JP5803729B2 - 誘導加熱コイル及び該コイルを使用した単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
先ず、原料結晶棒101を、チャンバー120内に設置された上軸103の上部保持治具104に保持する。一方、直径の小さい単結晶の種(種結晶)108を、原料結晶棒101の下方に位置する下軸105の下部保持治具106に保持する。
これにより、誘導加熱コイルの温度偏差をより小さくすることができる。
前述のように、従来の誘導加熱コイルは、いずれも、周方向温度変化が大きく、これにより、拡がり抵抗バラツキが大きいという問題が判明した。
内径が50mmで外径が140mmで下面がフラットで外周が最大厚さ10mmで内周が最小厚さ2mmのテーパー形状となっている内側コイルと、内径が130mmで外径が220mmで下面がフラットで外周が最大厚さ29mmで内周が最小厚さ3mmのテーパー形状となっている外側コイルとからなる誘導加熱コイルの外側コイルの下面に、外周から内周にかけてテーパーとなるようなセグメント(外周部の厚さは19mm)を溶接した。このときコイル中心からスリット中心へ向かう直線を中心に平坦部が0度(全面テーパー)、20度、40度、80度、120度、360度(全面フラット)となるような6種類のセグメントを溶接して、6種類の誘導加熱コイルを作製した。これらの誘導加熱コイルをFZ製造装置の電極に装着した。下軸に、高さ30mmの円錐形状をした上面の半径方向に10mmピッチで熱電対を溶接したSUS製円盤治具を設置し、SUS製円盤治具上面中心部が誘導加熱コイルの下方5mmの位置になるようにセットした。そして、誘導加熱コイルに高周波電圧を印加し、加熱状態でSUS製円盤治具を360度回転させることで、それぞれのコイルの加熱温度分布を測定した。
図1は、本発明の誘導加熱コイルの一例を示す概略図である。
図1に示すように、本発明の誘導加熱コイル1は、リング状であり、両端部を互いに分離するスリット2を有している。そして、コイル中心3からスリット2中心に向かう直線6を中心にして20度以上80度以下の範囲(中心角20度〜80度)のコイル裏面が平坦であり、該裏面平坦部4を除いた範囲のコイル裏面に内周方向から外周方向へ厚くなるテーパーを付けたものである(裏面テーパー部5)。
また、前記裏面平坦部の範囲が30度以上60度以下であれば、誘導加熱コイルの温度偏差をより小さくすることができる。
また、コイルの構成も図1に示すような複巻のみならず、単巻であっても良い。複巻の場合には、例えば図1に示すように内側コイル1bの裏面は下面フラットとし、外側コイル1aの裏面は、コイル中心3からスリット2中心に向かう直線6を中心にして20度以上80度以下の範囲のコイル裏面が平坦であり、該裏面平坦部4を除いた範囲のコイル裏面に内周方向から外周方向へ厚くなるテーパーを付けたものとすることができる。
本発明の単結晶製造方法においても、図5に示す単結晶製造装置130を用いることができる。
先ず、原料結晶棒101を、チャンバー120内に設置された上軸103の上部保持治具104に保持する。一方、直径の小さい単結晶の種(種結晶)108を、原料結晶棒101の下方に位置する下軸105の下部保持治具106に保持する。
ここで、誘導加熱コイル107として、本発明の誘導加熱コイル、例えば図1に示される誘導加熱コイル1を用いる。
(実施例)
直径130mmのシリコン原料棒を、FZ法によりゾーニングを行い、N型50Ωcmの直径150mmの<100>シリコン単結晶を製造した。誘導加熱コイルは、前記実験に用いた平坦部40度のコイルを用いた。結晶回転速度は5rpm一定とした。
この条件でFZ法により単結晶の製造を実施した所、この結晶から切り出したウェーハの外周5mmから15mmまでの拡がり抵抗を測定した結果、平均抵抗に対するデビエーションは2.5%であった(図3参照)。
直径130mmのシリコン原料棒を、FZ法によりゾーニングを行い、N型50Ωcmの直径150mmの<100>シリコン単結晶を製造した。誘導加熱コイルは、前記実験に用いた平坦部0度(裏面全面テーパー)のコイルを用いた。結晶回転速度は5rpm一定とした。
この条件でFZ法により単結晶の製造を実施した所、この結晶から切り出したウェーハの外周5mmから15mmまでの拡がり抵抗を測定した結果、平均抵抗に対するデビエーションは5.4%と、実施例よりも大きかった(図4参照)。
3…コイル中心、 4…裏面平坦部、 5…裏面テーパー部、 6…直線。
Claims (3)
- FZ法による単結晶製造装置に具備されるリング状の誘導加熱コイルであって、該コイルは両端部を互いに分離するスリットを有し、前記コイル中心から前記スリット中心に向かう直線を中心にして20度以上80度以下の範囲のコイル裏面が平坦であり、該裏面平坦部を除いた範囲のコイル裏面に内周方向から外周方向へ厚くなるテーパーを付けたものであることを特徴とする誘導加熱コイル。
- 前記裏面平坦部の範囲が30度以上60度以下であることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱コイル。
- 請求項1又は2に記載の誘導加熱コイルを使用して、FZ法により単結晶を製造することを特徴とする単結晶製造方法。
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