[发明专利]获取直拉法拉制硅棒的实时长度的装置、方法及拉晶炉

说明书

本发明实施例公开了获取直拉法拉制硅棒的实时长度的装置、方法及拉晶炉，该装置包括：固定地设置在用于夹持籽晶的夹头上方的测距传感器，测距传感器用于在被夹头夹持的籽晶位于硅熔体的液面处时测量自身与夹头之间的基准实际距离并还用于在夹头被提拉并且籽晶远离液面以在液面处生长所述硅棒期间测量自身与夹头之间的实时实际距离；换算单元，其用于基于基准实际距离确定测距传感器与夹头之间在竖直方向上的基准竖直距离并还用于基于实时实际距离确定测距传感器与夹头之间在竖直方向上的实时竖直距离的；用于计算基准竖直距离减去实时竖直距离所得到的实时差值来作为所述硅棒的实时长度的计算单元。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及获取直拉法拉制硅棒的实时长度的装置、方法及拉晶炉。

背景技术

直拉单晶制造法(简称CZ(Czochralski)法)是硅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。下面对这些阶段进行较为具体的描述。

首先，将块状的多晶硅原料投入坩埚中进行加热以使其全部熔化，在加热期间，按工艺要求调整气体的流量、压力、坩埚位置、晶体旋转、坩埚旋转；待熔体稳定后，降下籽晶至离液面3mm～5mm的距离处，在使籽晶预热之后将籽晶下降至熔体的表面；在使籽晶与溶体充分接触后将籽晶插入熔体以进行引颈，引颈阶段完成后使直径增大到目标直径；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。

在上述过程中，需严格监控硅棒的生长直径以确保最终生长出的硅棒满足生产要求。现有技术中，已经能够实现对直径、温度、温升、液面温度、炉压、锅跟控制等的精确及实时控制。特别地，对于硅棒的长度，目前是通过提拉装置的提拉线上升长度得到的，随着硅棒的不断增长，提拉线所受的硅棒重力也不断增大，因此提拉线也随之被拉伸，这使得根据上述方法所得出的实时硅棒长度并不准确，准确的硅棒长度只能通过拉晶结束并且冷却之后由人工操作测量，但人工操作误差大且繁琐。

然而，硅棒长度是区分晶体生长过程的各个阶段的关键参数，也是保持硅棒品质的关键参数，换言之，在拉晶过程中获取到准确实时的硅棒长度将对拉晶工艺有重要的指导作用。

鉴于上述情况，如何在拉晶过程中获取到准确实时的硅棒长度是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供获取直拉法拉制硅棒的实时长度的装置、方法及拉晶炉

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于在直拉法拉制硅棒期间获取所述硅棒的实时长度的获取装置，所述获取装置包括：

固定地设置在用于夹持籽晶的夹头上方的测距传感器，所述测距传感器用于在被所述夹头夹持的所述籽晶位于硅熔体的液面处时测量自身与所述夹头之间的基准实际距离，所述测距传感器还用于在所述夹头被提拉并且所述籽晶远离所述液面以在所述液面处生长所述硅棒期间测量自身与所述夹头之间的实时实际距离；

换算单元，所述换算单元用于基于所述基准实际距离确定所述测距传感器与所述夹头之间在竖直方向上的基准竖直距离，所述换算单元还用于基于所述实时实际距离确定所述测距传感器与所述夹头之间在竖直方向上的实时竖直距离；

计算单元，所述计算单元用于计算所述基准竖直距离减去所述实时竖直距离所得到的实时差值来作为所述硅棒的实时长度。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于在直拉法拉制硅棒期间获取所述硅棒的实时长度的方法，所述方法包括：

固定地设置在用于夹持籽晶的夹头上方的测距传感器在被所述夹头夹持的所述籽晶位于硅熔体的液面处时测量自身与所述夹头之间的基准实际距离；

基于所述基准实际距离确定所述测距传感器与所述夹头之间在竖直方向上的基准竖直距离；