KR100220118B1

KR100220118B1 - Crystal pulling apparatus

Info

Publication number: KR100220118B1
Application number: KR1019960041961A
Authority: KR
Inventors: 슐만 윈프리이드; 슈홀러 요한
Original assignee: 페터 좀머캠프, 이리히 투테; 발 쩌스 운트 레이볼트 도이치란드 홀딩 아크티엔게젤샤프트
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1999-09-01
Also published as: DE59601759D1; DE19539316A1; KR970015795A

Abstract

포트(4)에서 용융가능한 재료로부터 크리스털 블록을 형성하기 위한 크리스털 풀러는 용기(1)에서 상기 포트(4)를 에워싸는 히터(5)를 갖는다. 이 용기(1)는 상기 포트(4)의 영역에서 내측 보호관(6)에 의해 히터(5)를 향해 제한된, 상기 보호 가스 아웃렛(14, 15)과 연결되어 있는 원형 공간(8)을 가지며, 이것은 외측에서 외측 보호관(7)에 의해 제한되며, 이 뒤에 상기 용기(1)의 열절연물(10)이 위치한다.The crystal puller for forming the crystal block from the meltable material in the port 4 has a heater 5 which encloses the port 4 in the container 1. The vessel 1 has a circular space 8 connected with the protective gas outlets 14, 15, which is limited towards the heater 5 by an inner protective tube 6 in the region of the port 4, This is limited by the outer protective tube 7 on the outside, followed by the thermal insulation 10 of the container 1.

Description

Crystal fuller

제1도는 본 발명에 따른 크리스털 풀러의 종단면도.1 is a longitudinal cross-sectional view of a crystal puller according to the present invention.

본 발명은 포트에서 용융가능한 재료로부터 크리스털 블록을 형성하기 위해, 상기 포트가 히터에 의해 감싸여 용기에 배열되며, 그의 벽이 열 절연물을 가지며 또한 외측에 냉각 매체를 위한 냉각 채널을 구비하며, 상기 용기가 적어도 하나의 보호 가스 인렛과 보호 가스 아웃렛을 가지는 크리스털 풀러(crystal puller)에 관한 것이다.The present invention provides for forming a crystal block from a meltable material in a pot, the pot being wrapped in a heater and arranged in a container, the walls of which have thermal insulation and also having cooling channels for cooling medium on the outside, A vessel relates to a crystal puller having at least one protective gas inlet and a protective gas outlet.

그와 같은 크리스털 풀러 장치는, 특히 단결정 실리콘 또는 게르마늄 블록의 제조에 이용되고 있으며 당해 분야에서는 공지되어 있다. 이 때 보호 가스로서는 대개 아르곤이 그에 이용되어, 산소의 진입을 막는다. 이 보호 가스는 일반적으로 상기 히터 위에서 상기 용기의 열절연물의 외측에서 원형 공간 안으로 흘러가서 상기 열절연물과 냉각 채널 사이의 원형 공간을 지나 빠져나온다.Such crystal puller devices are used in particular for the production of monocrystalline silicon or germanium blocks and are known in the art. At this time, argon is usually used as a protective gas to prevent oxygen from entering. This protective gas generally flows into the circular space outside the thermal insulation of the vessel above the heater and exits through the circular space between the thermal insulation and the cooling channel.

실제로 그와 같은 크리스털 풀러에 있어서 히터에 그리고 상기 용기의 내벽에 상대적으로 신속하게 보호 가스로부터 수용되는 입자 형상 재료가 가라 앉으므로, 이 풀러는 원하지 않는 짧은 간격으로 세척될 수밖에 없다. 특히 실리콘 결정 블록의 제조 시에 산화 실리콘이 내벽과 히터에 가라앉는다. 또한 그와 같은 장치의 에너지 소비가 크다.In practice, in such a crystal puller, the particulate material received from the protective gas relatively quickly on the heater and on the inner wall of the vessel, so that the puller is forced to be cleaned at undesired short intervals. In particular, during the manufacture of the silicon crystal block, silicon oxide sinks into the inner wall and the heater. In addition, the energy consumption of such devices is high.

본 발명의 목적은 크리스털 풀러에서 벽과 히터에 재료가 가능한 한 조금 침전되며 또한 이 장치가 가능한 한 적은 에너지 소비를 취하는 크리스털 풀러를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a crystal puller in which the material is deposited on the wall and heater as little as possible in the crystal puller and the device takes as little energy consumption as possible.

상기 목적은 본 발명에 따라, 상기 용기가 상기 포트의 영역에서 내측 보호관에 의해 히터를 향해 경계를 이루는, 보호 가스 인렛(in-let)과 연결되는 원형 공간을 가지며, 이것은 외측에서 외측 보호관에 의해 제한되며, 이것 뒤에 상기 용기의 열절연물이 위치하므로써 달성된다.The object has, according to the invention, a circular space in which the container is connected with a protective gas inlet, bounded by a inner protective tube towards the heater in the region of the port, which is externally connected by an outer protective tube. This is achieved by placing a thermal insulator of the vessel behind it.

그와 같은 크리스털 풀러에 있어서 용기 안에 상기 보호 가스가 열절연물을 통해 냉각 매체로부터 분리된다. 따라서 상기 보호 가스는 종래 기술에서보다 훨씬 더 뜨겁게 상기 용기를 떠나간다. 따라서 대개는 물인 냉각 매체에 열이 거의 제공되지 안으므로, 냉각 매체의 더 적은 흐름만이 필요하게 된다. 상기 유도되는 보호가스는 더 이상 냉각 매체에 의해 냉각되지 않기 때문에, 보호 가스속에서 더 작은 농축율의 물질이 얻어지므로, 이 장치의, 특히 히터의 지속시간이 커진다. 히터 둘레에 있는 본 발명에 따른 원형 공간을 통해 용기에서 매우 균일한 온도 분배가 이루어지고, 이는 크리스털 풀링 프로세스에 유리하다.In such a crystal puller the protective gas in the vessel is separated from the cooling medium through thermal insulation. The protective gas thus leaves the container much hotter than in the prior art. Thus little heat is provided to the cooling medium, which is usually water, so only a smaller flow of cooling medium is needed. Since the induced protective gas is no longer cooled by the cooling medium, a smaller concentration of material is obtained in the protective gas, thus increasing the duration of the device, in particular the heater. A very uniform temperature distribution in the vessel is achieved through the circular space according to the invention around the heater, which is advantageous for the crystal pulling process.

본 발명의 유리한 그 외 구성을 통해 상기 원형 공간이 그의 하측 정면에서 스크린 판에 의해 제한되며 이것에 의해 보호 가스 아웃렛(out-let)과의 연결이 이루어지면, 특히 균일한 가스 흐름 및 특히 균일한 온도 분배가 용기에서 얻어진다.Advantageous other configurations of the invention allow the circular space to be limited by the screen plate at its lower face, whereby a connection with a protective gas outlet is achieved, in particular a uniform gas flow and a particularly uniform Temperature distribution is obtained in the vessel.

상기 용기가 그의 바닥에서 상기 용기에 대해 동축으로 향해 있는, 서로 대칭하는 2개의 보호 가스 아웃렛을 가지면, 크리스털 풀러의 배열에 유리한 장소가 최적으로 이용된다.If the vessel has two protective gas outlets symmetrical with each other, oriented coaxially with respect to the vessel at its bottom, an advantageous location for the arrangement of the crystal puller is optimally used.

상기 포트의 상측에서는 더 큰 속도로 보호 가스가 순환하는 반면, 본 발명의 그외 구성에 따라 상기 내측 보화관이 위를 향해 히터의 상측 가장자리까지 이어지면, 아래에 위치하는 영역에서는 상기 보호 가스가 거의 정지해 있다. 함께 유도된 가스 형상 성분의 농축의 위험성이 커지는, 더 낮은 온도를 가지는 영역에서 보호 가스는, 보호 가스의 상기 흐름의 제한 때문에 더 많이 흐르지 않게 된다.While the protective gas circulates at a higher rate at the upper side of the port, while the inner retaining tube extends upwards to the upper edge of the heater according to another configuration of the present invention, the protective gas is almost in the region located below. It's stopped. In areas with lower temperatures, where there is a greater risk of concentration of the gaseous components induced together, the protective gas does not flow more because of the restriction of the flow of the protective gas.

본 발명에 의해 많은 실시가 가능하다. 이의 기본 원리를 설명하기 위해 제1도에는 본 발명에 따른 크리스털 풀러의 종단면도가 도시되어 있으며 하기에서 설명된다.Many embodiments are possible with the present invention. To illustrate the basic principle thereof, FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a crystal puller according to the invention and is described below.

제1도에는 용기(1)가 도시되어 있으며, 이의 벽(2)은 이중 벽으로 실시되어 있으므로, 냉각 매체를 위한 냉각 채널(3)에 일반적으로 물이 존재한다.1 shows a container 1, the wall 2 of which is implemented as a double wall, so that water is generally present in the cooling channel 3 for the cooling medium.

상기 용기(1)에 포트(poot)(4)가 배열되며, 이것은 전기 히터(5)에 의해 감싸져 있다. 이 히터(5)는 외측에서 작은 간격으로 내측 보호관(6)과 외측 보호관(7)에 의해 에워싸여 있다. 이와 같이 상기 보호관(6, 7) 사이에 원형공간(8)이 형성되어, 이것이 이의 하측 정면에서 역시 원형인 스크린판(9)과 경계를 이룬다. 상기 내측 보호관(6)의 상측 가장자리는 상기 히터(5)의 상측 가장자리 높이 만큼 뻗어 있다. 이 외측 보호관(7)과 상기 용기(1)의 벽(2) 사이에 상기 포트(4)의 영역에 열절연물(10)이 위치한다.A pot 4 is arranged in the container 1, which is surrounded by an electric heater 5. The heater 5 is surrounded by the inner protective tube 6 and the outer protective tube 7 at small intervals from the outside. A circular space 8 is thus formed between the protective tubes 6, 7, which borders the screen plate 9 which is also circular at its lower front. The upper edge of the inner protective tube 6 extends by the height of the upper edge of the heater 5. A thermal insulator 10 is located in the region of the port 4 between this outer protective tube 7 and the wall 2 of the container 1.

상기 용기(1)의 상측 영역에 2개의 보호 가스 인렛(11, 12)이 표시되어 있다. 이것과 동시에 상측 개구(13)를 통해 이 크리스털 풀러의 동작 동안 보호 가스(대개 아르곤)가 용기(1) 안으로 흘러든다. 이 보호 가스는 2개의 보호 가스 아웃렛(14, 15)에 의해 상기 용기(1)를 떠나가며, 이 보호 가스 아웃렛은 바닥(6)에서 서로 대칭으로 상기 용기(1)에 대해 동축방향으로 향하여 제공되며, 스크린판(9)에 의해 상기 원형 공간(8)과 연결된다.Two protective gas inlets 11, 12 are indicated in the upper region of the vessel 1. At the same time a protective gas (usually argon) flows into the container 1 during operation of this crystal puller through the upper opening 13. This protective gas leaves the container 1 by two protective gas outlets 14, 15, which are provided coaxially with respect to the container 1 symmetrically with each other at the bottom 6. It is connected to the circular space 8 by the screen plate (9).

이 크리스털 풀러의 동작 동안 상기 보호 가스가 위에서부터 아래로 도시된 크리스털 블록(17)을 따라 포트(4)의 상측으로 흘러가며 거기에서부터 히터(5)를 거쳐 전방향으로 외부를 향해, 보호 가스 아웃렛(4, 15)이 유도되는 원형 공간(8)으로 흘러간다. 상기 용기(1)의 나머지 공간 역시 보호 가스로 채워지지만, 그 주요 흐름은 전술한 경로를 취한다.During the operation of this crystal puller the protective gas flows from the top to the bottom of the port 4 along the crystal block 17 shown from above and from there through the heater 5 to the outside in all directions, the protective gas outlet. (4, 15) flows into the circular space 8 where it is derived. The remaining space of the vessel 1 is also filled with a protective gas, but its main flow takes the path described above.

Claims

In order to form a crystal block from the meltable material in the pot, the port is wrapped in a heater and arranged in a container, the wall of which has a thermal insulation and on the outside a cooling channel for a cooling medium, the container being A crystal puller having at least one protective gas inlet and a protective gas outlet, wherein the vessel 1 is bounded towards the heater 5 by an inner protective tube 6 in the region of the port 4. It has a circular space 8 which is connected to the inlets 14, 15, which is limited by the outer protective tube 7 on the outside, after which the thermal insulation 10 of the container 1 is located. Crystal Fuller.

Crystal according to claim 1, characterized in that the circular space (8) is bounded at the lower front of the screen plate (9), by means of which the connection to the protective gas outlets (14, 15) is made. Puller.

Crystal according to claim 1, characterized in that the container (1) has two protective gas outlets (14, 15) facing each other, facing coaxially with respect to the container (1) at its bottom (16). Puller.

Crystal puller according to one of the preceding claims, characterized in that the inner sheath (6) reaches upwards to the upper edge of the heater (5).