[发明专利]一种用于单晶生产炉的热屏装置、控制方法及单晶生产炉

说明书

本发明公开了一种用于单晶生产炉的热屏装置，所述热屏装置用于设在所述单晶硅生长炉的熔体坩埚上部，所述热屏装置包括壳体、支撑件、隔热板和方向控制组件，所述支撑件与所述隔热板设于所述壳体内，所述支撑件的一端与所述壳体内壁固定连接，所述方向控制组件与所述隔热板连接，所述支撑件用于作为所述隔热板的支点并与所述方向控制组件配合控制所述隔热板与所述壳体之间相对转动，所述隔热板的可转动夹角朝向所述单晶硅的柱面，所述壳体底部外表面用于朝向所述熔体坩埚内部。本发明的目的是提供一种用于单晶生产炉的热屏装置及单晶生产炉，通过改变热屏设计，通过控制隔热板的方向和角度实现温度梯度的动态控制，从而实现拉速的控制。

技术领域

本发明涉及到半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种用于单晶生产炉的热屏装置、控制方法及单晶生产炉。

背景技术

单晶硅是现代信息技术、通信技术得以持续发展的材料基础，有着不可替代的作用。目前，从熔体中生长单晶硅所用的直拉法和区熔法是当前单晶硅生产的主要方法。由于直拉法生产单晶硅具有设备和工艺简单，容易实现自动控制，生产效率高，易于制备大直径单晶硅，且晶体生长速度快、晶体纯度高和完整性高等优点，因此直拉法是制备高质量大单晶，尤其是高质量的IC片单晶硅最常用的及最重要的方法。

利用直拉式晶体生长炉生产单晶硅，主要依靠将普通硅材料进行熔化，然后进行重新结晶来完成的。根据单晶硅的结晶规律，将原材料放在坩埚中加热熔化，控制温度比硅单晶的结晶温度略高，确保熔化后的硅材料在溶液表面可以结晶。结晶出来的单晶通过直拉炉的提升系统提出液面，在惰性气体的保护下冷却、成形，最后结晶成一个主体为圆柱体、尾部为圆锥体的晶体。

单晶硅是在单晶炉热场中进行生长的，热场的优劣对单晶硅的生长和质量有很大的影响。单晶硅生长过程中，好的热场，不但单晶生长顺利，而且能生长出高质量的单晶；而热场条件不完备时，可能无法生长出单晶，即使生长出单晶，也容易发生晶变，变成多晶或有大量的结构缺陷。因此，寻找较好的热场条件，配置最佳热场，是直拉单晶硅生长工艺非常重要的技术。

在整个热场设计中，最为关键的就是热屏的设计。首先热屏的设计直接影响固液界面的垂直温度梯度，通过梯度的变化影响V/G比值决定晶体质量。其次，会影响固液界面的水平温度梯度，控制整个硅片的质量均匀性。最后，热屏的合理设计会影响晶体热历史，控制晶体内部缺陷的形核与长大，在制备高阶硅片过程中非常关键。

目前，常用的热屏的外层为Si C镀层或热解石墨，内层为保温石墨毡。热屏的位置放置于热场上部，呈圆筒状，晶棒从圆桶内部被拉制出来。热屏靠近晶棒的石墨热反射率较低，吸收晶棒散发的热量。热屏外部的石墨通常热反射率较高，利于将熔体散发的热量放射回去，提高热场的保温性能，降低整个工艺的功耗。而现有的热屏设计仍然存在温度梯度不均匀的缺陷。因此，需要提供一种能够动态控制温度梯度的用于单晶生产炉的热屏装置及单晶生产炉。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于单晶生产炉的热屏装置、控制方法及单晶生产炉，通过改变热屏设计，通过控制隔热板的方向和角度实现温度梯度的动态控制，从而实现拉速的控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于单晶生产炉的热屏装置，所述热屏装置用于设在所述单晶硅生长炉的熔体坩埚上部，所述热屏装置包括壳体、支撑件、隔热板和方向控制组件，所述支撑件与所述隔热板设于所述壳体内，所述支撑件的一端与所述壳体内壁固定连接，所述方向控制组件与所述隔热板连接，所述支撑件用于作为所述隔热板的支点并与所述方向控制组件配合控制所述隔热板与所述壳体之间相对转动，所述隔热板的可转动夹角朝向所述单晶硅的柱面，所述壳体底部外表面用于朝向所述熔体坩埚内部。

可选的，还包括外壳，所述壳体设在所述外壳的内部且设在所述外壳的底部，所述外壳与所述壳体之间的空间填充有保温材料。

可选的，所述壳体内设有多个所述隔热板，且与每个所述隔热板相匹配设置的所述支撑件的数量为1个或2个，优选的，支撑件的材料为石墨材料。