In
den letzten Jahren sind die Anforderungen an Einkristalle mit immer
größeren Durchmessern
zunehmend gewachsen. Daher wurde auch der Durchmesser der Einkristalle,
die mit dem FZ-Verfahren erzeugt wurden, immer größer. Wenn
jedoch Einkristalle mit einem großen Durchmesser von 150 mm
oder mehr, insbesondere 200 mm oder mehr, nach dem FZ-Verfahren hergestellt
werden, können
selbst wenn die oben beschriebenen konventionellen Maßnahmen
zur Unterdrückung
elektrischer Entladungen angewandt werden, Einkristalle hoher Qualität nicht stabil
hergestellt werden.
Beschreibung
der Erfindung
Entsprechend
wurde die vorliegende Erfindung angesichts der obigen Probleme konzipiert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Apparats
zur Herstellung eines Einkristalls und eines Verfahrens zur Herstellung
eines Einkristalls, wobei selbst bei der Herstellung von Einkristallen,
die einen großen
Durchmesser aufweisen, nach dem FZ-Verfahren Einkristalle hoher
Qualität
mit hoher Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt werden
können.
Damit
das obige Ziel erreicht wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Apparat zur Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren zur
Verfügung
gestellt, der zumindest eine Kammer, in der sich ein roher polykristalliner
Gussblock und ein gezüchteter
Einkristallblock befinden, und eine Induktionsheizspule, die als
Wärmequelle
zur Erzeugung einer geschmolzenen Zone zwischen dem rohen polykristallinen
Gussblock und dem gezüchteten Einkristallblock
dient, aufweist, wobei zur Unterdrückung elektrischer Entladungen
zwischen der Induktionsheizspule und einem oder mehreren aus dem
rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten Einkristallblock und
der geschmolzenen Zone, ein isolierendes Bauteil zwischen der Induktionsheizspule
und einen oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock,
dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone angebracht wird und/oder
eine Schicht aus einem isolierenden Material auf der gesamten oder
einem Teil der Oberfläche der
Induktionsheizspule gebildet wird.
Für den Fall,
dass ein Einkristallblock mit großen Durchmesser gezüchtet werden
soll, ist es notwendig, einen rohen polykristallinen Gussblock mit
großem
Durchmesser zu verwenden. In einem solchen Fall ist es notwendig,
an die Anschlussklemmen der Induktionsheizspule eine hohe Spannung anzulegen,
um den rohen polykristallinen Gussblock mit einem großen Durchmesser
zu schmelzen. Wenn eine hohe Spannung angelegt wird, entsteht jedoch das
neue Problem, dass elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule
und dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone hervorgerufen werden.
Die elektrische Entladung verhindert, dass der gezüchtete Ein kristall
versetzungsfrei wächst
und beeinflusst die Qualität
des Kristalls negativ. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein isolierendes Bauteil zwischen der Induktionsheizspule
und einem oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock,
dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone angebracht und/oder
eine Schicht eines isolierenden Materials auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule gebildet, wie oben beschrieben. Dadurch werden
elektrische Entladungen zwischen diesen unterdrückt. Außerdem können elektrische Entladungen
unterdrückt
werden ohne dabei den Ofendruck und die Stickstoffkonzentration über das
notwendige Maß hinaus
zu erhöhen.
Daher können
Einkristalle hoher Qualität
mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt
werden, selbst wenn jeder der Einkristalle einen großen Durchmesser
aufweist.
Darüber hinaus
können
für den
Fall, dass ein isolierendes Bauteil zwischen der Induktionsheizspule
und den rohen polykristallinen Gussblock, usw, angebracht wird,
folgende Effekte erzielt werden. Im Fall, dass ein roher polykristalliner
Gussblock mit einem großen
Durchmesser durch eine Induktionsheizspule geschmolzen wird, kann
es leicht passieren, dass das Schmelzen des Außenumfangsbereichs des rohen
polykristallinen Gussblocks ungleichmäßig verläuft. Entsprechend entsteht
gelegentlich ein ungeschmolzener Rest in Form eines Eiszapfens im Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks. Wenn der eiszapfenförmige ungeschmolzene
Rest die Induktionsheizspule berührt, steht
zu befürchten,
dass ein herzustellender Einkristall durch Schwermetall aus der
Induktionsheizspule verunreinigt wird. Die Schwermetallverunreinigung verursacht
Kristalldefekte im herzustellenden Einkristall. Daher ist es insbesondere
durch Anbringen eines isolierenden Bauteils zwischen der oberen
Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule, die dem Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entspricht, und dem rohen polykristallinen Gussblock,
usw. möglich,
zu verhindern, dass der eiszapfenförmige ungeschmolzene Rest die
Induktionsheizspule direkt berührt.
Dadurch kann verhindert werden, dass der herzustellende Einkristall
durch Schwermetall verunreinigt wird.
Andererseits
können
im Fall, dass eine Schicht aus einem isolierenden Material auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule gebildet wird, folgende Effekte erzielt werden.
Im Fall, dass ein roher polykristalliner Gussblock mit einem großen Durchmesser
durch die Induktionsheizspule geschmolzen wird, kann es leicht passieren,
dass das Schmelzen des Außenumfangsbereichs
des rohen polykristallinen Gussblocks ungleichmäßig verläuft. Entsprechend entsteht
gelegentlich ein ungeschmolzener Rest in Form eines Eiszapfens in
den Außenumfangsbereichen
des rohen polykristallinen Gussblocks. Wenn der eiszapfenförmige ungeschmolzene Rest
die Induktionsheizspule berührt,
steht zu befürchten,
dass ein herzustellender Einkristall durch Schwermetall aus der
Induktionsheizspule verunreinigt wird. Die Schwermetallverunreinigung
verursacht Kristalldefekte im herzustellenden Einkristall.
Daher
ist es insbesondere durch das Ausbilden einer Schicht eines isolierenden
Materials auf der oberen Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule,
die dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, möglich zu
verhindern, dass der eiszapfenförmige
ungeschmolzene Rest die Induktionsheizspule direkt berührt. Dadurch kann
verhindert werden, dass der herzustellende Einkristall durch Schwermetall
verunreinigt wird.
Außerdem kann
die Schicht eines isolierenden Materials, auch wenn die Induktionsheizspule eine
komplizierte Form aufweist, einfach durch CVD-Verfahren, PVD-Verfahren
und ähnliche
auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule gebildet werden. Elektrische Entladungen
können
unterdrückt
werden. Darüber
hinaus ist nicht zu befürchten,
dass, wenn die Schicht aus einem isolierenden Material auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, eine Behinderung des Betriebs
verursacht wird, etwa durch Hindernisse bei der Überwachung des Ofeninnenraums
durch Augenschein und im Blickfeld einer automatischen Kontrollkamera.
Im
Apparat zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das isolierende Bauteil zumindest über einer oder mehreren der
oberen Seite der Oberfläche,
der unteren Seite der Oberfläche
und der Oberfläche
der Innenseite der Induktionsheizspule angebracht sein.
Dadurch
können
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und einem
oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Kristallblock und der geschmolzenen Zone unterdrückt werden. Außerdem ist
es möglich,
wenn ein isolierendes Bauteil zwischen der Oberfläche, die
dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht auf der oberen
Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen Gussblock,
usw., verhindert werden, dass der rohe polykristalline Gussblock
die Induktionsheizspule direkt berührt.
Außerdem kann
das isolierende Bauteil in dem Apparat zur Herstellung eines Einkristalls
gemäß der vorliegenden
Erfindung ringförmig
sein.
Die
Induktionsheizspule des Apparats zur Herstellung eines Einkristalls
ist derart angebracht, dass der rohe polykristalline Gussblock,
usw. umschlossen sind, und ist hauptsächlich ringförmig. Daher
ist eine Form in der das isolierende Bauteil ebenfalls ringförmig ist,
besonders geeignet für
die Isolierung zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen polkristallinen
Gussblock, usw.
Außerdem wird
bevorzugt, dass in dem Apparat zur Herstellung eines Einkristalls
gemäß der vorliegenden
Erfindung das isolierende Bauteil zumindest derart angebracht ist,
dass es den Teil der oberen Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule abdeckt,
der einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers des rohen polykristallinen
Gussblocks oberhalb der Induktionsheizspule entspricht. Und es ist
bevorzugt, dass das isolierende Bauteil zumindest derart angebracht
ist, dass es den Teil der unteren Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule abdeckt, der einem Bereich von 70% bis 100%
des Durchmessers des gezüchteten
Einkristallblocks unterhalb der Induktionsheizspule entspricht.
Auf
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule ist die Region, in der elektrische Entladungen
hauptsächlich
stattfinden, die Region, die einem Bereich von 70% bis 100% des
Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht. Außerdem ist
die Region der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule,
in der elektrische Entladungen hauptsächlich geschehen, die Region,
die einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers des gezüchteten
Einkristallblocks unterhalb der Induktionsheizspule entspricht.
Daher können
durch das Anbringen des isolierenden Bauteils auf eine Weise, dass
diese Bereiche abgedeckt sind, in denen elektrische Entladungen
hauptsächlich auftreten,
elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Außerdem wird
dadurch, dass das isolierende Bauteil wie oben beschrieben über der
oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule angebracht ist, die Oberfläche, die
dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, durch den isolierenden
Bauteil abgedeckt. Folglich berührt
der eiszapfenförmige
ungeschmolzene Rest, der gelegentlich im Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entsteht, nicht direkt die Induktionsheizspule,
selbst wenn der Rest gelegentlich das isolierende Bauteil berührt. Daher
besteht nur geringe Gefahr, dass der gewachsene Einkristall mit
Schwermetall verunreinigt wird, das von der Induktionsheizspule
stammt.
Darüber hinaus
wird bevorzugt, dass das isolierende Bauteil im Apparat zur Herstellung
eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung aus Quarz, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid besteht.
Quarz,
Siliziumnitrid und Aluminiumoxid sind Materialien mit guten isolierenden
Eigenschaften. Daher können
durch die Verwendung eines isolierenden Bauteils, der aus diesen
Materialien besteht, elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule
und dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone unterdrückt werden.
Da die Materialien in hoher Reinheit erhältlich sind, besteht darüber hinaus
der Vorteil, dass der gezüchtete
Einkristall kaum verunreinigt wird.
Außerdem kann
die Schicht eines isolierenden Materials im Apparat zur Herstellung
eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung zumindest auf einer oder mehreren der oberen Seite der Oberfläche, der
unteren Seite der Oberfläche
und der Innenseite der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht sein.
Dadurch
können
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und einem
oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone unterdrückt werden.
Wenn eine Schicht eines isolierenden Materials auf einem Teil der
Oberfläche
der oberen Seite der Induktionsheizspule, die dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, aufgebracht ist,
kann verhindert werden, dass der eiszapfenförmige Rest des polykristallinen
Gussblocks direkt die Induktionsheizspule berührt.
Es
ist außerdem
bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials im Apparat
zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule mit einer Schichtdicke von 5 μm bis 100 μm aufgebracht wird.
Wenn
die Schicht eines isolierenden Materials auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule mit einer Schichtdicke von 5 μm bis 100 μm wie oben
beschrieben aufgebracht wird, können
elektrische Entladungen mit höherer
Sicherheit unterdrückt
werden.
Im
Fall, dass die Schichtdicke weniger als 5 μm beträgt, besteht die Möglichkeit,
dass elektrische Entladungen auftreten und wenn die Schichtdicke mehr
als 100 μm
beträgt,
besteht das Problem, dass die Beschichtungskosten höher sind.
Es
wird außerdem
bevorzugt, dass die Schicht aus isolierendem Material im Apparat
zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
zumindest auf dem Teil der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, der einem Bereich von 70% bis
100% des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks oberhalb
der Induktionsheizspule entspricht. Es wird außerdem bevorzugt, dass die
Schicht aus isolierendem Material im Apparat zur Herstellung eines
Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung zumindest auf dem Teil der unteren Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, der einem Bereich von 70% bis
100% des Durchmessers des gezüchteten
Einkristallblocks unterhalb der Induktionsheizspule entspricht.
Auf
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule ist eine Region, in der elektrische Entladungen
hauptsächlich
stattfinden, die Region, die einem Bereich von 70% bis 100% des
Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht. Außerdem ist
die Region der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule,
in der elektrische Entladungen hauptsächlich stattfinden, die Region,
die einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers des gezüchteten
Einkristallblocks unterhalb der Induktionsheizspule entspricht.
Durch das Anbringen der Schicht eines isolierenden Materials auf
diesen Regionen, in denen elektrische Entladungen hauptsächlich stattfinden,
können
daher elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Außerdem ist
durch das Anbringen der Schicht eines isolierenden Materials auf
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule wie oben beschrieben die Oberfläche, die
dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, mit dem isolierenden
Material abgedeckt. Deshalb berührt
der eiszapfenförmige
ungeschmolzene Rest, der gelegentlich im Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entsteht, nicht direkt die Induktionsheizspule,
selbst wenn der Rest gelegentlich das isolierender Material berührt. Daher
besteht nur geringe Gefahr, dass der gezüchtete Einkristall durch Schwermetall
verunreinigt wird, das aus der Induktionsheizspule stammt.
Im
Apparat zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
wird außerdem bevorzugt,
dass die Schicht eines isolierenden Materials aus Aluminiumoxid,
Siliziumnitrid, Polytetrafluorethylen, Siliziumoxid oder amorphem
Diamant besteht.
Aluminiumoxid,
Siliziumnitrid, Polytetrafluorethylen, Siliziumoxid und amorpher
Diamant sind Materialien mit guten isolierenden Eigenschaften und gleichzeitig
ausgezeichneter Hitzebeständigkeit. Wenn
ein isolierendes Material verwendet wird, das aus diesen Materialien
beseht, können
daher elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und
dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten Einkristallblock oder
der geschmolzenen Zone über
einen langen Zeitraum sicher unterdrückt werden. Weil diese Materialien
in hoher Reinheit erhältlich
sind, besteht außerdem
der Vorteil, dass der gewachsene Einkristall kaum verunreinigt wird.
Des
Weiteren kann im Apparat zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung der herzustellende Einkristall ein Siliziumeinkristall
sein.
Da
die Nachfrage nach Siliziumeinkristallen in den letzten Jahren zunehmend
angestiegen ist, besteht ein Bedarf an einer stabilen Herstellung
von Kristallen höherer
Qualität
und mit größeren Durchmessern.
Der Apparat zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung ist besonders dafür
geeignet, solche Siliziumeinkristalle herzustellen.
Darüber hinaus
kann im Apparat zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung der herzustellende Einkristall einen Durchmesser von 150
mm oder mehr aufweisen.
Im
Fall dass ein Einkristall mit einem großen Durchmesser von 150 mm
oder mehr durch das FZ-Verfahren erzeugt wird, ist es notwendig,
sehr hohe Spannung an die Anschlussklemmen der Induktionsheizspule
anzulegen, um den rohen Polykristall zu schmelzen. Dadurch können elektrische Entladungen
zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen
Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone leicht auftreten. Durch
die Verwendung des Apparats zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung können
elektrische Entladungen zwischen diesen jedoch wirksam unterdrückt werden und
somit Einkristalle mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit
stabil hergestellt werden.
Des
Weiteren bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines Einkristalls, wobei ein Einkristall durch Verwendung dieses
Apparats zur Herstellung eines Einkristalls der vorliegenden Erfindung
nach dem FZ-Verfahren hergestellt wird.
Durch
Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren durch Verwendung
Apparats zur Herstellung eines Einkristalls der vorliegenden Erfindung,
wie oben beschrieben, wird es ermöglicht, Einkristalle hoher
Qualität
und mit großen
Durchmessern stabil herzustellen.
Darüber hinaus
bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
Einkristalls gemäß dem FZ-Verfahren,
wobei ein roher polykristalliner Gussblock durch eine Induktionsheizspule
erhitzt wird, um eine geschmolzene Zone zu erzeugen, und die geschmolzene
Zone verschoben wird, um einen Einkristallblock zu züchten, wobei
zumindest durch das Anbringen eines isolierenden Bauteils zwischen
der Induktionsheizspule und einem oder mehreren aus dem rohen polykristallinen
Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone und/oder durch die Verwendung
einer Induktionsheizspule, auf deren Oberfläche ganz oder teilweise ein
isolierendes Material aufgebracht wurde, elektrische Entladungen
zwischen der Induktionsheizspule und einem oder mehreren aus dem
rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten Einkristallblock und
der geschmolzenen Zone unterdrückt werden
während
der Einkristallblock gezüchtet
wird.
Durch
das oben beschriebene Anbringen eines isolierenden Bauteils zwischen
der Induktionsheizspule und einem oder mehreren aus dem rohen polykristallinen
Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone können elektrische Entladungen,
die zwischen diesen auftreten, unterdrückt werden. Somit müssen Ofendruck
und Stickstoffkon zentration nicht über das notwendige Maß hinaus
erhöht
werden, um elektrische Entladungen zu unterdrücken. Und dadurch können Einkristalle
hoher Qualität
mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt
werden, selbst wenn jeder dieser Einkristalle einen großen Durchmesser aufweist.
Darüber hinaus
kann, insbesondere wenn ein isolierendes Bauteil über der
oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule angebracht ist, die dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, selbst wenn der
eiszapfenförmige
ungeschmolzene Rest im Außenumfangsbereich
des rohen Polykristalls mit großen Durchmesser
entstanden ist, verhindert werden, dass der Rest die Induktionsheizspule
direkt berührt. Somit
kann verhindert werden, dass ein zu züchtender Einkristall durch
Schwermetall verunreinigt wird.
Auf
der anderen Seite können
durch Verwendung einer Induktionsheizspule, auf deren einer Seite der
Oberfläche
ganz oder teilweise eine Schicht aus isolierendem Material aufgebracht
ist, elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und einem
oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone unterdrückt werden.
Somit müssen
Ofendruck und Stickstoffkonzentration nicht über das notwendige Maß hinaus
erhöht
werden, um elektrische Entladungen zu unterdrücken. Und dadurch können Einkristalle
hoher Qualität
mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt werden,
selbst wenn jeder der Einkristalle einen großen Durchmesser aufweist.
Darüber hinaus
kann insbesondere, wenn eine Schicht aus isolierendem Material auf
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule, die dem Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entspricht, selbst wenn der eiszapfenförmige ungeschmolzene
Rest im Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks mit großem Durchmesser entstanden
ist, verhindert werden, dass der Rest einen Metallteil der Induktionsheizspule
direkt berührt.
Somit kann verhindert werden, dass ein zu züchtender Einkristall durch Schwermetall
verunreinigt wird.
Des
Weiteren kann, bei Verwendung des CVD-Verfahrens, des PVD-Verfahrens
oder dergleichen, die Schicht eines isolierenden Materials einfach
auch auf der Oberfläche
einer Induktionsheizspule, die eine komplizierte Form aufweist,
aufgebracht werden. Elektrische Entladungen können unterdrückt werden.
Wenn die Schicht eines isolierenden Materials auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule angebracht wurde, muss darüber hinaus nicht befürchtet werden,
dass eine Behinderung des Betriebs verursacht wird, etwa durch Hindernisse
bei der Überwachung
des Ofeninnenraums durch Augenschein und im Blickfeld einer automatischen
Kontrollkamera.
Darüber hinaus
ist es bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass das isolierende Bauteil zumindest über einer
oder mehreren aus der oberen Seite der Oberfläche, der unteren Seite der
Oberfläche
und der Innenseite der Oberfläche
der Induktionsheizspule angebracht ist.
Wie
oben beschrieben, können
durch das Anbringen des Isolierbauteils über einer oder mehreren aus
der oberen Seite der Oberfläche,
der unteren Seite der Oberfläche
und der Innenseite der Oberfläche
der Induktionsheizspule in einer Weise, dass das isolierende Bauteil
zwischen der Induktionsheizspule und einem oder mehreren aus dem
rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten Einkristallblock und
der geschmolzenen Zone angebracht ist, elektrische Entladungen zwischen
diesen unterdrückt
werden. Darüber
hinaus ist es möglich,
insbesondere wenn das isolierende Bauteil zwischen der Oberfläche, die
dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht, auf der oberen Seite
der Oberfläche
der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen Gussblock,
etc. angebracht ist, zu verhindern, dass der eiszapfenförmige ungeschmolzene
Rest des Außenumfangsbereichs des
rohen polykristallinen Gussblocks die Induktionsheizspule direkt
berührt.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass das anzubringende isolierende Bauteil
ringförmig
ist.
Wenn
die Form des isolierenden Bauteils wie oben beschrieben ringförmig ist,
ist es möglich,
einen wirksame Isolierung zwischen der Induktionsheizspule und dem
rohen polykristallinen Gussblock, etc. zu erzielen.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass das isolierende Bauteil zumindest derart
angebracht ist, dass der Teil der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule, der einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers
des rohen polykristallinen Gussblocks oberhalb der Induktionsheizspule
entspricht, abgedeckt ist. Darüber
hinaus ist bevorzugt, dass das isolierende Bauteil zumindest derart
angebracht ist, dass der Teil der unteren Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule, der einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers
des gewachsenen Einkristallblocks unterhalb der Induktionsheizspule
entspricht, abgedeckt ist.
Durch
ein derartiges Anbringen des isolierenden Bauteils, das diese Regionen,
in denen elektrische Entladungen hauptsächlich auftreten, abgedeckt
sind, können
elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Darüber hinaus
ist es durch das oben beschriebene Anbringen des isolierenden Bauteils über der
oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule möglich,
dass verhindert wird, dass der eiszapfenförmige ungeschmolzene Rest,
der gelegentlich im Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks entsteht, die Induktionsheizspule
direkt berührt.
Deshalb besteht geringe Gefahr, dass ein gezüchteter Einkristall durch Schwermetall,
das aus der Induktionsheizspule stammt, verunreinigt wird.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass das anzubringende isolierende Bauteil
aus Quarz, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid besteht.
Durch
Verwendung eines isolierenden Bauteils bestehend aus Quarz, Siliziumnitrid
oder Aluminiumoxid, wie oben beschrieben, ist es möglich, dass eine
ausreichende Isolierung zwischen er Induktionsheizspule und dem
gezüchteten
Einkristallblock, der geschmolzenen Zone oder dem rohen polykristallinen
Gussblock erzielt wird.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials,
die zumindest auf einer oder mehreren der oberen Seite der Oberfläche, der
unteren Seite der Oberfläche
und der Innenseite der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht wird.
Durch
Verwendung einer Induktionsheizspule, bei der eine Schicht eines
isolierenden Materials zumindest auf einer oder mehreren der oberen
Seite der Oberfläche,
der unteren Seite der Oberfläche
und der Innenseite der Oberfläche
aufgebracht wird, ist es möglich,
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem
rohen polykristallinen Gussblock, etc. zu unterdrücken. Darüber hinaus kann
insbesondere, wenn eine Schicht eines isolierenden Materials auf
der Oberfläche
aufgebracht ist, die dem Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks auf der Oberfläche der
oberen Seite der Induktionsheizspule entspricht, verhindert werden,
dass der eiszapfenförmige
Rest des Außenumfangsbereichs
des rohen polykristallinen Gussblocks die Induktionsheizspule direkt
berührt.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass die verwendete Schicht eines isolierenden
Materials, die auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht ist, eine Schichtdicke von 5 μm bis 100 μm aufweist.
Wenn
die Induktionsheizspule, auf deren Oberfläche die Schicht eines isolierenden
Materials wie oben beschrieben mit einer Schichtdicke von 5 μm bis 100 μm aufgebracht
ist, können
elektrische Entladungen mit höherer
Sicherheit unterdrückt
werden.
Für den Fall,
dass die Schichtdicke weniger als 5 μm beträgt, besteht die Möglichkeit,
dass elektrische Entladungen auftreten, und wenn die Schichtdicke
mehr als 100 μm
beträgt,
besteht das Problem, dass die Kosten der Beschichtung höher liegen.
Darüber hinaus
ist bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials
zumindest auf dem Teil der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, der einen Bereich von 70% bis
100% des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks oberhalb
der Induktionsheizspule entspricht. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass
die Schicht eines isolierenden Materials zumindest auf der unteren Seite
der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht ist, die einem Bereich von 70%
bis 100% des Durchmessers des gewachsenen Einkristallblocks unterhalb
der Induktionsheizspule entspricht.
Durch
die Ausbildung der Schicht eines isolierenden Materials in einer
Weise, dass diese Regionen, in denen elektrische Entladungen hauptsächlich auftreten,
abgedeckt sind, können
elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Darüber hinaus
kann durch Aufbringen der Schicht eines isolierenden Materials auf
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule, wie oben beschrieben, verhindert werden,
dass der eiszapfenförmige
ungeschmolzene Rest, der gelegentlich im Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entsteht, die Induktionsheizspule direkt
berührt.
Dadurch besteht nur geringe Gefahr, dass ein gezüchteter Einkristall durch Schwermetall, das
aus der Induktionsheizspule stammt, verunreinigt wird.
Darüber hinaus
ist in dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials aus Aluminiumoxid,
Siliziumnitrid, Polytetrafluorethylen, Siliziumoxid oder amorphem Diamant
besteht.
Wenn
die Schicht eines isolierenden Materials, das aus Aluminiumoxid,
Siliziumnitrid, Polytetrafluorethylen, Siliziumoxid oder amorphem
Diamant besteht, aufgebracht ist, ist es möglich, dass eine elektrische
Isolierung zwischen der Induktionsheizspule und dem gezüchteten
Einkristallblock, der geschmolzenen Zone oder dem rohen polykristallinen Gussblock
sicherlich erzielt wird. Darüber
hinaus weist eine Schicht aus diesen isolierenden Materialien eine
ausgezeichnete Hitzebeständigkeit
auf, wodurch sie über
lange Stunden verwendet werden kann. Da die Materialien außerdem in
hoher Reinheit erhältlich
sind, besteht außerdem
der Vorteil, dass der gezüchtete
Kristall kaum verunreinigt wird.
Darüber hinaus
ist es bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
dass der herzustellende Einkristall ein Siliziumeinkristall ist.
Die
Nachfrage nach Siliziumeinkristallen ist in den letzten Jahren vermehrt
angestiegen und es ist nötig,
Kristalle hoher Qualität
mit größeren Durchmessern
und einer hohen Verfahrensausbeute herzustellen. Das Verfahren zur
Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung
ist besonders geeignet zur Herstellung solcher Siliziumeinkristalle.
Darüber hinaus
ist es bei dem Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
dass der herzustellende Einkristall einen Durchmesser von 150 mm
oder mehr aufweist.
Im
Fall dass ein Einkristall mit einem großen Durchmesser von 150 mm
oder mehr nach dem FZ-Verfahren gezüchtet wird, ist es notwendig,
eine sehr hohe Spannung an die Anschlussklemmen der Induktionsheizspule
anzulegen, um den rohen Polykristall zu schmelzen. Deshalb können leicht
elektrische Ladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen
polykristallinen Gussblock, der geschmolzenen Zone oder dem gezüchteten
Einkristallblock auftreten. Selbst wenn ein Einkristall mit einem großen Durchmesser
von 150 mm und mehr gezüchtet
wird, können
elektrische Entladungen jedoch vermieden werden, indem das Verfahren
zur Herstellung eines Einkristalls gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt
wird.
Wie
oben beschrieben, können
gemäß der vorliegenden
Erfindung durch das Anbringen eines isolierenden Bauteils zwischen
der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen Gussblock, dem
gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone elektrische Entladungen
unterdrückt werden.
Darüber
hinaus können
durch Ausbildung einer Schicht eines isolierenden Materials auf
der ganzen oder einem Teil der Oberfläche der Induktionsheizspule
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und einem
oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone unterdrückt werden.
Dadurch können
Einkristalle hoher Qualität
mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt
werden, selbst wenn jeder der Einkristalle einen großen Durchmesser
aufweist.
Kurze Erklärung der
Zeichnungen
1 ist
eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Apparates
zur Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
2 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zum
Anbringen eines isolierenden Bauteils über der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule zeigt. (a) perspektivische Darstellung, (b)
Querschnitt.
3 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein anderes Beispiel eines Verfahrens zum
Anbringen eines isolierenden Bauteils über der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule zeigt. (a) perspektivische Darstellung, (b)
Querschnitt.
4 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verfahrens zum
Anbringen eines isolierenden Bauteils über der unteren Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule zeigt. (a) perspektivische Darstellung, (b)
Draufsicht.
5 ist
eine schematische Darstellung, die ein anderes Beispiel eines Apparats
zur Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
6 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Induktionsheizspule zeigt,
auf deren Oberfläche
eine Schicht eines isolierenden Materials aufgebracht ist. (a) perspektivische Darstellung
von oben, (b) Querschnitt, (c) perspektivische Darstellung von unten.
7 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein anderes Beispiel für eine Induktionsheizspule
zeigt, auf deren Oberfläche
eine Schicht eines isolierenden Materials aufgebracht ist. (a) perspektivische
Darstellung von oben, (b) Querschnitt, (c) perspektivische Darstellung
von unten.
8 ist
eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Apparats zur
Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt.
9 ist
eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer inneren Induktionsheizspule
gemäß der herkömmlichen
Technik zeigt.
10 ist
eine schematische Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem sowohl
ein isolierendes Bauteil als auch eine Schicht eines isolierenden
Materials vorliegen.
Optimale Art der Ausführung der
Erfindung
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert erklärt.
Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung führte umfangreiche Studien durch über die
Ursachen für
die Abnahme der Qualität
eines Einkristalls, wenn ein Einkristall mit einem großen Durchmesser von
150 mm oder mehr, insbesondere 200 mm oder mehr nach dem FZ-Verfahren hergestellt
wurde. Dabei fand der Erfinder, dass bei Versuchen zur Herstellung
eines Einkristalls mit großem
Durchmesser nach dem FZ-Verfahren das neue Problem entsteht, dass elektrische
Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen
Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone auftreten.
Das
Problem ist auf Folgendes zurückzuführen. Mit
den zunehmenden Anforderungen, dass Einkristalle einen größeren Durchmesser
aufweisen sollen, ist es nämlich
notwendig, höhere
Spannung an die Anschlussklemmen der Induktionsheizspule anzulegen.
Das liegt daran, dass eine hohe Spannung notwendig ist, den rohen
polykristallinen Gussblock mit einem großen Durchmesser mit einer Induktionsheizspule
zu schmelzen, um eine geschmolzene Zone zu erzeugen. Wenn zum Beispiel
ein Einkristall mit einem Durchmesser von 200 mm gezüchtet wird, wird
der rohe polykristalline Gussblock bei einer hohen Spannung geschmolzen,
die etwa einem Stromverbrauch von mehr als 160 kW entspricht, um
eine geschmolzenen Zone zu erzeugen und dadurch eine Einkristallbildung
erzielen zu können.
Aufgrund so hoher Spannung wurden jedoch nun elektrische Entladungen
zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen
Gussblock, der geschmolzenen Zone oder dem gezüchteten Einkristallblock hervorgerufen.
Um
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem
rohen polykristallinen Gussblock, der geschmolzenen Zone oder dem
gezüchteten
Einkristallblock zu unterdrücken,
wurde daran gedacht, ein Verfahren mit einer weiteren Erhöhung des
Ofendrucks oder ein Verfahren mit einem erhöhten Durchfluss an Stickstoffgas
einzusetzen. Für
den Fall, dass diese Verfahren eingesetzt werden, steht jedoch zu
befürchten,
dass das versetzungsfreie Wachstum des gezüchteten Einkristalls gestört wird.
Folglich
fand der Erfinder, dass durch das Anbringen eines isolierenden Bauteils
zwischen der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen Gussblock,
dem gezüchteten
Einkristallblock oder der geschmolzenen Zone, und/oder durch Ausbildung
einer Schicht eines isolierenden Materials auf der gesamten oder
einem Teil der Oberfläche
der Induktionsheizspule elektrische Entladungen, die nun zwischen
der Induktionsheizspule und dem rohen polykristallinen Gussblock,
der geschmolzenen Zone oder dem gezüchteten Einkristallblock auftre ten,
unterdrückt
werden können.
Dadurch kann ein Einkristall hoher Qualität stabil hergestellt werden,
selbst wenn dieser einen großen
Durchmesser aufweist. Damit wurde die vorliegende Erfindung geschaffen.
Nachstehend
werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
auf diese beschränkt.
1 ist
eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen
Apparat zur Herstellung eines Einkristalls nach dem FZ-Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
Der
Einkristall-erzeugende FZ-Apparat 40 besitzt eine Kammer 17,
in der sich ein roher polykristalliner Gussblock 15 und
ein gezüchteter
Einkristallblock 3 befinden, eine innere Induktionsheizspule 1 und
eine äußere Induktionsheizspule 2,
welche als Wärmequelle
zur Ausbildung einer geschmolzenen Zone 4 zwischen dem
rohen polykristallinen Gussblock 15 und dem gezüchteten
Einkristallblock 3 dienen. Und als isolierendes Bauteil
ist eine die obere Seite der Oberfläche isolierende Platte 23 über der oberen
Seite der Oberfläche
der inneren Induktionsheizspule 1 angebracht. Des Weiteren
ist als isolierendes Bauteil eine die untere Seite der Oberfläche isolierende
Platte 24 ebenfalls über
den unteren Seiten der Oberfläche
der inneren Induktionsheizspule 1 und der äußeren Induktionsheizspule 2 angebracht. Zusätzlich befinden
sich eine obere Spannvorrichtung 11 zur Befestigung des
rohen polykristallinen Gussblocks 15, eine untere Spannvorrichtung 10 zur Befestigung
eines Keimkristalls 12, eine obere Achse 14 zum
Rotieren des rohen polykristallinen Gussblocks 15 und eine
untere Achse 18 zum Rotieren des gezüchteten Einkristalls 3,
usw. in der Kammer 17.
Und 2 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Anbringen
der die obere Seite der Oberfläche
der isolierenden Platte, wie sie in 1 dargestellt
ist, zeigt. 2(a) ist eine perspektivische
Darstellung und 2(b) ist ein Querschnitt.
Als
Verfahren zum Anbringen der die obere Seite der Oberfläche isolierenden
Platte über
der Induktionsheizspule dient zum Beispiel ein Verfahren zum Anbringen
einer ringförmigen
isolierenden Platte (zum Beispiel einer Quarzplatte) 23,
passend zur Neigung der Induktionsheizspule, so dass die gesamte
obere Seite der Oberfläche
der inneren Induktionsheizspule 1 abgedeckt ist, wie in 2 dargestellt.
Andererseits
ist 3 eine schematische Darstellung, die ein anderes
Beispiel für
ein Verfahren zum Anbringen einer die obere Seite der Oberfläche isolierenden
Platte über
der oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule 1 zeigt. 3(a) ist
eine perspektivische Darstellung und 3(b) ist ein
Querschnitt.
Bei
diesem Verfahren wird ein ringförmiges isolierendes
Bauteil 23 so angebracht, dass nur ein Teil der oberen
Seite der Oberfläche
der inneren Induktionsheizspule 1 abgedeckt ist.
Darüber hinaus
kann ein isolierendes Bauteil zusätzlich so angebracht werden,
dass es auch die obere Seite der Oberfläche der äußeren Induktionsheizspule 2 abdeckt.
Darüber hinaus
ist 4 eine erklärende schematische
Darstellung, die ein Beispiel für
ein Verfahren zum Anbringen einer die untere Seite der Oberfläche isolierenden
Platte zeigt. 4(a) ist eine perspektivische
Darstellung von unten, 4(b) ist eine
Draufsicht von oben.
Als
Verfahren zum Anbringen einer die untere Seite der Oberfläche isolierenden
Platte über
der unteren Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule dient zum Beispiel ein Verfahren zum Anbringen
einer ringförmigen
die untere Seite der Oberfläche
isolierenden Platte (zum Beispiel einer Quarzplatte) 24 derart,
dass ein Teil der unteren Seite der Oberfläche der inneren Induktionsheizspule 1 und
ein Teil der unteren Seite der Oberfläche und der Außenseite
der Oberfläche
der äußeren Induktionsheizspule 2 abgedeckt
sind. Natürlich
kann die die untere Seite der Oberfläche isolierende Platte derart
angebracht sein, dass sie die gesamte untere Seite der Oberfläche der inneren
Induktionsheizspule 1 und der äußeren Induktionsheizspule 2 abdeckt
oder dass sie die gesamte Außenseite
von deren Oberfläche
bedeckt, wie in 1 gezeigt. Zusätzlich sind
in einem Beispiel in 4 gezeigt, ein oberer Teil der
Außenseite der
Oberfläche
der äußeren Induktionsheizspule 2 und
die die untere Seite der Oberfläche
isolierenden Platte 24 mit einer Befestigungsschraube 25 fixiert, wodurch
gewährleistet
ist, dass die die untere Seite der Oberfläche isolierenden Platte 24 nicht
herunter fällt.
Durch
das Anbringen der die obere Seite der Oberfläche isolierenden Platte 23 und
der die untere Seite der Oberfläche
isolierenden Platte 24, wie oben beschrieben, können elektrische
Entladungen zwischen den Induktionsheizspulen 1, 2 und
dem rohen polykristallinen Gussblock 15, dem gezüchteten
Einkristallblock 3 oder der geschmolzenen Zone 4.
Des Weiteren können
elektrische Entladungen entsprechend dem Verfahren unterdrückt werden,
ohne den Ofendruck und die Stickstoffkonzentration über das notwendige
Maß hinaus
zu erhöhen.
Dadurch können
Kristalle mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit hergestellt
werden, selbst wenn jeder der Kristalle einen großen Durchmesser
wie etwa 150 mm oder mehr, speziell auch 250 mm oder mehr an Durchmesser
aufweist. Somit können
Einkristalle hoher Qualität
stabil hergestellt werden.
Für den Fall,
dass nur ein Teil der oberen Seite der Oberfläche oder der unteren Seite
der Oberfläche
der Induktionsheizspule mit einem isolierenden Bauteil abgedeckt
ist, ist darüber
hinaus bevorzugt, dass das isolierende Bauteil zumindest derart
angebracht ist, dass es den Teil der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspulen 1, 2 abdeckt, der einem Bereich
von 70% bis 100% des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks 15 entspricht,
oder den Teil der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspulen 1, 2,
der einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers des gezüchteten
Einkristallblocks 3 entspricht. Auf der oberen Seite der
Oberfläche
der Induktionsheizspule ist die Region, in der elektrische Entladungen
hauptsächlich
auftreten, diejenige Region, die einem Bereich von 70% bis 100%
des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht,
und auf der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule
ist die Region, in der elektrische Entladungen hauptsächlich auftreten,
diejenige Region, die einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers
des gezüchteten
Einkristallblocks entspricht. Dadurch können durch das Anbringen des
isolierenden Bauteils derart, dass diese Regionen, in denen elektrische
Entladungen hauptsächlich
auftreten, abgedeckt sind, elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Darüber hinaus
wird das Schmelzen des Außenumfangsbereichs
des rohen polykristallinen Gussblocks häufig ungleichmäßig, wenn
ein roher polykristalliner Gussblock mit einem größeren Durchmesser
verwendet wird, um einen größeren Durchmesser
des herzustellenden FZ-Einkristalls
zu erzielen. Dementsprechend entsteht leicht ein eiszapfenförmiger ungeschmolzener
Rest im Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks. Der eiszapfenförmige ungeschmolzene
Rest berührt
die Induktionsheizspule, wodurch das Problem entsteht, dass Kristalldefekte
aufgrund von Schwermetallverunreinigungen, wie etwa OSF, in einem
herzustellenden Einkristall auftreten. Durch das Anbringen eines isolierenden
Bauteils zwischen der gesamten oder einem Teil der oberen Seite
der Oberfläche
der Induktionsheizspule und dem gezüchteten Einkristallblock, zum
Beispiel wie in 2 und 3 dargestellt,
kann die obere Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule, die dem Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entspricht durch das isolierende Bauteil
abgedeckt werden. Somit kann aufgrund der Anwesenheit des isolierenden Bauteils,
selbst wenn ein eiszapfenförmiger
ungeschmolzener Rest entsteht, verhindert werden, dass der ungeschmolzene
Rest die Induktionsheizspule direkt berührt. Dementsprechend ist es
möglich,
das Auftreten von Kristalldefekten wie OSF zu verhindern und dadurch
Einkristalle hoher Qualität
zu erhalten.
Zusätzlich kann
der isolierende Bauteil in der vorliegenden Erfindung in jeder Position
angebracht werden, so lange diese zwischen der Induktionsheizspule
und einem oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblocks,
dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone liegt. Wenn der isolierende
Bauteil sich äußerst nahe
an dem rohen polykristallinen Gussblock, etc. befindet, steht jedoch zu
befürchten,
dass der isolierende Bauteil den rohen polykristallinen Gussblock,
etc. störend
beeinflusst. Daher ist bevorzugt, dass der isolierende Bauteil näher an der
Heizspule als an dem rohen polykristallinen Gussblock angebracht
ist.
Darüber hinaus
treten für
den Fall, dass ein isolierendes Bauteil, der aus Quarz oder Ähnlichem besteht,
nur über
der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule angebracht ist, in Abhängigkeit von der Form der Spule,
dem Durchmesser des verwendeten rohen polykristallinen Gussblocks,
usw. elektrische Entladungen zwischen der unteren Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule und der geschmolzenen Zone auf, wenn Produktionsbedingungen
wie etwa eine geringe Konzentration an Stickstoffgas in der Atmosphäre herrschen.
Wenn die Konzentration an Stickstoffgas hoch ist, können elektrische
Entladungen mit höherer
Sicherheit unterdrückt
werden. In solch einem Fall besteht jedoch der Nachteil, dass die
Einkristalle häufig
Versetzungen aufweisen können.
Daher
ist bevorzugt, dass ein isolierendes Bauteil sowohl über der
oberen Seite der Oberfläche als
auch über
der unteren Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule angebracht ist, wie in 1 zu sehen.
Somit wird ermöglicht,
dass Einkristalle hoher Qualität
stabiler hergestellt werden können.
Darüber hinaus
können
als Materialien für die
die obere Seite der Oberfläche
isolierende Platte 23 und die die untere Seite der Oberfläche der
isolierende Platte 24 zum Beispiel Siliziumnitrid, Aluminiumoxid
usw. ebenso wie Quarz verwendet werden. Weil dies gut isolierende
Materialien sind, können elektrische
Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem gezüchteten
Einkristallblock, der geschmolzenen Zone oder dem rohen polykristallinen
Gussblock ausreichend unterdrückt
werden. Da sie darüber
hinaus in hoher Reinheit erhältlich
sind, besteht der Vorteil, dass der gezüchtete Kristall kaum verunreinigt
wird.
Durch
Verwendung des Einkristall-erzeugenden Apparats 40 gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Einkristall wie folgt hergestellt. Hier ist der Fall
der Herstellung eines Siliziumeinkristalls beschrieben.
Zunächst wird
ein Teil eines Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial in Kegelform
gebracht, um hier das Schmelzen zu beginnen, und die dabei erzeugte Oberfläche wird
angeätzt,
um Verunreinigungen und mechanische Schädigungen der Oberfläche des Rohmaterial-Gussblocks
zu entfernen. Danach wird der Gussblock aus Silizium-Rohmaterial 15 in
eine Kammer 17 des nach dem FZ-Verfahren Einkristall-erzeugenden
Apparats 40 gebracht, wie in 1 dargestellt,
und der Gussblock aus Silizium-Rohmaterial 15 wird mit
einer Schraube usw. an eine obere Klemmvorrichtung 11 einer
oberen Achse 14, die sich in der Kammer 17 befindet,
befestigt. Auf der anderen Seite wird ein Keimkristall 12 mit
einer unteren Klemmvorrichtung 10 an einer unteren Achse 18 befestigt.
In diesem Fall ist zwischen der verwendeten Induktionsheizspule
und dem Gussblock aus Silizium-Rohmaterial, usw. eine die obere
Seite der Oberfläche
isolierende Platte 23 und eine die untere Seite der Oberfläche isolierende
Platte 24 wie in 1 gezeigt,
angebracht.
Als
Nächstes
wird das untere Ende des kegelförmigen
Teils des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial 15 mittels eines
Kohlenstoffrings vorgeheizt (nicht dargestellt). Daraufhin wird
Ar-Gas, das Stickstoffgas enthält,
aus einem oberen Teil der Kammer 17 eingelassen und aus
einem unteren Teil der Kammer abgelassen. Dadurch wird der Ofendruck
zum Beispiel auf 0,05 MPa eingestellt, die Menge des Ar-Gas-Flussrate
auf 20 – 30
l/min und die Stickstoffkonzentration in der Kammer auf 0,1 – 0,5% eingestellt.
In diesem Fall lässt
man das Gas von oberhalb der geschmolzenen Zone 4 einströmen. Und
nach Erhitzen des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial 15 zur
Schmelze durch die Induktionsheizspulen 1, 2, wird
die Spitze des kegelförmigen
Teils mit dem Einkristall 12 verschmolzen und durch Schaffen
einer Verjüngung 16 das
Auftreten von Versetzungen vermieden. Und während die obere Achse 14 und
die untere Achse 18 rotieren, wird der rohe polykristalline Gussblock 15 mit
einer Geschwindigkeit von zum Beispiel 2,3 mm/min nach unten bewegt
und die geschmolzenen Zone 4 wird beim Zonenschmelzen zum
oberen Ende des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial hin bewegt, wodurch der
Einkristallblock 3 wächst.
In diesem Fall wird bevorzugt, dass die obere Achse 14 als
Drehachse des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial 15 und
die untere Achse 18 als Drehachse des Einkristalls bei
der Züchtung
des Einkristalls gegeneinander versetzt (nicht zentriert) sind. Durch
die gegeneinander versetzte Anordnung der beiden Drehachsen bei
der Einkristallerzeugung, wie oben beschrieben, kann die Schmelze
vermischt werden, wodurch eine einheitliche Qualität des herzustellenden
Einkristalls bewerkstelligt wird. Der Grad der Versetzung kann zum
Beispiel in Abhängigkeit
von dem Durchmesser des Einkristalls erfolgen.
Zusätzlich ist
die Induktionsheizspule wie in 1 – 4 dargestellt
und oben beschrieben, derart gestaltet, dass sich ihre vertikalen
Querschnitte von der Außenseite
der Oberfläche
zur Innenseite der Oberfläche
hin verjüngen,
wodurch es fast keine Oberfläche
der inneren Seite gibt. Deshalb müssen keine isolierenden Bauteile
speziell für
die Innenseite angebracht werden. Natürlich gibt es jedoch auch den
Fall, dass eine Induktionsheizspule verwendet wird, die eine Innenseite
der Oberfläche
aufweist. In einem solchen Fall kann der isolierende Bauteil auch zwischen
der Innenseite der Oberfläche
der Induktionsheizspule und der geschmolzenen Zone angebracht werden,
um elektrische Entladungen zu unterdrücken.
Als
Nächstes
zeigt 5 eine schematische Darstellung eines anderen
Beispiels eines Apparats zur Herstellung eines Einkristalls nach
dem FZ-Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Der
Einkristall-erzeugende FZ-Apparat 140 besitzt eine Kammer 17,
in der sich ein roher polykristalliner Gussblock 15 und
ein gezüchteter
Einkristallblock 3 befinden, und eine innere Induktionsheizspule 1 und
eine äußere Induktionsheizspule 2,
welche als Wärmequellen
für die
Erzeugung einer geschmolzenen Zone 4 zwischen dem rohen
polykristallinen Gussblock 15 und dem gezüchteten
Einkristallblock 3 dienen. Und eine Schicht 21 eines
isolierenden Materials ist auf der gesamten Oberfläche (der
oberen Seite der Oberfläche,
der unteren Seite der Oberfläche,
der Innenseite der Oberfläche
und der Außenseite
der Oberfläche)
der inneren Induktionsheizspule 1 und der äußeren Induktionsheizspule 2 angebracht.
Zusätzlich
befinden sich in der Kammer 17 eine obere Klemmvorrichtung 11 zur
Befestigung des rohen polykristallinen Gussblocks 15, eine
untere Klemmvorrichtung 10 zur Befestigung eines Keimkristalls 12,
eine obere Achse 14 zur Rotation des rohen polykristallinen
Gussblocks 15 und eine untere Achse 18 zur Rotation
des gezüchteten
Einkristallblocks 3 usw.
Und 6 ist
eine erklärende
schematische Darstellung, die die Induktionsheizspule des Apparats
in 5 zeigt, auf deren Oberfläche die Schicht eines isolierenden
Materials aufgebracht ist. 6(a) ist
eine perspektivische Darstellung von oben, 6(b) ist
ein Querschnitt und 6(c) ist eine
perspektivische Darstellung von unten.
Bei
dieser Induktionsheizspule ist die Schicht 21 eines isolierenden
Materials auf der gesamten Oberfläche (der oberen Seite der Oberfläche, der
unteren Seite der Oberfläche,
der Innenseite der Oberfläche
und der Außenseite
der Oberfläche)
der inneren Induktionsheizspule 1 und er äußeren Induktionsheizspule 2 angebracht.
Andererseits
zeigt 7 eine erklärende schematische
Darstellung eines anderen Beispiels für eine Induktionsheizspule,
auf deren Oberfläche eine
Schicht eines isolierenden Materials angebracht ist. 7(a) ist eine perspektivische Darstellung
von oben, 7(b) ist ein Querschnitt
und 7(c) ist eine perspektivische
Darstellung von unten.
Bei
dieser Induktionsheizspule ist die Schicht 21 eines isolierenden
Materials auf einem Teil der oberen Seite der Oberfläche der
inneren Induktionsheizspule 1 und auf der gesamten unteren
Seite der Oberfläche
der äußeren Induktionsheizspule 2 angebracht.
Durch
Anbringen einer Schicht 21 eines isolierenden Materials
auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche der innere Induktionsheizspule 1 und der äußeren Induktionsheizspule 2 wie
oben beschrieben, können
elektrische Entladungen zwischen den Induktionsheizspulen 1, 2 und
dem rohen polykristallinen Gussblock 15, dem gezüchteten
Einkristallblock 3 oder der geschmolzenen Zone 4 verursacht
werden. Darüber
hinaus können
gemäß dem Verfahren
elektrische Entladung unterdrückt
werden ohne dabei den Ofendruck und die Stickstoffkonzentration über das
notwendige Maß hinaus
zu erhöhen. Dadurch
können
Einkristalle hoher Qualität
mit einer hohen Kristallisationsgeschwindigkeit stabil hergestellt
werden, selbst wenn jeder der Einkristalle einen großen Durchmesser
von 150 mm oder mehr, insbesondere 200 mm oder mehr aufweist. Selbst
wenn die Induktionsheizspule eine komplizierte Form aufweist, kann
außerdem
die Schicht eines isolierenden Materials durch das CVD-Verfahren, das PVD-Verfahren,
usw. leicht auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht werden. Und so können elektrische
Entladungen unterdrückt
werden. Wenn die Schicht eines isolierenden Materials auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht wird, besteht außerdem keine Gefahr, dass eine
Behinderung des Betriebs verursacht wird, etwa durch Hindernisse
bei der Überwachung
des Ofeninnenraums durch Augenschein und im Blickfeld einer automatischen
Kontrollkamera.
Als
Verfahren zum Ausbilden einer Schicht eines isolierenden Materials
auf der gesamten oder einem Teil der Induktionsheizspule wie oben
beschrieben dienen zum Beispiel das CVD-Verfahren, das PVD-Verfahren, usw.
Das
CVD-Verfahren (chemische Abscheidung aus der Gasphase) ist ein Verfahren
zur Abscheidung einer gasförmigen
keramischen Komponente auf der Oberfläche eines Substrats. Durch
das CVD-Verfahren kann zum Beispiel eine Schicht mit einer Dicke
von 5 bis einigen Dutzend μm
gebildet werden, die aus Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Diamant,
DLC (amorphem Diamant) usw. besteht. Im Fall der Ausbildung einer
DLC-Schicht auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule mittels des CVD-Verfahrens wird Methangas
als Ausgangsmaterial verwendet, wobei sich das Methan in ein Methanplasma durch
moduliertes Plasma gemäß einer
modulierten Hochfrequenzenergiequelle zersetzt und eine DLC-Schicht
einer Dicke von 5 μm
bis einige Dutzend μm
auf der Oberfläche
der erhitzten Induktionsheizspule durch ein Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahren
bildet. In diesem Fall kann durch das wiederholte EIN/AUS des elektrischen
Hochfrequenzstroms durch die modulierte Hochfrequenzenergiequelle
die Temperatur nach dem Temperaturanstieg der Induktionsheizspule,
die als Substrat dient, 200° C
oder weniger betragen, was niedriger ist als der Schmelzpunkt (etwa
600°C) von
Silberlot, das hauptsächlich bei
der Herstellung der Induktionsheizspule verwen det wird. Dadurch
kann die Schicht ausgebildet werden ohne dabei die Form der Induktionsheizspule
zu verändern.
Andererseits
ist das PVD-Verfahren (physikalische Abscheidung in der Gasphase)
ein Verfahren zur Abscheidung einer ionisierten keramischen Komponente
auf der Oberfläche
eines Substrats unter Verwendung elektrischer Energie. Durch das PVD-Verfahren
kann zum Beispiel eine Schicht von 5 bis einige Dutzend μm gebildet
werden, etwa als Aluminiumoxidschicht oder als DLC-Schicht. Im Fall
der Beschichtung der Oberfläche
der Induktionsheizspule mit einer DLC-Schicht durch das PVD-Verfahren, wird
durch Verwendung von Benzol als Ausgangsmaterial Kohlenwasserstoff
durch einen Glühdraht und
einen Reflektor ionisiert, durch eine Gleichstromquelle beschleunigt
und eine DLC-Schicht von 5 μm – 10 μm auf der
Oberfläche
der Induktionsheizspule durch ein Verfahren der ionisierten Abscheidung
aus der Gasphase gebildet. Wie beim Hochfrequenzplasma-CVD-Verfahren
kann die Temperatur zur Bildung eines Films 200°C oder weniger betragen.
In
diesem Fall wird bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden
Materials, die auf der Oberfläche
der Induktionsheizspule gebildet wird, eine Schichtdicke von 5 μm bis 100 μm aufweist. Wenn
die Schicht eines isolierenden Materials, die auf der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, eine Schichtdicke von 5 μm oder mehr
aufweist, können
elektrische Entladungen mit höherer Sicherheit
unterdrückt
werden. Wenn die Schicht eines isolierenden Materials mit einer
Schichtdicke von 100 μm
oder weniger gebildet wird, sind die Kosten der Schichterzeugung
günstig.
Im
Fall, dass die Schicht eines isolierenden Materials nur auf einem
Teil der oberen Seite der Oberfläche
oder der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule
aufgebracht ist, wird darüber
hinaus bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials
zumindest auf dem Teil der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, der einem Bereich von 70% bis
100% des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks oberhalb
der Induktionsheizspule entspricht, oder dass die Schicht eines
isolierenden Materials zumindest auf dem Teil der unteren Seite
der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht ist, der einem Bereich von 70%
bis 100% des Durchmessers des gezüchteten Einkristallblocks unterhalb
der Induktionsheizspule entspricht. Auf der oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule ist die Region, in der elektrische Entladungen
hauptsächlich
auftreten, diejenige Region, die einem Bereich von 70% bis 100%
des Durchmessers des rohen polykristallinen Gussblocks entspricht.
Außerdem
ist auf der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule
die Region, in der elektrische Entladungen hauptsächlich auftreten, diejenige
Region, die einem Bereich von 70% bis 100% des Durchmessers des
gezüchteten
Einkristallblocks entspricht. Dadurch können durch Ausbildung einer
Schicht eines isolieren den Materials auf diesen Regionen, in denen
elektrische Entladungen hauptsächlich
auftreten, elektrische Entladungen wirksam unterdrückt werden.
Darüber hinaus
wird das Schmelzen des Außenumfangsbereichs
des rohen polykristallinen Gussblocks häufig ungleichmäßig, wenn
ein roher polykristalliner Gussblock mit einem größeren Durchmesser
verwendet wird, um einen größeren Durchmesser
des herzustellenden FZ-Einkristalls
zu erzielen. Dementsprechend entsteht leicht ein eiszapfenförmiger ungeschmolzener
Rest im Außenumfangsbereich
des rohen polykristallinen Gussblocks. Der eiszapfenförmige ungeschmolzene
Rest berührt
die Induktionsheizspule, wodurch das Problem entsteht, dass Kristalldefekte
aufgrund von Schwermetallverunreinigungen, wie etwa OSF, in einem
herzustellenden Einkristall auftreten. Durch das Ausbilden einer Schicht
eines isolierenden Materials auf der gesamten oder einem Teil der
oberen Seite der Oberfläche der
Induktionsheizspule, kann jedoch, wie beispielsweise in 6 und 7 gezeigt,
die Oberfläche
der Induktionsheizspule, die dem Außenumfangsbereich des rohen
polykristallinen Gussblocks entspricht, durch die Schicht eines
isolierenden Materials abgedeckt werden. Dadurch wird, selbst wenn
ein eiszapfenförmiger
ungeschmolzener Rest entsteht, aufgrund der Anwesenheit des isolierenden
Materials verhindert, dass der ungeschmolzene Rest direkt den Metallteil
der Induktionsheizspule berührt.
Entsprechend ist es möglich,
die Entstehung von Kristalldefekten, wie etwa OSF, zu vermeiden,
und Einkristalle hoher Qualität
zu erhalten.
Im
Fall, dass die Schicht eines isolierenden Materials nur auf der
oberen Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule angebracht wurde, entstehen, in Abhängigkeit
von der Form der Spule, dem Durchmesser des verwendeten Gussblocks
aus Rohmaterial usw., elektrische Entladungen gelegentlich zwischen
der unteren Seite der Oberfläche
der Induktionsheizspule und der geschmolzenen Zone, usw., falls
Produktionsbedingungen wie etwa eine geringe Konzentration an Stickstoffgas
in der Atmosphäre herrschen.
Wenn die Konzentration an Stickstoffgas erhöht wird, können elektrische Entladungen
mit größerer Sicherheit
unterdrückt
werden, es besteht jedoch der Nachteil, dass die Einkristalle häufig Versetzungen
aufweisen.
Entsprechend
wird bevorzugt, dass die Schicht eines isolierenden Materials sowohl
auf der oberen Seite der Oberfläche
als auch auf der unteren Seite der Oberfläche der Induktionsheizspule
aufgebracht ist, wie in 6, 7 dargestellt.
Dadurch wird ermöglicht,
Einkristalle hoher Qualität
zuverlässiger
herstellen zu können.
Darüber hinaus
kann als Material für
die Schicht 21 zum Beispiel Aluminiumoxid, Siliziumnitrid,
Polytetrafluorethylen, Siliziumoxid und amorpher Diamant usw. verwendet
werden. Weil dies Materialien mit guten isolierenden Eigenschaften
sind, können
elektrische Entladungen zwischen der Induktionsheizspule und dem
rohen polykristallinen Gussblock, der geschmolzenen Zone oder dem
gezüchteten
Einkristallblock ausreichend unterdrückt werden. Außerdem beträgt die Oberflächentemperatur
der Induktionsheizspule während
der Züchtung
eines Einkristalls etwa 300°C.
Da diese Materialien jedoch eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit
besitzen, besteht der Vorteil, dass sich das Isoliermaterial bei Verwendung
kaum verschlechtert. Weil die Materialien in hoher Reinheit erhältlich sind,
besteht darüber hinaus
der Vorteil, dass der gewachsene Kristall kaum verunreinigt wird.
Durch
Verwendung eines solchen Einkristall-erzeugenden Apparats 140 gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Einkristall folgendermaßen hergestellt. Hier ist der
Fall der Herstellung eines Siliziumeinkristalls beschrieben.
Zunächst wird
ein Teil eines Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial in Kegelform
gebracht, um hier das Schmelzen zu beginnen, und die dabei erzeugte Oberfläche wird
angeätzt,
um Verunreinigungen und mechanische Schädigungen der Oberfläche des Rohmaterial-Gussblocks
zu entfernen. Danach wird der Gussblock aus Silizium-Rohmaterial 15 in
eine Kammer 17 des nach dem FZ-Verfahren Einkristall-erzeugenden
Apparats 40 gebracht, wie in 1 dargestellt,
und der Gussblock aus Silizium-Rohmaterial 15 wird mit
einer Schraube usw. an eine obere Klemmvorrichtung 11 einer
oberen Achse 14, die sich in der Kammer 17 befindet,
befestigt. Auf der anderen Seite wird ein Keimkristall 12 mit
einer unteren Klemmvorrichtung 10 an einer unteren Achse 18 befestigt.
In diesem Fall. wird eine Induktionsheizspule verwendet, bei der
eine Schicht eines isolierenden Materials 21 auf der gesamten
Oberfläche
(der oberen Seite der Oberfläche,
der unteren Seite der Oberfläche,
der Innenseite der Oberfläche
und der Außenseite
der Oberfläche)
aufgebracht ist, wie in 5 dargestellt.
Als
Nächstes
wird das untere Ende des kegelförmigen
Teils des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial 15 mit einem Kohlenstoffring
vorgeheizt (nicht dargestellt). Danach wird Ar-Gas das Stickstoffgas
enthält
aus einem oberen Teil der Kammer 17 eingeleitet und aus
einem unteren Teil der Kammer wieder abgeführt. Dabei beträgt zum Beispiel
der Ofendruck 0,05 MPa, die Ar-Gas-Flussrate wird auf 20 – 30 l/min
und die Stickstoffkonzentration in der Kammer auf 0,1 – 0,5% eingestellt.
In diesem Fall erfolgt der Gaszufluss oberhalb der geschmolzenen Zone 4.
Und nach dem Erhitzen des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial 15 durch
die Induktionsheizspulen 1, 2 zur Schmelze wird
die Spitze des kegelförmigen
Teils mit dem Keimkristall 12 verschmolzen und durch Schaffen
einer Verjüngung 16 das
Auftreten von Versetzungen vermieden. Und während die obere Achse 14 und
die untere Achse 18 rotieren, bewegt sich der rohe polykristalline
Gussblock 15 mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise
2,3 mm/min nach unten, die geschmolzenen Zone 4 wird zum
Zonenschmel zen in Richtung des oberen Endes des Gussblocks aus Silizium-Rohmaterial
bewegt und dadurch der Einkristallblock 3 gezüchtet. In
diesem Fall wird bevorzugt, dass die obere Achse 14, die
als Drehachse für
den Gussblock aus Silizium-Rohmaterial 15 dient, und die
untere Achse 18, die als Drehachse des Einkristalls bei
der Kristallisation dient, gegen einander versetzt (nicht zentriert)
sind. Durch die gegeneinander versetzte Stellung der beiden Drehachsen
bei der Einkristallbildung, wie oben beschrieben, kann die Schmelze
vermischen, wodurch eine einheitliche Qualität des herzustellenden Einkristalls erzeugt
werden kann. Der grad der Versetzung kann zum Beispiel in Abhängigkeit
von dem Durchmesser des Einkristalls gewählt werden.
Außerdem ist
die Induktionsheizspule wie in 6, 7 gezeigt
und oben beschrieben, so geformt, dass der Querschnitt von der Außenseite
der Oberfläche
sich zur Innenseite der Oberfläche
hin verjüngt,
so dass dadurch fast keine Innenseite der Oberfläche existiert. Natürlich gibt
es auch den Fall, dass eine Induktionsheizspule verwendet wird,
die eine breite Innenseite der Oberfläche aufweist. In diesem Fall
können,
wenn eine Schicht eines isolierenden Materials auch auf der Innenseite
der Oberfläche der
Induktionsheizspule aufgebracht ist, elektrische Entladungen zwischen
der Innenseite der Oberfläche und
der geschmolzenen Zone unterdrückt
werden. Dadurch kann der Effekt der Vermeidung von elektrischen
Entladungen mit höherer
Sicherheit erzielt werden.
Darüber hinaus
sind die oben beschriebenen Ausführungsformen
des Apparats, bei dem ein isolierendes Bauteil zwischen der Induktionsheizspule
und einem oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock,
dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone angebracht ist, oder
des Apparats, bei dem eine Schicht eines isolierenden Materials
auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche der Induktionsheizspule
aufgebracht ist, nur als Beispiele vorgestellt. Natürlich ist
es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch möglich, dass
ein isolierendes Bauteil zwischen der Induktionsheizspule und einem
oder mehreren aus dem rohen polykristallinen Gussblock, dem gezüchteten
Einkristallblock und der geschmolzenen Zone angebracht ist und eine
Schicht eines isolierenden Materials auf der gesamten oder einem
Teil der Oberfläche
der Induktionsheizspule aufgebracht ist (siehe den Einkristall-erzeugenden
FZ-Apparat 240 in 10).
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung konkreter anhand von Beispielen und
Vergleichsbeispielen erklärt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt.