(57)【要約】【課題】【解決手段】改良された機械的装置は、結晶成長工程の間、融液を補給すべくＥＦＧ（エッジ−ディファインド膜−供給成長）ルツボ／ダイユニット２０Ａ内へのシリコン粒子の導入状態を制御する。供給装置１２４は、シリコン粒子をルツボ／ダイユニット２０Ａの中央ハブ１１４を通じて上方に射出し、機械的装置が射出された粒子を捕捉し且つ該粒子を方向きめして跳ね出す量を少なくし、これにより中央ハブ１１４及び隣接する構成要素上に固体のシリコン塊を形成することに起因する成長過程の妨害の可能性を少なくする速度にてルツボの選んだ領域内にて粒子が融液内に落下するようにする。本発明は、また、ルツボ／ダイユニット２０Ａ及び機械的装置を加熱する一次誘導加熱コイル２９６及び二次誘導加熱コイル２９８を通って流れる電流の比率を変化させるべくファラデーリング３００を使用することも含む。
2004525852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選ばれた材料の管状結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
中央開口部を画成する底部壁と、外側壁と、内側壁とを有するルツボであって、該底部壁及び該側壁が共同して前記選ばれた材料の液体供給分を保持する内部空間を画成するようにした前記ルツボと、該液体供給分から所要形状体を成長させるときに使用される毛管ダイとを有するルツボ／ダイユニットと、
前記ルツボを支持し、前記中央開口部と整合させた中央穴を更に有するサスセプタと、
前記ルツボの上方に配置されて、供給方向決め器と、供給偏向器と、管状の内側アフターヒータとを備える供給分配器／内側アフターヒータ組立体とを備え、
前記供給方向決め器が、中央開口と、該中央開口を取り巻く傾斜した上面とを有する方向決め部材を備え、
該方向決め部材が、前記ルツボの上方に取り付けられ且つ該ルツボから隔てられ、前記傾斜した上面の半径が前記ルツボからの距離の増大に伴って減少するように方位決めされ、
前記供給偏向器が、前記供給方向決め器の上方に取り付けられ、該供給偏向器が、前記方向決め部材の前記傾斜した上面と同軸状で且つ該傾斜した上面に対向する傾斜した内面を有する偏向器部材を備え、
前記傾斜した下面が、その間に傾斜した隙間を画成し得るように前記傾斜した上面と近接して隔たった関係にあり、
偏向器手段が、前記傾斜した下面の中心にあり、前記方向決め部材の中央開口を通って導入された供給粒子を捕捉し且つ該供給粒子を前記隙間内に偏向させ、
前記管状の内側アフターヒータが、前記毛管ダイと同軸状の関係で前記ルツボの上方にあり且つ前記供給方向決め器及び前記供給偏向器を取り巻く関係にあり、
前記ルツボの前記中央開口部を貫通して伸びる供給管を備え、
前記サスセプタの前記中央穴及び前記方向決め部材の前記中央開口が、粒子供給器から供給粒子を受け取り且つ該粒子を前記偏向器手段にて排出し、これにより前記供給粒子が前記偏向器手段に衝突し且つ該偏向器手段により前記隙間内に偏向されるようにし、
前記方向決め部材及び偏向器部材が、前記ルツボの上方に前記隙間用の環状の排出オリフィスを画成し、
該排出オリフィスが、前記ルツボの上端のレベルに近接し且つ前記ルツボの内側壁と外側壁との中間に配置されるようにした、管状結晶体を成長させる装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記供給偏向器が、前記供給方向決め器により支持される、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記供給偏向器が、前記ルツボにより支持される、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記内側アフターヒータが、前記供給偏向器に接続され且つ該供給偏向器により支持される、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記偏向器部材が傾斜した上面を有し、前記偏向器部材の該傾斜した上面により支持された複数の相互に隔てられたバッフルを更に有する、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記バッフルが、前記偏向器部材の前記傾斜した上面に形成された溝内に着座する板である、装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、
前記管状の内側アフターヒータが前記バッフルを取り巻く、装置。
【請求項８】
請求項５に記載の装置において、
前記供給偏向器部材が、前記中央穴と同軸状の管状ハブを有し、前記供給偏向器部材の前記管状ハブと、前記内側アフターヒータの上端との上方にあり且つ該管状ハブ及び該上端と係合した中央穴を有する端部板を更に有し、
前記偏向手段が、前記供給偏向器部材の前記管状ハブ内に固着され且つ前記端部板を前記管状ハブに固着する作用を果たす栓（ｐｌｕｇ）である、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記偏向器部材の上方に取り付けられ且つ前記内側アフターヒータにより取り巻かれた複数の相互に隔てられたバッフルを更に有する、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、
前記偏向器部材が、周縁フランジを有し、
前記内側アフターヒータが該フランジに着座し且つ該フランジにより支持される、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、
前記偏向器部材が中央穴を有し、
前記偏向器手段が、前記偏向器部材の前記中央穴内に取り付けられた栓部材を備える、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、
前記方向決め部材の前記傾斜した上面が底端部を有し、
前記方向決め部材が、その前記傾斜した上面の前記底端部に接続される円周方向に伸びる外端縁面を有し、
該外端縁面が、前記方向決め部材の長手方向軸線に対しほぼ平行に伸び、
前記傾斜した下面が底端部を有し、
前記偏向器部材が、前記傾斜した下面の前記底端部に接続される円周方向に伸びる内端縁面を有し、
該内端縁面が、前記外端縁面に対向し且つ該外端縁面と協働して、前記傾斜した隙間に対する円周方向に伸びる排出オリフィスを画成する、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記内端縁面が、前記外端縁面に対し平行に伸びる、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置において、
前記内端縁面が、前記外端縁面に対し傾斜した角度で伸びており、前記排出オリフィスの半径方向寸法が前記円錐面からの距離が増すに伴い減少するようにした、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、
前記供給方向決め部材と係合し且つ該供給方向決め部材を支持する支持管を更に有する、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記供給管が前記支持管を貫通して伸びる、装置。
【請求項１７】
選ばれた材料の管状結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
加熱炉エンクロージャと、
該エンクロージャ内に配置されて、貫通穴を有する熱サスセプタと、
前記エンクロージャ内で前記熱サスセプタによって支持されたルツボ／毛管ダイ組立体であって、前記サスセプタの穴と整合された中央開口部を画成する、底部壁と、外側壁と、内側壁と、前記選ばれた材料の液体供給分を保持する前記開口部を取り巻くルツボと、ルツボ内に保持された融液から供給された液体／固体成長境界を支持し且つ成長した結晶体の断面形態を制御する先端を有する毛管ダイとを有する前記ルツボ／毛管ダイ組立体と、
前記サスセプタの穴及び前記中央開口部を貫通して上方に伸びて、前記選ばれた材料の固体粒子を前記ルツボ／ダイ組立体の上方の空間内に運ぶ気体流を射出するときに使用される供給管と、
前記選ばれた材料の固体粒子を捕捉し且つ該固体粒子を前記ルツボに向けて下方に偏向し得るよう所要位置にて前記供給管の上端の上方に配置された粒子偏向器と、
前記供給管の上端に対し取り巻く関係に支持された粒子方向決め器であって、前記偏向器部材により下方に偏向された前記選ばれた材料の固体粒子を捕捉し且つ該粒子をルツボ内に向け、これにより前記ルツボ内の前記選ばれた材料の融液を補給し得るような形状及び配置とされた前記粒子方向決め器とを備え、
前記粒子偏向器及び粒子方向決め器が、その間に環状隙間を画成する対向し且つ相互に隔てられた円錐形面を有し、
該隙間が、前記偏向器部材により偏向される粒子を受け取るような所要位置にある上端と、前記ルツボの前記外側壁及び内側壁の中間の領域にて前記粒子を前記ルツボ内に排出するような所要位置にある底端部とを有する、管状結晶体を成長させる装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、
前記粒子方向決め器が、前記ルツボ又は前記サスセプタと係合したスタンドオフピンによって支持される、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記粒子偏向器が、前記円錐形面の１つを特徴とする円錐形部材を備え、
該円錐形部材により支持された管状の内側アフターヒータ部材を更に有する、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、
前記内側アフターヒータ部材が前記円錐形部材の周縁部分と係合する、装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、
前記アフターヒータ部材の横方向に伸び且つ該アフターヒータ部材により取り巻かれた平行な相互に隔てた熱伝導板の形態をした複数のバッフルを更に有する、装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の装置において、
前記板が連結ロッドにより前記円錐形部材に係止される、装置。
【請求項２３】
選ばれた材料の管状結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
加熱炉エンクロージャと、
該エンクロージャ内のルツボ／毛管ダイユニットであって、前記選ばれた材料の融液を保持するルツボを備え、該ルツボが、中央開口部を画成し得るよう環状であり、前記中空の管状体が、前記選ばれた材料の成長する膜を支持し且つ前記結晶体の断面形態を決定すべく前記ルツボの内部と連通するＥＦＧ毛管ダイとを有する前記ルツボ／毛管ダイユニットと、
（１）前記結晶体が成長する種を支持する種ホルダと、（２）前記管状の結晶体及び前記種ホルダを前記ルツボから離れるように引張る引張り手段とを有する成長手段と、
前記ルツボを前記エンクロージャ内で支持する熱サスセプタと、
電気加熱手段であって、一次及び二次誘導加熱コイルを備え、該一次コイルが、前記サスセプタを誘導加熱するような所要位置にて前記エンクロージャを取り巻き、前記二次コイルが、成長する管状体を誘導加熱するような所要位置にて前記一次コイルの上方に配置され、
前記二次加熱コイルに近接して前記加熱炉エンクロージャを取り巻くファラデーリングであって、前記二次コイルに向け又は該二次コイルから離れて前記加熱炉エンクロージャの長手方向に動き、これにより前記二次コイルの磁界を歪ませ、よって一次コイル及び二次コイルを通って流れる電流の比率を変化させる前記ファラデーリングとを備える、管状結晶体を成長させる装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、
前記二次加熱コイルが１回巻線コイルである、装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の装置において、
前記エンクロージャ内に配置された外側及び内側アフターヒータを更に備え、前記管状結晶体が引張られるときに通るアフターヒータ間の隙間があり、
前記二次コイルが、前記外側アフターヒータを取り巻き且つ該外側アフターヒータを誘導加熱し得るように配置される、装置。
【請求項２６】
選ばれた材料の管状結晶体をＥＦＧ法により成長させる装置において、
前記選ばれた材料の融液を保持するルツボであって、中央開口部を画成し得るように環状である前記ルツボと、
前記融液から前記選ばれた材料の管状結晶体を成長させる成長手段であって、（１）成長すべき管状体の断面形態を決定するため前記ルツボの内部と連通する毛管ダイと、（２）前記結晶体が成長する種を支持する種ホルダと、（３）前記管状結晶体及び前記種ホルダを前記ダイから離れるように引張る引張り手段とを備える前記成長手段と、
前記ルツボを支持し、前記中央開口部と整合した貫通穴を有する熱サスセプタと、
該サスセプタを加熱する電気的手段と、
前記選ばれた材料の固体粒子を前記ルツボの上方の空間内に射出する供給管であって、前記穴及び前記中央開口部を通って伸び、該管の上端が前記ルツボの上方にて終わるようにした前記供給管と、
前記粒子を捕捉し且つ該粒子を前記ルツボに向けて下方に偏向させるような所要位置にて前記管の前記上端の上方に配置された偏向器と、
前記偏向器から落下する前記選ばれた材料の粒子を捕捉するような所要位置にて前記偏向器の下方で前記供給管を取り巻く方向決め器とを備え、
前記偏向器及び分配器が、前記粒子を前記ルツボ内に向ける傾斜した通路及び排出オリフィスを共同して画成する相互に対向する円錐形面を備える、管状結晶体を成長させる装置。
【請求項２７】
中央開口部を画成する外壁と、環状内壁と、該外壁と内壁との間を伸びる底部壁とにより画成された、液体シリコンを保持するチャンバを有する開放頂部式ルツボ内にシリコン粒子を導入する方法において、
シリコン粒子を前記中央開口部を通じて前記ルツボの上方の空間内に射出することと、
該射出された粒子を捕捉し且つ該粒子を前記ルツボの内壁と外壁との間にて前記チャンバの真上に垂直方向排出オリフィスを形成する、１対の隣接面の間に形成された傾斜する通路内に向けることと、
流路の角度を変更した後、前記粒子を前記オリフィスを介して前記通路から排出し、前記粒子が前記排出オリフィスを介して前記チャンバ内に垂直に落下するようにすることとを備える、開放頂部式ルツボ内にシリコン粒子を導入する方法。
【請求項２８】
電源と直列に接続された２つの取り巻く誘導コイルにより結晶成長加熱炉エンクロージャ内で発生される誘導加熱の比率を配分する方法において、
前記１つのコイルによって発生された磁界を歪ませ、これにより前記コイルを通って流れる電流の比率を変更させ得るようファラデーリングを前記コイルの１つに近接して前記エンクロージャの周りに配置するステップを備える、誘導加熱の比率を配分する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、エッジディフアィンド膜供給式成長（「ＥＦＧ」）法により融液から結晶体を成長させること、より具体的には、ＥＦＧ法により中空の結晶体を成長させる装置の改良に関する。
【発明の背景】
【０００２】
ＥＦＧ法は、次の米国特許、すなわち米国特許第４，２３０，６７４号；米国特許第４，６６１，３２４号；米国特許第４，６４７，４３７号；米国特許第４，９６８，３８０号；米国特許第５，０３７，６２２号；米国特許第５，０９８，２２９号；米国特許第５，１０６，７６３号；米国特許第５，１５６，９７８号；米国特許第５，５５８，７１２号により証明されるように、周知である。ＥＦＧ法において、所定の断面形状を有する結晶体は、ルツボ内に保持された融液からＥＦＧダイ内の１つ又は２つ以上の毛管を通じてダイの上端面まで搬送される選ばれた供給材料の液体膜から種の上で成長させる。結晶体の形状は、ダイの上端面の外部又は端縁の形態によって決まる。ＥＦＧ法の主要な用途は、例えば、「九角形」又は「八角形」のような、多角形の形状の中空シリコン体を成長させることである。これら形状の中空体は、その隅部にて複数の平坦な基板に分割され、該基板は、光電池ソーラセルを形成するために使用される。
【０００３】
ＥＦＧ法によって中空体を成長させる好ましい装置の形態は、毛管ダイ／ルツボ組立体を備えており、該毛管ダイ／ルツボ組立体は、成長過程の間、周囲のルツボ内の融液を補給するためシリコン粒子を導入するときに通る通路を提供する中央ハブを有している。シリコン体を成長させるとき、シリコン粒子は、典型的に、２ｍｍ程度の寸法の実質的に球形のペレットの形態をしている。粒子は、中央ハブを通じてルツボの上方の空間内に射出され、この空間内にて、これらの粒子は下方に偏向されてルツボ内に戻る。一般的な方法は、ルツボ内の融液の量を所定の限界値以内に保ち得るように、融液の消費量に従って、断続的に粒子を所定の量にて供給することである。
【０００４】
ＥＦＧ法によって大型で薄肉厚（例えば、各側部又は小面が１０ｃｍ幅である、シリコンの八角形）を成長させることは、成長境界面、すなわち、ダイの上端面と種又は種上で成長させた結晶体との間のメニスカス領域内の温度を選ばれた速度にて成長が行なわれるのを許容する値に実質的に一定に保つことが必要であるから、熱入力を精密に制御することを必要とする。中空のシリコン体を成長させるために一般的に使用されているＥＦＧ装置において、ルツボ／ダイ組立体がその内部に取り付けられる加熱炉エンクロージャを取り巻く誘導加熱コイルによって加熱が行なわれる。成長する結晶体の熱制御は、加熱パワーを制御することにより、特に、同心型の内側及び外側アフターヒータを使用し、これらヒータの間にて、成長する結晶体をダイから引き離すことにより、実現される。アフターヒータは、効果的に、サスセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）であり、電磁誘導によって加熱される。内側及び外側アフターヒータは、成長する結晶の長さ方向への熱勾配を制御するのを助け且つ半径方向すなわち引張り軸に対して直角方向へのダイ及びルツボの熱勾配にも影響を与える。
【０００５】
ＥＧＦ法を使用して成長を成功させることは、ＥＦＧダイの円周の周り且つ、ダイ及びルツボの半径方向に温度変化が存在し易くなることで複雑となる。ダイの円周の周りの熱対称が変化することは、成長する結晶体の厚さを局部的に変化させる可能性もある。かかる変化は、成長を持続することを困難にもし、その結果、ダイと成長する結晶体との間を伸びる液体メニスカスが裂けることになることが多い。メニスカスが裂けると、成長は停止する。
【０００６】
ダイの設計の改良は、ダイの円周の周りの熱対称の変化を少なくし、これにより、成長した結晶体の質を向上させ且つメニスカスが裂ける率を少なくする。しかし、改良されたダイの設計の場合でさえ、中央ハブを有するルツボを使用する型式のＥＦＧ結晶成長装置は、成長領域内の乱れに応答して、結晶が成長する間、固体シリコンがルツボの中央ハブ領域に付着し又は該中央ハブ領域上で成長し易くなるという欠点がある。この点に関して、半径方向への熱勾配は、ルツボの中央ハブが、ルツボの外周よりも低温となり勝ちとなるようなものであることを認識すべきである。
【０００７】
従来技術のＥＦＧ結晶成長装置は、粒子が中央ハブ外に移動し且つルツボ内の融液中に入るとき、粒子の経過及び速度を制御する十分な手段を欠いており、その結果、（ａ）ルツボ内に落下する粒子は、融液を撥ね返し、その結果、液体シリコンが中央ハブの上方部分に衝突することが時々あること、及び（ｂ）固体粒子の幾つかは、中央ハブの上端と直接接触することが時々あることが分かった。これが生ずると、中央ハブの温度に依存して、液体シリコンは、中央ハブ上で凝固し且つ、シリコン粒子は、中央ハブに付着し、また、該中央ハブから外方に成長し、最終的に、融液の補給を妨げるのに十分に大きいキノコ状の形状の固体の塊りを形成することになる。中央ハブ領域付近のかかる凝固は、また、成長する結晶体の均一さにも影響を与え且つ成長を損なうことになる。また、温度の変動は、キノコ状形状の部片が破断して且つ、融液内に落下して、ルツボを過充填し、またダイを溢れさせる可能性もある。
【０００８】
本発明以前、一般的なヒータ装置は、適宜な中程度周波数の電源と直列に接続された同軸状の一次及び二次誘導加熱コイルから成っており、一次コイルは、３つの巻線部を有し、二次コイルは、１つの巻線部を有し且つ、一次コイルの上方に一次コイルから隔てて配置されている。ヒータ装置は、また、２つのコイルを通って流れる電流の比率を制御する目的にて一次コイルと並列に接続された飽和可能な反応器も有していた。飽和可能な反応器は、電流の比率を調節し、これにより加熱炉の軸線に沿った温度分布を修正することを許容する。しかし、飽和可能な反応器は、コスト高であり、雑音が多く且つ電気的に非効率であるという欠点がある。
【発明の目的及び概要】
【０００９】
本発明の主目的は、シリコン粒子が重力の下、中央供給管からルツボまで動くとき、そのシリコン粒子の通過を制御する、改良された供給分配器／ＥＦＧルツボ／ダイユニットを提供することである。
【００１０】
別の主目的は、ＥＦＧ結晶成長加熱炉を加熱するために使用される電磁エネルギ界を制御する改良された手段を提供することである。
本発明の更なる目的は、融液を保持するルツボ内へのシリコン粒子の供給を制御し、ルツボの中央ハブにおける結晶の成長を効果的に解消し又は実質的に軽減し得るように新規な設計の粒子供給分配器をＥＦＧ結晶成長装置内に提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、ＥＦＧダイの中央領域付近における溶融材料の望ましくない凝固を実質的に防止し又は最小にする組み合わせ粒子分配器／内側アフターヒータ組立体を、中空体を成長させるＥＦＧ結晶成長装置内に提供することである。
【００１２】
更に別の目的は、シリコン粒子をＥＦＧ成長装置内のルツボに供給する改良された方法を提供することである。
更なる目的は、ＥＦＧ結晶成長装置を加熱するために使用される１対の誘導加熱コイル内の電流の流れを制御する改良された方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、ＥＦＧダイと関係した部材上でシリコンが凝固するのを回避し、これにより成長工程の過早の停止を回避することである。
本発明の更に別の目的は、融液プールから管状結晶体を成長させる改良された方法を提供することである。
【００１４】
本発明の上記及びその他の目的は、米国特許第４，６６１，３２４号，米国特許第４，９６８，３８０号，米国特許第５，０３７，６２２号；米国特許第５，０９８，２２９号に開示された装置により例示されるように、ＥＦＧルツボ／毛管ダイ組立体と関係した粒子分配器／内側アフターヒータ構造体によって実現され、シリコン粒子及び撥ね出した溶融シリコンがルツボの中央ハブ部分の比較的低温部分に接触し且つ粘着すると共に、融液からの溶融したシリコンの凝固に起因する更なる付着物のための核又は箇所として作用する可能性を少なくし、これにより、成長過程の中断及び（又は）不良な質の管状体の製造を回避する、粒子の分配及び流れ制御手段を提供する。加熱速度の制御は、一次及び二次誘導加熱コイルによって供給されるパワーの比率を調節するためファラデーリングを使用することで改良される。
【００１５】
本発明のその他の目的及び特徴は、添付図面と共に検討すべき、以下の詳細な説明に記載され又は説明されている。
本発明の性質及び目的をより完全に理解するため、添付図面に関して記載した以下の詳細な説明を参照すべきである。
【詳細な説明】
【００１６】
図１には、中空のシリコン体を成長させるために本発明以前に使用される、ＥＦＧ結晶成長装置の１つの好ましい形態が図示されている。この従来技術の装置は、エンクロージャ２４（図面の簡略化のため、その一部のみを図示）及びエンクロージャ２４を取り巻く加熱コイル２６を備える加熱炉内に設置された、米国特許第５，０３７，６２２号の教示に従って製造されたルツボ／毛管ダイユニット２０を備えている。ルツボ／ダイユニット２０は、グラファイトで出来ており、立上る外側壁３２と、底部壁３４と、環状ハブを形成する環状の内側壁３６とを備える、短い頂部開放型ルツボを有している。外側壁３２、底部壁３４及び内側壁３６は、共同して、環状空間を画成し、この環状空間内に融液３８が保持される。図１に図示しないが、外側壁３２は、上記米国特許第５，０３７，６２２号の図３乃至図７に示したものと実質的に同一の構造を有する毛管ダイ部分を備えており、該特許の教示内容は、参考として引用し本明細書に含めてある。図１の装置は、ルツボ／毛管ダイユニット２０の真下に配置され且つ、ルツボ／毛管ダイユニット２０の支持体として機能する熱サスセプタ４０を更に有している。図示しないが、加熱炉のエンクロージャ内に取り付けられた台座は、サスセプタ４０及びルツボ／毛管ダイ２０の支持体として機能することを理解すべきである。サスセプタ４０は、グラファイト又はその他の適宜な材料で出来ており、加熱コイル２６によって発生された、感受性のある電磁エネルギによって加熱される。サスセプタ４０は、その熱をルツボ／ダイユニット２０に伝達し、ルツボ内のシリコンを溶融状態に保つ。
【００１７】
ダイ／ルツボ装置２０の中央ハブ３６は、肩部４４を形成し得るようにさら穴とされた中央穴を画成する。サスセプタ４０は、肩部４８を形成し得るようにさら穴とされた中央穴４６を有している。サスセプタ４０は、また、その中央穴４６と同心状のその上側部に環状突起すなわちハブ５０も有している。ハブ５０は、ハブ３６の中央穴内に伸び且つ該中央穴と密着嵌めし、肩部４４は、サスセプタハブ５０に重なり合う。ルツボ／ダイユニットの上側部及びサスセプタの上側部に形成された穴内に配置された１つ又は２つ以上のグラファイト製の位置決めピン５２は、これらの部材を互いに適正に方位決めする機能を果たす。この点に関して、多角形の断面形態の中空体を成長させるとき、ダイのようなサスセプタは、全体としてその断面形状に適合するような形状とされていることを認識すべきである。
【００１８】
サスセプタの中央穴４６には、供給管５４を取り巻くグラファイト製のフェルト絶縁体の多数の層５３が充填されている。供給管は、概略図的に参照番号５６で示した融液の補給システムに接続され、この補給システムは、シリコン供給材の固体粒子をルツボの上方の領域内に供給し得るようにされており、該領域から粒子は融液３８内に落下する。
【００１９】
石英又はグラファイトで出来たスタンドオフリング６０がルツボ／ダイユニット２０の中央ハブに取り付けられており、サスセプタのハブ５０及びグラファイト製フェルト絶縁全体の上方には、その内端縁に環状ハブ６４を有する環状グラファイト製板又は円板６２がある。円錐形の形状の上面６８を有するシリコン供給方向決め部材すなわち傘状部６６は、その外端縁付近がリング６０によって支持されている。供給方向決め部材６６もグラファイトで出来ており、供給管５４の上端と、板６２のハブ６４上に着座して垂下する管状伸長部７０とを受け入れる中央穴を有している。部材６６は落下するシリコン粒子を捕捉する点にて傘状部と同様の機能を果たし、次に、シリコン粒子はその傾斜上面６８に沿って滑り且つ、ルツボ内に流れ込む。部材６６は落下する粒子をルツボ内の融液３８に向ける。
【００２０】
図１の装置は、分配器部材６６を包み込む帽子形状部材７２も有している。部材７２は、側壁７４と、頂部壁７６と、側壁の底端縁における周縁フランジ７８とを備えている。
部材７２及びフランジ７８はグラファイトで出来ており、フランジ７８は、ルツボ／ダイユニットの底部壁３４に形成された盲穴内に取り付けられる複数のスタンドオフピン８０上に着座する。部材７２の中央には、供給管５４を介して供給されるシリコン粒子の偏向器として機能する交換可能なグラファイト製挿入体８２が設けられている。
【００２１】
部材７２は３つの機能を果たす。該部材は、シリコン粒子を供給管５４まで搬送するために使用される気体を保持し且つ分配するプレナムとして機能する。該気体は、スタンドオフピン８０の間で及びフランジ７８とルツボ／ダイユニット２０との間を通り成長する中空の結晶体８８の内部空間に達する。部材７２はまた成長する結晶体８８に対する内側アフターヒータとしても機能する。この点に関して、所定の多角形の断面形態を有する中空体を成長させるとき、部材７２（サスセプタ及びダイと同様）は、全体として該所定の断面形態に適合するような断面形状を有することを認識すべきである。主として偏向器８２によって行なわれる第３の機能は、シリコン粒子を供給偏向器６６まで下方に偏向し、これにより粒子が円錐形面６８に沿って下方に転がり又は落下してルツボ内に入り、その内部の融液を補給することができるようにすることである。
【００２２】
上記米国特許第５，０３７，６２２号の図１に参照番号２８で示したものと同様の第二の外側アフターヒータ９０は、成長する結晶体８８の底端部を取り巻き且つ内側アフターヒータ７２と協働して、成長境界面の真上の領域内の該中空体の温度を制御することを可能にする。外側アフターヒータは、グラファイトで出来ており且つルツボの外側壁３２の上端に形成された盲穴内に取り付けられた複数のグラファイト製スタンドオフピン９２によって支持されている。
【００２３】
図１の装置は、参照番号９４で概略的に図示した種ホルダを更に備えており、該種ホルダは、結晶体８８がその上で成長する種（図示せず）を保持する。種は通常、成長過程の開始を容易にし得るようにそれ以前に成長した結晶体の短い部分の形態をしている。種ホルダ９４は、毛管ダイ／ルツボ装置２０に向けて且つダイ毛管ダイ／ルツボ装置２０から軸方向に動かし得るようにされた引張り機構９６に取り付けられている。種ホルダー９４は、プレナムから気体を排出する複数の換気穴（図示せず）を有している。
【００２４】
図１の装置を使用して、例えば、八角形のような中空のシリコン体を成長させることは簡単である。上記米国特許第５，０３７，６２２号に記載された仕方にて成長を開始し且つ維持するとき、シリコン粒子は、不活性気体のジェットによって供給管５４を通じて融液の補給システム５６から射出される。当然に、粒子は部材６６、７２の間の空間に入ることを確実にし得るようにかなりの速度にて射出される。典型的に、粒子は１ｍ／秒程度の速度の気体流によって射出される。管５４から排出された粒子は、プレナムとして機能するグラファイト製部材７２によって保持されている。排出されたシリコン粒子は、偏向器８２に衝突し、該偏向器は、シリコン粒子を傘形状の供給方向決め部材６６の円錐形上面６８に向けて下方に偏向する。粒子の殆どは表面６８に直接落下し、次に、その表面に沿って滑り且つ融液３８内に落下する。その他の粒子は、表面６８から飛び出して、融液内に落下する前に、部材７２の頂部壁７６と実際に又はほぼ接触する。その結果、ルツボ内に落下する粒子により融液３８は撥ね出し、撥ね出した液体シリコンの一部がルツボの中央ハブ３６の上端に接触し且つ該上端の上で凝固する。更に、飛び出す粒子の一部は、中央ハブと直接接触し且つ該中央ハブに付着する。更なるシリコン粒子が供給管５４を介してルツボ内に供給されるとき、ハブ３６の上端に凝固したシリコンは、外方に成長し且つ上述したように、キノコ形状の固体部片を形成する。キノコ形状部分は、更に、傘状部材６６の周縁部分と接触し且つ該周縁部分に付着するのに十分に外方に成長し、この場合、キノコ形状部分は、成長境界面にて周方向の温度分布を極めて不均一にし、また、何らかの有意義な量のシリコンがルツボ内に落下するのを妨げるのに十分大きく成長し、その結果、ルツボ内の融液３８の供給量の欠乏に起因して成長が過早に終了することになる。また、シリコン塊がキノコ形状部分から分離して且つ融液内に落下し、ルツボが過度に充填され且つルツボを溢れさせ、通常、成長を停止させる状態となることが時々あることが観察される。かかる過早の成長の停止がない場合でも、成長境界における不均一な温度分布は、肉厚を望ましくないほど大きく変動させることになり、このことは、成長した中空体から切断される受容可能なシリコンウェハの全収率を低下させることになる。
【００２５】
図２には、直径約５０．８ｃｍ（２０インチ）である円筒状中空の薄肉厚のシリコン体を成長させるために好ましい、本発明を具体化する粒子分配器／内側アフターヒータ構造体の改良された形態の加熱炉が図示されている。図２に図示した装置は、ベース部１０２によってその底端部が閉じられた石英製加熱炉エンクロージェ１００を備えている。ベース部１０２によって支持された中空台座１０４は支持板１０６を担持する。グラファイト製サスセプタ１０８は、幾つかのグラファイト製スタンドオフピン１１０によって台座１０４に支持されている。サスセプタ１０８は、支持板１０６から隔てられ、その介在する空間には、断熱体として機能するグラファイト製フェルト１１２の多層が充填されている（便宜上、グラファイト製フェルト幾つかの層は図２に単一の構成要素として図示されている）。サスセプタ１０８には、ルツボ／ダイ組立体２０Ａが支持されており、該ルツボ／ダイ組立体２０Ａは、図１に開示されたルツボ装置２０と同様に、グラファイトで出来ており、また、米国特許第５，０３７，６２２号の教示内容に従って、多角形ではなくて、円筒体として成長する形態とされている点が相違する。該特許の教示内容は、参考として引用し本明細書に含めてある。サスセプタ１０８は、ルツボ／ダイユニット２０Ａの内面を取り巻く立上りフランジすなわちハブ１１４を有している。追加的なグラファイト製絶縁体１２２がサスセプタ１０８及びルツボダイ組立体２０Ａも取り巻いている。
【００２６】
加熱炉のベース板１０２は、グラファイト製供給管１２４が通って伸びる中央開口部を有している。供給管は、支持板１０６に形成された穴を通って突き出す、グラファイトで出来た下方の支持管１２６を貫通して上方に伸びている。
【００２７】
支持管１２６の上端は、ルツボ／ダイユニット２０Ａの内側部分に重なり合うグラファイト製放射遮蔽体１３０を担持している。
上方支持管１３４が支持管１２６内に取り付けられ且つ供給管１２４を取り巻いている。下方支持管１２６の上端は、上方支持管１３４を受け入れ得るように拡大した内径を有している。図１に図示するように、管１３４は、管１２６の内面に形成された肩部１３６上に着座している。管１３４の上端は、グラファイトで出来た円錐形の粒子供給方向決め器１３８（図２及び図３Ａ）内に伸び且つ該方向決め器１３８を支持している。円錐形部材１３８の中心は、供給管１２４の上端が入る軸方向穴１４０を有している。円錐形部材１３８の下側には、フランジ部分１４２が設けられており、また、該下側は、全体として、熱遮蔽体として機能するグラファイト製板１４４、１４５によって閉じられている。円錐形部材１３８の上面１３９は、水平面から２５°乃至４０°の範囲の角度にて伸びることが好ましく、この角度は、その上に落下する粒子が円錐形部材の底端縁まで下方に転がるのを保証するのに十分である。しかし、より大きい又はより小さい角度を採用することもできる。円錐形部材１３８の底端縁は、図４に最も良く示すように、円筒状の外端縁面１４６にて終わっている。
【００２８】
その頂点に円筒状の管状ハブ１５０を有する円錐形状のグラファイト製粒子偏向器部材１４８が円錐形部材１３８の上方にある。図３Ｂに最も良く図示するように、上方円錐形部材１４８の下側部すなわち底面１４９は、平坦であり且つ下方円錐形部材１３８の上面１３９と同一の角度にて伸びている。円錐形部材１４８の上面１５１には、一連の同心状の円周方向に伸びる溝１５２が形成されている。溝１５２は、図３Ｂに最も良く図示するように、Ｌ字形の断面をしており、また、平坦な環状のグラファイト製板１５４の形態をしたバッフルを受け入れ得る寸法とされている。この場合、外径が同一寸法の６つの板１５４Ａ乃至１５４Ｆがある。板の内径は、板１５４Ａから板１５４Ｆまで漸進的に大きくなり、板の内端縁１５５は上方円錐形部材１４８の溝１５２内に入れ子式に嵌まっている。
【００２９】
図２及び図３Ｂを更に参照すると、円錐形部材１４８は、グラファイトで出来た円筒状の内側アフターヒータ部材１６０を支持する肩部として機能する周縁リブ１５８を有している。内側アフターヒータ部材は、板１５４Ａ乃至１５４Ｆの外端縁を取り巻き且つ該外端縁に接近しており、また、その上端縁は、頂部板１６４に形成された溝１６２内に着座している。該頂部板は、ねじ付きのグラファイト製栓１６８を受け入れ得る寸法とされた中央穴１６６を有している。ねじ付きのグラファイト製栓は、円錐形部材１４８のハブ１５０内にねじ込まれ、該円錐形部材には、図３Ｂに参照番号１７０で示すように、内ねじが形成されている。栓１６８がハブ１５０と係合することは、単一の構造体を形成し得るように円筒体１６０を円錐状部材１４８に接続された状態に保つ働きをする。
【００３０】
図２乃至図３Ａを再度参照すると、粒子偏向器部材１４８は、円錐形部材１３８に形成された穴１７６及び板１４４、１４５及び遮蔽体１３０に形成されたその他の整合穴を貫通して伸びる複数のグラファイト製スタンドオフピン１７４によって支持されており、また、サスセプタ１０８のハブ１１４に形成された盲穴内に受け入れられている。スタンドオフピン１７４は、サスセプタ１０８のハブ部分１１４の周りで円周方向に隔てられており、また、上方円錐形部材１４８の上面１４９と下方の円錐形部材１３８の平行な上面１３９との間に狭小な隙間を提供するような長さを有している。好ましくは、但し、必須ではないが、該隙間は、３．０４８ｍｍ（０．１２インチ）乃至５．０８ｍｍ（０．２０インチ）の範囲とする。
【００３１】
次に、図３Ｂ及び図４を参照すると、上方円錐形部材１４８には、底端部に逆又は内方に曲がったリップ部１８０が形成されている。好ましくは、該リップ部１８０は、円筒状の内端縁の面１８２に接続された傾斜（円錐形）上面１８１を有し、これにより面１３９、１４９の間の隙間は、傾斜面１８１の領域内でその底端部にて増大し、次に、上方円錐形部材１４８の内端縁の面１８２の領域内で減少する。
【００３２】
図示した装置は、内側アフターヒータ円筒体１６０を取り巻き且つ該内側アフターヒータ円筒体１６０から隔てられたグラファイト製の外側アフターヒータ１９０（図２及び図３Ａ）も備えている。アフターヒータ１９０は、ルツボダイ組立体に形成された穴を貫通して伸び且つサスセプタ１０８によって支持された複数のグラファイト製スタンドオフピン１９２によって支持されている。外側アフターヒータ１９０及びアフターヒータ部材１６０は、軸方向に伸びる環状の通路を画成し、該環状の通路を通じて結晶管状体２００が成長し且つ該結晶管状体をルツボ／ダイユニット２０Ａから引き離すことができる。好ましくは、外側アフターヒータは、グラファイト製フェルトの形態をした絶縁性媒体２１０によって取り巻かれるようにする。図示した装置は、また、引張り機構２０６に取り付けられたグラファイト製種ホルダ２０４も有している。該種ホルダ２０４は、その上で結晶体２００が成長する種を保持する。一般的な方法に従って、種は、典型的に、同様の断面形態を有する、それ以前に成長した管状体の一部分である。該種ホルダには、成長する結晶体の内部から気体を排気し、これにより成長過程に悪影響を与えるであろう圧力の蓄積を回避するための換気穴２０８が設けられている。
【００３３】
供給管１２４は、ベース部１０２に固定されたキャップ２１０を通って伸びており、該キャップ２１０は、融液の補給システム２１２に結合されており、該補給システム２１２は、ルツボ内の融液の量を所定の限界値の範囲内に維持し得るように命令に基づいてシリコン粒子を射出し得るようにされている。適宜な融液の補給システムは、Ｇ．Ｍ．フリードマン（Ｇ．Ｍ．Ｆｒｅｅｄｍａｎ）らに対して発行された米国特許第４，９６８，３８０号、Ｂ．Ｈ．マッキントッシュ（Ｂ．Ｈ．Ｍａｃｋｉｎｔｏｓｈ）らに対して発行された米国特許第５，０８５，７２８号、Ｆ．Ｕ．メイヤー（Ｆ．Ｕ．Ｍｅｉｅｒ）らに対して発行された米国特許第５，０９８，２２９号に記載されている。
【００３４】
上記の構造において、板１５４Ａ乃至１５４Ｆ及びカバー板１６４は、引張り軸線に対し平行に、内側アフターヒータ１６０の長さに沿ってほぼ一定の温度勾配となるのを促進する機能を果たす。また、２つの円錐形部材１３８、１４８は、供給管１２４を介して融液の補給システムから導入されるシリコン粒子の分配器として機能する。円錐形部材１４８は、粒子偏向器として機能し、円錐形部材１３８は、粒子方向決め器として機能し、これら２つは、協働してシリコン粒子の流れをルツボ内に導く。粒子は、供給管１２４を介してかなりの速度で射出される。粒子は、栓１６８に衝突し且つ面１３９、１４０の間の円錐形の隙間内に下方に偏向される。粒子は、隙間に沿って落下し且つ、リブ１８０の傾斜面１８１に衝突する。粒子は、傾斜面１８１から飛び出し勝ちとなり、その一部は、内側円錐体１３８の外端縁の面１４６を打撃し、その他は、面１４６と面１８２との間の隙間を通って直ちに落下する傾向となる。基本的に、傾斜面１８１は、粒子の落下を妨害し、このため、粒子は、その後、減速した速度にてルツボ内に落下する。図２を再度参照すると、円錐形部材１３８、１４８は、リップ部１８０の面及び底部円錐体１３８の隣接する面１４６により形成された排出オリフィスは、融液を保持するルツボの部分の内径と外径との間に実質的に中心があるような寸法とされている。このことは、融液内に落下する粒子は、ルツボのハブ部分に衝突し得ないことを保証する。更に、リップ部１８０との係合に起因する粒子の速度の低下は、粒子が融液の撥ね出しを殆ど又は全く生じさせないことを保証する。上記の構造の結果、キノコ形状部分の問題は解消され又は実質的に軽減される。
【００３５】
粒子が融液内に落下するときの速度は、面１３９、１４９の角度の関数であり、また、これらの面がより浅い角度で伸びるようにすることは、粒子がルツボ内に落下するときの速度を遅くするのに役立つことが分かった。従って、リップ部１８０は、以下に説明する代替的な実施の形態におけるように、省略することができる。
【００３６】
図５Ａ及び図５Ｂには、例えば、「八角形」のような多角形の断面形状の中空体を成長させるのに好ましい、本発明の１つの改変例が図示されている。図５Ａには、図５Ｂの下側部分が示され、図５Ｂには、共通の構造体の上側部分が示してある。この点に関して、図５Ａ及び図５Ｂは、概略図を示すものであり、加熱炉エンクロージャ、外側アフターヒータ、ルツボ及びサスセプタの外側部分は省略されていることを理解すべきである。しかし、図５の実施の形態は図２に示した加熱炉と共に使用されることを理解すべきである。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂに図示した装置は、ルツボ／ダイ組立体２０Ａを支持するサスセプタ１０８を備えている。ルツボ／ダイユニット２０Ａの毛管ダイ部分、好ましくは該装置のルツボ部分の外壁、また外側アフターヒータ（図示せず）は、平面図で見たとき、成長させるべき中空体の多角形の断面形態に適合し得るような形状とされている。この場合、ルツボの中央ハブ３６はサスセプタハブ１１４の上方となる内側リップ部すなわちフランジ２３０を有しており、該フランジは下方支持管１２６Ａに取り付けられ且つ該下方支持管を取り巻くグラファイト製スペーサ部材２３２により隔てられている。該下方支持管は、供給管１２４の案内部として機能する上方支持管１３４Ａを取り巻き且つ該上方支持管１３４Ａを支持している。グラファイト製スタンドオフリング２３６がルツボハブ３６上に着座している。グラファイトで出来ており且つ傘状部として機能し、また、部材１３８と同等の機能を果たすテーパー付きの粒子方向決め部材２４０がスタンドオフリングに着座している。部材２４０の上面２４２は、実質的に平坦であり且つ円錐形の断面プロフィールを提供し得るように水平面に対し選んだ角度で傾斜している。この場合、面２４２は、図２の相応する円錐形部材１３８の面１３９よりも浅い角度で伸びる状態で示してある。面２４２は、その周縁にて外端縁の面２４４に接続されている。該外端縁の面は円筒状であり、上面２４２は円錐形である。方向決め部材２４０は、上方支持管１３４Ａの上端を受け入れ得るようにさら穴とされた中央穴を有している。供給管１２４の上端は管１３４Ａを貫通して部材２４２の頂点まで伸びている。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｂの装置は、また、図２の部材１４８と同等の機能を果たすテーパー付きの粒子偏向器部材２５０も有している。粒子偏向器部材２５０は、頂部フランジ２５３を有する中央のねじ付き開口部２５２を備えている。栓２５４は開口部２５２内に嵌まる。部材２５０は垂下する側端縁壁２５８も有している。該垂下する側端縁壁は、平面図で見たとき丸い形態であり、その内面２６０は供給管１２４の軸線に対し平行に伸びている。上方円錐形部材２５０の内側（底部側）円錐形面２６２は平坦であり且つ下方円錐形部材２４０の上面２４２と実質的に等しい角度で伸びている。側壁２５８は、その底端部に環状板２７０に対する支持体として機能する周縁フランジ２６８を有している。板２７０は、側壁２５８と同一の多角形の断面形状を有するグラファイト製の内側アフターヒータ２７２を支持している。図示しないが、内側アフターヒータ２７２は成長すべき多角形体の各側部に１つずつ設けられた、複数の平坦なグラファイト製板から成っており、これらの板は、図示するように板２７０の溝内に着座していることが好ましい。
【００３９】
偏向器部材２５０には、連続的な円形ボス２７４が形成されており、該円形ボスは、複数の平坦なグラファイト製板２７８に接続するために使用されるねじ付き連結ロッド２７６を受け入れるねじ穴を有しており、該複数の平坦なグラファイト製板はアフターヒータ２７２の軸線に対し平行な熱勾配を保証する働きをする。連結ロッドにおけるスペーサ管２８２は板２７８の間に選ばれた間隔を保つ働きをする。頂部板２８４は、外側アフターヒータ２７２を構成する板の上端と相互係止し得るよう溝が形成されている。連結ロッド２７６の上端のナット２８６は、支持板２８５を頂部板２８４に対して押し付け、これにより板２７８、アフターヒータ２７２及び板２７０が部材２５０に対し係止され、単一構造体を形成し得るようにする働きをする。該構造体は、板２７０及びルツボ／ダイユニット２０Ａの盲穴内に受け入れられる複数のスタンドオフピン２８８によって支持されている。ピン２８８は、図示するように、板２７０をルツボ／ダイユニットに近接する位置に保ち得るような長さを有しており、面２４２、２６２の間の間隔は、粒子が面２４２に沿って下方に自由に流れることを保証するのに十分に大きいが、粒子が栓２５４によって偏向されたとき、粒子の軌跡を制御するのに十分に小さい。
【００４０】
この配置において、供給管１２４を介して導入された粒子は偏向器の栓２５４に衝突する。次に、粒子は、栓２５４によって偏向され、２つの部材２４０、２５０の間に形成された隙間２９０内に落下する。粒子は、隙間２９０に沿って下方に面２４４、２６０の間の環状空間内に移動する。粒子が隙間２９０に沿って下方に移動するとき、これら粒子は、面２６０の高さに沿って垂直に隔てられた異なる箇所にて面２６０を打撃し勝ちとなる。粒子の一部は面２４４に対して面２６０から飛び出す一方、その他は面２６０から直接、融液内に落下する。面２４４、２６０の間に形成された排出オリフィスは、ルツボのダイ部分とルツボハブ２６との間の中間の箇所に粒子を排出し得るように配置されている。その結果、融液内に落下するシリコン粒子はハブ３６と接触しない。また、面２６０、２４４に衝突する結果、その速度が妨げられるため、粒子は何ら顕著な乱れ又は跳ね出しを生ぜずに融液内に落下し、これによりより低温となり勝ちなハブ３６の上方部分にて液体シリコンの付着を回避する。
【００４１】
図２を再度参照すると、本発明の第二の側面は結晶成長装置と関係した誘導加熱手段に関する。図２には、加熱炉エンクロージャを取り巻く２つの加熱コイル２９６、２９８が概略図的に図示されており、コイル２９６は２つの巻線部を有し、コイル２９８は単一の巻き線部を有する。しかし、各コイルの特徴である巻き線部の数は変更可能である。機械的手段（図示せず）はコイル２９６、２９８を加熱炉エンクロージャと同心状の関係に支持する。好ましくは、コイル２９６はそのエネルギの殆どを該構成要素に付与し得るようにサスセプタ１０８の高さに配置される一方、該構成要素は、ルツボに熱を提供する。コイル２９８は外側アフターヒータ１９０の底端部を取り巻くように配置され、これにより双方のアフターヒータに熱を加え得るようにすることが好ましい。ファラデーリング３００はコイル２９８の上方で加熱炉エンクロージャを取り巻く関係に配置されている。機械的手段（図示せず）は、ファラデーリングがコイル２９８に向け又はコイル２９８から離れて垂直方向に動き得るようにファラデーリングを支持している。図示しないが、コイル２９６、２９８は適宜な電源と直列に接続されており、これにより、これらコイルは、該コイルが取り巻く要素を誘導加熱し得るように励起させることができる。「短くした巻線部」又は「短くしたリング」としても既知であるファラデーリングは、二次加熱コイル２９８の磁界と相互作用し、その結果、該ファラデーリングは、コイル２９８を励起させることにより発生された磁界を歪ませ且つ該磁界に対抗する磁界を提供する。リング３００をコイル２９８に接近するように移動させると、該対抗する磁界が増大する。コイル２９８の磁界を変化させることは、該コイル内で磁界上を流れる電流とコイル２９６内を流れる電流との比率に影響を与える。対抗する磁界に起因する正味効果は、コイル２９８の有効熱出力を減少させ、これによりその熱入力とコイル２９６の熱入力との比率を修正することである。実際には、ルツボ及び外側アフターヒータへの熱入力が成長過程を最適化するものであると操作者が満足する迄、ファラデーリングの位置が調節される。
【００４２】
上述した装置の改良は、「キノコ形状部分」の問題を、解消し又は実質的に軽減し且つ２つの隣接する加熱コイルの加熱効果を制御する効果的な方法を提供するという有利な効果をもたらす。更なる有利な効果は、図１に図示するように、改良された粒子分配器／内側アフターヒータ構造体を結晶成長装置内に取り付けるために、該装置又は中空体を成長させる方法に何ら実質的な変更を加えることが不要な点である。この点に関して、本発明はルツボへの粒子の供給を一層良くしつつ、上記米国特許第５，０３７，６２２号に開示され且つ特許請求の範囲に記載された発明の有利な効果の全てを保持することを認識すべきである。
【００４３】
関係する本発明の範囲から逸脱せずに、上記の装置にて特定の変更及び改変を具体化することが可能である。このように、例えば、毛管ルツボ／ダイユニットの上端面は、円形、楕円形、三角形、矩形又はその他の断面形態を有する中空体を製造し得る設計とすることができる。また、図面に図示した構造体の異なる部分の相対的寸法は変更可能である。例えば、偏向器及び方向決め器の部材の対向する面の角度は、粒子が融液内に排出されるときの速度を調節し得るよう且つ異なる寸法の中空体を成長させるために必要とされるように、ルツボ／ダイユニットの寸法の変化に従って変えることが可能である。
【００４４】
本発明の原理から逸脱せずに、ルツボ／ダイ組立体の設計のその他の変更も具体化可能である。このように、例えば、ルツボ及びＥＦＧダイは図面に図示した一体型のルツボ／ダイユニット２０Ａと機能的に同等物を形成し得るように互いに組み立てられる２つの別個で且つ相違する部材として形成することができる。また、図５Ａ及び図５Ｂの粒子分配器／内側アフターヒータ構造体は、大きい円筒体を成長させるために使用し得るよう改変することができ、図２乃至図４の相応する構造体は八角形又は多角形又はその他の断面形態を有するその他の結晶体を成長させるときに使用し得るよう改変することができる。この点に関して、方向決め器部材２４０の面２４４及び偏向器部材２５０の垂下壁２５８は、八角形の断面の中空体を成長させる場合、平面図で見たとき、例えば、八角形のような多角形となるような形状とすることが可能であることを理解すべきである。本発明は管状の中空体を成長させる改良された装置及び方法に関するものであるが、当該技術分野の当業者は、ＥＦＧ法及び装置に関係するその他の発行特許に記載されたように、所要形状のその他の結晶材料を成長させるためにも使用可能であることが理解されよう。シリコン以外の材料の結晶体を成長させるとき、例えば、ルツボ／ダイユニット、アフターヒータ、放射遮蔽体のようなＥＦＧ成長領域の幾つかの構成要素は、適宜な組成、純度及び強度を有する結晶体が得られるようにグラファイト以外の材料で製造する必要があろう。
【００４５】
更にその他の可能な改変例は当該技術分野の当業者に明らかであろう。このため、上記の説明に含め又は添付図面に示した全ての事項は単に一例にしか過ぎず、限定的なものではないと解釈されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明以前に使用された型式のシリコン供給分配器組立体を有するＥＦＧ結晶成長加熱炉装置の一部軸方向断面図とした正面図である。
【図２】本発明を具体化する改良されたシリコン供給分配器を備える結晶成長加熱炉の図１と同様の図である。
【図３】３ＡはＥＦＧルツボ／ダイ組立体に対する改良された供給分配器の下方部分の拡大断面図である。  ３Ｂは改良された供給分配器の上方部分の拡大断面図である。
【図４】改良された供給分配器の排出オリフィス部分の拡大断面図である。
【図５】５Ａは本発明の１つの代替的な実施の形態を示す拡大部分断面図である。  ５Ｂは本発明の１つの代替的な実施の形態を示す拡大部分断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525852.tif 000044
2004525852.tif 000045
【国際調査報告】
2004525852.tif 000046