DE112008002267T5

DE112008002267T5 - Positionsmessvorrichtung und Positionsmessverfahren in einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112008002267T5
Application number: DE112008002267T
Authority: DE
Inventors: Toshio Omura-shi Hayashida; Ayumi Omura-shi Kihara; Naoji Omura-shi Mitani
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: TWI383073B; US8115908B2; JP5181178B2; DE112008002267B4; TW200923144A; WO2009034825A1; JP2009067624A; US20100165321A1

Abstract

Eine Positionsmesseinrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls durch Ziehen und Züchten des Halbleitereinkristalls aus einer Schmelze, die von einem Tiegel eines Ofens aufgenommen wird, mit:
einer thermischen Abschirmung, die oberhalb der Schmelze angeordnet ist und um den Halbleitereinkristall vorgesehen ist und an ihrem unteren Ende mit einer Kante versehen ist;
Licht ausstrahlende Mittel zum Ausstrahlen von Licht;
Licht abtastende Mittel zum Ausführen eines Abtastens des von dem Licht ausstrahlenden Mittels entlang einer radialen Richtung des Tiegels ausgestrahlten Lichts;
Licht empfangende Mittel zum Empfangen von reflektiertem Licht des Lichts, das von den Licht ausstrahlenden Mitteln ausgestrahlt worden ist und das zum Ausführen eines Abtastens durch die Licht abtastenden Mittel verwendet worden sind;
erste Distanzmessmittel zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen einem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes vorgegebene erste Abtastintervall basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht aussendenden Mittel...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Positionsmessverfahren in einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung und insbesondere eine Positionsmessvorrichtung und ein Positionsmessverfahren, das in einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls angewendet wird unter Messen eines Abstands zwischen einer thermischen Abschirmung und einer Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel der Schmelze und Ausführen der Steuerung derart, dass die Messung einen gewünschten Wert annimmt.
STAND DER TECHNIK
Ein Siliziumeinkristall wird durch Ziehen und Züchten basierend auf dem CZ-Verfahren (Czochralski-Verfahren) hergestellt.
1 zeigt ein Ausbildungsbeispiel einer Siliziumeinkristallherstellungsvorrichtung 1.
Ein CZ-Ofen 2 ist im Inneren mit einem Quarztiegel 3 zum Schmelzen eines polykristallinen Siliziuimrohmaterials und deren Aufnehmen als eine Schmelze 5 versehen.
Das polykristalline Silizium (Si) wird in dem Quarztiegel 3 erwärmt und geschmolzen. Wenn die Temperatur der Schmelze 5 stabilisiert ist, wird ein Ziehmechanismus betrieben und der Siliziumeinkristall 10 wird aus der Schmelze 5 aufgezogen.
Während des Ziehens wird der Quarztiegel 3 um eine Drehachse 15 gedreht. Die Drehachse 15 kann in der vertikalen Richtung angetrieben werden, es ist möglich, den Quarztiegel 3 vertikal in eine willkürliche Tiegelposition zu bewegen und dadurch die Fläche 5a der Schmelze 5, also den Flüssigkeitspegel H der Schmelze 5, einzustellen.
Weiter ist eine thermische Abschirmung 8 (eine Wärmestrahlungsplatte, ein gasbegradigendes Rohr) oberhalb der Schmelze 5 und um den Siliziumeinkristall 10 herum angeordnet. Eine Kante 8a ist an dem unteren Ende der thermischen Abschirmung 8 vorgesehen.
Die thermische Abschirmung 8 führt Argongas 7 als Trägergas, das von der oberen Seite in die Mitte der Schmelze 5a einzuführen ist, in den CZ-Ofen 2 und führt es weiter an den Umfangsrand der Schmelzfläche 5a durch dessen Führen durch die Schmelzfläche 5a. Das Argongas 7 wird danach von einem Auslass abgeführt, der an dem unteren Teil des CZ-Ofens 2 vorgesehen ist, gemeinsam mit dem Gas, das aus der Schmelze 5 verdampft. Infolgedessen ist es möglich, die Gasströmungsrate auf dem Flüssigkeitspegel zu stabilisieren und den Sauerstoff, der von der Schmelze 5 verdampft wird, in einem stabilen Zustand zu halten.
Weiter isoliert die thermische Abschirmung 8 und schirmt ein Keimkristall 14 und den Siliziumeinkristall 10, der von dem Keimkristall 14 gezüchtet wird, von der Wärmestrahlung, die in den heißen Bereichen wie dem Quarztiegel 3, der Schmelze 5 und einem Heizer 9 erzeugt wird, ab. Die thermische Abschirmung 8 hindert weiter in dem Ofen erzeugte Verunreinigungen (beispielsweise Siliziumoxid) daran, an dem Siliziumeinkristall 10 anzuhaften und die Züchtung des Einkristalls zu verhindern.
Die Größe des Abstands L zwischen der Kante 8a an dem unteren Ende der thermischen Abschirmung 8 und der Schmelzfläche 5a (im Folgenden bezeichnet als „thermische Abschirmung/Flüssigkeitspegel”) kann durch Anheben und Absenken der Drehachse 15 und Ändern der vertikalen Position des Quarzpegels 3 eingestellt werden. Der Abstand L kann durch Bewegen der thermischen Abschirmung 8 in einer vertikalen Richtung unter Verwendung einer Hebe- und Absenkreinrichtung eingestellt werden.
Die Qualität des Siliziumeinkristalls 10 schwankt, wie allgemein bekannt, in Abhängigkeit von der Höhe des Schmelzflüssigkeitspegels H oder dem Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel während des Aufziehens. Insbesondere schwanken während des Ziehens, wenn die Größe des Schmelzflüssigkeitspegels H oder der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel während des Aufziehens sich ändern, Parameter wie der Temperaturgradient in der axialen Richtung des Siliziumeinkristalls 10, wodurch sich die Fehlerbereichsverteilung und die Sauerstoffkonzentrationsverteilung des Siliziumeinkristalls 10 ändern, wodurch sich auch die Qualität des Kristalls ändert.
Um eine Kristallqualität der geforderten Spezifikation zu erhalten, werden die Ziehbedingungen, das heißt der Sollwert des Schmelzflüssigkeitspegels H für jede Aufziehposition oder der Sollwert des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung oder dem Flüssigkeitspegel für jede Ziehposition entsprechend einer geforderten Spezifikation bestimmt. Während des Vorgangs des Aufziehens und des Züchtens werden die aktuellen Werte des Schmelzflüssigkeitspegels H oder die tatsächlichen Werte des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel sequentiell erkannt, die erkannten Werte werden zurückgekoppelt und eine Regelung wird ausgeführt zum Einstellen der vertikalen Position der Drehachse 15 derart, dass die Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert null wird.
Entsprechend muss, um eine Kristallqualität der gewünschten Spezifikation stabil zu erreichen, der Schmelzflüssigkeitspegel H oder der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel geregelt werden, so dass er genau mit dem Sollwert übereinstimmt. Um dieses zu erreichen, müssen der tatsächliche Wert des Schmelzflüssigkeitspegels H oder der tatsächliche Wert des Abstands L der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel als ein Rückkopplungsbetrag während der Steuerung erkannt wird, konstant mit Genauigkeit gemessen werden.
2 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der Abstandsmessvorrichtung zum Messen des tatsächlichen Werts des Schmelzflüssigkeitspegels H oder des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel für jede Ziehposition.
Die Abstandsmessvorrichtung 100 von 2 ist konfiguriert durch Vorsehung eines Licht emittierenden Mittels 110 zum Emittierten eines Laserstrahls 101, eines Licht abtastenden Mittel 120 zum Abtasten des Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110t entlang der radialen Richtung des Quarztiegels 3 ausgestrahlt worden ist, ein Licht empfangendes Mittel 130 zum Empfangen des reflektierenden Lichts des Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 ausgestrahlt worden ist und verwendet wird zum Ausführen des Abtastens des Licht abtastenden Mittels 120 und ein den Ziehabstand messendes Mittel 141 zum Messen des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel oder/und des Schmelzflüssigkeitspegels A basierend auf der fixierten Abtastposition während des Ziehens, wobei die Laserstrahlemissionsposition des Licht aussendenden Mittels 130 und die Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Das Licht abtastende Mittel 120 ist konfiguriert durch Vorsehen eines Spiegels 121 zum Reflektieren des Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert wird und einem Schrittmotor 120 zum Ändern des Höhenwinkels einer lichtreflektierenden Fläche 121a des Spiegels 121.
Der Drehwinkel θ der Drehachse 121a des Schrittmotors 111 und die Abtastposition des Laserstrahls 101 in der radialen Richtung des Tiegels 3 entspricht eins zu eins. In dieser Beschreibung wird die Abtastposition des Laserstrahls 101 in der radialen Richtung des Tiegels als θ repräsentiert.
Das Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren zum Messen des tatsächlichen Werts des Schmelzflüssigkeitspegels H oder des tatsächlichen Werts des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel wie folgt.
Der Schrittmotor 122 wird in die Position der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ1 gebracht. Danach wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert und auf die Schmelzfläche 5a ausgestrahlt und der Laserstrahl, der von der Schmelzfläche 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend wird der Abstand LS von dem Bezugspunkt zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 gesucht und der Schmelzflüssigkeitspegel H wird basierend auf der festen Abtastposition θ1 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Licht empfangenden Position des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation gemessen.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 in eine Position der optischen Abtastposition θ an er Zugposition θ2 angetrieben. Nachfolgend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert und auf die obere Fläche 8b des Randes 8a der thermischen Abschirmung 8 ausgestrahlt und der Laserstrahl, der die obere Fläche 8b der Kante reflektiert, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend wird der Abstand S von dem Bezugspunkt zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gemessen basierend auf der festen Abtastposition θ2 während des Ziehens, die Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Licht empfangenden Position des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation gemessen. Der Abstand L der thermischen Abschirmung zu dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf dem gewonnenen Abstand LS zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5, dem Abstand S zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 berechnet.
Das Patentdokument 2 offenbart weiter ein Verfahren des Messens des tatsächlichen Werts des Schmelzflüssigkeitspegels H und des tatsächlichen Werts des Abstands L der thermischen Abschirmung zu dem Flüssigkeitspegel wie folgt.
Insbesondere wird, wie in 3 gezeigt, zunächst der Schrittmotor 122 in die Position der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ3 angetrieben. Anschließend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert, um von dem Schmelzpegel 5a reflektiert zu werden, der Laserstrahl, der von der Schmelzfläche 5a reflektiert wird, wird auf die untere Fläche 8c der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gestrahlt, der Laserstrahl, der von der unteren Kante 8c der Kante reflektiert wird, wird wieder auf den Schmelzpegel 5a reflektiert und der Laserstrahl, der von der Schmelzfläche 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Anschließend wird der Abstand LS von dem Bezugspunkt des Flüssigkeitspegels 5a der Schmelzfläche 5 gesucht und der Schmelzflüssigkeitspegel H wird basierend auf der festen Abtastposition θ3 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittel 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation gemessen.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 in eine Position der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ4 angetrieben. Nachfolgend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert und auf der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gestrahlt und der Laserstrahl, der von der oberen Fläche 8b der Kante reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend wird der Abstand S von dem Bezugspunkt zu der oberen Fläche 8b der kante 8a der thermischen Abschirmung 8 basierend auf der festen Abtastposition θ4 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation gemessen. Der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf dem so gewonnenen Abstand LS zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5, dem Abstand S zu der oberen Fläche 8b der Rippe 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 berechnet.
Die vorangehenden optischen Abtastpositionen θ1, θ2, θ3, θ4 während des Ziehens sind basierend auf der optischen Bezugsabtastposition θc definiert. Die optische Referenzabtastposition θc ist der Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8.
Das Patentdokument 2 offenbart den Positionsmessalgorithmus zum Messen der optischen Abtastposition θc des Randes 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8. dieses Positionsmessprinzip wird unter Bezugnahme auf 4 erläutert. Der Positionsmessalgorithmus wird ausgeführt, beispielsweise, zwischen den jeweiligen Beschickungen, während der Demontage oder dem Säubern des CZ-Ofens 2 oder mitten während des Ziehvorgangs.
Insbesondere wird vor allen Dingen der Abstand zwischen dem Bezugspunkt und dem Reflektionspunkt der Reihe nach für jedes vorgegebene Intervall Δθ1 gemessen basierend auf der sequentiellen optische Abtastposition, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation während des Abtastens des Laserstrahls 101 durch das Licht abtastende Mittel 120 in der radialen Richtung des Tiegels 3.
Anschließend wird bestimmt, ob sich der Messabstand von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze 5 auf einen Wert entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ändert.
Wenn nachfolgend bestimmt wird, dass sich der Messabstand ändert, wird bestimmt, dass der Laserstrahl 101 von dem Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 an der optischen Abtastposition θc zu einem Zeitpunkt reflektiert wird, zu dem die Änderung bestimmt wird.
Wie oben beschrieben, sind die Position θ1, θ2, θ3, θ4 der Richtung zum Abtasten des Laserstrahls 101 während des Aufziehens definiert als Bezugspunkte basierend auf der optischen Abtastposition θc, wenn bestimmt wird, dass der Laserstrahl 101 von dem Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 reflektiert wird.

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-264779
Patentdokument 2: WO01/083859

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Der vorgenannte übliche Positionsmessalgorithmus ist nicht in der Lage, die Position θc des Randes 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 genau zu suchen, und es besteht das Problem, dass die gemessene Position schwankt. Dieser Punkt wird jetzt unter Bezugnahme auf die 5A und 5B erläutert.
In Folge einer intensiven Untersuchung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung angenommen, dass es zwei Gründe gibt, warum es nicht möglich ist, genau die Position des Randes 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 zu suchen und warum die gemessene Position schwankt.
Ein Grund liegt darin, dass dann, wenn der Laserstrahl 101 in der radialen Richtung des Tiegels abtastet, Rauschen in dem Detektionsausgang des Licht empfangenen Mittels 130 erzeugt wird, wenn der Bestrahlungspunkt des Laserstrahls sich von der Schmelzfläche 5a zu der thermischen Abschirmung 8 bewegt und der Unterscheidung der Bewegung, d. h., die Unterscheidung, dass der Strahlungspunkt des Laserstrahls 101 an dem Rand 8e angekommen ist, ist schwierig. Rauschen, wie es hier bezeichnet wird, bezieht sich auf Irrlicht (Streulicht), das durch das gestreute Licht anders als die Schmelzspiegelreflektion verursacht wird.
Andere Gründe liegen darin, dass, da der Positionsmessalgorithmus den Positionsmessvorgang mit einer hohen Effizienz ausführt, das optische Abtasten mit einer hohen Geschwindigkeit durch Antreiben des Schrittmotors 122 mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird, die Abstandsmessung mit einem Intervall mit einem relativ langen Zyklus Δθ1 (5A) ausgeführt wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Randposition erkannt wird, weicht daher in vielen Fällen der Strahlungspunkt des Laserstrahls 101 bereits von dem Rand 8e ab und ist zu der Rückseite der oberen Fläche 8b der Kante 8a gewandert. Infolgedessen wird die Randposition oft irrtümlich als die Position θb der oberen Fläche 8b der Kante 8a gemessen. Die Randposition variiert daher in dem Bereich θΔ unter den Rand 8e, wie in 5B gezeigt.
Wenn die gemessene Randposition θc den Bereich von Δθ schwankt, variieren auch die Abtastpositionen θ1, θ2, θ3, θ4 während die Messung durchgeführt wird durch Definieren der Randposition θc als Bezugspunkt.
Hier ist die obere Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 nie flach und die Unregelmäßigkeiten differieren und die Höhe differiert mit dem Ort.
Wenn die gemessene Position des Randes für jeden Batch variiert, variiert auch der Abstand S von dem Referenzpunkt zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8.
6A sind experimentelle Daten, die zeigen, dass die Messung S in jedem Batch variiert. In dem Experiment wird die Randposition für jeden Batch gemessen, die optischen Abtastpositionen θ2, θ4 basierend auf der Randposition werden für jeden Batch neu geschrieben und der Laserstrahl 101 wird durch Fixieren der Position auf die neu geschriebenen Abtastpositionen emittiert, um den S-Wert für jeden Batch zu messen. Die horizontale Achse des Histogramms ist die Abweichung von dem Durchschnittswert der S-Messung und der Durchschnittswert wird auf null gesetzt. Die vertikale Achse zeigt die Frequenz. Wie in 6A gezeigt, schwankt der Abstand S üblicherweise mit dem Bereich um ±3 mm des Durchschnittswerts.
Wenn die S Messung wie oben beschrieben schwankt, variiert entsprechend die Messung des Abstandes L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel und es ist schwierig, das Ziehen und das Züchten des Silikoneinkristalls stabil zu regeln durch Rückführen der tatsächlichen Position des Abstandes L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitsspiegel. Infolgedessen kann die Qualität des aufgezogenen und gezüchteten Siliziumeinkristalls 10 schwanken und es wird schwierig, ein Produkt mit einer stabilen Spezifikation zu erzeugen.
Wenn die Randposition θc nicht genau bestimmt werden kann, wird es schwierig, den Laserstrahl 101 richten bei dem Definieren der Strahlrichtung des Laserstrahls 101 basierend auf der Randposition θc genau auf die Sollposition der oberen Fläche 8a der thermischen Abschirmung 8 zu und es wird schwierig, den Laserstrahl 101 auf die Sollposition der Schmelzfläche 5a auszustrahlen. Infolgedessen kann es schwierig werden, die Abstandsmessung, die in 2 gezeigt ist, durchzuführen, oder die Abstandsmessung durchzuführen, die in 3 gezeigt ist. Insbesondere dann, wenn der Abstand D zwischen der thermischen Abschirmung und dem Siliziumeinkristall eng ist oder wenn die Länge der radialen Richtung des Tiegels der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 kurz ist, wird es noch schwieriger.
Wie oben beschrieben, besteht ein Bedarf zum Messen der Randposition θc der thermischen Abschirmung 8 genau und ohne Schwankungen. Zusätzlich ist es notwendig, den Vorgang der Positionsmessung in einer kurzen Zeitdauer durchzuführen, um die Effizienz des Vorgangs zu erhöhen, da die Regelung nicht durchgeführt werden kann, während die Positionsmessung ausgeführt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus den vorangehend genannten Umständen, es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Randposition θc genau ohne Schwankungen während der Durchführung der Positionsmessung unter Verarbeitung der Randposition θc der thermischen Abschirmung 8 in während einer kurzen Zeitdauer mit einer hohen Arbeitseffizienz durchzuführen.
Ein erster Aspekt der Erfindung schafft eine Positionsmesseinrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls durch Ziehen und Züchten des Halbleitereinkristalls aus einer Schmelze, die von einem Tiegel eines Ofens aufgenommen wird, mit:
einer thermischen Abschirmung, die oberhalb der Schmelze angeordnet ist und um den Halbleitereinkristall vorgesehen ist und an ihrem unteren Ende mit einer Kante versehen ist;
Licht ausstrahlende Mittel zum Ausstrahlen von Licht;
Licht abtastende Mittel zum Ausführen eines Abtastens des von dem Licht ausstrahlenden Mittels entlang einer radialen Richtung des Tiegels ausgestrahlten Lichts;
Licht empfangende Mittel zum Empfangen von reflektiertem Licht des Lichts, das von den Licht ausstrahlenden Mitteln ausgestrahlt worden ist und das zum Ausführen eines Abtastens durch die Licht abtastenden Mittel verwendet worden sind;
erste Distanzmessmittel zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen einem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes vorgegebene erste Abtastintervall basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht aussendenden Mittel und einer Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend einem Prinzip der Triangulation unter Ausführen des Lichtabtastens;
erste Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob der Abstand, der von dem ersten Distanzmessmittel gemessen worden ist, sich von einer Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, auf eine Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, ändert oder ob sich der Abstand von einer Größe, die dem dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, auf eine Größe, die dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, ändert;
zweite Distanzmessmittel zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen dem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes zweite Abtastintervall, das kürzer ist als das erste Abtastintervall, basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels und entsprechend dem Prinzip der Triangulation dann, wenn die ersten Bestimmungsmittel bestimmen, dass sich der gemessene Abstand ändert, während die optische Abtastposition um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung der Abtastrichtung entgegengesetzt zurückgesetzt wird, und Ausführen eines erneuten Abtastens des Lichts von der rückgesetzten optischen Abtastposition;
zweite Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob der von dem zweiten Distanzmessmittel gemessene Abstand sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung auf eine Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert; und
Randpositionsbeurteilungsmittel zum Beurteilen, wenn das zweite Bestimmungsmittel bestimmt, dass sich der gemessene Abstand ändert, dass Licht von einem Rand der Kante der thermischen Abschirmung an der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn die Änderung bestimmt wird, reflektiert wird.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft die Positionsmesseinrichtung zur Verwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls unter Messen des Abstands zwischen einer thermischen Abschirmung und einer Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel einer Schmelze während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Ausführen einer Regelung derart, dass die Messung einen gewünschten Wert erreicht, weiter mit:
Ziehdistanzmessmitteln zum Festlegen der Position in der Richtung des Abtastens des Lichts während des Ziehens des Halbleitereinkristalls als Ziehposition und Messen des Abstands zwischen der thermischen Abschirmung und der Schmelze oder/und des Flüssigkeitspegels der Schmelze basierend auf der festgelegten Abtastposition während des Ziehens, der Emissionsposition der Licht emittierenden Mittel und der Licht empfangenden Position des Lichtempfangsmittels und entsprechend den Prinzipien der Triangulation,
wobei die fixierte Abtastposition während des Ziehens basierend auf der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn das Randpositionsbeurteilungsmittel beurteilt, dass Licht von dem Rand der Kante der thermischen Abschirmung reflektiert wird, definiert ist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Positionsmesseinrichtung für eine Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die festgelegte Abtastposition während des Ziehens derart definiert ist, dass das Licht einem Pfad des Reflektierens von dem Flüssigkeitsspiegel der Schmelze bzw. einer Seitenfläche der Kante der thermischen Abschirmung folgt.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Positionsmessvorrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Licht abtastende Mittel einen Spiegel zum Reflektieren des Lichts, das von dem Licht emittierenden Mittel emittiert wird und einen Aktuator zum Ändern des Höhenwinkels einer Licht reflektierenden Fläche des Spiegels aufweist und das Abtasten des Lichts durch Antreiben des Aktuators und Ändern des Höhenwinkels der Licht reflektierenden Fläche des Spiegels ausführt.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Positionsmessvorrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung oder dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Licht abtastende Mittel eine Lichtabtastung unter Verwendung eines Schrittmotors als Aktuator ausführt und das zweite Distanzmittel den Abstand zwischen dem Referenzpunkt und dem Reflektionspunkt jedes Mal, wenn der Schrittmotor eine Drehung um einen Schritt ausführt, misst.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Positionsmessverfahren zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls durch Aufziehen und Züchten des Halbleitereinkristalls aus einer Schmelze, die von einem Tiegel eines Ofens aufgenommen wird, wobei das Verfahren eine Positionsmessverarbeitung aufweist, mit:
einem ersten Distanzmessschritt zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen einem Referenzpunkt und einem Lichtreflektionspunkt für jedes vorgegebene erste Abtastintervall basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition de Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend einem Prinzip der Triangulation unter Ausführen des Lichtabtastens entlang einer radialen Richtung des Tiegels;
einem ersten Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob der Abstand, der in dem ersten Distanzmessschritt gemessen worden ist, sich von einer Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, auf eine Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert;
einem zweiten Distanzmessschritt zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen dem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes zweite Abtastintervall, das kürzer ist als das erste Abtastintervall, basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition dee Licht empfangenden Mittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation dann, wenn bestimmt wird, dass sich der gemessene Abstand ändert, während die optische Abtastposition um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung der Abtastrichtung entgegengesetzt rückgesetzt wird und Ausführen eines erneuten Abtastens des Lichts von der rückgesetzten optischen Abtastposition;
einem zweiten Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob der in dem zweiten Distanzmessschritt gemessene Abstand sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung auf eine Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert; und
einem Randpositionsbeurteilungsschritt zum Beurteilen, wenn in dem zweiten Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass sich der gemessene Abstand ändert, dass Licht von einem Rand der Kante der thermischen Abschirmung an der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn die Änderung bestimmt wird, reflektiert wird.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Positionsmessverfahren zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls unter Messen des Abstands zwischen einer thermischen Abschirmung und einer Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel einer Schmelze während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Regeln derart, dass der Messwert einen bestimmten Wert erreicht, weiter mit:
einem Schritt des Definierens einer Position einer Richtung des Abtastlichts während des Ziehens basierend auf einer optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn in dem Randpositionsbeurteilungsschritt bestimmt wird, das Licht von dem Rand der Kante der thermischen Abschirmung reflektiert wird; und
einen Ziehabstandmessschritt des Festlegens der Position der Richtung des Abtastlichts während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Messen des Abstands zwischen der thermischen Abschirmung und der Schmelze oder/und dem Flüssigkeitspegel der Schmelze basierend auf der festgelegten Abtastposition während des Ziehens, der Emissionsposition der Licht emittierenden Mittel und der Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Positionsmessverfahren für eine Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung,, wobei die fixierte Abtastposition während des Ziehens derart definiert ist, dass Licht einem Pfad der Reflektion von dem Flüssigkeitspegel der Schmelze bzw. der Seitenfläche der Kante der thermischen Abschirmung folgt.
Der erste Aspekt der Erfindung wird unter Bezugnahme auf das Konfigurationsdiagramm von 2, den Positionsmessalgorithmus, der in den 7 und 8 gezeigt ist, unter Bezugnahme auf die 9A, 9B und 9C erläutert.
Zunächst misst das erste Abstandsmessmittel 142 sequentiell den Abstand d zwischen dem Referenzpunkt und dem Reflektionspunkt für jedes vorgeschriebene erste Abtastintervall Δθ1 basierend auf der sequentiellen optischen Abtastposition, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenen Mittels 130 und entsprechend den Prinzipien der Triangulation, während des Abtastens des Laserstrahls 101 in der radialen Richtung des Tiegels 3 durch das das Licht abtastende Mittel 120 (9A; Schritt 204).
Nachfolgend bestimmt das erste Bestimmungsmittel 143, ob der Abstand d, der von dem ersten Abstandsmessmittel 142 gemessen wird, von einer Größe entsprechend dem Abstand da zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze 5 auf eine Größe entsprechend dem Abstand db zwischen dem Referenzpunkt und der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 wechselt (Schritt 205).
Anschließend wird, wenn das erste Bestimmungsmittel 143 bestimmt, dass sich der gemessene Abstand ändert (Schritt 205; Bestimmung auf JA) die optische Abtastposition θ zurückgeführt auf einen vorgegebenen Betrag Φ in der Gegenrichtung B de Abtastrichtung A (9A; Schritt 210).
Das zweite Abstandsmessmittel 144 misst nachfolgend den Abstand d zwischen dem Referenzpunkt und dem Referenzpunkt für jedes zweite Abtastintervall Δθ2, das kürzer ist als das erste Abtastintervall Δθ1 basierend auf der sequentiellen optischen Abtastposition, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels und der Licht empfangenden Position der Lichtempfangsmittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation, während der Laserstrahl 101 von der rückgestellten optischen Abtastposition θrs erneut abgetastet wird (9B; Schritt 211).
Nachfolgend bestimmt das zweite Bestimmungsmittel 145, ob der Abstand d, der von dem zweiten Distanzmessmittel 144 gemessen wird, sich von einer Größe entsprechend dem Abstand da zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze 5 auf eine Größe entsprechend dem Abstand db zwischen dem Referenzpunkt und der Kante 8a der thermischen Abschirmung ändert (Schritt 212).
Wenn nachfolgend bestimmt wird, dass der gemessene Abstand sich ändert (Schritt 212; Bestimmung von JA), wird bestimmt, dass der Laserstrahl 101 von dem Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung reflektiert, wird an der thermischen Abtastposition θc an dem Punkt, zu dem Zeitpunkt, an dem die Änderung bestimmt wird (Schritt 217).
Entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, auch wenn der Strahlungspunkt des Laserstrahls 101 von dem Rand 8e abweicht und sich schon zurück zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a bewegt, zu dem Zeitpunkt, zu dem das anfängliche erste Bestimmungsmittel bestimmt, dass es die Randposition ist, da die optische Abtastposition einen vorgegebenen Betrag zurückgestellt ist, die Abstandsmessungen vor der Randposition ausgeführt werden. Die zweite Abstandsmessung wird ausgeführt an einem Intervall mit einem relativ kurzen Zyklus Δθ2 im Vergleich zu der anfänglichen Distanzmessung (9A). Zu dem Zeitpunkt, zu dem erneut bestimmt wird, dass die Randposition vorliegt, weicht der Strahlungspunkt des Laserstrahls nicht von dem Rand 8e ab und bewegt sich zu der Rückseite der oberen Fläche 8b der Kante 8a und die Position des Randes 8e kann ohne Fehler gemessen werden.
Zusätzlich ist der Abschnitt des Ausführens der Distanzmessung für jedes kurze Intervall Δθ2 ein kurzer Abschnitt bis zu der erneuten Erkennung der Randposition von der Position θrs, an der die optische Abtastposition zurückkehrt, ein vorgegebener Betrag (9B; Grenzwert (40 Impulse)) und ansonsten wird die Distanzmessung für jedes lange Intervall Δθ1 durchgeführt und die Verarbeitung wird mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt. Die Positionsmessverarbeitung kann daher in einer kurzen Zeitdauer abgeschlossen werden und der Betrieb kann mit einer hohen Effizienz ausgeführt werden.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, die Randposition θc genau gemessen werden ohne Schwankung bei dem Durchführen der Positionsmessverarbeitung der Randposition θc der thermischen Abschirmung 8 in einer kurzen Zeitdauer und mit einer hohen Arbeitseffizienz.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Positionen θ1, θ2, θ3, θ4 in der Richtung des Abtastens des Laserstrahls 101 während es Ziehens basierend auf der optischen Abtastrichtung θc definiert, wenn bestimmt wird, dass der Laserstrahl 101 von dem Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 reflektiert wird (Schritt 221).
Während des Ziehens des Siliziumeinkristalls ist die Position der Richtung des Abtastens des Laserstrahls 101 fest zu den Ziehpositionen θ1, θ2, θ3, θ4 und der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und der Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel H der Schmelze werden basierend auf der festen Abtastposition während des Ziehens gemessen, die Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels und die Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Der Siliziumeinkristall 10 wird hergestellt unter Kontrollieren der Messungen L, H, um den gewünschten Wert zu halten.
Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Randposition θc genau gemessen werden ohne Variation für jeden Batch und der Abstand S von dem Bezugspunkt zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 kann genau ohne Variation gemessen werden.
Es ist so möglich, die aktuelle Position des Abstandes L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel basierend auf der S Messung genau zu messen und die Regelung während des Ziehens und des Züchtens des Siliziumeinkristalls auszuführen bei Rückkopplung der tatsächlichen Position des Abstands L der thermischen Abschirmung zu dem Flüssigkeitspegel stabil auszuführen. Infolgedessen kann die Qualität des gezogenen und gezüchteten Siliziumeinkristalls 10 stabilisiert werden und es ist möglich, ein Produkt mit einer stabilen Spezifikation zu erzeugen.
Da die Randposition θc genau gesucht werden kann, ist es weiter möglich, den Laserstrahl 101 genau auf die Sollposition auf der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung zu richten bei einem genauen Definieren der Strahlungsrichtung des Laserstrahls 101 basierend auf der Randposition θc und es ist weiter möglich, genau den Laserstrahl 101 auf die Sollposition auf der Schmelzfläche 5a auszurichten.
Auch wenn der Abstand D zwischen der thermischen Abschirmung und dem Siliziumeinkristall 10 enger ist oder wenn die Länge der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 in der radialen Richtung des Tiegels kurz ist, ist es daher möglich, genau den Laserstrahl auf die Sollposition auszustrahlen und die in 2 gezeigte Abstandsmessung kann leicht durchgeführt werden. Auf ähnliche Weise kann die in 3 gezeigte Abstandsmessung einfach durchgeführt werden.
Nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind, wie in 10 gezeigt, die fixierten Abtastpositionen θ5, θ6 während des Ziehens so definiert, dass der Laserstrahl 101 einen Pfad des Reflektierens von dem Flüssigkeitsspiegel 5a der Schmelze 5 bzw. der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 aufspürt.
Insbesondere wird, wie in 10 gezeigt, der Schrittmotor 122 zunächst in eine Position der optischen Abtastposition θ an die Ziehposition θ5 angetrieben. Nachfolgend wird der Laserstrahl von dem Licht emittierenden Mittel emittiert und auf die Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gestrahlt, der Laserstrahl, der von der Kantenseitenfläche 8d reflektiert wird, wird auf die Schmelzfläche 5a gestrahlt und der Laserstrahl, der von der Schmelzfläche 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Anschließend wird der Abstand LS von dem Bezugspunkt zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 gesucht und der Schmelzflüssigkeitspegel H wird basierend auf der festen Abtastposition θ5 gemessen während des Ziehens, die Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und die Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 angetrieben zum Positionieren der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ6. Anschließend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert und auf die obere Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ausgestrahlt, der Laserstrahl, der von der oberen Fläche 8b der Kante 8 reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend wird der Abstand S von dem Referenzpunkt zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gemessen, basierend auf der festen Abtastposition θ6 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des lichtempfangenden Mittels 130 entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf der so gewonnenen Distanz LS zu dem Flüssigkeitsspiegel 5a der Schmelze 5, dem Abstand S zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gemessen.
Mit dem Distanzmessverfahren, das in 10 gezeigt ist, ist es, weil der Laserstrahl 101 auf eine extrem nahe Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 geworfen werden muss, notwendig, genau die feste Abtastposition θ5 während des Ziehens zu messen und die Strahlgenauigkeit des Laserstrahls 10 zu verbessern.
Nach der Erfindung ist es, da die Randposition θc genau bestimmt werden kann, möglich, die feste Abtastposition θ5 während des Aufziehens basierend auf der Randposition θc genau zu bestimmen und dadurch den Laserstrahl 101 genau auf die Sollposition auf der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 bei einem genauen Definieren der Strahlrichtung des Laserstrahls 101 auszustrahlen. Infolgedessen kann auch bei dem Abstandsmessverfahren, das in 10 gezeigt ist, bei dem der Laserstrahl 101 auf eine extrem enge Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung aufgestrahlt werden muss, der Laserstrahl 101 genau auf die Sollposition ausgestrahlt werden und die in 10 gezeigte Distanzmessung kann einfach durchgeführt werden.
Bei dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, wie in 4 gezeigt, das Licht abtastende Mittel 120 ausgebildet durch Vorsehung eines Spiegels 121 zum Reflektieren des Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert wird und eines Aktuator 112 zum Ändern des Höhenwinkels der lichtreflektierenden Fläche 121a des Spiegels 121. Der Laserstrahl 101 wird durch Antreiben des Aktuators 122 und Ändern des Höhenwinkels der lichtreflektierenden Fläche 121 des Spiegels 121 abgetastet.
Nach dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, tastet, wie in 4 gezeigt, das Licht abtastende Mittel 120 den Laserstrahl 101 durch Verwendung des Schrittmotors 122 als Aktuator ab. Das zweite Distanzmessmittel 144 misst den Abstand zwischen dem Bezugspunkt und dem Reflektionspunkt während sich die optische Abtastposition um ein kleines Intervall Δ2 jedes Mal, wenn der Schrittmotor 122 eine Drehung um einen Schritt macht, bewegt.
Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung, der siebte Aspekt der vorliegenden Erfindung und der achte Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Verfahrenserfindungen entsprechend den Vorrichtungserfindungen nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bzw. dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der Positionsmessvorrichtung und des Positionsmessverfahrens in einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls entsprechend der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
1 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Konfiguration einer Siliziumeinkristallherstellungsvorrichtung zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie in 1 gezeigt, weist eine Siliziumeinkristallherstellungsvorrichtung 1 nach diesem Ausführungsbeispiel einen CZ-Ofen (Kammer) 2 als einen Einkristallziehbehälter auf.
Der CZ-Ofen 2 ist im Inneren mit einem Quarztiegel 3 zum Schmelzen eines polykristallinen Siliziumrohmaterials versehen und nimmt dieses als eine Schmelze 5 auf. Die Außenseite des Quarztiegels 3 ist mit einem Graphittiegel 11 abgedeckt. Ein Heizer 9 zum Heizen und Schmelzen des polykristallinen Siliziuimrohmaterials in dem Quarztiegel ist um den Quarztiegel 3 angeordnet. Der Heizer 3 ist in einer zylindrischen Weise geformt. Der Ausgang (Leistung kW) des Heizers 9 wird so geregelt, dass die thermische Zufuhr zu der Schmelze 5 eingestellt wird. Der Ausgang des Heizgerätes wird, beispielsweise, derart geregelt, dass die Temperatur der Schmelze 5 detektiert wird und mit der erkannten Temperatur als Betrag der Rückkopplung und die Temperatur der Schmelze 5 nimmt die Solltemperatur an.
Ein Ziehmechanismus 4 ist oberhalb des Quarztiegels 3 vorgesehen. Der Ziehmechanismus 4 weist eine Ziehachse 4a und ein Keimfutter 4c an der Spitze der Ziehachse 4a auf. Der Keimkristall 14 wird von dem Keimfutter 4c ergriffen.
Das polykristalline Siliziuim (Si) wird in dem Quarztiegel 3 erhitzt und geschmolzen. Wenn die Temperatur der Schmelze 5 stabilisiert ist, wird der Ziehmechanismus 4 betrieben und der Siliziuimeinkristall 10 (Siliziumeinkristall) wird aus der Schmelze 5 aufgezogen. Insbesondere wird die Ziehachse 4a abgesenkt und der Keimkristall 14 durch das Keimfutter 4c an der Spitze der Ziehachse 4a ist in die Schmelze 5 eingetaucht. Nachdem der Keimkristall 14 in die Schmelze 5 eingetaucht ist, wird die Ziehachse 4a angehoben. Der Siliziumeinkristall 10 wächst mit dem Aufziehen des Keimkristalls 14, der durch das Keimfutter 4c ergriffen ist.
Während des Aufziehens wird der Quartztiegel 3 gedreht mit einer Drehachse 15. Außerdem dreht sich die Ziehachse 4a des Ziehmechanismus 4 in der entgegengesetzten Richtung oder derselben Richtung wie die Drehachse 15.
Die Drehachse 15 kann in der vertikalen Richtung angetrieben sein und ist dazu in der Lage, den Quarztiegel 3 vertikal in eine beliebige Tiegelposition zu bewegen und dadurch eine Fläche 5a der Schmelze 5, also den Flüssigkeitspegel H der Schmelze 5, einzustellen.
Durch Blockieren der Innenseite des CZ-Ofens 2 von der Außenluft bleibt das Innere des Ofens 2 in einem Vakuum (beispielsweise mehrere zehn Torr). Insbesondere wird Argongas als das Inertgas in den CZ-Ofen 2 eingeführt und mit einer Pumpe von dem Auslass des CZ-Ofens 2 abgeführt. Das Innere des Ofens 2 wird dadurch auf einen vorgegebenen Druck drucklos gemacht.
Verschiedene Verdampfungen werden in dem CZ-Ofen 2 während des Vorgangs des Einkristallziehens (1 Batch) erzeugt. Das Argongas 7 wird in den CZ-Ofen 2 eingeführt und wird nach außerhalb des CZ-Ofens gemeinsam mit den Verdampfungen abgeführt, um die Verdampfungen aus dem CZ-Ofen 2 zu entfernen und das Innere des CZ-Ofens 2 zu säubern. Die zugeführte Flussrate des Argongases 7 wird für jeden Schritt in 1 Batch eingestellt.
Die Schmelze 5 nimmt entsprechend dem Ziehen des Siliziumeinkristalls 10 ab. Der Kontaktbereich der Schmelze 5 und des Quarztiegels 3 ändert sich entsprechend zu der Abnahme der Schmelze 5 und des Betrages und des gelösten Sauerstoffs aus dem Quarztiegel. Die Änderung bewirkt die Sauerstoffkonzentrationsverteilung in dem gezogenen Siliziumeinkristall 10.
Weiter ist eine thermische Abschirmung 8 (Wärmestrahlungsplatte, Gasausrichtungsrohr) oberhalb der Schmelze 5 und um den Siliziumeinkristall 10 vorgesehen. Die thermische Abschirmung 8 ist in einer konischen Form mit einer Öffnung 8A in seiner Mitte ausgeformt. Eine Kante 8a ist an dem unteren Ende der thermischen Abschirmung 8 vorgesehen. Die Kante 8 hat eine obere Fläche 8b, eine untere Fläche 8c und eine Seitenfläche 8d. Hier ist die Grenze der oberen Fläche 8b und der Seitenfläche 8d der Kante 8a als Rand 8e definiert.
Die Öffnung 8A an der Mitte der thermischen Abschirmung 8 nimmt den Siliziumeinkristall 10 auf. Der Abstand zwischen der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Seitenfläche des Siliziumeinkristalls 10 (im Folgenden als „Abstand zwischen der thermischen Abschirmung und dem Kristall bezeichnet) wird als D definiert.
Die thermische Abschirmung 8 führt innerhalb des CZ-Ofens 2, Argongas 7 als Trägergas, das von der oberen Seite in die Mitte der Schmelzfläche 5a zugeführt wird und führt weiter den Umfangsrand der Schmelzfläche 5a durch dessen Führen durch die Schmelzfläche a. Das Argongas 7 wird danach aus einem Auslass abgelassen, der in dem unteren Teil des CZ-Ofens 2 vorgesehen ist, gemeinsam mit dem Gas, das aus der Schmelze 5 ausgedampft ist. Infolgedessen ist es möglich, die Gasströmungsrate auf dem Flüssigkeitspegel zu stabilisieren und den Sauerstoff beizubehalten, der aus der Schmelze 5 verdampft wird, in einem stabilen Zustand beizubehalten.
Weiter isoliert die thermische Abschirmung 8 und schirmt einen Keimkristall 14 und den Siliziumeinkristall 10, der von dem Keimkristall 14 gezüchtet wird aus der Wärmestrahlung, die in den heißen Bereichen wie dem Quarztiegel 3, der Schmelze 5 und einem Heizgerät 9 erzeugt wird. Die thermische Abschirmung 8 verhindert weiter Verunreinigungen (beispielsweise Siliziumoxid), das in dem Ofen erzeugt wird, an einem Anhafte an dem Siliziumeinkristall 10 und an einem Verhindern der Züchtung des Einkristalls.
Der Größe des Abstandes L (Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung) zwischen der Kante 8a an dem unteren Ende der thermischen Abschirmung 8a und der Schmelzfläche 5a kann durch Anheben und Absenken der Drehachse 15 und Ändern der Vertikalposition des Quarztiegels 3 eingestellt werden. Der Abstand L kann weiter eingestellt werden durch Bewegen der thermischen Abschirmung 8 in einer vertikalen Richtung unter Verwendung einer Hebe- und Absenkeinrichtung.
Die Qualität des Siliziumeinkristalls 10 fluktuiert wie allgemein bekannt, in Übereinstimmung mit der Größe des Schmelzflüssigkeitspegels H oder dem Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitsspiegel während des Ziehens. Insbesondere ändert sich, wenn die Größe des Schmelzflüssigkeitspegels H oder der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel sich während des Ziehens ändert, die Parameter, die der Temperaturgradient in der axialen Richtung des Siliziumeinkristalls 10, was eine Fehlerbereichsverteilung und eine Sauerstoffkonzentrationsverteilung des Siliziumkristalls 10 zu einer Änderung veranlasst. Infolgedessen ändert sich auch die Qualität des Kristalls.
Um die Kristallqualität mit den geforderten Eigenschaften zu gewinnen, werden die Ziehbedingungen, d. h. der Sollwert des Schmelzflüssigkeitspegels H für jede Ziehposition oder der Sollwert des Abstands L der thermischen Abschirmung zu dem Flüssigkeitspegel für jede Ziehposition entsprechend der geforderten Spezifikation vorbestimmt. Während des Ziehens und des Züchtens werden die tatsächlichen Werte des Schmelzflüssigkeitspegels H oder der tatsächlichen Werte des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel sequentiell detektiert, diese detektierten Werte werden rückgeführt und eine Regelung wird ausgeführt zum Einstellen der vertikalen Position der Drehachse 15, so dass die Abweichung des Sollwerts und des erkannten Werts null wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fall des Ziehens des Siliziumeinkristalls 10 mit dem Magnetfeld-Czochralski Verfahren (MCZ-Verfahren) angenommen. Tatsächlich ist das MCZ-Verfahren eine Ausführungsform des CZ-Verfahrens.
Insbesondere ist, zum Beispiel, ein Magnet 30 um den CZ-Ofen 2 bei dem MCZ-Verfahren angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Magnet 30 derart vorgesehen, dass die Fest-Flüssigkeit-Schnittstelle zwischen dem Siliziumeinkristall 10 und der Schmelz 5 eine nach oben gerichtete konvexe Form.
Da der Magnet 30 um den CZ-Ofen 2 angeordnet ist, wird ein horizontales Magnetfeld (transverses Magnetfeld) auf die Schmelze 5 in dem Quarztiegel 3 angelegt. Wenn das horizontale Magnetfeld an die Schmelze 5 angelegt wird, wird der Strom in der Schmelze 5 in dem Quarztiegel 3 unterdrückt und die Form der Fest-Flüssig-Schnittstelle zwischen dem Siliziumeinkristall 10 und der Schmelze 5 wird in der beabsichtigten konkaven Form stabilisiert, die Kühlrate CR kann stabil erhöht werden und die Wachstumsgeschwindigkeit V kann auch erhöht werden. Ein ungleiches magnetisches Feld kann in Ersatz des horizontalen Magnetfeldes angelegt sein.
Um stabil eine Kristallqualität der verlangten Spezifikation beizubehalten, muss der Flüssigkeitspegel H oder der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel derart geregelt werden, dass er genau mit dem Sollwert übereinstimmt. Um dieses zu erreichen, muss der tatsächliche Wert des Schmelzflüssigkeitspegels H und der tatsächliche Wert des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel als Rückkopplungswert während der Steuerung auf einem konstanten Wert gehalten werden, der mit Genauigkeit gemessen wird.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Abstandsmessgeräts zum Messen des tatsächlichen Werts des Flüssigkeitspegels H oder des Abstandes L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel für jede Ziehposition.
Die Abstandsmesseinrichtung 100 der 2 ist konfiguriert durch Einschließen eines Licht emittierenden Mittels zum Emittieren eines Laserstrahls 101, eines Licht abtastenden Mittels 120 zum Abtasten eines Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert wird entlang der radialen Richtung des Quarztiegels 3, ein Licht empfangendes Mittel 130 zum Empfangen emittierten Lichts des Laserstrahls 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 ausgestrahlt ist und verwendet wird zum Ausführen des Abtastens des Licht abtastenden Mittels 120 und einen Kontroller 140.
Das Licht abtastende Mittel 120 ist ausgebildet durch Einschließen eines Spiegels 121 zum Reflektieren des Laserstrahls 101 derart, dass der Laserstrahl 101, der von dem Licht emittierenden Mittel 110 ausgestrahlt wird, von dem Äußeren des Ofens 2 in Richtung auf das Innere des CZ-Ofens 2 über ein Fenster 2w des CZ-Ofens 2, einem Schrittmotor 122 zum Ändern des Höhenwinkels der lichtreflektierenden Mittel 121a des Spiegels 121 und einem Prisma 123 zum Reflektieren des Laserstrahls, der von der lichtreflektierenden Fläche 121a des Spiegels 121 reflektiert wird, so dass der Laserstrahl in Richtung auf den unteren Teil des CZ-Ofens 2 ausgestrahlt wird.
Der Rotationswinkel θ der Rotationsachse 122a und die Abtastposition 122 des Laserstrahls 101 der radialen Richtung des Tiegels 3 entsprechend einem Verhältnis eins zu eins. In dieser Beschreibung ist die Abtastposition des Laserstrahls 101 in der radialen Richtung des Tiegels als θ repräsentiert.
Das lichtempfangende Mittel 130 ist mit einem CCD Sensor versehen.
Der Controller 140 weist ein Mittel zum Messen der Ziehdistanz auf.
Das Ziehdistanzmessmittel 140 misst den Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel oder/und den Schmelzflüssigkeitspegel H basierend auf der festen Abtastposition während des Ziehens, der Laserstrahlemissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und die lichtempfangende Position des Lichtempfangsmittel 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Das Ziehdistanzmessmittel 141 führt die Verarbeitung zum Berechnen des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel oder/und dem Schmelzflüssigkeitspegel H basierend auf dem Detektionssignal und dem entsprechenden Ausgang von dem CCD Sensor 131 aus.
Die verschiedenen Arten von Abstandsmessverfahren zum Messen des tatsächlichen Werts des Schmelzflüssigkeitspegels H oder des tatsächlichen Werts des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel werden jetzt erläutert.
(Erstes Distanzmessverfahren)
Insbesondere wird zunächst, wie in 2 gezeigt, der Schrittmotor 122 in einer Position der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ1 angetrieben. Sodann wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 in Richtung auf den Schmelzpegel 5a. Der Laserstrahl, der an dem Schmelzpegel 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 aufgenommen. Nachfolgend sucht das die Ziehdistanz messende Mittel 141 den Abstand Ls aus dem Referenzpunkt zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 und misst den Schmelzflüssigkeitspegel H basierend auf der fixierten Abtastposition θ1 während des Ziehens, die Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Licht empfangenden Position des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 zum Positionieren der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ2. Anschließend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 in Richtung auf die obere Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8. Der Laserstrahl, der von der oberen Fläche 8b der Kante reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 aufgenommen. Nachfolgend misst das den Ziehabstand messende Mittel 141 den Abstand S von dem Bezugspunkt zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 basierend auf der fixierten Abtastposition θ2 während des Ziehens, die Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und die Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Der Abstand L zwischen der thermischen Abschrimung und dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf der so gewonnenen Distanz LS über dem Flüssigkeitspegel 5a, die Distanz S über der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 berechnet.
(Zweites Distanzmessverfahren)
Zunächst wird, wie in 3 gezeigt, der Schrittmotor 122 angetrieben, um die optische Abtastposition θ der Ziehposition θ3 zu positionieren. Nachfolgend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 in Richtung auf den Schmelzpegel 5a. Der Laserstrahl, der von dem Schmelzpegel 5a reflektiert wird, wird auf die untere Fläche 8c der Kante 8a der thermischen Abschirmung ausgestrahlt, der Laserstrahl, der von der unteren Fläche 8c reflektiert wird, wird wieder auf die Schmelzfläche 5a reflektiert und der Laserstrahl, der von dem Schmelzpegel 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend sucht das Ziehdistanzmessmittel 141 die Distanz LS aus dem Bezugspunkt von dem Bezugspunkt zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 und misst den Schmelzflüssigkeitspegel H basierend auf der fixierten Abtastposition θ3 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierendes Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 angetrieben zum Positionieren der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ4. Anschließend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 auf die obere Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8. Der Laserstrahl, der von der oberen Fläche 8b reflektiert wird, wird durch das Licht empfangende Mittel 130 empfangen. Anschließend misst das Ziehdistanzmessmittel 141 die Distanz S von dem Bezugspunkt der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung basierend auf der festen Abtastposition θ4 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Die Distanz L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf der so gewonnenen Distanz LS oberhalb des Flüssigkeitspegels 5a der Schmelze 5, der Distanz S über der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 berechnet.
(Drittes Distanzmessverfahren)
Bei dem dritten Distanzmessverfahren sind, wie in 10 gezeigt, die festen Abtastpositionen θ5, θ6 während des Ziehvorgangs derart definiert, dass der Laserstrahl 101 einen Pfad der Reflektion auf dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 und der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 aufspürt.
Zunächst wird, wie in 10 gezeigt, der Schrittmotor 122 angetrieben, um die optische Abtastposition θ der Ziehposition θ5 zu positionieren. Nachfolgend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 in Richtung auf die Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung. Der Laserstrahl, der von der Seitenfläche 8d der Kante reflektiert wird, wird auf den Schmelzpegel 5a ausgestrahlt, der Laserstrahl, der und der Laserstrahl, der von dem Schmelzpegel 5a reflektiert wird, wird von dem Licht empfangenden Mittel 130 empfangen. Nachfolgend sucht das Ziehdistanzmessmittel 141 die Distanz LS aus dem Bezugspunkt von dem Bezugspunkt zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 und misst den Schmelzflüssigkeitspegel H basierend auf der fixierten Abtastposition θ5 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierendes Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Nachfolgend wird der Schrittmotor 122 angetrieben zum Positionieren der optischen Abtastposition θ an der Ziehposition θ6. Anschließend wird der Laserstrahl 101 von dem Licht emittierenden Mittel 110 emittiert. Das Licht abtastende Mittel 120 strahlt den Laserstrahl 101 auf die obere Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8. Der Laserstrahl, der von der oberen Fläche 8b reflektiert wird, wird durch das Licht empfangende Mittel 130 empfangen. Anschließend misst das Ziehdistanzmessmittel 141 die Distanz S von dem Bezugspunkt der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung basierend auf der festen Abtastposition θ6 während des Ziehens, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation. Die Distanz L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel wird basierend auf der so gewonnenen Distanz LS oberhalb des Flüssigkeitspegels 5a der Schmelze 5, der Distanz S über der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und der Dicke t der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 berechnet.
Obwohl in 10 der Laserstrahl 101 einem Pfad, der in dieser Reihenfolge von der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 und dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 reflektiert worden ist, nimmt, kann der Laserstrahl 101 auch einen Pfad nehmen, der in der Reihenfolge des Flüssigkeitspegels 5a der Schmelze 5 und der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 reflektiert worden ist, als eine abweichende Art und Weise des dritten Distanzmessverfahrens.
Die vorangehenden optischen Abtastpositionen θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 sind während des Ziehens basierend auf die optische Bezugsabtastposition θc definiert. Die optische Bezugsabtastposition θc ist der Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8.
Die Positionsmessung der Randposition θ wird ausgeführt durch den Controller 140 der Distanzmesseinrichtung 100, die in 2 gezeigt ist (3, 10).
Die Positionsmessverarbeitung wird beispielsweise zwischen den jeweiligen Batches, während der Demontage oder dem Reinigen des CZ-Ofens 2 oder mittig während des Ziehvorgangs ausgeführt.
Das Verarbeiten der Positionsmessung der Randposition θc, die von der Distanzmesseinrichtung 100 während des Ziehens auszuführen ist, wird jetzt unter Bezugnahme auf den Positionsmessalgorithmus, der in 7 und 8 gezeigt worden ist, unter Bezugnahme auf die 9A, 9B und 9C erklärt.
Zunächst misst das erste Distanzmessmittel 142 sequentiell den Abstand d zwischen dem Bezugspunkt und dem Reflektionspunkt für jedes vorgeschriebene erste Abtastintervall Δθ1 basierend auf der sequentiellen optischen Abtastposition, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels 110 und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels 130 und entsprechend dem Prinzip der Triangulation, während das Licht abtastende Mittel 120 den Laserstrahl 101 in der radialen Richtung des Tiegels 3 (9A; Schritt 204) abtastet.
Nachfolgend bestimmt das erste Bestimmungsmittel 143, ob der Abstand d der von dem ersten Distanzmessmittel 142 gemessen worden ist, sich von einer Größe entsprechend dem Abstand da zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze 5 auf eine Größe entsprechend der Distanz db zwischen dem Referenzpunkt und der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ändert (Schritt 205).
Nachfolgend kehrt, wenn das erste Bestimmungsmittel 143 bestimmt, dass sich der gemessene Abstand ändert (Schritt 205 Bestimmung von JA) die optische Abtastposition θ um einen vorgegebenen Betrag diese Φ in der entgegengesetzten Richtung B der Abtastrichtung A (9A; Schritt 210). Das zweite Distanzmessmittel 144 misst sequentiell den Abstand d zwischen dem Bezugspunkt und dem Reflektionspunkt für jedes zweite Abtastintervall Δθ2, das kürzer ist als das erste Abtastinterval Δθ1 basierend auf der sequentiellen optischen Abtastposition, der Emissionsposition des Licht emittierenden Mittels und der Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels und entsprechend dem Prinzip der Triangulation unter erneutem Abtasten des Laserstrahls 101 von der rückgestellten optischen Abtastposition θrs (9B; Schritt 211).
Anschließend bestimmt das zweite Bestimmungsmittel 145, ob die Distanz d, die von dem zweiten Distanzmessmittel 144 gemessen worden ist, sich von einer Größe entsprechend dem Abstand da zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze 5 auf eine Größe entsprechend der Distanz db zwischen dem Referenzpunkt und der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ändert (Schritt 212).
Wenn schließlich bestimmt wird, dass sich die gemessene Distanz ändert (Schritt 212; Bestimmung von JA), wird bestimmt, dass der Laserstrahl 101 von dem Rand 8e der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 an der optischen Abtastposition θc zu einem Zeitpunkt, zu dem die Änderung bestimmt wird (9C; Schritt 217), reflektiert wird.
Dies wird jetzt in weiteren Einzelheiten erläutert.
Zunächst wird die Abtastposition θ des Laserstrahls 101 hin zu der Abtaststartposition θs (9C; Schritt 201) bewegt und an dieser positioniert.
Nachfolgend würde der Schrittmotor 122 angetrieben und das Abtasten des Laserstrahls 101 in Richtung auf die Seitenrichtung A der thermischen Abschirmung 8 wird gestartet (Schritt 202).
Die sequentielle Abtastposition des Laserstrahls 101 wird erkannt und bestimmt, ob die sequentielle Abtastposition θ innerhalb der schließlichen Abtastposition θe fällt, die gewonnen wird durch Addieren der maximalen Abtastbreite W der Abtastrate θs (9C; Schritt 203).
Nachfolgend wird die Distanz d zwischen dem Bezugspunkt und dem Reflektionspunkt sequentiell für jedes vorgegebene erste Abtastintervall Δθ1 gemessen (9A; Schritt 204).
Nachfolgend wird durch Bestimmen, ob die gemessene Distanz d innerhalb des vorgegebenen Bereichs der Distanz db – Δd zu db + Δd liegt, bestimmt, ob die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Rands 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht. Die Distanz db – Δd zu db + Δd wird definiert als eine Größe entsprechend der Distanz von dem Bezugspunkt zu dem Rand 8a der thermischen Abschirmung 8 (9C; Schritt 205).
Solange wie die Bestimmung bei dem Schritt 203 JA ist und die Bestimmung bei dem Schritt 205 NEIN ist, das heißt, so lange bestimmt wird, dass die Laserstrahlabtastposition θ die endgültige Abtastposition θe und die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht, wird die Distanzmessung (Schritt 204) wiederholt. Das Intervall Δθ1 der Distanzmessung wird basierend auf der Zykluszeit des Verarbeitens von Schritt 203 zu Schritt 204 zu Schritt 205 und der Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors 122 definiert. In dem Abtastintervall bis die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht, wird die Distanzmessung in einem großen Abtastintervall Δθ1 durchgeführt, während der Schrittmotor 122 mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert und das Abtasten des Laserstrahl 101 wird mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt. Die Verarbeitung wird so mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt.
Wenn die Laserstrahlabtastposition θ die endgültige Abtastposition θe ohne jede Bestimmung, dass es die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritt 203; Bestimmung von NEIN) wird nichtsdestoweniger eine Fehlermeldung oder dergleichen angezeigt, um eine Fehlfunktion anzugeben, eine solche Fehlfunktion wird dem Operator mitgeteilt (Schritt 227) und der gesamte Vorgang wird beendet.
Wenn zwischenzeitlich bestimmt wird, dass die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht ohne die schließliche Abtastposition θe zu erreichen (Schritt 205; Bestimmung von JA), wird der Antrieb des Schrittmotors 122 gestoppt (Schritt 206) und der Prozess wird bei dem Schritt des Bestätigens, bei dem die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritte 207, 208, 209, 225, 226), fortgesetzt.
Insbesondere wird der Abstand d wiederholt n Male wiederholt (beispielsweise 20 Mal (Schritt 207)).
Nachfolgend wird bestimmt, ob die folgenden Bedingungen erfüllt sind.

1) Der gemessene Abstand d von m Malen (beispielsweise 20 Malen) oder mehr unter den jeweiligen Abständen d, die n mal gemessen sind, ist in einem vorgegebenen Bereich der Distanz db – Δd bis db + Δd.
2) Die Differenz ε zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert unter den jeweiligen Distanzen d, die n mal gemessen worden sind, ist geringer als der tolerable Messfehler Δε (Schritt 208).

Wenn die Bedingungen 1) und 2) erfüllt sind (Schritt 208; Bestimmung von JA), wird infolgedessen die Laserstrahlabtastposition θ zu einem solchen Zeitpunkt als „vorläufige Randposition” bestimmt (Schritt 209).
Wenn die Bedingungen 1) und 2) dagegen nicht erfüllt werden (Schritt 208; Bestimmung von NEIN), wird der Schrittmotor 122 dagegen um einen minimalen Schritt bewegt, d. h. um einen Schritt, um so wiederholt die Distanzmessung (207) und den Bestimmungsprozess (Schritt 208) durchzuführen.
Jedes Mal, wenn der Schrittmotor 122 um einen minimalen Schritt (1 Schritt) bewegt wird, wird der Zählwert i um 1 erhöht (Schritt 225). So lange der Zählwert i nicht den Grenzwert imax übersteigt (Schritt 226; Bestimmung von JA), werden die Distanzmessung (Schritt 207) und der Bestimmungsvorgang (Schritt 208) n mal wiederholt. Wenn der Zählwert i dagegen den Grenzwert imax übersteigt (Schritt 226; Bestimmung von NEIN), wird angenommen, dass der Prozess noch bei einer Stufe ist, wo der Laserstrahl 101 auf die Schmelzfläche 5a oder die Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gestrahlt wird und es nicht eine Stufe der Bestätigung ist, dass die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8a erreicht. Das heißt, die Prozessroutine kehrt zu Schritt 203 zurück und die Distanzmessung (Schritt 204) wird erneut bei einem großen Abtastintervall Δθ1 durchgeführt.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Laserstrahlabtastposition θ als die „vorläufige Randposition” in Schritt 209 bestimmt wird, gibt es jedoch Fälle, bei denen die Laserstrahlabtastposition θ über die tatsächliche Position des Randes 8c hinausgeht und die Rückseite der oberen Fläche 8b der Kante 8a erreicht (siehe 9A). Wie oben beschrieben liegt dies daran, dass während des Abtastintervalls bis die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht, die Distanzmessung in einem großen Intervall Δθ1 erreicht wird, während er Schrittmotor 122 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird und das Abtasten des Laserstrahls 101 mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird (Schritt 204). Zu dem Zeitpunkt, an dem die „Randposition” bei der Distanzmessung erkannt wird, ist es möglich, dass die Laserstrahlabtastposition θ die tatsächliche Randposition passiert.
Unter Berücksichtigung eines solchen „Passierens” der Laserstrahlabtastposition θ zu dem Zeitpunkt, an dem die Laserstrahlabtastposition als „vorläufige Randposition” in Schritt 209 bestimmt wird, erreicht die Verarbeitungsroutine einen Zustand des Rückkehrens der optischen Abtastposition θ um einen vorgegebenen Betrag Φ in der zu der Abtastrichtung A entgegengesetzten Richtung B (9A; Schritt 210) und das Ausführen einer eingehenden Suche bezüglich der Lasserstrahlabtastposition θ erreicht den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 zu einem Zyklus Δθ2, die kürzer ist als das Abtastintervall Δθ1 (Schritte 211 bis 214).
Wenn die Laserstrahlabtastposition θ als „vorläufige Randposition” bestimmt wird (Schritt 209; Bestimmung von JA), wird der Schrittmotor 122 in der entgegengesetzten Richtung für eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gedreht (beispielsweise 20 Impulse) und die optische Abtastposition θ kehrt um einen vorgegebenen Betrag Φ von der gegenwärtigen Abtastposition in der zu der Abtastrichtung A entgegengesetzten Richtung B, d. h., in Richtung B, die von thermischen Abschirmung 8 sich entfernt (9A; Schritt 210).
Nachfolgend wird die Distanz d gemessen (Schritt 211).
Nachfolgend wird durch Bestimmen, ob die gemessene Distanz d innerhalb des vorgegebenen Bereichs der Distand db – Δd bis db + Δd ist, bestimmt, ob die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Randes 8c der themischen Abschirmung 8 erreicht. Die Distanz db – Δd bis db + Δd wird als die Größe entsprechend der Distanz von dem Bezugspunkt zu der Kante 8a der Abschirmung 8 definiert (Schritt 212).
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt 212 NEIN ist, wird der Laserstrahl 101 einmal um einen minimalen Schritt bewegt, d. h., der Schrittmotor 122 wird um einen Schritt von einem zurückgestellten Abtaststartpunkt θrs zu der Seitenrichtung A der thermischen Abschirmung 8 bewegt und die Abstandsmessung (9B; Schritt 211) und die Bestimmungsverarbeitung (Schritt 212) für jedes Intervall Δθ2 werden um einen Schritt pro Mal wiederholt.
Jedes Mal, wenn der Schrittmotor 122 um einen minimalen Schritt (ein Schritt) bewegt wird, wird der Zählwert j um 1 erhöht (Schritt 213). Der Grenzwert jmax des Zählwerts j wird auf eine vorgegebene Anzahl von Impulsen eingestellt (beispielsweise 40 Impulse) von der rückgestellten Abtaststartposition θrs (9B). Solange der Zählwert j den Grenzwert jmax nicht übersteigt (40 Impulse) (Schritt 214 Bestimmung von JA), werden die Abstandsmessung (Schritt 211) und der Bestimmungsvorgang (Schritt 212) für jedes Intervall Δθ2 um eine Stufe bei jedem Mal wiederholt. Wenn der Zählwert j dagegen den Grenzwert jmax (40 Impulse) übersteigt (Schritt 214; Bestimmung von NEIN), wird angenommen, dass der Prozess auf einer Stufe ist, wo der Laserstrahl 101 von der Schmelzfläche 5a oder der Seitenfläche 8d der kante 8a der thermischen Abschirmung 8 gestrahlt wird und nicht eine Stufe ist, in der bestimmt wird, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8a erreicht. Die Prozessroutine kehrt zu Schritt 203 zurück und die Abstandsmessung (Schritt 204) wird erneut bei einem großen Abtastintervall Δθ1 durchgeführt.
Zwischenzeitlich wird bestimmt, wenn erkannt worden ist, dass die Laserstrahlabtastposition θ die Nähe des Randes 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritt 212; Bestimmung von JA), ohne dass ein Erreichen der Abtastposition erhalten worden ist durch Addieren eines festen Werts entsprechend der vorangehend beschriebenen Anzahl von Impulsen (40 Impulse) zu der rückgestellten Abtaststartposition θre (Schritt 214; Bestimmung von JA), erreicht die Prozessroutine einen Zustand der Bestätigung, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritte 215, 216, 217, 218, 219, 220).
Insbesondere wird die Distanz d wiederholt p male gemessen (beispielsweise 20 male) (Schritt 215).
Nachfolgend wird bestimmt, ob die folgenden Bedingungen erfüllt sind.

3) Die gemessene Distanz von q malen (20 malen) oder mehr unter den jeweiligen Distanzen d, die p mal gemessen wurden, ist innerhalb des vorgegebenen Bereichs des Abstand db – Δd bis db + Δd.
4) Die Differenz ε zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert aus den jeweiligen Distanzen d, die p mal gemessen wurden, ist geringer als der tolerable Messfehler Δε (Schritt 216).

Infolgedessen wird, wenn die Bedingungen 3) und 4) erfüllt sind (Schritt 216; Bestimmung von JA), die Laserstrahlabtastposition θ zu einem solchen Zeitpunkt bestimmt als die schließliche Randposition (Schritt 217).
Falls die Bedingungen 3) und 4) dagegen nicht erfüllt werden (Schritt 216; Bestimmung von NEIN), wird der Schrittmotor 122 einen minimalen Schritt bewegt, d. h., um einen Schritt bewegt und die Abstandsmessung (Schritt 215) und der Bestimmungsprozess (Schritt 216) werden p male für jedes Intervall Δθ2 ein Schritt zu jedem Zeitpunkt wiederholt.
Insbesondere wird jedes Mal, wenn der Schrittmotor 122 um einen minimalen Schritt (einen Schritt) bewegt wird, der Zählwert j um 1 erhöht und der Zählwert k wird ebenfalls um 1 erhöht (Schritt 218). Solange der Zählwert j nicht die vorgegebene Anzahl von Impulsen (40 Impulse) übersteigt (Schritt 219; Bestimmung von JA) und der Zählwert k nicht den Grenzwert kmax übersteigt (Schritt 220; Bestimmung von JA) werden die Distanzmessung (Schritt 215) und der Bestimmungsvorgang (Schritt 216) p male für jedes Intervall Δθ2 wiederholt. Wenn der Zählwert j den Grenzwert jmax (40 Impulse) übersteigt (Schritt 219; Bestimmung von NEIN) wird angenommen, dass der Prozess noch in der Stufe ist, wo der Laserstrahl 101 auf die Schmelzfläche 5a oder die Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 geworfen wird und nicht ein Zustand ist des Bestimmens, ob die Laserstrahlposition θ den Rand 8a erreicht. Die Verarbeitungsroutine kehrt zu dem Schritt 203 zurück und die Distanzmessung (Schritt 204) wird erneut durchgeführt bei dem großen Abtastintervall Δθ1. Weiter wird auch in Fällen, wo der Zählwert j nicht den Grenzwert jmax (40 Impulse) erreicht (Schritt 219; Bestimmung von JA), wenn der Zählwert k den Grenzwert kmax übersteigt (Schritt 220; Bestimmung von NEIN) angenommen, dass die Laserstrahlabtastposition θ noch nicht die Nähe des Randes 8a erreicht hat. Die Prozessroutine kehrt zu dem Schritt 211 zurück und die Abstandsmessung (Schritt 211) wird erneut für jedes Intervall Δθ2 durchgeführt.
Wenn die Laserstrahlabtastposition θ als schließliche Randposition in dem obigen Schritt 217 bestimmt wird, wird die Verarbeitung der optischen Abtastposition θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 während des Ziehens erneut ausgeführt.
Insbesondere werden die optischen Abtastpositionen um eine vorgegebene Abtastgröße von der optischen Abtastposition θc bewegt, die als schließliche Randposition bei dem Schritt 217 in Richtung B bestimmt worden ist, das heißt, die Richtung B des Kristalls 10, der sich von der thermischen Abschirmung 8 entfernt, und werden an den optischen Abtastpositionen θ1, θ3, θ5 positioniert (Schritt 221).
Nachfolgend emittiert das Licht emittierende Mittel 110 den Laserstrahl 101 zum Messen des Abstands von dem Bezugspunkt zu dem Reflektionspunkt und den Abstand LS bis zu dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelze 5 wird gesucht. Die gesuchte Distanz LS wird auf einem Schirm angezeigt (Schritt 222).
Nachfolgend wird bestimmt, ob die optischen Abtastpositionen θ1, θ3, θ5 umzubestimmen sind (Schritt 223).
Wenn bestimmt wird, dass die optischen Abtastpositionen θ1, θ3, θ5 umzubestimmen sind, werden die optischen Abtastpositionen θ1, θ3, θ5 von ihren vorherigen Werten aufgefrischt und neu bestimmt (Schritt 224).
Entsprechend wird, wenn die Laserstrahlabtastposition θ als schließliche Randposition in dem Schritt 217 bestimmt worden ist, die optischen Abtastpositionen um eine vorgegebene Abtastgröße von der optischen Abtastposition θc bewegt, die bestimmt wird als die endliche Randposition an dem Schritt 217 in Richtung auf die Richtung A, d. h., die Richtung A, die von dem Kristall 10 in Richtung auf die thermische Abschirmung 8 fortschreitet und werden an den optischen Abtastpositionen θ2, θ4, θ6 positioniert (Schritt 221).
Nachfolgend emittiert das Licht emittierende Mittel 110 den Laserstrahl 101 zum Messen der Distanz von dem Referenzpunkt zu dem Reflektionspunkt und die Distanz S zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8. Die gesuchte Distanz S wird auf einem Schirm angezeigt (Schritt 222).
Infolgedessen wird bestimmt, ob die optischen Abtastpositionen θ2, θ4, θ6 neu zu bestimmen sind (Schritt 223).
Wenn bestimmt ist, dass die optischen Abtastpositionen θ2, θ4, θ6 neu zu bestimmen sind, werden die optischen Abtastpositionen θ2, θ4, θ6 upgedated von ihren vorherigen Werten und neu bestimmt (Schritt 224).
Die optischen Abtastpositonen θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, die so neu bestimmt worden sind, wie oben beschrieben, werden bei der nächsten Distanzsmessung verwendet, d. h., in der Distanzmessung basierend auf dem vorangehenden ersten Distanzmessverfahren, dem zweiten Distanzmessverfahren und dem dritten Distanzmessverfahren. Insbesondere ist die optische Abtastposition θ fixiert auf die neu bestimmten optischen Abtastpositionen θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6 und werden sodann bei der Distanzmessung basierend auf dem vorangehenden ersten Distanzmessverfahren, dem zweiten Distanzmessverfahren und dem dritten Distanzmessverfahren verwendet.
Der Effekt der vorliegenden Erfindung wird jetzt erläutert.
Nach diesem Ausführungsbeispiel wird, auch wenn der Strahlungspunkt des Laserstrahls 101 von dem Rand 8e abweicht und sich schon zu der Rückseite der oberen Fläche 8b der Kante 8a zu einem Zeitpunkt bewegt, bei dem die schließliche Bestimmung bestimmt, dass dies die Randposition ist, da die optische Abtastposition θ um einen vorgegebenen Betrag Φ zurückgesetzt wird, kann die Distanzmessung abgeschätzt werden vor der Randposition. Die zweite Distanzmessung wird bei einem Intervall durchgeführt mit einem relativ kurzen Zyklus Δθ2 im Vergleich zu der anfänglichen Distanzmessung (9A). Daher wird zu dem Zeitpunkt, bei dem erneut eine Randposition bestimmt wird, der Strahlungspunkt des Laserstrahls 101 nicht von dem Rand 8e abweichen und bewegt sich zurück zu der oberen Fläche 8b der Kante 8a und die Position des Randes 8e kann ohne Fehler gemessen werden.
6B zeigt die experimentellen Daten dieses Ausführungsbeispiels.
6B ist ein Diagramm, das den üblichen experimentellen Daten von 6A zeigt und die experimentellen Daten zeigen die Variationen in den Messungen S für jeden Batch. Bei dem Experiment wird die Randposition für jeden Batch, die optischen Abtastpositionen θ2, θ4 basierend auf der Randposition werden für jeden Batch neu geschrieben und der Laserstrahl 101 wird durch Fixieren der Positionen auf die überschriebenen optischen Abtastpositionen θ2, θ4 emittiert, um den S-Wert für jeden Batch zu messen. Die horizontale Achse des Histogramms repräsentiert die Abweichung von dem Durchschnittswert der S-Messung und der durchschnittliche Wert wird auf Null gesetzt. Gleichzeitig repräsentiert die vertikale Achse die Frequenz. Wie sich aus einem Vergleich der 6B und 6A ergibt, variiert der S-Wert üblicherweise in dem Bereich von ±3 mm des Durchschnittswerts in der S-Messung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist Variation bei der S-Messung jedoch unterdrückt innerhalb des Bereichs von ±1,5 mm des Durchschnittswerts und es ist offenbar, dass die Variation in dem S-Wert extrem günstig unterdrückt wird.
Obwohl die S-Messung oben in ähnlicher Weise erklärt worden ist, sind die Werte anderer Distanzmessungen, die basierend auf der Rangposition ausgeführt worden sind, d. h., der Abstand L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel und dem Flüssigkeitspegel H ähnlich von extremer Genauigkeit ohne eine große Variation.
Es ist daher möglich, die Regelung während des Ziehens und des Züchtens eines Siliziumeinkristalls auszuführen bei einer Rückkopplung der tatsächlichen Position des Abstands L zwischen der thermischen Abschirmung und dem Flüssigkeitspegel oder dem Flüssigkeitspegel H. Infolgedessen kann die Qualität des aufgezogenen und des gezüchteten siliziuimeinkristalls 10 stabilisiert werden und es ist möglich, ein Produkt mit einer stabilen Eigenschaft herzustellen.
Da die Randposition θc genau bestimmt werden kann, ist es möglich, genau den Laserstrahl 101 auf die Sollposition auf der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 zu strahlen bei einer genauen Definition der Strahlungsrichtung des Laserstrahls 101 basierend auf der Randposition θc und es ist weiter möglich, den Laserstrahl 101 genau auf die Sollposition auf der Schmelzfläche 5a auszustrahlen. Auch wenn die Distanz D zwischen der thermischen Abschirmung 8 und dem Siliziumeinkristall 10 eng ist oder wenn die Länge der oberen Fläche 8b der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 in der radialen Richtung des Tiegels klein ist, ist es infolgedessen möglich, genau den Laserstrahl 101 auf die Sollposition auszustrahlen und die Messung durch das erste Distanzmessungsverfahren, das in 2 gezeigt ist, kann einfach ausgeführt werden. In ähnlicher Weise kann die Messung durch das zweite Distanzmessverfahren, das in 3 gezeigt worden ist, einfach ausgeführt werden.
Insbesondere mit dem dritten Distanzmessverfahren, das in 10 gezeigt ist, kann, da die fixierten Abtastpositionen θ5, θ6 während des Ziehens derart definiert werden muss, dass der Laserstrahl 101 auf einem Pfad verläuft, bei dem er von dem Flüssigkeitspegel 5a der Schmelzfläche 5 und der Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 reflektiert werden, der Laserstrahl 101 auf eine extrem kleine Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ausgestrahlt werden. Es ist daher nötig, die fixierte Abtastposition θ5 während des Ziehens genau zu bestimmen und die Strahlungsgenauigkeit des Laserstrahls 10 zu verbessern. Bezüglich dieses Punktes ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, da der Randposition θc genau bestimmt werden kann, die feste Abtastposition θ5 während des Ziehens basierend auf der Randposition θc genau zu bestimmen und dadurch genau den Laserstrahl 101 auf die Sollposition der oberen Fläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 auszustrahlen bei einem genauen Definieren der Strahlrichtung des Laserstrahls 101. Infolgedessen kann, auch bei dem dritten Distanzmessverfahren, das in 10 gezeigt ist, bei dem der Laserstrahl 101 auf eine extrem kleine Seitenfläche 8d der Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 ausgestrahlt wird, der Laserstrahl 101 genau auf die Sollposition ausgestrahlt werden und die dritte Distanzmessung, die in 10 gezeigt ist, kann einfach ausgeführt werden.
Zusätzlich wird entsprechend der vorliegenden Erfindung die Distanzmessung für jedes Kurzintervall θΔ2 in einem kurzen Abstand ausgeführt, der von der Abtaststartposition θrs, bei der eine Position um einen vorgegebenen Betrag Φ (20 Impulse) zurückgekehrt ist, bis eine Position, bei dem der Zählwert einen vorgegebenen Betrag (40 Impulse) erreicht, ausgeführt. Ansonsten gilt die generelle Regel, dass die Distanzmessung für jedes lange Intervall Δθ1 ausgeführt wird und die Verarbeitung mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgt. Die Positionsmessverarbeitung kann in einer kurzen Zeitperiode abgeschlossen sein und der Betrieb kann mit einer hohen Effizienz ausgeführt werden.
Die jeweiligen Verarbeitungsschritte bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel können geändert werden oder weggelassen werden in dem Ausmaß, dass es den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung nicht verlässt.
Bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel kann, obwohl der Laserstrahl 101 verwendet wird, zum Ausführen des Abtastens in der Richtung A von der Seite des Siliziumeinkristalls 10 in Richtung auf die thermische Abschirmung 8, um so zu bestimmen, ob die gemessene Distanz d sich von einer Größe entsprechend der Distanz da zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze auf eine Größe entsprechend der Distanz db zwischen dem Referenzpunkt und dem Rand 8a der thermischen Abschirmung 8 ändert (beziehungsweise den Bestimmungsprozessschritten der Schritte 205, des Schrittes 208, Schrittes 212, und Schrittes 216) dieselbe Bestimmung ausgeführt werden durch Abtasten des Laserstrahls 101 in eine Richtung B von der Seite der thermischen Abschirmung 8 hin zu dem Siliziumeinkristall 10.
Insbesondere ist es weiter möglich, den Laserstrahl 101 in der Richtung B von der Seite der thermischen Abschirmung 8 hin zu dem Siliziumeinkristall 10 abzutasten, und, in den jeweiligen Bestimmungsverarbeitungsschritten der Schritte 205, 208, 212 und 216, zu bestimmen, ob sich die gemessene Distanz d von einer Größe entsprechend der Distanz db zwischen dem Referenzpunkt und dem Kante 8a der thermischen Abschirmung 8 auf eine Größe entsprechend der Distanz da zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze 5 ändert. In diesem Fall wird bei dem Schritt 210 die Verarbeitung des Rückkehrens der optischen Abtastposition θ umeinen vorgegebenen Betrag Φ in der entgegengesetzten Richtung A der Abtastrichtung B ausgeführt und die Verarbeitungsroutine erreicht einen Zustand des Ausführens einer eingehenden Suche bezüglich der Frage, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 in dem Zyklus Δθ2 erreicht, die kürzer ist als das Abtastintervall Δθ1 (Schritte 211 bis 214).
Weiter wird bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel im Zustand des Ausführens einer eingehenden Recherche bezüglich der Frage, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der Abschirmung 8 erreicht (Schritte 211 bis 214) die Distanz d jedes Mal gemessen, wenn der Schrittmotor 122 um einen minimalen Schritt (ein Schritt) bewegt wird um zu bestimmen, ob die Laserstrahlabtastposition den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 bei einem Zyklus Δθ2 bestimmt, der kürzer ist als das Abtastintervall Δθ1.
Nichtsdestoweniger ist das Ausführen der Distanzmessung und dem Bestimmungsvorgang jedes Mal, wenn der Schrittmotor um einen minimalen Schritt (ein Schritt) bewegt wird, nur ein Beispiel und solange die Distanzmessung und der Bestimmungsvorgang mit einem Intervall ausgeführt werden kann, das kürzer ist als Δθ1, kann der Schrittmotor 102 die Distanzmessung und den Bestimmungsvorgang bei jedem Intervall von zwei Schritten oder mehr ausführen.
Bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel erreicht die Prozessroutine nach der Bestimmungsverarbeitung (Schritt 205), bei der bestimmt wird, ob die Position den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht, einen Zustand der Bestätigung, dass die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritte 207, 208, 209, 225, 226) und, wenn bestimmt wird, dass die Laserstrahlabtastposition in der „vorläufige Randposition” ist (Schritt 209; Bestimmung von JA), kehrt die Abtastposition θ um einen vorgegebenen Betrag Φ in die entgegengesetzte Richtung B zu der Abtastrichtung A zurück (Schritt 210). Nichtsdestoweniger ist es in dem vorangehenden Fall auch möglich, auf die Verarbeitung der Stufe der Bestätigung, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 (Schritte 207, 208, 209, 225, 226) erreicht, und, falls bestimmt wird, dass die Position den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht infolge des Bestimmungsprozesses (Schritt 205) des Bestimmens, ob die Position den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritt 205; Bestimmung von JA) kann die Verarbeitungsroutine zu der Verarbeitung (Schritt 210) zurückkehren, wo bestimmt wird, dass ein solcher Punkt die „vorläufige Randposition” ist und zu der Position in der entgegengesetzten Position B der Abtastrichtung A für einen vorgegebenen Betrag Φ zurückkehrt.
Weiter erreicht die Verarbeitungsroutine bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel, nachdem die Verarbeitung (Schritt 210) der Rückkehr der optischen Abtastposition θ um einen vorbestimmten Betrag Φ in der entgegengesetzten Richtung B zu der Abtastrichtung A, den Zustand des Ausführens einer detaillierten Suche bezüglich der Frage, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 in dem Zyklus Δθ2, die kürzer ist als das Abtastintervall Δθ1 (Schritt 211 bis 214) erreicht hat, und infolgedessen erreicht die Prozessroutine dann, wenn bestimmt wird, dass die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht hat (Schritt 212; Bestimmung von JA), den Zustand der Bestätigung, ob die Strahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht hat (Schritte 215, 216, 217, 218, 219, 220), um die endgültige Randposition zu bestimmen (Schritt 217). Nichtsdestoweniger ist es in dem vorangehenden Fall auch möglich, die Stufe des Bestätigens, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritt 215, 216, 217, 218, 219, 220) wegzulassen, die Prozessroutine kann die Stufe des Ausführens einer eingehenden Suche bezüglich der Frage, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung an einem Zyklus Δθ2, die kürzer ist als das Abtastintervall Δθ1 (Schritt 211 bis 214) nach dem Ausführen (Schritt 210) des Rückkehrens der optischen Abtastposition θ um einen vorbestimmten Betrag Φ in der zu der Abtastrichtung entgegengesetzten Richtung B erreicht hat und infolgedessen wird bestimmt, dass die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung erreicht (212; Bestimmung von JA), die Abtastposition θ zu einem solchen Zeitpunkt kann als schließlich Randposition bestimmt werden (Schritt 217).
Weiter ist es auch möglich, auf den Prozess der Schritte 211 bis 214 zu verzichten und, nachdem der Prozess (Schritt 210) des Rückkehrens der optischen Abtastposition θθ um einen vorbestimmten Betrag Φ zu der Abtastrichtung A in der entgegengesetzten Richtung B kann die Prozessroutine den Zustand des Bestätigens, ob die Laserstrahlabtastposition θ den Rand 8e der thermischen Abschirmung 8 erreicht (Schritt 215 folgende), um die endgültige Randposition zu bestimmen (Schritt 217). In dem vorangehenden Fall wird auf die Ausführung des Schritts 219 verzichtet.
Bei der vorliegenden Erfindung kann, mit anderen Worten, jede Art eines Algorithmus verwendet werden, der innerhalb des Grundgedankens der Erfindung liegt, solange der erste Bestimmungsprozess ausgeführt wird, während die Distanzmessung ausgeführt wird bei einem ersten Abtastintervall Δθ1, wenn nachfolgend bestimmt wird, dass die Messdistanz d bestimmt wird als die Änderung der Randposition, die optische Abtastposition θ danach um einen vorgegebenen Betrag in die zu der Abtastrichtung A in entgegengesetzte Richtung zurückkehrt (oder in der entgegengesetzten Richtung A zu der Abtastrichtung B); der zweite Bestimmungsvorgang ausgeführt wird, während der Laserstrahl 101 erneut von der rückgestellten optischen Abtastposition θrs abgetastet wird und die Abstandsmessung an einem zweiten Abtastintervall Δθ2 ausgeführt wird, die kürzer ist als das erste Abtastintervall Δθ1, wenn nachfolgend bestimmt wird, dass die Messdistanz d, die bestimmt worden ist, als die Änderung der Randposition und wobei es möglich ist, abschließend zu bestimmen, dass der Laserstrahl 101 an dem Rand 8e der Kante der thermischen Abschirmung 8 reflektiert an der optischen Abtastposition θc zu dem Zeitpunkt, an dem die Änderung bestimmt wird.
Weiter nimmt das vorangehende Beispiel einen Fall des Bestimmens der Positionen θ1 bis θ6 an, um die Randposition θc zu messen und die Distanzmessung basierend auf einer solchen Randposition θc auszuführen. Nichtsdestoweniger ist es lediglich ein Beispiel und andere Messungen können basierend auf dem Rand θc ausgeübt werden. Beispielsweise ist es auch möglich, den Laserstrahl 101 in der Richtung B von der Randposition θc in Richtung auf die Seite des Siliziumeinkristalls 10 zu messen, zu bestimmen, dass der Laserstrahl 101 den Siliziumeinkristall 10 zu einem Zeitpunkt erreicht, an dem der Lichtempfangsausgang sich ändert und dadurch den Abstand von dem Rand 8e zu dem Siliziumeinkristall 10 zu messen, d. h., den Abstand D der thermischen Abschirmung zu dem Siliziumeinkristall. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, die Randposition θc mit einer extrem hohen Genauigkeit zu bestimmen, der Abstand D zwischen der Abschirmung und dem Siliziumeinkristall kann basierend auf der Randposition θc mit einer extrem hohen Genauigkeit gemessen werden.
Obwohl das vorangehende Ausführungsbeispiel erläutert wird unter der Annahme eines Falls, bei dem ein Siliziumeinkristall hergestellt wird als Halbleitereinkristall, kann die vorliegende Erfindung entsprechend angewendet werden auf Fälle der Herstellung von Verbundhalbleitern aus Verbindungshalbleitern von Galliumarsen oder dergleichen. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung, obwohl das vorangehende Ausführungsbeispiel erläutert wird unter der Annahme eines Falls, bei dem ein Siliziumeinkristall 10 mit einem Magnetfeld-Czochralski-Verfahren (MCZ-Verfahren) gezogen wird, bei Fällen des Ziehens eines Siliziumeinkristalls 10 ohne Aufbringen eines magnetischen Feldes.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das ein Ausbildungsbeispiel einer Siliziumeinkristallherstellungsvorrichtung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das ein Ausbildungsbeispiel einer Distanzmesseinrichtung entsprechend einem ersten Distanzmessverfahrens zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Ausbildungsbeispiel eines zweiten Distanzmessverfahrens zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein übliches Positionsmessverfahren zeigt.
5A und 5B sind Diagramme, die einen üblichen Positionsmessalgorithmus erläutern.
6A und 6B sind Diagramme, die ein Histogramm einer Abstandsmessung der üblichen Technologie und ein Histogramm eines Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung zeigen.
7 ist ein Positionsmessalgorithmus entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Positionsmessalgorithmus entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9A, 9B und 9C sind Diagramme, die die Verarbeitung der Inhalte der 7 und der 8 zeigen.
10 ist ein Diagramm, das ein Ausbildungsbeispiel einer Distanzmesseinrichtung nach einem dritten Distanzmessverfahren zeigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Während der Positionsmessung eines Randabschnitts einer thermischen Abschirmung in einer kurzen Zeit mit einer hohen Arbeitseffizienz kann die Randposition genau ohne Schwankung gemessen werden. Eine erste Bestimmung findet statt, während ein Abstand mit einem ersten Abtastintervall gemessen wird. Wenn eine Änderung des gemessenen Abstands, der als ein Randabschnitt bestimmt werden kann, erkannt wird, wird infolgedessen eine optische Abtastposition um einen vorgegebenen Betrag umgekehrt zu der Abtastrichtung (oder umgekehrt zu der Abtastrichtung) rückgestellt und während der Laserstrahl erneut aus der rückgestellten optischen Abtastposition abgetastet wird, findet eine zweite Bestimmung statt, während die Messung des Abstands mit dem zweiten Abtastintervall, das kürzer ist als das erste Abtastintervall stattfindet. Wenn eine Änderung des gemessenen Abstands, die als ein Randabschnitt bestimmt werden kann, festgestellt wird, wird der Laserstrahl infolgedessen endgültig bestimmt als an dem Rand der Kante der thermischen Abschirmung reflektiert bestimmt an der optischen Abtastposition zu dem Zeitpunkt, wenn die Änderung bestimmt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-264779 [0029]
- WO 01/083859 [0029]

Claims

Eine Positionsmesseinrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls durch Ziehen und Züchten des Halbleitereinkristalls aus einer Schmelze, die von einem Tiegel eines Ofens aufgenommen wird, mit: einer thermischen Abschirmung, die oberhalb der Schmelze angeordnet ist und um den Halbleitereinkristall vorgesehen ist und an ihrem unteren Ende mit einer Kante versehen ist; Licht ausstrahlende Mittel zum Ausstrahlen von Licht; Licht abtastende Mittel zum Ausführen eines Abtastens des von dem Licht ausstrahlenden Mittels entlang einer radialen Richtung des Tiegels ausgestrahlten Lichts; Licht empfangende Mittel zum Empfangen von reflektiertem Licht des Lichts, das von den Licht ausstrahlenden Mitteln ausgestrahlt worden ist und das zum Ausführen eines Abtastens durch die Licht abtastenden Mittel verwendet worden sind; erste Distanzmessmittel zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen einem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes vorgegebene erste Abtastintervall basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht aussendenden Mittel und einer Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend einem Prinzip der Triangulation unter Ausführen des Lichtabtastens; erste Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob der Abstand, der von dem ersten Distanzmessmittel gemessen worden ist, sich von einer Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, auf eine Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, ändert oder ob sich der Abstand von einer Größe, die dem dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, auf eine Größe, die dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, ändert; zweite Distanzmessmittel zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen dem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes zweite Abtastintervall, das kürzer ist als das erste Abtastintervall, basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition des Licht empfangenden Mittels und entsprechend dem Prinzip der Triangulation dann, wenn die ersten Bestimmungsmittel bestimmen, dass sich der gemessene Abstand ändert, während die optische Abtastposition um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung der Abtastrichtung entgegengesetzt zurückgesetzt wird, und Ausführen eines erneuten Abtastens des Lichts von der rückgesetzten optischen Abtastposition; zweite Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob der von dem zweiten Distanzmessmittel gemessene Abstand sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung auf eine Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert; und Randpositionsbeurteilungsmittel zum Beurteilen, wenn das zweite Bestimmungsmittel bestimmt, dass sich der gemessene Abstand ändert, dass Licht von einem Rand der Kante der thermischen Abschirmung an der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn die Änderung bestimmt wird, reflektiert wird.
Die Positionsmesseinrichtung zur Verwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1 zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls unter Messen des Abstands zwischen einer thermischen Abschirmung und einer Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel einer Schmelze während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Ausführen einer Regelung derart, dass die Messung einen gewünschten Wert erreicht, weiter mit: Ziehdistanzmessmitteln zum Festlegen der Position in der Richtung des Abtastens des Lichts während des Ziehens des Halbleitereinkristalls als Ziehposition und Messen des Abstands zwischen der thermischen Abschirmung und der Schmelze oder/und des Flüssigkeitspegels der Schmelze basierend auf der festgelegten Abtastposition während des Ziehens, der Emissionsposition der Licht emittierenden Mittel und der Licht empfangenden Position des Lichtempfangsmittels und entsprechend den Prinzipien der Triangulation, wobei die fixierte Abtastposition während des Ziehens basierend auf der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn das Randpositionsbeurteilungsmittel beurteilt, dass Licht von dem Rand der Kante der thermischen Abschirmung reflektiert wird, definiert ist.
Die Positionsmesseinrichtung für eine Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die festgelegte Abtastposition während des Ziehens derart definiert ist, dass das Licht einem Pfad des Reflektierens von dem Flüssigkeitsspiegel der Schmelze bzw. einer Seitenfläche der Kante der thermischen Abschirmung folgt.
Die Positionsmessvorrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Licht abtastende Mittel einen Spiegel zum Reflektieren des Lichts, das von dem Licht emittierenden Mittel emittiert wird und einen Aktuator zum Ändern des Höhenwinkels einer Licht reflektierenden Fläche des Spiegels aufweist und das Abtasten des Lichts durch Antreiben des Aktuators und Ändern des Höhenwinkels der Licht reflektierenden Fläche des Spiegels ausführt.
Die Positionsmessvorrichtung zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, wobei das Licht abtastende Mittel eine Lichtabtastung unter Verwendung eines Schrittmotors als Aktuator ausführt und das zweite Distanzmittel den Abstand zwischen dem Referenzpunkt und dem Reflektionspunkt jedes Mal, wenn der Schrittmotor eine Drehung um einen Schritt ausführt, misst.
Ein Positionsmessverfahren zur Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls durch Aufziehen und Züchten des Halbleitereinkristalls aus einer Schmelze, die von einem Tiegel eines Ofens aufgenommen wird, wobei das Verfahren eine Positionsmessverarbeitung aufweist mit: einem ersten Distanzmessschritt zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen einem Referenzpunkt und einem Lichtreflektionspunkt für jedes vorgegebene erste Abtastintervall basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition de Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend einem Prinzip der Triangulation unter Ausführen des Lichtabtastens entlang einer radialen Richtung des Tiegels; einem ersten Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob der Abstand, der in dem ersten Distanzmessschritt gemessen worden ist, sich von einer Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze entspricht, auf eine Größe, die einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung entspricht, ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert; einem zweiten Distanzmessschritt zum sequentiellen Messen eines Abstands zwischen dem Referenzpunkt und einem Reflektionspunkt für jedes zweite Abtastintervall, das kürzer ist als das erste Abtastintervall, basierend auf einer sequentiellen optischen Abtastposition, einer Emissionsposition der Licht ausstrahlenden Mittel und einer Lichtempfangsposition dee Licht empfangenden Mittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation dann, wenn bestimmt wird, dass sich der gemessene Abstand ändert, während die optische Abtastposition um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung der Abtastrichtung entgegengesetzt rückgesetzt wird und Ausführen eines erneuten Abtastens des Lichts von der rückgesetzten optischen Abtastposition; einem zweiten Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob der in dem zweiten Distanzmessschritt gemessene Abstand sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Bezugspunkt und der Schmelze zu einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung ändert oder sich von einer Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Kante der thermischen Abschirmung auf eine Größe entsprechend dem Abstand zwischen dem Referenzpunkt und der Schmelze ändert; und einem Randpositionsbeurteilungsschritt zum Beurteilen, wenn in dem zweiten Bestimmungsschritt bestimmt wird, dass sich der gemessene Abstand ändert, dass Licht von einem Rand der Kante der thermischen Abschirmung an der optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn die Änderung bestimmt wird, reflektiert wird.
Das Positionsmessverfahren zu Anwendung bei einer Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 6 zum Herstellen eines Halbleitereinkristalls unter Messen des Abstands zwischen einer thermischen Abschirmung und einer Schmelze oder/und einem Flüssigkeitspegel einer Schmelze während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Regeln derart, dass der Messwert einen bestimmten Wert erreicht, weiter mit: einem Schritt des Definierens einer Position einer Richtung des Abtastlichts während des Ziehens basierend auf einer optischen Abtastposition zu einem Zeitpunkt, wenn in dem Randpositionsbeurteilungsschritt bestimmt wird, das Licht von dem Rand der Kante der thermischen Abschirmung reflektiert wird; und einen Ziehabstandmessschritt des Festlegens der Position der Richtung des Abtastlichts während des Ziehens des Halbleitereinkristalls und Messen des Abstands zwischen der thermischen Abschirmung und der Schmelze oder/und dem Flüssigkeitspegel der Schmelze basierend auf der festgelegten Abtastposition während des Ziehens, der Emissionsposition der Licht emittierenden Mittel und der Lichtempfangsposition der Licht empfangenden Mittel und entsprechend dem Prinzip der Triangulation.
Das Positionsmessverfahren für eine Halbleitereinkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 7, – wobei die fixierte Abtastposition während des Ziehens derart definiert ist, dass Licht einem Pfad der Reflektion von dem Flüssigkeitspegel der Schmelze bzw. der Seitenfläche der Kante der thermischen Abschirmung folgt.