JP2012066969A - Method and apparatus for venting gas between crucible and susceptor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、包括的には、るつぼ及びるつぼサスセプタ、並びに前記るつぼ及びるつぼサスセプタを作製する方法に関し、より詳細には、炉内でシリコンを溶融するために使用されるようなるつぼ及びサスセプタに関する。 The present invention relates generally to crucibles and crucible susceptors, and methods of making such crucibles and crucible susceptors, and more particularly to crucibles and susceptors that are to be used to melt silicon in a furnace.
単結晶材料を作製するにはいくつかの方法がある。1つのそのような方法であるチョクラルスキー(CZ)法が、集積回路及び太陽電池等の半導体用途の単結晶材料を製造するように広く適合されてきた。CZ法では、溶融シリコンが容器内に収容され、単結晶種結晶のチップが溶融シリコンに浸漬される。種結晶は、回転されながら溶融物からゆっくりと引き上げられる。その結果、溶融したシリコンが、種結晶の周りに単結晶シリコンインゴットを形成する。 There are several ways to make a single crystal material. One such method, the Czochralski (CZ) method, has been widely adapted to produce single crystal materials for semiconductor applications such as integrated circuits and solar cells. In the CZ method, molten silicon is accommodated in a container, and a single crystal seed crystal chip is immersed in the molten silicon. The seed crystal is slowly pulled up from the melt while being rotated. As a result, the molten silicon forms a single crystal silicon ingot around the seed crystal.
CZ法においては、石英ガラスるつぼが、溶融シリコンを収容するために一般的に用いられる1つの容器である。そのようなるつぼは一般的にボウルの形状であり、結晶の溶融及び引き上げの間はサスセプタによって保持される。サスセプタは通常、グラファイトのような炭素元素から作製されるか、又は炭素複合材である。 In the CZ method, a quartz glass crucible is one container that is commonly used to contain molten silicon. Such a crucible is generally in the shape of a bowl and is held by a susceptor during melting and pulling of the crystal. Susceptors are usually made from carbon elements such as graphite or are carbon composites.
CZ法の開始時には、固体シリコンチャージ(charge)を収容するシリカガラスるつぼが室温でサスセプタ内に入れられる。サスセプタはこの場合もるつぼを保持及び支持するようにボウル形状であるが、るつぼの最外面(most of the outer surface)とサスセプタの内面との間には、るつぼをサスセプタ内に挿入することができるように小さい隙間がある。次に、サスセプタを炉に入れ、サスセプタを囲むヒータを作動させてシリコンの溶融を開始する。シリコンは摂氏1414度で溶融する。 At the start of the CZ process, a silica glass crucible containing a solid silicon charge is placed in a susceptor at room temperature. The susceptor is again bowl-shaped to hold and support the crucible, but a crucible can be inserted into the susceptor between the most of the outer surface of the crucible and the inner surface of the susceptor. There are small gaps. Next, the susceptor is put into a furnace, and a heater surrounding the susceptor is operated to start melting of silicon. Silicon melts at 1414 degrees Celsius.
加熱は、るつぼ内のシリコンが完全に溶融するまで、すなわち液状になるまで続ける。溶融したシリコンの表面はるつぼ上部からかなり下にある。(本明細書において、溶融したシリコンの上面を含む平面は溶融物面と称される。)高温の結果、るつぼは軟化する。加えて、シリコン溶融物の重量によって、溶融物面の下方にあるるつぼの外面が押圧され、サスセプタの内面とぴったりと(firmly)当接する。この段階では、溶融物面の下方においてるつぼとサスセプタとの間には実質的に隙間がない。しかし、溶融物面の上方では、温度がより低く、溶融したシリコンがるつぼを外方へ押しやることがないため、隙間が残っている。 Heating is continued until the silicon in the crucible is completely melted, i.e., liquid. The surface of the molten silicon is well below the top of the crucible. (In this specification, the plane including the upper surface of the molten silicon is referred to as the melt surface.) As a result of the high temperature, the crucible softens. In addition, due to the weight of the silicon melt, the outer surface of the crucible below the melt surface is pressed and firmly contacts the inner surface of the susceptor. At this stage, there is substantially no gap between the crucible and the susceptor below the melt surface. However, there is a gap above the melt surface because the temperature is lower and the molten silicon does not push the crucible outward.
シリコンが完全に溶融すると、種結晶を溶融物に浸漬し、回転させながらそこからゆっくりと引き上げる。引き出す速さが変化すると、種結晶の周りに形成される単結晶インゴットの直径に変化がもたらされるため、この速さを制御することが重要である。結晶構造が十分に乱されてしまうと、再び開始する必要がある場合がある。 When the silicon is completely melted, the seed crystal is immersed in the melt and slowly pulled up from there while rotating. It is important to control this speed because changing the drawing speed will change the diameter of the single crystal ingot formed around the seed crystal. If the crystal structure is sufficiently disturbed, it may be necessary to start again.
従来は、シリコンをその溶融した状態に維持するのに十分なちょうどの高さに温度を保つ必要があった。より高温になると、るつぼ又は耐火性材料からの不純物が、雰囲気中に放出されるか、又はるつぼの場合には、シリコン溶融物内へ直接放出される傾向がある。 In the past, it has been necessary to keep the temperature just high enough to keep the silicon in its molten state. At higher temperatures, impurities from the crucible or refractory material tend to be released into the atmosphere or, in the case of a crucible, directly into the silicon melt.
より最近になって、るつぼ、サスセプタ及び他の耐火性材料の製造における改良によって、それらの純度が改善されている。これによって、純度の低い材料に関連する欠陥を伴うことなく、幾らかより高い温度で動作することが可能となる。その結果、加工業者は、スループットを高める(speed up)ために、CZ法、特に溶け落ちプロセスの間の炉の温度を上昇させてきた。これは特に、集積回路に使用されるシリコンよりも化学的に純度が低い可能性がある太陽電池の製造業者に当てはまる。 More recently, improvements in the production of crucibles, susceptors and other refractory materials have improved their purity. This allows operation at somewhat higher temperatures without the defects associated with low purity materials. As a result, processors have increased the furnace temperature during the CZ process, particularly during the burn-out process, to speed up the throughput. This is especially true for solar cell manufacturers that may be chemically less pure than the silicon used in integrated circuits.
しかし、約摂氏1580度〜1620度の間で開始するこれらのより高い温度においては、高純度のるつぼ及び耐火性材料を使用する場合であっても、結晶構造における予期せぬ損失に直面していた。本願の譲受人はこれらの損失を調査し、これらのより高い温度では、溶融物面の下方でシリコンるつぼの外面からガスが放出されることを発見した。このガスは酸化ケイ素、一酸化炭素及び/又は二酸化炭素を含み得る。るつぼの外面はサスセプタの内面に対して効果的に封止されているため、放出されたガスはるつぼ壁を溶融物内へ膨らませ、これによって溶融物面の位置が変化する。この溶融物面の上昇は溶融プロセス中に最も多く見られるが、上昇した溶融物レベルは、インゴットを引き上げている間に変化する可能性がある。この変化が、引き上げる速さの変化と同様の効果をもたらし、場合によっては、インゴットの結晶構造が失われる。 However, at these higher temperatures starting between about 1580 and 1620 degrees Celsius, even when using high purity crucibles and refractory materials, we are facing unexpected losses in the crystal structure. It was. The assignee of the present application investigated these losses and found that at these higher temperatures, gas was released from the outer surface of the silicon crucible below the melt surface. This gas may comprise silicon oxide, carbon monoxide and / or carbon dioxide. Because the outer surface of the crucible is effectively sealed against the inner surface of the susceptor, the released gas causes the crucible wall to expand into the melt, thereby changing the position of the melt surface. While this melt level rise is most often seen during the melting process, the elevated melt level can change while pulling up the ingot. This change has the same effect as a change in pulling speed, and in some cases, the crystal structure of the ingot is lost.
この問題はるつぼが大きくなるほど際立つ。そのようなるつぼでは、サスセプタを囲むヒータは、るつぼの中央のシリコンを溶融した状態に維持するのに十分に高い温度を発生するように設定する必要がある。より大きいるつぼの最外部分からその中央にかけての温度降下は、より小さいるつぼの場合よりも大きいことは明らかである。この結果、より大きいるつぼの周囲は一層加熱され、これによってさらに、上述したようにるつぼの壁が内方へ膨らむ可能性が高くなる。 This problem becomes more pronounced as the crucible becomes larger. In such a crucible, the heater surrounding the susceptor needs to be set to generate a temperature high enough to keep the silicon in the middle of the crucible molten. It is clear that the temperature drop from the outermost part of the larger crucible to its center is greater than for the smaller crucible. As a result, the periphery of the larger crucible is further heated, which further increases the likelihood that the crucible wall will bulge inward as described above.
ここで図1を参照すると、石英ガラスるつぼ10がグラファイトサスセプタ12によって保持されている。るつぼ10は、全体的に14で示される固体シリコンの大きな塊を収容する。るつぼ10の外面は、るつぼの外周の周りを延びるバンド16においてサスセプタ12の内面と接触する。バンド16は、部分的な環状形状の表面である。バンド16の下方には、るつぼとサスセプタとの間に第1の隙間18があり、バンド16の上方には、るつぼとサスセプタとの間に第2の隙間20がある。るつぼ及びサスセプタのこれらの相対的な形状によって、CZ法の開始時に加熱を始める前に、るつぼをサスセプタ内へ容易に受け入れることが可能となる。
Referring now to FIG. 1, a
サスセプタ、るつぼ及びシリコンの大きな塊を図1のように組み立てた後、このアセンブリを炉(図示せず)内に入れる。炉内のヒータ(同様に図示せず)は、サスセプタ12の外側のバンド16付近に集められている。
After the susceptor, crucible and silicon mass are assembled as in FIG. 1, the assembly is placed in a furnace (not shown). The heater in the furnace (also not shown) is collected near the
図2において、ヒータをオンにした後、炉内の温度が約摂氏1414度に達するとシリコンが溶融し始める。図2の図は、シリコンの大きな塊14の大部分が溶融した結果のシリコン溶融物22を示し、塊はほとんど残っていない。シリコン溶融物22の上面を含む平面は、本明細書では溶融物面24と称される。炉からの熱がるつぼ10を軟化させる。この軟化がシリコン溶融物22の重量と組み合わせられた結果、実質的に溶融物面24の下のいずれの場所においても、るつぼの外面がサスセプタの内面に対して押圧される。換言すると、溶融物面24の下には隙間18がもはや存在しないが、溶融物面の上方の隙間20は残っている。
In FIG. 2, after the heater is turned on, the silicon begins to melt when the temperature in the furnace reaches about 1414 degrees Celsius. The diagram of FIG. 2 shows the
図3において、チャック26が種結晶28を受け取って保持する。このチャックは、正確な制御部(図示せず)に従って回転すると共に上方に上昇するシャフト30によって保持される。単結晶シリコンインゴット32が、シリコン溶融物から、チャック内の種結晶の周りに形成される。このプロセスは、種結晶28がシリコン溶融物内に受け入れられるまでロッド30を下降させ、次いで、前記ロッドを回転させると共に溶融物から徐々に引き出すことによって開始する。このプロセスは、溶融物の大部分が引き上げられるまでインゴット32の首部34、肩部36及び次いで本体を形成するように制御され、大部分が引き上げられた時点でCZ法は実質的に完了している。
In FIG. 3, the
同様に図3に示すのは、隙間18がサスセプタ12に対して封止され、温度が約摂氏1580度〜1620度に上昇した後でるつぼ10の外面から放出されるガスから形成されるガスポケット38、40である。このより高い温度は、1つの観点、つまり溶け落ちがより速いことによってスループットがより高くなり、すなわち、インゴットを同じ速度で引き上げたとしても全体のCZ法が短縮されるという点から望ましい。他方で、温度が高いことによってガスポケット38、40のようなガスポケットも形成される。ガスポケットが形成されるため、溶融物面24の下方のるつぼ10の容積が減る。これによって、種結晶28、首部34、肩部36、又はインゴット32のいずれが溶融物22の表面にあるとしても、溶融物面がこれらのうちの1つに対して上方へ移動する。その結果、単シリコン結晶の形成が悪影響を受ける可能性がある。
Also shown in FIG. 3 is a gas pocket formed from the gas released from the outer surface of the
図4及び図5を参照すると、全体的に44で示されているのは、本発明に従って構成されるサスセプタの斜視断面図である。当該技術分野において既知のように、サスセプタは、共に嵌め合わせられてるつぼを保持するボウル形の構造を形成する複数の片から構成することができる。サスセプタ44は、その内面52に形成される溝46、48、50のような複数の溝を含む。簡潔に説明する複数の実験を通して、サスセプタの、溶融物面24の下の面52上のいずれかの点が、最も近い溝、例えば溝46、48、50から25mm以内にある場合、サスセプタ44によって保持されているるつぼ(図示せず)から放出されるガスは、図2の溶融物面24のような溶融物面の上方に達するまで、るつぼとサスセプタ44との間で上方へ排気されることが分かった。これが、図3のガスポケット38、40のようなガスポケットの形成を防止する。サスセプタ44の溝46、48のような垂直の溝は、サスセプタ内に保持されているるつぼの溶融物面の上方へ延びる必要があるが、溝50は、ガスを溝から上方へ排気するために溶融物面を超えて延びる必要はない。
4 and 5, generally designated 44 is a perspective cross-sectional view of a susceptor constructed in accordance with the present invention. As is known in the art, a susceptor can be composed of a plurality of pieces that form a bowl-shaped structure that holds crucibles mated together. The
図6において、るつぼ10はサスセプタ44内に受け入れられている。溝の深さは、図6においてるつぼ10の外面と実質的に同一平面上にあるサスセプタの面52から測定される。軸54が溝46を対称的に分割し、この軸に沿って深さを測定する。第2の軸56が、るつぼ10の外面と、軸54が溝46の底部においてサスセプタ44と交差する地点との間で部分的に第1の軸に対して垂直である。溝46及び本明細書において示される他の溝に関する溝の幅は、軸56に沿って測定される。図6では、るつぼは、るつぼの外面が図2に示すようにサスセプタ44の内面と実質的に一致する点まで加熱されている。しかし、るつぼは、簡潔に説明するように溝46が塞がれ始める時点までは加熱されていない。
In FIG. 6, the
図7は図6と類似する図であり、対応する構造を特定する対応する符号が代替的な溝58を示す。溝46のような溝58は、溝54を中心に対称である。溝の高さを1mm〜3mmとし、幅を2mm〜10mmとすることが、るつぼの構造的完全性を維持すると共に、CZ法の間にるつぼが溶融して溝に入って溝を塞ぐのを防止しながらも、ガスポケットを防止するのに最適であることが分かった。図8及び図9は、それぞれ図6及び図7の各溝の形状を示し、溝の寸法をさらに示す。
FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 with corresponding symbols identifying corresponding structures indicating
図8において、第1の半径60が、第1の弧64にわたる肩部62を画定する。第2の肩部65が肩部62と対称である。第2の半径66が、第2の弧70にわたって溝46の底部68の半分を画定する。底部68の他方の半分は、第3の弧72にわたって第2の半径66によって画定され、第2の弧及び第3の弧はそれぞれ等しく対称的である。肩部60は、実質的に平面的なセグメント74を介して底部68に接続されている。
In FIG. 8, a
図9は図8と類似する図であり、対応する構造を特定する対応する符号が溝58の形状を示す。溝58は、底部68の最下部を画定し、半径66及び弧70によって画定される底部68の部分をその対称的な相手方部分と接続する実質的に平面的なセグメント76を含む。
FIG. 9 is a view similar to FIG. 8, and the corresponding symbols identifying the corresponding structures indicate the shape of the
図6及び図7と関連して説明される高さ及び深さの寸法と組み合わせて、各半径を約5mmよりも小さく、且つ各弧を約60度よりも大きく保つことによって、CZ法の全ての段階を通して、るつぼとサスセプタとの間からガスを適切に排気させることが分かった。言い換えると、これらのパラメータは、るつぼが溶融してサスセプタの溝内に入ることを防止することによって、ガスを排気してガスポケットを回避することを可能にする。セクション74、76のような実質的に平面的なセクションの一方又は両方をなくした状態で好適な溝を実施することができることが理解されるであろう。例えば、図8の底部68は、図9の部分76のような実質的に平面的な部分を含まない。
In combination with the height and depth dimensions described in connection with FIGS. 6 and 7, all of the CZ method is achieved by keeping each radius less than about 5 mm and each arc greater than about 60 degrees. Through this step, it was found that the gas was properly exhausted from between the crucible and the susceptor. In other words, these parameters allow the gas to be evacuated to avoid gas pockets by preventing the crucible from melting and entering the susceptor groove. It will be appreciated that suitable grooves can be implemented without one or both of the substantially planar sections such as
図10に全体的に77で示されるのは、本発明に従って構成されるサスセプタの別の実施形態である。サスセプタ77は旋盤で形成された複数の溝を有する。その結果、これらの溝は、図示のように幾分螺旋状の交差パターンを形成する。これらの溝は、上述のものと概ね同じパラメータ及び寸法を有し得る。
Shown generally at 77 in FIG. 10 is another embodiment of a susceptor constructed in accordance with the present invention. The
図11に全体的に78で示されるのは、図6及び図7の溝と類似する図であり、溝の別の実施形態を示す。溝78は、一対のチャネル80、82を含み、前記チャネルはそれぞれ、図6及び図7に示すような単一のチャネルの実施形態の深さの半分であり得る。この実施形態は、溝が単一の溝よりも浅いためより良好な構造的完全性を提供するが、2つの溝というアプローチは作製するのにより費用がかかる。
Illustrated generally at 78 in FIG. 11 is a view similar to the groove of FIGS. 6 and 7, showing another embodiment of the groove. The
ここで図12及び図13を参照すると、全体的に84で示されているのは、本発明に従って構成されるるつぼである。るつぼ84は、るつぼの外面に形成される、溝86のような複数の溝を含む。これらの溝は、例えばステンシル及びサンドブラストを使用することによって形成することができる。大まかに言うと、るつぼにある溝86は、サスセプタの溝と関連して説明したものと概ね同じサイズ及び寸法を有し得る。以下は、るつぼの溝を使用して本発明を実施することに関するさらなる詳細である。
Referring now to FIGS. 12 and 13, indicated generally at 84 is a crucible constructed in accordance with the present invention. The
図13の溝86は、図6及び図8において前述したサスセプタの溝と同じ形状を有するが、るつぼ84に形成されている。図14に、溝86をより詳細に示す。図14と類似する図である図15は、るつぼ90に形成されている異なるるつぼの溝88の別の実施形態を示す。溝88は、図7及び図9のサスセプタの溝に関して説明したものと同じ形状を有する。図6及び図7と同様に、図14及び図15は、溶融物線24の下のるつぼ表面がるつぼと面一であるが、いかなる溝の変形(簡潔に説明する)も始まっていない、図13に示されるようなCZ法の開始後を示す。
The
図16は、図14と対応する図であり、約摂氏1580度〜1620度を超えて加熱した結果としての溝86の変形を示す。図から分かるように、溝はたるむが、ガスが排気されるときに通る開口は維持され、それによって、ガスポケットに関連する問題が防止される。
FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 14 and shows the deformation of the
図17は、図7と類似する図であり、約摂氏1580度〜1620度を超えて加熱した結果としてのるつぼ10の変形を示す。図から分かるように、るつぼ10の表面はサスセプタの溝58内へたるむが、ガスが排気されるときに通る開口は維持され、それによって、ガスポケットに関連する問題が防止される。
FIG. 17 is a view similar to FIG. 7 and shows the deformation of the
図18及び図19は、それぞれ代替的な実施形態のるつぼ92、94の溝96、98を示し、約摂氏1580度〜1620度を超えて加熱した結果としての溝の変形を示す。図18において分かるように、溝はたるむが、ガスが排気されるときに通る開口は維持され、それによって、ガスポケットに関連する問題が防止される。しかし、図19の溝98は、溝の側壁と(図19において見た場合の)上面との間に十分に鋭い遷移が生じない結果、実質的に圧潰する。
18 and 19 show alternative embodiments of
図20及び図21は、代替的な実施形態のサスセプタ96、98の溝を示し、約摂氏1580度〜1620度を超えて加熱した結果としての、(図20及び図21において見た場合)各溝の上方のるつぼの変形を示す。図21において分かるように、るつぼはたるむが、ガスが排気されるときに通る開口は維持され、それによって、ガスポケットに関連する問題が防止される。しかし、図20のるつぼは、サスセプタの溝の側壁と(図20において見た場合の)上面との間に十分な鋭い遷移が生じない結果、実質的に圧潰する。
FIGS. 20 and 21 show grooves of alternative embodiments of
るつぼの溝は、図11に示されるサスセプタの溝の形状に形成してもよい。るつぼ若しくはサスセプタのいずれか、又はその両方における多くの異なる溝のサイズ及び形状によって本発明を実施することができることが理解されるであろう。また、溝の形状及びサイズは、温度、互いに面するサスセプタ及びるつぼの表面の粗さに応じて変わり得る。例えば、一方又は両方の表面が比較的滑らかである場合、溝及び溝のセルのサイズは小さくするのが有利であり得る。また、それらの表面又はそれらの表面の一方が比較的粗い場合、溝及びセルのサイズはより大きくすることができる。 The crucible groove may be formed in the shape of the susceptor groove shown in FIG. It will be appreciated that the present invention can be implemented with many different groove sizes and shapes in either the crucible or the susceptor, or both. Also, the shape and size of the grooves can vary depending on the temperature and the roughness of the surfaces of the susceptor and crucible facing each other. For example, if one or both surfaces are relatively smooth, it may be advantageous to reduce the size of the grooves and groove cells. Also, if the surfaces or one of the surfaces is relatively rough, the size of the grooves and cells can be made larger.
ここで、本発明に関連する幾つかの試験及び実施例を考察する。図22及び図23において、15cm×20cmのるつぼ片100をサンドブラストし、図示のような溝の網目を形成した。これらの溝は、実質的に図15の溝88のように形成される。それぞれの完全に形成されたセルは50mm×50mmであり、セル102のような各コーナのセルは、25mm×25mmである。溝は、幅が1.6mm、深さが3.4mmである。片100を、図23に示すようなサスセプタの対応する片104上に置き、1mbarのアルゴン圧力において摂氏1650度で2時間加熱した。
Now, some tests and examples related to the present invention are considered. In FIGS. 22 and 23, a
図24では、るつぼの部分106を、サスセプタの部分107上に配置して示す。これらの部分を、示される位置において、小さい炉に入れた。炉は、ガスの放出を監視する圧力センサを含んでいた。炉内の温度を、CZ法をシミュレートするように徐々に上昇させた。摂氏1500度では、部分106は変形しなかった。すなわち、気泡は形成されず、圧力センサはガスの放出を全く検出しなかった。温度が摂氏1650度に達するときまでに、有意なガスの放出が検出され、るつぼ部分106とサスセプタ部分107との間に気泡109が形成され、したがって、るつぼ部分106上に隆起した表面が生じた。さらなる実験の結果、ガスの放出は約摂氏1580度〜1620度で始まることがわかった。
In FIG. 24, the
第1の実施例では、558mmの外径、558mmの底部半径を有し、11mmの肉厚を有する90mmの円環半径(torus radius)を融着させたシリカガラスるつぼを作製し、融着させた部分は、高さが385mmになるように切断した。円環とは、558mmの外径を有するるつぼの側面と底部との間の遷移部であることに留意されたい。ステンシルを使用して、るつぼの外面をサンドブラストし、図12のるつぼ84における溝のような溝を形成した。各溝は深さが約1mm、幅が3mmであり、図8の肩部62の半径60及び第2の対称的な肩部に対応する約0.5mmの肩部を有する。溝によって形成される格子の各セルは、図22に示すように約50mmの正方形である。溶融プロセス中、ヒータを摂氏1700度に保ち、次いで、シリコンの溶融点である摂氏1414度近くまで温度を下げた。種付け(seeding)及び肩部作製プロセスは、第1の実施例ではいかなる問題も伴わなかった。つまり、プロセスを中断させるのに十分なサイズのガスポケットは形成されなかった。
In the first embodiment, a silica glass crucible having a 90 mm torus radius fused with an outer diameter of 558 mm, a bottom radius of 558 mm, and a wall thickness of 11 mm is fabricated and fused. The cut portion was cut to a height of 385 mm. Note that the annulus is the transition between the side and bottom of the crucible having an outer diameter of 558 mm. Using a stencil, the outer surface of the crucible was sandblasted to form a groove, such as the groove in the
第2の実施例では、810mmの外径、810mmの底部半径を有するシリカガラスるつぼを作製し、14mmの肉厚を有する160mmの円環半径を融着させた。融着させた部分は、高さが555mmになるように切断した。ステンシルを使用して、るつぼの外面をサンドブラストし、図12のるつぼ84における溝のような溝を形成した。溝によって形成される格子の各セルは、図22に示すように約50mmの正方形である。半導体グレードのシリコンを装填して300mmのウェハを製造した。溶融プロセス中、ヒータを約摂氏1650度に保ち、次いで、種付け及び肩部作製プロセス中に温度を下げた。種付け及び肩部作製プロセス中、いかなる問題も伴わなかった。
In the second example, a silica glass crucible having an outer diameter of 810 mm and a bottom radius of 810 mm was produced, and an annular radius of 160 mm having a wall thickness of 14 mm was fused. The fused part was cut to a height of 555 mm. Using a stencil, the outer surface of the crucible was sandblasted to form a groove, such as the groove in the
第3の実施例では、ダイアモンド工具を有する円板研削盤を使用して、グラファイトレセプタの内面に、第1の実施例と同じ寸法を有する溝を機械的に形成した。CZ法はこの実施例においても成功した。 In the third example, a disk grinder having a diamond tool was used to mechanically form grooves having the same dimensions as those of the first example on the inner surface of the graphite receptor. The CZ method was also successful in this example.
最後に、比較例において、第1の実施例と同じ寸法を有するが、溝を有しないシリカるつぼを形成した。第1の実施例と同様に、溶融プロセス中、ヒータを摂氏1700度に保った。種付け及び肩部作製が成功するまで、3回の異なる試行が必要であった。別のバッチでは、ヒータの温度を、摂氏1550度よりも低くなるように制御した。種付け及び肩部作製プロセスは、再試行を行うことなく達成されたが、完成するには先行する比較例の2倍の時間がかかった。 Finally, in the comparative example, a silica crucible having the same dimensions as the first example but having no grooves was formed. Similar to the first example, the heater was maintained at 1700 degrees Celsius during the melting process. Three different trials were required until seeding and shoulder preparation was successful. In another batch, the heater temperature was controlled to be below 1550 degrees Celsius. The seeding and shoulder making process was accomplished without retries, but it took twice as long to complete as the preceding comparative example.
Claims (20)
石英るつぼをサスセプタ内に入れ、前記るつぼの外面及び前記サスセプタの内面の少なくとも一方には、複数の排気口が形成されており、
シリコンチャージを前記るつぼに投入し、
前記るつぼの外面からガスが放出されるまで、前記サスセプタ、前記るつぼ及び前記チャージを炉内で加熱し、及び
前記放出されたガスが、前記炉内へ流出するまで、前記排気口内で上方へ排気すること、
を含む方法。 A method for producing a silicon melt for pulling up a single crystal by the Czochralski method,
A quartz crucible is placed in a susceptor, and at least one of the outer surface of the crucible and the inner surface of the susceptor is formed with a plurality of exhaust ports,
Put silicon charge into the crucible,
The susceptor, the crucible and the charge are heated in a furnace until gas is released from the outer surface of the crucible, and exhausted upward in the exhaust port until the released gas flows out into the furnace. To do,
Including methods.
概ねボウル形の構造と、
前記構造の外面に形成される複数の溝であって、前記るつぼ内の溶融したシリコンチャージの表面によって画定される溶融物面の下に延びる閉鎖端、並びに前記るつぼがサスセプタ内に受け入れられて加熱されるときに前記溶融物面の下の前記るつぼの外面から放出されるガスを排気するための前記溶融物面の上方へ延びる開放端を有する複数の溝と、
を含むるつぼ。 A crucible for melting silicon charge,
A generally bowl-shaped structure,
A plurality of grooves formed in the outer surface of the structure, the closed end extending below the melt surface defined by the surface of the molten silicon charge in the crucible, and the crucible received in the susceptor and heated A plurality of grooves having open ends extending above the melt surface for evacuating gas released from the outer surface of the crucible below the melt surface when
Including crucible.
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