JPH07326472A - 高周波誘導加熱コイル - Google Patents
高周波誘導加熱コイルInfo
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- JPH07326472A JPH07326472A JP6141265A JP14126594A JPH07326472A JP H07326472 A JPH07326472 A JP H07326472A JP 6141265 A JP6141265 A JP 6141265A JP 14126594 A JP14126594 A JP 14126594A JP H07326472 A JPH07326472 A JP H07326472A
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- induction heating
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- coil
- frequency induction
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- 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
- H05B6/362—Coil arrangements with flat coil conductors
-
- 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
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
- H05B6/30—Arrangements for remelting or zone melting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体単結晶中に不純物を均一に取り込ませ
ることができ、また、加熱分布特性を簡単に調整可能で
あり、さらに、スリット間の放電を防止する高周波誘導
加熱コイルの提供。 【構成】 一対の環状導体２１，２２と、一対の環状導
体２１，２２に高周波電流を供給する一対の電源端子２
３ａ，２３ｂと、一対の環状導体２１，２２を両極とし
て第１の環状導体２１から第２の環状導体２２に至る中
心軸方向に突出した複数の小コイル２４ａ〜２４ｆ、２
５ａ〜２５ｆとを有する高周波誘導加熱コイル。
ることができ、また、加熱分布特性を簡単に調整可能で
あり、さらに、スリット間の放電を防止する高周波誘導
加熱コイルの提供。 【構成】 一対の環状導体２１，２２と、一対の環状導
体２１，２２に高周波電流を供給する一対の電源端子２
３ａ，２３ｂと、一対の環状導体２１，２２を両極とし
て第１の環状導体２１から第２の環状導体２２に至る中
心軸方向に突出した複数の小コイル２４ａ〜２４ｆ、２
５ａ〜２５ｆとを有する高周波誘導加熱コイル。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原料結晶棒を加熱溶融
する高周波誘導加熱コイルに係り、特にＦＺ法（フロー
トゾーン法、浮遊帯域溶融法）による半導体単結晶の成
長時に使用される高周波誘導加熱コイルに関する。
する高周波誘導加熱コイルに係り、特にＦＺ法（フロー
トゾーン法、浮遊帯域溶融法）による半導体単結晶の成
長時に使用される高周波誘導加熱コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＦＺ法により半導体単結晶を成長
させる方法として、図３に示すように、棒状の原料多結
晶１を上軸に、直径の小さい単結晶の種を前記原料多結
晶１の直下に位置する下軸にそれぞれ保持し、高周波誘
導加熱コイル３により原料多結晶１を囲繞し、これを溶
融して前記種結晶に融着させた後、種絞りにより無転位
化しつつ、前記加熱コイル３と原料多結晶１を相対的に
回転させ、かつ相対的に軸線方向に移動させながら棒状
単結晶２を成長させる方法は公知である。この成長方法
では、原料多結晶１を狭小域において短時間に芯まで溶
融する必要があり、一方、帯域溶融後に、不純物のバラ
ツキ等がなく安定して単結晶２を成長させるには、浮遊
帯域４と接する単結晶成長域の始端側を緩やかに放熱さ
せる必要があり、かかる要請を満足する為に、従来より
偏平の誘導加熱コイル３が多く用いられている。
させる方法として、図３に示すように、棒状の原料多結
晶１を上軸に、直径の小さい単結晶の種を前記原料多結
晶１の直下に位置する下軸にそれぞれ保持し、高周波誘
導加熱コイル３により原料多結晶１を囲繞し、これを溶
融して前記種結晶に融着させた後、種絞りにより無転位
化しつつ、前記加熱コイル３と原料多結晶１を相対的に
回転させ、かつ相対的に軸線方向に移動させながら棒状
単結晶２を成長させる方法は公知である。この成長方法
では、原料多結晶１を狭小域において短時間に芯まで溶
融する必要があり、一方、帯域溶融後に、不純物のバラ
ツキ等がなく安定して単結晶２を成長させるには、浮遊
帯域４と接する単結晶成長域の始端側を緩やかに放熱さ
せる必要があり、かかる要請を満足する為に、従来より
偏平の誘導加熱コイル３が多く用いられている。
【０００３】この偏平誘導加熱コイル３としては、例え
ば図４に示すものが知られている（特公昭５１−２４９
６４号公報など、以下第１従来技術という）。この第１
従来技術の加熱コイル３は、リング状に形成したコイル
内周面７側を断面先細り状に形成しつつ、外周面８に電
源端子６ａ，６ｂを設けたコイル３両端側の対向面５
ａ，５ｂを、スリット５を介して極力接近させ、これに
よりコイル３の周方向における電流回路の対称性を維持
し、ほぼ均一な磁界分布が得られるように構成してい
る。
ば図４に示すものが知られている（特公昭５１−２４９
６４号公報など、以下第１従来技術という）。この第１
従来技術の加熱コイル３は、リング状に形成したコイル
内周面７側を断面先細り状に形成しつつ、外周面８に電
源端子６ａ，６ｂを設けたコイル３両端側の対向面５
ａ，５ｂを、スリット５を介して極力接近させ、これに
よりコイル３の周方向における電流回路の対称性を維持
し、ほぼ均一な磁界分布が得られるように構成してい
る。
【０００４】しかし、図４に示す従来技術の加熱コイル
３によれば、該加熱コイル３の前記スリット５が該加熱
コイル３の周回方向と直交する面上に沿って形成されて
いる為に、たとえ前記対向面５ａ，５ｂを極力接近させ
てもその部分で不均一磁界が発生するのを避けられず、
また、前記対向面５ａ，５ｂ付近においては半径方向に
沿ってそれぞれ正逆異方向に電流が流れる為に、該異方
向電流により結晶成長に最も影響を与える上下方向の電
磁界が倍増され、前記不均一磁界が一層増幅される事と
なる。
３によれば、該加熱コイル３の前記スリット５が該加熱
コイル３の周回方向と直交する面上に沿って形成されて
いる為に、たとえ前記対向面５ａ，５ｂを極力接近させ
てもその部分で不均一磁界が発生するのを避けられず、
また、前記対向面５ａ，５ｂ付近においては半径方向に
沿ってそれぞれ正逆異方向に電流が流れる為に、該異方
向電流により結晶成長に最も影響を与える上下方向の電
磁界が倍増され、前記不均一磁界が一層増幅される事と
なる。
【０００５】そして、該不均一磁界を有したまま前記棒
状の原料多結晶１と前記加熱コイル３間で相対的に回転
及び移動を行うと、一回転毎の各成長サイクルにおいて
不均一磁界から形成される局部的な温度差異により不純
物の濃い層と薄い層が繰り返し形成され（これを「脈
動」という）、該脈動を有する単結晶によりデバイスを
製造した場合、該脈動部分のミクロな抵抗変動が製品欠
陥の原因となる。
状の原料多結晶１と前記加熱コイル３間で相対的に回転
及び移動を行うと、一回転毎の各成長サイクルにおいて
不均一磁界から形成される局部的な温度差異により不純
物の濃い層と薄い層が繰り返し形成され（これを「脈
動」という）、該脈動を有する単結晶によりデバイスを
製造した場合、該脈動部分のミクロな抵抗変動が製品欠
陥の原因となる。
【０００６】このような第１従来技術の欠陥を補うた
め、図５に示すように、高周波誘導加熱コイル１０の内
周面１７側又は外周面１８側からコイル幅の途中まで半
径方向に延びた複数個の空隙１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜
１４ｅ（以下、総称して「空隙１３，１４」という）を
軸方向に貫通するように設けたものも考案されている
（特開昭５２−３０７０５号、以下「第２従来技術」と
言う）。この第２従来技術の加熱コイル１０において
は、スリット１２と同じ幅を持つ複数個の空隙１３，１
４を相互に等間隔に配置して幾何学的に周期性を持つよ
うに設けることにより、前記加熱コイル１０の表面に流
れる高周波電流がコイルの中心軸に対して軸対称性を保
ちながら流れるように制御しようとしている。
め、図５に示すように、高周波誘導加熱コイル１０の内
周面１７側又は外周面１８側からコイル幅の途中まで半
径方向に延びた複数個の空隙１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜
１４ｅ（以下、総称して「空隙１３，１４」という）を
軸方向に貫通するように設けたものも考案されている
（特開昭５２−３０７０５号、以下「第２従来技術」と
言う）。この第２従来技術の加熱コイル１０において
は、スリット１２と同じ幅を持つ複数個の空隙１３，１
４を相互に等間隔に配置して幾何学的に周期性を持つよ
うに設けることにより、前記加熱コイル１０の表面に流
れる高周波電流がコイルの中心軸に対して軸対称性を保
ちながら流れるように制御しようとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す第
２従来技術の加熱コイル１０を冷却するためには、該加
熱コイル１０の内部に、内周面１７又は外周面１８と空
隙１３，１４との間に冷却水を流す流路を確保しなけれ
ばならない。その為に、内周面１７又は外周面１８と空
隙１３，１４との間に隙間が形成されるが、高周波電流
は、空隙１３，１４に沿って流れる際に隙間分だけ理想
的な経路よりも内側を通るので、その分、内周面１７付
近の加熱能力が弱まる。その結果、溶融帯４の中心部で
対流による撹拌力が弱くなり、成長中の半導体単結晶２
の中心軸付近における抵抗率が低くなってしまう。
２従来技術の加熱コイル１０を冷却するためには、該加
熱コイル１０の内部に、内周面１７又は外周面１８と空
隙１３，１４との間に冷却水を流す流路を確保しなけれ
ばならない。その為に、内周面１７又は外周面１８と空
隙１３，１４との間に隙間が形成されるが、高周波電流
は、空隙１３，１４に沿って流れる際に隙間分だけ理想
的な経路よりも内側を通るので、その分、内周面１７付
近の加熱能力が弱まる。その結果、溶融帯４の中心部で
対流による撹拌力が弱くなり、成長中の半導体単結晶２
の中心軸付近における抵抗率が低くなってしまう。
【０００８】一方、前記加熱コイル１０で加熱分布特性
を調整するには、空隙１３，１４の長さと幅を変えねば
ならず、その為に、いちいち加熱コイル１０を作り直さ
なければならないので、加熱分布特性の調整を簡単に行
うことができない。さらに、電流の経路が長いために、
電源端子１５，１６の近傍のスリット１２で放電するこ
とがあり、安定した加熱動作が行なわれない。
を調整するには、空隙１３，１４の長さと幅を変えねば
ならず、その為に、いちいち加熱コイル１０を作り直さ
なければならないので、加熱分布特性の調整を簡単に行
うことができない。さらに、電流の経路が長いために、
電源端子１５，１６の近傍のスリット１２で放電するこ
とがあり、安定した加熱動作が行なわれない。
【０００９】本発明は、前述したような高周波誘導加熱
コイルを用いたＦＺ法による結晶成長の現状に鑑みてな
されたものであり、その目的は、半導体単結晶中に不純
物を均一に取り込ませることができ、また、加熱分布特
性を簡単に調整可能であり、さらに、スリット間の放電
を防止する高周波誘導加熱コイルを提供することにあ
る。
コイルを用いたＦＺ法による結晶成長の現状に鑑みてな
されたものであり、その目的は、半導体単結晶中に不純
物を均一に取り込ませることができ、また、加熱分布特
性を簡単に調整可能であり、さらに、スリット間の放電
を防止する高周波誘導加熱コイルを提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の環状導
体と、該一対の環状導体に高周波電流を供給する一対の
電源端子と、前記一対の環状導体を両極として第１の環
状導体から第２の環状導体に至る中心軸方向に突出した
複数の小コイルとを有する高周波誘導加熱コイルであ
る。
体と、該一対の環状導体に高周波電流を供給する一対の
電源端子と、前記一対の環状導体を両極として第１の環
状導体から第２の環状導体に至る中心軸方向に突出した
複数の小コイルとを有する高周波誘導加熱コイルであ
る。
【００１１】前記小コイルは、前記中心軸に対して軸対
称に配置されることが好ましい。また、前記小コイル
は、前記中心軸方向の突出長が長い小コイルと、前記中
心軸方向の突出長が短い小コイルとを一組として配置す
ることが好ましい。前記小コイル上に、他の小コイルや
導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いたスリッ
トを有する導板を配置しても良い。
称に配置されることが好ましい。また、前記小コイル
は、前記中心軸方向の突出長が長い小コイルと、前記中
心軸方向の突出長が短い小コイルとを一組として配置す
ることが好ましい。前記小コイル上に、他の小コイルや
導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いたスリッ
トを有する導板を配置しても良い。
【００１２】前記一対の環状導体は、同一面上に配設し
ても良いし、ほぼ平行に配設しても良い。
ても良いし、ほぼ平行に配設しても良い。
【００１３】前記小コイル及び前記一対の環状導体を管
状に形成し、該小コイル内及び該管状導体内に冷媒を流
すようにすることが好ましい。
状に形成し、該小コイル内及び該管状導体内に冷媒を流
すようにすることが好ましい。
【００１４】
【作用】本発明による高周波誘導加熱コイルにおいて
は、一対の環状導体が第２の給電電極として作用し、該
環状導体から複数の小コイルの各々に高周波電源を供給
するため、不均一磁界の発生原因となる非軸対称なスリ
ットを給電部に形成する必要がなく、前記一対の環状導
体より内側について、軸対称な磁界分布を形成すること
ができる。
は、一対の環状導体が第２の給電電極として作用し、該
環状導体から複数の小コイルの各々に高周波電源を供給
するため、不均一磁界の発生原因となる非軸対称なスリ
ットを給電部に形成する必要がなく、前記一対の環状導
体より内側について、軸対称な磁界分布を形成すること
ができる。
【００１５】軸対称な磁界分布を形成すると、溶融帯が
偏りなく均一に加熱されるので、温度差に基づく不純物
の高濃度層と低濃度層が繰り返す脈動の発生が抑制さ
れ、半導体単結晶中のミクロな抵抗変動を抑制すること
ができる。
偏りなく均一に加熱されるので、温度差に基づく不純物
の高濃度層と低濃度層が繰り返す脈動の発生が抑制さ
れ、半導体単結晶中のミクロな抵抗変動を抑制すること
ができる。
【００１６】前記小コイルは、前記一対の環状導体を両
極として、第１の環状導体から第２の環状導体に至る中
心軸方向に突出した導体である。前記小コイルが前記中
心位置に対して軸対称に形成されると、溶融帯が一層均
一に加熱されるので、脈動の発生がさらに抑制され、半
導体単結晶中のミクロな抵抗変動をより確実に抑制する
ことができる。
極として、第１の環状導体から第２の環状導体に至る中
心軸方向に突出した導体である。前記小コイルが前記中
心位置に対して軸対称に形成されると、溶融帯が一層均
一に加熱されるので、脈動の発生がさらに抑制され、半
導体単結晶中のミクロな抵抗変動をより確実に抑制する
ことができる。
【００１７】例えば、前記中心軸方向の突出長が長い小
コイルと、前記中心軸方向の突出長が短い小コイルとを
一組として配置すると、溶融帯のネック部に非常に近接
した位置にまで前記小コイルを近づけることができるの
で、前記溶融帯のネック部を速やかにかつ確実に高温に
することができ、理想的にＦＺ法を実行することができ
る。
コイルと、前記中心軸方向の突出長が短い小コイルとを
一組として配置すると、溶融帯のネック部に非常に近接
した位置にまで前記小コイルを近づけることができるの
で、前記溶融帯のネック部を速やかにかつ確実に高温に
することができ、理想的にＦＺ法を実行することができ
る。
【００１８】前記小コイルは、隣接する小コイルとの隙
間が小さくなるような形状や大きさ及び配置を設定する
ことにより、全体として１つの高周波誘導加熱コイルを
形成する。この時、前記小コイル上に、他の小コイルや
導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いたスリッ
トを有する導板を配置すると、前記隙間を最小にするこ
とができるので、溶融帯の加熱を一層均一化できる。
間が小さくなるような形状や大きさ及び配置を設定する
ことにより、全体として１つの高周波誘導加熱コイルを
形成する。この時、前記小コイル上に、他の小コイルや
導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いたスリッ
トを有する導板を配置すると、前記隙間を最小にするこ
とができるので、溶融帯の加熱を一層均一化できる。
【００１９】前記小コイルは、各々が独立して配置され
ているため、調整が必要な場所の突出度合を変化させる
ことにより、高周波電流により形成される変動磁界の軸
対称性を簡単に調整することができる。
ているため、調整が必要な場所の突出度合を変化させる
ことにより、高周波電流により形成される変動磁界の軸
対称性を簡単に調整することができる。
【００２０】前記小コイルは、各々が独立して一対の環
状導体に接続されているので、電流経路が短い。これ
は、各小コイル間の電圧上昇を抑制するので、該各小コ
イル間での放電が生じない状態で、溶融帯の加熱が安定
に行なわれる。
状導体に接続されているので、電流経路が短い。これ
は、各小コイル間の電圧上昇を抑制するので、該各小コ
イル間での放電が生じない状態で、溶融帯の加熱が安定
に行なわれる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照して説明する。図１は本実施例の構成を示すもので、
図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ
線断面図であり、図２は同実施例の高周波誘導加熱コイ
ル３０によって得られたシリコン単結晶中の直径方向の
拡がり抵抗分布を示すグラフである。
照して説明する。図１は本実施例の構成を示すもので、
図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ
線断面図であり、図２は同実施例の高周波誘導加熱コイ
ル３０によって得られたシリコン単結晶中の直径方向の
拡がり抵抗分布を示すグラフである。
【００２２】本実施例では図１（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、銅製の管よりなる第１の環状導体２１と、この環
状導体２１よりも、やや広径の銅製の管よりなる第２の
環状導体２２とが同芯的に同一面上に配設してあり、第
１の環状導体２１には電源端子２３ａが、第２の環状導
体２２には電源端子２３ｂがそれぞれ接続してあり、こ
れらの電源端子には、動作時に高周波電流が供給される
ようになっている。
うに、銅製の管よりなる第１の環状導体２１と、この環
状導体２１よりも、やや広径の銅製の管よりなる第２の
環状導体２２とが同芯的に同一面上に配設してあり、第
１の環状導体２１には電源端子２３ａが、第２の環状導
体２２には電源端子２３ｂがそれぞれ接続してあり、こ
れらの電源端子には、動作時に高周波電流が供給される
ようになっている。
【００２３】これらの環状導体２１，２２間には、該環
状導体２１，２２の中心軸方向に突出した、突出長の長
い小コイル２４ａ〜２４ｆが銅製の管によって前記中心
軸に対して軸対称に形成してあり、各小コイル２４ａ〜
２４ｆ間には、突出長の短い小コイル２５ａ〜２５ｆが
同様に形成してあり、小コイル２４ａ〜２４ｆの先端で
囲まれた中空領域２６に、溶融帯域４が形成される。
状導体２１，２２の中心軸方向に突出した、突出長の長
い小コイル２４ａ〜２４ｆが銅製の管によって前記中心
軸に対して軸対称に形成してあり、各小コイル２４ａ〜
２４ｆ間には、突出長の短い小コイル２５ａ〜２５ｆが
同様に形成してあり、小コイル２４ａ〜２４ｆの先端で
囲まれた中空領域２６に、溶融帯域４が形成される。
【００２４】小コイル２４ａ〜２４ｆおよび小コイル２
５ａ〜２５ｆを形成する管と環状導体２１，２２を形成
する管とは、これらの管内を冷却水が流れるように連通
させるべく、銀ろう付け等従来より公知の接合方法で接
合される。例えば、冷却水は、電源端子２３ａ側より流
入され、第１の環状導体２１を経由して各小コイル２４
ａ〜２４ｆおよび各小コイル２５ａ〜２５ｆの管内を並
列にほぼ同時に流れ、第２の環状導体２２を経て最終的
には電源端子２３ｂ側より排出される。これにより、こ
の高周波誘導加熱コイル３０は効率的に冷却される。
５ａ〜２５ｆを形成する管と環状導体２１，２２を形成
する管とは、これらの管内を冷却水が流れるように連通
させるべく、銀ろう付け等従来より公知の接合方法で接
合される。例えば、冷却水は、電源端子２３ａ側より流
入され、第１の環状導体２１を経由して各小コイル２４
ａ〜２４ｆおよび各小コイル２５ａ〜２５ｆの管内を並
列にほぼ同時に流れ、第２の環状導体２２を経て最終的
には電源端子２３ｂ側より排出される。これにより、こ
の高周波誘導加熱コイル３０は効率的に冷却される。
【００２５】次に、本実施例による単結晶の製造につい
て説明する。図３に示す従来技術と同様に、本実施例に
係る高周波誘導加熱コイル３０の上側に棒状の原料多結
晶１を配置し、該原料多結晶１の溶融帯域４が前記中空
領域２６で小コイル２４ａ〜２４ｆにより囲撓されるよ
うにする。この状態で、図１に示す高周波誘導加熱コイ
ル３０の電源端子２３ａ，２３ｂ間に高周波電流を供給
すると、第１の環状導体２１と第２の環状導体２２間に
おいて、各小コイル２４ａ〜２４ｆと各小コイル２５ａ
〜２５ｆに高周波電流が流れる。
て説明する。図３に示す従来技術と同様に、本実施例に
係る高周波誘導加熱コイル３０の上側に棒状の原料多結
晶１を配置し、該原料多結晶１の溶融帯域４が前記中空
領域２６で小コイル２４ａ〜２４ｆにより囲撓されるよ
うにする。この状態で、図１に示す高周波誘導加熱コイ
ル３０の電源端子２３ａ，２３ｂ間に高周波電流を供給
すると、第１の環状導体２１と第２の環状導体２２間に
おいて、各小コイル２４ａ〜２４ｆと各小コイル２５ａ
〜２５ｆに高周波電流が流れる。
【００２６】図１に矢印で示す方向に高周波電流が流れ
ると、小コイル２４ａと隣接する小コイル２５ａの各々
によって囲まれる空間には、アンペアの右ねじの法則に
より、磁界が紙面を下から上に貫通する方向に重畳され
て形成される。一方、小コイル２４ａと隣接する小コイ
ル２５ａによって挟まれた空間では、磁界が紙面を上か
ら下に貫通する方向に重畳されて形成される。また、前
記中空領域２６には、小コイル２４ａ、２４ｂの先端部
分を流れる電流によって、紙面を上から下に貫通する方
向に磁界が重畳形成される。すなわち、ある瞬間におい
ては、磁界の形成される方向が細かい周期で変化してい
るが、磁界の強さは相殺されていないので、コイル全体
としての発熱量は、従来の高周波誘導加熱コイルのもの
とほぼ同等である。
ると、小コイル２４ａと隣接する小コイル２５ａの各々
によって囲まれる空間には、アンペアの右ねじの法則に
より、磁界が紙面を下から上に貫通する方向に重畳され
て形成される。一方、小コイル２４ａと隣接する小コイ
ル２５ａによって挟まれた空間では、磁界が紙面を上か
ら下に貫通する方向に重畳されて形成される。また、前
記中空領域２６には、小コイル２４ａ、２４ｂの先端部
分を流れる電流によって、紙面を上から下に貫通する方
向に磁界が重畳形成される。すなわち、ある瞬間におい
ては、磁界の形成される方向が細かい周期で変化してい
るが、磁界の強さは相殺されていないので、コイル全体
としての発熱量は、従来の高周波誘導加熱コイルのもの
とほぼ同等である。
【００２７】他の小コイル２４ｂ〜２４ｆ、及び小コイ
ル２５ｂ〜２５ｆについても、同様にして磁界が形成さ
れ、これらの磁界が全て重畳されるので、前記中空領域
２６には、紙面を上から下に貫通する方向に一様な磁界
が形成され、中空領域２６の周囲には、中心軸に対して
軸対称な磁界が形成される。そして、各小コイル２４ａ
〜２４ｆ，２５ａ〜２５ｆに流れる電流の方向が変化す
ると、環状導体２１，２２内に形成される前述の磁界の
方向が反転する。このようにして、電源端子２３ａ，２
３ｂに供給される高周波電流に対応して、中空領域２６
の中心軸に軸対称な変動磁界が形成される。
ル２５ｂ〜２５ｆについても、同様にして磁界が形成さ
れ、これらの磁界が全て重畳されるので、前記中空領域
２６には、紙面を上から下に貫通する方向に一様な磁界
が形成され、中空領域２６の周囲には、中心軸に対して
軸対称な磁界が形成される。そして、各小コイル２４ａ
〜２４ｆ，２５ａ〜２５ｆに流れる電流の方向が変化す
ると、環状導体２１，２２内に形成される前述の磁界の
方向が反転する。このようにして、電源端子２３ａ，２
３ｂに供給される高周波電流に対応して、中空領域２６
の中心軸に軸対称な変動磁界が形成される。
【００２８】軸対称な変動磁界が形成された中空領域２
６に配置した原料多結晶１や溶融帯域４にレンツの法則
により渦電流が流れ、この渦電流のジュール熱によって
原料多結晶１や溶融帯域４が加熱される。そして、高周
波誘導加熱コイル３０と原料多結晶１とを相対的に回転
しながら、中心軸に沿って単結晶２を前記加熱コイル３
０に対して相対的に移動させることにより棒状半導体結
晶２が製造される。
６に配置した原料多結晶１や溶融帯域４にレンツの法則
により渦電流が流れ、この渦電流のジュール熱によって
原料多結晶１や溶融帯域４が加熱される。そして、高周
波誘導加熱コイル３０と原料多結晶１とを相対的に回転
しながら、中心軸に沿って単結晶２を前記加熱コイル３
０に対して相対的に移動させることにより棒状半導体結
晶２が製造される。
【００２９】このようにして、本実施例に係る高周波誘
導加熱コイル３０により製造したシリコン単結晶２につ
いて、該シリコン単結晶２の中心からの距離に対する拡
がり抵抗を、ＡＳＴＭのＦ５２５規定（１９７７年）に
基づいて測定した所、図２に示すように拡がり抵抗値が
ほぼ均一になっており、ミクロな抵抗変動を抑制するこ
とができていることが明らかにされた。
導加熱コイル３０により製造したシリコン単結晶２につ
いて、該シリコン単結晶２の中心からの距離に対する拡
がり抵抗を、ＡＳＴＭのＦ５２５規定（１９７７年）に
基づいて測定した所、図２に示すように拡がり抵抗値が
ほぼ均一になっており、ミクロな抵抗変動を抑制するこ
とができていることが明らかにされた。
【００３０】実施例においては、中空領域２６の直径を
３５ｍｍとし、第２の環状導体２２の外径は１５０ｍｍ
〜２００ｍｍ、第１の環状導体２１の外径は１２０ｍｍ
〜１７０ｍｍの範囲で実測した所、第２の環状導体２２
の外径が１８０ｍｍ、第１の環状導体２１の外径が１５
０ｍｍの場合に最適値が得られた。
３５ｍｍとし、第２の環状導体２２の外径は１５０ｍｍ
〜２００ｍｍ、第１の環状導体２１の外径は１２０ｍｍ
〜１７０ｍｍの範囲で実測した所、第２の環状導体２２
の外径が１８０ｍｍ、第１の環状導体２１の外径が１５
０ｍｍの場合に最適値が得られた。
【００３１】図６は、図４に示す従来の高周波誘導加熱
コイル３により得られたシリコン単結晶中の半径方向の
拡がり抵抗分布を示すもので、本実施例の場合に比して
抵抗値の変動幅がかなり大きいことが明らかである。
コイル３により得られたシリコン単結晶中の半径方向の
拡がり抵抗分布を示すもので、本実施例の場合に比して
抵抗値の変動幅がかなり大きいことが明らかである。
【００３２】なお、本実施例では、一対の環状導体が同
一面上に配設されている場合について説明したが、本発
明は同実施例に限定されるものでなく、一対の環状導体
を所定の間隔で互いにほぼ平行に配設させることも可能
である。
一面上に配設されている場合について説明したが、本発
明は同実施例に限定されるものでなく、一対の環状導体
を所定の間隔で互いにほぼ平行に配設させることも可能
である。
【００３３】また、本実施例の小コイル上に、他の小コ
イルや導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いた
スリットを有する導板を配置すると、前記隙間を最小に
することができるので、溶融帯の加熱を一層均一化でき
る。
イルや導板と非接触で、少なくとも環状導体側に開いた
スリットを有する導板を配置すると、前記隙間を最小に
することができるので、溶融帯の加熱を一層均一化でき
る。
【００３４】さらに、本実施例では、環状導体が円形の
場合を説明したが、本発明は同実施例に限定されるもの
でなく、環状導体は例えば正６角形とすることも可能で
ある。環状導体及び小コイルも、銅材の他に銀材や鋼
材、銀メッキ銅材、銀メッキ鋼材などを使用することが
できる。
場合を説明したが、本発明は同実施例に限定されるもの
でなく、環状導体は例えば正６角形とすることも可能で
ある。環状導体及び小コイルも、銅材の他に銀材や鋼
材、銀メッキ銅材、銀メッキ鋼材などを使用することが
できる。
【００３５】
【発明の効果】このように、本発明による高周波誘導加
熱コイルにおいては、一対の環状導体が第２の給電電極
として作用し、該環状導体から複数の小コイルの各々に
高周波電源を供給するため、不均一磁界の発生原因とな
る非軸対称なスリットを給電部に形成する必要がなく、
前記一対の環状導体より内側について、軸対称な磁界分
布を形成することができるので、脈動の発生が抑制さ
れ、半導体単結晶中のミクロな抵抗変動を抑制すること
ができる。
熱コイルにおいては、一対の環状導体が第２の給電電極
として作用し、該環状導体から複数の小コイルの各々に
高周波電源を供給するため、不均一磁界の発生原因とな
る非軸対称なスリットを給電部に形成する必要がなく、
前記一対の環状導体より内側について、軸対称な磁界分
布を形成することができるので、脈動の発生が抑制さ
れ、半導体単結晶中のミクロな抵抗変動を抑制すること
ができる。
【００３６】また、小コイル２４ａ〜２４ｆ，２５ａ〜
２５ｆの中心軸方向への突出長を変化させることによ
り、変動磁界の軸対称性の微妙な調整も簡単に行なうこ
とができる。さらに、前記小コイルは、各々が独立して
一対の環状導体に接続されており電流経路が短いので、
該小コイル間の電圧上昇が抑制され、各小コイル間での
放電が生じない状態で、被加工結晶の加熱を安定して行
なうことができる。
２５ｆの中心軸方向への突出長を変化させることによ
り、変動磁界の軸対称性の微妙な調整も簡単に行なうこ
とができる。さらに、前記小コイルは、各々が独立して
一対の環状導体に接続されており電流経路が短いので、
該小コイル間の電圧上昇が抑制され、各小コイル間での
放電が生じない状態で、被加工結晶の加熱を安定して行
なうことができる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示すもので（ａ）は
平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】同実施例を使用して製造したシリコン単結晶中
の直径方向の拡がり抵抗分布を示すグラフである。
の直径方向の拡がり抵抗分布を示すグラフである。
【図３】ＦＺ法による半導体単結晶の成長方法を示す概
略図である。
略図である。
【図４】従来の高周波誘導加熱コイルの構成を示す斜視
図である。
図である。
【図５】従来の他の高周波誘導加熱コイルの構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図６】従来の高周波誘導加熱コイルを使用して製造し
たシリコン単結晶中の直径方向の拡がり抵抗分布を示す
グラフである。
たシリコン単結晶中の直径方向の拡がり抵抗分布を示す
グラフである。
２１，２２ 環状導体 ２３ａ，２３ｂ 電源端子 ２４ａ〜２４ｆ 小コイル ２５ａ〜２５ｆ 小コイル ２６ 中空領域２６ ３０ 高周波誘導加熱コイル
Claims (7)
- 【請求項１】 一対の環状導体と、該一対の環状導体に
高周波電流を供給する一対の電源端子と、前記一対の環
状導体を両極として第１の環状導体から第２の環状導体
に至る中心軸方向に突出した複数の小コイルとを有する
ことを特徴とする高周波誘導加熱コイル。 - 【請求項２】 前記小コイルが、前記中心軸に対して軸
対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の
高周波誘導加熱コイル。 - 【請求項３】 前記小コイルが、前記中心軸方向の突出
長が長い小コイルと、前記中心軸方向の突出長が短い小
コイルとを一組として配置されていることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の高周波誘導加熱コイル。 - 【請求項４】 前記小コイル上に、他の小コイルや導板
と非接触で、少なくとも環状導体側に開いたスリットを
有する導板を配置したことを特徴とする請求項１，請求
項２または請求項３記載の高周波誘導加熱コイル。 - 【請求項５】 前記一対の環状導体が同一面上に配設さ
れていることを特徴とする請求項１記載の高周波誘導加
熱コイル。 - 【請求項６】 前記一対の環状導体がほぼ平行に配設さ
れたことを特徴とする請求項１記載の高周波誘導加熱コ
イル。 - 【請求項７】 前記小コイル及び前記一対の環状導体が
管状に形成され、該小コイル内及び該管状導体内に冷媒
を流すようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求
項６のいずれか一つの項に記載の高周波誘導加熱コイ
ル。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6141265A JP2754163B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 高周波誘導加熱コイル |
| US08/456,102 US5550354A (en) | 1994-05-31 | 1995-05-30 | High-frequency induction heating coil |
| EP95303732A EP0685988A3 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Induction coil for high frequency. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6141265A JP2754163B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 高周波誘導加熱コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326472A true JPH07326472A (ja) | 1995-12-12 |
| JP2754163B2 JP2754163B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15287884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6141265A Expired - Lifetime JP2754163B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 高周波誘導加熱コイル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5550354A (ja) |
| EP (1) | EP0685988A3 (ja) |
| JP (1) | JP2754163B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544333B2 (en) | 1997-12-15 | 2003-04-08 | Advanced Silicon Materials Llc | Chemical vapor deposition system for polycrystalline silicon rod production |
| DE10137856B4 (de) * | 2001-08-02 | 2007-12-13 | Siltronic Ag | Durch tiegelloses Zonenziehen hergestellter Einkristall aus Silicium |
| US7323666B2 (en) | 2003-12-08 | 2008-01-29 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Inductively heatable components |
| DE102008013326B4 (de) * | 2008-03-10 | 2013-03-28 | Siltronic Ag | Induktionsheizspule und Verfahren zum Schmelzen von Granulat aus Halbleitermaterial |
| WO2009126850A1 (en) | 2008-04-11 | 2009-10-15 | The Timken Company | Inductive heating using permanent magnets for hardening of gear teeth and components alike |
| US8993942B2 (en) | 2010-10-11 | 2015-03-31 | The Timken Company | Apparatus for induction hardening |
| JP6111033B2 (ja) * | 2011-12-05 | 2017-04-05 | 高周波熱錬株式会社 | 加熱コイル |
| CN103966658A (zh) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | 刘剑 | 一种双水路冷却区熔感应线圈 |
| CN103993349A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-08-20 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 一种使用区熔法拉制单晶硅棒的高频线圈 |
| JP6219229B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2017-10-25 | 東京エレクトロン株式会社 | ヒータ給電機構 |
| CN104264220A (zh) * | 2014-07-02 | 2015-01-07 | 洛阳金诺机械工程有限公司 | 一种用产品料直接拉制硅芯的方法 |
| CN104805498B (zh) * | 2015-04-10 | 2017-06-30 | 兰州四联光电科技有限公司 | 一种交互式的晶体生长加热装置 |
| CN106087035B (zh) * | 2016-07-29 | 2019-05-07 | 天津中环领先材料技术有限公司 | 一种改善区熔径向电阻率均匀性的线圈结构 |
| CN110303041B (zh) * | 2019-07-05 | 2020-04-21 | 燕山大学 | 一种用于线材连续化轧制生产的加热装置及其加工方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE130426C (ja) * | ||||
| BE541420A (ja) * | 1954-09-22 | |||
| FR2120564A5 (ja) * | 1971-01-08 | 1972-08-18 | Stel | |
| US3725630A (en) * | 1971-12-20 | 1973-04-03 | Cycle Dyne Inc | Inductive coil for heating a loop of conductive material |
| JPS5124964A (ja) | 1974-08-26 | 1976-02-28 | Hitachi Ltd | Reizokoyojidoseihyoki |
| SU665411A1 (ru) * | 1976-08-01 | 1979-05-30 | В. В, Елисеев | Индукционна катушка дл бестигельной зонной плавки |
| DE3143146A1 (de) * | 1981-10-30 | 1983-05-11 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Als flachspule ausgebildete induktionsheizspule zum tiegelfreien zonenschmelzen |
| DE3226713A1 (de) * | 1982-07-16 | 1984-01-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Als flachspule ausgebildete induktionsheizspule zum tiegelfreien zonenschmelzen |
| JP2967092B2 (ja) * | 1991-12-20 | 1999-10-25 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 浮上溶解装置 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP6141265A patent/JP2754163B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-30 US US08/456,102 patent/US5550354A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-31 EP EP95303732A patent/EP0685988A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2754163B2 (ja) | 1998-05-20 |
| US5550354A (en) | 1996-08-27 |
| EP0685988A2 (en) | 1995-12-06 |
| EP0685988A3 (en) | 1996-05-15 |
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