坩埚及包含坩埚的铸锭生长装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石墨坩祸及包含石墨坩祸的铸锭生长装置，并且，更具体地涉及绝缘性能改进更大的坩祸和铸锭生长装置。
【背景技术】
[0002]随着用于制造半导体器件的硅晶片的直径变大，大多数硅晶片是由通过提拉法(czochralski (CZ)method)生长的单晶锭进行制造的。
[0003]在提拉法中，将多晶硅插入到石英坩祸中进行加热，并通过使用石墨加热器进行熔化多晶娃，然后，晶种接触硅熔体以引起在硅熔体的界面上结晶。此后，缓慢拉动晶种并同时旋转，以生长具有所需直径的硅单晶锭。
[0004]然而，当在石英坩祸中熔化多晶硅并生长单晶时，石墨坩祸的上部和下部可以暴露到外部。因此，由于坩祸具有高热导率，大量的热可穿过石墨坩祸的上部和下部而丢失。
[0005]另外，当加热器功率增加以补偿丢失的热量时，石墨坩祸的上部和下部之间的角部可集中降解。因此，角部可能由于降解而损坏，从而降低石墨和石英坩祸的使用寿命。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]各实施方式提供了一种铸锭生长装置，其中，在加热多晶硅时，石墨坩祸的内部是隔热的，以防止坩祸的特定部分集中降解。
[0008]技术方案
[0009]在一个实施方式中，铸锭生长装置包括:贮存硅熔体的石英坩祸；容纳石英坩祸的石墨坩祸；支撑石墨坩祸的下部的坩祸支架；和将热量供给到石墨坩祸的加热器，其中，石墨坩祸包括与石英坩祸接触的内部主体和以与内部主体隔开预定距离进行布置的外部主体，并且在内部主体和外部主体之间注入惰性气体以形成惰性气体层。
[0010]有益效果
[0011]根据所提出的实施方式，当熔化多晶硅时，坩祸的内部可以是隔热的，以降低加热器功率，从而提尚铸徒的质量并降低铸徒的制造成本。
[0012]另外，根据实施方式，可以防止坩祸的内壁的特定部分的集中降解，进而防止坩祸由于降解而损坏，从而延长坩祸的使用寿命。
【附图说明】
[0013]图1是示出根据一个实施方式的铸锭生长装置的视图。
[0014]图2是根据一个实施方式的坩祸和坩祸外围中的组件的横截面视图。
[0015]图3是根据一个实施方式的坩祸的俯视图。
[0016]图4是加热器加热根据一个实施方式的未设置惰性气体层的坩祸的状态的视图。
[0017]图5是加热器加热根据一个实施方式的设置惰性气体层的坩祸的状态的视图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参考附图对示例性实施方式进行详细描述。各实施方式的技术范围将落入本发明的范围内，并且组件或部件的添加、删除和修改可能在各实施方式的范围内。
[0019]图1是示出根据一个实施方式的铸锭生长装置的视图。
[0020]参照图1，铸锭生长装置可以包括:能贮存硅熔体的石英坩祸200、支撑石英坩祸200的石墨坩祸100、供给热量的加热器300，以及用于内部隔热的侧隔热单元和上隔热单元 600。
[0021]另外，铸锭生长装置可以还包括支撑石墨坩祸100的支架400和从支架400延伸出的旋转坩祸的坩祸旋转单元410。由于坩祸旋转单元410可竖直移动，石墨坩祸100也可以通过坩祸旋转单元410进行旋转和升高。
[0022]具体地说，铸锭生长装置可以包括石墨坩祸100中的空的空间110和气体注入孔。另外，铸锭生长装置可以还包括连接气体注入孔的将惰性气体供给到石墨坩祸100的内部空间110的气体供给管510，和将惰性气体供给到气体供给管510的气体供给单元500。
[0023]石墨坩祸100可以包括由石墨形成的坩祸。此外，石墨坩祸100可以包括由碳复合材料形成的坩祸。
[0024]另外，单晶种可附着到其下端的晶种旋转轴800可以设置在石英坩祸200上方。晶种旋转轴800可以在与坩祸旋转单元410不同的方向上旋转。在此，晶种旋转轴800也可以像坩祸旋转单元410 —样升高。
[0025]向石墨坩祸100产生热量的加热器300可以用作将热量供给到熔融多晶硅，从而形成硅熔体的单元，该熔融多晶硅是铸锭的原料。侧隔热单元600可以设置在加热器300外部，以对铸锭生长装置的内部隔热。上隔热单元700可以设置在硅熔体上方，并且通过晶种旋转轴800的上升将晶种拉入上隔热单元700中。
[0026]然而，当加热器300加热石墨坩祸100时，根据石墨坩祸100的各个部分可能发生热传递的偏差。因此，由于热传递偏差，石墨坩祸100的降解可集中到石墨坩祸100的特定部分中。
[0027]另外，由于热量集中现象，石墨坩祸100的特定部分可集中地损坏。其结果是，石墨坩祸100可能缩短使用寿命。因此，在该实施方式中，惰性气体层可以还设置为使得坩祸100更有效地隔热。
[0028]也就是说，为了延长石墨坩祸100的使用寿命，惰性气体层110可以设置在石墨坩祸100的内部空间中。在此，惰性气体层110可使石墨坩祸100的内部隔热，以使热量均匀地分布到坩祸的内壁，从而防止石墨坩祸100的特定部分由于集中降解而损坏。另外，惰性气体层110可以防止坩祸外侧的过量热损失。
[0029]在下文中，将参考图2对根据一个实施方式的组件进行详细描述。
[0030]图2是根据一个实施方式的石墨坩祸100和石墨坩祸100外围中的组件的横截面视图。
[0031]参照图2，容纳有硅熔体的石英坩祸200可以设置在石墨坩祸100内，以形成双坩祸结构。
[0032]当石英坩祸200处于因接收来自石墨坩祸100的热量导致的高温环境下时，石英坩祸中可以产生硅氧化物气体(S1x)。硅氧化物气体可以与石墨坩祸100的碳反应，以产生碳化硅(Sic)。
[0033]这种现象可集中地发生在石墨坩祸100的特定高温部分，因此，碳化硅可成为石墨樹祸100损坏的原因。
[0034]另外，如果石英坩祸200设置在损坏的石墨坩祸100内，在石墨坩祸100的已损坏的特定部分中，可以更集中地产生碳化硅。其结果是，与该特定部分接触的石英坩祸可能变形，从而缩短石墨坩祸100的使用寿命。
[0035]在下文中，将对防止发生上述损坏的石墨坩祸100进行描述。
[0036]根据上述实施方式，可在石墨坩祸100中限定能贮存惰性气体的空间。可在石墨坩祸100中不同地限定能填充惰性气体的空间110。
[0037]例如，可在石墨坩祸100中限定至少一个空的空间110。或者，石墨坩祸100可以包括彼此隔开预定距离的内部主体101和外部主体102，因此，可在内部主体101和外部主体102之间限定出空间。
[0038]当石墨坩祸100包括接触石英坩祸200的内部主体101和与内部主体101隔开预定距离的外部主体102时，可将至少一个支架120设置在内部主体101和外部主体102之间。
[0039]因此，可以设置具有预定厚度的至少一个支架120，并且可将惰性气体填充到石墨坩祸100的内部空间110中。在此，也在设置在石墨坩祸100的侧表面上的内部主体101和外部主体102之间限定出接收惰性气体的空间。在此，惰性气体可以围绕石墨坩祸100的内部主体101。
[0040]另外，在内部主体101和外部主体102之间由支架120隔开的距离可以在石墨坩祸100的总厚度的约50%之内。
[0041]例如，如果内部主体101和外部主体102的厚度和能填充惰性气体的空间110的高度的总和为约25mm?约30mm，则可填充惰性气体的空间的高度(即，在内部主体和外部主体之间由支架隔开的距离)可以为约10mm?约14mm。如果石墨；t甘祸100由碳复合材料形成并因此具有更薄的厚度，例如，约8mm?约10_的总厚度，则在内部主体和外部主体之间隔开的距离可以为约3mm?约4mm。
[0042]另外，石墨坩祸100的内部主体101和外部主体102可以在石墨坩祸100的上部彼此连接，以防止惰性气体泄漏到石墨坩祸的外部。
[0043]然而，在石墨坩祸100的情况中，构成石墨的碳可以通过键合力相对较弱的范德华力键而彼此键合。因此，在高温下可易于产生颗粒，并且惰性气体可穿过外部主体而泄漏。因此，石墨坩祸内的硅可被污染。
[0044]为了防止发生上述限制，可将玻碳涂布到容纳石英坩祸200的石墨坩祸100的表面或者涂布到限定石墨坩祸100的内部空间的外部主体和内部主体的内表面，以增强石墨坩祸100的强度并防止惰性气体泄漏到外部。
[0045]在玻碳涂覆方法中，热固性树脂层可以形成在石墨坩祸100的表面上，然后进行干燥和热处理，以使热固性树脂碳化成玻碳，从而将玻碳涂布到石墨坩祸100或外部主体和内部主体的表面。在此，可将酚醛树脂、呋喃树脂或它们的组合用作上述热固性树脂。
[0046]由于形成惰性气体层110的惰性气体具有低热导率，可防止内部主体101和外部主体102之间的热交换。
[0047]也就是说，惰性气体层110可以防止转移到石墨坩祸100中的热量易于泄漏到坩祸的外部。因此，尽管加热器300的加热器功率降低，也可将坩祸保持在该温度下。另外，通过惰性气体层110的隔热效果可以防止石墨坩祸100的内壁的特定部分的集中降解。
[0048]另外，惰性气体层110可以将热量均匀地分布到石墨坩祸100的内壁中，以防止降解集中并防止石墨坩祸100损坏。
[0049]在该实施方式中，为了提高惰性气体层110的隔热效果，可以使用热导率相对低的Ar气。
[0050]然而，当加热石墨坩祸100以熔化多晶硅时，石墨坩祸100内的惰性气体会膨胀而损坏石