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CN114481303A - 一种拉晶状态监测装置及拉晶设备 - Google Patents

一种拉晶状态监测装置及拉晶设备 Download PDF

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CN114481303A
CN114481303A CN202210033299.5A CN202210033299A CN114481303A CN 114481303 A CN114481303 A CN 114481303A CN 202210033299 A CN202210033299 A CN 202210033299A CN 114481303 A CN114481303 A CN 114481303A
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furnace
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CN202210033299.5A
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董志文
何开振
杨君
庄再城
胡方明
纪步佳
杨国炜
孙进
曹葵康
薛峰
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Tztek Technology Co Ltd
Original Assignee
Tztek Technology Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C30B15/22—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal
    • C30B15/26—Stabilisation or shape controlling of the molten zone near the pulled crystal; Controlling the section of the crystal using television detectors; using photo or X-ray detectors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种拉晶状态监测装置及拉晶设备，属于半导体领域，装置包括镜头、相机、相机转接板、调整连接组件、主支柱和支柱座；相机通过相机转接板与调整连接组件连接，调整连接组件通过主支柱和支柱座与机架或晶炉炉体连接，镜头和相机通过调整连接组件正对晶炉的视窗设置，以对炉内的拉晶状态图像采集实现状态监测。拉晶设备包括炉体、旋转坩埚、拉晶单元、状态监测单元、加料器和控制器，控制器用于坩埚转速、拉晶绳运动、拉晶状态图像接收处理和加料需求的控制；通过本申请，可以对拉晶炉内硅料熔化及拉晶状态实时监测，有效控制拉晶质量，结构简单，便于在半导体制造领域推广应用。

Description

一种拉晶状态监测装置及拉晶设备
技术领域
本发明属于半导体领域，涉及晶圆制造监控技术，具体涉及一种拉晶状态 监测装置及拉晶设备。
背景技术
在制备单晶硅的过程中，硅料从熔化到等径阶段是控制晶体生长的重要环 节，该过程中，对硅料熔化状态的检测有助于分析拉晶过程的质量和进度管控。
因此，需要一种针对拉晶炉的影像监测装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种拉晶状态监测装置 及拉晶设备，其能解决上述问题。
一种拉晶状态监测装置，拉晶状态监测装置包括镜头、相机、相机转接板、 调整连接组件、主支柱和支柱座；其中，镜头可拆换的设置在所述相机下方， 所述相机通过相机转接板与调整连接组件连接，所述调整连接组件通过主支柱 和支柱座与机架或晶炉炉体连接，且所述镜头和相机通过调整连接组件正对晶 炉的视窗设置，并通过调整曝光时间匹配不同拉晶阶段的图像亮度差异，实现 对炉内的拉晶状态图像采集实现状态监测以对炉内的拉晶状态图像采集实现 状态监测。
进一步的，调整连接组件包括水平夹头、副支柱和竖直夹头，所述水平夹 头的底座安装至相机转接板，所述副支柱的两端可调的夹持在所述水平夹头和 竖直夹头的夹孔中，所述竖直夹头的另一夹孔可调的夹持所述主支柱。
进一步的，装置还包括支柱底组，所述支柱座通过支柱底组转接至机架或 晶炉视窗上。
进一步的，炉体视窗的边缘设置监测底座，所述监测底座与支柱底组匹配 设置，所述监测底座的形状包括圆环形、长腰槽形、矩形或半圆形。
本发明还提供了一种状态实时监测的拉晶设备，所述拉晶设备包括炉体、 旋转坩埚、拉晶单元、状态监测单元、加料器和控制器，所述加料器穿过炉体 朝向旋转坩埚设置，所述旋转坩埚、拉晶单元、状态监测单元和加料器与所述 控制器电讯可控的连接，所述控制器用于坩埚转速、拉晶绳运动、拉晶状态图 像接收处理和加料需求的控制，其中，所述状态监测单元采用前述的拉晶状态 监测装置。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请，可以对拉晶炉内硅 料熔化及拉晶状态实时监测，有效控制拉晶质量，结构简单，便于在半导体制 造领域推广应用。
附图说明
图1为本发明拉晶状态监测装置的结构示意图；
图2中的a-d为本发明四种不同形状监测底座实施例的示意图；
图3为拉晶设备示意图。
图中：1、镜头；2、相机；3、相机转接板；4、水平夹头；5、副支柱；6、 竖直夹头；7、主支柱；8、支柱座；9、支柱底组；10、监测底座；
100、炉体；200、旋转坩埚；300、拉晶单元；400、状态监测单元；500、 加料器；600、控制器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本说明书中所使用的“设备”、“系统”、“装置”、“单元” 和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一 种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所 述词语。
拉晶状态监测装置
一种拉晶状态监测装置，参见图1，拉晶状态监测装置包括镜头1、相机 2、相机转接板3、调整连接组件、主支柱7和支柱座8。
连接关系：镜头1可拆换的设置在所述相机2下方，所述相机2通过相机 转接板3与调整连接组件连接，所述调整连接组件通过主支柱7和支柱座8与 机架或晶炉炉体连接，且所述镜头1和相机2通过调整连接组件正对晶炉的视 窗设置，以对炉内的拉晶状态图像采集实现状态监测。
其中，所述镜头1和相机2通过调整连接组件相对于晶炉的视窗实现高度 和俯仰角的调节。
一个示例的，镜头1和相机2采用全局曝光相机或卷帘曝光相机，通过调 整曝光时间匹配不同拉晶阶段的图像亮度差异。
其中，所述调整连接组件包括水平夹头4、副支柱5和竖直夹头6，所述 水平夹头4的底座安装至相机转接板3，所述副支柱5的两端可调的夹持在所 述水平夹头4和竖直夹头6的夹孔中，所述竖直夹头6的另一夹孔可调的夹持 所述主支柱7。
进一步的，装置还包括支柱底组9，所述支柱座8通过支柱底组9转接至 机架或晶炉视窗上。
其中，所述支柱底组9为移动定位板组，通过所述移动定位板组是的装置 相对于晶炉视窗移动。
示例性的，移动定位板组包括直线电机机构、电缸驱动机构或丝杆传动机 构等多种形式，只要能实现精确位移定位即可，可手动滑移可自动调节。
进一步的，炉体视窗的边缘设置监测底座10，所述监测底座10与支柱底 组9匹配设置。参见图2的a-d,所述监测底座10的形状包括但不限于圆环形、 长腰槽形、矩形或半圆形。
拉晶设备
一种状态实时监测的拉晶设备，参见图3，拉晶设备包括炉体100、旋转 坩埚200、拉晶单元300、状态监测单元400、加料器500和控制器600，所述 加料器500穿过炉体100朝向旋转坩埚200设置，旋转坩埚200、拉晶单元300、 状态监测单元400和加料器500与所述控制器600电讯可控的连接，控制器 600用于坩埚转速、拉晶绳运动、拉晶状态图像接收处理和加料需求的控制， 其中，所述状态监测单元400采用前述的拉晶状态监测装置。
其中，状态监测单元可以设置一个相机，也可以设置多个相机，最后通过 控制器内的图像处理技术，如图像拼接、融合等技术，获得高质的炉内状态图。
进一步的，控制器还对异常状态的监测图像进行报警处理，如设置异常图 像库，实时图像与异常图像对比，超过阈值后发起报警，并由人工介入，判断 是否需要暂停，避免进一步造成损失。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种拉晶状态监测装置，其特征在于：拉晶状态监测装置包括镜头(1)、相机(2)、相机转接板(3)、调整连接组件、主支柱(7)和支柱座(8)；其中，镜头(1)可拆换的设置在所述相机(2)下方，所述相机(2)通过相机转接板(3)与调整连接组件连接，所述调整连接组件通过主支柱(7)和支柱座(8)与机架或晶炉炉体连接；所述镜头(1)和相机(2)通过调整连接组件正对晶炉的视窗设置，并通过调整曝光时间匹配不同拉晶阶段的图像亮度差异，实现对炉内的拉晶状态图像采集实现状态监测。
2.根据权利要求1所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：所述镜头(1)和相机(2)通过调整连接组件相对于晶炉的视窗实现高度和俯仰角的调节。
3.根据权利要求1所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：所述镜头(1)和相机(2)采用全局曝光相机或卷帘曝光相机。
4.根据权利要求1所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：调整连接组件包括水平夹头(4)、副支柱(5)和竖直夹头(6)，所述水平夹头(4)的底座安装至相机转接板(3)，所述副支柱(5)的两端可调的夹持在所述水平夹头(4)和竖直夹头(6)的夹孔中，所述竖直夹头(6)的另一夹孔可调的夹持所述主支柱(7)。
5.根据权利要求1所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：装置还包括支柱底组(9)，所述支柱座(8)通过支柱底组(9)转接至机架或晶炉视窗上。
6.根据权利要求5所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：所述支柱底组(9)为移动定位板组，通过所述移动定位板组是的装置相对于晶炉视窗移动。
7.根据权利要求6所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：所述移动定位板组包括直线电机机构、电缸驱动机构或丝杆传动机构。
8.根据权利要求7所述的拉晶状态监测装置，其特征在于：炉体视窗的边缘设置监测底座(10)，所述监测底座(10)与支柱底组(9)匹配设置，所述监测底座(10)的形状包括圆环形、长腰槽形、矩形或半圆形。
9.一种状态实时监测的拉晶设备，其特征在于：所述拉晶设备包括炉体(100)、旋转坩埚(200)、拉晶单元(300)、状态监测单元(400)、加料器(500)和控制器(600)，所述加料器(500)穿过炉体(100)朝向旋转坩埚(200)设置，所述旋转坩埚(200)、拉晶单元(300)、状态监测单元(400)和加料器(500)与所述控制器(600)电讯可控的连接，所述控制器(600)用于坩埚转速、拉晶绳运动、拉晶状态图像接收处理和加料需求的控制，其中，所述状态监测单元(400)采用权利要求1-8任一项所述的拉晶状态监测装置。
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