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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, wobei mit der Vorrichtung und dem Verfahren eine Kristallkühlung durchgeführt wird, wenn ein Einkristall aus einer Rohstoffschmelze in einem Tiegel mittels des Czochralski-Verfahrens gezogen wird, indem ein wärmeabschirmendes Element direkt oberhalb der Rohstoffschmelzoberfläche vorgesehen und ein Kühlzylinder verwendet wird.
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STAND DER TECHNIK
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Als Verfahren zum Erzeugen eines Silizium-Einkristalls, der zur Herstellung eines Halbleiterbauelements verwendet wird, wird meist das Czochralski-Verfahren (auch als das CZ-Verfahren bezeichnet) ausgeführt, mit dem ein Silizium-Einkristall wachsen gelassen und aus einer Rohstoffschmelze in einem Quarztiegel gezogen wird. Beim CZ-Verfahren wird ein Silizium-Einkristall mit einem gewünschten Durchmesser wachsen gelassen, indem ein Impfkristall in die Rohstoffschmelze (Siliziumschmelze) in einem Quarztiegel unter einer Edelgasatmosphäre getaucht wird und der Impfkristall gezogen wird, während sich der Quarztiegel und der Impfkristall drehen.
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In den letzten Jahren wird, da die Halbleiterbauelemente stärker integriert werden und die Halbleiterbauelemente demgemäß feiner werden, ein Züchtungsdefekt (auch als Einwachsdefekt bezeichnet) in einem Siliziumwafer zu einem Problem. Der Züchtungsdefekt wird bei der Verschlechterung der Eigenschaften des Halbleiterelements zu einem Faktor, und mit zunehmend feiner werdendem Bauteil wird die Wirkung des Züchtungsdefekts weiter verstärkt. Als solcher Züchtungsdefekt sind zum Beispiel ein oktaedrischer porenförmiger Defekt, bei dem es sich um eine Ansammlung von Leerstellen in einem mittels des CZ-Verfahrens hergestellten Silizium-Einkristall handelt (Nichtpatentliteratur 1), eine Versetzungsanhäufung, die als Ansammlung von interstitiellem Silizium ausgebildet ist (Nichtpatentliteratur 2) und dergleichen bekannt.
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Es hat sich gezeigt, dass die Einführungsmenge dieser Züchtungsdefekte durch den Temperaturgradienten eines Kristalls in einem Grenzflächenbereich zwischen einer festen Phase und einer flüssigen Phase eines Silizium-Einkristalls und der Züchtungsgeschwindigkeit des Silizium-Einkristalls bestimmt wird (Nichtpatentliteratur 3). Im Hinblick auf ein Verfahren zum Herstellen eines Silizium-Einkristalls mit geringen Defekten unter Anwendung dieser Tatsache wurden zum Beispiel die Verlangsamung der Züchtungsgeschwindigkeit eines Silizium-Einkristalls (Patentliteratur 1) und das Ziehen eines Silizium-Einkristalls mit einer Geschwindigkeit, die die maximale Ziehgeschwindigkeit nicht überschreitet, die in etwa proportional zum Temperaturgradienten in einem Grenzflächenbereich eines Silizium-Einkristalls ist (Patentliteratur 2), offenbart.
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Weiterhin ist über ein verbessertes CZ-Verfahren berichtet worden, das sich zum Beispiel auf den Temperaturgradienten (G) und die Züchtungsgeschwindigkeit (V) während des Wachsenlassens eines Kristalls konzentriert (Nichtpatentliteratur 4), und es ist notwendig, einen Kristall schnell zu kühlen, um den Kristalltemperaturgradienten zu erhöhen und um so einen Silizium-Einkristall von hoher Qualität mit einem defektfreien Bereich bei einer hohen Züchtungsgeschwindigkeit zu erhalten.
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Darüber hinaus wird eine Einkristallherstellungsvorrichtung offenbart (Patentliteratur 3), die mit einem Kühlzylinder und einem Kühlförderungselement ausgestattet ist, das sich vom Kühlzylinder nach unten erstreckt und eine zylindrische Form oder eine Form aufweist, deren Durchmesser nach unten reduziert ist, wobei die Einkristallherstellungsvorrichtung ein wärmeabschirmendes Element im Kühlförderungselement hat, das sich vom Kühlzylinder aus erstreckt. Da allerdings die Wärme der Seite zugeführt wird, an der ein Kristall von einem äußeren Hochtemperaturbereich über einen Abschnitt angeordnet ist, in dem das wärmeabschirmende Element nicht vorgesehen ist, ist die Kühlkapazität zum Kühlen eines zu züchtenden Einkristalls unzureichend.
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Außerdem wird eine Einkristallherstellungsvorrichtung offenbart (Patentliteratur 4), mit der ein Zwillingskristall oder eine Versetzung unterdrückt werden kann, die durch Festphasen-SiO hervorgerufen wird, das als Ergebnis einer SiO-Komponente in der Gasphase unter Kühlung und Verfestigung um den Außenperimeter eines Kühlzylinders bei Verwendung des Kühlzylinders erzeugt wird, indem ein Innenumfang des Kühlzylinders als Strahlungswärmereflexionsverhinderungsoberfläche und ein der Schmelze gegenüberliegender Abschnitt als Strahlungswärmereflexionsoberfläche verwendet wird und indem ein isolierendes Element auf einem Außenumfang vorgesehen wird.
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Da allerdings eine Isolierung nur dadurch vorgesehen ist, dass das isolierende Element derart auf dem Außenumfang des Kühlzylinders angeordnet ist, dass das isolierende Element mit dem Außenumfang des Kühlzylinders in engen Kontakt gebracht wird, hängt die Zwangskühlungskapazität vom Innenumfang des Kühlzylinders ab. Um eine weitere Verbesserung der Kühlkapazität zu erzielen, gibt es nur die folgende Option: Anordnen des Kühlzylinders in der Umgebung einer Fest-Flüssig-Grenzfläche mit höherer Temperatur oder Verbessern der Oberflächenemissivität, um eine Wärmeabsorption zu fördern. Allerdings bewirkt ersteres die Erzeugung einer Verfestigung auf der Schmelzoberfläche, wobei die Erzeugung der Verfestigung dadurch bewirkt wird, dass auch die Schmelzoberfläche gekühlt wird, sowie die Erzeugung einer Versetzung aufgrund einer steigenden Zahl von Ereignissen einer Adhäsion von Fremdstoffen, wobei die Erhöhung durch ein Quarztiegelstück bewirkt wird, das vom Quarztiegel stammt, der die Rohstoffschmelze hält, und für letzteren ist es schwierig, zu einem weiteren schnellen Kühlen beizutragen, da die Obergrenze der Oberflächenemissivität 1 ist.
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Darüber hinaus wird eine Halbleiter-Einkristallherstellungsvorrichtung offenbart (Patentliteratur 5), bei der zumindest ein Teil des Außenumfangs eines Kühlzylinders mit einer wärmereflektierenden Schicht bedeckt ist. Wie es allerdings bei der zuvor beschriebenen Patentliteratur 4 der Fall ist, gibt es bei dieser Vorrichtung Probleme, die den zuvor erwähnten Problemen ähnlich sind, da die Zwangskühlungskapazität vom Innenumfang des Kühlzylinders abhängt.
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ENTGEGENHALTUNGSLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H6-56588
- Patentliteratur 2: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H7-257991
- Patentliteratur 3: WO01/057293
- Patentliteratur 4: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Koukoku) Nr. H7-33307
- Patentliteratur 5: WO02/103092
- Nichtpatentliteratur 1: Analysis of side-wall structure of grown-in twin-type octahedral defects in Czochralski silicon, Jpn. J. Appl. Phys., Bd. 37 (1998), Seite 1667–1670
- Nichtpatentliteratur 2: Evaluation of microdefects in as-grown silicon crystals, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Bd. 262 (1992), Seite 51–56
- Nichtpatentliteratur 3: The mechanism of swirl defects formation in silicon, Journal of Crystal growth, 1982, Seite 625–643
- Nichtpatentliteratur 4: Journal of the Japanese Association for Crystal Growth, Bd. 25, Nr. 5, 1998
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf diese Probleme und ihre Aufgabe ist es, eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls zu Verfügung zu stellen, wobei die Vorrichtung und das Verfahren die Produktivität und die Ausbeute der Einkristallproduktion verbessern und den Stromverbrauch reduzieren können, indem die Kühlungskapazität eines Kühlzylinders ohne Erzeugung einer Verfestigung auf der Schmelzoberfläche und ohne Erzeugung einer Versetzung verbessert werden und indem die Ziehgeschwindigkeit während der Herstellung eines defektfreien Einkristalls erhöht wird.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Einkristallherstellungsvorrichtung vor, umfassend: einen Tiegel, der eine Rohstoffschmelze enthält; eine Heizeinrichtung, die die Rohstoffschmelze erwärmt; einen Kühlzylinder, der durch ein Kühlmedium zwangsgekühlt wird; und eine Kühlkammer, die den Tiegel, die Heizeinrichtung und den Kühlzylinder beherbergt, wobei ein wärmeabschirmendes Element in der Nähe einer Grenzfläche zwischen der Rohstoffschmelze und einem zu ziehenden Einkristall derart angeordnet ist, dass es den zu ziehenden Einkristall umgibt, der Kühlzylinder derart oberhalb des wärmeabschirmenden Elements angeordnet ist, dass er den zu ziehen Einkristall umgibt, und ein Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einem zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und einem Umfang des Kühlzylinders vorgesehenen Spalt derart angeordnet ist, dass er den Kühlzylinder umgibt.
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Wie zuvor beschrieben, werden bei der Einkristallherstellungsvorrichtung der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einem Spalt angeordnet, der zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und dem Umfang des Kühlzylinders vorgesehen ist, da der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator die Wärme abhält, die vom Umfang her auf den Spalt und den Kühlzylinder übertragen wird, der durch den Spalt gebildete Raum vom Außenperimeter gekühlt wird und das Bodenende des Kühlzylinders und dessen Temperatur verringert. Dadurch wird es möglich, dass nicht nur der Innenperimeter des Kühlzylinders sondern auch der Raum, der durch den Spalt gebildet wird, dessen Temperatur reduziert wurde, zum Kristallkühlen eines zu züchtenden Einkristalls beitragen.
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Darüber hinaus ist dadurch die Erhöhung einer Kristallkühlung möglich und, da es nicht notwendig ist, den Kühlzylinder nahe an einen Hochtemperaturabschnitt in die Nähe der Schmelzoberfläche zu bringen, ist es möglich, die an einer Grenzfläche zwischen der Rohstoffschmelze und einem zu züchtenden Einkristall auftretende Verfestigung und die Erzeugung einer Versetzung aufgrund einer steigenden Zahl von Ereignissen einer Adhäsion von Fremdstoffen, die von einem Quarztiegelstück stammen, zu unterdrücken. Weiterhin wird es dadurch möglich, die Ziehgeschwindigkeit eines Kristalls zu erhöhen und so die Produktivität und die Ausbeute der Einkristallproduktion zu verbessern.
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Da außerdem die Beanspruchung des Kühlzylinders während der Kristallkühlung als Ergebnis des zur Kristallkühlung beitragenden Spalts verringert wird, ist es möglich, den Stromverbrauch der Herstellungsvorrichtung zu reduzieren und die Kosten zu senken.
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Darüber hinaus ist es dabei möglich, dass der Spalt eine Breite von 15 mm oder mehr aufweist.
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Wenn der Spalt durch den Außenperimeter des Kühlzylinders gekühlt wird und die Temperatur des Spalts verringert ist, ist es bei einem Spalt mit einer solchen Breite möglich, eine Kühlleistung zu erzielen, die für einen zu züchtenden Einkristall effektiv ist.
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Weiterhin ist es dabei möglich, dass der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator eine Dicke von 20 mm oder mehr aufweist, wobei ein unteres Ende in vertikaler Richtung sich in einer Position befindet, die gleich dem Niveau eines unteren Endes des wärmeabschirmenden Elements ist, und ein oberes Ende in einem Bereich von einer Position von 50 mm über dem unteren Ende des Kühlzylinders zu einer oberen Innenwand des Kühlkammer angeordnet ist.
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Mit einem solchen Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator ist es möglich, einen Spalt zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und dem Kühlzylinder zuverlässig vorzusehen und die Effektivität der wärmeisolierenden Leistung des Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators zu erhöhen. Dadurch wird es möglich, einen Einkristall wirksamer zu kühlen, der durch den Spalt wachsen gelassen wird, dessen Temperatur reduziert wurde.
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Darüber hinaus ist es dabei möglich, dass das wärmeabschirmende Element zylindrisch ist, ein wärmeisolierendes Material hat und derart ausgebildet ist, dass sein Innendurchmesser nach oben hin zunimmt.
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Mit einem solchen wärmeabschirmenden Element ist es möglich, die Kristallkühlung durch den Spalt, dessen Temperatur verringert wurde, weiter zu erhöhen, während die Strahlungswärme, die durch die Rohstoffschmelze und die Heizeinrichtung auf den zu züchtenden Einkristall übertragen wurde, unterdrückt wird.
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Außerdem ist es dabei möglich, dass die obere Innenwand der Kühlkammer mit einem Oberwandwärmeisolationsmaterial bedeckt wird.
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Dadurch ist es möglich, die Strahlungswärme wirksamer zu unterdrücken, die von dem Hochtemperaturabschnitt, wie beispielsweise der Heizeinrichtung, auf die obere Innenwand der Kühlkammer und den Kühlzylinder übertragen wird. Dadurch wird die Leistung der Heizeinrichtung reduziert, wodurch es möglich ist, die Kristallkühlung eines zu züchtenden Einkristalls zu verstärken und gleichzeitig eine Stromeinsparung zu erzielen.
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Weiterhin ist es dabei möglich, dass ein Graphitmaterial derart angeordnet wird, dass es mit dem Innenumfang oder dem Außenumfang des Kühlzylinders oder mit beiden in engen Kontakt gebracht wird.
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Da die Wärmeabsorptionsleistung des Kühlzylinders durch das Graphitmaterial verstärkt wird, ist es mit einem solchen Kühlzylinder möglich, die Kühlkapazität weiter zu verbessern, die durch den Kühlzylinder und den Spalt, dessen Temperatur reduziert wurde, erzielt wird.
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Darüber hinaus ist es dabei möglich, dass der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator eine Oberfläche aufweist, die mit einem Graphitmaterial bedeckt ist.
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Mit einem solchen Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator ist es möglich, eine Verunreinigung der Rohstoffschmelze, die durch eine Partikelerzeugung vom wärmeisolierenden Material bewirkt wird, und die Erzeugung einer Versetzung in einem gezüchteten Einkristall zu verhindern.
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Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls vor, wobei mittels des Verfahrens ein Einkristall hergestellt wird, indem ein Einkristall aus einer Rohstoffschmelze mittels des Czochralski-Verfahrens in einer Kammer gezogen wird, während auf die Rohstoffschmelze in einem Tiegel mit einer Heizeinrichtung Wärme übertragen wird, und indem der zu ziehende Einkristall mit einem Kühlzylinder gekühlt wird, wobei ein Einkristall unter Verwendung der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
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Wie zuvor beschrieben, ist es mit dem Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, wobei das Verfahren die Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet, möglich, einen Einkristall herzustellen, während die Ziehgeschwindigkeit des Kristalls auf einfache Weise erhöht wird und gleichzeitig die Verfestigung der Rohstoffschmelze und die Erzeugung einer Versetzung unterdrückt werden.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Da es möglich ist, dass nicht nur der Innenperimeter des Kühlzylinders sondern auch der Spalt, dessen Temperatur durch den Außenperimeter des Kühlzylinders reduziert wurde, zur Kristallkühlung eines zu züchtenden Einkristalls beitragen, ist es, wie zuvor beschrieben, gemäß er vorliegenden Erfindung durch Anordnen eines Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators mit einem Spalt, der zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und dem Umfang des Kühlzylinders vorgesehen ist, möglich, die Ziehgeschwindigkeit eines Kristalls zu erhöhen, während die Erzeugung einer Verfestigung auf der Schmelzoberfläche und die Erzeugung einer Versetzung im gezüchteten Einkristall unterdrückt und die Produktivität und die Ausbeute der Einkristallproduktion verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels für einen Aufbau um einen Kühlzylinder einer Einkristallsherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung herum;
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2 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels, wenn ein oberes Ende eines Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators mit einer oberen Innenwand der Kühlkammer in engen Kontakt gebracht wird und die obere Innenwand der Kühlkammer mit einem Oberwandwärmeisolationsmaterial in der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bedeckt ist;
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3 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels, wenn ein Graphitmaterial derart angeordnet ist, dass es mit dem Außenumfang des Kühlzylinders in der Einkristallsherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in engen Kontakt gebracht wird;
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4 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels, wenn ein wärmeabschirmendes Element aus einem wärmeisolierenden Material gebildet ist und sein Innendurchmesser in der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nach oben hin zunimmt;
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5 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels für eine Einkristallherstellungsvorrichtung, die mit einem vorhandenen Kühlzylinder ausgestattet ist;
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6 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels, wenn ein oberes Ende eines wärmeisolierenden Materials mit einer oberen Innenwand einer Kühlkammer in engen Kontakt gebracht wird und eine Seitenfläche mit dem Kühlzylinder in einer mit einem vorhandenen Kühlzylinder ausgestatteten Einkristallherstellungsvorrichtung in engen Kontakt gebracht wird;
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7 ist eine Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels, wenn ein Spalt zwischen dem Kühlzylinder und einem Träger zum Aufhängen eines wärmeisolierenden Materials in einer mit einem vorhandenen Kühlzylinder ausgestatteten Einkristallherstellungsvorrichtung vorgesehen ist;
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8 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse der Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die gesamte Ebene des Wafers defektfrei wird, wenn davon ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 100% ist;
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9 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse hinsichtlich der Geschwindigkeit des Auftretens einer Verfestigung auf einer Schmelzoberfläche in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen;
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10 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse hinsichtlich des DF-Verhältnisses in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen;
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11 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse hinsichtlich der Leistung einer Heizeinrichtung während des Wachsenlassens eines Silizium-Einkristalls, wenn davon ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 100% ist; und
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12 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse hinsichtlich der Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgezogen wird, wenn davon ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und Vergleichsbeispielen 100% ist.
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BESTE METHODE ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben.
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Wie zuvor beschrieben, ist es notwendig, einen Kristall schnell zu kühlen, um den Kristalltemperaturgradienten zu erhöhen und so einen qualitativ hochwertigen Silizium-Einkristall mit einem defektfreien Bereich bei hoher Züchtungsgeschwindigkeit zu erhalten.
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Demgegenüber wurde früher ein Verfahren zum Ausführen einer Zwangskühlung mittels eines Kühlzylinders offenbart. Da die Zwangskühlungskapazität vom Innenumfang des Kühlzylinders abhängt, ist es zum Erzielen einer weiteren Verbesserung der Kühlkapazität notwendig, den Kühlzylinder zum Beispiel in der Nähe einer Fest-Flüssig-Grenzfläche mit höherer Temperatur anzuordnen. Allerdings bewirkt dies auf einer Schmelzoberfläche die Erzeugung einer Verfestigung, wobei die Erzeugung der Verfestigung dadurch bewirkt wird, dass die Rohstoffschmelze zusammen mit einem Einkristall gekühlt wird, sowie die Erzeugung einer Versetzung aufgrund einer steigenden Zahl von Ereignissen einer Adhäsion von Fremdstoffen, die von einem Quarztiegel stammen, der die Rohstoffschmelze hält.
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Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung mittels einer intensiven Untersuchung festgestellt, dass es durch Bilden eines Innenraums, der von der Außenseite wärmeisoliert ist, indem ein Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einem Spalt angeordnet wird, der um den Außenperimeter eines Kühlzylinders vorgesehen ist, möglich ist, einen gekühlten Innenraum zu erhalten, der durch den Außenperimeter und ein Bodenende des Kühlzylinders gekühlt wird, und der gekühlte Innenraum zur Kristallkühlung mit dem Innenperimeter und dem Bodenende des Kühlzylinders beiträgt, wodurch es möglich wird, die Kristallkühlung zu verstärken, während die Verfestigung der Rohstoffschmelze und die Erzeugung einer Versetzung in einem gezüchteten Einkristall unterdrückt werden.
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Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung eine Einkristallherstellungsvorrichtung ist, die mindestens einen Tiegel, der eine Rohstoffschmelze enthält, eine Heizeinrichtung, die die Rohstoffschmelze erwärmt, einen Kühlzylinder, die von einem Kühlmedium zwangsgekühlt wird, und eine Kühlkammer, die diese aufnimmt, enthält, wobei in der Einkristallherstellungsvorrichtung ein wärmeabschirmendes Element mit einem wärmeisolierenden Material in der Nähe einer Grenzfläche zwischen der Rohstoffschmelze und einem zu ziehenden Einkristall derart angeordnet ist, dass es den zu ziehenden Einkristall umgibt, der Kühlzylinder oberhalb des wärmeabschirmenden Elements derart angeordnet wird, dass er den zu ziehenden Einkristall umgibt, und ein Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einem Spalt, der zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und einem Umfang des Kühlzylinders vorgesehen ist, derart angeordnet ist, dass er den Kühlzylinder umgibt.
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Mit anderen Worten wird in der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung der Kühlzylinder derart angeordnet, dass er einen zu ziehenden Einkristall umgibt, der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einem Spalt, der zwischen dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und dem Umfang des Kühlzylinders vorgesehen ist, derart angeordnet ist, dass er den Kühlzylinder umgibt, und das wärmeabschirmende Element in der Nähe einer Grenzfläche zwischen der Rohstoffschmelze und dem zu ziehenden Einkristall am unteren Ende des Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators derart angeordnet ist, dass es den zu ziehenden Einkristall umgibt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung speziell beschrieben, indem die Herstellung eines Silizium-Einkristalls als Beispiel mit Bezug auf die Zeichnungen aufgegriffen wird, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
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Zuerst wird in 1 eine schematische Darstellung eines Querschnittskonfigurationsbeispiels für einen Aufbau um einen Kühlzylinder der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung herum gezeigt. Eine Einkristallherstellungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung hat einen Aufbau, bei dem eine hohlzylindrische Kammer ausgebildet ist, und die Kammer besteht aus einer Kühlkammer 12a, die einen unteren Zylinder bildet, und einer Ziehkammer 12b, die einen oberen Zylinder bildet, der mit der Kühlkammer 12a gekoppelt und fixiert ist.
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In der Mitte ist ein Tiegel 2 angeordnet, und der Tiegel hat einen doppelten Aufbau und besteht aus einem Quarz-Innenhalter (nachfolgend einfach als „Quarztiegel 2a” bezeichnet) mit der Form eines geschlossenen Zylinders und einem Graphitaußenhalter (nachfolgend einfach als „Graphittiegel 2b” bezeichnet) gebildet, der auch die Form eines geschlossenen Zylinders hat, wobei der Graphitaußenhalter so angepasst ist, dass er das Äußere des Quarztiegels 2a hält.
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Auf der Außenseite des Tiegels 2 mit dem doppelten Aufbau ist eine Heizeinrichtung 3 angeordnet, um das Äußere der Heizeinrichtung 3 ist ein wärmeisolierender Zylinder 9 konzentrisch angeordnet, unter dem wärmeisolierenden Zylinder 9 und am Boden der Vorrichtung ist eine wärmeisolierende Platte 10 angeordnet und über dem wärmeisolierenden Zylinder 9 ist ein wärmeisolierendes Element 11 angeordnet.
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Ein Silizium-Rohstoff von vorbestimmtem Gewicht, der in den Tiegel 2 gegeben wird, wird geschmolzen und die Rohstoffschmelze 4 wird gebildet. Ein Impfkristall 8 wird in die Oberfläche der so gebildeten Rohstoffschmelze 4 getaucht, der Tiegel 2 wird mittels einer Stützwelle 7 gedreht und ein Silizium-Einkristall 5 wird auf einer unteren Endfläche des Impfkristalls 8 durch Ziehen einer Ziehwelle 6 nach oben wachsen gelassen, während sich die Ziehwelle 6 in der Richtung dreht, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die der Tiegel 2 gedreht wird.
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Hier in der Nähe einer Grenzfläche zwischen der Rohstoffschmelze 4 und dem Einkristall 5 wird ein wärmeabschirmendes Element 15 mit einem wärmeisolierenden Material derart angeordnet, dass es den Einkristall 5 umgibt. Dieses wärmeabschirmende Element 15 macht es möglich, Strahlungswärme zu unterdrücken, die auf den Einkristall 5 übertragen wird, der aus der Rohstoffschmelze 4 wachsen gelassen wird. Als Material des wärmeabschirmenden Elements 15 kann zum Beispiel Graphit, Molybdän, Wolfram, Siliziumcarbid, Graphit, dessen Oberfläche mit Siliziumcarbid beschichtet ist, oder dergleichen verwendet werden. Allerdings ist das Material nicht darauf beschränkt.
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Wenn weiterhin das wärmeabschirmende Element zu einer zylindrischen Form ausgebildet wird und als wärmeabschirmendes Element 15' geformt wird, das aus einem wärmeisolierenden Material besteht, wobei der Innendurchmesser des wärmeabschirmenden Elements 15' nach oben hin zunimmt, wie in 4 gezeigt, ist es weiterhin möglich, die Kristallkühlung durch den Spalt, dessen Temperatur reduziert wird, weiter zu verstärken, während die Strahlungswärme unterdrückt wird.
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Darüber hinaus wird der Kühlzylinder 16, der am Umfang des Einkristalls 5 oberhalb des wärmeabschirmenden Elements 15 derart angeordnet ist, dass er den zu ziehenden Einkristall 5 umgibt, auf etwa 10 bis 50°C unter Verwendung von Wasser als Kühlmedium gekühlt, und führt eine Zwangskühlung des Einkristalls 5 hauptsächlich durch Strahlungswärmeübertragung durch. Als Material für den Kühlzylinder 16 kann beispielsweise Eisen, Nickel, Chrom, Kupfer, Titan, Molybdän, Wolfram, eine Legierung, die diese Metalle enthält, oder diese Legierungen, die mit Titan, Molybdän, Wolfram oder Platinmetall überzogen sind, verwendet werden. Allerdings ist das Material nicht darauf beschränkt.
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Darüber hinaus wird in der vorliegenden Erfindung ein Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 oberhalb einer wärmeisolierenden Platte 13 derart angeordnet, dass er den Kühlzylinder 16 mit einem Spalt 17 umgibt, wodurch die Strahlungswärme, die auf den Einkristall 5 von der Heizeinrichtung 3 übertragen wird, abgeschwächt und außerhalb gelassen wird. Als Material für den Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 kann zum Beispiel ein solcher Kohlenstofffaser-Formkörper verwendet werden. Allerdings ist das Material nicht darauf beschränkt.
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Hier wird der Spalt 17 so ausgebildet, dass er vorzugsweise eine Breite von 15 mm oder mehr und besonders bevorzugt eine Breite von 20 mm oder mehr aber 50 mm oder weniger hat.
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Da der durch diesen Spalt 17 gebildete Raum durch den Außenperimeter des Kühlzylinders 16 gekühlt wird und seine Temperatur reduziert wird, ist es möglich, zusätzlich zum Innenperimeter des Kühlzylinders 16 den Raum, der durch den Spalt 17, dessen Temperatur reduziert wurde, gebildet wird, so auszubilden, dass er zur Kristallkühlung beiträgt. Da der Umfang vom Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 umgeben ist, ist es weiterhin möglich, den Wärmestrom vom Umfang in den Spalt 17 zuverlässig zu unterbrechen. Dadurch wird es möglich, die Kristallkühlung weiter zu verstärken.
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Darüber hinaus wird der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 so ausgebildet, dass er vorzugsweise eine Dicke von 20 mm oder mehr und besonders bevorzugt eine Dicke von 25 mm oder mehr aber 100 mm oder weniger hat. Weiterhin ist ein unteres Ende in vertikaler Richtung in einer Position angeordnet, die gleich dem Niveau des Bodenendes des wärmeabschirmenden Elements 15 ist, und ein oberes Ende ist derart ausgebildet, dass es in einem Bereich von einer Position von vorzugsweise 50 mm und mehr, vorzugsweise 150 mm über dem unteren Ende des Kühlzylinders 16 zu einer oberen Innenwand der Kühlkammer 12a angeordnet ist. Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, wie in 2 gezeigt ist, dass der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 derart ausgebildet ist, dass der kleinstmögliche Spalt zwischen dem oberen Ende und der oberen Innenwand der Kühlkammer 12a gebildet wird.
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Dadurch wird es möglich, die wärmeisolierende Wirkung des Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators 14 zu verbessern und dessen Kristallkühlleistung wirksamer zu machen, wenn die Temperatur des Spalts 17 reduziert wird.
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Weiterhin ist es durch ein Bedecken der oberen Innenwand der Kühlkammer 12a mit einem Oberwandwärmeisolationsmaterial 18, wie in 2 gezeigt ist, möglich, die Strahlungswärme, die von einem Hochtemperaturabschnitt, wie beispielsweise der Heizeinrichtung 3, auf die obere Innenwand der Kühlkammer 12a übertragen wird, und die Strahlungswärme, die den Spalt 17 durch die Seitenwand des Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators 14 vom Hochtemperaturabschnitt, wie beispielsweise der Heizeinrichtung 3, erreicht, zu unterbrechen, und es wird dadurch möglich, die Strahlungswärme zu unterdrücken, die auf den Einkristall 5 wirksamer übertragen wird, und gleichzeitig durch eine Reduzierung der Heizeinrichtungsleistung Energie einzusparen.
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Darüber hinaus ist es, wie in 3 gezeigt, möglich, ein Graphitmaterial 19 derart anzuordnen, dass es mit dem Außenumfang des Kühlzylinders 16, der einer Zwangskühlung unterworfen wird, in engen Kontakt gebracht wird. Durch Anordnen des Graphitmaterials 19, bei dem es sich um einen hochthermischen Leiter handelt, derart, dass es auf diese Weise mit dem Außenumfang des Kühlzylinders 16 in engen Kontakt gebracht wird, wird das Kühlen des Spalts 17 weiter gefördert, wodurch es möglich wird, die Kristallkühlung zu verstärken. Dabei kann das Graphitmaterial so angeordnet sein, dass es nicht nur mit dem Außenumfang des Kühlzylinders sondern auch mit dem Innenumfang des Kühlzylinders oder sowohl dem Außen- als auch Innenumfang des Kühlzylinders in engen Kontakt gebracht wird.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls der vorliegenden Erfindung wird ein Einkristall auf die folgende Weise unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung hergestellt.
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Zuerst wird der Impfkristall 8 in die Rohstoffschmelze 4 getaucht, die vom Tiegel 2 gehalten wird. Dann wird der Impfkristall 8 gezogen, während er durch die Ziehwelle 6 gedreht wird. Dabei wird eine Erwärmung durch die Heizeinrichtung 3 durchgeführt, und der Tiegel 2 wird durch die Stützwelle 7 in einer Richtung gedreht, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der der Impfkristall 8 gedreht wird. Dann wird der gezogene Einkristall 5 schnell durch den Kühlzylinder 16 gekühlt, wodurch der Einkristall 5 erzeugt wird.
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Da der Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator 14 am Umfang des Kühlzylinders 16 mit dem dazwischen vorgesehenen Spalt 17 angeordnet ist, ist es dabei möglich, die Strahlungswärme zuverlässig zu unterbrechen, die vom Hochtemperaturabschnitt, wie beispielsweise der Heizeinrichtung 3, auf den Spalt 17 übertragen wird. Da der durch den Spalt 17 gebildete Raum durch den Außenperimeter und das Bodenende des Kühlzylinders 16 gekühlt wird und dessen Temperatur verringert wird, ist es im Ergebnis möglich zu bewirken, dass der Raum, dessen Temperatur verringert wurde, zur Kristallkühlung beiträgt und die Kristallkühlung verstärkt wird.
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Außerdem wird es dadurch möglich, die Verfestigung, die auf der Schmelzoberfläche erzeugt wird, und die Erzeugung einer Versetzung zu unterdrücken. Weiterhin wird es dadurch möglich, die Ziehgeschwindigkeit des Kristalls zu erhöhen und die Produktivität und die Ausbeute der Einkristallherstellung zu verbessern.
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BEISPIELE
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung spezieller anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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(Beispiel 1)
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Bei der in 1 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurde ein Spalt von 60 mm zwischen einem Kühlzylinder und einem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator mit einer Dicke von 30 mm vorgesehen, wurde das untere Ende eines Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators in einer Position angeordnet, die dem Bodenende eines wärmeabschirmenden Elements entsprach, und war das obere Ende 150 mm über dem unteren Ende des Kühlzylinders angeordnet. Durch die Verwendung einer solchen Herstellungsvorrichtung wurde ein Quarztiegel mit einem Innendurchmesser von 800 mm mit 200 kg Siliziumrohstoff gefüllt, wurde eine Rohstoffschmelze gebildet, wurde dann ein Silizium-Einkristall mit einem Durchmesser von 300 mm gezogen und wachsen gelassen und wurden die Silizium-Einkristall-Züchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, bei der eine Verfestigung auf der Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis (die Wahrscheinlichkeit, dass ein Einkristall mit keiner Versetzung über die Länge des Kristalls erhalten wird), die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, bestimmt. Im Übrigen wurde die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, auf der Grundlage der Menge und des Betrags des Temperaturanstiegs von Wasser, das zum Kühlen verwendet wurde, bestimmt, und es war durch Teilen eines Kühlwasserkanals in mehrere Kanäle und Anordnen dieser Kanäle möglich, den gesamten Betrag der abgeleiteten Wärme und die Wärmemenge, die vom Außenperimeter entfernt wurde, separat zu messen.
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Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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(Beispiel 2)
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In der in 2 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurden die Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auf der Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis, die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 bestimmt, mit der Ausnahme, dass das obere Ende des Kühlzylinder-Umfangswärmeisolators mit der oberen Innenwand der Kühlkammer in engen Kontakt gebracht wurde und die obere Innenwand der Kühlkammer mit dem Oberwandwärmeisolationsmaterial bedeckt wurde.
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Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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(Beispiel 3)
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In der in 3 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurden die Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auf der Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis, die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, auf dieselbe Weise wie im Beispiel 2 bestimmt, mit der Ausnahme, dass das wärmeabschirmende Element, das aus einem wärmeisolierenden Material gebildet wurde, derart gebildet wurde, dass dessen Innendurchmesser nach oben hin zunimmt, wie in 4 gezeigt, und das Graphitmaterial wurde auf eine solche Wiese angeordnet, dass es in engen Kontakt mit dem Außenumfang des Kühlzylinders gebracht wurde. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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In einer in 5 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurden ein Kühlzylinder 21 und ein wärmeisolierendes Material 22 mit einer Dicke von 30 mm vorgesehen, wobei das wärmeisolierende Material 22 einen zu züchtenden Einkristall umgab, und zwischen dem Kühlzylinder 21 und einem Träger 23 zum Aufhängen des wärmeisolierenden Materials 22 wurde kein Spalt vorgesehen. Das untere Ende des wärmeisolierenden Materials 22 wurde in einer Position angeordnet, die dem Bodenende eines wärmeabschirmenden Elements 24 entsprach, und das obere Ende war 150 mm unter dem Bodenende des Kühlzylinders 21 angeordnet. Durch die Verwendung einer solchen Herstellungsvorrichtung wurde ein Quarztiegel mit einem Innendurchmesser von 800 mm mit 200 kg Siliziumrohstoff gefüllt, wurde die Rohstoffschmelze gebildet, wurde dann ein Silizium-Einkristall mit einem Durchmesser von 300 mm gezogen und wachsen gelassen, und wurden die Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auf die Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis, die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, bestimmt. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 2)
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In einer in 6 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurden die Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auf der Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis, die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, unter denselben Bedingungen wie im Vergleichsbeispiel 1 bestimmt, mit der Ausnahme, dass das obere Ende eines wärmeisolierenden Materials 22 mit einer oberen Innenwand einer Kühlkammer 25 in engen Kontakt gebracht wurde und die Seitenfläche mit einem Kühlzylinder 21 in engen Kontakt gebracht wurde. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 3)
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In einer in 7 gezeigten Einkristallherstellungsvorrichtung wurde die Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wurde, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auf der Schmelzoberfläche auftrat, das DF-Verhältnis, die Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Siliziumeinkristalls und die Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wurde, unter denselben Bestimmungen wie im Vergleichsbeispiel 1 bestimmt, mit der Ausnahme, dass ein Spalt mit einer Breite von 60 mm zwischen dem Kühlzylinder 21 und einem Träger 23 zum Aufhängen eines wärmeisolierenden Materials 22 vorgesehen wurde. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in den 8 bis 12 gezeigt.
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8 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse der Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit, bei der die ganze Ebene des Wafers defektfrei wird, wenn davon ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 100% ist. In 8 ist gezeigt, dass in den Beispielen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1 die defektfreien Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeiten um 10 bis 25% erhöht sind. Das liegt daran, dass durch das Vorsehen einer Isolierung durch Vorsehen eines Spalts zwischen dem Außenperimeter des Kühlzylinders und dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator der Raum, der durch den Spalt ausgebildet wird, gekühlt wird und dessen Temperatur verringert wird, was zur Kristallkühlung beiträgt und es möglich macht, die Kristallkühlung zu verstärken.
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Andererseits können im Vergleichsbeispiel 2, in dem der Außenperimeter des Kühlzylinders und das wärmeisolierende Material in engen Kontakt miteinander gebracht werden und kein Spalt dazwischen vorgesehen ist, und im Vergleichsbeispiel 3, in dem selbst bei Vorsehen eines Spalts die Isolierung durch das wärmeisolierende Material nicht angemessen vorgesehen ist, weil das obere Ende des wärmeisolierenden Materials unterhalb des Bodenendes des Kühlzylinders angeordnet ist, die defektfreie Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit nur schwer erhöht werden.
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In 9 ist gezeigt, dass, da es nicht notwendig ist, den Kühlzylinder in die Nähe des Hochtemperaturabschnitts nahe der Schmelzgrenzfläche zu bringen, in den Beispielen der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auftritt, trotz einer Zunahme der defektfreien Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit durch die zuvor beschriebene Verstärkung des Kühlens nicht verschlechtert wird, falls überhaupt, die Geschwindigkeit, mit der die Verfestigung auftritt, verringert wird.
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In 10 kann in den Beispielen der vorliegenden Erfindung die defektfreie Silizium-Einkristallzüchtungsgeschwindigkeit erhöht werden, und das DF-Verhältnis wird auch im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen etwas erhöht.
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11 ist eine Darstellung eines Schaubilds im Hinblick auf die Ergebnisse bezüglich der Leistung der Heizeinrichtung während des Wachsenlassens des Silizium-Einkristalls, wenn davon ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 100% ist. Gemäß 11 wird im Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, da der Spalt zwischen dem Kühlzylinder und dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator vom äußeren Hochtemperaturabschnitt wärmeisoliert wird, gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 eine Energieersparnis von 12% erzielt. Darüber hinaus wird im Beispiel 2 und im Beispiel 3, da der wärmeisolierende Aufbau übernommen wird, bei dem das obere Ende des wärmeisolierenden Materials des Außenperimeters des Kühlzylinders mit der oberen Innenwand der Kühlkammer in engen Kontakt gebracht wird und das wärmeisolierende Material der Kühlkammer verwendet wird, gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 eine Energieersparnis von 25 bis 31 erzielt.
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12 ist eine Darstellung eines Schaubilds in Bezug auf die Ergebnisse der Wärmemenge, die vom Kühlzylinder abgeleitet wird, wenn von ausgegangen wird, dass das Vergleichsbeispiel 1 in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen 100% ist. In 12 gibt es in den Beispielen der vorliegenden Erfindung einen geringen Unterschied zwischen den Mengen an abgeleiteter Wärme ungeachtet der Tatsache, dass die Leistung der Heizeinrichtung im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen verringert ist, wie zuvor beschrieben. Dies liegt daran, dass der Raum, der auch durch den Außenperimeter des Kühlzylinders gekühlt wird, durch das Vorhandensein des Spalts, wie zuvor beschrieben, wirksam zur Kristallkühlung beiträgt.
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Wie zuvor beschrieben wird gemäß der Einkristallherstellungsvorrichtung und dem Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls der vorliegenden Erfindung in einem Einkristallziehverfahren durch Vorsehen einer Isolierung von einem äußeren Hochtemperaturabschnitt unter Vorsehen eines Spalts zwischen dem äußeren Perimeter des Kühlzylinders und dem Kühlzylinder-Umfangswärmeisolator und durch Kühlen des Spalts hauptsächlich mit dem Außenperimeter des Kühlzylinders die Temperatur des Spalts gesenkt, wodurch es möglich ist, die Kristallkühlung zu erhöhen.
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Da es möglich ist, die Kristallzüchtungsgeschwindigkeit zu erhöhen und die Produktivität der defektfreien Kristallproduktion zu verbessern, während eine hohe Ausbeute beibehalten wird, wodurch es möglich wird, einen Silizium-Einkristall mit hoher Produktivität zu erhalten, während eine Energieeinsparung vorgesehen wird, können im Ergebnis die Vorrichtung und das Verfahren im Herstellungsbereich eines Silizium-Einkristalls für ein Halbleiterbauelement und eines Silizium-Einkristalls für eine Solarbatterie weithin verwendet werden.
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Es wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Die obige Ausführungsform ist nur ein Beispiel, und alles, was weitgehend denselben Aufbau wie das technische Konzept hat, das in den Ansprüche der vorliegenden Erfindung angegeben ist, und was ähnliche Funktionsweisen und Vorteile bietet, fällt unter den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
