DE112015003606B4

DE112015003606B4 - Impfkristallspannvorrichtung und Ingotzuchtvorrichtung dieselbe beinhaltend

Info

Publication number: DE112015003606B4
Application number: DE112015003606.7T
Authority: DE
Inventors: Jong-Min Kang; Tae-Sik Noh
Original assignee: SK Siltron Co Ltd
Current assignee: SK Siltron Co Ltd
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: WO2016021860A1; DE112015003606T5; JP6367469B2; US20170226660A1; KR101623641B1; JP2017523951A; CN106661757A; KR20160016231A

Abstract

Impfkristallspannvorrichtung, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten eines Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen, wobei die Impfkristallspannvorrichtung aufweist:eine Halsabdeckung, die ausgestaltet ist, Wärme vor dem Freisetzen in einer Aufwärtsrichtung von dem geschmolzenen Silizium zu blockieren; undein Befestigungsteil, das an einer Bodenfläche der Halsabdeckung angeordnet ist und ausgestaltet ist, den Impfkristall aufzunehmen,wobei:die Halsabdeckung eine mit einem Hubseil verbundene Deckfläche beinhaltet, die Bodenfläche und eine Umfangsfläche, die ausgestaltet ist, die Deckfläche mit der Bodenfläche zu verbinden;die Umfangsfläche mit einem Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenfläche ausgebildet ist; unddie Halsabdeckung eine Messöffnung aufweist, die zum Messen des geschmolzenen Siliziums offen ist;wobei die Impfkristallspannvorrichtung beinhaltet:einen oberen Körper, der die Deckfläche der Halsabdeckung beinhaltet;einen mittleren Körper, der die Umfangsfläche der Halsabdeckung beinhaltet; undeinen unteren Körper, der die Bodenfläche der Halsabdeckung beinhaltet,wobei der obere Körper abtrennbar mit dem mittleren Körper verbunden ist und der mittlere Körper abtrennbar mit dem unteren Körper verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Impfkristallspannvorrichtung zur Herstellung eines Siliziumingots und eine Ingotzuchtvorrichtung, die dieselbe beinhaltet.
Hintergrund
Siliziumwafer werden unter Verwendung von Siliziumeinkristallingots hergestellt, die durch ein Czochralski-(CZ)-Verfahren (hierin nachstehend als „CZ-Verfahren“ bezeichnet) entsprechend einem großformatigen Durchmesser eines Siliziumwafers zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gezüchtet werden.
Bei dem CZ-Verfahren wird Polysilizium in einen Quarztiegel gegeben, der Quarztiegel durch einen Graphittiegel erhitzt, um das Polysilizium zu schmelzen, ein Impfkristall in Kontakt mit dem geschmolzenen Silizium gebracht und der Impfkristall gedreht und nach oben gezogen, so dass eine Kristallisierung an der Grenzfläche hierzwischen stattfindet und ein Siliziumeinkristallingot mit einem gewünschten Durchmesser gezüchtet werden kann.
Wenn der Ingot durch das CZ-Verfahren gezüchtet wird, wird Wärme zur oberen Seite des Quarztiegels freigesetzt. Wenn eine Menge der freigesetzten Wärme zu groß ist, da der Wärmeverlust und der Energieverlust erhöht sind, und eine übermäßige Wärme auf den Graphittiegel angewendet wird, kann die Lebenszeit des Graphittiegels und dergleichen verkürzt werden und können die Kosten des Ingots steigen.
Wenn andererseits der Impfkristall tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht wird, steigt eine Temperatur eines Bodens des Impfkristalls schnell auf eine Oberflächentemperatur des geschmolzenen Siliziums und auf ihn wirkt ein Wärmeschock ein. Dieser Wärmeschock verursacht Scherspannungen, wobei eine Versetzung an einem Teil des Impfkristalls auftritt, der sich in Kontakt mit dem geschmolzenen Silizium befindet, und somit die Qualität eines Ingots verringern kann.
Der vorliegenden Erfindung artverwandte oder ähnliche Vorrichtungen bzw. Verfahren sind aus der JP 2009 - 179 524 A , der JP H08- 175 896 A, der US 3 998 598 A , der US 5 183 528 A , der JP H05-221786 A , der KR 10-2011-0024866 A und der KR 10-2013-0078911 A bekannt.
Die JP 2009 - 179 524 A beschreibt Impfkristallhalterungen für Czochalski-Vorrichtungen mit einer kegelförmigen Halsabdeckung. Die Kegelfläche ist dabei durchbrochen, so dass Öffnungen gebildet werden, die die Betrachtung der Schmelze ermöglichen.
Die JP H08- 175 896 A betrifft ebenfalls Impfkristallhalterungen. Die entsprechende Abdeckung kann konusförmig ausgestaltet sein und über Schlitze verfügen, die eine Beobachtung der Schmelzenoberfläche ermöglichen.
Beim in der US 3 998 598 A beschriebenen Czochalski-Verfahren zur Kristallzüchtung wird ein Kristall oder Barren aus einer Schmelze gezogen. Die dort beschriebene Steuerung findet insbesondere beim Czochalski-Ziehen von großen Kristallen, wie z.B. von Silizium, die typischerweise 40 Zoll lang und 3 Zoll im Durchmesser sind, Anwendung. Die Steuerung gewährleistet dabei einen einheitlichen Durchmesser über die gesamte Länge des Kristalls und vermeidet die Bildung von „Abflachungen“ auf der Oberfläche des Kristalls. Dies wird durch optisches Sichten der Kristallschmelze-Grenzfläche und Anpassung des Visiers an Schwankungen des Schmelzniveaus erreicht.
Die US 5 183 528 A beschreibt ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Züchtens eines Einkristallhalsteils zwischen einem Impfkristall und einem Kornteil des Einkristalls durch das Czochalski-Verfahren.
JP H05-221786 A bezieht sich auf die Unterdrückung von Oxidations-induzierten Stapelfehlern, die ringförmig verteilt und leicht an der anfänglichen Stufe des Kristallwachstums zu erzeugen sind, und darauf einen Siliziumeinkristall zu züchten, der exzellent in seiner Eigenschaft der Druckfestigkeit ist. Wenn eine MOS-Scheibe in einem bearbeiteten Wafer in einer Produktionsanordnung eines Siliziumeinkristalls nach dem CZ-Verfahren montiert wird, wird ein Reflektor an einem Spannfutter zum Verbinden eines Keimkristalls mit seinem unteren Ende gegenüber der Bodenfläche eines Tiegels bereitgestellt. Dazu ist ein Reflektor an einem Spannfutter gegenüber der Bodenfläche eines Tiegels vorgesehen. Der Reflektor wird selbst durch die hohen Temperaturen im Ofen nicht beschädigt oder gebrochen, dies aufgrund der Spezifizierung der Qualität des Reflektors. Außerdem wird ein Einkristall in der Form entsprechend dem Scheitelwinkel des Reflektors und der Einbauposition durch Steuern der Wachstumsrate gezüchtet, und der Wirkungsgrad bei der Reflexion der Strahlungswärme wird verstärkt.
Die KR 10-2011-0024866 A beschreibt eine Einkristall-Züchtungsvorrichtung mit einer Struktur zum Verringern des Abbaus eines Quarztiegels und einer Spannvorrichtung für den Impfkristall, die dahingehend ausgebildet ist, die Wärme, die von einem Einkristall nach oben abgegeben wird, zu blockieren, wodurch die Temperatur der auf den Quarztiegel aufgebrachten Strahlungswärme verringert wird.
Die KR 10-2013-0078911 A bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Barrens. Um die Temperatur einer geschmolzenen Lösung genau zu messen, werden Änderungen der Helligkeit auf einer Schildoberfläche, die an einen Tiegel angrenzt, verwendet. Ein erster Schild umgibt die äußere Oberfläche eines Tiegels. Mindestens ein zweiter Schild umgibt die äußere Oberfläche des ersten Schildes. Ein Lochführungselement ist in ein Loch eingesetzt. Das Loch geht durch den zweiten Schild, um die Oberfläche des ersten Schildes freizulegen. Ein Temperaturmessteil misst Helligkeitsänderungen auf der Oberfläche des ersten Schildes.
Offenbarung
Technische Aufgabe
Die vorliegende Erfindung ist auf die Bereitstellung einer Impfkristallspannvorrichtung gerichtet, die in der Lage ist, einen Heißzonenaufbau wirkungsvoll mit einem einfachen Aufbau zu isolieren und eine Temperatur von geschmolzenem Silizium zu messen, und auf eine Ingotzuchtvorrichtung, die dieselbe beinhaltet.
Technische Lösung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Impfkristallspannvorrichtung bereit, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten eines Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen, wobei die Impfkristallspannvorrichtung aufweist: eine Halsabdeckung, die ausgestaltet ist, Wärme vor dem Freisetzen in einer Aufwärtsrichtung von dem geschmolzenen Silizium zu blockieren; und ein Befestigungsteil, das an einer Bodenfläche der Halsabdeckung angeordnet ist und ausgestaltet ist, den Impfkristall aufzunehmen, wobei: die Halsabdeckung eine mit einem Hubseil verbundene Deckfläche beinhaltet, die Bodenfläche und eine Umfangsfläche, die ausgestaltet ist, die Deckfläche mit der Bodenfläche zu verbinden; die Umfangsfläche mit einem Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenfläche ausgebildet ist; und die Halsabdeckung eine Messöffnung aufweist, die zum Messen des geschmolzenen Siliziums offen ist; wobei die Impfkristallspannvorrichtung beinhaltet: einen oberen Körper, der die Deckfläche der Halsabdeckung beinhaltet; einen mittleren Körper, der die Umfangsfläche der Halsabdeckung beinhaltet; und einen unteren Körper, der die Bodenfläche der Halsabdeckung beinhaltet, wobei der obere Körper abtrennbar mit dem mittleren Körper verbunden ist und der mittlere Körper abtrennbar mit dem unteren Körper verbunden ist.
Der Neigungswinkel kann sich in einem Bereich von 39 ° bis 48 ° befinden.
Die Halsabdeckung kann eine Kegelform oder eine Kegelstumpfform aufweisen.
Ein leerer Raum kann innerhalb der Halsabdeckung ausgebildet sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Ingotzuchtvorrichtung bereit, aufweisend: eine Kammer; einen Heißzonenaufbau, der innerhalb der Kammer angeordnet ist und ausgestaltet ist, Silizium aufzunehmen; eine Heizvorrichtung, die ausgestaltet ist, den Heißzonenaufbau zu erhitzen; einen äußeren Isolierkörper, der außerhalb des Heißzonenaufbaus angeordnet ist; einen oberen Isolierkörper, der oberhalb des Heißzonenaufbaus angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die ein Ingot hindurchgeht; eine Impfkristallspannvorrichtung gemäß der Erfindung, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten des Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen; und einen Temperatursensor, der oberhalb der Kammer angeordnet ist; wobei die Halsabdeckung ausgestaltet ist, die Öffnung wahlweise zu blockieren wobei der Temperatursensor das geschmolzene Silizium von einer oberen Seite der Halsabdeckung durch die Messöffnung misst.
Die Ingotzuchtvorrichtung kann ferner eine Steuervorrichtung beinhalten, die ausgestaltet ist, eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums auf Basis von Daten zu berechnen, die von dem Temperatursensor gemessen werden, wobei die Steuervorrichtung einen Maximalwert aus den Daten des Temperatursensors extrahieren kann, der während eines Messzyklus gemessen wird, um die Temperatur des geschmolzenen Siliziums zu berechnen.
Die Halsabdeckung kann einen oberen Körper beinhalten, der ein Seilverbindungsteil beinhaltet, das mit einem Hubseil verbunden ist; einen unteren Körper, der eine Bodenfläche beinhaltet, die ausgestaltet ist, dem geschmolzenen Silizium gegenüberzustehen; und einen mittleren Körper, der die Bodenfläche und eine geneigte Umfangsfläche beinhaltet.
Der mittlere Körper und/oder der untere Körper kann/können die offene Messöffnung aufweisen.
Der mittlere Körper ist abtrennbar mit dem oberen Körper und dem unteren Körper verbunden.
Die Messöffnung kann ein Messloch sein, das in einer Bogenform entlang eines Außenumfangs der Halsabdeckung ausgebildet ist.
Mehrere Messlöcher, von denen jedes identisch ist, können in der Halsabdeckung ausgebildet sein und die Halsabdeckung kann eine Brücke aufweisen, die zwischen den mehreren Messlöchern angeordnet ist.
Die Halsabdeckung kann eine Umfangsfläche beinhalten, die ausgestaltet ist, ein Fluid zu leiten, und eine Bodenfläche, die ausgestaltet ist, dem geschmolzenen Silizium gegenüberzustehen, wobei die Umfangsfläche einen Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenfläche aufweist und sich der Neigungswinkel in einem Bereich von 39 ° bis 48 ° befindet.
Die Halsabdeckung kann ferner eine Deckfläche beinhalten, die parallel zu der Bodenfläche ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass eine Halsabdeckung an einer Öffnung eines oberen Isolierkörpers positioniert werden kann, um den Wärmeverlust durch die Öffnung des oberen Isolierkörpers während eines Schmelzvorgangs zu minimieren, so dass die Heizvorrichtungsleistung mit einem einfachen Aufbau verringert werden kann.
Zusätzlich besteht ein Vorteil darin, dass eine Halsabdeckung eine Temperaturmessung des geschmolzenen Siliziums unterstützen kann, ohne die Temperaturmessung des geschmolzenen Siliziums zu beeinträchtigen, wodurch die Zuverlässigkeit einer erfassten Temperatur des geschmolzenen Siliziums verbessert wird.
Da eine Halsabdeckung die Temperaturmessung des geschmolzenen Siliziums nicht beeinträchtigt, besteht ferner ein Vorteil darin, dass es möglich ist, die Halsabdeckung mit einer optimalen Größe zur Verbesserung des Wärmeisolierungsvermögens eines Heißzonenaufbaus anzuordnen und ein Freiheitsgrad bei der Gestaltung der Halsabdeckung erhöht werden kann.
Ferner kann eine Verschlechterung eines Heißzonenaufbaus minimiert werden und eine Energiemenge kann verringert werden, um Herstellungskosten eines Ingots zu reduzieren.
Darüber hinaus kann, da eine Halsabdeckung eine Temperatur einer oberen Seite des geschmolzenen Siliziums zusammen mit einem oberen Isolierkörper erhöhen kann, ein Impfkristall, der oberhalb des geschmolzenen Siliziums angeordnet ist, tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht werden, nachdem er oberhalb des geschmolzenen Siliziums erhitzt worden ist, wodurch ein Wärmeschock, der auftreten kann, wenn der Impfkristall tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht wird, verringert und die Qualität eines Ingots verbessert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Ingotzuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Impfkristallspannvorrichtung und einen oberen Isolierkörper gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Graph, der eine Leistungsänderung einer Heizvorrichtung entsprechend eines Neigungswinkels einer Halsabdeckung veranschaulicht.
4 ist ein Graph, der eine Leistungsänderung einer Heizvorrichtung entsprechend eines Außendurchmessers einer Bodenfläche der Halsabdeckung veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Impfkristallspannvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Unteransicht einer Halsabdeckung gemäß der ersten Ausfüh ru ngsform.
7 ist ein Graph, der Daten eines Temperatursensors veranschaulicht, die durch die Halsabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform gemessen werden.
8 ist eine Ansicht, die einen Ablauf der Messung einer Temperatur durch die Halsabdeckung gemäß der ersten dargestellten Ausführungsform veranschaulicht.
9 stellt Graphen dar, die einen Vergleich einer Leistung und einer Energiemenge vor und nach der Anwendung der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
10 ist eine Unteransicht einer Halsabdeckung gemäß einer zweiten Ausfüh ru ngsform.
11 ist eine Unteransicht einer Halsabdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform.

Art und Weise der Erfindung
Hierin nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch kann der Geltungsbereich der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus den in den Ausführungsformen offenbarten Gegenständen bestimmt werden und der Gedanke der vorliegenden Erfindung, der durch die Ausführungsformen geboten wird, beinhaltet praktische Modifizierungen, wie zum Beispiel Hinzufügung, Entfernung, Modifizierung und dergleichen, von Komponenten an der folgenden vorgeschlagenen Ausführungsform.
1 ist eine Ansicht, die eine Ingotzuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Mit Bezug auf 1 kann eine Ingotzuchtvorrichtung 1 eine Kammer 10 aufweisen, Heißzonenaufbauten 30 und 31, die innerhalb der Kammer 10 angeordnet sind und ausgestaltet sind, Silizium aufzunehmen, eine Heizvorrichtung 35, die ausgestaltet ist, die Heißzonenaufbauten 30 und 31 zu erhitzen, einen äußeren Isolierkörper 60, der außerhalb der Heißzonenaufbauten 30 und 31 angeordnet ist, einen oberen Isolierkörper 50, der oberhalb der Heißzonenaufbauten 30 und 31 positioniert ist und eine Öffnung h aufweist, durch die ein Ingot hindurchgeht, und eine Impfkristallspannvorrichtung 100, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten des Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen.
Die Kammer 10 kann einen Raum zum Züchten des Ingots bereitstellen.
Die Kammer 10 kann eine obere Kammer 11 und eine untere Kammer 12 beinhalten.
Die obere Kammer 11 kann einen oberen Teil der unteren Kammer 12 abdecken. Ein Durchgangsabschnitt 20, durch den der Ingot hindurchgeht, kann in der oberen Kammer 11 ausgebildet sein. Der Durchgangsabschnitt 20 kann in einer vertikalen Richtung in einem oberen Abschnitt der oberen Kammer 11 ausgebildet sein.
Die untere Kammer 12 kann mit der oberen Kammer 11 verbunden sein. Ein Raum, in dem die Heißzonenaufbauten 30 und 31, die Heizvorrichtung 35, der äußere Isolierkörper 60 und der obere Isolierkörper 50 aufgenommen sind, kann in der unteren Kammer 12 ausgebildet sein.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann eine Öffnung zur Beobachtung des Inneren der Kammer 10 beinhalten, die durch die Kammer 10 hindurchgeht, und kann ebenso weiterhin eine Sichtöffnung 14 zur Aufrechterhaltung eines Versiegelungszustands der Kammer 10 beinhalten.
Die Heißzonenaufbauten 30 und 31 können einen Quarztiegel 30 zur Aufnahme von Silizium beinhalten. Die Heißzonenaufbauten 30 und 31 können ferner einen Graphittiegel 31 zur Aufnahme des Quarztiegels 30 beinhalten. Der Quarztiegel 30 ist aus Quarz gebildet und in einer Becherform ausgebildet und Polysilizium kann in einem Innenraum des Quarztiegels 30 aufgenommen werden. Der Quarztiegel 30 ist an einer inneren Seite des Graphittiegels 31 positioniert, um von dem Graphittiegel 31 gehalten zu werden.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann ferner eine Halterung 33 beinhalten, die ausgestaltet ist, den Graphittiegel 31 zu tragen, und ein Tiegeldrehteil 34, das die Halterung 33 trägt und die Halterung 33 drehen und vertikal bewegen kann. Das Tiegeldrehteil 34 dreht den Graphittiegel 31 gleichzeitig in eine der Drehrichtung der Impfkristallspannvorrichtung 100 entgegengesetzten Richtung und hebt den Graphittiegel 31, wenn sich die Impfkristallspannvorrichtung 100 dreht.
Die Heizvorrichtung 35 kann angebracht sein, die Heißzonenaufbauten 30 und 31 zu erhitzen. Die Heizvorrichtung 35 kann angeordnet sein, eine Außenseite des Graphittiegels 31 zu umgeben. Die Heizvorrichtung 35 kann den Graphittiegel 31 erhitzen, um in dem Quarztiegel 30 aufgenommenes Polysilizium zu schmelzen. Die Heizvorrichtung 35 kann den Graphittiegel 31 erhitzen und der durch die Heizvorrichtung 35 erhitzte Graphittiegel 31 kann den Quarztiegel 30 erhitzen.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann ferner ein Kühlrohr 40 zum Kühlen des Ingots aufweisen. Das Kühlrohr 40 kann innerhalb der Kammer 10 angeordnet sein und der Ingot kann gekühlt werden, indem er durch das Kühlrohr 40 hindurchgeht. Ein Teil des Kühlrohrs 40 kann an dem Durchgangsabschnitt 20 positioniert angeordnet sein. Ein unterer Teil des Kühlrohrs 40 kann innerhalb der unteren Kammer 12 positioniert angeordnet sein.
Der obere Isolierkörper 50 kann oberhalb des Quarztiegels 30 positioniert sein. Der obere Isolierkörper 50 kann auf einem Isolierträger 51 platziert angebracht sein, der in der Kammer 10 beinhaltet ist. Der obere Isolierkörper 50 kann einen Mittenteil 52, einen Randteil 53 und einen Verbindungsteil 54 beinhalten. Der obere Isolierkörper 50 kann in einer Form ausgebildet sein, die wenigstens eine gekrümmte Linie aufweist.
Der Mittenteil 52 kann innerhalb des Quarztiegels 30 positioniert sein. Der Mittenteil 52 kann unterhalb des Verbindungsteils 54 ausgebildet sein und in einer Trichterform ausgebildet sein, dessen Größe sich fortschreitend nach untern verjüngt. Eine Unterseite des Mittenteils 52 kann dem Silizium gegenüberstehen.
Der Randteil 53 kann außerhalb des Quarztiegels 30 positioniert sein. Der Randteil 53 kann oberhalb des Verbindungsteils 54 ausgebildet sein und in einer Ringform ausgebildet sein.
Der Verbindungsteil 54 kann ausgebildet sein, den Mittenteil 52 mit dem Randteil 53 zu verbinden. Der Verbindungsteil 54 kann in einer Trichterform ausgebildet sein, dessen Größe sich nach unten fortschreitend verjüngt. Der Verbindungsteil 54 kann größer als eine Halsabdeckung 110 ausgebildet sein.
Die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 kann zum Durchführen eines aus dem geschmolzenen Silizium gezüchteten Ingots ausgebildet sein. Die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 kann größer als ein herzustellender Ingot ausgebildet sein. Die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 kann in dem Mittenteil 52 des oberen Isolierkörpers 50 ausgebildet sein. Die Öffnung h des oberen Wärmeisolierkörpers 50 kann kreisförmig sein.
Der obere Isolierkörper 50 und der äußere Isolierkörper 60 können die Heißzonenaufbauten 30 und 31 und die Heizvorrichtung 30 umgeben und isolieren. Der äußere Isolierkörper 60 kann ein Wärmeisoliermaterial sein, das Wärme vor einer Freisetzung in einer seitlichen Richtung der Heißzonenaufbauten 30 und 31 isoliert, und der obere Isolierkörper 50 kann ein Wärmeisoliermaterial sein, das Wärme vor einer Freisetzung in einer Aufwärtsrichtung der Heißzonenaufbauten 30 und 31 isoliert.
Ein unterer Teil des oberen Isolierkörpers 50 kann angeordnet sein, um in den Quarztiegel 30 eingeführt zu werden. Der obere Isolierkörper 50 kann derart angebracht sein, dass ein Teil des Verbindungsteils 54 und des Mittenteils 52 innerhalb des Quarztiegels 30 positioniert sind.
Der äußere Isolierkörper 60 kann außerhalb der Heizvorrichtung 35 angeordnet sein. Der äußere Isolierkörper 60 kann um eine Außenseite der Heizvorrichtung 35 angeordnet sein. Der äußere Isolierkörper 60 kann zwischen der Heizvorrichtung 35 und der Kammer 10 angeordnet sein. Der äußere Isolierkörper 60 kann in einer hohlen Rohrform ausgebildet sein.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann ferner eine Inertgas-Versorgungseinheit 70 beinhalten, die ein Inertgas aus einem oberen Abschnitt der Kammer 10 in das Innere der Kammer 10 zuführt. Die Inertgas-Versorgungseinheit 70 kann mit dem Durchgangsabschnitt 20 kommunizierend ausgebildet sein, wobei das Inertgas G dem Durchgangsabschnitt 20 durch die Inertgas-Versorgungseinheit 70 zugeführt werden kann und das Inertgas G durch den Durchgangsabschnitt 20 hindurchgehen kann und dann den oberen Isolierkörper 50 passieren kann.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann ferner einen Temperatursensor 90 zur Temperaturmessung des geschmolzenen Siliziums beinhalten. Der Temperatursensor 90 kann oberhalb der Kammer 10 angeordnet sein. Der Temperatursensor 90 kann angebracht sein, die Temperatur des geschmolzenen Siliziums zu messen. Der Temperatursensor 90 kann ein berührungsloser Temperatursensor sein, der die Temperatur des geschmolzenen Siliziums an einer von dem geschmolzenen Silizium beabstandeten Position messen kann. Der Temperatursensor 90 kann ein Infrarotsensor oder ein Ultraviolettsensor sein und kann die Temperatur des geschmolzenen Siliziums in einem Zustand messen, in welchem er sich nicht in Kontakt mit dem geschmolzenen Silizium befindet, das ein Messziel ist.
Die Impfkristallspannvorrichtung 100 kann die Halsabdeckung 110 beinhalten, die ausgestaltet ist, die Öffnung h wahlweise zu blockieren, und ein Befestigungsteil 120, das ausgestaltet ist, den Impfkristall aufzunehmen.
Die Halsabdeckung 110 kann mit einem Hubseil 106 verbunden sein. Die Halsabdeckung 110 kann durch das Hubseil 106 nach oben und unten bewegt werden. Die Halsabdeckung 110 kann die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 blockieren, wenn sie in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist, und kann die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 öffnen, wenn sie über die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 angehoben wird.
Die Halsabdeckung 110 kann ausgebildet sein, eine kleinere Größe aufzuweisen als die der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50. Die Halsabdeckung 110 kann eine kleinere Größe aufweisen als die der Öffnung h und kann einen Teil der Öffnung h blockieren, wenn sie in der Öffnung h positioniert ist. Die Halsabdeckung kann die gesamte Öffnung h nicht blockieren und kann lediglich einen Teil der Öffnung h blockieren, wenn sie an der Öffnung h positioniert ist.
Ein Öffnungsgrad der Öffnung h kann entsprechend der Hubposition der Halsabdeckung 110 variieren und eine Öffnungsfläche der Öffnung h kann durch eine Position der Halsabdeckung 110 angepasst werden.
Wenn das Polysilizium schmilzt, kann eine Seilantriebseinheit 108 die Halsabdeckung 110 in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positionieren und durch die Öffnung h freigesetzte Wärme kann minimiert werden. Das heißt, die Halsabdeckung 110 kann die Wärmefreisetzung durch die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 minimieren und von dem Quarztiegel 30 in einer Aufwärtsrichtung freigesetzte Wärme kann durch den oberen Isolierkörper 50 und die Halsabdeckung 110 minimiert werden.
Wenn die Halsabdeckung 110 nicht in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 bereitgestellt ist, kann der Wärmeverlust durch die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 hoch sein. Die bei dem Schmelzvorgang von Polysilizium zu geschmolzenem Silizium erzeugte Wärme kann in einer Aufwärtsrichtung der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 durch die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 freigesetzt werden und wenn eine Menge freigesetzter Wärme groß ist, kann eine Gesamtschmelzzeit lange sein, ein Energieverlust groß sein und eine Verschlechterung der Heißzonenaufbauten 30 und 31 hoch sein.
Anderenfalls kann, wenn die Halsabdeckung 110 ausgebildet ist, verhindert werden, dass Wärme übermäßig durch die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 freigesetzt wird, da die Halsabdeckung 110 einen Teil der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 blockiert.
Andererseits kann, wenn die Halsabdeckung 110 den Teil der Öffnung h nicht blockiert und der Impfkristall S tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht wird, ein Wärmeschock auf den Impfkristall S aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Impfkristall S und dem geschmolzenen Silizium groß sein und eine Versetzung eines Ingots kann auftreten.
Anderenfalls kann, wenn die Halsabdeckung 110 den Teil der Öffnung h blockiert, eine Temperatur in einem Raum zwischen der Öffnung h und dem geschmolzenen Silizium erhöht werden verglichen mit einem Fall, in dem die Halsabdeckung 110 den Teil der Öffnung h nicht blockiert, so dass eine Temperatur des Impfkristalls S auf eine ähnliche Temperatur des geschmolzenen Siliziums in dem Raum zwischen der Halsabdeckung 110 und dem geschmolzenen Silizium erhöht wird und dann der Impfkristall S tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht wird. Das heißt, die Temperaturdifferenz zwischen dem Impfkristall S und dem geschmolzenen Silizium kann minimiert werden und die in dem Ingot auftretende Versetzung kann minimiert werden.
Das Hubseil 106 kann die Impfkristallspannvorrichtung 100 drehen und nach oben und unten bewegen. Das Hubseil 106 kann die Halsabdeckung 110 drehen und nach oben und unten bewegen und das Befestigungsteil 120, das unter der Halsabdeckung 110 angeordnet ist, kann zusammen mit der Halsabdeckung 110 gedreht und nach oben und unten bewegt werden.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann die Seilantriebseinheit 108 zum Antreiben des Hubseils 106 beinhalten.
Die Seilantriebseinheit 108 kann oberhalb der Kammer 10 positioniert angeordnet sein. Das Hubseil 106 kann um die Seilantriebseinheit 108 gewickelt sein. Die Seilantriebseinheit 108 wickelt das Hubseil 106 ab, so dass die Impfkristallspannvorrichtung 100 nach unten bewegt wird, um sich dem Silizium anzunähern, und in diesem Fall kann der in der Impfkristallspannvorrichtung 100 aufgenommene Impfkristall S tief in das geschmolzene Silizium eingetaucht werden. Die Seilantriebseinheit 108 kann das Hubseil 106 zurückziehen und die Impfkristallspannvorrichtung 100 gleichzeitig drehen und anheben, um einen Ingot zu züchten.
Die Seilantriebseinheit 108 kann das Hubseil 106 derart antreiben, dass die Halsabdeckung 110 während eines Schmelzvorgangs in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist.
Die Halsabdeckung 110 kann ein beweglicher Block sein, der durch das Hubseil 106 bewegt wird und kann eine bewegliche Steuervorrichtung sein, die eine Öffnungsfläche der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 anpassen kann.
Die Seilantriebseinheit 108 kann die Halsabdeckung 110 nach oben und unten in eine optimale Position unter Berücksichtigung einer Isolierleistung und der Qualität des Ingots bewegen.
Das Befestigungsteil 120 kann unter der Halsabdeckung 110 angeordnet sein. Das Befestigungsteil 120 kann oberhalb des Quarztiegels 30 positioniert sein und kann den Impfkristall S zum Züchten eines Ingots aus geschmolzenem Silizium aufnehmen. Das Befestigungsteil 120 kann mit dem Hubseil 106 über die Halsabdeckung 110 verbunden sein und kann ebenso unmittelbar mit dem Hubseil 106 verbunden sein.
2 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Impfkristallspannvorrichtung und einen oberen Isolierkörper gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
Die Halsabdeckung 110 kann eine Umfangsfläche 111 beinhalten, die ausgestaltet ist, ein Fluid zu leiten, und eine Bodenfläche 112, die dem geschmolzenen Silizium gegenübersteht.
Die Halsabdeckung 110 kann in der Öffnung h positioniert sein und zu dieser Zeit kann die Umfangsfläche 111 ein Gas, das durch die in 1 dargestellte Inertgas-Versorgungseinheit 70 zugeführt wird, in einen Raum zwischen der Halsabdeckung 110 und dem oberen Isolierkörper 50 leiten.
Das heißt, das durch die in 1 dargestellte Inertgas-Versorgungseinheit 70 zugeführte Gas wird entlang der Umfangsfläche 111 geleitet und strömt dann in den Raum zwischen der Halsabdeckung 110 und dem oberen Isolierkörper 50.
Die Umfangsfläche 111 der Halsabdeckung 110 kann um einen vorherbestimmten Winkel in Bezug auf die Bodenfläche 112 geneigt ausgebildet sein. Ein von der Inertgas-Versorgungseinheit 70 bereitgestelltes Inertgas kann entlang der geneigten Umfangsfläche 111 der Halsabdeckung 110 geleitet werden, durch den Raum zwischen der Halsabdeckung 110 und dem oberen Isolierkörper 50 strömen und strömt dann problemlos in Richtung des geschmolzenen Siliziums. Das heißt, die Umfangsfläche 11 kann einen Neigungswinkel Θ in Bezug auf die Bodenfläche 112 aufweisen.
Andererseits kann die Halsabdeckung 110 eine Form aufweisen, die mit einer Form der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 korrespondiert. Wenn die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 eine Kreisform aufweist, kann ein Durchmesser der Bodenfläche 112 der Halsabdeckung 110 kleiner sein als ein Durchmesser der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50. Wenn die Halsabdeckung 110 in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist, können ein Außenumfang der Halsabdeckung 110 und der obere Isolierkörper 50 um einen Abstand d voneinander beabstandet sein. Die Halsabdeckung 110 wird nicht mit dem oberen Isolierkörper 50 kollidieren und mit diesem in einen störenden Eingriff gelangen.
Wenn die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 eine Kreisform aufweist, kann die Halsabdeckung 110 in einer Kegelform oder einer Kegelstumpfform ausgebildet sein und kann einen Teil der Öffnung h der Halsabdeckung 110 blockieren. Ein leerer Raum kann innerhalb der Halsabdeckung 110 ausgebildet sein.
Die Halsabdeckung 110 kann aus Graphit gebildet sein. Eine pyrolytische Karbonbeschichtungsschicht ist auf einer Bodenfläche der Halsabdeckung 110 ausgebildet, um ein Isoliervermögen zu verbessern.
Ein Temperaturstreuverhalten um die Öffnung h, wenn die Halsabdeckung 110 in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist, ein Temperaturstreuverhalten um die Öffnung h, wenn die Halsabdeckung 110 um eine erste Höhe (z. B. 40 mm) von der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 angehoben ist, und ein Temperaturstreuverhalten um die Öffnung h, wenn die Halsabdeckung 110 um eine zweite Höhe (z. B. 80 mm), die größer ist als die erste Höhe, angehoben ist, sind voneinander verschieden.
Die Leistung der Heizvorrichtung 35 kann minimal sein, wenn die Halsabdeckung 110 in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist, und kann proportional zum Anheben der Halsabdeckung 110 in einer Richtung oberhalb der Öffnung h des Isolierkörpers 50 erhöht sein.
Die Leistung der Heizvorrichtung 35 kann durch Temperaturmessung der Heißzonenaufbauten 30 und 31 bestimmt werden, wobei eine Abnahme der Leistung der Heizvorrichtung 35 anzeigen kann, dass die Temperaturen der Heißzonenaufbauten 30 und 31 durch die Halsabdeckung 110 ausreichend hoch sind, und ein Grad der Abnahme der Leistung der Heizvorrichtung 35 kann einen Grad eines verbesserten Isoliervormögens durch die Halsabdeckung 110 anzeigen.
Bei der Ingotzuchtvorrichtung 1 ist es besonders bevorzugt, dass die Halsabdeckung 110 während eines Schmelzvorgangs in der Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50 positioniert ist.
Das Befestigungsteil 120 kann an der Bodenfläche 112 der Halsabdeckung 110 angeordnet sein. Das Befestigungsteil 120 kann derart angeordnet sein, dass es von der Bodenfläche 112 der Halsabdeckung 110 hervorsteht. Das Befestigungsteil 120 kann eine Aufnahmenut aufweisen, die ausgestaltet ist, den Impfkristall S aufzunehmen. Ferner kann die Aufnahmenut eine Befestigungsnut aufweisen, die ausgestaltet ist, den Impfkristall S stabil zu befestigen. Zusätzlich kann das Befestigungsteil 120 aus Graphit gebildet sein und eine pyrolytische Karbonbeschichtung kann auf dem Befestigungsteil 120 ausgebildet sein, um das Wärmeisolierungsvermögen zu verbessern.
Unterdessen kann ein Wärmestreuverhalten um die Halsabdeckung 110 abhängig von dem Neigungswinkel Θ der Halsabdeckung 110 variieren.
3 ist ein Graph, der die Leistungsänderung der Heizvorrichtung 35 entsprechend des Neigungswinkels Θ der Halsabdeckung 110 darstellt.
In 3 ist dargestellt, dass, wenn der Neigungswinkel Θ der Halsabdeckung 110 kleiner als 39 ° ist, die Leistung der Heizvorrichtung 35 hoch ist, da ein Isoliervermögen der Halsabdeckung 110 gering ist, und wenn der Neigungswinkel Θ der Halsabdeckung 110 größer ist als 48 °, erhöht sich die Leistung der Heizvorrichtung 35 schnell, da das Wärmeisoliervermögen der Halsabdeckung 110 gering ist. Es ist bevorzugt, dass der Neigungswinkel Θ der Halsabdeckung 110 in einem Bereich zwischen 39 ° und 48 ° liegt.
4 ist ein Graph, der eine Leistungsänderung einer Heizvorrichtung entsprechend eines Außendurchmessers einer Bodenfläche der Halsabdeckung darstellt.
In 4 ist dargestellt, dass die Leistung der Heizvorrichtung 35 fortschreitend geringer wird, wenn ein Außendurchmesser der Halsabdeckung 110 200 mm oder mehr beträgt und es ist bevorzugt, dass der Außendurchmesser der Halsabdeckung 110 200 mm oder mehr beträgt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Unterdessen kann, wenn der Außendurchmesser der Halsabdeckung 110 größer ist als eine Größe der Öffnung h, die Halsabdeckung 110 mit dem oberen Isolierkörper 50 kollidieren und mit diesem in einen störenden Eingriff gelangen und es ist bevorzugt, dass die Halsabdeckung 110 kleiner ist als die Öffnung h des oberen Isolierkörpers 50.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Impfkristallspannvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und 6 ist eine Unteransicht, die eine Halsabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Mit Bezug auf 5 kann eine Halsabdeckung 110 ferner eine Deckfläche 113 beinhalten, die parallel zu einer Bodenfläche 112 ist.
Die Halsabdeckung 110 kann eine Umfangsfläche 111, die Bodenfläche 112 und die Deckfläche 113 beinhalten und eine Gesamtform kann eine Kegelstumpfform sein.
Die Halsabdeckung 110 kann ein Seilverbindungsteil 114 beinhalten, das mit einem Hubseil 106 verbunden ist. Das Seilverbindungsteil 114 kann in einem oberen Teil der Halsabdeckung 110 beinhaltet sein. Das Seilverbindungsteil 114 kann eine Nut beinhalten, durch die das Hubseil 106 verbunden ist.
Die Halsabdeckung 110 kann ein Verbindungsstück beinhalten, das mehrere Elemente aufweist, und jede Komponente kann abtrennbar ausgebildet sein.
Die Halsabdeckung 110 kann einen oberen Körper 115, einen mittleren Körper 116, der die Umfangsfläche 111 beinhaltet, und einen unteren Körper 117, der die Bodenfläche 112 beinhaltet, beinhalten.
Der obere Körper 115, der mittlere Körper 116 und der untere Körper 117 können jeweils mit einer vorherbestimmten Dicke ausgebildet sein und ein leerer Raum kann innerhalb der Halsabdeckung 110 ausgebildet sein, wenn der obere Körper 115, der mittlere Körper 116 und der untere Körper 117 miteinander verbunden sind.
Eine obere Fläche des oberen Körpers 115 kann die Deckfläche 113 der Halsabdeckung 110 sein und der obere Körper 115 kann das Seilverbindungsteil 114 beinhalten.
Der mittlere Körper 116 kann eine Kegelstumpfform aufweisen, deren Durchmesser sich fortschreitend in Abwärtsrichtung vergrößert.
Der mittlere Körper 116 kann abtrennbar mit dem oberen Körper 115 und/oder dem unteren Körper 117 verbunden sein. Ein Außengewinde kann an dem oberen Körper 115 und/oder dem mittleren Körper 116 ausgebildet sein, eine mit dem Außengewinde verbindbare Hohlschraube kann an dem anderen Teil hiervon ausgebildet sein und der obere Körper 115 ist mit dem mittleren Körper 116 schraubverbunden.
Ein Außengewinde kann an dem mittleren Körper 116 und/oder dem unteren Körper 117 ausgebildet sein, eine mit dem Außengewinde verbundene Hohlschraube kann an dem anderen Teil hiervon ausgebildet sein und der mittlere Körper 116 kann mit dem unteren Körper 117 schraubverbunden sein.
Eine Befestigungsteildurchgangsöffnung 118, durch die das Befestigungsteil 120 hindurchgeht und in welcher das Befestigungsteil 120 angeordnet ist, kann in dem unteren Körper 117 ausgebildet sein.
Unterdessen kann der in 1 dargestellte Temperatursensor 90 Licht in Richtung des geschmolzenen Siliziums ausstrahlen und eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch Erfassen des von dem geschmolzenen Silizium reflektieren und empfangenen Lichts messen.
Ein Teil der Halsabdeckung 110 kann zwischen dem Temperatursensor 90 und dem geschmolzenen Silizium positioniert sein und die Halsabdeckung 110 kann derart ausgebildet sein, dass der Temperatursensor 90 die Temperatur des geschmolzenen Siliziums misst.
Die Halsabdeckung 110 kann eine Messöffnung 130 aufweisen, die zum Messen des geschmolzenen Siliziums offen ist. Die Halsabdeckung 110 kann die Messöffnung 130 aufweisen, die offen ist, so dass der Temperatursensor 90 das geschmolzene Silizium messen kann. Die Messöffnung 130 ist an einer Position der Halsabdeckung 110 offen, die dem Temperatursensor 90 gegenüberliegt. Die Messöffnung 130 kann in der Halsabdeckung 110 in Form einer Nut oder in Form eines Lochs ausgebildet sein.
Der Temperatursensor 90 kann ein Infrarotsensor oder ein Ultraviolettsensor sein, die eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums von einer oberen Seite der Halsabdeckung 110 durch die Messöffnung 130 messen können. Licht, das von dem Temperatursensor 90 ausgestrahlt wird, kann zu dem geschmolzenen Silizium ausgesandt werden, indem es durch die Messöffnung 130 hindurchgeht und die Temperatur des geschmolzenen Siliziums kann unter Verwendung des von dem geschmolzenen Silizium reflektierten Lichts gemessen werden.
Der Temperatursensor 90 kann eine Helligkeit des geschmolzenen Siliziums bestimmen, die durch die Messöffnung 130 geprüft wird, um die Temperatur des geschmolzenen Siliziums zu messen.
Der mittlere Körper 116 und/oder der untere Körper 117 kann/können die offene Messöffnung 130 aufweisen. Die Messöffnung 130 kann eine Öffnungsnut beinhalten, die an einem Außenumfang des mittleren Körpers 116 ausgebildet ist, und eine Öffnungsnut, die an einem Außenumfang des unteren Körpers 117 ausgebildet ist.
Die Halsabdeckung 110 kann gedreht werden und wenn die Halsabdeckung 110 gedreht wird, kann die Messöffnung 130 an einer Position positioniert werden, die dem Temperatursensor 90 gegenüberliegt oder nicht.
Zeitpunkte des Temperatursensors 90 zur Messung einer Temperatur können als ein Zeitpunkt zum Messen der Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch die Messöffnung 130 und ein Zeitpunkt zum Messen einer Temperatur der Halsabdeckung 110 klassifiziert werden. Temperaturdaten des geschmolzenen Siliziums, die durch die Messöffnung 130 gemessen werden, und Temperaturdaten der Halsabdeckung 110 können in den Daten gemischt sein, die von dem Temperatursensor 90 gemessen werden, und es ist bevorzugt, lediglich die Temperaturdaten des geschmolzenen Siliziums auszuwählen, die durch die Messöffnung 130 gemessen werden.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann ferner eine Steuervorrichtung 91 (siehe 1) beinhalten, die jede Komponente steuern kann. Die Steuervorrichtung 91 kann die Temperatur des geschmolzenen Siliziums entsprechend den Daten berechnen, die von dem Temperatursensor 90 gemessen werden.
Die Steuervorrichtung 91 kann einen Maximalwert aus den Daten des Temperatursensors 90 extrahieren, die während eines Messzyklus gemessen werden, um die Temperatur des geschmolzenen Siliziums zu berechnen.
Der Temperatursensor 90 kann mit der Steuervorrichtung 91 verbunden sein und die Steuervorrichtung 91 kann die Daten sammeln, die von dem Temperatursensor 90 in Echtzeit gemessen werden, um die Temperatur des geschmolzenen Siliziums zu berechnen.
7 ist ein Graph, der Daten eines Temperatursensors darstellt, die durch die Halsabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform gemessen werden.
In der Halsabdeckung 110 der ersten Ausführungsform sind zwei Messöffnungen 130 ausgebildet und in diesem Fall kann die Halsabdeckung 110 Temperaturen des geschmolzenen Siliziums unter Verwendung der Messöffnung 130 in zwei Abschnitten jedes Mal messen, wenn sich die Halsabdeckung 110 einmal dreht.
7 zeigt, dass die von dem Temperatursensor 90 gemessene Temperatur ADC des geschmolzenen Siliziums einen Spitzenwert aufweist und mit der Zeit schwankt. Dies rührt daher, da eine hohe Temperatur berechnet wird, wenn die Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch die Messöffnung 130 gemessen wird, und eine niedrige Temperatur berechnet wird, wenn eine Temperatur der Halsabdeckung 110 außerhalb der Messöffnung 130 gemessen wird.
Die Steuervorrichtung 91 kann eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums berechnen, indem sie einen Spitzenwert aus den von dem Temperatursensor 90 gemessenen Temperaturen verwendet. Die Steuervorrichtung 91 kann einen Temperaturwert des geschmolzenen Siliziums aus den Datenwerten extrahieren, die von dem Temperatursensor 90 gemessen werden, indem sie einen Hochpassfilter oder eine Maximalwertverarbeitung (MAX) verwendet.
8 ist eine Ansicht, die einen Ablauf der Messung einer Temperatur durch die Halsabdeckung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Die Ingotzuchtvorrichtung 1 kann eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums unter Verwendung der Messöffnung 130 der Halsabdeckung 110 genauer messen. Mit Bezug auf 8 kann, selbst wenn eine Richtung oder Position in oder an der der Temperatursensor 90 misst, konstant ist, die Temperatur des geschmolzenen Siliziums gemessen werden und eine Temperatur der Halsabdeckung 110 kann gemessen werden entsprechend der sich drehenden Halsabdeckung 110.
Ein Zyklus zum Messen einer tatsächlichen Temperatur des geschmolzenen Siliziums unter Verwendung des Temperatursensors 90 kann durch die folgende Gleichung berechnet werden. $T (s e c) = 60 \times \frac{r}{n}$
Hier bezeichnet T einen Messzyklus (Sekunden), r bezeichnet eine Umdrehungszahl der Impfkristallspannvorrichtung (UpM) und n bezeichnet die Anzahl der Messöffnungen.
Um den Messzyklus entsprechend der Anzahl an Messöffnungen 130 zu berechnen, wenn mehrere Messöffnungen 130 ausgebildet sind, können die Messöffnungen 130 derart ausgebildet sein, dass sie in einem vorherbestimmten Abstand zueinander beabstandet sind.
Die Steuervorrichtung 91 kann eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch Extrahieren von Daten in jedem Messzyklus von einem Messzeitpunkt der Temperatur des geschmolzenen Siliziums aus den Daten des Temperatursensors 90 messen.
Die Steuervorrichtung 91 kann die Temperatur des geschmolzenen Siliziums in einem Messzyklusabschnitt berechnen, indem sie eine Maximaltemperatur zu einem Zeitpunkt verwendet, zu dem die Temperatur des geschmolzenen Siliziums gemessen wird. Die Steuervorrichtung 91 kann eine maximale Temperatur nach gemessenen Temperaturen des geschmolzenen Siliziums als die Temperatur des geschmolzenen Siliziums in einem Messzyklus ausgeben. Die Steuervorrichtung 91 kann eine maximale Temperatur zu einem Zeitpunkt nach dem Messzyklus erneut messen und die maximale Temperatur als die Temperatur des geschmolzenen Siliziums in einem nächsten Messzyklusabschnitt ausgeben. Dies ist als eine Hochpassfiltertechnik definiert.
Die Steuervorrichtung 91 kann die Temperatur des geschmolzenen Siliziums unter Verwendung der Hochpassfiltertechnik genau messen.
9 stellt Graphen dar, die die Leistung (9a) und eine Energiemenge ( 9b) in einem Vergleich vor und nach der Anwendung der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
Wenn eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch die Messöffnung 130 genau gemessen wird, kann die Steuervorrichtung 91 die Leistung, die der Heizvorrichtung 35 zuzuführen oder von ihr zu entfernen ist, genau berechnen und dementsprechend kann die Heizvorrichtung 35 gesteuert werden.
Der in 9 dargestellte Ausdruck „Vor Änderung“ bezeichnet einen Fall, in dem die Halsabdeckung 110 und die Hochpassfiltertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung nicht angewendet werden, und der in 9 dargestellte Ausdruck „Nach Änderung“ bezeichnet einen Fall, in dem die Halsabdeckung 110 und die Hochpassfiltertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Sie zeigt, dass der Wärmeverlust verringert ist, da die Halsabdeckung 110 angewwandt ist, und die Leistung und die Energiemenge durch genaues Berechnen der Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch die Steuervorrichtung 91 unter Verwendung der Hochpassfiltertechnik verringert sind.
10 ist eine Unteransicht einer Halsabdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Eine Messöffnung 130' einer Halsabdeckung 110 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine andere Form als die der Messöffnung 130 der Halsabdeckung 110 gemäß der ersten Ausführungsform auf und ausführliche Beschreibungen derselben Komponenten wie in der ersten Ausführungsform werden ausgelassen.
Die Halsabdeckung 110 gemäß der zweiten Ausführungsform kann die Form eines Lochs wie bei der Messöffnung 130' aufweisen. Die Messöffnung 130' gemäß der zweiten Ausführungsform kann in Form des Lochs an dem mittleren Körper 116 und dem unteren Körper 117 ausgebildet sein und korrespondierend zu einer Position und Größe einer Messstelle des Temperatursensors 90 ausgebildet sein.
Die Messöffnung 130' gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Öffnungsfläche aufweisen, die kleiner ist als die Messöffnung 130 gemäß der ersten Ausführungsform und kann einen Grad der Isolierung der Halsabdeckung 110 weiter verbessern.
11 ist eine Unteransicht einer Halsabdeckung gemäß einer dritten Ausführungsform.
Eine Halsabdeckung 110 gemäß der dritten Ausführungsform ist zu den Formen der Messöffnung 130 gemäß der ersten Ausführungsform und der Messöffnung 130' der Halsabdeckung 110 gemäß der zweiten Ausführungsform abgeändert und ausführliche Beschreibungen derselben Komponenten wie in der ersten Ausführungsform oder in der zweiten Ausführungsform werden ausgelassen.
Eine in der Halsabdeckung 110 gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildete Messöffnung kann wenigstens eine Messöffnung 130" sein, die in einer Bogenform entlang eines Außenumfangs der Halsabdeckung 110 ausgebildet ist.
Mehrere Messöffnungen können in der Halsabdeckung 110 ausgebildet sein und die Halsabdeckung 110 kann Brücken 160 beinhalten, die zwischen den mehreren Messöffnungen 130" angeordnet sind.
Die Brücke 160 kann zwischen einem Paar der Messöffnungen 130" positioniert sein, um eine Umfangsfläche der Halsabdeckung 110 zu stützen.
Der oberhalb der Kammer 10 positionierte Temperatursensor 90 kann eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums durch die bogenförmige Messöffnung 130" messen.
Die dritte Ausführungsform kann ermöglichen, dass der Temperatursensor 90 die Temperatur des geschmolzenen Siliziums mit Ausnahme der Brücke 160 misst, so dass eine Erfassungszeit der Temperatur des geschmolzenen Siliziums länger sein kann als jene bei der zweiten Ausführungsform, was vorteilhaft ist, um die Temperatur des geschmolzenen Siliziums genauer zu messen.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale, Aufbauten, Wirkungen und dergleichen sind in wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet und sind nicht notwendigerweise auf lediglich eine Ausführungsform beschränkt. Des Weiteren können die in den Ausführungsformen veranschaulichten Merkmale, Aufbauten, Wirkungen und dergleichen von den Fachleuten jenes Gebiets kombiniert und modifiziert werden, dem die Ausführungsformen angehören. Dementsprechend sollten die Inhalte derartiger Kombinationen und Modifizierungen als von dem Umfang der Ausführungsformen beinhaltet ausgelegt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen hiervon dargestellt und beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern es ist von den Fachleuten zu verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann jede Komponente, die eigens in den Ausführungsformen dargestellt ist, modifiziert und verwirklicht werden. Ferner ist zu verstehen, dass solche Modifizierungen und Anwendungen als innerhalb des Geltungsbereichs der Ausführungsformen, wie sie in den anhängenden Ansprüchen dargelegt sind, auszulegen sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, da eine Halsabdeckung die Wärmeabgabe an eine obere Seite von geschmolzenem Silizium verhindern kann und gleichzeitig die Messung einer Temperatur des geschmolzenen Siliziums unterstützen kann, einen Ingot hoher Qualität bei minimiertem Energieeinsatz herzustellen und ein industrieller Nutzungswert ist hoch.

Claims

Impfkristallspannvorrichtung, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten eines Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen, wobei die Impfkristallspannvorrichtung aufweist: eine Halsabdeckung, die ausgestaltet ist, Wärme vor dem Freisetzen in einer Aufwärtsrichtung von dem geschmolzenen Silizium zu blockieren; und ein Befestigungsteil, das an einer Bodenfläche der Halsabdeckung angeordnet ist und ausgestaltet ist, den Impfkristall aufzunehmen, wobei: die Halsabdeckung eine mit einem Hubseil verbundene Deckfläche beinhaltet, die Bodenfläche und eine Umfangsfläche, die ausgestaltet ist, die Deckfläche mit der Bodenfläche zu verbinden; die Umfangsfläche mit einem Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenfläche ausgebildet ist; und die Halsabdeckung eine Messöffnung aufweist, die zum Messen des geschmolzenen Siliziums offen ist; wobei die Impfkristallspannvorrichtung beinhaltet: einen oberen Körper, der die Deckfläche der Halsabdeckung beinhaltet; einen mittleren Körper, der die Umfangsfläche der Halsabdeckung beinhaltet; und einen unteren Körper, der die Bodenfläche der Halsabdeckung beinhaltet, wobei der obere Körper abtrennbar mit dem mittleren Körper verbunden ist und der mittlere Körper abtrennbar mit dem unteren Körper verbunden ist.
Impfkristallspannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Neigungswinkel in einem Bereich von 39 ° bis 48 ° befindet.
Impfkristallspannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halsabdeckung eine Kegelform oder eine Kegelstumpfform aufweist.
Impfkristallspannvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein leerer Raum innerhalb der Halsabdeckung ausgebildet ist.
Ingotzuchtvorrichtung aufweisend: eine Kammer; einen Heißzonenaufbau, der innerhalb der Kammer angeordnet ist und ausgestaltet ist, Silizium aufzunehmen; eine Heizvorrichtung, die ausgestaltet ist, den Heißzonenaufbau zu erhitzen; einen äußeren Isolierkörper, der außerhalb des Heißzonenaufbaus angeordnet ist; einen oberen Isolierkörper, der oberhalb des Heißzonenaufbaus angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die ein Ingot hindurchgeht; eine Impfkristallspannvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ausgestaltet ist, einen Impfkristall zum Züchten des Ingots aus geschmolzenem Silizium aufzunehmen; und einen Temperatursensor, der oberhalb der Kammer angeordnet ist; wobei die Halsabdeckung ausgestaltet ist, die Öffnung wahlweise zu blockieren wobei der Temperatursensor das geschmolzene Silizium von einer oberen Seite der Halsabdeckung durch die Messöffnung misst.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 5, ferner aufweisend eine Steuervorrichtung, die ausgestaltet ist, eine Temperatur des geschmolzenen Siliziums auf Basis von Daten zu berechnen, die von dem Temperatursensor gemessen werden, wobei die Steuervorrichtung einen Maximalwert aus den Daten des Temperatursensors extrahiert, der während eines Messzyklus gemessen wird, und die Temperatur des geschmolzenen Siliziums berechnet.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der obere Körper ein Seilverbindungsteil beinhaltet, das mit dem Hubseil verbunden ist, wobei der untere Körper, der die Bodenfläche beinhaltet, ausgestaltet ist, dem geschmolzenen Silizium gegenüberzustehen; und wobei der die Bodenfläche beinhaltende mittlere Körper eine geneigte Umfangsfläche beinhaltet.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der mittlere Körper und/oder der untere Körper die offene Messöffnung aufweist/aufweisen.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Messöffnung ein Messloch ist, das in einer Bogenform entlang eines Außenumfangs der Halsabdeckung ausgebildet ist.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 9, wobei: mehrere Messlöcher in der Halsabdeckung ausgebildet sind; und die Halsabdeckung eine Brücke beinhaltet, die zwischen den mehreren Messlöchern angeordnet ist.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Umfangsfläche ausgestaltet ist, ein Fluid zu leiten; und die Bodenfläche ausgelegt ist, dem geschmolzenen Silizium gegenüberzustehen, wobei die Umfangsfläche einen Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenfläche aufweist und sich der Neigungswinkel in einem Bereich von 39 ° bis 48 ° befindet.
Ingotzuchtvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Deckfläche parallel zu der Bodenfläche ist.