发明名称 在切克劳斯基成长单晶矽过程中即时监测及控制氧含量之方法及装置
摘要 本发明揭示一种在熔矽池中,如切克劳斯基(Czochralski)矽熔化物,所挥发的氧化矽含量在大气中以接近即时的方式于其上方进行定量的方法。较佳的实施例包含将熔矽中所释放出含有氧化矽的气体与一种反应物反应以形成一种可侦测的产物,决定所形成的产物含量,以及将所决定的产物含量与大气中氧化矽含量相关联起来。氧化矽的定量被用来监视以及/或控制熔矽中氧含量,或由熔矽中拉出单晶矽的氧合量。氧化矽探棒以及使用该探棒监视以及/或控制氧含量的方法也一起揭示。
申请公布号 TW413704 申请公布日期 2000.12.01
申请号 TW086113161 申请日期 1997.09.09
申请人 MEMC电子材料公司 发明人 约翰D.荷德
分类号 C30B15/20 主分类号 C30B15/20
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种在熔矽池上方大气中定量出SiO含量的方法,系包含有从熔矽池上方大气中,取出包含SiO的样品,将样品中SiO与一反应物在1000℃以上之温度及10至300 torr之压力下反应,形成一种可被侦测到的产物,决定出所形成的产物量,及将所决定的产物量关联到大气中的SiO量。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该产物是一种气体产物,可在室温下被侦测出。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该产物是一种含碳材料,同时至少一种产物是一氧化碳气体。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中在熔矽上方大气中的SiO量与石墨反应,生成一氧化碳气体与碳化矽。5.一种接近即时方式决定单晶矽块的含氧量之方法,该矽晶块是从熔矽池中拉出,系包含有从大气中取出包含SiO的样品,将样品中的SiO与反应物在1000℃以上之温度及10至300torr之压力下反应,形成一种可被侦测到的产物,而且决定出所形成的产物量而定量出熔矽上方大气中的SiO量,以及将定量出的SiO量关联到晶矽块的含氧量。6.一种接近即时控制从熔矽池中拉出单晶矽块的含氧量的方法,在一组影响晶块中氧含量的制程条件下,该方法包含有当矽晶块被拉出时,从大气中取出含SiO的样品,将样品的SiO与一种反应物在1000℃以上之温度及10至300 torr之压力下反应,生成一种可被侦测到的产物,以及决定出所形成的产物量而定量出熔矽池上方大气中SiO量,以及改变至少一个影响矽晶块含氧量的制程条件,该改变是基于所定量出的大气SiO量。7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中取出样品步骤到改变至少一个影响含氧量的制程条件步骤之间的时间,约在10分钟之内。8.如申请专利范围第6项所述之方法,其中影响含氧量的制程条件系利用一种自动化控制系统来改变。9.如申请专利范围第6项所述之方法,其中该制程条件由坩埚旋转速率,坩埚旋转速率调变,磁场强度与磁场位置之中选取。10.一种接近即时决定或控制熔矽池上方大气中SiO量或熔矽含氧量或依据切克劳斯基方式由熔矽中拉出单晶矽块含氧量的装置,系包含一SiO、反应探棒,使得熔矽池上方大气中气体样品的SiO与一反应物反应,生成一种可被侦测到的产物,以及一侦测器,决定产物量,该反应探棒位于一切克劳斯基晶体拉出器之内,而且还包含一反应室,一入口,一出口,该反应室由探棒本体所定义,该入口与反应室以及大气以流体方式相连,而该出口与反应室以及侦测器以流体方式相连。11.如申请专利范围第10项所述之装置,其中该反应探棒进一步包含一反应材料,在反应室内,或能提供一种反应物给反应室的装置,该反应材料能与经由该入口而注入到反应室的样品气体中SiO进行反应,生成一种可被侦测到的产物。12.如申请专利范围第10项所述之装置,进一步包含一控制器,与该侦测器相连,以及一制程控制单元,与该控制器连接并能改变至少一个会影响到矽晶块含氧量的制程条件。图式简单说明:第一图(a)到至第一图(e)是SiO反应探棒的不同组合图。第一图(a)是一种适合用于固态反应物的组合剖视图。第一图(c)是第一图(b)的侧视图。第一图(d)是再另一种适合用于固态反应物的组合剖视图。第一图(e)是一种适合用于气态或喷雾液态反应物的组合剖视图。第二图(a)到至第二图(c)是切克劳斯基晶体拉出器的侧视图。第二图(a)显示第一图(a)SiO反应探棒的批次拉出器。第二图(b)显示第一图(b)清洗管与SiO反应探棒的批次拉出器。第二图(c)显示第一图(b)SiO反应探棒的连续拉出器。第三图是用来定量,监视以及/或控制融熔体或晶体含氧量的系统示意图,包含切克劳斯基晶体拉出器的侧视图。第四图是关联感测器信号Idetector与气态CO反应产物量(ppmv清洗氩气量)的关系图。第五图是显示气态CO(ppmv清洗氩气量)反应产物量与给未掺杂熔矽与给掺杂0.9wt%锑熔矽的温度变化的关系图。第六图是显示气态CO(ppmv清洗氩气量)反应产物量与不同锑掺杂量熔矽的温度变化的关系图,压力是30 torr(约4000Pa)以及200 torr(约2.67x104Pa)。第七图是显示气态CO(Ppmv清洗氩气量)反应产物量与不同压力倒数(torr-1)的关系图,分别给未掺杂熔矽与给掺杂0.9wt%与1.8wt%锑的溶矽。第八图是显示矽晶体含氧量随长度变化的关系图,分别针对使用与不使用本发明控制系统的晶体成长。
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