【手続補正書】
【提出日】平成22年3月10日(2010.3.10)
【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】
溶融結晶原料からの単結晶インゴットの成長用の改良されたＣＺシステムであって、
溶融材料からのインゴットを成長させるための種結晶に対して溶融物／結晶界面で溶融材料を保持するための底面及び側壁を有する低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
前記坩堝を垂直移動することなく前記溶融物／結晶界面が所望の基準（レベル）で保持されるように、実質的に連続する溶融結晶原料の供給源を前記坩堝に提供するためのプレ溶融炉と、
最適な結晶成長のために、前記溶融物に亘って、そして、結晶溶融物界面での、均一な温度分布を提供するための、前記坩堝の底面下方に配置される環状加熱手段と、を備える、改良されたＣＺシステム。
【請求項２】
前記環状加熱手段は、前記溶融物に亘って対応する温度ゾーンを構築するための放射状のパターンで配置される複数の個々に制御される抵抗ヒータを備え、各温度ゾーンは、溶融物に亘ってそして結晶溶融物界面で最適温度分布が構築されるように、抵抗ヒータの温度出力によって制御される、請求項１に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項３】
１又は２以上の独立制御される側壁ヒータと、各温度ゾーンの温度をモニタリングして、検知された温度を示す信号を発生するための１又は２以上のセンサと、
溶融物に亘ってそして結晶溶融物界面で最適温度分布が構築されるように、各側壁ヒータ及び環状加熱手段を作動するために前記センサの信号に応答する制御手段と、をさらに備える、請求項１に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項４】
前記坩堝に対して順次配置された複数の結晶引上チャンバをさらに備え、
各引上チャンバは、第１インゴットの成長完了の際に第１引上チャンバが第１インゴットを冷却のために坩堝から離れるように移動して次の引上チャンバが坩堝中における結晶／溶融物界面で新しい結晶を配置するように移動するように、溶融物／結晶界面で種結晶を配置して、前記成長するインゴットを引き上げるための手段を備える、請求項１に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項５】
前記坩堝の低アスペクト比（直径と高さとの比）は、４：１から１０：１の範囲であり、好ましくは約８：１である、請求項１に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項６】
インゴット中に亘るドーパント濃度が軸方向及び半径方向で実質的に均一となるように、ドーパント材料の量をプレ溶融炉に追加するための手段をさらに備える、請求項１のような単結晶インゴットの連続的成長のための、システム。
【請求項７】
α又はβ焼結炭化ケイ素、窒化タンタル、又は、同様のセラミックからなる群から選択される材料でコーティングされた溶融材料を含有する内部表面を有する、低アスペクト比で大きい直径の坩堝をさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項８】
α又はβ焼結炭化ケイ素、窒化タンタル、又は、同様のセラミックからなる群から選択される材料を備える、低アスペクト比で大きい直径の坩堝をさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項９】
単結晶インゴットの連続的成長のためのシステムであって、
結晶材料の溶融物を保持するための底面を有する低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
結晶材料の供給を受け入れる入口を有するプレ溶融炉と、
前記材料を溶融するための手段と、
前記坩堝を垂直移動することなく前記結晶に関する所望の基準で前記坩堝中の溶融物が保持されるように、前記溶融物が前記成長する結晶によって取り込まれたときに前記溶融物を補充するための前記坩堝に連通する出口と、
第１インゴットの成長完了の際に第１引上チャンバが第１インゴットを冷却のために坩堝から離れるように移動して次の引上チャンバが坩堝中に新しい結晶を配置するように移動するように、前記坩堝に対して順次配置された複数の結晶引上チャンバと、
溶融物に亘ってそして改良された結晶成長に対する結晶溶融物界面で最適温度分布を提供するために、前記坩堝の底面に隣接配置される、個々に制御可能な加熱手段と、を備える、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の単結晶インゴットの連続的成長のためのシステムであって、
前記結晶／溶融物界面と前記プレ溶融炉の出口ポートとの間の、溶融物中に配置される堰をさらに備え、
前記堰は、前記プレ溶融炉からの溶融物材料が溶融物中に分散されるときに、前記溶融物中の波紋の形成又は熱ゆらぎを遮断するための、前記溶融物の表面上方に延在する頂部表面を有する、システム。
【請求項１１】
溶融結晶原料からの単結晶インゴットの成長用の改良されたＣＺシステムであって、
溶融材料からのインゴットを成長させるための種結晶に対して溶融物／結晶界面で溶融材料を保持するための低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
固体結晶原料及びドーパントの供給源を受け入れて、前記坩堝に実質的に連続な溶融ドープされた結晶原料を提供するためのプレ溶融炉と、
改良された結晶成長のため、前記溶融物に亘ってそして結晶溶融物界面で最適温度分布を提供するために、前記坩堝の側面及び隣接する底面付近に配置される、個々に制御可能な加熱手段と、を備える、システム。
【請求項１２】
固体の塊、ロッド、又は顆粒を含むシリコン又はポリシリコン結晶材料の連続する注入物を実質的に均一に溶融するための装置であって、
シリコン又はポリシリコン材料の連続注入物を含む溶融物（２２２）を保持するための浅い側壁を有する低アスペクト比で大きい直径の坩堝（２００）と、
坩堝中の注入物へのより大きい接触面積及びより短い熱経路によって熱が均一に作用するように、固体の塊、ロッド、又は顆粒を含む前記溶融物に亘って対応する温度ゾーンを構築するための坩堝の下方に配置される複数の独立して制御されるヒータ（２１８）と、
顆粒が所望の速度で均一に溶融するように、前記溶融物に亘って最適温度分布（２２３）を達成するように各ヒータを熱的に作動させる手段（２４０）と、
前記溶融物に亘る最適温度分布を維持するために各ヒータで消費された出力をモニタリングすることによって、各ヒータの熱出力を選択的に制御するための制御手段（２２４）と、
を備える、装置。
【請求項１３】
シリコン又はポリシリコン材料の前記注入物を溶融するための、前記坩堝（２００）の前記側壁に対して堰（２００）の外側の溶融領域を画定するために、坩堝（２００）内の中心に配置された堰（２２０）をさらに含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
供給源から受け取った固体結晶原料を溶融して、坩堝に溶融結晶原料からの生産物を提供するためのプレ溶融炉を有する、坩堝中の成長界面に配置された種結晶からインゴットを成長させるための改良されたＣＺシステムであって、
前記坩堝中の溶融物の重量を検知して、検知した重量を示す出力信号を生成するためのロードセル手段と、
前記ロードセルからの信号に応答するマイクロプロセッサを備えて、前記成長坩堝中の溶融物の所望の深さＤに基づくプレ溶融炉の出力を決定するための、基準コントローラーと、
基準コントローラーと通信可能に連結されて、前記プレ溶融炉の出力が前記坩堝中の溶融物の基準を最適結晶成長のための所定の深さで維持するために、前記基準コントローラーからの信号に応じて前記供給源から前記プレ溶融炉に原料を短縮して分注するための前記プレ溶融炉と固体原料の供給源との間に配置された、流れ制御手段と、を備える、システム。
【請求項１５】
溶融物材料中の結晶／溶融物界面で配置された種結晶からの単結晶インゴットの改良された成長用の処理方法であって、
溶融物中の対流及び熱変動を抑制するために低アスペクト比で大きい直径の坩堝中に溶融物材料を含有すること、
前記坩堝中の所望な基準で結晶／溶融物界面を維持するための、実質的に連続的な溶融物材料の坩堝への補充を提供するためにプレ溶融炉中の固体結晶材料を溶融すること、
前記溶融物に亘る対応する温度ゾーンに構築するために、前記坩堝下方の複数のヒータを提供すること、
改良された結晶成長のため、前記溶融物に亘って、そして、結晶溶融物界面での、最適温度分布を提供するために、前記ヒータの前記温度出力を制御すること、を含む、処理方法。
【請求項１６】
所望の基準で結晶／溶融物界面を保持するための前記坩堝に実質的に連続する溶融材料の補充を提供する段階を含み、
空のときと所望の深さの溶融物を有するときのいずれもの坩堝の重量を決定すること、
結晶成長中の成長坩堝の実際の重量を検出すること、そして、
前記坩堝中の所望の深さの溶融物を保持するために、所定の量の固体結晶原料を前記プレ溶融炉に解放するために、ディスペンサを作動することによって、結晶成長中の坩堝及び溶融物の実際の重量と、所望の深さの溶融物を有する坩堝の決定された重量との、差異に基づいて前記プレ溶融炉の出力を制御すること、を含む、請求項１５に記載の処理方法。
【請求項１７】
高い小数キャリア寿命で特徴づけられる改良された単結晶材料であって、
溶融物中における対流の形成を防止して酸素を最小化するために、低アスペクト比で大きい直径の坩堝中において溶融物／結晶界面で保持された種結晶から単結晶材料を成長させること、
前記坩堝中に溶融物をゆらぎ無く補充するためにプレ溶融炉中の結晶原料を溶融すること、
最適温度分布が前記溶融物に亘って、そして、特に溶融物結晶界面で生成されるように、前記溶融物に亘る複数の個々の制御可能な温度ゾーンを提供すること、を含む処理で作製される、単結晶材料。
【請求項１８】
制御された雰囲気を有する坩堝中に保持された溶融物材料中の結晶溶融物界面で配置された結晶からインゴットを成長させるためのシステムであって、
前記坩堝を垂直移動することなく前記結晶溶融物界面が成長インゴットに関して所望の基準で保持されるように、溶融結晶原料の連続的な供給源を坩堝に提供するための、前記坩堝中の制御された雰囲気内に配置されたプレ溶融炉を備え、
前記坩堝への溶融物原料のゆらぎの無い分布を提供するために、前記プレ溶融炉は、固体結晶原料の供給源を受け入れる入口を有する第１区域と、前記坩堝中の溶融物の基準で実質的に位置する終端部を備える出口を有する第２区域とを含む溶融チャンバを備え、
前記固体結晶原料を溶融するための溶融チャンバに隣接して設けられたヒータと、
前記第２区域が前記第１区域の底部から上方で満たされて、それにより、任意の非溶融の、固体結晶原料が前記坩堝に通ることを防止するために、第１区域及び第２区域を画定するための、溶融チャンバ中に位置する堰と、を備える、システム。
【請求項１９】
前記坩堝中の溶融物材料の深さが最適結晶成長のための所望な基準で維持されるように、前記プレ溶融炉中に固体結晶原料を制御的に分注するために、前記坩堝中の結晶溶融界面の基準に応答し、そして、固体結晶原料の供給源との接続を有する制御手段を、さらに備え、
前記溶融チャンバの出口は、溶融物原料を前記坩堝中に連続的に補充するための入口と出口を有する第２の堰を備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２の堰は、前記坩堝中への溶融物原料の補充を維持するときに、表面張力の効果に打ち勝ち、及び／又は、熱ゆらぎを最小化するために十分なサイズの内部直径で特徴づけられるチューブを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
溶融物／結晶界面でインゴットを成長させるために、坩堝への連続的な流れの溶融結晶原料を提供するためのプレ溶融炉であって、
前記坩堝中に溶融結晶原料を実質的に連続して補充するために、固体結晶原料の供給源を受け入れる入口と、前記坩堝中の溶融結晶原料の基準で実質的に位置する終端部を備える出口を有する溶融チャンバと、
前記溶融結晶原料を溶融するための前記溶融チャンバに隣接するヒータと、
溶融結晶原料を下方の堰に、そして上方の出口に流すように案内して、これによって、前記坩堝への出口を通過する溶融物原料よりも密度を低くして、望ましくない固体結晶原料を防止するための、入口と出口の間の、溶融チャンバ中に設けられる、堰と、
を備える、プレ溶融炉。
【請求項２２】
インゴット成長に関する結晶溶融物界面の最適な基準に対応する、前記坩堝中の溶融物材料の重量を検知するための手段と、
前記検知するための手段に応答する入力部と、前記最適インゴット成長は前記坩堝中に保持されるように、前記プレ溶融炉に固体結晶原料を制御可能に分注するために、固体結晶原料の供給源に接続された出力リードを有する制御手段と、
をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
坩堝中において、１ｍｍ又はそれ未満の主要寸法で特徴づけられた、固体の塊、ロッド、又は顆粒を含む結晶原料の注入物を実質的に均一に溶融するための改良された処理方法であって、
低アスペクト比で大きい直径の底面で特徴づけられる坩堝中に溶融物原料を含有すること、
前記坩堝中の注入物へのより大きい接触表面及びより短い熱経路によって、熱が均一に前記顆粒中に作用するように、前記溶融物に亘って複数の制御可能な温度ゾーンを構築するために、前記坩堝の底面下方に複数の独立した制御可能なヒータを提供すること、
均一にそして速い速度で顆粒を溶融するための注入物を介して、各ヒータの熱出力が最適温度分布を提供するように、各ヒータを作動すること、
速い速度での顆粒の均一な溶融を達成するために必要な溶融時間に関する各ヒータの電力出力を測定することによって、最適温度分布を決定すること、
測定された電力消費によって出力を印加することで各ヒータを制御すること、を含む、処理方法。
【請求項２４】
坩堝中において、１ｍｍ又はそれ未満の主要寸法で特徴づけられた、固体の塊、ロッド、又は顆粒を含む結晶原料の注入物を実質的に均一に溶融するための装置であって、
溶融結晶原料を保持するための、低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
固体材料を含む前記坩堝中の注入物へのより大きい接触表面及びより短い熱経路によって、熱が均一に前記顆粒中に作用するように、前記坩堝中の溶融結晶原料に亘る対応する温度ゾーンを構築するために、前記坩堝の底面下方に設けられた複数の独立した制御可能なヒータと、
温度ゾーンが熱を固体材料中に所望の速度で均一に作動させるように、最適温度分布を達成するために各ヒータに熱作動用出力を印加するための手段と、を備える、装置。
【請求項２５】
顆粒が所望の速度で均一に溶融される反復可能な状態を達成するために、最適温度分布を達成するために必要とされる各ヒータの出力消費をモニタリングして、前記モニタされた出力消費によって各ヒータに熱作動用出力を印加するための制御手段と、
をさらに備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記坩堝の、低アスペクト比、直径と高さとの比、は、４：１から１０：１の範囲であり、好ましくは約８：１である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
坩堝中において、１ｍｍ又はそれ未満の主要寸法にまで下がった、固体の塊、ロッド、又は顆粒を含むシリコン又はポリシリコン結晶材料の注入物を実質的に均一に溶融するための装置であって、
シリコン又はポリシリコンの溶融物を保持するための低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
固体材料を含む坩堝中のより大きい接触面積及びより短い熱経路の注入物に熱が均一に作用するように、前記溶融物に亘って対応する温度ゾーンを構築するための坩堝の下方に配置される複数の独立して制御されるヒータと、
前記顆粒が所望の速度で均一に溶融するように、溶融物に亘って最適温度分布を達成するように各ヒータを熱的に作動させる手段と、
前記溶融物に亘る最適温度分布を達成するために各ヒータで消費された出力をモニタリングすることによって、各ヒータの熱作動を選択的に制御するための制御手段と、
を備える、装置。
【請求項２８】
前記坩堝の、低アスペクト比（直径と高さとの比）は、４：１から１０：１の範囲であり、好ましくは約８：１である、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
溶融結晶原料からの単結晶インゴットの成長用の改良されたＣＺシステムであって、
溶融材料からのインゴットを成長させるための種結晶に対して溶融物／結晶界面で溶融シリコンを保持するための底面及び側壁を有する低アスペクト比で大きい直径の坩堝と、
前記坩堝を垂直移動することなく前記溶融物／結晶界面が所望の基準で保持されるように、連続する溶融シリコン原料の供給源を前記坩堝に提供するためのプレ溶融炉と、
最適な結晶成長のために、前記溶融物に亘って、そして、結晶溶融物界面での、均一な温度分布を提供するための、前記坩堝の底面下方に配置される環状加熱手段と、を備える、改良されたＣＺシステム。
【請求項３０】
前記環状加熱手段は、前記溶融物に亘って対応する温度ゾーンを構築するための放射状のパターンで配置される複数の個々に制御される抵抗ヒータを備え、各温度ゾーンは、溶融物に亘ってそして結晶溶融物界面で最適温度分布が構築されるように、抵抗ヒータの温度出力によって制御される、請求項２９に記載の改良されたＣＺシステム。
【請求項３１】
下記の処理によって作製されて、実質的に抑制された転位欠陥、及び、軸方向及び半径方向における均一な抵抗率又は伝導率によって特徴づけられる高純度の単結晶インゴットであって、
前記処理は、
溶融物中における対流の形成を防止して酸素を最小化するために、低アスペクト比で大きい直径の坩堝中において結晶／溶融物界面で保持された種結晶から単結晶材料を成長させること、
前記坩堝中の溶融物における熱ゆらぎの無い補充を維持するために、前記坩堝に連通するプレ溶融炉中に結晶原料を溶融してドーパントを提供すること、
成長インゴットの半径に亘って均一な温度分布が保持されるように、溶融物に亘ってそして特に結晶溶融物界面で制御可能な温度ゾーンが構築されるように、坩堝下方に複数の個々に制御されたヒータを提供すること、を含む、単結晶インゴット。