(57)【要約】【課題】  溶融物（２）からの単結晶（３）の引上げ中に単結晶の直径（Ｄｃｒ）を設定点直径（Ｄｃｒｓ）に制御するための方法を提供する。【解決手段】  溶融物は、るつぼ（１）に含まれ、単結晶の縁部上の界面（ＴＲＰ）にメニスカスを形成し、メニスカスは、界面とメニスカスの外側の溶融物の表面の高さ（ＭＬ）との間の距離に対応する高さ（ｚ）を有し、この方法は、メニスカス上の明るい輪の直径（Ｄｂｒ）を判断するステップと、明るい輪の直径を考慮しながら、ならびに明るい輪の直径の、メニスカスの高さおよび単結晶それ自体の直径に対する依存性を考慮しながら、単結晶の直径を計算するステップと、単結晶の計算された直径と単結晶の設定点直径との間の差分に基づいて、単結晶の直径を制御するための少なくとも１つの操作される変数を計算するステップとを反復して実行することを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物からの単結晶の引上げ中に前記単結晶の直径を設定点直径に制御するための方法であって、前記溶融物は、るつぼに含まれ、前記単結晶の縁部上の界面にメニスカスを形成し、前記メニスカスは、前記界面と前記メニスカスの外側の前記溶融物の表面の高さとの間の距離に対応する高さを有し、前記方法は、
前記メニスカス上の明るい輪の直径を判断するステップと、
前記明るい輪の前記直径を考慮に入れながら、ならびに前記明るい輪の前記直径の、前記メニスカスの前記高さおよび前記単結晶それ自体の直径に対する依存性を考慮に入れながら、前記単結晶の前記直径を計算するステップと、
前記単結晶の計算された直径と前記単結晶の設定点直径との間の差分に基づいて、前記単結晶の前記直径を制御するための少なくとも１つの操作される変数を計算するステップとを反復して実行することを含む、方法。
【請求項２】
シミュレーションデータに基づき、前記メニスカスの前記高さを時間の関数として前記明るい輪の前記直径の導関数に割当てる参照テーブルを形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記メニスカスの前記高さを、線形化された判断等式から計算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記操作される変数をＰＩＤコントローラの出力変数として計算するステップを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記操作される変数を状態フィードバック制御の出力変数として計算するステップを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
リフト速度が操作される変数として計算される、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記単結晶を環状に包囲する熱源の電力が、操作される変数として計算される、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
リフト速度が第１の操作される変数として計算され、前記単結晶を環状に包囲する熱源の電力が第２の操作される変数として計算される、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
リフト速度ｖｐの設定点リフト速度ｖｐｓからの偏差または電力Ｌｒの設定点電力Ｌｒｓからの偏差の場合に応答する制御ループを確立するステップを含み、その操作される変数は、前記るつぼのまわりに配置される１つ以上の熱源の電力Ｌｆを修正する、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、るつぼに含まれる溶融物からの単結晶の引上げ中に単結晶の直径を設定点直径に制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＺ方法は、たとえばウェハを形成するためにさらに処理されるシリコン単結晶を製造するために、産業規模で用いられる方法である。ウェハは電子部品の製造用基板として必要である。ＣＺ方法によってシリコン単結晶を製造するために、シリコンがるつぼにおいて溶融され、種結晶が溶融物に浸漬され、溶融物から引上げ出される。転位の除去の後、所望の単結晶が種結晶の下側端部で成長する。単結晶の成長は開始段階および終了段階を含み、単結晶の直径は、それぞれの間において、増大および低減される。これは、通常は、種結晶が引上げられるリフト速度の変更によって行われる。開始段階と終了段階との間の段階中に、単結晶の直径を可能な限り一定に維持する努力がなされ、なぜならば、この段階中に引上げられる単結晶の部分のみが、ウェハを形成するためにさらに処理されるからである。
【０００３】
単結晶の縁部上の界面においては、溶融物はメニスカスを形成する。メニスカスは、溶融物が単結晶の縁部上の界面からメニスカスの外側の溶融物の表面の高さまで特定の曲率で下方へ延在する領域である。メニスカスの外側縁部は、メニスカスが溶融物の表面の高さに達する場所である。メニスカスの高さは、界面とメニスカスの外側の溶融物の表面の高さとの間の鉛直距離である。単結晶の縁部上の界面は、成長している単結晶と溶融物と周囲の雰囲気とが出会う場所である。この界面およびメニスカスに対する接線は、鉛直線と角度をなし、その値はメニスカスの高さに依存する。
【０００４】
単結晶の円筒形の成長を単結晶の一定の設定点直径とともに呈する理想的な条件の下では、単結晶は、リフト速度の値に対応するが、リフト速度の方向と反対の成長速度で成長する。これらの条件の下では、メニスカスの高さは高さｚ０に対応する。メニスカスおよび界面に対する接線と鉛直線との間の角度は、これらの条件下では値β０を有する。
【０００５】
メニスカスの高さｚまたはメニスカス角度βが、それぞれ、ｚ０またはβ０から逸脱する場合、単結晶は内方向または外方向に成長し、単結晶の実際の直径Ｄｃｒは設定点直径から逸脱する。ｚ＞ｚ０またはβ＜β０では、直径の時間に関しての導関数は、ｄＤｃｒ／ｄｔ＜０またはその逆になる。
【０００６】
単結晶の直径を制御するためのさまざまな方法が公知である。たとえば、それらは制御のために操作される変数によって区別されてもよい。この背景においては、操作される可変リフト速度ｖｐまたは単結晶を環状に包囲する熱源の操作される可変電力Ｌｒによる制御が強調されることになる。両方の可変は、単結晶の直径の設定点直径からの偏差に相対的に速い応答時間で応答できるという利点を有する。ＪＰ１０９６０８９  Ａ２、ＷＯ  ０１／５７２９４  Ａ１、およびＵＳ２０１１／０１２６７５７  Ａ１は、これらの方法の例を含む。
【０００７】
ＵＳ２００９／００６４９２３  Ａ１は、メニスカスの高さを用いて直径を制御する方法について記載しており、メニスカスの高さは、明るい輪の観察の過程において輝度分布を評価することによって導き出される。明るい輪はメニスカス上の反射であり、それは、単結晶を引上げるための装置の、付近の構成要素が、メニスカスにおいて反射されることによって引起される。そのような構成要素は、特に、るつぼ壁、および通常は単結晶を包囲する熱シールドの下側端部、ならびに存在する場合には、単結晶を環状に包囲する熱源である。ＵＳ２００９／００６４９２３  Ａ１によれば、明るい輪上の最大輝度を伴う位置は単結晶の縁部上の界面の場所を表し、メニスカスの外側の溶融物の表面の高さは、観察された輝度分布によって検出することができる、と仮定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＪＰ１０９６０８９  Ａ２
【特許文献２】ＷＯ  ０１／５７２９４  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ２０１１／０１２６７５７  Ａ１
【特許文献４】ＵＳ２００９／００６４９２３  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この仮定は物理的な状況の近似でしかない。さらに、メニスカスの高さにおける短期的な変化は単結晶の成長速度に大きな影響はない、という事実は無視されたままである。したがって、前述の方法に基づく単結晶の直径の制御は、正確ではない。
【００１０】
この発明の目的は、制御のために用いられる操作される変数の変化がより小さい、単結晶の直径を設定点直径に制御するための改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、溶融物からの単結晶の引上げ中に単結晶の直径を設定点直径に制御するための方法であって、溶融物は、るつぼに含まれ、単結晶の縁部上の界面にメニスカスを形成し、メニスカスは、界面とメニスカスの外側の溶融物の表面の高さとの間の距離に対応する高さを有し、
メニスカス上の明るい輪の直径を判断するステップと、
明るい輪の直径を考慮に入れながら、ならびに明るい輪の直径の、メニスカスの高さおよび単結晶それ自体の直径に対する依存性を考慮に入れながら、単結晶の直径を計算するステップと、
単結晶の計算された直径と単結晶の設定点直径との間の差分に基づいて、単結晶の直径を制御するための少なくとも１つの操作される変数を計算するステップとを反復して実行することを含む方法によって達成される。
【００１２】
前述のステップは反復して行われるが、その場合、反復間の時間間隔は同じであってもよいが、それらは同じである必要はない。制御の操作される変数として、リフト速度ｖｐもしくは成長している単結晶を環状に包囲する熱源の電力Ｌｒ、またはそれらの両方が、好ましくは構想されてもよい。
【００１３】
この方法は、好ましくはシリコン単結晶の製造のために用いられる。
単結晶の成長速度ｖｃｒおよび差分Δβ（ｚ）＝（β（ｚ）―β０）は、時間の関数として単結晶の直径における変化を引起す重要な変数である：
【００１４】
【数１】
2014237580.tif 000003
【００１５】
メニスカス角度βとβ０との間の差分Δβはメニスカスの高さｚに依存する。
単結晶の成長速度ｖｃｒは主として結晶化境界での温度場によって影響される。したがって、それは、るつぼのまわりに配置される熱源による熱供給の結果の溶融物における温度変動と並んで、熱源の電力Ｌｆによって本質的に影響を受ける。
【００１６】
時間の関数としてのメニスカスの高さｚにおける変化が、等式（２）に従って与えられ、単結晶の成長による溶融物の量の減少による溶融物の表面の高さの下降は、るつぼの上昇によって正確に補償されることが仮定される：
【００１７】
【数２】
2014237580.tif 000004
【００１８】
これが当てはまらない場合、表面の高さにおける変化率とるつぼ移動の割合との間の差分が、等式の右辺に追加されなければならない。
【００１９】
リフト速度ｖｐにおける変化は、メニスカスの高さｚおよびメニスカス角度βも変化するという直接的な影響を有する。成長速度は、最初は、リフト速度ｖｐにおけるそのような変化によって影響を受けないままである。この発明は、このことと、明るい輪の直径が単結晶の直径およびメニスカスの高さに依存するという事実とを考慮に入れる。級数展開の高次項が無視される場合、明るい輪の直径Ｄｂｒおよび成長している結晶の直径Ｄｃｒは、等式（３）によって相互に関係づけられる。
【００２０】
【数３】
2014237580.tif 000005
【００２１】
したがって、２つのさらなる項、すなわち、明るい輪の直径に関係し、単結晶の直径およびしたがってメニスカスの径方向位置に値が依存する成分ｆｃｒ（Ｄｃｒ）と、明るい輪の直径に関係し、メニスカスの高さおよびしたがってメニスカスの形状に値が依存する成分ｆｚ（ｚ）とが、Ｄｃｒの計算のために重要である。
【００２２】
等式（３）が時間に関して微分される場合、等式（４ｂ）は、等式（４ａ）を介して再整理によって得られ、等式（５）は、等式（１）および等式（２）を等式（４ｂ）に置換することによって得られる。
【００２３】
【数４】
2014237580.tif 000006
【００２４】
成長速度ｖｃｒは、リフト速度ｖｐｓの設定点値に対応し、結晶の直径における小さな変化に対して、ｄｆｃｒ（Ｄｃｒ）／ｄＤｃｒ＝ｄｆｃｒ（Ｄｃｒｓ）／ｄＤｃｒであり、式中、Ｄｃｒｓは単結晶の設定点直径を表す、と仮定されてもよい。しかしながら、この代りに、項ｄｆｃｒ（Ｄｃｒ）／ｄＤｃｒも反復して計算されてもよい。
【００２５】
この発明によれば、等式（５）は、まずメニスカスの高さｚを判断するために基礎として用いられる。それは、メニスカスの高さに依存する明るい輪の直径に関する成分における変化をメニスカスの高さにおける変化の関数として考慮に入れ、それをリフト速度ｖｐおよび成長速度ｖｃｒに依存する係数で重み付けする。
【００２６】
明るい輪の直径を判断するために、明るい輪は観察され光学的に記録され、画像は、少なくとも１つの点、好ましくは少なくとも３つの点で電子的に評価される。３つの点は、好ましくは単結晶の付近で一様に半円に分布する。記録された映像における暗から明への外側遷移は、円の弓形の一部として解釈され、その直径は明るい輪の直径Ｄｂｒに対応する。異なる点での評価が異なる直径を与える場合、これらは明るい輪の直径を形成するよう平均される。
【００２７】
時間の関数としての明るい輪の直径における変化ｄＤｂｒ／ｄｔは、明るい輪の直径の判断、およびその後の、時間に関する数値微分によって、得られ得る。
【００２８】
等式（５）に基づいてメニスカスの高さｚを判断する好ましい態様は、シミュレーションデータに基づく２つの参照テーブルを用いることである。それらは、前もって、つまり単結晶の引上げの前にコンパイルされ、メニスカスの異なる高さｚに、ｔａｎΔβ（ｚ）の対応する値およびｄｆｚ（ｚ）／ｄｚの対応する値を、たとえば０．１ｍｍの間隔Δｚで、たとえば１ｍｍ≦ｚ≦１１ｍｍの範囲において、それぞれ割当てる。シミュレーション（光線追跡シミュレーション）は、カメラから来て、メニスカスに当たり、そこで周囲に反射される、光線経路の追跡を含む。シミュレーションは、単結晶の引上げ中において支配的なプロセス条件と並んで、単結晶の引上げ中において用いられる「ホットゾーン」の構成を考慮に入れる。特に、熱シールドの位置および形状と、任意で、成長している単結晶を包囲する熱源の位置および形状と、明るい輪を記録するカメラの位置とが、考慮に入れられる。２Ｄ方策に基づくシミュレーションデータは、３Ｄ方策に基づくものほど正確ではない。したがって、参照テーブルをコンパイルするときにこれを考慮に入れて、３Ｄ方策を用いることが好ましい。特に、間隔Δｚでのｄｆｚ（ｚ）／ｄｚの値の割当は、したがって、より正確になる。３Ｄ方策は、明るい輪の直径の判断を、実像処理と同様の態様で、カメラの面の外側に位置する明るい輪上の評価位置点の位置を空間上の関係におい設定するシミュレーションによって伴う。カメラの面には、カメラと、カメラ位置に最も接近して配置される明るい輪上の評価位置点と、成長している単結晶が沿って引上げられる軸とが、位置する。
【００２９】
２つの参照テーブルは組合わせられて単一の参照テーブルタブ（ｚ）を形成し、各高さｚは等式（５）の対応する右辺を割当てられ、それは等式（６）によって表現される：
【００３０】
【数５】
2014237580.tif 000007
【００３１】
単結晶の引上げ中においては、共通の参照テーブルタブ（ｚ）が用いられ、リフト速度ｖｐおよび成長速度ｖｃｒに依存して、前もって判断された明るい輪の直径の微分から結果として生じる値が時間の関数としての明るい輪の直径における変化ｄＤｂｒ／ｄｔのために用いられるときに等式（５）を満たすｚの値が内挿される。
【００３２】
等式（５）に基づいてメニスカスの関連付けられる高さｚを判断する他の態様は、ｔａｎΔβ（ｚ）およびｄｆｚ（ｚ）／ｄｚの線形化による等式（５）の単純化を含む。
【００３３】
【数６】
2014237580.tif 000008
【００３４】
係数ａｔ、ｂｔ、ａｍ、およびｂｍは、たとえば前もって、つまり単結晶の引上げの前に、最小二乗法（最小二乗適合）によって、判断されてもよい。等式（７）および等式（８）の等式（５）への置換ならびに再整理の後、メニスカスの高さｚを明示的に計算することを可能にする式が、等式（９）で得られる。
【００３５】
【数７】
2014237580.tif 000009
【００３６】
等式（６）または等式（９）に従ってメニスカスの高さｚに対して見出された値は、次のステップで、等式（３）から導出される等式（１０）に従って単結晶の直径Ｄｃｒを計算するために、または等式（１）に従って時間に関してその導関数ｄＤｃｒ／ｄｔを計算するために、用いられる。Ｄｃｒｓは単結晶の設定点直径を示す。
【００３７】
【数８】
2014237580.tif 000010
【００３８】
ＤｃｒおよびｄＤｃｒ／ｄｔで、単結晶の直径の制御のための入力変数は、補正された形で利用可能であり、明るい輪の直径の、メニスカスの高さおよび単結晶の直径に対する依存性が、考慮に入れられる。
【００３９】
単結晶の直径の制御のためのコントローラとして、好ましくはＰＩＤコントローラまたは状態フィードバック制御が構想されてもよい。
【００４０】
ＰＩＤコントローラが用いられるとき、制御偏差ｅ（ｔ）としての差分Ｄｃｒ−Ｄｃｒｓ、およびＤ要素の成分としての導関数ｄｅ（ｔ）／ｄｔが、操作される変数ｕ（ｔ）を計算するためにコントローラの等式に導入される。導関数ｄｅ（ｔ）／ｄｔは、数値的に判断されるか、または好ましくは等式（１）に従って計算される。等式（１１）は理想的なＰＩＤコントローラを記述し、ｋｐは、Ｐ利得の係数を示し、ＴｉおよびＴＤは、それぞれＩ要素およびＤ要素の時定数である：
【００４１】
【数９】
2014237580.tif 000011
【００４２】
状態フィードバック制御が用いられるとき、操作される変数ｕ（ｔ）は等式（１２）に従って計算され、ｋＤおよびｋｚは状態変数の帰還率を示し、ΔＤｃｒおよびΔｚは、それぞれ、状態変数（単結晶の直径Ｄｃｒまたはメニスカスｚの高さｚ）と、状態変数の、関連付けられる設定点値（それぞれ、Ｄｃｒｓまたはｚｓ）との間の差分である。
【００４３】
【数１０】
2014237580.tif 000012
【００４４】
単結晶の直径がそれぞれ増大および減少される開始段階および終了段階において、または、中間段階中に単結晶の直径を設定点直径に適合させるために、ｚｓは、設定点直径Ｄｃｒｓの補助によって等式（１３）に従って計算されなければならず、それは単結晶の長さの関数として明記される。
【００４５】
【数１１】
2014237580.tif 000013
【００４６】
リフト速度ｖｐもしくは単結晶を環状に包囲する熱源の電力Ｌｒ、またはそれらの両方が、単結晶の直径Ｄｃｒを設定点直径Ｄｃｒｓに適合させるための操作される変数ｕ（ｔ）として好ましくは構想されてもよい。
【００４７】
Ｌｒが操作される変数として用いられる場合では、予め定められる設定点リフト速度ｖｐｓは、可能な限り小さくから外れる。メニスカスの高さｚの判断は、既に説明されたように実行されるが、ただし、等式（５）、等式（６）、等式（９）において、仮定ｖｃｒ＝ｖｐｓの代りに、等式（１４）が用いられる。
【００４８】
【数１２】
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【００４９】
この場合、ｄｖｃｒ／ｄＬｒは、好ましくは、一定であり、経験的に判断される、と仮定される。ΔＬｒは、単結晶を環状に包囲する熱源の電力Ｌｒとその設定点値Ｌｒｓとの間の差分を示す。
【００５０】
次いで等式（１１）または等式（１２）に従って計算される操作される変数ｕ（ｔ）が、次いで、対応する操作される変数ｕＬｒ（ｔ）に変換されてもよい。変換のために、ｕ（ｔ）をｕＬｒ（ｔ）に変換する係数が経験的に判断される。操作される変数ｕＬｒ（ｔ）は単結晶の直径Ｄｃｒを設定点直径近くにもたらす成長速度における変化を引起すために必要な熱源の電力ΔＬｒにおける変化に対応する。
【００５１】
対応する等式において計算変数として使用する前に測定ノイズによって影響を受けた変数をフィルタ処理することが推奨され、したがって、より好ましい。これは特に以下の変数：明るい輪の直径Ｄｂｒ、メニスカスの高さｚ、リフト速度ｖｐ、および成長している単結晶を包囲する熱源の電力Ｌｒに当てはまる。調整可能な時定数を伴うＰＴ１フィルタが、フィルタ処理のために好ましくは用いられる。
【００５２】
記載された単結晶の直径の制御に加えて、さらなる制御ループを確立することは、さらに有利であり、したがって、好ましくもあり、それは設定点リフト速度ｖｐｓからのリフト速度ｖｐの偏差または設定点電力Ｌｒｓからの電力Ｌｒの偏差の場合に応答し、その操作される変数は、るつぼのまわりに配置される少なくとも１つの熱源の電力Ｌｆを修正する。したがって、さらなる制御ループは、この発明に従う単結晶直径制御に対する負荷を軽減する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】成長している単結晶と溶融物と周囲の雰囲気との間の界面の付近を示す図である。
【図２】明るい輪の直径およびメニスカス角度の、メニスカスの高さに対する依存性を示す図である。
【図３】この発明に従う方法を実行するのに好適な装置の典型的な特徴を示す図である。
【図４】この発明に従う制御がある状態およびない状態において、リフト速度ｖｐおよび設定点リフト速度ｖｐｓの、時間の関数としてのプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
この発明は、図面を参照して以下に記載される。
図１において表されるように、溶融物は、単結晶の縁部上の界面ＴＲＰに向かって上昇し、そこでメニスカスを形成する。界面は、溶融物の液相ｌと単結晶の固相ｓと雰囲気の気相ｇとが互いに出会う位置を指す。メニスカスの高さｚは、界面ＴＲＰと、メニスカスの外側の溶融物の表面の高さＭＬとの間の鉛直方向分離である。
【００５５】
界面およびメニスカスに対する接線は、鉛直線とメニスカス角度βを形成し、その値はメニスカスの高さに依存する。単結晶は溶融物からリフト速度ｖｐで引上げられ、成長速度ｖｃｒで反対方向に成長する。単結晶が一定の設定点直径Ｄｃｒｓで成長する場合、β＝β０、ｚ＝ｚ０およびｖｐ＝ｖｃｒである。そのような条件は、後でウェハを形成するようにさらに処理されるように意図される単結晶の部分を引上げることに対して理想的である。
【００５６】
偏差Δｚ≠０（Δｚ＝ｚ−ｚ０）またはΔβ≠０（Δβ＝β−β０）の場合には、単結晶は内方向または外方向に成長し始め、単結晶の直径Ｄｃｒは設定点直径Ｄｃｒｓから逸脱し始める。ｚ＞ｚ０およびβ＜β０の場合には、単結晶の直径は、より小さく（ｄＤｃｒ／ｄｔ＜０）、およびその逆になる。
【００５７】
図２において示されるように、明るい輪の直径とメニスカスの高さとの間には非線形の依存性がある（ΔＤｂｒ＝Ｄｂｒ（ｚ）−Ｄｂｒ（ｚ０））。同様に表されるのは、等式（５）に含まれる項２ｔａｎΔβ（ｚ）およびｄｆｚ（ｚ）／ｄｚの、対応する依存性である。
【００５８】
図３は、この発明に従う方法を実行するのに好適な装置の典型的な特徴を示す。装置は、溶融物２を含むるつぼ１を含み、単結晶３は溶融物２から引上げられる。熱源４は、溶融物を液体に保ち、るつぼのまわりに配置される。溶融物における流れが影響を受ける磁界を生成するための装置が、さらに、しばしば設けられる。さらなる熱源５が設けられてもよく、それは単結晶３のまわりに配置され、単結晶と溶融物と周囲の雰囲気との間の界面の領域を加熱する。さらなる熱源５はこの発明に従う態様で単結晶の直径を制御するために用いられてもよい。この場合、制御の操作される変数は、さらなる熱源５の電力Ｌｒに影響を及ぼすことをねらう。さらなる熱源５の代りに、図３においてのみ示される、溶融物から単結晶を引上げるための装置６も、単結晶の直径を制御するために用いられてもよい。そのとき、制御の操作される変数は、単結晶が溶融物から上方向に引上げられるリフト速度ｖｐに影響を及ぼすことをねらう。これに対する代替物として、さらなる熱源５の電力Ｌｒおよびリフト速度ｖｐが、制御の操作される変数として与えられてもよい。
【００５９】
溶融物２の量は単結晶３の成長とともに減少し、したがって、るつぼの縁部に対する溶融物の表面の高さもそうである。従来は、るつぼは溶融物の量の減量に従って引上げられ、溶融物の表面の高さＭＬと成長している単結晶を包囲する熱シールド７の下側縁部との間の距離は変わらない。この距離の維持が一定に保たれない場合、溶融物の量における減少も、単結晶の直径の制御のシステムの計算において考慮に入れられなければならない。
【００６０】
さらに、装置の特徴は、メニスカスの領域において溶融物２を観察するための少なくとも１つのカメラ８、およびカメラによって送られる画像信号を評価するための画像処理ユニット９である。評価は、明るい輪の直径Ｄｂｒの判断、およびそれを補償器ユニット１０のための入力情報として送ることを含む。そこで、単結晶の直径Ｄｃｒはこの入力情報を用いることによってこの発明に従う態様で計算され、コントローラユニット１１に送信される。ＰＩＤコントローラまたは状態フィードバック制御が、好ましくはコントローラユニット１１として構想されてもよい。コントローラユニット１１は操作される変数を計算し、それを制御装置１２に利用可能にする。操作される変数を考慮して、制御装置１２は、熱源に電気を供給するための電気供給ユニット１３の制御、溶融物から単結晶を引上げるためのるつぼ変位装置１４の制御および装置６の制御を行なう。
【００６１】
この発明の成功は図４からわかる。これは、この発明に従う制御を用いた状態および用いない状態において、リフト速度ｖｐおよび設定点リフト速度ｖｐｓの、時間の関数としてのプロファイルを示す。３００ｍｍを多少超える設定点直径を有するシリコン単結晶が引上げられた。リフト速度のプロファイルは、矢印によって示されるような補償器ユニットの組込みで、操作される変数における変化によって単結晶の直径の設定点直径への適合を達成するために必要な経費が大きく低減されることを明らかにする。
【符号の説明】
【００６２】
１  るつぼ、２  溶融物、３  単結晶、Ｄｃｒ  単結晶の直径、Ｄｃｒｓ  単結晶の設定点直径、ＴＲＰ  界面、ｚ  メニスカスの高さ、ＭＬ  メニスカスの外側の前記溶融物の表面の高さ、Ｄｂｒ  明るい輪の直径。
【図１】
2014237580.tif 000015
【図２】
2014237580.tif 000016
【図３】
2014237580.tif 000017
【図４】
2014237580.tif 000018
【外国語明細書】
2014237580000001.pdf