JPH11255592A - 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法 - Google Patents
単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法Info
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- JPH11255592A JPH11255592A JP8034598A JP8034598A JPH11255592A JP H11255592 A JPH11255592 A JP H11255592A JP 8034598 A JP8034598 A JP 8034598A JP 8034598 A JP8034598 A JP 8034598A JP H11255592 A JPH11255592 A JP H11255592A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 補助ルツボ内の原料を誘導加熱式により加熱
して溶解する際の熱効率を向上させて溶解時間を短縮す
る。 【解決手段】 初期原料３０ａが低温であってその導電
率が比較的小さいときには、導電性のカーボンシリンダ
２が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置さ
れ、高周波コイル３に高周波電流を印加すると、カーボ
ンシリンダ２に２次誘導電流が発生し、カーボンシリン
ダ２がこの２次誘導電流によりジュール発熱してカーボ
ンシリンダ２の熱が補助ルツボ１を介して内部の原料に
伝達されて原料が加熱され、溶融を開始する。原料が溶
融すると、絶縁性のセラミック台４が補助ルツボ１の側
壁の全てを覆う高さ位置に配置され、原料の導電率が徐
々に大きくなるので溶融原料３０ｂ内に２次誘導電流が
発生し、溶融原料３０ｂ自体が２次誘導電流によりジュ
ール発熱する。
して溶解する際の熱効率を向上させて溶解時間を短縮す
る。 【解決手段】 初期原料３０ａが低温であってその導電
率が比較的小さいときには、導電性のカーボンシリンダ
２が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置さ
れ、高周波コイル３に高周波電流を印加すると、カーボ
ンシリンダ２に２次誘導電流が発生し、カーボンシリン
ダ２がこの２次誘導電流によりジュール発熱してカーボ
ンシリンダ２の熱が補助ルツボ１を介して内部の原料に
伝達されて原料が加熱され、溶融を開始する。原料が溶
融すると、絶縁性のセラミック台４が補助ルツボ１の側
壁の全てを覆う高さ位置に配置され、原料の導電率が徐
々に大きくなるので溶融原料３０ｂ内に２次誘導電流が
発生し、溶融原料３０ｂ自体が２次誘導電流によりジュ
ール発熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置において単結晶の原
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置及び単
結晶原料溶解方法に関する。
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置において単結晶の原
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置及び単
結晶原料溶解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引上げＣＺ法による単結晶製造
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端が突
出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわゆる
インゴット）を成長させるように構成されている。
装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減圧
して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チャ
ンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加熱
して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬し、
種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種結晶
を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出した
円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端が突
出した円錐形の下部コーン部より成る単結晶（いわゆる
インゴット）を成長させるように構成されている。
【０００３】このような装置において原料を溶解する従
来の方法としては、単結晶引き上げ用のルツボ（以下、
主ルツボ）内の溶融原料の減少を補助ルツボから供給す
る方法が提案されている。例えば特開昭５５−１３０８
９４号公報では主ルツボと連通した補助ルツボ内で原料
を溶解して、補助ルツボから連通管を介して主ルツボに
追加供給する方法が提案されている。また、特開昭５６
−１６４０９７号公報では固体原料を引上げ装置の外か
ら引上げ装置内の補助ルツボ内に供給して溶解し、溶解
原料を補助ルツボから主ルツボに追加供給する方法が提
案されている。
来の方法としては、単結晶引き上げ用のルツボ（以下、
主ルツボ）内の溶融原料の減少を補助ルツボから供給す
る方法が提案されている。例えば特開昭５５−１３０８
９４号公報では主ルツボと連通した補助ルツボ内で原料
を溶解して、補助ルツボから連通管を介して主ルツボに
追加供給する方法が提案されている。また、特開昭５６
−１６４０９７号公報では固体原料を引上げ装置の外か
ら引上げ装置内の補助ルツボ内に供給して溶解し、溶解
原料を補助ルツボから主ルツボに追加供給する方法が提
案されている。
【０００４】従来、単結晶の原料を補助ルツボ内で加熱
して溶解する方法としては、抵抗加熱式と誘導加熱式が
知られている。抵抗加熱式では、補助ルツボの回りに抵
抗加熱ヒータを配置して、このヒータにＤＣ電圧を印加
することにより発熱させ、補助ルツボを介してその内部
の原料を加熱する。また、誘導加熱式では、補助ルツボ
の回りにコイルを配置してこのヒータにＡＣ電圧を印加
することにより補助ルツボ内の原料に２次誘導電流を発
生させ、この２次誘導電流により原料がジュール熱を発
生することにより溶解する。
して溶解する方法としては、抵抗加熱式と誘導加熱式が
知られている。抵抗加熱式では、補助ルツボの回りに抵
抗加熱ヒータを配置して、このヒータにＤＣ電圧を印加
することにより発熱させ、補助ルツボを介してその内部
の原料を加熱する。また、誘導加熱式では、補助ルツボ
の回りにコイルを配置してこのヒータにＡＣ電圧を印加
することにより補助ルツボ内の原料に２次誘導電流を発
生させ、この２次誘導電流により原料がジュール熱を発
生することにより溶解する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
抵抗加熱式では、ヒータが発生する熱を補助ルツボを介
して間接的にその内部の原料に伝達するので、熱効率が
悪いという問題点がある。したがって、溶解時間が長く
なり、また、高温に対して劣化する石英の補助ルツボを
必要以上に加熱しなければならない。更に原料を撹拌す
るために補助ルツボを回転させる必要があるので、構造
が複雑化する。
抵抗加熱式では、ヒータが発生する熱を補助ルツボを介
して間接的にその内部の原料に伝達するので、熱効率が
悪いという問題点がある。したがって、溶解時間が長く
なり、また、高温に対して劣化する石英の補助ルツボを
必要以上に加熱しなければならない。更に原料を撹拌す
るために補助ルツボを回転させる必要があるので、構造
が複雑化する。
【０００６】また、上記の誘導加熱式の従来例において
も同様に、シリコンの導電率は低温時には低く、高温時
に高いので、初期加熱時における熱効率が悪いという問
題点がある。したがって、この方法では、溶解時間を短
縮するために、初期加熱時に一部の原料を溶解させて補
助ルツボ内に供給した後に誘導加熱を開始する必要があ
る。
も同様に、シリコンの導電率は低温時には低く、高温時
に高いので、初期加熱時における熱効率が悪いという問
題点がある。したがって、この方法では、溶解時間を短
縮するために、初期加熱時に一部の原料を溶解させて補
助ルツボ内に供給した後に誘導加熱を開始する必要があ
る。
【０００７】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、補助
ルツボ内の原料を誘導加熱式により加熱して溶解する際
の熱効率を向上させて溶解時間を短縮することができる
単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法を提供
することを目的とする。
ルツボ内の原料を誘導加熱式により加熱して溶解する際
の熱効率を向上させて溶解時間を短縮することができる
単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は上記目的を
達成するために、原料が低温であってその導電率が比較
的小さいときには２次誘導電流をサセプタに発生させて
サセプタの熱を補助ルツボ内の原料に伝達し、原料が高
温であってその導電率が比較的大きいときにサセプタを
退避させて２次誘導電流を補助ルツボ内の原料に発生さ
せて原料自体が発熱するようにしたものである。
達成するために、原料が低温であってその導電率が比較
的小さいときには２次誘導電流をサセプタに発生させて
サセプタの熱を補助ルツボ内の原料に伝達し、原料が高
温であってその導電率が比較的大きいときにサセプタを
退避させて２次誘導電流を補助ルツボ内の原料に発生さ
せて原料自体が発熱するようにしたものである。
【０００９】すなわち第１の発明によれば、単結晶の原
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置におい
て、前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能
に配置された導電性のサセプタと、前記サセプタの回り
に巻回され、高周波電力が印加されるコイルと、前記サ
セプタを前記補助ルツボの高さ位置に配置して２次誘導
電流により前記サセプタを発熱させることにより前記補
助ルツボ内の原料の加熱を開始し、前記原料の溶解が開
始した後に前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置か
ら退避させて前記補助ルツボ内の原料を２次誘導電流に
より発熱させるよう、前記サセプタを移動させる手段を
有することを特徴とする単結晶原料補助溶解装置が提供
される。
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置におい
て、前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能
に配置された導電性のサセプタと、前記サセプタの回り
に巻回され、高周波電力が印加されるコイルと、前記サ
セプタを前記補助ルツボの高さ位置に配置して２次誘導
電流により前記サセプタを発熱させることにより前記補
助ルツボ内の原料の加熱を開始し、前記原料の溶解が開
始した後に前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置か
ら退避させて前記補助ルツボ内の原料を２次誘導電流に
より発熱させるよう、前記サセプタを移動させる手段を
有することを特徴とする単結晶原料補助溶解装置が提供
される。
【００１０】また第１の発明によれば、単結晶の原料を
加熱して溶解し、この溶解原料を主ルツボに供給するた
めの補助ルツボと、前記補助ルツボの回りにおいて上下
方向に移動可能に配置された導電性のサセプタと、前記
サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加されるコ
イルとを有する単結晶原料補助溶解装置における単結晶
原料溶解方法であって、前記サセプタを前記補助ルツボ
の高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタ
を発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加熱
を開始するステップと、前記原料の溶解が開始した後に
前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置から退避させ
て前記補助ルツボ内の原料を２次誘導電流により発熱さ
せるステップとを、有する単結晶原料溶解方法が提供さ
れる。
加熱して溶解し、この溶解原料を主ルツボに供給するた
めの補助ルツボと、前記補助ルツボの回りにおいて上下
方向に移動可能に配置された導電性のサセプタと、前記
サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加されるコ
イルとを有する単結晶原料補助溶解装置における単結晶
原料溶解方法であって、前記サセプタを前記補助ルツボ
の高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタ
を発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加熱
を開始するステップと、前記原料の溶解が開始した後に
前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置から退避させ
て前記補助ルツボ内の原料を２次誘導電流により発熱さ
せるステップとを、有する単結晶原料溶解方法が提供さ
れる。
【００１１】また第２の発明は上記目的を達成するため
に、原料の塊がパイプの開口を塞いだ状態でサセプタを
原料の塊を加熱しない位置に配置して加熱を開始し、原
料の溶解が開始した後にサセプタを原料の塊を加熱する
位置及びその上方の原料に配置して２次誘導電流により
サセプタと原料の両方を発熱させるようにしたものであ
る。
に、原料の塊がパイプの開口を塞いだ状態でサセプタを
原料の塊を加熱しない位置に配置して加熱を開始し、原
料の溶解が開始した後にサセプタを原料の塊を加熱する
位置及びその上方の原料に配置して２次誘導電流により
サセプタと原料の両方を発熱させるようにしたものであ
る。
【００１２】すなわち第２の発明によれば、単結晶の原
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置におい
て、前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能
に配置された導電性のサセプタと、前記サセプタの回り
に巻回され、高周波電力が印加されるコイルと、前記補
助ルツボ内の溶融液を前記主ルツボに供給するための開
口が前記補助ルツボの底壁に形成されたパイプと、原料
の塊が前記パイプの開口を塞いだ状態で、前記サセプタ
を前記原料の塊を加熱せず、その上方の原料を加熱する
高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタを
発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加熱を
開始する手段と、前記原料の溶解が開始した後に前記サ
セプタを前記原料の塊及びその上方の原料を加熱する高
さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタと原
料の両方を発熱させる手段とを、有することを特徴とす
る単結晶原料補助溶解装置が提供される。
料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を主
ルツボに供給するための単結晶原料補助溶解装置におい
て、前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能
に配置された導電性のサセプタと、前記サセプタの回り
に巻回され、高周波電力が印加されるコイルと、前記補
助ルツボ内の溶融液を前記主ルツボに供給するための開
口が前記補助ルツボの底壁に形成されたパイプと、原料
の塊が前記パイプの開口を塞いだ状態で、前記サセプタ
を前記原料の塊を加熱せず、その上方の原料を加熱する
高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタを
発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加熱を
開始する手段と、前記原料の溶解が開始した後に前記サ
セプタを前記原料の塊及びその上方の原料を加熱する高
さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプタと原
料の両方を発熱させる手段とを、有することを特徴とす
る単結晶原料補助溶解装置が提供される。
【００１３】また第２の発明によれば、単結晶の原料を
加熱して溶解し、この溶融原料を主ルツボに供給するた
めの補助ルツボと、前記補助ルツボの回りにおいて上下
方向に移動可能に配置された導電性のサセプタと、前記
サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加されるコ
イルと、前記補助ルツボ内の溶融液を前記主ルツボに供
給するための開口が前記補助ルツボの底壁に形成された
パイプを有する単結晶原料補助溶解装置における単結晶
原料溶解方法であって、原料の塊が前記パイプの開口を
塞いだ状態で、前記サセプタを前記原料の塊を加熱せ
ず、その上方の原料を加熱する高さ位置に配置して２次
誘導電流により前記サセプタを発熱させることにより前
記補助ルツボ内の原料の加熱を開始するステップと、前
記原料の溶解が開始した後に前記サセプタを前記原料の
塊及びその上方の原料を加熱する高さ位置に配置して２
次誘導電流により前記サセプタと原料の両方を発熱させ
るステップとを、有する単結晶原料助溶解方法が提供さ
れる。
加熱して溶解し、この溶融原料を主ルツボに供給するた
めの補助ルツボと、前記補助ルツボの回りにおいて上下
方向に移動可能に配置された導電性のサセプタと、前記
サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加されるコ
イルと、前記補助ルツボ内の溶融液を前記主ルツボに供
給するための開口が前記補助ルツボの底壁に形成された
パイプを有する単結晶原料補助溶解装置における単結晶
原料溶解方法であって、原料の塊が前記パイプの開口を
塞いだ状態で、前記サセプタを前記原料の塊を加熱せ
ず、その上方の原料を加熱する高さ位置に配置して２次
誘導電流により前記サセプタを発熱させることにより前
記補助ルツボ内の原料の加熱を開始するステップと、前
記原料の溶解が開始した後に前記サセプタを前記原料の
塊及びその上方の原料を加熱する高さ位置に配置して２
次誘導電流により前記サセプタと原料の両方を発熱させ
るステップとを、有する単結晶原料助溶解方法が提供さ
れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶原料補
助溶解装置の一実施形態が適用された単結晶引上げ装置
を示す構成図、図２〜図４は図１の補助溶解装置の補助
溶解工程を示す説明図である。
施の形態を説明する。図１は本発明に係る単結晶原料補
助溶解装置の一実施形態が適用された単結晶引上げ装置
を示す構成図、図２〜図４は図１の補助溶解装置の補助
溶解工程を示す説明図である。
【００１５】図１に示す単結晶引上げ装置１０では、石
英の主ルツボ１１の回りには円筒状のヒータ（不図示）
が配置され、ヒータの回りには円筒状の断熱材１３が配
置されている。これらの部材１１、１３は下部チャンバ
１４内に配置されている。また、図示省略されている
が、主ルツボ１１はカーボンルツボにより支持され、こ
の主ルツボ１１とカーボンルツボは上下方向に移動可能
に、軸の回りを回動可能に支持されている。また、下部
チャンバ１４の上には上部チャンバ１５が配置され、上
部チャンバ１５からは単結晶を引き上げるためのケーブ
ルが上下方向に移動可能に、軸の回りを回転可能に吊り
下げられる。
英の主ルツボ１１の回りには円筒状のヒータ（不図示）
が配置され、ヒータの回りには円筒状の断熱材１３が配
置されている。これらの部材１１、１３は下部チャンバ
１４内に配置されている。また、図示省略されている
が、主ルツボ１１はカーボンルツボにより支持され、こ
の主ルツボ１１とカーボンルツボは上下方向に移動可能
に、軸の回りを回動可能に支持されている。また、下部
チャンバ１４の上には上部チャンバ１５が配置され、上
部チャンバ１５からは単結晶を引き上げるためのケーブ
ルが上下方向に移動可能に、軸の回りを回転可能に吊り
下げられる。
【００１６】下部チャンバ１４の上にはまた、補助チャ
ンバ１７が配置され、補助チャンバ１７内には主ルツボ
１１内に溶解原料（メルト）を供給するために図２〜図
４に詳しく示すような補助溶解装置２０が配置されてい
る。更に、補助溶解装置２０の上には単結晶原料となる
固体粒状原料を供給するためのフィーダ２１が配置され
ている。なお、下部チャンバ１４と、上部チャンバと補
助チャンバ１７の内部は連通していて低圧に維持され、
また、Ａｒなどの不活性ガスが流されている。
ンバ１７が配置され、補助チャンバ１７内には主ルツボ
１１内に溶解原料（メルト）を供給するために図２〜図
４に詳しく示すような補助溶解装置２０が配置されてい
る。更に、補助溶解装置２０の上には単結晶原料となる
固体粒状原料を供給するためのフィーダ２１が配置され
ている。なお、下部チャンバ１４と、上部チャンバと補
助チャンバ１７の内部は連通していて低圧に維持され、
また、Ａｒなどの不活性ガスが流されている。
【００１７】図２〜図４を参照して補助溶解装置２０に
ついて詳しく説明する。石英の補助ルツボ１の中央に
は、補助ルツボ１内の溶融液をオーバフローにより主ル
ツボ１１に供給するためのパイプ１ａが形成され、この
パイプ１ａは上端の開口の高さ位置が補助ルツボ１の高
さの約１／２の位置に突出するように形成されている。
補助ルツボ１の回りには導電性サセプタであるカーボン
シリンダ（カーボンルツボ）２が上下方向に移動可能に
配置されている。
ついて詳しく説明する。石英の補助ルツボ１の中央に
は、補助ルツボ１内の溶融液をオーバフローにより主ル
ツボ１１に供給するためのパイプ１ａが形成され、この
パイプ１ａは上端の開口の高さ位置が補助ルツボ１の高
さの約１／２の位置に突出するように形成されている。
補助ルツボ１の回りには導電性サセプタであるカーボン
シリンダ（カーボンルツボ）２が上下方向に移動可能に
配置されている。
【００１８】カーボンシリンダ２の回りには高周波コイ
ル３が配置され、また、カーボンシリンダ２の下端は、
例えばＳｉ3Ｎ4のような円筒形の絶縁性のセラミック台
４により支持されている。そして、カーボンシリンダ２
とセラミック台４は一体で上下方向に移動可能であり、
また、高周波コイル３は補助ルツボ１に対応する高さ位
置に固定されている。ここで、２次誘導電流は導電体の
表面に集まりやすく、また、この傾向は周波数が高くな
るほど激しくなる。そこで、カーボンシリンダ２の厚さ
と高周波コイル３に印加される周波数は、カーボンシリ
ンダ２の厚さが２次誘導電流の浸透深さより薄くなるよ
うに選択されている。
ル３が配置され、また、カーボンシリンダ２の下端は、
例えばＳｉ3Ｎ4のような円筒形の絶縁性のセラミック台
４により支持されている。そして、カーボンシリンダ２
とセラミック台４は一体で上下方向に移動可能であり、
また、高周波コイル３は補助ルツボ１に対応する高さ位
置に固定されている。ここで、２次誘導電流は導電体の
表面に集まりやすく、また、この傾向は周波数が高くな
るほど激しくなる。そこで、カーボンシリンダ２の厚さ
と高周波コイル３に印加される周波数は、カーボンシリ
ンダ２の厚さが２次誘導電流の浸透深さより薄くなるよ
うに選択されている。
【００１９】図２は溶解前、図３は溶解途中、図４は溶
解完了時を示している。まず、図２に示すように原料３
０が溶解前のとき、すなわち初期原料３０ａが低温であ
ってその導電率が比較的小さいときには、導電性のカー
ボンシリンダ２が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ
位置に配置される。そして、この状態で高周波コイル３
に高周波電流を印加すると、カーボンシリンダ２に２次
誘導電流が発生し、カーボンシリンダ２がこの２次誘導
電流によりジュール発熱する。なお、このときには初期
原料３０ａの導電率が高温時より小さいので２次誘導電
流は殆ど発生しない。したがって、カーボンシリンダ２
の熱が補助ルツボ１を介して内部の原料に伝達されて原
料が加熱され、図３に示すように溶融を開始する。
解完了時を示している。まず、図２に示すように原料３
０が溶解前のとき、すなわち初期原料３０ａが低温であ
ってその導電率が比較的小さいときには、導電性のカー
ボンシリンダ２が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ
位置に配置される。そして、この状態で高周波コイル３
に高周波電流を印加すると、カーボンシリンダ２に２次
誘導電流が発生し、カーボンシリンダ２がこの２次誘導
電流によりジュール発熱する。なお、このときには初期
原料３０ａの導電率が高温時より小さいので２次誘導電
流は殆ど発生しない。したがって、カーボンシリンダ２
の熱が補助ルツボ１を介して内部の原料に伝達されて原
料が加熱され、図３に示すように溶融を開始する。
【００２０】次いで図３に示すように原料が溶融途中
（図示３０ｂ）になると、カーボンシリンダ２とセラミ
ック台４が共に上方向に移動されて絶縁性のセラミック
台４が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置
される。したがって、このときには原料の導電率が徐々
に大きくなるので溶融原料３０ｂ内に２次誘導電流が発
生し、溶融原料３０ｂ自体が２次誘導電流によりジュー
ル発熱する。
（図示３０ｂ）になると、カーボンシリンダ２とセラミ
ック台４が共に上方向に移動されて絶縁性のセラミック
台４が補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置
される。したがって、このときには原料の導電率が徐々
に大きくなるので溶融原料３０ｂ内に２次誘導電流が発
生し、溶融原料３０ｂ自体が２次誘導電流によりジュー
ル発熱する。
【００２１】次いで図４に示すように溶解が進んで原料
の導電率が最大になって原料内の２次誘導電流も最大に
なり、また、溶融原料３０ｂが高周波コイル３による磁
場により対流して自己撹拌が発生する。そして、この状
態でフィーダ２１から原料３０を補助ルツボ１内に追加
するとともに、カーボンシリンダ２とセラミック台４が
共に下降して導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ
１の側壁の上半分を覆い、絶縁性のセラミック台４が補
助ルツボ１の側壁の下半分を覆う高さ位置に配置され
る。したがって、補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂがパ
イプ１ａの上をオーバフローし、パイプ１ａを介して主
ルツボ１１に供給されるとともに、カーボンシリンダ２
が発熱するので追加原料３０が熱伝導により加熱されて
溶解速度が加速される。また、このとき補助ルツボ１内
の溶融原料３０ｂは２次誘導電流により発熱している。
の導電率が最大になって原料内の２次誘導電流も最大に
なり、また、溶融原料３０ｂが高周波コイル３による磁
場により対流して自己撹拌が発生する。そして、この状
態でフィーダ２１から原料３０を補助ルツボ１内に追加
するとともに、カーボンシリンダ２とセラミック台４が
共に下降して導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ
１の側壁の上半分を覆い、絶縁性のセラミック台４が補
助ルツボ１の側壁の下半分を覆う高さ位置に配置され
る。したがって、補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂがパ
イプ１ａの上をオーバフローし、パイプ１ａを介して主
ルツボ１１に供給されるとともに、カーボンシリンダ２
が発熱するので追加原料３０が熱伝導により加熱されて
溶解速度が加速される。また、このとき補助ルツボ１内
の溶融原料３０ｂは２次誘導電流により発熱している。
【００２２】次に図５を参照して第２の実施形態につい
て説明する。この実施形態では、補助ルツボ１内の溶融
液を主ルツボ１１に供給するためのパイプ１ｂは、補助
ルツボ１内を突出せず、開口が補助ルツボ１の底壁に形
成されている。他の構成は第１の実施形態と同一であ
る。
て説明する。この実施形態では、補助ルツボ１内の溶融
液を主ルツボ１１に供給するためのパイプ１ｂは、補助
ルツボ１内を突出せず、開口が補助ルツボ１の底壁に形
成されている。他の構成は第１の実施形態と同一であ
る。
【００２３】図５は溶解前、図６は溶解途中、図７は溶
解完了時を示している。まず、図５に示すように原料３
０が溶解前のとき、すなわち初期原料３０ａが低温であ
ってその導電率が比較的小さいときには、初期原料３０
ａの塊３０ｃがパイプ１ｂの開口の栓となるように配置
されるとともに、この栓として作用する塊３０ｃが溶解
しないように導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ
１の側壁の上側の略２／３を覆い、絶縁性のセラミック
台４が補助ルツボ１の側壁の上側の略１／３を覆う高さ
位置に配置される。そして、この状態で高周波コイル３
に高周波電流を印加すると、カーボンシリンダ２に２次
誘導電流が発生し、カーボンシリンダ２がこの２次誘導
電流によりジュール発熱して、カーボンシリンダ２の熱
が補助ルツボ１を介して内部の原料の上側の略２／３に
伝達されて原料が加熱され、図６に示すように溶融を開
始する。
解完了時を示している。まず、図５に示すように原料３
０が溶解前のとき、すなわち初期原料３０ａが低温であ
ってその導電率が比較的小さいときには、初期原料３０
ａの塊３０ｃがパイプ１ｂの開口の栓となるように配置
されるとともに、この栓として作用する塊３０ｃが溶解
しないように導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ
１の側壁の上側の略２／３を覆い、絶縁性のセラミック
台４が補助ルツボ１の側壁の上側の略１／３を覆う高さ
位置に配置される。そして、この状態で高周波コイル３
に高周波電流を印加すると、カーボンシリンダ２に２次
誘導電流が発生し、カーボンシリンダ２がこの２次誘導
電流によりジュール発熱して、カーボンシリンダ２の熱
が補助ルツボ１を介して内部の原料の上側の略２／３に
伝達されて原料が加熱され、図６に示すように溶融を開
始する。
【００２４】次いで図６に示すように原料が溶融途中
（図示３０ｂ）になると、カーボンシリンダ２とセラミ
ック台４が共に下降して導電性のカーボンシリンダ２が
補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置され
る。したがって、このときには原料の導電率が徐々に大
きくなるのでカーボンシリンダ２と溶融原料３０ｂの両
方に２次誘導電流が発生し、溶融原料３０ｂ自体が２次
誘導電流によりジュール発熱する。
（図示３０ｂ）になると、カーボンシリンダ２とセラミ
ック台４が共に下降して導電性のカーボンシリンダ２が
補助ルツボ１の側壁の全てを覆う高さ位置に配置され
る。したがって、このときには原料の導電率が徐々に大
きくなるのでカーボンシリンダ２と溶融原料３０ｂの両
方に２次誘導電流が発生し、溶融原料３０ｂ自体が２次
誘導電流によりジュール発熱する。
【００２５】次いで図７に示すように溶解が進んで原料
の導電率が最大になって原料内の２次誘導電流も最大に
なり、また、溶融原料３０ｂが高周波コイル３による磁
場により対流して自己撹拌が発生するとともに、塊３０
ｃが溶解して補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂがパイプ
１ｂを介して主ルツボ１１に供給される。そしてフィー
ダ２１から原料３０を補助ルツボ１内に追加するととも
に、カーボンシリンダ２とセラミック台４が共に下降し
て導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ１の側壁の
上半分を覆い、絶縁性のセラミック台４が補助ルツボ１
の側壁の下半分を覆う高さ位置に配置される。したがっ
て、補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂが継続してパイプ
１ａを介して主ルツボ１１に供給されるとともに、カー
ボンシリンダ２が発熱するので追加原料３０が熱伝導に
より加熱されて溶解速度が加速される。また、補助ルツ
ボ１内の溶融原料３０ｂは２次誘導電流により発熱して
いる。したがって、このような方法によれば、パイプ１
ｂの径と開口形状を工夫することにより溶融原料３０ｂ
を連続して供給することができる。
の導電率が最大になって原料内の２次誘導電流も最大に
なり、また、溶融原料３０ｂが高周波コイル３による磁
場により対流して自己撹拌が発生するとともに、塊３０
ｃが溶解して補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂがパイプ
１ｂを介して主ルツボ１１に供給される。そしてフィー
ダ２１から原料３０を補助ルツボ１内に追加するととも
に、カーボンシリンダ２とセラミック台４が共に下降し
て導電性のカーボンシリンダ２が補助ルツボ１の側壁の
上半分を覆い、絶縁性のセラミック台４が補助ルツボ１
の側壁の下半分を覆う高さ位置に配置される。したがっ
て、補助ルツボ１内の溶融原料３０ｂが継続してパイプ
１ａを介して主ルツボ１１に供給されるとともに、カー
ボンシリンダ２が発熱するので追加原料３０が熱伝導に
より加熱されて溶解速度が加速される。また、補助ルツ
ボ１内の溶融原料３０ｂは２次誘導電流により発熱して
いる。したがって、このような方法によれば、パイプ１
ｂの径と開口形状を工夫することにより溶融原料３０ｂ
を連続して供給することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、原料が低温であってその導電率が比較的小さいとき
には２次誘導電流をサセプタに発生させてサセプタの熱
を補助ルツボ内の原料に伝達し、原料が高温であってそ
の導電率が比較的大きいときにサセプタを退避させて２
次誘導電流を補助ルツボ内の原料に発生させて原料自体
が発熱するようにしたので、補助ルツボ内の原料を誘導
加熱式により加熱して溶解する際の熱効率を向上させて
溶解時間を短縮することができる。また、第２の発明に
よれば、原料の塊がパイプの開口を塞いだ状態でサセプ
タを原料の塊を加熱しない位置に配置して加熱を開始
し、原料の溶解が開始した後にサセプタを原料の塊を加
熱する位置及びその上方の原料に配置して２次誘導電流
によりサセプタと原料の両方を発熱させるようにしたの
で、補助ルツボ内の原料を誘導加熱式により加熱して溶
解する際の熱効率を向上させて溶解時間を短縮すること
ができる。
ば、原料が低温であってその導電率が比較的小さいとき
には２次誘導電流をサセプタに発生させてサセプタの熱
を補助ルツボ内の原料に伝達し、原料が高温であってそ
の導電率が比較的大きいときにサセプタを退避させて２
次誘導電流を補助ルツボ内の原料に発生させて原料自体
が発熱するようにしたので、補助ルツボ内の原料を誘導
加熱式により加熱して溶解する際の熱効率を向上させて
溶解時間を短縮することができる。また、第２の発明に
よれば、原料の塊がパイプの開口を塞いだ状態でサセプ
タを原料の塊を加熱しない位置に配置して加熱を開始
し、原料の溶解が開始した後にサセプタを原料の塊を加
熱する位置及びその上方の原料に配置して２次誘導電流
によりサセプタと原料の両方を発熱させるようにしたの
で、補助ルツボ内の原料を誘導加熱式により加熱して溶
解する際の熱効率を向上させて溶解時間を短縮すること
ができる。
【図１】本発明に係る単結晶原料補助溶解装置の一実施
形態が適用された単結晶引上げ装置を示す構成図であ
る。
形態が適用された単結晶引上げ装置を示す構成図であ
る。
【図２】図１の補助溶解装置の補助溶解工程を示す説明
図である。
図である。
【図３】図１の補助溶解装置の補助溶解工程を示す説明
図である。
図である。
【図４】図１の補助溶解装置の補助溶解工程を示す説明
図である。
図である。
【図５】第２の実施形態の補助溶解装置の補助溶解工程
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態の補助溶解装置の補助溶解工程
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】第２の実施形態の補助溶解装置の補助溶解工程
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１ 補助ルツボ １ａ、１ｂ パイプ ２ カーボンシリンダ（導電性サセプタ） ３ 高周波コイル ４ セラミック台
Claims (8)
- 【請求項１】 単結晶の原料を補助ルツボ内で加熱して
溶解し、この溶解原料を主ルツボに供給するための単結
晶原料補助溶解装置において、 前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能に配
置された導電性のサセプタと、 前記サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加され
るコイルと、 前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置に配置して２
次誘導電流により前記サセプタを発熱させることにより
前記補助ルツボ内の原料の加熱を開始し、前記原料の溶
解が開始した後に前記サセプタを前記補助ルツボの高さ
位置から退避させて前記補助ルツボ内の原料を２次誘導
電流により発熱させるよう、前記サセプタを移動させる
手段を有することを特徴とする単結晶原料補助溶解装
置。 - 【請求項２】 前記補助ルツボ内の溶融液をオーバフロ
ーにより前記主ルツボに供給するためのパイプ開口が前
記補助ルツボの底面より所定高さ突出して形成され、前
記原料の溶解後に新たな原料が前記補助ルツボ内に追加
されたとき、前記サセプタの下端の高さ位置が前記パイ
プ開口の高さ位置に略一致するように前記サセプタを移
動させる手段を有することを特徴とする請求項１記載の
単結晶原料補助溶解装置。 - 【請求項３】 単結晶の原料を補助ルツボ内で加熱して
溶解し、この溶解原料を主ルツボに供給するための単結
晶原料補助溶解装置において、 前記補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能に配
置された導電性のサセプタと、 前記サセプタの回りに巻回され、高周波電力が印加され
るコイルと、 前記補助ルツボ内の溶融液を前記主ルツボに供給するた
めの開口が前記補助ルツボの底壁に形成されたパイプ
と、 原料の塊が前記パイプの開口を塞いだ状態で、前記サセ
プタを前記原料の塊を加熱せず、その上方の原料を加熱
する高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプ
タを発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加
熱を開始する手段と、 前記原料の溶解が開始した後に前記サセプタを前記原料
の塊及びその上方の原料を加熱する高さ位置に配置して
２次誘導電流により前記サセプタと原料の両方を発熱さ
せる手段とを、 有することを特徴とする単結晶原料補助溶解装置。 - 【請求項４】 前記サセプタの厚さと前記コイルに印加
される周波数は、前記サセプタの厚さが２次誘導電流の
浸透深さより薄くなるように選択されていることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の単結晶
原料補助溶解装置。 - 【請求項５】 単結晶の原料を加熱して溶解し、この溶
解原料を主ルツボに供給するための補助ルツボと、前記
補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能に配置さ
れた導電性のサセプタと、前記サセプタの回りに巻回さ
れ、高周波電力が印加されるコイルとを有する単結晶原
料補助溶解装置における単結晶原料溶解方法であって、 前記サセプタを前記補助ルツボの高さ位置に配置して２
次誘導電流により前記サセプタを発熱させることにより
前記補助ルツボ内の原料の加熱を開始するステップと、 前記原料の溶解が開始した後に前記サセプタを前記補助
ルツボの高さ位置から退避させて前記補助ルツボ内の原
料を２次誘導電流により発熱させるステップとを、 有する単結晶原料溶解方法。 - 【請求項６】 前記補助ルツボ内の溶融液をオーバフロ
ーにより前記主ルツボに供給するためのパイプ開口が前
記補助ルツボの底面より所定高さ突出して形成された単
結晶原料補助溶解装置における単結晶原料溶解方法であ
って、 前記原料の溶解後に新たな原料を前記補助ルツボ内に追
加するステップと、 前記サセプタの下端の高さ位置が前記パイプ開口の高さ
位置に略一致するように配置するステップとを有するこ
とを特徴とする請求項５記載の単結晶原料溶解方法。 - 【請求項７】 単結晶の原料を加熱して溶解し、この溶
解原料を主ルツボに供給するための補助ルツボと、前記
補助ルツボの回りにおいて上下方向に移動可能に配置さ
れた導電性のサセプタと、前記サセプタの回りに巻回さ
れ、高周波電力が印加されるコイルと、前記補助ルツボ
内の溶融液を前記主ルツボに供給するための開口が前記
補助ルツボの底壁に形成されたパイプを有する単結晶原
料補助溶解装置における単結晶原料溶解方法であって、 原料の塊が前記パイプの開口を塞いだ状態で、前記サセ
プタを前記原料の塊を加熱せず、その上方の原料を加熱
する高さ位置に配置して２次誘導電流により前記サセプ
タを発熱させることにより前記補助ルツボ内の原料の加
熱を開始するステップと、 前記原料の溶解が開始した後に前記サセプタを前記原料
の塊及びその上方の原料を加熱する高さ位置に配置して
２次誘導電流により前記サセプタと原料の両方を発熱さ
せるステップとを、 有する単結晶原料溶解方法。 - 【請求項８】 前記サセプタの厚さと前記コイルに印加
される周波数は、前記サセプタの厚さが２次誘導電流の
浸透深さより薄くなるように選択されていることを特徴
とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の単結晶
原料溶解方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034598A JPH11255592A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法 |
| PCT/JP1998/005477 WO1999046432A1 (fr) | 1998-03-12 | 1998-12-04 | Procede et appareil d'apport d'une matiere premiere monocristalline |
| KR1019997009922A KR20010020315A (ko) | 1998-03-12 | 1998-12-04 | 단결성 원료 보조 용해장치 및 단결정 원료 용해방법 |
| US09/403,621 US6361597B1 (en) | 1998-03-12 | 1998-12-04 | Single crystal material auxiliary melting apparatus and single crystal material melting method |
| DE19882384T DE19882384T1 (de) | 1998-03-12 | 1998-12-04 | Zusatzschmelzvorrichtung für einkristallines Material und Verfahren zum Schmelzen von einkristallinem Material |
| TW087120608A TW404991B (en) | 1998-03-12 | 1998-12-11 | Single crystal raw material auxiliary melting device and the single crystal raw material melting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8034598A JPH11255592A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11255592A true JPH11255592A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13715675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8034598A Withdrawn JPH11255592A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 単結晶原料補助溶解装置及び単結晶原料溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11255592A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010070404A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Sumco Corp | シリコン融液形成装置 |
| JP2010150100A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Sumco Corp | シリコンの溶解方法、シリコン溶解装置及びシリコン単結晶製造装置 |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP8034598A patent/JPH11255592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010070404A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Sumco Corp | シリコン融液形成装置 |
| JP2010150100A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Sumco Corp | シリコンの溶解方法、シリコン溶解装置及びシリコン単結晶製造装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |