CN104947180A - 一种单晶炉引晶埚位的确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种单晶炉引晶埚位的确定方法，涉及到直拉法生产单晶硅棒领域，在石墨坩埚中设置一圆盘，且该圆盘的上表面与正常拉晶时液面位置相平齐，然后依次确定上轴的下降行程和下轴的上升行程，从而最终精确确定引晶埚位。本发明通过使用圆盘来精确定位引晶埚位，操作简单，所需工具易于加工、成本低廉，可应用到所有直拉单晶炉，对于不同尺寸的热场，只需要改变圆盘尺寸即可，对于同一单晶炉，调整投料量后，也可以精确定位引晶埚位，可以保证不同炉次的引晶埚位一致，拉制出的单晶棒质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及到直拉法生产单晶硅棒领域，具体的说是一种单晶炉引晶埚位的确定方法。
背景技术
半导体/光伏行业中，单晶炉是拉制单晶硅棒的主要设备。目前用单晶炉拉制单晶硅棒主要采用直拉法，此方法的特征是在单晶炉中装入石墨热场，把多晶硅料装入石英坩埚中，通过石墨加热器加热把多晶料熔化，然后经过引晶、转肩、等径、收尾等过程完成单晶棒的拉制。单晶棒直径向大直径方向发展，为了节能及提高产品质量，目前采用的石墨热场均是有热屏的封闭热场。目前封闭热场判定引晶埚位的方法多是目测法，目测热屏下沿在液面中的倒影，判定热屏距液面的距离大约20mm。该方法误差较大，不同人员的判定标准不一致，导致单晶炉拉制的每一炉次单晶硅棒的引晶埚位不一致，最终使单晶棒的质量不稳定。
发明内容
为解决现有的目测法确定引晶埚位不一致导致的单晶硅棒质量不稳定问题，本发明提供了一种单晶炉引晶埚位的确定方法，该方法能够精准的定位引晶埚位。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种单晶炉引晶埚位的确定方法，所述单晶炉引晶动作包括两部分，一部分为下轴通过其顶部设置的石墨坩埚带动装有多晶硅的石英坩埚上下运动，且石英坩埚设置在石墨坩埚内，另一部分为上轴通过其底部设置的籽晶卡头带动籽晶的上下运动，确定引晶埚位的方法如下：
1）确定石墨坩埚的内径，圆盘的外径比石墨坩埚上口的内径小2mm，确定圆盘的外径尺寸为d；
2）制作一外径尺寸为d的圆盘；
3）然后将制作好的圆盘水平放置于石墨坩埚中，圆盘放置于石墨坩埚的弧度r处，关闭单晶炉；
4）上升下轴，使其带动石墨坩埚上升，直至圆盘上表面与热屏下沿接触，记录此位置后，下降下轴20mm，并测量确认热屏下沿与圆盘上表面的距离为20mm；
5）下降上轴，直至籽晶刚好接触圆盘上表面，记录上轴的下降行程位置S；
6）从石墨坩埚中取出圆盘，然后将装有多晶硅料的石英坩埚装入石墨坩埚中，加热熔化多晶硅，待多晶硅液的液面稳定后，下降上轴至步骤5）中记录的上轴下降行程位置S；
7）上升下轴，使多晶硅液的液面刚好接触籽晶，记录此时石英坩埚和石墨坩埚的位置，此位置即为液面距热屏下沿20mm的引晶埚位，可依照此位置持续生产。
所述步骤5）在下降上轴过程中，从单晶炉前窥视孔观察炉内籽晶的位置，下降上轴时，刚开始快速下降籽晶，在快要接近圆盘时以1mm/min的速度缓慢下降籽晶，待籽晶刚好接触圆盘上表面时停止下降上轴。
所述步骤7）在上升下轴过程中，设定下轴的上升速度为1mm/min。
有益效果：本发明通过使用圆盘来精确定位引晶埚位，操作简单，所需工具易于加工、成本低廉，可应用到所有直拉单晶炉，对于不同尺寸的热场，只需要改变圆盘尺寸即可，对于同一单晶炉，调整投料量后，也可以精确定位引晶埚位，可以保证不同炉次的引晶埚位一致，拉制出的单晶棒质量稳定。
附图说明
图1为单晶炉热场结构示意图；
图2 为石墨坩埚示意图；
附图标记：1、上轴，2、单晶炉前窥视孔，3、石英坩埚，4、石墨坩埚，5、下轴，6、籽晶卡头，7、籽晶，8、热屏，9、圆盘。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1所示，单晶炉在拉制单晶硅棒时，石墨坩埚4安装在下轴5之上，石英坩埚3在石墨坩埚4中，多晶硅装入石英坩埚3中，经过加热熔化后，液面到热屏8下沿的距离一般是20mm。上轴1下端与籽晶卡头6上端连接，籽晶7装入籽晶卡头6中。
确定单晶炉引晶埚位的步骤如下：
1）装料前依次把石墨坩埚4和热屏8等热场部件装入单晶炉中，石英坩埚3先不装入石墨坩埚4中，把圆盘9放入石墨坩埚4中；
2）用水平仪测量圆盘相对四个角的水平度，轻微调整圆盘使圆盘水平放置于石墨坩埚4中；
3）上升下轴5使圆盘9与热屏8下沿刚好接触，然后下轴5下降20mm，用直尺确认热屏8下沿到圆盘9的距离是否20mm；
4）关闭单晶炉，下降上轴1，在下降上轴1过程中，用手电从单晶炉前窥视孔2观察炉内籽晶7位置，前期快速下降籽晶7，后期以1mm/min的速度缓慢下降籽晶7，使籽晶7刚好接触圆盘9，停止下降上轴1；
5）记录籽晶7接触圆盘9时的上轴1的行程；
6）打开单晶炉，把石英坩埚3装入石墨坩埚4中，多晶硅料装入石英坩埚3中，抽空/检漏，加热熔化多晶硅，稳定之后，下降上轴1至已记录的上轴1行程位置；
7）设定下轴速度1mm/min缓慢上升下轴5，使液面刚好接触籽晶7，记录此时的坩埚位置。此坩埚位置就是液面距热屏8下沿20mm的引晶埚位，下一炉次就可以设定此埚位为引晶埚位。
Claims (3)
1.一种单晶炉引晶埚位的确定方法，所述单晶炉引晶动作包括两部分，一部分为下轴通过其顶部设置的石墨坩埚带动装有多晶硅的石英坩埚上下运动，且石英坩埚设置在石墨坩埚内，另一部分为上轴通过其底部设置的籽晶卡头带动籽晶的上下运动，其特征在于，确定引晶埚位的方法如下：
1）确定石墨坩埚的内径，圆盘的外径比石墨坩埚上口的内径小2mm，确定圆盘的外径尺寸为d；
2）制作一外径尺寸为d的圆盘；
3）然后将制作好的圆盘水平放置于石墨坩埚中，圆盘放置于石墨坩埚的弧度r处，关闭单晶炉；
4）上升下轴，使其带动石墨坩埚上升，直至圆盘上表面与热屏下沿接触，记录此位置后，下降下轴20mm，并测量确认热屏下沿与圆盘上表面的距离为20mm；
5）下降上轴，直至籽晶刚好接触圆盘上表面，记录上轴的下降行程位置S；
6）从石墨坩埚中取出圆盘，然后将装有多晶硅料的石英坩埚装入石墨坩埚中，加热熔化多晶硅，待多晶硅液的液面稳定后，下降上轴至步骤5）中记录的上轴下降行程位置S；
7）上升下轴，使多晶硅液的液面刚好接触籽晶，记录此时石英坩埚和石墨坩埚的位置，此位置即为液面距热屏下沿20mm的引晶埚位，可依照此位置持续生产。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉引晶埚位的确定方法，其特征在于：所述步骤5）在下降上轴过程中，从单晶炉前窥视孔观察炉内籽晶的位置，下降上轴时，刚开始快速下降籽晶，在快要接近圆盘时以1mm/min的速度缓慢下降籽晶，待籽晶刚好接触圆盘上表面时停止下降上轴。
3.根据权利要求1所述的一种单晶炉引晶埚位的确定方法，其特征在于：所述步骤7）在上升下轴过程中，设定下轴的上升速度为1mm/min。
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