CN109735897A - 一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，在取段复投时，测量坩埚内剩料的重量和单晶的头部电阻率，根据剩料的重量和单晶头部的电阻率计算剩料重量对应的剩料电阻率。本发明的有益效果是提高单晶电阻率控制精度，提高单晶的品质，提高电阻率控制效率，直接计算剩料电阻率，去除定期验证剩料的环节，节约工时，提高产能，配料工作难度下降，降低对配料人员技能水平的要求。

Description

一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法。

背景技术

随着直拉单晶硅的不断发展，各种各样的生长技术不断涌现。为了节约开炉成本，目前基本所有的单晶都采用复投或者多次复投的方式拉制单晶。采用复投方式拉制单晶与常规方法不同的地方在于，复投拉晶时，当单晶生长到固定长度时(埚内仍有很多硅料)主动收尾将单晶取出，然后再加入复投料直至硅料装满坩埚，然后再继续拉制单晶。这样的问题在于埚内的剩料电阻率及剩料重量都会对第二段单晶的电阻率造成很大影响，影响产品品质。因此如果能够计算出埚内剩料的重量及电阻率，那这类问题将迎刃而解。目前部分设备具备剩料重量测量功能，而大部分设备称重功能不准确，不具备参考价值，剩料电阻率需要通过实际投料去验证，验证准确度差，变更不灵活且周期长，浪费产能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，尤其适合直拉单晶过程中使用，对直拉单晶过程中直拉炉内剩料的电阻率进行计算，提高电阻率控制精度，提高产品品质。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，在取段复投时，测量坩埚内剩料的重量和所述单晶的头部电阻率，根据所述剩料的重量和所述单晶头部的电阻率计算所述剩料重量对应的剩料电阻率。

进一步的，所述确定坩埚内剩料的重量为根据直拉单晶炉设备上的测量装置进行所述坩埚内剩料的重量的测量。

进一步的，所述确定坩埚内剩料的重量为量取所述第一段单晶的重量或长度，根据所述第一段单晶的重量或长度计算所述坩埚内剩料的重量。

进一步的，所述坩埚内剩料的重量的精度为-2～2kg。

进一步的，所述第一段单晶的头部电阻率的测量采用电阻率测量仪。

进一步的，所述测量装置为重量传感器。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，在直拉单晶取段复投时，测量单晶的头部电阻率和坩埚内剩料的重量，根据分凝原理，并结合单晶的头部电阻率和坩埚内剩料的重量，进行坩埚内剩料的电阻率计算，使得坩埚内剩料的电阻率可控，进而提高单晶电阻率控制精度，提高单晶的品质，提高电阻率控制效率，直接计算剩料电阻率，去除定期验证剩料的环节，节约工时，提高产能，配料工作难度下降，降低对配料人员技能水平的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一实施例涉及一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，用于对直拉单晶过程中对直拉炉内坩埚内的剩料的电阻率进行计算，在取段复投时，根据坩埚内剩料的重量和单晶的头部电阻率进行坩埚内剩料的电阻率的计算，提高剩料的电阻率控制精度，使得直拉单晶过程中单晶电阻率可控，提高产品品质。

该一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，在直拉单晶过程中的取段复投时，拉制单晶收尾取段后，测量坩埚内剩料的重量和单晶的头部电阻率，根据剩料的重量和单晶头部的电阻率计算剩料重量对应的剩料电阻率。具体地，在进行直拉单晶时，为了节约开炉成本，采用复投的方式进行单晶的拉制，在采用复投方式进行单晶拉制时，当单晶生长到固定长度收尾后时，坩埚内仍会有很多硅料，再加入复投料直至硅料装满坩埚后，继续单晶的拉制，在复投料添加之前，对坩埚内的剩料进行电阻率的测算，掌握坩埚内剩料的电阻率，进而保证直拉单晶的电阻率。

以拉制第一段单晶时为例进行剩料电阻率的测算。在进行第一段单晶拉制时，当第一段单晶拉制到固定长度时，控制第一段单晶拉制，并正常收尾取段，第一段单晶取段后，对坩埚内的剩料的重量进行测量确定，该坩埚内剩料的重量的确定可以是利用直拉单晶炉设备上的测量装置进行坩埚内剩料的重量的测量，或者是量取第一段单晶的重量或长度，根据第一段单晶的重量或长度计算坩埚内剩料的重量，根据实际需求进行选择。当直拉单晶炉设备上具备称重功能时，具有测量装置时，应用直拉单晶炉设备上的测量装置进行坩埚内剩料的重量的测量，这里，直拉单晶炉设备上的测量装置为重量传感器，该重量传感器与控制器通过导线进行电连接，将重量传感器测量的数据时时传递给控制器，在第一段单晶拉制过程中，随着拉制的进行，坩埚内的硅溶液越来越少，重量传感器时时测量坩埚内硅溶液的重量，第一段单晶拉制完成后，重量传感器对测量的坩埚内剩料的重量，并将该重量信息传递给控制器，控制器将重量传感器的测量结果在显示屏上进行显示，便于操作人员了解掌握坩埚内剩料的重量。这里，控制器可以是PLC控制器，或者是CPU控制器，或者是其他控制器，根据实际需求进行选择。

当直拉单晶炉设备上不具有称重功能时，采用间接方式对坩埚内剩料的重量进行测量。该间接测量方式为测量已拉制的第一段单晶的重量或长度，且已知装炉时原料的总重量，用原料的总重量减去第一段单晶的重量，即为坩埚内剩料的重量。测量第一段单晶的长度时，根据第一段单晶的长度和半径，计算第一段单晶的体积，再根据第一段单晶的体积和密度，计算第一段单晶的重量，进而用原料的总重量减去第一段单晶的重量，即为坩埚内剩料的重量。

在进行坩埚内剩料的重量测量时，对坩埚内剩料的重量的精度进行控制，坩埚内剩料的重量的精度为-2～2kg，便于后续的坩埚内剩料的电阻率的计算，保证坩埚内剩料的电阻率的精度。

坩埚内剩料的重量测量后，测量第一段单晶的头部电阻率，第一段单晶的头部电阻率采用电阻率测量仪进行测量。

根据坩埚内剩料的重量和第一段单晶的头部电阻率进行剩料电阻率的计算，在进行剩料电阻率的计算，在进行该计算时根据杂质分凝原理进行计算。

CZ法拉单晶是由熔融的硅液定向凝固生长而来的，单晶在生长过程中会存在固液界面。对于固相-液相的界面，由于杂质在不同相中的溶解度不一样，所以杂质在界面两边材料中分布的浓度是不同的，这就是杂质的分凝现象。这种杂质分凝作用的大小常常用所谓分凝系数来描述，即分凝系数＝ (杂质在固相中的溶解度)/(杂质在液相中的溶解度)。而电阻率的数值就是由溶解在单晶硅中的杂质(B或P或Ga元素，每一种元素都有已知的分凝系数)决定的，杂质含量越高，电阻率越低，反之则越高。根据以上原理，根据已知单晶的电阻率，则可以推算出单晶中的杂质浓度，再用单晶中的杂质浓度除以对应杂质的分凝系数即可以计算出硅液中杂质的浓度，从而计算出溶液的电阻率，也就是坩埚内剩料的电阻率。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，在直拉单晶取段复投时，测量单晶的头部电阻率和坩埚内剩料的重量，根据分凝原理，并结合单晶的头部电阻率和坩埚内剩料的重量，进行坩埚内剩料的电阻率计算，使得坩埚内剩料的电阻率可控，进而提高单晶电阻率控制精度，提高单晶的品质，提高电阻率控制效率，直接计算剩料电阻率，去除定期验证剩料的环节，节约工时，提高产能，配料工作难度下降，降低对配料人员技能水平的要求。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：在取段复投时，测量坩埚内剩料的重量和所述单晶的头部电阻率，根据所述剩料的重量和所述单晶头部的电阻率计算所述剩料重量对应的剩料电阻率。

2.根据权利要求1所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述确定坩埚内剩料的重量为根据直拉单晶炉设备上的测量装置进行所述坩埚内剩料的重量的测量。

3.根据权利要求1所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述确定坩埚内剩料的重量为量取所述第一段单晶的重量或长度，根据所述第一段单晶的重量或长度计算所述坩埚内剩料的重量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述坩埚内剩料的重量的精度为-2～2kg。

5.根据权利要求4所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述第一段单晶的头部电阻率的测量采用电阻率测量仪。

6.根据权利要求2所述的测算直拉炉内剩料电阻率的方法，其特征在于：所述测量装置为重量传感器。