[发明专利]单晶棒直径测量装置、单晶棒生长系统及方法

说明书

本发明涉及一种单晶棒直径测量装置，用于采用直拉法制备单晶棒生长过程对单晶棒直径的测量，包括：位于单晶棒在第一方向上相对的两侧的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于测量单晶棒位于固液界面处的第一测量位置的第一测量直径，所述第二传感器用于测量所述第一测量位置的第二测量直径，所述第一方向为与单晶棒的轴向方向相垂直的方向；处理结构，用于根据所述第一测量直径和所述第二测量直径获得所述第一测量位置的实际直径。本发明还涉及一种单晶棒生长系统及方法。

技术领域

本发明涉及硅产品制作技术领域，尤其涉及一种单晶棒直径测量装置、单晶棒生长系统及方法。

背景技术

单晶棒是大多数半导体元器件的基底材料，其中绝大多数的单晶棒都是由乔克拉尔斯基法制备。该方法通过将多晶硅硅料放置在石英坩埚内融化，在直拉单晶过程中，首先让籽晶和熔体接触，使固液界面处的熔硅沿着籽晶冷却结晶，并通过缓慢拉出籽晶而生长，缩颈完成之后通过降低拉速和/或熔体温度来放大晶体生长直径直至达到目标直径；转肩之后，通过控制拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段；最后，通过增大拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，即完成了单晶棒棒的生长。

采用直拉法生产单晶棒，其中在等径工序中，必须定时的去测量晶棒直径，以确保拉晶晶棒的直径满足客户规格，直径偏大，容易造成材料浪费，偏小则导致产品报废或降级，给生产造成不必要的损失。一般测量直径是通过位于单晶棒一侧的CCD相机，但是晶体生长过程中，单晶棒会发生一定程度的晃动，导致直径的测量不准确，错误的测量数据，导致晶体生长参数发生偏离。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种单晶棒直径测量装置、单晶棒生长系统及方法，解决由于单晶棒发生晃动而导致测量不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种单晶棒直径测量装置，用于采用直拉法制备单晶棒生长过程对单晶棒直径的测量，包括：

至少一组传感器组，每组传感器组包括位于单晶棒在第一方向上相对的两侧的第一传感器和第二传感器，所述第一传感器用于测量单晶棒位于固液界面处的第一测量位置的第一测量直径，所述第二传感器用于测量所述第一测量位置的第二测量直径，所述第一方向为与单晶棒的轴向方向相垂直的方向；

第一处理结构，用于根据所述第一测量直径和所述第二测量直径获得所述第一测量位置的实际直径。

可选的，所述处理结构根据以下公式获得所述第一测量位置的实际直径R：

L1＝R+X；

L2＝R-X；

R＝(L1+L2)/2；

其中，L1为所述第一测量直径，L2为所述第二测量直径，X为单晶棒在垂直于其轴向方向上的摆动幅值。

可选的，

在晶棒上设置一参考点，通过所述至少一组传感器组获得所述参考点位于所述固液界面处时的第一参考直径；

所述单晶棒直径测量装置还包括至少一个第三传感器，用于在单晶棒从硅熔体拉出预设时间以使得所述参考点由固液界面处上升至预设位置时，获得第二参考直径；

所述单晶棒直径测量装置还包括第二处理结构，用于根据所述第一参考直径和所述第二参考直径获得一校正值；

所述单晶棒直径测量装置还包括第三处理结构，用于根据所述校正值对单晶棒待拉出部分位于固液界面处的测量位置的直径值进行校正。

本发明实施例还提供一种单晶棒生长系统，包括上述的单晶棒直径测量装置。

可选的，包括权利要求3所述的单晶棒直径测量装置，还包括炉体、坩埚、提拉结构、导流筒；