[发明专利]单晶锭直径的控制系统及控制方法

说明书

本发明的实施方式涉及一种在使用丘克拉斯基方法生长硅锭时用于控制硅锭的直径偏差的系统，所述系统可以包括：晶种夹头，所述晶种夹头用于支撑与也称为籽晶的晶种结合并生长的硅锭；测量单元，所述测量单元通过缆绳与所述晶种夹头的上表面连接，并被配置用于测量施加到所述晶种夹头上的负载；负载控制单元，所述负载控制单元在所述晶种夹头与缆绳连接的状态下，通过使所述晶种夹头的位置向上或向下移动，用于改变施加到硅锭上的负载；和控制单元，所述控制单元用于根据由所述测量单元测量的负载值驱动所述负载控制单元来控制施加到硅锭上的负载。因此，防止了在进行单晶锭生长时晶种的摇晃，由此可以减小生长的单晶锭的直径偏差。

技术领域

本发明涉及一种单晶锭的直径控制系统，更具体地，涉及一种单晶生长装置，该单晶生长装置通过在使用丘克拉斯基(Czochralski)方法生长单晶锭期间防止包括晶种的部分摇晃而能够均匀地控制单晶锭的直径。

背景技术

通常，通过使用提拉装置将晶种浸入石英坩埚内由熔融多晶硅和掺杂剂形成的硅熔体中，在使晶种和石英坩埚以相反方向旋转的同时缓慢提拉晶种，在硅单晶锭生长装置中生产硅单晶锭。

硅单晶锭生长装置形成为包括：填充有硅熔体的石英坩埚，该石英坩埚在腔室内的热区(H/Z)中；用于包围石英坩埚的石墨坩埚；用于支撑坩埚的支撑板；用于将支撑板联接到外部旋转驱动装置的旋转轴；安装在包围坩埚的结构中以将热量散发到坩埚的加热器；以及用于防止由加热器产生的热量散发到外部和降低硅熔体温度的隔热构件。

晶种夹头设置在腔室内。晶种夹头将通过缆绳与诸如滚筒(drum)等外部提拉驱动装置连接的晶种浸入硅熔体中，然后以预定速度提拉晶种，并且支撑在晶种一端正在生长的硅单晶锭的负载。

当通过如上所述的丘克拉斯基方法生长硅锭时，缆绳与晶种的一端连接，并且通过旋转驱动来生长锭，从而晶种部分特别摇晃。

图1是示出直径随常规单晶锭生长长度变化的曲线图。

参考图1，该图示出生长的硅锭的直径随长度变化的测量结果，其中区域A中硅锭的直径偏差大于区域B中硅锭的直径偏差，并且变化期也表明区域A比区域B短，其中，区域A是锭生长的开始阶段。

如上所述，由于在单晶锭生长开始阶段提拉速度的快速增加和初始锭的重量较轻，发生晶种的摇晃，这导致生长的锭的直径偏差，该直径偏差导致生长的单晶的可用面积减少的问题。

发明内容

[技术问题]

本发明旨在解决上述问题，并且提供一种硅锭的控制系统以及包括该控制系统的单晶锭生长装置，该控制系统能够防止当单晶锭是由缆绳驱动旋转时，在单晶锭初始生长时由于晶种摇晃而导致的生长的锭的直径偏差。

[技术方案]

本发明的实施方式提供一种单晶锭的直径控制系统，该直径控制系统用于在通过丘克拉斯基方法生长硅锭期间控制硅锭的直径偏差，所述系统可以包括：晶种夹头，所述晶种夹头用于支撑与籽晶结合并生长的硅锭；测量部件，所述测量部件通过缆绳与所述晶种夹头的上表面连接并且被配置用于测量施加到所述晶种夹头上的负载；负载调节部件，所述负载调节部件用于使所述晶种夹头的位置竖直移动，同时所述晶种夹头与所述缆绳连接，以改变施加到所述硅锭上的负载；和控制部件，所述控制部件用于根据由所述测量部件测量到的负载值来驱动所述负载调节部件，由此控制施加到硅锭上的负载。

该实施方式的所述负载调节部件可以形成为直线运动(LM)引导件，用于根据导螺杆的旋转方向直线升高或降低与所述导螺杆的螺纹表面联接的支撑单元。

该实施方式的所述负载调节部件被联接以被固定至加工腔室内部，并且两个以上的负载调节部件可以设置成以彼此相反的方向与所述晶种夹头连接。而且，在所述导螺杆上设置有电机，并且所述控制部件控制所述电机的旋转方向和旋转量以调节所述支撑单元的位置。