一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法与流程

本发明涉及单晶拉制领域，特别是一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法。

背景技术：

1、单晶硅的直拉法生长是指，高纯度的半导体级硅在一个坩埚中被加热至熔融状态。将晶种置于一根精确定向的棒的末端，并使末端浸入熔融状态的硅。然后，将棒缓慢地向上提拉，同时进行旋转。如果对棒的温度梯度、提拉速率、旋转速率进行精确控制，那么就可以在棒的末端得到一根较大的、圆柱体状的单晶晶锭。

2、然而现有技术中的直拉法单晶硅生产中，将拉制过程仅仅分为循环段和完结段，而循环段多根晶锭的拉制工艺参数相同。循环段：开炉投料后，持续加料拉制的段数，循环段包括多次单晶的拉制。完结段：最后一次投料后，拉制到停炉的段数。由于循环段的各阶段的参数单一，导致留埚量单一，坩埚易产生鼓包等问题，造成安全隐患。即循环段的各次单晶拉制过程中，坩埚内剩余材料量相同，会导致剩料液位高度相同，坩埚内发热区烘烤位置相同，容易导致坩埚鼓包。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，通过使用三套不同留埚量，加料坩埚偏移量，取段，预热参数拉制单晶，改善坩埚鼓包，延长坩埚使用寿命，提高投料量。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，单晶拉制过程分为循环段和完结段，包括以下具体步骤：步骤1：拉制分段：首先将单晶的拉制过程的循环段分为单数段和双数段；在单晶拉制过程中会进行多段单晶的拉制，单数段和双数段交替衔接，最后拉制的一段单晶为完结段；步骤2：调整留埚量系数：在每段单晶拉制过程中均需要向坩埚内投放原料，在单数段和双数段投料量相同的情况下，调整坩埚的留埚量系数，使单数段的留埚量系数为0.47，双数段的留埚量系数为0.4。

4、本发明将循环段根据拉制顺序交替排列为单数段和双数段，而留埚量系数由原来的循环段单一留埚量系数，改为适配单数段和双数段的不同留埚量系数，使单晶拉制的单数段和双数段坩埚内剩余材料量不同，使得液面高度频繁地发生变动，可避免坩埚侧壁因局部区域集中受热而热形变(鼓包)等问题的出现，进而坩埚的使用寿命得以延长。

5、作为本发明的进一步优选，还包括步骤3：调整取段隔离参数：取段隔离参数包括取段工步时的主加补充系数、底加热器功率和埚转；调整单数段的主加补充系数为1，底加热器功率为19kw，埚转为3rpm；且调整双数段的主加补充系数为0.9，底加热器功率为18kw，埚转为2rpm。在对于单数段，双数段留埚量系数条件下，双数段留埚量0.4，相对单数段留埚量0.47取段隔离参数减少了0.1个主加补充系数和1kw底加功率，并且减小1埚转，可减小主加热器对于石英坩埚的烘烤，并且预防取段液面结晶问题。

6、作为本发明的进一步优选，还包括步骤4：调整复投坩埚偏移量：复投坩埚偏移量为点击复投工步后，系统控制坩埚位置下降的行程；调整单数段、双数段和完结段的复投坩埚偏移量互不相同。

7、作为本发明的进一步优选，步骤4的单数段、双数段和完结段的复投坩埚偏移量中任意两段之间的差值均≥10。

8、作为本发明的进一步优选，调整步骤4中单数段的复投坩埚偏移量为-120；双数段复投坩埚偏移量为-100；完结段复投坩埚偏移量为-90。在正常收尾加料的条件下，三套复投坩埚偏移量可保证加料时不会出现加料液位线重合的情况，可减少加料对于坩埚同一位置烘烤的问题，达到预防坩埚鼓包，延长坩埚使用寿命的目的。

9、作为本发明的进一步优选，还包括步骤5：调整预热工艺：预热工艺包括主加热器功率和底加热器功率的调整；调整单数段的主加热器功率和底加热器功率与双数段的主加热器功率和底加热器功率为不同参数。

10、作为本发明的进一步优选，调整步骤5中的单数段主加热器功率为70kw，底加热器功率为80kw；且双数段的主加热器功率为65kw，底加热器功率为90kw。在正常收尾预热情况下，在对于单数，双数段留埚量系数条件下，双数段留埚量0.4，相对单数段留埚量0.47预热工艺主加功率减小5kw，底加功率增加10kw，可在留埚量较少的情况下，减小主加对于坩埚直壁的烘烤伤害，达到预防坩埚鼓包，延长坩埚使用寿命的目的。

11、作为本发明的进一步优选，步骤1中单数段和双数段的投料量均为950kg。在相同投料量950kg的条件下，两套参数留埚量可导致66kg的差异，66kg的重量差异可保证液位线差异，保证在连续正常收尾时，不会出现液位线重合的情况，可减少预热，加料对于坩埚同一位置烘烤的问题，达到预防坩埚鼓包，延长坩埚使用寿命的目的。

12、本发明的单数段，双数段，完结段参数将留埚量由原来的单一留埚量，改为适配单数段和双数段的不同留埚量系数；取段隔离参数由原来的单一取段隔离参数，改为适配单数段和双数段的不同取段隔离参数；复投坩埚偏移量由原来的单一复投坩埚偏移量，改为适配单数段，双数段和完结段的不同复投坩埚偏移量；预热工艺由原来的单一预热工艺，改为适配单数段和双数段的不同预热工艺。使得液面高度和加热区域频繁地发生变动，可避免坩埚侧壁因局部区域集中受热而热形变(鼓包)等问题的出现，进而坩埚的使用寿命得以延长。

13、本发明具有如下有益效果：

14、本发明将循环段根据拉制顺序交替排列为单数段和双数段，而留埚量系数由原来的循环段单一留埚量系数，改为适配单数段和双数段的不同留埚量系数，使单晶拉制的单数段和双数段坩埚内剩余材料量不同，使得液面高度频繁地发生变动，可避免坩埚侧壁因局部区域集中受热而热形变(鼓包)等问题的出现，进而坩埚的使用寿命得以延长。

技术特征：

1.一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，单晶拉制过程分为循环段和完结段，其特征在于：包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：还包括步骤3：调整取段隔离参数：取段隔离参数包括取段工步时的主加补充系数、底加热器功率和埚转；调整单数段的主加补充系数为1，底加热器功率为19kw，埚转为3rpm；

3.根据权利要求2所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：还包括步骤4：调整复投坩埚偏移量：复投坩埚偏移量为点击复投工步后，系统控制坩埚位置下降的行程；调整单数段、双数段和完结段的复投坩埚偏移量互不相同。

4.根据权利要求3所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：步骤4的单数段、双数段和完结段的复投坩埚偏移量中任意两段之间的差值均≥10。

5.根据权利要求4所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：调整步骤4中单数段的复投坩埚偏移量为-120；双数段复投坩埚偏移量为-100；完结段复投坩埚偏移量为-90。

6.根据权利要求4所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：还包括步骤5：调整预热工艺：预热工艺包括主加热器功率和底加热器功率的调整；调整单数段的主加热器功率和底加热器功率与双数段的主加热器功率和底加热器功率为不同参数。

7.根据权利要求6所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：调整步骤5中的单数段主加热器功率为70kw，底加热器功率为80kw；且双数段的主加热器功率为65kw，底加热器功率为90kw。

8.根据权利要求1所述的一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，其特征在于：步骤1中单数段和双数段的投料量均为950kg。

技术总结
本发明公开了一种用于改善单晶硅生产过程中坩埚鼓包的方法，涉及单晶拉制领域，单晶拉制过程分为循环段和完结段，包括以下具体步骤：步骤1：拉制分段：首先将单晶的拉制过程的循环段分为单数段和双数段；在单晶拉制过程中会进行多段单晶的拉制，单数段和双数段交替衔接，最后拉制的一段单晶为完结段；步骤2：调整留埚量系数：在每段单晶拉制过程中均需要向坩埚内投放原料，调整坩埚的留埚量系数，使单数段的留埚量系数为0.47，双数段的留埚量系数为0.4。使单晶拉制的单数段和双数段坩埚内剩余材料量不同，使得液面高度频繁地发生变动，可避免坩埚侧壁因局部区域集中受热而热形变(鼓包)等问题的出现，进而坩埚的使用寿命得以延长。

技术研发人员：冯婷婷,王军磊,王艺澄
受保护的技术使用者：云南美科新能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25