感应加热绕组及使用其的单晶制造装置及单晶的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术抑制原料棒的融解面的高度不均来稳定地制造单晶。感应加热绕组（20）具备在中央具有开口部（22）的圆环状的绕组导体（21）、在半径方向上从开口部延伸而使绕组导体的一方的端部和另一方的端部分离的狭缝（23)、在绕组导体的上表面（21A）形成的半径方向的台阶（25）。绕组导体的上表面具有台阶被以包围开口部的方式设置成俯视时为圆弧状的台阶形成区域（28）、未设置台阶的台阶非形成区域（29），台阶非形成区域包括与狭缝相邻的狭缝附近区域（27A）。台阶形成区域是与台阶非形成区域相比从狭缝离开的区域。台阶设置于原料棒的直体部的外周端（2e）的附近，被比外周端靠半径方向的内侧地设置。内侧地设置。内侧地设置。

【技术实现步骤摘要】
感应加热绕组及使用其的单晶制造装置及单晶的制造方法


[0001]本专利技术涉及基于区熔法(FZ法，Floating Zone法)的单晶的制造所使用的感应加热绕组及使用该感应加热绕组的单晶制造装置及单晶的制造方法。

技术介绍

[0002]作为硅单晶的制造方法已知有区熔法。区熔法是如下方法：将由多晶硅构成的原料棒的一部分加热而生成熔融带，使分别位于熔融带的上方及下方的原料棒及籽晶逐渐降下，由此，在籽晶的上方成长出大的单晶。区熔法中不像直拉单晶制造法(CZ法，Czochralski法)那样使用石英坩埚，所以能够制造氧浓度低的单晶。
[0003]区熔法中多晶硅原料的加热中使用感应加热方式。将高频电流流过感应加热绕组时产生的磁场对硅原料施加时，硅原料中由于电磁感应而涡电流流动，产生基于涡电流的焦耳热。感应加热方式中利用该焦耳热加热硅原料。
[0004]关于利用感应加热绕组加热硅原料的方法，例如专利文献1中记载了，在感应加热绕组的背面侧，设置成如下锥形形状：使以狭缝为中心的20度以上80度以下的区域的形状平坦，在除此以外的区域从中心向外周变厚。
[0005]此外，专利文献2中记载了，在主感应加热绕组和原料及/或单晶之间，在与主绕组的电极(狭缝)相反的一侧设置副感应加热绕组，确认浮区的状态的同时使副感应加热绕组的位置移动，由此，调整能够对位错化的发生造成影响的浮区的状态。
[0006]专利文献3中记载了，在感应加热绕组的上下某一方或两方将基于卤素灯加热器的辅助加热加热器配置成包围原料或单晶。借助辅助加热加热器，能够将原料高效率地加热。但是，基于卤素灯加热器的加热中也对感应加热绕组同时加热，所以有超过流过绕组的冷却水的冷却极限、绕组由于冷却水的沸腾而破裂的可能。
[0007]专利文献1：日本特开2013
‑
168345号公报。
[0008]专利文献2：日本特开2015
‑
218076号公报。
[0009]专利文献3：日本特开2016
‑
141612号公报。
[0010]区熔法中为了提高单晶的成品率而需要原料棒的大口径化。然而，若原料棒的直径变大，则难以均匀地加热原料棒的周向整体，局部地产生原料的融解量增加的部位，由此，原料棒的融解面的周向的高度的不均变大，该不均匀的融解面最终与绕组面接触，因此，不得不中止制造工序。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的在于，提供能够抑制原料棒的融解面的高度不均而稳定地制造单晶的感应加热绕组及使用该感应加热绕组的单晶制造装置及单晶的制造方法。
[0012]为了解决上述问题，本专利技术的感应加热绕组是基于区熔法的单晶的制造中加热原料棒的感应加热绕组，其特征在于，具备圆环状的绕组导体、狭缝、半径方向的台阶，前述圆环状的绕组导体在中央具有开口部，前述狭缝在半径方向上从前述开口部延伸，使前述绕
组导体的一方的端部与另一方的端部分离，前述半径方向的台阶形成于前述绕组导体的上表面，前述绕组导体的前述上表面具有前述台阶被以包围前述开口部的方式设置成俯视时为圆弧状的台阶形成区域、不设置前述台阶的台阶非形成区域，前述台阶非形成区域包括与前述狭缝相邻的狭缝附近区域，前述台阶形成区域是与前述台阶非形成区域相比从前述狭缝离开的区域，前述台阶被设置于前述原料棒的直体部的外周端的附近，被比前述外周端靠半径方向的内侧地设置。
[0013]此外，本专利技术的单晶制造装置是基于区熔法的单晶的制造所使用的单晶制造装置，其特征在于，具备上轴、下轴、感应加热绕组，前述上轴将原料棒能够旋转及能够升降地支承，前述下轴配置于前述上轴的下方，将籽晶能够旋转及能够升降地支承，前述感应加热绕组将前述原料棒加热，前述感应加热绕组具备上述特征。
[0014]进而，此外，本专利技术的单晶的制造方法的特征在于，使用具备上述特征的感应加热绕组，通过区熔法制造单晶。
[0015]根据本专利技术，能够使狭缝附近区域和狭缝远方区域之间的加热量的不均变小，能够将原料棒的外周部的周向整体均匀地加热。因此，能够抑制原料棒的融解面的高度不均来稳定地培养单晶。
[0016]在本专利技术中，优选为，前述原料棒的半径(r0)和前述台阶的半径(r1)的差(Δr＝r0‑
r1)为2mm以上8mm以下。若原料棒和台阶的半径差为2~8mm的范围内，则能够将原料棒的外周部的周向整体均匀地加热。
[0017]在本专利技术中，优选为，前述台阶的高度(h)为0.5mm以上1.5mm以下。若台阶的高度为0.5~1.5mm的范围内，则能够提高台阶形成区域附近的电流密度来导致适当的发热量的增加。
[0018]在本专利技术中，优选为，前述台阶非形成区域为，向前述狭缝的两侧扩展的中心角为45度以上90度以下的大致扇状的区域。该情况下，在前述绕组导体的前述一方的端部侧设置的前述台阶非形成区域的宽度和在前述另一方的端部侧设置的前述台阶非形成区域的宽度可以相同，也可以不同。
[0019]专利技术效果根据本专利技术，提供能够抑制原料棒的融解面的高度不均而稳定地制造单晶的感应加热绕组及使用该感应加热绕组的单晶制造装置及单晶的制造方法。
附图说明
[0020]图1是表示本专利技术的实施方式的单晶制造装置的结构的示意图。
[0021]图2(a)及(b)是表示本专利技术的第1实施方式的感应加热绕组的结构的图，(a)是大致俯视图，(b)是沿(a)的X
‑
X
’
线的大致剖视图。
[0022]图3是说明感应加热绕组内的电流的流动的图。
[0023]图4(a)及(b)是表示利用以往的感应加热绕组加热时的原料棒的发热量分布的仿真结果的图表，(a)表示半径方向的发热量分布，(b)表示周向的发热量分布。
[0024]图5(a)~(e)是说明感应加热绕组的上表面的台阶形状有无与发热量的关系的图。
[0025]图6(a)及(b)是表示利用本实施方式的感应加热绕组加热时的原料棒的发热量分布的仿真结果的图表，(a)表示半径方向的发热量分布，(b)表示周向的发热量分布。
[0026]图7是表示本专利技术的第2实施方式的感应加热绕组的结构的大致俯视图。
具体实施方式
[0027]以下，参照附图，详细地说明本专利技术的优选的实施方式。
[0028]图1是表示本专利技术的实施方式的单晶制造装置的结构的示意图。
[0029]如图1所示，该单晶制造装置1是用于通过区熔法培养硅单晶的装置，具备容纳原料棒2、籽晶3及在籽晶3上成长的硅单晶4的反应炉10、将原料棒2能够旋转及能够升降地支承的上轴11、将籽晶3及硅单晶4能够旋转及能够升降地支承的下轴12、加热原料棒2的下端部的感应加热绕组20、与进行晶体成长而大型化的硅单晶4的锥部4a抵接来支承硅单晶4的重量的单晶重量保持件14、向原料棒2和硅单晶4之间的熔融带5(熔融硅)供给掺杂气体的气体掺杂装置15。
[0030]原料棒2由将甲硅烷、三氯硅烷等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应加热绕组，是基于区熔法的单晶的制造中加热原料棒的感应加热绕组，其特征在于，具备圆环状的绕组导体、狭缝、半径方向的台阶，前述圆环状的绕组导体在中央具有开口部，前述狭缝在半径方向上从前述开口部延伸，使前述绕组导体的一方的端部与另一方的端部分离，前述半径方向的台阶形成于前述绕组导体的上表面，前述绕组导体的前述上表面具有台阶形成区域和台阶非形成区域，在前述台阶形成区域，前述台阶被以包围前述开口部的方式设置成俯视时为圆弧状，在前述台阶非形成区域，不设置前述台阶，前述台阶非形成区域包括与前述狭缝相邻的狭缝附近区域，前述台阶形成区域是与前述台阶非形成区域相比从前述狭缝离开的区域，前述台阶被设置于前述原料棒的直体部的外周端的附近，被比前述外周端靠半径方向的内侧地设置。2.如权利要求1所述的感应加热绕组，其特征在于，前述原料棒的半径与前述台阶的半径的差为2mm以上8mm以下。3.如权利要求1或2所述的感...

【专利技术属性】
技术研发人员：松岛直辉，横山龙介，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：