DE102011077862A1 - System, useful for supplying raw material into melt for producing single crystal material, comprises feed device, which comprises reservoir for raw material, housing and unit for conveying raw material from reservoir into crucible - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Zuführen eines Ausgangsmaterials in eine Schmelze zur Herstellung eines einkristallinen Werkstoffs.The invention relates to a system and a method for feeding a starting material into a melt for producing a monocrystalline material.
Ein System der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
Stand der TechnikState of the art
Bei einem halbkontinuierlichen Kristallwachstumsverfahren (semi continuous crystal growth, SCG) handelt es sich um ein Verfahren, bei dem mehrere Einkristalle aus demselben Schmelztiegel gezogen werden. Zwischen den einzelnen Ziehvorgängen wird der Schmelztiegel zwischen jedem Ziehvorgang mit einer Menge eines Ausgangsmaterials wiederbefüllt, so dass ein vollständiger, neuer Einkristall gezogen werden kann.A semi-continuous crystal growth (SCG) process is a process in which several single crystals are drawn from the same crucible. Between each draw, the crucible is refilled between each draw with a quantity of starting material so that a complete, new single crystal can be drawn.
Zur Herstellung von Silizium-Einkristallen weist das Ausgangsmaterial in der Praxis fließfähige Chips oder Granulate aus Polysilizium auf. Um ein gleichmäßiges Zuführen des Polysiliziums in den Schmelztiegel sicherzustellen, liegt das Polysilizium üblicherweise als kleinkörniges Granulat vor, wobei die Granulatpartikel eine kugelförmige Gestalt aufweisen. Ein Nachteil von kugelförmigem bzw. granulärem Polysilizium besteht darin, dass die verfügbare Menge für eine Massenproduktion von Einkristallen üblicherweise nicht ausreicht. Ferner besteht bei der Verwendung von kleinen Polysilizium-Granulatpartikeln die Gefahr, dass aufgrund der in den einzelnen Partikeln enthaltenden Gaseinschlüsse Mikroexplosionen in der Schmelze auftreten. Die Mikroexplosionen können dazu führen, dass Spritzer aus der Schmelze die Heizzone treffen. Dadurch verschlechtern sich die Eigenschaften der Heizzone, wodurch die Standzeit der Heizzone reduziert werden kann. Überdies erschwert die geringe Größe der Granulatpartikel die Reinigung bzw. das Ätzen des Polysiliziums. Das beeinträchtigt die Oberflächenreinheit des Ausgangsmaterials und damit die Stabilität des Ziehprozesses. In deren Folge steigen die Fertigungskosten.For the production of silicon monocrystals, the starting material in practice has flowable chips or granules of polysilicon. In order to ensure a uniform feeding of the polysilicon in the crucible, the polysilicon is usually present as a granular granules, wherein the granular particles have a spherical shape. A disadvantage of spherical or granular polysilicon is that the available amount is usually insufficient for mass production of single crystals. Furthermore, with the use of small polysilicon granulate particles, there is the risk that microexplosions in the melt occur due to the gas inclusions contained in the individual particles. The micro-explosions can cause splashes from the melt to hit the heating zone. As a result, the properties of the heating zone deteriorate, whereby the service life of the heating zone can be reduced. In addition, the small size of the granules makes it difficult to clean or etch the polysilicon. This impairs the surface purity of the starting material and thus the stability of the drawing process. As a result, the production costs increase.
In der eingangs genannten
Die bekannten Zuführeinrichtungen sind fest mit der Kristallziehanlage, insbesondere dem Ziehschacht der Kristallziehanlage, verbunden. Ferner ist die Masse des zuzuführenden Ausgangsmaterials bei den bekannten Zuführeinrichtungen begrenzt.The known feeders are firmly connected to the crystal puller, in particular the pull shaft of the crystal puller. Furthermore, the mass of the supplied starting material is limited in the known feeders.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Mit der Erfindung wird ein System gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 bereitgestellt.The invention provides a system according to the subject-matter of claim 1 and a method having the features of
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein System zum Zuführen eines Ausgangsmaterials in eine Schmelze zur Herstellung eines einkristallinen Werkstoffs mit einer Zuführeinrichtung anzugeben, die einen Vorratsbehälter für das Ausgangsmaterial und eine Fördereinheit zum Fördern des Ausgangsmaterials vom Vorratsbehälter in einen Schmelztiegel umfasst. Die Fördereinheit weist ein Schüttrohr auf. Ferner umfasst die Fördereinheit eine Hebevorrichtung für das Schüttrohr, so dass die Zuführeinrichtung mobil einsetzbar, insbesondere mehreren Schmelztiegeln zuordenbar ist.The invention is based on the idea of providing a system for feeding a starting material into a melt for producing a monocrystalline material with a feed device, which comprises a reservoir for the starting material and a conveying unit for conveying the starting material from the reservoir into a crucible. The delivery unit has a bulk tube. Furthermore, the conveying unit comprises a lifting device for the pouring tube, so that the feeding device can be used mobile, in particular a plurality of crucibles can be assigned.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schüttrohr mit einer Hebevorrichtung gekoppelt ist. Auf diese Weise kann das Schüttrohr angehoben bzw. abgesenkt werden. Das ermöglicht einen mobilen Einsatz des erfindungsgemäßen Systems. Gleichzeitig wird durch das Absenken des Schüttrohrs der Abstand zum Schmelztiegel verringert, so dass eine effiziente Zuführung von Ausgangsmaterial in die Schmelze ermöglicht ist.According to the invention, it is provided that the pouring tube is coupled to a lifting device. In this way, the pouring tube can be raised or lowered. This allows a mobile use of the system according to the invention. At the same time, the distance to the crucible is reduced by lowering the bulk tube, so that an efficient supply of starting material is made possible in the melt.
Die Zuführeinrichtung ist mit einer Prozesskammer verbindbar, die den Schmelztiegel umfasst. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung mit einem Ziehkessel einer Prozesskammer für die Herstellung eines einkristallinen Werkstoffs nach dem Czochralski-Verfahren lösbar verbunden ist. Auf diese Weise wird die Mobilität des erfindungsgemäßen Systems weiter verbessert, da das erfindungsgemäße System für mehrere Schmelztiegel bzw. Prozesskammern genutzt werden kann. Insbesondere können mehrere Prozesskammern mit einem einzigen erfindungsgemäßen System mit einem Ausgangsmaterial versorgt werden bzw. zeitversetzt verbunden werden, um den Schmelztiegeln jeweils eine vorbestimmte Menge an Ausgangsmaterial nachzuführen.The feeder is connectable to a process chamber which comprises the crucible. In particular, it is provided that the feed device is releasably connected to a drawing vessel of a process chamber for the production of a monocrystalline material by the Czochralski method. In this way, the mobility of the system according to the invention is further improved since the system according to the invention can be used for a plurality of crucibles or process chambers. In particular, a plurality of process chambers can be supplied with a starting material by a single system according to the invention or connected in a time-delayed manner in order to track the crucibles each with a predetermined amount of starting material.
Die Zuführeinrichtung des erfindungsgemäßen Systems ist in einer Ausführung der Erfindung nur für den Zeitraum des Zuführens des Ausgangsmaterials in die Schmelze mit der Prozesskammer, insbesondere dem Offenkessel, gekoppelt. Dabei ermöglichen die mobilen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems das Zuführen des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel gleichzeitig während ein bereits gezogener Einkristall in einer Schleusenkammer abkühlt.The feeding device of the system according to the invention is in an embodiment of Invention coupled only for the period of feeding the starting material into the melt with the process chamber, in particular the open vessel. The mobile properties of the system according to the invention make it possible to simultaneously feed the starting material into the crucible while an already pulled single crystal cools in a lock chamber.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Zuführeinrichtung ein fluiddichtes Gehäuse auf. Durch das fluiddichte Gehäuse wird eine Verunreinigung des im Vorratsbehälter angeordneten Ausgangsmaterials vermieden.According to a further embodiment of the system according to the invention, the feed device has a fluid-tight housing. The fluid-tight housing avoids contamination of the starting material arranged in the reservoir.
Das Gehäuse kann wenigstens einen Gasanschluss und/oder einen Vakuumanschluss aufweisen. Durch den Gasanschluss kann das System mit einem Prozessgas oder Schutzgas befüllt werden. Vorzugsweise wird das Gehäuse mittels des Gasanschlusses mit einem Edelgas befüllt, um die Reinheit des Ziehprozesses zu erhalten. Der Vakuumanschluss kann mit einer Vakuumabsaugung verbindbar sein. Somit kann im Gehäuse ein Unterdruck erzeugt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn sowohl ein Gasanschluss, als auch ein Vakuumanschluss vorgesehen sind. Durch die Einstellung des Gaszuführdrucks und des Absaugdrucks können die Prozessbedingungen eingestellt werden.The housing may have at least one gas connection and / or one vacuum connection. Through the gas connection, the system can be filled with a process gas or inert gas. Preferably, the housing is filled by means of the gas connection with a noble gas in order to maintain the purity of the drawing process. The vacuum connection can be connected to a vacuum suction. Thus, a negative pressure can be generated in the housing. It is particularly preferred if both a gas connection and a vacuum connection are provided. By adjusting the gas supply pressure and the suction pressure, the process conditions can be adjusted.
Das Gehäuse kann im Wesentlichen denselben Aufbau wie das Gehäuse einer Schleusenkammer aufweisen. Im Allgemeinen kann die Zuführeinrichtung dieselben Anschlüsse und Dimensionen wie eine Schleusenkammer umfassen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Zuführeinrichtung einfach einer Prozesskammer verbindbar ist. Konkret kann nach einem erfolgen Ziehvorgang die mit dem gezogenen Einkristall bestückte Schleusenkammer einfach gegen die Zuführeinrichtung ausgetauscht werden.The housing may have substantially the same construction as the housing of a lock chamber. In general, the feeder may include the same ports and dimensions as a lock chamber. This ensures that the feed device can be simply connected to a process chamber. In concrete terms, after a pulling operation, the lock chamber equipped with the pulled monocrystal can simply be exchanged for the feed device.
In einer weiteren Ausführung weist das Gehäuse eine Öffnung für das Schüttrohr auf. Die Öffnung kann einen fluiddichten, insbesondere vakuumfähigen, Verschluss umfassen. Durch die Schüttrohröffnung im Gehäuse der Zuführeinrichtung kann das Schüttrohr aus dem Gehäuse in die Prozesskammer abgesenkt werden. Der fluiddichte Verschluss verhindert, dass ein Gasaustausch zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung stattfindet. Vorzugsweise ist der Verschluss vakuumfähig, so dass innerhalb des Gehäuses der Zuführeinrichtung ein Vakuum erzeugt und aufrecht erhalten werden kann.In a further embodiment, the housing has an opening for the pour tube. The opening may comprise a fluid-tight, in particular vacuum-capable, closure. Through the bulk tube opening in the housing of the feeder, the bulk tube can be lowered from the housing into the process chamber. The fluid-tight seal prevents a gas exchange between the housing interior and the environment takes place. Preferably, the closure is vacuum-capable such that a vacuum can be created and maintained within the housing of the feeder.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist das Schüttrohr ein Ventil auf. Das Ventil kann einen konischen Ventilkolben umfassen. Der konische Ventilkolben ermöglicht ein Verschließen des Schüttrohrs. Durch den konischen Ventilkolben weist das Ventil einen besonders einfachen Aufbau auf. Überdies ermöglicht die konische Form des Ventilkolbens ein einfaches und kontinuierliches Zuführen des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel.In a further embodiment of the system according to the invention, the bulk tube has a valve. The valve may comprise a conical valve piston. The conical valve piston allows closing of the bulk tube. Due to the conical valve piston, the valve has a particularly simple construction. Moreover, the conical shape of the valve piston allows a simple and continuous feeding of the starting material into the crucible.
Die Fördereinheit des erfindungsgemäßen Systems kann ein Förderband umfassen, das zwischen dem Vorratsbehälter und dem Schüttrohr angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fördereinheit eine Rollenbahn aufweisen, die zwischen dem Vorratsbehälter und dem Schüttrohr angeordnet ist. Das Förderband bzw. die Rollenbahn ermöglicht ein gleichmäßiges und kontinuierliches Fördern des Ausgangsmaterials vom Vorratsbehälter zum Schüttrohr. Das Förderband ist zudem steuerbar. Insbesondere kann die Fördergeschwindigkeit und der Förderzeitraum eingestellt werden. Insgesamt ermöglicht das Förderband somit eine variable Einstellung von Parametern für die Zuführung des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel.The delivery unit of the system according to the invention may comprise a conveyor belt which is arranged between the storage container and the pouring tube. Alternatively or additionally, the conveyor unit may have a roller conveyor which is arranged between the storage container and the pouring tube. The conveyor belt or the roller conveyor enables a uniform and continuous conveying of the starting material from the reservoir to the pouring tube. The conveyor belt is also controllable. In particular, the conveying speed and the delivery period can be set. Overall, the conveyor belt thus allows a variable adjustment of parameters for the supply of the starting material in the crucible.
Zwischen dem Förderband bzw. der Rollenbahn und dem Schüttrohr kann eine Schütte angeordnet sein.A chute can be arranged between the conveyor belt or the roller conveyor and the pouring tube.
Der Vorratsbehälter ist insbesondere zur Aufnahme einer Masse des Ausgangsmaterials von wenigstens 100 kg, insbesondere wenigstens 150 kg, und/oder höchstens 200 kg angepasst. Das System kann ferner derart ausgelegt sein, dass eine Zuführgeschwindigkeit von bis zu 40 kg/Std. erreicht wird. Das erfindungsgemäße System eignet sich besonders gut für die Massenproduktion, da zwischen den einzelnen Ziehvorgängen ein relativ kurzer Zeitraum benötigt wird, um den Schmelztiegel mit Ausgangsmaterial zu befüllen. Die Produktionsgeschwindigkeit wird somit erhöht.The storage container is adapted in particular for receiving a mass of the starting material of at least 100 kg, in particular at least 150 kg, and / or at most 200 kg. The system may be further configured such that a feed rate of up to 40 kg / hr. is reached. The system according to the invention is particularly well suited for mass production, since a relatively short period of time is required between the individual drawing operations in order to fill the crucible with starting material. The production speed is thus increased.
Die Hebevorrichtung des erfindungsgemäßen Systems kann eine Seilwinde mit einem Seil umfassen, das mit dem Schüttrohr und/oder dem Ventilkolben verbunden ist. Die Seilwinde ermöglicht auf besonders einfache Weise ein Anheben bzw. Absenken des Schüttrohrs. Insbesondere eignet sich die Seilwinde gut für das Absenken des Schüttrohrs in große Prozesskammern. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines Seils beschränkt, sondern umfasst auch die Verwendung von Ketten oder ähnlichen flexiblen länglichen Elementen.The lifting device of the system according to the invention may comprise a cable winch with a cable which is connected to the pouring tube and / or the valve piston. The winch allows a particularly simple way lifting or lowering the bulk tube. In particular, the winch is well suited for lowering the bulk tube in large process chambers. The invention is not limited to the use of a rope, but also includes the use of chains or similar flexible elongate elements.
Die Hebevorrichtung kann außerdem einen Elektromotor aufweisen, der mit der Seilwinde wirkverbunden ist. Auf diese Weise ist die Seilwinde einfach steuerbar. Insbesondere kann über die Ansteuerung des Elektromotors, der über die Seilwinde und das Seil mit dem Ventilkolben gekoppelt ist, die Zuführgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel eingestellt werden.The lifting device may also include an electric motor operatively connected to the winch. In this way, the winch is easy to control. In particular, the feed rate of the starting material can be adjusted in the crucible via the control of the electric motor, which is coupled via the winch and the rope to the valve piston.
Gemäß einem nebengeordneten Aspekt beruht die Erfindung auf dem Gedanken, ein Verfahren zum Zuführen eines Ausgangsmaterials in eine Schmelze zur Herstellung eines einkristallinen Werkstoffs anzugeben, wobei ein System der zuvor beschriebenen Art bereitgestellt und mit einer Schmelzkammer fluiddicht verbunden wird. Insbesondere erfolgt die Verbindung vakuumfähig bzw. vakuumdicht. Eine vorbestimmte Menge des Ausgangsmaterials wird anschließend durch das Schüttrohr in den Schmelztiegel gefördert. According to a secondary aspect, the invention is based on the idea of specifying a method for feeding a starting material into a melt for producing a monocrystalline material, wherein a system of the type described above is provided and fluid-tightly connected to a melting chamber. In particular, the connection is vacuum-capable or vacuum-tight. A predetermined amount of the starting material is then conveyed through the pour tube into the crucible.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein schnelles und einfaches Wiederbefüllen eines Schmelztiegels, insbesondere mehrerer Schmelztiegel, so dass sich das Verfahren gut für die Serienfertigung bzw. Massenfertigung eignet.The inventive method allows a quick and easy refilling of a crucible, in particular a plurality of crucibles, so that the method is well suited for mass production or mass production.
Vorzugsweise wird das eingangs beschriebene System nach dem Zuführen des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel von der Prozesskammer gelöst und zum Befüllen eines weiteren Schmelztiegels mit einer weiteren Prozesskammer fluiddicht verbunden. Im Allgemeinen kann das System also nacheinander mit unterschiedlichen Prozesskammern verbunden werden, so dass ein einziges Zuführsystem für mehrere Prozesskammern nutzbar ist.Preferably, the system described above is dissolved after the feeding of the starting material into the crucible of the process chamber and connected fluid-tight for filling a further crucible with another process chamber. In general, the system can thus be connected in succession to different process chambers, so that a single feed system can be used for a plurality of process chambers.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying schematic drawings. Show:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele eines Systems zum Zuführen eines Ausgangsmaterials in eine Schmelze zur Herstellung eines einkristallinen Werkstoffs, wobei das System eine Zuführeinrichtung
Das System kommt bevorzugt zur Zuführung eines Polysiliziumausgangsmaterials in eine Prozesskammer, insbesondere einen in der Prozesskammer angeordneten Schmelztiegel, einer Anlage zur Herstellung eines Siliziumeinkristalls nach dem Czochralski-Verfahren zum Einsatz. Das erfindungsgemäße System eignet sich also zur Verwendung in halbkontinuierlichen Kristallwachstumsverfahren.The system is preferably used for feeding a polysilicon starting material into a process chamber, in particular a crucible arranged in the process chamber, a plant for producing a silicon monocrystal according to the Czochralski method. The system according to the invention is thus suitable for use in semi-continuous crystal growth processes.
Das erfindungsgemäße System eignet sich insbesondere zur Zuführung von Polysilizium-Teilchen mit unregelmäßigen Formen. Je nach Größe der Teilchen werden diese als Chips (Splitter) oder Chunks (Brocken, Stücke) bezeichnet. Im Unterschied dazu weisen Polysilizium-Granulatteilchen eine regelmäßige, kugelige Form auf, die auch als Beads (Perlen) bezeichnet werden. Die Erfindung eignet sich zwar grundsätzlich auch für die Zuführung von Beads in einen Schmelztiegel, ermöglicht jedoch insbesondere die Zuführung von unregelmäßig geformten Teilchen.The system according to the invention is particularly suitable for feeding polysilicon particles having irregular shapes. Depending on the size of the particles, these are referred to as chips or chunks (chunks, pieces). In contrast, polysilicon granule particles have a regular, spherical shape, also referred to as beads. Although the invention is in principle also suitable for feeding beads into a crucible, it makes it possible, in particular, to supply irregularly shaped particles.
In
Die Zuführeinrichtung
Das Förderband
Das Schüttrohr
Das Schüttrohr
Die Fördereinheit der Zuführeinrichtung
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Anstelle der Schütte
Die Zuführeinrichtung
Die Zuführeinrichtung
Der Aufbau der Zuführeinrichtung
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Vorzugsweise umfassen alle Bestandteile des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere der Zuführeinrichtung
Im Folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems näher erläutert:
Das erfindungsgemäße System, insbesondere die Zuführeinrichtung
The system according to the invention, in particular the
Nachdem der erste Einkristall aus der Schmelze gezogen worden ist, wird dieser durch eine Kristallhubeinrichtung bis in die Schleusenkammer angehoben. Anschließend wird ein Schleusenventil zwischen Prozesskammer und Schleusenkammer geschlossen und der Druck des Edelgases, vorzugsweise Argon, in der Schleusenkammer bis auf den atmosphärischen Druck erhöht. Danach kann die Schleusenkammer von der Prozesskammer mit dem Schleusenventil getrennt werden. Anschließend wird die Bodenöffnung der Schleusenkammer geschlossen, um einen thermischen Schock zu verhindern, und die Schleusenkammer entfernt. Der hergestellte Einkristall kühlt in der Schleusenkammer weiter ab.After the first single crystal has been pulled out of the melt, it is lifted by a crystal lifting device into the lock chamber. Subsequently, a lock valve between the process chamber and lock chamber is closed and the pressure of the inert gas, preferably argon, increased in the lock chamber to the atmospheric pressure. Thereafter, the lock chamber can be separated from the process chamber with the lock valve. Subsequently, the bottom opening of the lock chamber is closed to prevent thermal shock, and the lock chamber removed. The single crystal produced cools down further in the lock chamber.
Direkt nach dem Entfernen der Schleusenkammer von der Prozesskammer bzw. dem Ofenkessel wird das erfindungsgemäße Zuführsystem, insbesondere die Zuführeinrichtung
Grundsätzlich kann das Befüllen des Schmelztiegels bzw. das Zuführen des Ausgangsmaterials zum Schmelztiegel mit dem erfindungsgemäßen System in zwei verschiedenen Modi durchgeführt werden. Im sogenannten Batch-Mode wird das Schüttrohr
Sobald der gewünschte Füllstand des Ausgangsmaterials im Schüttrohr
Sobald der Anschlag
Durch die Einstellung der Größe des Spaltes zwischen dem Ventilkolben
Sobald das in dem Schüttrohr
Alternativ zum Batch-Mode kann die Zuführeinrichtung
Durch entsprechende Einstellung der Förderbandgeschwindigkeit und der Temperatur des Schmelztiegels kann die Zuführgeschwindigkeit gesteuert werden. Die Zuführung des Ausgangsmaterials wird vorzugsweise dann gestoppt, wenn das vollständige Ausgangsmaterial aus dem Vorratsbehälter
Sobald der Schmelztiegel befüllt wurde, wird das Schüttrohr
Sobald der in der abgekoppelten Schleusenkammer angeordnete zuvor hergestellte Einkristall abgekühlt ist, kann der Einkristall aus der Schleusenkammer entfernt und die Schleusenkammer wieder mit dem Ofenkessel bzw. der Prozesskammer verbunden werden. Der Gasdruck des Argons zwischen der Prozesskammer und der Schleusenkammer wird angeglichen und das Vakuumventil zwischen der Schleusenkammer und dem Ofenkessel geöffnet. Die Ziehanlage ist somit bereit für die Herstellung des nächsten Einkristalls.Once the pre-fabricated single crystal arranged in the uncoupled lock chamber has cooled, the single crystal can be removed from the lock chamber and the lock chamber can be reconnected to the furnace chamber or process chamber. The gas pressure of the argon between the process chamber and the lock chamber is adjusted and the vacuum valve between the lock chamber and the furnace chamber is opened. The drawing system is thus ready for the production of the next single crystal.
Das Verfahren zur Zuführung des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel kann mehrfach wiederholt werden. Die Anzahl der Wiederholungen hängt dabei insbesondere davon ab, wie viele Kristalle hergestellt werden sollen. Ferner hängt die Anzahl der Wiederholungen von der Standzeit des Schmelztiegels ab.The procedure for feeding the starting material into the crucible can be repeated several times. The number of repetitions depends in particular on how many crystals are to be produced. Furthermore, the number of repetitions depends on the service life of the crucible.
Im Allgemeinen wird die Menge des Ausgangsmaterials, das in dem Vorratsbehälter
Gegenüber bekannten Zuführsystemen weist das erfindungsgemäße System, zumindest in bestimmten Ausgestaltungen, die folgenden Vorteile auf:
- – Die Erfindung stellt ein bewegliches, modulares System bereit, das nur in dem Zeitfenster für das Zuführen des Ausgangsmaterials in den Schmelztiegel mit dem Ziehschacht bzw. der Schmelzkammer verbunden werden muss. Das erfindungsgemäße System kann somit mehrere Schmelzkammern mit Ausgangsmaterial beschicken.
- – Das erfindungsgemäße System ermöglicht die Wiederbefüllung eines Schmelztiegels während ein bereits erzeugter Einkristall in der Formenkammer abkühlt.
- – Das erfindungsgemäße System ist geeignet, um relativ große Mengen von Silizium von bis zu 200 kg und mehr in einem Wiederbefüllungsschritt dem Schmelztiegel zuzuführen, wobei eine relativ hohe Zuführgeschwindigkeit von bis zu 40 kg/Std. erreicht wird.
- – Das erfindungsgemäße System ist nicht nur für granuläres Ausgangsmaterial mit kleinen Korngrößen, sondern insbesondere für große splitter- oder brockenartige Einheiten mit Teilchenabmessungen von bis zu 70 mm geeignet.
- – Die Verwendung von großkörnigem Ausgangsmaterial ermöglicht adäquates Reinigen bzw. Ätzen des Ausgangsmaterials, um eine möglichst hohe Oberflächenreinheit zu erreichen und somit eine hohe Qualität der hergestellten Einkristalle sicherzustellen. Das erfindungsgemäße System ermöglicht also die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Silizium-Einkristalle.
- The invention provides a movable, modular system which only has to be connected to the draw tube or melting chamber in the time window for feeding the starting material into the crucible. The system according to the invention can thus feed a plurality of melt chambers with starting material.
- - The system according to the invention allows the refilling of a crucible while a single crystal already produced in the mold chamber cools.
- The system according to the invention is suitable for feeding relatively large amounts of silicon of up to 200 kg and more in one refilling step to the crucible, a relatively high feed rate of up to 40 kg / h. is reached.
- The system according to the invention is suitable not only for granular starting material with small particle sizes, but especially for large fragmentary or pebble-like units with particle dimensions of up to 70 mm.
- - The use of large-grained starting material allows adequate cleaning or etching of the starting material in order to achieve the highest possible surface purity and thus ensure a high quality of the single crystals produced. The system according to the invention thus makes it possible to produce particularly high-quality silicon monocrystals.
Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung.Within the scope of expert action, further refinements and embodiments of the method and apparatus described here by way of example only arise.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6896732 B2 [0002, 0005, 0005] US 6896732 B2 [0002, 0005, 0005]
- DE 60013594 T2 [0005] DE 60013594 T2 [0005]
- US 2003/0159647 A1 [0005] US 2003/0159647 A1 [0005]
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| CN112126974A (en) * | 2020-11-02 | 2020-12-25 | 西安邦泰电子技术有限公司 | Feeding equipment for single crystal furnace |
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