(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸構造の内管と外管とを備え、該内管と外管の先端面の内管コイル取付部及び外管コイル取付部にＦＺ用高周波誘導加熱コイルを取り付けるようにしたＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置において、
前記外管にねじ込まれた複数本のボルトで前記内管の外周を保持し一方前記内管と外管の先端面に位置する内管コイル取付部及び外管コイル取付部が端面仕上げされていることを特徴とするＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置。
【請求項２】
前記外管の複数本のボルトねじ込み位置が、外管に設けたフランジ近傍であることを特徴とする請求項１記載のＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置。
【請求項３】
先端に略半円径の開口部と外管コイル取付部とが形成された外管内に、先端に略半円形の内管コイル取付部とパイプ取付部とが形成された内管を挿入し、前記開口部に前記内管コイル取付部を嵌合して組合わせるようにしたＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置の製造方法において、
前記内管と外管の組合わせ後に前記内管コイル取付部及び外管コイル取付部の端面仕上げを行なうことを特徴とするＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置の製造方法。
【請求項４】
前記外管にねじ込まれた複数本のボルトで前記内管を保持した状態で前記端面仕上げを行なうことを特徴とする請求項３記載のＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置の製造方法。
【請求項５】
前記内管と外管の後面を固定板で押さえた状態で前記端面仕上げを行なうことを特徴とする請求項３または４記載のＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮遊帯域溶融法（以下ＦＺ法という）に用いるＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置とその製造方法に関し、詳しくは、高周波誘導加熱コイルを用いて原料多結晶を順次帯域溶融しながら単結晶成長を行なう半導体単結晶製造装置において、該加熱コイルに高周波電流を導入するための同軸構造の電流導入装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＺ法による半導体単結晶を製造する装置は、外周囲に囲繞した加熱コイルを用いて原料多結晶を順次帯域溶融しながら単結晶成長を行なうもので、前記加熱コイルに加熱電流を供給するための電流導入装置が使用されている。
【０００３】
図２及び図３に、従来のこの種の電流導入装置を示している。電流導入装置Ａは、同軸構造の内管１と外管２とを備えている。
【０００４】
内管１は、その先端面の略半分に半円形の内管コイル取付部３が突出されている。この内管コイル取付部３にパイプ取付孔４及びコイル取付孔５が形成され、残りの半分のパイプ取付部６にパイプ取付孔７が形成されている。前記内管１の後部の高周波導入部８と前記パイプ取付孔４との間に冷却パイプ９が取り付けられている。また、もう１本の冷却パイプ１０の後端は、前記高周波導入部８に絶縁スペーサ１１を介して取り付けられ、先端は前記パイプ取付孔７に絶縁スペーサ１２を介して挿入されたジョイント１３に取り付けられている。
【０００５】
前記外管２は、その先端の略半分に前記内管コイル取付部３が嵌まる開口部１５が形成され、残りの半分の外管コイル取付部１６にパイプ取付孔１７及びコイル取付孔１８が形成されている。このパイプ取付孔１７に前記ジョイント１３が取付けられている。外管２の後端部にはフランジ２０が形成されている。
【０００６】
図２に示すように、内管１を外管２内に挿入し、内管コイル取付部３を開口部１５に嵌め込む。内管１と外管２との間には、後部に絶縁スペーサ２１を装着すると共に、内管コイル取付部３と開口部１５との間、及びパイプ取付部６と外管コイル取付部１６の内面との間に絶縁スペーサ２２を介在させている。この絶縁スペーサ２２の後端にはシーリング材２３が取り付けられている。
【０００７】
前記内管コイル取付部３の端面と外管コイル取付部１６の端面とは、正確に同一面上にあることが重要である。仮に、両取付部３、１６の端面が不一致であると、ここに取り付けられた加熱コイル３２が変形し、単結晶シリコンの品質に悪影響を及ぼし、また、操業トラブルが多発することになる。
【０００８】
そこで、従来は、内管１と外管２とを組合わせる前に、内管コイル取付部３及び外管コイル取付部１６を端面切削により仕上げ加工を行なった後、両者を組合わせて端面を一致させるようにしている。すなわち、外管２の外管コイル取付部１６の端面仕上げ（孔加工及び切削）を行なった後、外管コイル取付部１６を外管２の本体部に溶接２４し、内管１（内管コイル取付部３に同様の端面仕上げを行なっている）を外管２に挿入して組合わせる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電流導入装置Ａの製造は、上記のように内管１と外管２を組合わせる前に各々に別個に端面仕上げを行なうようにしているので、以下の理由で両者の端面の不一致が生じやすいという問題があった。
【００１０】
すなわち、内管１及び外管２の端面仕上げの加工誤差が生ずる、外管コイル取付部１６と外管２の本体部の組合わせ誤差及び溶接部分２４の歪みにより誤差が生ずる、内管１と外管２の組合わせ誤差が生ずる、等の要因で組立てが完了した時点ですでに端面の不一致が生じていることがしばしばある。
【００１１】
図４は内管コイル取付部３が傾斜した状態を示す図であって、（ｂ）は外管コイル取付部１６に面に対して角度θ1 で傾いた状態、（ｃ）は外管コイル取付部１６に面に対して角度θ2 で傾いた状態を示している。
【００１２】
また、組立て時点では端面の不一致はなくても、炉内の圧力変化や経時変化により内管１が軸方向及び径方向に変位することにより、端面の不一致が生じることもある。
【００１３】
以上のような理由で、内管１と外管２を組合わせた後に、内管１の端面仕上げを行なうようにすれば、組立てによる不一致も、後に発生した不一致も修正ができるため、望ましい方法である。ところがこの方法を行なうと、内管１に端面仕上げ（孔加工及び端面切削）による力が加わり、従来はこの力を支える手段がないため、内管１が変位してしまう。そのため、従来は内管１と外管２を組合わせる前に端面仕上げを完了しておく必要があった。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みなされたものであり、内管と外管を組合わせた後にコイル取付部の端面仕上げを行なうようにして、端面不一致による加熱コイルの変形を防止し、半導体単結晶製造装置の安定操業を可能にしたＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、同軸構造の内管と外管とを備え、該内管と外管の先端面の内管コイル取付部及び外管コイル取付部にＦＺ用高周波誘導加熱コイルを取り付けるようにしたＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置において、
前記外管にねじ込まれた複数本のボルトで前記内管の外周を保持し一方前記内管と外管の先端面に位置する内管コイル取付部及び外管コイル取付部が端面仕上げされていることを特徴とする。
【００１６】
前記外管の複数本のボルトねじ込み位置が、外管に設けたフランジ近傍であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、先端に略半円径の開口部と外管コイル取付部とが形成された外管内に、先端に略半円形の内管コイル取付部とパイプ取付部とが形成された内管を挿入し、前記開口部に前記内管コイル取付部を嵌合して組合わせるようにしたＦＺ用高周波誘導加熱コイルへの高周波電流導入装置の製造方法において、前記内管と外管の組合わせ後に前記内管コイル取付部及び外管コイル取付部の端面仕上げを行なうことを特徴とする。
【００１８】
前記外管にねじ込まれた複数本のボルトで前記内管を保持した状態で、また、前記内管と外管の後面を固定板で押さえた状態で前記端面仕上げを行なう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、図２ないし図４と同一部材または同一機能のものは同一符号で示している。
【００２０】
図１は、本発明の電流導入装置を示している。この装置を製造するために、まず外管２の外管コイル取付部１６の部品加工（端面切削は行なわない）を行なった後、外管コイル取付部１６を外管２の本体部に溶接２４し、内管１を外管２に組合わせる。
【００２１】
内管１の組合わせが完了した後で、内管１と外管２の端面に孔加工及び端面切削等の端面仕上げがなされる。このとき、内管１が変位しないように以下のような手段を設けている。
【００２２】
すなわち、図１において、本発明の電流導入装置Ａは、金属製の内管１と同じく金属製の外管２とを備えている。また、内管１先端部は端部ブロック１０１に溶接されており、前記端部ブロック１０１に前記内管コイル取付部３及びパイプ取付部６が形成されている。
【００２３】
本発明においては、前記外管２にねじ込まれた窒化珪素、アルミナ等の絶縁体からなるボルト３０により内管１を支持するものである。すなわち、等間隔に配置された３本のボルト３０が外管２の外周、好ましくは外管コイル取付部１６の側壁にねじ込まれ、このボルト３０の先端で内管１の先端部、好ましくは端部ブロック１０１の外周を締め付けている。このボルト３０により内管１は動かないように位置保持されているので、端面仕上げを施しても内管１は変位することがなくなる。
【００２４】
なお、端面仕上げの際、図１に示すような固定板３２を、内管１の高周波導入部８及び外管２のフランジ２０の部分に後面より密着させて保持することにより、内管１及び外管２の保持がより確実に行なわれる。固定板３２として、例えば銅板などが用いられるが、端面仕上げの際、内管１及び外管２の保持が充分に行なえる程度の剛性があれば、材質は特に限定されない。
【００２５】
ボルト３０は、外管２の端部の外管コイル取付部１６、及び内管１の端部の端部ブロック１０１等の他の部分に比べて剛性の強い部分に取り付けることが強度上最も好ましい。また、ボルト３０は３本使用すると、内管１の外管２に対する真円度調整も行なえるため好ましいが、２本または任意の複数本でも内管１の位置保持の目的は達成できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の電流導入装置によれば、外管にねじ込まれた複数本のボルトで内管を保持したので、内管と外管が正確に同軸真円に保持され、炉内圧力変化や経時変化による内管の変位が防止できるため、加熱コイルの変形が防止され、単結晶シリコンの品質向上が可能となると共に、操業トラブル低減により安定した単結晶シリコンの製造が可能となる。
【００２７】
また、本発明の電流導入装置の製造方法によれば、内管と外管の組合わせ後に内管コイル取付部及び外管コイル取付部の端面仕上げを行なうようにしたので、内管及び外管の加工誤差、両者の組合わせ誤差、溶接歪みによる誤差等により端面の不一致が生じていても、後で修正ができるため、高精度の電流導入装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電流導入装置の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】  従来の電流導入装置の縦断側面図である。
【図３】  従来の電流導入装置の分解斜視図である。
【図４】  従来のコイル取付部分の不一致を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）は（ａ）の上面図である。
【符号の説明】
１    内管
２    外管
３    内管コイル取付部
６    パイプ取付部
１５  開口部
１６  外管コイル取付部
３０  ボルト
３２  固定板
【図１】
0003838470.tif 000002
【図２】
0003838470.tif 000003
【図３】
0003838470.tif 000004
【図４】
0003838470.tif 000005