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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Einkristallsiliciumziehgerät, ein Verfahren
zum Verhindern der Kontamination von Siliciumschmelze und ein Gerät zum Verhindern
der Kontamination von Siliciumschmelze, zum Verhindern der Kontamination
der Siliciumschmelze durch Staub, der von einem thermischen Abschirmkörper auf
die Siliciumschmelze fällt.
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STAND DER TECHNIK
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Einkristallsiliciumziehgeräts.
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Ein
Einkristallsiliciumziehgerät 10 wird
in einem Ofen 1 desselben mit einem Wärmeisolator 2, der
innerhalb einer Innenwand des Ofens 1 bereitgestellt ist
und eine Übertragung
von Wärme
von der Innen-/Außenseite
des Ofens 1 isoliert; einem Tiegel 3, der ein
Siliciummaterial, wie beispielsweise polykristallines Silicium,
aufnimmt und in dem die Siliciumschmelze, die erhalten wird, nachdem
das Siliciumrohmaterial geschmolzen ist, bevorratet wird; einer
Heizvorrichtung 4, die so angeordnet ist, dass sie den
Tiegel 3 umgibt und das Siliciummaterial mit Hilfe des
Tiegels 3 erhitzt; und einem thermischen Abschirmkörper 5,
der über
dem Tiegel 3 so angeordnet ist, dass er einen Ziehweg eines
Einkristallsiliciums 8 oder Siliciumeinkristalls umgibt, bereitgestellt.
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Außerdem kann
eine Kühlschlange 6 über dem
Tiegel 3 so bereitgestellt werden, dass sie den Ziehweg
des Einkristallsiliciums 8 umgibt. Die Kühlschlange 6 ist
so gestaltet, dass ein Rohr, in dem Kühlwasser fließt, schraubenförmig gewunden
ist und insgesamt eine zylindrische Gestalt aufweist. Die Kühlschlange 6 ist über dem
Tiegel 3 so angeordnet, dass der Ziehweg des Kristalls
innerhalb der Schlange positioniert ist. Durch Erhöhen der
Kühlrate
des Einkristallsiliciums 8 durch die Kühlschlange 6 kann
die Qualität
des Kristalls aufgrund der Tatsache verbessert werden, dass die
Größe des Kristalldefekts
vom Lochtyp, der im Einkristallsilicium 8 eingeschlossen
ist, nämlich
COP, gering wird. Außerdem
kann der Herstellungszyklus beschleunigt werden, wodurch die Produktionseffizienz
verbessert wird. Man sollte beachten, dass im Falle des Regulierens der
Sauerstoffausfällung
oder des Verbesserns der Oxidfilmdruckresistenzcharakteristik eine
Heizvorrichtung zylindrischer Gestalt oder eine Ausblasrohr statt
der Kühlschlange 6 an
etwa der gleichen Stelle wie der Kühlschlange bereitgestellt werden
kann.
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Es
wird nur eine Vorgehensweise für
ein Herstellungsverfahren des Einkristallsiliciums unter Anwendung
des Einkristallsiliciumziehgeräts 10 kurz
beschrieben. Das Siliciummaterial wird in den Tiegel 3 eingegeben
und die Heizvorrichtung 4 wird eingeschaltet. Das Siliciummaterial
wird erhitzt und geschmolzen und dann wird die Siliciumschmelze
gebildet. Ein Impfkristall von Silicium wird dann in die gebildete
Siliciumschmelze eingetaucht. Durch Hochziehen des eingetauchten
Impfkristalls wird das Einkristallsilicium 8 um das Impfkristall
herum gezüchtet.
Während
des Hochziehens des Einkristallsiliciums 8 werden die Hochziehgeschwindigkeit,
die Position des thermischen Abschirmkörpers 5 und dergleichen
eingestellt. Des Weiteren wird durch Verursachen des Fließens des
Kühlwassers
in der Röhre
der Kühlschlange 6 das
Einkristallsilicium 8 zwangsgekühlt.
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Ar-Gas
wird während
des Dichtens des Einkristallsiliciums 8 von oben in den
Ofen 1 zugeführt. 5 ist ein Diagramm, das einen Gasstrom
in einem gewöhnlichen
Ofen zeigt. 5A zeigt einen Gasstrom während der
frühen
Stadien des Dichtens des Einkristallsiliciums. 5B zeigt
einen Gasstrom nach den frühen Stadien
des Züchtens
des Einkristallsiliciums.
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Wie
in 5A gezeigt, geht während der frühen Stadien
des Züchtens
des Einkristallsiliciums das Ar-Gas, das von oben in den Ofen 5 zugeführt wird,
durch das Innere der Kühlschlange 6 hindurch
und fällt
in der Nähe
der Siliciumschmelze herunter. Des Weiteren geht das Ar-Gas zwischen
dem Tiegel 3 und der Heizvorrichtung 4 herunter
und wird aus einem Gasauslass 1a, der im unteren Teil des
Ofens 1 bereitgestellt ist, zur Außenseite des Ofens 1 abgeführt. Schließlich geht
nach dem Hindurchgehen durch das Innere der Kühlschlange 6 ein Teil
des Ar-Gases, das von oben in den Ofen 5 eingeleitet worden
ist, zwischen einem unteren Ende 6a der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 hindurch,
bewegt sich zwischen der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 nach
oben und vermischt sich dann mit Ar-Gas, das von oben in den Ofen 5 eingeleitet
wird.
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Wie
in 5B gezeigt, geht nach den anfänglichen Stufen des Züchtens des
Einkristallsiliciums ein Teil des Ar-Gases, das von oben in den
Ofen 5 eingeleitet worden ist, durch das Innere der Kühlschlange 6, anders
ausgedrückt
durch einen Raum zwischen der Kühlschlange 6 und
dem Einkristallsilicium 8 hindurch und fällt in der
Nähe der
Siliciumschmelze herunter.
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Des
weiteren geht das Ar-Gas zwischen dem Tiegel 3 und der
Heizvorrichtung 4 herunter und wird aus einem Gasauslass 1a,
der im unteren Teil des Ofens 1 bereitgestellt wird, zur
Außenseite
des Ofens 1 abgeleitet. Außerdem fällt ein Teil des Ar-Gases,
das von oben in den Ofen 5 eingeleitet worden ist, zwischen
der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 herunter,
geht zwischen dem unteren Ende 6a der Kühlschlange 6 und dem
thermischen Abschirmkörper 5 hindurch
und vermischt sich dann mit dem Ar-Gas, das von oben in den Ofen 5 eingeleitet
wird.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Wie
in den 5A und 5B gezeigt, ändert das
Ar-Gas, das zwischen dem unteren Ende 6a der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper
strömt,
seine Richtung während
der frühen
Stufen des Züchtens
des Einkristallsiliciums 8. Staub, der am thermischen Abschirmkörper 5 anhaftet,
kann herunterfallen, wenn das Ausmaß der Änderung der Geschwindigkeit
der Strömung
hoch ist. Der herunterfallende Staub geht am thermischen Abschirmkörper 5 vorbei
und fällt
dann auf die Siliciumschmelze.
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Außerdem kann
Staub, der an einem oberen Teil des Ofens 1 festhaftet,
herunterfallen. Der Staub fällt bis
zum und am thermischen Abschirmkörper 5 entlang
herunter und fällt
dann auf die Siliciumschmelze.
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Der
Staub, der auf die Siliciumschmelze fällt, führt zur Kontamination der Siliciumschmelze.
Insbesondere wird, wenn der Staub während des Züchtens des Kristalls eingearbeitet
wird, die Kristallisation des Einkristalls gehemmt, was ein Problem
des Verschlechterns der Qualität
des Einkristallsiliciums verursacht. So ist es notwendig, den Staub
am Herunterfallen auf die Siliciumschmelze zu hindern.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des obigen Problems erfolgt
und bietet eine Lösung
des Problems durch Reduzieren des Staubs, der auf die Siliciumschmelze
fällt,
und durch Verhindern des Verschlechterns der Qualität des Einkristallsiliciums.
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Möglichkeiten zum Lösen der
Probleme
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Eine
erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Einkristallsiliciumziehgerät umfassend einen
Ofen, einen zylindrischen Körper,
der einen Einkristallsiliciumziehweg umgibt, und einen thermischen Abschirmkörper, der
den zylindrischen Körper
umgibt, wobei das Gerät
ein Einkristallsilicium hochzieht, während es ein Gas aus einem
oberen Teil an einen unteren Teil im Ofen liefert, wobei der Einkristallsiliciumziehweg,
der zylindrische Körper
und der thermische Abschirmkörper
so angeordnet sind, dass eine Geschwindigkeit eines Gasstroms, der
zwischen einem unteren Ende des zylindrischen Körpers und dem thermischen Abschirmkörper hindurchgeht,
auf eine Geschwindigkeit eingestellt ist, bei der Staub am Herunterfallen
auf die Siliciumschmelze gehindert wird.
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Eine
zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Einkristallsiliciumziehgerät umfassend,
in einem Ofen, einen zylindrischen Körper, der einen Einkristallsiliciumziehweg
umgibt, und einen thermischen Abschirmkörper, der den zylindrischen
Körper
umgibt, wobei das Gerät
ein Einkristallsilicium hochzieht, während es ein Gas aus einem
oberen Teil an einen unteren Teil im Ofen liefert, wobei S2/S1 1,01
oder weniger beträgt,
wobei S1 ein Querschnittsbereich einer Ebene ist, die senkrecht
zu einer Ziehachse des Kristalls eines ringförmigen Raums liegt, der durch
eine Seitenfläche
des Einkristallsiliciums und eine Innenwandfläche des zylindrischen Körpers gebildet
wird, und S2 ein Bereich einer Seitenfläche eines Teils ist, der sich zwischen
dem zylindrischen Körper
und dem thermischen Abschirmkörper
eines zylindrischen Raums befindet, der sich von einem unteren Ende
des zylindrischen Körpers
nach unten erstreckt.
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Die
ersten und zweiten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden
nun beschrieben.
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Auf
das Anliefern von oben in den Ofen des Einkristallsiliciumziehgeräts geht
das Ar-Gas am Einkristallsilicium entlang hinunter. Das Ar-Gas,
das zwischen einem unteren Ende eines zylindrischen Körpers und einem
thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, ändert
während
und nach den frühen
Stadien des Züchtens des
Einkristallsiliciums seine Richtung. Jedoch kann, wenn eine Geschwindigkeit
des Ar-Gasstroms, der zwischen dem unteren Ende des zylindrischen
Körpers
und dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, gering ist, das Ausmaß der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
selbst dann gering sein, wenn das Ar-Gas seine Richtung ändert. Dann
kann Staub am Abfallen vom thermischen Abschirmkörper, das durch die Richtungsänderung
des Ar-Gases verursacht wird, gehindert werden. Dementsprechend
kann Staub am Herunterfallen auf die Siliciumschmelze gehindert
werden.
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Die
Geschwindigkeit des Ar-Gasstroms, der zwischen dem unteren Ende
des zylindrischen Körpers und
dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, wird durch die gegenseitige Anordnung des Ziehwegs des
Einkristallsiliciums, des zylindrischen Körpers und des thermischen Abschirmkörpers beeinflusst.
So kann durch Einstellen einer relativen Position zwischen dem Ziehweg
des Einkristallsiliciums, dem zylindrischen Körper und dem thermischen Abschirmkörper die
Geschwindigkeit des Ar-Gasstroms, der zwischen dem unteren Ende
des zylindrischen Körpers
und dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, reguliert werden.
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Konkret
ausgedrückt,
erfolgt die Anordnung zwischen dem Ziehweg des Einkristallsiliciums,
dem zylindrischen Körper
und dem thermischen Abschirmkörper
so, dass S1/S2 1,01 oder weniger beträgt, unter der Annahme, dass
S1 ein Querschnittsbereich einer Ebene ist, die senkrecht zu einer
Ziehachse des Kristalls eines ringförmigen Raums liegt, gebildet
durch eine Seitenfläche
des Einkristallsiliciums und eine Innenfläche des zylindrischen Körpers, und
S2 ein Bereich einer Seitenfläche
eines Teils ist, der sich zwischen dem zylindrischen Körper und
dem thermischen Abschirmkörper
des zylindrischen Raums befindet, sich erstreckend von einem unteren
Ende des zylindrischen Körpers
nach unten.
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Eine
dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Verfahren
zum Verhindern der Kontamination von Siliciumschmelze zum Verhindern
des Abfallens von Staub auf die Siliciumschmelze, das durch ein
Gas verursacht wird, das von einem oberen Teil in einem Ofen in
einem Einkristallsiliciumziehgerät
herunterströmt,
das im Ofen einen zylindrischen Körper, der einen Einkristallsiliciumziehweg
umgibt, und einen thermischen Abschirmkörper, der den zylindrischen
Körper
umgibt, umfasst, wobei das Verfahren das Einstellen einer relativen
Position zwischen dem Einkristallsiliciumziehweg, dem zylindrischen
Körper
und dem thermischen Abschirmkörper
derart umfasst, dass eine Geschwindigkeit des Gasstroms, der zwischen
einem unteren Ende des zylindrischen Körpers und dem thermischen Abschirmkörper hindurchgeht,
auf eine Geschwindigkeit eingestellt wird, bei der der Staub am
Herunterfallen auf die Siliciumschmelze gehindert wird.
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Eine
vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Verfahren
zum Verhindern der Kontamination von Siliciumschmelze zum Verhindern
des Abfallens von Staub auf die Siliciumschmelze, das durch ein
Gas verursacht wird, das von einem oberen Teil in einem Ofen in
einem Einkristallsiliciumziehgerät
herunterströmt,
das im Ofen einen zylindrischen Körper, der einen Einkristallsiliciumziehweg
umgibt, und einen thermischen Abschirmkörper, der den zylindrischen
Körper
umgibt, umfasst, wobei das Verfahren das Einstellen einer relativen
Position zwischen dem Einkristallsiliciumziehweg, dem zylindrischen
Körper
und dem thermischen Abschirmkörper
derart umfasst, dass S2/S1 1,01 oder weniger beträgt, wobei
S1 ein Querschnittsbereich einer Ebene ist, die senkrecht zu einer
Ziehachse des Kristalls eines ringförmigen Raums liegt, gebildet durch
eine Seitenfläche
des Einkristallsiliciums und eine Innenwandfläche des zylindrischen Körpers, und
S2 ein Bereich einer Seitenfläche
eines Teils ist, der sich zwischen dem zylindrischen Körper und
dem ther mischen Abschirmkörper
eines zylindrischen Raums befindet, sich erstreckend von einem unteren
Ende des zylindrischen Körpers
nach unten.
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Die
dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch Umwandeln
der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in eine Verfahrenserfindung
erhalten. Die vierte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird
durch Umwandeln der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
in eine Verfahrenserfindung erhalten.
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Eine
fünfte
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Gerät zum Verhindern
der Kontamination von Siliciumschmelze zum Verhindern des Abfallens
von Staub auf die Siliciumschmelze von einem thermischen Abschirmkörper, der
einen Einkristallsiliciumziehweg umgibt, wobei eine obere Öffnung des
thermischen Abschirmkörpers
größer ist
als eine untere Öffnung;
der thermische Abschirmkörper
eine Neigung aufweist, die zwischen der oberen Öffnung und der unteren Öffnung bereitgestellt
ist, wobei die Neigung dem Einkristallsiliciumziehweg zugewandt
ist; und die Neigung ungleichmäßige Abschnitte
mit einem Höhenunterschied
von etwa 0,5–10,0
mm aufweist.
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Der
Staub auf dem thermischen Abschirmkörper wird auf ungleichmäßigen Abschnitten
auf einer Oberfläche
des thermischen Abschirmkörpers
gehalten, wodurch der Staub nicht auf die Siliciumschmelze herunterfällt. Wenn
der Grad der Ungleichmäßigkeit
zu hoch eingestellt ist, so wird die Größe des thermischen Abschirmkörpers selbst
zu groß.
Außerdem
bieten, wenn der Grad der Ungleichmäßigkeit zu gering eingestellt ist,
die ungleichmäßigen Abschnitte
keine ausreichende Leistungsfunktion des Zurückhaltens des Staubs. So sind
etwa 0,5–10,0
mm geeignet.
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Eine
sechste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bietet ein Einkristallsiliciumziehgerät, das,
in einem Ofen, eine thermische Einstellschlange, in der ein Rohr,
das mit einem Medium für
das thermische Einstellen beliefert wird, in einer Schraubenform
gewunden ist, wobei ein Einkristallsiliciumziehweg etwa mittig angeordnet
ist, und einen thermi schen Abschirmkörper umfasst, der die thermische
Einstellschlange umgibt, wobei das Gerät ein Einkristallsilicium zieht,
während
es ein Gas von einem oberen Teil an einen unteren Teil im Ofen liefert,
wobei ein der Schlange komplementäres Teil entlang einem unteren
Ende oder einem Teil davon der thermischen Einstellschlange befestigt
ist und zusammen mit der thermischen Einstellschlange einen Schlangenkörper bildet;
und die Abstände
zwischen irgendwelchen Teilen eines unteren Endes des Schlangenkörpers und
des thermischen Abschirmkörpers
gleichbleibend sind.
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Eine
thermische Einstellschlange, die durch ein Rohr in einer Helixgestalt
gebildet wird, weist einen Höhenunterschied
in ihrem unteren Ende auf. Daher variiert ein Raum zwischen dem
unteren Ende der thermischen Einstellschlange und dem thermischen
Abschirmkörper,
der die thermische Einstellschlange umgibt, von Stelle zu Stelle.
Um derartige Variationen des Raums zu verhindern, ist ein der Schlange
komplementäres Teil
für das
Ausgleichen des Höhenunterschieds
am unteren Ende der thermischen Regelschlange insgesamt oder teilweise
befestigt. Das der Schlange komplementäre Teil und die thermische
Regelschlange sind unter Bildung eines Schlangenkörpers miteinander
vereinigt. Der Raum zwischen dem unteren Ende des Schlangenkörpers und
dem thermischen Abschirmkörper
bleibt in irgendeinem der Teile fast unverändert. Dadurch erfolgt keine
nichtgleichmäßige Gasströmung im
Raum zwischen dem unteren Ende des Schlangenkörpers und dem thermischen Abschirmkörper.
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Auswirkungen der Erfindung
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Der
vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß kann die
Geschwindigkeit des Ar-Gasstroms, der zwischen dem unteren Ende
des zylindrischen Körpers,
wie beispielsweise der Kühlschlange,
und dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, reduziert werden. So kann der Staub, der von einer
Fläche des
thermischen Abschirmkörpers
herunterfällt,
was durch die Änderung
der Gasströmung
hervorgerufen wird, reduziert wer den. Dementsprechend kann der Staub,
der auf die Siliciumschmelze herunterfallt, reduziert werden, wodurch
die Verschlechterung der Qualität
des Einkristallsiliciums verhindert wird.
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Der
fünften
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß kann der Staub, der von dem
oberen Teil in einem Ofen auf den thermischen Abschirmkörper herunterfallt,
oder Staub, der sich auf dem thermischen Abschirmkörper befindet,
auf dem thermischen Abschirmkörper
gehalten werden. So kann der Staub, der von dem thermischen Abschirmkörper auf
die Siliciumschmelze herunterfällt,
reduziert werden, wodurch die Verschlechterung der Qualität des Einkristallsiliciums
verhindert wird.
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Der
sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gemäß kann der
Raum zwischen dem unteren Ende des Schlangenkörpers und dem thermischen Abschirmkörper so
gestaltet werden, dass er sich über den
gesamten Teil nicht verändert,
weil ein der Schlange komplementäres
Teil an einem unteren Ende einer thermischen Regelschlange, etwa
einer Kühlschlange,
so befestigt ist, dass ein Kühlkörper gebildet
ist. So erfolgt keine ungleichmäßige Gasströmung im
Raum zwischen dem Kühlkörper und
dem thermischen Abschirmkörper.
Dementsprechend wird feiner Staub, der sich im oberen Teil des Ofens
ansammelt, nicht zum Herunterfallen gebracht. Dies reduziert den
Staub, der auf die Siliciumschmelze fällt, wodurch die Verschlechterung der
Qualität
des Einkristallsiliciums verhindert wird.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Beispiel
1 bezieht sich auf das Regulieren eines Gasstroms, der zwischen
einem unteren Ende einer Kühlschlange
und einem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, und die Beispiele 2 und 3 beziehen sich auf die Gestalt
des thermischen Abschirmkörpers.
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Beispiel 1
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Eine
Gerätekonfiguration
bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die gleiche
wie bei dem in 1 gezeigten Einkristallziehgerät 10.
Jedoch sind sie dadurch verschieden, dass in der vorliegenden beispielhaften
Ausführungsform
die Anordnung zwischen dem thermischen Abschirmkörper 5, der Kühlschlange 6 und
dem Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 auf der Basis der
Bereiche S1, S2 bestimmt wird, die später noch beschrieben werden.
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Die
relative Position zwischen dem thermischen Abschirmkörper 5,
der Kühlschlange 6 und
dem Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 wird derart eingestellt,
dass eine Geschwindigkeit eines Gasstroms, der zwischen dem unteren
Ende 6a der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 hindurchgeht,
auf eine Geschwindigkeit eingestellt wird, bei der Staub nicht von
dem thermischen Abschirmkörper 5 herunterfällt. Die
Positionen werden beispielsweise durch Erhalten eines Flächen- oder
Bereichsverhältnisses
S2/S1 bestimmt, das später
noch beschrieben werden wird, der Größe und Gestalt jedes Elements
entsprechend, wenn das Einkristallziehgerät 10 hergestellt wird.
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Dadurch,
dass die Kühlschlange 6 und/oder
der thermische Abschirmkörper 5 in
aufsteigender und absteigender Richtung frei beweglich gemacht wird,
kann die relative Position der Kühlschlange 6 und
des thermischen Abschirmkörpers 5 wie
geeignet geändert
werden. In diesem Fall wird die Bewegung in aufsteigender und abfallender
Richtung durch eine Regelvorrichtung geregelt, die nicht gezeigt
ist. Man sollte beachten, dass bei der vorliegenden beispielhaften
Ausführungsform
ein Fall beschrieben wird, in dem ein zylindrischer Körper, der
den Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 umgibt, die Kühlschlange 6 ist.
Jedoch kann es möglich
sein, die vorliegende Erfindung auf einen Fall anzuwenden, in dem
statt der Kühlschlange 6 eine
Heizvorrichtung oder eine Ausblasrohr bereitgestellt wird.
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2A bis 2C sind
Diagramme, die die Bereiche S1, S2 zeigen, die in der beispielhaften
Ausführungsform
verwendet werden.
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In
der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird eine relative
Position zwischen dem Ziehweg des Einkristallsiliciums 8,
der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 auf
der Basis der Bereiche S1, S2 eingestellt.
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Zwischen
einer Seitenfläche
des Einkristallsiliciums und einer Innenfläche der Kühlschlange 6 wird
ein Ringraum 21 gebildet. In 2B ist
ein Querschnitt 21a eines Querschnittsteils gezeigt, der
in einer Ebene eingeschlossen ist, die senkrecht zur Achse im Ringraum 21 liegt.
Der Bereich des Querschnitts 21a ist auf S1 eingestellt.
Als Nächstes
wird ein Fall angenommen, in dem die Kühlschlange 6 sich
nach unten erstreckt. In einem solchen Fall wird angenommen, dass
ein zylindrischer Raum 22 unter der Kühlschlange 6 vorliegt.
In 2C ist ein Teil 22a gezeigt, der in dem
zylindrischen Raum 22 und zwischen der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 gebildet
wird. Ein Bereich einer Umfangsfläche des Teils 22 ist
auf S2 eingestellt.
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Der
Bereich S1 wird auf der Basis eines Durchmessers des Einkristallsiliciums 8,
das gezogen werden soll, und eines Durchmessers der Kühlschlange 6 bestimmt.
Der Bereich S2 wird auf der Basis einer Gestalt des thermischen
Abschirmkörpers 5 und
eines Durchmessers der Kühlschlange 6 und
der Positionen des thermischen Abschirmkörpers 5 und der Kühlschlange 6 bestimmt.
Es ist nicht jeder Wert der Bereiche S1 und S2 wichtig, sondern
deren Verhältnis
S2/S1-(oder S1/S2).
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Versuchsdaten
der Erfinder sind im Zusammenhang mit dem Bereichsverhältnis S2/S1
in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 zeigt Daten, bei denen ein Kristall
mit einem Durchmesser von 200 mm nach oben gezogen wird. [Tabelle 1]
| S2/S1 | Wirkung |
| 1,15 | X |
| 1,01 | O |
| 0,8 | O |
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Staub
in der Siliciumschmelze beeinflusst die Qualität des Einkristallsiliciums.
Noch spezifischer hemmt der Staub die Kristallisation des Einkristalls.
Mit steigender Staubmenge in der Siliciumschmelze nimmt der Prozentsatz
der Einkristallbildung des gebildeten Kristalls ab, während der
Prozentsatz der Polykristallisation steigt. In einem Falle, in dem
das Bereichsverhältnis
von S2/S1 1,15 beträgt,
war der Prozentsatz der Einkristallbildung des gebildeten Kristalls
gering, was für
ein Produkt unannehmbar war. In einem Fall, in dem das Bereichsverhältnis von
S2/S1 weniger als 1,15 (1,01, 0,8) beträgt, war der Prozentsatz der
Einkristallbildung des gebildeten Kristalls hoch. Die Erfinder sind
der Meinung, dass es einen Grenzwert zwischen den Bereichsverhältnissen
S2/S1 von 1,01 und 1,15 gibt, der bestimmt, ob der Prozentsatz der
Einkristallbildung des gebildeten Kristalls als Produkt annehmbar
ist oder nicht. So kann durch Einstellen der relativen Position
zwischen dem thermischen Abschirmkörper 5, der Kühlschlange 6 und
dem Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 derart, dass das
Bereichsverhältnis
S2/S1 weniger als 1,15 (bevorzugt weniger als 1,01 oder weniger)
beträgt,
ein Kristall gebildet werden, der für ein Produkt günstig ist.
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Obwohl
die Tabelle 1 Daten eines Durchmessers von 200 mm zeigt, können die
gleichen Ergebnisse auch in einem Kristall mit anderen Durchmessern
erhalten werden.
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3A und 3B sind
Diagramme, die Gasströme
in einem Ofen bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
zeigen. 3A zeigt einen Gasstrom während der
frühen
Stadien der Züchtung
des Einkristallsiliciums. 3B zeigt
einen Gasstrom nach den frühen
Stadien des Züchtens
des Einkristallsiliciums.
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Wenn
Ar-Gas bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform von oben in den
Ofen eingespeist wird, so strömt
Ar-Gas den Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 entlang herunter.
Wie in 3A und 3B gezeigt
ist, kann, wenn das Bereichsverhältnis
S2/S1 ein geeigneter Wert ist, eine Geschwindigkeit des Gasstroms,
der zwischen dem unteren Ende 6a der Kühlschlange 6 und dem
thermischen Abschirmkörper 5 hindurchgeht,
reduziert werden. Wenn die Geschwindigkeit des Ar-Gasstroms, der
zwischen dem unteren Ende 6A der Kühlschlange 6 und dem
thermischen Abschirmkörper 5 hindurchgeht,
gering ist, so ist das Ausmaß der Änderung
der Geschwindigkeit selbst dann gering, wenn das Ar-Gas seine Richtung ändert. So
kann das Herunterfallen von Staub vom thermischen Abschirmkörper 5,
das durch die Änderung
der Richtung des Ar-Gasstroms verursacht wird, unterdrückt werden.
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Der
vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
gemäß kann die
Geschwindigkeit des Gasstroms, der zwischen einem unteren Ende eines
zylindrischen Körpers,
wie beispielsweise einer Kühlschlange,
und dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, reduziert werden. So kann das Herunterfallen von Staub
von einer Fläche
eines thermischen Abschirmkörpers,
das durch die Änderung
der Richtung des Gasstroms verursacht wird, reduziert werden. Dementsprechend
kann das Herunterfallen des Staubs auf die Siliciumschmelze reduziert
werden, wodurch die Verschlechterung der Qualität des Einkristallsiliciums
verhindert wird.
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Beispiel 2
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4 ist eine schematische Querschnittsansicht
eines thermischen Abschirmkörper.
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In
einem thermischen Abschirmkörper 55 weist
eine Fläche 55a auf
einer Seite eines Einkristallsiliciums 58 eine ungleichmäßige Gestalt
auf. Ein Höhenunterschied
in der Ungleichmäßigkeit
ist auf ein Ausmaß eingestellt,
derart, dass der Staub am Herunterfallen der Oberfläche 55a des
thermischen Abschirmkörpers 55 entlang
verhindert werden kann. Spezifisch beträgt es etwa 0,5–10,0 mm.
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Der
vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
gemäß kann der
Staub, der vom oberen Teil im Ofen auf den thermischen Abschirmkörper herunterfällt, oder
der Staub auf dem thermischen Abschirmkörper, auf dem thermischen Abschirmkörper gehalten
werden. So kann der Staub, der vom thermischen Abschirmkörper auf
die Siliciumschmelze herunterfällt,
reduziert werden, wodurch die Verschlechterung der Qualität des Einkristallsiliciums
verhindert wird.
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Beispiel 3
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Wie
in 6 gezeigt, umfasst die Kühlschlange 6 ein Kühlrohr 6b,
das in einer Schraubenform gewunden ist, wobei der Ziehweg des Einkristallsiliciums 8 die
ungefähre
Mitte darstellt. Im Kühlrohr 6b wird
Kühlwasser,
das ein Kühlmedium
ist, aus einem Kühlwasserliefermechanismus
(nicht gezeigt) zugeführt.
Wie oben beschrieben ist, wenn die zylindrische Kühlschlange 6 durch
Winden des Kühlrohrs 6b in
einer Schraubenform gebildet wird, das untere Ende 6a der
Kühlschlange 6 ungleichmäßig. Dies
führt zu
einem Höhenunterschied L1–L2 mit
einer Größe bis zu
einem Rohr. Dementsprechend variiert der Raum zwischen dem unteren
Ende 6a der Kühlschlange 6 und
dem thermischen Abschirmkörper 5 von
Stelle zu Stelle, was dazu führt,
dass die Gasströmungsgeschwindigkeit
nicht gleichförmig
ist. Wie oben beschrieben, kann, wenn der Gasstrom, der zwischen
dem unteren Ende 6a der Kühlschlange 6 und dem
thermischen Abschirmkörper 5 hindurchgeht,
ungleichförmig
wird, der feine Staub (Kohlenstoffstaub und so weiter), der sich
im oberen Abschnitt des Ofens ansammelt, dazu gebracht werden, zu
dem Zeitpunkt, in dem sich der Gasstrom beim Ziehen des Einkristallsiliciums 8 ändert, herunterzufallen.
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Der
vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
gemäß ist zum
Verhindern des Herabfallens von Staub aufgrund des Höhenunterschieds,
wie oben beschrieben, ein der Schlange komplementäres Teil 61 einem
Teil des unteren Endes 6a der Kühlschlange 6 entlang,
wie in 7A gezeigt, befestigt. Das der
Schlange komplementäre
Teil 61 besitzt die gleiche Krümmung wie die Kühlschlange 6.
Die Kühlschlange 6 und
das der Schlange kom plementäre
Teil 61 werden zu einem Teil zusammengeführt und
das kombinierte Bauteil wird hier dann Kühlkörper 60 genannt. Das
der Schlange komplementäre
Teil 61 gleicht den Höhenunterschied
des unteren Endes 6a der Kühlschlange 6 aus,
um ein unteres Ende des Kühlkörpers 60 fast
flachzumachen. Irgendein Material kann für das der Schlange komplementäre Teil 61 verwendet
werden, vorausgesetzt, die Gestalt oder Qualität des Einkristallsiliciums 8 wird
nicht negativ beeinflusst.
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Es
kann möglich
sein, ein der Schlange komplementäres Teil 62 am ganzen
unteren Ende 6a der Kühlschlange 6,
wie in 7B gezeigt, zu befestigen, statt
des Befestigens des der Schlange komplementären Teils 61 an einem
Teil des unteren Endes 6a der Kühlschlange 6, wie
in 7A gezeigt.
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Außerdem wird
bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform das der Schlange
komplementäre
Teil 61 für
das zylindrische Kühlrohr 6 bereitgestellt.
Jedoch kann es möglich
sein, das der Schlange komplementäre Teil 61 für eine zylindrische
Schlange bereitzustellen, in der ein thermisches Einstellmedium
in einem schraubenförmigen
Rohr strömt.
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Der
vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
gemäß wird ein
Schlangenkörper
durch Befestigen eines der Schlange komplementären Teils an einem unteren
Ende einer thermischen Einstellschlange, wie beispielsweise einer
Kühlschlange,
gebildet, wobei der gesamte Raum zwischen dem unteren Ende des Schlangenkörpers und
einem thermischen Abschirmkörper
unverändert
gemacht werden kann. So erfolgt keine nichtgleichförmige Gasströmung zwischen
dem Schlangenkörper
und dem thermischen Abschirmkörper.
Dementsprechend wird feiner Staub, der sich in einem oberen Teil
des Ofens angesammelt hat, nicht dazu gebracht, herunterzufallen,
wodurch die Verschlechterung der Qualität des Einkristallsiliciums
verhindert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Einkristallsiliciumziehgeräts;
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2A und 2B sind
Diagramme, die die Bereiche S1, S2 zeigen, die bei der ersten beispielhaften Ausführungsform
verwendet werden;
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3A und 3B sind
Diagramme, die Gasströme
in dem einem Ofen bei der ersten beispielhaften Ausführungsform
zeigen.
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4 ist eine schematische Querschnittsansicht
eines thermischen Abschirmkörpers;
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5A und 5B sind
Diagramme, die Gasströme
in dem gewöhnlichen
Ofen zeigen;
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6 ist
eine schematische Ansicht einer gewöhnlichen Kühlschlange; und
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7A und 7B sind
schematische Ansichten von Kühlschlangen,
an denen der Schlange komplementäre
Teile befestigt sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Geschwindigkeit eines Ar-Gasstroms, der zwischen einem unteren Ende
eines zylindrischen Körpers
und einem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, wird durch die Anordnung eines Einkristallsiliciumziehwegs,
eines zylindrischen Körpers
und eines thermischen Abschirmkörpers
beeinflusst. So wird durch Einstellen einer relativen Position des
Einkristallsiliciumziehwegs, des zylindrischen Körpers und des thermischen Abschirmkörpers die
Geschwindigkeit des Ar-Gasstroms, der zwischen einem unteren Ende
des zylindrischen Körpers
und dem thermischen Abschirmkörper
hindurchgeht, reguliert. Wie oben beschrieben, kann Staub, der auf
Siliciumschmelze herunterfällt,
reduziert werden, wodurch die Verschlechterung der Qualität des Einkristallsiliciums
verhindert wird.
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- 1
- Ofen
- 5,
45, 55
- thermischer
Abschirmkörper
- 6
- Kühlschlange
- 8
- Einkristallsilicium
- 10
- Einkristallziehgerät
- 60
- Schlangenkörper
- 61
- schlangenkomplementärer Teil