[实用新型]应用于长晶炉的硅晶长成自动感测机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种于硅晶体长成过程中检测长晶速率的自动感测机构。

背景技术

晶圆材料为半导体产业、光电产业、绿能产业大量需求的产品。而晶圆的生长方式有很多种，例如浮融带长晶法(Floating Zone Method)、电射加热提拉长晶法(Laser Heated Pedestal Growth)、柴式长晶法(Czochralski Method)等，而更因每种长晶方式的不同所使用的长晶炉及其周边设备亦不尽相同。大致而言，在长晶炉中具有一坩埚，在坩埚的周边设有保温器及加热器，保温器对坩埚的内部原料提供保温效果，加热器对坩埚内部的长晶硅原料进行加热。硅原料放置于坩埚中，然后把欲长晶的晶种置入硅原料中，使晶种在坩埚中长成为固体硅晶。

硅晶的品质依其坩埚中的溶解液的种类、性质、培养温度、压力、生长域及溶解域的温度差异等条件而异。硅晶的长成过程中，温度、压力等各项参数对长晶速度均有影响，因此长晶速度需要被定时的监测，以做为调整长晶炉各项参数的调整参考。在以往，定时的监测步骤是由人工进行，监测者以一特制的感测棒从长晶炉的检测口中伸入至坩埚内接触硅晶实体，以每次感测棒伸入的长度变化来判断硅晶长成的速度。感测步骤通常每小时进行一次，而整个长晶过程大约20小时左右，亦即一整个长晶过程需进行至少20次的感测步骤，且每次的感测步骤均需要付诸高度的注意力，并且由经验丰富的监测者来执行，以减少感测棒断裂或破坏晶体的情况发生。在复数长晶炉同时进行长晶的情况下，可想而知的是，在感测长晶速度的这个部份，即需耗费庞大的人力及工时成本，且仅能粗略的估计晶体的长成状况，晶体的长成速率无法精确的掌握，以致无法适时的调整长晶炉内部的环境参数。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种应用于长晶炉的硅晶长成自动感测机构，其解决了传统以人工方式监测长晶速度的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种应用于长晶炉的硅晶长成自动感测机构，其包括：

一架构于该长晶炉反应室外部的驱动装置，该驱动装置与该长晶炉的控制系统耦合；

一硅晶体感测器，耦合于该驱动装置，并受其控制而执行线性移动的进给行程，该进给行程使该硅晶体感测器进入反应室内并抵达一感测硅晶体的位置；

一行程感测装置与该驱动装置耦合，量测上述进给行程的位移量，并将该位移量输出至该控制系统，该控制系统利用该位移量换算成该硅晶体的长成速率。

更包括一与该驱动装置及该控制系统耦合的时间控制器，在所设定的数个时点启动该驱动装置。

该驱动装置的动力源为伺服马达及步进马达中的择一。该动力源为转子式马达及直线型马达。

该硅晶体感测器为接触式感测器或非接触式感测器的择一。该接触式感测器为压力传感器、接触式电位计及位移计的择一。

该非接触式的硅晶体感测器为红外线感测器、超音波感测器、雷射光及非接触式电位计的择一。

本实用新型的自动化感测方案可以达到定时量测、准确量测、避免硅晶体于长成过程中因感测接触而被破坏的问题。更进一步的，本实用新型自动化感测方案可将所获得的晶体长成速率可传输予长晶炉的控制系统，做为控制系统调整长晶炉各项参数的参考。

本实用新型的优点是：检测效果好，定时性强，准确性高。

附图说明

图1为本实用新型自动感测机构的方块图。

图2为本自动感测机构架构于长晶炉的示意图。

图3为本自动感测机构以接触式感测器进行硅晶体长成量测的示意图之一。

图4为本自动感测机构以接触式感测器进行硅晶体长成量测的示意图之二。

图5为本自动感测机构以非接触式感测器进行硅晶体长成量测的示意图之一。

图6为本自动感测机构以非接触式感测器进行硅晶体长成量测的示意图之二。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

具体实施方式

如图1及图2，描述一座长晶炉的概略结构，包括：反应室10、坩埚11、绝热结构12、加热器13、支持器14、温度感测器15、控制系统16、电源供应系统18、坩埚转动提升机构17、气体入口21、检测口22。坩埚11中具有融溶的硅原料23，晶种被置入硅原料23中，使晶种在坩埚中长成为硅晶体24。