[发明专利]晶棒生长设备及生长方法

说明书

本发明提供一种晶棒生长设备及生长方法。晶棒生长设备包括生长炉、坩埚、加热器、提拉机构、红外探测仪、分度盘、传感器及控制装置；坩埚位于生长炉内；提拉机构包括提拉线及驱动装置，提拉线一端与晶棒的上部相连接，另一端与驱动装置相连接，晶棒的下部伸入坩埚内，晶棒上具有多根沿纵向延伸的晶线；红外探测仪位于生长炉的外侧；分度盘位于生长炉的上方，且与提拉机构相连接，以在提拉机构的带动下和晶棒同步旋转，分度盘的等分线的正投影位于相邻两根晶线之间；传感器位于分度盘的外围；控制装置与红外探测仪及传感器相连接，用于在传感器检测到分度盘的等分线时控制红外探测仪测量晶棒的直径。本发明有助于提高晶棒品质，提高生产良率。

技术领域

本发明属于晶棒生长技术领域，具体涉及一种晶棒生长设备及生长方法。

背景技术

CZ法(Czochralski，CZ法，直拉单晶制造法)是晶棒生长的一种常用方法，其过程通常包括装料与熔料、熔接、细颈、放肩、转肩、等径生长和收尾等几个阶段。具体地，将硅块等原料投入坩埚中并加热以使其全部熔化，同时按工艺要求调整气体的流量、压力、坩埚位置、晶转、埚转；待熔体稳定后，降下籽晶至离液面3～5mm距离，使粒晶预热，之后下降籽晶至熔体的表面，让它们充分接触后将籽晶插入熔体以进行引细阱，引细颈阶段完成后将直径放大到目标直径，当细颈生长至足够长度，并且达到一定的提拉速率，即可降低拉速进行放肩、转肩，之后进入等径生长阶段直至收尾完成整个生产过程。此过程中，需严格监控晶棒的生长直径以确保最终生长出的晶棒满足生产要求。现有技术中，晶棒生长过程中的直径侦测有多种方式，其中有一种称为IRcon探测方法，其基本原理是通过红外测温感知不同的温度变动来转换成晶棒直径。这种方式为单点测量方式，测量非常方便，但最大的缺点是容易受到晶棒外部晶线和晶棒旋转时的偏摆量的影响。当IRcon探头照射到晶线时，实际侦测到的数据会产生很大的偏差，且因为晶棒旋转时无法避免一定量的晃动，同时IRcon探头无法对照射点进行动态捕捉，所以在这种情况下实际侦测到的数据会产生很大的偏差，导致生产出的晶棒无法满足所需的规格要求，造成巨大的经济损失。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶棒生长设备及生长方法，用于解决现有技术中的晶棒生长设备采用IRcon探测方法监测晶棒的生长直径的过程中，因探头容易接触到外部晶线，以及/或者晶棒在旋转时会产生一定量的晃动，IRcon探头无法对照射点进行动态捕捉，导致检测出的数据与实际的晶棒直径有较大误差，使得生产出的晶棒不符合要求，造成巨大的经济损失等问题。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶棒生长设备，所述晶棒生长设备包括生长炉、坩埚、加热器、提拉机构、红外探测仪、分度盘、传感器及控制装置；所述生长炉的上部设置有探测窗口；所述坩埚位于所述生长炉内，用于放置晶棒生长的原料；所述加热器位于所述生长炉内，且位于所述坩埚的外围，用于在晶棒生长过程中对所述坩埚内的所述原料进行加热；所述提拉机构包括提拉线及驱动装置，所述提拉线一端与晶棒的上部相连接，另一端与所述驱动装置相连接，所述晶棒的下部伸入所述坩埚内，所述晶棒上具有多根沿所述晶棒的纵向延伸的晶线；所述红外探测仪位于所述生长炉的外围，所述红外探测仪的探测信号经所述探测窗口到达所述晶棒表面以测量所述晶棒的直径；所述分度盘位于所述生长炉的上方，且与所述提拉机构相连接，以在所述提拉机构的带动下和所述晶棒同步旋转，所述分度盘的等分线的正投影位于所述晶棒的相邻两根晶线之间；所述传感器位于所述分度盘的外围，且与所述分度盘具有间距，所述传感器用于检测所述分度盘的等分线；所述控制装置与所述红外探测仪及所述传感器相连接，用于在所述传感器检测到所述分度盘的等分线时控制所述红外探测仪测量所述晶棒的直径。

可选地，所述晶棒的晶线为四条，四条所述晶线在所述晶棒的周向上均匀间隔分布，所述分度盘为四等分分度盘。

可选地，所述分度盘的等分线上的任意一点到相邻两条晶线的距离相等。

可选地，所述控制装置包括存储单元，所述红外探测仪测量的数据存储于所述控制装置中。