晶锭生长设备及控制晶锭生长设备的预坩埚的方法与流程

本发明涉及一种晶锭生长设备和一种用于控制晶锭生长设备的预坩埚中的熔融硅的方法。

背景技术：

1、单晶硅被用作大多数半导体元件的基本材料，并且这些材料被制造成高纯度的单晶，并且其制造方法之一是丘克拉斯基法。

2、在丘克拉斯基结晶法中，将固体硅材料放置在腔室中的坩埚中，并且使用加热元件加热基座以熔化硅。此外，当在单晶籽晶与此熔融硅接触的状态下，通过线沿向上的方向提拉该单晶籽晶同时旋转时，通过晶冠工艺来生长具有预定直径的晶锭，在该工艺中，直径增加到接近晶锭的目标直径。

3、连续丘克拉斯基法(ccz)是丘克拉斯基法中的一种，是将固体多晶硅或熔融硅连续注入坩埚以连续生长晶锭的同时补充消耗的熔融硅的方法。

4、然而，在将固体多晶硅注入坩埚的过程中，会出现熔融硅飞溅的现象。此外，当熔融硅飞溅时，在熔融硅中产生波纹，并且存在晶锭的单晶产率降低的问题。

5、此外，当将固体多晶硅注入坩埚时，熔融硅发生快速的温度变化。这种温度变化成为降低晶锭单晶产率的因素。

6、此外，即使在将熔融硅注入坩埚时，如果残留有一些固体多晶硅，固体多晶硅直接附着在晶锭上，从而降低了晶锭的产率和品质。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在解决上述问题，并且旨在提供：一种晶锭生长设备，其中，固体多晶硅被完全熔化并且熔融硅被供给到坩埚；以及一种用于控制晶锭生长设备的预坩埚的方法。

3、此外，本发明旨在提供一种能够在一定水平上管理晶锭的品质和产率的晶锭生长设备，以及一种用于控制晶锭生长设备的预坩埚的方法。

4、技术效果

5、为了解决上述问题，根据本发明示例性实施方式的晶锭生长设备可以包括：生长炉，所述生长炉具有主坩埚，所述主坩埚设置在所述生长炉内并且熔融硅容纳于其中以生长晶锭；预熔化部，所述预熔化部具有预坩埚，所述预坩埚供给有固体硅材料，用于熔化所述固体硅材料，并将所述熔融硅供给到所述主坩埚；温度检测传感器，所述温度检测传感器设置在所述预熔化部的上方，并且检测容纳在所述预熔化部中的所述固体硅材料或熔融硅的温度；以及控制部，所述控制部基于由所述温度检测传感器检测到的温度来控制所述熔融硅从所述预坩埚到所述主坩埚的供给。

6、在这种情况下，所述预熔化部可以包括：主体部，所述主体部容纳所述预坩埚并形成有检测孔，由所述温度检测传感器产生的光传播穿过所述检测孔；加热器，所述加热器设置在所述主体部的内侧表面上并且设置成与所述预坩埚间隔开，以加热所述预坩埚；以及线圈，所述线圈容纳在所述主体内部，与所述加热器间隔开并形成多次缠绕以产生磁场，并通过所述磁场的电磁感应来加热所述加热器。

7、在这种情况下，所述线圈可以包括：第一线圈，所述第一线圈设置在所述加热器上方；以及第二线圈，所述第二线圈设置成与所述第一线圈间隔开，并且所述检测孔可以形成在所述第一线圈和所述第二线圈之间。

8、在这种情况下，所述晶锭生长设备可以进一步包括隔热部，所述隔热部设置在所述主体部上方，支撑所述温度检测传感器并阻止热量从所述主体部向所述温度检测传感器传递，其中，与所述检测孔连通的第二检测孔形成在所述隔热部中。

9、在这种情况下，所述预坩埚可以包括第一侧壁，所述第一侧壁面向所述主坩埚；以及第二侧壁，所述第二侧壁形成在所述第一侧壁的相对侧上，其中，基于相对于所述主体部下侧倾斜的角度，所述温度检测传感器可以设置成与靠近所述第一侧壁相比更靠近所述第二侧壁。

10、在这种情况下，所述预熔化部可以进一步包括插入到并固定到所述检测孔中的防污染部。

11、在这种情况下，所述控制部可以向所述预坩埚供给预定次数的固体硅材料。

12、在这种情况下，当所述温度检测传感器检测到的温度高于所述熔融硅的温度时，所述控制部可以控制所述预坩埚的熔化时间，使得所述预坩埚熔化所述固体硅材料，而当由所述温度检测传感器检测到的温度对应于熔融硅的温度范围时，所述控制部可以控制以向所述预坩埚供给固体硅材料。

13、在这种情况下，当将固体硅材料供给到所述预坩埚达预定次数，同时由所述温度检测传感器检测到的温度对应于所述熔融硅的温度范围时，所述控制部可以控制以将所述预坩埚中的熔融硅供给到所述主坩埚。

14、此外，根据本发明的示例性实施方式的用于控制晶锭生长设备的预坩埚的方法是一种用于控制预坩埚以向晶锭生长设备的主坩埚供给熔融硅的方法，并且所述方法可以包括：固体硅供给步骤，向所述预坩埚供给定量的固体硅材料；温度检测步骤，检测容纳在所述预坩埚中的所述熔融硅或所述固体硅材料的温度；保持时间确定步骤，基于由所述温度传感器测量的温度确定所述预坩埚的加热时间；固体硅供给次数确定步骤，基于由所述温度检测传感器测量的温度，确定是否多次向所述预坩埚供给所述固体硅材料；以及液态硅供给步骤，将在所述预坩埚中熔化的硅供给到所述主坩埚。

15、在这种情况下，所述固体硅供给次数确定步骤可以确定：在将固体硅材料供给到所述预坩埚达预定次数的同时，由所述温度检测传感器检测到的温度是否对应于所述熔融硅的温度范围。

16、技术效果

17、在根据本发明的示例性实施方式的晶锭生长设备和用于控制晶锭生长设备的预坩埚的方法中，基于由温度检测传感器检测到的温度，确定供给到预坩埚的固体硅材料是否熔化，并且通过向所述坩埚供给熔融硅，可以防止未熔化的固体硅材料供给到所述坩埚。

18、此外，由于它减少了非必要的所述熔融硅容纳在所述预坩埚中的时间，因此可以通过缩短晶锭制造工艺时间来降低晶锭制造成本。

技术特征：

1.一种晶锭生长设备，包括：

2.根据权利要求1所述的晶锭生长设备，其中，所述预熔化部包括：

3.根据权利要求2所述的晶锭生长设备，其中，所述线圈包括：

4.根据权利要求2所述的晶锭生长设备，进一步包括：

5.根据权利要求2所述的晶锭生长设备，其中，所述预坩埚包括：

6.根据权利要求2所述的晶锭生长设备，其中，所述预熔化部进一步包括插入到并固定到所述检测孔中的防污染部。

7.根据权利要求1所述的晶锭生长设备，其中，所述控制部向所述预坩埚供给预定次数的固体硅材料。

8.根据权利要求7所述的晶锭生长设备，其中，当所述温度检测传感器检测到的温度高于所述熔融硅的温度时，所述控制部控制所述预坩埚的熔化时间，使得所述预坩埚熔化所述固体硅材料，以及

9.根据权利要求8所述的晶锭生长设备，其中，当将固体硅材料供给到所述预坩埚达预定次数，同时由所述温度检测传感器检测到的温度对应于所述熔融硅的温度范围时，所述控制部控制以将所述预坩埚中的熔融硅供给到所述主坩埚。

10.一种用于控制晶锭生长设备的预坩埚的方法，所述方法是用于控制预坩埚以向晶锭生长设备的主坩埚供给熔融硅的方法，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述固体硅供给次数确定步骤确定：在将固体硅材料供给到所述预坩埚达预定次数的同时，由所述温度检测传感器检测到的温度是否对应于所述熔融硅的温度范围。

技术总结
根据本发明实施方式的一种晶锭生长设备包括：生长炉，生长炉具有主坩埚，主坩埚设置在生长炉内并且熔融硅容纳于其中以生长晶锭；预熔化部，预熔化部具有预坩埚，预坩埚供给有固体硅材料，用于熔化固体硅材料，并将熔融硅供给到主坩埚；温度检测传感器，温度检测传感器设置在预熔化部的上方，并且检测容纳在预熔化部中的固体硅材料或熔融硅的温度；以及控制部，控制部基于由温度检测传感器检测到的温度来控制熔融硅从预坩埚到主坩埚的供给。

技术研发人员：金漌镐,朴镇成,李泳敏,全韩雄
受保护的技术使用者：韩华思路信
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19