AT524604A1

AT524604A1 - Verfahren zur Mitverfolgung des Kristallwachstums eines Einkristalls

Info

Publication number: AT524604A1
Application number: ATA51147/2020A
Authority: AT
Inventors: Barbar Di Ghassan; Ebner Mag Robert; Kwan Park Jong; Sen Gourav
Original assignee: Fametec Gmbh
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-07-15
Also published as: WO2022140809A1; EP4271858A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mitverfolgung des Kristallwachstums eines Einkristalls in einer Vorrichtung (1) zur Herstellung des Einkristalls, wobei der Einkristall durch Aufschmelzen einer Tiegelfüllung (6) aus einem Rohmaterial in einem Tiegel (2) und anschließendes Abkühlen der Schmelze hergestellt wird, wo- bei mit einem Strahl (5) eine Eigenschaft der Tiegelfüllung (6) bestimmt wird, und wobei der Strahl (5) aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer mechanischen Schwingung durch den Tiegel (2) in die Tiegelfüllung (6) eingestrahlt wird.

Description

Strahl eine Eigenschaft der Tiegelfüllung bestimmt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Wachstums eines Einkristalls aus einer Tiegelfüllung, die in einem Tiegel enthal-

ten ist.

Zudem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls umfassend einen Tiegel zur Aufnahme eines Rohmaterials, aus dem der Einkris-

tall hergestellt wird, und zumindest eine Einrichtung zur Abstrahlung eines Strahls.

Die Herstellung von großen Einkristallen, wie sie z.B. zur Herstellung von Wafern eingesetzt werden, ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der KR 10 2017-0026734 A, bekannt.

Da die Qualitätsanforderungen an diese Kristalle sehr hoch sind, ist es wünschenswert, den Wachstumsprozess mitverfolgen zu können. Um dem Nachzukommen beschreibt z.B. die DE 11 2006 03 772 B2 ein Positionsmessverfahren zum Messen der Oberflächenhöhe einer Schmelze in einem Czochralski-Ofen basierend auf dem Prinzip der Triangulation, bei dem eine Lichtquelle und ein Photodetektor vorgesehen sind, Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, auf die Oberfläche der Schmelze aufgebracht wird und das Licht, das von der Oberfläche der Schmelze reflektiert wird, von dem Photodetektor empfangen wird, wobei das Verfahren ein Positionsmessverfahren ist zum Messen der Flächenhöhe der

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ist.

Aus der DE 11 2008 002 065 T5 ist ebenfalls ein Verfahren zum Messen eines Flüssigkeitspegels in einer Einkristallziehvorrichtung, die ein Czochralski-Verfahren verwendet, bekannt, bei dem in einem Czochralski-Ofen, der mit einem Wärmeschild, der einen Umfang eines aufzuziehenden Einkristalls aus einer Rohmaterialschmelze, das in einem Tiegel gehalten wird, umgibt, versehen ist, und einen Rand an seinem unteren Ende hat, wobei ein Laserstrahl durch eine Laserstrahlquelle auf die Schmelzfläche gerichtet wird, der auf der Schmelzfläche reflektierte Laserstrahl aufgefangen wird und der Flüssigkeitspegel der Schmelzfläche basie-

rend auf dem Prinzip der Triangulation gemessen wird.

Die EP 2 659 031 B1 beschreibt ein System zur Vermessung eines Kristalls während des Kristallwachstums, wobei dieses System umfasst: eine erste Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Bild des Kristalls während des Wachstums in einer ersten Bildebene aufnimmt; eine zweite Kamera, die so konfiguriert ist, dass sie ein zweites Bild des Kristalls während des Wachstums in einer zweiten Bildebene aufnimmt; und eine Vorrichtung, die zur Kommunikation mit dieser ersten Kamera und mit dieser zweiten Kamera gekoppelt ist, und die programmiert ist um ein mathematisches Modell eines Kristalls während des Kristallwachstums zu generieren, wobei das mathematische Modell eine Vielzahl von Modell-Bezugspunkten einschließlich eines ersten Modell-Bezugspunkts umfasst; wenigstens ein Kristallwachstums-Merkmal innerhalb des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu ermitteln; einen ersten Abweichungswert festzustellen durch Vergleich des mathematischen Modells mit dem Kristallwachstums-Merkmal in dem ersten Bild, und einen zweiten Abweichungswert festzustellen durch Vergleich des mathematischen Modells mit dem Kristallwachstums-Merkmal in dem zweiten Bild; und aus dem mathematischen Modell, und basierend auf dem festgestellten ersten Abweichungswert und dem festgestellten zweiten Abweichungswert, einen geschätzten Messwert zu generieren, der mit dem wenigstens einen Kristallwachstums-Merk-

mal assoziiert ist.

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oberflächenpegel und dem Schmelzenoberflächen-Ausgangspegel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zur Mitverfolgung der Züchtung eines Einkristalls anzugeben und gegebenenfalls der Ein-

flussnahme auf Züchtung des Einkristalls nehmen zu können.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, nach dem vorgesehen ist, dass der Strahl aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer mechanischen Schwingung durch den Tiegel in die Tiegelfüllung

eingestrahlt wird.

Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem Verfahren zur Steuerung und/oder

Regelung gelöst, nach dem vorgesehen ist, dass zumindest eine Eigenschaft der

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Druck, verändert wird.

Zudem wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Vorrichtung gelöst, bei der die Einrichtung zur Abstrahlung des Strahls aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer mechanischen Schwingung so angeordnet ist,

dass der Strahl durch den Tiegel in die Tiegelfüllung eingestrahlt wird.

Von Vorteil ist dabei, dass durch die Eistrahlung der elektromagnetischen Strahlung durch den Tiegel der Raum oberhalb des Tiegels frei bleibt für andere Einrichtungen eines Ofens, wie insbesondere von Heizelementen. Diese wiederum erlaubt das Verfahren und die Vorrichtung auch für die Herstellung von Einkristallen anzuwenden, die nicht nach dem Czochralski-Verfahren arbeiten, sondern bei denen die Einkristallzüchtung ausschließlich im Tiegel erfolgt, der Einkristall also nicht aus dem Tiegel herausgezogen wird. Darüber hinaus kann damit das optische System, das die Einrichtung zur Abgabe der elektromagnetischen Strahlung und/oder weitere Komponenten dieser Einrichtung, wie beispielsweise elektroni-

sche Komponenten, besser vor der heißen Schmelze geschützt werden.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der der Strahl aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung durch einen Boden des Tiegels in die Tiegelfüllung eingestrahlt wird. Die Einstrahlung durch den Boden des Tiegels hat den Vorteil, dass bei Bedarf der gesamte Querschnitt der Tiegelfüllung einfacher mit dem Strahl aus der elektromagnetischen Strahlung erreichbar ist, sodass der Bereich, in der mit dem Strahl er-

fasst werden soll, einfacher veränderbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Boden des Tiegels zumindest teilweise ein Impfkristall verwendet wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Boden des Tiegels zumin-

dest teilweise aus einem Impfkristall gebildet ist, aus dem der Einkristall hergestellt

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einfacht werden.

Generell kann gemäß einer Ausführungsvariante der Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Boden des Tiegels und/oder die Tiegelwand zumindest teilweise aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen, womit auch an sich bereits bekannte

Messgeräte einfacher eingesetzt werden können.

Bevorzugt wird gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung als Strahl aus der elektromagnetischen Strahlung ein Laserstrahl verwendet. Durch die sehr geringe Streuung der elektromagnetischen Strahlung des Laser in den Bereichen, in denen nicht gemessen werden soll, kann damit die Genauigkeit des

Messergebnisses verbessert werden.

Nach weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Eigenschaft der Tiegelfüllung die Höhe an bereits erstarrter Schmelze bestimmt wird und/oder dass die Zunahme der Höhe der bereits erstarrten Schmelze erfasst wird. Es kann damit unter Berücksichtigung der vergangenen Prozessdauer unmittelbar auf die Geschwindigkeit der Verfestigung der Schmelze und damit auf die Qualität des Einkristalls rückgeschlossen werden, da mit längerer Zeit der Kristallisation die Atome mehr Zeit haben, ihre richtigen Plätze im Kristallgitter

einzunehmen, womit Kristallisationsfehler reduziert werden können.

Bevorzugt wird dabei gemäß einer Ausführungsvariante eine Veränderung des Strahls aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung am Interface zwischen der Schmelze und der bereits erstarrten Schmelze erfasst, da am Übergang fest-flüssig die Umlenkung des Strahls relativ einfach mit

hoher Genauigkeit gemessen werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Tiegel in einem Ofen angeordnet wird und dass der Strahl aus der elekt-

romagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung von außerhalb

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vereinfacht werden kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Ofen mehrere Tiegel angeordnet werden bzw. sind, und dass in zumindest mehrere der Tiegel der Strahl aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung eingestrahlt wird bzw. einstrahlbar ist. Es ist damit

eine weitere Vereinfachung des Gesamtsystems erreichbar.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls; Fig. 2 eine zweite Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Herstellung ei-

nes Einkristalls;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Herstellung ei-

nes Einkristalls;

Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Herstellung ei-

nes Einkristalls.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausfüh-

rungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbe-

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angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Einkristalls vereinfacht dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Tiegel 2, in den ein Rohmaterial eingefüllt

wird. Das Rohmaterial richtet sich dabei nach dem herzustellenden Einkristall. Beispielsweise besteht es aus AlzO: wenn ein Saphir als Einkristall hergestellt werden

soll. Es kann aber auch aus SIiC, etc., bestehen.

Der herzustellende Einkristall weist vorzugsweise einen AuRendurchmesser bzw. eine Querschnittsfläche auf, der dem Innendurchmesser bzw. der Innengeometrie eines Tiegelmantels 3 entspricht. Somit füllt der entstehende Einkristall bevorzugt die Querschnittsfläche des Tiegels 2 zur Gänze aus. Der Einkristall wird also bevorzugt nicht aus dem Tiegel gezogen, wenngleich dies möglich ist. Der fertige Einkristall kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 5 cm und 50 cm und eine Höhe zwischen 5 cm und 80 cm aufweisen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Werte der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang

nicht beschränkend verstanden werden sollen.

Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Einrichtung 4 zur Abstrahlung eines Strahls

5 aus einer elektromagnetischen Strahlung.

Es sei an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt, dass die Vorrichtung 1 noch weitere Elemente umfasst, wie z.B. eine Heizeinrichtung, eine Steuer- und/oder Regeleinheit, etc. Da diese aber dem Stand der Technik entsprechen können, wird in dieser Beschreibung nicht weiter darauf eingegangen, sondern an den hier-

für einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

Die Einrichtung 4 zur Abgabe des Strahls 5 aus der elektromagnetischen Strah-

lung ist in der bevorzugten Ausführungsvariante ein Laser, der Strahl 5 also eine

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bis 1.000 nm, insbesondere aus einem Bereich von 500 nm bis 800 nm.

Anstelle eines Lasers kann die Einrichtung 4 zur Abgabe des Strahls 5 aus der elektromagnetischen Strahlung aber auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann diese Einrichtung 4 zur Abgabe von Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung ausgebildet sein. Im Falle von durchsichtigen bzw. transluszenten Einkristallen kann auch eine Einrichtung 4 zur Abgabe des Strahls 5 aus der elektromagne-

tischen Strahlung im sichtbaren Bereich oder im UV-Bereich ausgebildet sein.

Weiter ist es möglich, dass die Einrichtung 4 zur Abgabe von mechanischen Wellen, insbesondere Schallwellen, ausgebildet ist. Die Einrichtung 4 kann beispiels-

weise ein Sonar sein.

Anders als im Stand der Technik wird der Strahl 5 aber nicht auf die Oberfläche einer Tiegelfüllung 6 gerichtet, sondern wird durch den Tiegel 5 in die Tiegelfüllung

6 eingestrahlt.

Je nach verwendeter Strahlung kann bzw. verwendeter Einrichtung 4 kann der Strahl 5 direkt durch den Tiegel 2 ohne weitere Maßnahmen eingestrahlt werden, also durch das Material, aus dem der Tiegel 2 besteht, beispielsweise Molybdän. Es ist aber auch möglich, dass der Strahl 5 in einen Tiegel 2 eingestrahlt wird, der zumindest einen Bereich aufweist, der für die verwendete Strahlung durchgängig (gemacht worden) ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Beispielsweise kann eine Seitenwand 7 des Tiegelmantels 3 zumindest ein Fenster 8 aufweisen, das aus einem Material, z.B. Beryllium, einem fluorithaltigen Kristall, ZnSe besteht, das für

die verwendete Strahlung durchlässig ist.

Ebenso kann ein Boden 9 des Tiegels 2 mit zumindest einem derartigen Fenster 8

ausgebildet sein, durch das der Strahl 5 in die Tiegelfüllung 6 eingestrahlt wird.

In Fig. 2 ist noch eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 dargestellt. Dabei mit dem Tiegel 3 eine Leitung 10 verbunden. Insbesondere kann die Leitung 10 mit dem Boden 9 des Tiegels 3 verbunden sein, und dazu beispielsweise

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weise kann die Leitung 10 zur Leitung von Licht vorgesehen sein.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 kann vorgesehen sein das Fenster 8 im der Boden 9 des Tiegels 2 und/oder in der Seitenwand 7 des Tiegels

aus einem lichtdurchlässigen Material besteht/bestehen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Boden 9 des Tiegels zumindest teilweise aus einem Impfkristall gebildet ist, Insbesondere aus einem Impfkristall, der aus dem Material besteht, aus dem der Einkristall hergestellt wird, wie diese in Fig. 1 dargestellt ist. Vorzugsweise besteht der gesamte Boden 9 bzw. zumindest 90 % des Bodens 9 des Tiegels 2 aus dem Impfkristall. Dies hat den Vorteil, dass zwischen dem Impfkristall und dem aufgewachsenen Einkristall keine wesentliche Eigenschaftsänderung vorhanden

ist, die den Strahl 5 beeinflusst.

Wie bereits voranstehend ausgeführt, weist die Vorrichtung 1 neben dem Tiegel 2 und der Einrichtung 4 weitere Elemente auf. So umfasst die Vorrichtung 1 auch einen Ofen 11, in dem der Tiegel 2 angeordnet ist, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Im Ofen 11 sind mehrere Heizelemente 12 neben und/oder oberhalb des Tiegels 2 angeordnet, mit deren Hilfe die Tiegelfüllung 6 aus dem festen in den schmelzflüssigen Zustand überführt wird. Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 kann dabei vorgesehen sein, dass die Einrichtung 4 zur Abstrahlung des Strahls 5 aus der elektromagnetischen Strahlung außerhalb des Ofens 11 angeordnet ist. Für den Durchtritt des Strahls 5 durch die Ofenwand kann ein entsprechendes Fester 13 vorgesehen sein oder es kann auch bei dieser Ausführungsvariante eine Leitung vorgesehen werden, die durch die Ofenwand in das Innere des Ofens 11 geführt ist, und mit der der Strahl 5 in den Ofen eingebracht wird. Die Leitung kann gegebenenfalls bis zum Tiegel 2 oder in den Tiegelmantel

3 geführt sein.

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Eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 ist in Fig. 4 dargestellt, wobei wiederum nicht die gesamte Vorrichtung 1 dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 umfasst dabei neben der Einrichtung 4 zur Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung mehrere Tiegel 2. Im konkreten Fall sind drei Tiegel 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 kann aber auch nur zwei oder mehr als drei, beispielsweise bis zu

zehn, Tiegel 2 aufweisen.

Bei dieser Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 ist nun vorgesehen, dass mit nur einer einzigen Einrichtung 4 zur Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung mehrere Tiegel 2, insbesondere alle Tiegel 2, erreicht werden, sodass also der Strahl 5 aus der Einrichtung 4 in zumindest mehrere Tiegel 2, insbesondere alle Tiegel 2, einstrahlbar ist. Die Einrichtung 4 kann dazu z.B. zentrisch unterhalb der Tiegel 2 angeordnet sein, wobei die Tiegel 2 am Umfang eines Kreises angeord-

net sein können.

Die Einstrahlung des Strahls 5 in die Tiegel 2 kann gleichzeitig erfolgen, wofür ein Strahlteiler angeordnet sein kann. Die Tiegel 2 können aber auch nacheinander mit dem Strahl 5 beaufschlagt werden, wofür die Vorrichtung 1 eine entsprechende Umlenkeinrichtung, beispielsweise einen Spiegel, der drehbar in einer o-

der zwei Raumrichtungen gelagert ist, aufweisen kann.

Mit der Vorrichtung 1 ist ein Verfahren zur Mitverfolgung des Kristallwachstums eines Einkristalls in der Vorrichtung 1 durchführbar, wobei der Einkristall durch Aufschmelzen der Tiegelfüllung 6 aus einem Rohmaterial in dem Tiegel 2 und anschließendes Abkühlen der Schmelze hergestellt wird. Dabei wird mit dem Strahl 5 einer elektromagnetischen Strahlung eine Eigenschaft der Tiegelfüllung 6 bestimmt, wofür dieser Strahl 5 durch den Tiegel 2, insbesondere durch den Boden 9, der bevorzugt als Impfkristall ausgebildet ist, in die Tiegelfüllung 6 eingestrahlt wird. Der Impfkristall besteht dabei bevorzugt aus dem Material, aus dem auch der Einkristall besteht. Der Impfkristall kann aber auch aus einem anderen Material

bestehen.

Prinzipiell kann jede geeignete Eigenschaft der Tiegelfüllung 6 bestimmt werden,

mit der auf das Kristallwachstum geschlossen werden kann. In der bevorzugten

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Ausführungsvariante der Erfindung wird aber die als Eigenschaft der Tiegelfüllung 6 eine Höhe 14 an bereits erstarrter Schmelze bestimmt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. In weiterer Folge kann nicht nur die Höhe 14 an bereits erstarrter Schmelze an sich bestimmt werden, sondern auch die die Zunahme der Höhe 14 der bereits erstarrten Schmelze (= Dickenzunahme des Einkristalls) erfasst werden. Dies kann z.B. durch Vergleich von zumindest zwei Messwerten von verschiedenen Zeitpunkten erfolgen. Für die Berechnung kann die Vorrichtung 1 auch eine entsprechende Recheneinheit aufweisen, die gegebenenfalls Teil eine Regel-

und/oder Steuereinrichtung der Vorrichtung 1 sein kann.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt die Bestimmung der Eigenschaft, insbesondere der Höhe an festem Material im Tiegel 2, am Interface 15 zwischen der Schmelze und der bereits erstarrten Schmelze, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Der Messpunkt kann dabei anschließend an eine innere Oberfläche des Tiegelmantels 3 oder an einem andern Punkt im Verlauf des Interfaces 15 er-

folgen.

Zur Detektion der Änderung der Eigenschaft der Tiegelfüllung weist die Vorrichtung 1 zumindest einen nicht weiter dargestellten Empfänger auf, auf den der

durch die gemessene Eigenschaft abgelenkte Strahl 5 geleitet wird.

Der Empfänger kann z.B. eine Fotodiode oder ein CCD-Chip, etc. sein. Da derartige Empfänger für Strahlung an sich bekannt sind, sind weitere Ausführungen

dazu nicht erforderlich.

Um die Änderung der Eigenschaft über die Zeit mitverfolgen zu können, insbesondere die Dickenzunahme des Einkristalls, ist es möglich, über die Höhe des Tiegels 2 mehrere Empfänger vorzusehen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen werden, dass der Strahl 5 mit einer entsprechenden Ablenkeinrichtung abgelenkt wird, beispielsweise einem Prima oder einem Spiegel. Es ist damit möglich, mit dem Strahl 5 einen Höhenbereich des Tiegels 2 oder die gesamte Tiegelhöhe abzutasten. Die Verwendung eines Höhenbereichs, also eines Teils der gesamten Tiegelhöhe, hat den Vorteil, dass die Messzeit verkürzt werden

kann. Anhand des Messwerts bzw. des Wertes der Auswertung, also der Höhe 14

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des festen Materials oder der Dickenzunahme an festen Material im Tiegel 2 kann der Messbereich, d.h. die Höhe, die mit dem Strahl 5 abgetastet wird, bestimmt und dem Fortschreiten des Interfaces 15 entsprechend angepasst verändert wer-

den.

Mit der Vorrichtung 1 ist es aber nicht nur möglich, die Eigenschaft der Tiegelfüllung an sich zu bestimmen. Es kann damit auch ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Wachstums des Einkristalls aus der Tiegelfüllung 6, die in einem Tiegel 2 enthalten ist, durchgeführt werden. Dazu wird die Eigenschaft der Tiegelfüllung 6 mit einem voranstehend beschriebenen Verfahren bestimmt. Anhand dieses Messwertes kann dann in Abhängigkeit von einem Soll-ist Vergleich gegebenenfalls zumindest ein Parameter der Herstellverfahrens des Einkristalls, wie insbesondere die Temperaturführung und/oder die Atmosphäre und/oder der Druck, verändert werden. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn der

Einkristall zu schnell wächst.

Neben der Messung einer Eigenschaft der Tiegelfüllung 6 kann der Strahl 5 aus der Einrichtung 4 gegebenenfalls auch dazu verwendet werden, allfällig in der Schmelze oder am Interface 15 vorhanden Blasen/Störstellen zu detektieren und gegebenenfalls zu zerstören. Dazu wird vorzugsweise eine energiereiche elektro-

magnetische Strahlung eingesetzt, vorzugsweise eine Laserstrahlung.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtungen 1 sind gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsformen, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu dem jeweiligen Teil hingewie-

sen bzw. darauf Bezug genommen.

Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Einkristalls auch mehrere Tiegel 2 angeordnet werden können, um damit mehrere

Einkristalle gleichzeitig herstellen zu können. Für die weiteren Tiegel 2, die in der Vorrichtung 1 angeordnet werden können, können voranstehende Ausführungen

entsprechend angewandt werden.

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Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten

untereinander möglich sind.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus die Vorrichtung 1 nicht zwingenderweise maßstäblich

dargestellt ist.

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Vorrichtung Tiegel Tiegelmantel Einrichtung Strahl Tiegelfüllung Seitenwand Fenster Boden Leitung Ofen Heizelement Fenster Höhe Interface Oberfläche

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Bezugszeichenliste

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Mitverfolgung des Kristallwachstums eines Einkristalls in einer Vorrichtung (1) zur Herstellung des Einkristalls, wobei der Einkristall durch Aufschmelzen einer Tiegelfüllung (6) aus einem Rohmaterial in einem Tiegel (2) und anschließRendes Abkühlen der Schmelze hergestellt wird, wobei mit einem Strahl (5) eine Eigenschaft der Tiegelfüllung (6) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (5) aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer mechanischen Schwingung durch den Tiegel (2) in die Tiegelfüllung (6) einge-

strahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Strahl (5) aus der elektromagnetischen Strahlung der mechanischen Schwingung

durch einen Boden (9) des Tiegels (2) in die Tiegelfüllung (6) eingestrahlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Boden

(9) des Tiegels (2) zumindest teilweise ein Impfkristall verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahl (5) aus der elektromagnetischen Strahlung ein Laserstrahl ver-

wendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Eigenschaft der Tiegelfüllung (6) die Höhe (14) an bereits erstarrter

Schmelze bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich-

net, dass die Zunahme der Höhe (14) der bereits erstarrten Schmelze erfasst wird.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung des Strahls (5) aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung am Interface (15) zwischen der

Schmelze und der bereits erstarrten Schmelze erfasst wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (2) in einem Ofen (11) angeordnet wird und das der Strahl (5) aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung von

außerhalb des Ofens (11) in diesen eingestrahlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen (1) mehrere Tiegel (2) angeordnet werden, und dass in zumindest mehrere der Tiegel (2) der Strahl (5) aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechani-

schen Schwingung eingestrahlt wird.

10. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Wachstums eines Einkristalls aus einer Tiegelfüllung (6), die in einem Tiegel (2) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Eigenschaft der Tiegelfüllung (6) entsprechend einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmt wird, und dass anhand dieses Messwertes gegebenenfalls zumindest ein Parameter der Herstellverfahrens des Einkristalls, wie insbesondere die Tempera-

turführung und/oder die Atmosphäre und/oder der Druck, verändert wird.

11. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Einkristalls umfassend einen Tiegel (1) zur Aufnahme eines Rohmaterials aus dem der Einkristall hergestellt wird, und zumindest eine Einrichtung (4) zur Abstrahlung eines Strahls (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zur Abstrahlung des Strahls (5) aus einer elektromagnetischen Strahlung oder einer mechanischen Schwingung so angeordnet ist, dass der Strahl (5) durch den Tiegel (2) in die Tiegelfüllung (6) einge-

strahlt wird.

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12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) des Tiegels (2) und/oder eine Seitenwand eines Tiegelmantels (3) zu-

mindest teilweise aus einem lichtdurchlässigen Material bestehen.

13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) des Tiegels (2) zumindest teilweise aus einem Impfkristall gebildet ist, insbesondere einem Impfkristall, der aus dem Material besteht, aus dem

der Einkristall hergestellt wird.

14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (2) in einem Ofen (11) angeordnet ist, und dass die Einrichtung (4) zur Abstrahlung des Strahls (5) aus der elektromagnetischen Strahlung oder der mechanischen Schwingung außerhalb des Ofens (11) angeordnet

ist.

15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ofen (11) mehrere Tiegel (2) angeordnet sind und dass der Strahl (5) aus der Einrichtung (4) zur Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung oder der me-

chanischen Schwingung in zumindest mehrere Tiegel (2) einstrahlbar ist.

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