JP2020518542A - 坩堝およびバリアを含む結晶引上げシステムならびに結晶引上げ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、概して、半導体材料またはソーラー材料(又はソーラー・マテリアル(solar material))のインゴットを溶融物(又はメルト(melt))から形成するための単結晶引上げシステム(monocrystalline pulling systems)に関し、より具体的には、坩堝と、溶融物での移動(又は運動又はムーブメント(movement))を制限するバリアとを含むシステムおよび方法に関する。
チョクラルスキー(Czochralski)(CZ)法によって成長するシリコン単結晶の製造において、シリコン溶融物を形成するための結晶引上げ装置(又はクリスタル・プリング・デバイス(crystal pulling device))の坩堝(例えば、石英の坩堝)内で多結晶シリコンを溶融させる。プラー(puller)によって、この溶融物に種結晶を降下させて、この溶融物から種結晶をゆっくり引き上げ、この種結晶上で溶融物を固化させて、インゴットを形成する。連続CZ法では、多結晶シリコンを溶融物に添加し、その一方で、種結晶をその溶融物から引上げる。多結晶シリコンの添加は、溶融物の温度に影響を与えてよく、そして、溶融物の表面に沿って撹乱(又はディスターバンス(disturbances))を発生させてよい。しかし、高品質の単結晶を製造するためには、インゴットに直接に隣接する溶融物の表面の温度および安定性は、実質的に一定(又はコンスタント(constant))に維持されなければならない。加えて、インゴットに直接に隣接する溶融物は、固体フィードストック(又は固形フィードストック)が存在しない状態を維持しなければならない。また、溶融物の特徴(又は特性又はキャラクテリスティク(characteristics))(例えば、酸素含量(又は酸素含有量又はオキシジェン・コンテント(oxygen content))は、厳密に制御されなければならない。
1つの態様によると、溶融物からインゴットを形成するためのシステムであり、当該システムは、溶融物を受容するためのキャビティを規定する第1坩堝と、このキャビティにおける第2坩堝とを含む。第2坩堝は、外側ゾーンを内側ゾーンと分離する。第2坩堝は、第2坩堝を通る通路を含み、それにより、外側ゾーン内に位置(又は配置)された溶融物が内側ゾーンに移動(又は運動)することが可能となる。内側ゾーンは、インゴットの成長エリアを規定する。また、当該システムは、バリアを含み、かかるバリアは、外側ゾーン内に位置(又は配置)され、それにより、外側ゾーンを通る溶融物の移動(又は運動)を制限する。バリアは、部材(複数)(members)を含み、かかる部材は、溶融物フロー(又は溶融フロー又はメルト・フロー(melt flow))のためのラビリンス(labyrinth)を規定するために配置されるものである。
図1を参照すると、結晶引上げシステムが概略的に示され、この結晶引上げシステムは、概して、符号100で示される。結晶引上げシステム100は、チョクラルスキー(Czochralski)法によって、インゴットを製造するために使用されてよい。
Claims (22)
- 溶融物からインゴットを形成するためのシステムであって、当該システムは、
前記溶融物を受容するためのキャビティを規定する第1坩堝と、
前記キャビティにおける第2坩堝であって、第2坩堝は、外側ゾーンを内側ゾーンと分離し、第2坩堝を通る通路を第2坩堝が含み、前記外側ゾーン内に位置する溶融物の前記内側ゾーンへの移動が可能となっており、前記内側ゾーンがインゴットのための成長エリアを規定する、第2坩堝と、
前記外側ゾーンを通る溶融物の移動を制限するための前記外側ゾーン内に位置されたバリアであって、溶融物フローのためのラビリンスを規定するために配置されている部材を含む、バリアと
を含む、システム。 - 前記キャビティに固体フィードストック材を送達するためのフィーダー・システムをさらに含み、前記固体フィードストック材の溶融物として、前記溶融物が前記バリアを通って移動するように、前記部材が、前記外側ゾーンに及ぶように、第1坩堝から第2坩堝まで実質的に延在している、請求項1に記載のシステム。
- 前記固体フィードストック材が、溶融する前に、前記部材と接触するように、前記部材が浮いている、請求項2に記載のシステム。
- 前記溶融物のコンタミネーションを抑制するために、前記部材が石英を含む、請求項1に記載のシステム。
- 第1坩堝および第2坩堝が石英を含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記外側ゾーンに延在するバリア・リングをさらに含み、該バリア・リングが前記バリアの周囲にあり、該バリア・リングは、前記溶融物が通って流れるための第2通路を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記バリア・リングが石英を含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記部材が、直方体形、円錐形、円筒形、球形、プリズム形およびピラミッド形の形状の少なくとも1つを有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記部材が不規則である、請求項1に記載のシステム。
- 前記バリアが、溶融物ラインまで延在している、請求項1に記載のシステム。
- 溶融物からインゴットを形成するためのシステムであって、当該システムは、
前記溶融物を受容するためのキャビティを規定する坩堝と、
前記坩堝に結合された堰であって、該堰の外側から該堰の内側への前記溶融物の移動を制限するために前記キャビティにおいて位置付けられていて、前記坩堝および前記堰が外側ゾーンおよび内側ゾーンを形成し、前記堰が通路を含み、前記外側ゾーン内に位置された溶融物の前記内側ゾーンへの移動が可能になっている、堰と、
前記外側ゾーン内において、前記外側ゾーンを通る前記溶融物の移動を制限するためのバリアであって、溶融物フローのためのギャップのラビリンスを規定するために配置されている部材を含む、バリアと
を含む、システム。 - 前記部材が石英を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記部材が、前記外側ゾーン内で自由に移動する、請求項11に記載のシステム。
- 前記外側ゾーンに及ぶように坩堝のサイドウォールから前記堰まで前記バリアが延在している、請求項11に記載のシステム。
- 前記部材が、直方体形、円錐形、円筒形、球形、プリズム形およびピラミッド形の形状の少なくとも1つを有する、請求項11に記載のシステム。
- バリア・リングをさらに含み、該バリア・リングは前記堰の周囲に延在していて、該バリア・リングが石英を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記バリア・リングが、前記堰および前記坩堝に結合されている、請求項16に記載のシステム。
- 結晶引上げシステムにおいて溶融物から結晶インゴットを引上げるための方法であって、前記システムは、キャビティを規定する坩堝を含み、当該方法は、
前記キャビティ内に第1バリアを配置することであって、第1バリアの外側の位置から第1バリアの内側の位置への前記溶融物の移動を制限することと、
第1バリアと前記坩堝との間の前記キャビティ内に第2バリアを配置することであって、前記溶融物が通って流れるためのギャップのラビリンスを第2バリアが規定することと、
前記キャビティにフィードストック材を配置することと、
前記溶融物を形成するために第2バリアの上側で前記フィードストック材を溶融させることであって、前記溶融物が第2バリアの前記ギャップを通して移動することと
を含む、方法。 - 第1バリアと前記坩堝との間の前記キャビティ内に第2バリアを配置することには、前記キャビティ内に部材を配置することが含まれ、前記部材同士間のギャップのラビリンスを前記部材が規定する、請求項18に記載の方法。
- 前記フィードストック材を溶融させつつ、前記部材を前記キャビティに配置させることをさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 第1バリアと前記坩堝との間の前記キャビティ内に前記部材を配置させることには、前記キャビティ内において第1バリアと前記坩堝との間に規定された外側ゾーンに及ぶように前記部材を配置させることが含まれる、請求項19に記載の方法。
- 前記溶融物の溶融物ラインまで第2バリアが延在するように前記部材を配置させることをさらに含む、請求項19に記載の方法。
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