JPS5950090A - 半導体棒の浮遊帯域溶融装置 - Google Patents
半導体棒の浮遊帯域溶融装置Info
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- JPS5950090A JPS5950090A JP58142390A JP14239083A JPS5950090A JP S5950090 A JPS5950090 A JP S5950090A JP 58142390 A JP58142390 A JP 58142390A JP 14239083 A JP14239083 A JP 14239083A JP S5950090 A JPS5950090 A JP S5950090A
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- 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
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- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10S117/90—Apparatus characterized by composition or treatment thereof, e.g. surface finish, surface coating
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
- Y10T117/1076—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone
- Y10T117/1088—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state having means for producing a moving solid-liquid-solid zone including heating or cooling details
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
ンデンサからなり発生周波数を定める共振回路を備えた
高周波発生器と、その高周波発生器から給電され半導体
棒を環状に囲む誘導加熱コイルとを備え、棒端で保持さ
れた、特てシリコーンからな° る半導体棒の浮遊帯域
溶融装置に関する。 浮遊帯域溶融によりシリコφンを作る場合には、真空に
した容器あるいは保護ガスで満たした容器中にシリコ４
ン棒を垂直に固定し、シリコ４ン棒を環状に囲むコイル
を用いて誘導加熱する。そのようにして生成される融帯
を、半導体棒を貫通する方向匠徐々に動かす。 ドイツ連邦共和国・特許出願公告第２４２５４６８号明
細書から、半導体棒を環状にかつ間隔を置いて囲む誘導
加熱コイルてコンデンサを並列接続して電気的加熱振動
回路を形成し、この加熱振動回路を、同軸ケーブルおよ
び少なくとも一つの可調整の結合素子を介して、可調整
周波数の交流電圧を供給する高周波発生器により付勢す
る帯域溶器の出力Ｓは、出力周波数の可変資整可能な振
動回路として構成されている。出力周波数は可調整の容
量を有する出力振動回路のコンデンサを介して調整され
る。誘導加熱コイルおよびそれて並列接続されたコンデ
ンサから形成される加熱振動回路の結合は、高周波導体
、容量的結合素子、および高周波発生器の出力振動回路
の誘導コイルと共に可変の結合度を有する変圧器を形成
する結合コイルを介Ｉ−て行われる。 浮遊帯域溶融を開始する場合、一般に融帯な先ず単結晶
の種と単結晶に変えるべきシリコーン棒との間の境界に
生成する。通常種結晶の直径は、再溶融すべき棒の直径
より小さく何分の１かである。それ故融帯の直径を種結
晶の直径から融解すべき棒の直径に次第に移行させるこ
とに努力が払われてきた。誘導加熱コイルの直径は変ら
ないから、誘導加熱コイルとシリコダン棒との間の相互
インダクタンスのかなりの変化が融帯な種結晶への境界
から融解すべきシリコタン棒σ）中へ移動す−（７］ られる機械的な出力調整が周波数に−ｂたって非常る間
て起こる。相互インダクタンスおよびシリコダン棒の誘
導加熱コイルへの結合は、棒の直径の増大と共に増加す
る。これは−膜圧融帯中に生ずる電流の著しい変化をも
たらす結果となる。 そ２ｔに対処するためて、ドイツ連邦共和国特許出願公
告第２４２５４６８号明細書から公知であるような帯域
フィルタ回路において、加熱振動回路の出力結合の連続
的調整によってその方法のそれぞれの瞬間において加熱
を動回路θ）最適動作点が保証されるように配慮するこ
とができる。そのような調整はしかし臨界超過結合に基
づき、５０ａｍ以上の直径をもつ半導体棒の浮遊帯域溶
融
高周波発生器と、その高周波発生器から給電され半導体
棒を環状に囲む誘導加熱コイルとを備え、棒端で保持さ
れた、特てシリコーンからな° る半導体棒の浮遊帯域
溶融装置に関する。 浮遊帯域溶融によりシリコφンを作る場合には、真空に
した容器あるいは保護ガスで満たした容器中にシリコ４
ン棒を垂直に固定し、シリコ４ン棒を環状に囲むコイル
を用いて誘導加熱する。そのようにして生成される融帯
を、半導体棒を貫通する方向匠徐々に動かす。 ドイツ連邦共和国・特許出願公告第２４２５４６８号明
細書から、半導体棒を環状にかつ間隔を置いて囲む誘導
加熱コイルてコンデンサを並列接続して電気的加熱振動
回路を形成し、この加熱振動回路を、同軸ケーブルおよ
び少なくとも一つの可調整の結合素子を介して、可調整
周波数の交流電圧を供給する高周波発生器により付勢す
る帯域溶器の出力Ｓは、出力周波数の可変資整可能な振
動回路として構成されている。出力周波数は可調整の容
量を有する出力振動回路のコンデンサを介して調整され
る。誘導加熱コイルおよびそれて並列接続されたコンデ
ンサから形成される加熱振動回路の結合は、高周波導体
、容量的結合素子、および高周波発生器の出力振動回路
の誘導コイルと共に可変の結合度を有する変圧器を形成
する結合コイルを介Ｉ−て行われる。 浮遊帯域溶融を開始する場合、一般に融帯な先ず単結晶
の種と単結晶に変えるべきシリコーン棒との間の境界に
生成する。通常種結晶の直径は、再溶融すべき棒の直径
より小さく何分の１かである。それ故融帯の直径を種結
晶の直径から融解すべき棒の直径に次第に移行させるこ
とに努力が払われてきた。誘導加熱コイルの直径は変ら
ないから、誘導加熱コイルとシリコダン棒との間の相互
インダクタンスのかなりの変化が融帯な種結晶への境界
から融解すべきシリコタン棒σ）中へ移動す−（７］ られる機械的な出力調整が周波数に−ｂたって非常る間
て起こる。相互インダクタンスおよびシリコダン棒の誘
導加熱コイルへの結合は、棒の直径の増大と共に増加す
る。これは−膜圧融帯中に生ずる電流の著しい変化をも
たらす結果となる。 そ２ｔに対処するためて、ドイツ連邦共和国特許出願公
告第２４２５４６８号明細書から公知であるような帯域
フィルタ回路において、加熱振動回路の出力結合の連続
的調整によってその方法のそれぞれの瞬間において加熱
を動回路θ）最適動作点が保証されるように配慮するこ
とができる。そのような調整はしかし臨界超過結合に基
づき、５０ａｍ以上の直径をもつ半導体棒の浮遊帯域溶
融
【（おいて現れるような大きな負荷変動の場合には特
に実施するのが難しい。一方、結合の調整を放棄するこ
とは、個々の回路部品、特に高周波発生器と加熱撮動回
路との間の接続ケーブルの冷却に関して高い費用を必要
とする。 良好な効率を有しかつ正弦波状高周波を供給するこの公
知の帯域フィルタ回路は、さらに、用い（８） ドイツ連邦共和国特許出願公開筒２７３９０６に緩慢で
あり、単結晶に有害な温度変動をもたらすことがあり得
るという欠点を持っている。 例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２７３９０６０
号明細書から、帯域溶融装置の加熱並列共振回路を、結
合コンデンサを介して発振管の陽極に直接接続し、通常
用いられる誘導加熱コイルの小さいインダクタンス値に
基づき、誘導加熱コイルに電気的な理由からそれに比較
して大きなインダクタンスを持つ振動回路コイルが直列
に接続されているように実施することが公知である。し
かし対応する回路により作動する装置は、誘導加熱コイ
ルに加わる電圧が高調波に富み、従って高調波の少ない
振動回路如比較して同じ加熱出力において誘導加熱コイ
ルにより高い電圧を必要とする欠点を持つ。しかしそれ
と共に帯域溶融装置の損傷に導（おそれのある誘導加熱
コイルの領域中のフラッジオーバの危険が増大する。さ
らにこの０号明細書からさらに、高周波発生器から給電
される加熱並列共振回路を有し、その誘導分が溶融コイ
ルおよびそれに直列てあり棒加熱コイルに比較して大き
なインダクタンスを持つコイルから形成され、棒加熱コ
イルが可変コンデンサに並列接続されており、そのコン
デンサによってそのように形成された部分共振回路が高
周波発生器の基準周波数の高調波に同調できるような帯
域溶融装置が公知である。このようにして、融解された
棒の融帯の体積変動によって引き起こされるこの部分共
振回路中の周波数変化は、棒直径制御のための実際値の
形成のための初期値として役立つことが可能になる。 第１図に示された発生器回路は、例えばドイツ連邦共和
国特許出願公開第２７３９０６０号明細書に記載されて
いる。高周波発生器１の出力端は結合コンデンサ３を介
して、タンク回路コンデン並列扇動回路と１妾続されて
おり、コイル５ （Ｃよってシリコン棒６を囲む誘導加
熱コイル、コイル４によって撮動回路コイルを示してい
る。そｌｔは発振管の内部抵抗の整合のために誘導加熱
コイル５に比較して大きなインダクタンスを有する。な
ぜなら誘導加熱コイルは通常率さいインダクタンス値を
持つからである。 発振管の高周波電圧は一般に用いられるＣ駆動圧基づき
非常に高調波振動亢奮むから、誘導加熱コイル５に加わ
る高周波は近似的にも正弦波状でなく高調波て富んでい
る。最初に述べたよう１Ｃ１したがって帯域溶融装置の
損傷と成長する単結晶仝 の破壊に導く・二とがある誘導加熱コイル５の領域フラ
ッジオーバの危険が増加する。 そ几故ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９３８３４８
号明細書においては、帯域溶融装置において、良好な効
率とほぼ正弦波状の信号を、誘導加熱コイルと加熱回路
コンデンサとから成る部分共振回路が高周波発生器の周
波数から因数２だげ小さい側部ずれた周波数に同調され
ること尾よって碍でいる。 本発明σ）目的は、従来の誘導加熱コイルのエネルギー
供給において多かれ少なか才を現れる困難を、高いエネ
ルギー密度と良好な効率とを持つ単一回路の誘導加熱装
置の実現によって除き、多数回路の比較的高価な装置を
必要としないようにすることになる。 この目的は、タンク回路コイルが、二次巻線として働く
加熱コイルの一次巻線として形成され、両コイルが固定
した磁気結合をもつ構造単位を形成することによ−）で
達せられろ。 溶融用変圧器の一次コイルが同時に高周波発生器のタン
ク回路コイルとなることによって、小数の構成部分だけ
による極めて簡単な回路が得られろ。能動素子としての
真空管も良好て整合できろ。 実際（（は、−次巻線は２ないし１０、望ましくは４タ
ーンを有し、その場合すべてのターンは冷却液、例えば
水を流すことのできる管、例えば中空シリンダによって
形成さｎている。 本発明の構成によれば、銅、銀めっきされた銅あるいは
銀からなる一次巻線を一平面内に配置すると有利である
。それはしたがってエネルギー集中体として働く二次巻
線により最適に囲まれるようにすることができ、その場
合二次巻線を成すエネルギー集中体はこの一次巻線に対
する孔を有する。 エネルギー集中体はさらに冷却液を導くための孔もしく
は空所を有さなくてはならない。 占積率を高くシ、そ２ｔＫよって一次および二次巻線間
の結合を大きくするために、別の構成部よれば、−次巻
線を形成する管の断面を長方形にする。 さらに−次善線の個々のターン間の空間および一次巻線
と二次巻線との全体の間の空間如耐熱性絶縁材料を充て
んすることができる。耐熱性絶縁材料として、セラミッ
クス、シリコーンゴム、シ最もよく適する。 耐熱性の改善のために、ドイツ連邦共和国特許出願公開
第３１４３１４６号明細書においては、１ターンの加熱
コイルのエネルギー集中体をセグメントに分割すること
が既に提案されている。これは本発明によるコイルにお
いても有利に適用できる一つの方法である。エネルギー
集中体を二つ、三つ、四つあるいは六つのセグメントに
分割し、各セグメントがそれらの中央領域に電位端子を
備えることが有効である。これによって交流磁界が完全
に得られ、融解すべき半導体棒に与えられ、一方コイル
の電界はエネルギー集中体を個々のセグメントに分割す
ることｒより対応して区分される。 本発明の特に有利な構成によれば、−次巻線および二次
巻線を形成するエネルギー集中体が、構造的にユニット
を形成し、セグメントが内部から外側ｒ増大する、望ま
しくは円錐状に変化する厚の厚さを有する。 コイルが約８０ないし５００ｍｍの外径の一次巻線？持
ちエネルギー集中体のセグメントπよって形成される、
再溶融すべき半導体棒のための円形開口が約２０ないし
４０朋の場合ては、中心知向って先細のセグメントが内
側テ０．５ないし２ ａｍの曲率半径を持つことが可能
である。 エネルギー集中体が銅 鋼被覆をもつ銅あるいは銀から
なると有利である。 １および１０ＭＨｚの周波数の高周波電圧によって共振
回路を駆動すべき場合ｆは、１０００ないし１００００
ｐＦの大ぎさのタンク回路コンデンサを選ぶのが有利で
あり、そ１１．によってタンク回路コイルのインダクタ
ンスは０．０３ないし３０μＨとなる。 次に本発明の実施例を図面について説明する。 第２図に示された発生器回路は、その出力端が例えばｘ
ｏｏｏｏｐＦ の直流カットオフコンデンサ３を介して
タンク回路、並列共振回路に接続さ九た高周波発振器１
を有する。タンク回路は、例えばＪＯＯＯＯｐＦのタン
ク回路コンデンサ２および例えば４ターンをもつコイル
７からなる。コイル７は約２．５μＨのインダクタンス
を持つならば、発生器はＩＭＨｚ の周波数で動作する
。 タンク回路コイルは二次巻線として働くθロ熱コイル８
の一次巻線として形成さ扛ている。このよ５１Ｃして高
周波発生器は原理的にでき上がる。 本発明に、Ｊ：って克服される最初冗述べた困難のほか
知、振動回路コイルが同時に加熱コイルである１：とＫ
よって発生器力構造は著しく簡単になる。 発生器は安価で、負荷変動に対して敏感でなく、また非
常に良好な効率を有する。 多数の非常に高価で、高性能の素子を廃することによっ
て、このような発生器は、高特性シリコーンの製造にお
ける最近非常に焦眉になってきた安価の概念において特
に適している。 実際に、高抵抗の発振管と低抵抗の半導体融体との整合
をとる特に形成さ几た加熱コイルが、発生器頑矛化の概
念に対して必要である。 そのような加熱コイルとして同時に働くタンク回路コイ
ルの例を第３図による装置に示す。 加熱もしくはタンク回路コイルの一次巻線７の例えば四
つのターンは、一つの平面内に配置され、密接して位置
する長方形の銅管９からなる。管内には作動時、冷却液
を流す。 相互間および周囲の二次巻線８との間を、銅管９は耐熱
性絶縁材料１０．例えばシリコーンゴムによって絶縁さ
れている。グ啜二次巻線８はエネルギー集中体として形
成きれ、その中に一次巻線が埋め込まれており、それを
貫流する冷却液のための付加的な孔】１を有する。第２
図に示す装置においては、このことは導水管１２および
排水管１３によって表わされている。例えば銀めっきさ
れた銅からなるエネルギー集中体は、この実施例では複
数の、望ましくは四つのセグメントに分割されている。 それはもちろん区分しないで構成し巻線の全体を囲む全
エネルギー集中体の代りに、−セグメントだけが示され
ており、一方第３図は加熱コイルの断面を示す。 セグメント間の空間１７は同様に耐熱性絶縁材料、例え
ばシリコーンゴムによって充てんされている。 エネルギー集中体を複数のセグメントに分割することは
、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１４３１４６号明
細書に示すようにして行われる。 この方法てよって、加熱コイルの耐圧をかなり高めるこ
とが可能である。二次巻線が大地電位にある半導体棒に
対して、例えば１・０ＯＯｖの電圧を持つならば、各セ
グメントの電圧は相当する分だけ減少する。四つのセグ
メント間用いる場合には、各セグメントに２５０ｖがか
かる。各セグメントの中央接地を用いるならば、各セグ
メントが接地された融体に対して有する電圧はさらに２
等分される。融体な部片端部（第２図における部片８の
なお因数２だけ低減されろ。 セグメントの中央接地はセグメント中央に導かれる冷却
水連結管１２．１３の接地によって簡単に行われる。 技術的て洗練された解決法によれば、第２図および第３
図に示されたよって、セグメントが内側から外側に向っ
て増加し、望ましくは円錐状に変化する厚さを有する。 実際てはコイルは、部片を貫通して円形に形成された孔
】６が、再溶融すべき半導体棒を通すために８０ないし
５００闘の加熱コイル外径の場合２０ないし４０ｔｑｍ
の直径を持つよってされる。 セグメントが外側で約２０ｍｍの厚さを持つ場合には、
内側に孔があるｌ／Ｃも拘らず１１Ｉｌｔｎの曲率半径
を保持することができる。 大きな直径をもつ半導体結晶棒な帯域溶融するために、
本発明てよる実施例によれば、誘導加熱コイルを分解可
能に構成することもでき、その場合分割は各ターンおよ
びセグメントを通り、ねじ結合と冷却のｔこめに備えら
１１ろシール（でよって相互に結合される二つの分割素
体が生ずる。
に実施するのが難しい。一方、結合の調整を放棄するこ
とは、個々の回路部品、特に高周波発生器と加熱撮動回
路との間の接続ケーブルの冷却に関して高い費用を必要
とする。 良好な効率を有しかつ正弦波状高周波を供給するこの公
知の帯域フィルタ回路は、さらに、用い（８） ドイツ連邦共和国特許出願公開筒２７３９０６に緩慢で
あり、単結晶に有害な温度変動をもたらすことがあり得
るという欠点を持っている。 例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２７３９０６０
号明細書から、帯域溶融装置の加熱並列共振回路を、結
合コンデンサを介して発振管の陽極に直接接続し、通常
用いられる誘導加熱コイルの小さいインダクタンス値に
基づき、誘導加熱コイルに電気的な理由からそれに比較
して大きなインダクタンスを持つ振動回路コイルが直列
に接続されているように実施することが公知である。し
かし対応する回路により作動する装置は、誘導加熱コイ
ルに加わる電圧が高調波に富み、従って高調波の少ない
振動回路如比較して同じ加熱出力において誘導加熱コイ
ルにより高い電圧を必要とする欠点を持つ。しかしそれ
と共に帯域溶融装置の損傷に導（おそれのある誘導加熱
コイルの領域中のフラッジオーバの危険が増大する。さ
らにこの０号明細書からさらに、高周波発生器から給電
される加熱並列共振回路を有し、その誘導分が溶融コイ
ルおよびそれに直列てあり棒加熱コイルに比較して大き
なインダクタンスを持つコイルから形成され、棒加熱コ
イルが可変コンデンサに並列接続されており、そのコン
デンサによってそのように形成された部分共振回路が高
周波発生器の基準周波数の高調波に同調できるような帯
域溶融装置が公知である。このようにして、融解された
棒の融帯の体積変動によって引き起こされるこの部分共
振回路中の周波数変化は、棒直径制御のための実際値の
形成のための初期値として役立つことが可能になる。 第１図に示された発生器回路は、例えばドイツ連邦共和
国特許出願公開第２７３９０６０号明細書に記載されて
いる。高周波発生器１の出力端は結合コンデンサ３を介
して、タンク回路コンデン並列扇動回路と１妾続されて
おり、コイル５ （Ｃよってシリコン棒６を囲む誘導加
熱コイル、コイル４によって撮動回路コイルを示してい
る。そｌｔは発振管の内部抵抗の整合のために誘導加熱
コイル５に比較して大きなインダクタンスを有する。な
ぜなら誘導加熱コイルは通常率さいインダクタンス値を
持つからである。 発振管の高周波電圧は一般に用いられるＣ駆動圧基づき
非常に高調波振動亢奮むから、誘導加熱コイル５に加わ
る高周波は近似的にも正弦波状でなく高調波て富んでい
る。最初に述べたよう１Ｃ１したがって帯域溶融装置の
損傷と成長する単結晶仝 の破壊に導く・二とがある誘導加熱コイル５の領域フラ
ッジオーバの危険が増加する。 そ几故ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９３８３４８
号明細書においては、帯域溶融装置において、良好な効
率とほぼ正弦波状の信号を、誘導加熱コイルと加熱回路
コンデンサとから成る部分共振回路が高周波発生器の周
波数から因数２だげ小さい側部ずれた周波数に同調され
ること尾よって碍でいる。 本発明σ）目的は、従来の誘導加熱コイルのエネルギー
供給において多かれ少なか才を現れる困難を、高いエネ
ルギー密度と良好な効率とを持つ単一回路の誘導加熱装
置の実現によって除き、多数回路の比較的高価な装置を
必要としないようにすることになる。 この目的は、タンク回路コイルが、二次巻線として働く
加熱コイルの一次巻線として形成され、両コイルが固定
した磁気結合をもつ構造単位を形成することによ−）で
達せられろ。 溶融用変圧器の一次コイルが同時に高周波発生器のタン
ク回路コイルとなることによって、小数の構成部分だけ
による極めて簡単な回路が得られろ。能動素子としての
真空管も良好て整合できろ。 実際（（は、−次巻線は２ないし１０、望ましくは４タ
ーンを有し、その場合すべてのターンは冷却液、例えば
水を流すことのできる管、例えば中空シリンダによって
形成さｎている。 本発明の構成によれば、銅、銀めっきされた銅あるいは
銀からなる一次巻線を一平面内に配置すると有利である
。それはしたがってエネルギー集中体として働く二次巻
線により最適に囲まれるようにすることができ、その場
合二次巻線を成すエネルギー集中体はこの一次巻線に対
する孔を有する。 エネルギー集中体はさらに冷却液を導くための孔もしく
は空所を有さなくてはならない。 占積率を高くシ、そ２ｔＫよって一次および二次巻線間
の結合を大きくするために、別の構成部よれば、−次巻
線を形成する管の断面を長方形にする。 さらに−次善線の個々のターン間の空間および一次巻線
と二次巻線との全体の間の空間如耐熱性絶縁材料を充て
んすることができる。耐熱性絶縁材料として、セラミッ
クス、シリコーンゴム、シ最もよく適する。 耐熱性の改善のために、ドイツ連邦共和国特許出願公開
第３１４３１４６号明細書においては、１ターンの加熱
コイルのエネルギー集中体をセグメントに分割すること
が既に提案されている。これは本発明によるコイルにお
いても有利に適用できる一つの方法である。エネルギー
集中体を二つ、三つ、四つあるいは六つのセグメントに
分割し、各セグメントがそれらの中央領域に電位端子を
備えることが有効である。これによって交流磁界が完全
に得られ、融解すべき半導体棒に与えられ、一方コイル
の電界はエネルギー集中体を個々のセグメントに分割す
ることｒより対応して区分される。 本発明の特に有利な構成によれば、−次巻線および二次
巻線を形成するエネルギー集中体が、構造的にユニット
を形成し、セグメントが内部から外側ｒ増大する、望ま
しくは円錐状に変化する厚の厚さを有する。 コイルが約８０ないし５００ｍｍの外径の一次巻線？持
ちエネルギー集中体のセグメントπよって形成される、
再溶融すべき半導体棒のための円形開口が約２０ないし
４０朋の場合ては、中心知向って先細のセグメントが内
側テ０．５ないし２ ａｍの曲率半径を持つことが可能
である。 エネルギー集中体が銅 鋼被覆をもつ銅あるいは銀から
なると有利である。 １および１０ＭＨｚの周波数の高周波電圧によって共振
回路を駆動すべき場合ｆは、１０００ないし１００００
ｐＦの大ぎさのタンク回路コンデンサを選ぶのが有利で
あり、そ１１．によってタンク回路コイルのインダクタ
ンスは０．０３ないし３０μＨとなる。 次に本発明の実施例を図面について説明する。 第２図に示された発生器回路は、その出力端が例えばｘ
ｏｏｏｏｐＦ の直流カットオフコンデンサ３を介して
タンク回路、並列共振回路に接続さ九た高周波発振器１
を有する。タンク回路は、例えばＪＯＯＯＯｐＦのタン
ク回路コンデンサ２および例えば４ターンをもつコイル
７からなる。コイル７は約２．５μＨのインダクタンス
を持つならば、発生器はＩＭＨｚ の周波数で動作する
。 タンク回路コイルは二次巻線として働くθロ熱コイル８
の一次巻線として形成さ扛ている。このよ５１Ｃして高
周波発生器は原理的にでき上がる。 本発明に、Ｊ：って克服される最初冗述べた困難のほか
知、振動回路コイルが同時に加熱コイルである１：とＫ
よって発生器力構造は著しく簡単になる。 発生器は安価で、負荷変動に対して敏感でなく、また非
常に良好な効率を有する。 多数の非常に高価で、高性能の素子を廃することによっ
て、このような発生器は、高特性シリコーンの製造にお
ける最近非常に焦眉になってきた安価の概念において特
に適している。 実際に、高抵抗の発振管と低抵抗の半導体融体との整合
をとる特に形成さ几た加熱コイルが、発生器頑矛化の概
念に対して必要である。 そのような加熱コイルとして同時に働くタンク回路コイ
ルの例を第３図による装置に示す。 加熱もしくはタンク回路コイルの一次巻線７の例えば四
つのターンは、一つの平面内に配置され、密接して位置
する長方形の銅管９からなる。管内には作動時、冷却液
を流す。 相互間および周囲の二次巻線８との間を、銅管９は耐熱
性絶縁材料１０．例えばシリコーンゴムによって絶縁さ
れている。グ啜二次巻線８はエネルギー集中体として形
成きれ、その中に一次巻線が埋め込まれており、それを
貫流する冷却液のための付加的な孔】１を有する。第２
図に示す装置においては、このことは導水管１２および
排水管１３によって表わされている。例えば銀めっきさ
れた銅からなるエネルギー集中体は、この実施例では複
数の、望ましくは四つのセグメントに分割されている。 それはもちろん区分しないで構成し巻線の全体を囲む全
エネルギー集中体の代りに、−セグメントだけが示され
ており、一方第３図は加熱コイルの断面を示す。 セグメント間の空間１７は同様に耐熱性絶縁材料、例え
ばシリコーンゴムによって充てんされている。 エネルギー集中体を複数のセグメントに分割することは
、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１４３１４６号明
細書に示すようにして行われる。 この方法てよって、加熱コイルの耐圧をかなり高めるこ
とが可能である。二次巻線が大地電位にある半導体棒に
対して、例えば１・０ＯＯｖの電圧を持つならば、各セ
グメントの電圧は相当する分だけ減少する。四つのセグ
メント間用いる場合には、各セグメントに２５０ｖがか
かる。各セグメントの中央接地を用いるならば、各セグ
メントが接地された融体に対して有する電圧はさらに２
等分される。融体な部片端部（第２図における部片８の
なお因数２だけ低減されろ。 セグメントの中央接地はセグメント中央に導かれる冷却
水連結管１２．１３の接地によって簡単に行われる。 技術的て洗練された解決法によれば、第２図および第３
図に示されたよって、セグメントが内側から外側に向っ
て増加し、望ましくは円錐状に変化する厚さを有する。 実際てはコイルは、部片を貫通して円形に形成された孔
】６が、再溶融すべき半導体棒を通すために８０ないし
５００闘の加熱コイル外径の場合２０ないし４０ｔｑｍ
の直径を持つよってされる。 セグメントが外側で約２０ｍｍの厚さを持つ場合には、
内側に孔があるｌ／Ｃも拘らず１１Ｉｌｔｎの曲率半径
を保持することができる。 大きな直径をもつ半導体結晶棒な帯域溶融するために、
本発明てよる実施例によれば、誘導加熱コイルを分解可
能に構成することもでき、その場合分割は各ターンおよ
びセグメントを通り、ねじ結合と冷却のｔこめに備えら
１１ろシール（でよって相互に結合される二つの分割素
体が生ずる。
第１図は従来の高周波発生器回路の接Ｓ売図、第２図は
本発明の一実施例の構成配置図、第３図は本発明に使用
される加熱コイルの一実施例の一部切欠斜視図である。 １・・・ 高周波発生器、 ２・・・ タンク回路コ
ンデンサ、 ７・・・ タンク回路コイル（−次巻線
）、８・・・加熱コイル（二次巻線）、 ９・・・銅
管、１０・・・ 絶縁材料、 １１・・・孔、 １
２・・・導水管、 １３・・・排水管。
本発明の一実施例の構成配置図、第３図は本発明に使用
される加熱コイルの一実施例の一部切欠斜視図である。 １・・・ 高周波発生器、 ２・・・ タンク回路コ
ンデンサ、 ７・・・ タンク回路コイル（−次巻線
）、８・・・加熱コイル（二次巻線）、 ９・・・銅
管、１０・・・ 絶縁材料、 １１・・・孔、 １
２・・・導水管、 １３・・・排水管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）タンク回路およびタンク回路コンデンサからなり発
生周波数を定める共振回路を備えた ゛高周波発生器と
、その高周波発生器から給電され半導体棒を環状て囲む
誘導加発コイルとを備え、棒端で深持された半導体棒θ
）浮遊帯域溶融法において、タンク回路コイルが二次巻
線として働く加熱コイルの一次巻線として形成され、両
コイルが固定した磁気結合をもつ構造単位を形成するこ
とを特徴とする半導体棒の浮遊帯域溶融装置。 ２）−次巻線が２ないし１０、望ましくは４ターンを有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶融
装Ｒ７ ３）−次巻線が冷却液を貫流させることのできる管、例
えば中空シリンダとして形成されてまたは第２項記載の
溶融装、腎。 ４）−次巻線を形成する管が長方形の断面を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか冗記載の溶融装置。 ５）−次巻線が銅、銀被覆された銅あるいは銀からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１頃ないし第４項の
いずれかに記載の溶融装置。 ６）−次巻線が一平面内に配置されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
載の溶融装置。 ７）−次巻線がエネルギー集中体として働く巻線（（よ
り囲まれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第６項のいずれかに記載の溶鴎装置。 ８）二次巻線を成すエネルギー集中体が一次巻線のため
の孔を有することを特徴とする特許請求の範囲第１頃な
いし第７項のいずれかに９）二次巻線を成すエネルギー
集中体が冷却液を導くための孔を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１頃ないし第８項のいずれかて記載
の溶融装置。 １０）−次巻線σ）個々のターン間θ）空間および一次
巻線と二次巻線の全体間の空間が耐熱性絶縁材料てよっ
て充てんされていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第９項のいずれかに記載の溶融装置。 １１）耐熱性絶縁材料としてセラミックス、シリコーン
コム、シリコーン樹脂あるいはポリビスマレインイミド
を用いることを特徴とする特許請求の範囲第】項ないし
第１０項のいずれかに記載σ）溶融装置。 １２）二次巻線を成すエネルギー集中体が二つ、三つ、
四つあるいは六つのセグメントに分割されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のいず
れかに記載の溶融装着。 １３）各セグメントがその中央′須域に電位端子をもつ
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１２項
のいずれかに記載σ）溶融装置。 １４）セグメ刈・が内部から外側如増大する、望ましく
は円錐状に変化する厚さを有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第１３項のいずれかに記載σ）
溶融装置。 １５） セグメントが外側で約５ないし３０ｍｍの厚
さを持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第１４項のいずれかに記載の溶融装置。 １６）中心に向って先細のセグメントが内側ＫＯ０５な
いし２隨の曲率半径を持つことを特徴とする特許請求の
範囲第】項ないし第１５項のいずれかに記載の溶融装置
。 １７）セグメントテよって形成される、円形カ孔が、再
溶融すべき半導体棒のために約２０ないし４０ ｍｍの
直径を持つことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第１６項のいずれかに記載の溶融装置。 １８）エネルギー集中体の外径が約８０ないし５００朋
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
１７項のいずれかに記載の溶融装置。 １９）エネルギー集中体が銅、銀被覆をもつ銅あるいは
銀からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第１８項のいずれかて記載の溶融装置。 ２０）加熱周波数を定めるタンク回路コンデンサが約１
０００ないし１００ＯＯＰＦ の容量を持つことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第１９項のいずれか
て記載の溶融装置。 ２１）タンク回路が約０．０３ないし３０μＨ１望まし
くは１０μＨのインダクタンスを持つことを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第２０項のいずれかに記載
の溶融装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE32294611 | 1982-08-06 | ||
| DE19823229461 DE3229461A1 (de) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | Vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen eines, insbesondere aus silicium bestehenden halbleiterstabes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5950090A true JPS5950090A (ja) | 1984-03-22 |
Family
ID=6170332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58142390A Pending JPS5950090A (ja) | 1982-08-06 | 1983-08-03 | 半導体棒の浮遊帯域溶融装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4579719A (ja) |
| JP (1) | JPS5950090A (ja) |
| DE (1) | DE3229461A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5266764A (en) * | 1991-10-31 | 1993-11-30 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Flexible heating head for induction heating |
| DE10002020C2 (de) | 2000-01-19 | 2003-08-14 | Schott Glas | Beschichtung von gekühlten Vorrichtungen |
| DE10002019C1 (de) | 2000-01-19 | 2001-11-15 | Schott Glas | Vorrichtung zum Erschmelzen oder Läutern von anorganischen Substanzen insbesondere Gläsern oder Glaskeramiken |
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| US20110290173A1 (en) * | 2009-02-23 | 2011-12-01 | Spencer David C | Methods and Systems for Characterization and Production of High Purity Polysilicon |
| CN102965518B (zh) * | 2012-11-23 | 2013-12-18 | 桂林理工大学 | 一种利用电磁屏蔽限制熔区的金属高纯提炼方法 |
| CN104907006B (zh) * | 2015-06-08 | 2017-03-08 | 南京邮电大学 | 一种基于区域熔炼原理的有机固体纯化装置 |
| CN108179462B (zh) * | 2016-12-08 | 2020-09-18 | 有研半导体材料有限公司 | 一种用于制备区熔大直径单晶的加热线圈 |
| EP3995607A4 (en) * | 2019-07-05 | 2023-09-06 | SUMCO Corporation | INDUCTION HEATING COIL AND SINGLE CRYSTAL PRODUCTION DEVICE USING SAME |
| CN113691026B (zh) * | 2021-08-24 | 2024-05-24 | 浙江理工大学 | 一种无线传输热电器件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH241971A (de) * | 1942-12-01 | 1946-04-15 | Radio Electr Soc Fr | Appareillage à lampes pour le traitement thermique des métaux par courants induits à haute fréquence. |
| GB624747A (en) * | 1947-04-18 | 1949-06-15 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to high frequency electric heating equipment comprising a transformer |
| DE1260439B (de) * | 1964-02-08 | 1968-02-08 | Siemens Ag | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
| DE1913881B2 (de) * | 1969-03-19 | 1970-10-22 | Siemens Ag | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
| BE789504A (fr) * | 1971-12-07 | 1973-01-15 | Siemens Ag | Bobine de chauffage par induction pour la fusion par zones sanscreuset de barreaux semiconducteurs |
| US4017701A (en) * | 1972-02-29 | 1977-04-12 | Illinois Tool Works Inc. | Induction heating unit with combined tank circuit and heating coil |
| DE2331004C3 (de) * | 1973-06-18 | 1982-02-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
| DE2357688C2 (de) * | 1973-11-19 | 1982-11-18 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen |
| DE2425468C3 (de) * | 1974-05-27 | 1979-01-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Vorrichtung zum tiegellosen Zonenschmelzen eines kristallisierbaren Stabes |
| DE2739060A1 (de) * | 1977-08-30 | 1979-03-08 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur erzeugung eines regelsignals in einer stabdurchmesser-regelvorrichtung einer zonenschmelzapparatur |
| US4220839A (en) * | 1978-01-05 | 1980-09-02 | Topsil A/S | Induction heating coil for float zone melting of semiconductor rods |
| DE2938348A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-04-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von silicium durch tiegelfreies zonenschmelzen |
-
1982
- 1982-08-06 DE DE19823229461 patent/DE3229461A1/de not_active Ceased
-
1983
- 1983-08-03 JP JP58142390A patent/JPS5950090A/ja active Pending
- 1983-08-08 US US06/521,384 patent/US4579719A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3229461A1 (de) | 1984-02-09 |
| US4579719A (en) | 1986-04-01 |
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