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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung zum Ziehen eines Silizium-Einkristalls aus einer Siliziumschmelze auf der Basis des Czochralski-Verfahrens (CZ-Verfahren).
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise wird ein Silizium-Einkristall hauptsächlich durch das CZ-Verfahren hergestellt. Bei dem CZ-Verfahren werden zunächst polykristalline Silizium-Rohmaterialien in einen Quarztiegel gegeben und mit einer Graphit-Heizeinrichtung erhitzt, um die Rohmaterialien zu schmelzen. Ein am unteren Ende einer obenliegenden Achse angebrachter Kristallkeimling wird in die entstehende Schmelze eingetaucht und langsam nach oben gezogen, während die obenliegende Achse gedreht wird, wodurch ein Silizium-Einkristall gezüchtet wird. Eine Vorrichtung zum derartigen Züchten eines Silizium-Einkristalls wird als Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung bezeichnet.
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Da in der Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung eine Schmelzenoberfläche innerhalb des Quarztiegels beim Hochziehen eines Silizium-Einkristalls sinkt, wird der Tiegel um den Abfall der Schmelzenoberfläche angehoben, um die Höhenposition der Schmelzenoberfläche konstant zu halten. Beim Ziehen eines Silizium-Einkristalls mit einem bestimmten Durchmesser ist es notwendig, die Ziehgeschwindigkeit und die Temperatur der Schmelze zu steuern, während der Durchmesser während des Ziehens gemessen wird, sodass der Durchmesser konstant gehalten wird, und um den Tiegel in einem vorbestimmten Verhältnis relativ zur Ziehgeschwindigkeit anzuheben.
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Außerdem enthält die herkömmliche Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung eine feste Heizeinrichtung, die sich während des Ziehens eines Silizium-Einkristalls nicht bewegen kann, sodass die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls im Verlauf des Ziehens abnimmt. Um die Abnahme der Sauerstoffkonzentration zu unterdrücken, wird die Drehzahl des Tiegels erhöht; dies tendiert jedoch dazu, dass sich Verteilung der Sauerstoffkonzentration in radialer Richtung des Querschnitts des Siliziumkristalls verschlechtert. Vor diesem Hintergrund weist eine im Patentdokument 1 offengelegte Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung eine Ausgestaltung aus, bei der sich nicht nur der Tiegel sondern auch die Heizeinrichtung vertikal bewegen kann und dadurch die die Verteilung der Sauerstoffkonzentration in Achsenrichtung eines Einkristalls verbessert wird.
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Eine im Patentdokument 2 offenbarte Silizium-Kristall-Ziehvorrichtung enthält einen Bewegungsmechanismus, der eine Abschirmung (Wärmeisolierzylinder) anheben und senken kann. Nach Abschluss des Ziehens eines Silizium-Einkristalls wird die Abschirmung angehoben, und dann wird ein Bereich unterhalb der Abschirmung, der sich im Innern der Abschirmung befand, einer wassergekühlten Kammer ausgesetzt, um den Innenraum der wassergekühlten Kammer wirksam zu kühlen. Somit reduziert diese Vorrichtung die zum Kühlen der Kammer erforderliche Zeit und verbessert dadurch die Produktivität.
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LISTE DER AUFGEFÜHRTEN PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. H03-5394
- Patentdokument 2: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2012-24081
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Bei den vorgenannten Einkristall-Ziehvorrichtungen sind der Tiegel und die Heizeinrichtung vertikal bewegbar, oder der Tiegel und die Abschirmung sind vertikal bewegbar, aber sowohl die Heizeinrichtung als auch die Abschirmung können nicht zusammen vertikal bewegt werden. Wenn somit ein Silizium-Einkristall gezogen wird, während die Höhenposition der geschmolzenen Oberfläche konstant gehalten wird, können die Positionen sowohl der Heizeinrichtung als auch der Abschirmung nicht geändert werden, obwohl die Position der Heizeinrichtung oder der Abschirmung allein relativ zum Tiegel geändert werden kann.
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Wenn ein Silizium-Einkristall gezogen wird, wird zudem die Position der Heizeinrichtung relativ zur Position der Schmelzenoberfläche geändert, wodurch die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls beim Ziehen gesteuert wird oder die thermische Vorgeschichte angepasst wird. Es gibt jedoch diesbezüglich einige Probleme. Wenn beispielsweise nur die Position der Heizeinrichtung geändert wird, während die Position der Abschirmung festgelegt ist und dadurch die Position der Abschirmung relativ zur Heizeinrichtung höher wird, dann wird die die Wärmeisolierwirkung der Abschirmung zu hoch, um den Silizium-Einkristall wirksam zu kühlen und die Ziehgeschwindigkeit kann folglich nicht ausreichend erhöht werden. Wenn die Position der Abschirmung relativ zur Heizeinrichtung niedriger wird, dann wird die Wärmeisolierwirkung der Abschirmung zu gering, um einen oberen Teil der Schmelze ausreichend zu erwärmen, und die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls kann folglich nicht ausreichend reduziert werden.
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Außerdem kann eine Vorrichtung, bei der nur die Position der Abschirmung vertikal beweglich ist, während die Position der Heizeinrichtung festgelegt ist, die Sauerstoffkonzentration während des Ziehens und des Anpassens der thermischen Vorgeschichte eines Silizium-Einkristalls nicht steuern, da die Position der Heizzentrale nicht geändert wird.
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Wenn eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung einen Mechanismus zum vertikalen Bewegen nicht nur eines Tiegels und einer Heizeinrichtung, sondern auch einer Abschirmung zum Zwecke der Lösung dieser Probleme enthält, dann wird der Aufbau äußerst kompliziert, was zu einer teuren und leicht versagenden Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung führt.
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Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Probleme ausgeführt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung bereitzustellen, die die Anpassung der thermischen Vorgeschichte eines Silizium-Einkristalls, das Verbessern der Ziehgeschwindigkeit und die Reduzierung der Sauerstoffkonzentration erleichtert.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine auf dem Czochralski-Verfahren basierende Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Tiegel zum Aufnehmen eines Rohmaterials; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Rohmaterials zu einer Rohmaterialschmelze; eine Hauptkammer, die den Tiegel und die Heizeinrichtung aufnimmt; eine zwischen der Heizeinrichtung und der Hauptkammer angeordnete Abschirmung zum Abschirmen einer Strahlungswärme von der Heizeinrichtung; und ein Abstützteil, das die Heizeinrichtung und die Abschirmung von unten hält, wobei das Abstützteil vertikal beweglich ist, wodurch sich die Heizeinrichtung und die Abschirmung zusammen vertikal bewegen können.
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Eine derartige Vorrichtung ermöglicht der Heizeinrichtung und der Abschirmung sich zusammen vertikal zu bewegen. Wenn die Position der Heizeinrichtung abgesenkt wird, um ein Silizium-Einkristall während des Ziehens mühelos zu kühlen, kann daher auch die Abschirmung mit abgesenkt werden, wodurch das Silizium-Einkristall mühelos gekühlt werden kann und die Ziehgeschwindigkeit im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung beschleunigt werden kann. Wenn die Position der Heizeinrichtung erhöht wird, sodass das Heizzentrum an einer oberen Position der Schmelze positioniert wird, kann zusätzlich die Abschirmung ebenfalls gemeinsam mit erhöht werden, wodurch das Heizzentrum in eine höhere Position bewegt werden kann und die Sauerstoffkonzentration eines Silizium-Einkristalls stärker als bei der herkömmlichen Vorrichtung reduziert werden kann. Da des Weiteren die Heizeinrichtung und die Abschirmung durch einfaches vertikales Bewegen des Abstützteils vertikal bewegt werden können, kann der Mechanismus vereinfacht werden.
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Das Abstützteil kann aus einer vertikal beweglichen Elektrode und einer an einem oberen Teil der Elektrode befestigten Klammer bestehen, wobei die Elektrode einen Strom an die Heizeinrichtung anlegen kann, die Heizeinrichtung durch die Klammer fixiert und gehalten wird, indem ein an einem Fuß der Heizeinrichtung vorgesehener Zapfen in eine obere Fläche der Klammer eingesetzt wird, die Abschirmung durch die Klammer über einen an einem oberen Teil der Klammer angeordneten Isolator und einer an einem oberen Teil des Isolators angeordneten unteren Abschirmung gehalten und fixiert wird, und wobei die Elektrode vertikal beweglich ist, wodurch sich die Heizeinrichtung und die Abschirmung zusammen vertikal bewegen können.
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Gemäß einer solchen Ausgestaltung können die Heizeinrichtung und die Abschirmung durch lediglich den sich vertikal bewegenden Mechanismus der Elektrode zusammen vertikal bewegt werden und es ist daher unnötig, getrennt davon neben dem sich vertikal bewegenden Mechanismus der Elektrode einen zusätzlichen sich vertikal bewegenden Mechanismus für die Abschirmung bereitzustellen. Darüber hinaus ermöglicht die einfache Ausgestaltung, die die Klammer, die untere Abschirmung, den Isolator und so weiter kominiert, die Bauteile im Innern des Ofens sind, eine einfache Einführung einer kostengünstigen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung, in der sich die Heizeinrichtung und die Abschirmung zusammen vertikal bewegen können. Des Weiteren können aufgrund der einfachen Ausgestaltung Fehlfunktionen reduziert werden.
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Der Isolator kann aus Quarz oder Tonerde hergestellt werden. Solche Materialen können den Verbrauch des Isolators selbst dann verhindern, wenn die Klammer während des Ziehens eines Silizium-Einkristalls erhitzt wird. Außerdem können die untere Abschirmung und die Abschirmung selbst dann in einem elektrisch isolierenden Zustand gehalten werden, wenn ein hoher Strom an die Heizeinrichtung angelegt wird. Folglich kann das Auftreten von Fehlfunktionen der Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung stärker reduziert werden.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die erfinderische Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung erleichtert die Anpassung der thermischen Vorgeschichte eines Silizium-Einkristalls, die Verbesserung der Ziehgeschwindigkeit und die Reduzierung der Sauerstoffkonzentration, ohne die Vorrichtungsausgestaltung kompliziert zu machen.
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KURZE BESCHREIBUBG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel der erfinderischen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt;
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2 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel der erfinderischen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt, in der die Position der Heizvorrichtung geändert ist;
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3 ist ein schematisches Schaubild, das eine im Vergleichsbeispiel 1 verwendete herkömmliche Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt; und
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4 ist ein schematisches Schaubild, das eine im Vergleichsbeispiel 2 verwendete herkömmliche Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
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Eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung hat ein Problem dergestalt, dass wenn die Positionsbeziehung zwischen der Heizeinrichtung und der Abschirmung von der Ausgangsposition derart geändert wird, dass die jeweiligen Höhenpositionen voneinander unterschiedlich sind, die Vorrichtung nicht in der Lage ist, die Ziehgeschwindigkeit eines zu züchtenden Silizium-Einkristalls zu verbessern und die Sauerstoffkonzentration ausreichend zu unterdrücken. Außerdem verursacht eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung, bei der die Heizeinrichtung als auch die Abschirmung vertikal beweglich sind, Probleme einer teuren Einführung und einer leicht zu verursachenden Fehlfunktion der Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung aufgrund ihrer äußerst komplizierten Ausgestaltung.
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Vor diesem Hintergrund führten die vorliegenden Erfinder wiederholt und tiefgreifend Studien aus, um die Probleme zu lösen. In der Folge fanden sie heraus, dass wenn eine Heizeinrichtung und eine Abschirmung durch ein einzelnes Abstützteil gehalten werden, das vertikal derart beweglich ist, sich die Heizeinrichtung und die Abschirmung zusammen vertikal bewegen können, die Heizeinrichtung als auch die Abschirmung angehoben und abgesenkt werden können, während die relative Höhenposition zwischen ihnen gehalten wird, wodurch die obengenannten Probleme gelöst werden können. Somit brachten sie die vorliegende Erfindung zu einem Abschluss.
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Nachfolgend wird die erfinderische Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt enthält die Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung 1 eine hohlzylindrische Kammer 2, die ersichtlich ist. Die Kammer 2 besteht aus einer Hauptkammer 2a, die einen unteren Zylinder bildet, und einer Ziehkammer 2b, die einen durchgehend bereitgestellten oberen Zylinder bildet und auf der Hauptkammer 2a befestigt ist. Ein Gasstromführungszylinder 14, der einer zylindrische Form aufweist und sich nach unten erstreckt ist durchgehend von einem Deckenabschnitt der Hauptkammer 2a bereitgestellt, und der Gasstromführungszylinder weist eine Öffnung zum Führen eines Silizium-Einkristalls auf.
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Ein Tiegel 3 ist an einer zentralen Position der hohlzylindrischen Kammer 2 angeordnet. Der Tiegel weist eine Doppelstruktur auf, die aus einem Quarztiegel 3a und einem Graphittiegel 3b, der so angepasst ist, dass er eine Außenseite des Quarztiegels 3a hält, besteht. An einem unteren Teil des Tiegels 3 ist ein Sockel 13 zum Halten und Rotieren des Tiegels 3 bereitgestellt. Der Tiegel 3 kann vertikal bewegt werden, indem der Sockel 13 während des Ziehens eines Silizium-Einkristall vertikal bewegt wird.
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Ein Heizvorrichtung 4 aus Graphit ist an der Außenseite des die Doppelstruktur aufweisenden Tiegels 3 angeordnet und eine Abschirmung 5 aus einem wärmeisolierenden Material ist konzentrisch um die Außenseite der Heizeinrichtung 4 angeordnet. In der erfinderischen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung werden die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 durch ein Abstützteil 6 gehalten, das vertikal beweglich ist. Indem das Abstützteil 6 vertikal bewegt wird, können sich die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 zusammen vertikal bewegen.
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Eine solche Vorrichtung ermöglicht der Heizeinrichtung 4 und der Abschirmung 5 sich zusammen vertikal zu bewegen, wenn die Heizeinrichtung 4 vertikal bewegt wird, um die thermische Vorgeschichte und so weiter anzupassen. Wenn, wie in 1 gezeigt, die Position der Heizeinrichtung 4 abgesenkt wird, um mühelos ein Silizium-Einkristall während des Ziehens zu kühlen, kann folglich die Position der Abschirmung 5 ebenfalls abgesenkt werden. Somit weist die erfinderische Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung eine bessere Kühlleistung auf und somit kann die Ziehgeschwindigkeit eines Silizium-Einkristalls im Vergleich zu einer herkömmlichen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung beschleunigt werden. Wenn, wie in 2 gezeigt, die Heizeinrichtung 4 auf eine Position eines Heizzentrums der Heizeinrichtung 4 an einem oberen Abschnitt der Schmelze angehoben wird, kann zudem die Abschirmung 5 ebenfalls mit angehoben werden. Dadurch ermöglicht die Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung dem Heizzentrum eine höhere Position einzunehmen, und somit kann die Sauerstoffkonzentration eines Siliziumkristalls während des Ziehens im Vergleich zur herkömmlichen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung reduziert werden. Da des Weiteren die Positionsbeziehung zwischen den Höhen der Heizeinrichtung und der Abschirmung während der vertikalen Bewegung der Heizeinrichtung und der Abschirmung immer beibehalten werden kann, treten die Probleme, wie die unerwartete Verschlechterung der Kristallqualität und eine Reduzierung des Verhältnisses des Erzielens eines Einkristalls, nicht auf.
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Der Aufbau des Abstützteils zum Halten der Heizeinrichtung und der Abschirmung von unten ist nicht besonders eingeschränkt, jedoch besteht das Abstützteil 6 vorzugsweise, wie in 1 gezeigt, aus einer vertikal beweglichen Elektrode 7, um Strom an die Heizeinrichtung 4 anzulegen, und einer Klammer 8 aus Graphit. Die Elektrode 7 besteht aus einer mit Wasser gekühlten Kupferelektrode 7b und einer an der Kupferelektrode 7b angeschraubten und befestigten Graphitelektrode 7a. Die Elektrode 7 weist einen sich vertikal bewegenden Mechanismus auf, welcher der Elektrode 7 ermöglicht, sich vertikal zu bewegen. Die Klammer 8 ist an der Graphitelektrode 7a mit einer Klemmschraube 9 befestigt, und ein an einem Fuß der Heizeinrichtung 4 vorgesehener Zapfen 10 ist in eine obere Fläche der Klammer 8 eingesetzt. Auf diese Weise wird die Heizeinrichtung 4 durch die obere Fläche der Klammer 8 befestigt und gehalten. Außerdem ist ein kreisförmiger oder ringförmiger Isolator 11 in die obere Fläche der Klammer eingepasst und eine untere Abschirmung 12 ist in einen oberen Teil des Isolators 11 eingepasst. Die Abschirmung 5 ist somit durch den Isolator 11 und die untere Abschirmung 12 an der Klammer 8 befestigt. Das Abstützteil 6 mit dem oben genannten Aufbau bewegt die Elektrode 7 vorzugsweise vertikal, wobei sich die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 zusammen vertikal bewegen.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 durch lediglich einen vorhandenen, sich vertikal bewegenden Mechanismus der Elektrode 7 zusammen vertikal bewegt werden und es ist somit unnötig, neben dem sich vertikal bewegenden Mechanismus der Elektrode 7, separat einen zusätzlichen sich vertikal bewegenden Mechanismus für die Abschirmung usw. bereitzustellen. Wie oben erwähnt, die einfache Ausgestaltung, die die Klammer 8, die untere Abschirmung 12, den Isolator 11 und so weiter kombiniert, welches Bauteile im Innern des Ofens sind, ermöglicht außerdem eine mühelose Einführung einer kostengünstigen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung, in welcher sich die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 zusammen vertikal bewegen können. Des Weiteren kann das Auftreten einer Fehlfunktion aufgrund der einfachen Ausgestaltung reduziert werden.
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Der Isolator 11 kann aus Quarz oder Tonerde bestehen. Solche Materialen können den Verbrauch des Isolators 11 selbst dann verhindern, wenn die Klammer 8 während des Ziehens eines Silizium-Einkristalls erhitzt wird. Außerdem können die untere Abschirmung 12 und die Abschirmung 5 selbst dann in einem elektrisch isolierenden Zustand gehalten werden, wenn ein hoher Strom an die Heizeinrichtung 4 angelegt wird. Folglich kann das Auftreten von Fehlfunktionen der Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung stärker reduziert werden.
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BEISPIEL
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Beispiele der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist.
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(Beispiel 1)
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Das Ziehen eines Silizium-Einkristalls wurde mit der erfinderischen Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung 1, wie in 1 gezeigt, ausgeführt.
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Zunächst wurde ein Quarztiegel mit einem Durchmesser von 22 Inch (55,88 cm) mit 100 kg eines polykristallinen Siliziumrohmaterials gefüllt und mit der Heizeinrichtung 4 erhitzt, um die Materialien zu schmelzen. Wie in 1 gezeigt wurde dann das Abstützteil 6 so abgesenkt, dass sich die obere Endposition der Heizeinrichtung 4 unterhalb der oberen Endposition des Tiegels 3 befand, die Höhenpositionen der Heizeinrichtungen 4 und der Abschirmung 5 wurden angepasst, und ein auf einen Durchmesser von 205 mm abgezielter Silizium-Einkristall wurde gezogen.
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Im Ergebnis wurde der Silizium-Einkristall mit einer Ziehgeschwindigkeit von 1,4 mm/min gezogen, wobei die Ziehgeschwindigkeit eine durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit ist, wenn ein gerader Körperabschnitt des Silizium-Einkristalls gezogen wurde. Die Sauerstoffkonzentration in dem geraden Körperabschnitt nach dem Ziehen war ungefähr 19 ppma ± 1,2 ppma (JEIDA).
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Es wurde somit aufgezeigt, dass wenn die Heizeinrichtung und die Abschirmung zusammen abgesenkt wurden, der wachsende Silizium-Einkristall wirksam gekühlt werden konnte, und die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit konnte im Vergleich zum später beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 erhöht werden. Die Sauerstoffkonzentration in dem geraden Körperabschnitt nach dem Ziehen war in einem dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 entsprechenden Bereich.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Das Ziehen eines Silizium-Einkristalls wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung 101 verwendet wurde, in der eine Heizeinrichtung 104 vertikal beweglich ist, eine Abschirmung 105 jedoch nicht vertikal beweglich ist, wie in 3 gezeigt. In diesem Beispiel war, wie in 3 gezeigt, die obere Endposition der Heizeinrichtung 104 unterhalb der oberen Endposition des Tiegels 103, die Abschirmung 105 war jedoch relativ zu der Heizeinrichtung 104 in einer hohen Position, da die Abschirmung 105 nicht beweglich ist.
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Im Ergebnis war die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit 1,1 mm/min, wenn ein gerader Körperabschnitt des Silizium-Einkristalls gezogen wurde, was niedriger war als die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit im Beispiel 1, wie später beschrieben. Zudem war die Sauerstoffkonzentration in dem geraden Körperabschnitt nach dem Ziehen ungefähr 19 ppma ± 1,2 ppma.
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Als Grund wird betrachtet, dass, da nur die Position der Heizeinrichtung geändert wurde, während die Position der Abschirmung fest war, die Position der Abschirmung relativ zu der Heizeinrichtung höher wurde und der Silizium-Einkristall aufgrund der Wärmeisolierwirkung der Abschirmung nicht wirksam gekühlt werden kann.
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(Beispiel 2)
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Das Ziehen eines Silizium-Einkristalls wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 zusammen derart angehoben wurden, dass sich die obere Endposition der Heizeinrichtung 4 oberhalb der oberen Endposition des Tiegels 3 befand, wie in 2 gezeigt.
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Im Ergebnis war die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit 1,0 mm/min, wenn ein gerader Körperabschnitt des Silizium-Einkristalls gezogen wurde. Zudem war die Sauerstoffkonzentration in dem geraden Körperabschnitt nach dem Ziehen ungefähr 15 ppma ± 1,2 ppma, was niedriger als die Sauerstoffkonzentration im Vergleichsbeispiel 2 war, wie später beschrieben.
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Wenn die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5 zusammen erhöht wurden, konnte somit die Position der Abschirmung 5 mit angehoben werden, und das Heizzentrum der Heizeinrichtung 4 konnte auf eine höhere Position bewegt werden. Entsprechend kann die Sauerstoffkonzentration im Vergleich zum später beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 reduziert werden. Die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit befand sich in einem Bereich, der dem Vergleichsbeispiel 2 entspricht, wie später beschrieben.
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(Vergleichsbeispiel 2)
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Das Ziehen eines Silizium-Einkristalls wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass eine Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung 101 verwendet wurde, in der die Heizeinrichtung 104 vertikal beweglich ist, die Abschirmung 105 jedoch nicht vertikal beweglich ist, wie in 4 gezeigt. In diesem Beispiel war, wie in 4 gezeigt, die obere Endposition der Heizeinrichtung 104 oberhalb der oberen Endposition des Tiegels 103, die Position der Abschirmung 105 war jedoch relativ zu der Heizeinrichtung 104 im Vergleich zum Beispiel 2 (Fall der 2) abgesenkt, da die Abschirmung 105 nicht beweglich ist.
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Im Ergebnis war die durchschnittliche Ziehgeschwindigkeit 1,0 mm/min, wenn ein gerader Körperabschnitt des Silizium-Einkristalls gezogen wurde. Zudem war die Sauerstoffkonzentration in dem geraden Körperabschnitt nach dem Ziehen ungefähr 16 ppma ± 1,2 ppma, was höher als die Sauerstoffkonzentration im Beispiel 2 war.
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Der Grund wird wie folgt gesehen. Da die Position der Abschirmung relativ zu der Heizeinrichtung 104 abgesenkt ist und die Wärmeisolierwirkung der Abschirmung verringert wurde, konnte der obere Teil der Schmelze nicht wirksam erwärmt werden und die Sauerstoffkonzentration des Silizium-Einkristalls konnte somit nicht ausreichend reduziert werden.
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Aus den obengenannten Ergebnissen konnte entnommen werden, dass die erfinderische Silizium-Einkristall-Ziehvorrichtung der Heizeinrichtung und der Abschirmung ermöglichen, sich zusammen vertikal zu bewegen, wodurch die Positionen der Heizeinrichtung und der Abschirmung in geeigneten Positionen gehalten werden können und folglich die Verbesserung der Ziehgeschwindigkeit eines Silizium-Einkristalls und die Reduzierung der Sauerstoffkonzentration ermöglichen. In den Beispielen 1 und 2 wurden die Heizeinrichtung 4 und die Abschirmung 5, die zusammen vertikal bewegt werden können, während des Ziehens des Silizium-Einkristalls nicht vertikal bewegt. Es ist jedoch auch möglich, eine gewünschte Ziehgeschwindigkeit und Sauerstoffkonzentration eines Silizium-Einkristalls zu erhalten, indem die Höhenpositionen der Heizeinrichtung 4 und der Abschirmung 5 entsprechend der Bedingung des Silizium-Einkristalls während des Ziehens in geeigneter Weise geändert und angepasst werden.
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Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist lediglich eine Veranschaulichung, und beliebige Beispiele, die im Wesentlichen dasselbe Merkmal aufweisen und dieselben Funktionen und Wirkungen aufzeigen wie diejenigen des in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Grundgedanken, sind im technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
