DE112011101185T5

DE112011101185T5 - Einkristallherstellungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls

Info

Publication number: DE112011101185T5
Application number: DE112011101185T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Iwasaki; Hiroshi Ohtsuna; Katsuyuki Kitagawa
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2013-01-10
Also published as: KR20130058686A; US20130032083A1; WO2011142076A1; JP5552891B2; JP2011236092A; KR101727722B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Einkristallherstellungsvorrichtung bereit die eine Kammer, die einen eine Rohmaterialschmelze enthaltenden Tiegel aufnimmt; einen Ziehmechanismus zum Ziehen eines Einkristalls; ein Heizgerät zum Erhitzen der Rohmaterialschmelze, wobei das Heizgerät aufwärts und abwärts bewegt werden kann; und ein Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts umfasst, wobei das Temperaturmessmittel als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt werden kann. Die vorliegende Erfindung stellt eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls bereit, die/das ungeachtet einer Änderung der Betriebsbedingungen stabil die Temperatur des Heizgeräts messen und folglich stabil die Temperatur des Heizgeräts und die Leistung des Heizgeräts kontrollieren kann, was zu einem stabilen Betrieb führt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls, das es ermöglicht, die Temperatur eines Heizgeräts stabil zu messen während der Einkristall gezogen wird.
STAND DER TECHNIK
Eines der Verfahren, das in der Herstellung eines Silizium-Einkristalls, der ein Substratmaterial zur Verwendung in Halbleiter-integrierten Schaltkreisen oder Ähnlichen ist, verwendet wird, ist das Czochralski-Verfahren (hier auch das CZ-Verfahren genannt), in dem ein zylindrischer Einkristall aus einer Rohmaterialschmelze in einem Tiegel gezogen wird.
Bei dem CZ-Verfahren wird ein in dem Inneren einer Kammer einer Einkristallherstellungsvorrichtung bereitgestellter Tiegel 23 mit einem polykristallinen Rohmaterial beladen, wie zum Beispiel in 4 gezeigt, und das Rohmaterial wird erhitzt und mit einem zylindrischen Heizgerät 22 (es wird auch ein hitzeisolierender Zylinder 25 um den äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts herum bereitgestellt), das um einen äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts des Tiegels 23 herum bereitgestellt wird, geschmolzen. Ein an einer Impfspannvorrichtung angebrachter Impfkristall wird dann in die Schmelze getaucht und während die Impfspannvorrichtung und der Tiegel 23 in die gleiche Richtung oder die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, wird die Impfspannvorrichtung gezogen, um den Einkristall wachsen zu lassen.
Bei der Herstellung eines Einkristalls nach dem CZ-Verfahren wird die Temperatur des Heizgeräts 22 mit einem Thermometer (einem Temperaturmessmittel 24), wie einem Strahlungsthermometer, gemessen, das an der Kammer 21 oder Ähnlichem befestigt ist, um die Temperatur des Heizgeräts 22 zu kontrollieren (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 und 2).
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H05-24967
Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H03-137092

ZUSAMMENFASSUNG DER Erfindung
Ein in der Herstellung eines Einkristalls nach dem CZ-Verfahren üblicherweise verwendetes Graphitheizgerät ist schlitzartig. Das Heizgerät weist jedoch in der Nähe der Enden der Schlitze und in der Nähe seines Mittelpunkts (der Mittelpunkt des Hitzeerzeugers) unterschiedliche Stromdichten auf; daher, um präzise zu sein, variiert die gemessene Temperatur abhängig von der Messposition.
Das Temperaturmessmittel 24 wird im Allgemeinen an der Kammer 21 oder Ähnlichem befestigt. Daher gab es das Problem, dass wenn die Position des Heizgeräts durch Betriebsbedingungen vertikal variiert, zum Beispiel durch Anheben des Heizgeräts 22 wenn der Tiegel 23 steigt, die Position der Temperaturmessung variiert.
Demzufolge variiert die gemessene Temperatur gemäß der Variation in der Position der Temperaturmessung, obwohl sich die aktuelle Temperatur des Heizgeräts nicht ändert, wenn die Position des Heizgeräts durch eine Änderung der Betriebsbedingungen variiert.
Da die Leistung des Heizgeräts auf der Basis der gemessenen Temperatur des Heizgeräts eingestellt wird, bewirkt die Variation in der gemessenen Temperatur des Heizgeräts, dass sich die Heizkraft des Heizgeräts ändert. Es gab daher die Probleme, dass die aktuelle Temperatur des Heizgeräts eine vorbestimmte Kontrolltemperatur übersteigt und dass sich die Leistung des Heizgeräts nicht stabilisiert.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls bereitzustellen, die/das ungeachtet einer Änderung in den Betriebsbedingungen stabil die Temperatur des Heizgeräts messen und folglich die Temperatur des Heizgeräts und die Heizgerätleistung stabil kontrollieren kann, was zu einem stabilen Betrieb führt.
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Einkristallherstellungsvorrichtung bereit, die eine Kammer, die einen eine Rohmaterialschmelze enthaltenden Tiegel aufnimmt; einen Ziehmechanismus zum Ziehen eines Einkristalls; ein Heizgerät zum Erhitzen der Rohmaterialschmelze, wobei das Heizgerät aufwärts und abwärts bewegt werden kann; und ein Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts einschließt, wobei das Temperaturmessmittel als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt werden kann.
Das Temperaturmessmittel, das als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt werden kann, kann die Temperatur des Heizgeräts immer an der gleichen Position messen, was Messfehler durch die Variation in der Messposition der Temperatur des Heizgeräts verhindert. Daher kann die Einkristallherstellungsvorrichtung stabil die Temperatur des Heizgeräts messen und die Heizgerätleistung stabilisieren, was einen stabilen Betrieb ermöglicht.
Das Temperaturmessmittel schließt bevorzugt ein: ein Strahlungsthermometer; einen Schaft zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Strahlungsthermometers; einen Antriebsmotor zum Antreiben des Schafts; und einen Motorantrieb, der den Antriebsmotor in Gang setzt.
Mit so einem Temperaturmessmittel kann das Strahlungsthermometer, das die Temperatur des auf eine hohe Temperatur erhitzten Heizgeräts stabil messen kann, als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts mit hoher Präzision stabil aufwärts und abwärts bewegt werden, die Temperatur des Heizgeräts kann stabiler gemessen werden und die Leistung des Heizgeräts kann stärker stabilisiert werden.
Die Einkristallherstellungsvorrichtung schließt bevorzugt ein um den äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts herum angebrachten hitzeisolierenden Zylinder ein, und es ist bevorzugt, dass der hitzeisolierende Zylinder und die Kammer jeweils mit einem Temperaturmessloch zur Verwendung beim Messen der Temperatur des Heizgeräts bereitgestellt sind, und das Temperaturmessloch ein längliches Loch ist.
Wenn der um einen äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts herum bereitgestellte hitzeisolierende Zylinder und die Kammer jeweils mit einem Temperaturmessloch mit einer länglichen Lochform bereitgestellt sind, kann die Temperatur des Heizgeräts leichter und stabiler durch das längliche Loch als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts gemessen werden, und die Vorrichtung kann stabiler betrieben werden.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls nach dem Czochralski-Verfahren bereit, was Ziehen des Einkristalls mit einem Ziehmechanismus aus einer in einem Tiegel enthaltenen Rohmaterialschmelze einschließt, wobei die Rohmaterialschmelze durch ein Heizgerät geschmolzen wird, aus der der Einkristall gezogen wird, während ein Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt wird.
Wenn der Einkristall gezogen wird während das Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt wird, kann die Messposition der Temperatur des Heizgeräts an einer bestimmte Position auf dem Heizgerät befestigt werden, und die Temperatur des Heizgeräts kann stabil gemessen werden. Daher kann wenn der Einkristall gezogen wird die Leistung des Heizgeräts stabilisiert werden und als Konsequenz kann der Einkristall stabil gezogen werden.
In dem Verfahren fällt die Höhenposition, an dem die Temperatur des Heizgeräts mit dem Temperaturmessmittel gemessen wird, bevorzugt innerhalb den Bereich von ±10 mm von einem Mittelpunkt des Heizgeräts.
Die Stromdichte in dem Bereich von ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts ist stabiler als an anderen Positionen (z. B. dem Ende der Schlitze) und dessen Temperatur ist somit stabilisiert. Daher kann der Einkristall gezogen werden während die Temperatur an einer Höhenposition gemessen wird, an der sich die Temperatur des Heizgeräts stabilisiert, die Leistung des Heizgeräts kann stabil kontrolliert werden, und es kann ein stabiler Betrieb erreicht werden, wenn die Höhenposition an dem die Temperatur des Heizgeräts mit dem Temperaturmessmittel gemessen wird, innerhalb des Bereichs von ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts fällt.
Wie vorstehend beschrieben, kann durch Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Temperaturmessmittels als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung das Temperaturmessmittel an der gleichen Höhenposition wie der des Heizgeräts gehalten werden; dadurch kann Variation und der durch einen geteilten Graphittiegel bewirkte Temperaturvariationseffekt mit hoher Präzision unterbunden werden; als Konsequenz kann die Temperaturkontrolle des Heizgeräts im Vergleich mit der in der Vergangenheit erheblich stabilisiert werden. Der Durchmesser des Einkristalls kann daher ohne weiteres während der Herstellung kontrolliert werden, Bildung von Versetzungen in einem wachsen gelassenen Kristall kann als Konsequenz reduziert werden, und die Produktivität kann verbessert werden. Außerdem stabilisiert eine stabile Temperaturmessung die Ziehrate des Kristalls, und ein Einkristall mit einer gewünschten Kristallqualität kann noch mehr als in der Vergangenheit stabil erhalten werden. Die vorliegende Erfindung stellt eine Einkristallherstellungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls bereit, das diese Effekte ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Übersichtsansicht, die die Form eines üblichen Heizgeräts in der Nähe von dessen Elektrode vergrößert;
3 zeigt das Verhältnis zwischen der Messposition der Temperatur des Heizgeräts und einer maximalen Variation in der Leistung (elektrische Energie) des Heizgeräts in den Beispielen 1 und 2; und
4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Einkristallherstellungsvorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Wie in 1 dargestellt, schließt die Einkristallherstellungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung die Kammer 11, die den eine Rohmaterialschmelze enthaltenden Tiegel aufnimmt, den Ziehmechanismus 16 zum Ziehen des Einkristalls, das aufwärts und abwärts bewegbare Heizgerät 12 zum Erhitzen der Rohmaterialschmelze, das Temperaturmessmittel 14 zum Messen der Temperatur des Heizgeräts 12, und den um den äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts 12 herum angebrachten hitzeisolierenden Zylinder 15 ein.
Das Temperaturmessmittel 14 ist nicht an dem Kammerkörper befestigt, sondern kann sich als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts 12 aufwärts und abwärts bewegen, so dass seine Messposition variiert werden kann. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, schließt das Temperaturmessmittel 14 das Strahlungsthermometer 14a, den Schaft 14b zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Strahlungsthermometers, den Antriebsmotor 14c zum Antreiben des Schafts, und den Motorantrieb 14d, der den Antriebsmotor 14c in Gang setzt, ein.
Wenn das Temperaturmessmittel 14 wie vorstehend eingerichtet wird, wird die Position an dem das Strahlungsthermometer 14a die Temperatur des Heizgeräts misst vorher eingestellt zum Beispiel in der Nähe des Mittelpunkts des Heizgeräts 12 zu liegen, und die eingestellte Position wird als Referenzposition genommen. Die gleichen Befehle zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung, die an den Heizgerätschaft 12b gerichtet sind, werden an den Motorantrieb 14d des Schafts 14b gerichtet, um das Strahlungsthermometer aufwärts und abwärts zu bewegen, und der Schaft 14b zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Strahlungsthermometers wird mit dem Antriebsmotor 14c aufwärts und abwärts bewegt, so dass das Strahlungsthermometer 14a und der Heizgerätschaft 12b hinsichtlich der Aufwärts- und Abwärtsbewegung verknüpft sind. Als ein Ergebnis ist die Bewegung des Strahlungsthermometers 14a mit der des Heizgeräts 12 verknüpft, und das Strahlungsthermometer 14a kann immer die Temperatur in der Nähe des Mittelpunkts des Heizgeräts 12 messen.
Rückmeldung über die mit dem Strahlungsthermometer 14a gemessene Temperatur des Heizgeräts 12 wird an einen Temperaturregulator 12d zum Einstellen der Temperatur des Heizgeräts weitergegeben. Der Temperaturregulator 12d sendet Signale an eine Heizgerätenergiequelle 12c auf der Basis der Rückmeldungssignale, um die Leistung (elektrische Energie) des Heizgeräts 12 einzustellen.
Wie in 2 gezeigt, ist die Variation der elektrischen Energie bei einem üblicherweise verwendeten Heizgerät mit gebildeten Schlitzen 12a in der Nähe der Heizgerätschlitzenden 12a' (Region A), die eine größere Stromdichte aufweisen, während der Temperaturkontrolle größer. Auf der anderen Seite stabilisiert sich die elektrische Energie des Heizgeräts in dem Mittelpunkt des Heizgeräts (Region B). Daher unterscheidet sich die herkömmlicherweise gemessene Temperatur von der aktuellen Temperatur, obwohl sich die aktuelle Temperatur nicht ändert.
Gemäß der Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verhindert jedoch das aufwärts und abwärts Bewegen des Temperaturmessmittels zum Messen der Temperatur des Heizgeräts als Antwort auf Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts das Ändern der Messposition der Temperatur des Heizgeräts, wenn der Einkristall gezogen wird, was ermöglicht, dass die Temperatur des Heizgeräts kontinuierlich an der gleichen Position gemessen wird. Daher kann die Temperatur des Heizgeräts stabil gemessen werden und die Leistung des Heizgeräts kann kontrolliert auf der Basis der gemessenen Heiztemperatur stabilisiert werden. Als ein Ergebnis dieser Effekte kann der Einkristall stabil gezogen werden und der Zustand der Rohmaterialschmelze und die Kristallqualität des gezogenen Einkristalls kann ebenfalls stabilisiert werden.
Hier sind Antriebsteile (z. B. Motorantriebe, die jeweils den Heizgerätschaft 12b, den Tiegelschaft 13a, den Schaft 14b zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Strahlungsthermometers und Motor 16a zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen eines Ziehschafts in Gang setzen) der Einkristallherstellungsvorrichtung 10 durch Antwort auf Befehle (eine Position, Drehzahl und Richtung), die von einem Computer 17 gesendet werden, um jeden der Motorantriebe zu kontrollieren, steuerbar.
Die Motorantriebe geben jeweils Rückmeldung über ihren gegenwärtigen Zustand (eine Position, Drehzahl und Richtung) beim Antreiben der entsprechenden Antriebsteile an den Computer 17, um diese zu kontrollieren, die Zielwerte zu erreichen.
Das Temperaturmessmittel 14 ist nicht auf die in 1 veranschaulichte Ausführungsform begrenzt, solange sie fähig ist, sich als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts 12 aufwärts und abwärts zu bewegen. Zum Beispiel kann ein Widerstandstemperaturdetektor als Temperaturmessmittel 14 verwendet werden.
Die Höhenposition, an dem die Temperatur des Heizgeräts 12 mit dem Temperaturmessgerät 14 gemessen wird, fällt bevorzugt in den Bereich von ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts 12.
Wie in 1 gezeigt, können die Kammer 11 und der um den äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts 12 herum angebrachte hitzeisolierende Zylinder 15 mit den Temperaturmesslöchern 11a bzw. 15a zur Verwendung beim Messen der Temperatur des Heizgeräts 12 bereitgestellt sein. Die Temperaturmesslöcher 11a und 15a können jeweils ein längliches Loch sein.
Die an der Kammer und an dem um einen äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts herum angebrachten hitzeisolierenden Zylinder bereitgestellten Temperaturmesslöcher der länglichen Löcher ermöglichen es, einen Abstand der Heizgerätbewegung während dessen Betrieb zu berücksichtigen, um sicher das Fehlen eines Messbereichs eines Thermometers wie eines Strahlungsthermometers zu verhindern. Die Temperatur des Heizgeräts kann daher sicher und stabil gemessen werden, während sich das Heizgerät aufwärts und abwärts bewegt; dadurch kann ein stabiler Betrieb erreicht werden.
Nachstehend wird eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Einkristalls der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend beschriebenen Einkristallherstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform begrenzt.
Wenn der Einkristall aus der Rohmaterialschmelze in dem Tiegel 13 der Einkristallherstellungsvorrichtung 10 gezogen wird, muss das um den Tiegel 13 herum angebrachte Heizgerät 12 ein Rohmaterial in dem Tiegel 13 erhitzen, um es zu schmelzen.
Wenn das Heizgerät 12 das Rohmaterial erhitzt, wird eine Spannung an dem Heizgerät 12 angelegt, um die Elektrizität anzustellen; dazwischen wird die Temperatur des Heizgeräts 12 mit dem Temperaturmessmittel 14 wie einem Strahlungsthermometer 14a gemessen, um indirekt die Temperatur des Tiegels 13 und der natürlich geschmolzenen Rohmaterialschmelze zu messen.
Ein Impfkristall wird in die Rohmaterialschmelze in dem Tiegel 13 getaucht und der Einkristall wird dann aus der Rohmaterialschmelze gezogen. Der Tiegel 13 ist in der Richtung der Kristallwachstumsachse bewegbar. Der Tiegel 13 wird während des Wachstums des Einkristalls aufwärts bewegt, um den fallenden Oberflächenspiegel der Rohmaterialschmelze, wenn der Einkristall wachsen gelassen wird, zu kompensieren, so dass die Oberfläche der Rohmaterialschmelze immer bei einer konstanten Höhe gehalten wird.
Das Heizgerät 12 bewegt sich ebenfalls als Antwort auf die Bewegung des Tiegels aufwärts und abwärts. In der vorliegenden Erfindung wird nicht wie bei herkömmlichen Verfahren der Einkristall gezogen während das Temperaturmessmittel 14 zum Messen der Temperatur des Heizgeräts 12, zusätzlich zu dem Heizgerät 12, als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts 12 aufwärts und abwärts bewegt wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Ziehen des Einkristalls während das Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt wird, verhindern, dass sich die Messposition der Temperatur des Heizgeräts im Hinblick auf die Position des Heizgeräts ändert, was es ermöglicht, dass die Temperatur des Heizgeräts kontinuierlich an derselben Position gemessen wird.
Die Temperatur des Heizgeräts kann daher stabiler als in der Vergangenheit gemessen werden und die Heizgerätleistung stabilisiert sich auch, wenn der Einkristall gezogen wird. Es können sich daher die auf der Basis der gemessenen Temperatur kontrollierte Heizgerätleistung und eine aktuelle Temperatur des Heizgeräts stabilisieren. Die Konvektion der Rohmaterialschmelze und die Qualität des gezogenen Einkristalls können sich ebenfalls stabilisieren.
In dem Verfahren kann die Höhenposition, an der die Temperatur des Heizgeräts mit dem Temperaturmessmittel gemessen wird, angepasst werden, innerhalb des Bereichs von ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts zu liegen.
Wenn die zweckmäßig mit dem Strahlungsthermometer in der Nähe des Heizgerätschlitzendes (Region A) und in der Nähe des Mittelpunkts des Heizgeräts (Region B) gemessenen Temperaturen in dem Heizgerät während des Wachstums des Einkristalls verglichen werden, ist die Variation der elektrischen Energie des Heizgeräts in der Nähe des Heizgerätschlitzendes, das eine größere Stromdichte aufweist, größer, wenn die Temperatur kontrolliert wird (siehe 2 und 3). Diese Variation können Extrafaktoren beim Stören der Temperaturkontrolle sein. Hinsichtlich dieses Punktes kann, wenn die Messposition der Temperatur des Heizgeräts innerhalb den Bereich von ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts, in dem die Variation der Temperatur in umlaufender Richtung des Heizgeräts gering ist, fällt, der Einkristall gezogen werden während die Temperatur des Heizgeräts immer an einer Position gemessen wird, an der sich die Temperatur des Heizgeräts stabilisiert, und es kann eine stabilere Kontrolle der Heizgerätleistung und ein stabiler Betrieb realisiert werden.
BEISPIEL
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele konkreter beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele begrenzt.
(Beispiel 1)
Das Verhältnis zwischen der Messposition der Temperatur des Heizgeräts und der Variation in der Temperatur wurde durch einen leeren Heiztest, in dem kein Rohmaterial in den Tiegel eingebracht wurde, bestätigt. In dem Test wurde das Strahlungsthermometer als Antwort auf die Aufwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts bewegt, um die Temperatur des Heizgeräts kontinuierlich an derselben Position unter den Bedingungen: eine Ofenstruktur unter Verwendung eines 26 in. Durchmessers (650 mm) Tiegels; einer Heizgerätnutzungszeit von 400 Stunden; einer elektrischen Energie des Heizgeräts von 100 kW; und einer Tiegelrotationsgeschwindigkeit von 0,1 U/min, zu messen.
Der Begriff ”Variation der Temperatur”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf die Variation der Temperatur, die in der Nähe einer Verbindungsstelle von geteilten Tiegelteilen (einen Tiegelrotationszeitraum) auftritt, wenn ein in zwei Teile geteilter Tiegel verwendet wird. Die gemessene Temperatur des Heizgeräts variiert periodisch mit der Drehung des Tiegels unter dem Einfluss der Verbindungsstelle des Tiegels; als Konsequenz variiert die auf der Basis der gemessenen Temperatur des Heizgeräts kontrollierte Heizgerätleistung auch periodisch mit der Drehung des Tiegels.
Wie in 3(A) gezeigt, betrug in den Fällen, in denen die Messpositionen der Temperatur des Heizgeräts angepasst wurde, sowohl in der Nähe des Heizgerätmittelpunkts und des Schlitzendes zu liegen, die Variation der Temperatur (Variation der elektrischen Energie), wenn die Temperatur des Heizgeräts in der Nähe des Heizgerätmittelpunkts gemessen wurde, etwa 50% weniger als wenn sie in der Nähe des Schlitzendes gemessen wurde.
Wenn die Messposition der Temperatur des Heizgeräts stufenweise von der Umgebung des Schlitzendes in Richtung des Mittelpunkts verändert wurde, sank auf gleiche Weise die Variation der Temperatur mit der sie sich dem Mittelpunkt näherte.
Wenn die Messposition der Temperatur des Heizgeräts innerhalb des Bereichs von ±10 mm des Mittelpunkts des Heizgeräts fiel, war die Variation der Temperatur minimiert.
In dem Fall, in dem die Messung an dem Schlitzende eine maximale Temperaturvariation wie in Beispiel 1 zeigte, betrug die Variation der Heizgerätleistung etwa 90% von der eines herkömmlichen Falls, in dem das Thermometer nicht bewegt wurde. Der Bereich der Variation war gleich oder betrug weniger als 50% an dem Mittelpunkt. Es wurde demzufolge bestätigt, dass die vorliegende Erfindung die Heizgerätleistung an jeder Messposition der Temperatur des Heizgeräts stärker stabilisieren kann als in der Vergangenheit.
(Beispiel 2)
Ein nächster Test wurde durchgeführt, um zu bestätigen, ob unter wirklichen Betriebsbedingungen ähnliche Ergebnisse erhalten wurden. Die Bedingungen schlossen das folgende ein: eine Ofenstruktur unter Verwendung eines 26 in. Durchmessers (650 mm) Tiegels; eine Heizgerätnutzungszeit von 1200 Stunden; eine elektrische Energie des Heizgeräts von 120 kW; einer Tiegelrotationsgeschwindigkeit von 0,1 U/min; und einen Zeitraum bevor der Impfkristall eingetaucht wurde.
In Beispiel 2, wie in 3(B) gezeigt, war die Temperaturvariation minimiert, wenn die Messposition der Temperatur des Heizgeräts im Mittelpunkt des Heizgeräts wie in Beispiel 1 lag. Wenn das Thermometer nicht bewegt wurde, war der Bereich der Variation gleich zu oder betrug mehr als 8 kW. Es wurde demzufolge bestätigt, dass die Variation stark verbessert wurde.
Wie vorstehend beschrieben, wurde es bestätigt, dass die Temperatur des Heizgeräts durch Aufwärtsbewegen des Strahlungsthermometers als Antwort auf die Aufwärtsbewegung des Heizgeräts stabil gemessen werden kann, um die Temperatur kontinuierlich gemäß der vorliegenden Erfindung an der gleichen Position zu messen.
Es wurde auch bestätigt, dass das Befestigen der Messposition der Heiztemperatur etwa ±10 mm von dem Mittelpunkt des Heizgeräts entfernt den Einfluss von Störungen reduziert und die Temperaturmessung stärker stabilisiert.
Es soll auch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannte Ausführungsform begrenzt ist. Die Ausführungsform ist nur eine Veranschaulichung, und jedes Beispiel, das im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweist und die gleichen Funktionen und Effekte wie des in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzepts zeigen, in dem technischen Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.

Claims

Einkristallherstellungsvorrichtung umfassend eine Kammer, die einen eine Rohmaterialschmelze enthaltenden Tiegel aufnimmt; einen Ziehmechanismus zum Ziehen eines Einkristalls; ein Heizgerät zum Erhitzen der Rohmaterialschmelze, wobei das Heizgerät aufwärts und abwärts bewegt werden kann; und ein Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts, wobei das Temperaturmessmittel als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt werden kann.
Einkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Temperaturmessmittel einschießt: ein Strahlungsthermometer; einen Schaft zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen des Strahlungsthermometers; einen Antriebsmotor zum Antreiben des Schafts; und einen Motorantrieb der den Antriebsmotor in Gang setzt.
Einkristallherstellungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner umfassend einen um einen äußeren umlaufenden Teil des Heizgeräts herum angebrachten hitzeisolierenden Zylinder, wobei der hitzeisolierende Zylinder und die Kammer jeweils mit einem Temperaturmessloch zur Verwendung beim Messen der Temperatur des Heizgeräts bereitgestellt sind, und das Temperaturmessloch ein längliches Loch ist.
Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls gemäß dem Czochralski-Verfahren, wobei das Verfahren umfasst Ziehen des Einkristalls mit einem Ziehmechanismus aus einer in einem Tiegel enthaltenen Rohmaterialschmelze, wobei die Rohmaterialschmelze durch ein Heizgerät geschmolzen wird, wobei der Einkristall gezogen wird während ein Temperaturmessmittel zum Messen der Temperatur des Heizgeräts als Antwort auf die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Heizgeräts aufwärts und abwärts bewegt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls nach Anspruch 4, wobei eine Höhenposition bei der die Temperatur des Heizgeräts mit dem Temperaturmessmittel gemessen wird innerhalb des Bereichs von ±10 mm von einem Mittelpunkt des Heizgeräts liegt.