DE112009000239B4

DE112009000239B4 - Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009000239B4
Application number: DE112009000239.0T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Fujiwara; Takehiko Hosoi; Tsuyoshi Nakamura
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JPWO2009104533A1; JP5131285B2; DE112009000239T5; WO2009104533A1

Abstract

Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass Silizium-Material für die Kristallisation in einem Quarztiegel in einer Kammer eingefüllt und geschmolzen wird, und ein Impfkristall in die Schmelze gebracht und unter Drehung hochgezogen wird, wodurch ein Silizium-Einkristall an der unteren Seite des Impfkristalls nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet wird, wobei:- der Silizium-Einkristall einen geraden Körper-Abschnitt enthält, mit der Fähigkeit, einen Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu erzielen;- oberhalb der Kammer eine optische Kamera für die Abbildung des Silizium-Einkristalls in der Nähe der Oberfläche der Schmelze derart angeordnet ist, dass sie relativ zu der Zieh-Mittellinie des Silizium-Einkristalls um einen Winkel gleich oder größer 20° geneigt ist;- eine den Raum des Quarztiegels, der beim Hochziehvorgang angehoben wird, abdeckende Abschirmung in dem den Silizium-Einkristall umgebenden Raum angeordnet ist;- der Quarztiegel einen Umfassungswand-Abschnitt einschließt, dessen Außendurchmesser über die gesamte Länge hinweg konstant ist, und einem Bodenabschnitt, der den Öffnungsabschnitt unter dem Umfassungswand-Abschnitt blockiert;- der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts gleich oder größer als 915 mm (36 Zoll) und kleiner als oder gleich 1.016 mm (40 Zoll) ist; und- die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels 70 bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts ist.

Description

[Technikfeld]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung und einen Quarztiegel, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung und einen Quarztiegel mit der Fähigkeit, einen Silizium-Einkristall für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu züchten.
[Bisheriger Stand der Technik]
Als Vorrichtung zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls mit dem Czochralski-Verfahren (CZ-Methode) gibt es bekannte Vorrichtungen, die in Patent-Literatur 1 und Nicht-Patent-Literatur 1 beschrieben sind. Das heißt, dass in diesen Vorrichtungen ein festes Silizium-Material für die Kristallisation in einem Quarztiegel erhitzt und geschmolzen, um eine Schmelze (geschmolzenes Silizium) zu bilden, anschließend wird ein Impfkristall in diese Schmelze gebracht, und der eingebrachte Impfkristall wird hochgezogen, während er gedreht wird, wodurch der Silizium-Einkristall auf der unteren Seite des Impfkristalls aufgebaut wird.
Mit einer Kristallzüchtungsmethode unter Verwendung einer generellen Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung wird zuerst der Silizium-Einkristall im Durchmesser auf eine vorbestimmte Größe über der des Impfkristalls vergrößert, indem er durch einen Halsabschnitt geführt wird, der eine vorgegebene Größe von mehr als der des Impfkristalls hat (d.h. ein größerer Querschnitt wird gebildet) . Danach wird in Weiterführung des vergrößerten Durchmessers ein gerader Stababschnitt (Stababschnitt) mit einem fast gleichmäßigen Durchmesser auf einer vorbestimmten Länge gebildet. Danach wird in Weiterführung des geraden Stababschnitts ein Abschnitt mit verringertem Durchmesser gebildet, nach dem sich der Silizium-Einkristall von der Schmelze getrennt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Halsabschnitt ein Teil ist, der Dislokation beseitigt, die z.B. auftritt wenn der Impfkristall in die Schmelze gebracht wird. Darüber hinaus ist der Abschnitt mit verringertem Durchmesser ein Teil, der Dislokation verhindert, die durch einen raschen Temperaturwechsel verursacht wird, wenn der wachsende Silizium-Einkristall von der Schmelze getrennt wird. Mit den oben beschriebenen Prozessen wird der Silizium-Einkristall hergestellt.
Der gerade Stababschnitt des erhaltenen Silizium-Einkristall wird sequenziell verschiedenen Prozessen unterzogen, wie peripherales Schleifen, Blockschneiden, Scheibenschneiden, und Polieren. Durch diese Prozesse kann ein Siliziumwafer, bestehend aus einer großen Anzahl von Stücken, erhalten werden. Danach wird der so gewonnene Wafer z.B. eine Wärmebehandlung und epitaktischem Wachstum unterzogen, wo erforderlich, und auf diese Weise der Siliziumwafer oder Material für ein Halbleiterbauelement hergestellt werden.
Doch das Silizium-Material, das für die Kristallisation in den Quarztiegel gegeben wurde, resultiert auch in unnötigen Teilen (der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser, der Abschnitt mit verringertem Durchmesser und beim peripheralen Schleifen entfernte Teile) des Silizium-Einkristalls und die geschmolzene Flüssigkeit im Quarztiegel, was dazu führt, dass Materialteile vorhanden sind, die nicht als Silizium-Block verwendet werden können.
Wenn die Silizium-Einkristall nach dem Czochralski-Methode gezüchtet wurde, gilt, dass solange gerade Stababschnitt einen einheitlichen Durchmesser hat, der durch peripherales Schleifen entfernte Betrag proportional zur Länge der geraden Stababschnitts ist. Allerdings kann unabhängig von der Länge des geraden Stababschnitts die Größe des im Durchmesser vergrößerten Abschnitts und des im Durchmesser verringerten Abschnitts nahezu uniform gezüchtet werden. Auch kann die geringe Menge der im Quarztiegel verbliebenen Schmelze fast konstant gehalten werden, ungeachtet der Länge des geraden Stababschnitts (die Menge der ursprünglich im Quarztiegel gebildeten Schmelze).
Deshalb gilt, dass wenn die Menge der ursprünglich im Quarztiegel gebildeten Schmelze gesteigert wird, um einen Silizium-Einkristallmit langem, geradem Stababschnitt wachsen zu lassen, auch die Ausbeute-Rate erhöhtwird (wobei die Ausbeute ein Gewichtsverhältnis des Silizium-Blocks relativ zum Silizium-Material für die Kristallisation darstellt).
In jüngster Zeit werden, was Silizium-Einkristalle anbelangt, zunehmend größere Durchmesser nachgefragt, und daher werden Silizium-Einkristalle für Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm hergestellt, und die Herstellung von Silizium-Einkristallen für Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 450 mm ist zu erwarten (Nicht-Patent-Literatur 1) .
[Zitatliste]
[Patentbezogene Literatur]
[PTL 1]
Patentbezogene Literatur 1: Veröffentlichung einer ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP H11-278993 A
[Nicht patentbezogene Literatur]
[NPL 1]
Nicht patentbezogene Literatur 1: Current State of Wafer Technology Required by State-of-the-Art LSI-Latest Version Silicon Device and Crystallization Technology; hrsg. von Realize Science & Engineering Center, Japan/Realize-AT Co., Ltd., veröffentlicht am 29. Dezember 2005, Kapitel 3: „Crystallization Technology“, 1.5 Challenges in Crystallization Technology when 450-mm diameter is assumed (S. 243 und 244)
JP 2007/001 819 A offenbart ein Gerät zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls mittels des Czochralski-Verfahrens innerhalb eines Magnetfelds unter Verwendung eines in einer Kammer angeordneten Tiegels. Der Tiegel umfasst einen geraden Abschnitt mit einem konstanten Innendurchmesser, einem Bodenabschnitt du einem gekrümmten Abschnitt, dessen Innendurchmesser von dem geraden Abschnitt zum Bodenabschnitt hin abnimmt. Des weiteren offenbart die Druckschrift (1) ein Gerät zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls mit einem Quarztiegel mit einem Außendurchmesser von 813 mm und einer Höhe von ca. 48 cm zum Ziehen eines Einkristalls von 305 mm Länge.
JP 2005/187 291 A offenbart ein Gerät zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls, bei dem eine CCD-Kamera zur Aufnahme eines Bildes einer flüssigen Oberfläche einer Schmelze und deren Umgebung vorgesehen ist, um zu jedem Zeitpunkt die Lage an der Schmelzoberfläche konstant zu halten.
DE 11 2006 003 772 T5 offenbart ein Gerät zur Herstellung eines Silizium-Einkristalls, bei dem eine optische Kamera zur Aufnahme eines Bildes einer flüssigen Oberfläche einer Schmelze und deren Umgebung vorgesehen ist, um das Niveau der Oberfläche der Schmelze zu halten. US 2006 / 0 191 469 A1 beschreibt die Modellierung von Vorrichtungsabmessungen und Tiegeln in Czochralski-Vorrichtungen.
[Offenlegung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
Erfindungsgemäß wird eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Auf diese Weise wird erreicht, dass wenn der Durchmesser des geraden Stababschnitts, der hochgezogen werden soll, sich erhöht, die Abmessungen und das Gewicht des im Durchmesser vergrößerten Abschnitt und des im Durchmesser verringerten Abschnitts sich ebenfalls erhöhen. Deshalb nimmt die Ausbeute-Rate, wenn der Silizium-Einkristall aus der gleichen Menge von Schmelze mit dem gleichen Quarztiegel gezüchtet wird ab, während der Durchmesser des geraden Stababschnitts zunimmt. Die Veränderung der Ausbeute-Rate relativ zu dem Durchmesser des geraden Stababschnitts in dem Fall, wo Formen des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser und des Abschnitts mit verkleinertem Durchmesser homothetisch relativ zum Durchmesser sind, wird in dargestellt.
Wenn unter dem Czochralski-Verfahren ein Quarztiegel eingesetzt werden kann, bei dem der Durchmesser und die Höhe (Tiefe) im Verhältnis zum Anstieg im geraden Stababschnitt des Silizium-Einkristalls zunehmen, dann kann ein Silizium-Einkristall mit fast identischer Ausbeute-Rate gezüchtet werden, ungeachtet der Größe des Durchmessers des geraden Stababschnitts. Herkömmlich ist im Quarztiegel, der im Czochralski-Verfahren verwendet wird, der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts etwa 2,5 bis 3 Mal größer als der Durchmesser des geraden Stababschnitts des Silizium-Einkristalls. Die Tiefe (Höhe) und der innere Durchmesser des Quarztiegels sind proportional zum Außendurchmesser des Quarztiegels.
Um denSilizium-Einkristall für einen Siliziumwafer zu züchten, in dem der Durchmesser des geraden Stababschnitts gleich oder weniger als 300 mm ist, kann ein Quarztiegel ähnlicher Größe und Form wie oben beschrieben verwendet werden. Wenn jedoch nach dem Czochralski-Verfahren ein Silizium-Einkristall hergestellt wird, in dem der Durchmesser des geraden Stababschnitts länger als 450 mm ist, hat der verwendbare (hergestellte) Quarztiegel einen Durchmesser gleich oder kleiner als 1.143 mm (45 Zoll). Das heißt, der Quarztiegel, in dem der Durchmesser 1.143 mm (45 Zoll) überschreitet, ist groß, und somit ist es nicht möglich, ausreichend Wärme zum Schmelzen von Quarzpulver in einem herkömmlichen Tiegel-Herstellungsgerät anzuwenden. Dadurch ist es im Vergleich mit dem Quarztiegel eines Durchmessers von gleich oder weniger als 300 mm zum Züchten des Silizium-Einkristalls für einen Siliziumwafer nur möglich, einen Tiegel schlechter Qualität herzustellen. Dies hat zur Folge, dass es schwierig ist, einen Quarztiegel zu erhalten, in dem der Durchmesser 1.143 mm (45 Zoll) überschreitet. Dies zwingt zur Verwendung eines Quarztiegels mit einem Außendurchmesser von gleich oder weniger als dem 2, 5-fachen des Durchmessers des Silizium-Einkristalls. Außerdem gilt dass, selbst wenn es möglich ist, einen großen Quarztiegel herzustellen, die Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung extrem groß wird und dadurch möglicherweise die Kapazität des Herstellungsverfahrens überschreitet. Darüber hinaus gilt, dass während das Wachstums des Silizium-Einkristalls die Temperatur eines großen Quarztiegel höher wird als die Temperatur eines Quarztiegels herkömmlicher Größe, und dadurch der Quarztiegel erweicht und deformiert wird, was zu einer Unterbrechung des Wachstums des Silizium-Einkristalls vor der Beendung des Prozesses führen kann.
Unter solchen Umständen ist es denkbar, als eine Maßnahme zur Erhaltung der gleichen Ausbeute-Rate wie bei der Herstellung des Silizium-Einkristalls für einen Siliziumwafer in einem Durchmesser gleich oder kleiner als 300 mm, die Tiefe des Quarztiegels zu erhöhen, wodurch die Menge der anfänglich gebildeten Schmelze vergrößert wird.
Die Tiefe des Quarztiegels weist einen großen Einfluss auf jeden Schritt der Herstellung des Silizium-Einkristalls nach dem Czochralski-Verfahren durch die folgenden zwei Punkte auf.

(1) Bei dem Wachstum des Silizium-Einkristalls wird der Durchmesser des Silizium-Einkristalls gemessen, wenn er nach einem vorher eingestellten Profil für den Durchmesser des Silizium-Einkristalls und der Hochziehgeschwindigkeit gesteuert wird. Beispiele für bekannte Messverfahren beinhalten das, bei dem das Gewicht des Silizium-Einkristall mit einer Wägezelle etc. gemessen wird und der Durchmesser der Silizium-Einkristalls aus der Gewichtsveränderung zu diesem Zeitpunkt berechnet wird. Darüber hinaus gibt es auch ein Verfahren zur optischen Messung des Durchmessers des Silizium-Einkristalls mit einer CCD-Kamera, etc. Wenn der Durchmesser 450 mm überschreitet, wird der Silizium-Einkristall sehr schwer. Als Ergebnis gilt, dass wenn die Methode zur Berechnung des Durchmessers des Silizium-Einkristalls aus dem Wert, der von einer Wägezelle etc. gemessen wird, verwendet wird, eine ausreichende Messgenauigkeit nicht erreicht werden kann. Daher wird die oben beschriebene optische Messung unerlässlich. Doch um stabile Messung des Durchmessers des geraden Stababschnitts des Silizium-Einkristalls für ein 450-mm-Wafer unter Verwendung der CCD-Kamera zu erzielen, erfordert die konventionelle Technik ein Kippen der Position der CCD-Kamera um einen Winkel gleich oder größer als 20 Grad bezogen auf die Hochzieh-Mittellinie (axiale Linie Hochziehachse) des Silizium-Einkristalls. Doch im Inneren der Vorrichtung sind folgende Teile installiert: Ein Umfassungswand-Abschnitt des Quarztiegels; und eine Abschirmung zum Blockieren von Strahlungswärme, die von der wärmeisolierenden Abdeckung am Heizstab außerhalb des Umfassungswand-Abschnitts auf den Silizium-Einkristall auftrifft. Deshalb gilt, dass je größer die Tiefe des Quarztiegels ist, desto höhere Abschirmungen installiert werden müssen. Als Ergebnis wird die Abschirmung ein Hindernis, das das Einstellen des Winkels der CCD-Kamera erschwert.
(2) Bei dem Czochralski-Verfahren werden Punktdefekte wie z.B. interstitielles Silizium und Leerstellen, und aus dem Quarztiegel in die Schmelze eluierter Sauerstoff, in dem Silizium-Einkristall aus der Wachstums (Verfestigungs)-Schnittstelle des Silizium-Einkristalls eingefangen. Von den Punktdefekten und dem Sauerstoff ist bekannt, dass sie Kristalldefekte oder Kerndefekte durch verschiedene Ursachen wie Diffusion und Kondensation bei der Abkühlung des Silizium-Einkristalls bilden, die zusammen mit dem Wachstum stattfindet. Deshalb wird, um die Größe und die Dichte eines Defekts zu kontrollieren, eine Simulation (vorheriges Experiment) im Voraus ausgeführt, um die Konfiguration in dem Ofen (Heißzone-Design) zu bestimmen, durchgeführt, wodurch das Kühlungsmuster während der HochziehzeitdesSilizium-Einkristallsfestzulegen.Dasheißt, dass zur Kontrolle der Kristalldefekte und Kerndefekte zur Steigerung der Produktivität es wünschenswert ist, das Kühlungsmuster des Silizium-Einkristalls auf ein so schnelles Kühlungsmuster wie möglich zu setzen.

Daher hat im Rahmen umfangreicher Studien unter der Bedingung, dass der Außendurchmesser des Quarztiegels auf gleich oder größer als 914 mm (36 Zoll) ist, geeignet für Hochziehen des Silizium-Einkristalls zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 450 mm, der Erfinder das Verhältnis der Tiefe des Quarztiegels relativ zum Durchmesser des Quarztiegels beobachtet. Dabei fand der Erfinder, dass auf der flüssigen Oberfläche der Schmelze, wenn die Tiefe entlang der Mittellinie der Quarztiegels, in dem der Silizium-Einkristall hochgezogen wird, 70% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts ist, ein günstiger Winkel (Neigungswinkel von gleich oder größer als 20 Grad von der Hochzieh-Mittellinie (lotrecht)) zur Abbildung des Silizium-Einkristalls mit einer CCD-Kamera gewährleistet werden kann. Darüber hinaus gilt, dass wenn die obenbeschriebene Konfiguration (in der die Tiefe 70% bis 80% eingestellt ist, ein Kühlungsmuster erreicht werden kann, das im Wesentlichen gleich dem ist, welches erreicht werden, wenn ein Silizium-Einkristall (Durchmesser von 302 bis 320 mm), der einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm bilden kann, hochgezogen wird. Der Erfinder hat festgestellt, dass als Ergebnis dessen ein qualitativ hochwertiger Silizium-Einkristall, in dem die Größe und Dichte der Defekte im Silizium-Einkristall kontrolliert sind, erzielt werden konnte, und stellt deshalb die vorliegende Erfindung vor.
In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen günstigen Winkel für Bildgebung während der Messung des Durchmessers des Silizium-Einkristalls mit einer optischen Kamera sicherzustellen. Des weiteren kann für einen hochgezogenen Silizium-Einkristall mit der Fähigkeit zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 450 mm ein Kühlungsmuster erzielt werden, das im Wesentlichen gleich dem ist, das beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 mm erhalten wird. Dadurch ist es möglich, einen qualitativhochwertigen Silizium-Einkristall zu erhalten, in dem die Größe und Dichte der Defekte im Silizium-Einkristall kontrolliert sind. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung und einen Quarztiegel zu bieten, der in der Lage ist, gleichzeitig die oben beschriebenen Effekte zu erfüllen.
[Mittel zur Lösung des Problems]
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 ist eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass Silizium-Material für die Kristallisation in einem Quarztiegel in einer Kammer eingefüllt und geschmolzen wird, und ein Impfkristall in die Schmelze gebracht und unter Drehung hochgezogen wird, wodurch ein Silizium-Einkristall an der unteren Seite des Impfkristalls nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet wird. Der Silizium-Einkristall enthält einen geraden Stababschnitt mit der Lage einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu erzielen. Im oberen Teil der Kammer ist eine optische Kamera für die Abbildung des Silizium-Einkristalls in der Nähe der Oberfläche der Schmelze angeordnet. Der Quarztiegel enthält einenUmfassungswand-Abschnitt mit einemAußendurchmesser, der über die gesamte Länge hinweg konstant ist, und einem Bodenabschnitt, der den Öffnungsabschnitt unter dem Umfassungswand-Abschnitt blockiert. Der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts ist gleich oder größer als 914 mm (36 Zoll) . Die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels ist 70% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts.
Basierend auf der Erfindung gemäß Anspruch 1, als ein Quarztiegel für das Hochziehen eines Silizium-Einkristalls für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm, wird ein Quarztiegel angewendet, in dem der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts gleich oder größer als 914 mm (36 Zoll) ist und die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels 70% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts ist. Die Mittellinie zum Hochziehen des Silizium-Einkristall überschneidet sich im Wesentlichen mit der des Quarztiegels. Deshalb gilt, dass wenn der Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts gleich oder größer als 914,4 mm (36 Zoll) ist, ein zylindrischer Raum um den Silizium-Einkristall mit einer Breite von gleich oder größer als 200 mm (auch wenn die Dicke des Quarztiegels ausgeschlossen ist) in radialer Richtung zum Quarztiegel gebildet werden kann. Wenn der zylindrische Raum dieser Größe erreicht ist, ist es möglich, einen Neigungswinkel von gleich oder größer als 20 Grad relativ zur Hochzieh-Mittellinie zu sichern. Mit einem Winkel von gleich oder größer als 20 Grad kann eine optische Kamera eine günstige Abbildung des Silizium-Einkristalls bieten. Dies kann das Problem lösen, dass der Durchmesser des Silizium-Einkristalls (wenn der Silizium-Einkristall mit einer Kamera abgebildet wird) nicht gemessen werden kann, wenn die Flüssigkeitsoberfläche der Schmelze den unteren Bereich des Quarztiegels erreicht, während der Silizium-Einkristall wächst.
Darüber hinaus wird die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels (Höhe ab der Mitte der Innenfläche des Bodenabschnitts bis zur Mitte der oberen Fläche der Öffnung in dem Umfassungswand -Abschnitt) flach gemacht, d.h. 70% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts. Deshalb ist es in der Nähe der flüssigen Oberfläche des Schmelze möglich, die kühlende Wirkung auf den angehobenen Teil des Silizium-Einkristalls sofort nach dem Hochziehen zu steigern. Als Ergebnis dessen kann ein Kühlungsmuster für einen hochgezogenen Silizium-Einkristall für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm erzielt werden, das im Wesentlichen gleich dem ist, das beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm erhalten wird. Als Ergebnis dessen ist es möglich, einen qualitativ hochwertigen Silizium-Einkristall zu erhalten, in dem die Größe und Dichte der Defekte im Silizium-Einkristall kontrolliert sind.
Es ist zum Beispiel möglich, eine Kammer anzuwenden, die durch die Anordnung einer Ziehkammer konfiguriert ist, welche im Durchmesser kleiner als eine Hauptkammer ist, verbunden mit der Hauptkammer, in der der Quarztiegel untergebracht ist. Als Silizium-Material zur Kristallisation kann zum Beispiel ein massives Polykristall-Silizium angewendet werden. Selbstverständlich können Dotierstoffe wie Bor (B) und Phosphor (P) in die Schmelze injiziert werden.
Der Silizium-Einkristall kann jede beliebige Form haben, zum Beispiel, einen Hals-Abschnitt (verengter Abschnitt), Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser (nach oben gerichteter Kegel-Abschnitt), eine gerader Stababschnitt und Abschnitt mit verringertem Durchmesser (nach unten weisender Kegel-Abschnitt). Außerdem wird eine Form, die fast keinen Hals-Abschnitt hat oder eine Form ohne Abschnitt mit verringertem Durchmesser Abschnitt möglich.
Der gerade Stababschnitt mit der Fähigkeit, einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu erzielen, braucht nicht mit dem gleichen Durchmesser von 450 mm wie der des Siliziumwafers ausgestattet zu werden. Deshalb kann auch ein gerader Stababschnitt mit einem größeren Durchmesser, also 451 bis 480 mm, angewendet werden.
Das heißt, das in der Stufe des Wafer-Verarbeitung-Schritts in dem geraden Stababschnitt des Silizium-Einkristalls ein Siliziumblock durch Schneiden in Blöcke erhalten werden kann, der einer peripheren Schleifung von 0,5 bis 15 mm unterzogen wird. Angesichts dieses wird der Durchmesser des geraden Stababschnitts des Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu erzielen, auf 451 bis 480 gesetzt.
Als Czochralski-Verfahren kann nicht nur ein allgemeines CZ-Verfahren sondern auch das Czochralski-Verfahren mit Magnetfeldanwendung (MCZ-Verfahren) angewendet werden, bei dem Magnete um den Quarztiegel platziert werden.
Der angewendete Quarztiegel kann so geformt sein, dass ein zylindrischer Außenwand-Abschnitt mit einem über die gesamte Länge konstanten Außendurchmesser (die horizontale Querschnittsform und die Querschnittsfläche sind konstant), und einem Bodenabschnitt, der unter dem Außenwand-Abschnitt platziert ist und eine vorbestimmte verdickte oder flache Form hat auf untrennbare Weise durch einen Eckenabschnitt der verdickten Form gekoppelt sind (wobei der Radius der Krümmung des Eckbereichs der äußeren Oberfläche kleiner als der der äußeren Oberfläche des Bodenabschnitts). Andere Quarztiegel können solche beinhalten, in denen es keinen Ecken-Abschnitt gibt und der Boden-Abschnitt direkt mit einem Öffnungsabschnitt unter dem Umfassungswand-Abschnitt gekoppelt ist. Die jeweiligen maximalen Außendurchmesser des Eckabschnitts und des Bodenabschnitts können größer sein als der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts.
Hier ist mit „verdickte Form“ eine außerhalb des Quarztiegels verdickte Form gemeint.
Der Außendurchmesser des Quarztiegels ist gleich oder größer als 914 mm (36 Zoll). Zum Beispiel kann er 914 mm (36 Zoll), 1.016 mm (40 Zoll), 1.118 mm (44 Zoll) oder 1.219 mm (48 Zoll) sein. Die Länge der Silizium-Einkristalls (gerader Stababschnitt) zum Hochziehen kann entsprechend der Menge der in einem Quarztiegel jeder Größe gebildeten Schmelze modifiziert werden.
Die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels ist 70% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts. Wenn 80% überschritten wird, wird es schwierig, die Abschirmung für die Wärmeabstrahlung auf den Silizium-Einkristall zu installieren und den Abbildungswinkel des Silizium-Einkristalls durch die optischen Kamera auf gleich oder größer als 20 Grad einzustellen. Als Ergebnis dessen ist es wahrscheinlich unmöglich, den Silizium-Einkristall mit einer Kamera abzubilden, um den Durchmesser des Silizium-Einkristalls zu messen. Außerdem gilt, dass wenn 80% überschritten wird, das Kühlungsmuster für den hochgezogenen Silizium-Einkristall von dem des Silizium-Einkristalls für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm abweicht. Als Ergebnis dessen wird es schwierig, die Größe und Dichte der Defekte in einem Silizium-Einkristall zu kontrollieren, wodurch ein qualitativ hochwertiger Silizium-Einkristall nicht erhalten wird. Die erfindungsgemäße Höhe des Quarztiegels liegt zwischen 70 und 80% des Außendurchmessers des Quarztiegels. In diesem Bereich zu bleiben erlaubt die Erzielung eines weiteren günstigen Effekts, wobei es möglich ist, auf ein Kühlungsmuster zu reagieren, das auf größere Kühlung eingestellt ist als das für den Silizium-Einkristall zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 mm.
Als optische Kamera kann zum Beispiel eine CCD-Kamera angewendet werden werden. Die optische Kamera wird oberhalb des Außenraums der Kammer platziert, und durch ein Sichtfenster an der Kammer wird der Silizium-Einkristall abgebildet. Ein Bild des Silizium-Einkristalls wird zur Durchmesser-Messeinrichtung (Durchmesser-Messkreis) eines Bildverarbeitungsgeräts geschickt, und der Durchmesser des erhöhten Teils (in der Nähe des Meniskus) wird sofort nach dem Hochziehen des Silizium-Einkristalls gemessen.
Nicht erfindungsgemäß ist eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung, bei der die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels 50% bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts beträgt.
Wenn die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels weniger als 50% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts beträgt, wird die Tiefe des Quarztiegels verringert. Deshalb wird die Menge der Schmelze, die einen Silizium-Einkristall bilden kann, eingeschränkt, und um dies zu kompensieren, ist die Verwendung eines Quarztiegel mit einem größeren Durchmesser unbedingt erforderlich. Als Ergebnis dessen wird die Silizium-Einkristall-Vorrichtung noch größer. Des weiteren wird es, wenn 80% überschritten wird, schwierig, den Abbildungswinkel des Silizium-Einkristalls mit einer optischen Kamera auf gleich oder größer als 20 Grad zu halten. Als Ergebnis dessen ist es wahrscheinlich unmöglich, den Silizium-Einkristall mit einer Kamera abzubilden, um den Durchmesser des Silizium-Einkristalls zu messen. Außerdem weicht das Kühlungsmuster für den hochgezogenen Silizium-Einkristall von dem desjenigen für einen Silizium-Einkristall für einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm ab. Dadurch wird es schwierig, die Größe und Dichte der Defekte in einem Silizium-Einkristall zu kontrollieren, wodurch ein qualitativ hochwertiger Silizium-Einkristall nicht erhalten wird.
[Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung]
Basierend auf der Erfindung gemäß Anspruch 1 wird ein Silizium-Einkristall mit einem geraden Stababschnitt zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 450 mm nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts des Quarztiegels gleich oder größer als 914 mm (36 Zoll), und die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels ist weniger oder gleich 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts . Dadurch wird ein günstiger Abbildungswinkel, bei dem der Durchmesser des Silizium-Einkristalls mit Verwendung einer optischen Kamera gemessen werden kann, erzielt. Des weiteren kann ein Kühlungsmuster für den hochgezogenen Silizium-Einkristall mit der Fähigkeit zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 450 mm erzielt werden, das im Wesentlichen gleich dem ist, das beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 mm erhalten wird. Dies verringert die Häufigkeit mit der Dislokation des Silizium-Einkristalls bewirkt wird, wodurch Erlangung eines qualitativ hochwertigen Silizium-Einkristalls ermöglicht wird.
Basierend auf wird die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels zwischen des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts eingestellt, und dadurch ist es möglich, auf ein Kühlungsmuster zu reagieren, das auf größere Kühlung eingestellt ist als das für den Silizium-Einkristall zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 mm.
Figurenliste

[ ] ist ein Anordnungsschema einer Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
[ ] ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Quarztiegels entsprechend der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
[ ] ist eine Kurve, die den Vergleich von Kühlungsmustern zwischen einem Silizium-Einkristall zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem geraden Stababschnitt von 300 mm Durchmesser und einem Silizium-Einkristall zur Bildung eines Siliziumwafers mit einem geraden Stababschnitt von 450 mm Durchmesser zeigt.
[ ] ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer ursprünglichen Menge von Silizium-Schmelze und der Ausbeute-Rate eines Silizium-Einkristalls zeigt.

[Zeichenerklärung]

10: Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung
11: Kammer
16: Quarztiegel
18: Umfassungswand-Abschnitt
19: Boden-Abschnitt
26: Schmelze
26a: Flüssigkeitsoberfläche
30: CCD-Kamera (optische Kamera)
C: Impfkristall
S: Silizium-Einkristall
S3: gerader Stababschnitt
a: Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts
b: Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels

[Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsart]
Nachfolgend wird eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung im Einzelnen erklärt.
Erste Ausführung
In bezeichnet die Referenzziffer 10 eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung (im Folgenden: „Kristall-Züchtungsvorrichtung“) entsprechend einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Kristall-Züchtungsvorrichtung 10 enthält die Kammer 11 in der Form eines Hohlzylinders. Die Kammer 11 besteht aus: einer Hauptkammer 12; und einer Ziehkammer 13, die nachfolgend an der Hauptkammer 12 angebracht ist und deren Durchmesser geringer als derjenige der Hauptkammer 12 ist. Im Hauptabschnitt im Innern der Hauptkammer 12 ist ein Tiegel 14 an einem Stützschaft (Sockel) 15 befestigt, der dreh- und hebbar ist. Der Tiegel 14 ist als Doppelstruktur ausgelegt, in der ein innerer Quarztiegel 16 und ein äußerer Graphittiegel 17 miteinander kombiniert sind. Was diese Bauteile betrifft, besteht der Quarztiegel 16 aus: einem Umfassungswand-Abschnitt 18, dessen Außendurchmesser über die gesamte Länge hinweg gleich ist, und einem unter dem Umfassungswand-Abschnitt 18 platzierten Bodenabschnitt 19 in verdickter Form. Die Abschnitte 18 und 19 sind durch einen Winkelabschnitt 20 mit einer Außenfläche in verdickter Form, wobei der Krümmungsradius kleiner als derjenige der Außenfläche des Bodenabschnitts 19 ist, untrennbar miteinander verbunden ( ). Der Außendurchmesser a des Umfassungswand-Abschnitts 18 beträgt 914,4 mm (36 Zoll). Eine Tiefe b entlang der Mittelachse des Quarztiegels 16 beträgt 80% des Außendurchmessers a des Umfassungswand-Abschnitts 18.
Außerhalb des Tiegels 14 ist konzentrisch zum Umfassungswand-Abschnitt 18 ein Widerstandsheizkörper 21 platziert. Außerhalb des Heizkörpers 21 ist eine zylinderförmige wärmeisolierende Abdeckung 22 entlang der Innenfläche der Hauptkammer 12 platziert. Auf der Bodenfläche der Hauptkammer 12 ist eine runde Wärmeisolierungsplatte 23 platziert. Außerhalb der Hauptkammer 12 sind zwecks Bildung eines horizontalen Magnetfelds ein Paar einander gegenüberstehende Supraleitungsmagnete 24 installiert.
Auf der Mittellinie des Tiegels 14 ist mittels der Ziehkammer 13 ein Hochziehschaft (der auch in einem Draht bestehen kann) 25 aufgehängt, der koaxial zum Stützschaft 15 dreh- und hebbar ist. Amunteren Ende des Hochziehschafts 25 ist ein Impfkristall C angebracht.
Außerhalb der Hauptkammer 12 ist eine CCD-Kamera (optische Kamera) 30 angebracht, um Abbildung eines Silizium-Einkristalls S in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche 26a einer Schmelze 26 durch ein Fenster in der Hauptkammer 12 zu erlauben.
Im Folgenden wird eine Silizium-Einkristall-Züchtungsmethode mittels der Kristall-Züchtungsvorrichtung 10 im Einzelnen erklärt. Der Durchmesser des geraden Stababschnitts S3 des herzustellenden Silizium-Einkristalls S beträgt 465 mm, wodurch ein 450-mm-Siliziumwafer gebildet werden kann.
In den Tiegel 14 wird als ein Siliziummaterial zur Kristallisation und als ein Fremdstoff Bor eingespeist. Der Druck im Inneren der Kammer 11 wird auf 50 Torr reduziert, und als inaktives Gas wird mit 200 L/min Ar-Gas in sie eingeführt. Anschließend wird das in den Tiegel 14 eingespeiste Material durch den Heizkörper 21 geschmolzen, um eine Schmelze 26 im Tiegel 14 zu bilden. Die Menge der Schmelze 26 zu diesem Zeitpunkt (wenn das Wachstum des Silizium-Einkristalls S gestartet wird) ist auf die Menge eingestellt, bei der die Flüssigkeitsoberfläche 26a im Bereich des Umfassungswand-Abschnitts 18 im Quarztiegel 16 ist. Anschließend wird der am unteren Ende des Hochziehschafts 25 befestigtes Impfkristall C in der Schmelze 26 getränkt; der Hochziehschaft 25 wird axial hochgezogen, während der Tiegel 14 und der Hochziehschaft 25 in Gegenrichtung zueinander gedreht werden, und der Silizium-Einkristall S wird an der Unterseite des Impfkristalls C gezüchtet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Umgebung der Flüssigkeitsoberfläche des Silizium-Einkristalls S, der hochgezogen wird, ständigvon der CCD-Kamera 30 abgebildet, und basierend auf den Abbildungsdaten wird der Durchmesser des Silizium-Einkristalls S unmittelbar nach dem Hochziehen konstant mittels Verwendung eines Bildverarbeitungsgeräts gemessen (nicht dargestellt).
Im Rahmen des Prozesses der Züchtung des Silizium-Einkristalls S werden zuerst durch einen Pressschritt Versetzungen entfernt und daraufhin wird ein Halsabschnitt S1 geformt. Mittels eines sich an den Pressschritt anschließenden Durchmessererhöhungschritts wird ein Abschnitt mit erhöhtem Durchmesser S2 geformt, und sobald die Durchmessererhöhung gestoppt wird, wird die Bildung des geraden Stababschnitts S3 gestartet. Damit das Vorhandensein oder Fehlen der Anwendung eines Magnetfeldes und die Qualität des Silizium-Einkristalls S (des Produkts), wie z.B. die Sauerstoffkonzentration, das wünschenswerte Niveau erreichen kann, werden zu diesem Zeitpunkt die Stärke des angewandten Magnetfelds, die Drehgeschwindigkeit des Hochziehschafts 25 und die Drehgeschwindigkeit des Tiegels 14 jeweils eingestellt und angepasst. In dieser Ausführung ist der Halsabschnitt S1 unter der Bedingung hergestellt, dass das Magnetfeld bei 0,4 Tesla angewendet wird, die Drehzahl der Hochziehschaft 25 einen Wert von 8 U/min hat und die Drehzahl des Tiegels 14 einen Wert von 0,1 U/min; nachfolgend wird die elektrische Leistung des Heizkörpers 21 und die Hebegeschwindigkeit der Hochziehschaft 25 geändert, um den Abschnitt mit gesteigertem Durchmesser S2 mit einer nach oben gerichteten, Kegelform zu bilden. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Durchmesser des Abschnitts mit gesteigertem Durchmesser S2 einen vorgegebenen Durchmesser (385 mm) erreicht, die elektrische Leistung des Heizkörpers 21 und die Hebegeschwindigkeit der Hochziehschaft 25 weiter geändert, wonach der Prozess zum geraden Stababschnitt S3 geht, und die elektrische Leistung des Heizkörpers 21 und die Hebegeschwindigkeit der Hochziehschaft 25 werden entsprechend justiert, um einen geraden Stababschnitt S3 zu bilden.
Während des Hochziehens des geraden Stababschnitts S3, wenn das Gewicht des Kristalls S, das nach Berechnung aufgrund der Messung des Durchmessers und einem Positionsdetektor (nicht dargestellt) bewertet wird, oder die Länge des geraden Stababschnitts, umgerechnet nach Gewicht, ein vorher eingestelltes Gewicht bzw. eine vorher eingestellte gerade Stablänge erreicht, wird die elektrische Leistung des Heizkörpers 21 justiert. Hierdurch wird allmählich ein Abschnitt mit verringertem Durchmesser in einer nach unten weisenden Kegelform geformt, und an der Spitze des nach unten weisenden Kegels wird die Züchtung des Silizium-Einkristalls S schließlich beendet.
Auf diese Weise wird, wenn der Quarztiegel 16 für einen Silizium-Einkristall S mit einem geraden Stababschnitt S3 einen Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 450 mm bilden kann, ein Tiegel, in dem der Außendurchmesser a des Umfassungswand-Abschnitts 18 eine Länge von 914 mm (36 Zoll) hat und die Tiefe b entlang der Mittellinie des Quarztiegels 16 einen Wert von 80% des Außendurchmessers a hat, verwendet. Dadurch ist es möglich, einen günstigen Winkel für Bildgebung während der Messung des Durchmessers des Silizium-Einkristalls S mit der CCD-Kamera 30 sicherzustellen. Außerdem kann ein Kühlungsmuster für den hochgezogenen Silizium-Einkristall S mit der Fähigkeit zur Bildung eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 4 50 mm erzielt werden, das im Wesentlichen gleich dem ist, das beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls S mit der Fähigkeit zur Bildung eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm erhalten wird, und ein qualitativ hochwertiger Silizium-Einkristall kann erhalten werden, bei dem die Größe und Dichte der Defekte in einem Silizium-Einkristall kontrolliert werden.
Die Mittellinie zum Hochziehen des Silizium-Einkristalls S überschneidet sich im Wesentlichen mit der des Quarztiegels 16. Deshalb gilt, dass wenn der Außendurchmessers a des Umfassungswand-Abschnitts 18 einen Wert von 914,4 mm (36 Zoll) hat, um den Silizium-Einkristall S ein zylindrischer Raum mit einer Breite von gleich oder größer 200 mm in radialer Richtung zum Quarztiegel 16 gebildet wird. Erhalten des zylindrischen Raums dieser Größe ermöglicht die Installation der Abschirmung 50 für die Strahlungswärme zum Silizium-Einkristall S, und zur Sicherung eines Neigungswinkels von gleich oder größer als 20 Grad (21,5 Grad) relativ zur Hochzieh-Mittellinie, d.h. ein günstiger Abbildungswinkel für den Silizium-Einkristall S durch den CCD-Kamera 30. Als Ergebnis dessen ist das Bedenken, dass der Silizium-Einkristall S nicht zur Messung des Durchmessers des Silizium-Einkristalls S mit einer Kamera abgebildet werden kann, behoben.
Des weiteren wird die Tiefe b entlang der der Mittellinie des Quarztiegels 16 flach gehalten (80% des Außendurchmessers a des Umfassungswand-Abschnitts 18). Dadurch wird der Kühleffekt auf dem angehobenen Teil des Silizium-Einkristalls S unmittelbar nach dem Hochziehen in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche 26a der Schmelze 26 gesteigert. Als Ergebnis dessen kann ein Kühlungsmuster für den hochgezogenen Silizium-Einkristall S mit der Fähigkeit zur Bildung eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 450 mm erzielt werden, das im Wesentlichen gleich dem ist, das beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit zur Bildung eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm erhalten wird. Im Nachfolgenden wird dies in Bezug auf die Kurve in erläutert. Die Kurve in zeigt die Ergebnisse des Kühlungsmusters, vorläufig aus der Simulation erhalten, für einen Silizium-Einkristall, wenn der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts 914mm (36 Zoll) und die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels 50% bis 90% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts beträgt. Zum Vergleich mit dem Kühlungsmuster eines hochgezogenen Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit zum Hochziehen eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm wurde ein Silizium-Einkristalls mit der Fähigkeit zur Bildung eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 450 mm hochgezogen, unter der Bedingung dass die Kühlungsmuster beider im Wesentlichen gleich waren. Als Ergebnis dessen wurde ein qualitativ hochwertige Silizium-Einkristall erhalten, in dem die Größe und Dichte der Defekte im Silizium-Einkristall auf ein wünschenswertes Niveau verbessert wurden.
[Industrielle Anwendungsmöglichkeit]
Die vorliegende Erfindung ist für eine Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung und einen Quarztiegel mit der Fähigkeit zum Hochziehen nach dem CZ-Verfahren eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 450 mm nützlich, der ein Substrat für Prozessoren wie z.B. ein MPU, Speichergeräte wie z.B. DRAM und Flash-Speicher und Leistungsgeräte wie z.B. ein IGBT bildet.

Claims

Silizium-Einkristall-Züchtungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass Silizium-Material für die Kristallisation in einem Quarztiegel in einer Kammer eingefüllt und geschmolzen wird, und ein Impfkristall in die Schmelze gebracht und unter Drehung hochgezogen wird, wodurch ein Silizium-Einkristall an der unteren Seite des Impfkristalls nach dem Czochralski-Verfahren gezüchtet wird, wobei: - der Silizium-Einkristall einen geraden Körper-Abschnitt enthält, mit der Fähigkeit, einen Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 450 mm zu erzielen; - oberhalb der Kammer eine optische Kamera für die Abbildung des Silizium-Einkristalls in der Nähe der Oberfläche der Schmelze derart angeordnet ist, dass sie relativ zu der Zieh-Mittellinie des Silizium-Einkristalls um einen Winkel gleich oder größer 20° geneigt ist; - eine den Raum des Quarztiegels, der beim Hochziehvorgang angehoben wird, abdeckende Abschirmung in dem den Silizium-Einkristall umgebenden Raum angeordnet ist; - der Quarztiegel einen Umfassungswand-Abschnitt einschließt, dessen Außendurchmesser über die gesamte Länge hinweg konstant ist, und einem Bodenabschnitt, der den Öffnungsabschnitt unter dem Umfassungswand-Abschnitt blockiert; - der Außendurchmesser des Umfassungswand-Abschnitts gleich oder größer als 915 mm (36 Zoll) und kleiner als oder gleich 1.016 mm (40 Zoll) ist; und - die Tiefe entlang der Mittellinie des Quarztiegels 70 bis 80% des Außendurchmessers des Umfassungswand-Abschnitts ist.