(57)【要約】      （修正有）【課題】インゴットを抜き出すことに起因する影響を最小にするか又は取り除くことができる、チョクラルスキー成長装置の提供。【解決手段】本発明はチョクラルスキー成長装置及び方法、好ましくは連続チョクラルスキー成長装置及び方法に関し、そこではインゴットの成長中に送達システム１１７から提供される固体原料は実質的に坩堝１１０の成長領域１１２に入ることができない。このようにして、極めて一貫した特性を有しているインゴットが製造される。【選択図】図１
2020109052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部成長領域と外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有している坩堝であって、壁は内部成長領域と外部供給領域の間に制限された流体連結を供給する開口部を有している坩堝；
坩堝の外部供給領域に突き出ていてシリコンを含んでいる固体原料をそこに供給する送達地点を有している供給装置を含んでいる固体原料供給システム；
坩堝の内部成長領域の上に位置し、前記壁とは隙間によって分かれている断熱遮蔽板；及び
固体原料が前記隙間を通ることを防ぎ、固体原料が坩堝の内部成長領域に入るのを実質的に防いでいる少なくとも１つの粒子遮断装置：
を含んでいるチョクラルスキー成長装置であって、
ここで粒子遮断装置は、外部供給領域の上に配置されており、前記壁に位置し、断熱遮蔽板に隣接する位置まで伸びている垂直部分を含み、前記垂直部分は、少なくともその一部が前記送達地点と前記隙間との間に位置するものである、チョクラルスキー成長装置。
【請求項２】
粒子遮断装置が、少なくとも一部分が坩堝の内部成長領域を覆っている粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項３】
粒子遮断装置が、内部成長領域に突き出ている坩堝の壁に固定されている粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項４】
粒子遮断装置が、少なくともその一部が供給装置の送達地点の周りに或いはその中に位置している粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項５】
粒子遮断装置が、断熱遮蔽板の周囲に円周方向に位置している断熱ハウジングをさらに含む、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項６】
ｉ）内部成長領域及び外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有している坩堝をチョクラルスキー成長装置内に備えること、ここで壁は内部成長領域及び外部供給領域の間に流体結合を提供する少なくとも１つの開口部を有している；
ｉｉ）シリコンを含んでいる固体の前装入物を坩堝の内部成長領域及び外部供給装置内に提供すること；
ｉｉｉ）内部成長領域及び外部供給装置内の固体前装入物を溶解すること；
ｉｖ）内部成長領域からシリコンインゴットの成長を開始すること；
ｖ）シリコンを含んでいる固体原料を、シリコンインゴットを成長させながら、シリコン送達システムから外部供給領域内へ送達すること、ここでシリコン送達システムは坩堝の外部供給領域に突き出ている送達地点を有していて固体シリコンをそこへ送達する；及び
ｖｉ）チョクラルスキー成長装置からシリコンインゴットを除去すること：
のプロセスを含んでいるシリコンインゴットのチョクラルスキー成長方法であって、
ここでチョクラルスキー成長装置は、坩堝の内部成長領域の上に位置し前記壁とは隙間によって分かれている断熱遮蔽板、及び固体原料が前記隙間を通ることを防ぎ固体原料が坩堝の内部成長領域内に入ることを実質的に防ぐ少なくとも１つの粒子遮断装置を含み、
ここで粒子遮断装置は、外部供給領域の上に配置されており、前記壁に位置し、断熱遮蔽板に隣接する位置まで伸びている垂直部分を含み、前記垂直部分は、少なくともその一部が前記送達地点と前記隙間との間に位置するものである、方法。
【請求項７】
粒子遮断装置が、断熱遮蔽板の周囲に円周方向に位置している断熱ハウジングをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１２年９月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／６９９，００４号の優先権を主張する。この出願の全内容は参照により本明細書に取り込まれている。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、連続チョクラルスキー成長法を用いる、シリコンインゴットのような、インゴットの製造方法、並びにこの方法によってインゴットを製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路及び太陽光電池の材料を生産するためのシリコンインゴットを製造するために最も効率的で経済的な方法はチョクラルスキー（ＣＺ）法である。典型的なＣＺ製造過程においては、シリコン装入物を坩堝に入れて、約１４１６℃の温度でその液体状態まで溶融する。次いで少量の所定結晶配向度のシリコン種結晶を落として溶融物の表面と接触させた後、ゆっくりと引き上げる。適切な温度制御によって、液体シリコンが種結晶上に種結晶の方向性と同じ方向性を持って凝結する。次いで種を溶融物からゆっくり持ち上げて、最終的に１メートル以上の長さ及び数百ミリメートルの直径を有しているシリコンの成長した結晶インゴットを形成する。
【０００４】
バッチチョクラルスキー法及び連続チョクラルスキー法と呼ばれることが多い、２種類のＣＺ技術が知られている。バッチＣＺでは、シリコンインゴットを成長させるのに必要な装入材料の全量を熱した坩堝内で工程の最初に溶融して、１つのインゴットを引き上げて坩堝を実質的に使い果たす。次いで坩堝を１つのインゴットの後に廃棄する。これと比較すると、連続チョクラルスキー（ＣＣＺ）成長では、装入される材料は成長過程の間中連続的或いは周期的に補給され、その結果、成長の間中補給されている単一の坩堝から複数のインゴットを引き抜くことができる。坩堝は数回のインゴットサイクルの後に廃棄及び新しい坩堝と置き換えるだけでよい。
【０００５】
ＣＣＺ製造過程を実施するためには、成長インゴットの特性に悪影響を及ぼさない連続又は半連続方法で追加の装入材料を供給する手段を含むように、バッチ式チョクラルスキー成長装置を改良する必要がある。この補給行為の同時結晶成長に対する悪影響を減らすために多くの場合、シリコンインゴットが引き抜かれる内部成長領域と共に、その中に追加の材料が供給される外側又は環状溶融領域を備えるように、従来の石英坩堝が改良されている。これらの領域は互いに流体連結している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの及びその他の公知改良法はＣＣＺを良好な一般的な特性を有しているシリコンインゴットを製造するために用いることを可能にするが、改良されたＣＣＺ法及び装置に、特に坩堝を補給する一方インゴットを抜き出すことに起因する影響を最小にするか又は取り除く必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はチョクラルスキー成長装置、特に、制限的な流体連結を領域間にもたらす少なくとも１つの開口部を有している少なくとも１つの壁で区切られている内部成長領域及び外部供給領域有している坩堝を含んでいる連続チョクラルスキー成長装置に関する。この装置は、坩堝の外部供給領域に突き出ていて、そこに固体原料を送達する送達地点を有している供給装置、及び固体原料を坩堝の内部成長領域への侵入を実質的に防止する粒子遮断装置を含んでいる、固体原料送達システムをさらに含んでいる。一実施態様において、この装置は、坩堝の内部成長領域の上に位置する断熱遮蔽板をさらに含んでいる。断熱遮蔽板及び坩堝の壁は間隙によって分かれていて、粒子遮断装置は固体原料がこの間隙を通過することを防止することが好ましい。粒子遮断装置は坩堝の内部成長領域を少なくとも部分的に覆う粒子遮蔽板であってよい。例えば、粒子遮蔽板は内部成長領域に突き出ている坩堝の壁の上に位置していてよい。また、或いはさらに、粒子遮断装置は断熱遮蔽板の周囲に、例えば、その外部底縁の周囲に円周方向に位置している断熱ハウジングであってよい。さらに、或いはまた、粒子遮断装置は、固体原料送達システムの周囲又はその中、特に固体原料送達システム供給装置に位置しているスリーブのような、供給装置の送達地点の周囲に少なくとも部分的に位置している粒子遮蔽板であってよい。
【０００８】
本発明はさらに、内部成長領域及び外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有している坩堝をチョクラルスキー成長装置内に備える、シリコンを含んでいる固体前装入物を内部成長領域及び外部供給領域に供給する、固体前装入物を溶解する、固体インゴットの成長を開始する、及び得られたシリコンインゴットを装置から取り除くステップを含んでいる、シリコンインゴットのチョクラルスキー成長方法、好ましくは連続チョコラルスキー成長方法に関する。シリコンインゴットを成長させている間に、固体原料をシリコン送達システムから坩堝の外部供給領域へ送達する。さらに、本発明の方法で用いられるチョクラルスキー成長装置は本発明の装置であることが好ましい。
【０００９】
前記の一般的な説明及び以下の詳細な説明は単なる例示及び説明であって特許請求されている本発明のさらなる説明を提供することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のチョクラルスキー成長装置及び方法の実施態様の概略図である。
【図２】図２は、本発明のチョクラルスキー成長装置及び方法の実施態様の概略図である。
【図３】図３は、本発明のチョクラルスキー成長装置及び方法の実施態様の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明はシリコンインゴットのチョクラルスキー成長装置及び方法に関する。本発明のチョクラルスキー成長装置は、それぞれがシリコンインゴットのようなインゴットが製造される成長チャンバー内に含まれている、坩堝、固体原料送達システム、及び少なくとも１つの粒子遮断装置を含んでいる。成長チャンバーは坩堝が備えられる加熱可能な空間を形成する側壁及び上壁を含んでいる。坩堝は成長チャンバー内にある坩堝の中で溶融するシリコンを含んでいる前装入物を含有できる。１つ又はそれ以上の台座によって下から支えることができる坩堝は、固体及び液体の原料、特に固体及び液体のシリコンの両方を含有できる結晶成長に用いられる当該技術分野で公知の何れかであってよい。例えば、坩堝は石英の坩堝であってよく、或いは石英で内部を裏打ちしたグラファイトの坩堝であってよい。坩堝は、例えば、結晶成長システムの形状に応じた任意の断面形状を有してもよいが、一般的には円形の断面形状を有している。
【００１２】
坩堝は、制限的な流体連結を領域間にもたらす、ノッチ、穴、又はパイプのような、少なくとも１つの開口部を有している壁又はその他の分離手段でそれぞれが区切られている、少なくとも２つの領域を含んでいる。例えば、坩堝はこれを、本明細書では内部成長領域と呼ぶ、内部領域、及び本明細書では外部供給領域と呼ぶ、外部領域の２つの領域に分ける壁を含むことができる。これらの領域は互いに流体連結している。内部領域はインゴットの成長が始まるところであり、そしてそこからインゴットが成長する間に外部領域は追加の原料を、インゴットを成長させながら、内部領域へ供給する。従って、結晶化プロセスによって原料を内部成長領域から除去しながら、新鮮な原料を外部供給領域から導入できる。好ましくは、内部成長領域及び／又は外部供給領域はシリコンを含んでいて、さらに、例えば、リン、ホウ素、ガリウム、インジウム、アルミニウム、ヒ素、又はアンチモンを含む、少なくとも１つのドーパント物質を含んでいてもよい、そこで溶融される固体の前装入物を含んでいる。
【００１３】
本発明のチョクラルスキー成長装置の固体原料送達システムは、結晶インゴットが成長して引き出される前又は、好ましくは、その間の何れかで固体原料を坩堝に送達する。従って、固体原料送達システムは固体形態の原料をそれを加熱しながら坩堝へ送達できることが好ましい。原料はインゴットが成長している間中連続的に又はバッチで（半連続）供給できる。好ましくは、原料は、金属級シリコン又はソーラーグレードシリコンを包含し、さらに、リン、ホウ素、ガリウム、インジウム、アルミニウム、ヒ素、又はアンチモンのような、少なくとも１つのドーパント物質を含んでいてもよい、シリコンを含んでいる。
【００１４】
固体原料を坩堝に搬送するために様々な方法を用いることができる。例えば、固体原料送達システムは、そこを通って制御された量の固体シリコンが坩堝に供給される、トラフシステムのような、供給装置を含むことができる。供給装置は坩堝に突き出ている少なくとも１つの送達地点を含んでいてよい。坩堝が内部成長領域及び外部供給領域を含んでいる場合は、それから結晶インゴットが成長又は引き上げられる溶融シリコンの障害を最小化するために、固体原料送達システムは原料を坩堝の外部供給領域に提供することが好ましい。本発明のチョクラルスキー成長装置で使用できる適切な固体原料送達システムの具体例は、参照により本明細書に取り込まれている、米国特許出願第１３／４４６，４１４号に記載されている。従って、原料が結晶化プロセスによって内部成長領域から除去されて新たな原料が外部供給領域から内部成長領域に入るにつれて、追加の固体原料が送達システムによって外部供給領域に供給されるので、結晶インゴットの連続成長のために溶融原料源が比較的一定に保たれる。
【００１５】
本発明のチョクラルスキー成長装置はさらに坩堝の上、好ましくは坩堝の内部成長領域の上位置している断熱遮蔽板を含むことができる。この遮蔽板は、溶融した装入物が坩堝内に保持されるように、成長しているインゴットを過剰な加熱から保護するので、これは成長装置内の高温及び条件に耐え得る低い熱伝導性を有している物質からできているかこれを含んでいる。種々のタイプの断熱遮蔽板が当該技術分野で知られていて、これらの何れも本発明の装置で使用することができる。大きさ及び形状は成長装置の形状によって決まる。例えば、円形の断面形状を有していて、概して円形の断面形状のシリコンインゴットを形成するために用いられる坩堝には、断熱遮蔽板も円形の断面形状を有していて、これは通常円筒状又は円錐状の形状である。より好ましくは、断熱遮蔽板は、遮蔽板上部の断面部分が底部より大きく、そして成長したインゴットを通すのに十分な大きさの底部の直径を有している、逆円錐形状を有している。
【００１６】
本発明のチョクラルスキー成長装置はさらに、結晶インゴットの成長を開始できる少なくとも１つのシステムを含んでいる。例えば、この装置はさらに、そこにシリコン結晶のような種結晶を担持する格納可能なケーブルを含む引張り機構を含んでいる。この機構を用いて、所定の結晶方向を有している種結晶を下げて、坩堝内に含まれている溶融原料と接触させて徐々に回収する。適切な温度制御によって、液体原料は種の方向と同じ方向で種結晶上に凍結して、結晶インゴットの成長を開始する。次いで種を溶融物からゆっくり持ち上げて、所望の最終長さ及び直径を有している成長した結晶インゴットを形成する。引張り機構を支えている１つ又はそれ以上のロードセルも、固体原料送達システムから成長装置内へ原料の供給を起動するためのロードセルの応答を制御する手段と共に用いることができる。
【００１７】
上で述べたように、坩堝は内部成長領域及び外部供給領域を有していることが好ましく、そして固体原料送達システムは坩堝の外部供給領域に突き出ている送達地点を有している供給装置を含んでいて、これはインゴットが引き上げられるときに内部成長領域内溶融シリコンの障害を最小化する。しかしながら、坩堝の外部供給領域の上に位置する送達地点を含んでいる供給装置を用いても、固体原料粒子はそれでも偶然に内部成長領域に入って、成長したインゴットの結晶構造に悪影響を及ぼす。例えば、シリコンインゴットは一般的にチョクラルスキー成長プロセスによって不活性雰囲気下で製造され、そしてガスからの対流が固体シリコンの粒子をシリコン原料送達システムから内部成長領域内へ運んでいることが分かった。さらに、意図しない粒子の反発によって及び外部供給領域に含まれていた溶融シリコンの沸騰によって粒子は成長領域に入ることもある。
【００１８】
この理由のために、本発明のチョクラルスキー成長装置は、固体原料が坩堝の内部成長領域に入ることを実質的に阻止する少なくとも１つの粒子遮断装置を含んでいる。粒子原料を遮断できる任意の装置を用いることができる。例えば、装置は固体障壁であってよく、或いはスクリーン又は網のような、粒子の実質的な通路がない気体雰囲気の流入は可能な、複数の穴又は空間を有することができる。
【００１９】
成長領域において複数の装置を用いることもできる。この装置は、固体原料の衝撃に耐えられて、さらに成長装置内の高温及び条件に耐えられるが、成長装置の全般的な温度プロフィールの実質的な効果を有していない任意の物質で作ることができる。好ましくは、粒子遮断装置は石英、グラファイト、炭化ケイ素でコーティングしたグラファイト、又は炭化ケイ素から成っていてよい。より好ましくは、この装置は石英で作られている。
【００２０】
粒子遮断装置は、これがインゴットの成長に対して実質的な悪影響を及ぼさない限り、チョクラルスキー成長装置内の様々な場所に位置することができる。例えば、粒子遮断装置は、内部成長領域を少なくとも部分的に覆うように位置している遮蔽板、例えば、この領域の表面を覆うスクリーンであってよい。また、粒子遮断装置は内部成長領域と外部供給領域を分けている坩堝の壁の上に位置している粒子遮蔽板であってもよい。この遮蔽板は内部成長領域を覆う壁から上部へ或いは内側に伸びていてよい。好ましくは、粒子遮蔽板は固体原料送達システムが固体原料を坩堝の外部供給領域内に固体原料を供給する位置に隣接して位置している。
【００２１】
別の例としては、粒子遮断装置は坩堝の壁の開口部に位置している粒子遮蔽板であってよい。このような方法で、坩堝の外部供給領域内に収容されている溶融物内へ送達された固体原料は、粒子遮蔽板によって開口部を通過して内部成長領域へ入ることができない。具体的には、粒子遮蔽板は壁の開口部を横切る粒子スクリーンであってよく、或いは開口部の前又は内部に置かれた石英ペレットの層であってよい。
【００２２】
また例として、粒子遮断装置は少なくとも一部分が固体原料送達システムの周り又は内部に、具体的には固体原料がそこから出て坩堝の外部供給領域へ入る送達システムの供給装置の送達地点の周りに位置している粒子遮蔽板であってよい。例えば、粒子遮蔽板は固体原料送達システムの供給装置内に位置するスリーブであってよい。スリーブは少なくともその一部分が供給装置の送達地点の下に、より好ましくは坩堝の壁の下に伸びて、外部供給領域の中に位置する下縁を有していることが好ましく、それによって原料の浮遊粒子の何れもが内部成長領域に入ることを防いでいる。
【００２３】
上記のように、本発明のチョクラルスキー成長装置は坩堝の上に位置している断熱遮蔽板又は円錐体をさらに含んでいる。これは断熱遮蔽板と坩堝の壁の間に隙間を作ることができる。このような装置では、粒子遮断装置が固体原料がこの隙間を通って内部成長領域へ入ることを防いでいる。例えば、粒子遮断装置は坩堝の壁の上に位置していて断熱遮蔽板に隣接している位置まで伸びている粒子遮蔽板であってよいので、固体原料が完全に遮断されずに隙間を通過することを効率的に防ぐ。また、或いはさらに、粒子遮断装置は断熱遮蔽板の周りに、好ましくは遮蔽板の外面の外側の周りに円周方向に位置していて、固体原料が隙間に入るのを防ぐのに十分な大きさ及び形を有している、断熱ハウジングであってよい。この断熱ハウジングは、少なくともその一部が外部供給領域の上に位置して、供給装置からこの領域に入る固体原料のためのデフレクターとして作用できるか、又は少なくともその一部が内部成長領域の上に位置して、固体原料が隙間を通過することを効果的に防ぐことができる。好ましくは、断熱遮蔽板は、坩堝内で領域を分けている壁の上縁の下に下縁を有している、内部成長領域の中に位置していて、断熱ハウジングは、下縁の断熱遮蔽板の外部表面の周りに円周方向で位置している。
【００２４】
本発明のチョクラルスキー成長装置の具体的な実施態様及び構成要素は図１、図２、及び図３に示されていて以下に検討する。しかしながら、これらは実際に単なる実例にすぎず、そして限定しておらず、実施例のみを目的として示されていることは当業者には明確であろう。多くの変更及び別の実施態様は当業者の技術範囲内であって本発明の範囲に含まれることが目論まれている。また、当業者は具体的な形状は実例であること及び実際の形状は具体的なシステムによって決まるということを正しく理解できるだろう。当業者は、通常の実験のみを用いて、示された具体的な要素の均等物を認識して確認することもできるだろう。
【００２５】
連続チョクラルスキー（ＣＣＺ）成長装置（１００）の実施態様は図１に概略的に示されていて、坩堝（１１０）を内部成長領域（１１２）及び外部供給領域内（１１３）に分けている壁（１１１）を有している坩堝（１１０）を含んでいる。壁（１１１）は内部成長領域（１１２）と外部供給領域（１１３）の間に制限的な流体連結をもたらすノッチ又は穴（示していない）のような、少なくとも１つの開口部を有している。坩堝（１１０）は装入物を熱して溶融物（１１５）を形成する加熱器（１１４）で囲まれている。ＣＣＺ成長装置（１００）はさらに、逆円錐形状を有している断熱遮蔽板（１１６）、並びに坩堝（１１０）の外部供給領域（１１３）の上に位置している供給地点（１１９）を有している供給装置（１１８）から成る固体原料送達システム（１１７）を有している。断熱遮蔽板（１１６）は内部成長領域（１１２）の上に位置して、断熱遮蔽板（１１６）と壁（１１１）の間に隙間（１２０）を形成する。
【００２６】
図１に示すように、連続チョクラルスキー成長装置（１００）はさらに、固体原料送達システムによって提供された固体原料が内部成長領域（１１２）に入ることを実質的に防ぐ少なくとも１つの粒子遮断装置を含んでいる。具体的には、装置は壁（１１１）及びその全周囲に位置している粒子遮蔽板（１２１）を含んでいる。粒子遮蔽板（１２１）は内部成長領域（１１２）を部分的に覆っている水平部分（１２２）及び壁（１１１）に位置している垂直部分（１２３）を有しており、それぞれは断熱遮蔽板（１１６）に隣接する位置まで伸びている。このようにして、粒子遮蔽板（１２１）は固体原料送達システム（１１７）によって提供された固体原料が隙間（１２０）を通って内部成長領域（１１２）に入ることを効率的に防ぐ。また、ＣＣＺ成長装置（１００）はさらに、壁（１１１）の上縁の下にある断熱遮蔽板の外部表面の下縁の周辺に周囲方向に位置している断熱ハウジング（１２４）を含んでいるので、粒子が内部成長領域（１１２）への侵入に対してさらなる防御を提供する。
【００２７】
本発明のチョクラルスキー成長装置の別の実施態様が図２に示されていて、これは図２に示したものと類似しているが、異なった粒子遮断装置を有している。具体的には、連続チョクラルスキー成長装置（２００）は、壁（２１１）の上であるが、固体原料送達システム（２１７）の供給装置（２１８）の送達地点（２１９）のごく近くに位置している粒子遮蔽板（２２１）を有している。壁（２１１）の上縁の下にある、断熱遮蔽板の外部表面の下縁の周辺に周囲方向に位置している断熱ハウジングも含んでいる。このようにして、ＣＣＺ成長装置（２００）は、固体原料粒子が坩堝の内部成長領域に入るのを防ぐが、装置の全体的な熱プロフィールに殆ど影響を与えない。
【００２８】
本発明のチョクラルスキー成長装置の別の実施態様を図３に示されていて、これは図２に示したものと類似しているが、異なった坩堝及び異なった粒子遮断装置を有している。具体的には、連続チョクラルスキー成長装置（３００）は坩堝（３１０）を内部生育領域（３１２）と２つの外部供給領域、（３１３ａ及び３１３ｂ）に分ける２つの壁（３１１ａ及び３１１ｂ）を有している坩堝（３１０）を含んでいる。ＣＣＺ成長装置（３００）はさらに、逆円錐形状を有している断熱遮蔽板（３１６）、並びに坩堝（３１０）の外部供給領域（３１３ａ）の上に位置する送達地点（３１９）を有している供給装置（３１８）を含んでいる。断熱遮断板（３１６）は断熱遮蔽板と壁（３１１ａ）の間に隙間（３２０）を形成している内部成長領域（３１２）の上に位置している。図２に示した実施態様と同様に、ＣＣＺ成長装置（３００）は送達地点（３１９）近くの壁（３１１ａ）の上に位置している粒子遮蔽板と共に、壁（３１１ａ）の上縁の下にある、断熱遮蔽板（３１６）の外部表面の下縁の周りに周囲方向で位置している断熱ハウジングを有している。さらに、供給装置（３１８）内にあって送達地点（３１９）の下及び壁（３１１ａ）の下に伸びているスリーブ（３３０）が提供されていて、これは固体原料を外部供給領域（３１３ａ）へ直接移動させて粒子が内部成長領域（３１２）に入るのを防いでいる。
【００２９】
上記のように、本発明はさらに、シリコンインゴットのチョクラルスキー成長方法に関している。この方法は連続チョクラルスキー成長方法が好ましい。この方法は、内部成長領域と外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有する坩堝をチョクラルスキー成長装置内に備えること、この壁は内部成長領域と外部供給領域の間に制限的流体連結を提供する開口部を有しており、そしてさらにシリコンを含んでいる固体前装入物を坩堝の内部成長領域及び外部供給領域内に供給することを含んでいる。これらのステップは何れの順序で生じてもよい。従って、坩堝は装置内に置かれる前又は後の何れかに充填される。坩堝は前記の何れであってもよい。
【００３０】
その後、内部成長領域及び外部供給領域内の固体前装入物を加熱して溶融物を形成してシリコンインゴットの成長を内部成長領域から始める。本発明方法でシリコンインゴットを成長させている間に、シリコンから成る固体原料をシリコン送達システムから外部供給領域へ送達する。シリコン送達システムは坩堝の外部供給領域に突き出ていて固体シリコンをそこに送達する送達地点を有していて、前記の何れであってもよい送達地点を有している供給装置を含んでいる。得られたシリコンインゴットをチョクラルスキー成長装置から除去する。
【００３１】
本発明方法のために、チョクラルスキー成長装置は固体シリコンが坩堝の内部成長領域に入るのを実質的に防ぐ少なくとも１つの粒子遮断装置を含んでいる。粒子遮断蔵置は前記のものの何れであってもよい。従って、本発明のチョクラルスキー成長方法は、本発明のチョクラルスキー成長装置を用いることが好ましい。得られたシリコンインゴットが例外特性、特に、坩堝の内部成長領域からの固体原料の特異的排除に起因する、均質性を有していることが分かった。従って、本発明はさらに、本発明の方法で製造されたシリコンインゴット及び／又は本発明のチョクラルスキー成長装置の使用に関している。
【００３２】
本発明の好ましい実施態様の先の記述は説明及び実例を目的にして示されている。開示された詳細な形態を網羅或いは限定することを意図していない。修正及び変更は上記の教示を考慮すれば可能であり、或いは発明の実施によって得ることができる。実施態様は、当業者が多様な実施態様で、そして目論まれた特定の用途に適している各種の修正を用いて発明を利用できるように発明の原理及び実際の適用を説明するために選択されて記載されている。本発明の範囲は本明細書に添付されている特許請求の範囲によって規定されていて、本発明はさらに本発明の方法によって製造されたシリコンインゴット及び／又は本発明のチョクラルスキー成長装置の使用に関していることが意図されている。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様の先の記述は説明及び実例を目的として示されている。開示された詳細な形態を網羅或いは限定することを意図していない。修正及び変更は上記の教示を考慮すれば可能であり、或いは発明の実施によって得ることができる。実施態様は、当業者が多様な実施態様で、そして目論まれた特定の用途に適している各種の修正を用いて発明を利用できるように発明の原理及び実際の適用を説明するために選択されて記載されている。本発明の範囲は本明細書に添付されている特許請求の範囲とその均等物によって規定されることが意図されている。
【図１】
2020109052.tif 000003
【図２】
2020109052.tif 000004
【図３】
2020109052.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月10日(2020.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部成長領域と外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有している坩堝であって、壁は内部成長領域と外部供給領域の間に制限された流体連結を供給する開口部を有している坩堝；
坩堝の外部供給領域に突き出ていてシリコンを含んでいる固体原料をそこに供給する送達地点を有している供給装置を含んでいる固体原料供給システム；
坩堝の内部成長領域の上に位置し、前記壁とは隙間によって分かれている断熱遮蔽板；及び
固体原料が前記隙間を通ることを防ぎ、固体原料が坩堝の内部成長領域に入るのを実質的に防いでいる少なくとも１つの粒子遮断装置：
を含んでいるチョクラルスキー成長装置であって、
ここで粒子遮断装置は、外部供給領域の上に配置されており、前記壁に位置し、断熱遮蔽板に隣接する位置まで伸びている垂直部分及び水平部分を含み、前記垂直部分は、少なくともその一部が前記送達地点と前記隙間との間に位置するものである、チョクラルスキー成長装置。
【請求項２】
粒子遮断装置が、少なくとも一部分が坩堝の内部成長領域を覆っている粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項３】
粒子遮断装置が、内部成長領域に突き出ている坩堝の壁に固定されている粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項４】
粒子遮断装置が、少なくともその一部が供給装置の送達地点の周りに或いはその中に位置している粒子遮蔽板である、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。
【請求項５】
ｉ）内部成長領域及び外部供給領域を分ける少なくとも１つの壁を有している坩堝をチョクラルスキー成長装置内に備えること、ここで壁は内部成長領域及び外部供給領域の間に流体結合を提供する少なくとも１つの開口部を有している；
ｉｉ）シリコンを含んでいる固体の前装入物を坩堝の内部成長領域及び外部供給装置内に提供すること；
ｉｉｉ）内部成長領域及び外部供給装置内の固体前装入物を溶解すること；
ｉｖ）内部成長領域からシリコンインゴットの成長を開始すること；
ｖ）シリコンを含んでいる固体原料を、シリコンインゴットを成長させながら、シリコン送達システムから外部供給領域内へ送達すること、ここでシリコン送達システムは坩堝の外部供給領域に突き出ている送達地点を有していて固体シリコンをそこへ送達する；及び
ｖｉ）チョクラルスキー成長装置からシリコンインゴットを除去すること：
のプロセスを含んでいるシリコンインゴットのチョクラルスキー成長方法であって、
ここでチョクラルスキー成長装置は、坩堝の内部成長領域の上に位置し前記壁とは隙間によって分かれている断熱遮蔽板、及び固体原料が前記隙間を通ることを防ぎ固体原料が坩堝の内部成長領域内に入ることを実質的に防ぐ少なくとも１つの粒子遮断装置を含み、
ここで粒子遮断装置は、外部供給領域の上に配置されており、前記壁に位置し、断熱遮蔽板から伸びている垂直部分を含み、前記垂直部分は、少なくともその一部が前記送達地点と前記隙間との間に位置するものである、方法。
【請求項６】
粒子遮断装置が、断熱遮蔽板の周囲に円周方向に位置している断熱ハウジングをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
粒子遮断装置が、断熱遮蔽板の周囲に円周方向に位置している断熱ハウジングをさらに含む、請求項１に記載のチョクラルスキー成長装置。