垂直而是倾斜地形成，尤其，形成为从上表面21a朝向下表面21b接近第1端部21e1侧。因此，如图4(b)所示，位于狭缝23的右侧的线圈主体21的第1端部21e1的上表面21a侧的角部Ca1呈锐角，位于狭缝23的左侧的第2端部21e2的上表面21a侧的角部Ca2呈钝角。相反，第1端部21e1的下表面21b侧的角部Cb1呈钝角，第2端部21e2的下表面21b侧的角部Cb2呈锐角。
在狭缝23垂直形成的情况下，沿着狭缝23在线圈主体21的第1端部21e1流动的电流所产生的磁场与由于沿着狭缝23在第2端部21e2流动的电流而产生的磁场的朝向相同，因此在狭缝23的位置处磁场被加强，感应加热线圈20的磁场分布的周向的偏差变得非常大。但是，当倾斜地形成狭缝23的情况下，能够在狭缝23的位置处缓和磁场的集中。
线圈主体21的上表面21a的高度隔着狭缝23在右侧和左侧不同。线圈主体21的上表面21a由隔着层差而高度不同的2个面构成，从开口部22侧观察时，狭缝23的右侧的区域为下层面21a1，狭缝23的左侧的区域为上层面21a2。
下层面21a1与上层面21a2的高低差d(参考图3(b))因原料棒2的直径而不同，优选为2mm以上且10mm以下。这是因为，在高低差d小于2mm的情况下，抑制原料的熔解面的高度偏差的效果不充分，在高低差d超过10mm的情况下，熔解面的高度偏差反而有可能恶化。
在将从开口部22的中心沿大致半径方向延伸的狭缝23的中心线的朝向设为0°(基准位置)时，下层面21a1设置于从基准位置沿顺时针旋转0°～180°的周向的区域。另一方面，上层面21a2设置于从基准位置沿顺时针旋转180°～360°的周向的区域。下层面21a1的形成区域与狭缝23的右侧的第1端部21e1相邻，沿从第1端部21e1沿顺时针旋转的周向延伸。并且，上层面21a2的形成区域与狭缝23的左侧的第2端部21e2相邻，沿从第2端部21e2沿逆时针旋转的周向延伸。
下层面21a1与上层面21a2的边界部21ax设置于从基准位置沿顺时针旋转(或逆时针旋转)180°的位置。因此，线圈主体21的上表面21a的约一半的区域为下层面21a1，剩余的一半的区域为上层面21a2。
如此，下层面21a1的形成区域包括第1端部21e1侧的狭缝附近区域25，上层面21a2的形成区域包括第2端部21e2侧的狭缝附近区域25。在此，“狭缝附近区域”是指以狭缝23为中心向其两侧扩展的周向的区域，例如，能够定义为以狭缝23为中心的±30°的扇状的区域。第1端部21e1侧的狭缝附近区域25为从狭缝23的中心线沿顺时针旋转的周向延伸的0°～30°的区域，第2端部21e2侧的狭缝附近区域25为从狭缝23的中心线沿逆时针旋转的周向延伸的0°～30°的区域(沿顺时针旋转330°～360°的区域)。
下层面21a1与上层面21a2的边界部21ax的层差面优选为缓和的倾斜面，倾斜角度优选为60度以下，尤其优选为45度以下。这是因为，在边界部21ax的倾斜角度为60度以下的情况下，容易进行线圈主体21的上表面21a的层差加工及镜面加工。
如上所述，为了使下层面21a1的高度比上层面21a2低，优选将上层面21a2的形成区域中的线圈主体21的壁厚设为比下层面21a1的形成区域中的线圈主体21的壁厚薄。
图5是表示线圈主体21的内部的电流流动的示意图。
如图5的箭头所示，在感应加热线圈20中流动的电流流过一对端子电极24A、24B之间的距离最短的路径，集中在线圈主体21的边缘附近。因此，在线圈主体21中流动的电流集中在狭缝附近区域25，狭缝附近区域25的发热量变多。另一方面，由于电流不集中在远离狭缝23的区域(狭缝远处区域)，因此发热量较少。因此，在原料棒2的外周部，周向的加热变得不均匀，难以沿周向均匀地熔解原料棒2。进而，在狭缝23为倾斜狭缝的情况下，由于电流侧集中在狭缝23的两侧的2个角部Ca1，Ca2中的锐角的角部Ca1，因此设置有锐角的角部Ca1的第1端部21e1的发热量变多。
当配置于感应加热线圈20的上方的原料棒2例如沿顺时针方向旋转时，原料棒2的周向的任意的一点在狭缝附近被强烈加热而生成较多的溶融硅。之后，逐渐远离狭缝23，原料棒2的发热量也逐渐降低。通常，由于原料棒2的中心轴的位置或倾斜度存在微小的误差，因此认为原料的熔解面的周向的偏差受到了原料棒2的微小的偏心旋转等的影响。
图6(a)及图6(b)是用于说明本发明的线圈形状的示意图，其中，图6(a)表示现有的线圈形状，图6(b)表示本发明的线圈形状。
如图6(a)所示，现有的感应加热线圈20中，狭缝23的两侧的线圈主体21的上表面21a的高度相同。因此，在使用现有的感应加热线圈20对原料棒2进行加热的情况下，在从狭缝23的位置(基准位置)沿周向在一定范围内的第1端部21e1侧的狭缝附近区域，原料的熔解量变多，如图11(a)所示，原料棒2的熔解面的溶解变大。相反，在除了第1端部21e1侧的狭缝附近区域以外的区域，原料的熔解量较少，如图11(b)所示，原料棒2的熔解面的位置降低。由此，与感应加热线圈20的上表面21a相向的原料棒2的熔解面的高度沿周向变得不均匀。尤其，在上表面21a侧设置有锐角角部的狭缝23的附近的上表面的高度与除此以外的周围的高度相同的情况下，锐角角部的发热量非常多，因此原料的周向的加热分布的偏差进一步变大。
原料棒2的熔解面的高度偏差随着晶体培育工序进行而逐渐变大，在熔解面与线圈面接触的情况下，无法继续进行晶体培育工序。关于这种现象，原料棒2的直径越大越明显。认为是因为原料直径越大，越难以从原料棒2的下端部散热，界面形状容易因熔解面的高温化而发生变化。
另一方面，如图6(b)所示，基于本实施方式的感应加热线圈20中，狭缝23的右侧的狭缝附近区域25的上表面21a的高度与狭缝23的左侧的狭缝附近区域25的上表面21a的高度不同，尤其设置有锐角角部的第1端部21e1侧的上表面21a的高度比除此以外的区域，尤其比第2端部21e2侧的上表面21a低。
因此，能够使原料的发热量变大的狭缝23的第1端部21e1侧的上表面21a远离原料棒2的熔解面2s，并且与原料棒2的旋转方向无关地，能够抑制在狭缝23的右侧的原料的发热而减少原料熔解量。即，如图12(a)所示，在狭缝23的右侧的狭缝附近区域，能够抑制原料棒2的熔解面的过度溶解。并且，如图12(b)所示，在狭缝23的左侧的狭缝附近区域，能够抑制原料的熔解面的过度减少。因此，能够使原料的发热量沿周向尽可能均匀，能够减小熔解面的周向的高度偏差，并且能够防止熔解面与线圈面的接触。
如上所述，基于本实施方式的感应加热线圈20中，从线圈主体21的开口部22沿大致半径方向延伸的狭缝23在剖视时并非垂直而是倾斜地形成，狭缝23的角部呈锐角的第1端部21e1侧的狭缝附近区域25的上表面的高度低于比狭缝附近区域25更远离狭缝23的狭缝远处区域的上表面。因此，能够使狭缝附近的发热量较多的部分稍微远离原料而抑制其影响，能够减少原料的周向的加热分布的偏差。
图7(a)及图7(b)是表示基于本发明的第2实施方式的感应加热线圈20的结构的图，其中，图7(a)表示俯视图，图7(b)表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
如图7所示，基于本实施方式的感应加热线圈20的特征在于，在从狭缝23的位置沿顺时针旋转0°～30°的周向的区域设置有下层面21a1，在30°～360°的周向的区域设置有上层面21a2。即，下层面仅设置于第1端部21e1侧的狭缝附近区域25。下层面21a1与上层面21a2的边界部21ax设置于从狭缝23的位置沿顺时针旋转30°的位置。其他结构与第1实施方式相同。
如上所述，在下层面21a1的形成区域的周向的结束位置小于30°时，降低狭缝23的第1端部21e1侧的上表面21a的高度所带来的熔解面的均匀化的效果不充分，原料的熔解面与线圈面接触的概率变高。但是，在本实施方式中，由于在从狭缝23的位置沿顺时针旋转0°～30°的周向的区域设置有下层面21a1，因此能够实现熔解面的均匀化。
图8(a)及图8(b)是表示基于本发明的第3实施方式的感应加热线圈20的结构的图，其中，图8(a)表示俯视图，图8(b)表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
如图8所示，基于本实施方式的感应加热线圈20的特征在于，在从狭缝23的位置沿顺时针旋转0°～90°的周向的区域设置有下层面21a1，在90°～360°的周向的区域设置有上层面21a2。下层面21a1与上层面21a2的边界部21ax设置于从狭缝23的位置沿顺时针旋转90°的位置。其他结构与第1实施方式相同。
根据本实施方式，与第1实施方式同样地，能够使原料棒的周向的加热分布尽可能均匀。因此，能够减小原料棒的熔解面的周向的高度偏差，并能够防止熔解面与线圈面的接触。
图9(a)及图9(b)是表示基于本发明的第4实施方式的感应加热线圈20的结构的图，图9(a)表示俯视图，图9(b)表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
如图9所示，基于本实施方式的感应加热线圈20的特征在于，线圈主体21的上表面21a由高度不同的3个面构成。详细而言，在从狭缝23的位置沿顺时针旋转0°～90°的周向的区域设置有下层面21a1，在90°～180°的周向的区域设置有中层面21a3，在180°～360°的周向的区域设置有上层面21a2。上层面21a2与中层面21a3的边界部21aX1设置于从狭缝23的位置沿顺时针旋转180°的位置，中层面21a3与下层面21a1的边界部21aX2设置于从狭缝23的位置沿顺时针旋转90°的位置。
下层面21a1与上层面21a2的高低差d例如为2mm，下层面21a1比中层面21a3高1mm，中层面21a3比上层面21a2高1mm。如此，通过在下层面21a1与上层面21a2之间设置中层面21a3，更细微地设定线圈主体21的上表面21a的高度的周向的变化，能够进一步缓和原料棒2的加热温度的周向的变化。
图10(a)及图10(b)是表示基于本发明的第5实施方式的感应加热线圈20的结构的图，其中，图10(a)表示俯视图，图10(b)表示线圈主体的上表面的高度轮廓的图。
如图10所示，基于本实施方式的感应加热线圈20的特征在于，线圈主体21的上表面21a的高度从狭缝23的右侧的第1端部21e1到左侧的第2端部21e2呈线性变化。这是将图9所示的上表面21a的高度阶段性变化的步骤数设为无限大的情况。因此，从开口部22侧观察时，狭缝23的右侧的区域为下层面21a1，狭缝23的左侧的区域为上层面21a2。根据本实施方式，能够进一步缓和原料棒2的加热温度的周向的变化。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更，当然，这些也包含于本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，将锐角的角部Ca1附近的上表面21a设为了下层面，将钝角的角部Ca2附近的上表面21a设为了上层面，但是狭缝附近区域25的上表面21a的温度不仅在锐角的角部Ca1附近变高，在钝角的角部Ca2附近也变高，因此也可以降低狭缝23的两侧的上表面21a的高度。即，不仅可以在锐角的角部Ca1附近设置下层面21a1，也可以在锐角的角部Ca2附近和钝角的角部Ca2附近这两者设置下层面21a1。在这种情况下，优选将锐角的角部Ca1附近的线圈主体21的壁厚设为更薄。
实施例
(比较例)
准备在夹着狭缝的左右的上表面没有高低差且上表面整体平坦的现有结构的感应加热线圈(参考图6(a))，并使用该感应加热线圈通过FZ法制造了直径约200mm的单晶硅。原料棒使用了通过甲硅烷法制造的直径160mm的多晶硅棒。感应加热线圈的狭缝23设为倾斜狭缝，形成为从上表面朝向下表面接近右侧的一侧的端部侧。因此，第1端部的上表面侧的角部呈锐角，并且夹着狭缝且与第1端部侧的锐角的角部相向的第2端部的上表面侧的角部呈钝角。
图13是测定原料熔解面到线圈上表面的距离(间隔)的结果。如图13可明确下述结果：原料侧的熔融区的高度的变动量较大，在晶体培育工序的中途，原料侧的熔融区的下表面的高度偏差变大，直体部的长度为200mm以下时，间隔低于1mm。尽管在该工序中能够成功地培育单晶硅，但仍继续了熔解面何时与线圈面接触都不足为奇的危险操作。
(实施例)
准备将从狭缝的位置沿顺时针旋转0°～180°的区域设为下层面，将180°～360°的区域设为上层面，将下层面与上层面的高低差设为2mm的基于实施例1的感应加热线圈(参考图3及图4)，并使用该感应加热线圈在与比较例相同的条件下制造了直径约200mm的单晶硅。其结果，如图14的图表所示，原料侧的熔融区的高度的变动量变小。在实施例中，即使在晶体培育工序的后半部分，也能够将熔解面与线圈面之间的间隙确保在3mm以上，能够稳定地培育单晶。
附图标记说明
1-单晶制造装置，2-原料棒，2s-原料棒的熔解面，3-晶种，4-单晶硅，5-熔融区，10-反应炉，11-上轴，12-下轴，14-单晶重量保持器具，15-气体掺杂装置，16-原料保持器具，17-晶种保持器具，20-感应加热线圈，21-线圈主体，21a-线圈主体的上表面，21a1-下层面，21a2-上层面，21a3-中层面，21ax、21aX1、21aX2-边界部(层差)，21b-线圈主体的下表面，21e1-线圈主体的第1端部，21e2-线圈主体的第2端部，22-开口部，23-狭缝，24A、24B-端子电极，25-狭缝附近区域，Ca1、Ca2-角部，Cb1、Cb2-角部。

Claims (8)

1.一种感应加热线圈，其用于通过FZ法制造单晶，所述感应加热线圈的特征在于，具备：
环状的线圈主体，在中央具有开口部，并且具有通过从所述开口部沿大致半径方向延伸的狭缝而相互分离的第1端部及第2端部，
所述狭缝是以所述第1端部的上表面侧的角部呈锐角且所述第2端部的所述上表面侧的角部呈钝角的方式，将所述线圈主体从所述上表面侧朝向下表面侧沿斜方向切割的倾斜狭缝，
所述线圈主体的上表面具有上层面和下层面，
所述下层面至少设置于所述第1端部侧的狭缝附近区域，
所述上层面设置于除了所述下层面的形成区域以外的区域。
2.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，
所述上层面和所述下层面的高度差为2mm以上。
3.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，
所述下层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚比所述上层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚薄。
4.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，
所述上层面的形成区域包括所述第2端部侧的狭缝附近区域。
5.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，
在将从所述开口部的中心沿大致半径方向延伸的所述狭缝的中心线的朝向设为0°时，所述下层面至少设置于0°～30°的区域。
6.根据权利要求5所述的感应加热线圈，其中，
所述下层面设置于0°～90°的区域，
所述上层面至少设置于180°～360°的区域。
7.根据权利要求5所述的感应加热线圈，其中，
所述下层面设置于0°～180°的区域，
所述上层面设置于180°～360°的区域。
8.一种单晶制造装置，其用于通过FZ法制造单晶，所述单晶制造装置的特征在于，具备：
上轴，将原料棒支承为可旋转及可升降；
下轴，配置于所述上轴的下方，将晶种支承为可旋转及可升降；及
权利要求1所述的感应加热线圈，对所述原料棒进行加热。
CN202280083091.2A 2021-12-14 2022-11-08 感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置 Pending CN118414454A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021202509 2021-12-14
JP2021-202509 2021-12-14
PCT/JP2022/041537 WO2023112550A1 (ja) 2021-12-14 2022-11-08 誘導加熱コイル及びこれを用いた単結晶製造装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118414454A true CN118414454A (zh) 2024-07-30

Family

ID=86774487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280083091.2A Pending CN118414454A (zh) 2021-12-14 2022-11-08 感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4450683A1 (zh)
JP (1) JPWO2023112550A1 (zh)
CN (1) CN118414454A (zh)
WO (1) WO2023112550A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2914077B2 (ja) 1993-02-26 1999-06-28 信越半導体株式会社 高周波誘導加熱コイル
JP3127981B2 (ja) * 1995-01-31 2001-01-29 信越半導体株式会社 高周波誘導加熱装置
JP5505365B2 (ja) 2011-04-28 2014-05-28 信越半導体株式会社 誘導加熱コイルにおける放電防止用絶縁部材及びこれを用いた単結晶製造装置並びに単結晶製造方法
JP7552498B2 (ja) * 2021-05-18 2024-09-18 株式会社Sumco 誘導加熱コイル及びこれを用いた単結晶製造装置及び単結晶の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4450683A1 (en) 2024-10-23
JPWO2023112550A1 (zh) 2023-06-22
WO2023112550A1 (ja) 2023-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6491763B2 (ja) シリコン単結晶インゴットの製造方法
JP5240191B2 (ja) シリコン単結晶引上装置
CN112074628B (zh) 单晶硅的制造方法及单晶硅的提拉装置
CN109778313B (zh) 硅单晶的制造装置以及制造方法
JPH07326472A (ja) 高周波誘導加熱コイル
CN115369474B (zh) 感应加热绕组及使用其的单晶制造装置及单晶的制造方法
CN118414454A (zh) 感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置
JPH08268792A (ja) 高周波誘導加熱装置
CN114072545B (zh) 感应加热线圈及使用了该感应加热线圈的单晶制造装置
TWI784314B (zh) 單晶矽的製造方法
JP7255468B2 (ja) 誘導加熱コイル及びこれを用いた単結晶製造装置
JP4889553B2 (ja) 単結晶引上装置
NO20230346A1 (en) Ingot growing apparatus
JP7128124B2 (ja) 多結晶シリコン棒、多結晶シリコンロッドおよびその製造方法
JP7447784B2 (ja) 誘導加熱コイル及びこれを用いた単結晶製造装置
JP7428122B2 (ja) 誘導加熱コイル及びこれを用いた単結晶製造装置
JP7259722B2 (ja) 単結晶製造装置及び単結晶の製造方法
JPS63291888A (ja) 半導体単結晶製造装置
CN115044966B (zh) 一种加热器及其工作方法
TWI797764B (zh) 單結晶的製造方法、磁場產生裝置及單結晶製造裝置
JP5454625B2 (ja) シリコン単結晶の引上げ方法により引上げられたインゴットから得られたシリコン単結晶ウェーハ
JP2007210865A (ja) シリコン単結晶引上装置
KR100784585B1 (ko) 비대칭 자기장을 이용한 반도체 단결정 제조 방법 및 그장치
CN116710602A (zh) 单晶提拉装置和单晶提拉方法
JP2009298613A (ja) シリコン単結晶の引上げ方法及び該方法により引上げられたインゴットから得られたシリコン単結晶ウェーハ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination