JP2010504905A - 結晶シリコン基板を製造するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
(関連出願)
本願は、2006年9月28日に出願された米国仮特許出願60/827,246号に基づく優先権を主張している。
シリコンは、溶融室内で溶融され且つ成長トレイ内へ流し込まれ、当該成長トレイ内に、ある深さの液体シリコンのメルトプールを形成する。熱は、メルトプールから溶融室の下流に配置されているチムニーすなわち煙突を介して上方へ流されることによって受動的に除去される。熱は、熱損失がチムニーを介して起こっている間シリコンを液体相に維持するために、成長トレイに同時に適用される。テンプレート(型板)の一端は、熱損失が起ってシリコンが“凍結”(すなわち、凝固)し始め且つテンプレートに付着し始めた位置でメルトプールと接触状態に配置される。テンプレートはメルトプールから引き出され、それによって、シリコン好ましくは結晶シリコンの連続リボンが形成される。
11 溶融室、
12 注入坩堝サセプタ、
13 注入坩堝、
14 絶縁層、
15 電気誘導加熱コイル、
16 蓋、
17 開口部、
18 成長プレート、
19 成長トレイサセプタ、
20 上方絶縁層、
21 下方絶縁層、
22 底部絶縁層、
23 誘導加熱コイル、
25 フォーク形状の層、
26 出口、
26a バッフル、
27 成長トレイ、
28 窪み、
29 畝状突出部、
30 チムニー、
31 絞り板、
33 メルトプール、
34 ガス注入器、
40 リボンテンプレート、
40a 接触点、
40b シリコン結晶リボン、
50 炉、
51 真空/圧力容器、
52 水冷壁、
53 リボン出口穴、
54 冷却機構、
55 引き出し機構、
Claims (21)
- 供給材料を含む連続的なリボンを製造するための装置であり、
前記供給材料を溶融させる溶融室であって、出口を備えた溶融室と、
当該溶融室の前記出口から、溶融された供給材料を受け取るように配置された成長トレイと、
当該成長トレイから離隔されているが熱的に連通しており且つ前記溶融室内の前記出口の下流に配置された冷却手段であって、前記成長トレイ内の前記溶融せしめられた供給材料から放射される熱の量を調節するようになされた調節可能な手段と、を含んでいる装置。 - 請求項1に記載の装置であり、
前記溶融室の前記出口内に配置され且つ溶融した供給材料のみを前記出口を介して前記成長トレイ内へ流入させ且つ固体は前記溶融室内に残すようになされたバッフルを備えていることを特徴とする装置。 - 請求項2に記載の装置であり、
前記冷却手段が、前記溶融室の出口の下流において前記成長プレート上に配置されており且つ前記成長トレイ内の前記溶融した供給材料からの熱を通過させて放射させるようになされたチムニーを備えており、
前記調節可能な手段が、好ましくは前記チムニー内に枢動可能に取り付けられ且つ当該チムニーを通る熱の通路の面積を制御するように動くことができる少なくとも1つの絞り板を備えていることを特徴とする装置。 - 請求項3に記載の装置であり、
前記溶融室の前記出口の下方に配置されている前記成長トレイに設けられた窪みであって、溶融された供給材料の跳ね落ち深さを浅くし且つ前記溶融された供給材料が前記出口の中を通り且つ前記成長トレイ内へ流れ込むときに、当該溶融された供給材料の波立ちの形成を制限するようになされた窪みを含んでいることを特徴とする装置。 - 請求項4に記載の装置であり、
前記窪みの下流に配置されており且つ前記成長トレイ内の溶融された供給材料内での波の進行を制限するようになされた畝状突出部を前記成長トレイ内に含んでいることを特徴とする装置。 - 請求項1に記載の装置であり、
前記成長トレイが支持されている成長トレイサセプタと、
前記連続するリボンの成長中に、前記供給材料を液体相に維持するために、前記成長トレイサセプタを介して前記成長トレイに誘導熱を供給するための電気加熱手段と、を含んでいることを特徴とする装置。 - 請求項6に記載の装置であり、
前記注入坩堝と前記バッフルとが支持されている注入坩堝サセプタと、
供給材料をその溶融点の若干下方に維持し且つ必要に応じて溶融速度を制御するように熱入力を調整するために、前記注入坩堝サセプタを介して前記注入坩堝に誘導熱を供給するための電気加熱手段と、を含んでいることを特徴とする装置。 - 供給材料の連続するリボンを製造する方法であり、
前記供給材料を、溶融室内で溶融させるステップと、
前記溶融された供給材料を、前記溶融室から成長トレイ内へ流入させ且つ当該成長トレイ内に深さの浅いメルトプールを形成させるステップと、
前記メルトプールからの熱の損失を、前記溶融室の下流に配置されているチムニーを介する上方への前記メルトプールからの熱の放射によって可能にするステップと、
前記メルトプールが前記熱の損失を受けた位置に前記メルトプールと接触しているテンプレートを配置し、それによって、前記熱の損失を受けた位置で、前記テンプレートが前記溶融された供給材料に取り付けられるようにするステップと、
前記テンプレートを前記メルトプールから引き出して前記リボンを製造するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であり、
前記テンプレートが、前記メルトプールの表面に対して約1°〜約15°の角度で、前記メルトプールから引き出されるようにしたことを特徴とする方法。 - 請求項9に記載の方法であり、
前記リボンの製造中に、前記メルトプール内の前記供給材料をその液体相に保つために、前記成長トレイへ熱を供給するステップを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法であり、
前記チムニーを通る流れを調節することによって、前記メルトプールからの前記熱の損失を調節するステップを更に含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であり、
前記熱の損失が、前記チムニーを介する熱の流れの面積を増大させ又は減少させるために、前記チムニー内で少なくとも1つの絞り板を動かすことによって調整されることを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法であり、
前記チムニーが、当該チムニー内の流れの領域を横切るように並置された第一及び第二の絞り板を備えており、前記第一の絞り板は、前記第二の絞り板よりも、前記テンプレートと前記メルトプールとの間の前記接触点により近く、
前記第一の絞り板が最初に開かれると、これに続いて前記第二の絞り板を開いて、前記リボンの成長を開始させるステップを更に含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であり、
前記メルトプールの上方から出て行く気体状で且つ小さい粒子不純物を取り除くために、流動ガスによって前記メルトプールの表面を洗い流すステップを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項14に記載の方法であり、
前記気体がアルゴン及び窒素からなることを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の方法であり、
溶融物の表面特性を変えるために、前記気体の組成を調整するステップを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であり、
テンプレートが、炭素を基材とする材料のシートによって構成されていることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記供給材料が半導体材料を含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であり、
前記供給材料がシリコンを含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であり、
前記供給材料が半導体材料を含んでいることを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であり、
前記供給材料がシリコンを含んでいることを特徴とする方法。
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