RU2189406C2 - Procedure checking diameter of silicon monocrystal grown from melt - Google Patents
Procedure checking diameter of silicon monocrystal grown from melt Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189406C2 RU2189406C2 RU2000127356A RU2000127356A RU2189406C2 RU 2189406 C2 RU2189406 C2 RU 2189406C2 RU 2000127356 A RU2000127356 A RU 2000127356A RU 2000127356 A RU2000127356 A RU 2000127356A RU 2189406 C2 RU2189406 C2 RU 2189406C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- single crystal
- cylindrical part
- melt
- grown
- meniscus
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к регулированию роста монокристалла кремния, получаемого по методу Чохральского, в частности к способу контроля диаметра монокристалла кремния, выращиваемого из расплава. The invention relates to controlling the growth of a silicon single crystal obtained by the Czochralski method, in particular to a method for controlling the diameter of a silicon single crystal grown from a melt.
При получении бездислокационных монокристаллов кремния по методу Чохральского из расплава на затравку выращивают сначала т.н. "шейку", затем верхний конус, окончив разращивание конической части, переходят к выращиванию цилиндрической части монокристалла и заканчивают процесс выращиванием нижнего конуса и охлаждением выращенного монокристалла. Получение монокристалла кремния с заданным диаметром его цилиндрической части является важным моментом процесса выращивания, так как непосредственно связано с выходом годной продукции. Если диаметр цилиндрической части монокристалла окажется меньше заданного, то весь монокристалл или его часть с диаметром меньше заданного бракуется по диаметру, если указанный диаметр больше заданного, то это приводит к уменьшению возможной длины выращиваемого монокристалла и к увеличению безвозвратных потерь кремния при калибровке цилиндрической части монокристалла до заданного диаметра. Поэтому при выращивании монокристалла требуется обеспечить максимально возможную точность получения и поддержания заданного диаметра его цилиндрической части. In the preparation of dislocation-free silicon single crystals by the Czochralski method from a melt, the so-called "neck", then the upper cone, having finished the expansion of the conical part, proceed to growing the cylindrical part of the single crystal and complete the process by growing the lower cone and cooling the grown single crystal. Obtaining a silicon single crystal with a given diameter of its cylindrical part is an important point in the growing process, since it is directly related to the yield of suitable products. If the diameter of the cylindrical part of the single crystal is less than the specified one, then the entire single crystal or part of it with a diameter less than the specified one is rejected in diameter, if the specified diameter is larger than the specified one, this reduces the possible length of the grown single crystal and increases the irretrievable loss of silicon when calibrating the cylindrical part of the single crystal to given diameter. Therefore, when growing a single crystal, it is required to ensure the highest possible accuracy of obtaining and maintaining a given diameter of its cylindrical part.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контроля диаметра монокристалла кремния, выращиваемого из расплава (А.Я. Нашельский. Технология специальных материалов электронной техники. - 1993, с. 162-164). Известный способ включает регулирование скоростных и температурных параметров процесса выращивания с помощью системы автоматического регулирования диаметра, имеющей в своем составе оптический датчик с чувствительным элементом, с помощью которого регистрируют излучение от мениска столбика расплава в подкристальной области выращиваемого монокристалла и визуальное определение момента выхода на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла. При этом оптическая ось датчика расположена в плоскости, проходящей через ось выращиваемого монокристалла кремния. Closest to the proposed method is a method for controlling the diameter of a silicon single crystal grown from a melt (A.Ya. Nashelsky. Technology of special materials for electronic equipment. - 1993, p. 162-164). The known method includes adjusting the speed and temperature parameters of the growing process using an automatic diameter control system incorporating an optical sensor with a sensing element, with which radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal region of the grown single crystal is recorded and a visual determination of the moment of exit to the cylindrical part of the grown single crystal. In this case, the optical axis of the sensor is located in a plane passing through the axis of the grown silicon single crystal.
Однако известный способ не исключает возможность получения монокристалла с диаметром его цилиндрической части как больше, так и меньше заданного, так как оценка диаметра разращивания конусной части монокристалла и выхода на его цилиндрическую часть осуществляется визуально. Кроме того, известный способ не обеспечивает высокую точность поддержания диаметра по всей длине цилиндрической части выращиваемого монокристалла. However, the known method does not exclude the possibility of obtaining a single crystal with a diameter of its cylindrical part both greater than or less than a predetermined one, since the diameter of the growth of the conical part of the single crystal and the exit to its cylindrical part are estimated visually. In addition, the known method does not provide high accuracy of maintaining the diameter along the entire length of the cylindrical part of the grown single crystal.
Задачей изобретения является усовершенствование способа контроля диаметра монокристалла кремния, выращиваемого из расплава, в котором за счет выставления начального уровня расплава, выхода на цилиндрическую часть монокристалла по показаниям оптического датчика системы автоматического регулирования, расположенного определенным образом, и регистрирования излучения от более широкой части мениска столбика расплава в подкристальной области выращиваемого монокристалла обеспечиваются отсутствие брака по диаметру и увеличение точности поддержания заданного диаметра монокристалла в процессе его выращивания. The objective of the invention is to improve the method of controlling the diameter of a silicon single crystal grown from a melt, in which by setting the initial level of the melt, reaching the cylindrical part of the single crystal according to the readings of an optical sensor of an automatic control system located in a certain way, and registering radiation from a wider part of the meniscus of the melt column in the subcrystal region of the grown single crystal, there is no defect in diameter and an increase in accuracy and maintaining a given diameter of the single crystal in the process of growing it.
Поставленная задача решается предложенным способом контроля диаметра монокристалла кремния, выращиваемого из расплава, включающим регулирование температурных и скоростных параметров процесса выращивания с помощью системы автоматического регулирования диаметра, имеющей в своем составе оптический датчик с чувствительным элементом, с помощью которого регистрируют излучение от мениска столбика расплава в подкристальной области, и определение момента выхода на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла, в котором оптическую ось датчика располагают наклонно к плоскости, проходящей через ось выращиваемого монокристалла, момент выхода на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла определяют в зависимости от зафиксированного на измерительной шкале оптического датчика положения излучения мениска столбика расплава в подкристальной области выращенного предварительно монокристалла, сравнения при выходе на его цилиндрическую часть, и при этом дополнительно устанавливают начальное положение уровня расплава выращиваемого монокристалла путем совмещения излучения от мениска столбика расплава в подкристальной области затравки выращиваемого монокристалла с зафиксированным на измерительной шкале оптического датчика положением излучения от мениска столбика расплава затравки при выращивании указанного монокристалла сравнения. Начальное положение уровня расплава устанавливают путем перемещение тигля. Угол наклона оптической оси датчика к указанной плоскости составляет 5-20o.The problem is solved by the proposed method for controlling the diameter of a silicon single crystal grown from a melt, including controlling the temperature and speed parameters of the growing process using an automatic diameter control system, which includes an optical sensor with a sensitive element, with which radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal is recorded region, and determining the moment of exit to the cylindrical part of the grown single crystal, in which the optical the sensors are positioned obliquely to the plane passing through the axis of the grown single crystal, the moment of exit to the cylindrical part of the grown single crystal is determined depending on the position of the meniscus radiation of the melt column in the subcrystal region of the previously grown single crystal fixed on the measuring scale, and comparisons when entering the cylindrical part of it, and at the same time, the initial position of the melt level of the grown single crystal is established by combining radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal region of the seed of the grown single crystal with the position of radiation from the meniscus of the column of the melt of the seed fixed on the measuring scale of the optical sensor when growing the specified single crystal. The initial position of the melt level is set by moving the crucible. The angle of the optical axis of the sensor to the specified plane is 5-20 o .
При этом, при выращивании монокристалла кремния с заданным диаметром, равным диаметру выращенного предварительно монокристалла сравнения, момент выхода на цилиндрическую часть осуществляют при совмещении излучения от мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла с зафиксированным на измерительной шкале положением излучения от мениска столбика расплава монокристалла сравнения, соответствующего моменту выхода на его цилиндрическую часть. In this case, when growing a silicon single crystal with a given diameter equal to the diameter of the previously grown reference single crystal, the moment of reaching the cylindrical part is carried out by combining the radiation from the meniscus of the melt column of the grown single crystal with the radiation position fixed from the meniscus from the meniscus of the melt column of the comparison single crystal corresponding to the exit moment on its cylindrical part.
При выращивании монокристалла кремния с заданным диаметром, отличающимся от диаметра выращенного предварительно монокристалла сравнения, момент выхода на цилиндрическую часть определяют по формуле
где Уз - требуемое положение излучения от мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла на измерительной шкале оптического датчика, соответствующее моменту выхода на заданный диаметр его цилиндрической части, мм,
Ус - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения от мениска столбика расплава монокристалла сравнения, соответствующее моменту выхода на его цилиндрическую часть, мм,
Уо - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения мениска столбика расплава затравки, соответствующее начальному уровню расплава, мм,
Dз - заданный диаметр цилиндрической части выращиваемого монокристалла, мм,
Dc - фактический диаметр цилиндрической части монокристалла сравнения, мм.When growing a silicon single crystal with a given diameter different from the diameter of the previously grown reference single crystal, the moment of exit to the cylindrical part is determined by the formula
where V s - the desired position of the radiation from the meniscus of the melt column of the grown single crystal on the measuring scale of the optical sensor, corresponding to the moment of reaching the given diameter of its cylindrical part, mm,
Y with - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the radiation from the meniscus of the melt column of the comparison single crystal, corresponding to the moment of exit to its cylindrical part, mm,
At about - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the meniscus radiation of the column of melt seed, corresponding to the initial level of the melt, mm,
D s - the specified diameter of the cylindrical part of the grown single crystal, mm,
D c - the actual diameter of the cylindrical part of the single crystal comparison, mm
Экспериментально авторами было установлено, что при установлении оптической оси датчика наклонно с образованием угла 5-20o с плоскостью, проходящей через ось выращиваемого монокристалла, ранее не видимое излучение от мениска столбика расплава затравки попадает на измерительную шкалу оптического датчика, что позволяет зафиксировать начальное положение уровня расплава на стадии затравления. Если на последующих процессах выращивания путем перемещения тигля с расплавом совместить на измерительной шкале оптического датчика излучение от мениска затравки с зафиксированным положением излучения мениска затравки при выращивании монокристалла сравнения, то можно устанавливать начальное положение уровня расплава любого последующего процесса выращивания таким же, каким оно было при выращивании монокристалла сравнения. Таким образом, в предлагаемом способе контроля начальное положение уровня расплава процессов выращивания уже не зависит от изменения массы загрузки, колебаний геометрических размеров тигля, его деформации при плавлении загрузки и других условий. В этом случае, если на измерительной шкале оптического датчика зафиксировать положение излучения мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла сравнения в момент выхода на его цилиндрическую часть, то при выращивании последующих монокристаллов по измерительной шкале оптического датчика можно определить требуемое положение излучения от мениска столбика расплава в момент выхода на заданный диаметр цилиндрической части выращиваемого монокристалла. При этом, зафиксировав начальное положение уровня расплава и положение излучения мениска при выходе на один определенный диаметр выращиваемого монокристалла, можно рассчитать и требуемое положение на измерительной шкале оптического датчика излучения от мениска выращиваемого монокристалла другого заданного диаметра. Таким образом, предложенное изобретение позволяет от визуального определения выхода на заданный диаметр перейти к его определению по показаниям оптического датчика, что существенно повышает точность выхода на заданный диаметр цилиндрической части выращиваемого монокристалла Кроме этого, при наклоне оптической оси датчика к указанной плоскости регистрируемая чувствительным элементом ширина излучающего мениска столбика расплава оказывается больше, чем в известном способе, когда чувствительным элементом регистрируется излучение от мениска столбика расплава в подкристальной области в точке, находящейся в плоскости, проходящей через ось выращиваемого монокристалла кремния и чувствительный элемент. За счет этого повышается точность поддержания системой автоматического регулирования заданного диаметра на всей длине цилиндрической части выращиваемого монокристалла.The authors experimentally found that when the optical axis of the sensor is set obliquely with an angle of 5-20 o with a plane passing through the axis of the grown single crystal, previously invisible radiation from the meniscus of the seed column of the seed melt falls on the measuring scale of the optical sensor, which allows you to fix the initial position of the level melt at the stage of seeding. If in subsequent growing processes, by moving the crucible with the melt, the radiation from the meniscus of the seed is combined on the measuring scale of the optical sensor with the fixed position of the radiation of the meniscus of the seed when growing the single crystal, then the initial position of the melt level of any subsequent growing process can be the same as it was during the growing single crystal comparison. Thus, in the proposed control method, the initial position of the melt level of the growing processes no longer depends on changes in the load mass, fluctuations in the geometric dimensions of the crucible, its deformation during melting of the load, and other conditions. In this case, if we fix the position of the meniscus radiation of the melt column of the grown comparison single crystal on the measuring scale of the optical sensor at the moment it reaches its cylindrical part, then when growing single crystals using the optical sensor measuring scale, we can determine the required radiation position from the meniscus of the melt column at the time of exit to the specified diameter of the cylindrical part of the grown single crystal. At the same time, having fixed the initial position of the melt level and the position of the meniscus radiation upon reaching one specific diameter of the grown single crystal, one can also calculate the required position on the measuring scale of the optical radiation sensor from the meniscus of the grown single crystal of another predetermined diameter. Thus, the proposed invention allows from visual determination of the output to a given diameter to proceed to its determination by the readings of the optical sensor, which significantly increases the accuracy of the output to a given diameter of the cylindrical part of the grown single crystal. In addition, when the optical axis of the sensor is tilted to the specified plane, the width of the radiating the meniscus of the melt column is larger than in the known method, when radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal region at a point located in the plane passing through the axis of the grown silicon single crystal and the sensing element. Due to this, the accuracy of maintaining the system for automatic control of a given diameter along the entire length of the cylindrical part of the grown single crystal is increased.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Контроль диаметра выращиваемого монокристалла кремния осуществляют путем регулирования температурных и скоростных параметров процесса выращивания с помощью системы автоматического регулирования диаметра, имеющего в своем составе оптический датчик с чувствительным элементом, с помощью которого регистрируют излучение от мениска столбика расплава в подкристальной области. При этом, на каретку оптического датчика, по которой перемещается чувствительный элемент, наклеивают измерительную шкалу, а датчик наклоняют таким образом, чтобы его оптическая ось находилась под углом 5-20o к плоскости, проходящей через ось выращиваемого монокристалла. В этом случае уже на стадии затравления на измерительную шкалу оптического датчика попадает излучение от мениска столбика расплава в подкристальной области затравки.The diameter of the grown silicon single crystal is controlled by controlling the temperature and speed parameters of the growing process using the automatic diameter control system, which incorporates an optical sensor with a sensitive element, with which radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal region is recorded. At the same time, a measuring scale is glued onto the carriage of the optical sensor along which the sensitive element moves, and the sensor is tilted so that its optical axis is at an angle of 5-20 o to the plane passing through the axis of the grown single crystal. In this case, already at the stage of seeding, radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal region of the seed enters the measuring scale of the optical sensor.
При выращивании монокристалла сравнения на измерительной шкале оптического датчика фиксируют положение излучения от мениска столбика расплава в подкристальной области затравки, соответствующее начальному положению уровня расплава (Уо), а также положение излучения от мениска столбика расплава и соответствующее ему положение чувствительного элемента на измерительной шкале оптического датчика в момент выхода на его цилиндрическую часть (Ус). После выращивания монокристалла сравнения измеряют фактический диаметр цилиндрической части монокристалла (Dc).When growing a single crystal of comparison on the measuring scale of the optical sensor, the position of the radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal seed region is fixed, which corresponds to the initial position of the melt level (Y o ), as well as the position of radiation from the meniscus of the melt column and the corresponding position of the sensitive element on the measuring scale of the optical sensor at the time of exit to its cylindrical part (V s ). After growing the single crystal, the actual diameter of the cylindrical portion of the single crystal (D c ) is measured.
При последующем выращивании монокристалла с заданным диаметром цилиндрической его части (Dз) устанавливают начальное положение уровня расплава по зафиксированному на измерительной шкале оптического датчика положению излучения от мениска столбика расплава на стадии затравления указанного процесса выращивания монокристалла сравнения - Уо. Совмещение излучения от мениска столбика расплава на стадии затравления выращиваемого монокристалла с Уо осуществляют перемещением тигля.In the subsequent growth of a single crystal with a given diameter of its cylindrical part (D h ), the initial position of the melt level is established by the position of the radiation from the meniscus of the melt column fixed on the measuring scale of the optical sensor at the stage of inoculation of the specified process for growing the comparison single crystal — U o . The combination of radiation from the meniscus of the melt column at the stage of inoculation of the grown single crystal with Y about carry out the movement of the crucible.
Момент выхода на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла определяют в зависимости от зафиксированного на измерительной шкале оптического датчика положения излучения мениска от столбика расплава в подкристальной области указанного монокристалла сравнения при выходе на его цилиндрическую часть - Ус.The moment of exit to the cylindrical part of the grown single crystal is determined depending on the position of the meniscus from the melt column recorded on the measuring scale of the optical sensor in the subcrystal region of the specified comparison single crystal when reaching the cylindrical part — V s .
Если заданный диаметр выращиваемого монокристалла совпадает с фактическим диаметром монокристалла сравнения, то есть Dз=Dс, то выход на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла осуществляют при совмещении излучения от мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла с Ус - зафиксированным на измерительной шкале положением излучения от мениска столбика расплава монокристалла сравнения.If the specified diameter of the grown single crystal coincides with the actual diameter of the comparison single crystal, that is, D s = D s , then the output to the cylindrical part of the grown single crystal is performed by combining radiation from the meniscus of the melt column of the grown single crystal with Y c - the radiation position from the meniscus of the column fixed on the measuring scale melt single crystal comparison.
Если заданный диаметр выращиваемого монокристалла отличается от фактического диаметра монокристалла сравнения (Dз≠Dc), то требуемое положение излучения от мениска столбика расплава верхнего конуса выращиваемого монокристалла на измерительной шкале оптического датчика определяют по полученной экспериментальным путем формуле:
где Уз - требуемое положение излучения от мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла на измерительной шкале оптического датчика, соответствующее моменту выхода на заданный диаметр его цилиндрической части, мм,
Ус - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения от мениска столбика расплава монокристалла сравнения, соответствующее моменту выхода на его цилиндрическую часть, мм,
Уо - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения мениска столбика расплава затравки, соответствующее начальному уровню расплава, мм,
Dз - заданный диаметр цилиндрической части выращиваемого монокристалла, мм,
Dc - фактический диаметр цилиндрической части монокристалла сравнения, мм.If the specified diameter of the grown single crystal differs from the actual diameter of the comparison single crystal (D s ≠ D c ), then the required radiation position from the meniscus of the melt column of the upper cone of the grown single crystal on the measuring scale of the optical sensor is determined by the experimentally obtained formula:
where V s - the desired position of the radiation from the meniscus of the melt column of the grown single crystal on the measuring scale of the optical sensor, corresponding to the moment of reaching the given diameter of its cylindrical part, mm,
Y with - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the radiation from the meniscus of the melt column of the comparison single crystal, corresponding to the moment of exit to its cylindrical part, mm,
At about - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the meniscus radiation of the column of melt seed, corresponding to the initial level of the melt, mm,
D s - the specified diameter of the cylindrical part of the grown single crystal, mm,
D c - the actual diameter of the cylindrical part of the single crystal comparison, mm
Пример 1. Example 1
Оптическую ось датчика печи "Редмет-30" располагают наклонно к плоскости, проходящей через ось выращиваемого монокристалла, угол наклона 7o.The optical axis of the sensor of the furnace "Redmet-30" is positioned obliquely to the plane passing through the axis of the grown single crystal, the angle of inclination is 7 o .
При выращивании монокристалла сравнения на измерительной шкале оптического датчика фиксируют положение излучения от мениска столбика расплава в подкристальной области затравки, соответствующее начальному положению уровня расплава, Уо = 11,5 мм, а также положение излучения от мениска столбика расплава и соответствующее ему положение чувствительного элемента на измерительной шкале оптического датчика в момент выхода на его цилиндрическую часть, Ус = 42 мм. Фактический диаметр цилиндрической части монокристалла сравнения Dc = 153 мм.When growing a single crystal of comparison on the measuring scale of the optical sensor, the position of the radiation from the meniscus of the melt column in the subcrystal seed region corresponding to the initial position of the melt level, Y o = 11.5 mm, as well as the position of the radiation from the meniscus of the melt column and the corresponding position of the sensitive element on optical sensor measuring scale at the moment of its entering the cylindrical portion, with Y = 42 mm. The actual diameter of the cylindrical part of the single crystal comparison D c = 153 mm
Последующее выращивание монокристаллов с заданным диаметром цилиндрической части Dз = 153 мм проводят следующим образом.Subsequent growth of single crystals with a given diameter of the cylindrical part D s = 153 mm is carried out as follows.
На стадии затравления путем перемещения тигля с расплавом совмещают на измерительной шкале оптического датчика излучение от мениска затравки выращиваемого монокристалла с зафиксированным положением излучения мениска затравки при выращивании монокристалла сравнения, т.е. на значении 11,5 мм. Таким образом устанавливается начальное положение уровня расплава такое же, каким оно было при выращивании монокристалла сравнения. Перемещая чувствительный элемент по каретке оптического датчика, устанавливают его в положение 42 мм. Выход на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла производят при достижении излучением мениска столбика расплава в подкристальной области выращиваемого верхнего конуса установленного положения чувствительного элемента оптического датчика, соответствующего зафиксированному положению излучения мениска столбика расплава в момент выхода на диаметр монокристалла сравнения. At the seeding stage, by moving the crucible with the melt, the radiation from the meniscus of the seed of the grown single crystal is combined on the measuring scale of the optical sensor with the fixed position of the radiation of the meniscus of the seed during growing of the comparison single crystal, i.e. at a value of 11.5 mm. Thus, the initial position of the melt level is set to the same as it was when growing the single crystal comparison. Moving the sensing element along the carriage of the optical sensor, set it to 42 mm. The output to the cylindrical part of the grown single crystal is performed when the meniscus reaches the melt column in the subcrystal region of the grown upper cone of the installed position of the optical sensor element corresponding to the fixed position of the meniscus of the melt column at the moment of reaching the reference single crystal diameter.
Диаметр цилиндрической части выращенного монокристалла D = 153, то есть Dз. Максимальное отклонение от заданного диаметра по длине цилиндрической части монокристалла ± 2,0 мм.The diameter of the cylindrical part of the grown single crystal is D = 153, i.e., D s . The maximum deviation from a given diameter along the length of the cylindrical part of the single crystal is ± 2.0 mm.
Аналогично было получено 14 монокристаллов кремния, диаметр в месте перехода от верхнего конуса к цилиндрической части каждого из монокристаллов находится в диапазоне 153-155 мм. Брака по диаметру по всей длине цилиндрической части монокристаллов нет. Максимальное отклонение от фактического диаметра по длине цилиндрической части монокристалла ± 2,0 мм. Similarly, 14 silicon single crystals were obtained; the diameter at the transition from the upper cone to the cylindrical part of each of the single crystals is in the range of 153-155 mm. There is no defect in diameter along the entire length of the cylindrical part of single crystals. The maximum deviation from the actual diameter along the length of the cylindrical part of the single crystal is ± 2.0 mm.
Пример 2. Example 2
Выращивание монокристалла сравнения осуществляют, как описано в примере 1. The growing single crystal comparison is carried out as described in example 1.
Требуется перейти к выращиванию монокристаллов с заданным диаметром цилиндрической части Dз = 138 мм.It is required to proceed to the growth of single crystals with a given diameter of the cylindrical part D s = 138 mm.
Выращивание монокристаллов проводят следующим образом. Single crystals are grown as follows.
На стадии затравления путем перемещения тигля с расплавом совмещают на измерительной шкале оптического датчика излучение от мениска затравки выращиваемого монокристалла с Уо - зафиксированным положением излучения мениска затравки при выращивании монокристалла сравнения, т.е. на значении 11,5 мм. Таким образом устанавливается начальное положение уровня расплава такое же, каким оно было при выращивании монокристалла сравнения.At the seeding stage, by moving the crucible with the melt, the radiation from the meniscus of the seed of the grown single crystal is combined on the measuring scale of the optical sensor with Y o - the fixed position of the radiation of the meniscus of the seed in the growth of the reference single crystal, i.e. at a value of 11.5 mm. Thus, the initial position of the melt level is set to the same as it was when growing the single crystal comparison.
Рассчитывают требуемое для получения заданного диаметра цилиндрической части выращиваемого монокристалла 138 мм положение излучения от мениска столбика расплава на измерительной шкале оптического датчика по формуле:
Уз=(Ус-Уо)•Dз/Dс+Уо=(42-11,5)•138/153+11,5=39,0 мм
Перемещая чувствительный элемент по каретке оптического датчика, устанавливают его в положение 39 мм. Выход на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла производят при достижении излучением мениска выращиваемого верхнего конуса рассчитанного по формуле установленного положения чувствительного элемента оптического датчика, соответствующего расчетному положению излучения мениска столбика расплава в момент выхода на диаметр монокристалла с заданным диаметром его цилиндрической части.Calculate the required radiation position from the meniscus of the melt column on the measuring scale of the optical sensor, required to obtain a given diameter of the cylindrical part of the grown single crystal 138 mm, by the formula:
Y s = (Y s - Y o ) • D s / D s + Y o = (42-11.5) • 138/153 + 11.5 = 39.0 mm
Moving the sensing element along the carriage of the optical sensor, set it to 39 mm. The cylindrical part of the grown single crystal is reached when the meniscus of the grown upper cone reaches the optical position calculated by the formula for the established position of the sensor element of the optical sensor, which corresponds to the calculated position of the meniscus radiation of the melt column at the moment of reaching the diameter of the single crystal with a given diameter of its cylindrical part.
Диаметр цилиндрической части выращенного монокристалла D = 138, то есть Dз. Максимальное отклонение от заданного диаметра по длине цилиндрической части монокристалла ± 2,0 мм.The diameter of the cylindrical part of the grown single crystal is D = 138, i.e., D s . The maximum deviation from a given diameter along the length of the cylindrical part of the single crystal is ± 2.0 mm.
Аналогично было получено 9 монокристаллов кремния, диаметр цилиндрической части в месте перехода от верхнего конуса к цилиндрической части каждого из монокристаллов находится в диапазоне 137-139 мм. Брака по диаметру по всей длине цилиндрической части монокристаллов нет. Максимальное отклонение от фактического диаметра по длине цилиндрической части монокристаллов ± 2,0 мм. Similarly, 9 silicon single crystals were obtained, the diameter of the cylindrical part at the transition from the upper cone to the cylindrical part of each of the single crystals is in the range 137-139 mm. There is no defect in diameter along the entire length of the cylindrical part of single crystals. The maximum deviation from the actual diameter along the length of the cylindrical part of the single crystals is ± 2.0 mm.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет:
- перейти от визуального определения диаметра выращиваемого монокристалла к его измерению по показаниям измерительной шкалы оптического датчика, что обеспечивает возможность устранения брака по диаметру в момент выхода на цилиндрическую часть выращиваемого монокристалла,
- уменьшить вероятность получения брака по диаметру при выращивании цилиндрической части за счет повышения точности поддержания системой автоматического регулирования заданного диаметра на всей длине цилиндрической части выращиваемого монокристалла,
- повысить выход годной продукции за счет увеличения возможной длины выращиваемого монокристалла и уменьшения безвозвратных потерь кремния при калибровке цилиндрической части монокристалла до заданного диаметра.Thus, the proposed invention allows:
- go from visual determination of the diameter of the grown single crystal to its measurement according to the indications of the measuring scale of the optical sensor, which makes it possible to eliminate defects in diameter at the moment of reaching the cylindrical part of the grown single crystal,
to reduce the likelihood of obtaining a defect in diameter when growing a cylindrical part by increasing the accuracy of maintaining a system for automatically controlling a given diameter over the entire length of the cylindrical part of the grown single crystal,
- increase the yield of products by increasing the possible length of the grown single crystal and reducing irreversible losses of silicon when calibrating the cylindrical part of the single crystal to a given diameter.
Claims (5)
где Y3 - требуемое положение излучения от мениска столбика расплава выращиваемого монокристалла на измерительной шкале оптического датчика, соответствующее моменту выхода на заданный диаметр его цилиндрической части, мм;
Yс - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения от мениска столбика расплава монокристалла сравнения, соответствующее моменту выхода на его цилиндрическую часть, мм;
Yо - зафиксированное на измерительной шкале оптического датчика положение излучения мениска столбика расплава затравки, соответствующее начальному уровню расплава, мм;
D3 - заданный диаметр цилиндрической части выращиваемого монокристалла, мм;
Dc - фактический диаметр цилиндрической части монокристалла сравнения, мм.5. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that when growing a silicon single crystal with a diameter different from the diameter of the previously grown reference single crystal, the moment of exit to the cylindrical part is determined by the formula
where Y 3 - the desired position of the radiation from the meniscus of the melt column of the grown single crystal on the measuring scale of the optical sensor, corresponding to the moment of reaching the given diameter of its cylindrical part, mm;
Y with - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the radiation from the meniscus of the melt column of the comparison single crystal, corresponding to the moment of exit to its cylindrical part, mm;
Y about - fixed on the measuring scale of the optical sensor the position of the meniscus radiation of the column of melt seed, corresponding to the initial level of the melt, mm;
D 3 - the specified diameter of the cylindrical part of the grown single crystal, mm;
D c - the actual diameter of the cylindrical part of the single crystal comparison, mm
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2000084950 | 2000-08-21 | ||
| UA2000084950 | 2000-08-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2189406C2 true RU2189406C2 (en) | 2002-09-20 |
| RU2000127356A RU2000127356A (en) | 2002-10-27 |
Family
ID=34391003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000127356A RU2189406C2 (en) | 2000-08-21 | 2000-11-01 | Procedure checking diameter of silicon monocrystal grown from melt |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2189406C2 (en) |
-
2000
- 2000-11-01 RU RU2000127356A patent/RU2189406C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101028684B1 (en) | Silicon single crystal pulling method | |
| US9708731B2 (en) | Method of producing silicon single crystal | |
| EP2128310B1 (en) | Method for measuring distance between lower end surface of heat shielding member and material melt surface, and method for controlling the distance | |
| US4926357A (en) | Apparatus for measuring diameter of crystal | |
| KR19990029481A (en) | Apparatus and method for measuring crystal diameter | |
| JP2009057236A (en) | Method for determining single crystal diameter and single crystal pulling apparatus | |
| KR20110085992A (en) | Method of determining diameter of single crystal, process for producing single crystal using same, and device for producing single crystal | |
| RU2189406C2 (en) | Procedure checking diameter of silicon monocrystal grown from melt | |
| US6030451A (en) | Two camera diameter control system with diameter tracking for silicon ingot growth | |
| JP2019214486A (en) | Method of measuring interval between melt level and seed crystal, method of preheating seed crystal, and method of manufacturing single crystal | |
| CN113417004B (en) | Crystal growth interface shape detection method and device based on Czochralski method | |
| CN112857297B (en) | Single crystal rod diameter measuring device, single crystal rod growth system and method | |
| JP4930488B2 (en) | Single crystal diameter detection method, single crystal manufacturing method using the same, and single crystal manufacturing apparatus | |
| JP3484758B2 (en) | Crystal growth apparatus and crystal growth method | |
| JPH08239293A (en) | Control of diameter of single crystal | |
| JPH01126295A (en) | Apparatus for producing single crystal | |
| JPS63100097A (en) | Method for measuring diameter of single crystal | |
| JPH052636B2 (en) | ||
| US20240068129A1 (en) | Device for growing an artificially produced single crystal, in particular a sapphire single crystal | |
| RU2000127356A (en) | METHOD OF CONTROL OF DIAMETER OF SILICON SINGLE CRYSTAL GROWN FROM MELTING | |
| JP2789064B2 (en) | Single crystal pulling method and pulling apparatus | |
| JPS6027686A (en) | Apparatus for manufacturing single crystal | |
| RU2184803C2 (en) | Technique controlling process of growth of monocrystals from melt and device for its realization | |
| JPH09100194A (en) | Measurement of crystal diameter | |
| SU1533371A1 (en) | Method for control over the process of crystallization from the melt |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121102 |