口内熔体表面积的堰体降低了晶锭中的氧含量。利用气流来除去氧的蒸发氧去除子系统也可用来降低系统内的总体氧含量。
[0028]在一些实施例中，堰体与第二基部结合。在这些实施例中，结合的接合部保持比与单一的外坩祸直接结合的堰体冷，因为结合的接合部未与较热的第一坩祸接触。在一些实施例中，堰体通道和坩祸通道未对准，以提供迷宫流或用于熔体的曲折路径。
[0029]在第一侧壁214与第二侧壁254之间形成有外区。较大的第一坩祸的使用增加了外区中的熔体体积并允许形成在第二侧壁254与堰体300之间的中间区的更快进料。中间区允许固体原料材料在它从外区向内区转移时有更多时间熔化。中间区还允许高温外区中可能产生的石英粒子在达到形成在堰体300内侧的内区之前有时间溶解。
[0030]在生产单晶锭的连续提拉法期间，原料被供给到外区并在外区中熔化，而晶锭在内区中同时生长。作为向外区供给固体原料材料的结果，一些固体原料可能例如由于灰尘、固体原料与其它固体原料碰撞并从它们反弹、或在固体原料熔化期间形成在其周围的氢气泡的爆炸而变成悬浮在空中。变成悬浮在空中的固体原料片块通俗地称作“飞行物(bird)”。利用本发明的实施例，在晶锭生长工艺期间，这些飞行物被阻止进入内区并导致晶锭中的缺陷或位错。
[0031]无法确定每个不受约束的飞行物的轨迹，因为固体原料的大型硅粒子可能从熔体反弹、彼此碰撞并回弹、并且从系统结构弹开。内区中的熔体流会使内熔体表面中的飞行物朝向正在生长的晶锭运动，从而导致这些未熔化的硅粒子与正在生长的晶锭接触并形成其中的缺陷或位错。针对飞行物或其它污染物的大量可能的轨迹，需要更实用、成本划算的屏障。根据本发明的实施例并且为了改善、可靠的晶体生长，这些飞行物的轨迹被限制在外区或中间区，从而防止飞行物行进到内区中并尤其在固-液界面附近与正在生长的晶锭接触。
[0032]本发明的屏障允许不存在从外区、尤其从原料管或通道到内区的视线或直接路径。通过中断外区与内区之间的视线，降低了将允许飞行物和污染物进入内区的粒子跳弹或某种牛顿轨迹的风险。
[0033]在一个实施例中，通过位于上部熔体自由面与屏障之间的重叠柱体来中断外区与内区之间的视线。在此实施例中，屏障不具有延伸穿过其中的开口，这可以提供位于外区与内区之间的路径。
[0034]如上所述，可防止飞行物进入内生长区。参照图1，此实施例的晶体生长系统100包括邻近坩祸组件200的屏障350。屏障350具有呈圆锥形的体部。然而，可采用将熔体112与系统100的上部分开并具有允许穿过其中提拉晶锭114的中央开口的任何合适的水平旋转截面形状。屏障350覆盖内区和外区的一部分并具有在第二侧壁254与堰体300之间向下延伸的圆柱形支柱352。圆柱形支柱352在当将屏障安装在系统100内时将该圆柱形支柱置于第二侧壁254与堰体300之间的位置处沿着屏障350的底部设置。圆柱形支柱352适当地作为屏障350的一部分形成，所述屏障350可一体地制造或作为多个部件的组件制造。在此实施例中，屏障350和圆柱形支柱352两者都由石墨或涂覆有碳化硅、高纯度钼的石墨制成，尽管可使用其它合适的材料。
[0035]第二侧壁254和堰体300的顶部通过使直线在两个顶部之间延伸且然后使该直线围绕堰体300的中心旋转而形成相切锥体。在另一些实施例中，第二侧壁254和堰体300可具有相同高度，从而在第二侧壁254和堰体300的顶部之间形成切线或相切平面。圆柱形支柱352从屏障350穿过相切平面或锥体向下延伸，贯穿该过程穿过由第二侧壁254和堰体300限定出的梯形回转容积，以形成防止飞行物和污染物进入内区的曲折路径或迷宫布置结构。
[0036]如图2所示，第二侧壁254和堰体300在它们之间形成具有进一步减少跳弹轨迹的高粘性液态熔体的重力井。此外，在中间区进入熔体的飞行物在进入内区之前液化并被吸收到熔体中。
[0037]堰体300、第二侧壁254和熔体112与屏障300和圆柱形支柱350之间的间距可确定大小为用于充分的氩气经迷宫区域流出，例如以防止可能带有污染物或飞行物的气体向内流动，由此保持极少污染物(例如灰尘或极小的粒子)进入内区并导致晶锭中的缺陷或位错O
[0038]圆柱形支柱352可与熔体的表面间隔开由第二侧壁254与堰体300之间的熔体飞溅决定的最小距离。该熔体飞溅典型地尤其取决于吹扫气体流量、压力和温度。圆柱形支柱352的长度或该圆柱形支柱朝向熔体延伸并超出相切锥体的距离还可取决于其它设计考虑O
[0039]在此实施例中，第二侧壁254和堰体300形成浸入熔体中并从其向上突出的第一和第二底部柱体。圆柱形支柱352形成从屏障350向下延伸成与第一和第二底部柱体中的至少一者重叠的顶部柱体。柱体是在切向投影中形成直线的简单柱体。
[0040]在一些实施例中，一个或多个柱体可形成包括如下文参照图3和4示出和说明的向内和/或向外突起或弯曲部的复杂柱体。在一些实施例中，屏障具有多于一个的向下延伸的圆柱形支柱或柱体。在另一些实施例中，圆柱形支柱可设置在如图3和4所示并在下文中说明的这些位置中的一个或多个位置:第一底部柱体的内侧、第一底部柱体与第二底部柱体之间、和第二底部柱体的外侧。
[0041]可以通过进料管120将固体原料材料116从进料器118放入外区中。原料材料116具有比周围熔体112低得多的温度，并且随着原料材料的温度上升和随着原料材料在外区中液化而从熔体吸收热量以形成外熔体部。随着固体原料材料116(有时被称作“冷原料”)从熔体112吸收能量，周围熔体的温度与所吸收的能量相称地下降。
[0042]如在本文中所讨论的，关于生产单晶锭的提拉法来描述该系统。然而，在本文中公开的系统还可以用于例如通过定向凝固工艺生产多晶锭。
[0043]添加的原料材料116的量由进料器118控制，进料器118响应于来自控制器122的致动信号而作用。熔体112冷却的量由控制器122精确确定和控制。控制器122或添加或不添加原料材料116，以调节熔体112的温度和质量。可以基于坩祸中的硅的质量添加原料材料116，例如通过测量熔体的重量或测量熔体的液面高度。
[0044]随着固体原料材料116被添加到熔体112中，熔体的表面可能被扰动。该扰动还影响熔体112的硅原子与晶种132的硅原子适当地对齐的能力。第二侧壁254和堰体300抑制扰动的向内传播，如下文中将讨论的。
[0045]通过围绕坩祸组件布置在适当位置处的一个或多个加热器124、126、128向坩祸组件200提供热量。来自加热器124、126、128的热量首先熔化固体原料材料116，然后使熔体112维持在提供用于晶锭114的合适的生长条件的液化状态。加热器124大体上是圆柱形的形状，并且向坩祸组件200的侧面提供热量，加热器126和128向坩祸组件的底部提供热量。在一些实施例中，加热器126和128大体上是环形的形状。在另一些实施例中，加热器126和128被组合成单个加热器。
[0046]加热器124、126和128适当地是电阻式加热器并可联接至控制器122。控制器122控制提供给加热器的电流，以控制加热器电力输送和反馈材料，从而控制熔体的温度。诸如高温计等温度传感器的传感器130在生长的单晶锭114的晶体/熔体表面处提供对熔体112的温度的连续测量。传感器130还可以配置成测量生长的晶锭的温度。传感器130在通信上与控制器122连接。可以使用额外的温度传感器来关于对于原料材料的熔化或控制生长晶锭关键的点测量和向控制器提供温度反馈。虽然为了清晰而示出了单个通信导线，但是一个或多个温度传感器可以通过多根导线或无线连接(例如通过红外线数据链路或另一适当的装置)连接至控制器。
[0047]可以分别且独立地选择由控制器122供给至各加热器124、126和128的电流量，以优化熔体112的热特性。在一些实施例中，可以围绕坩祸布置一个或多个加热器来提供热量。
[0048]具有完整厚度基部的第二坩祸引起要求加热器产生更高温度的隔热效应，这显著扩大了第一坩祸的工作温度范围。在高温下，坩祸的石英分解并与来自衬托器的石墨交互而形成气态的一氧化碳(CO)。该气态的一氧化碳会导致熔体的污染。隔热效应由于第一和第二坩祸之间的大接触面积而部分地减轻。在一些实施例中，第二坩祸的基部可通过背面研磨或水力重塑而变薄，或第二坩祸可被制造成具有较薄的基部，以进一步降低所需的工作温度。在一些实施例中，第一坩祸可沿与第二坩祸的接触点变薄。
[0049]如上所述，晶种132被附着至位于熔体112上方的拉具134的一部分。拉具134沿着垂直于熔体112的表面的方向提供晶种132的运动，允许晶种朝着熔体被下降或下降到熔体中以及从熔体上升或升出熔体。为了生产高质量的晶锭114，与晶种132/晶锭114相邻的区域中的熔体112必须维持在大体上恒定的温度，并且表面扰动和外部固体粒子必须最小化。
[0050]为了限制与晶种132/晶锭114直接相邻的区域中的表面扰动和温度波动，堰体300被安置在第二坩祸250的第二腔室256中。堰体300将熔体112分隔成中间区中的中间熔体部和内区中的内熔体部。内熔体部位于堰体300的内侧并与晶种132/晶锭114相邻。中间区在原料材料从外区向内区转移时为固体原料材料提供更多用于液化的时间。中间区还允许高温外区中可能产生的石英粒子在到达内生长区之前有时间溶解。
[0051]第二侧壁254和堰体300限制熔体112在熔体外区和内区之间的运动。可以分别通过位于第二坩祸250和堰体300各自的下部中的通道260、203允许熔体112在各