[go: up one dir, main page]

AT527995A1 - Method and device for measuring single crystals - Google Patents

Method and device for measuring single crystals

Info

Publication number
AT527995A1
AT527995A1 ATA50090/2024A AT500902024A AT527995A1 AT 527995 A1 AT527995 A1 AT 527995A1 AT 500902024 A AT500902024 A AT 500902024A AT 527995 A1 AT527995 A1 AT 527995A1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
electrodes
crystal
electrode arrangement
growth crystal
electrical
Prior art date
Application number
ATA50090/2024A
Other languages
German (de)
Original Assignee
Eemco Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eemco Gmbh filed Critical Eemco Gmbh
Priority to ATA50090/2024A priority Critical patent/AT527995A1/en
Priority to PCT/AT2025/060032 priority patent/WO2025160611A1/en
Publication of AT527995A1 publication Critical patent/AT527995A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/041Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20Investigating the presence of flaws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (1) und ein Verfahren zur Bestimmung von Qualitätsparameter eines Züchtungskristalls, mit einer Elektrodenanordnung (4), die eine Mehrzahl von Elektroden (5) zur Anlage an den aufzunehmenden Züchtungskristall (2) aufweist und eine Signalquelle (6), die mit den Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) verbunden ist. Ferner ist eine Messeinheit (7) vorgesehen, die mit der Elektrodenanordnung (4) verbunden ist und zur Messung von elektrischen Signalen mittels der einzelnen Elektroden (5) bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls (2) eingerichtet ist. Die Messvorrichtung (1) ist dazu eingerichtet, mittels zumindest zwei Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) ein Signal in dem aufzunehmenden Züchtungs- kristall (2) einzukoppeln und mittels zumindest einer weiteren Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) das elektrische Signal zu messen, wobei Änderungen der elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls (2) aufgrund der Variation des elektrischen Signals erfassbar sind und das Einkoppeln des Signals und das Messen der Signale mittels der Elektroden an mehreren unterschiedlichen Positio- nen bezüglich einer Kristalloberfläche des Züchtungskristalls (2) durchführbar ist, sodass die jeweiligen gemessenen Änderungen der elektrischen Eigenschaften örtlich auflösbar sind.The invention relates to a measuring device (1) and a method for determining quality parameters of a growth crystal, comprising an electrode arrangement (4) having a plurality of electrodes (5) for contact with the growth crystal (2) to be recorded, and a signal source (6) connected to the electrodes (5) of the electrode arrangement (4). Furthermore, a measuring unit (7) is provided, which is connected to the electrode arrangement (4) and is configured to measure electrical signals by means of the individual electrodes (5) relating to the growth crystal (2) to be recorded. The measuring device (1) is designed to couple a signal into the growth crystal (2) to be recorded by means of at least two electrodes (5) of the electrode arrangement (4) and to measure the electrical signal by means of at least one further electrode (5) of the electrode arrangement (4), wherein changes in the electrical properties of the growth crystal (2) can be detected due to the variation in the electrical signal and the coupling of the signal and the measurement of the signals can be carried out by means of the electrodes at several different positions with respect to a crystal surface of the growth crystal (2), so that the respective measured changes in the electrical properties can be resolved spatially.

Description

Ingots. Ingots.

Künstlich hergestellte Kristalle sind im Stand der Technik weit verbreitet und finden in unterschiedlichen Technologiebereichen Anwendung. Einen im Vordergrund stehenden Bereich bildet die Halbleiterindustrie; für die aus den mittels Züchtungsverfahren hergestellten Kristallen einzelne Elektronikkomponenten gefertigt werden. Hierfür werden beispielsweise künstliche SiC-Einkristalle („Ingots“) in dünne Wafer für die Halbleiterherstellung zerteilt, mittels Sägen mit diamantbe-Artificially produced crystals are widely used in the state of the art and are used in various technological fields. One of the most important areas is the semiconductor industry, where individual electronic components are manufactured from crystals grown using growth processes. For example, artificial SiC single crystals ("ingots") are cut into thin wafers for semiconductor production, sawed with diamond-coated blades, and then

stücktem Sägedraht oder Zerteilung durch Laser. pieced saw wire or cutting by laser.

Um qualitativ hochwertige Wafer zu erhalten, ist es erforderlich, dass der SiC-Einkristall bzw. Ingot bereits die notwendigen Eigenschaften aufweist, und somit ho-In order to obtain high-quality wafers, it is necessary that the SiC single crystal or ingot already has the necessary properties, and thus high-

hen Qualitätsanforderungen entsprechen muss. must meet high quality requirements.

Nachteilig im Stand der Technik ist, dass diese Qualitätsmerkmale meist erst im Zuge der Herstellung der Wafer überprüft werden, bzw. erst in diesem Zustand A disadvantage of the state of the art is that these quality features are usually only checked during the production of the wafers, or only in this state

festgestellt wird, dass ein bereits hergestellter Wafer Defekte aufweist. it is discovered that a wafer that has already been manufactured has defects.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, die Qualität der Züchtungskris-The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a measuring device and a method by means of which a user is able to determine the quality of the growth crystals.

talle zu überprüfen. talle to check.

Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung und ein Verfahren gemäß den This task is achieved by a measuring device and a method according to the

Ansprüchen gelöst. Claims resolved.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, mittels zumindest zwei Elektroden der Elektrodenanordnung ein elektrisches Signal in dem aufzunehmenden Züchtungskristall einzukoppeln und mittels zumindest einer weiteren Elektrode der Elektrodenanordnung elektrische Signale zu messen, wobei eine Variation des elektrischen Signals an dieser Elektrode - verursacht durch Änderungen der elektrischen Eigenschaften innerhalb des Züchtungskristalls, erfassbar ist; und wobei das Einkoppeln des Signales und das Messen des Signals mittels der mehreren Elektroden an mehreren unterschiedlichen Positionen an einer Kristalloberfläche des Züchtungskristalls durchführbar ist, sodass die jeweiligen elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls durch eine mathematische Auswertung der Variationen The measuring device is designed to couple an electrical signal into the growth crystal to be recorded by means of at least two electrodes of the electrode arrangement and to measure electrical signals by means of at least one further electrode of the electrode arrangement, wherein a variation of the electrical signal at this electrode - caused by changes in the electrical properties within the growth crystal - can be detected; and wherein the coupling of the signal and the measuring of the signal by means of the plurality of electrodes can be carried out at several different positions on a crystal surface of the growth crystal, so that the respective electrical properties of the growth crystal can be determined by a mathematical evaluation of the variations

der gemessen Signale örtlich auflösbar sind. the measured signals are spatially resolvable.

Dabei kann jede Elektrode der Elektrodenanordnung sowohl als Signalquelle wie Each electrode of the electrode array can be used as a signal source as well as

auch als Signalsonde (Messung mittels der Messeinheit) verwendet werden. can also be used as a signal probe (measurement using the measuring unit).

Die Erfindung weist jene Vorteile auf, einen gezüchteten Einkristall auf unterschiedliche Defekte zerstörungsfrei zu untersuchen und die vorhandene Defekte örtlich auflösen zu können. So können Einkristall-Ingots, nämlich bevor diese in Wafer aufgetrennt werden, bereits auf potentielle Fehler oder generell im Gesamten bezüglich deren Qualität bewertet werden. Ferner können diese somit bereits vor ihrer Zertrennung in Güteklassen oder dergleichen eingeteilt werden, bzw. The invention offers the advantage of non-destructively examining a grown single crystal for various defects and locally resolving existing defects. This allows single-crystal ingots to be evaluated for potential defects or generally assessed for their overall quality before they are separated into wafers. Furthermore, they can be classified into quality classes or the like before they are separated.

auch als Ausschuss deklariert werden. can also be declared as waste.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

schaften. Ferner ist es auch denkbar, Mikrodefekte zu detektieren. Furthermore, it is also conceivable to detect micro-defects.

Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass das Messen der elektrischen Signale vorzugsweise das Speichern bzw. Archivieren der gemessenen Werte zu deren Auswertung umfasst, z.B. in einer Speichereinheit oder in einer zentralen Steuerung bzw. Recheneinheit. Ferner kann auch eine Position der jeweiligen Elektrode zu For completeness, it should be mentioned that the measurement of the electrical signals preferably includes the storage or archiving of the measured values for their evaluation, e.g., in a storage unit or in a central control or processing unit. Furthermore, the position of the respective electrode can also be

einem jeweiligen gemessenen Wert zugeordnet und gespeichert werden. assigned to a respective measured value and saved.

Ferner sei angemerkt, dass eine jeweilige elektrische Leitung mit einem entsprechenden Gerät zur Signalkonditionierung bzw. Datenverbindung zwischen der Messeinheit und der einzelnen Elektroden, sowie zwischen der Signalquelle und der Elektroden vorgesehen ist, sodass mittels einer belieben Auswahl eines Elektrodenpaars ein elektrischer Signalfluss im Kristall erzeugt werden kann. Die Elektroden können beispielsweise in einem Netzwerk angeordnet sein, wobei eine jede Elektrode gesondert mit der Signalquelle, bzw. mit der Messeinheit in Verbindung Furthermore, it should be noted that a respective electrical line with a corresponding device for signal conditioning or data connection is provided between the measuring unit and the individual electrodes, as well as between the signal source and the electrodes, so that an electrical signal flow can be generated in the crystal by selecting any pair of electrodes. The electrodes can, for example, be arranged in a network, with each electrode being separately connected to the signal source or the measuring unit.

steht und über eine Steuerung bzw. Recheneinheit eindeutig zuordenbar ist. and can be clearly assigned via a control or processing unit.

Bevorzugt wird der Züchtungskristall bzw. Ingot vor der Messung noch an seiner Oberfläche bearbeitet, z.B. geschliffen, sodass dieser eine Runde Außenkontur Preferably, the surface of the growing crystal or ingot is processed before the measurement, e.g. ground, so that it has a round outer contour

aufweist, wie es bei der Bearbeitung von Ingots üblich ist. as is usual when processing ingots.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, die einzelne Funktionen der Elektroden bezüglich des Erzeugen des elektrischen Signales, sowie des Messens der elektrischen Signale in der Elektrodenanordnung während eines Messverfahrens bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls neu zu verteilen. Bevorzugt kann dies sin einem System bzw. Muster vorgesehen sein, sodass eine Nummerierung/Reihenfolge (bezüglich der Elektroden) oder dergleichen vorgesehen ist, welche nacheinander durchgeschal-An advantageous embodiment provides that the measuring device is configured to redistribute the individual functions of the electrodes with respect to generating the electrical signal, as well as measuring the electrical signals in the electrode arrangement during a measurement process with respect to the growth crystal to be recorded. This can preferably be provided in a system or pattern, such that a numbering/sequence (with respect to the electrodes) or the like is provided, which is switched through sequentially.

tet wird. is tested.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

einer jeweiligen Kalibrierung aktualisiert. updated with each calibration.

Besonders bevorzugt kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die mittels der Messeinheit erfassten elektrischen Signale (sowie die Variationen der Signale) in einem bildgebenden Verfahren umzuwandeln und graphisch darzustellen. Die Auflösung des bildgebenden Verfahrens steigt mit der Anzahl an Elektroden, bzw. der Anzahl an unterschiedlichen Position der Messvor-Particularly preferably, an evaluation unit can be provided that is configured to convert the electrical signals (as well as the variations in the signals) acquired by the measuring unit into an imaging process and to display them graphically. The resolution of the imaging process increases with the number of electrodes or the number of different positions of the measuring device.

gänge. gears.

Weiters kann z.B. in Bezug auf die Anzahl der Elektroden oder Messvorgänge vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung weiters dazu eingerichtet ist, Bereichsmessungen, in welchen keine relevanten Änderungen der elektrischen Eigenschaften feststellbar sind, frühzeitig zu beenden, indem in diesen Bereichen schrittweise größere Abschnitte mit einer gezielten Auswahl an Elektroden (z.B. in Umfangsrichtung quartalsweise oder dergleichen) ein elektrischer Signalfluss er-Furthermore, it can be provided, for example, with regard to the number of electrodes or measuring processes, that the measuring device is further designed to terminate area measurements in which no relevant changes in the electrical properties can be detected at an early stage by gradually measuring larger sections in these areas with a targeted selection of electrodes (e.g. in the circumferential direction quarterly or the like) to create an electrical signal flow.

zeugt und die Änderungen gemessen werden. and the changes are measured.

Grundsätzlich misst ein bildgebendes Verfahren physikalische Größen eines Objektes. Je nach Verfahren und Signalart erfolgt eine zusätzliche Weiterverarbeitung oder Auswertung der Messwerte, bis die Informationen in der gewünschten Form vorliegen. Sie werden ortsaufgelöst als Abbild des Objektes dargestellt. Die Informationsdarstellung erfolgt als Helligkeitswerte oder kodiert über Falschfarben, bzw. auch in einem Koordinatensystem dargestellt, sodass ein virtuelles Abbild Basically, an imaging process measures the physical dimensions of an object. Depending on the process and signal type, the measured values are further processed or evaluated until the information is available in the desired form. They are displayed as a spatially resolved image of the object. The information is displayed as brightness values or coded using false colors, or even in a coordinate system, so that a virtual image

des Kristalls zur Verfügung steht. of the crystal is available.

Bezüglich der elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls können diese be-Regarding the electrical properties of the growth crystal, these can be

vorzugt den elektrischen Widerstand und/oder elektrische Wellenimpedanz umfas-preferably the electrical resistance and/or electrical wave impedance

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

voneinander zu separieren. to separate from each other.

Vorzugsweise umfassen die zu bestimmenden Qualitätsparameter zumindest eines der folgenden Merkmale; Preferably, the quality parameters to be determined comprise at least one of the following features;

- Dotierungen des Kristalls; bevorzugt über Bestimmung der elektrischen Wellenimpedanz - Doping of the crystal; preferably by determining the electrical wave impedance

- Polytype des Kristalls; bevorzugt über den elektrischen Widerstand bzw. über Bandlücken. - Polytype of the crystal; preferred by electrical resistance or band gaps.

- Defekte im Kristall; insbesondere in Form von Rissen, Kavitäten oder Fehlstellen - polykristalline Einschlüsse; - Defects in the crystal; particularly in the form of cracks, cavities or defects - polycrystalline inclusions;

- Versetzungsdichten, ebenfalls über die elektrischen Widerstand. - Dislocation densities, also via the electrical resistance.

Die mathematische Auswertung der aufgezeichneten Messergebnisse zur Örtlichen Auflösung der Materialeigenschaften erfolgt mittels des Lösens des Inversions Problems, welches die Grundlage aller bekannten Tomographie-Verfahren bildet. Das inverse Problem ist die „Umkehrung“ des Vorwärtsproblems: Anstatt die Daten zu bestimmen, die durch bestimmte Materialeigenschaften erzeugt werden, werden die Materialeigenschaften bestimmt, die die Daten erzeugen, die die aufgezeichneten Messungen darstellen. Um dieses mathematische Problem numerisch lösen zu können wird eine Vielzahl an Messergebnisse von örtlich bekannten Sonden durchgeführt. Die verwendeten numerischen Methoden basieren auf Stan-The mathematical evaluation of recorded measurement results for the spatial resolution of material properties is performed by solving the inversion problem, which forms the basis of all known tomography techniques. The inverse problem is the "reverse" of the forward problem: instead of determining the data generated by specific material properties, the material properties that generate the data representing the recorded measurements are determined. To solve this mathematical problem numerically, a large number of measurement results from locally known probes are processed. The numerical methods used are based on standard

dardverfahren der linearen Algebra und der Ausgleichungsrechnung. Standard methods of linear algebra and adjustment calculus.

Kristalldefekte — mikroskopisch oder makroskopisch — haben direkte Auswirkung Crystal defects — microscopic or macroscopic — have a direct impact

auf die elektrischen Materialeigenschaften in den betroffen Kristallregionen, und on the electrical material properties in the affected crystal regions, and

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

sen korreliert. sen correlates.

Bezüglich der erwähnten Signalquelle kann vorgesehen sein, dass eine Wechselspannung an dem Züchtungskristall mittels der zumindest zwei Elektroden anlegbar ist oder aber auch eine Gleichspannung. Bei Wechselstrom handelt es sich bevorzugt um Hochfrequenz, z.B. min 50 GHz. Für die zu verwendende Signal-With regard to the aforementioned signal source, it can be provided that an alternating voltage can be applied to the growth crystal by means of the at least two electrodes, or else a direct voltage. Alternating current is preferably high frequency, e.g., at least 50 GHz. For the signal source to be used,

quellen sei grundsätzlich auf den breiten Stand der Technik verwiesen. sources, reference should generally be made to the broad state of the art.

Die Elektrodenanordnung selbst kann eine Vielzahl von Elektroden umfassen z.B: zumindest 6 Elektroden, vorzugsweise aber wesentlich mehr, z.B. min. 12, 16 oder min. 20 Elektroden. Wie bereits erwähnt, trägt die Anzahl der Elektroden zum einen zur Verbesserung der Messqualität hinsichtlich der möglichen Auswahl an Elektrodenpaaren bei, wobei die Anzahl aber auch die Qualität eines einzelnen Messvorganges erhöht, da eine jede weitere Elektrode zum Messen der elektrischen Signale verwendet wird und somit die örtliche Auflösung dadurch verbessert The electrode arrangement itself can comprise a plurality of electrodes, e.g., at least 6 electrodes, but preferably significantly more, e.g., at least 12, 16, or at least 20 electrodes. As already mentioned, the number of electrodes contributes to improving the measurement quality with regard to the possible selection of electrode pairs, but the number also increases the quality of an individual measurement process, since each additional electrode is used to measure the electrical signals and thus improves the spatial resolution.

werden kann. can be.

Dabei kann in einer möglichen Ausführungsform vorgesehen sein, dass zumindest eine Elektrode der Elektrodenanordnung bezüglich ihrer Position verstellbar ausgebildet ist, sodass die zumindest eine Elektrode der Elektrodenanordnung entlang einer Kristalloberfläche des aufzunehmenden Züchtungskristalls an eine wählbare Position führbar ist. So kann an unterschiedlichen, weiteren Positionen zusätzlich ein Signal zur Messung induziert werden, oder an einer zusätzlichen Position gemessen werden. Bezüglich einer möglichen Verstellung von Elektroden kann weiters vorgesehen sein, dass diese in Umfangsrichtung (radial zur Längsmittelachse) und in Höhenrichtung (parallel zur Längsmittelachse) gegenüber dem Kristall verstellbar sind. Weiters können diese bevorzugt an die Kristalloberfläche angedrückt bzw. leicht vorgespannt sein. Bei einer mögl. Verstellung kann weiters bevorzugt ein relatives Bezugssystem für die Elektrode vorgesehen sein, sodass In one possible embodiment, it can be provided that at least one electrode of the electrode arrangement is adjustable in terms of its position, so that the at least one electrode of the electrode arrangement can be guided to a selectable position along a crystal surface of the growth crystal to be recorded. In this way, a signal for measurement can be induced at different, additional positions, or measurements can be taken at an additional position. With regard to a possible adjustment of electrodes, it can further be provided that they are adjustable in the circumferential direction (radially to the longitudinal central axis) and in the height direction (parallel to the longitudinal central axis) relative to the crystal. Furthermore, they can preferably be pressed against the crystal surface or slightly prestressed. With a possible adjustment, a relative reference system for the electrode can also preferably be provided, so that

deren Position gegenüber dem Kristall bzw. der Messvorrichtung jederzeit bekannt their position relative to the crystal or the measuring device is known at any time

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

durchführbar sein. be feasible.

Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Elektrode der Elektrodenanordnung in der Kristallaufnahme ortsfest (gegenüber dem Kristall) positioniert ist. Zudem kann auch die gesamte Elektrodenanordnung gegenüber dem Kristall mit Furthermore, it can be provided that at least one electrode of the electrode arrangement is positioned in a fixed position (relative to the crystal) in the crystal holder. Furthermore, the entire electrode arrangement can also be positioned with respect to the crystal.

ihrer Vielzahl an Elektroden ortsfest positioniert sein. their multitude of electrodes must be positioned in a fixed location.

In einer möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Elektrodenanordnung ringförmig angeordnet ist, sodass die Elektroden in einer Umfangsrichtung (in einer Ebene) um die Längsmittelachse des aufzunehmenden Züchtungskristalls angeordnet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels einer derartigen ringförmigen Anordnung der zu messende Kristall schichtweise (quer zur Längsmittelachse / z-Achse) gemessen wird, indem die ringförmige Anordnung mittels einzelner Messperioden über die Kristalloberfläche schrittweise für einzelne Mess-In one possible embodiment, it can be provided that the electrode arrangement is arranged in a ring shape, so that the electrodes are arranged in a circumferential direction (in a plane) around the longitudinal center axis of the growth crystal to be recorded. Furthermore, it can be provided that, by means of such a ring-shaped arrangement, the crystal to be measured is measured layer by layer (transverse to the longitudinal center axis / z-axis) by moving the ring-shaped arrangement step by step over the crystal surface for individual measurement periods.

perioden entlanggeführt wird. periods.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Züchtungskristalls, umfassend die Schritte; Furthermore, the invention relates to a method for testing the quality of a growth crystal, comprising the steps;

- Bereitstellen von zumindest einem Züchtungskristall - Providing at least one growth crystal

- Anbringen von mehreren Elektroden einer Elektrodenanordnung an dem Züchtungskristall; - Attaching several electrodes of an electrode arrangement to the growth crystal;

- Bereitstellen einer Wechselstrom- oder Gleichstrom- Signalquelle, wobei die Signalquelle mit den Elektroden der Elektrodenanordnung verbunden ist; - Providing an AC or DC signal source, wherein the signal source is connected to the electrodes of the electrode arrangement;

- Bereitstellen einer Messeinheit, wobei die Messeinheit mit der Elektrodenanordnung verbunden ist und zur Messung von elektrischen Signalen mittels der einzelnen Elektroden bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls eingerichtet ist; - Einkoppeln eines elektrischen Signales im Züchtungskristall mittels der Signalquelle, unter Verwendung von zumindest zwei Elektroden; - Providing a measuring unit, wherein the measuring unit is connected to the electrode arrangement and is configured to measure electrical signals by means of the individual electrodes with respect to the growth crystal to be recorded; - Coupling an electrical signal into the growth crystal by means of the signal source, using at least two electrodes;

- Messen von elektrischen Signalen mittels zumindest einer weiteren Elektrode der Elektrodenanordnung bezüglich des eingekoppelten Signales; - measuring electrical signals by means of at least one further electrode of the electrode arrangement with respect to the coupled signal;

- fortlaufendes Wiederholen der Schritte, umfassend das Einkoppeln und das Mes-- continuous repetition of the steps, including coupling and measuring

sen der elektrischen Signale, an mehreren unterschiedlichen Positionen des Züch-sen of the electrical signals at several different positions of the breeding

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

i) ein neues Elektrodenpaar zur Einkopplung des elektrischen Signals ausgewählt wird und die weiteren Elektroden der Elektrodenanordnung zur Messung der elektrischen Signale bestimmt werden; und/oder i) a new pair of electrodes is selected for coupling the electrical signal and the further electrodes of the electrode arrangement are determined for measuring the electrical signals; and/or

il) zumindest eine der Elektroden bezüglich einer Kristalloberfläche des il) at least one of the electrodes with respect to a crystal surface of the

Züchtungskristalls an eine neue Position bewegt wird. growing crystal is moved to a new position.

Mittels Abgleichen der bei der Wiederholung der Schritte gemessenen elektrischen Signale, können die Änderungen der elektrischen Eigenschaften örtlich aufgelöst werden, indem die jeweiligen Messwerte bezüglich der jeweiligen Elektrodenposition der einzelnen Signalquellen sowie Signalsonden zusammengeführt By comparing the electrical signals measured during the repetition of the steps, the changes in the electrical properties can be resolved locally by combining the respective measured values with respect to the respective electrode position of the individual signal sources and signal probes.

und mathematisch ausgewertet werden. and evaluated mathematically.

Wie bereits erwähnt, kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die gemessen elektrischen Signale mittels einer Auswerteeinheit (bzw. einer Recheneinheit) zusammengeführt werden und in einem bildgebenden Verfahren graphisch wiedergegeben bzw. ausgewertet werden. Vorzugsweise kann dies ohne Ände-As already mentioned, it can be particularly preferably provided that the measured electrical signals are combined by means of an evaluation unit (or a computing unit) and graphically displayed or evaluated in an imaging process. This can preferably be done without changes.

rung der Positionen der Elektroden erfolgen The positions of the electrodes

Bevorzugt kann betreffend des elektrischen Signals ein Wechselstrom in den Züchtungskristall eingekoppelt werden, insbesondere kann eine Frequenz des Preferably, an alternating current can be coupled into the growth crystal with regard to the electrical signal, in particular a frequency of the

Wechselstroms min 50 GHz betragen. Alternating current min 50 GHz.

Bezüglich der Erzeugung des Signals sei zur Vollständigkeit erwähnt, dass bei einer jeweiligen Elektrode derselbe Signalpegel bzw. dieselbe Frequenz (bei Wech-Regarding the generation of the signal, it should be mentioned for the sake of completeness that the same signal level or the same frequency (in case of alternating

selstrom) verwendet wird. selstrom) is used.

Wie bereits erwähnt, wird zur Auswertung der elektrischen Eigenschaften vorzugsweise die bereits erwähnte Rechen- bzw. Auswerteeinheit verwendet, sodass das As already mentioned, the aforementioned computing or evaluation unit is preferably used to evaluate the electrical properties, so that the

erfindungsgemäße Verfahren computerimplementiert durchgeführt wird. the method according to the invention is carried out in a computer-implemented manner.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: The figures explain this in more detail. They show, in a highly simplified, schematic representation:

Fig. 1 eine Messvorrichtung zur Bestimmung von Qualitätsparameter eines Fig. 1 a measuring device for determining quality parameters of a

Züchtungskristalls; Fig. 2 eine schematische Abbildung eines bildgebenden Verfahrens; growth crystal; Fig. 2 shows a schematic illustration of an imaging process;

Fig. 3 eine Elektrodenanordnung mit einem zu messenden Züchtungskristall Fig. 3 an electrode arrangement with a growth crystal to be measured

im Querschnitt. in cross section.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-By way of introduction, it should be noted that in the variously described embodiments, identical parts are provided with identical reference symbols or component designations, whereby the disclosures contained in the entire description can be applied analogously to identical parts with identical reference symbols or component designations. Furthermore, the positional information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc., refers to the directly described and illustrated figure, and these positional

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. information must be transferred to the new location in the event of a change in location.

In Fig. 1 ist schematisch eine Messvorrichtung 1 zur Bestimmung von Qualitätspa-Fig. 1 shows schematically a measuring device 1 for determining quality parameters.

rameter eines Züchtungskristalls 2; z.B. eines SiC-Kristalls, dargestellt. parameters of a growth crystal 2; e.g., a SiC crystal.

Die Messvorrichtung 1 umfasst eine Kristallaufnahme 3 für zumindest einen Züchtungskristall 2, welche z.B. in Form von verstellbaren Greifern oder dergleichen ausgebildet sein kann, sodass ein Kristall darin gelagert werden kann und bevorzugt für ein referenziertes Koordinatensystem ausgerichtet ist. Gegebenenfalls kann auch eine optische Vermessung oder dergleichen integriert sein, welche die The measuring device 1 comprises a crystal holder 3 for at least one growing crystal 2, which can be designed, for example, in the form of adjustable grippers or the like, so that a crystal can be stored therein and is preferably aligned for a referenced coordinate system. Optionally, an optical measurement or the like can also be integrated, which

Konturen des Kristalls zusätzlich erfasst. Contours of the crystal are also recorded.

Ferner ist eine Elektrodenanordnung 4 vorgesehen, wobei die Elektrodenanordnung 4 eine Mehrzahl von Elektroden 5 zur Anlage an den aufzunehmenden Furthermore, an electrode arrangement 4 is provided, wherein the electrode arrangement 4 comprises a plurality of electrodes 5 for contact with the

Züchtungskristall 2 aufweist. Die Elektroden 5 können zudem (unabhängig von der growth crystal 2. The electrodes 5 can also (independently of the

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

dargestellten Ausführungsform) an den Kristall bzw. dessen Oberflächen angebracht (z.B. fixiert) sein, oder, wie eingangs erwähnt. entgegen dessen Oberfläche shown embodiment) to the crystal or its surfaces (e.g. fixed), or, as mentioned above, against its surface

vorgespannt, sodass deren Auflage an der Oberfläche gewährleistet ist. pre-stressed so that their support on the surface is guaranteed.

Besonders bei einer feststehenden Anordnung (bzw. Position) der Elektroden 5 sind diese bevorzugt in einem gemeinsamen Käfig, Gürtel der dergleichen aufge-Particularly in the case of a fixed arrangement (or position) of the electrodes 5, these are preferably arranged in a common cage, belt or the like.

nommen, welcher gegenüber der Elektroden elektrisch isoliert ist. which is electrically insulated from the electrodes.

Die Elektroden können, wie weiters dargestellt, bezüglich der Längsmittelachse 13 The electrodes can, as further shown, be arranged with respect to the longitudinal central axis 13

in unterschiedlichen Höhenpositionen angeordnet sein be arranged at different heights

Die Elektroden 5 der Elektrodenanordnung 4 sind mit einer Spannungsquelle 6 (z.B. Wechselstromgenerator) verbunden, sodass mittels zumindest zwei Elektroden 5 ein elektrisches Signal in dem Züchtungskristall 2 eingekoppelt werden The electrodes 5 of the electrode arrangement 4 are connected to a voltage source 6 (e.g. alternating current generator) so that an electrical signal can be coupled into the growth crystal 2 by means of at least two electrodes 5

kann. can.

Eine, ebenfalls mit den Elektroden 5 verbundene Messeinheit 7 dient zur Messung von elektrischen Signalen 8 (mittels der einzelnen Elektroden 5) im Züchtungskristall, sodass mittels zumindest einer weiteren Elektrode 5 der Elektrodenanordnung 4 Änderungen der elektrischen Eigenschaften innerhalb des Züchtungskristalls 2 A measuring unit 7, which is also connected to the electrodes 5, serves to measure electrical signals 8 (by means of the individual electrodes 5) in the growth crystal, so that changes in the electrical properties within the growth crystal 2 can be detected by means of at least one further electrode 5 of the electrode arrangement 4.

bezüglich des eingekoppelten Signales erfasst werden können. regarding the coupled signal can be detected.

Das Erzeugen und das Messen elektrischen Signals 8 wird dabei an mehreren unterschiedlichen Positionen an der Kristalloberfläche (z.B. in Höhenrichtung und Umfangsrichtung) bezüglich einer Längsmittelachse 13 (bzw. Z-Achse) des Züchtungskristalls 2 vorgenommen, sodass die jeweiligen detektierten Änderungen lo-The generation and measurement of electrical signal 8 is carried out at several different positions on the crystal surface (e.g. in the height direction and circumferential direction) with respect to a longitudinal central axis 13 (or Z-axis) of the growth crystal 2, so that the respective detected changes lo-

kalisiert bzw. örtlich aufgelöst werden können. calisated or locally dissolved.

Bezüglich der mehreren unterschiedlichen Positionen können diese z.B. in Umfangsrichtung um die Längsmittelachse 13 neu bestimmt werden und/oder entlang der Längsmittelachse 13 in Höhenrichtung neu gewählt. So können die unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung angeordnet sein, gegebenenfalls in einer gemeinsamen Ebene und/oder senkrecht zu dieser in unterschiedlichen Hö-With regard to the several different positions, these can, for example, be newly determined in the circumferential direction around the longitudinal center axis 13 and/or newly selected in the height direction along the longitudinal center axis 13. Thus, the different positions can be arranged in the circumferential direction, if necessary in a common plane and/or perpendicular to this at different heights.

henpositionen. hen positions.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Das Bestimmen bzw. Variieren der Positionen kann derart erfolgen, dass ein neues Elektrodenpaar 5 zur Einkopplung des Signales 8 ausgewählt wird und die weiteren Elektroden 5 der Elektrodenanordnung 4 zur Messung der elektrischen Signale 8 bestimmt werden (in Umfangsrichtung und/oder Höhenrichtung). Es kann aber auch anstelle dessen oder zusätzlich vorgesehen sein, dass zumindest eine der Elektroden 5 bezüglich der Kristalloberfläche 12 des Züchtungskristalls 2 The determination or variation of the positions can be carried out in such a way that a new electrode pair 5 is selected for coupling the signal 8 and the further electrodes 5 of the electrode arrangement 4 are determined for measuring the electrical signals 8 (in the circumferential direction and/or height direction). However, it can also be provided instead or additionally that at least one of the electrodes 5 is positioned with respect to the crystal surface 12 of the growth crystal 2

in Umfangsrichtung und/oder Höhenrichtung an eine neue Position bewegt wird. is moved to a new position in the circumferential and/or height direction.

Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung eine zentrale Steuerung bzw. eine Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, die einzelne Funktionen der Elektroden 5 bezüglich des Einkoppeln des elektrischen Signales 8 und des Messens der elektrischen Signale 8; in der Elektrodenanordnung 4 während eines Messverfahrens bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls 2 neu zu verteilen und/oder eine Verstellung der Elektroden 5 an eine neue Position zu veranlassen, bzw. zumindest im Falle einer Verstellung den Betrag und die Richtung der Verstell-Bewegung zu erfassen. Eine derartige Recheneinheit umfasst bevorzugt die Auswerteeinheit bzw. bildet einen Bestandteil der Messvorrichtung 1 bzw. steht mit dieser in Verbindung. Die Recheneinheit ist bevorzugt ebenfalls dazu eingerichtet, die mittels der Variation des Signals verbundenen elektrischen Eigenschaf-The measuring device preferably comprises a central controller or a computing unit that is configured to redistribute the individual functions of the electrodes 5 with respect to the coupling of the electrical signal 8 and the measuring of the electrical signals 8 in the electrode arrangement 4 during a measuring process with respect to the growth crystal 2 to be recorded and/or to cause the electrodes 5 to be adjusted to a new position, or at least in the case of an adjustment, to record the amount and direction of the adjustment movement. Such a computing unit preferably comprises the evaluation unit or forms a component of the measuring device 1 or is connected thereto. The computing unit is preferably also configured to determine the electrical properties associated with the variation of the signal.

ten zu bestimmten, bzw. mathematisch auszuwerten. to determine or mathematically evaluate.

In Fig. 1 sind diesbezüglich mehrere Elektroden 5 einer Elektrodenanordnung 4 dargestellt, welche über eine Kristalloberfläche 12 des Züchtungskristalls 2 in Form eines Einkristalls bzw. Ingots verteilt angeordnet sind. Wie dargestellt können die Elektroden 5 somit über die gesamte Oberfläche, umfassend eine Mantelfläche, Grundfläche und Deckfläche, verteilt angeordnet sein. Ferner können die Elektroden 5 aber auch nur umfänglich z.B. im Wesentlichen in einer Ebene (z.B. senkrecht zu Längsmittelachse 13) ringförmig angeordnet sein und z.B. Schritt für Schritt entlang der Längsmittelachse 13 die jeweiligen Abschnitte/Regionen bezüglich der Ebenen prüfen, indem diese an eine neue Höhenposition verlagert In this regard, Fig. 1 shows several electrodes 5 of an electrode arrangement 4, which are distributed over a crystal surface 12 of the growth crystal 2 in the form of a single crystal or ingot. As shown, the electrodes 5 can thus be distributed over the entire surface, comprising a lateral surface, base surface, and top surface. Furthermore, the electrodes 5 can also be arranged only circumferentially, e.g., essentially in a plane (e.g., perpendicular to the longitudinal central axis 13), and, e.g., step by step along the longitudinal central axis 13, check the respective sections/regions with respect to the planes by shifting them to a new height position.

werden. So kann eine Elektrode 5 der Elektrodenanordnung 4 mittels eines Stell-Thus, an electrode 5 of the electrode arrangement 4 can be adjusted by means of an adjusting

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

antriebes verfahrbar/verstellbar ausgebildet sein, sodass diese entlang einer Kristalloberfläche 12 des aufzunehmenden Züchtungskristalls 2 führbar ist oder aber drive can be designed to be movable/adjustable, so that it can be guided along a crystal surface 12 of the growth crystal 2 to be accommodated or

auch z.B. eine gesamte ringförmige Anordnung. also, for example, an entire ring-shaped arrangement.

Weiters können die Elektroden 5 gegen die Kristalloberfläche 12 vorgespannt bzw. angedrückt sein und sodass ein Kontakt gewährleistet ist, insbesondere um mögli-Furthermore, the electrodes 5 can be pre-tensioned or pressed against the crystal surface 12 so that contact is ensured, in particular to avoid possible

che Unebenheiten oder dergleichen einer Oberfläche eines Ingots auszugleichen. to compensate for any unevenness or the like on the surface of an ingot.

Dabei sei. ergänzend anzumerken, dass eine jeweilige Position einer jeweiligen Elektrode in der Elektrodenanordnung (zum Messzeitpunkt) gegenüber dem Kristall feststellbar ist, bzw. laufend aktualisiert werden kann, sodass eine örtliche Auf-It should be noted that the respective position of each electrode in the electrode arrangement (at the time of measurement) relative to the crystal can be determined or continuously updated, so that a local

lösung gewährleistet ist, insbesondere bei bewegbaren/verstellbaren Elektroden. solution is guaranteed, especially with movable/adjustable electrodes.

Bezüglich der örtlichen Auflösung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Messvorrichtung 1 eine Auswerteeinheit 9 umfasst, die dazu eingerichtet ist, die mittels der Messeinheit 7 erfassten elektrischen Größen 8 in einem bildgebenden Verfahren With regard to the spatial resolution, it is preferably provided that the measuring device 1 comprises an evaluation unit 9 which is designed to process the electrical quantities 8 detected by the measuring unit 7 in an imaging process

umzuwandeln und graphisch darzustellen, wie bereits eingangs erwähnt wurde. to convert and display graphically, as already mentioned at the beginning.

Diesbezüglich ist in Fig. 2 ein mögliches Schema für ein bildgebendes Verfahren dargestellt, in welchem die gemessenen Änderungen graphisch dargestellt werden. Dabei werden die unterschiedlichen erfassten Änderungen der elektrischen Eigenschaften sowohl bezüglich einem jeweiligen Querschnitt zur Längsmittelachse 13 als auch entlang dieser in Höhenrichtung zusammengeführt und ausgewertet, sodass die mittels einer Vielzahl von Messungen erhaltenen, lokalisierten Eigenschaften des Züchtungskristalls visualisiert werden können. Grundsätzlich führt eine Erhöhung der Anzahl der „Messelektroden“ (bzw. damit verbundenen In this regard, Fig. 2 shows a possible scheme for an imaging method in which the measured changes are graphically displayed. The various recorded changes in the electrical properties are combined and evaluated both with respect to a respective cross-section to the longitudinal central axis 13 and along this in the height direction, so that the localized properties of the growth crystal obtained by means of a large number of measurements can be visualized. In principle, an increase in the number of "measuring electrodes" (or the associated

Messvorgänge) zu einer höheren Auflösung der Ergebnisse. measurement processes) leads to a higher resolution of the results.

Mittels der Detektion des elektrischen Widerstands und des elektrischen Wellenwiderstands und der damit verbundenen elektrischen Eigenschaften, abhängig von den induzierten elektrischen Signalen8 kann ein Rückschluss auf das zwischen den Elektroden (bzw. Strompfad) befindliche Material des Kristalls bzw. Ingots ge-By detecting the electrical resistance and the electrical characteristic impedance and the associated electrical properties, depending on the induced electrical signals8, a conclusion can be drawn about the material of the crystal or ingot located between the electrodes (or current path).

troffen werden. be affected.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Die zu bestimmenden Qualitätsparameter können z.B. Dotierungen des Kristalls umfassen, die mittels der einzelnen gemessenen Leitfähigkeiten lokalisiert werden können. Defekte 11 in Form von Rissen/Fehlstellen bzw. Makrodefekte können ebenfalls örtlich aufgelöst werden. Z.B. mittels einer Zusammenführung von mehreren Messungen kann ein jeweiliges „band gap“ lokalisiert werden. Diesbezüglich können Polytype 10 des Kristalls lokalisiert werden. Bei SiC-Kristallen handelt es sich bekannterweise um Polytype wie 6H, 4H, 3C, welcher unterschiedliche Band-The quality parameters to be determined can include, for example, doping of the crystal, which can be localized using the individual measured conductivities. Defects 11 in the form of cracks/defects or macrodefects can also be resolved locally. For example, by combining several measurements, a respective "band gap" can be localized. In this regard, polytypes 10 of the crystal can be localized. SiC crystals are known to be polytypes such as 6H, 4H, 3C, which have different band-

lücken aufweisen. have gaps.

Ferner können auch polykristalline Einschlüsse, Kavitäten etc. detektiert werden, Furthermore, polycrystalline inclusions, cavities, etc. can also be detected,

unter anderem auch Versetzungen, bzw. Versetzungsdichten. including dislocations and dislocation densities.

Die den Änderungen der elektrischen Eigenschaften zuzuordnenden Kristallparameter können in dem bildgebenden Verfahren aufbereitet und dargestellt werden, gegebenenfalls in mehreren Ebenen, zweidimensional aufbereitet oder auch drei-The crystal parameters that are associated with the changes in the electrical properties can be processed and displayed in the imaging process, if necessary in several planes, two-dimensionally or even three-dimensionally.

dimensional, in Form einer virtuellen Abbildung des gemessenen Kristalls. dimensional, in the form of a virtual image of the measured crystal.

Die Signalquelle 6 ist dazu eingerichtet ist, eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung an dem Züchtungskristall 2 mittels der zumindest zwei Elektroden 5 The signal source 6 is designed to apply a direct voltage or an alternating voltage to the growth crystal 2 by means of the at least two electrodes 5

anzulegen. to create.

Allgemein kann gesagt werden, dass bevorzugt ein Gerät zur Signalkonditionierung, beispielsweise ein Signalverstärker oder ein Anpassungsnetzwerk, eingesetzt wird. Eine Gerät zur Signalkonditionierung verbessert maßgebliche die Qualität der Messung durch eine Erhöhung der Empfindlichkeit und/oder durch ein ver-In general, it can be said that a signal conditioning device, such as a signal amplifier or a matching network, is preferred. A signal conditioning device significantly improves the quality of the measurement by increasing the sensitivity and/or by

bessertes Signal-Rausch-Verhältnis. improved signal-to-noise ratio.

Ein derartigen Anpassungsnetzwerk wird zwischen einer Quelle und einer Last geschaltet, sodass ein Zusammenhang zwischen der Ausgangsimpedanz der Quelle und einer Eingangsimpedanz der Last hergestellt ist und eine Leistungsanpassung vorgenommen werden kann. Dabei wird eine Änderung der Impedanz detektiert, die eine Reflektion an den Grenzflächen bewirken würde, welche gedämpft bzw. Such a matching network is connected between a source and a load, establishing a relationship between the output impedance of the source and the input impedance of the load, allowing power matching. A change in impedance is detected that would cause a reflection at the interfaces, which is damped or attenuated.

angepasst wird. is adjusted.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Grundsätzlich können bezüglich der Spannungsquelle unterschiedliche Methoden zur Erzeugung des elektrischen Signals vorgesehen sein; Gleichstrom, Wechsel-In principle, different methods for generating the electrical signal can be provided with regard to the voltage source; direct current, alternating current

strom oder Hochfrequenzsignale. current or high-frequency signals.

In Fig. 3 ist beispielhaft eine zuvor erwähnte ringförmige Anordnung der Elektroden 5 in Umfangsrichtung 15 dargestellt, zudem wird nachfolgend auch das gene-In Fig. 3, an example of a previously mentioned annular arrangement of the electrodes 5 in the circumferential direction 15 is shown, in addition, the gene-

relle Funktionsprinzip der Erfindung veranschaulicht. The real functional principle of the invention is illustrated.

Dabei wird eine Vielzahl an Elektroden 5 an der Kristalloberfläche 12 positioniert, z.B. können diese gleichmäßig verteilt angeordnet sein (wie in Fig. 3); wobei mittels eines ausgewählten Elektrodenpaars 14 das elektrische Signal 8 eingekoppelt wird. Mittels der weiteren Elektroden 5 werden die elektrischen Signale 8 gemessen und dadurch die elektrischen Eigenschaften anhand der Variation des elektrischen Signals 8 bestimmt (Leitwert; Widerstand, bzw. auch elektrisches Potential, oder auch Wirbelströme). Diese Form des Messprinzips wird durch Bestimmung eines neuen Elektrodenpaars 14a (oder eine mögliche Verschiebung der Elektroden) fortlaufend wiederholt, sodass bezüglich derselben Region des Kristalls (bzw. eines Querschnittes) mehrere Messergebnisse erhalten werden, welche zu einem In this case, a plurality of electrodes 5 are positioned on the crystal surface 12, e.g., they can be arranged evenly distributed (as in Fig. 3); wherein the electrical signal 8 is coupled in by means of a selected electrode pair 14. The electrical signals 8 are measured by means of the further electrodes 5, and the electrical properties are thereby determined based on the variation of the electrical signal 8 (conductance; resistance, or also electrical potential, or also eddy currents). This form of the measuring principle is continuously repeated by determining a new electrode pair 14a (or a possible displacement of the electrodes), so that several measurement results are obtained for the same region of the crystal (or a cross-section), which lead to a

gesamten Messergebnis zusammengeführt werden können. entire measurement result can be combined.

Unter Berücksichtigung der Position der jeweiligen Elektroden trägt ein jeder erhaltener Messwert zur Lokalisierung der jeweiligen Ursachen der Änderungen elektrischen Eigenschaften bei. Je mehr Messwerte erhalten werden können, desto prä-Taking into account the position of the respective electrodes, each measured value obtained contributes to locating the respective causes of the changes in electrical properties. The more measured values that can be obtained, the more

ziser ist die Lokalisierung. ziser is the localization.

Die erwähnten unterschiedlichen Elektrodenpaare 14 können mittels einer beliebigen Auswahl von Elektroden gebildet werden. Bevorzugt erfolgt die Neuverteilung der Aufgaben der Elektroden (wiederholend) derart, dass alle möglichen Kombinationen von Elektrodenpaaren gebildet wurden oder eine ausreichende Anzahl an Messungen erfolgte, wie eingangs erwähnt. Wie dargestellt kann aufeinanderfolgend zuerst eine Spannung mittels eines ersten Elektrodenpaares 14a angelegt und mit den weiteren Elektroden 5 gemessen werden, danach wird mittels eines The mentioned different electrode pairs 14 can be formed using any desired selection of electrodes. Preferably, the redistribution of the electrode tasks is carried out (repeatedly) in such a way that all possible combinations of electrode pairs have been formed or a sufficient number of measurements have been carried out, as mentioned above. As shown, a voltage can first be applied successively using a first electrode pair 14a and measured with the other electrodes 5, then

weiteren, neu ausgewählten Elektrodenpaares 14b eine Spannung angelegt usw. another, newly selected electrode pair 14b a voltage is applied, etc.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Zur Bestimmung der Elektroden 5 kann grundsätzlich ein Algorithmus vorgesehen In principle, an algorithm can be provided to determine the electrodes 5

sein, oder eine fest vorgegebene Reihenfolge. or a fixed order.

Die Ergebnisse bezüglich der einzelnen durchgeführten Messungen werden dann zu einem Gesamtergebnis zusammengeführt und durch eine Recheneinheit aus-The results of the individual measurements carried out are then combined to form an overall result and processed by a computing unit.

gewertet, wie bereits erwähnt, bevorzugt in einem bildgebenden Verfahren. evaluated, as already mentioned, preferably in an imaging procedure.

Bezüglich der Anordnung der Elektroden kann ein referenziertes Bezugssystem für die Recheneinheit hinterlegt sein, mittels dessen die gemessenen Änderungen bezüglich ihrer Lokalisierung zugeordnet werden. Wie bereits erwähnt kann auch eine Kalibrierung der Elektroden vorgesehen sein, welche beispielsweise vor einem jeden Messvorgang nach der Anlage der Elektroden an dem Züchtungskristall durchgeführt wird, bzw. auch bei der Verwendung von verstellbaren Elektroden Regarding the arrangement of the electrodes, a referenced reference system can be stored for the computing unit, by means of which the measured changes are assigned with respect to their location. As already mentioned, calibration of the electrodes can also be provided, which is carried out, for example, before each measurement process after the electrodes have been applied to the growth crystal, or when using adjustable electrodes.

nach einer jeweiligen Verstellung. after each adjustment.

In der Fig. 3 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Messvorrichtung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug In Fig. 3, a further and possibly independent embodiment of the measuring device is shown, wherein again the same reference numerals or component designations are used for the same parts as in the previous Fig. 1. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the detailed description in the previous Fig. 1 or

genommen. taken.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. All information on value ranges in this description is to be understood as including any and all sub-ranges thereof, e.g. the information 1 to 10 is to be understood as including all sub-ranges starting from the lower limit of 1 and the upper limit of 10, i.e. all sub-ranges begin with a lower limit of 1 or greater and end with an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert For the sake of clarity, it should be noted that for a better understanding of the structure, some elements are not to scale and/or enlarged.

und/oder verkleinert dargestellt wurden. and/or reduced in size.

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

16 16

Bezugszeichenliste List of reference symbols

Messvorrichtung Züchtungskristall Kristallaufnahme Elektrodenanordnung Elektrode Signalquellet Messeinheit elektrisches Signal Auswerteeinheit Polytype Measuring device Growing crystal Crystal holder Electrode arrangement Electrode Signal source Measuring unit Electrical signal Evaluation unit Polytype

Defekte Kristalloberfläche Längsmittelachse Elektrodenpaar Defective crystal surface Longitudinal central axis Electrode pair

Umfangsrichtung circumferential direction

A2024/87403-AT A2024/87403-AT

Claims (13)

PatentansprüchePatent claims 1. Messvorrichtung (1) zur Bestimmung von Qualitätsparameter eines Züchtungskristalls (2); umfassend; 1. Measuring device (1) for determining quality parameters of a growth crystal (2); comprising; - eine Kristallaufnahme (3) für zumindest einen Züchtungskristall (2); - a crystal holder (3) for at least one growth crystal (2); - eine Elektrodenanordnung (4), wobei die Elektrodenanordnung (4) eine Mehrzahl von Elektroden (5) zur Anlage an den aufzunehmenden Züchtungskristall (2) aufweist; - an electrode arrangement (4), wherein the electrode arrangement (4) has a plurality of electrodes (5) for contact with the growth crystal (2) to be accommodated; - eine Wechselstrom- oder Gleichstrom-Signalquelle (6), wobei die Signalquelle (6) mit den Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) verbunden ist; - an AC or DC signal source (6), wherein the signal source (6) is connected to the electrodes (5) of the electrode arrangement (4); - eine Messeinheit (7), wobei die Messeinheit (7) mit der Elektrodenanordnung (4) verbunden ist und zur Messung von elektrischen Signalen (8) mittels der einzelnen Elektroden (5) bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls (2) eingerichtet ist; - a measuring unit (7), wherein the measuring unit (7) is connected to the electrode arrangement (4) and is designed to measure electrical signals (8) by means of the individual electrodes (5) with respect to the growth crystal (2) to be recorded; wobei die Messvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, mittels zumindest zwei Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) ein elektrisches Signal (8) in dem aufzunehmenden Züchtungskristall (2) einzukoppeln und mittels zumindest einer weiteren Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) elektrische Signale (8) zu messen, wobei eine Variation des elektrischen Signals (8) an dieser weiteren Elektrode, verursacht durch Änderungen der elektrischen Eigenschaften innerhalb des Züchtungskristalls, (2) erfassbar ist; und wherein the measuring device (1) is designed to couple an electrical signal (8) into the growth crystal (2) to be recorded by means of at least two electrodes (5) of the electrode arrangement (4) and to measure electrical signals (8) by means of at least one further electrode (5) of the electrode arrangement (4), wherein a variation of the electrical signal (8) at this further electrode, caused by changes in the electrical properties within the growth crystal (2), is detectable; and wobei das Einkoppeln und das Messen des Signals mittels der Elektroden an mehreren unterschiedlichen Positionen an einer Kristalloberfläche (12) des Züchtungskristalls (2) durchführbar ist, sodass die jeweiligen elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls mittels einer mathematische Auswertung der Variatio-wherein the coupling and measuring of the signal by means of the electrodes can be carried out at several different positions on a crystal surface (12) of the growth crystal (2), so that the respective electrical properties of the growth crystal can be determined by means of a mathematical evaluation of the variation- nen der gemessen Signale örtlich auflösbar sind. the measured signals are spatially resolvable. 2. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, die einzelne Funktionen der Elektroden (5) bezüglich des Einkoppeln des Signales und des Messens der Signale, in der Elektrodenanordnung (4) während eines Messverfahrens bezüglich des aufzu-2. Measuring device (1) according to claim 1, characterized in that the measuring device (1) is designed to carry out the individual functions of the electrodes (5) with regard to the coupling of the signal and the measuring of the signals in the electrode arrangement (4) during a measuring process with regard to the nehmenden Züchtungskristalls (2) neu zu verteilen. taking growth crystal (2). A2024/87403-AT A2024/87403-AT 3. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Auswerteeinheit (9), die dazu eingerichtet ist, die mittels der Messeinheit (7) erfassten elektrischen Signale (8) in einem bildgebenden Verfahren umzuwandeln 3. Measuring device (1) according to claim 1 or 2, further comprising an evaluation unit (9) which is designed to convert the electrical signals (8) detected by the measuring unit (7) into an imaging method und graphisch darzustellen. and represent graphically. 4. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (4) zumindest 6 Elektroden (5) um-4. Measuring device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode arrangement (4) comprises at least 6 electrodes (5) fasst. summarizes. 5. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) bezüglich ihrer Position verstellbar ausgebildet ist, sodass die zumindest eine Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) entlang einer Kristalloberfläche (12) des auf-5. Measuring device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one electrode (5) of the electrode arrangement (4) is adjustable with respect to its position, so that the at least one electrode (5) of the electrode arrangement (4) along a crystal surface (12) of the zunehmenden Züchtungskristalls (2) an eine wählbare Position führbar ist. increasing growth crystal (2) can be guided to a selectable position. 6. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) in 6. Measuring device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one electrode (5) of the electrode arrangement (4) in der Kristallaufnahme (3) ortsfest positioniert ist. the crystal holder (3) is positioned in a fixed position. 7. Messvorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (4) ringförmig angeordnet ist, sodass die Elektroden (5) in einer Umfangsrichtung um eine Längsmittelachse (13) des aufzu-7. Measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrode arrangement (4) is arranged in a ring shape, so that the electrodes (5) are arranged in a circumferential direction around a longitudinal central axis (13) of the nehmenden Züchtungskristalls angeordnet sind. taking growth crystal. 8. Verfahren zur Prüfung der Qualität eines Züchtungskristalls (2), umfassend die Schritte; 8. A method for testing the quality of a growth crystal (2), comprising the steps; - Bereitstellen von zumindest einem Züchtungskristall (2) - Providing at least one growth crystal (2) - Anbringen von mehreren Elektroden (5) einer Elektrodenanordnung (4) an dem Züchtungskristall (2); - attaching a plurality of electrodes (5) of an electrode arrangement (4) to the growth crystal (2); - Bereitstellen einer Wechselstrom- oder Gleichstrom- Signalquelle (6), wobei die - Providing an AC or DC signal source (6), wherein the Signalquelle (6) mit den Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) verbunden Signal source (6) connected to the electrodes (5) of the electrode arrangement (4) A2024/87403-AT A2024/87403-AT ist; is; - Bereitstellen einer Messeinheit (7), wobei die Messeinheit (7) mit der Elektrodenanordnung (4) verbunden ist und zur Messung von elektrischen Signalen mittels der einzelnen Elektroden (5) bezüglich des aufzunehmenden Züchtungskristalls (2) eingerichtet ist; - Providing a measuring unit (7), wherein the measuring unit (7) is connected to the electrode arrangement (4) and is configured to measure electrical signals by means of the individual electrodes (5) with respect to the growth crystal (2) to be recorded; - Einkoppeln eines elektrischen Signales (8) im Züchtungskristall (2) mittels der Signalquelle (6), unter Verwendung von zumindest zwei Elektroden (5); - coupling an electrical signal (8) into the growth crystal (2) by means of the signal source (6), using at least two electrodes (5); - Messen von elektrischen Signalen (8) mittels zumindest einer weiteren Elektrode (5) der Elektrodenanordnung (4) ;; - measuring electrical signals (8) by means of at least one further electrode (5) of the electrode arrangement (4); - fortlaufendes Wiederholen der Schritte, umfassend das Einkoppeln des elektrischen Signales (8) und das Messen der elektrischen Signale (8), an mehreren unterschiedlichen Positionen des Züchtungskristalls mittels der Elektroden (5), wobei eine Variation des elektrischen Signales, verursacht durch eine Änderung von elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls, erfasst wird; und bei einer jeweiligen Wiederholung dieser Schritte: - continuously repeating the steps, comprising coupling the electrical signal (8) and measuring the electrical signals (8), at several different positions of the growth crystal by means of the electrodes (5), wherein a variation of the electrical signal caused by a change in the electrical properties of the growth crystal is detected; and during a respective repetition of these steps: i) ein neues Elektrodenpaar zur Einkopplung des Signals ausgewählt wird und die weiteren Elektroden (5) der Elektrodenanordnung (4) zur Messung der elektrischen Signale (8) bestimmt werden; und/oder i) a new pair of electrodes is selected for coupling the signal and the further electrodes (5) of the electrode arrangement (4) are determined for measuring the electrical signals (8); and/or il) zumindest eine der Elektroden (5) bezüglich einer Kristalloberfläche il) at least one of the electrodes (5) with respect to a crystal surface (12) des Züchtungskristalls (2) an eine neue Position bewegt wird. (12) of the growth crystal (2) is moved to a new position. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen elektrischen Signale (8) mittels einer Auswerteeinheit (9) zusammengeführt 9. Method according to claim 8, characterized in that the measured electrical signals (8) are combined by means of an evaluation unit (9) werden und in einem bildgebenden Verfahren graphisch wiedergegeben werden. and graphically reproduced using an imaging process. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des elektrischen Signals (8) ein Wechselstrom in den Züchtungskristall (2) 10. Method according to claim 8 or 9, characterized in that with respect to the electrical signal (8) an alternating current is introduced into the growth crystal (2) eingekoppelt wird. is coupled in. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fre-11. Method according to claim 10, characterized in that a frequency quenz des Wechselstroms min 50 GHz beträgt. frequency of the alternating current is min 50 GHz. A2024/87403-AT A2024/87403-AT 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Eigenschaften des Züchtungskristalls zumindest einen der folgenden Parameter umfassen; 12. Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that the electrical properties of the growth crystal comprise at least one of the following parameters; - den elektrischen Widerstand - the electrical resistance - die elektrische Wellenimpedanz. - the electrical wave impedance. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bestimmenden Qualitätsparameter zumindest eines der folgenden Merkmale umfasst; 13. Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that the quality parameters to be determined comprise at least one of the following features; - Dotierungen des Kristalls; - doping of the crystal; - Polytype (10) des Kristalls; - Polytype (10) of the crystal; - Defekte (11) im Kristall; insbesondere in Form von Rissen oder Fehlstellen. - Defects (11) in the crystal, particularly in the form of cracks or imperfections. A2024/87403-AT A2024/87403-AT
ATA50090/2024A 2024-02-02 2024-02-02 Method and device for measuring single crystals AT527995A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50090/2024A AT527995A1 (en) 2024-02-02 2024-02-02 Method and device for measuring single crystals
PCT/AT2025/060032 WO2025160611A1 (en) 2024-02-02 2025-01-29 Method and device for measuring single crystals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50090/2024A AT527995A1 (en) 2024-02-02 2024-02-02 Method and device for measuring single crystals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT527995A1 true AT527995A1 (en) 2025-08-15

Family

ID=95065603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50090/2024A AT527995A1 (en) 2024-02-02 2024-02-02 Method and device for measuring single crystals

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT527995A1 (en)
WO (1) WO2025160611A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2813068A1 (en) * 1978-03-25 1979-10-04 Philips Patentverwaltung METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING INTERNAL BODY STRUCTURES
US20100152605A1 (en) * 2007-04-20 2010-06-17 Impedimed Limited Monitoring system and probe
WO2018093871A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-24 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for detecting a crack or defect in a conductive or semiconductive material

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11105762B2 (en) * 2016-12-16 2021-08-31 3M Innovative Properties Company Verifying structural integrity of materials using reference impedance
CN117054486A (en) * 2023-08-25 2023-11-14 山东天岳先进科技股份有限公司 Method for detecting polytype inside silicon carbide crystal bar

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2813068A1 (en) * 1978-03-25 1979-10-04 Philips Patentverwaltung METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING INTERNAL BODY STRUCTURES
US20100152605A1 (en) * 2007-04-20 2010-06-17 Impedimed Limited Monitoring system and probe
WO2018093871A1 (en) * 2016-11-16 2018-05-24 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for detecting a crack or defect in a conductive or semiconductive material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025160611A1 (en) 2025-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2747934B1 (en) Method and device for the generative production of a component
DE69120032T2 (en) Method for determining the electrical properties of a silicon monocrystal
DE69505799T2 (en) ELECTRICAL IMPEDANCE TOMOGRAPHY
DE60215583T2 (en) System and method for deconvolving the topographical effect of scanning microscope measurements
DE102018100041B4 (en) SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING MICROBREAKING ARISING IN A SEMICONDUCTOR PROCESSING CHAMBER
DE3612651C2 (en)
DE3022078A1 (en) Eddy current tester
DE102008017267B4 (en) Methods and algorithms for checking longitudinal defects in an eddy current checking system
DE3874469T2 (en) MEASURING METHOD FOR SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT.
EP2124044A1 (en) Method for calculating and evaluating eddy current displays, in particular disruptions, in a test object made from a conductive material
DE3505331A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE IMPRESSION LEAVED IN A SPECIMEN DURING HARDENING TESTING
WO2013017493A1 (en) Method and measuring device for investigating a magnetic workpiece
DE112017006543B4 (en) SiC WAFER, SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD FOR PRODUCING THE SiC WAFER AND METHOD FOR TRACKING DEFECTS IN SiC WAFERS AND SEMICONDUCTOR DEVICES
EP0175257A2 (en) Method for structural inspection by measurement of electrical quantities, and apparatus and measuring head for carrying out the method
DE102007039982B3 (en) Method for optical inspection and visualization of the optical knife values obtained from disc-shaped objects
DE102018105263B4 (en) DEVICE WORKING WITH A JET OF CHARGED PARTICLES
EP2052246A1 (en) Method for testing the microstructure of a welded joint
AT527995A1 (en) Method and device for measuring single crystals
DE2231725A1 (en) METHOD OF MEASURING THE THICKNESS AND THICKNESS DEVIATIONS OF A SECTION CUT IN A MICROTOME AND METHOD FOR GENERATING THICKNESS CHANGES IN THE SECTION
Wright A parametric study of electron backscatter diffraction based grain size measurements
WO2019029757A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE ELECTRICAL RESISTANCE OF AN OBJECT
DE3828552A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DEPTH
WO2010022922A1 (en) Method for determining the excess charge carrier lifetime in a semiconductor layer
DE19945944C2 (en) Process for the non-destructive detection and determination of defects in electrically conductive material using an eddy current test method
DE19858338C1 (en) Measuring depth-dependent frequency distribution of pore component, especially in tipped cohesion-less loose rock, involves deriving vertical stress pore distribution functions via histograms