感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置的制作方法

本发明涉及一种用于通过fz法(floating zone法：区熔法)制造单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。

背景技术：

1、作为单晶硅的制造方法已知有fz法。fz法是如下方法：对包含多晶硅的原料棒的一部分进行加热而生成熔融区，通过使分别位于熔融区的上方及下方的原料棒及晶种缓慢下降，而使较大的单晶在晶种的上方生长。在fz法中，不像cz法(czochralski法：直拉单晶制造法)那样使用石英坩埚，因此能够制造氧浓度低的单晶。

2、在fz法中，在加热多晶硅原料时使用感应加热方式。使高频电流流过感应加热线圈时产生的磁场施加于硅原料时，在硅原料中，因电磁感应而流过涡电流，从而产生基于涡电流的焦耳热。在感应加热方式中，利用该焦耳热来对硅原料进行加热。

3、关于感应加热线圈，例如在专利文献1中，记载有为了减小单晶的电阻变动，在感应加热线圈的单晶侧的正面的局部设置槽而使单晶侧的加热分布均匀的方法。并且，在专利文献2中，公开有将绝缘构件可动地插入到感应加热线圈的狭缝的方法。作为狭缝的截面形状，可以举出垂直型、倾斜型、曲柄型等。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特许第2914077号公报

7、专利文献2：日本特开2012-232859号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、在fz法中，为了提高单晶的成品率，要求原料棒的大口径化。然而，若原料棒的直径变大，则难以均匀地对原料棒的周向整体进行加热，原料的熔解量会局部增加，由此原料棒的熔解面的周向的高度偏差变大。由于该不均匀的熔解面最终与线圈面接触，不得不终止制造工序。

3、因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。

4、用于解决技术问题的方案

5、为了解决上述问题，基于本发明的感应加热线圈用于通过fz法制造单晶，所述感应加热线圈的特征在于，具备：环状的线圈主体，其在中央具有开口部，并且具有通过从所述开口部沿大致半径方向延伸的狭缝而相互分离的第1端部及第2端部，所述狭缝是以所述第1端部的上表面侧的角部呈锐角且所述第2端部的所述上表面侧的角部呈钝角的方式，将所述线圈主体从所述上表面侧朝向下表面侧沿斜方向切割的倾斜狭缝，所述线圈主体的上表面具有上层面和下层面，所述下层面设置于所述第1端部侧的狭缝附近区域，所述上层面设置于除了所述下层面的形成区域以外的区域。

6、在感应加热线圈的狭缝倾斜地形成的情况下，夹着狭缝的一侧的角部呈锐角，另一侧的角部呈钝角，因此电流容易集中于锐角的角部，狭缝附近区域的发热量变得非常多。但是，在降低设置有锐角角部的第1端部侧的上表面的高度的情况下，能够减小因电流集中于狭缝附近所引起的熔解面的周向的发热分布的偏差。因此，能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶。

7、所述上层面与所述下层面的高度差优选为2mm以上。在这种情况下，所述下层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚优选比所述上层面的形成区域中的所述线圈主体的壁厚薄。能够发挥通过在线圈主体的上表面设置高低差而得到的效果，并且能够减小因电流集中于狭缝附近而引起的周向的发热分布的偏差。

8、所述上层面的形成区域优选包括所述第2端部侧的狭缝附近区域。由此，能够减小夹着狭缝的左右的加热分布差而减小周向的发热分布的偏差。

9、在将从所述开口部的中心沿大致半径方向延伸的所述狭缝的中心线的朝向设为0°时，所述下层面优选至少设置于0°～30°的区域。在这种情况下，所述下层面优选设置于0°～90°的区域，所述上层面优选至少设置于180°～360°的区域。并且，所述下层面可以设置于0°～180°的区域，所述上层面可以设置于180°～360°的区域。由此，能够抑制周向的加热分布差而减小原料棒的熔解面的周向的高度偏差。

10、并且，基于本发明的单晶制造装置为用于通过fz法制造单晶的单晶制造装置，所述单晶制造装置的特征在于，具备：上轴，将原料棒支承为可旋转及可升降；下轴，配置于所述上轴的下方，将晶种支承为可旋转及可升降；及上述本发明的感应加热线圈，对所述原料棒进行加热。

11、根据本发明，能够提供一种能够抑制原料棒的熔解面的周向的高度偏差而稳定地培育单晶的单晶制造装置。

12、发明效果

13、根据本发明，能够提供一种能够抑制原料棒的熔解面的周向的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶的制造方法及装置。

技术特征：

1.一种感应加热线圈，其用于通过fz法制造单晶，所述感应加热线圈的特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，

3.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，

4.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，

5.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其中，

6.根据权利要求5所述的感应加热线圈，其中，

7.根据权利要求5所述的感应加热线圈，其中，

8.一种单晶制造装置，其用于通过fz法制造单晶，所述单晶制造装置的特征在于，具备：

技术总结本发明提供一种能够抑制原料棒的熔解面的高度偏差而稳定地培育单晶的感应加热线圈及使用该感应加热线圈的单晶制造装置。感应加热线圈(20)具备环状的线圈主体(21)，该线圈主体(21)在中央具有开口部(22)，并且具有通过从开口部(22)沿大致半径方向延伸的狭缝(23)而相互分离的第1端部(21e<subgt;1</subgt;)及第2端部(21e<subgt;2</subgt;)。狭缝(23)是以第1端部(21e<subgt;1</subgt;)的上表面(21a)侧的角部呈锐角且第2端部(21e<subgt;2</subgt;)的上表面(21a)侧的角部呈钝角的方式，将线圈主体(21)从上表面(21a)侧朝向下表面(21b)侧沿斜方向切割的倾斜狭缝。线圈主体(21)的上表面(21a)具有下层面(21a<subgt;1</subgt;)和上层面(21a<subgt;2</subgt;)，下层面(21a<subgt;1</subgt;)至少设置于第1端部(21e<subgt;1</subgt;)侧的狭缝附近区域，上层面(21a<subgt;2</subgt;)设置于除了下层面(21a<subgt;1</subgt;)的形成区域以外的区域。技术研发人员：杉田圭谦,下村库一,上田亮辅受保护的技术使用者：胜高股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1