CN105350070A - 一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法 - Google Patents

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于书瀚
孙昊
郑海峰
朱鹏浩
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Abstract

本发明公开了一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法。将制备过程中的单晶长度值设置若干个节点，每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值；PLC实时从编码器中读取脉冲信号，根据一个脉冲信号所对应的单晶长度值，计算出当前的单晶长度，进一步计算出磁场强度，并通过触摸屏显示；然后以每个节点的参数为依据，调节控制磁场强度。本发明利用变频磁场装置实现了对磁场强度的控制，采用该方法不仅降低了磁场能耗，而且又能控制单晶氧含量。设置后的PLC可以对磁场电流进行实时监控，并对磁场强度实现渐变，平缓的调节，若出现报警，可及时反馈给PLC，以关闭磁场实现磁场自我保护。

Description

一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法
技术领域
本发明涉及硅单晶的生产方法，尤其是涉及一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法。
背景技术
直拉法硅单晶均为磁场拉晶工艺（MCZ），相比非磁场工艺（CZ）存在以下优缺点：优点是：1）单晶氧含量能控制在较低水平（＜8E17atm/cm3)；
2）单晶晶向均匀性更优；3）通过控制氧含量间接的控制缺陷产生几率。其缺点是：1）由于增加磁场导致固定成本的增加；2）拉晶过程中开启磁场导致能耗增加。现阶段加磁场的直拉法产品中，磁场强度稳定在800高斯时(磁场功率5KW/h)，磁场能耗平均占开炉成本的1.5%。因此，如何降低磁场能耗，而且又能更好的控制单晶氧含量是本领域技术人员研发的课题。
发明内容
鉴于上述现有技术现状，本发明提供一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法。该方法利用变频磁场装置控制直拉法硅单晶氧含量，通过感应单晶长度计量器的编码器信号，根据单晶长度改变磁场强度，从而得到想要得到的单晶氧含量。
本发明采取的技术方案是：一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法，其特征在于，该方法将制备过程中的单晶长度值设置若干个节点，每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值；在单晶制备过程中，变频磁场装置的PLC控制器实时从编码器中读取脉冲信号，该脉冲信号为当前单晶长度值，根据一个脉冲信号所对应的单晶长度值，将读取的脉冲值计算出当前的单晶长度，根据当前的单晶长度计算出当前的磁场强度，并通过触摸屏显示；同时PLC控制器实时由磁场触发板获取当前单晶制备过程中的磁场强度，并通过触摸屏显示；然后以每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值为依据，调节控制磁场强度。
该方法将制备过程中的单晶长度值设置七个节点，每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值如下表：
单晶长度值 磁场强度
第一节点 100mm 1200GS
第二节点 300mm 1000GS
第三节点 500mm 700GS
第四节点 700mm 400GS
第五节点 900mm 600GS
第六节点 1100mm 800GS
本发明所述的变频磁场装置包括PLC控制器、编码器和触摸屏；单晶长度计量器连接编码器，编码器连接PLC控制器，PLC控制器分别与磁场触发板、触摸屏连接，磁场触发板连接磁场电控柜，磁场电控柜连接PLC控制器。
本发明所产生的有益效果是：本发明利用变频磁场装置实现了对磁场强度的控制，采用该方法不仅降低了磁场能耗，而且又能控制单晶氧含量。通过触摸屏实现对PLC的设置，设置后的PLC可以对磁场电流进行实时监控，并对磁场强度实现渐变，平缓的调节，若磁场***在使用中出现报警，还可以将报警信息及时反馈给PLC，以关闭磁场实现磁场自我保护。
附图说明
图1是本发明的变频磁场装置连接原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参照图1，本发明的变频磁场装置包括PLC控制器、编码器和触摸屏；单晶长度计量器连接编码器，编码器连接PLC控制器，PLC控制器分别与磁场触发板、触摸屏连接，磁场触发板连接磁场电控柜，磁场电控柜连接PLC控制器。
本发明利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的工艺流程如下：
（1）选取本征原料（电阻率大于2000欧姆的N或P型原料），并将其以化料功率为75~120kw进行熔化，化料时间为3~8小时。
（2）将步骤（1）按正常掺杂量（100~2000mg）加入磷合金掺杂剂（浓度为0.0001~0.001)，使用常规炉压14torr~20torr进行烘烤30分钟。
（3）烘烤完成后，使用800高斯磁场强度进行拉晶，在等径过程中，通过感应单晶长度计量器的编码器信号，得到当前的单晶长度，根据单晶长度改变磁场强度，从而得到想要得到的单晶氧含量。
本发明在触摸屏操作面板上设有自动模式、参数设置按钮，通过按钮实现磁场自动控制的开关。在等径过程中，可选择采用“自动模式”或者“参数设置”两种方式进行控制，若选择“自动模式”，则触摸屏界面显示七个节点中每个节点的单晶长度所对应的磁场强度，即实现自动调节。若选择参数设置，则进行手动调节，想得到单晶氧含量高一些，就降低磁场强度，想得到单晶氧含量低一些，就增加磁场强度。
本发明在触摸屏操作面板上可显示当前单晶长度值、磁场设定值、磁场反馈值，根据单晶生产工艺设置的磁场强度绘制变化曲线并显示在触摸屏上。
变频磁场装置的PLC从编码器中读取出脉冲信号，这个脉冲信号实际为单晶长度值，然后计算出1个脉冲对应多少mm，然后每次保持的时候按开始自控，使记长清0，PLC可根据读取的脉冲值计数，计算出具体单晶长度，然后PLC编写程序，计算出控制磁场强度的控制信号。
变频磁场装置采用的编码器型号为E6B2-CWZ6C。

Claims (3)

1.一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法，其特征在于，该方法将制备过程中的单晶长度值设置若干个节点，每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值；在单晶制备过程中，变频磁场装置的PLC控制器实时从编码器中读取脉冲信号，该脉冲信号为当前单晶长度值，根据一个脉冲信号所对应的单晶长度值，将读取的脉冲值计算出当前的单晶长度，根据当前的单晶长度计算出当前的磁场强度，并通过触摸屏显示；同时PLC控制器实时由磁场触发板获取当前单晶制备过程中的磁场强度，并通过触摸屏显示；然后以每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值为依据，调节控制磁场强度。
2.根据权利要求1所述的一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法，其特征在于，该方法将制备过程中的单晶长度值设置七个节点，每个节点的单晶长度值分别对应一个磁场强度值如下表：
。
3.根据权利要求1所述的一种利用变频磁场控制直拉法硅单晶氧含量的方法，其特征在于，所述的变频磁场装置包括PLC控制器、编码器和触摸屏；单晶长度计量器连接编码器，编码器连接PLC控制器，PLC控制器分别与磁场触发板、触摸屏连接，磁场触发板连接磁场电控柜，磁场电控柜连接PLC控制器。
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