JPH1129395A - Graphite-supporting container having calcium impurity in low concentration and its use in production of single crystalline silicon - Google Patents

Graphite-supporting container having calcium impurity in low concentration and its use in production of single crystalline silicon

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JPH1129395A
JPH1129395A JP17810197A JP17810197A JPH1129395A JP H1129395 A JPH1129395 A JP H1129395A JP 17810197 A JP17810197 A JP 17810197A JP 17810197 A JP17810197 A JP 17810197A JP H1129395 A JPH1129395 A JP H1129395A
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JP
Japan
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container
silica container
graphite
silica
silicon
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JP17810197A
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Japanese (ja)
Inventor
Banan Moosen
モーセン・バナン
L Hansen Richard
リチャード・エル・ハンセン
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SunEdison Inc
Original Assignee
SunEdison Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce high-quality single crystal silicon from large charge amount by keeping calcium concentration of a graphite-supporting vessel for housing a silica container for producing a single crystal silicon ingot so as not to exceed a specific value. SOLUTION: A polycrystalline silicon is charged into a silica container (crucible) 10 in order to produce single crystal silicon ingot and at least a part of inner surface 32 of a graphite susceptor 30 is brought into contact with the outer surface 14 of the silica container 10 to support the silica container 10. The polycrystalline silicon is melted by heating the silica container 10 and polycrystalline silicon at least about 1,575 deg.C for at least 4 hr to form melted silicon 48 and single crystalline silicon ingot 55 is pulled up from the melted silicon 48. In this time, the calcium concentration in the graphite susceptor 30 for supporting the silica container 10 is kept to about <=1 ppm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、単結晶シ
リコンの製造に関し、特に、チョクラルスキー法による
単結晶シリコンインゴットの成長の間に、シリカルツボ
を支持するために使用される新規グラファイトサセプタ
ー(susceptors)に関する。本発明はまた、新規サセプ
ターを用いて、単結晶シリコンを製造する方法にも関す
る。
The present invention relates generally to the production of single crystal silicon, and more particularly to a novel graphite susceptor used to support a silica crucible during the growth of a single crystal silicon ingot by the Czochralski method. susceptors). The present invention also relates to a method for producing single crystal silicon using the novel susceptor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ミクロ電子回路製造に使用される単結晶
シリコンのほとんどが、チョクラルスキー(CZ)法に
よって製造される。この方法においては、多結晶シリコ
ンをルツボ中で溶融させ、種結晶を溶融シリコンに浸漬
し、種結晶を引き上げて単結晶成長を開始させ、単結晶
インゴットを成長させることによって、単結晶シリコン
インゴットが製造される。多結晶シリコンは一般に、ガ
ラス質シリカ(vitreoussilica)(SiO2)ルツボ、ま
たは他のシリカ被覆コンテナ(silica-lined container
s)中に溶融される。ガラス質シリカは、シリカの非晶
質形であり、ガラス質シリカで造られたルツボは、一般
に、石英ルツボ(quarts cruibles)または溶融石英ル
ツボ(fused quarts cruibles)と称される。シリカ
は、石英、トリジマイトおよびクリストバライトのαお
よびβ形を含む様々な結晶形態においても存在する。
2. Description of the Related Art Most of single crystal silicon used for manufacturing microelectronic circuits is manufactured by the Czochralski (CZ) method. In this method, the polycrystalline silicon is melted in a crucible, the seed crystal is immersed in the molten silicon, the seed crystal is pulled up, the single crystal growth is started, and the single crystal silicon ingot is grown. Manufactured. Polycrystalline silicon is generally a vitreous silica (SiO 2 ) crucible, or other silica-lined container.
melted during s). Vitreous silica is an amorphous form of silica, and crucibles made of vitreous silica are commonly referred to as quarts cruibles or fused quarts cruibles. Silica also exists in various crystalline forms, including the α and β forms of quartz, tridymite and cristobalite.

【0003】しかし、多結晶シリコンを溶融させるのに
必要な高い温度におけるシリカコンテナの性能に関し
て、いくつかの問題が存在する。例えば、ガラス質シリ
カは、温度の上昇と共に粘性が低くなり、約1815K
を越える温度で加えられる応力下で、流動するのに充分
な程度に軟化する。従って、シリカコンテナは、単結晶
シリコン製造の間に、たるみ(sagging)および/また
は他の変形(deformation)を含む構造保全性の損失を
受けやすい。従って、サセプターまたはルツボのような
グラファイト支持容器が一般に、多結晶シリコンが溶融
されるシリカルツボ、ライナーまたは他のコンテナを支
えるために使用される。
However, there are several problems with the performance of silica containers at the high temperatures required to melt polycrystalline silicon. For example, vitreous silica becomes less viscous with increasing temperature, about 1815 K
Softens sufficiently to flow under stresses applied at temperatures above Thus, silica containers are susceptible to loss of structural integrity, including sagging and / or other deformations during single crystal silicon production. Thus, a graphite support vessel such as a susceptor or crucible is commonly used to support a silica crucible, liner or other container in which the polycrystalline silicon is melted.

【0004】グラファイト支持容器および/またはそれ
と接触しているシリカコンテナの表面を、例えば、Si
C、TiC、NbC、TaCまたはZrC(JP708
9789A)、またはガラス状炭素(glasseous carbon)
(Lewisらの米国特許第5476679号)で被覆するこ
とができる。さらに、シリカコンテナの内表面および/
または外表面に、結晶質シリカの均質層を含ませること
もでき(Pastorらの米国特許第4429009号;Loxl
eyらの米国特許第5053359号)、または、失透促
進剤を被覆して、その場で均質な失透層を形成すること
もできる(EP0753605A)。
[0004] The surface of the graphite container and / or the silica container in contact therewith is, for example, Si
C, TiC, NbC, TaC or ZrC (JP708
9789A), or glasseous carbon
(U.S. Pat. No. 5,476,679 to Lewis et al.). Further, the inner surface of the silica container and / or
Alternatively, the outer surface can include a homogeneous layer of crystalline silica (Pastor et al., US Pat. No. 4,429,099; Loxl).
Ey et al., U.S. Pat. No. 5,053,359) or can be coated with a devitrification accelerator to form a homogeneous devitrification layer in situ (EP 0 735 605 A).

【0005】シリカコンテナの高温性能に関連する他の
問題は、ガラス質シリカの結晶質形態(例えば、β−ク
リスタボライト)への局部的転移であり、これは不均質
失透と呼ばれる。シリカコンテナの内表面上に形成され
るスリストバライトアイランド(Crystabolite island
s)がシリコンメルト中に放出されて、成長結晶に組み
込まれ、それによってその中に欠陥を生じる。過度の不
均質クリスタボライトの成長は、シリカコンテナの形状
の、屈曲、ふくれ、ならびに他の歪みおよび変形を含
む、シリカコンテナの構造保全性の損失をも生じる。シ
リカの不均質失透は、シリカの純度、およびシリカ表面
の汚染水準によって影響され、表面汚染が、結晶質シリ
カ(例えば、クリスタボライト)の核形成を促進し、結
晶質シリカを他の形態(例えば、クリスタボライトから
トリジマイト)に変形させるフラックス(flux)として
作用することが報告されている。Fused Quarts Product
s, General Electric Company General Catalog 7700,p
p.17-18(1987年1月)参照。従って、不均質失透
の程度を最少限にする方法としては、シリカコンテナの
純度および表面清浄度を向上させることが含まれる。例
えば、日本公開第52/038873号は、シリカ表面
に静電気的に付着している金属性汚染物を除去するため
に、ルツボ内表面を照射するキセノン灯を使用すること
を開示している。日本公開第60/137892号は、
電気分解を用いる、シリカルツボからのアルカリ金属の
除去について開示している。
Another problem associated with the high temperature performance of silica containers is the local transformation of vitreous silica to a crystalline form (eg, β-crystalborite), which is called heterogeneous devitrification. Crystabolite island (Crystabolite island) formed on the inner surface of the silica container
s) is released into the silicon melt and incorporated into the growing crystal, thereby creating defects therein. Excessive heterogeneous growth of crystallites also results in a loss of structural integrity of the silica container, including bending, blistering, and other distortions and deformations of the shape of the silica container. Heterogeneous devitrification of silica is affected by the purity of the silica and the level of contamination of the silica surface, which promotes the nucleation of crystalline silica (eg, crystallites) and converts crystalline silica to other forms. It has been reported to act as a flux to transform (eg, from cristavorite to tridymite). Fused Quarts Product
s , General Electric Company General Catalog 7700, p
See pages 17-18 (January 1987). Therefore, methods of minimizing the degree of heterogeneous devitrification include improving the purity and surface cleanliness of the silica container. For example, Japanese Patent Publication No. 52/038883 discloses the use of a xenon lamp that irradiates the inner surface of a crucible to remove metallic contaminants that are electrostatically attached to the silica surface. Japanese publication No. 60/137892,
Disclosed is the removal of alkali metals from silica crucibles using electrolysis.

【0006】前記方法にもかかわらず、不均質失透、お
よびシリカコンテナの構造保全性およびゼロ欠陥結晶成
長に対するその悪影響が、問題として残されたままであ
る。局部不均質失透の割合が温度の上昇と共に驚異的に
増加するので、より大きい容量のシリカコンテナ中で、
より多くの多結晶シリコン装填量を用いて、より大きい
直径の単結晶シリコンインゴットを製造することに産業
がシフトするにつれて、この問題は特に深刻になりつつ
ある。そのような用途において必要とされるより高い温
度が、実質的不均質失透の可能性を増加させ、シリカコ
ンテナの変形を生じ、最終的に単結晶シリコンインゴッ
トのゼロ欠陥成長を減少させる。
[0006] Despite the above methods, heterogeneous devitrification and its adverse effects on the structural integrity and zero defect crystal growth of silica containers remain problems. In a larger capacity silica container, the rate of local heterogeneous devitrification increases dramatically with increasing temperature,
This problem is becoming particularly acute as the industry shifts to producing larger diameter single crystal silicon ingots with higher polycrystalline silicon loadings. The higher temperatures required in such applications increase the likelihood of substantial heterogeneous devitrification, cause deformation of the silica container, and ultimately reduce zero defect growth of the single crystal silicon ingot.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、より高品質の単結晶シリコンを製造することであ
り、特に、シリカコンテナの局部不均質失透の程度を減
少させ、それによって、コンテナの構造保全性を向上さ
せ、その中でのシリコン結晶成長のゼロ欠陥成長を増加
させつつ、より多くの装填量から単結晶シリコンを製造
することである。さらに本発明の目的は、既存の商業的
製造方法への影響を最少限にして、コスト効率的な方法
で、そのように向上した品質の単結晶シリコンを得るこ
とである。
Accordingly, it is an object of the present invention to produce higher quality single crystal silicon, and in particular to reduce the degree of local heterogeneous devitrification of silica containers, The objective is to produce single crystal silicon from a larger load while improving the structural integrity of the container and increasing the zero defect growth of silicon crystal growth therein. It is a further object of the present invention to obtain such improved quality single crystal silicon in a cost-effective manner with minimal impact on existing commercial manufacturing methods.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】従って、簡単に言えば、
本発明は、多結晶シリコンから単結晶シリコンインゴッ
トを製造する方法に関する。本発明の方法によれば、多
結晶シリコンがシリカコンテナに装填される。シリカコ
ンテナは、処理または未処理シリカコンテナであってよ
い。コンテナがグラファイト支持容器に収容されて、コ
ンテナの外表面がその支持容器の内表面の少なくとも一
部と接触するような仕方で、シリカコンテナを収容する
ように適合されたグラファイト支持容器によって、コン
テナが支えられる。支持容器の内表面とコンテナの外表
面との間の接触領域が、界面領域を規定する。グラファ
イト支持容器は、チョクラルスキー型結晶引き取り装置
中における使用のためにさらに適合され、処理または未
処理グラファイトサセプターのような処理または未処理
グラファイト支持容器であってもよい。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, in brief,
The present invention relates to a method for producing a single crystal silicon ingot from polycrystalline silicon. According to the method of the present invention, polycrystalline silicon is loaded into a silica container. The silica container may be a treated or untreated silica container. The container is housed in a graphite support vessel and the graphite support vessel adapted to receive the silica container in a manner such that the outer surface of the container contacts at least a portion of the inner surface of the support vessel, such that the container is Supported. The area of contact between the inner surface of the support container and the outer surface of the container defines an interface area. The graphite support vessel is further adapted for use in a Czochralski crystal puller and may be a treated or untreated graphite support vessel, such as a treated or untreated graphite susceptor.

【0009】本発明の方法の1つの具体例によれば、グ
ラファイト支持容器に存在するカルシウムの濃度が、続
く工程段階の間の、界面領域におけるシリカコンテナの
実質的な不均質失透を防止するのに充分な低さの濃度で
ある。好ましい方法においては、グラファイト支持容器
中のカルシウムの濃度は、約1重量ppmを越えない。グ
ラファイト支持容器中のカルシウムの濃度は、好ましく
は約0.7重量ppmを越えない、より好ましくは約0.2
重量ppmを越えない、特に好ましくは約0.1重量ppmを
越えない。
According to one embodiment of the method of the present invention, the concentration of calcium present in the graphite support vessel prevents substantial heterogeneous devitrification of the silica container in the interfacial region during the subsequent process steps. Low enough to be used. In a preferred method, the concentration of calcium in the graphite support vessel does not exceed about 1 ppm by weight. The concentration of calcium in the graphite support vessel preferably does not exceed about 0.7 ppm by weight, more preferably about 0.2 ppm.
Does not exceed ppm by weight, particularly preferably does not exceed about 0.1 ppm by weight.

【0010】本発明の方法の別の具体例によれば、グラ
ファイト支持容器中に存在するアルカリ土類金属および
アルカリ金属の累積濃度が、約1重量ppmを越えない。
グラファイト支持容器中に存在する、カルシウム、マグ
ネシウム、ストロンチウム、リチウム、ナトリウムおよ
びカリウムから成る群から選択される金属の累積濃度
は、約0.7重量ppmを越えないのが好ましい。本発明の
方法の具体例のグラファイト支持容器中のカルシウム濃
度は、約0.2重量ppmを越えないのが好ましい。
According to another embodiment of the method of the present invention, the cumulative concentration of alkaline earth metals and alkali metals present in the graphite support vessel does not exceed about 1 ppm by weight.
Preferably, the cumulative concentration of a metal selected from the group consisting of calcium, magnesium, strontium, lithium, sodium and potassium, present in the graphite support vessel, does not exceed about 0.7 ppm by weight. Preferably, the calcium concentration in the graphite support vessel of an embodiment of the method of the present invention does not exceed about 0.2 ppm by weight.

【0011】本発明の方法の前記具体例のいずれにおい
ても、支持容器、コンテナおよび多結晶シリコンが加熱
されて、多結晶シリコンを溶融させ、シリコンメルトを
形成する。グラファイト支持容器は、支持容器のコーナ
ー部分の内表面がシリカコンテナのコーナー部分の外表
面と接触している領域において、少なくとも約2時間、
好ましくは少なくとも約4時間の時間で、少なくとも約
1550℃、好ましくは少なくとも約1575℃の温度
が得られるように、加熱することができる。単結晶シリ
コンインゴットが溶融シリコンから引き取られる。
In any of the foregoing embodiments of the method of the present invention, the support vessel, container and polycrystalline silicon are heated to melt the polycrystalline silicon and form a silicon melt. The graphite support vessel is provided for at least about 2 hours in a region where the inner surface of the corner portion of the support container is in contact with the outer surface of the corner portion of the silica container.
Heating can be performed to achieve a temperature of at least about 1550 ° C., preferably at least about 1575 ° C., preferably for a time of at least about 4 hours. A single crystal silicon ingot is withdrawn from the molten silicon.

【0012】本発明はまた、コンテナ中で形成されたシ
リコンメルトから単結晶シリコンインゴットを製造する
間に、シリカコンテナを入れ子状に支えるのに使用され
る、サセプターまたはルツボのようなグラファイト支持
容器にも関する。支持容器は、本質的にグラファイトか
ら成る本体を有して成る。
The present invention also provides a graphite support vessel, such as a susceptor or crucible, used to nest a silica container during the manufacture of a single crystal silicon ingot from the silicon melt formed in the container. Also concerns. The support vessel has a body consisting essentially of graphite.

【0013】重要なことであるが、1つのグラファイト
支持容器の具体例によれば、グラファイト本体に存在す
るカルシウムの濃度は、約1重量ppmを越えない。グラ
ファイト本体に存在するカルシウムの濃度は、好ましく
は約0.7重量ppmを越えない、より好ましくは約0.2
重量ppmを越えない、特に好ましくは約0.1重量ppmを
越えない。
Importantly, according to one graphite support embodiment, the concentration of calcium present in the graphite body does not exceed about 1 ppm by weight. The concentration of calcium present in the graphite body preferably does not exceed about 0.7 ppm by weight, more preferably about 0.2 ppm.
Does not exceed ppm by weight, particularly preferably does not exceed about 0.1 ppm by weight.

【0014】グラファイト支持容器の他の具体例によれ
ば、グラファイト本体に存在するアルカリ度類金属およ
びアルカリ金属の累積濃度は、約1重量ppmを越えな
い。グラファイト本体に存在する、カルシウム、マグネ
シウム、ストロンチウム、リチウム、ナトリウムおよび
カリウムから成る群から選択される金属の累積濃度は、
約0.7重量ppmを越えないのが好ましい。グラファイト
本体中のカルシウムの濃度は、約0.2重量ppmを越えな
いのがより好ましい。
According to another embodiment of the graphite support vessel, the cumulative concentration of alkali metal and alkali metal present in the graphite body does not exceed about 1 ppm by weight. The cumulative concentration of metals present in the graphite body, selected from the group consisting of calcium, magnesium, strontium, lithium, sodium and potassium,
Preferably, it does not exceed about 0.7 ppm by weight. More preferably, the concentration of calcium in the graphite body does not exceed about 0.2 ppm by weight.

【0015】グラファイト支持容器の前記具体例のいず
れに関しても、グラファイト本体が、開放空洞(キャビ
ティ)を規定する内表面を有し、そのような空洞の形
は、シリカコンテナを入れ子状に収容するように適合さ
れ、グラファイト本体の内表面の少なくとも一部分がシ
リカコンテナの外表面と接触し、シリカコンテナ中での
シリコンメルト形成の間、およびメルトからの単結晶シ
リコン製造の間に、シリカコンテナを支えている。本体
は、チョクラルスキー型結晶引き取り装置における使用
に適合するように設計されている。本体は本質的にグラ
ファイトから成るか、または、被覆が内表面の少なくと
も一部の上にあってもよい。
[0015] For any of the foregoing embodiments of the graphite support vessel, the graphite body has an interior surface defining an open cavity such that the shape of the cavity is such as to nest the silica container. Wherein at least a portion of the inner surface of the graphite body contacts the outer surface of the silica container to support the silica container during silicon melt formation in the silica container and during production of single crystal silicon from the melt. I have. The body is designed to be adapted for use in a Czochralski crystal puller. The body may consist essentially of graphite, or the coating may be on at least a part of the inner surface.

【0016】本発明の他の特徴および目的は、一部が当
業者に明らかであり、一部が下記に指摘される。
[0016] Other features and objects of the invention will be in part apparent to those skilled in the art and in part pointed out below.

【0017】図面を参照して、本発明を下記にさらに詳
しく説明するが、図面中、同じ品目は、複数の図面にお
いて同じ番号が付されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail hereinafter with reference to the drawings, in which the same items are provided with the same reference numbers in more than one drawing.

【0018】本発明によれば、グラファイト支持容器
(例えば、サセプター)のバルク中または表面上に存在
するアルカリ土類金属およびアルカリ金属不純物の濃
度、特にカルシウムの濃度は、チョクラルスキー型結晶
引き取り装置中での単結晶シリコンの製造の間に支持容
器によって支えられているシリカコンテナ(例えば、ル
ツボ)の不均質失透の存在および程度に実質的に影響を
及ぼす。理論に縛られるわけではないが、アルカリ土類
金属およびアルカリ金属不純物を低濃度で有する支持容
器を用いることによって、支持容器からシリカコンテナ
の外表面への不純物の拡散の程度を減少させ、それによ
って、局部結晶化のための核形成部位の数を減少させ、
シリカコンテナ上の不均質失透の程度が減少される。充
分に低いカルシウム濃度、好ましくは約0.7重量ppmま
たはそれ未満の濃度、を有するグラファイト支持容器を
用いることによって、高容量の装填材料からでさえも、
ガラス質シリカコンテナの実質的な不均質失透なしに、
単結晶シリコンを製造することができる。ガラス質シリ
カコンテナの局部結晶化の程度を減少させることによっ
て、シリカコンテナの構造保全性が向上し、向上したゼ
ロ欠陥成長を含む、向上したシリコン結晶の質が可能と
なる。
In accordance with the present invention, the concentration of alkaline earth metal and alkali metal impurities, especially calcium, present in the bulk or on the surface of a graphite support vessel (eg, a susceptor) is determined by a Czochralski crystal puller. Substantially affects the presence and degree of heterogeneous devitrification of the silica container (eg, crucible) supported by the support vessel during the production of single crystal silicon therein. Without being bound by theory, by using a support vessel having a low concentration of alkaline earth metal and alkali metal impurities, the extent of diffusion of impurities from the support vessel to the outer surface of the silica container is reduced, thereby Reduce the number of nucleation sites for local crystallization,
The degree of heterogeneous devitrification on the silica container is reduced. By using a graphite support vessel having a sufficiently low calcium concentration, preferably about 0.7 ppm by weight or less, even from high volumes of charge material,
Without substantial heterogeneous devitrification of the vitreous silica container,
Single crystal silicon can be manufactured. Reducing the degree of local crystallization of the vitreous silica container improves the structural integrity of the silica container and allows for improved silicon crystal quality, including improved zero defect growth.

【0019】本明細書において使用される、「コンテ
ナ」という語は、チョクラルスキー型結晶引き取り装置
で単結晶シリコンインゴットを製造するのに使用するた
めに、溶融シリコンの溜まり(pool)が形成できるルツ
ボ、ライナー、または他の容器を意味する。「支持容器
(support vessel)」という語は、コンテナを支えるため
に使用される、サセプター、ルツボ、または他の受容器
(receptacles)を意味する。「多結晶シリコン」とい
う語は、形状、形態または製造法に関する制限のない多
結晶シリコンを意味し、例えば、一般にジーメンス型の
方法によって製造される「チャンク(塊状)」多結晶シリ
コン、および一般に流動床反応法によって製造される
「粒状」多結晶シリコンを包含する。
As used herein, the term "container" can form a pool of molten silicon for use in manufacturing a single crystal silicon ingot with a Czochralski crystal puller. Means a crucible, liner, or other container. "Support container
The term (support vessel) means a susceptor, crucible, or other receptors used to support a container. The term "polycrystalline silicon" means polycrystalline silicon that has no limitations with respect to shape, morphology or method of manufacture, e.g., "chunk" polycrystalline silicon, generally manufactured by a Siemens-type method, and Includes "granular" polycrystalline silicon produced by the bed reaction process.

【0020】チョクラルスキー法によって単結晶シリコ
ンを製造するために、本発明のグラファイト支持容器と
共に使用するのが適しているシリカコンテナに、多結晶
シリコンが装填される。シリカコンテナは、本質的にシ
リカから成る未処理ガラス質シリカコンテナであっても
よいし、または、シリカ容器の内表面および/または外
表面の少なくとも一部がこの分野において現在既知の方
法または今後開発される種々の方法によって処理されて
いる内表面および外表面を有するガラス質シリカ容器を
有して成る処理されたシリカコンテナであってもよい。
そのような処理方法は現在のところ、例えば、表面上に
外的被膜(例えば、SiN)を形成すること、または表
面上にその場でそのような被膜を成長させることを包含
する。表面に失透シリカの均質層を形成するか、また
は、そのような均質失透層の形成を促進する失透促進剤
を均質に適用することが、一般に好ましい。
To produce single crystal silicon by the Czochralski method, polycrystalline silicon is loaded into a silica container suitable for use with the graphite support of the present invention. The silica container may be an untreated vitreous silica container consisting essentially of silica, or at least a portion of the inner and / or outer surface of the silica container is a method currently known in the art or developed in the future. A treated silica container comprising a vitreous silica container having an inner surface and an outer surface that has been treated by the various methods described.
Such treatment methods currently include, for example, forming an external coating (eg, SiN) on a surface, or growing such a coating in situ on a surface. It is generally preferred to form a homogeneous layer of devitrified silica on the surface, or to uniformly apply a devitrification promoting agent that promotes the formation of such a homogeneous devitrified layer.

【0021】シリカコンテナの表面上での均質失透層の
形成および使用は、失透過程の制御の程度において、お
よび得られる失透シリカ層の均質性および非局在性の点
において、本発明によって防止しようとする不均質失透
から区別される。コンテナが処理されているか、未処理
であるかに関係なく、シリカコンテナのバルクが、アル
カリ土類金属、アルカリ金属および他の不純物を実質的
に含まないのが好ましく、および、シリカコンテナの表
面が、その外表面および内表面上に、不均等に分布して
いるアルカリ土類金属およびアルカリ金属不純物を実質
的に含まないのが好ましい。好適な品質のシリカコンテ
ナが、例えば、General Electric Co.,Quartz Products
Department(Cleveland, Ohio)を含む様々な販売者か
ら商業的に入手可能である。
The formation and use of a homogenous devitrification layer on the surface of a silica container can be achieved by the present invention in terms of the degree of control of the degree of devitrification and the homogeneity and delocalization of the resulting devitrified silica layer. Distinguished from the heterogeneous devitrification sought to be prevented. Preferably, regardless of whether the container is treated or untreated, the bulk of the silica container is substantially free of alkaline earth metals, alkali metals and other impurities, and the surface of the silica container is Preferably, it is substantially free of non-uniformly distributed alkaline earth metals and alkali metal impurities on its outer and inner surfaces. Suitable quality silica containers are available, for example, from General Electric Co., Quartz Products
It is commercially available from various sellers, including the Department (Cleveland, Ohio).

【0022】シリカコンテナの特定の形状寸法は限定さ
れないが、コンテナは一般にコップ型であり、溶融シリ
コンのような液体を含有または保持することができる少
なくとも部分的に閉鎖した構造を規定する外表面および
内表面を有する。図1を参照すると、例としてのシリカ
コンテナが、未処理シリカルツボ10である。ルツボ1
0は一般に、内表面12、外表面14、中心線15、お
よび上端16を有する。内表面12が、多結晶シリコン
が装填される開放空洞24を規定する。ルツボ10は、
底部分17、コーナー部分18、およびサイドまたは壁
部分19を包含し、これらは以後、それぞれ、ルツボ1
0の、底17、コーナー18、および壁19と称され
る。図示されている具体例においては、壁19は実質的
に垂直であり、底17は実質的に水平である。さらに正
確に言えば、壁19は、上部分19a、中間部分19
b、および底部分19cを包含する実質的に垂直な周囲
領域を規定し、上部分、中間部分、底部分、19a、1
9b、19cがそれぞれ壁19の全表面積の約1/3を
占める。上部分、中間部分、底部分、19a、19b、
19cのおよその分割が、非実線21で一般的に図示さ
れている。
Although the specific geometry of the silica container is not limited, the container is generally cup-shaped and has an outer surface defining an at least partially closed structure capable of containing or retaining a liquid, such as molten silicon, and Has an inner surface. Referring to FIG. 1, an exemplary silica container is an untreated silica crucible 10. Crucible 1
The 0 generally has an inner surface 12, an outer surface 14, a centerline 15, and an upper end 16. Inner surface 12 defines an open cavity 24 into which polycrystalline silicon is loaded. Crucible 10
It includes a bottom portion 17, a corner portion 18, and a side or wall portion 19, which are hereinafter referred to respectively as crucible 1
0, referred to as the bottom 17, corner 18, and wall 19. In the embodiment shown, wall 19 is substantially vertical and bottom 17 is substantially horizontal. More precisely, the wall 19 comprises an upper part 19a, an intermediate part 19
b, and a substantially vertical peripheral region including the bottom portion 19c, the top portion, the middle portion, the bottom portion, 19a,
9b and 19c each occupy about 1/3 of the total surface area of the wall 19. Top, middle, bottom, 19a, 19b,
The approximate division of 19c is shown generally by non-solid line 21.

【0023】底17は、垂直成分よりも実質的に大きい
水平成分を有する傾斜を有する放物形である。コーナー
18は、壁19および底17の交差部分付近の曲線状の
環状境界領域である。一般に線22で示されるように、
コーナー18の湾曲が終わる部分で、コーナー18が壁
19と交差する。コーナー18は、底17の曲率半径よ
りも小さい曲率半径を有し、一般に、曲率半径が変化す
る部分で底17と交差する。コーナー18は、それぞれ
がコーナー18の全表面積の約半分を占める上半分およ
び下半分を有し、上半分は壁19により近く、下半分は
底17により近い。ルツボ10の中心線15は、実質的
に壁19と平行であり、底17の幾何学的中心点と交差
する。
The bottom 17 is parabolic with a slope having a horizontal component substantially greater than a vertical component. The corner 18 is a curved annular boundary area near the intersection of the wall 19 and the bottom 17. Generally, as shown by line 22,
The corner 18 intersects the wall 19 at the end of the curve of the corner 18. The corner 18 has a radius of curvature smaller than the radius of curvature of the bottom 17 and generally intersects the bottom 17 where the radius of curvature changes. Corner 18 has an upper half and a lower half, each occupying about half of the total surface area of corner 18, with the upper half closer to wall 19 and the lower half closer to bottom 17. The center line 15 of the crucible 10 is substantially parallel to the wall 19 and intersects the geometric center point of the bottom 17.

【0024】グラファイト支持容器は、シリカコンテナ
中でのシリコンメルトの形成の間、および、溶融シリコ
ンからの単結晶シリコンの製造の間に、シリカコンテナ
を支える。グラファイト支持容器は、未処理または処理
グラファイト支持容器であってよい。未処理グラファイ
ト支持容器は、本質的に、グラファイト形態の炭素から
成る。処理グラファイト支持容器は、心容器(core ves
sel)を有して成り、この心容器は、本質的にグラファ
イトから成り、内表面および外表面を有し、心容器の内
表面および/または外表面の少なくとも一部が、この分
野において現在既知の、または今後開発される種々の方
法によって、処理(例えば、被覆)されている。そのよ
うな処理方法は現在、例えば、表面上にSiC、Ti
C、NbC、TaC、ZrC、BN、またはガラス状炭
素の被膜を形成すること、またはそのような被膜を心容
器の表面においてその場で成長させること、を包含す
る。
[0024] The graphite support vessel supports the silica container during the formation of the silicon melt in the silica container and during the production of single crystal silicon from molten silicon. The graphite support vessel may be an untreated or a treated graphite support vessel. The untreated graphite support vessel consists essentially of carbon in graphite form. The treated graphite support vessel is a core vessel
sel), the heart vessel consists essentially of graphite, has an inner surface and an outer surface, at least a portion of the inner and / or outer surface of the heart vessel is currently known in the art. (E.g., coating) by various methods, or later developed. Such processing methods are currently available, for example, on surfaces with SiC, Ti
It involves forming a coating of C, NbC, TaC, ZrC, BN, or glassy carbon, or growing such a coating in situ on the surface of the heart vessel.

【0025】グラファイト支持容器の特定の形状寸法は
限定されないが、支持容器は、一般にコップ型であり、
支持容器の内表面の少なくとも一部がコンテナの外表面
の少なくとも一部と接触してシリカコンテナがグラファ
イト支持容器に仕込まれるように、シリカコンテナを収
容するように適合された構造を規定する内表面および外
表面を有している。支持容器の内表面とコンテナの外表
面との接触領域が、界面領域を規定する。支持容器は、
チョクラルスキー型結晶引き取り装置中での使用のため
に、さらに適合されるのが好ましい。図2を参照する
と、例としてのグラファイト支持容器が、未処理グラフ
ァイトサセプター30である。
Although the specific geometry of the graphite support vessel is not limited, the support vessel is generally cup-shaped,
An inner surface defining a structure adapted to receive the silica container such that at least a portion of the inner surface of the support container contacts at least a portion of the outer surface of the container to load the silica container into the graphite support container. And has an outer surface. The area of contact between the inner surface of the support vessel and the outer surface of the container defines an interface area. The support vessel is
It is preferably further adapted for use in a Czochralski crystal puller. Referring to FIG. 2, an exemplary graphite support vessel is an untreated graphite susceptor 30.

【0026】サセプター30は、内表面32、外表面3
4、中心線35、および上端36を有する。サセプター
30の内表面32は、開放空洞44を規定し、底部分3
7、コーナー部分38、およびサイドまたは壁部分39
を包含し、これらは以後、それぞれ、サセプター30
の、底37、コーナー30、および壁39と称される。
図示されている具体例においては、サセプターの底37
は実質的に水平であり、サセプターの壁39は実質的に
垂直である。より厳密に言えば、底37ほぼ放物形であ
り、垂直成分よりも実質的に大きい水平成分を有する傾
斜を有する。サセプターの壁39は、上部分39a、中
間部分39b、および底部分39cを包含する周囲領域
を規定し、上部分、中間部分、底部分、39a、39
b、39cがそれぞれ、壁39の全表面積の約1/3を
占める。上部分、中間部分、底部分、39a、39b、
39cのおよその分割が、非実線41で一般的に図示さ
れている。
The susceptor 30 has an inner surface 32 and an outer surface 3
4, having a centerline 35, and an upper end 36. The inner surface 32 of the susceptor 30 defines an open cavity 44 and the bottom portion 3
7, corner portion 38 and side or wall portion 39
, Each of which is hereinafter referred to as susceptor 30
, Are referred to as the bottom 37, corner 30, and wall 39.
In the embodiment shown, the susceptor bottom 37
Are substantially horizontal and the susceptor wall 39 is substantially vertical. More specifically, the bottom 37 is approximately parabolic and has a slope with a horizontal component that is substantially greater than the vertical component. The susceptor wall 39 defines a peripheral area that includes a top portion 39a, a middle portion 39b, and a bottom portion 39c, and includes a top portion, a middle portion, a bottom portion, 39a, 39c.
b and 39c each occupy about 1/3 of the total surface area of the wall 39. Top part, middle part, bottom part, 39a, 39b,
The approximate division of 39c is shown generally by non-solid line 41.

【0027】サセプター30の上端36における壁39
の直径が、壁39のより低い位置、例えば、壁39の底
部分39bにおいて測定した壁39の直径よりもわずか
に大きくなるように、サセプターの壁39は、真垂直
(true vertical)に対してわずかに円錐形に開いてい
る。僅かに円錐形に開いている壁39は、シリカルツボ
10、または他のシリカコンテナを、開放空洞44に収
容するのを容易にする。サセプターのコーナー38は、
壁39および底37の交差部分付近の曲線状の環状境界
領域である。一般に線42で示されるように、コーナー
38の湾曲が終わる部分で、コーナー38が壁39と交
差する。コーナー38は、底37の曲率半径よりも小さ
い曲率半径を有し、一般に、曲率半径が変化する部分で
底37と交差する。コーナー38は、それぞれがコーナ
ー38の全表面積の約半分を占める上半分および下半分
を有し、上半分は壁39により近く、下半分は底37に
より近い。サセプター30の中心線35は、実質的に壁
39と平行であり、底37の幾何学的中心点と交差す
る。ベース46は、チョクラルスキー型結晶引き取り装
置の可動ペデスタル52に連結するように適合されてい
る。
The wall 39 at the upper end 36 of the susceptor 30
Is slightly larger than the diameter of the wall 39 measured at a lower position of the wall 39, for example, at the bottom portion 39b of the wall 39, with respect to true vertical. Opened slightly conical. The slightly conical opening wall 39 facilitates the storage of the silica crucible 10 or other silica container in the open cavity 44. The corner 38 of the susceptor
A curved annular boundary region near the intersection of the wall 39 and the bottom 37. The corner 38 intersects the wall 39 where the curvature of the corner 38 ends, generally as indicated by line 42. The corner 38 has a radius of curvature that is smaller than the radius of curvature of the bottom 37 and generally intersects the bottom 37 where the radius of curvature changes. Corner 38 has an upper half and a lower half, each occupying about half of the total surface area of corner 38, with the upper half closer to wall 39 and the lower half closer to bottom 37. The center line 35 of the susceptor 30 is substantially parallel to the wall 39 and intersects the geometric center of the bottom 37. The base 46 is adapted to couple to a movable pedestal 52 of a Czochralski crystal puller.

【0028】図3は、チョクラルスキー型結晶引き取り
装置50において、サセプター30の中に配置され、そ
れによって支えられているルツボ10を示し、サセプタ
ー30のベース46が可動ペデスタル52に取り付けら
れている。この配置は、回分チョクラルスキー法を用い
て単結晶シリコンを製造するのに典型的である。底3
7、コーナー38、および壁39の底部分39bによっ
て規定されるサセプター30の内表面32の部分が、ル
ツボ10の対応する部分17、18および19bの外表
面14と接触している。このコンテナ−支持容器システ
ムの界面領域は、ルツボとサセプターとのこの接触領域
によって規定されている。しかし、一般的には、界面領
域の程度および特定の位置は、シリカコンテナおよびグ
ラファイト支持容器の特定のデザインに依存する。その
ようなデザインは、一般に、構造的サポートおよび熱移
動考慮(structural support and heat transfer consi
derations)に基づく。さらに、界面領域を規定する接
触領域は、回分法に関しては、結晶成長工程の間に時間
と共に変化する。
FIG. 3 shows the crucible 10 positioned within and supported by the susceptor 30 in a Czochralski crystal puller 50, with the base 46 of the susceptor 30 mounted on a movable pedestal 52. . This arrangement is typical for producing single crystal silicon using the batch Czochralski method. Bottom 3
7, a portion of the inner surface 32 of the susceptor 30 defined by the corner 38 and the bottom portion 39b of the wall 39 is in contact with the outer surface 14 of the corresponding portion 17, 18 and 19b of the crucible 10. The interface area of the container-support vessel system is defined by this area of contact between the crucible and the susceptor. However, in general, the extent and specific location of the interfacial area will depend on the particular design of the silica container and the graphite support container. Such designs are generally compatible with structural support and heat transfer considerations.
derations). Furthermore, the contact area defining the interface area changes with time during the crystal growth process, for a batch process.

【0029】図3を参照すると、シリカルツボ10中で
シリコンメルトが形成された後、メルト表面58よりも
下にある溶融シリコン48が、ルツボ10の壁19、コ
ーナー18、および底17に、静水力(重力)を働かせ
る。加熱されたシリカコンテナは溶融温度で軟化するの
で、静水力/重力が、軟化したシリカコンテナをグラフ
ァイト支持容器に押しつけるように働く。しかし、回分
法においては、シリコンインゴットが形成されるにつれ
て溶融シリコンの水位が低下し、従って、単結晶インゴ
ットが引き上げられるにつれて壁19、コーナー18、
および底17に働く静水圧が減少し、それによって、壁
19、39の上部分19a、39aが互いに離れ、その
結果として、結晶が引き上げられるにつれて、ルツボ壁
19の外表面14と支持容器壁39の内表面32との接
触量が減少する。従って、一般に、シリカコンテナの壁
と支持容器の壁との接触時間に基づく界面領域の小区域
を規定することができる:(1)初期メルト線よりも実
質的に上(即ち、溶融シリコン48の表面58の初期水
位よりも上)に位置する非接触領域;(2)初期メルト
線よりも実質的に下に位置するが、最終メルト線よりも
実質的に上に位置する、一時的接触領域;および(3)
結晶引き取り工程の全期間中、静水圧および/またはシ
リカコンテナの重量が、軟化したコンテナを、支持容器
に向かって押しつける位置に実質的に位置する、連続接
触領域。
Referring to FIG. 3, after the silicon melt is formed in the silica crucible 10, molten silicon 48 below the melt surface 58 is applied to the walls 19, corners 18 and bottom 17 of the crucible 10 by hydrostatic force. (Gravity) work. As the heated silica container softens at the melting temperature, hydrostatic / gravitational forces act to force the softened silica container against the graphite support container. However, in the batch method, as the silicon ingot is formed, the water level of the molten silicon decreases, and thus, as the single crystal ingot is raised, the walls 19, corners 18,
And the hydrostatic pressure acting on the bottom 17 is reduced, whereby the upper portions 19a, 39a of the walls 19, 39 separate from one another, so that as the crystal is pulled up, the outer surface 14 of the crucible wall 19 and the support vessel wall 39 The amount of contact with the inner surface 32 is reduced. Thus, it is generally possible to define a small area of the interface area based on the contact time between the silica container wall and the support container wall: (1) substantially above the initial melt line (ie, A non-contact area located above the initial water level of the surface 58); (2) a temporary contact area located substantially below the initial melt line but substantially above the final melt line. And (3)
A continuous contact area where the hydrostatic pressure and / or the weight of the silica container is substantially located at the point where the hydrostatic pressure and / or the weight of the silica container presses the softened container against the support container during the entire crystal pulling process.

【0030】図1から4に示されるコンテナ/支持容器
システムに関しては、非接触領域は、コンテナ壁および
支持容器壁の上部分19aおよび39aとしてそれぞれ
図示されている、シリカコンテナの壁とグラファイトサ
セプターの壁との界面領域の上方1/3と概ね対応す
る。一時的接触領域は一般に、壁の下方2/3およびコ
ーナー成分の上半分に対応する。例えば図1〜4におい
ては、一時的接触領域は、壁部分19b、19c、39
b、39c、およびコーナー18、38の上半分を含む
ことができる。連続接触領域は一般に、底17、37、
およびコーナー18、38の下半分に対応する。
With respect to the container / support vessel system shown in FIGS. 1-4, the non-contact areas are the walls of the silica container and the graphite susceptor, shown as the upper portions 19a and 39a of the container and support vessel walls, respectively. It roughly corresponds to the upper third of the interface area with the wall. The temporary contact area generally corresponds to the lower 2/3 of the wall and the upper half of the corner component. For example, in FIGS. 1-4, the temporary contact area comprises the wall portions 19b, 19c, 39
b, 39c, and the upper half of corners 18, 38. The continuous contact area is generally at the bottom 17, 37,
And the lower half of corners 18, 38.

【0031】図1、2および3に示されるルツボ10お
よびサセプター30の形状寸法は例示的なものである。
シリカコンテナおよびグラファイト支持容器の形状寸法
は、図示されている具体例と実質的に異なっていてもよ
く、それでもなお本発明の範囲内含まれる。シリカコン
テナおよびグラファイト支持容器の1つの選択的デザイ
ンが図4に示されている。このデザインにおいては、グ
ラファイト支持容器(サセプター30')中に配置さ
れ、それによって支えられている内部ルツボ10'およ
び外部ルツボ10"を有して成る二重コンテナシステム
が、連続チョクラルスキー法を用いて単結晶シリコンを
製造するのに典型的な形状にされている。
The dimensions of the crucible 10 and susceptor 30 shown in FIGS. 1, 2 and 3 are exemplary.
The geometries of the silica container and the graphite support vessel may differ substantially from the illustrated embodiment and still fall within the scope of the present invention. One alternative design for the silica container and the graphite support container is shown in FIG. In this design, a dual container system comprising an internal crucible 10 'and an external crucible 10 "located in and supported by a graphite support vessel (susceptor 30') is a continuous Czochralski process. Used to produce single crystal silicon.

【0032】グラファイト支持容器が処理されているか
未処理であるかに関係なく、および支持容器の特定の形
状寸法に関係なく、グラファイト支持容器のバルク中お
よびその表面に不純物として存在するアルカリ金属およ
び/またはアルカル土類金属、特に、カルシウム、マグ
ネシウム、ストロンチウム、リチウム、ナトリウムおよ
びカリウムの累積濃度は一般に、多結晶シリコンが溶融
し、単結晶シリコンインゴットが溶融シリコンから引き
上げられる間に、界面領域におけるシリカコンテナの実
質的な不均質失透を防止するのに充分に低い濃度でなけ
ればならない。
Regardless of whether the graphite support vessel has been treated or untreated, and regardless of the particular geometry of the support vessel, alkali metals and / or impurities present in the bulk of the graphite support vessel and on its surface as impurities. Alternatively, the cumulative concentration of the alkaline earth metals, especially calcium, magnesium, strontium, lithium, sodium and potassium, is generally that of the silica container in the interfacial area while the polycrystalline silicon melts and the single crystal silicon ingot is pulled up from the molten silicon. Concentration must be low enough to prevent substantial heterogeneous devitrification of the

【0033】本明細書で使用される「実質的な不均質失
透」とは、ガラス質シリカの局在結晶化を意味し、これ
は結果として、シリカコンテナの構造保全性(例えば、
カスピング(cusping)、フラクシング(fluxin
g)、点蝕、膨れ、弓そり、および/または他の変形)に
おける商業的に有意な低下、および/または、シリカコ
ンテナ中で形成されるシリコンメルトからの単結晶シリ
コンインゴットの成長におけるゼロディスロケーション
長さの商業的に有意な減少を招く。ゼロディスロケーシ
ョン長さの減少は、好ましくは約10%未満であり、よ
り好ましくは約5%未満、さらに好ましくは約1%未
満、最も好ましくは約0.5%未満である。 現在のとこ
ろ、0.5%を越えるゼロディスロケーション長さの減
少が、商業的に顕著であると考えられているが、将来に
は、それよりも少ない減少が顕著であることになるであ
ろう。
As used herein, “substantially heterogeneous devitrification” means localized crystallization of vitreous silica, which results in the structural integrity of the silica container (eg,
Cusping, fluxin
g), commercially significant reduction in pitting, blistering, bowing, and / or other deformations) and / or zero discs in the growth of single crystal silicon ingots from silicon melts formed in silica containers. This results in a commercially significant decrease in location length. The reduction in zero dislocation length is preferably less than about 10%, more preferably less than about 5%, even more preferably less than about 1%, and most preferably less than about 0.5%. At present, a reduction in zero dislocation length of more than 0.5% is considered commercially significant, but in the future a smaller reduction will be significant. Would.

【0034】実質的な不均質失透は一般に、有意な点
蝕、カスピングおよび/またはフラクシングを伴う白色
粉末の過度の形成のような、いくつかの観察できる特徴
によって示される。フラクシングは、シリカコンテナの
局部的軟化に関係し、シリカコンテナの外表面の視覚的
に光った、または艶のある外見によって明示される。フ
ラクシングは、不利益な不均質失透に、特に関係する指
標である。このように、グラファイト支持容器に存在す
る、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属、特
に、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、リチ
ウム、ナトリウムおよびカリウムの累積濃度は、約1cm
2を越える面積をフラクシングさせるのを防止するのに
充分な低さであるのが好ましい。累積濃度は、約0.5c
m2未満がフラクシングするほどの低さであるのがより好
ましい。
[0034] Substantial heterogeneous devitrification is generally indicated by several observable features, such as excessive formation of a white powder with significant pitting, cuffing and / or fluxing. Fluxing is associated with local softening of the silica container and is manifested by a visually shiny or shiny appearance of the outer surface of the silica container. Fluxing is an indicator particularly related to disadvantageous heterogeneous devitrification. Thus, the cumulative concentration of alkali metals and / or alkaline earth metals, especially calcium, magnesium, strontium, lithium, sodium and potassium present in the graphite support vessel is about 1 cm.
Preferably, it is low enough to prevent fluxing of more than two areas. Cumulative concentration is about 0.5c
More preferably, less than m 2 is low enough to be fluxed.

【0035】一般に、未処理シリカコンテナと共に使用
される未処理グラファイト支持容器中の前記不純物、特
にカルシウムの濃度は、グラファイト支持容器を構成し
ているグラファイト物質の重量に対して、約1.0ppmま
たはそれより以下が好ましい(例えば、実施例1を参
照)。そのようなグラファイト支持容器に存在する前記
不純物の濃度は、好ましくは約0.7重量ppm未満、より
好ましくは約0.5重量ppm未満、さらに好ましくは約
0.2重量ppm未満、最も好ましくは約0.1重量ppm未満
である。
Generally, the concentration of said impurities, especially calcium, in the untreated graphite support vessel used with the untreated silica container is about 1.0 ppm or about 1.0 ppm, based on the weight of the graphite material making up the graphite support vessel. The following is preferable (for example, see Example 1). The concentration of said impurities present in such a graphite support vessel is preferably less than about 0.7 ppm by weight, more preferably less than about 0.5 ppm by weight, even more preferably less than about 0.2 ppm by weight, most preferably Less than about 0.1 ppm by weight.

【0036】前記のように、界面領域の少なくとも一方
の表面が処理表面であるように、支持容器の内表面また
はシリカコンテナの外表面のいずれかが処理されている
場合、実質的な不均質失透なしに、アルカリ金属および
アルカリ土類金属、特にCaの不純物の、より高い濃度
が許容できる。実質的な不均質失透を防止するアルカリ
金属および/またはアルカリ土類金属の不純物の厳密な
上限濃度は、シリカコンテナおよび/またはグラファイ
ト支持容器の表面の清浄度、特定のルツボ寸法および装
填量に使用されるホットゾーン温度分布(温度および時
間)、シリカコンテナおよび/またはグラファイト支持
容器が処理されているかどうか等を含む要因に依存して
変化する。それにもかかわらず、向上した品質の単結晶
シリコンを、前記の指標および好ましい濃度制限に従っ
て、得ることができる。
As mentioned above, when either the inner surface of the support vessel or the outer surface of the silica container is treated, such that at least one surface of the interfacial region is the treated surface, substantial heterogeneous loss occurs. Without transparency, higher concentrations of alkali and alkaline earth metals, especially Ca impurities, are acceptable. The exact upper concentration of alkali metal and / or alkaline earth metal impurities that prevent substantial heterogeneous devitrification depends on the cleanliness of the silica container and / or graphite support vessel surface, specific crucible dimensions and loadings. It will vary depending on factors including the hot zone temperature distribution used (temperature and time), whether the silica container and / or graphite support vessel is being processed, and the like. Nevertheless, improved quality single crystal silicon can be obtained according to the above-mentioned indicators and preferred concentration limits.

【0037】一旦、多結晶シリコンが適切なシリカコン
テナ/グラファイト支持システムに装填されると、ルツ
ボが従来のCZシリコン結晶成長装置中に配置され、シ
リカコンテナ中に溶融シリコンの溜まりが形成されるま
で、多結晶シリコンが加熱されて多結晶シリコンが溶融
される。加熱プロフィール(heating profile)は限定
されないが、一般に、装填の種類(即ち、チャンク装
填、粒状装填、または混合装填)、ルツボの寸法および
デザイン、結晶成長器(crystal grower)の寸法および
種類等に依存して変化する。典型的な配置においては、
図3および4に示されるルツボ/サセプターシステムを
参照すると、サセプター30のベース46を支えるペデ
スタル52が、ルツボ10の底17がヒーター54の上
部に近くなるように配置される。ルツボ10が、ヒータ
ー54の内側の空間に、徐々に降ろされる。ルツボ10
がヒーター54に近接して徐々に降ろされる速度、なら
びに、ヒーター電力、ルツボ回転およびシステム圧のよ
うな、多結晶シリコンの溶融に影響を与える他の要因
が、この分野において一般に既知である。
[0037] Once the polycrystalline silicon is loaded into a suitable silica container / graphite support system, the crucible is placed in a conventional CZ silicon crystal growth apparatus until a pool of molten silicon is formed in the silica container. The polycrystalline silicon is heated to melt the polycrystalline silicon. The heating profile is not limited, but generally depends on the type of loading (ie, chunk loading, granular loading, or mixed loading), the size and design of the crucible, the size and type of crystal grower, etc. And change. In a typical arrangement,
Referring to the crucible / susceptor system shown in FIGS. 3 and 4, a pedestal 52 supporting the base 46 of the susceptor 30 is positioned such that the bottom 17 of the crucible 10 is near the top of the heater 54. The crucible 10 is gradually lowered into the space inside the heater 54. Crucible 10
The rate at which is gradually lowered in proximity to heater 54, and other factors that affect the melting of polycrystalline silicon, such as heater power, crucible rotation and system pressure, are generally known in the art.

【0038】通常、コーナー18、38におけるルツボ
10とサセプター30との接触領域の温度は、約4時間
に及ぶ溶融期間中、約60kgの多結晶シリコンを装填さ
れた直径18インチ(約46cm)のルツボに関しては、
少なくとも約1500℃であり、あるいは、約4時間〜
約6時間の溶融期間中、約70kgの多結晶シリコンを装
填された直径18インチ(約46cm)のルツボに関して
は、少なくとも約1550℃である。より高い温度(好
ましくは、少なくとも約1575℃、少なくとも約16
00℃、または少なくとも約1625℃)を、そのよう
な18インチ/60kgまたは18インチ/70kgの系に
使用して、シリカコンテナまたはグラファイト支持容器
の構造保全性に有害な影響を及ぼすことなく、より短い
溶融期間を達成することができる。本発明の利点は、よ
り大きい直径のシリカコンテナおよび/またはより大き
い装填量を用いる場合に、特に顕著である。
Typically, the temperature of the area of contact between crucible 10 and susceptor 30 at corners 18, 38 is about 18 inches (about 46 cm) in diameter loaded with about 60 kg of polycrystalline silicon during a melting period of about 4 hours. As for the crucible,
At least about 1500 ° C., or from about 4 hours to
During a melting period of about 6 hours, the temperature is at least about 1550 ° C. for an 18 inch diameter crucible loaded with about 70 kg of polycrystalline silicon. Higher temperatures (preferably at least about 1575 ° C., at least about 16
00 ° C., or at least about 1625 ° C.) can be used in such 18 inch / 60 kg or 18 inch / 70 kg systems without detrimentally affecting the structural integrity of the silica container or graphite support container. Short melting periods can be achieved. The advantages of the present invention are particularly pronounced when using larger diameter silica containers and / or higher loadings.

【0039】例えば、約7時間から約10時間の溶融期
間中、多結晶シリコン約100kgを装填される直径22
インチ(約56cm)のルツボに関して、または、より大
きい装填量120kgおよび約10時間の溶融時間を用い
る同様のルツボに関して、高熱−フラクシングコーナー
領域の温度は、少なくとも1600℃であるのが好まし
い。しかし、さらに高い温度(少なくとも約1675℃
または少なくとも約1700℃)を、そのような22イ
ンチ/120kgの系に使用して、比例的により短い溶融
時間(例えば、約6時間から約8時間)を達成すること
ができる。大きいシリカコンテナ、例えば、約140kg
の多結晶シリコンを装填された直径24インチ(約61
cm)のルツボに関しては、コーナー温度が少なくとも約
1650℃であるのが好ましく、少なくとも約1675
℃または少なくとも約1700℃であってもよい。その
ような24インチ/140kgの系の溶融期間は、温度に
よって異なるが、一般には、約1650℃においては約
10時間から約12時間であり、約1675℃〜約17
00℃の温度においては約8時間〜約10時間である。
他の例としては、約160kg〜約200kgの量の多結晶
シリコンを装填された直径32インチ(約81cm)のル
ツボは、少なくとも約1650℃、より好ましくは少な
くとも約1675℃または少なくとも約1700℃のコ
ーナー温度に加熱することができる。商業的に妥当なそ
のような32インチ/160〜200kgの系に関して、
溶融時間が例えば約12〜約15時間になるようにする
ために、これらのより高い温度が好まれる。
For example, during a melting period of about 7 to about 10 hours, about 100 kg of polycrystalline silicon is loaded with a diameter of 22 kg.
For an inch (about 56 cm) crucible, or for a similar crucible using a larger charge of 120 kg and a melting time of about 10 hours, the temperature of the high heat-fluxing corner region is preferably at least 1600 ° C. However, even higher temperatures (at least about 1675 ° C.
Or at least about 1700 ° C.) can be used in such a 22 inch / 120 kg system to achieve proportionately shorter melting times (eg, about 6 to about 8 hours). Large silica container, for example, about 140kg
24 inch diameter (approximately 61
cm), the corner temperature is preferably at least about 1650 ° C., and at least about 1675 ° C.
° C or at least about 1700 ° C. The melting period of such a 24 inch / 140 kg system varies with temperature, but generally ranges from about 10 hours to about 12 hours at about 1650 ° C, and from about 1675 ° C to about 17 hours.
At a temperature of 00 ° C., it is from about 8 hours to about 10 hours.
As another example, a 32 inch (about 81 cm) diameter crucible loaded with polycrystalline silicon in an amount of about 160 kg to about 200 kg may be at least about 1650 ° C., more preferably at least about 1675 ° C. or at least about 1700 ° C. Can be heated to corner temperature. For such a commercially reasonable 32 inch / 160-200 kg system,
These higher temperatures are preferred so that the melting time is for example about 12 to about 15 hours.

【0040】前記の、シリカコンテナの直径、装填量お
よび溶融時間、ならびに、特に、そのようなパラメータ
ーと様々の温度との組み合わせは、本発明の利点を例示
するものとして引用されているが、それらが本発明の範
囲を制限することを意図するものではない。前記の低不
純度支持容器の使用によって、一般に、既知のシステム
に伴う結晶成長への有害な影響なしに、シリカコンテナ
をより高い温度に加熱することができることを、当業者
は容易に理解するであろう。より高い温度を用いること
ができるということは、より大きい装填量および/また
は減少した溶融時間によって、生産性を高めることがで
きることを意味する。
The silica container diameters, loadings and melting times described above, and in particular, the combination of such parameters with various temperatures, are cited as being illustrative of the advantages of the present invention. Is not intended to limit the scope of the invention. One of ordinary skill in the art will readily appreciate that the use of a low-impurity support vessel as described above generally allows the silica container to be heated to higher temperatures without the deleterious effects on crystal growth associated with known systems. There will be. The ability to use higher temperatures means that higher loadings and / or reduced melting times can increase productivity.

【0041】SiO(g)と熱グラファイトとの反応か
ら発生するCO(g)およびSiO(g)のような望ま
しくないガスをフラッシュ除去するために、多結晶シリ
コンは一般に、加熱の間に、パージガスに暴露される。
パージガスは一般に、アルゴンのような不活性ガスであ
り、結晶引き取り装置の種類および寸法に依存して、一
般に約10L/分〜300L/分の速度で流動する。
In order to flush out undesired gases such as CO (g) and SiO (g) generated from the reaction of SiO (g) with hot graphite, polycrystalline silicon is generally purged during heating with a purge gas. Exposure to
The purge gas is generally an inert gas, such as argon, and generally flows at a rate of about 10 L / min to 300 L / min, depending on the type and size of the crystal puller.

【0042】一旦、シリコンメルトが形成されると、チ
ョクラルスキー型法によって、単結晶シリコンインゴッ
トが溶融シリコンから引き上げられる。図3および4を
参照すると、単結晶シリコンインゴット55が、チョク
ラルスキー型結晶引き取り装置50中で、グラファイト
サセプター30によって支えられているシリカルツボ1
0の中で形成されたシリコンメルトから引き上げられ
る。単結晶シリコンインゴットを引き上げる特定の方法
および条件は、この分野において既知である。単結晶シ
リコンメルトが引き上げられる間、メルト形成の間に設
定された高温が、一般に維持される。
Once the silicon melt is formed, the single crystal silicon ingot is pulled up from the molten silicon by the Czochralski method. Referring to FIGS. 3 and 4, a single crystal silicon ingot 55 is provided in a Czochralski crystal puller 50 by a silica crucible 1 supported by a graphite susceptor 30.
0 from the silicon melt formed. Specific methods and conditions for pulling single crystal silicon ingots are known in the art. While the single crystal silicon melt is raised, the elevated temperature set during melt formation is generally maintained.

【0043】有益なことに、本発明の高純度グラファイ
ト支持容器(例えば、サセプター30)が、シリカコン
テナ(例えば、ルツボ10)を支えるために使用される
場合、最も高い熱フラクシングに付され最も高い温度を
有するグラファイト支持容器の一部(例えば、一般に、
支持容器のコーナー領域)の温度を、そこからの単結晶
シリコンインゴットの成長の間(一般に、少なくとも約
4時間または少なくとも約5時間)、界面領域にあるシ
リカコンテナの実質的な不均質失透を生じさせずに、約
1500℃またはそれよりも高い温度、もしくは必要で
あれば、約1525℃、1550℃、1575℃、16
00℃、1625℃、1650℃、1675℃、170
0℃またはそれらよりも高い温度に維持することができ
る。グラファイト支持容器(例えば、サセプター30)
の温度は、シリコンメルトの形成および結晶引き上げの
間に変化し、および、ある期間、支持容器の異なる部分
間で局部的に変化する場合もあるが、サセプターの特定
の位置における時間平均温度は一般に、多結晶シリコン
のより大きい装填容量を有するより大きい直径のルツボ
に関して、より高くなる。
Advantageously, when the high purity graphite support vessel (eg, susceptor 30) of the present invention is used to support a silica container (eg, crucible 10), it is subjected to the highest heat fluxing and highest. A portion of a graphite support vessel having a temperature (eg, generally,
The temperature in the corner region of the support vessel) during the growth of the single crystal silicon ingot therefrom (generally, at least about 4 hours or at least about 5 hours) will cause substantial heterogeneous devitrification of the silica container in the interface area. About 1500 ° C. or higher, or if necessary, about 1525 ° C., 1550 ° C., 1575 ° C., 16 ° C.
00 ° C, 1625 ° C, 1650 ° C, 1675 ° C, 170
It can be maintained at 0 ° C. or higher. Graphite support container (eg, susceptor 30)
Although the temperature of the susceptor varies during the formation of the silicon melt and crystal pulling, and may vary locally between different portions of the support vessel for a period of time, the time average temperature at a particular location of the susceptor is generally Higher for larger diameter crucibles with larger loading capacity of polycrystalline silicon.

【0044】一般に、グラファイト支持容器中のアルカ
リおよびアルカリ土類金属不純物の濃度の上限は、下記
パラメーターのいずれかまたは全てが増加するにつれて
低下する:ルツボ寸法(例えば、直径)、装填量(例え
ば、重量)、コーナー丸みにおける支持容器の温度、約
1500℃を越える温度での時間。前記濃度および温度
の数値は、単に例示的および示唆的なものであると見な
すべきであり、一般に、どのようなシステムまたは形状
寸法に関しても、アルカリおよびアルカリ土類金属の最
も好ましい濃度は、前記のように、多結晶シリコンが溶
融され、単結晶シリコンインゴットが溶融シリコンから
引き上げられる間に、界面領域におけるシリカコンテナ
の実質的な不均質失透を防止するのに充分な低さの濃度
である。
In general, the upper limit of the concentration of alkali and alkaline earth metal impurities in a graphite support vessel decreases as any or all of the following parameters increase: crucible size (eg, diameter), loading (eg, Weight), temperature of the support vessel at the corner roundness, time at a temperature above about 1500 ° C. The above concentration and temperature values are to be considered merely exemplary and suggestive; in general, for any system or geometry, the most preferred concentrations of alkali and alkaline earth metals are as described above. Thus, the concentration is low enough to prevent substantial heterogeneous devitrification of the silica container in the interfacial region while the polycrystalline silicon is melted and the single crystal silicon ingot is pulled up from the molten silicon.

【0045】本発明に用いるのに適している濃度で存在
するアルカリ土類金属およびアルカリ金属不純物、特に
カルシウム不純物を有する高純度グラファイト支持容器
は、そのような不純物をより低い濃度で有する充填剤お
よび結合剤の原料の選択に特別な注意を払い、精製段階
を特に強化して、アルカリまたはアルカリ土類金属不純
物の充分に低い濃度を保証するようにして、そのような
支持容器が現在造られるのと同様の一般的方法で製造す
ることができる。グラファイトの製造方法の詳細な説明
が、T.Ishikawa & T.Nagaoki(English Editor I.C.Lewi
s)Recent Carbon Technology,特にpp.22-58,JEC Press,
1983に記載されている。
High purity graphite support vessels having alkaline earth metal and alkali metal impurities, especially calcium impurities, present in concentrations suitable for use in the present invention can be used to provide fillers and fillers having lower concentrations of such impurities. Special attention is paid to the choice of binder raw materials and such support vessels are now being constructed, with particular emphasis on the purification steps to ensure a sufficiently low concentration of alkali or alkaline earth metal impurities. It can be manufactured by the same general method. A detailed description of the graphite production method can be found in T. Ishikawa & T. Nagaoki (English Editor ICLewi
s) Recent Carbon Technology , especially pp. 22-58, JEC Press,
1983.

【0046】簡単に言えば、図5を参照すると、充填剤
材料(例えば、焼成石油コークス)を微粉砕し、篩にか
け、ブレンドして比較的均質な粒子寸法とし、次に、混
練工程において結合剤(例えば、コールタールピッチ)
と混合する。充填剤材料および結合剤材料を混合した
後、得られる混合物を、一般に成形または押し出し法に
よって、所望の形(例えば、インゴット)に形成する。
次に、形成された材料を炭化工程において焼き付けし、
得られる炭化材料を、そのまま、または、その密度を増
加させるための含浸および再焼き付け段階に続いて、お
よび/または高温精製段階に続いて、グラファイト化す
る。通常、そのような精製段階は、焼き付けされた炭素
および/またはグラファイト化された炭素を、約250
0℃の温度で、長時間、ハロゲンガスにさらすことを含
む。アルカリおよびアルカリ土類金属不純物は、グラフ
ァイト化段階の間に、および/または高温精製法を用い
て不純物が除去される精製処理によって、除去される。
次に、グラファイト素材が、機械加工されて、本発明の
グラファイト支持容器が形成される。グラファイト支持
容器の製造業者(例えば、UCAR, Clarksburg,WVa)は、
本発明のグラファイト支持容器に必要とされる純度水準
を達成することができる。
Briefly, with reference to FIG. 5, the filler material (eg, calcined petroleum coke) is comminuted, sieved, blended to a relatively uniform particle size, and then combined in a kneading step. Agent (eg, coal tar pitch)
Mix with. After mixing the filler material and the binder material, the resulting mixture is formed into the desired shape (eg, an ingot), generally by a molding or extrusion process.
Next, the formed material is baked in a carbonization step,
The resulting carbonized material is graphitized as such or following an impregnation and re-baking step to increase its density and / or following a high temperature purification step. Typically, such purification steps reduce the baked and / or graphitized carbon to about 250
Including prolonged exposure to halogen gas at a temperature of 0 ° C. Alkali and alkaline earth metal impurities are removed during the graphitization step and / or by a purification process in which the impurities are removed using a high temperature purification method.
Next, the graphite material is machined to form the graphite support container of the present invention. Manufacturers of graphite support vessels (eg, UCAR, Clarksburg, WVa)
The purity levels required for the graphite support vessels of the present invention can be achieved.

【0047】下記実施例は、本発明の原理および有益性
を例証するものである。
The following examples illustrate the principles and benefits of the present invention.

【0048】[0048]

【実施例】実施例1 : カルシウムの種々の濃度を有するグラファ
イトサセプターを用いる単結晶シリコンの製造 いくつかの実験ランにおいて、単結晶シリコンインゴッ
トを、未処理ガラス質シリカルツボ中で形成されるシリ
コンメルトから製造した。シリカルツボは、カルシウム
の種々の濃度(約0.1ppm〜約1.8ppm)を有するグラ
ファイトサセプターによって支えられた。シリコンイン
ゴットを引き取るネック試み(neck attempts)の数が
記録された。
EXAMPLES Example 1 Production of Single Crystal Silicon Using Graphite Susceptors with Various Concentrations of Calcium In some experimental runs, a single crystal silicon ingot was prepared from a silicon melt formed in an untreated vitreous silica crucible. Manufactured. Silica crucibles were supported by graphite susceptors having various concentrations of calcium (about 0.1 ppm to about 1.8 ppm). The number of neck attempts to pick up the silicon ingot was recorded.

【0049】単結晶シリコンの製造に続いて、それぞれ
のランにおいて使用されたガラス質石英ルツボの品質
を、ルツボ壁の、失透水準、点蝕、カスピングおよびフ
ラクシングに特に注意を払って観察した。カルシウムの
高濃度(0.8ppm〜約1.7ppm)を有するサセプターと共
に使用されたルツボは、ルツボ壁の点蝕、カスピングお
よびフラクシングのかなりの量を伴って、重度の失透を
有することが観察された。これと対照的に、カルシウム
の低濃度(約0.1ppm〜約0.2ppm)を有するグラファ
イトサセプターと共に使用されたシリカルツボは、ルツ
ボ壁のカスピング、点蝕およびフラクシングの最少限の
量を伴って、多くとも軽度の失透を有することが観察さ
れた。
Following the production of single crystal silicon, the quality of the vitreous quartz crucible used in each run was observed with particular attention to the level of devitrification, pitting, casping and fluxing of the crucible wall. Crucibles used with susceptors having high concentrations of calcium (0.8 ppm to about 1.7 ppm) have been observed to have severe devitrification, with a considerable amount of pitting, casping and fluxing of the crucible walls Was done. In contrast, silica crucibles used with graphite susceptors having low concentrations of calcium (about 0.1 ppm to about 0.2 ppm), with minimal amount of crucible wall cusping, pitting and fluxing, It was observed to have at most a slight devitrification.

【0050】得られる単結晶インゴットにおけるディス
ロケーション(転位)の存在または不存在も求めた。結
果が図6に要約されているが、この図は、ネック試みの
種々の数を用い、種々の濃度のカルシウムを有するグラ
ファイトサセプターを用いて、単結晶シリコンのゼロデ
ィスロケーション成長が得られたかどうかを示してお
り、図6において、高カルシウム含有量(約0.8ppm〜
約1.7ppm)または低カルシウム含有量(約0.1ppm〜
約0.2ppm)のいずれかを有するものに分類されてい
る。図6のデータは、シリコン結晶が低い数のネック試
みで引き取られたランに関しては、ゼロディスロケーシ
ョン成長が、低カルシウム含有量サセプターを用いた場
合は100%達成されたことを示し、高カルシウム含有
量サセプターを用いた場合には60%のみの達成であっ
たことを示す。結晶成長を開始するのに必要なネック試
みの数に関係なく、全てのデータを考慮すると、低カル
シウム含有量サセプター使用の場合の72%において、
ゼロディスロケーションが達成されたが、高カルシウム
含有量サセプター使用の場合には40%においてのみ達
成された。このように、低カルシウム含有量サセプター
の使用は、単結晶シリコンのゼロディスロケーション成
長が達成される度合いに、大きな影響を及ぼすことが明
らかである。
The presence or absence of dislocation (dislocation) in the obtained single crystal ingot was also determined. The results are summarized in FIG. 6, which illustrates whether zero dislocation growth of single crystal silicon was obtained using graphite susceptors with various concentrations of calcium using various numbers of neck trials. FIG. 6 shows that the high calcium content (about 0.8 ppm-
About 1.7ppm) or low calcium content (about 0.1ppm ~
(Approximately 0.2 ppm). The data in FIG. 6 show that for runs where the silicon crystal was taken in a low number of neck attempts, zero dislocation growth was achieved 100% with the low calcium content susceptor and the high calcium content It shows that only 60% was achieved with the quantity susceptor. Regardless of the number of neck attempts required to initiate crystal growth, considering all data, at 72% of the cases with low calcium content susceptors,
Zero dislocation was achieved, but only at 40% with a high calcium content susceptor. Thus, it is clear that the use of a low calcium content susceptor significantly affects the degree to which zero dislocation growth of single crystal silicon is achieved.

【0051】前記の本発明の詳細な説明および実施例に
鑑みて、本発明のいくつかの目的が達成されたことが理
解される。本明細書に示されている説明および実例は、
本発明、その原理、およびその実際的適用について、当
業者に知らしめるためのものである。当業者は、特定の
用途の必要性に最も良く適合するように、本発明を多数
の形態で適合および適用することができる。従って、前
記の本発明の特定の具体例は、本発明を網羅するもので
も限定するものでもない。
In view of the foregoing detailed description and examples of the present invention, it is understood that several objects of the present invention have been attained. The description and examples set forth herein are:
It is intended to inform those skilled in the art about the present invention, its principles, and its practical application. Those skilled in the art can adapt and apply the invention in a number of forms to best suit the needs of a particular application. Accordingly, the specific embodiments of the invention described above are not exhaustive or limiting of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 空のチョクラルスキールツボの断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of an empty Czochralski crucible.

【図2】 図1のルツボを支えるために使用するのに適
している、空のグラファイトサセプターの断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an empty graphite susceptor suitable for use to support the crucible of FIG.

【図3】 図2のサセプター中に配置され、サセプター
によって支えられている図1のルツボの断面図を含む、
回分法に一般に使用される形状のチョクラルスキー型結
晶引き取り装置の略図。
FIG. 3 includes a cross-sectional view of the crucible of FIG. 1 disposed in and supported by the susceptor of FIG.
1 is a schematic view of a Czochralski-type crystal pulling device having a shape generally used in a batch method.

【図4】 内部ルツボおよび外部ルツボの断面図を含
み、外部ルツボが、サセプターの中に配置され、サセプ
ターによって支えられている、連続法において一般に使
用される形状のチョクラルスキー型結晶引き取り装置の
略図。
FIG. 4 includes a cross-sectional view of an internal crucible and an external crucible, wherein the external crucible is disposed within and supported by the susceptor, a Czochralski crystal puller of a shape commonly used in a continuous process. Schematic diagram.

【図5】 グラファイト支持容器の製造工程を示すブロ
ック略図。
FIG. 5 is a schematic block diagram showing a manufacturing process of a graphite support container.

【図6】 カルシウム濃度0.1ppm〜0.2ppm、または
0.8ppm〜1.7ppmを有するグラファイトサセプターに
よって支えられるシリカルツボを用いて、種々の数のネ
ック試みの種々のランの間に、単結晶シリコンのゼロデ
ィスロケーション成長が達成されたかどうかを示すプロ
ット。
FIG. 6 shows a single crystal during various runs of various numbers of neck trials using silica crucibles supported by graphite susceptors having calcium concentrations of 0.1 ppm to 0.2 ppm, or 0.8 ppm to 1.7 ppm. Plot showing whether zero dislocation growth of silicon has been achieved.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・ルツボ 10'・・・内部ルツボ 10"・・・外部ルツボ 12・・・内表面 14・・・外表面 15・・・中心線 16・・・上端 17・・・底部分 18・・・コーナー部分 19・・・壁部分 19a・・・上部分 19b・・・中間部分 19c・・・底部分 21・・・非実線 22・・・線 30・・・サセプター 30'・・・サセプター 32・・・内表面 34・・・外表面 35・・・中心線 36・・・上端 37・・・底部分 38・・・コーナー部分 39・・・壁部分 39a・・・上部分 39b・・・中間部分 39C・・・底部分 41・・・非実線 42・・・線 44・・・開放空洞 46・・・ベース 48・・・溶融シリコン 50・・・結晶引き取り装置 52・・・可動ペデスタ
ル 54・・・ヒーター 55・・・単結晶シリコ
ンインゴット 58・・・メルト表面
10 Crucible 10 'Internal crucible 10 "External crucible 12 Inner surface 14 Outer surface 15 Centerline 16 Top end 17 Bottom part 18 ..Corner portion 19 ... Wall portion 19a ... Top portion 19b ... Intermediate portion 19c ... Bottom portion 21 ... Non-solid line 22 ... Line 30 ... Susceptor 30 '... Susceptor 32 ... inner surface 34 ... outer surface 35 ... center line 36 ... upper end 37 ... bottom part 38 ... corner part 39 ... wall part 39a ... upper part 39b ...・ Intermediate part 39C ・ ・ ・ Bottom part 41 ・ ・ ・ Non-solid line 42 ・ ・ ・ Line 44 ・ ・ ・ Open cavity 46 ・ ・ ・ Base 48 ・ ・ ・ Molten silicon 50 ・ ・ ・ Crystal take-off device 52 ・ ・ ・ Movable pedestal 54 ... heater 55 ... single crystal silicon Down ingot 58 ... melt surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エル・ハンセン アメリカ合衆国44117オハイオ州クリーブ ランド、タングステン・ブールバード 21800番 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Richard El Hansen United States 44117 Cleveland, Ohio 21800 tungsten boulevard

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チョクラルスキー型法によって多結晶シ
リコンから単結晶シリコンインゴットを製造する方法で
あって、この方法は、 外表面を有するシリカコンテナ中で溶融シリコンの溜ま
りを形成する;支持容器の内表面の少なくとも一部がシ
リカコンテナの外表面と接触して、内表面を有するグラ
ファイト支持容器によってシリカコンテナを支える;お
よび単結晶シリコンインゴットを溶融シリコンから引き
上げる;ことを含んで成り、 グラファイト支持容器のカルシウム濃度が約1重量ppm
を越えないことを特徴とする方法。
1. A method for producing a single crystal silicon ingot from polycrystalline silicon by a Czochralski type method, comprising forming a pool of molten silicon in a silica container having an outer surface; Contacting at least a portion of the inner surface with the outer surface of the silica container to support the silica container by a graphite support container having the inner surface; and lifting the single crystal silicon ingot from the molten silicon; Calcium concentration of about 1 ppm by weight
The method characterized by not exceeding.
【請求項2】 支持容器のコーナー部分の内表面がシリ
カコンテナのコーナー部分の外表面と接触する領域にお
いて、グラファイト支持容器が加熱されて、少なくとも
約4時間の期間中、少なくとも約1575℃の温度が得
られることを特徴とする請求項1に記載の方法。
2. In a region where the inner surface of the corner portion of the support container contacts the outer surface of the corner portion of the silica container, the graphite support container is heated to a temperature of at least about 1575 ° C. for a period of at least about 4 hours. The method according to claim 1, wherein is obtained.
【請求項3】 チョクラルスキー型法によって多結晶シ
リコンから単結晶シリコンインゴットを製造する方法で
あって、この方法は、 外表面を有するシリカコンテナ中で溶融シリコンの溜ま
りを形成する;支持容器の内表面の少なくとも一部がシ
リカコンテナの外表面と接触して、内表面を有するグラ
ファイト支持容器によってシリカコンテナを支える;お
よび単結晶シリコンインゴットを溶融シリコンから引き
上げる;ことを含んで成り、 グラファイト支持容器に存在するアルカリ土類金属およ
びアルカリ金属の累積濃度が約1重量ppmを越えないこ
とを特徴とする方法。
3. A method for producing a single crystal silicon ingot from polycrystalline silicon by a Czochralski type method, comprising forming a pool of molten silicon in a silica container having an outer surface; Contacting at least a portion of the inner surface with the outer surface of the silica container to support the silica container by a graphite support container having the inner surface; and lifting the single crystal silicon ingot from the molten silicon; Wherein the cumulative concentration of alkaline earth metal and alkali metal present in the slag does not exceed about 1 ppm by weight.
【請求項4】 チョクラルスキー型法によってシリカコ
ンテナ内に形成されたシリコンメルトから単結晶シリコ
ンを製造する間に、シリカコンテナを支えるグラファイ
ト支持容器であって、この支持容器は、 本質的にグラファイトから成り、シリカコンテナを入れ
子状に収容することができる開放空洞を規定する内表面
を有する本体であって、この本体の内表面の少なくとも
一部がシリカコンテナの外表面と接触して、シリカコン
テナ中でのシリコンメルトの形成およびメルトからの単
結晶シリコンの製造の間に、シリカコンテナを支える本
体;を有して成り、 本体に存在するカルシウム濃度が約1重量ppmを越えな
いことを特徴とするグラファイト支持容器。
4. A graphite support for supporting a silica container during the production of single crystal silicon from a silicon melt formed in the silica container by a Czochralski-type process, the support being essentially graphite. A body having an inner surface defining an open cavity capable of nesting the silica container, wherein at least a portion of the inner surface of the body is in contact with the outer surface of the silica container, A body for supporting a silica container during formation of the silicon melt in and production of single crystal silicon from the melt, wherein the concentration of calcium present in the body does not exceed about 1 ppm by weight. Graphite support container.
【請求項5】 チョクラルスキー型法によってシリカコ
ンテナ内に形成されたシリコンメルトから単結晶シリコ
ンを製造する間に、シリカコンテナを支えるグラファイ
ト支持容器であって、この支持容器は、 本質的にグラファイトから成り、シリカコンテナを入れ
子状に収容することができる開放空洞を規定する内表面
を有する本体であって、この本体の内表面の少なくとも
一部がシリカコンテナの外表面と接触して、シリカコン
テナ中でのシリコンメルトの形成およびメルトからの単
結晶シリコンの製造の間に、シリカコンテナを支える本
体;を有して成り、 グラファイト本体に存在するアルカリ土類金属およびア
ルカリ金属の累積濃度が約1重量ppmを越えないことを
特徴とするグラファイト支持容器。
5. A graphite support for supporting a silica container during the production of single crystal silicon from a silicon melt formed in the silica container by a Czochralski-type process, the support being essentially graphite. A body having an inner surface defining an open cavity capable of nesting the silica container, wherein at least a portion of the inner surface of the body is in contact with the outer surface of the silica container, A body supporting a silica container during the formation of a silicon melt in the melt and the production of single crystal silicon from the melt, wherein the cumulative concentration of alkaline earth metal and alkali metal present in the graphite body is about 1%. A graphite support container characterized by not exceeding ppm by weight.
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