JPH0710681A - 浮融帯装置用サセプタ - Google Patents

浮融帯装置用サセプタ

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JPH0710681A
JPH0710681A JP6097114A JP9711494A JPH0710681A JP H0710681 A JPH0710681 A JP H0710681A JP 6097114 A JP6097114 A JP 6097114A JP 9711494 A JP9711494 A JP 9711494A JP H0710681 A JPH0710681 A JP H0710681A
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JP
Japan
Prior art keywords
silicon
induction coil
susceptor
coil heater
silicon material
Prior art date
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Ceased
Application number
JP6097114A
Other languages
English (en)
Inventor
Joaquin Enrique Luna
エンリック ルナ ジョアクイン
Scott Allen Wheelock
アレン ホイーロック スコット
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Hemlock Semiconductor Operations LLC
Original Assignee
Hemlock Semiconductor Corp
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Publication date
Application filed by Hemlock Semiconductor Corp filed Critical Hemlock Semiconductor Corp
Publication of JPH0710681A publication Critical patent/JPH0710681A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B13/00Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16Heating of the molten zone
    • C30B13/20Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ケイ素の浮融帯処理装置の提供。 【構成】本発明は、ケイ素素材を浮融帯処理する浮融帯
装置用サセプタであり、該サセプタは円筒形であって、
該サセプタをケイ素素材の自由端の回りに配置してケイ
素素材の自由端を加熱して、該自由端とRF誘導コイル
・ヒータとの誘導結合を容易にさせる。本発明の望まし
い実施態様におけるサセプタはタンタル製である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケイ素素材を浮融帯処
理する浮融帯装置用サセプタに関するものである。該サ
セプタ(susceptor)は、円筒形のものであっ
てケイ素素材の自由端の回りに配置されて、該ケイ素素
材の自由端を加熱してRF誘導コイル・ヒータとの誘導
結合を容易にさせるものである。本発明の望ましい実施
態様におけるサセプタはタンタルから作製される。
【0002】
【従来の技術】ケイ素を浮融帯処理する装置は技術的に
既知であって、英国特許−A第1,081,827号お
よび米国特許−A第4,045,181号に記載されて
いる。Hwangらは、1993年9月9日付け同時係
属ドイツ出願P第43 30598.9号は、塊状ケイ
素の汚染物質分析法を記載し、塊状ケイ素を浮融帯処理
して汚染物質を単結晶ケイ素の大部分に分配させてい
る。さらにケラーらKeller et al.,Pr
eparation and Properties
of Solid State Materials:
Floating−Zone Silicon,vo
l.5,Marcel Dekker,Inc.New
York,NY,1981)によって装置および方法
が広範囲に記載されている。
【0003】ケイ素を浮融帯処理する標準の方法は、無
線周波(RF)誘導コイル・ヒータを用いて、ケイ素素
材の横断面全体に溶融帯を生成させる。この溶融帯は、
次にケイ素素材の長さ方向に沿って移動されて、ケイ素
素材の精製とケイ素単結晶の作製をする。
【0004】RF誘導コイル・ヒータとケイ素素材とを
結合させるのに必要なRFエネルギーの量はケイ素素材
の比抵抗に反比例することが知られている。従って、半
導体グレードのケイ素のような比較的純粋なケイ素は室
温で高比抵抗を有するから、ケイ素素材の誘導加熱を開
始するのは困難である。この問題を解消するために、浮
融帯装置は典型的にケイ素素材よりも容易にRF誘導コ
イル・ヒータと結合するサセプタを有して、ケイ素素子
へ放射熱を与えてその比抵抗を低下させる。これらのサ
セプタは典型的に固体カーボン又は黒鉛材であって、そ
れらをケイ素素材に近接して配置させるが、ケイ素素材
の自由端を囲まないようにする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はケイ素の浮融帯処理装置の提供にある。この装置は、
ケイ素素材の自由端の回りに配置して該ケイ素素材の自
由端の予熱と、該素材とRF誘導コイル・ヒータとの誘
導結合を容易にさせることができる円筒形サセプタから
成る。本発明の円筒形サセプタはケイ素素材の自由端を
より均一にかつ効果的に加熱する。前記Hwangらの
記載した形状が不規則なケイ素素材の予熱に特に有効で
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明により、RF誘導
コイル・ヒータ、該RF誘導コイル・ヒータの上および
下に鉛直に整列されたケイ素素材の自由端を保持する素
材ホルダーおよびケイ素の種結晶を保持する種結晶ホル
ダー、ケイ素素材の自由端をRF誘導コイル・ヒータに
近接させケイ素素材の自由端を融解させて融解帯を形成
させるべくRF誘導コイル・ヒータに対して素材ホルダ
ーを位置決めする手段、ケイ素種結晶が融解帯と接触し
て合体するようにRF誘導コイル・ヒータに対して種結
晶ホルダーを位置決めする手段、および融解帯がケイ素
素材の長さ方向に沿って移動するようにケイ素素材に対
するRF誘導コイル・ヒータの相対位置を変える手段を
有するケイ素素材を処理する浮融帯装置に、ケイ素素材
の自由端の回りに位置決めできる円筒形サセプタを使用
することを特徴とするケイ素素材を処理する浮融帯装置
が提供される。
【0007】
【実施例】図1に本発明のサセプタから成るフロート・
ゾーン(浮融帯)装置の構成要素を示す。浮融帯装置
は、浮融帯法を真空又はアルゴンのような不活性雰囲気
下で実施できるように本質的にシールされるハウジング
1から成る。浮融帯装置をアルゴンでパージするとき
に、浮融帯法を実施する間アルゴン・パージ下に維持す
ることが望ましい。ハウジング1内には素材ホルダー2
が配置されている。素材ホルダー2はケイ素素材を保持
する下端部と位置決めロッド3に連結された上端部を有
する。位置決めロッドはハウジング11の上壁を貫通し
て、素材ホルダー2をハウジング内に鉛直に配置させ
る。ハウジング1の内側の位置決めロッド3の端部は、
位置決めロッド3および装着素材ホルダー2を回転させ
る通常の手段へ連結される。素材ホルダー2の下端部は
ケイ素片を保持する普通の設計のもの、例えばチャック
にすることができる。
【0008】ケイ素素材4は素材ホルダー2に固定され
る。種結晶ホルダー5はハウジング1内の素材ホルダー
2の下に鉛直に整列される。種結晶ホルダー5はケイ素
の種結晶を保持する上端部と、ハウジング1の下壁を貫
通する位置決めロッド6に連結された下端部を有する。
種結晶ホルダー5の鉛直位置は、位置決めロッド6によ
ってハウジング1内で調整してケイ素の結晶をケイ素素
材4の自由端に形成される溶融率と接触させることがで
きる。さらに、位置決めロッド6は種結晶ホルダー5に
配置された種結晶を回転させる通常の手段によって回転
させることができる。素材ホルダーと種結晶ホルダーの
位置は、必要ならば逆にすることができる。しかしなが
ら、浮融帯装置の望ましい構造は図1に示した素材ホル
ダーが種結晶の上に配置されるものである。ケイ素素材
4は技術的に既知の従来のサイズおよび形状にすること
ができるが、本発明は、特にチヤンク(Chunks,
塊)のような不規則な形状のケイ素素材を浮融帯処理す
るのに有用である。
【0009】ハウジング1にはRF誘導コイル・ヒータ
7が配置される。RF誘導コイル・ヒータ7は位置決め
ロッド8によってハウジング1内に配置されて適当な電
源へ接続される。図1は可動のRF誘導コイル・ヒータ
を示すが、RF誘導コイル・ヒータ7はハウジング1内
に固定して、ケイ素素材の長さ方向に沿って溶融ゾーン
を通過させるコイルに関してケイ素素材4を移動させる
ことができることがわかる。RF誘導コイル・ヒータ7
の設計は本発明に重要ではなく、既知の設計にすること
ができる。しかしながら、RF誘導コイル・ヒータ7は
浮融帯にされるケイ素素材の直径より大きい内径を有し
て円筒形サセプタの位置決めおよび除去を容易にさせる
ことが望ましい。
【0010】ハウジング1内には円筒形サセプタ9も配
置されている。ハウジング1内の円筒形サセプタ9の位
置は位置決めロッド10によって調節、維持される。
【0011】本発明における円筒形サセプタの機能は、
浮融帯装置において帯域溶融されるケイ素素材の予熱器
の役目をすることである。ケイ素、特に半導体グレード
のケイ素のような高純度ケイ素は、典型的な環境温度に
おいてケイ素へのRF誘導結合を困難にする高比抵抗を
有する。しかしながら、ケイ素が500℃以上の温度に
加熱されると、ケイ素の比抵抗が下がってRF誘導結合
が容易になる。ケイ素を予熱する場合、700℃〜10
00℃の範囲内の温度に予熱するのが望ましい。 円筒
形サセプタは、本発明のRF誘導コイル・ヒータとのR
F誘導結合によって加熱される。従って、本発明におい
て有効にさせるには、円筒形サセプタは帯域溶融される
ケイ素素材よりも低い比抵抗をもった材料から作らなけ
ればならない。また、円筒形サセプタはケイ素素材を余
り汚染させない材料から作ることが望ましい。円筒形サ
セプタの構成材料はカーボン、黒鉛、炭化ケイ素コーテ
ッド黒鉛又は炭化ケイ素コーテッド・カーボン、モリブ
デン、タングステンおよびタンタルから選択することが
望ましく、それらの中でタンタルが最適である。
【0012】用語「円筒形」は、サセプタが一般に丸い
又は卵形の横断面を有し、サセプタの長さ全体に通る穴
を有することを意味する。円筒形サセプタの一実施態様
の例を図2に示す。円筒形サセプタの穴は、円筒形サセ
プタをケイ素素子の自由端部の回りに配置させるのに十
分大きくしなければならない。従って、穴の正確な大き
さは回りに円筒形サセプタを配置するケイ素素材の直径
に左右される。円筒形サセプタの最適の壁厚は構成材料
に依存する。一般に、円筒形サセプタをタンタルで作る
場合、0.3〜5mmの壁厚が有用と考えられる。より
薄い壁厚は円筒形サセプタをもろくして、こわれやすく
する、一方より厚い壁厚は大きい結合エネルギーを要
し、利点がない。
【0013】図1を参照して、浮融帯装置に本発明の円
筒形サセプタを用いる方法の例を説明する。図1におい
て、RF誘導コイル・ヒータ7はケイ素素材4の自由端
の少し上に配置される。次に円筒形サセプタ9をケイ素
素材4の自由端の回り配置される。RF誘導コイル・ヒ
ータ7は円筒形サセプタ9に十分近接させて、円筒形サ
セプタ9のRF誘導加熱をさせる。円筒形サセプタ9を
加熱してケイ素素材4へ熱を放射させる通常の手段によ
ってRF誘導コイル・ヒータ7へエネルギーを印加す
る。ケイ素素材4の自由端に溶融液が生成したとき、電
源を直ちにRF誘導コイル・ヒータ7から解放し、円筒
形サセプタ9を迅速に下げてケイ素素材4から回転して
離なす。次にRF誘導コイル・ヒータへ再び電源を印加
して、浮融帯装置を操作する通常の方法でケイ素素材4
の帯域溶融をする。優れたサセプタからなるこの浮融帯
装置は、半導体グレードのケイ素の浮融帯精製および多
結晶半導体グレードのケイ素の半導体グレード単結晶ケ
イ素への浮融帯転化に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のサセプタから成る浮融帯装置の選択
した構成要素を示す。
【図2】 本発明の丸い横断面を有するサセプタの望ま
しい実施態様を示す。
【符号の説明】
1 ハウジング 2 素材ホルダー 3 位置決めロッド 4 ケイ素素材 5 種結晶ホルダー 6 位置決めロッド 7 RF誘導コイル・ヒータ 8 位置決めロッド 9 円筒形サセプタ 10 位置決めロッド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】RF誘導コイル・ヒータ、該RF誘導コイ
    ル・ヒータの上および下に鉛直に整列されたケイ素素材
    の自由端を保持する素材ホルダーおよびケイ素の種結晶
    を保持する種結晶ホルダー、ケイ素素材の自由端をRF
    誘導コイル・ヒータに近接させケイ素素材の自由端を融
    解させて融解帯を形成させるべくRF誘導コイル・ヒー
    タに対して素材ホルダーを位置決めする手段、ケイ素種
    結晶が融解帯と接触して合体するようにRF誘導コイル
    ・ヒータに対して種結晶ホルダーを位置決めする手段、
    および融解帯がケイ素素材の長さ方向に沿って移動する
    ようにケイ素素材に対するRF誘導コイル・ヒータの相
    対位置を変える手段を有するケイ素素材を処理する浮融
    帯装置に、ケイ素素材の自由端の回りに位置決めできる
    円筒形サセプタを使用することを特徴とするケイ素素材
    を処理する浮融帯装置。
  2. 【請求項2】円筒形サセプタが、炭素、黒鉛、炭化ケイ
    素コーテッド炭素又は黒鉛、モリブテン、タングステン
    およびタンタルから選択した材料で作られることを特徴
    とする請求項1の浮融帯装置。
  3. 【請求項3】円筒形サセプタがタンタルで作られること
    を特徴とする請求項2の浮融帯装置。
  4. 【請求項4】円筒形サセプタがタンタルで作られ、0.
    3〜5mmの範囲内の壁厚を有することを特徴とする請
    求項1の浮融帯装置。
  5. 【請求項5】不規則な形状の半導体グレードのケイ素素
    材の自由端の回りに壁厚が0.3〜0.5mmの円筒形
    タンタル製サセプタを配置し、RF誘導コイル・ヒータ
    へのRF誘導結合によって該円筒形サセプタを加熱する
    ことによって、ケイ素素材へのRF誘導コイル・ヒータ
    の結合を容易にさせることを特徴とする浮融帯装置にお
    ける不規則形状の半導体グレードケイ素素材の浮融帯処
    理法。
JP6097114A 1993-05-11 1994-05-11 浮融帯装置用サセプタ Ceased JPH0710681A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US060767 1993-05-11
US08/060,767 US6251182B1 (en) 1993-05-11 1993-05-11 Susceptor for float-zone apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0710681A true JPH0710681A (ja) 1995-01-13

Family

ID=22031618

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6097114A Ceased JPH0710681A (ja) 1993-05-11 1994-05-11 浮融帯装置用サセプタ

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JP (1) JPH0710681A (ja)
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