JP2012515698A - シリコン心棒を製造する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、シリコン堆積のための従来慣用のジーメンス法で使用されるようなシリコン心棒を製造する方法及び装置に関する。半導体及び太陽電池用のシリコンの需要が著しく高まっていることにより、シリコン心棒の需要も高まっている。本発明に係る方法は、原則、古典的なペデスタル法に相当する。本発明では、使用される誘導コイル（１）が、電流が環流する中央開口（４）周りに別の引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を有している。誘導コイル（１）の下の貯蔵棒には、貯蔵棒の頂部を融解させ、貯蔵棒（６）上に融液溜（６．１）を生じさせる、十分に均等な温度プロフィールが形成される。誘導コイルに設けられた別の引き上げ開口を通して、それぞれ１つのシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）が融液溜から上方に引き上げ可能である。公知の従来技術とは異なり、棒は電流が環流する中央開口を通して上方に引き上げられない。これらの別の付加的な引き上げ開口は、有利には、中央開口に対して同心的に、かつ貯蔵棒（６）の外縁に対して十分な間隔を置いて配置されている。相互の間隔は、個々のシリコン心棒が可及的等しく成長するように、成長したシリコン心棒が互いに熱的に過度に強く干渉し合わないように選択されている。使用されるＳｉ原料棒の直径が大きければ大きいほど、誘導コイルの直径も大きく選択することができ、これにより、相応により多くの数の付加的な引き上げ開口を設けることもできる。
Description
本発明は、シリコン堆積のための従来慣用のジーメンス法で使用されるようなシリコン心棒あるいはシリコン細棒（Ｓｉｌｉｚｉｕｍ‐Ｄｕｅｎｎｓｔａｂ）を製造する方法及び装置に関する。ジーメンス法では、心棒は、反応器内に垂直に配置されて、通電により約１１００℃に加熱される。その結果、心棒には、トリクロルシラン‐水素混合物からシリコンが熱分解により堆積する。この多結晶シリコンのための基本的な製造プロセスは、ソーラー産業を始めとするエレクトロニクス産業において略同じである。
従来技術の説明
半導体用のシリコンの原材料及び太陽電池の原材料としての多結晶シリコンの、著しく高まり、上昇し続ける需要により、相応に、約４〜１０ｍｍの直径を有するシリコン心棒の需要も高まっている。シリコン心棒の製造は、トリクロルシラン（ジーメンス法）又はモノシランからのシリコンの熱分解による堆積によってシリコン棒を生産する必須の、一部では制限要因ともなる要素である。シリコン心棒の全長が、生産されるシリコン棒の長さに相当するので、ソーラーシリコン及び半導体シリコンの生産の急激な増加に伴い、これらの心棒も相応に大量に必要とされる。
半導体用のシリコンの原材料及び太陽電池の原材料としての多結晶シリコンの、著しく高まり、上昇し続ける需要により、相応に、約４〜１０ｍｍの直径を有するシリコン心棒の需要も高まっている。シリコン心棒の製造は、トリクロルシラン（ジーメンス法）又はモノシランからのシリコンの熱分解による堆積によってシリコン棒を生産する必須の、一部では制限要因ともなる要素である。シリコン心棒の全長が、生産されるシリコン棒の長さに相当するので、ソーラーシリコン及び半導体シリコンの生産の急激な増加に伴い、これらの心棒も相応に大量に必要とされる。
シリコン心棒は、例えば、同時に３０〜５０ｍｍの直径の原料棒の上端を融解する単巻線の誘導コイルの内孔から引き出されることにより、一般的なペデスタル法（Ｐｅｄｅｓｔａｌ−Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）にしたがって製造される。シリコン棒の製造のために、種々異なる方法が開示されている。
一例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０１６７７６号明細書に記載されている。この公知の刊行物では、開始段階において、垂下した溶融滴から公知の手段により単巻線の誘導コイルの中央の開口を通してネック部が鉛直下方に引き下げられる。成長させたい結晶の面積単位のために必要な直径に達すると、成長した結晶の回転は、１ｒｐｍより下の回転数に減じられる。続いて、成長段階において、略円形の横断面を有するＳｉ単結晶が鉛直方向下方に引き下げられる。この場合、使用されるインダクタは、成長相境界に略回転対称の温度プロフィールを形成するための手段を有している。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９５２６０２号明細書には、シリコン心棒を製造する方法及び装置が記載されている。この公知の刊行物において、垂直に立った、上端において誘導コイルにより融解される貯蔵棒（Ｖｏｒｒａｔｓｓｔａｂ）から、上端において保持されるシリコン心棒が上方に引き上げられる。成長したシリコン心棒が安定化されるように、ばね棒からなる適当な安定化手段が設けられている。安定化手段の間でシリコン心棒が案内される。
心棒を製造する別の方法は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４５８４９０号明細書に示されている。この公知の刊行物では、材料堆積時の支持体のための円形に曲げられた心棒が、環状の誘導コイルによる原料棒あるいは太棒（Ｄｉｃｋｓｔａｂ）の融解した頂部からの引っ張りにより、円軌道に沿って、高減速比の伝動装置を備えるモータにより、純粋な回転運動時に引っ張られる。
上述の各方法では、単に、１つの心棒が原料棒の融液から成長可能であるにすぎない。
多結晶のＳｉ棒の堆積のために、四角形の心棒あるいはコア（Ｓｅｅｌｅ）が使用可能である。四角形のコアは、大きなＳｉ棒、例えばストリップから、ソーにより切り取り可能である。切り取られた四角形のコアは、粗い不純な表面を有している。これにより、この四角形のコアは、極めて破断されやすく、湿式化学的にエッチングされ、洗浄されなければならない。さらに四角形のコアは、最初に堆積された高純度の多結晶Ｓｉ棒から切り取られると、堆積プロセスにおいてプロセス開始を複雑にする不都合に高い電気抵抗を有している。四角形のコアの長さは、常に、四角形のコアが切り取られる使用される棒の長さよりも若干短い。
本発明の課題は、一作業工程において、例えば１２０ｍｍの標準直径を有する貯蔵棒から、同時に、帯域融解されたＳｉ結晶の材料純度及び所望のパラメータを有する複数のシリコン心棒を製造することを可能にする方法及び装置を提供することにある。この方法により、心棒生産の生産コストが特別な材料の製造の省略により低下し、作業コスト及びエネルギコストは低下することが望まれる。
本発明により、この課題は、請求項１記載の特徴を備える方法により解決される。すなわち、本発明に係るるつぼなしのペデスタル結晶化法によりシリコン心棒を製造する方法は、唯一の巻線を備え、かつ電流供給部としてのスリットを備えるディスクからなる、ＨＦ電流が通電される平たんな誘導コイルにより形成される、技術的に一般的な直径を有するＳｉ原料棒の上端の融液から、シリコン心棒を、平たんな誘導コイルを通して上方に引き上げる、るつぼなしのペデスタル結晶化法によりシリコン心棒を製造する方法において、公知のペデスタル法を、融液の誘導性の加熱のためだけに役立つ平たんな誘導コイルが、電流が環流する中央開口の他に、別の引き上げ開口を備え、該引き上げ開口を通してそれぞれ１つのシリコン心棒が引き上げられるように変更することを特徴とする。好ましくは、開始段階において、それぞれ１つの支持体に固定されている複数のシリコン種棒を、Ｓｉ原料棒の頂部の、前記誘導コイルにより融解された融液溜において、前記引き上げ開口を通して融液に接触させ、その後、シリコン種棒をそれぞれ１つの引き上げ開口を通して上方に引き上げることにより、成長を行う。好ましくは、前記誘導コイルの上方に、結晶化したシリコン心棒への誘導性の熱供給を抑制する手段を設ける。好ましくは、前記支持体を前記シリコン種棒及び該シリコン種棒において成長したシリコン心棒とともに同期的に上方に引き上げる。好ましくは、前記Ｓｉ原料棒を、引き上げプロセス中、前記融液溜内に常時十分な量の融解した材料が前記シリコン心棒の成長のために提供されているような速度で、上方に追従制御する。好ましくは、使用するＳｉ原料棒が、引き上げられるシリコン心棒が所望のドーピングを有しているように、ホウ素及び／又は別のドーパントを含むドーピングを有している。好ましくは、ドーパントを融液にプロセス中に供給する。好ましくは、上述の方法を閉鎖された容器内で保護ガス雰囲気下で実施する。好ましくは、成長したシリコン心棒を、引き上げチャンバの上側の部分に存在するガスシールを通して、連続的に引き上げチャンバから外空間まで引き上げ、引き上げプロセスを、Ｓｉ原料棒の融解した材料貯留が消費されるまで持続可能とする。本発明に係る方法は、原則、熱源として唯一の巻線を備える平たんな誘導コイルが使用され、誘導コイルが、同時に原料棒の上端を融解し、かつ同時に融液から上方に引き上げられる成長するシリコン心棒における結晶化フロントの調節のために役立つ、古典的なペデスタル法に相当する。使用されるディスク状の単巻線の誘導コイルは、電流供給部として形成されている主スリットを有しており、中央に中央開口を有している。本発明により、誘導コイルは、電流が環流する中央開口周りに別の貫通孔を有している。貫通孔は、シリコン心棒のための引き上げ開口として役立つ。ＨＦ電流が通電される誘導コイルの下には、十分に均等な温度プロフィールが形成され、この温度プロフィールは、貯蔵棒の頂部に融液溜を発生させる。誘導コイルに設けられた別の引き上げ開口を通して、それぞれ１つのシリコン心棒が、誘導コイルの下に存在する融液溜から上方に引き上げ可能である。公知の従来技術とは異なり、電流が環流する中央開口を通して棒が上方に引き上げられず、中央開口はフリーの状態にある。単巻線の誘導コイルの直径は、有利には技術的に一般的な比較的大きな直径を有するＳｉ原料棒の直径より大きい。別の付加的な引き上げ開口は、有利には同心的又はペア状に、それぞれ中央開口に対して対称的に配置されている。別の付加的な引き上げ開口の間隔は、成長したシリコン心棒が互いに熱的に過度に強く干渉し合わないように選択されており、これにより、個々のシリコン心棒は、可及的等しく成長する。使用されるＳｉ原料棒の直径が大きければ大きいほど、誘導コイルの直径も大きく選択可能であり、これにより、相当数の付加的な引き上げ開口を設けることもできる。
有利には、均等な結晶成長を助成するために、誘導コイルの上方に、結晶化したシリコン心棒への誘導コイルの磁界からのアクティブな熱供給を防止する手段が設けられている。
開始段階において、下端で保持され垂直に立ったＳｉ原料棒の頂部の融解後、誘導コイルに設けられた各々の別の引き上げ開口を通して、支持体に固定されたそれぞれ１つのシリコン種棒（Ｓｉｌｉｚｉｕｍ‐Ｋｅｉｍｓｔａｅｂｃｈｅｎ）が、融液と接触させられる。結晶成長の開始とともに、支持体は、各々の支持体においてシリコン心棒が均等に成長するような速度で上方に引き上げられる。その際、Ｓｉ原料棒は、引き上げプロセス中、上方へのシリコン心棒の引き上げ速度及びシリコン心棒の個数に基づいて常にすべての成長する心棒のために十分な量のＳｉ融液が保証されるような速度で上方に追従制御される。
有利には、すべての支持体が同期的に、すなわち、同時かつ等速に上方に引き上げられる。
シリコン心棒が、ジーメンス反応器内での直接的な単独での加熱を可能にするドーピングを有していると有利であることが判っている。このことが可能となるように、Ｓｉ融液は、特別な構成により、引き上げられるシリコン心棒が所望のドーピングを有しているように、ホウ素及び／又は別のドープする元素を含むドーピングを有している。
この方法は、有利には引き上げチャンバ内で保護ガス雰囲気下で実施される。
上述の方法を実施するための本発明に係る装置は、請求項１０記載の特徴を有している。すなわち、好ましくは、上述の方法を実施するための本発明に係る装置は、唯一の巻線を備え、かつ電流供給部としてのスリットを備えるディスクからなる平たんな誘導コイルが使用される装置において、該誘導コイルが、ＨＦ電流が環流する中央開口の他に、別の引き上げ開口を備え、該引き上げ開口が、環状電流により環流されておらず、該引き上げ開口を通してそれぞれ１つのシリコン心棒が引き上げ可能であることを特徴とする。好ましくは、前記別の引き上げ開口が、前記中央開口に対して同心的に、かつ互いに略同じ間隔を置いて配置されている。好ましくは、前記別の引き上げ開口が、ペア状にそれぞれ前記中央開口に対して対称的に配置されている。好ましくは、単巻線の誘導コイルの横断面が完全に前記Ｓｉ原料棒の横断面を覆っている。好ましくは、小さな間隔を置いて前記誘導コイル上に遮蔽板が配置されており、該遮蔽板が、前記誘導コイルに設けられた前記引き上げ開口に対して合同に配置された開口を有している。好ましくは、前記Ｓｉ原料棒が、鉛直移動可能かつ回転可能なスピンドル上に配置されている。好ましくは、前記シリコン心棒を引き上げ可能な各々のシリコン種棒が、鉛直移動可能な支持体に結合されている。好ましくは、すべての支持体が同期的に、同時にかつ同じ速度で上方に可動である。好ましくは、すべての支持体が１つの共通の引き上げ装置に配置されている。好ましくは、前記装置がガス密の引き上げチャンバ内に配置されており、該引き上げチャンバが該引き上げチャンバの上側の容器壁に、誘導コイルに設けられた引き上げ開口及び遮蔽板に設けられた開口の上方に、長管の形のガスシールを有しており、該ガスシールを通して前記シリコン心棒が引き上げ可能である。本発明の主要な特徴は、加熱源として使用される、唯一の巻線を備える誘導コイルが、従来技術において公知の、主スリットに接続する中央開口の他に、引き上げ開口として使用される別の貫通孔を有していることにある。これらの引き上げ開口周りには、独立した環状電流が巡っておらず、これにより、引き上げ開口は、誘導コイルのディスク内の、実質的に誘導性に作用しない貫通孔をなしている。引き上げ開口は、製造したいシリコン心棒が引き上げ開口を通して引き上げ可能であるような直径を有している。この付加的な引き上げ開口は、有利にはペア状かつ対称的に、又はしかし中央開口に対して同心的に、かつ誘導コイルの縁に対して十分な間隔を置いて配置されている。その際、隣接する引き上げ開口は、それぞれ類似の間隔を有しているので、引き上げ開口を通して上方に引き上げられるシリコン心棒は、実質的に同じ直径を有しており、互いに熱的に過度に強く干渉し合わない。
貯蔵棒として使用されるＳｉ原料棒は、鉛直移動可能なスピンドル上に配置されている。スピンドルは回転することもできる。誘導コイルの上方には、鉛直移動可能な、有利には回転しない支持体が配置されている。支持体は、シリコン心棒の成長のためのシリコン種棒を支持する。各々の支持体は、方法の開始段階において、それぞれ１つの引き上げ開口を通して、シリコン種棒がＳｉ原料棒の上端の融液と接触するまで下降させられる。結晶成長の開始とともに、支持体は、種棒においてそれぞれの支持体によりそれぞれの不活性の引き上げ開口を通して引き上げられるシリコン心棒が成長するような速度で、上方に引き上げられる。有利には、支持体は、同期的に、同時にかつ同じ引き上げ速度で上方に運動し、その結果、各々のシリコン心棒のために略同じ結晶成長が保証されているように互いに結合されている。シリコン心棒が成長し、上方に引き上げられる間、Ｓｉ原料棒はスピンドルとともに、成長したシリコン心棒が最適な引き上げ速度で引き上げ可能であるように、常時十分な量の融解した材料が提供されているような速度で、上方に追従制御される。
使用されるＳｉ原料棒の横断面に基づいて、誘導コイルの横断面は選択されるべきである。誘導コイルの横断面は、常にＳｉ原料棒の横断面より大きい。使用されるＳｉ原料棒の現在一般的な横断面において、本発明に係る誘導コイルは、４つ以上の付加的な孔をシリコン心棒の引き上げのために有している。
成長するシリコン心棒の均等な結晶成長が保証されるように、誘導コイル上に密に、誘導コイルの磁界を介した結晶化したシリコン心棒への誘導性の熱供給を抑制すべき遮蔽板が設けられている。遮蔽板は、誘導コイルに設けられた引き上げ開口に対して合同に配置された貫通孔の形の開口を有している。これにより、成長したシリコン心棒は、誘導コイル及び遮蔽板を通して上方に引き上げ可能である。
装置のために可及的小さな引き上げチャンバを使用し、それにもかかわらず可及的長いシリコン心棒を連続的に引き上げることができるように、支持体及びシリコン心棒を引き上げチャンバの上側の壁を通すために、対応するガスシール（Ｇａｓｓｃｈｌｅｕｓｅ）が設けられる。これらのガスシールは、一般に、成長するシリコン心棒の横断面より僅かに大きな内法の横断面を有する長い管からなっている。
本発明に係る方法及びこの方法を実施するために提案される装置の利点は、同時に引き上げプロセスにおいて複数のシリコン心棒がるつぼなし（ｔｉｅｇｅｌｆｒｅｉ）に製造可能であることにある。これにより、生産性は、同時に引き上げられるシリコン心棒の数に応じて向上する。さらに、シリコン心棒の製造時のエネルギ収支は、比肩し得るエネルギ消費によってより多くのシリコン心棒が同時に製造可能であるので、大幅に改善される。
以下に、本発明に係る方法及びこの方法を実施するために提案される装置の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１には、本発明により形成された誘導コイル１の平面図が示されている。誘導コイル１は、平たんな正方形の金属ディスクからなる。誘導コイル１の辺長ＬＩは、本実施の形態では１６０ｍｍであり、厚さは１０ｍｍである。誘導コイル１は、誘導コイル１の一対角線上に主スリット２を有している。主スリット２は、誘導コイル１の中央に存在する中央開口４に開口している。主スリット２の側方には、それぞれ、ＨＦ電流のための電流供給部３が配置されている。ここまでは、誘導コイルの構成は公知の従来技術に相当している。本発明では、誘導コイル１は、中央開口４に対して付加的に、別の貫通穴を有している。貫通穴は、引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４として役立つ。これら４つの引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４を通して、選択された実施の形態では、４つのシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４が個別又は同時に引き上げ可能である。引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４は、誘導コイルの縁に対して側方に十分な間隔を置いて、誘導コイル１の表面上に分配されている。本実施の形態では、引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４は、中央開口４周りに同心的に、Ｓｉ原料棒６の直径ＤＳの約半分の直径ＤＫを有する円環上に配置されている。これにより、引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４は、Ｓｉ原料棒６内に形成された融液溜６．１上に存在する。引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４は、上述の円環上に互いに均等な間隔を置いて配置されており、その結果、成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４は、互いに熱的に過度に強く干渉し合うことはない。引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４の直径は、本実施の形態では８ｍｍの直径を有する成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４の直径より約８ｍｍ大きい。本実施の形態では１６０ｍｍ×１６０ｍｍの誘導コイル１の面積に基づいて、上述の基準を許容する限り多数の引き上げ開口を誘導コイルに設けることができる。
誘導コイル１の下には、シリコン心棒を引き上げるために役立つ融解された材料を提供するための貯蔵棒としてのＳｉ原料棒６が存在している。誘導コイル１の辺長ＬＩは、１６０ｍｍであり、１２０ｍｍのＳｉ原料棒６の直径ＤＳより大きい。その結果、誘導コイル１の面積は、Ｓｉ原料棒の横断面全体を覆っている。これにより、誘導コイル１により形成される温度プロフィールが、Ｓｉ原料棒６の頂部を完全に融解可能であることが保証されている。
ジーメンスプロセスで使用されるシリコン心棒は、０．０５〜１Ω／ｃｍの範囲の導電性を有するようにドープされていると、有利であることが判っている。この導電性により、シリコン心棒は専ら電気的に必要な堆積温度に加熱される。これにより、ジーメンスプロセスのプロセス開始時の付加的な加熱源が不要である。本実施の形態で使用されるＳｉ原料棒６も、このようなドーピングを有している。
図２は、本発明に係る装置の概略側面図である。本発明に係る方法について図２を参照しながら詳説する。装置が配置されており、方法が実施される引き上げチャンバは、図示されていない。引き上げチャンバの上側の壁に配置されるガスシールも図示されていない。
誘導コイル１の下には、Ｓｉ原料棒６がある。Ｓｉ原料棒６は、シリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４を引き上げるために必要な材料を提供するための貯蔵棒として役立つ。この材料は、誘導コイル１により形成される温度プロフィールにより、融液溜６．１の形でＳｉ原料棒６の頂部において融解される。Ｓｉ原料棒６は、鉛直移動可能かつ回転可能なスピンドル６．２上に配置されている。スピンドル６．２は、図示しないモータに接続されている。
誘導コイル１の直上には、約１５ｍｍの間隔を置いて、冷却される遮蔽板１１が配置されている。遮蔽板１１は、誘導コイル１から結晶化したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４への誘導性の熱供給を抑制する。これにより、シリコン心棒の均等かつ真っ直ぐな成長を可能にする。遮蔽板１１は、金属板からなり、誘導コイル１と同様に、正方形の横断面を有している。遮蔽板１１の正方形の辺長は、誘導コイルの辺長ＬＩに略相当する。遮蔽板１１には、誘導コイルに設けられた引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４に対して合同に、貫通孔の形の開口１１．１，１１．２，１１．３，１１．４が配置されている。これにより、成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４は、誘導コイル１及び遮蔽板１１を通して上方に引き上げ可能である。
この方法は、Ｓｉ原料棒６を鉛直移動可能なスピンドル６．２によって鉛直に、高周波電流が通電される誘導コイル１の近傍まで接近させ、誘導コイル１の磁界により形成される温度プロフィールによって誘導コイル１の下でＳｉ原料棒６の頂部に円形の融液溜６．１を溶融形成することで開始する。
次のステップで、支持体７．１，７．２，７．３，７．４に固定されたシリコン種棒８．１，８．２，８．３，８．４を、引き上げ装置１０によって、遮蔽板１１に設けられた開口１１．１，１１．２，１１．３，１１．４と誘導コイル１に設けられた引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４とを通して、シリコン種棒８．１，８．２，８．３，８．４が融液溜６．１と接触するまで鉛直に下降させる。結晶成長の開始とともに、支持体７．１，７．２，７．３，７．４を約１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で上方に引き上げる。その結果、それぞれ支持体７．１，７．２，７．３，７．４に固定されている各々のシリコン種棒８．１，８．２，８．３，８．４において、シリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４が成長する。選択された実施の形態では、支持体７．１，７．２，７．３，７．４は、互いに結合され、かつ１つの共通の引き上げ装置１０に結合されている。その結果、すべての支持体は同期的に、同時にかつ同じ引き上げ速度で上方に運動する。その結果、各々のシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４のために同じ結晶成長が保証されている。
それぞれのシリコン種棒８．１，８．２，８．３，８．４において成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４は、それぞれの支持体７．１，７．２，７．３，７．４を介して、誘導コイル１に設けられたそれぞれの引き上げ開口５．１，５．２，５．３，５．４と遮蔽板１１に設けられた開口１１．１，１１．２，１１．３，１１．４とを通して連続的に上方に、Ｓｉ原料棒６の融解した材料貯留が消費されるまで引き上げられる。
成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４が支持体７．１，７．２，７．３，７．４により上方に引き上げられる間、Ｓｉ原料棒６は、移動可能なスピンドル６．２により鉛直に上方に追従制御される。その結果、常時、融液溜６．１内の十分な融解した材料貯留が、誘導コイル１の下に、シリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４の結晶成長のために提供可能である。有利には、Ｓｉ原料棒６はスピンドル６．２により回転させられる。その結果、誘導コイル１の下には、均等に融解された融液溜６．１が形成される。
図３は、本発明に係る装置の斜視図である。４つのシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４が如何にして同時に引き上げられるかが明りょうに見て取れる。スピンドル６．２上に配置されているＳｉ原料棒６が看取可能であって、誘導コイル１及び遮蔽板１１はＳｉ原料棒６から張り出している。遮蔽板１１に設けられた開口１１．１，１１．２，１１．３，１１．４を通して、４つの成長したシリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４が突出している。シリコン心棒９．１，９．２，９．３，９．４の上端には、４つのシリコン種棒８．１，８．２，８．３，８．４が看取可能である。支持体７．１，７．２，７．３，７．４及び共通の引き上げ装置１０は、図３には示されていない。
１ 誘導コイル
２ 主スリット
３ 電流供給部
４ 中央開口
５．１，５．２，５．３，５．４ 引き上げ開口
６ Ｓｉ原料棒
６．１ 融液溜
６．２ スピンドル
７．１，７．２，７．３，７．４ 支持体
８．１，８．２，８．３，８．４ シリコン種棒
９．１，９．２，９．３，９．４ シリコン心棒
１０ 引き上げ装置
１１ 遮蔽板
１１．１，１１．２，１１．３，１１．４ 遮蔽板に設けられた開口
ＬＩ 誘導コイルの辺長
ＤＳ Ｓｉ原料棒の直径
ＤＫ 引き上げ開口が配置されている円の直径
２ 主スリット
３ 電流供給部
４ 中央開口
５．１，５．２，５．３，５．４ 引き上げ開口
６ Ｓｉ原料棒
６．１ 融液溜
６．２ スピンドル
７．１，７．２，７．３，７．４ 支持体
８．１，８．２，８．３，８．４ シリコン種棒
９．１，９．２，９．３，９．４ シリコン心棒
１０ 引き上げ装置
１１ 遮蔽板
１１．１，１１．２，１１．３，１１．４ 遮蔽板に設けられた開口
ＬＩ 誘導コイルの辺長
ＤＳ Ｓｉ原料棒の直径
ＤＫ 引き上げ開口が配置されている円の直径
Claims (19)
- るつぼなしのペデスタル結晶化法によりシリコン心棒を製造する方法であって、唯一の巻線を備え、かつ電流供給部としてのスリットを備えるディスクからなる、ＨＦ電流が通電される平たんな誘導コイルにより形成される、技術的に一般的な直径を有するＳｉ原料棒の上端の融液から、シリコン心棒を、平たんな誘導コイルを通して上方に引き上げる、るつぼなしのペデスタル結晶化法によりシリコン心棒を製造する方法において、公知のペデスタル法を、融液の誘導性の加熱のためだけに役立つ平たんな誘導コイル（１）が、電流が環流する中央開口（４）の他に、別の引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を備え、該引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を通してそれぞれ１つのシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）が引き上げられるように変更することを特徴とする、るつぼなしのペデスタル結晶化法によりシリコン心棒を製造する方法。
- 開始段階において、それぞれ１つの支持体（７．１，７．２，７．３，７．４）に固定されている複数のシリコン種棒（８．１，８．２，８．３，８．４）を、Ｓｉ原料棒（６）の頂部の、前記誘導コイル（１）により融解された融液溜（６．１）において、前記引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を通して融液に接触させ、その後、シリコン種棒（８．１，８．２，８．３，８．４）をそれぞれ１つの引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を通して上方に引き上げることにより、成長を行う、請求項１記載の方法。
- 前記誘導コイル（１）の上方に、結晶化したシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）への誘導性の熱供給を抑制する手段を設ける、請求項１記載の方法。
- 前記支持体（７．１，７．２，７．３，７．４）を前記シリコン種棒（８．１，８．２，８．３，８．４）及び該シリコン種棒（８．１，８．２，８．３，８．４）において成長したシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）とともに同期的に上方に引き上げる、請求項１記載の方法。
- 前記Ｓｉ原料棒（６）を、引き上げプロセス中、前記融液溜（６．１）内に常時十分な量の融解した材料が前記シリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）の成長のために提供されているような速度で、上方に追従制御する、請求項１記載の方法。
- 使用するＳｉ原料棒（６）が、引き上げられるシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）が所望のドーピングを有しているように、ホウ素及び／又は別のドーパントを含むドーピングを有している、請求項１記載の方法。
- ドーパントを融液にプロセス中に供給する、請求項１記載の方法。
- 前記方法を閉鎖された容器内で保護ガス雰囲気下で実施する、請求項１記載の方法。
- 成長したシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）を、引き上げチャンバの上側の部分に存在するガスシールを通して、連続的に引き上げチャンバから外空間まで引き上げ、引き上げプロセスを、Ｓｉ原料棒（６）の融解した材料貯留が消費されるまで持続可能とする、請求項７記載の方法。
- 請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置であって、唯一の巻線を備え、かつ電流供給部としてのスリットを備えるディスクからなる平たんな誘導コイルが使用される装置において、該誘導コイル（１）が、ＨＦ電流が環流する中央開口（４）の他に、別の引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を備え、該引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）が、環状電流により環流されておらず、該引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）を通してそれぞれ１つのシリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）が引き上げ可能であることを特徴とする装置。
- 前記別の引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）が、前記中央開口（４）に対して同心的に、かつ互いに略同じ間隔を置いて配置されている、請求項１０記載の装置。
- 前記別の引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）が、ペア状にそれぞれ前記中央開口（４）に対して対称的に配置されている、請求項１０記載の装置。
- 単巻線の誘導コイル（１）の横断面が完全に前記Ｓｉ原料棒（６）の横断面を覆っている、請求項１０記載の装置。
- 小さな間隔を置いて前記誘導コイル（１）上に遮蔽板（１１）が配置されており、該遮蔽板（１１）が、前記誘導コイル（１）に設けられた前記引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）に対して合同に配置された開口（１１．１，１１．２，１１．３，１１．４）を有している、請求項１０記載の装置。
- 前記Ｓｉ原料棒（６）が、鉛直移動可能かつ回転可能なスピンドル（６．２）上に配置されている、請求項１０記載の装置。
- 前記シリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）を引き上げ可能な各々のシリコン種棒（８．１，８．２，８．３，８．４）が、鉛直移動可能な支持体（７．１，７．２，７．３，７．４）に結合されている、請求項１０記載の装置。
- すべての支持体（７．１，７．２，７．３，７．４）が同期的に、同時にかつ同じ速度で上方に可動である、請求項１０記載の装置。
- すべての支持体（７．１，７．２，７．３，７．４）が１つの共通の引き上げ装置（１０）に配置されている、請求項１０及び１６記載の装置。
- 前記装置がガス密の引き上げチャンバ内に配置されており、該引き上げチャンバが該引き上げチャンバの上側の容器壁に、誘導コイル（１）に設けられた引き上げ開口（５．１，５．２，５．３，５．４）及び遮蔽板（１１）に設けられた開口（１１．１，１１．２，１１．３，１１．４）の上方に、長管の形のガスシールを有しており、該ガスシールを通して前記シリコン心棒（９．１，９．２，９．３，９．４）が引き上げ可能である、請求項１０記載の装置。
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