HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachliefern von
polykristallinen Siliziumkörnern in einen im Czochralski-Einkristallzüchtungsverfahren (im
Folgenden als CZ-Verfahren bezeichnet), insbesondere zur Züchtung von Silicium-
Einkristallen für Halbleiter, verwendeten Schmelztiegel.
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Bekanntlich werden die meisten Silicium-Einkristalle für Halbleiterzwecke nach dem sog.
CZ-Verfahren hergestellt, in welchem ein Silicium-Einkristallstab aus einer in einem
Schmelztiegel aus Quarzglas enthaltenen Siliciumschmelze am unteren Ende eines mit
definierter Geschwindigkeit herausgezogenen Kristallkeims gezüchtet wird. Dieses CZ-
Verfahren erfolgt im typischen Batchbetrieb, welcher üblicherweise so durchgeführt wird, daß
dann, wenn der größte Teil der Siliciumschmelze in einen Einkristallstab überführt ist, das
Verfahren unterbrochen und ein neuer Durchgang gestartet wird. Selbst wenn man einmal
außer Acht läßt, daß der teure Schmelztiegel aus Quarzglas beim Abkühlen zerspringt, kann
ein solches Verfahren natürlich hinsichtlich seiner Produktivität nicht zufriedenstellen.
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Aus diesem Grund wird in neuester Zeit so verfahren, daß dann, wenn ein Einkristallstab aus
Silicium gezüchtet worden ist und die Menge des im Schmelztiegel verbliebenen
geschmolzenen Siliciums unter einen bestimmten Wert abgesunken ist, der Schmelztiegel
erneut über eine oberhalb des Schmelztiegels installiertes Beschickungsrohr mit
polykristallinen Siliciumkörnern beaufschlagt wird, ohne daß dabei der Schmelztiegel bis zu
der für einen neuen Durchlauf einer linkristallzüchtung erforderlichen Temperatur abgekühlt
zu werden braucht. Ferner ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Nachlieferung bekannt, in
welchem zum Ausgleich der Schmelzmengenabnahme im Tiegel die Beschickung mit
Siliciumkörnern noch während der Züchtung eines Silicium-Einkristalls mit definierter
Geschwindigkeit, z. B. 0,3 bis 1,0 g/sec, kontinuierlich erfolgt. Mit diesem Verfahren lassen
sich die Herstellungskosten von Silicium-Einkristallen drastisch senken.
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Das obige kontinuierliche Nachfüllverfahren wirft jedoch einige Probleme auf. Das Auftreffen
der Siliciumkörner auf der Oberfläche der Siliciumschmelze im Tiegel kann beispielsweise
ein Spritzen der Schmelze oder Vibrationen an der Schmelzoberfläche hervorrufen, was zu
einer Störung des Einkristallzüchtungsvorgangs führt, so daß ein gezüchteter Silicium-
Einkristall, wenn sich überhaupt einer bildet, viele Versetzungen aufweisen würde, was der
Aufgabe, die Kosten zu senken, zuwiderlaufen würde. Das mit einer Störung der
Schmelzoberfläche infolge auftreffender Siliciumkörner einhergehende Problem läßt sich
natürlich vermeiden, wenn ein doppelwandiger Schmelztiegel verwendet wird, in welchem
die Schmelzoberfläche, auf welche die Siliciumkörner auftreffen, von der Schmelzoberfläche
für die Einkristallzüchtung abgetrennt ist. Dieses Verfahren ist jedoch insofern nicht
brauchbar, als solch ein speziell konstruierter Schmelztiegel zu teuer wird.
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In der EP 0 315 156 wird eine Vorrichtung zur Kristallzüchtung nach dem kontinuierlichen
Nachfüllverfahren beschrieben. In dieser Anmeldung sind die oben beschriebenen Probleme
dadurch gelöst worden, indem ein Beschickungsrohr speziell dafür entworfen wurde, die
Fallgeschwindigkeit des dem Schmelztiegel zugeführten Materials herabzusetzen.
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In der Schrift "Semiconductor Silicon Crystal Technology" von F. Shimura, Seiten 178-179
(1989) wird ein Mehrfach-CZ-Züchtungsverfahren zur Minderung der Herstellungskosten von
Halbleiter-Siliciumeinkristallen beschrieben, wobei Siliciumkörner nach dem herkömmlichen
CZ-Verfahren im Batchbetrieb nachgeliefgert werden. In diesem Verfahren wird nach
erfolgter Züchtung ein Einkristallstab von oben aus dem Schmelztiegel entnommen und ohne
Erniedrigung der Temperatur polykristallines Silicium in Form eines Stabes in die im
Schmelztiegel verbliebene Siliciumschmelze eingeführt, um dort vor Beginn eines weiteren
Durchgangs des CZ-Verfahrens geschmolzen zu werden, so daß der Schmelztiegel aus
Quarzglas, welcher sonst wegen des Zerspringens infolge Temperaturerniedrigung nur für
einen einzigen Durchgang des CZ-Verfahrens eingesetzt werden kann, mehrmals für einige
Durchgänge wiederverwendet werden kann, wodurch sich infolge der
Produktivitätssteigerung und Kostenersparnis bei den teuren Schmelztiegeln aus Quarzglas
die Herstellungskosten drastisch verringern.
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Ein alternatives Verfahren zum Nachfüllen wird in der japanischen Patentschrift 62-260791
offenbart, derzufolge die Temperatur der im Schmelztiegel nach erfolgtem Durchgang durch
das CZ-Verfahren zur Züchtung eines Einkristalldtabs verbleibenden Schmelze geringfügig
erniedrigt wird, damit sich auf der Schmelzoberfläche eine feste Kruste bilden kann, auf
welche dann die Siliciumkörner durch die Öffnung des Beschickungsrohrs über dem
Schmelztiegel aufgetragen werden.
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Allgemein ist es in den oben beschriebenen Nachfüllverfahren selbstverständlich, daß die für
das Nachfüllen von polykristallinem Silicium benötigte Zeit möglichst kurz gehalten wird, um
eine maximale Produktionssteigerung beim CZ-Verfahren zu erzielen, so daß die für das
Nachliefern erforderliche Zufuhrgeschwindigkeit des polykristallinen Siliciums hoch genug
ist, vorausgesetzt, daß dabei keine Beschädigungen am Schmelztiegel aus Quarzglas auftreten.
Daher liegt das für das Nachfüllen verwendete polykristalline Silicium vorzugsweise in Form
eines Stabes oder Brockens vor, damit das polykristalline Silicium auf einmal oder binnen
kurzer Zeit eingetragen werden kann.
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Im obigen von F. Shimura gelehrten Mehrfach-CZ-Züchtungsverfahren liegt das
polykristalline Silicium für das Nachfüllen in Form eines Stabes oder Brockens vor, die am
unteren Ende des Hebeschaftes oder -drahtes hängen und in den Schmelztiegel eingebracht
werden, indem der Schaft oder Draht abgesenkt wird. In diesem Falle liegt natürlich auf der
Hand, daß das Nachliefern des polykristallinen Silicium von oberhalb des Schmelztiegels nur
nach vollständiger Entfernung des schon gezüchteten Einkristalls erfolgen und niemals
gleichzeitig mit der Entnahme des Einkristallstabs durchgeführt werden kann, so daß sich der
Beitrag zu einer Produktivitätssteigerung dabei in Grenzen hält.
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Im Gegnsatz dazu läßt sich das in der japanischen Patenschrift 62-260891 gelehrte Verfahren
gleichzeitig mit der Entnahme des schon gezüchteten Einkristallstabs aus Silicium
durchführen, wodurch sich eine beträchtliche Produktivitätssteigerung erzielen läßt. Dieses
Verfahren weist jedoch einige Nachteile auf. Das Nachfüllen mit Siliciumkörnern kann nur
nach der Krustenbildung auf der Oberfläche der im Schmelztiegel verbleibenden
Siliciumschmelze erfolgen, so daß unvermeidlich eine bestimmte Zeitspanne benötigt wird,
um die Schmelze im Schmelztiegel herunterzukühlen. Ferner verursacht die Krustenbildung
auf der Schmelzoberfläche auf der mit der Kruste in Kontakt kommenden Innenseite des
Schmelztiegels einen mechanischen Schaden, so daß sich der erwünschte, mit einer
Kosteneinsparung verbundene Vorteil mit Schmelztiegeln aus Qurzglas nicht vollständig
erreichen läßt.
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Die oben erwähnten Probleme beim Nachfüllen mit Siliciumkörnern könnten überwunden
werden, wenn das Verfahren der Zufuhr zum Schmelztiegel verbessert wird. Ist das
Zuführungssystem für das Nachliefern nicht mit einem Überwachungsmechanismus für die
Zufuhrgeschwindigkeit der Siliciumkörner versehen, kommt es häufig vor, daß beim
Auftreffen der Siliciumkörner auf die Schmelzoberfläche die Siliciumschmelze spritzt oder
die Körner zurückprallen. Dieses Problem läßt sich natürlich zumindest teilweise lösen, wenn
ein über der Schmelzoberfläche spitz zulaufendes Beschickungsrohr mit verengter Öffnung
eingesetzt wird. Die Verwendung eines solchen spitz zulaufenden Beschickungsrohrs wirft
natürlicherweise ein weiteres Problem auf, daß nämlich das gleichmäßige Fallen der
Siliciumkörner mehr oder weniger gestört wird, so daß die Zuführungsgeschwindigkeit der
Körner nicht immer genügend groß ist und sich nur schwierig überwachen läßt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und
eine verbesserte Vorrichtung zum Nachliefern von polykristallinen Siliciumkörnern in einen
Schmelztiegel für das CZ-Verfahren zur Verfügung zu stellen, womit sich die Siliciumkörner
direkt und gleichmäßig mit geeigneter kontrollierter Nachfüllgeschwindigkeit innerhalb einer
möglichst kleinen Zeitspanne eintragen lassen, um so die Produktivität des CZ-Verfahrens
merklich zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Verbesserung für ein Czochralski-
Einkristallzüchtungsverfahren für Silicium gemäß Anspruch 1 zur Verfügung, wobei von
einer Zufuhreinrichtung an ein Beschickungsrohr abgegebene polykristalline Siliciumkörner
nachgeliefert werden und durch dieses Beschickungsrohr auf die Oberfläche der Schmelze
fallen, die in einem mit Mitteln zum Anheben und Absenken ausgestatteten Schmelztiegel
enthalten ist und zwischen dem unteren offenen Ende des Beschickungsrohrs und der
Oberfläche der Schmelze ein freier Spalt verbleibt, wobei die Verbesserung darin besteht, die
Füllmenge an Siliciumkörnern im Beschickungsrohr zu bestimmen und zu überwachen,
indem vorzugsweise der Spalt zwischen dem unteren offenen Ende des Beschickungsrohrs
und der Oberfläche der Schmelze von einer Aufschüttung von Siliciumkörnern ausgefüllt wird.
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Die obige Füllmenge an Siliciumkörnern im Beschickungsrohr läßt sich kontrollieren, indem
entweder die Rate für die Zufuhr an Siliciumkörnern aus der Zufuhreinrichtung zum
Beschickungsrohr oder die Absenkgeschwindigkeit des Schmelztiegels eingestellt werden,
während die Einstellung der Zufuhrrate für die Siliciumkörner oder die
Absenkgeschwindigkeit des Schmelztiegels mittels Signalen bewirkt werden kann, die in
einem auf dem Beschickungsrohr vorgesehenen Sensormittel erzeugt werden, um die
Füllmenge an Siliciumkörnern im Beschickungsrohr zu ermitteln.
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Die Verbesserung in der Vorrichtung, gemäß Anspruch 5, mit welchem sich das obige
verbesserte erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt, umfaßt eine für die Czochralski-
Einkristallzüchtung für Silicium verwendete Vorrichtung zum Nachliefern der von einer
Zufuhreinrichtung an ein Beschickungsrohr abgegebenen polykristallinen Siliciumkörner,
welche durch dieses Beschickungsrohr auf die Oberfläche der Siliciumschmelze fallen, die in
einem mit Mitteln zum Anheben und Absenken ausgestatteten Schmelztiegel enthalten ist,
wobei zwischen dem unteren offenen Ende des Beschickungsrohrs und der Oberfläche der
Schmelze ein freier Spalt verbleibt, und das Beschickungsrohr mit einem Sensormittel
versehen ist, welches der Füllmenge der Siliciumkörner im Beschickungsrohr entsprechende
Signale erzeugt und die Signale zur Einstellung der Zuführgeschwindigkeit der
Siliciumkörner aus der Zuführungseinrichtung zum Beschickungsrohr oder der
Absenkgeschwindigkeit des Schmelztiegels verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt in schematischem senkrechtem Querschnitt eine mit einem erfindungsgemäßen
Zuführungssystem zum Nachfüllen von Siliciumkörnern ausgestattete Vorrichtung zur CZ-
Einkristallzüchtung.
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Fig. 2 zeigt in schematischem senkrechtem Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer
mit einem erfindungsgemäßen Zuführungssystem zum Nachfüllen von Siliciumkörnern
ausgestatteten Vorrichtung zur CZ-Einkristallzüchtung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen das Verfahren und
die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in schematischem senkrechtem Querschnitt eine mit dem erfindungsgemäßen
Zuführungssystem für Siliciumkörner ausgestattete Vorrichtung zur CZ-Einkristallzüchtung
beim Nachfüllschritt nach der Entnahme des im vorherigen Durchgang hergestellten fertig
gezüchteten Einskristallstabs aus Silicium.
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Bekanntermaßen wird der die Siliciumschmelze 2 enthaltende Schmelztiegel 1 aus Quarzglas
auf der drehbaren Welle 8 gehalten und ist im Ofenkörper 3 der Vorrichtung für die
Einkristallzüchtung nach dem CZ-Verfahren untergebracht. Für die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist es wesentlich, daß die Höhe des Schmelztiegels I durch Anheben oder
Absenken der Welle 8 einstellbar ist. Ein aus einer Zuführungsvorrichtung 6 und einem
Beschickungsrohr 10 bestehendes Zuführungssystem ist so installiert, daß es vom Ofenkörper
3 gehalten wird, wobei das untere Ende des Beschickungsrohrs 10 nahe der Oberfläche der
Siliciumschmelze 2 eine Öffnung aufweist. Die dem Beschickungsrohr 10 aus der
Zuführungsvorrichtung 6 zugeführten Siliciumkörner 4 werden mit kontrollierter
Geschwindigkeit in die im Schmelztiegel 1 befindliche Siliciumschmelze 2 eingetragen und
dort geschmolzen, um so durch Nachfüllen das Volumen für die im nächsten Durchgang
herzustellende Siliciumschmelze 2 zu vergrößern. Das Beschickungsrohr 10 ist mit einem
Sensormittel 2 versehen, welches dazu dient, die Füllmenge der Siliciumkörner 4 im
Beschickungsrohr 10 zu ermitteln.
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Das Beschickungsrohr 10 ist aus feuerfestem Material, wie z. B. Quarzglas, hergestellt und
kann in Form einer geraden Röhre vorliegen, obwohl es auch die Form einer spitz
zulaufenden Röhre mit nach unten abnehmendem Querschnitt aufweisen kann. Bei der
Auswahl der Größe der Beschickungsrohrs 10 sollten verschiedene Faktoren, wie z. B. die
gewünschte Zuführgeschwindigkeit der Siliciumkörner 4 zur Siliciumschmelze 2, die
Teilchengröße der Siliciumkörner 4 usw. in Betracht gezogen werden. Gewöhnlich weist das
untere offene Ende des Beschickungsrohrs 10 einen Innendurchmesser im Bereich von 10 bis
50 mm auf.
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Die aus der Zuführungsvorrichtung 6 zugeführten Siliciumkörner 4 werden als Füllmenge im
Beschickungsrohr 10 zurückgehalten, die vom Sensor 5 überwacht wird, um sicherzustellen,
daß die Siliciumkörner gleichmäßig auf der Siliciumschmelze 2 auftreffen. Das dem
Sensormittel 5 zugrunde liegende Arbeitsprinzip unterliegt keiner besonderen Einschränkung,
weist jedoch typischerweise einen optischen Füllstandsanzeiger auf, der
das oberste Niveau 7 für die Füllmenge der Körnerfüllung ermittelt. Ist der oberste Abschnitt
7 für die Körnerfüllung erreicht, wird das vom Sensormittel 5 vorgegebene Niveau vom
Sensormittel 5 ermittelt und die vom Sensormittel 5 erzeugten Signale an die
Zuführungsvorrichtung 6 weitergegeben, damit die Zuführungsgeschwindigkeit der
Sikliciumkörner erniedrigt wird, so daß das oberste Niveau für die Befüllung mit Körnern
nicht die vorbestimmte Höhe 7 überschreiten kann. Ist nach der oben beschriebene Weise im
Beschickungsrohr 10 ein Gleichgewichtszustand für die Füllmenge der Siliciumkörner 4
erreicht, läßt sich damit ein äußerst gleichförmiges Eintragen der Körner 4 in die
Siliciumschmelze 2 erzielen, selbst bei relativ hoher Zufuhrgeschwindigkeit, z. B. 50-70
g/sec, vorausgesetzt, die Siliciumkörner weisen einen Durchmesser von nur wenigen
Millimetern auf. Da sich die Körner 4 bei der Abwärtsbewegung in einem
Fließgleichgewichtszustand befinden, treten im Beschickungsrohr 10 auch keine auf einer
Verdichtung infolge Zusammensinterns der Körner 4 berunden Schwierigkeiten auf.
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Der genaue Ort, wo am Beschickungsrohr 10 das Sensormittel 5 angebracht ist, unterliegt
keiner besonderen Einschränkung, obwohl es in Fig. 1 gewohnheitsmäßig gerade unterhalb
der Zuführungseinrichtung 6 angebracht ist. Natürlich läßt sich die Füllmenge der
Siliciumkörner 4 im Beschickungsrohr 10 dadurch überwachen, daß man die Position des
Sensormittels 5 entlang dem Beschickungsrohr 10 einstellt. Nimmt die Füllmenge zu, nimmt
die Fallgeschwindigkeit der Siliciumkörner 4 ab, weil der Reibungswiderstand zwischen der
Innenwand des Beschickungsrohrs 10 und den Siliciumkörnern 4, oder auch umgekehrt,
größer wird.
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Besonders geeignete Sensormittel 5 sind optische Pyrometer, Bildwandler und dergl. In Fig. 2
ist eine alternative Ausführungsform für ein Sensormittel wiedergegeben, in welcher eine
oberhalb des Beschickungsrohrs 10 angeordnete CCD-Kamera 15 gezeigt wird.
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Das der Höhe 7 für die Füllmenge der Körner 4 im Beschickungsrohr 10 entsprechende, in
den Sensormitteln 5 erzeugte Signal wird an die Zuführungsvorrichtung 6 gesendet und dient
dazu, die Zuführungsgeschwindigkeit der Siliciumkörner an das Beschickungsrohr 10 zu
überwachen, so daß die Füllmengenhöhe kontrolliert und immer auf einem geeigneten Niveau
gehalten werden kann.
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Die Zuführungsvorrichtung 6 dient dazu, die Zuführungsgeschwindigkeit der aus einem (nicht
in der Figur gezeigten) Körnerbehälter in das Beschickungsrohr 10 abgegebenen
Siliciumkörner zu überwachen. Obwohl keiner Einschränkung unterlegen, kann die
Zuführungsvorrichtung 6 nach dem Vibrationsprinzip arbeiten, wobei unterschiedliche
Vibrationsstärken zur Anwendung kommen, um die Zuführungsgeschwindig der Körner zu
steuern. Natürlich lassen sich auch andere Arten von Zuführungsvorrichtungen einsetzen,
einschließlich solcher mit einem einstellbaren Ventil, das von den vom Sensormittel 5
kommenden Signalen geschlossen oder geöffnet wird.
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Wie oben beschrieben, dient die erfindungsgemäße Nachfüllvorrichtung dazu, Siliciumkörner
der Siliciumschmelze im Schmelztiegel mit kontrollierte Geschwindigkeit zuzuführen, so daß
die Füllmenge an Siliciumkörnern einen geeigneten Schwellenwert nicht überschreitet.
Während die auf der Oberfläche der Schmelze auftreffenden Siliciumkörner dort geschmolzen
werden und so das Volumen der Siliciumschmelze im Schmelztiegel vergrößern, wird die
Zuführungsgeschwindigkeit der Siliciumkörner so geregelt, daß sie etwas größer ist als die
Geschwindigkeit, mit der die Siliciumkörner auf der Oberfläche der Schmelze geschmolzen
werden, so daß sich in Folge davon die Siliciumkörner vor dem Schmelzen unterhalb und um
das untere Ende des Beschickungsrohrs herum ansammeln und eine Anhäufung bilden,
welche natürlich eine gleichmäßige Zufuhr von Siliciumkörnern zur Oberfläche der Schmelze
unterbindet. Diese Schwierigkeit läßt sich dadurch überwinden, daß man den Schmelztiegel
langsam absenkt, indem die Welle 8 nach unten bewegt wird, so daß die Zufuhr an
Siliciumkörnern ohne Unterbrechung durch die Anhäufung von Körnern unterhalb und um
das offene Ende des Beschickungsrohrs herum fortgesetzt werden kann. Diese
Abwärtbewegung des Schmelztiegels läßt sich auch mit den von dem Sensormittel
kommenden Signalen steuern, welches der Bestimmung der Füllmenge für die Siliciumkörner
im Beschickungsrohr und der Aufrechterhaltung einer geeigneten Füllmenge dient.
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In einem Beispiel zum Starten des Nachfüllvorgangs nach einem Durchgang einer
Kristallzüchtung aus einem Schmelztiegel aus Quarzglas von 45,72 cm (18 Zoll) Durchmesser
zum Erhalt eines von oben aus dem Schmelztiegel entnommenen Einkristall-Siliciumstabs
wurde der Spaltabstand, der möglichst klein gehalten werden soll, um eine schnelle
Wiedereinstellung der Füllmenge im Beschickungsrohr zu gewährleisten, zwischen dem
unteren offenen Ende des 110 cm langen, einen Innendurchmesser von 36 mm und einen
Außendurchmesser von 40 mm aufweisenden Beschickungsrohrs und der Oberfläche der im
Schmelztiegel verbliebenen Schmelze unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren, wie
Form und Durchmesser des unteren offenen Endes des Beschickungsrohrs, der Größe des
Schmelztiegels usw., auf 5 bis 10 mm festgesetzt. Ist der Abstand zu klein, läuft man Gefahr,
daß das untere Ende des Beschickungsrohrs möglicherweise mit der Siliciumschmelze in
Kontakt kommt, während bei zu großem Abstand die Siliciumkörner aus dem unteren offenen
Ende des Beschickungsrohrs fallen und unvermeidlich ein Aufspritzen der Siliciumschmelze
verursachen, ganz abgesehen von dem Nachteil der zum Einstellen der Füllmenge der Körner
im Beschickungsrohr benötigten langen Zeit. Wenn mit der am Anfang zunehmenden
Füllhöhe der Siliciumkörner im Beschickungsrohr die Füllhöhe ein bestimmtes vorgegebenes
Niveau erreicht hat, erzeugt das Sensormittel ein Signal, das dazu dient, die
Zuführungsgeschwindigkeit der Siliciumkörner aus der Zuführungsvorrichtung so zu steuern,
daß die Füllmenge den geeigneten Wert nicht überschreitet.
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Während die Füllmenge der Siliciumkörner im Beschickungsrohr auf einem den geeigneten
Pegel nicht überschreitenden Wert gehalten und die Temperatur der Siliciumschmelze im
Schmelztiegel bei der zum Schmelzen der Siliciumkörner geeigneten Temperatur gehalten
wird, wurde der Schmelztiegel mit niedriger Geschwindigkeit von 2 upm rotieren gelassen, so
daß die auf die Siliciumoberfläche auftreffenden Siliciumkörner eine mit dem unteren Ende
des Beschickungsrohrs in Kontakt stehende Anhäufung und durch die Ansammlung von
zusätzlichen aus dem Beschickungsrohr ausgetretener Siliciumkörner eine Ringform bildeten,
da die Zuführungsgeschwindigkeit der Siliciumkörner etwas größer als die
Schmelzgeschwindigkeit der Körner in der im Schmelztiegel befindlichen Siliciumschmelze
war.
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Wenn das Anhäufen der Siliciumkörner auf der Schmelzoberfläche bis zu einer Höhe erfolgt
war, wo keine weitere Zuführung der Körner aus dem Beschickungsrohr mehr möglich war,
dann wurde das obere Niveau der Füllmenge der Körner im Beschickungsrohr vom
Sensormittel erfaßt, wodurch ein Signal erzeugt wurde, welches die Abwärtsbewegung des
Schmelztiegels einleitete, um den Spaltabstand zwischen dem unteren offenen Ende des
Beschickungsrohrs und der Schmelzoberfläche zu vergrößern, damit eine weitere Zuführung
von Siliciumkörnern aus dem Beschickungsrohr gewährleistet war. In diesem Falle wurde die
Absenkgeschwindigkeit für den Schmelztiegel so gewählt, daß sie in den Bereich von 5 bis 30
mm/Minute zu liegen kam, obwohl die Geschwindigkeit je nach den Bedingungen der
Körneranhäufung und anderer Faktoren, wie z. B. den Abmessungen für das
Beschickungsrohr und den Schmelztiegel, passend ausgesucht werden sollten. Bei geeigneter
Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens könnte die Nachfüllgeschwindigkeit 50 g/sec
oder sogar mehr betragen, so daß sich die für das Nachfüllen benötigte Zeit vor Beginn des
nächsten Durchgangs für eine Einkristallzüchtung drastisch verringern ließe.