DE10194625B3 - Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls, wobei die Vorrichtung einen Einkristall aus einer Schmelze eines rohen Materials in einem Kristallziehapparat nach dem Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) herstellt, wobei ein Kühler vorgesehen ist, um einen Einkristall, der aus einer Schmelze des rohen Materials gezüchtet wird, zu umgeben, und der Kühler befestigbar und lösbar an dem Körper des Kristallziehapparats durch ein unabhängiges Tragelement, das getrennt von dem Kühler ist, angeordnet ist, wobei der Kühler aus einem auf Kupfer basierenden Metall mit guter thermischer Leitfähigkeit besteht und wassergekühlt wird, und das Material des Tragelements aus Edelstahl besteht und gegenüber dem Kühler eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist, wobei das Tragelement den Kühler stützt und das Wasserrohrleitungssystem, das dem Kühler Kühlwasser zuführt, an den Kühler angeschweißt und gestützt wird, so dass das Gewicht des Kühlers nicht auf das Wasserrohrleitungssystem einwirkt, und wobei das Tragelement wassergekühlt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls, die verwendet wird zur Herstellung eines Siliziumeinkristalls oder dergleichen, der als ein Halbleitermaterial eingesetzt wird.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Eine Vielzahl von Verfahren steht zur Verfügung zur Herstellung von Siliziumeinkristallen, von denen das Czochralski-Verfahren (das CZ-Verfahren) typisch ist. Bei der Herstellung eines Siliziumeinkristalls nach dem CZ-Verfahren, wie es weit verbreitet ist, wird ein Impfkristall oder Keimkristall in eine Siliziumschmelze getaucht, die in einem Quarztiegel oder Quarzschmelztiegel gebildet ist. Der Impfkristall wird allmählich oder schrittweise nach oben gezogen, wodurch es möglich ist unterhalb des Impfkristalls einen Siliziumeinkristall zu züchten, während der Tiegel und der Impfkristall rotieren oder rotiert werden.
  • Bei einem Ziehen eines Siliziumeinkristalls durch ein solches CZ-Verfahren, ist bekannt, dass die Verteilung der Defekte oder Kristallbaufehler oder dergleichen in einem Kristallquerschnitt oder einem Kristallabschnitt durch die Geschwindigkeit des Kristallwachstums bestimmt wird, das heißt die Ziehgeschwindigkeit. Insbesondere wird erklärt, dass eine ringförmige Zone oder ein ringförmiger Bereich mit durch Oxidation induzierten oder ausgelösten Stapelfehlern (Engl.: OSF-generation zone [OSF = Oxidation induced stacking fault]) an die Peripherie oder an den Rand bewegt wird und schließlich an der Außenseite des wirksamen Bereichs des Kristalls ausgeschlossen wird, wenn die Ziehgeschwindigkeit erhöht wird. Umgekehrt schiebt eine Abnahme in der Ziehgeschwindigkeit eine ringförmige Zone mit durch Oxidation induzierten Stapelfehlern (OSF-Zone) in den mittleren oder zentralen Teil des Kristalls, und die Zone verschwindet schließlich in dem mittleren Teil.
  • Während sowohl die Außenseite als auch die Innenseite einer OSF-Zone Fehlstellenerzeugungszonen oder Fehlstellenerzeugungsbereiche sind, sind ihre Arten an Defekten oder Fehlstellen verschieden. Außerdem ist bekannt, dass eine beträchtliche Zunahme der Ziehgeschwindigkeit, selbstverständlich die Produktivität steigert oder erhöht, während sich die Defekte oder Fehlstellen verfeinern oder auflösen oder verschwinden. Demzufolge wurde eine Geschwindigkeitszunahme beim Ziehen als eine Herangehensweise beim Züchten von Kristallen weiterverfolgt.
  • Die Bereitstellung eines Wärme- oder Hitzeschilds ist bekannt als eine Technik beim Hochgeschwindigkeitsziehen. Ein Hitzeschild ist ein zylindrisches die Wärme oder die Hitze abschirmendes Teil oder Bauteil oder Mittel in einer Form eines umgekehrten oder kopfstehenden abgeschnittenen Kegels, der so angeordnet wird, dass er den Einkristall umgibt. Der Schild ist vorgesehen, um das Herausziehen zu beschleunigen, in erster Linie durch Abschirmen der Strahlungswärme von der Schmelze in dem Tiegel und durch Abschirmen der Heizer oder Wärmeerzeuger, die außerhalb des Tiegels angebracht sind, um ein Abkühlen des Einkristalls zu erleichtern, der aus der Schmelze gezogen wird.
  • Außerdem wird in jüngster Zeit einer Technik Aufmerksamkeit geschenkt, bei der ein Kühler, der kräftig oder erzwungen oder gesteuert durch Wasser gekühlt wird, in das Innere des Hitzeschilds gesetzt wird (Japanische offengelegte Patente mit den Nummern: JP 63 256593 A , JP 8 239291 A , JP 11 92272 A und JP 11 292684 A ). Der Einbau oder die Installation eines Kühlers, der kräftig oder erzwungenermaßen durch Wasser gekühlt wird, in oder in das Innere des Hitzeschilds, der den Einkristall umgibt, erleichtert ein Abkühlen des Einkristalls, insbesondere den Hochtemperaturbereich davon, was zu einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit des Ziehens führt.
  • Bei einer Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls, die einen Kühler verwendet und die bisher vorgeschlagen wurde, wird der zylindrische Hauptkörper des Kühlers davon jedoch innerhalb des Körpers des Kristallziehapparats unter Verwendung eines Teils des Kühlers selbst getragen und befestigt, d. h. durch einen Flansch, der mit dem zylindrischen Hauptkörper oder der Wasserinstallation oder dem Wasserrohr integriert ist, die oder das (sich) von dem zylindrischen Hauptkörper als Tragelement vorspringt (oder erhebt).
  • Die Verwendung eines auf Kupfer basierenden Metallteils, das kräftig oder erzwungen oder gesteuert durch einen Durchfluss von Wasser gekühlt wird, als Kühler ist unter dem Gesichtspunkt des Abkühlvermögens oder der Kühlkapazität für einen Einkristall ratsam. Bei einer Struktur, die einen zylindrischen Hauptkörper mit einem Tragelement davon integriert, wie sie oben diskutiert ist, ist es jedoch im Wesentlichen notwendig, dass Teile oder ein Teil des Tragelements aus einem auf Kupfer basierenden Metall besteht wie in dem Hauptkörper, wenn der zylindrische Hauptkörper aus einem auf Kupfer basierenden Metall besteht.
  • Bei ihren Untersuchungen fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung heraus, dass sich nicht nur die Kosten der Herstellung erhöhen, weil ein solcher Kühler häufig ein ziemlich teures auf Kupfer basierendes Metall verwendet, sondern sich auch die Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung in Kristallgittern oder Dislokation bei einem Hochgeschwindigkeitsziehen auf Grund eines umfangreichen Kühlens eines Teils eines Tragelements vermindert. Dies scheint so zu sein, weil die Konstruktion oder der Zusammenbau von Teilen oder eines Teils eines Tragelements unter Verwendung des gleichen auf Kupfer basierenden Metalls wie das des Hauptkörpers, einen Teil des Tragelements unterkühlt oder stark abkühlt, was eine Präzipitation oder ein Kristallisieren einer großen Menge von Siliciumoxid oder dergleichen auf der Oberfläche davon verursacht, das abtropft oder abfällt, was zu einer Erzeugung einer Verschiebung im Kristallgitter oder einer Dislokation in einem Einkristall während eines Ziehens führt.
  • Außerdem erschwert eine gleiche Zusammenstellung von Teilen oder eines Teils des Tragelements aus einem auf Kupfer basierenden Metall wie des Hauptkörpers die mechanische Festigkeit davon aufrechtzuerhalten oder beizubehalten. Dies kann zu Risiken der Art führen, dass das Verdrehen oder das Deformieren oder das Verzerren von Teilen oder eines Teils eines Tragelements die Position des Hauptkörpers verschiebt, um dadurch das Verdrehen oder das Deformieren oder das Verzerren eines gezogenen Kristalls zu verursachen, wobei im Ergebnis die Erhöhung der Geschwindigkeit verhindert wird, oder eine Dampfexplosion auf Grund eines Schadens des Rohrleitungssystems verursacht wird. Diese Risiken werden insbesondere erhöht, wenn eine auf Kupfer basierende Wasserrohrleitung als Tragelement verwendet wird.
  • Ferner ergeben sich auch Bedenken dahingehend, dass der Hauptkörper schwierig zu entwerfen oder aufzubauen oder zusammenzubauen ist, gemäß den Ziehbedingungen, die einen Fehler oder eine Störung verursachen, um die Ziehgeschwindigkeit ausreichend zu erhöhen, weil der Hauptkörper nicht aus dem Tragelement genommen werden kann.
  • JP 8 333 189 A beschreibt eine Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls nach dem CZ-Verfahren mit einem Kühler und einem Tragelement für den Kühler, das nicht gekühlt ist, was zu thermischem Stress führt. EP 0 725 169 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls mit einer zweiteiligen Kühlvorrichtung. Der erste, obere Teil umfasst ein Kanalsystem, durch das ein Kühlmittel strömt. Der zweite untere Teil ist als wärmeleitender Kühlkörper ausgebildet. Der Kühler wird vom Wasserleitungssystem des Kühlers getragen, wodurch die Last des Kühlers auf dem Wasserleitungssystem lastet. Die WO 02/077330 A1 beschreibt ebenfalls eine Kühlvorrichtung für einen nach dem CZ-Verfahren gezüchteten Kristall.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls bereitzustellen, wobei die Vorrichtung geeignet ist, eine Verminderung in der Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung in Gitterplätzen oder Dislokation zu verhindern, ohne die Kühlkapazität oder das Abkühlvermögen für einen Kristall, der gezogen wird, zu vermindern, die geeignet ist, die Herstellungskosten eines Kühlers zu vermindern und die geeignet ist, eine Vielzahl von Problemen zu lösen, die im Zusammenhang mit einem Verdrehen oder Deformieren oder Verzerren in der Position eines Kühlers stehen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls bereit, in der ein Kühler bei einer Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls, die einen Einkristall aus einer Schmelze eines rohen Materials in einem Kristallziehapparat nach dem CZ-Verfahren herstellt, vorgesehen ist, um einen Einkristall, der aus einer Schmelze eines rohen Materials gezüchtet wird, zu umgeben, und der Kühler befestigbar und lösbar an dem Körper des oben genannten Kristallziehapparats durch ein unabhängiges Tragelement angeordnet ist, das von dem Kühler getrennt ist, gemäß Patentanspruch 1.
  • Für die Anordnung oder die Befestigung eines Kühlers an dem Körper des Ziehapparats bestehen die zwei aus verschiedenen Materialien unter Verwendung eines unabhängigen Tragelements, das von dem Kühler getrennt ist. Der Kühler besteht aus einem auf Kupfer basierenden Metall mit guter thermischer Leitfähigkeit; das Material des Tragelements besteht aus Edelstahl, das billiger ist als auf Kupfer basierende Metalle, das eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und eine geringere thermische Leitfähigkeit besitzt.
  • Dies kann ein übermäßiges oder exzessives Kühlen des Tragelements verhindern, ohne das Abkühlvermögen oder die Kühlkapazität für einen Kristall, der gezogen wird zu verringern, unter Vermeidung einer Abnahme der Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung in Gitterplätzen oder Dislokation. Außerdem werden die Kosten zur Herstellung eines Kühlers vermindert und die Tragfestigkeit oder Tragfähigkeit des Kühlers wird erhöht, was verschiedene Probleme löst, die mit der Verschiebung in der Position davon zusammenhängen. Dadurch, dass ein Kühler lösbar von dem Tragelement vorgesehen wird, wird außerdem das Entwerfen oder der Aufbau oder der Zusammenbau eines Kühlers gemäß den Ziehbedingungen erleichtert.
  • Ein Kühler besteht aus einem Metallteil, das kräftig oder erzwungenermaßen oder gesteuert durch einen Durchfluss von Wasser gekühlt wird. Das Metall ist ein auf Kupfer basierendes Metall, das vorzugsweise Kupfer als Hauptbestandteil enthält und das eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Die spezielle Größe und Form eines Kühlers wird abhängig von den notwendigen Ziehbedingungen konstruiert oder entworfen oder aufgebaut.
  • Ein Tragelement weist vorzugsweise eine Vielzahl von Tragarmen auf, die radial um die Ziehachse in dem Körper eines Ziehapparats angeordnet oder vorgesehen sind, weil die Arme einen Gasfluss in den Ziehapparat nicht verhindern und bei dem Material kostenwirksam sind. Als Material aus denen ein Tragelement besteht wird Edelstahl, der billiger ist als auf Kupfer basierende Metalle, eine hohe mechanische Festigkeit und eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist, benutzt. Nicht erfindungsgemäß ist die Verwendung von Graphit, Karbonfaserverbundwerkstoffen und dergleichen, die ebenso wirksam sind. In Bezug auf die Erhöhung einer Ziehgeschwindigkeit besteht das Tragelement aus Edelstahl von dem die thermische Leitfähigkeit geringer oder schlechter ist als die von auf Kupfer basierenden Metallen, und es wird dann wassergekühlt.
  • Ein Verfahren zum Befestigen eines Kühlers und eines Tragelements davon ist nicht besonders beschränkt; eine Befestigung mit Bolzen oder Schrauben ist einfach und bevorzugt. Noch einfacher und wichtig ist, dass keine Belastung auf das Wasserrohrleitungssystem des Kühlers gegeben wird, obwohl ein Kühler einfach angeordnet oder gebaut sein kann, oder an ein Tragelement davon gehängt werden kann.
  • Ein Kühler wird vorzugsweise mit einem Wärme abschirmenden Teil kombiniert und darin angeordnet. Eine Kombination mit einem Wärme abschirmenden Teil erleichtert nicht nur das Abkühlen eines Kristalls, sondern unterdrückt auch wirksam ein Ansteigen der Temperatur des Kühlers selbst, was zu einer Anhebung der Förderung oder Geschwindigkeitserhöhung der Ziehgeschwindigkeit führt.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt einen Längsschnitt der Konfiguration oder Anordnung eines Kristallziehapparats, ein Beispiel einer Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Kristallziehapparats.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt des Hauptteils des Kristallziehapparats.
  • Bester Weg oder beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden gemäß den folgenden Zeichnungen erläutert.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Kristallziehapparat eine zylindrische Hauptkammer 1 als Körper des Ziehapparats und eine Ziehkammer 2. Die Ziehkammer 2, die kleiner und länger ist als die Hauptkammer 1, wird in dem zentralen oder mittleren oberen Teil der Hauptkammer 1 angeordnet.
  • In der Mitte der Hauptkammer 1 ist eine Tiegel 3 angeordnet. Der Tiegel 3 besteht aus einem inneren oder Innenquarztiegel, der mit Poly-Silicium beladen ist, und einem Trag- oder Unterstützungstiegel aus Graphit, der an das Äußere des inneren Quarztiegels angepasst ist. Dieser Tiegel 3 wird rotierend und erhöht auf einer Stütz-, Unterstützungs-, oder Tragachse, die ”pedestal” (englisch) genannt wird, betrieben.
  • Außerhalb des Tiegels 1 ist konzentrisch ein über seinen elektrischen Widerstand erhitzbarer Erhitzer oder ein Widerstandserhitzer 4 angeordnet, und an der weiter entfernteren Außenseite des Erhitzers ist ein Wärme isolierendes Rohr 5 entlang der Innenfläche oder Innenoberfläche der Hauptkammer 1 angeordnet. Die Erhitzer oder Heizer 4 schmelzen das Poly-Silicium, das in den Tiegel 3 gefüllt ist, und bildet eine Schmelze 6 von Silicium in dem Tiegel 3.
  • Andererseits wird über den Tiegel 3 ein Draht 7 als eine Ziehachse durch die Mitte oder das Zentrum der Ziehkammer 2 gehängt. Der Draht 7 wird angetrieben, um in der axialen Richtung durch einen Ziehmechanismus, der in dem oberen Teil der Ziehkammer 2 vorgesehen ist, rotiert oder angehoben zu werden. An dem unteren Ende des Drahts 7 ist ein Impfkristallfutter oder eine Impfkristallklammer fixiert, die einen Impfkristall hält. Ein von dem Impfkristallfutter gehaltener Impfkristall wird in die Schmelze 6 in den Tiegel 3 getaucht, und ein Siliciumeinkristall 8 wird unterhalb des Impfkristalls gezüchtet durch Antreiben des Drahts 7, um den Impfkristall langsam oder schrittweise oder allmählich anzuheben, während er rotiert wird.
  • Oberhalb des Tiegels 1 ist auch konzentrisch ein zylindrisches Hitzeschild oder Wärmeschild 9 angebracht, das den Einkristall 8 umgibt, nahe der Schmelze 6 des Tiegels 3. Das Hitzeschild 9 besteht aus Graphit, und der Durchmesser davon nimmt schrittweise oder allmählich von dem unteren Teil nach oben hin zu, um die Wärmestrahlung von der Schmelze 6 und dem Heizer 4 in dem Tiegel 3 wirksam abzuschirmen, wobei der untere Teil des Schilds in den Tiegel 3 eingeführt ist, und der Schild oberhalb der Schmelze 6 in dem Tiegel 3 angebracht ist.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Kühler 10 konzentrisch im Inneren des Wärmeschilds 9 angebracht. Der Kühler 10 ist in dem unteren Teil des Wärmeschilds 9 angebracht und besitzt auch eine spitz zulaufende oder konische Form, wie der Wärmeschild 9, wobei der Durchmesser davon allmählich von dem unteren Teil nach oben hin zunimmt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist im Inneren dieses Kühlers, der aus einem auf Kupfer basierenden Metall mit guter thermischer Leitfähigkeit besteht, ein kreisrunder oder kreisförmiger Wasserdurchgang 10a in der Form einer Vielzahl von Abschnitten oder Stufen montiert oder befestigt. Gekühltes Wasser wird dem Wasserdurchgang 10a durch eine Wasserrohrleitung oder ein Wasserrohrleitungssystem 11, 11, das aus einem auf Kupfer basierenden Metall besteht, zugeführt, um dadurch den Kühler 10 kräftig oder erzwungen oder gesteuert zu kühlen, wodurch umgekehrt ein Kühlen des Einkristalls 8 erleichtert wird, insbesondere des Hochtemperaturbereichs davon unmittelbar nach einer Verfestigung. Das Wasserrohrleitungssystem 11, 11 ist an den Kühler 10 angeschweißt und wird getragen oder gestützt, so dass das Gewicht oder die Last des Kühlers nicht daran wirkt oder angreift.
  • Ein Tragelement, das den Kühler im Inneren des Körpers des Ziehapparats stützt ist hier aus einer Vielzahl von Tragarmen 12 .. aufgebaut, die radial um die Ziehachse in dem Körper des Ziehapparats angeordnet sind. Die Tragarme 12 .. erstrecken sich horizontal von der Innenumfangsoberfläche des oberen Teils der Hauptkammer 1 nach außen zu der Mitte des Ziehapparats und sind in dem Verlauf nach unten gebogen, um Stangenteile oder Stangenelemente mit einer fast umgekehrten Form des Buchstabens L zu bilden, wobei die oberen Enden von diesen durch ein Hindurchstoßen durch die Seitenwand der Hauptkammer 1 befestigt sind. Jedes untere Ende der Tragarme 12 .. wird zu dem oberen Rand des Kühlers 10 lösbar durch einen Bolzen oder eine Schraube 13 in oder aus radialer Richtung befestigt.
  • Jeder Tragarm 12 besteht hierbei aus Edelstahl und darin ist ein U-förmiger Wasserdurchgang 12a geformt, der sich in der Richtung der Länge der Arme erstreckt. Kühlwasser, das den Wasserdurchgang 12a erzwungen oder gesteuert oder kräftig zugeführt wird, kühlt jeden Tragarm 12.
  • Im Folgenden werden Betriebsbeispiele der Kristallzüchtung durch den oben genannten Kristallziehapparat beschrieben.
  • Ein rohes Material von 100 kg Poly-Silicium wird in den Tiegel 3 gefüllt oder geladen, und dann wird im Inneren der Kammer eine Ar-Atmosphäre von 1330 Pa erzeugt. Das Rohmaterial aus Poly-Silicium in dem Tiegel 3 wird durch die Erhitzer 4 geschmolzen, die an der Außenseite des Tiegels 3 angebracht sind, und unter Verwendung eines Impfkristalls mit 100 Orientierung wird ein Einkristall 8 mit einem Durchmesser von 200 mm unterhalb des Impfkristalls gezüchtet.
  • Bei diesem Betrieb wird der Tiegel 3 schrittweise gezogen, wobei das Kristallwachstum in der Weise berücksichtigt wird, dass das Niveau oder die Oberfläche der Schmelze 6 in dem Tiegel 3 konstant gehalten wird. Außerdem wird der Tiegel 3 in der entgegen gesetzten Richtung oder in der gleichen Richtung im Vergleich zur Rotationsrichtung des Einkristalls 8 rotiert.
  • Dieser Betrieb ergab erfolgreich eine Geschwindigkeit von 2,3 mm/min als Durchschnittsziehgeschwindigkeit an dem zylindrischen Teil des Einkristalls 8, weil der Kühler aus einem auf Kupfer basierenden Metall bestand. Außerdem wurden fünf Einkristalle 8 erfolgreich gezogen, alle ohne Verschiebung der Gitterplätze oder Dislokation, und die Position des Kühlers 10 verschob sich nicht oder wich nicht ab. Dies scheint so zu sein, weil der Tragarm 12 .. des Kühlers 10 aus Edelstahl bestand, im Unterschied zu dem Kühler 10, was zu der Vermeidung eines übermäßigen oder umfangreichen oder exzessiven Abkühlens des Arms führte und auch zu einer Erhöhung in der Tragfähigkeit oder Tragfestigkeit oder Tragstärke des Kühlers 10.
  • Zum Vergleich wurden der Kühler 10 und die Tragarme 12 .. beide unter Verwendung des gleichen auf Kupfer basierenden Metalls hergestellt, und beide wurden unter Wasserkühlung verwendet. Eine Ziehgeschwindigkeit von 2,3 mm/min wurde erreicht; die Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung von Gitterplätzen oder Dislokation bei fünf Kristallen betrug jedoch nur 40%, d. h., zwei von fünf Kristallen. Die Kosten der Herstellung des Kühlers 10 einschließlich der Tragarme 12 .. erhöhte sich auf das etwa Dreifache des Falls, bei dem der Kühler 10 aus einem auf Kupfer basierenden Metall bestand und die Tragarme 12 .. aus Edelstahl, und dann beide zusammengeschraubt wurden. Außerdem war die Tragfestigkeit oder Tragfähigkeit des Kühlers 10 nicht ausreichend, und so ergaben sich Bedenken hinsichtlich der Kristallverformung und eine Abnahme in der Ziehgeschwindigkeit auf Grund der Abweichung der Position von dem Kühler 10, und hinsichtlich eines Schaden an dem Rohrleitungssystem auf Grund der Erhöhung der Last oder des Gewichts auf das Wasserrohrleitungssystem.
  • Außerdem wurden der Kühler 10 und die Tragarme 12 .. beide unter Verwendung von Edelstahl hergestellt und unter Wasserkühlung verwendet. Die erreichte Ziehgeschwindigkeit wurde auf 1,7 mm/min verringert. Die Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung von Gitterplätzen oder Dislokation von fünf Kristalle betrug 20%, d. h. einer von fünf Kristallen. Dies scheint so zu sein, weil eine Verminderung in der Geschwindigkeit die Dauer des Ziehprozesses verlängert, was die Möglichkeit einer Verschiebung der Gitterplätze oder Dislokation erhöht. Die Kosten der Herstellung des Kühlers 10 einschließlich der Tragarme 12 .. wurde auf etwa das 2,5-fache von dem Fall erhöht, bei dem der Kühler 10 aus einem auf Kupfer basierenden Metall bestand und die Tragarme 12 .. aus Edelstahl und dann beide zusammengeschraubt wurden. Die Tragfestigkeit des Kühlers 10 war jedoch ausreichend, und es gab keine Bedenken hinsichtlich der Abweichung der Position des Kühlers 10.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie bis hierher beschrieben wurde, kann die Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls gemäß der vorliegenden Erfindung eine Abnahme in der Ziehgeschwindigkeit ohne Verschiebung der Gitterplätze oder Dislokation verhindern, ohne die Kühlkapazität oder das Abkühlvermögen für einen Kristall zu erniedrigen, der gezogen wird, indem der Kühler, der einen gezogenen Kristall kühlt, um dadurch die Ziehgeschwindigkeit zu erhöhen, an dem Körper des Kristallziehapparats befestigt wird, und indem er lösbar ist durch das unabhängige Tragelement, das von dem Kühler getrennt ist. Außerdem kann die Vorrichtung Kosten zur Herstellung des Kühlers sparen. Außerdem erhöht die Vorrichtung die Tragfestigkeit des Kühlers, so dass es möglich ist, eine Kristallverschiebung oder Kristallverzerrung zu vermeiden, und eine Abnahme der Ziehgeschwindigkeit auf Grund der Verschiebung der Position des Bauteils, ebenso wie einen Schaden an dem Rohrsystem auf Grund eines zusätzlichen Gewichts oder einer zusätzlichen Last auf das Wasserrohrleitungssystem.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls, wobei die Vorrichtung einen Einkristall aus einer Schmelze eines rohen Materials in einem Kristallziehapparat nach dem Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) herstellt, wobei ein Kühler vorgesehen ist, um einen Einkristall, der aus einer Schmelze des rohen Materials gezüchtet wird, zu umgeben, und der Kühler befestigbar und lösbar an dem Körper des Kristallziehapparats durch ein unabhängiges Tragelement, das getrennt von dem Kühler ist, angeordnet ist, wobei der Kühler aus einem auf Kupfer basierenden Metall mit guter thermischer Leitfähigkeit besteht und wassergekühlt wird, und das Material des Tragelements aus Edelstahl besteht und gegenüber dem Kühler eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist, wobei das Tragelement den Kühler stützt und das Wasserrohrleitungssystem, das dem Kühler Kühlwasser zuführt, an den Kühler angeschweißt und gestützt wird, so dass das Gewicht des Kühlers nicht auf das Wasserrohrleitungssystem einwirkt, und wobei das Tragelement wassergekühlt ist.
  2. Die Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement eine Vielzahl von Tragarmen umfasst, wobei die Tragarme radial um die Ziehachse in dem Körper des Ziehapparats angeordnet sind.
  3. Die Vorrichtung zum Züchten eines Kristalls gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler innen in einem Wärme abschirmenden, zylindrischen Körper angeordnet ist, der den Einkristall umgibt.
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