[发明专利]晶种卡盘和包括其的晶锭生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造硅晶锭的晶种卡盘和包含该晶种卡盘的晶锭生长装置。

背景技术

根据用于生产半导体器件的硅晶片的大规格直径，使用通过切克劳斯基(CZ)工艺(以下称为CZ工艺)生长的硅单晶锭来制造硅晶片。

在CZ工艺中，将多晶硅放入石英坩埚中，通过石墨坩埚加热石英坩埚以熔化多晶硅，使晶种与熔融硅接触，旋转晶种并将其提起，使得在其之间的界面处发生结晶，且可以生长具有期望直径的硅单晶锭。

当在CZ工艺期间生长晶锭时，热量排放到石英坩埚的上侧。当排放的热量过多时，由于热量损失和功率损失的增加且过多的热量施加到石墨坩埚，所以会缩短诸如石墨坩埚的寿命且增加晶锭的成本。

同时，当晶种深深地浸入熔融硅中时，晶种底部的温度迅速上升到熔融硅的表面温度并对晶种施加了热冲击。该热冲击引起剪切应力，在晶种与熔融硅接触的部分处发生位错，因此能够劣化晶锭的质量。

发明内容

【技术问题】

本发明旨在提供一种能够以简单的结构有效地对热区结构进行隔热并测量熔融硅的温度的晶种卡盘，以及包括该晶种卡盘的晶锭生长装置。

【技术方案】

本发明的一个方面提供了一种晶种卡盘，所述晶种卡盘构造成容纳用于从熔融硅生长晶锭的晶种，所述晶种卡盘包含：颈盖，所述颈盖构造成阻止热量沿所述熔融硅的向上方向排出；以及固定部，所述固定部配置在所述颈盖的底表面上并且构造成容纳所述晶种，其中，所述颈盖包含连接到提升索的顶表面、底表面和构造成将所述顶表面连接到所述底表面的圆周表面，所述圆周表面形成为相对于所述底表面具有倾斜角；并且所述颈盖具有测量部，所述测量部是开口的，以用于测量熔融硅。

倾斜角可在39°至48°的范围内。

晶种卡盘可包含：上部主体，所述上部主体包含所述颈盖的顶表面；中部主体，所述中部主体包含所述颈盖的圆周表面，以及下部主体，所述下部主体包含所述颈盖的底表面，其中，上部主体可拆卸地联接至所述中部主体，且所述中部主体可拆卸地联接至所述下部主体。

颈盖可具有圆锥形状或截头圆锥形状。

在颈盖内可形成空的空间。

本发明的另一方面提供一种晶锭生长装置，所述晶锭生长装置包含：腔室；热区结构，所述热区结构配置在所述腔室内并且构造成容纳硅；加热器，所述加热器构造成加热所述热区结构；外隔热体，所述外隔热体位于所述热区结构外；上隔热体，所述上隔热体位于所述热区结构的上方并具有晶锭穿过的孔；晶种卡盘，所述晶种卡盘构造成容纳用于从熔融硅生长晶锭的晶种；以及温度传感器，所述温度传感器配置在所述腔室的上方，其中，所述晶种卡盘包含构造成选择性地阻挡所述孔的颈盖和构造成容纳所述晶种的固定部，其中，所述颈盖具有开口的测量部以使得所述温度传感器测量熔融硅。

温度传感器可通过所述测量部从颈盖上侧测量熔融硅。

所述晶锭生长装置可进一步包含控制器，所述控制器构造成基于由所述温度传感器测量的数据计算所述熔融硅的温度，其中，所述控制器可提取在测量周期内测量的所述温度传感器的数据中的最大值以计算熔融硅的温度。

颈盖可包含上部主体，所述上部主体包含连接到提升索的索连接部；下部主体，所述下部主体包含构造成面向熔融硅的底表面；以及中部主体，所述中部主体包含所述底表面和倾斜的圆周表面。

中部主体和下部主体中的每一个都可具有开口的测量部。

中部主体可以可拆卸地联接到上部主体和下部主体中的至少一个。

测量部可是沿着颈盖的外圆周以弧形形成的测量孔。

在颈盖中可形成多个测量孔，该多个测量孔中的每一个与上述测量孔相同，并且颈盖可包含位于多个测量孔之间的桥。

颈盖可包含构造成引导流体的圆周表面和构造成面向熔融硅的底表面，其中，圆周表面相对于底表面具有倾斜角，且该倾斜角在39°至48°的范围内。

颈盖可进一步包含平行于底表面的顶表面。

【有益效果】

本发明的优点在于，颈盖可以位于上隔热体的孔处，以使在熔化过程期间通过上隔热体的孔的热损失最小化，且可以用简单的结构减小加热器功率。

此外，优点在于颈盖可以有助于熔融硅的温度测量而不干扰熔融硅的温度测量，从而提高熔融硅的所检测的温度的可靠性。

此外，由于颈盖不干扰熔融硅的温度测量，因此优点在于将颈盖布置为具有用于提高热区结构的热隔绝性能的最佳尺寸，且可以增加设计颈盖时的自由度。

此外，可以最小化热区结构的劣化，且可以降低电量从而降低晶锭的生产成本。