DE112016000581B4

DE112016000581B4 - Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung, Reinigungswerkzeug zur Verwendung darin und Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls

Info

Publication number: DE112016000581B4
Application number: DE112016000581.4T
Authority: DE
Inventors: Kenji Okita
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2036-01-23
Also published as: CN107208306A; US10000863B2; JP6428796B2; DE112016000581T5; JPWO2016125605A1; CN107208306B; TWI591216B; US20180016701A1; KR101937779B1; TW201708628A; WO2016125605A1; KR20170099950A

Abstract

Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung umfassend einen Reinigungsschritt des Vorbereitens eines Dummytiegels, der einen Tiegel simuliert und eine Dummyflüssigkeitsoberfläche umfasst, die eine Flüssigkeitsoberfläche einer Materialschmelze in dem Tiegel simuliert, und einen ersten Dummyingot, der einen Einkristallingot bei einem Vorgang des Hochziehens von der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze simuliert, und das Bereitstellen eines Gases in einem Zustand, in dem der Dummytiegel in einer dekomprimierten Kammer der Einkristallziehvorrichtung angeordnet ist, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, die von dem Dummytiegel beeinflusst wird und um Fremdsubstanzen, die an der Wandoberfläche der Kammer anhaften oder Teile in der Kammer, zu lösen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung zur Verwendung beim Herstellen eines Einkristalls mit dem Czochralski-Verfahren (im Folgenden als das CZ-Verfahren bezeichnet) und insbesondere ein Verfahren zum Reinigen von Fremdsubstanzen, wie beispielsweise kleinen Partikeln und Staub, bei welchen es unmöglich ist, sie vollständig durch normales Überarbeiten und Reinigen zu entfernen und die in einer Kammer verbleiben. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Reinigungswerkzeug zur Verwendung in dem vorgenannten Reinigungsverfahren und ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls durch Verwendung des vorgenannten Reinigungsverfahrens.
STAND DER TECHNIK
Bei der Herstellung eines Einkristalls mit dem CZ-Verfahren haftet eine Vielzahl Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Dampf während des Ziehens, Abrieb eines Kabels, Karbonstaub aufgrund einer Verschlechterung von Karbonteilen, Quarzchips, welche von einem Riss in einem Quarztiegel während der Kristallkühlung stammen, und Splitter von Restsilizium, an verschiedenen Orten in der Einkristallziehvorrichtung nach einem Ende eines Ziehschritts an. Falls der nächste Ziehschritt ohne das Reinigen solcher Orte durchgeführt wird, werden die vorgenannten Fremdsubstanzen entfernt und haften an einem Einkristall beim Wachstum an und erwirken eine erste Versetzungserzeugung. Das Überarbeiten und Reinigen der Kammer und von Teilen in der Kammer, umfassend Wischen, Saugen und Ausblasen wird daher jedes Mal nach dem Ende eines Ziehschrittes durchgeführt.
Jedoch ist es schwierig vollständig jede Ecke der Einkristallziehvorrichtung zu reinigen, da die Struktur davon kompliziert ist. Die Erzeugungsgeschwindigkeit einer Versetzung eines Einkristalls ist daher nicht in der Lage durch Überarbeitung und Reinigen alleine reduziert zu werden.
Um das vorgenannte Problem zu lösen schlägt JP 2001 348293 A eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der inneren Oberfläche einer Ziehkammer und eines Kabels, das in der Ziehkammer hängt, welche beide schwierig zu reinigen sind, vor. JP 2013 147406 A schlägt ein Verfahren zum Saugen des Inneren einer Kammer nachdem die Einkristallziehvorrichtung überholt und gereinigt wurde und Teile in der Kammer angeordnet wurden und bevor ein Quarztiegel mit Material gefüllt wird, vor.
JP 2001354489 A offenbart eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Einkristall-Zugvorrichtung zum Ziehen eines Halbleiter-Einkristalls aus einer Halbleiterschmelze in einem Tiegel, der in einem verschlossenen Gefäß vorgesehen ist, die ausgestattet ist mit: einem Deckelkörper, der in einem schließenden Zustand montiert werden kann der obere Öffnungsteil des obigen versiegelten Gefäßes, wenn der obere Teil des versiegelten Gefäßes abgenommen wird; einen Luftausblasmechanismus, der auf der Innenflächenseite des Deckelkörpers vorgesehen ist und in der Lage ist, Luft auf die Innenflächenseite des Deckelkörpers auszublasen; und einen Luftansaugmechanismus zum Ansaugen von Luft von der Innenflächenseite des Deckelkörpers und zum Ablassen der Luft zur Außenseite des Deckelkörpers.
JP 2002160994 offenbart eine Reinigungsvorrichtung, welche das das Innere der Einkristall-Aufziehvorrichtung reinigt, wobei ein Halbleiter-Einkristall aus der geschmolzenen Halbleiterflüssigkeit in einem Tiegel in einem verschlossenen Gefäß herausgezogen wird. Die Reinigungsvorrichtung ist mit einem Deckelkörper versehen, der in einem versiegelten Zustand an einem oberen Öffnungsteil des versiegelten Gefäßes angebracht werden kann, dessen oberer Teil abgenommen ist. Ein Luftausblasmechanismus ist an der Innenseite des Deckelkörpers angebracht und kann Luft in das versiegelte Gefäß ausblasen, wobei der Deckelkörper im oben versiegelten Zustand montiert ist. Der Mechanismus ist mit einem Blasauslass-Drehmechanismus versehen, der einen Luftblasauslass N um eine Mittelachse des versiegelten Gefäßes dreht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Von der Erfindung zu lösende Probleme]
Jedoch ist das Reinigungsverfahren, das in der vorgenannten JP 2013 147406 A beschrieben ist, nicht in der Lage vollständig kleine Fremdsubstanzen, die an den inneren Wänden der Kammer anhaften oder Teile in der Kammer, zu entfernen. Eine weitere Verbesserung des Reinigungsverfahrens wird daher gewünscht.
[Wege zum Lösen des Problems)
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, Fremdsubstanzen in der Kammer zu entfernen, um eine erste Versetzungserzeugung eines Einkristalls zu verhindern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Reinigungswerkzeug zur Verwendung bei solch einem Reinigungsverfahren zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren ein solches Reinigungsverfahren umfasst.
Um die obigen Probleme zu lösen, umfasst ein Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Reinigungsschritt zum Vorbereiten eines Dummytiegels, der einen Tiegel simuliert und eine Dummyflüssigkeitsoberfläche umfasst, die eine Flüssigkeitsoberfläche einer Materialschmelze in dem Tiegel simuliert, und einen ersten Dummyingot, der einen Einkristallingot bei einem Vorgang des Hochziehens aus der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze simuliert, und das Bereitstellen von Gas in einem Zustand, in dem der Dummytiegel in einer dekomprimierten Kammer der Einkristallziehvorrichtung angeordnet ist, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, das von dem Dummytiegel beeinflusst wird, und um Fremdsubstanzen, die an einer Wandoberfläche der Kammer anhaften oder Teile in der Kammer, zu lösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Struktur in der Kammer während des Ziehens eines Einkristalls auf eine simulierte Weise reproduziert werden, um gewollt eine starke Strömung und Turbulenz des Gases zu erzeugen, sodass eine Fremdsubstanz, die an der Wandoberfläche der Kammer oder einem Abschnitt in der Kammer anhaftet, sich löst. Fremdsubstanzen, wie beispielsweise kleine Partikel und Staub, bei welchen es nicht möglich ist sie durch normales Instandsetzen und Reinigen zu entfernen und die in der Kammer verbleiben, können vorab entfernt werden. Dies kann Fremdsubstanzen reduzieren, die sich in dem folgenden Ziehschritt lösen und kann die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung eines Einkristalls aufgrund von Anhaftung von Fremdsubstanzen reduzieren.
In der vorliegenden Erfindung umfasst eine Einkristallziehvorrichtung bevorzugt eine Rotationsabstützwelle, die den Tiegel in der Kammer auf eine anhebbare Weise abstützt, und einen Wärmeabschirmkörper, der oberhalb der Rotationsabstützwelle angeordnet ist und der den Reinigungsschritt durch Einstellen der Höhe des Dummytiegels durchführt, sodass eine erste Spaltbreite zwischen der Dummyflüssigkeitsoberfläche und einem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers im Wesentlichen die gleiche ist wie eine zweite Spaltbreite zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers in einem tatsächlichen Einkristallziehschritt, d.h. eine mögliche Spaltbreite während dem tatsächlichen Ziehen eines Einkristalls. In dem Reinigungsschritt kann eine schmale Spaltbreite zwischen dem wärmeabschirmenden Körper und der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze folglich reproduziert werden, um eine starke Strömung und Turbulenz des Gases zu reproduzieren. Als ein Ergebnis können Fremdsubstanzen, die sich während dem tatsächlichen Ziehen lösen, vorab entfernt werden, um die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung des Einkristalls aufgrund des Anhaftens von Fremdsubstanzen zu reduzieren.
Bei dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Dummytiegel bevorzugt auf und abwärts in dem Reinigungsschritt oszilliert. Der Reinigungstiegel kann auf- und abwärts oszilliert werden, um gewollt die Strömung des Gases in der Kammer zu verändern. Dies kann Staub daran hindern während dem tatsächlichen Ziehen aufgewirbelt zu werden und kann die Erzeugungsgeschwindigkeit des Versatzes eins Einkristalls aufgrund des Anhaftens von Fremdsubstanzen reduzieren.
Der erste Dummyingot umfasst bevorzugt einen Schulterabschnitt, der allmählich im Durchmesser abnimmt und einen Körperabschnitt, der bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird. Wenn der Dummytiegel hochgehoben wird, wird der erste Dummyingot bevorzugt mit dem Dummytiegel hochgehoben, sodass ein unteres Ende des Schulterabschnittes sich von einer Höhenposition unterhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers zu einer zweiten Höhenposition über dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers bewegt. Wenn das untere Ende des Schulterabschnittes (oberes Ende des Körperabschnittes) die gleiche Höhe wie das untere Ende des wärmeabschirmenden Körpers erreicht, wird die Strömung des Gases stark intensiviert. Fremdsubstanzen in der Kammer können somit entfernt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Dummytiegel bevorzugt aus Kunstharz hergestellt. Falls der gesamte Dummytiegel umfassend die Dummyflüssigkeitsoberfläche und den ersten Dummyingot aus Kunstharz ausgebildet ist, kann der Dummytiegel bei extrem geringen Kosten hergestellt werden und ist einfach in der Handhabung. Falls der Dummytiegel aus weißem Material hergestellt wird, können schwarze Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Karbonsplitter, die auf den Dummytiegel fallen und dort anhaften, visuell wahrgenommen werden. Der Dummytiegel kann folglich als eine Fremdsubstanzansammlungs- und Überprüfungseinrichtung wirken.
In dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zweiter Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert, bevorzugt vorbereitet. In dem Reinigungsschritt wird das Gas bevorzugt in einem Zustand bereitgestellt, in dem der zweite Dummyingot in der Kammer hängt, um eine Strömungsrate des Gases zu erzeugen, das von dem zweiten Dummyingot beeinflusst wird und um Fremdsubstanzen zu entfernen, die an der Wandoberfläche der Kammer oder des Abschnittes in der Kammer anhaften. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Struktur in der Kammer während des Ziehens eines Einkristalls weiter reproduziert werden, um gewollt eine starke Strömung und Turbulenz des Gases zu erzeugen, sodass die Fremdsubstanz, die an der Wandoberfläche der Kammer oder dem Abschnitt in der Kammer anhaftet, sich löst. Fremdsubstanzen, wie beispielsweise kleine Partikel und Staub, von denen es nicht möglich ist sie durch normales Instandsetzen und Reinigen zu entfernen und die in der Kammer verbleiben, können somit vorab entfernt werden. Dies kann Fremdsubstanzen reduzieren, die in dem folgenden Ziehschritt abfallen und kann die Erzeugungsrate der Dislokation eines Einkristalls aufgrund des Anhaftens von Fremdsubstanzen reduzieren.
In dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Reinigungsschritt bevorzugt in einem Zustand durchgeführt, in dem der zweite Dummyingot mit dem ersten Dummyingot gekoppelt ist. Dies kann einen langen Einkristallingot in der Kammer erzeugen und kann eine starke Strömung und Turbulenz des Gases reproduzieren, die in dem tatsächlichen Ziehschritt auftritt. Fremdsubstanzen, die in der Kammer verbleiben, können folglich vorab entfernt werden, um die Erzeugungsrate der Versetzung eines Einkristalls aufgrund des Anhaftens von Fremdsubstanzen zu reduzieren.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Kammer bevorzugt eine Hauptkammer und eine Ziehkammer, die mit einer oberen Öffnung der Hauptkammer verbunden ist und der Reinigungsschritt wird bevorzugt in einem Zustand durchgeführt, in dem der zweite Dummyingot in der Ziehkammer angeordnet ist. Dies kann eine schmale Spaltbreite zwischen der Ziehkammer und dem Einkristallingot reproduzieren und eine starke Strömung des Gases kann in der Ziehkammer erzeugt werden. Fremdsubstanzen, die sich von der Ziehkammer während dem tatsächlichen Ziehen lösen, können somit vorab entfernt werden, um die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen zu reduzieren.
In dem Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Reinigungsschritt bevorzugt in einem Zustand durchgeführt, in dem der zweite Dummyingot auf- und abwärts unabhängig von dem Dummytiegel oszilliert wird. Der zweite Dummyingot kann auf- und abwärts oszilliert werden, um bewusst eine Strömung des Gases zu verändern. Dies kann den Betrag an Staub reduzieren, der während dem tatsächlichen Ziehen aufgewirbelt wird und kann die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen reduzieren.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Einkristallziehvorrichtung bevorzugt weiter ein Kabel, das koaxial mit der Rotationswelle angeordnet ist und das einen Haken aufweist, der an seinem Endabschnitt befestigt ist. Eine Ringarmatur ist bevorzugt an einem Endabschnitt des zweiten Dummyingots befestigt. Der Haken steht bevorzugt in Eingriff mit der Ringarmatur mit einem Spiel, wobei der zweite Dummyingot mit einem unteren Ende des Kabels gekoppelt ist. Dies kann eine Störung des Kabels verhindern, wenn der zweite Dummyingot an dem ersten Dummyingot angeordnet wird und mit dem ersten Dummyingot gekoppelt wird. Der zweite Dummyingot kann folglich mit dem ersten Dummyingot hochgehoben und abgesetzt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist der zweite Dummyingot bevorzugt aus Kunstharz ausgebildet. Der zweite Dummyingot kann folglich bei geringen Kosten hergestellt werden und ist einfach in der Handhabung während der Anordnung. Falls der zweite Dummyingot aus weißem Material hergestellt wird, können schwarze Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Karbonchips, die daran anhaften, visuell erkannt werden. Der zweite Dummyingot kann folglich als eine Fremdsubstanzenansammlungs- und Überprüfungseinrichtung wirken.
Ein Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Reinigungsschritt des Vorbereitens eines Dummyingots, der einen Einkristallingot simuliert, und das Bereitstellen von Gas in einem Zustand, indem der Dummyingot in einer dekomprimierten Kammer der Einkristallziehvorrichtung hängt, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, die von dem Dummyingot beeinflusst wird und um Fremdsubstanzen zu lösen, die an einer Wandoberfläche der Kammer oder einem Abschnitt in der Kammer anhaften.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Struktur in der Kammer während des Ziehens eines Einkristalls auf eine simulierte Weise reproduziert werden, um gewollt eine starke Strömung und Turbulenz des Gases zu erzeugen, sodass Fremdsubstanzen, die an der Wand der Kammer oder dem Abschnitt der Kammer anhaften, sich lösen. Fremdsubstanzen, wie beispielsweise kleine Partikel und Staub, von denen es misslingt sie mit einem normalen Instandsetzen und Reinigen zu entfernen und die in der Kammer verbleiben, können somit vorab entfernt werden. Dies kann Fremdsubstanzen, die sich bei dem darauffolgenden Ziehschritt lösen, reduzieren und kann die Erzeugungsrate des Versetzens eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen reduzieren.
In dem Reinigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Dummyingot bevorzugt aus Kunstharz hergestellt, und der Reinigungsschritt wird bei einer Temperatur in der Kammer durchgeführt, die auf eine Standardtemperatur eingestellt ist.
In der vorliegenden Erfindung umfasst der Dummyingot bevorzugt einen Schulterabschnitt, der sich allmählich im Durchmesser erhöht, und einen Körperabschnitt, der unterhalb des Schulterabschnittes liegt und bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird. In dem Reinigungsschritt wird der Dummyingot bevorzugt hochgezogen, sodass ein unteres Ende des Schulterabschnittes durch eine Öffnung in einem unteren Ende eines wärmeabschirmenden Körpers durchgeht, der oberhalb des Tiegels angeordnet ist. Falls der Dummyingot mit einem unteren Ende eines Ziehschaftes zum Hochziehen eines Einkristalls verbunden ist und das untere Ende des Schulterabschnitts (oberes Ende des Körperabschnittes) von einer Höhenposition unterhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers zu einer Höhenposition oberhalb des oberen Endes des wärmeabschirmenden Körpers bewegt wird, intensiviert sich die Strömung des Gases stark und Fremdsubstanzen in der Kammer können entfernt werden, wenn das untere Ende des Schulterabschnittes die gleiche Höhe wie die des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers erreicht.
In dem Reinigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tiegel zum Abstützen einer Materialschmelze bevorzugt in der Kammer angeordnet und der Reinigungsschritt wird bevorzugt in der Kammer bei einer hohen Temperatur durchgeführt, bei der sich die Materialschmelze tatsächlich in dem Tiegel ansammelt. In solch einem Fall wird der Tiegel bevorzugt aus Quarz ausgebildet und der Dummyingot wird bevorzugt aus zumindest einem ausgewählten Material aus Silizium, Quarz, Karbon, Siliziumkarbid und Molybdän hergestellt. Fremdsubstanzen in der Kammer können ausreichend durch das Durchführen des Reinigens bei einer hohen Temperatur unmittelbar vor einem Beginn des Einkristallziehschrittes gelöst werden.
In der vorliegenden Erfindung umfasst der Dummyingot bevorzugt einen Schulterabschnitt, der allmählich im Durchmesser zunimmt, und einen Körperabschnitt, der unterhalb des Schulterabschnittes angeordnet ist und bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird. Bei dem Reinigungsschritt wird der Dummyingot bevorzugt hochgezogen, sodass ein unteres Ende des Schulterabschnittes durch eine Öffnung in einem unteren Ende eines wärmeabschirmenden Körpers verläuft, der oberhalb des Tiegels angeordnet ist. Falls der Dummyingot mit einem unteren Ende eines Ziehschaftes zum Hochziehen eines Einkristalls verbunden wird, und das untere Ende des Schulterabschnittes (oberes Ende des Körperabschnittes) von einer Höhenposition unterhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers zu einer Höhenposition oberhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers bewegt wird, nimmt die Strömung des Gases stark zu und Fremdsubstanzen in der Kammer können entfernt werden, wenn das untere Ende des Schulterabschnittes die gleiche Höhe wie die des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers erreicht.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Höhe des Tiegels bevorzugt so eingestellt, dass eine Höhenposition des Tiegels, wenn mit dem Reinigungsschritt begonnen wird, niedriger ist als eine Höhenposition des Tiegels, wenn der Einkristallziehschritt begonnen wird. Die Höhe des Tiegels wird auch bevorzugt eingestellt, sodass, wenn das untere Ende des Schulterabschnittes die gleiche Höhe aufweist, wie das untere Ende des wärmeabschirmenden Körpers in dem Reinigungsschritt, eine erste Spaltbreite zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers im Wesentlichen die gleiche ist wie eine zweite Spaltbreite zwischen Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers in dem tatsächlichen Einkristallziehschritt, d.h. eine mögliche Spaltbreite während dem tatsächlichen Ziehen eines Einkristalls. Dies kann ferner die Strömungsgeschwindigkeit des Gaseinlasses in die Kammer erhöhen. Insbesondere kann ein Zustand in der Nähe zu dem eines tatsächlichen Einkristallziehschrittes soweit möglich hergestellt werden, um zuverlässig Fremdsubstanzen in der Kammer zu entfernen.
Bei dem Reinigungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Reinigungsschritt bevorzugt durchgeführt nachdem das Rohmaterial zusätzlich in den Tiegel geladen wurde. In solch einem Fall wird das Material bevorzugt zusätzlich unter Verwendung eines Laderohrs, das mit einem unteren Ende eines Ziehschaftes zum Hochziehen eines Einkristalls verbunden ist, geladen und anschließend wird der Reinigungsschritt durchgeführt, indem das Laderohr durch den Dummyingot ersetzt wird. Indem zusätzlich Zusatzmaterial, Wiederaufladematerial oder zusätzliches Ladematerial zur Verwendung in einem neuen Einkristallziehschritt bereitgestellt wird, kann feines Pulver des Materials sich ausbreiten und an dem Inneren der Kammer anhaften und sich während dem Ziehschritt lösen, um eine erste Versetzung des Einkristalls hervorzurufen. Jedoch kann eine abschließende Reinigung nach dem zusätzlichen Laden und vor dem Ziehschritt durchgeführt werden, um weiter die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung eines Einkristalls zu reduzieren.
In der vorliegenden Erfindung weist der Dummyingot bevorzugt eine hohle Struktur auf. Falls der Dummyingot eine massive Form aufweist, ist es wahrscheinlich, dass der Dummyingot einen Riss oder einen Bruch aufgrund einer thermischen Ausdehnung in der Ziehkammer hervorruft. Falls der Dummyingot eine hohle Struktur aufweist, kann eine Ansammlung von Wärme unterdrückt werden, um das Auftreten eines Risses oder eines Bruchs zu verhindern.
Ein Reinigungswerkzeug einer Einkristallziehvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Dummytiegel, der einen Tiegel zur Verwendung beim Ziehen eines Einkristalls umfasst, eine Dummyflüssigkeitsoberfläche, die eine Flüssigkeitsoberfläche einer Materialschmelze in dem Tiegel simuliert und einen ersten Dummyingot, der einen Einkristallingot bei einem Vorgang des Hochziehens von der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze simuliert.
Das Reinigungswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt ferner einen zweiten Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert. Ein oberer Endabschnitt des ersten Dummyingots weist bevorzugt einen Vorsprung mit einer konischen Form auf. Ein unterer Endabschnitt des zweiten Dummyingots weist bevorzugt eine Ausnehmung mit einer konischen Form auf, die in der Lage ist an den oberen Endabschnitt des ersten Dummyingots angepasst zu werden. Gemäß solch einer Konfiguration kann der zweite Dummyingot auf den ersten Dummyingot gekoppelt werden und ein langer Einkristallingot kann in der Kammer reproduziert werden.
Ein Reinigungswerkzeug einer Einkristallziehvorrichtung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert. Ein unterer Endabschnitt des Dummyingots weist eine Ausnehmung mit einer konischen Form auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ähnliche Umgebung zu der während dem tatsächlichen Ziehen durch Verwenden des Dummyingots reproduziert werden. Eine starke Strömung und Turbulenz des Gases kann in der Kammer erzeugt werden, um vorab Fremdsubstanzen zu entfernen, die sich während dem tatsächlichen Ziehen lösen und die Erzeugungsgeschwindigkeit der Versetzung eines Einkristalls aufgrund des Anhaftens von Fremdsubstanzen kann reduziert werden. Die Dummyingots können gekoppelt werden, um einen langen Einkristallingot in der Kammer zu reproduzieren.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Überholens und Reinigens einer Kammer einer Einkristallziehvorrichtung und eines Abschnittes in der Kammer, einen Schritt des Durchführens einer abschließenden Reinigung der Einkristallziehvorrichtung mit dem vorgenannten Reinigungsverfahren nach dem Überholen und Reinigen und einen Schritt des Ziehens eines Einkristalls unter Verwendung der Einkristallziehvorrichtung nach dem Abschluss der abschließenden Reinigung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Struktur in der Kammer während dem Ziehen eines Einkristalls auf eine simulierte Weise reproduziert werden, um bewusst eine starke Strömung und Turbulenz des Gases zu erzeugen, sodass Fremdsubstanzen, die an der Wandoberfläche der Kammer oder dem Abschnitt in der Kammer anhaften, sich lösen.
Fremdsubstanzen, wie beispielsweise kleine Partikel und Staub, bei denen es nicht gelingt sie mit einer normalen Instandsetzung und Reinigung zu entfernen und die in der Kammer verbleiben, können vorab entfernt werden. Dies kann Fremdsubstanzen reduzieren, die sich bei dem folgenden Ziehschritt lösen und kann die Erzeugungsrate und den Versatz eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen reduzieren.
[Vorteile der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Reinigen ein Einkristallziehvorrichtung, das in der Lage ist, Fremdsubstanzen zu entfernen, von denen es nicht gelingt sie bei einem normalen Instandsetzen und Reinigen zu entfernen und die in der Kammer bleiben, um eine erste Versetzungserzeugung eines Einkristalls zu unterdrücken, zur Verfügung gestellt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Reinigungswerkzeug zur Verwendung in solch einem Reinigungsverfahren auch zur Verfügung gestellt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls durch Verwenden eines solchen Reinigungsverfahrens, um einen Ertrag an Einkristallen zu erhöhen, ferner zur Verfügung gestellt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer Einkristallziehvorrichtung 1 zeigt, die durch die vorliegende Erfindung zu reinigen ist;
2 ist eine Querschnittsansicht zum Beschreiben des Verfahrens (abschließender Reinigungsschritt) zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Struktur des Dummtiegels 30 und des Dummyingots 40 zeigt;
4A und 4B sind Querschnittsansichten zum Beschreiben eines Betriebs des Dummytiegels 30;
5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels einer Anordnung des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 während des Reinigens;
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines weiteren Beispiels der Anordnung des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 während des Reinigens;
7 ist eine Querschnittsansicht zum Beschreiben eines Verfahrens zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist gemeinsam mit 7 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben des Verfahrens zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1;
9 ist gemeinsam mit 7 und 8 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben des Verfahrens zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1; und
10 ist gemeinsam mit 7 bis 9 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben des Verfahrens zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugt Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer Einkristallziehvorrichtung 1, die durch die vorliegende Erfindung zu reinigen ist, zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist die Einkristallziehvorrichtung 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Siliziumhalbleitereinkristalls mit dem CZ-Verfahren und umfasst eine Kammer 10, Wärmeisolatoren 11, die im Inneren der Kammer 10 angeordnet sind, einen Suszeptor 13 zum Abstützen eines Quarztiegels 12, der in der Kammer 10 untergebracht ist, eine Rotationsabstützwelle 14 zum Abstützen des Suszeptors 13 auf eine anhebbare Weise, Heizer 15, die angeordnet sind, um die Umgebung des Suszeptors 13 zu umgeben, einen wärmeabschirmenden Körper 16, der über dem Suszeptor 13 angeordnet ist, einen Einkristallziehdraht 17, der über dem Suszeptor 13 angeordnet ist und koaxial zu der Rotationsabstützwelle 14 ist, und einen Kabelwickelmechanismus 18, der über der Kammer 10 angeordnet ist.
Die Kammer 10 umfasst eine Hauptkammer 10A und eine Ziehkammer 10B, die mit einer oberen Öffnung der Hauptkammer 10A gekoppelt ist. Der Quarztiegel 12, der Suszeptor 13, die Rotationsabstützwelle, die Heizer 15 und der wärmeabschirmende Körper 16, die oben erwähnt wurden, sind in der Hauptkammer 10A angeordnet. Der Wickelmechanismus 18 ist über der Ziehkammer 10B angeordnet. Das Kabel 17 erstreckt sich nach unten von dem Kabelmechanismus 18 durch die Ziehkammer 10B und der Endabschnitt des Kabels 17 erreicht den Innenraum der Hauptkammer 10A. 1 zeigt einen Status, in dem ein Siliziumeinkristall 2 an dem Endabschnitt des Kabels 17 hängt.
Der wärmeabschirmende Körper 16 ist vorgesehen, um Temperaturschwankungen der Siliziumschmelze 3 zu unterdrücken und um eine geeignete Hitzezone in der Nähe der Kristallwachstumsschnittstelle auszubilden und um den Siliziumeinkristall 2 daran zu hindern durch die abgestrahlte Wärme von den Heizern 15 und dem Quarztiegel 12 erwärmt zu werden. Der wärmeabschirmende Körper 16 ist ein Karbonelement, das die Fläche über der Siliziumschmelze 3 abgesehen von der Ziehbahn des Siliziumeinkristalls 2 abdeckt. Insbesondere weist der wärmeabschirmende Körper 16 eine umgekehrte Kegelstumpfform auf, von der eine Öffnungsgröße ausgehend von dem unteren Ende hin zu dem oberen Ende zunimmt. Die Öffnung in dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 weist einen größeren Durchmesser als die des Siliziumeinkristalls 2 auf, wodurch die Ziehbahn des Siliziumeinkristalls 2 gesichert wird. Der Durchmesser der Öffnung in dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 ist geringer als der des Quarztiegels 12 und der untere Endabschnitt des wärmeabschirmenden Körpers 16 liegt im Inneren des Quarztiegels 12. Das obere Ende des Randes des Quarztiegels 12 kann folglich oberhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers 16 angeordnet sein, ohne dass der wärmeabschirmende Körper 16 den Quarztiegel 12 beeinflusst.
Mit einer solchen Konfiguration wird in dem Schritt des Ziehens eines Siliziumeinkristalls der Quarztiegel 12 anfänglich in dem Suszeptor 13 angeordnet. Das Siliziummaterial wird in den Quarztiegel 12 geladen und ein Impfkristall wird an dem Endabschnitt des Kabels 17 befestigt. Das Siliziummaterial wird anschließend durch die Heizer 15 erwärmt, um die Siliziumschmelze 3 auszubilden. Der Impfkristall wird anschließend langsam angehoben, um den Siliziumeinkristall 2 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form zum Wachstum zu bringen, während der Quarztiegel 12 rotiert.
Während des Ziehens eines Einkristalls wird das Innere der Kammer 10 in einem konstanten dekomprimierten Zustand gehalten. Argongas wird von einem Gaseinlassanschluss 19A, der in einem oberen Abschnitt der Ziehkammer 10B ausgebildet ist, bereitgestellt. Das Argongas wird aus einem Gasausstoßanschluss 19B, der in einem unteren Abschnitt der Hauptkammer 10A ausgebildet ist, ausgestoßen. Dies erzeugt eine Strömung von Argongas, wie durch die gestrichelten Pfeile in der Kammer 10A gezeigt. Die Strömung (Gasströmung) verändert sich konstant in Abhängigkeit von dem Wachstumszustand des Einkristalls. Das atmosphärische Gas in der Kammer 10 ist nicht auf Argongas beschränkt und andere Inertgase können verwendet werden.
Der Durchmesser des Siliziumeinkristalls 2 wird durch Steuern der Ziehgeschwindigkeit und der Temperatur der Heizer 15 gesteuert. Beim Wachsen des Siliziumeinkristalls 2 wird ein Nackenabschnitt mit einem reduzierten Kristalldurchmesser ausgebildet bevor der Kristalldurchmesser konisch vergrößert wird um einen Schulterabschnitt auszubilden. Wenn der Einkristall auf einen vorgegebenen Durchmesser angewachsen wird, wird das Ziehen mit einem konstanten Durchmesser fortgeführt, um einen Körperabschnitt auszubilden. Bei Beendigung des Ziehens wird der Durchmesser reduziert, um einen Endabschnitt auszubilden und der Kristall wird letztlich von der Flüssigkeitsoberfläche angehoben. Auf eine solche Weise wird ein Siliziumeinkristallingot aufweisend einen Schulterabschnitt und einen Körperabschnitt vervollständigt.
Die Konfiguration und der Betrieb der Einkristallziehvorrichtung 1 wurden oben beschrieben. Als nächstes wird ein Verfahren zum Reinigen solch einer Einkristallziehvorrichtung 1 beschrieben. Mögliche Typen der Reinigung der Einkristallziehvorrichtung umfassen das Überholen und Reinigen und das abschließende Reinigen nach dem Überholen und Reinigen. Das Überholen und Reinigen ist ein Schritt des Demontierens der Vorrichtung nach einem Ende einer Charge und das Reinigen von jeder Komponente, um Pulver und Ablagerungen, die an den inneren Wänden der Kammer 10 und an Teilen in der Kammer anhaften, zu entfernen.
Das abschließende Reinigen ist ein Reinigungsschritt, der durchgeführt wird nach solch einem Überholen und Reinigen und bevor dem Beginn des Ziehschrittes des nächsten Siliziumeinkristalls. Das abschließende Reinigen kann Fremdsubstanzen entfernen, von denen es nicht geschafft wird sie vollständig durch Überholen und Reinigen in der Kammer 10 zu entfernen.
2 ist eine Querschnittsansicht zum Beschreiben des Verfahrens (abschließender Reinigungsschritt) zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 gezeigt, verwendet das abschließende Reinigen zwei Typen an Reinigungswerkzeugen zum Reproduzieren einer Umgebung in der Kammer 10 während des Ziehens eines Einkristalls. Eines ist ein Dummytiegel 30, der die Form des tatsächlichen Quarztiegels 12 simuliert. Das andere ist ein Dummyingot 40, der die Form des Einkristallingots simuliert.
3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die eine Struktur des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 zeigt.
Wie in 3 gezeigt, ist der Dummytiegel 30 ein Kunstharzelement aufweisend im Wesentlichen die gleiche Größe (Bohrungsdurchmesser) wie die des Quarztiegels 12, der tatsächlich zu verwenden ist. Die Form des Dummytiegels 30 kann ähnlich zu der des Quarztiegels 30, der tatsächlich zu verwenden ist, sein und muss nicht exakt die gleiche sein. Eine Dummyflüssigkeitsoberfläche 31, die die Flüssigkeitsoberfläche der Siliziumschmelze 3 simuliert, ist einstückig in dem Dummytiegel 30 ausgebildet. Ein Dummyingot 32 (erster Dummyingot), der einen Einkristall simuliert, der von der Flüssigkeitsoberfläche der Siliziumschmelze 3 hochgezogen wurde, wird weiter einstückig an der Dummyflüssigkeitsoberfläche 31 ausgebildet. In anderen Worten ist der Dummytiegel 30 eine Einkristallstruktur umfassend die Dummyflüssigkeitsoberfläche 31 und den Dummyingot 32.
Der Dummytiegel 30 wird direkt an dem oberen Ende der Rotationsabstützwelle 14 angeordnet. Das heißt, der Suszeptor 13 wird nicht verwendet. Der Grund ist der, dass in einem tatsächlichen Ziehschritt der Quarztiegel 12, der bei der hohen Temperatur erweicht, von dem Suszeptor 13 abgestützt werden muss, wohingegen der Reinigungsschritt bei einer Standardtemperatur durchgeführt wird und die Deformation des Dummytiegels 30 nicht berücksichtigt werde muss. Das Weglassen der Anordnung des Suszeptors 13 kann die Vorbereitungen des Reinigungsschrittes vereinfachen. Der untere Abschnitt des Dummytiegels 30 muss eine Form aufweisen, die in der Lage ist an der Rotationswelle 14 angeordnet zu werden.
Der Dummyingot 40 (zweiter Dummyingot) ist ein Kunstharzelement aufweisend im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der eines tatsächlich gezogenen Siliziumeinkristalls. Der Dummyingot 40 umfasst einen Schulterabschnitt 40a, der allmählich im Durchmesser nach unten hin zunimmt, und einen Körperabschnitt 40b, der einen konstanten Durchmesser aufweist. Eine Ringarmatur 40d ist an dem oberen Ende des Schulterabschnitts 40a vorgesehen. Ein Haken 17a, der an dem Endabschnitt des Kabels 17 vorgesehen ist, steht in Eingriff mit der Ringarmatur 40d, wobei der Dummyingot 40 auf eine anhebbare Weise hängt. Der Haken 17a und die Ringarmatur 40d stehen in Eingriff miteinander mit einem Spiel, sodass das Kabel 17 an einem großen Versatz gehindert werden kann, wenn der Dummyingot 40 auf dem Dummyingot 32 angeordnet wird.
Der Dummyingot 40 kann auf den Dummyingot 32 passen, der in den Dummytiegel 30 integriert ist. Der Dummytiegel 32 weist einen Vorsprung 32a (Schulterabschnitt) mit einer konischen Form an seinem oberen Endabschnitt auf. Der Dummyingot 40 weist eine Ausnehmung 40c mit einer konischen Form in seinem unteren Endabschnitt auf. Der Dummyingot 40 kann daher einfach abgesenkt werden, um auf den Dummyingot 32 zu passen. Sogar falls der Dummyingot 40 durch einen Winddruck des Argongases versetzt wird, kann der Dummyingot 40 mit dem Dummyingot 32 gekoppelt werden, indem eine Positionsabweichung der zentralen Achse auf eine selbstausrichtende Weise korrigiert wird. Der Dummyingot 40 und der Dummyingot 32 können gekoppelt werden, um einen langen Einkristall (siehe 5) wiederherzustellen.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet zwei Dummyingots. Der Dummyingot 32 ist mit dem Dummytiegel 30 einstückig ausgebildet und übernimmt die Rolle des Veränderns der Strömung des Argongases unterhalb des wärmeabschirmenden Körpers 16. Der Dummyingot 40 übernimmt die Rolle des Veränderns der Strömung des Argongases oberhalb des wärmeabschirmenden Körpers 16. Der Dummyingot 40 verändert die Strömung des Argongases, indem Öffnungsflächen an verschiedenen Abschnitten im Inneren der Kammer 10 in einem Zustand des tatsächlichen Ziehens eines Einkristalls reduziert werden.
Die Materialien des Dummy tiegels 30 und des Dummyingots 40 sind nicht besonders eingeschränkt. Kunstharze, wie beispielsweise Polypropylen, werden bevorzugt verwendet. Die Verwendung von Kunstharz vereinfacht die Bearbeitung und gestattet eine günstige Herstellung. Weiße Materialien ermöglichen eine visuelle Wahrnehmung von schwarzen Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Karbonchips, die auf den Dummyingot 40 und den Dummytiegel 30 fallen und dort anhaften. Der Dummyingot 40 und der Dummytiegel 30 können folglich als Fremdsubstanzansammlungs- und Überprüfungseinrichtungen dienen.
In dem abschließenden Reinigungsschritt werden der Dummytiegel 30 und der Dummyingot 40 in der Kammer 10 angeordnet und anschließend wird das Argongas in der Kammer 10 mit einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit bereitgestellt, um das Innere der Kammer 10 mit einer Argonatmosphäre bei einer Standardtemperatur und dekomprimiertem Druck zu versehen. Das Argongas wird von dem Gaseinlassanschluss 19A, der in dem oberen Abschnitt der Ziehkammer 10B ausgebildet ist, bereitgestellt, verläuft durch die Ziehkammer 10B und die Hauptkammer 10A und wird aus dem Gasausstoßanschluss 19B, der in dem unteren Abschnitt der Hauptkammer 10A angeordnet ist, ausgestoßen. Der Luftdruck in der Kammer 10 beträgt bevorzugt 20 bis 30 torr. Der Betrag der Bereitstellung von Argongas kann beispielsweise 130 L/Min betragen. Der Luftdruck im Inneren der Kammer 10 wird durch ein Druckmessgerät gemessen. Der Betrag an Argongas, der aus dem Gasausstoßanschluss 19B ausgestoßen wird, wird so gesteuert, dass die Kammer 10 einen konstanten Luftdruck im Inneren aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die abschließende Reinigung bei einem normalen Druck durchgeführt. Die Temperatur im Inneren der Kammer 10 kann auf die gleiche Temperatur erhöht werden wie bei dem tatsächlichen Einkristallziehschritt, um das Reinigen bei einer hohen Temperatur durchzuführen. Jedoch ist dies ineffizient, da es Zeit benötigt, um die Temperatur im Inneren der Kammer 10 zu erhöhen und um die Kammer 10 nach dem Reinigen zu kühlen. Zusätzlich können der Dummyingot 40 und der Dummytiegel 30, die aus Kunstharz ausgebildet sind, nicht verwendet werden. Aus diesen Gründen wird das abschließende Reinigen bevorzugt bei einer Standardtemperatur durchgeführt.
Bei dem abschließenden Reinigen wird der vorgenannte Zustand einer Standardtemperatur und einem dekomprimierten Druck in der Kammer für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Die Reinigungszeit ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch bevorzugt 2 bis 8 Stunden.
4A und 4B sind Querschnittsansichten zum Beschreiben eines Betriebes des Dummytiegels 30.
Bei dem abschließenden Reinigen wird der Dummytiegel 30 angehoben, um sich dem wärmeabschirmenden Körper 16 zu nähern und der Dummyingot 32 wird in die Öffnung 16a des wärmeabschirmenden Körpers 16 eingeführt. Hier kann der Dummytiegel 30 mit oder ohne Rotation angehoben werden.
Ein Einkristall ist dafür bekannt, oft eine Störung aufzuweisen, wenn der Schulterabschnitt des Einkristalls in die Öffnung des wärmeabschirmenden Körpers 16 eintritt. Ein möglicher Grund dafür ist, dass der Eintritt des Schulterabschnittes des Einkristalls in die Öffnung 16a des wärmeabschirmenden Körpers 16, welche bisher breit war, die Öffnungsfläche reduziert und der Einkristall als ein Widerstand wirkt, der die Strömung des Argongases behindert. Dies erhöht die Strömungsgeschwindkeit des Argongases und Fremdsubstanzen, die an den Wänden oder Teilen der Kammer 10 anhaften, lösen sich und bleiben an dem Einkristall haften. Bei dem abschließenden Reinigen wird der Schulterabschnitt des Dummyingots anschließend bewusst in die Öffnung des wärmeabschirmenden Körpers 16 eingeführt, um eine Umgebung zu reproduzieren, in der Fremdsubstanzen sich einfach lösen.
Die Öffnung 16a des wärmeabschirmenden Körpers 16 weist einen leicht größeren Durchmesser als der des Einkristalls auf. Die Öffnungsfläche ist anfänglich breit und das Argongas strömt sanft. Sowie der Dummytiegel 30 ansteigt und der Schulterabschnitt des Dummyingot 32 in die Öffnung 16a eintritt, nimmt die Öffnungsfläche stark ab und die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases erhöht sich, um durch den schmaleren Spalt zwischen dem Dummytiegel 30 und dem wärmeabschirmenden Körper 16 zu gehen. Dies verändert die Gasströmung in der Kammer 10 und Turbulenzen treten einfach auf. Kleine Fremdsubstanzen, die an den Ecken und Kanten in der Kammer 10 anhaften, können somit entfernt werden und hochgehoben werden, wodurch Fremdsubstanzen mit Hilfe der Gasströmung ausgestoßen und entfernt werden können.
Sowie sich der Dummytiegel 30 anhebt, nimmt nicht nur der Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und dem Dummyingot 32 ab, sondern der Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und dem oberen Ende des Randes des Dummytiegels 30 nimmt auch ab. Die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases steigt folglich weiter an, um durch den schmalen Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und dem Dummytiegel 30 hindurch zu strömen. Die Gasströmung in der Kammer 10 verändert sich und Turbulenzen treten einfach auf.
Falls der Dummytiegel 30 angehoben wird, um sich dem wärmeabschirmenden Körper 16 zu nähern, wird eine Spaltbreite (erste Spaltbreite) G zwischen der Dummyflüssigkeitsoberfläche 31 und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 bevorzugt eingestellt, um im Wesentlichen die gleiche zu sein wie eine Spaltbreite (zweite Spaltbreite) zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Siliziumschmelze in dem Quarztiegel 12 und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 in dem tatsächlichen Einkristallziehschritt, d.h., um eine mögliche Spaltbreite während des tatsächlichen Ziehens eines Einkristalls zu sein. Solch ein Zustand wird bevorzugt für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases weiter ansteigt, um durch den schmalen Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und der Dummyflüssigkeitsoberfläche 31 zu passieren, verändert sich die Gasströmung in der Kammer 10 und Turbulenzen treten einfach auf. Fremdsubstanzen, die an dem Inneren der Kammer 10 anhaften, können folglich entfernt und angehoben werden, und solche Fremdsubstanzen können mit Hilfe der Gasströmung ausgestoßen und entfernt werden.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anordnung des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 während des Reinigens beschreibt.
Wie in 5 gezeigt, kann der Dummyingot 40 mit dem Dummytiegel 30 gekoppelt werden. Der Dummytiegel 30 und der Dummyingot 40 sind nicht gekoppelt, wenn sie anfänglich angeordnet werden. Der Dummyingot 40 kann abgesenkt werden, um die zwei zu koppeln, um einen längeren Einkristall in der Kammer 10 herzustellen. Während des Reinigens wird der Dummyingot 40 bevorzugt in dem Zustand gehalten, in welchem er mit dem Dummytiegel 30 für eine bestimmte Zeitdauer gekoppelt ist. Dies kann einen ähnlicheren Zustand zu dem des tatsächlichen Ziehens nachbilden und kann ferner die Strömung und die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases verändern.
In der vorliegenden Ausführungsform stehen der Haken 17a und die Ringarmatur 40d mit einem Spiel in Eingriff. Dies kann einen großen Versatz des Kabels 17 vermeiden, wenn der Dummyingot 40 auf dem Dummyingot 32 angeordnet wird und mit diesem gekoppelt wird und der Dummyingot 40 kann mit dem Dummyingot 32 angehoben werden.
Während dem abschließenden Reinigen kann der Dummytiegel 30 bevorzugt auf und nieder oszilliert werden. Hier kann der Dummyingot 40 mit dem Dummytiegel 30 gekoppelt werden oder von diesem getrennt werden. In jedem Fall verändert das Bewegen des Dummytiegels nach oben und nach unten weiter die Gasströmung in der Kammer 10. Dies kann Turbulenzen des Argongases in der Kammer 10 hervorrufen und Fremdsubstanzen in der Kammer 10 können entfernt werden.
Bei dem abschließenden Reinigen kann der Dummyingot 40 bevorzugt von dem Dummtiegel 30 getrennt werden und unabhängig von dem Dummytiegel 30 auf- und abwärts oszilliert werden. In solch einem Fall kann die Position des Dummytiegels 30 in der Höhenrichtung fixiert werden, während nur der Dummyingot 40 nach unten und nach oben bewegt wird. Der Dummyingot 40 kann fixiert werden, während der Dummytiegel nach oben und nach unten bewegt wird. Beide können separat nach oben und nach unten bewegt werden. Falls der Dummyingot 40 von dem Dummytiegel 30 getrennt wird, kann die Position des Dummyingots 40 in der Höhenrichtung signifikant verändert werden, um die Gasströmung in der Kammer 10 zu verändern. Fremdsubstanzen, von denen es nicht möglich ist, sie mit dem Dummyingot 40 anzuheben, der in einer bestimmten Position verbleibt, können somit hochgehoben werden.
6 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines weiteren Beispiels der Anordnung des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 während dem Reinigen.
Wie in 6 gezeigt, kann der Dummyingot 40 in der Ziehkammer 10B angeordnet sein. Falls der Dummyingot 40 in der Ziehkammer 10B angeordnet ist, steigt die Windgeschwindigkeit der Gasströmung an, da das Argongas durch den schmalen Spalt zwischen dem Dummyingot 40 und der Ziehkammer 10B läuft. Es gibt Elemente aufweisend unebene Oberflächen, wie beispielsweise ein Gateventil und einen Sensor, in dem oberen Abschnitt der Ziehkammer 10B. Es ist wahrscheinlicher, dass Fremdsubstanzen an solchen Elementen anhaften. Da die Gasströmung in der Ziehkammer 10B intensiviert wird, können Fremdsubstanzen in der Ziehkammer 10B entfernt werden. Die erhöhte Windgeschwindigkeit der Gasströmung erhöht auch die Windgeschwindigkeit der Gasströmung in der Hauptkammer 10A. Dies erleichtert das Auftreten von Turbulenzen und Fremdsubstanzen in der Hauptkammer 10A können ebenfalls entfernt werden.
Nach der Vervollständigung der abschließenden Reinigung wird die Kammer 10 für Luft geöffnet. Der Dummytiegel 30 und der Dummyingot 40 werden herausgenommen. Der Suszeptor 13 und der Quarztiegel 12 werden auf der Rotationsabstützwelle 14 angeordnet. Siliziummaterial wird in den Quarztiegel 12 geladen. Der vorgenannte normale Ziehschritt wird anschließend durchgeführt. Wie oben beschrieben, kann in der vorliegenden Ausführungsform die abschließende Reinigung durchgeführt werden, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Versetzungserzeugung aufgrund von Fremdsubstanzen, die in der Kammer 10 während des Einkristallziehschrittes verbleiben, zu reduzieren.
Wie oben beschrieben wurde, reproduziert das Verfahren zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Struktur in der Kammer während dem Ziehen eines Einkristalls, um künstlich eine intensive Strömung und Turbulenz des Argongases, das in der Kammer aufgrund des Vorhandenseins des Quarztiegels und des Einkristallingots auftritt, zu erzeugen. Die Strömungsrate des Inertgases wird dadurch bewusst verändert, um vorab Fremdsubstanzen, die an den Ecken und Ausnehmungen in der Kammer anhaften, zu lösen und zu entfernen. Dies kann den Betrag an Staub reduzieren, der in dem darauffolgenden Ziehschritt aufgewirbelt wird und kann die Erzeugungsrate der Versetzung eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen reduzieren.
7 bis 10 sind Querschnittsansichten zum Beschreiben eines Verfahrens zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 7 gezeigt, ist das Reinigungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen unter Verwendung eines Dummyingots 50 in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Siliziumschmelze 3 in dem Quarztiegel 12 gebündelt ist, unmittelbar bevor einem Beginn eines Einkristallziehschrittes. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform wird der Quarztiegel 12, der tatsächlich bei dem Einkristallziehschritt verwendet wird, in der Kammer 10 angeordnet, nicht ein Dummytiegel. Der Quarztiegel 12 wird mit den Heizern 15 erwärmt und das Innere der Kammer 10 wird bei einer hohen Temperatur gehalten.
Das Reinigungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform weist einen bestimmten Effekt als ein Verfahren zum Reinigen vor einem Beginn eines Einkristallziehschrittes auf. Jedoch Falls beispielsweise, wie in 8 gezeigt, Siliziummaterial 5 zusätzlich in den Quarztiegel 12 unter Verwendung eines Laderohrs 60 geladen wird, kann sich kleines Siliziumpulver, das an der Oberfläche des Laderohrs 60 anhaftet, lösen und in der Kammer 10 ansteigen. Falls das Siliziummaterial in dem Laderohr 60 in den Quarztiegel 12 fallen gelassen wird, können feines Siliziumpulver, das an der inneren Oberfläche des Laderohrs 60 anhaftet, und das Siliziummaterial 5 ansteigen und an den Ofenstrukturen, wie beispielsweise dem wärmeabschirmenden Körper 16, anhaften, wodurch eine erste Versatzerzeugung des Einkristalls hervorgerufen wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Reinigen unter Verwendung eines Dummyingots anschließend in der Kammer 10 bei einer hohen Temperatur unmittelbar vor einem Beginn eines Einkristallziehschrittes durchgeführt, wodurch das Innere der Kammer 10 weiter gereinigt wird.
Das Innere der Kammer 10 steht unter einer hohen Temperatur und der Quarztiegel 12 hält die Siliziumschmelze 3. Der Dummyingot 50 zur Verwendung bei dem Reinigen benötigt daher eine Wärmefestigkeit, um die Siliziumschmelze 3 nicht zu kontaminieren. Bevorzugte Materialien des Dummyingots 50 umfassen Silizium, Quarz, Karbon, Siliziumkarbid (SiC), mit Silizium beschichteten Kohlenstoff und Molybdän. Beispielsweise kann ein Siliziumeinkristallingot, der unter Verwendung des gleichen Typs Einkristallziehvorrichtung wie bei dem Reinigungsziel gezogen wird, jedoch anschließend nicht zu einem Waferprodukt verarbeitet wird, hin zu einer vorgegebenen Form bearbeitet werden und als der Dummyingot 50 verwendet werden. Solch ein Siliziumeinkristallingot, der nicht zu einem Produkt bearbeitet wurde, kann als der Dummyingot 50 verwendet werden, um die Arbeit beim Herstellen eines Dummyingots von Grund auf zu reduzieren und um eine effiziente Verwendung von Ressourcen zu gestatten.
Ähnlich wie die Oberseitenform eines Siliziumeinkristallingots, der tatsächlich mit dem CZ-Verfahren gezogen wurde, kann der Dummyingot 50 geformt sein, um einen Schulterabschnitt 50a aufzuweisen, der allmählich im Durchmesser von oben nach unten zunimmt, und einen Körperabschnitt 50b, der unterhalb dem Schulterabschnitt 50a angeordnet ist und bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird. Der Dummyingot 50 kann eine hohle Struktur umfassend eine Ausnehmung im Inneren aufweisen. Der Dummyingot kann ein solider Block sein. Falls der Dummyingot 50 eine hohle Struktur aufweist, kann eine Öffnung in dem unteren Abschnitt ausgebildet sein. Ein Dummyingot mit einer hohlen Struktur kann eine Ansammlung von Wärme unterdrücken und das Auftreten eines Risses oder eines Bruchs verhindern. Da der Dummyingot 50 entfernt von der Siliziumschmelze 3 während dem Reinigungsschritt gehalten werden muss, muss die Länge des Körperabschnittes 50b des Dummyingots 50 in Anbetracht des Flüssigkeitsniveaus der Siliziumschmelze in dem Quarztiegel 12 gestaltet werden.
Als nächstes wird der Reinigungsschritt unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben.
Zu Beginn wird, wie in 8 gezeigt, das Siliziummaterial 5 zusätzlich unter Verwendung des Laderohrs 60 eingefüllt. Das zusätzliche Einfüllen kann zum Zwecke des Ziehens des zweiten und nachfolgenden Siliziumeinkristallingots mit einem sogenannten Multiziehverfahren durchgeführt werden. Bei dem Multiziehverfahren wird nachdem ein Siliziumeinkristall gezogen wurde, Siliziummaterial zusätzlich bereitgestellt und in dem gleichen Quarztiegel geschmolzen, und ein Siliziumeinkristall wird aus der sich ergebenden Schmelze gezogen. Solch ein Materialbereitstellschritt und ein Einkristallziehschritt werden wiederholt, um eine Vielzahl Siliziumeinkristalle mit einem Quarztiegel herzustellen. Gemäß dem Multiziehverfahren können die Kosten des Quarztiegels pro Siliziumeinkristall reduziert werden. Da die Frequenz der Demontage der Kammer und der Ersatz des Quarztiegels reduziert werden können, kann die Betriebseffizienz verbessert werden.
Das zusätzliche Laden kann zum Zwecke des Wiederauffüllens des Quarztiegels mit Siliziummaterial bei einem sogenannten Einzelziehverfahren durchgeführt werden. In solch einem Fall wird ein polykristallines Silizium, das vorab in den Quarztiegel 12 bei einer Standardtemperatur gefüllt wurde, in der Kammer 10 erwärmt, um eine Siliziumschmelze 3 auszubilden, bevor das Siliziummaterial zusätzlich bereitgestellt wird. Gemäß einem solchen Verfahren kann ein langer Siliziumeinkristall mit einer verbesserten Betriebseffizienz gezogen werden.
Das Laderohr 60 ist ein zylindrischer Container, der aus Quarzglas ausgebildet ist, mit einem aufmachbaren Deckel am Boden 61. Das Laderohr 60 wird an dem unteren Ende des Kabels 17 eingehängt. Das Laderohr 60 wird ausgehend von der Position der Ziehkammer 10B in die Nähe der Schmelzenoberfläche abgesenkt. Der untere Deckel 61 wird anschließend geöffnet, um das zusätzliche Siliziummaterial 5 in dem Laderohr 60 in den Quarztiegel 12 fallen zu lassen.
Wie oben beschrieben wurde, ist es bei dem Schritt des Hinzufügens des Siliziummaterials unter Verwendung des Laderohrs 60 wahrscheinlich, dass winziges Siliziumpulver an den Wandoberflächen der Kammer 10 und den Ofenstrukturen, wie beispielsweise dem wärmeabschirmenden Körper 16, anhaftet. Dies kann eine erste Versetzungserzeugung des Einkristalls hervorrufen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Reinigungsschritt verwendend den Dummyingot 50 anschließend in der Kammer 10 nach dem Schritt des Hinzufügens des Siliziummaterials durchgeführt.
In dem Reinigungsschritt wird das leere Laderohr 60, das an dem unteren Ende des Kabels 17 befestigt ist, gelöst und mit dem Dummyingot 50 ersetzt und der Dummyingot 50 wird anschließend in die Nähe der Flüssigkeitsoberfläche, wie in 9 gezeigt, abgesenkt. Hier wird der Quarztiegel 12 auch bevorzugt soweit möglich abgesenkt. Im Speziellen wird die Höhe des Quarztiegels 12 so eingestellt, dass die Höhenposition des Quarztiegels 12, wenn der Reinigungsschritt gestartet wird, geringer ist als die des Quarztiegels 12, wenn der Einkristallziehschritt gestartet wird.
9 zeigt einen Zustand, wenn der Reinigungsschritt begonnen wird, wobei der Quarztiegel 12 und der Dummyingot 50 vollständig abgesenkt sind. Solch ein Zustand kann bei der Hälfte des Reinigungsschritts eingenommen werden. Wenn der Dummyingot 15 sich an der abgesenkten Position befindet, wird das untere Ende des Schulterabschnittes 50a (oberes Ende des Körperabschnittes 50b) des Dummyingots 50 bevorzugt unterhalb des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers 16 angeordnet. Der Dummyingot 50 kann in einer solchen Position hochgehoben werden, um eine ähnliche Position zu der nachzubilden, wenn das Siliziumeinkristall 2 allmählich von der Siliziumschmelze 3 hochgehoben wird.
7 zeigt einen Zustand, in dem der Quarztiegel 12 und der Dummyingot 50 von der in 9 gezeigten Position angehoben werden. Das untere Ende des Schulterabschnittes 50a des Dummyingots 50 liegt exakt an der gleichen Höhenposition wie das des unteren Endes des wärmeabschirmenden Körpers 16.
Dieser Zustand ist der gleiche wie der in 4B gezeigte. In dem tatsächlichen Einkristallziehschritt nimmt die Gasströmung stark zu und es ist wahrscheinlich dass eine Kristallstörung auftritt, wenn die Position des Schulterabschnittes des Siliziumeinkristalls sich fast dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 nähert. Die vorliegende Ausführungsform kann auch eine solche Situation reproduzieren, um Turbulenzen so in der Kammer 10 hervorzurufen, dass Fremdsubstanzen, wie beispielsweise winziges Siliziumpulver sich lösen.
Wie in dem Diagramm gezeigt, falls das untere Ende des Schulterabschnitts 50A des Dummyingots 50 sich an der gleichen Höhe wie das untere Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 befindet, wird eine Spaltbreite (erste Spaltbreite) zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Siliziumschmelze 3 und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers bevorzugt eingestellt, um im Wesentlichen gleich einer Spaltbreite (zweite Spaltbreite) zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Elements in dem tatsächlichen Einkristallziehschritt zu sein, das heißt, um eine mögliche Spaltbreite während dem tatsächlichen Ziehen eines Einkristalls zu sein. Solch eine Einstellung kann eine ähnliche Situation zu der in dem tatsächlichen Einkristallziehschritt nachbilden. Im Speziellen wird nicht nur der seitliche Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und dem Dummyingot 50 reduziert, sondern auch der vertikale Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und der Oberfläche der Schmelze wird reduziert. Dies erhöht weiter die Strömungsgeschwindigkeit des Argongases, um durch den schmalen Spalt zwischen dem wärmeabschirmenden Körper 16 und dem Dummyingot 50 hindurchzugehen, und verändert die Gasströmung in der Kammer 10, um das Auftreten von Turbulenzen zu vereinfachen.
10 zeigt einen Zustand, in dem der Dummyingot 50 weiter angehoben wird. In solch einem Fall können, wie in 6 gezeigt, Fremdsubstanzen in der Ziehkammer 10B entfernt werden, um die Erzeugungsrate einer Versetzung eines Einkristalls aufgrund der Anhaftung von Fremdsubstanzen zu reduzieren.
Während des Anhebevorgangs des Dummyingots 50 kann der Quarztiegel 12 gemeinsam damit hochgehoben und abgesetzt werden. Falls der Dummyingot 50 den Hebebetrieb bis unter das untere Ende des wärmeabschirmenden Körper 16 durchführt, kann der Quarztiegel 12 gemäß dem Hebebetrieb hochgehoben und heruntergelassen werden, um den Dummyingot 50 an einer geeigneten Position anzuordnen, ohne dass der Dummyingot 50 die Siliziumschmelze 3 berührt. Die Spaltbreite (erste Spaltbreite) zwischen dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers 16 und der Siliziumschmelze 3 kann auch in die Nähe der Spaltbreite (zweite Spaltbreite) bei dem tatsächlichen Ziehschritt gebracht werden.
Wie oben beschrieben wurde, reproduziert das Verfahren zum Reinigen der Einkristallziehvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung auch die Struktur in der Kammer während dem Ziehen eines Einkristalls, um künstlich eine starke Strömung und Turbulenz des Argongases auszubilden, die in der Kammer aufgrund des Vorhandenseins eines Quarztiegels und eines Einkristallingots auftreten. Die Strömungsrate des Inertgases wird dadurch bewusst verändert, um vorab Fremdsubstanzen, wie beispielsweise feines Siliziumpulver, das an dem Inneren der Kammer anhaftet, zu lösen und zu entfernen. Dies kann die Menge an Staub reduzieren, die in dem darauffolgenden Ziehschritt aufgewirbelt wird und reduziert die Erzeugungsrate des Versatzes eines Einkristalls, die der Anhaftung von Fremdsubstanzen zuordenbar ist.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Verschiedene Modifikationen können an den Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen und es ist unnötig zu sagen, dass diese Modifikationen auch in den Schutzumfang der Erfindung fallen.
Beispielsweise wird in der vorgenannten Ausführungsform das Reinigen durch gleichzeitiges Verwenden des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 durchgeführt. Jedoch kann das Reinigen nur unter Verwendung von dem Dummytiegel 30 durchgeführt werden. Das Reinigen kann unter Verwendung von nur dem Dummyingot 40 durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden der Dummytiegel 30 und der Dummyingot 40 so beschrieben, dass sie aus Kunstharz ausgebildet sind. Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung das Material des Dummytiegels 30 und des Dummyingots 40 nicht auf Kunstharz beschränkt, beispielsweise können Karbonmaterialien verwendet werden.
Wie oben beschrieben wurde, können der Dummytiegel 30 und die Dummyingots 40 und 50 ähnlich zu dem tatsächlich verwendeten geformt sein. Der Grad der Ähnlichkeit ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Effekt der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise kann der Dummy tiegel 30 gekerbt sein oder exzentrisch ausgebildet sein. Die Dummyingots 40 und 50 können wie ein elliptischer Zylinder geformt sein, nicht wie ein perfekt kreisförmiger Zylinder. Ausnehmungen und Vorsprünge können in/auf dem äußeren Umfang des Zylinders ausgebildet sein. Die Dummyingots 40 und 50 können eine versetzte Form mit einer Kristallhabituslinie aufweisen. Sogar falls der Dummytiegel 30 und die Dummyingots 40 und 50 solche Formen aufweisen, die sich signifikant von denen der tatsächlichen unterscheiden, kann das Innere der Kammer durch die Strömung des Gases gereinigt werden. Die Turbulenzen können erhöht werden, um den Reinigungseffekt zu begünstigen.
In der vorgenannten Ausführungsform wird das Argongas als ein Gas beschrieben, das der Kammer bereitgestellt wird. Jedoch können andere Inertgase anstatt des Argongases verwendet werden. Luft kann verwendet werden.
In der vorgenannten Ausführungsform wurde die Siliziumeinkristallziehvorrichtung als ein Beispiel beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann angedacht werden für eine Ziehvorrichtung verschiedener Arten von Einkristallen, wie beispielsweise SiC und Saphir. Bei der Herstellung eines Halbleitersiliziumeinkristalls mit dem CZ-Verfahren haftet SiO, das aus der Siliziumschmelze ausgestoßen wurde, an dem Inneren der Kammer leicht an. Die Vorrichtung ist groß in ihrer Größe und es ist schwer das Innere der Kammer in jeder Ecke zu überholen und zu reinigen. Die vorliegende Erfindung ist folglich geeignet bei dem Reinigen der Ziehvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung eines Halbleitersiliziumeinkristalls mit dem CZ-Verfahren anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Einkristallziehvorrichtung
2: Siliziumeinkristall
3: Siliziumschmelze
5: zusätzliches Siliziummaterial
10: Kammer
10A: Hauptkammer
10B: Nebenkammer
11: Wärmeisolator
12: Quarztiegel
13: Suszeptor
14: Rotationsabstützwelle
15: Heizer
16: Wärmeabschirmender Körper
16a: Öffnung
17: Einkristallziehkabel
17a: Haken
18: Wickelmechanismus
19A: Gaseinlassanschluss
19B: Gasausstoßanschluss
30: Dummytiegel
31: Dummyflüssigkeitsoberfläche
32: Dummyingot (erster Dummyingot)
32a: ein Vorsprung des Dummyingots
40: Dummyingot (zweiter Dummyingot)
40a: Schulterabschnitt des Dummyingots
40b: Körperabschnitt des Dummyingots
40c: Ausnehmung des Dummyingots
40d: Ringarmatur
50: Dummyingot
60: Laderohr

Claims

Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung umfassend einen Reinigungsschritt des Vorbereitens eines Dummytiegels, der einen Tiegel simuliert und eine Dummyflüssigkeitsoberfläche umfasst, die eine Flüssigkeitsoberfläche einer Materialschmelze in dem Tiegel simuliert, und einen ersten Dummyingot, der einen Einkristallingot bei einem Vorgang des Hochziehens von der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze simuliert, und das Bereitstellen eines Gases in einem Zustand, in dem der Dummytiegel in einer dekomprimierten Kammer der Einkristallziehvorrichtung angeordnet ist, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, die von dem Dummytiegel beeinflusst wird und um Fremdsubstanzen, die an der Wandoberfläche der Kammer anhaften oder Teile in der Kammer, zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 1 bei dem die Einkristallziehvorrichtung, umfasst eine Rotationsabstützwelle, die den Tiegel in der Kammer auf eine anhebbare Weise abstützt, und einen wärmeabschirmenden Körper, der über der Rotationswelle angeordnet ist, und wobei der Reinigungsschritt durch Einstellen der Höhe des Dummytiegels so durchgeführt wird, dass eine erste Spaltbreite zwischen der Dummyflüssigkeitsoberfläche und einem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers im Wesentlichen die gleiche ist wie eine zweite Spaltbreite zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers bei einem tatsächlichen Einkristallziehschritt, insbesondere eine mögliche Spaltbreite während einem tatsächlichen Ziehen eines Einkristalls.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Dummytiegel bei dem Reinigungsschritt auf- und abwärts oszilliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Dummytiegel aus Kunstharz ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein zweiter Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert, vorbereitet wird, und bei dem das Gas in dem Reinigungsschritt und in einem Zustand bereitgestellt wird, in dem der zweite Dummyingot in der Kammer hängt, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, die von dem zweiten Dummyingot beeinflusst wird, und um die Fremdsubstanz, die an der Wandoberfläche der Kammer anhaftet und Teile in der Kammer, zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Reinigungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der zweite Dummyingot mit dem ersten Dummyingot gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Kammer eine Hauptkammer und eine Ziehkammer umfasst, die mit einer oberen Öffnung der Hauptkammer verbunden ist, und bei dem der Reinigungsschritt bei einem Zustand durchgeführt wird, bei dem der zweite Dummyingot in der Ziehkammer angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Reinigungsschritt in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem der zweite Dummyingot unabhängig von dem Dummytiegel auf- und abwärts oszilliert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Einkristallziehvorrichtung ferner ein Kabel umfasst, das koaxial mit der Rotationsabstützwelle angeordnet ist und einen Haken aufweist, der an seinem Endabschnitt befestigt ist, eine Ringarmatur an einem Endabschnitt des zweiten Dummyingots befestigt ist, und wobei der Haken in Eingriff mit der Ringarmatur mit einem Spiel steht, wobei der zweite Dummyingot mit einem unteren Ende des Kabels gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem der zweite Dummyingot aus Kunstharz ausgebildet ist.
Verfahren zum Reinigen einer Einkristallziehvorrichtung umfassend einen Reinigungsschritt des Vorbereitens eines Dummyingots, der einen Einkristallingot simuliert, und das Bereitstellen von Gas in einem Zustand, in dem der Dummyingot in einer dekomprimierten Kammer der Einkristallziehvorrichtung hängt, um eine Strömung des Gases zu erzeugen, die von dem Dummyingot beeinflusst wird, und um Fremdsubstanzen, die an einer Wandoberfläche der Kammer anhaften oder Teile in der Kammer, zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Dummyingot bei dem Reinigungsschritt auf- und abwärts oszilliert wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der Dummyingot aus Kunstharz ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 bei dem der Reinigungsschritt so durchgeführt wird, dass eine Temperatur in der Kammer auf eine Standardtemperatur eingestellt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem der Dummyingot einen Schulterabschnitt, der allmählich im Durchmesser zunimmt, und einen Körperabschnitt, der unterhalb des Schulterabschnittes angeordnet ist, und bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird, aufweist, und wobei der Dummyingot bei dem Reinigungsschritt so hochgezogen wird, dass ein unteres Ende des Schulterabschnittes durch eine Öffnung in einem unteren Ende eines wärmeabschirmenden Körpers, der in der Kammer angeordnet ist, hindurchgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Kammer eine Hauptkammer und eine Ziehkammer, die mit einer oberen Öffnung in der Hauptkammer verbunden ist, umfasst, und wobei der Reinigungsschritt in einem Zustand durchgeführt, in dem der Dummyingot in der Ziehkammer angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Tiegel zum Abstützen der Materialschmelze in der Kammer angeordnet ist, und wobei der Reinigungsschritt in der Kammer bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird, bei der die Materialschmelze tatsächlich in dem Tiegel angesammelt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Dummyingot bei dem Reinigungsschritt auf- und abwärts oszilliert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem der Dummyingot einen Schulterabschnitt, der allmählich im Durchmesser zunimmt, und einen Körperabschnitt, der unterhalb des Schulterabschnittes angeordnet ist und bei einem konstanten Durchmesser gehalten wird, umfasst, und wobei der Dummyingot bei dem Reinigungsschritt so hochgezogen wird, dass ein unteres Ende des Schulterabschnittes durch eine Öffnung in einem unteren Ende eines wärmeabschirmenden Körpers, der oberhalb des Tiegels angeordnet ist, hindurchgeht.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem eine Höhe des Tiegels so eingestellt ist, dass eine Höhenposition des Tiegels, wenn der Reinigungsschritt begonnen wird, niedriger ist als eine Höhenposition des Tiegels, wenn der Einkristallziehschritt begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Höhe des Tiegels so eingestellt wird, dass, wenn das untere Ende des Schulterabschnittes sich an der gleichen Position wie das untere Ende des wärmeabschirmenden Körpers in dem Reinigungsschritt befindet, eine erste Spaltbreite zwischen einer Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers im Wesentlichen die gleiche ist wie eine zweite Spaltbreite zwischen der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze und dem unteren Ende des wärmeabschirmenden Körpers in dem tatsächlichen Einkristallziehschritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem der Reinigungsschritt durchgeführt wird nachdem zusätzlich Rohmaterial in den Tiegel geladen wurde.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Rohmaterial zusätzlich durch Verwendung eines Laderohrs geladen wird, das mit einem unteren Ende eines Ziehschafts zum Hochziehen eines Einkristalls verbunden ist und anschließend der Reinigungsschritt durchgeführt wird, indem das Laderohr mit dem Dummyingot ersetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, bei dem der Tiegel aus Quarz ausgebildet ist, und der Dummyingot aus zumindest einem ausgewählten Material aus Silizium, Quarz, Karbon, Siliziumkarbid und Molybdän ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, bei dem der Dummyingot eine hohle Struktur aufweist.
Reinigungswerkzeug einer Siliziumeinkristallziehvorrichtung, umfassend: einen Dummytiegel, der einen Tiegel zur Verwendung beim Ziehen eines Einkristalls simuliert: eine Dummyflüssigkeitsoberfläche, die eine Flüssigkeitsoberfläche einer Materialschmelze in dem Tiegel simuliert; und einen ersten Dummyingot, der einen Einkristallingot bei dem Vorgang des Hochziehens aus der Flüssigkeitsoberfläche der Materialschmelze simuliert.
Reinigungswerkzeug nach Anspruch 26, ferner umfassend einen zweiten Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert, wobei ein oberer Endabschnitt des ersten Dummyingots einen Vorsprung mit einer konischen Form aufweist; und wobei ein unterer Endabschnitt des zweiten Dummyingots eine Ausnehmung mit einer konischen Form aufweist, die in der Lage ist auf dem oberen Endabschnitt des ersten Dummyingots angeordnet zu werden.
Reinigungswerkzeug einer Einkristallziehvorrichtung umfassend einen Dummyingot, der einen Einkristallingot simuliert, wobei der untere Endabschnitt des Dummyingots eine Ausnehmung mit einer konischen Form aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls, umfassend: einen Schritt des Überholens und Reinigens einer Kammer einer Einkristallziehvorrichtung und von Teilen in der Kammer; einen Schritt des Durchführens einer abschließenden Reinigung der Einkristallziehvorrichtung mit dem vorgenannten Reinigungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, nach dem Überholen und Reinigen; und einen Schritt des Ziehens eines Einkristalls unter Verwendung der Einkristallziehvorrichtung nach dem Abschluss der abschließenden Reinigung.