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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Ziehvorrichtung für die Verwendung
bei der Herstellung von Halbleiter-Einkristallen mittels einer Variante
des Czochralski-Verfahrens (im Nachfolgenden kurz als "CZ-Verfahren" bezeichnet), und
zwar des so genannten elektromagnetischen CZ-Verfahrens (im Nachfolgenden
als "EMCZ-Verfahren" bezeichnet), entsprechend
dem das CZ-Verfahren ausgeführt
wird, während
die Schmelze durch Anlegen eines Magnetfeldes daran gedreht wird
und ein elektrischer Strom durch die Schmelze fließt, und
insbesondere auf eine Einkristall-Ziehvorrichtung, die verhindern
kann, dass der Einkristall auf Grund der Wärmeerzeugung im Impfkristallabschnitt
bei einer Stromzuführung
abfällt,
und die den elektrischen Leistungsverbrauch verringern kann.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Das
CZ-Verfahren ist ein typisches Verfahren zur Herstellung von Einkristallen
für Halbleiter
wie etwa von Silicium-Einkristallen. Das CZ-Verfahren umfasst das
Inkontaktbringen eines Impfkristalls mit der Oberfläche einer
Schmelze eines in einem Schmelztiegel enthaltenen Kristallmaterials
und ferner das Derhen des Schmelztiegels und das Ziehen des Impfkristalls,
wobei der Impfkristall gegenläufig
zu der Drehrichtung des Schmelztiegels gedreht wird, wodurch das
Wachstum des Einkristalls bewirkt werden kann. Bei der Herstellung
von Einkristallen mittels des CZ-Verfahrens treten im Allgemeinen
Versetzungen auf Grund des thermischen Schocks auf, der zu dem Zeitpunkt
verursacht wird, wenn der Impfkristall mit der Schmelze in Kontakt gebracht
wird. Um zu verhindern, dass sich diese Versetzungen in den Körper des
Einkristalls ausdehnen, wird der so genannte "Dash-Verjüngungsprozess" verwendet.
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1 ist
eine schematische Darstellung der Form des Verjüngungsabschnitts (im Folgenden
als "Dash-Verjüngung" bezeichnet) in dem
Dash-Verjüngungsprozess.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Dash-Verjüngungsprozess
beim Ziehen eines Einkristalls die Bildung einer Dash-Verjüngung 4 mit
einem Durchmesser von etwa 3 mm und einer Länge von etwa 30 mm an der Oberseite
des Körpers
eines wachsenden Einkristalls 9, so dass sich die oben
erwähnten
Versetzungen nicht in den Körper
des Einkristalls ausdehnen können.
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In
den letzten Jahren sind die Einkristalle an sich, die gezogen werden,
immer länger
und immer schwerer geworden, um die Forderung nach einer erhöhten Effizienz
bei der Herstellung von Halbleitern zu bewältigen. Allerdings haben solche
Steigerungen in Bezug auf die Größe von Einkristallen
zu Problemen geführt,
wie Sie unten unter (1) bis (3) erwähnt werden.
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(1)
Mit der Zunahme der Größe von Einkristallen
wird folglich die Ziehvorrichtung selbst einschließlich des
Schmelztiegels größer. (2)
Außerdem
wird es schwierig, den vorhandenen großformatigen Schmelztiegel ohne
Exzentrizität
in Bezug auf die Ziehachse über
den ganzen Einkristall-Ziehprozess mit einer konstanten Drehzahl
zu drehen. (3) Ferner kann während
des Einkristall-Ziehvorgangs
der Verjüngungsabschnitt
auf Grund des erhöhten
Gewichts beschädigt
werden, wobei der Einkristall herunterfallen kann.
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Zur
Lösung
der oben genannten Probleme (1) und (2) schlagen die japanische
Offenlegungsschrift Nr. H11-171686 und die japanische Offenlegungsschrift
Nr. 2000-63195 (eine Verbesserung der Ersteren) das EMCZ-Verfahren
vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Magnetfeld an die
Schmelze angelegt und ein Strom hindurch geschickt wird, um die
Lorentz-Kraft zu erzeugen und dadurch die Schmelze in dem Schmelztiegel
zu drehen. Das in diesen Veröffentlichungen
vorgeschlagene EMCZ-Verfahren ermöglicht das Ziehen von Einkristallen
in einer kleineren Ziehvorrichtung verglichen mit dem herkömmlichen
CZ-Verfahren, bei dem die Drehung des Schmelztiegels selbst mechanisch
gesteuert wird. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Störstellenverteilung
innerhalb von Einkristallen gleichförmig ausgebildet werden kann.
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Da
das EMCZ-Verfahren allerdings als eine Voraussetzung fordert, dass
ein elektrischer Strom durch den Impfkristall und den Einkristallkörper geschickt
wird, wird in dem Abschnitt der Dash-Verjüngung mit dem kleineren Durchmesser,
d. h. der in 1 mit a angegebene Abschnitt,
der einen sehr hohen elektrischen Widerstand zeigt, eine erhöhte Menge
Joulescher Wärme
erzeugt. Auf Grund dieser erhöhten
Erzeugung Joulescher Wärme
ergibt sich eine lokale Verringerung der Fließspannung. Folglich weist das
Einkristallziehen mittels des EMCZ-Verfahrens das Problem auf, dass
selbst dann, wenn die Einkristalle ein niedrigeres Gewicht aufweisen,
dazu führt,
dass im Vergleich mit dem herkömmlichen
CZ-Verfahren ein Abfallen der Einkristalle schneller erfolgt.
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Da
die angelegte elektromagnetische Kraft erhöht ist, wird außerdem die
Drehbewegung der Schmelze gestört,
wobei folglich das Schwingen der Einkristall-Ziehachse zunimmt. Wenn das Schwingen
der Ziehachse zunimmt, kann sich der Einkristall von der Oberfläche der
Schmelze trennen, wobei ein gleichmäßiges und stabiles Wachsen
des Einkristalls schwierig wird. Abgesehen davon wird es schwierig,
den Durchmesser eines Einkristalls zu steuern, wobei gleichzeitig
weitere Versetzungen auftreten können,
was zu Rückgängen in
Bezug auf die Ausbeute gezogener Einkristalle sowie zu weiteren
Problemen führt.
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In
Bezug auf das oben erwähnte
Problem (3) haben die Anmelder einen Mechanismus realisiert, um zu
verhindern, dass schwere Einkristalle während des Ziehprozesses abfallen,
indem der gestufte Eingriffabschnitt, der die Form eines umgekehrten
Kegels aufweist und an der Oberseite des Einkristallkörpers ausgebildet
ist, mechanisch gehalten wird (vgl. japanisches Patent Nr. 2.990.658).
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2 ist
eine schematische Darstellung der Form eines Einkristalls unter
Anwendung des oben genannten mechanischen Haltemechanismus. Um die
oben genannte Vorrichtung beim Ziehen von Einkristallen zu verwenden,
ist es notwendig, einen Abschnitt 5 mit einem großen Durchmesser,
einen gestuften Eingriffabschnitt 6, einen verengten Abschnitt 7 und
eine Schulter 8 zwischen der Dash-Verjüngung 4 und dem Einkristallkörper 9 zu
schaffen, wie in 2 gezeigt ist. Der in dem oben
angegebenen japanischen Patent Nr. 2.990.658 beschriebene Mechanismus
hält den
oben genannten gestuften Eingriffabschnitt 6 mechanisch
und kann somit ein Abfallen mit der Dash-Verjüngung 4 als Ausgangspunkt
verhindern. Dieser Mechanismus ist allerdings nicht für ein Einkristallziehen
mittels des EMCZ-Verfahrens vorgesehen, so dass daher die oben erwähnten Probleme
(1) und (2) nicht gelöst
werden können.
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US 6.077.346 betrifft eine
Vorrichtung zum Ziehen eines Halbleiter-Einkristalls sowie ein Verfahren zum
Kristallziehen und offenbart eine solche Vorrichtung mit einer Magnetfeld-Anlegevorrichtung
zum Anlegen eines Magnetfeldes an eine Halbleiterschmelze. Ferner
sind Mittel zum Einspeisen eines elektrischen Stroms vorgesehen,
die eine externe Leistungsquelle umfassen, von der ein Ausgang mit
einer Elektrode verbunden ist, die in die Schmelze eingetaucht ist,
wohingegen ihr anderer Ausgang mit einem Hochziehschaft verbunden ist,
so dass ein elektrischer Strom durch den Hochziehschaft, die Dash-Verjüngung und
den Einkristall in die Schmelze geschickt wird.
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US 5.885.347 zeigt eine
Vorrichtung zum Hochziehen von Einkristallen, die Hauptziehmittel
und Nebenziehmittel umfast. Die Hauptziehmittel halten über einen
Impfkristall den Einkristall, um einen Dash-Verjüngungsabschnitt zu bilden,
danach einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser und anschließend einen
gestuften Eingriffabschnitt, der mit den Nebenziehmitteln in Eingriff
gebracht werden kann, um den Einkristall wie gewünscht zu ziehen.
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Allerdings äußert sich
US 5.885.347 nicht darüber, wie
ein elektrischer Strom durch eine Halbleiterschmelze geschickt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme
gemacht worden, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung
zu schaffen, mit der selbst großformatige
Einkristalle sicher gezogen werden können, ohne ihr Abfallen zuzulassen,
indem der lokale Anstieg des elektrischen Widerstands, d. h. die
lokale Zunahme der Jouleschen Wärme,
beim Ziehen eines Einkristalls verhindert wird, was ein dem EMCZ-Verfahren
innewohnendes Problem ist.
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Im
Ergebnis von Untersuchungen, die die Probleme des Abfallens eines
Einkristalls und das Schwingen der Ziehachse bei dem oben erwähnten EMCZ-Verfahren betreffen,
fanden die Erfinder, dass es notwendig ist, einen Mechanismus zum
mechanischen Halten des Einkristalls bereitzustellen, da beim Bewirken
des Wachsens von Einkristallen mittels des EMCZ-Verfahrens selbst
ein leichter Einkristall während
des Ziehens abfallen kann, und dass ein Ziehmittel vom Schafttyp
zum Ziehen von Einkristallen wünschenswert
ist, um das durch die erhöhte
elektromagnetische Kraft bewirkte Schwingen eines Kristall zu verhindern.
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Es
ist ferner gefunden worden, dass es zum Verringern der lokalen Erzeugung
Joulescher Wärme wirksam
ist, den elektrischen Widerstand der Dash-Verjüngung und des gestuften Eingriffabschnitts
durch Vorsehen eines so genannten Nebenschlusses zusätzlich zu
dem normalen Einspeisungsweg zu verringern, dass der elektrische
Widerstand in dem mit elektrischer Energie versorgten System durch
die Bereitstellung des oben genannten Nebenschlusses verringert
werden kann, wobei im Ergebnis der Leistungsverbrauch verringert
werden kann, und dass, da ein großer Strom durch das System
geschickt werden kann, eine ausreichende elektromagnetische Kraft
zum Drehen der Schmelze sichergestellt werden kann, selbst wenn
das Magnetfeld, das einen beträchtlichen
Leistungsverbrauch erfordert, schwach ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der oben genannten Ergebnisse
vervollständigt
worden, wobei sie auf eine Einkristall-Ziehvorrichtung gerichtet
ist, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
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Vorteilhafte
Entwicklungen und Verbesserungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung der gewöhnlichen Form einer Dash-Verjüngung.
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2 ist
eine schematische Darstellung der Form eines Einkristalls in Anwendung
eines mechanischen Haltemechanismus.
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3 ist
eine Veranschaulichung des Aufbaus der Vorrichtung der Erfindung,
bei dem das Einkristall-Ziehmittel vom Drahttyp ist.
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4 ist
eine Veranschaulichung des Aufbaus der Vorrichtung der Erfindung,
bei dem das Einkristall-Ziehmittel vom Schafttyp ist.
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5 ist eine Veranschaulichung davon, wie
mehrere Elektroden in der Einkristall-Ziehvorrichtung zur Ausführung des
EMCZ-Verfahrens anzuordnen sind. In 5A sind
zwei Elektroden angeordnet und in 5B sind
drei Elektroden angeordnet.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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3 und 4 veranschaulichen
den Aufbau der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. In der in 3 gezeigten Einkristall-Ziehvorrichtung
ist das Einkristall-Ziehmittel vom Drahttyp und in der in 4 gezeigten
Einkristall-Ziehvorrichtung ist das Einkristall-Ziehmittel vom Schafttyp
gezeigt. In beiden Figuren sind jenen Teilelementen, die die gleiche
Funktion haben, dieselben Bezugszeichen gegeben.
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Anhand
von 3 und 4 werden nun der Aufbau und
die Merkmale der Vorrichtung der Erfindung beschrieben.
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1. Aufbau der Vorrichtung
der Erfindung
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In
der Einkristall-Ziehvorrichtung gemäß der Erfindung wird ein Impfkristall 3 mit
einer Schmelze 2 in Kontakt gebracht, die in einen Schmelztiegel 1 gefüllt ist,
der aus einem Quarztiegel 1a und einem Graphittiegel 1b besteht,
wobei das Wachsen eines Einkristallkörpers 9 bewirkt wird,
während
der Impfkristall 3 gezogen wird. Insbesondere nach dem
Inkontaktbringen des Impfkristalls 3 mit der Oberfläche der
Schmelze 2 durch ein Hauptziehmittel 14, wobei
sich der Impfkristall dreht, wird dann der Impfkristall 3 so
gezogen, dass eine Dash-Verjüngung 4,
wie sie in 2 gezeigt ist, danach ein Abschnitt 5 mit
einem großen
Durchmesser, ein gestufter Eingriffabschnitt 6, ein verengter
Abschnitt 7 und eine Einkristallschulter 8 ausgebildet
werden. Anschließend
wird der Einkristallkörper 9 gezogen,
wobei er sich dreht.
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Der
Schmelztiegel 1 wird durch einen Schmelztiegel-Tragschaft 10 getragen.
Um den Schmelztiegel 1 sind eine Heizeinrichtung 11 zum
Erwärmen
der Schmelze 2 und ein Wärmeisolator 12 angeordnet.
Ferner ist um den Wärmeisolator 12 eine
Vorrichtung für
eine Magnetfeld-Anlegevorrichtung 13 zum Erzeugen eines Cusp-
oder longitudinalen Magnetfelds angeordnet.
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Ein
Magnetfeld wird durch die Vorrichtung der Magnetfeld-Anlegevorrichtung 13 in
der Richtung senkrecht zur Kristallwachstumsgrenzfläche an die
Schmelze 2 angelegt. Ferner wird ein elektrischer Strom
in der Richtung senkrecht zu dem Magnetfeld durch die Schmelze geschickt.
Die Schmelze 2 wird folglich durch die Lorentz-Kraft gegenläufig zu
der Drehrichtung des oben genannten Einkristallkörpers 9 gedreht.
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Nachdem
der Einkristallkörper 9 in
einem bestimmten Umfang hochgezogen worden ist, wird ein Haltemechanismus 16 durch
ein Nebenziehmittel 15 nach unten bewegt. Bei dieser Gelegenheit
werden Klemmhebel 18 oder Klemmbügel 19 und Verbindungshebel 20,
die an Eingriffelementen 17 angebracht sind, durch den
gestuften Eingriffabschnitt 6 in einen umgekehrten konischen
Zustand nach oben gedrückt
und geöffnet, um
den Durchgang des Abschnitts mit dem großen Durchmesser zu ermöglichen.
Nach dem Durchgang des Abschnitts 5 mit dem großen Durchmesser
halten die Eingriffelemente 17 den gestuften Eingriffabschnitt 6. Nach
Beendigung des Zugreifens der Eingriffelemente 17 ziehen
das Hauptziehmittel 14 und das Nebenziehmittel 15 miteinander
synchron den Einkristall. Eine Ausgleichseinrichtung 21 ist
an der Oberseite des Haltemechanismus angeordnet, wobei diese Ausgleichseinrichtung 21 verhindern
kann, dass sich der Einkristallkörper 9 während des
Hochziehens neigt.
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Eine
Elektrode 22 befindet sich in der Schmelze 2 und
die andere Elektrode ist mit dem Hauptziehmittel 14 und
dem Nebenziehmittel 15 verbunden. Daher wird, bevor der
gestufte Eingriffabschnitt 6 durch die Eingriffelemente 17 gehalten
wird, d. h., während
der gestufte Eingriffabschnitt 6 von den Eingriffelementen 17 entfernt
ist, nur das Hauptziehmittel 14 mit einem elektrischen
Strom gespeist, wobei die Erzeugung Joulescher Wärme in der Dash-Verjüngung 4 und
dem gestuften Eingriffabschnitt 6 lokal zunimmt.
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2. Erste Vorrichtung
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Wenn
die erste Vorrichtung verwendet wird, kann die Wärmeerzeugung in der Dash-Verjüngung 4 und dem
gestuften Eingriffabschnitt 6 unterdrückt werden, da nach dem Halten
des gestuften Eingriffabschnitts 6 durch die Eingriffelemente 17 außerdem ein
elektrischer Strom von den Eingriffelementen 17 über das
Nebenziehmittel 15 durch den gestuften Eingriffabschnitt 6 fließt. Da nicht
nur das Hauptziehmittel 14 sondern auch das Nebenziehmittel 15 als
eine Leitung für
die Leistungsversorgung verwendet wird, kann der elektrische Widerstand
des gesamten Systems verringert werden, wobei daher der Leistungsverbrauch
reduziert werden kann.
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3. Zweite
Vorrichtung
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Wenn
die zweite Vorrichtung verwendet wird, wird die Stromzufuhr zum
Hauptziehmittel 14 unterbrochen, wenn der gestufte Eingriffabschnitt 6 mit
den Eingriffelementen 17 in Kontakt kommt, wobei ein elektrischer
Strom nur in das Nebenziehmittel eingespeist wird, so dass es möglich ist,
die Wärmeerzeugung
in der Dash-Verjüngung 4 zu
vermeiden und die Wärmeerzeugung
in dem gestuften Eingriffabschnitt 6 zu unterdrücken. Da
ferner der elektrische Widerstand des Nebenziehmittels 15 im
Vergleich zum Hauptziehmittel 14 kleiner ist, kann der
Leistungsverbrauch reduziert werden.
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4. Dritte
Vorrichtung
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Das "Ziehmittel vom Schafttyp", das in Bezug auf
die dritte Vorrichtung so bezeichnet wird, weist eine Struktur auf,
derart, dass, wie in 4 gezeigt ist, das Hauptziehmittel 14 und
das Nebenziehmittel 15 durch die Drehbewegung einer Haupt-Kugelumlaufspindel 23 bzw.
durch die Drehbewegung einer Neben-Kugelumlaufspindel 24 unabhängig nach
oben und nach unten bewegt werden können. Der Impfkristall wird
durch einen Schaft 26 gehalten, der unter einem den Kristall
drehenden Motor 25 angeordnet ist. Durch diesen Aufbau
ist es möglich,
ein Schwingen der Ziehachse des Einkristallkörpers 9 zu verhindern,
selbst wenn die Drehung der Schmelze 2 durch Anlegen einer
großen
elektromagnetischen Kraft gestört
ist, ein Trennen des Einkristallkörpers 9 von der Oberfläche der
Schmelze zu verhindern, was andernfalls aus einem verstärkten Schwingen
resultiert, so dass folglich die Steuerung des Durchmessers stabilisiert
wird, und ferner den Einkristallkörper 9 vor Versetzungen
zu bewahren. Jedes Ziehmittel ist mit einem Leiter von der Leistungsquelle 27 verbunden, wobei
das Hauptziehmittel 14 und das Nebenziehmittel 15 außerdem als
Leitungen für
die Leistungsversorgung verwendet werden können.
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Die
oben erwähnte
Störung
in Bezug auf die Drehung der Schmelze 2 kann durch Anordnung
mehrerer Elektroden 22 in gleichen Abständen um den Einkristallkörper 9 verringert
werden.
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5 zeigt typische Anordnungszustände mehrerer
Elektroden in der Einkristall-Ziehvorrichtung für das EMCZ-Verfahren, die senkrecht
zu der Ziehachse betrachtet werden. 5A zeigt
den Anordnungszustand von zwei Elektroden und 5B zeigt
den Anordnungszustand von drei Elektroden. Wie in 5A oder B
gezeigt ist, sind zwei oder drei Elektroden in gleichen Abständen auf
ein und demselben Kreis mit dem Einkristallkörper 9 als Mittelpunkt
angeordnet. Indem die Elektroden 22 in solchen Positionen
angeordnet werden, ist es möglich,
die Störung
einer Drehung der Schmelze 2 zu verringern, so dass selbst
dann, wenn die verwendete Einkristall-Ziehvorrichtung Ziehmittel
vom Drahttyp verwendet, das Schwingen der Ziehachse während des
Ziehens des Einkristallkörpers 9 kaum
auftritt.
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BEISPIELE
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Die
Effekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden spezifischen
Beispiele 1 und 2 erläutert.
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(Beispiel 1)
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Unter
Verwendung der in 3 gezeigten Ziehvorrichtung
vom Drahttyp wurden nach der Bildung einer Dash-Verjüngung mit
einem Durchmesser von 3 bis 3,5 mm Siliciumeinkristall-Ziehversuche
durchgeführt. Der
Durchmesser eines Einkristalls betrug 305 mm und seine Länge betrug
1000 mm. Die Ziehbedingungen, wie sie gefunden worden, sind in Tabelle
1 gezeigt. In diesem Beispiel wurde der Schmelztiegel mit 300 kg Siliciummaterial
gefüllt
und die elektromagnetische Kraft betrug 1 A·T (magnetische Feldstärke: 01
T, Strom: 10 A). In den Beispielen 1 und 2 der Erfindung und dem
Vergleichsbeispiel 2 wurde dann, wenn das Gewicht des Einkristalls
60 kg erreichte, der abgestufte Eingriffabschnitt 6 durch
die Eingriffelemente 16 gehalten und das Ziehen des Einkristalls
fortgesetzt. Der elektrische Widerstand, der Leistungsverbrauch
und der Durchmesser der Dash-Verjüngung, wie Sie in jedem Beispiel
gefunden worden, sind in Tabelle 2 gezeigt.
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- * Die Zahlen in der Tabelle geben an: (Zahl der abgefallenen
Kristalle/Zahl der hochgezogenen Kristalle).
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt ist, begann der Einkristall im Vergleichsbeispiel
1 abzufallen, wenn sein Gewicht 70 kg erreichte. In den Beispielen
1 und 2 der Erfindung und dem Vergleichsbeispiel 2 fielen keine
Einkristalle ab. Allerdings wurde im Vergleichsbeispiel 2 bezüglich der
Wärmeerzeugung
in dem gestuften Eingriffabschnitt keine Verbesserung erreicht,
wobei folglich einige Befürchtungen
hinsichtlich des Abfallens des Einkristalls infolge einer Verringerung
der Fließspannung
und hinsichtlich von Einflüssen
auf den Einkristallkörper im
Fall einer Rissbildung in dem gestuften Eingriffabschnitt gehegt
worden.
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Ferner
war bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 der elektrische Widerstand
des gesamten Systems groß,
wobei der Leistungsverbrauch nicht verringert werden konnte, wie
in Tabelle 2 gezeigt ist. Dagegen fand in den Beispielen 1 und 2
der Erfindung fast keine Wärmeerzeugung
in dem gestuften Eingriffabschnitt statt. Verglichen mit den Vergleichsbeispielen
betrug der elektrische Widerstand in den Beispielen der Erfindung
nahezu die Hälfte;
wobei der Leistungsverbrauch folglich verringert war.
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(Beispiel 2)
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Unter
Verwendung der in 3 gezeigten Ziehvorrichtung
vom Drahttyp und der in 4 gezeigten Ziehvorrichtung
vom Schafttyp wurden nach der Bildung einer Dash-Verjüngung mit
einem Durchmesser von 3 bis 3,5 mm Siliciumeinkristall-Ziehversuche
durchgeführt.
Der Durchmesser eines Einkristalls betrug 305 mm und seine Länge betrug
1000 mm. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Bei diesen Versuchen
wurde der Schmelztiegel mit 300 kg Siliciummaterial gefüllt, wobei
die elektromagnetische Kraft 0,3 bis 1,5 A·T betrug. In den Fällen, in
denen die Anzahl der Elektroden 2 war, waren die Elektroden
wie in 5A gezeigt angeordnet.
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In
den Beispielen 3 bis 5 der Erfindung, in denen das Ziehmittel vom
Drahttyp war und nur eine Elektrode angeordnet war, begann der Einkristall
bei einer elektromagnetischen Kraft von etwa 0,5 A·T zu schwingen,
wie in Tabelle 3 gezeigt ist. Das liegt daran, dass sich die Schmelze
bei einer elektromagnetischen Kraft von etwa 0,3 A·T konzentrisch
mit der Ziehachse als dem Mittelpunkt dreht, wobei die Drehung der
Schmelze jedoch ab etwa 0,5 A·T
anfängt,
gestört
zu sein. Im Beispiel 6 der Erfindung dagegen, in dem das Ziehmittel vom
Schafttyp war, bewegte sich die Ziehachse selbst bei 0,5 A·T und
darüber
ungeachtet der Störung
in der Drehung der Schmelze nicht.
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Obgleich
in den Beispielen 7 bis 9 der Erfindung, in denen zwei Elektroden
angeordnet waren, das Ziehmittel vom Drahttyp war, wurde bis zu
einer elektromagnetische Kraft von 1,5 A·T fast keine Störung in
der Drehung der Schmelze beobachtet und trat kein Schwingen des
Einkristalls auf. Deshalb kann der Drahttyp, wenn zwei oder mehr
Elektroden in gleichen Abständen
angeordnet sind, zufrieden stellend arbeiten, selbst wenn eine elektromagnetische
Kraft von unter 1,5 A·T
beaufschlagt wird.
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Wie
oben beschrieben ist, kann dann, wenn Einkristalle mittels des EMCZ-Verfahrens unter
Verwendung der Vorrichtung der Erfindung gezogen werden, die lokale
Verringerung der Fließspannung
infolge der Erzeugung Joulescher Wärme, was dem EMCZ-Verfahren
eigen ist, unterdrückt
werden, wobei sogar schwere Einkristalle ohne das Auftreten irgendeines
Abfallstörfalls
sicher hergestellt werden können.
Der elektrische Widerstand des Systems als Ganzes kann verringert
werden, wobei daher der Leistungsverbrauch verringert werden kann.
