JP6987057B2 - 低酸素含有シリコンを生産するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、その全体を参照することによって、本明細書によって組み込まれた、2015年12月4日に出願された、米国特許出願62/263,355の優先権を主張する。
技術分野
表1:シリコンインゴットの酸素濃度における後半本体成長ステージの磁場強度の効果
Claims (18)
- シリコンインゴットを生産する方法であって、
るつぼの溶融したシリコンを備える溶融物から種結晶を引き抜いて、シリコンインゴットを形成することであって、前記るつぼは、カスプ磁場を含む、真空チャンバに封入される、シリコンインゴットを形成することと、
少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することであって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、るつぼ回転率を調整することを備え、前記少なくとも1つのプロセスパラメータは、少なくとも2つのステージで調整され、
前記少なくとも2つのステージは、
中間インゴット長さまでの、前記シリコンインゴットの形成に対応する第1のステージと、
前記中間インゴット長さから総インゴット長さの、前記シリコンインゴットの形成に対応する第2のステージと、を備え、
前記第1のステージは、中間成長ステージであり、
前記第2のステージは、後半本体成長ステージであり、
前記中間成長ステージから前記後半本体成長ステージへの遷移は、前記るつぼ内の前記溶融物の深さを決定することによって、または前記溶融物の初期質量の約50%未満が前記るつぼに残っていることを決定することによって識別され、
前記第1のステージの間、前記るつぼ回転率を調整することは、前記第1のステージの間、1.3rpmから2.2rpmにるつぼ回転率を調整することを備え、
前記第2のステージの間、前記るつぼ回転率を調整することは、前記るつぼ回転率を減らすことを備え、
前記るつぼ回転率は、前記第2のステージの間、0.5rpmから1.7rpmである、方法。 - 前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間、8rpmから14rpmの結晶回転率の範囲に調整すること及び前記第2のステージの間、6rpmから8rpmの前記結晶回転率の範囲に調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間、12rpmに結晶回転率を調整することを備え、
前記第2のステージの間、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、
前記シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、前記第1のステージの終わりの12rpmから8rpmへ、徐々に、前記結晶回転率を減らすことと、
950mmの前記中間インゴット長さから前記総インゴット長さの間まで、前記シリコンインゴットの形成の間、8rpmに前記結晶回転率を維持すること、を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間、1.7rpmに前記るつぼ回転率を調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間、1.7rpmに前記るつぼ回転率を調整することを備え、
前記第2のステージの間、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、
前記シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、前記第1のステージの終わりの1.7rpmから0.5rpmへ徐々に前記るつぼ回転率を減らすことと、
950mmの前記中間インゴット長さと前記総インゴット長さの間の前記シリコンインゴットの形成の間、0.5rpmに前記るつぼ回転率を維持すること、
を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のステージの間の前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間の磁場強度の150%に、前記第2のステージの間の前記磁場強度を調整することを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、前記第1のステージの間、固液界面の前記シリコンインゴットの端部において、0.02から0.05テスラの強度へ磁場強度を調整し、前記るつぼの壁において、0.05から0.12テスラの強度へ前記磁場強度を調整することを備え、
前記第2のステージの間の前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、固液界面の前記シリコンインゴットの端部において、0.03から0.075テスラの強度へ前記磁場強度を調整し、前記るつぼの壁において、0.075から0.18テスラの強度へ前記磁場強度を調整することを備える、請求項1に記載の方法。 - さらに、前記第1及び第2のステージの間、複数の追加のプロセスパラメータを制御することを備え、
前記複数の追加のプロセスパラメータは、ヒータ出力、溶融物対反射体間隙、種の持ち上げ、引き上げ速度、不活性ガス流、不活性ガス圧、及びカスプの位置の少なくとも1つを備え、
前記第1及び第2のステージの間、前記複数の追加のプロセスパラメータを制御することは、前記複数の追加のプロセスパラメータのそれぞれのパラメータに対して、前記第1及び第2のステージの間、前記パラメータが実質的に同じであるように、制御することを備える、請求項1に記載の方法。 - シリコンインゴットを生産する、結晶成長システムであって、
真空チャンバと、
前記真空チャンバの中に配置されたるつぼであって、前記るつぼは、対称軸の周りに回転可能であり、溶融したシリコンを含む溶融物を保持するように構成された、るつぼと、
対称軸に沿って動作可能で、前記対称軸の周りに回転可能で、種結晶を保持するように構成された、プルシャフトと、
前記るつぼの中に制御可能なカスプ磁場を発生する少なくとも1つの磁石と、
プロセッサとメモリを備える、制御ユニットであって、
前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、
前記るつぼの溶融物から前記種結晶を引き抜き、前記シリコンインゴットを形成することと、
少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することであって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することは、るつぼ回転率を調整することを備え、前記少なくとも1つのプロセスパラメータは、少なくとも2つのステージで調整され、
前記少なくとも2つのステージは、中間インゴット長さまで前記シリコンインゴットの形成に対応する第1のステージと、前記中間インゴット長さから総インゴット長さへの前記シリコンインゴットの形成に対応する第2のステージを備え、
前記第1のステージは、中間成長ステージであり、
前記第2のステージは、後半本体成長ステージであり、
前記中間成長ステージから前記後半本体成長ステージへの遷移は、前記るつぼ内の前記溶融物の深さを決定することによって、または前記溶融物の初期質量の約50%未満が前記るつぼに残っていることを決定することによって識別される、少なくとも1つのプロセスパラメータを調整することと、
を前記プロセッサにさせる指示を格納した、制御ユニットと、を備え、
前記プロセッサによって実行されたとき、指示は、前記プロセッサに、
前記るつぼ回転率を、前記第1のステージの間、1.3rpmから2.2rpmに調整すること、
前記るつぼ回転率を、前記第2のステージの間、0.5rpmから1.7rpmに調整すること、
をさせるシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、前記第1のステージの間8rpmから14rpmの間に結晶回転率の範囲を調整すること及び前記第2のステージの間6rpmから8rpmの間に前記結晶回転率の範囲を調整することによって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。
- 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
前記第1のステージの間、12rpmに結晶回転率を調整すること、
前記シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、前記第1のステージの終わりの12rpmから8rpmへ、徐々に、前記結晶回転率を減らすこと、
950mmの前記中間インゴット長さから前記総インゴット長さの間まで、前記シリコンインゴットの形成の間、8rpmに前記結晶回転率を維持すること、
によって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、前記第1のステージの間、1.7rpmに前記るつぼ回転率を調整することによって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。
- 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
前記第1のステージの間、1.7rpmに前記るつぼ回転率を調整すること、
前記シリコンインゴットの長さが950mmに達したときに、前記第1のステージの終わりの1.7rpmから0.5rpmへ徐々に前記るつぼ回転率を減らすこと、
950mmの前記中間インゴット長さと前記総インゴット長さの間の前記シリコンインゴットの形成の間、0.5rpmに前記るつぼ回転率を維持すること、
によって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、前記第1のステージの間の磁場強度の150%に、前記第2のステージの間の前記磁場強度を調整することによって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。
- 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、
前記第1のステージの間、固液界面の前記シリコンインゴットの端部において、0.02から0.05テスラの強度へ、前記るつぼの壁において、0.05から0.12テスラの強度へ磁場強度を調整すること、
前記第2のステージの間、固液界面の前記シリコンインゴットの端部において、0.03から0.075テスラの強度へ、前記るつぼの壁において、0.075から0.18テスラの強度へ前記磁場強度を調整することによって、前記少なくとも1つのプロセスパラメータを調整させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。 - さらに前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、前記第1及び第2のステージの間、複数の追加のプロセスパラメータを制御させる指示を格納する、請求項9に記載のシステム。
- 前記複数の追加のプロセスパラメータは、ヒータ出力、溶融物対反射体間隙、種の持ち上げ、引き上げ速度、不活性ガス流、不活性ガス圧、及びカスプの位置の少なくとも1つを備える、請求項16に記載のシステム。
- 前記メモリは、前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに、前記複数の追加のプロセスパラメータのそれぞれのパラメータに対して、前記第1及び第2のステージの間、前記プロセスパラメータが実質的に同じであるように制御させる、指示を格納する、請求項17に記載のシステム。
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