DE3709731A1 - Verfahren und vorrichtung zur einkristallzuechtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur einkristallzuechtung

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DE3709731A1 DE19873709731 DE3709731A DE3709731A1 DE 3709731 A1 DE3709731 A1 DE 3709731A1 DE 19873709731 DE19873709731 DE 19873709731 DE 3709731 A DE3709731 A DE 3709731A DE 3709731 A1 DE3709731 A1 DE 3709731A1
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Eiichi Toji
Kazumoto Homma
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    • Y10T117/1068Seed pulling including heating or cooling details [e.g., shield configuration]

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einkristallzüchtung, die in der Lage sind, die Qualität von Einkristallen zu verbessern, indem beim Ziehen der Kristalle nach dem Czochralski- Verfahren aus dem geschmolzenen Material, das durch Erwärmen der elektrisch leitfähigen Substanz erhalten wird, ein Magnetfeld auf das geschmolzene Material angewendet wird.
Das Czochralski-Verfahren ist als Verfahren zur Herstellung von Einkristallen wie Silicium bekannt, und dieses Verfahren umfaßt das Inkontaktbringen der Saatkristalle mit der Oberfläche des geschmolzenen Materials der Polykristalle, die in einem Tiegel geschmolzen wurden, und die anschließende Züchtung von Einkristallen durch langsames Hochziehen der Saatkristalle unter Rotation. In diesem Fall unterliegt das geschmolzene Material durch die Wärme, die von der Seite des geschmolzenen Materials angewendet wird, und die zirkulierte Strömung, wie die Zentrifugalströmung der Oberflächenschicht des geschmolzenen Materials durch die Rotation der Saatkristalle einer Wärmekonvektion. Die Wärmekonvektion und die zirkulierte Strömung rufen an der Grenzfläche, an der die Einkristalle wachsen, Temperaturschwankungen hervor und rufen als Ergebnis unerwünschte Wirkungen der Verursachung uneinheitlicher Eigenschaften und Mängel der Kristalle auf der Innenseite der so gezüchteten Einkristalle hervor.
In dem Fall, in dem das geschmolzene Material eine elektrisch leitfähige Substanz wie Silicium ist, wird in Anbetracht dessen in Horizontalrichtung des geschmolzenen Materials ein paralleles Magnetfeld angewendet, wodurch eine magnetische Viskosität des Materials verursacht wird und dessen zirkulierte Strömung geregelt wird. Als Einrichtung zur Anwendung des horizontalen Magnetfeldes wurden Kernelektromagneten oder kernlose Wicklungen vom gegenüberstehenden Zylinder-Typ, gegenüberstehenden Scheiben-Typ oder gegenüberstehenden Sattel-Typ verwendet. In dieser Erfindung werden im Hinblick auf Ökonomie, physikalische Größe, Gewicht und ebenfalls den Elektroenergieverbrauch supraleitfähige kernlose Wicklungen verwendet, um ein hochmagnetisches Feld mit großer Größe zu erhalten.
Wenn es jedoch beabsichtigt ist, mit der herkömmlichen Technik Einzelkristalle mit großem Durchmesser zu erhalten, resultieren für die Vorrichtung zur Anwendung des Magnetfeldes auf das geschmolzene Material die folgenden Probleme, da es notwendig ist, ein intensiveres Magnetfeld auf das geschmolzene Material anzuwenden.
Bei den Kernelektromagneten wird mit der Erhöhung der Ausgangsleistung des erzeugten Magnetfelds das Gewicht übermäßig erhöht, genauso wie der Elektroenergieverbrauch zur Erzeugung des Magnetfeldes und die Kühlwassermenge der Wicklungen merklich vergrößert werden.
Bei den kernlosen Wicklungen ist der Elektroenergieverbrauch und die Menge des verbrauchten Kühlwassers viel größer als im Falle der Kernelektromagneten, obwohl sie verglichen mit den Kernelektromagneten im Hinblick auf das Gewicht manchmal vorteilhaft sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Probleme zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Züchtung von Siliciumeinkristallen mit hoher Qualität und großem Durchmesser zu schaffen, indem die Konvektion und die zirkulierte Strömung der geschmolzenen Siliciumflüssigkeit behindert werden können.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann durch ein Verfahren zur Einkristallzüchtung gelöst werden, welches umfaßt:
einen Schritt des Erwärmens einer elektrisch leitfähigen Substanz in einem zylindrischen Schmelztiegel und des Schmelzens dieser Substanz,
einen Schritt der Anwendung eines Magnetfeldes in einer Richtung, die im wesentlichen zur Flüssigkeitsströmung der geschmolzenen Substanz rechtwinklig ist, die durch die Wärmekonvektion hervorgerufen wird, die in der Nähe der Seitenwand des Schmelztiegels ansteigt, sich entlang der Radialrichtung des Schmelztiegels in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche der geschmolzenen Substanz nach innen richtet, in dem Bereich von der Seitenwand abfällt und sich entlang dieser Radialrichtung in der Nähe des Bodens des Schmelztiegels nach außen richtet, und
einen Schritt des Hochziehens der Einkristalle aus der geschmolzenen Substanz.
Darüber hinaus kann die obengenannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Einkristallzüchtung gelöst werden, welche umfaßt:
einen zylindrischen Schmelztiegel,
eine ringförmige Heizvorrichtung, die koaxial mit der Mittelachse des Schmelztiegels an der Außenseite des Schmelztiegels angeordnet ist, um die elektrisch leitfähige Substanz in dem Schmelztiegel zu schmelzen, und
ein Paar entgegengesetzt zueinander, in bezug auf die Mittelachse des Schmelztiegels symmetrisch an der Außenseite der Heizeinrichtung angeordneter elektromagnetischer Wicklungen, die im wesentlichen auf der gleichen Höhe an dessen Rotationsachse angeordnet sind wie die Flüssigkeitsoberfläche der Substanz, die in diesem Schmelztiegel geschmolzen wird und die als effektiver Durchschnittsradius das 1,5- bis 5fache des Radius des Schmelztiegels aufweisen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Siliciumkristalle mit hoher Qualität und mit großem Durchmesser gezüchtet werden, da die Konvektion und die zirkulierte Strömung des geschmolzenen Siliciummaterials behindert werden können.
Die Zeichnungen zeigen
Fig. 1A eine Draufsicht, die die Strömung des geschmolzenen Materials und das Magnetfeld in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 1B einen Längsschnitt der Fig. 1A,
Fig. 2 eine Darstellung zur Verdeutlichung des Verhältnisses zwischen dem Radius der Wicklungen zur Anwendung des Magnetfeldes auf das geschmolzene Material und der Zwischenräume zwischen den entgegengesetzten Wicklungen,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Intensität des Magnetfeldes auf der Z-Achse in Fig. 2,
Fig. 4A einen Längsteilschnitt eines Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der den auf das geschmolzene Material angewendeten Magnetfluß zeigt,
Fig. 4B einen Teilquerschnitt der Fig. 4A,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Begrenzung für die Höhe der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur, und
Fig. 6A und 6B Darstellungen der Vorrichtung zur Einkristallzüchtung, die mit einer anhebbaren Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur ausgestattet ist.
Fig. 1A und 1B stellen eine Draufsicht bzw. einen Längsschnitt dar, die die Strömung des geschmolzenen Materials und das Magnetfeld in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verdeutlichen, und das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden unter Bezugnahme auf diese Figuren nachfolgend erklärt.
Da das geschmolzene Material 2, das in den zylindrischen Schmelztiegel 1 gefüllt ist, gewöhnlich von der Seite erwärmt wird, ist die Temperatur an der Außenseite des geschmolzenen Materials 2 höher als die Temperatur im mittleren Bereich und eine Konvektion 3 resultiert in Richtung des äußeren Umfangs des geschmolzenen Materials 2, wie es in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist. Auf der anderen Seite wird infolge der Rotation der Siliciumeinkristalle 4 die Oberflächenschicht des geschmolzenen Materials 2 gedreht, was durch die Zentrifugalströmung der Oberflächenschicht und die Aufwärtsströmung in der Mitte des geschmolzenen Materials eine zirkulierte Strömung 5 bewirkt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Magnetfluß 6 im wesentlichen entlang des Außenumfanges und des Bodens des Schmelztiegels 1 angewendet, wodurch der Magnetfluß 6 über einen breiten Bereich des geschmolzenen Materials 2 die Konvektion 3 und die zirkulierte Strömung 5 im wesentlichen rechtwinklig dazu kreuzt, um die Strömung des geschmolzenen Materials 2 wirksam zu unterdrücken.
Fig. 2 ist eine Darstellung zur Verdeutlichung des Verhältnisses zwischen dem Radius der Wicklungen zur Anwendung des Magnetfeldes auf das geschmolzene Material und dem Abstand zwischen den entgegengesetzten Wicklungen, worin die Wicklungen 7, jeweils von identischer Form und mit einem Radius r, entgegengesetzt sind, wobei ein Abstand 1 beibehalten wird, damit ihr Mittelpunkt auf der Z-Achse angeordnet ist. In diesem Fall ist die Intensität des Magnetfeldes, die Intensität B, auf der Z-Achse, so wie sie durch die graphische Darstellung in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn r = 1 ist, wird eine im wesentlichen flache Verteilung der Magnetfeldintensität B in der Nähe der Mitte O jeder der Wicklungen 7 erhalten, wohingegen, wenn 1 < r ist, die Magnetfeldintensität B in der Nähe der Mitte O verringert wird. Während auf der anderen Seite, wenn 1 < r ist, die Magnetfeldintensität B in der Nähe der Mitte O bei einem Maximum ist. Zum Erhalt einer einheitlichen Magnetfeldintensität B wird auf diese Weise in Betracht gezogen, den Radius r der Wicklungen und den Abstand 1 zwischen den entgegengesetzten Wicklungen 7 wünschenswerterweise so gleich wie möglich zu gestalten. Es ist jedoch üblich, im Hinblick auf die Begrenzung für die Anordnung der Wicklungen 1 < r festzulegen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einkristallzüchtung erklärt.
Fig. 4A und 4B stellen einen Längsteilschnitt bzw. einen Teilquerschnitt eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, die den auf das geschmolzene Material angewendeten Magnetfluß verdeutlichen.
Ein Schmelztiegel 11 mit einem Radius r aus Quarzglas wird in einem Schmelztiegelträger 10 aus Kohlenstoff eingesetzt, und geschmolzenes Material 12 wird in den Schmelztiegel gefüllt. Am Boden des Quarzglasschmelztiegels 11 ist der Krümmungsradius r b . Auf der anderen Seite hängt ein gezüchteter Silicium-Einkristallkörper 13 mit einem Durchmesser D an einem Kristallziehdraht 14, so daß die untere Oberfläche der Kristalle in Kontakt mit der Oberfläche des geschmolzenen Materials 12 steht. Der Schmelztiegel 11 ist in einer zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 15 mit einem Radius r h enthalten, und diese Heizeinrichtung 15 ist darüber hinaus in einem zylindrischen Teil zur Temperaturerhaltung 16 (temperature keeping member) aus Kohlenstoff enthalten. Flache plattenähnliche supraleitfähige Wicklungen 17 mit einem Radius r c stehen sich zusammen mit einer Einrichtung zur Erhaltung einer geringeren Temperatur 18 (lower temperature keeping means) in einem Abstand L auf beiden Seiten des Teils zur Temperaturerhaltung 16 gegenüber. Die supraleitfähigen kernlosen Wicklungen 17 sind so angepaßt, um im Hinblick auf Ökonomie, physikalische Größe, Gewicht und Elektroenergieverbrauch ein hohes Magnetfeld mit großer Größe zu erhalten. Der Magnetfluß 19 aus den Wicklungen 17 kann entlang der Außenseite des Schmelztiegels 11 und ebenfalls entlang des Bodens des Schmelztiegels 11 verlaufen, indem der Durchmesser r c der Wicklungen 17, der Bodendurchmesser r b des Schmelztiegels 11 und der Abstand L zwischen den Wicklungen 17 geeignet ausgewählt werden. Die Wicklungen 17 nehmen elektrischen Gleichstrom auf.
Wenn ausführlicher auf die Bedingungen des Durchganges des Magnetflusses 19 entlang der Außenseite und des Bodens des Schmelztiegels 11 Bezug genommen wird, ist es notwendig, daß die folgenden Verhältnisse zwischen dem Krümmungsradius R MF des Magnetflusses 19 und dem Außendurchmesser r des Schmelztiegels 11 bzw. zwischen dem Krümmungsradius R MF und dem Bodenradius r b des Schmelztiegels aufgestellt werden, welche lauten:
rR MF ≦ 4r
r b R MF ≦ 4r b .
Zur Erfüllung der obengenannten Bedingungen ist es erwünscht, daß der Radius r c der Wicklung 17 in folgendem Verhältnis steht:
r c = (1,5-5)r.
Die Heizeinrichtung für das geschmolzene Material umfaßt auf der anderen Seite gewöhnlich ein ringförmiges Kohlenstoffteil, das koaxial mit der Mittelachse des Schmelztiegels an dessen Außenseite angeordnet ist, und die ringförmige Heizeinrichtung ist wechselseitig mit Schlitzen vom oberen Ende und Schlitzen vom unteren Ende im Umfang angeordnet. Folglich fließt elektrischer Heizstrom durch die Heizeinrichtung zickzackförmig entlang der Umfangsrichtung der Heizeinrichtung. Zur Vermeidung von Schwingungen der Heizeinrichtung 15, die aus einer Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Strom und dem Magnetfeld resultieren, ist es erwünscht, daß der Brummspannungswert des Heizstromes der Heizeinrichtung 15 so gering wie möglich ist.
Da der Heizstrom für einen herkömmlichen Gleichrichter, der in einer CZ-Ziehvorrichtung (CZ-puller) verwendet wird, gewöhnlich von 3 bis 5% Kapillarwellen enthält, wenn die Wicklungen 17 und die Heizeinrichtung 15 enger aneinander angeordnet sind, werden jedoch in dem Fall, indem es Schwankungen des Stromwertes innerhalb des obengenannten Bereiches gibt, durch das überschüssige Magnetfeld der Wicklungen 17 und den schwankenden Strom der Heizeinrichtung 15 bei hoher Temperatur wiederholt große Belastungen auf die Heizeinrichtung 15 ausgeübt, folglich wird die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 15 verkürzt.
Diese kurze Haltbarkeit wird durch die Verwendung eines starken elektrischen Richtstromes beseitigt. Der Gleichrichter, der einen solchen starken elektrischen Richtstrom liefert, ist jedoch teurer und größer als ein üblicher Gleichrichter.
Wenn der Radius r c der Wicklung 17 und der Abstand L zwischen den Wicklungen 17 so gewählt sind, daß sie die Beziehungen
r c < r h , und L < 3r h ,
erfüllen, worin r h den Radius der Heizeinrichtung 15 darstellt, r c den Radius der Wicklung darstellt und L den Abstand zwischen entgegengesetzten Wicklungen 17 darstellt, können als Ergebnis des Versuches die Zeiträume, in denen die Heizeinrichtung 15 bei einem Brummspannungswert von 4% des Heizstromes verwendet wird, um von 20 bis 30% erhöht zu werden, verglichen mit dem Fall:
r c r h , oder L ≦ 3r h .
Für ein beständiges Ziehen der Einkristalle in dem Stadium, in dem das Magnetfeld auf das geschmolzene Material angewendet wird, ist es übrigens wünschenswert, daß das Verhältnis D/2r < 0,75 zwischen dem Durchmesser D für die Einkristalle 13 und dem Durchmesser 2r für den Schmelztiegel 11 gilt, und es ergab sich weiterhin aus dem Ergebnis dieses Versuches, daß die Sauerstoffdichte in den gezüchteten Einkristallen 13 eine Beziehung zu dem Wert D/2r hat.
Das heißt, in dem Stadium, in dem ein Magnetfeld von 3000 G (3 × 10⁵ Vs/cm²) auf das geschmolzene Material 12 angewendet wird, kann die Sauerstoffdichte der Einkristalle leicht auf weniger als 10 × 10¹⁷ Atome/cm³ verringert werden, wenn D/2r < 0,7 ist, und auf weniger als 5 × 10¹⁷ Atome/cm³, wenn D/2r < 0,6 ist. Es ist bevorzugt, daß D/2r < 0,5 ist und die Sauerstoffdichte kann in diesem Fall so gering wie 1 × 10¹⁷ Atome/cm³ sein. Der Durchmesser D der Einkristalle 13 ist im vorangegangenen Versuch jedoch größer als 100 mm ⌀.
Fig. 5 ist eine Darstellung zur Verdeutlichung der Begrenzung der Höhe der Einrichtung zum Erhalt einer geringen Temperatur, in der gezogene Kristalle 20 innerhalb einer Ziehkammer 21 angeordnet sind. Die Mittellinie 23 der Wicklungen 22 stimmt im wesentlichen mit der Flüssigkeitsoberfläche 24 des geschmolzenen Materials überein. Wenn der Durchmesser der Wicklungen 22 in der Einrichtung 25 zur Erhaltung einer geringen Temperatur erhöht wird, werden der Außendurchmesser und die Höhe der zylindrischen Einrichtung 25 zur Erhaltung einer geringen Temperatur mit einer Vertikalachse für die entgegengesetzten supraleitfähigen Wicklungen 22 in Form flacher Platten erhöht. In der Versuchsvorrichtung, die mit der zylindrischen Vorrichtungen zur Erhaltung einer geringen Temperatur ausgestattet war, ist es wünschenswert, daß die Höhe der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur um 300 mm größer als die Höhe des oberen Endes der Wicklungen ist, genauso wie der Innendurchmesser der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur, um mindestens 100 mm geringer als der Abstand L zwischen den Wicklungen ist, und daß der Außendurchmesser dieser Einrichtung auf einen Wert größer als
festgelegt wird.
Im Hinblick auf den Betrieb dieser Vorrichtung ist darüber hinaus eine große Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur nicht vorteilhaft, und sie ist wünschenswerterweise auf eine solche Höhe begrenzt, daß eine Meßwindung 26 (measuring wind) befriedigend arbeitet. Das heißt, daß die äußere Größe der Meßeinrichtung 27 zur optischen Messung des Durchmessers der Einkristalle 20 etwa 10 cm × 30 cm oder etwa 7 cm ⌀ × 10 cm beträgt. Zur visuellen Beobachtung der gezogenen Einkristalle 20 sollte die Haltestellung für die Meßeinrichtung 27 in einer Linie 28 angeordnet sein, die die Mitte des Randes der Einkristalle mit der Mitte der Meßwindung 26 verbindet und die untere Grenze für die Höhe beträgt 200 mm über dem Flansch der Ziehkammer 21. Folglich ist die Grenze für die Höhe der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur 25 kleiner als 200 mm für h in Fig. 5. Innerhalb dieses Bereiches bestehen keine Probleme für die Befestigung der Einrichtung für die Erhaltung einer geringen Temperatur 25 und für den Betrieb der Meßeinrichtung 27.
Es ist natürlich möglich, für die Form der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur 25 verschiedene Veränderungen vorzunehmen. Indem z. B. eine Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur vom abtrennbaren Typ verwendet wird, können die obengenannten Beschränkungen gemäßigt werden. Die äußere Form der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur kann darüber hinaus zylindrisch sein oder kann innen zylindrisch und an der Außenseite in Form einer rechteckigen Säule sein. Ein Beispiel für die Abmessung und das Gewicht der Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur zur Verwendung mit einem Schmelztiegel von maximal 450 mm Durchmesser war in diesem Fall: der Zylinderinnendurchmesser betrug 900 mm, die Außengröße der rechteckigen Säule betrug 1350 mm (Breite) × 1460 mm (Seitenabmessung) × 1135 mm (Höhe), und das Gesamtgewicht betrug 2,6 t.
Fig. 6A ist eine Darstellung einer Vorrichtung zur Einkristallzüchtung, die mit einer anhebbaren Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur ausgestattet ist, in der die Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur 32 entgegengesetzt zur Ziehkammer 31 angeordnet ist. Beim Austausch der Bestandteile der heißen Zone wie Heizeinrichtungen, beim Austausch der Schmelztiegel, beim Befestigen des polykristallinen Siliciums und bei der Wartung, wie Reinigung der Innenseite der Kammer, kann die Einrichtung zur Erhaltung einer geringen Temperatur 32 unter die Ziehkammer 31 gesenkt werden, um die Hantierbarkeit während der Wartung zu verbessern. Darüber hinaus wird die Ziehkammer 31 auf einem Drehträger 33 und einem Drehträgerarm 34 getragen, worin die Ziehkammer 31 um den Drehträger 33 gedreht wird, um die Bestandteile der heißen Zone 35 freizulegen, wodurch die Betreibbarkeit während der obengenannten Wartung verbessert wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Einkristallzüchtung, gekennzeichnet durch:
einen Schritt des Erwärmens einer elektrisch leitfähigen Substanz in einem zylindrischen Schmelztiegel und des Schmelzens dieser Substanz,
einen Schritt der Anwendung eines Magnetfeldes in einer Richtung, die im wesentlichen zur Flüssigkeitsströmung der geschmolzenen Substanz rechtwinklig ist, die durch die Wärmekonvektion hervorgerufen wird, die in der Nähe der Seitenwand des Schmelztiegels ansteigt, sich entlang der Radialrichtung des Schmelztiegels in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche der geschmolzenen Substanz nach innen richtet, in dem Bereich gesondert von der Seitenwand absinkt und sich entlang der Radialrichtung in der Nähe des Bodens des Schmelztiegels nach außen richtet, und
einen Schritt des Hochziehens der Einkristalle aus dem geschmolzenen Material.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz polykristallines Silicium umfaßt.
3. Vorrichtung zur Einkristallzüchtung, gekennzeichnet durch
einen zylindrischen Schmelztiegel (11),
eine ringförmige Heizeinrichtung (15), die koaxial mit der Mittelachse des Schmelztiegels (11) an der Außenseite des Schmelztiegels angeordnet ist, um eine elektrisch leitfähige Substanz (12) in dem Schmelztiegel (11) zu schmelzen, und
ein Paar entgegengesetzt zueinander, in bezug auf die Mittelachse des Schmelztiegels (11) symmetrisch an der Außenseite der Heizeinrichtung (15) angeordneter elektromagnetischer Wicklungen (17, 22), die im wesentlichen auf der gleichen Höhe an dessen Rotationsachse angeordnet sind, wie die Flüssigkeitsoberfläche (24) der Substanz (12) die in diesem Schmelztiegel (11) geschmolzen wird, wobei der effektive Durchschnittsradius der Wicklung (17, 22) das 1,5- bis 5fache des Radius des Schmelztiegels (11) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz polykristallines Silicium umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen supraleitfähige Wicklungen umfassen.
DE19873709731 1986-04-30 1987-03-25 Verfahren und vorrichtung zur einkristallzuechtung Ceased DE3709731A1 (de)

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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8718643D0 (en) * 1987-08-06 1987-09-09 Atomic Energy Authority Uk Single crystal pulling
GB8805478D0 (en) * 1988-03-08 1988-04-07 Secr Defence Method & apparatus for growing semi-conductor crystalline materials
JPH0431386A (ja) * 1990-05-25 1992-02-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体単結晶引上方法
JP2546736B2 (ja) * 1990-06-21 1996-10-23 信越半導体株式会社 シリコン単結晶引上方法
US5196085A (en) * 1990-12-28 1993-03-23 Massachusetts Institute Of Technology Active magnetic flow control in Czochralski systems
US5178720A (en) * 1991-08-14 1993-01-12 Memc Electronic Materials, Inc. Method for controlling oxygen content of silicon crystals using a combination of cusp magnetic field and crystal and crucible rotation rates
JPH08143391A (ja) * 1993-06-01 1996-06-04 Texas Instr Inc <Ti> チョクラルスキ結晶引上げ装置に使用する螺旋加熱器
JPH0920595A (ja) * 1995-07-04 1997-01-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶の製造装置
JP3520883B2 (ja) * 1995-12-29 2004-04-19 信越半導体株式会社 単結晶の製造方法
US20060005761A1 (en) * 2004-06-07 2006-01-12 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for growing silicon crystal by controlling melt-solid interface shape as a function of axial length
US7223304B2 (en) * 2004-12-30 2007-05-29 Memc Electronic Materials, Inc. Controlling melt-solid interface shape of a growing silicon crystal using a variable magnetic field
US7291221B2 (en) * 2004-12-30 2007-11-06 Memc Electronic Materials, Inc. Electromagnetic pumping of liquid silicon in a crystal growing process
JPWO2022102251A1 (de) 2020-11-10 2022-05-19

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3035267A1 (de) * 1979-09-20 1981-04-02 Sony Corp., Tokyo Verfahren zur verfestigung von fluessigen materialien
EP0135676A2 (de) * 1983-06-30 1985-04-03 International Business Machines Corporation Vorrichtung zur Kristallzüchtung nach Czochralski und Züchtungsverfahren mit dieser Vorrichtung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3692499A (en) * 1970-08-31 1972-09-19 Texas Instruments Inc Crystal pulling system
JPH0244799B2 (ja) * 1981-10-26 1990-10-05 Sony Corp Ketsushoseichohoho
US4637854A (en) * 1983-01-18 1987-01-20 Agency Of Industrial Science And Technology Method for producing GaAs single crystal
US4606037A (en) * 1983-01-18 1986-08-12 Agency Of Industrial Science & Technology Apparatus for manufacturing semiconductor single crystal
JPS6027682A (ja) * 1983-07-26 1985-02-12 Toshiba Corp 単結晶引上装置
JPS6033296A (ja) * 1983-07-29 1985-02-20 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶半導体引上装置
JPS6036391A (ja) * 1983-08-05 1985-02-25 Toshiba Corp 単結晶引上装置
US4565671A (en) * 1983-08-05 1986-01-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Single crystal manufacturing apparatus
JPS6153189A (ja) * 1984-08-21 1986-03-17 Toshiba Corp 単結晶引上装置
EP0194051B1 (de) * 1985-02-14 1990-04-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls
JPS61286294A (ja) * 1985-06-07 1986-12-16 Toshiba Corp 単結晶引上装置
JPS623091A (ja) * 1985-06-26 1987-01-09 Toshiba Corp 単結晶引上装置
JPS6153188A (ja) * 1985-07-27 1986-03-17 Sony Corp 結晶成長法
JP2948988B2 (ja) * 1992-07-14 1999-09-13 京セラ株式会社 電解メッキ方法
JP2645202B2 (ja) * 1992-07-31 1997-08-25 株式会社東芝 プラント模擬装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3035267A1 (de) * 1979-09-20 1981-04-02 Sony Corp., Tokyo Verfahren zur verfestigung von fluessigen materialien
EP0135676A2 (de) * 1983-06-30 1985-04-03 International Business Machines Corporation Vorrichtung zur Kristallzüchtung nach Czochralski und Züchtungsverfahren mit dieser Vorrichtung

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.26 (2), 1983, S.601-603 *
JP 60-33 297 in: Patents Abstracts of Japan Sect. C, Vol.9, Nr.160, (C-289) *
Solid State Science and Technology 129, Febr. 1982, S.427-429 *

Also Published As

Publication number Publication date
GB2191112B (en) 1990-03-14
US4849188A (en) 1989-07-18
GB2191112A (en) 1987-12-09
GB8709962D0 (en) 1987-06-03
JPS62256787A (ja) 1987-11-09
JP2561072B2 (ja) 1996-12-04

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