JPH01131093A - 誘導加熱コイル - 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」 本発明は浮遊帯域溶融加熱法に用いる偏平誘導加熱コイ
ルに関する。

「従来の技術」 従来より、半導体単結晶の製造、半導体多結晶の精製、
化合物半導体の製造等に用いられる浮遊帯域溶融加熱法
（以下ＦＺ法という）は公知であり、かかるＦＺ法を利
用した例えば半導体単結晶製造装置においては、上軸に
棒状原料多結晶を、下軸に直径の小さい単結晶の種を保
持し、前記原料多結晶周囲に囲繞した高周波誘導加熱コ
イルにより多結晶の一端を溶融し前記種結晶に融着して
種付けした後、種絞りにより無転移化しつつ前記コイル
と多結晶を相対的に回転且つ軸線方向に相対移動させな
がら前記半導体棒を帯域溶融させて棒状半導体単結晶の
育成−製造を行うよう構成している。

そしてかかるＦＺ法に用いられる高周波誘導加熱コイル
は、半導体棒の挟小域の帯域溶融が容易な点、低電圧で
大電流が得られ且つ放電防止の面から有利な点等の理由
により、特に単巻の偏平加熱コイルが多く用いられるよ
うになってきた。

そしてこのような偏平加熱コイルに流れる電流は高周波
電流である為に、導体中の抵抗の低い所、特に前記コイ
ルの表層側に多く流れるという性質を有す。

この為、低電圧でより多くの大電流が前記コイルに導通
可能に構成する為に、該コイルの表面の凹凸を極力少な
くする表面処理技術が各種提案されており、その−例と
して例えば特公昭８２−２９３９５号において、プレス
加工及び銀ロー付けその他の溶接手段により所定形状に
誘導加熱コイルを製作後、該コイルを硝酸中に浸漬して
前記溶接時の酸化物を除去し、次に粗粒から順次細粒の
砥粒を有する研磨材、例えばサンドベーパでコイルの全
面が光沢を有するまで研磨（以下第１の研磨工程という
）した後、アンモニア水中で研磨材を用いて該コイルの
全面が再び光沢を有するまで研磨（以下第２の研磨工程
という）し、その後、純水、有機溶剤、純水で順次洗称
、乾燥する事を特徴とする誘導加熱方法の処理方法を提
案している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら前記コイルは一般に銅製で形成されている
為に、例えば給電管とコイル本体との接合部は一般に銀
ローその他のロー付けによる接合手段を採らざるを得す
、このようにロー付けによる接合手段を採用した場合、
前記硝酸の酸処理の際に該接合部が浸食され、該浸食さ
れた部分はサンドベーパ等では再度平滑化する事は不可
能であり、従って前記第１及び第２の研磨工程終了後に
おいても前記浸食された凹部が残存してその部分で導電
抵抗が増大してしまう。

更に前記従来技術においてはサンドベーパという手作業
で研磨作業を行う為に、光沢が出るまで研磨する為には
、粗粒から細粒までの複数の研磨作業を必要とするのみ
ならず、而も手作業で行った場合は例え細粒の研磨材で
研磨を行っても鏡面状態までの高度な光沢を得るのは困
難である。

又前記のように手作業で研磨を行う事は当然にコイル表
面に手垢等の油脂及び塵埃が付着し、該油脂等を除去す
る為に、再度、アンモニア水中で研磨する第２の研磨工
程を必要とし、処理工程が煩雑化する。

而も鋼材をアンモニア水中に浸漬した場合、アンモニア
水の濃度を上げると該水中で研磨を行っても光沢が成る
程度失われ、鏡面化」二げを行う事は不可能であり、又
逆にアンモニア水の濃度を下げると今度は前記手垢等が
除去されず、やはり光沢が出にくい。

そして鏡面状態でない半光沢又は非光沢の状態で、前記
半導体棒の溶融を行うと、溶融状態にある浮遊帯域より
の輻射熱が前記コイルに吸収されてしまい、該コイル内
を循環する冷却液の冷却効果が低減するとともに、該冷
却水の吸収された熱により熱雰囲気が大幅に変動し、ひ
いては生成された単結晶のミクロの抵抗分布にも変動を
きたすという問題を有する。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、簡単な処理工程
でコイル表面の表面粗さと光沢度を大幅に向上し、これ
により高品質な半導体単結晶等を安定して製造可能にし
た偏平誘導加熱コイルを提供する事を目的とする。

「問題点を解決する為の手段」 本発明は、かかる技術的課題を達成する為に、下記に記
載する処理工程で形成した偏平誘導加熱コイルを提案す
る。

第１の処理工程： 所定形状に形成した加熱コイルを塩酸洗浄にて酸処理を
行い、ロー付は等で付着したフラックス等を除去する。

第２の処理工程： 前記コイル表面の一面側又は両面側をハブ研磨手段にて
、好ましくは表面粗さがＲｍａｘ　５０　ｐ、ｍ以下に
なるよう鏡面仕上げを行う。

第３の処理工程： 水又は／及び有機溶剤にて洗浄を行う。

第４の処理工程： 人口又は自然乾燥にて、乾燥を行う。

「作用」 かかる技術手段によれば、加熱コイルを塩酸洗浄にて酸
処理を行なう為に、銀ローの接合部が浸食される恐れが
大幅に低減し、後工程における研磨工程により容易に平
滑化が可能である。

又、前記研磨工程は、ハブ研磨という機械的に研磨を行
う為に、手作業で研磨作業を行う場合に比較して、例え
ばｔｔ２８０程度の粗粒のハブを用いてもセンタレスの
ディスクグラインダにより３０００ｒｐｍ程度の高速回
転で機械的ハブ研磨作業を行う事により、３〜５　ｐ、
ｍ程度の表面粗さを有する鏡面仕上げが可能となる。

従って本技術手段によれば単一種類の砥粒を用いて所望
表面粗さの鏡面仕上げまで行う事が可能である為に、前
記従来技術のように、第２の研磨工程や粗粒から細粒ま
での複数回の研磨作業が不必要になり、研磨作業が極め
て簡略化する。

尚、前記コイルの表面は丸管状ではなく偏平状態である
為に、前記機械的なハブ研磨も容易に行う事が出来る。

更に、前記のような機械的な研磨作業を行う為に手垢等
が付着する事なく、この為アンモニア水中で研磨を行う
特別な洗浄及び第２の研磨工程を採る必要がなく、単に
表面に付着している研磨粒や塵埃等を除去する為に水又
は／及び有機溶剤等で洗浄すれば足り、後工程でアンモ
ニア浸漬等の前記鏡面状態を阻害する特別な洗浄工程を
採る必要がない。

更に本技術手段によれば、高光沢を有する鏡面状態を維
持する事が可能である為に、該コイルを用いて前記半導
体棒の溶融を行った場合、溶融状態にある浮遊帯域より
の輻射熱が前記コイル表面で反射し、該コイルより発振
される磁気的加熱効果と併せて、前記輻射熱を反射する
事により二次的な加熱効果も得る事が出来、その分供給
電流が少なくて済むとともに、該前記輻射熱がコイル内
に吸収される事がない為に、該コイル内を循環する冷却
液の冷却効果が低減する事もなく而も該冷却水の吸収さ
れた熱により熱雰囲気が安定し、生成された単結晶のミ
クロの抵抗分布にも変動をきたす恐れを防止出来る。

尚前記コイルに供給されて高周波電流は一般に表層部分
に多く流れる事は前述した通りであるが、その浸透深さ
Ｐは一般に、 ｐ　＝　５．０３　Ｃｐ　／　ｐＬｆ）号なる式で表わ
せられる。

ここで銅の抵抗率ｐは１．フルΩｃｍ、又前記コイルに
流れる高周波電流の発振周波数ｆは一般に（１〜３）１
０６Ｈｚ前後であり、又銅の場合透磁率ＩＬ立１である
為に、浸透深さＰは略３７〜６ＢＪＬｌ１前後となり、
従って前記コイル表面の表面粗さをＲｍａｘ　５０１１
、ｆｆ１前後、好ましくはＲｍａｘ２０〜３０　μｍ前
後に設定する事により、見掛１す上の抵抗が変わる事な
く、コイル周方向に安定して半導体棒に高周波磁界を付
勢させる事が出来、生成した半導体単結晶にミグ口の抵
抗変動をきたす恐れを一層低減出来る。

又、前記コイル表面の鏡面仕上げは、必ずしも表裏両面
側に形成する必要はなく、原料溶解側と対面するコイル
表面側にのみ施し、結晶生成側のコイル裏面を非鏡面状
態にする事により、該コイル裏面側の経時的な反射効果
の変動を防止する事が出来、これにより安定した結晶生
成が可能となる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る銅製の偏平加熱コイルで
、該コイル１０は公知のように半径方向に沿うスリット
空隙１２を介してリング状に形成するとともに、前記ス
リット空隙１２を介して対峙している両端部外周壁上に
銀ロー付けにより接続させた一対の給電管１１を設け、
そして前記コイルｌＯの内周径を溶融すべき原料多結晶
より小径に形成し、且つ内周側に向は断面先細状に形成
し、中心側に向は磁界が集中可能に形成するとともに、
該コイル１０の外周側断面内に前記給電管１１と連通す
る空胴部１４を設け、該空洞部１４内に給電管ｉｔより
導入された冷却液がコイル１０周方向に循環可能に構成
されている。

そしてこのようにして製作したコイルを下記に順序で表
面仕上を行う。

第１の処理工程： 前記コイルを３５％の塩酸洗浄にて前記ロー付は等で付
着したフラックス等を除去する。

第２の処理工程： 前記コイル表面の両面側を＃２２０バフ（実施例１　）
　、　ｔｔ　５００　／＜フ（実施例２　）を用いてセ
ンタレスのディスクグラインダにより３０００ｒｐｍ程
度の高速回転で鏡面状態になるまでハブ研磨作業を行い
、その表面粗さを測定した所、前者では７〜１０ルｍ程
度、後者では２〜３　ｐ、ｍ程度の表面粗さが得られた
。

第３の処理工程： 次に前記研磨したコイルと研磨しないコイル（比較例１
）を夫々純水とアルコールにて順次洗浄を行う。

第４の処理工程： 次に前記コイルを夫々クリーンルームにて自然乾燥を行
う。

そしてこのようにして形成したコイルを用いて夫々半導
体単結晶を育成した所、比較例１では原料多結晶の溶融
域入口側周縁部に「算出」と呼ばれるつらら状の結晶が
出来、前記単結晶の製造を停止しなければならなかった
が、前記いずれの実施例においてもこのような事はなく
、且つ出来上がった単結晶もミクロの抵抗分布の偏在が
生じる事もなく、高品質の単結晶が製造出来た。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、簡単な表面処理方法
で、コイル表面の表面粗さを大幅に向上しつつ、而も高
光沢の鏡面を得る事が出来た為に、該コイル表面に安定
して高周波電流を流す事も出来、且つ溶融域よりの輻射
熱の反射効果も得る事が出来る為に、加熱すべき溶融域
の熱雰囲気の安定化と生成された単結晶のミクロの抵抗
分布の均−化等が達成出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係る単巻偏平加熱コイルを示す
斜視図である。 特許出願人：信越半導体株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮遊帯域溶融加熱法に用いる誘導加熱コイルにお
   いて、塩酸洗浄したコイル表面の少なくとも一面側をハ
   ブ研磨手段にて鏡面仕上げした後、水又は／及び有機溶
   剤にて洗浄し、乾燥させて形成した事を特徴とする偏平
   誘導加熱コイル
2. （２）前記コイル表面の鏡面仕上げ面の表面粗さをＲｍ
   ａｘ５０μｍ以下に設定した特許請求の範囲第１項記載
   の誘導加熱コイル