DE3785669T2

DE3785669T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der schmelzzone eines halbleiterstabes.

Info

Publication number: DE3785669T2
Application number: DE8787118479T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Ikeda; Nobuhiro Ohara; Kunio Suzuki; Masataka Watanabe
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2007-12-15
Also published as: DE3785669D1; US4866230A; EP0288605B1; EP0288605A3; EP0288605A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes und insbesondere eine Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Einkristallen mittels eines Schmelzzonen-Verfahrens, das die Länge der Schmelzzone und den Durchmesser des kristallisierenden Kristalls steuert.
FR-A-23 25 993 offenbart ein Verfahren zum Charakterisieren der Schmelz zonen-Geometrie in einem Schmelzzonen-Prozeß mittels eines Steuersystems, das die geometrischen Werte dieser Zone durch ein Bildaufnahmesystem mißt, um jeweils die Stabbewegung, die Geschwindigkeiten und/oder die der Heizung zugeführte Energie zu regeln. Um den Durchmesser des monokristallinen Stabes zu regeln, wird der Durchmesser der Schmelzzone in einem konstanten Abstand oberhalb der Schmelze-Feststoff-Grenzfläche mittels eines Bildaulnahmesystems gemessen. Der Durchmesser des kristallinen Stabes wird indirekt über die Messung des Durchmessers der Schmelzzone und unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Stabdurchmesser geregelt.
Gemäß einem weiteren Stand der Technik, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, wird eine Schmelzzone 20 (schmelzende Zone) zwischen einem Halbleiterstab 16 auf einer Schmelzseite (mit einem polykristallinen Stab als Rohmaterial) und einem Halbleiterstab 18 auf einer Kristallseite (mit einem monokristallinen Stab als Produkt) gebildet, indem ein Hochfrequenzstrom einer Induktionsheizspule 12 zugeführt und der daneben liegende Raum mittels einer kommerziellen Fernsehkamera 30 überwacht wird, um so die Position einer Kristallisationsgrenze 24 und den Durchmesser Dsi der Kristallisationsgrenze eines Kristalls aus zusammengesetzten Bildsignalen der Fernsehkamera genauso zu detektieren, wie einen Winkel α zwischen einer Tangente A in einem Punkt C an der Peripherie der Kristalllsationsgrenze und der Achse X des Halbleiterstabes 14. Beim Betrieb ist der Durchmesser des kristallisierenden Kristalls durch eine Einstellung der Abwärts-Geschwindigkeit Vp des schmelzseitigen Halbleiterstabes entsprechend dem Wert des Winkels α geregelt worden.
Der Durchmesser Dsi an der Kristalllsationsgrenze des Kristalls wird als ein Wert bestimmt, der proportional ist einer Pulsbreite W&sub1; eines Pulses P&sub1; eines Luminanzsignals, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, einer Abtastlinie, die der Kristallisationsgrenze 24 entspricht. Der Winkel α wird aus der Differenz zwischen den Pulsbreiten W&sub1; und W&sub2; von Pulsen P&sub1; und P&sub2; der Luminanzsignale auf dieser Abtastlinie und einer darüberliegenden Abtastlinie bestimmt (s. US-Patent No. 3,757,071).
Da es jedoch notwendig ist, die Differenz zwischen der Pulsbreite W&sub1; und der Pulsbreite W&sub2; für benachbarte Abtastlinien zu bestimmen, die sehr nahe beieinander liegen, beinhaltet diese kleine Differenz einen großen relativen Fehlerfaktor und beeinträchtigt die Genauigkeit der Detektion des Winkels α. Zusätzlich wird die Genauigkeit der Detektion des Winkels α weiter verschlechtert, da der Fehler bei der Detektion der Position der Kristallisationsgrenze 24 im Bereich von 50% des einzelnen Intervalls der Abtastlinie liegt. Es ist ebenfalls zu verstehen, daß die Detektionsgenauigkeit weiter herabgesetzt wird, wenn es eine Kristallfacettenlinie nahe dem Punkt C gibt.
Sogar wenn der Durchmesser Dsi der Kristallisationsgrenze des Kristalls zu einem zukünftigen Zeitpunkt aus dem Winkel α vorherbestimmt wird, beeinträchtigt die verschlechterte Prädiktion die Möglichkeit, den Durchmesser Dsi des kristallisierenden Kristalls zu regeln.
Sogar wenn der Durchmesser des wachsenden Kristalls allein geregelt wird, gibt es zusätzlich noch folgenden Probleme:
(1) Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist ein ungeschmolzener Kern 21, der noch nicht geschmolzen ist und sich unsichtbar vom Zentrum des Bodens des schmelzeseitigen Halbleiterstabes 16 aus erstreckt, in der Schmelzzone 20 vorhanden, die durch die Induktionsheizspule 12 zwischen dem schmelzseitigen Halbleiterstab 16, der sich nach unten bewegt, und dem kristallisationsseitigen Halbleiterstab 18 gebildet ist. Wenn eine Zonenlänge L&sub1; auf der Kristallisationsseite, die einen Abstand zwischen der Induktionsheizspule 12 und der Kristallisationsgrenze 24 darstellt, deshalb erniedrigt wird, und falls das untere Ende des ungeschmolzenen Kerns 21 nahe der Kristallisationsgrenze 24 liegt, wird so die Temperatur im Zentrum der Kristallisationsgrenze 24 niedriger als die im peripheren Abschnitt und somit erhöht sich die Kristallisationsgeschwindigkeit lokal, was zu einem Auftauchen von Versetzungen oder im Extremfall zu einer Polykristallisation aufgrund des Anstiegs im Zentrum der Grenzfläche führt.
(2) Wenn das Abkühlen der Kristallisationsgrenze 24 weiter fortschreitet, wird deren Zentrum angehoben und das untere Ende des ungeschmolzenen Kerns 21 in Kontakt mit der Oberseite der Kristallisationsgrenze 24 gebracht, worauf der monokristalline Halbleiterstab 18 auf der Kristallisationsseite an dem polykristallinen Halbleiterstab 16 auf der Schmelzseite anhaftet. Es ist deshalb unmöglich, das Zonenschmelzverfahren fortzusetzen.
(3) Wird umgekehrt eine Zonenlänge L die die axiale Länge der Schmelzzone 20 repräsentiert, zu lang, wird der Durchmesser eines eingeschnürten Schmelzeabschnittes 35 verringert und die Schmelzzone 20 wird an der Position des eingeschnürten Schmelzeabschnittes 35 durch die Oberflächenspannung abgetrennt, wodurch die Schmelze infolgedessen tropft.
(4) Wenn gasförmige Verunreinigungen in die Schmelzzone 20 von deren Oberfläche her injiziert werden (Gasdotierung), oder die Verunreinigungen in der Schmelzzone 20 in einer Vakuumatmosphäre entfernt werden (Vakuumverfahren), verändert sich die Dotierung oder die Entfernungsgeschwindigkeit der Verunreinigungen, da der Oberflächenbereich der Schmelzzone 20 sich mit der Veränderung der Zonenlänge L verändert, wodurch der Widerstand des Halbleiterstabes 18 auf der Kristallisationsseite in axialer Richtung inhomogen wird.
Wenn andererseits die der Induktionsheizspule 12 zugeführte elektrische Leistung verändert wird, verändert sich auch der Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze 24 des Kristalls und die Zonenlänge L. Zusätzlich werden auch der Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze 24 des Kristalls und die Zonenlänge L durch eine Veränderung der Abwärts-Geschwindigkeit des Halbleiterstabes 18 auf der Kristallisationsseite verändert.
Wenn die Ansprechgenauigkeit der Regelung schlecht ist oder eine stabile Regelung nicht erreicht werden kann, wird die Zonenlänge zu kurz oder zu lang, wodurch die oben beschriebenen Kristallversetzungen oder die Anhaftung auftreten oder die Schmelzzone abgeschnitten wird. Als Resultat verschlechtert sich die Qualität des Produkts oder das Schmelzzonenverfahren kann nicht weiter forgesetzt werden. Im Kernabschnitt im Anfangsstadium des Kristallwachstums verursacht eine übermäßige Zonenlänge, daß die Kernlänge unnötig erhöht wird und daraus Produktionsverluste resultieren, auch wenn es kein Problem bezüglich z.B. der Qualität gibt.
Es ist deshalb höchst wünschenswert, ein Verfahren zum Einstellen der Menge an elektrischer Leistung, die der Induktionsheizspule 12 zugeführt wird, und der Abwärts-Geschwindigkeiten des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 und des schmelzeseitigen Halbleiterstabes 16 (und der Relativgeschwindigkeit dazwischen) zu schaffen, so daß die Zonenlänge L und der Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze des Kristalls stabil mit einer guten Ansprechgenauigkeit geregelt werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes zu schaffen, welche in der Lege sind, die Stabilität und Ansprechgenauigkeit der Regelung des Durchmessers eines kristallisierenden Kristalls und der Zonenlänge zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung beruht auf einem bekannten Verfahren, bei dem ein Durchmesser Dm eines Schmelzschulterabschnittes auf der Kristallisationsseite der Schmelzzone gemessen und der Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls indirekt durch eine Regelung des Durchmessers Dm geregelt wird. Der Abstand zwischen den Flächen, die jeweils dem Durchmesser Ds des wachsenden Kristalls und dem Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnittes auf der Kristallisationsseite entsprechen, ist darüber hinaus relativ groß und der Unterschied zwischen diesen Durchmessern D5 und Dm ist relativ groß. Darüber hinaus steht der Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnittes auf der Kristallisationsseite in enger Beziehung zu dem Durchmesser Ds, den der kristallisierende Kristall erwartungsgemäß nach Ablauf einer gegebenen Zeit haben wird. Dieses Verfahren bietet eine gute Empfindlichkeit und RegelstabiIität und kann die Wahrscheinlichkeit reduzieren, daß die Schmelze Tropfen bildet, während eine gute Qualität des Halbleiter-Einkristalls als Produkt gewährleistet wird.
Um die obengenannte Aufgabe zu erfüllen, wird in einer ersten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens eine Differenz Δ D zwischen dem Durchmesser Ds des wachsenden Kristalls und dem Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnitts auf der Krlstallisationsseite detektiert und auf einen Sollwert ΔD&sub0; geregelt. Diese Vorrichtung enthält einen Programmeinsteller als Sollwerteinstellvorrichtung zum Setzen des Sollwertes Δ Do, der eine Funktion einer Länge des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes ist. Auf diese Weise verwendet die Vorrichtung als Regelvariable den Unterschied Δ D, der in direkter Beziehung zur Tropfenblldung der Schmelze steht, um auf diese Weise das Auftreten einer Tropfenbildung der Schmelze zu verhindern und gleichzeitig die Länge des Kernabschnittes reduzieren zu können, die nicht als Produkt verwendet werden kann.
Zusätzlich wird in einer zweiten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des obenbeschriebenen Verfahrens der Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnitts auf der Kristallisationsseite der Schmelzzone auf einen Sollwert Dmo geregelt. Diese Vorrichtung enthält ebenfalls einen Programmeinsteller zum Setzen dieses Sollwertes, der eine Funktion der Länge des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes ist. Diese Vorrichtung ist in der Lage, den Kernabschnitt und einen vertikalen Abschnitt des Körpers in der gleichen Weise zu regeln und vereinfacht so die Regelung.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung regelt indirekt die Zonenlänge L, was die axiale Länge der Schmelzzone ist, in dem der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzabschnittes der Schmelzzone gemessen und dieser Durchmesser Dn geregelt wird. Eine Zunahme Δ Dn von Dn ist proportional einer Abnahme Δ L von L nach einer gegebenen Zeit und der Wert des Verhältnisses Δ Dn/ Δ L ist groß, so daß die Sensitivität hoch ist. Da Regelung der Zonenlänge L ebenfalls in enger Beziehung zu der Regelung des Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls steht, kann - wenn die Möglichkeit verbessert ist, einen von diesen beiden Größen zu regeln - die Regelung der anderen Größe ebenfalls verbessert werden. Dieses Verfahren zeigt so eine gute Empfindlichkeit und Stabilität und ist in der Lage, das Auftreten einer Tropfenbildung der Schmelze zu reduzieren und einen Halbleiter-Einkristall guter Qualität zu produzieren.
Bei diesem Verfahren werden die Zonenlänge L und die kristallisationsseitige Zonenlänge L&sub1; auf konstanten Werten gehalten, wenn der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzabschnittes so geregelt wird, daß er während der Herstellung des zylindrischen Hauptabschnittes eines Halbleiterstabes konstant ist, was zu einer Lösung der oben beschriebenen Probleme (1) bis (4) führt.
In einem zweiten Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zonenlänge L direkt oder indirekt durch eine Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des schmelzeseitigen Halbleiterstabes bezüglich der Heizung geregelt, wobei der Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls direkt oder indirekt durch eine Einstellung der der Heizung zugeführten elektrischen Leistung P geregelt wird. Darüber hinaus wird für eine Regelung der Bewegungsgeschwindigkeit und elektrischen Leistung P der Durchmesser Dn eines eingeschnürten Schmelzeabschnittes detektiert und die Zonenlänge L indirekt durch eine Regelung des Durchmessers Dn geregelt. Bei diesem zweiten Verfahren stehen die Regelung von L und die Regelung von Ds durch die oben beschriebenen Einstellungen gegenseitig in Beziehung, so daß die Zonenlänge L und der Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls stabil mit einer guten Empfindlichkeit geregelt werden können und zwar ungeachtet der Tatsache, daß jede Einstellung sowohl die Zonenlänge I, als auch den Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls beeinflußt. Zusätzlich kann die Regelung der Schmelzzone in vorteilhafter Weise vereinfacht werden, da die Zonenlänge L allein durch eine Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit geregelt werden kann, während der Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls allein durch eine Einstellung der elektrischen Leistung P geregelt werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes, auf welches sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht;
Fig. 2 ist ein Diagramm eine Beispiels der Eingabe-Ausgabe-Kennlinie eines Durchmesser-Differenzeinstellers 50, wie er in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 ist ein Diagramm eines Beispiels der Eingabe-Ausgabe-Kennlinie eines Reglers 56, wie er in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4 ist ein Diagramm der Ansprechcharakteristik des Durchmessers Ds an der Kristallisationsgrenze eines Kristalls und der Zonenlänge L, wie sie beobachtet wird, wenn eine der in Fig. 1 gezeigten Induktionsheizspule 12 zugeführte elektrische Leistung P schrittweise erhöht wird;
Fig. 5 ist eine Diagramm der Ansprechcharakteristik des Durchmessers Ds eines kristallisierenden Kristalls und der ZonenIänge L, wenn die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterstabes 16 auf der Schmelzeseite schrittweise erhöht wird;
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung einer konventionellen Regelmethode;
Fig. 7 ist ein Schaubild, das die Wellenformen von Luminanzsignalen zeigt, um die Detektionsgenauigkeit des in Fig. 6 gezeigten Winkels zu erklären und
Fig. 8 ist eine Zeichnung, die die mit dem konventionellen Regelverfahren verbundenen Probleme erläutert.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS:

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch das Gesamtsystem zur Regelung der Schmelzzone bei der Produktion eines monokristallinen Halbleiterstabes.
Ein Oszillator 10 führt einer Induktionsheizspule 12 einen Hochfrequenzstrom zu, um so eine Schmelzzone 20 zwischen einem schmelzeseitigen Halbleiterstab 16 und einem kristallisationsseitigen Halbleiterstab 18 zu bilden.
Der kristallisationsseitige Halbleiterstab 18 ist vertikal angeordnet und wird mittels eines geschwindigkeitseinstellbaren Motors 22 mit einer Geschwindigkeit Vs nach unten bewegt. Der kristallisationsseitige Halbleiterstab 18 wird darüber hinaus um seine Achse mittels eines (nicht gezeigten) Motors mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht, so daß die Temperaturverteilung des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 und der Schmelzzone 20 in der Nähe der Kristallisationsgrenze 24 rotationssymmetrisch ist.
Andererseits ist der schmelzeseitige Halbleiterstab 16 ebenfalls vertikal angeordnet und wird mittels eines in seiner Geschwindigkeit einstellbaren Hebemotors 26 mit einer Geschwindigkeit Vp nach unten bewegt. Der schmelzeseitige Halbleiterstab 16 wird ebenfalls mittels eines (nicht gezeigten) Motors mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht, so daß die Temperaturverteilung des schmelzeseitigen Halbleiterstabes 16 und der Schmelzzone 20 in der Nähe der Schmelzgrenze 28 rotationssymmetrisch ist.
Die Schmelzzone 20 und der dazu benachbarte Raum werden durch eine feststehende kommerzielle Fernsehkamera 30 überwacht und die zusammengesetzten Bildsignale davon werden einer Bildverarbeitungsschaltung 32 zugeführt, um so den Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze 24, den Durchmesser Dn des kristallisationsseitigen, eingeschnürten Schmelzeabschnittes 36 der Schmelzzone 20 und den Durchmesser Dm des kristallisationsseitigen Schmelzschulterabschnittes 34 zwischen dem kristallisationsseitigen, eingeschnürten Schmelzeabschnitt 36 und der Kristallisationsgrenze 24 zu detektieren.
Der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes ist der Durchmesser des kristallisationsseitigen, flüssigen Schmelzeabschnittes 36 in einer Position mit einem gegebenen Abstand hn unterhalb der unteren Fläche der Induktionsheizspule 12.
Der Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnittes ist der Durchmesser des kristallisationsseitigen Schmelzschulterabschnittes 34 in einer Position mit einem gegebenen Abstand hm oberhalb der Kristallisationsgrenze 24.
Jeder der Durchmesser Dm und Dn des Schmelzschulterabschnittes und des eingeschnürten Schmelzschulterabschnittes wird als Dimension detektiert, die proportional ist der Länge eines Abschnittes einer horizontalen Abtastlinie mit einem Luminanzwert, der größer ist als ein Standardwert. Zusätzlich werden die Positionen der Kristallisationsgrenze 24 und der Unterseite der Induktionsheizspule 12 jeweils als Positionen detektiert, bei denen die Luminanz in der vertikalen Richtung bezüglich der Abtastlinien sich abrupt ändert. Die Abstände hn und hm entsprechen horizontalen Abtastlinien, die in einem Abstand von mehreren Linien von den horizontalen Abtastlinien angeordnet sind, die jeweils der Unterseite der Induktionsheizspule 12 bzw. der Kristallisationsgrenze 24 entsprechen.
(Beziehung zwischen dem Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnittes und dem Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls).
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, daß, wenn der Abschnitt hM und die Abwärts-Geschwindigkeit Vs des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 konstant sind, der Durchmesser Dm des Schmelzschulterabschnittes eine konstante Beziehung zu dem Durchmesser Ds zeigt, den der kristallisierende Kristall erwartungsgemäß nach Ablauf einer gegebenen Zeit (gewöhnlicherweise 30 bis 100 sec. danach) haben wird, wobei diese Korrelation eng ist.
Diese Erkenntnis wird wie folgt zusammengefaßt:
Wenn z.B. ein Gleichgewichtszustand unter der Bedingung, daß Ds = 101 mm und Dm = 100 mm sind, stabil erreicht wird, wird - wenn der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes konstant gehalten wird und Dm von 100 mm auf 102 mm erhöht wird - folgende Bedingung nach Ablauf einer Zeit hm/Vs erreicht, Ds = 101 x 102/100 = 103 mm.
In diesem Falle kann, da Vs = 2.6 - 5.0 mm/min im allgemeinen erfüllt ist, der Durchmesser Ds, den der wachsende Durchmesser nach Ablauf von 36 bis 69 sec. erwartungsgemäß haben wird, aus dem Durchmesser Dm des Schmelzeschulterabschnittes vorhergesagt werden.
Zusätzlich kann, da die horizontale Querschnittsform am kristallisationsseitigen Schmelzschulterabschnittes 34 wegen der Obefflächenspannung der Schmelze besser einem Kreis angenähert ist als die bei der Kristallisationsgrenze 24, der Durchmesser des Kristalls eher durch eine Verwendung des Durchmessers Dm des Schmelzschulterabschnittes als durch den Durchmesser Ds des kristallisierenden Kristalls korrekt geregelt werden.
Daher kann der Durchmesser des Kristalls stabil mit einem schnellen Ansprechen geregelt werden, indem der Durchmesser Ds des kristallisierenden Kristalls indirekt durch eine Regelung des Durchmessers Dm des Schmelzeschulterabschnittes besser geregelt werden kann, als dies durch eine direkte Regelung des Durchmessers Ds des kristallisierenden Kristalls der Fall ist.
Auf diese Weise erlaubt die Regelung des Durchmessers Dm des Schmelzeschulterabschnittes es, daß ein Tropfen der Schmelze in der Schmelzzone verhindert wird, während so weit wie möglich die Länge des Kernabschnittes, der nicht als Produkt verwendet werden kann, reduziert wird. Während der Produktion des zylindrischen Hauptabschnittes ist es möglich, das Maß von Unregelmäßigkeiten an der äußeren Oberfläche in axialer Richtung zu reduzieren und so den Schneiderand zu verringern, wenn der Hauptabschnitt später in eine zylindrische Form geschliffen wird.
Es wurde durch Experimente herausgefunden, daß der Wert des Abstandes hm vorzugsweise 2 bis 5 mm beträgt, ungeachtet des Wertes des Durchmessers Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls und daß sogar ein Wert innerhalb des Bereiches 1 bis 7 mm kleiner oder größer als die oben angegebenen Werte einen erwünschten Effekt in einem nennenswerten Umfang erreicht.
(Beziehung zwischen Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes und der Zonenlänge L).
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben entdeckt, daß der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes eine feste Beziehung zu der Zonenlänge L und der kristallisationsseitigen Zonenlänge L&sub1; nach Verstreichen einer gegebenen Zeit (gewöhnIicherweise 5 bis 10 sec. danach) zeigt und diese Korrelation eng ist, wenn Dm auf einen konstanten Wert geregelt wird.
Diese Erkenntnis wird im folgenden zusammengefaßt:
Da sich Dm mit einer Erhöhung von Dn erhöht, wird die Zonenlänge L ebenfalls reduziert, wenn die der Induktionsheizspule 12 zugeführte elektrische Leistung reduziert wird, um so eine Erhöhung von Dm zu verhindern. Eine Erhöhung Δ D von Dn ist proportional einer Erniedrigung Δ L von L, deren Auftreten nach dem Verstreichen einer gegebenen Zeit erwartet wird.
Es wurde ebenfalls aus Experimenten herausgefunden, daß der Wert von Δ Dn/ Δ L ungefähr 10 beträgt und die Empfindlichkeit von Dn eine Größenordnung größer als die von L ist, wenn die Entfernung hm einige Millimeter beträgt.
Weiterhin sind in einem Bild der Schmelzzone 20 und deren Peripherie, das von der kommerziellen Fernsehkamera 30 aufgenommen worden ist, die Linien der Kristallisationsgrenze 24 und der Schmelzgrenze 28 gekrümmt, wenn die Durchmesser der Halbleiterstäbe 16 und 18 groß, d.h. 150 mm sind. Diese Linien sind auch aufgrund der Anwesenheit einer Kristallfläche unregelmäßig. Andererseits verursacht der eingeschnürte Schmelzeabschnitt 36 kein solches Problem. Es ist deshalb vorzuziehen, eher Dn als L als Rückkopplungswert zu verwenden.
Konsequenterweise kann insbesondere während der Produktion des zylindrischen Hauptabschnittes eine stabile Regelung durch eine indirekte Regelung der Zonenlänge L mittels einer Regelung des Durchmessers Dn des flüssigen Ansatzabschnittes eher durchgeführt werden als durch eine direkte Regelung der Zonenlänge L.
Da die Regelung der Zonenlänge L in enger Beziehung zur Regelung des Durchmessers Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls steht, wird zusätzlich die Möglichkeit zur Regelung der einen Größe verbessert, wenn eine Verbesserung bei der Regelung der anderen Größe erreicht wird.
Daher wird der oben beschriebene Abstand hn unter der Bedingung bestimmt, das der Wert von Δ Dn/ Δ L groß ist, d.h. daß die Empfindlichkeit hoch ist und der detektierte Wert stabil ist. Insbesondere liegt der eingeschnürte Schmelzeabschnittes vorzugsweise nahe seines am stärksten eingeschnürten Abschnittes, der einen Minimaldurchmesser aufweist und in einem Abstand von einigen Millimetern oder weniger von der Unterseite der Induktionsheizspule 12.

(Regelung der Zonenlänge)

Nun wird eine Beschreibung der Regelung der Zonenlänge L der Schmelzzone gegeben.
In Fig. 1 wird ein Solldurchmesser Dno des eingeschnürten Schmelzeabschnittes mittels eines Durchmessereinstellers 40 für den Ansatzabschnitt eingestellt. Der Solldurchmesser Dno des eingeschnürten Schmelzeabschnittes erhöht sich graduell mit der Erhöhung des Durchmessers Ds des wachsenden Kristalls während der Produktion des Kernabschnittes, wird konstant kurz bevor das Wachstum den zylindrischen Körperabschnitt erreicht und wird im wesentlichen weiter konstant gehalten während der Produktion des zylindrischen Körperabschnittes.
Signale, die den detektierten Durchmesser ni. des eingeschnürten Schmelzeabschnittes und dessen Solldurchmesser Dno entsprechen, werden einem Differenzverstärker 42 von der Bildverarbeitungsschaltung 32 bzw. dem Ansatzdurchmessereinsteller 40 zugeführt und miteinander verglichen, wobei das Ergebnis einem PID-Regler 43 zugeführt wird. Ein Differenzverstärker 44 vergleicht den mittels eines Geschwindigkeitsdetektors 45 detektierten Wert der Rotationsgeschwindigkeit des geschwindigkeitseinstellbaren Motors 26 rnit dem Ausgangssignal des PID-Reglers 43, verstärkt den Unterschied und führt diesen als Stellsignal einem Geschwindigkeitsregler 46 zu. Dieser Geschwindigkeitsregler regelt die Rotationsgeschwindigkeit des geschwindigkeitseinstellbaren Motors 26 über eine Treiberschaltung 47, um so den Durchmesser Dni des eingeschnürten Schmelzeabschnittes auf den Solldurchmesser Dno zu regeln. Als Ergebnis werden die Zonenlänge L und die kristallisationsseitige Zonenlänge L&sub1; während der Produktion des zylindrischen Hauptabschnittes konstant geregelt.
Daher wird vermieden, daß defekte Produkte hergestellt werden, wie sie beispielsweise auf einem Abschneiden der Schmelzzone 20 am eingeschnürten Schmelzeabschnitt 36 aufgrund einer exzessiven Länge L der Zone, auf dem Auftreten von Versetzungen, wie sie durch eine größere Kristallisationsgeschwindigkeit im Zentrum der Kristallisationsgrenze gegenüber der Peripherie verursacht werden, oder umgekehrt auf einer zu kurzen Länge L der Zone oder einer festen Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Enden des schmelzseitigen Halbleiterstabes 16 und kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 beruhen. Zusätzlich können, da der der Umgebungsatmosphäre ausgesetzte Oberflächenbereich der Schmelzzone 20 konstant ist, die Injektionsgeschwindigkeit von gasförmigen Verunreinigungen in die Schmelzzone 20 von deren Oberfläche her und die Entfernungsrate von gasförmigen Verunreinigungen aus der Oberfläche der Schmelzzone 20 unter Vakuum konstant gemacht werden, wodurch der Widerstand des resultierenden Kristalls 18 in axialer Richtung homogen gemacht werden kann.
Zusätzlich können, da die Detektionslinien des Durchmessers Dmi des Schmelzeschulterabschnittes und des Durchmessers Dni des eingeschnürten Schmelzeabschnittes parallel sind, diese Durchmesser durch dieselbe Vorrichtung detektiert werden.
Darüber hinaus kann, da die Anzahl von Abtastlinien begrenzt ist, die Detektionsgenauigkeit sowohl des Durchmessers Dmi des Schmelzeschulterabschnittes als auch des Durchmessers Dni des eingeschnürten Schmelzeabschnittes erhöht werden, indem die kommerzielle Fernsehkamera 30 so angeordnet wird, daß die Abtastlinien parallel sind.

(Regelung des Durchmessers des kristallisierenden Kristalls im Kernabschnitt)

Nun wird eine Beschreibung der Regelung des Durchmessers Dsi des kristallisierenden Kristalls im Kernabschnitt gegeben.
Ein Solldurchmesser Db des zylindrischen Hauptabschnittes wird mittels eines Durchmessereinstellers 45 für den zylindrischen Hauptabschnitt eingestellt und einem Durchmesserdffferenzeinsteller 50 zugeführt. Der Durchmesserdifferenzeinsteller 50 ist so ausgelegt, daß er eine Solldurchmesserdifferenz Δ Do als Funktion des Durchmessers Ds des wachsenden Kristalls einstellt und Fig. 2 zeigt ein Beispiel für solch eine Funktion. Eine Kurve der Solldurchmesserdifferenz Δ Do wird von dem Solldurchmesser des zylindrischen Hauptabschnittes bestimmt, der von dem Durchmessereinsteller 48 für den zylindrischen Hauptabschnitt geliefert wird. Der Durchmesserdifferenzeinsteller 50 übergibt die Solldurchmesserdifferenz Δ Do an einen Differenzverstärker 52 entsprechend dem detektierten Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze des Kristalls, welche Wert von der Bildverarbeitungsschaltung 32 geliefert wird.
Andererseits werden der detektierte Durchmesser Dmi des Schmelzeschulterabschnittes und der detektierte Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze des Kristalls einem Subtrahierer 54 von der Bildverarbeitungsschaltung 32 zugeführt und miteinander verglichen, wonach die Differenz als detektierte Durchmesserdifferenz Δ Di dem Differenzverstärker 52 zugeführt und mit der Solldurchmesserdifferenz Δ Do verglichen wird.
Dann wird eine Abweichung der detektierten Durchmesserdifferenz Δ Di von der Solldurchmesserdifferenz Δ Do als Betatigungssignal einem Regler 56 zugeführt und das Ausgangssignal von dem Regler 56 einem Regelanschluß des Oszillators 10 über einen Umschaltkontakt 58 zugeführt, um so die vom Oszillator 10 der Induktionsheizspule 12 zugeführte elektrische Leistung P zu regeln.
Bei dieser Betriebsweise ist es durch ein Einstellen der Solldurchmesserdifferenz Δ D&sub0; so groß wie möglich innerhalb des Bereiches, in dem keine Versetzungen auftreten, möglich, die Produktion des zylindrischen Hauptabschnittes, der ein Produktabschnitt ist, ohne Verzögerung zu beginnen. Da die Tendenz der Tropfenbildung der Schmelze um so größer ist, je größer die Solldurchmesserdifferenz Δ Do ist, ist die Eingabe-Ausgabe-Charakteristik des Reglers 56 besonders signifikant und muß daher sorgfältig eingestellt werden.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen Eingangssignal des Reglers 56 und der elektrischen Leistung P, die der Induktionsheizspule 12 zugeführt wird. Bei diesem Beispiel wird die zugeführte Leistung P schrittweise durch einen vorgegebenen Wert wie bei (a) gezeigt in dem Moment erhöht, in dem während des Wechsels von einem Zustand Δ Di > Δ Do zu einem Zustand Δ Di < Δ Do die Bedingung Δ Di = Δ Do erfüllt ist. Danach wird die zugeführte Leistung P mit einer konstanten Steigung erhöht, bis wie bei (b) gezeigt ist, Δ Di = Δ Do erfüllt ist. Das schnelle Ansprechen der detektierten Durchmesserdifferenz Δ Di wird durch eine Regelung der elektrischen Leistung in der bei (a) und (b) gezeigten Weise erreicht.
Dann wird in einem Punkt mit Di = Do während des Wechsels von dem Zustand Δ Di < Δ Do in einen Zustand Δ D > Δ Do die zugeführte Energie P, schrittweise um eine gegebene Größe erniedrigt, wie dies bei (c) gezeigt ist. Dann wird während einer gegebenen Zeit die zugeführte Leistung P konstant gehalten, wie dies bei (d) gezeigt ist und, falls Δ Di > Δ Do gilt, nachdem die gegebene Zeit vergangen ist, wird die zugeführte Leistung P schrittweise um eine gegebene Größe reduziert, wie dies bei (e) gezeigt ist. Dann wird, wie bei (f) gezeigt ist, die zugeführte Leistung P während einer gegebenen Zeit konstant gehalten, während der die Verhaltensweisen dieser Durchmesserdifferenzen beobachtet werden. Falls Δ Di = Δ Do innerhalb der gegebenen Zeit erfüllt ist, wird wie bei (a) die zugeführte Leistung P durch eine gegebene Größe schrittweise erhöht. Falls Δ Di = Δ Do innerhalb der gegebenen Zeit nicht erfüllt wird, wird der Wert der zugeführten Leistung P weiter schrittweise in einem Schritt reduziert, wie dies bei (d), (e) und (f) der Fall ist. Ein schnelles Ansprechen wird erreicht und das Tropfenbilden der Schmelze wird beabsichtigterweise durch ein Regeln der elektrischen Leistung P gemäß (c) bis (f) vermieden.
Unter Rückbeziehung auf Fig. 1 werden die Werte des Solldurchmessers Db des zylindrischen Hauptabschnittes und des detektierten Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalls einem Umschalt-Schaltkreis 62 zugeführt und wenn Dsi = Db erfüllt ist, wird der Umschalt-Kontakt 58 betätigt, um die Verbindung zwischen einem Ausgangsanschluß des Reglers 56 und einem Eingangsanschluß des Oszillators 10 zu unterbrechen und stattdessen einen Ausgangsanschluß des PID-Reglers 60 mit dem Eingangsanschluß des Osziilators 10 zu verbinden, wodurch die Regelung des detektierten Durchmessers Dsi des wachsenden Kristalls begonnen wird.

(Regelung des Durchmessers des wachsenden Kristalls im zylindrischen Körperabschnitt)

Nun wird eine Beschreibung der Regelung des Durchmessers Ds des wachsenden Kristalls im zylindrischen Körperabschnitt gegeben.
Ein Durchmessereinsteller 64 für den Schmelzeschulterabschnitt gibt einen Solldurchmesser Dmo des Schmelzeschulterabschnitts aus, der um einen gegebenen Wert kleiner ist als der von dem Durchmessereinsteller 48 für den zylindrischen Hauptabschnitt zugeführte Solldurchmesser Db des zylindrischen Hauptabschnitts. Ein Differenzverstärker 66 vergleicht den detektierten Durchmesser Dmi der Schmelzeschulter und den Solldurchmesser Dmo des Schmelzeschulterabschnitts, die jeweils von der Bildverarbeitungsschaltung 32 und dem Durchmessereinsteller 64 für den Schmelzeschulterabschnitt abgegeben werden, verstärkt die Differenz und führt diese als Stellsigual dem PID-Regler 60 zu. Das Ausgangssigual des PID-Reglers 60 wird dem Oszillator 10 über den Umschaltkontakt 58 zugeführt, so daß die der Induktionsheizspule 12 zugeführte elektrische Leistung P reguliert und der Durchmesser Dmi des Schmelzeschulterabschnitts auf einen konstanten Wert geregelt wird, wobei der Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalles indirekt auf einen konstanten Wert geregelt wird.
Der zylindrische Hauptabschnitt genauso wie der Kernabschnitt kann durch Einstellen des Solldurchmessers Dmo des Schmelzeschulterabschnitts als Funktion des Durchmessers Ds des wachsenden Kristalls oder der Länge Y des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 mittels eines Programmeinstellers in der gleichen Weise geregelt werden.
In diesem Fall werden die Komponenten 48 bis 58 und 62 von dem in Fig. 1 gezeigten Schaltkreis weggelassen und der Ausgangsanschluß des PID-Reglers 60 wird mit dem Steueranschluß des Oszillators 10 verbunden. Wie für den Durchmesserdifferenzeinsteller 50 der Fall ist, wird der Durchmessereinsteller 64 für den Schmelzeschulterabschnitt als Programmeinsteller für den Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls oder für die Länge Y des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 verwendet und Siguale, die den Durchmesser Ds oder die Länge Y repräsentieren, werden dem Programmeinsteller zugeführt. Der entsprechende Durchmesser Dmo des Schmelzeschulterabschnitts wird dem Differenzverstärker 66 von dem Einsteller zugeführt. Die Länge Y des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 wird durch eine Integration der Abwärts-Geschwindigkeit Vs des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 bezüglich der vergangenen Zeit erhalten.

(Regelcharakteristik)

Nun wird eine Beschreibung der Charakteristika der Regelung des Durchmessers Ds des wachsenden Kristalls und der Zonenlänge L gegeben, die durch eine Regulierung der der Induktionsheizspule 12 zugeführten Leistung P und der nach unten gerichteten Geschwindigkeit Vp des schmelzeseitigen Halbleiterstabes (oberer Stab) bewirkt werden. Die Abwärts-Geschwindigkeit Vs des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 wird als konstant angenommen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Durchmesser Ds des wachsenden Kristalls mit der Zeit erhöht, wenn die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes konstant ist, während die zugeführte Leistung P schrittweise erhöht wird. Da die Zonenlänge L dann erhöht wird, wird jedoch der Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalls im wesentlichen auf den ursprünglichen Wert reduziert. Mit anderen Worten wird Dsi nicht wesentlich durch ein Erhöhen der zugeführten Leistung P alleine geändert.
Fig. 5 zeigt den Fall, in dem die zugeführte Leistung P konstant ist und die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes schrittweise erhöht wird. In diesem Fall wird die Zonenlänge L relativ schnell reduziert. Gleichzeitig wird der Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalls erhöht. Ein Erhöhen der Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes allein reduziert in großem Maße die Zonenlänge L, um die Tendenz zur Produktion von Kristalldefekten und der vorher erwähnten festen Verbindung zu erhöhen, obwohl dies den Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalles erhöht.
Falls die zugeführte Leistung P erhöht wird, um den Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalles auszudehnen, ist es notwendig, die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes zu erhöhen, da die Zonenlänge ebenfalls dazu neigt, sich zu vergrößern, um die Zonenlänge L konstant zu machen. Falls die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes erhöht wird, wird der Durchmesser Dsi an der Kristallisationsgrenze des Kristalls ebenfalls erhöht, so daß die zugeführte Leistung P reduziert werden muß. Auf diese Weise besitzen die Regelung des Durchmessers Dsi des wachsenden Kristalls und die Regelung der Zonenlänge L eine komplizierte Korrelation.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, zeigte ein Verfahren, bei dem der Durchmesser Dsi des wachsenden Kristalles durch die zugeführte Leistung P geregelt und die Zonenlänge L durch die Abwärts-Geschwindigkeit Vp des oberen Stabes geregelt sind, eine enge und erstrebenswerte Korrelation zwischen diesen beiden Regelungen. Zusätzlich wurde auch der oben beschriebene Vorteil erhalten, der durch die Kontrolle des Durchmessers Dm des Schmelzeschulterabschnitts und des Durchmessers Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes geboten wird. Als Konsequenz wurde die Regelung mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit und mit guter Stabilität gemacht. Daher ist es möglich, die Tendenz zum Schwingen zu reduzieren und eine Tropfenbildung der Schmelze zu verhindern, während eine gute Qualität des Einkristalls gewährleistet ist.
Obwohl die relative Lägebeziehung zwischen den vertikalen Rotationsachsen des schmelzeseitigen Halbleiterstabes 16 und des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes 18 nicht besonders beschrieben worden sind, können diese beiden Rotationsachsen koaxial oder gegeneinander versetzt angeordnet sein.
Darüber hinaus ist es eine Selbstverständlichkeit, daß die kommerzielle Fernsehkamera ein Festkörper-Bildaufnahmelement anstelle einer Bildaufnahmeröhre zur Bildaufnahme verwenden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes mit:

- einer Heizung für einen schmelzenden Teil des Halbleiterstabes, um die Schmelzzone zu bilden;

- eine Schmelzzone-Bewegungseinrichtung für die Schmelzzone in axialer Richtung durch axiale Bewegung eines schmelzeseitigen Halbleiterstabes und eines kristallisationsseitigen Halbleiterstabes relativ zu der Heizung;

- einer Geometriewerte-Detektionseinheit für die geometrischen Werte der Schmelzzone, indem ein Bild der Schmelzzone aufgenommen wird;

- einer Sollwert-Einstelleinrichtung für die geometrischen Werte und

- einer Regeleinrichtung für einen Durchmesser Ds an einer Kristallisationsgrenze eines Kristalls, indem die der Heizung zugeführte elektrische Leistung oder einer relative Bewegungsgeschwindigkeit des Halbleiterstabes relativ zur Heizung entsprechend dem Unterschied zwischen dem detektierten Wert und dem Sollwert reguliert werden;

wobei die Geometriewerte-Detektionseinrichtung den Durchmesser Dm eines kristallisationsseitigen Schmelzeschulterabschnitts der Schmelzzone und den Durchmesser Ds an der Kristallisationsgrenze des Kristalls detektiert und die Differenz Δ D zwischen diesen berechnet und die Sollwert-Einstelleinrichtung einen Sollwert Δ D&sub0; der Differenz Δ D setzt und wobei die Sollwert-Einstelleinrichtung ein Programmeinsteller zum Einstellen des Sollwertes Δ Do ist, der eine Funktion einer Länge des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes ist.

2. Vorrichtung zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes mit

- einer Heizung zum Heißschmelzen eines Teils des Halbleiterstabes, um die Schmelzzone zu bilden;

- einer Schmelzzone-Bewegungseinrichtung zur axialen Bewegung der Schmelzzone durch axiales Bewegen eines schmelzseitigen Halbleiterstabes und eines kristallisationsseitigen Halbleiterstabes relativ zu der Heizung;

- einer Geometriewerte-Detektionseinrichtung zum Detektieren der geometrischen Werte der Schmelzzone durch Aufnahme eines Bildes der Schmelzzone;

- einer Sollwert-Einstelleinrichtung, um Sollwerte für die geometrischen Werte einzustellen; und

- einer Regeleinrichtung zur indirekten Regelung des Durchmessers Ds an einer Kristallisationsgrenze eines Kristalls durch Regulierung der der Heizung zugeführten elektrischen Leistung oder einer relativen Bewegungsgeschwindigkeit des Halbleiterstabes relativ zur Heizung entsprechend einer Differenz zwischen dem detektierten Wert und dem Sollwert;

wobei die Geometriewerte-Detektionseinrichtung den Durchmesser Dm eines kristallisationsseitigen Schmelzeschulterabschnitts der Schmelzzone detektiert und die Sollwert-Einstelleinrichtung einen Sollwert Dmo für den Durchmesser Dm des kristallisationsseitigen Schmelzeschulterabschnitts einstellt, und wobei die Sollwerte-Einstelleinrichtung ein Programmeinsteller zum Einstellen des Sollwertes Dmo ist, der eine Funktion der Länge des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes ist.

3. Verfahren zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes, bei dem ein Teil des Halbleiterstabes durch eine Heizung geschmolzen ist, um die Schmelzzone zu bilden, die durch Bewegung eines schmelzeseitigen Halbleiterstabes und eines kristallisationsseitigen Halbleiterstabes relativ zur Heizung axial bewegt wird, und wobei die geometrischen Werte der Schmelzzone durch eine Bildaufnahmevorrichtung detektiert werden, um so die der Heizung zugeführte elektrische Leistung und eine relative Bewegungsgeschwindigkeit des Halbleiterstabes relativ zu der Heizung entsprechend dem detektierten Wert zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Werte den Durchmesser Dn eines eingeschnürten Schmelzeabschnittes umfassen und daß die Zonenlänge L, was die axiale Länge der Schmelzzone ist, indirekt durch eine Regelung des Durchmessers Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes geregelt wird.

4. Verfahren zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes nach Anspruch 3, wobei der Durchmesser Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes auf einen konstanten Wert geregelt wird, wenn ein vertikaler Hauptabschnitt des kristallisationsseitigen Halbleiterstabes produziert wird.

5. Verfahren zur Regelung einer Schmelzzone eines Halbleiterstabes, bei dem ein Teil des Halbleiterstabes durch eine Heizung geschmolzen ist, um die Schmelzzone zu bilden, die durch Bewegen eines schmelzeseitigen Halbleiterstabes und eines kristallisationsseitigen Halbleiterstabes relativ zu der Heizung axial bewegt wird und wobei die geometrischen Werte der Schmelzzone durch eine Bildaufnahmevorrichtung detektiert werden, um so die der Heizung zugeführte elektrische Leistung und eine relative Bewegungsgeschwindigkeit des Halbleiterstabes entsprechend dem detektierten Wert zu regulieren, wobei die Zonenlänge L, die die axiale Länge der Schmelzzone ist, durch Regulierung einer relativen Bewegungsgeschwindigkeit des schmelzeseitigen Halbleiterstabes relativ zu der Heizung geregelt wird und wobei der Durchmesser Ds an einer Kristallisationsgrenze eines Kristalls durch eine Regulierung der der Heizung zugeführten elektrischen Leistung P geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer der geometrischen Werte der Durchmesser Dn eines eingeschnürten Schmelzeabschnittes ist und daß die Zonenlänge L indirekt durch eine Regelung des Durchmessers Dn des eingeschnürten Schmelzeabschnittes geregelt wird.