一种晶棒回熔控制方法与流程

本申请属于单晶硅晶棒回熔，尤其是涉及一种晶棒回熔控制方法。

背景技术：

1、现有晶棒回熔都采用硅液热量回融，也就是待回熔的晶棒浸入熔融的硅液中，靠硅液的热量将晶棒熔化。而且，在整个回熔过程中，主要依靠操作员手动操作完成回熔作业。人工操作不仅依靠操作人员的熟练程度，而且可控性差且风险高，当温度升高未及时观察液面温度情况时容易跳硅沸腾，影响石英坩埚寿命或者引入碳元素引起碳高、氧高或或成晶不良。对于手动控制单晶进入石英坩埚时，人员基于经验判断浸入长度，可能存在石英坩埚内的熔硅溶液温度不够高，浸入晶段过长而导致晶段有过多未能熔化的情况，这样若不及时处理，会出现因熔硅温度降低而结晶，引起单晶掉落的风险，甚至引起漏硅。同时，手动操作，过程作业不连贯、不及时，不仅质量无法保证，而且回熔时间长、效率低，致使熔硅中的杂质及含氧量都会随着时间的增加而增加，直接影响后期拉晶质量。

技术实现思路

1、本申请提供一种晶棒回熔控制方法，解决了现有技术中人工操作造成的回熔时间长、可控性差且质量不稳定的技术问题。

2、为解决至少一个上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

3、一种晶棒回熔控制方法，步骤包括：

4、控制待回熔的晶棒悬吊于预设的初始位置处；

5、对晶棒下端的晶段进行预加热并加热至目标温度；

6、获取预加热晶段外壁面的直径尺寸和表面温度；

7、基于获取的壁面直径和表面温度，判断是否符合熔融条件；

8、若是，控制预加热晶段浸入熔硅中进行熔融；

9、重复上述步骤，直至回熔结束。

10、进一步的，所述判断是否符合熔融条件，包括以直径判断和/或以表面温度判断，任一条件符合即可下行熔融。

11、进一步的，所述以直径判断，包括：

12、获取预加热晶段下端面外壁面的检测直径；

13、对比预加热晶段外壁面的检测直径与预设的等径直径；

14、若晶段壁面的检测直径小于等径直径，则符合熔融条件；

15、若晶段壁面的检测直径大于或等于等径直径，则不符合熔融条件；

16、进一步的，所述以表面温度判断，包括：

17、获取晶段表面温度；

18、当测得的晶段表面温度达到目标温度时，则符合熔融条件；

19、当测得的晶段表面温度小于目标温度时，则不符合熔融条件；

20、优选地，目标温度范围为1200-1400℃。

21、进一步的，当预加热晶段不符合熔融条件时，控制第二加热件继续以目标温度对预加热晶段进行加热，延长加热时间，直至获取的预加热晶段符合熔融条件。

22、进一步的，当预加热晶段浸入到熔硅溶液后，开始熔融并同步监控晶棒固液界面处直径尺寸和晶棒重量，以晶棒固液界面处直径尺寸和晶棒重量来判断该晶段是否熔融正常；其中，先判断晶棒固液界面处的直径尺寸再判断晶棒重量。

23、进一步的，所述以晶棒固液界面处直径尺寸进行判断时，包括：

24、获取晶棒固液界面处直径尺寸，并使其与等径直径对比；

25、若固液界面处被测直径小于等径直径，则控制该晶段继续熔融；

26、若固液界面处被测直径大于或等于等径直径，则通过晶棒重量来判断是否继续熔融。

27、进一步的，所述以晶棒重量进行判断，包括：

28、监控熔融过程中的晶棒重量，并使其与熔融前的晶棒重量进行对比；

29、若晶棒重量减轻，则继续控制该晶段熔融；

30、若晶棒重量增加，表示该晶段出现结晶现象，则控制晶棒回撤到初始位置处，重新对该晶段进行预加热。

31、进一步的，所述重新对该晶段进行预加热，具体为：

32、基于第二加热件的目标温度并提高30-50℃，以对回撤的晶段进行再次预加热；

33、基于第一加热件的实时温度，在其基础上再提高5-10℃，以准备对该晶段进行再次熔融；

34、基于所述判断是否符合熔融条件，再继续对该晶段进行二次熔融；

35、重复上述步骤，直至该晶段熔融完毕；

36、进一步的，当该晶段熔融完毕后，先控制第二加热件的温度调整到目标温度，再基于上述判断标准，继续控制下一段晶段先预热再熔融；

37、优选地，当晶棒等径段完全回熔后，则控制剩余晶段继续回熔；或则，控制剩余晶段粘接熔硅溶液中的残渣，再被提出炉体。

38、采用本申请设计的一种晶棒回熔控制方法，可分阶段地对晶棒进行先预加热再熔融，以加速晶棒熔融效率，可防止熔融不当时出现结晶、沸腾、溅硅或漏硅；全程自动监控并可自动判断是否继续进行预加热或熔融，回熔连贯性好且安全可控，回熔质量好且效率高。

技术特征：

1.一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述判断是否符合熔融条件，包括以直径判断和/或以表面温度判断，任一条件符合即可下行熔融。

3.根据权利要求2所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述以直径判断，包括：

4.根据权利要求2所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述以表面温度判断，包括：

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，当预加热晶段不符合熔融条件时，控制第二加热件继续以目标温度对预加热晶段进行加热，延长加热时间，直至获取的预加热晶段符合熔融条件。

6.根据权利要求1所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，当预加热晶段浸入到熔硅溶液后，开始熔融并同步监控晶棒固液界面处直径尺寸和晶棒重量，以晶棒固液界面处直径尺寸和晶棒重量来判断该晶段是否熔融正常；其中，先判断晶棒固液界面处的直径尺寸再判断晶棒重量。

7.根据权利要求6所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述以晶棒固液界面处直径尺寸进行判断时，包括：

8.根据权利要求7所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述以晶棒重量进行判断，包括：

9.根据权利要求8所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，所述重新对该晶段进行预加热，具体为：

10.根据权利要求1-4、6-9任一项所述的一种晶棒回熔控制方法，其特征在于，当该晶段熔融完毕后，先控制第二加热件的温度调整到目标温度，再基于上述判断标准，继续控制下一段晶段先预热再熔融；

技术总结
一种晶棒回熔控制方法，步骤包括：控制待回熔的晶棒悬吊于预设的初始位置处；对晶棒下端的晶段进行预加热并加热至目标温度；获取预加热晶段外壁面的直径尺寸和表面温度；基于获取的壁面直径和表面温度，判断是否符合熔融条件；若是，控制预加热晶段浸入熔硅中进行熔融；重复上述步骤，直至回熔结束。本申请提出的晶棒回熔控制方法，可分阶段地对晶棒进行先预加热再熔融，以加速晶棒熔融效率，可防止熔融不当时出现结晶、沸腾、溅硅或漏硅；全程自动监控并可自动判断是否继续进行预加热或熔融，回熔连贯性好且安全可控，回熔质量好且效率高。

技术研发人员：孔凯斌,周宏邦,王淼,贾海洋,张强,娄中士,王立刚
受保护的技术使用者：内蒙古中环领先半导体材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17