CN109440183B - 一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法，包括：S1、根据单晶规格，多晶料剩余长度到达设定阈值时，打开收尾程序；S2、当单晶直径收细到201mm后，更改单晶下速和多晶上速、以及功率，单晶直径逐渐从201mm收细至198mm，单晶熔体与多晶硅熔体液面逐渐脱离；S3、单晶熔体与多晶硅熔体液面脱离后，功率设定值保持不变，对单晶下速和多晶上速进行调节；S4、到达设定时间后，进行降温，单晶下速和多晶上速与步骤S3中的速度相同，降温时间到达设定值后，关闭系统，拆取单晶。本发明所述的优化型大直径区熔硅单晶收尾方法实现大直径区熔单晶收尾的高效稳定操作，减少质量损失，是大直径区熔硅单晶规模生产技术领域需要改进的问题。
Description
技术领域
本发明属于大直径硅单晶收尾领域，尤其是涉及一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法。
背景技术
区熔法(FZ)生产单晶硅是区别于直拉法(CZ)的一种新型的单晶生长方法，它利用高频感应线圈将高纯的多晶料加热融化，产生的熔区依靠熔硅的表面张力和加热线圈提供的磁托浮力处于悬浮状态，然后利用籽晶熔接多晶棒料经过晶体生长及收尾的过程拉制成单晶。
区熔硅单晶的生长过程主要包括清炉、装炉、抽空、预热、化料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、降温、停炉。目前，在区熔法大直径硅单晶生产过程中，常规的收尾工艺因收尾长度长、温度梯度大、固液界面曲率大、保温时间短等问题，经常出现收尾过程中单晶断苞、单晶裂、单晶流熔、单晶收尾时间长等问题，造成大直径区熔硅单晶规模生产效率的降低、原料的浪费、单晶质量的损失等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法，以解决目前采用区熔法的收尾方法具有生产效率低、原料浪费严重、单晶质量差的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法，包括：
S1、根据单晶规格，多晶料剩余长度到达设定阈值时，打开收尾程序，对单晶下速和多晶上速、以及功率进行调节，使单晶直径逐渐从205mm收细到201mm；
S2、当单晶直径收细到201mm后，更改单晶下速和多晶上速、以及功率，单晶直径逐渐从201mm收细至198mm，单晶熔体与多晶硅熔体液面逐渐脱离；
S3、单晶熔体与多晶硅熔体液面脱离后，功率设定值保持不变，对单晶下速和多晶上速进行调节；
S4、到达设定时间后，进行降温，单晶下速和多晶上速与步骤S3中的速度相同，降温时间到达设定值后，关闭系统，拆取单晶。
进一步的，所述步骤S1中，当多晶料剩余长度到达15mm-30mm时，打开收尾程序。
进一步的，所述步骤S1中，对单晶下速和多晶上速、以及功率的调节值如下：
单晶下速为2-2.6mm/min，调节后进行匀速下降；多晶上速为3-5mm/min，调节后进行匀速上升，功率设定值每间隔30-60s降低2％，功率设定值累积自动降至在初始功率设定值的80-90％范围内。
进一步的，所述步骤S2中，对单晶下速和多晶上速、以及功率的调节值如下：
单晶下速降至1-2mm/min之间，调节后进行匀速下降；多晶上速降为2-3mm/min，调节后进行匀速上升；
功率设定值没每间隔30-60s降低10％，功率设定值自动累积降至初始功率设定值的70-80％范围内。
进一步的，所述步骤S3中，功率设定值与步骤S2中调节后的功率至相同，并保持不变；
单晶下速降为0.5-1mm/min，调节后匀速下降；
多晶上速调节为1-2mm/min，调节后匀速上升；
所述步骤S3为保温过程，用于减少单晶因快速降温造成的固液界面曲率增大及单晶应力增大造成的单晶裂问题以及单晶裂导致的单晶流熔问题。
进一步的，所述步骤S3的持续时间，即保温时间为1200S。
进一步的，所述步骤S4中，执行完步骤S3后，进行降温过程，在这个过程中单晶下速和多晶上速的速度都保持不变，当晶体在炉内降温时间达到60-90min后，关闭系统，开启炉门拆取单晶。
相对于现有技术，本发明所述的优化型大直径区熔硅单晶收尾方法具有以下优势：
本发明所述的优化型大直径区熔硅单晶收尾方法实现大直径区熔单晶收尾的高效稳定操作，减少质量损失，是大直径区熔硅单晶规模生产技术领域需要改进的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的优化型大直径区熔硅单晶收尾方法与传统的收尾方法的对比图；
图2为本发明实施例所述的优化型大直径区熔硅单晶收尾方法流程时间表。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2所示，一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法，其实施包括如下步骤：
步骤1：根据单晶规格设定多晶料剩余15-30mm长度打开收尾程序。按照输入的工艺参数值，每间隔30-60s功率设定值降低2％，过程中，单晶下速保持2-2.6mm/min固定值不变，多晶上速保持3-5mm/min固定值不变，单晶直径逐渐从205mm收细至201mm，功率设定值累积自动降至在80-90％范围。
步骤2：当单晶直径收细至201mm后，每间隔30-60s功率设定值降低10％，过程中，单晶下速降至1-2mm/min固定值不变，多晶向上速保持2-3mm/min固定值不变，单晶直径逐渐从201mm收细至198mm，单晶熔体与多晶硅熔体液面逐渐脱离，功率设定值自动累积降至在70-80％范围；
步骤3：当单晶熔体与多晶硅熔体页面逐渐脱离后，功率设定值任然保持在70-80％范围，过程中单晶保持0.5-1mm/min固定下速值不变，单晶继续向下移动，多晶料向上保持1-2mm/min的速度移动，其过程为保温过程，主要目的为为减少单晶因快速降温造成的固液界面曲率增大及单晶应力增大造成的单晶裂问题以及单晶裂导致的单晶流熔问题，其保温时间1200s；
步骤4；当单晶保温到1200s时间后，功率降至50-60％范围进行降温过程，降温过程中，单晶保持0.5-1mm/min固定下速值不变，多晶料向上保持1-2mm/min的速度移动，当晶体在炉内降温时间达到60-90min后,关闭自动控制系统,开启炉门拆取单晶。
如图1所示，优化型的收尾方法能够采用平收尾，而采用传统的收尾法，大多会出现图1中的收尾长度长，固液界面曲率大的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种优化型大直径区熔硅单晶收尾方法，其特征在于，包括：
S1、根据单晶规格，多晶料剩余长度到达设定阈值时，打开收尾程序，对单晶下速和多晶上速、以及功率进行调节，使单晶直径逐渐从205mm收细到201mm；
S2、当单晶直径收细到201mm后，更改单晶下速和多晶上速、以及功率，单晶直径逐渐从201mm收细至198mm，单晶熔体与多晶硅熔体液面逐渐脱离；
S3、单晶熔体与多晶硅熔体液面脱离后，功率设定值保持不变，对单晶下速和多晶上速进行调节；
S4、到达设定时间后，进行降温，单晶下速和多晶上速与步骤S3中的速度相同，降温时间到达设定值后，关闭系统，拆取单晶；
所述步骤S1中，当多晶料剩余长度到达15mm-30mm时，打开收尾程序；
所述步骤S1中，对单晶下速和多晶上速、以及功率的调节值如下：
单晶下速为2-2.6mm/min，调节后进行匀速下降；多晶上速为3-5mm/min，调节后进行匀速上升，功率设定值每间隔30-60s降低2％，功率设定值累积自动降至在初始功率设定值的80-90％范围内；
所述步骤S2中，对单晶下速和多晶上速、以及功率的调节值如下：
单晶下速降至1-2mm/min之间，调节后进行匀速下降；多晶上速降为2-3mm/min，调节后进行匀速上升；
功率设定值每间隔30-60s降低10％，功率设定值自动累积降至初始功率设定值的70-80％范围内；
所述步骤S3中，功率设定值与步骤S2中调节后的功率值 相同，并保持不变；
单晶下速降为0.5-1mm/min，调节后匀速下降；
多晶上速调节为1-2mm/min，调节后匀速上升；
所述步骤S3为保温过程，用于减少单晶因快速降温造成的固液界面曲率增大及单晶应力增大造成的单晶裂问题以及单晶裂导致的单晶流熔问题；
所述步骤S3的持续时间，即保温时间为1200S；
所述步骤S4中，执行完步骤S3后，进行降温过程，在这个过程中单晶下速和多晶上速的速度都保持不变，当晶体在炉内降温时间达到60-90min后，关闭系统，开启炉门拆取单晶。
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