키워드: 직선법; 대구경 단결정; 진공 안정성 공기 흐름 제어
1 소개
반도체 기술의 급속한 발전으로 실리콘 단결정의 성장 기술이 큰 지름으로 발전하게 되었다. 현재, 우리나라의 대구경 초당화 단결정제조의 규모화 생산이 막 시작되었으며, 많은 기술은 아직 탐사 단계에 있다. 무전위 대구경 단결정의 성장은 높은 안정성의 성장 환경을 필요로 한다. 이로 인해 단결정의 성장 안정성을 손상시키는 요인들이 원래의 작은 지름 단결정의 성장에 미치는 영향은 미미하지만, 큰 지름 단결정의 성장에 미치는 부정적인 영향은 나날이 드러나고 있다.
초당화 단결정의 성장 과정에서 난로 안의 기류가 위에서 아래로 단결정 성장 지역을 관통하여 고온에서 발생하는 산화 실리콘과 불순물 휘발물을 제때 가져간다. 따라서 외부 요인의 영향을 받지 않고 단결정로 내 진공값의 안정을 유지하면서 보호 가스를 합리적인 공기 흐름 방향으로 유지하고 불순물을 빠르게 제거하는 것은 반도체 재료 제조업 분야에서 설비를 개선하고 결정화율을 높이는 중요한 과제가 되고 있다.
2 진공도 안정성 제어
고순가스는 단결정로 꼭대기에서 주입되고, 기체는 진공 펌프에서 바닥에서 뽑아낸다. 난로 안의 진공값은 동적 균형을 유지한다 (보통 20 대 정도). 그러나 이러한 균형은 다양한 외부 요인으로 인해 종종 손상되어 진공치가 넓은 범위 내에서, 특히 큰 지름 단결정의 성장에서 변화할 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 건강명언)
2. 1 진공도 불안정에 영향을 미치는 요소
첫째, 일반 장비에서 플루토늄의 입구 흐름은 회전자 유량계에 의해 제어됩니다. 회전자 유량계는 통풍구의 크기를 변경하여 가스 흐름을 제어합니다. 그것의 단점은 공기 흐름이 입구 압력의 변화에 따라 변화해야 한다는 것이다. 실제 생산에서, 공기원 압력은 불가피하게 주변 온도와 저장 탱크의 아르곤 재고에 의해 영향을 받는다.
둘째, 진공 펌프는 진공을 뽑는 동력 설비이다. 결정체 과정에서 난로 안의 고온으로 휘발되는 불순물과 실리콘이 진공펌프유에 흡수되어 펌프유와 혼합된다. 근무 시간이 증가함에 따라 진공 펌프 오일의 점도가 계속 증가하여 진공 펌프의 효율이 떨어집니다. 어느 정도 진공 펌프는 반드시 정기적으로 펌프유를 교체해야 한다. 또한 진공 펌프 오일의 온도도 진공 펌프의 효율성에 영향을 미치는 요인이다.
2.2 개선 방안
위에서 언급한 두 가지 문제에 대해 우리는 아르곤 흡기 시스템으로 시작한다. 일정한 입구 속도를 보장하기 위해 회전자 유량계 대신 질량 유량 컨트롤러 (MFC) 를 사용합니다. 품질 흐름 컨트롤러는 미국 특허 (미국 특허 번호 4464932 및 4679585) 를 기준으로 가스 흐름을 정확하게 측정하고 제어할 수 있습니다. 질량 흐름 컨트롤러는 가스의 "질량 흐름" 을 감지하며 가스 자체의 세 가지 특성 (열용량, 밀도 및 분자 구조) 에 의해서만 영향을 받습니다. 어떤 기체에 대해서는 위의 세 가지 매개변수가 모두 확정적이다. 따라서 MFC 의 측정 정확도는 가스 온도, 압력 등의 외부 요인에 영향을 받지 않으며 20 ~ 20~200SLPM 범위 내에서 제어 정확도는 65438 0.0% 를 초과할 수 있으며 응답 시간은 2s 미만입니다.
둘째, 진공 속도 제어를 고려합니다. 우리는 단결정로와 진공 펌프 사이의 파이프에 스테퍼 버터 플라이 밸브를 추가했다. 스텝 버터 플라이 밸브를 사용하는 목적은 흡입 채널의 구멍 지름을 변경하여 진공 추출 속도를 조절하는 것입니다. 이것은 폐쇄 루프 제어 시스템입니다. 디지털 진공계를 통해 난로 내의 진공 압력을 실시간으로 감지하고 진공 값을 설정된 진공 값과 비교합니다. 난로 안의 진공값이 높을 때, 점진적으로 스텝핑 버터 밸브를 열고, 속도를 높이고, 진공값을 설정값으로 낮춘다. 반면 난로 안의 진공값이 낮으면 작은 계단 나비 밸브를 닫아 흡입 속도를 낮춘다. 이러한 폐쇄 루프 시스템을 사용하면 단결정로 내의 진공 값이 매우 안정되어 외부 요인의 간섭을 피할 수 있습니다.
3 공기 흐름의 최적 제어
단결정의 성장 과정에서 실리콘 용융, 응시 등 난로 안의 물체는 고온으로 인해 대량의 산화 실리콘 (주로 SiO 로 구성됨, 또한 소량의 SiO _ 2, 노란 연기), 불순물 휘발물, 휘발성 가스를 생산한다. 이 가스와 먼지 입자들은 단결정 성장 인터페이스 주위에 떠 있다. 아르곤 흐름이 감소하면 실리콘 용융 위에 짙은 연기가 나는 것을 분명히 볼 수 있는데, 흔히' 연기' 라고 한다. 텅스텐은 위에서 아래로 단결정의 성장 구역을 통과하여 기체와 먼지 불순물을 제거한다. 때때로, 일산화 실리콘 입자가 단결정의 성장 인터페이스에 흡착되어, 성장하고 있는 단결정의 원자정이 잘못되어 단결정의 성장이 실패하게 되어, 흔히' 새싹' 이라고 불리며 결정률을 낮출 수 있다.
단결정의 직경이 크기 때문에 더 많은 폴리실리콘이 필요하고 더 큰 지름의 응시텅이를 사용해야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 실리콘, 실리콘, 폴리실리콘, 폴리실리콘, 폴리실리콘, 폴리실리콘, 폴리실리콘) 당연히, 대구경 단결정이 자랄 때, 더 많은 가스와 먼지 불순물이 생성되어 전위 확률이 높아진다. 따라서 대구경 단결정은 가스와 먼지 불순물을 더 빨리 제거해야 한다.
3. 1 공기 흡입구 개조
가능한 한 빨리 휘발성 가스 먼지를 가져가기 위해서는 플루토늄 흐름이 충분히 커야 한다. 대구경 단결정의 아르곤 흐름은 일반적으로 60- 100SLPM 입니다. 특히 결정화하기 어려운 무거운 도핑 단결정의 경우, 도핑량이 많고 휘발물이 많기 때문에 더 큰 아르곤 유량이 필요하다. 주목할 만하게도, 대기의 흐름은 난로 상단 유입구에 고속 기류를 생성하고 기류 주위에 불규칙한 기류 소용돌이를 형성합니다. 결정체를 당기는 과정에서 단결정이 연축 형태로 강삭에 걸려 있고, 고속 기류가 돌풍을 일으켜 강삭과 단결정을 앞뒤로 흔들면서 불안정해져 단결정의 성장이 빗나가고 싹이 끊어질 가능성이 크게 높아진다.
이런 상황을 피하기 위해, 우리는 아르곤 입구의 모양을 개선했다. 개선된 공기 흡입구는 원형 샤워기와 같다. 원래의 공기 흡입구에서 여러 개의 미공 흡입구로 바뀌고 공기 흐름 방향이 바깥쪽으로 발산됩니다. 이렇게 하면 공기 흡입구의 전체 구멍 지름이 변하지 않아 더 큰 공기 유입이 보장되어 공기 흐름이 상대적으로 완화되고 분산됩니다.
3.2 합리적인 공기 흐름 방향
공기량이 많다고 입자 먼지를 가져가는 효과가 좋은 것은 아니다. 합리적인 공기 흐름 방향이 더 중요한 요인이다. 아르곤이 단결정의 성장구를 통과할 때 실리콘 용융 체액면이 응시 플루토늄의 위쪽 모서리보다 낮고 용융 표면이 오목하게 들어가 대부분의 기류가 벽 외부에서 난로 아래로 직접 흐르고 소량의 기류만 응시 텅스텐으로 유입되기 때문에 가스, 먼지, 불순물을 제거하는 효율성이 자연스럽게 낮아진다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 계절명언) 이 상황은 도가니의 용융물이 얕을 때 더욱 심각합니다. 이를 피하기 위해 대구경 고퀄리티 단결정을 당길 때 유도기 커버 기술을 사용하여 기체가 난로 안에서 합리적으로 흐르게 하고 불순물 가스 먼지를 더 효과적으로 제거합니다.
유도기 커버를 사용하는 것은 대구경 단결정의 성장에 매우 중요하다. 공기 흐름판은 공기 흐름에 따라 다양한 모양과 설계를 통해 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 이것은 기본적인 공기 디플렉터입니다. 첫째, 아르곤은 단결정 성장 지역으로 내려가고, 기류는 원통형 공기 커버에 의해 직접 유입되고, 공기 커버의 아래쪽 가장자리는 텅스텐을 뚫고 단결정 성장면 근처의 가스와 먼지 불순물에 직접 작용합니다. 그런 다음 내벽의 가이드 작용으로 인해 가스가 용융액 표면에 확산되어 내벽과 함께 상승한 다음, 마지막으로 외부에서 난로의 하단으로 흐릅니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언)
4 결론
위에서 설명한 개선 조치에서 유도기 커버의 사용 및 설계는 대구경 단결정의 성장에 매우 중요하며 단결정 성장의 결정화 속도를 크게 높일 수 있습니다. 우리나라의 대구경 단결정의 생산이 막 시작되었기 때문에 기체 유도막에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있다. 외국에서 에어 커버는 이미 대구경 단결정의 성장에 광범위하게 사용되었다. 공기 후드의 성숙은 반도체 재료 제조사가 많은 시간과 돈을 들여 반복적인 테스트와 개선을 해야 한다. (윌리엄 셰익스피어, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체, 반도체) 따라서 각 대형 반도체 회사들은 가스 커버 기술 개발에 대해 자체 특허 기술을 보유하고 있어 서로 비밀을 지키며 일반적으로 참관 교류를 거부한다. 이 때문에 이 글은 공기 흐름판 기술에 대해서만 이론적 분석을 한다.
공기 커버의 설계는 단결정산소 함량, 탄소 함량 등 품질 지표에 미치는 영향과 같은 많은 요소들을 고려해야 한다. 공기 후드와 노 내 물체 사이의 적절한 간격; 설치 복구 방법 설치 후 주 관찰 창과 측면 관찰 창 지름 감지 장비의 시야에 미치는 영향 더 나은 결과를 얻기 위해 히터 위에 설치된 공기 링과 함께 사용됩니다. 국내 대구경 단결정 성장 기술이 발전함에 따라 이러한 방면을 연구하고 탐구하는 것은 중요한 의의가 있다.