一种单晶炉液口距设置方法

摘要

本发明公开了一种单晶炉液口距设置方法，该方法包括步骤：将设置有定位装置的热屏下降到单晶炉的预设位置，所述定位装置用于定位籽晶的第一下降位置的定位装置，所述第一下降位置与所述热屏的下沿的距离为a；将籽晶下降至第一下降位置；将籽晶由第一下降位置继续下降至第二下降位置，所述第二下降位置位于所述热屏下沿以下，所述第二下降位置与所述第一下降位置的距离为L，其中L＝H+a，H为液口距；将坩埚上升至坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置的籽晶下端接触，停止上升坩埚。本发明提供的单晶炉液口距设置方法通过定位装置预先将籽晶下降至工艺要求的液口距，再上升坩埚使硅料液面与籽晶接触，提高了液口距设置的准确一致性。

权利要求

1.一种单晶炉液口距设置方法，其特征在于，包括以下步骤：

热屏下降步骤：将热屏下降到单晶炉的预设位置，所述热屏设置有用于定位籽晶的第一下降位置（P1）的定位装置，所述第一下降位置（P1）与所述热屏的下沿的距离为a；

籽晶第一下降步骤：将籽晶下降至所述第一下降位置（P1）；

定位装置取下步骤：将位于热屏下沿的所述定位装置取下；

籽晶更换步骤：将籽晶取下并更换为一个新籽晶，将新籽晶下降至第一下降位置（P1）；

籽晶第二下降步骤：将籽晶由所述第一下降位置（P1）继续下降至第二下降位置（P2），所述第二下降位置（P2）位于所述热屏下沿以下，所述第二下降位置（P2）与所述第一下降位置（P1）的距离为L，其中L=H+a，H为液口距；

坩埚上升步骤：将坩埚上升至坩埚内部的硅料液面与位于所述第二下降位置（P2）的籽晶下端接触，停止上升坩埚;所述定位装置为热屏盖板（10），所述热屏盖板（10）为导体材料且与热屏接触，用于在籽晶接触所述热屏盖板（10）时实现吊装籽晶的吊装设备与热屏通路，以控制所述籽晶下降至第一下降位置（P1）停止下降动作；

所述定位装置也可为对射式传感器，在籽晶下降至第一下降位置（P1）时，所述对射式传感器发生信号变化以反馈控制器停止籽晶下降动作；

所述籽晶第一下降步骤具体为：检测吊装籽晶的吊装设备上的电压值，当电压值由第一预设电压值下降为第二预设电压值时，则籽晶下降至第一下降位置（P1），所述第一预设电压值为7‑9V，所述第二预设电压值为0‑3V；

所述坩埚上升步骤具体为：将坩埚上升，当液面电压值由第三预设电压值下降为第四预设电压值时，则坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置（P2）的籽晶下端接触，停止上升坩埚；所述液面电压值为吊装籽晶的吊装设备上的电压值，所述第三预设电压值为7‑9V，所述第四预设电压值为0‑3V。

2.如权利要求1所述的单晶炉液口距设置方法，其特征在于，在热屏下降步骤中，所述定位装置为水平设置于所述热屏下沿的热屏盖板（10），其中距离a为0。

3.如权利要求1所述的单晶炉液口距设置方法，其特征在于，所述对射式传感器设置于所述热屏的下沿，其中距离a为0。

4.如权利要求1‑3任一项所述的单晶炉液口距设置方法，其特征在于，H的范围为20‑

40mm。

说明书

一种单晶炉液口距设置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及单晶硅生产技术领域，尤其涉及一种单晶炉液口距设置方法。

背景技术

[0002] 在直拉法拉单晶的过程中，导流筒的作用是控制保护气体(例如氩气)的流动形态，减弱上下温差，降低气体流动对单晶硅生长的影响。因此导流筒的下边缘到熔融硅液面的距离(在本文中被称为液口距)对硅单晶生长的影响很大。因此需要准确测量液口距。单晶炉内温度很高，并且对单晶炉内环境的洁净性有较高要求，现有的材料技术难以实现对单晶炉内液口距的直接测量。

[0003] 目前液口距的设置大多依靠人眼的观察和判断，没有实际测量过液口距真实的数值。一方面，不同人对单晶炉内实际液口距的判断方法不同，另一方面，同一个人前后两次判断液口距也会产生误差。且行业中各家企业对液口距的判断及控制方法在工艺规定上各有不同，很多经验丰富的生产操作人员在不同的企业设置液口距时，由于工艺不同，也很难快速适应。

[0004] 因此，如何实现液口距的精确设置，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单晶炉液口距设置方法，以替代人眼观察判断进行液口距的设置，实现液口距的精确设置。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种单晶炉液口距设置方法，包括以下步骤：

[0008] 热屏下降步骤：将热屏下降到单晶炉的预设位置，所述热屏设置有用于定位籽晶的第一下降位置的定位装置，所述第一下降位置与所述热屏的下沿的距离为a；

[0009] 籽晶第一下降步骤：将籽晶下降至第一下降位置；

[0010] 籽晶第二下降步骤：将籽晶由第一下降位置继续下降至第二下降位置，所述第二下降位置位于所述热屏下沿以下，所述第二下降位置与所述第一下降位置的距离为L，其中L＝H+a，H为液口距；

[0011] 坩埚上升步骤：将坩埚上升至坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置的籽晶下端接触，停止上升坩埚。

[0012] 优选地，在上述单晶炉液口距设置方法中的热屏下降步骤中，所述定位装置为水平设置于所述热屏下沿的热屏盖板，其中距离a为0。

[0013] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述热屏盖板为导体材料且与热屏接触，用于在籽晶接触所述热屏盖板时实现吊装籽晶的吊装设备与热屏通路，以控制所述籽晶下降至第一下降位置停止下降动作。

[0014] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述籽晶第一下降步骤具体为：检测吊装籽晶的吊装设备上的电压值，当电压值由第一预设电压值下降为第二预设电压值时，则籽晶下降至第一下降位置。

[0015] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述第一预设电压值为7‑9V，所述第二预设电压值为0‑3V。

[0016] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述籽晶第一下降步骤和所述籽晶第二下降步骤之间还包括，

[0017] 热屏盖板取下步骤：将位于热屏下沿的所述热屏盖板取下；

[0018] 籽晶更换步骤：将籽晶取下并更换为一个新籽晶，将新籽晶下降至第一下降位置。

[0019] 可选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中的热屏下降步骤中，所述定位装置为对射式传感器，在籽晶下降至第一下降位置时，所述对射式传感器发生信号变化以反馈控制器停止籽晶下降动作。

[0020] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述定位装置设置于所述热屏的下沿，其中距离a为0。

[0021] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，H的范围为20～40mm。

[0022] 优选地，在上述的单晶炉液口距设置方法中，所述坩埚上升步骤具体为：

[0023] 将坩埚上升，当液面电压值由第三预设电压值下降为第四预设电压值时，则坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置的籽晶下端接触，停止上升坩埚；所述液面电压值为吊装籽晶的吊装设备上的电压值，所述第所述第三预设电压值为7‑9V，所述第四预设电压值为0‑3V。

[0024] 从上述的技术方案可以看出，本发明提供的单晶炉液口距设置方法，与现有技术的区别在于，此技术方案通过测算而非人眼观察的方式进行液口距的设置，实现液口距的精确设置。此方案通过设置在热屏上的定位装置定位籽晶的第一下降位置，并通过第一下降位置与所述热屏的下沿的距离为a及需要设置的液口距H得到籽晶的第二下降位置，第二下降位置与所述第一下降位置的距离为L，则L＝H+a，再上升坩埚至坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置的籽晶下端接触，停止上升坩埚，此时的液口距即为工艺要求的液口距H。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明实施例提供的单晶炉液口距设置方法流程图；

[0027] 图2为本发明实施例提供的使用热屏盖板时籽晶下降位置示意图；

[0028] 其中，10热屏盖板，20为热屏，30为硅料液面，40为籽晶，P1为第一下降位置，P2为第二下降位置。

具体实施方式

[0029] 本发明的核心在于公开一种单晶炉液口距设置方法，以替代人眼观察判断进行液口距的设置，实现液口距的精确设置。

[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

[0031] 在现有的直拉法拉单晶的过程中，单晶炉内温度很高，并且对单晶炉内环境的洁净性有较高要求，现有的材料技术无法支持单晶炉内液口距的直接测量，因此液口距的设置依靠人眼的观察和判断。但由于不同人对单晶炉内实际液口距的判断方法不同，且同一个人前后两次判断液口距也会产生误差，导致液口距的设置不准确。

[0032] 为了克服上述技术问题，发明人经过巧妙构思，设计出一种单晶炉液口距设置方法，此方法通过设置在热屏上的定位装置定位籽晶的第一下降位置，并通过第一下降位置与所述热屏的下沿的距离为a及需要设置的液口距H得到籽晶的第二下降位置，第二下降位置与所述第一下降位置的距离为L，则L＝H+a，再上升坩埚至坩埚内部的硅料液面与位于第二下降位置的籽晶下端接触，停止上升坩埚，此时的液口距即为工艺要求的液口距H。通过此方法可以实现不依靠人眼判断而对液口距进行准确设置。具体细节请见下文具体实施的方式。

[0033] 如图1和图2所示，发明实施例公开了一种单晶炉液口距设置方法，包括以下步骤：

[0034] 步骤S01：下降热屏20至单晶炉预设位置

[0035] 将热屏20下降到单晶炉的预设位置，该预设位置应该根据实际的单晶硅生长工艺需求，将热屏20下降至单晶炉内的合适位置，在本实施例中，可以将热屏20下降至驱动该热屏20下降的升降装置的下限位置。

[0036] 需要说明的是，本实施例中的热屏20与现有技术中热屏20的区别在于，该热屏20至少在该步骤中设置有用于定位籽晶40的第一下降位置的定位装置，该定位装置的结构形式不限，只要能够实现对籽晶40的定位即可，通过该定位装置可以明确籽晶40与热屏20在单晶炉内的位置关系。定位装置在热屏20内的固定位置不限，例如第一下降位置与所述热屏20的下沿的距离为a，为了方便确定液口距，较为优选的方案是将距离a设置为0，需要说明的是，a也可以大于0。

[0037] 步骤S02：下降籽晶40至第一下降位置

[0038] 将籽晶40下降至第一下降位置，由于热屏20上设置有用于定位第一下降位置的定位装置，因此下降籽晶40时，在下降至定位装置确定的第一下降位置时，停止籽晶40继续下降。

[0039] 步骤S03：下降籽晶40至第二下降位置

[0040] 将籽晶40由第一下降位置继续下降至第二下降位置，第二下降位置位于热屏20下沿以下，且第二下降位置与第一下降位置的距离为L，其中L＝H+a，H为液口距，通过设定籽晶40上部升降装置使籽晶40下降L高度，可使籽晶40到达第二下降位置。

[0041] 需要说明的是，籽晶40的第二下降位置即籽晶40在符合工艺要求的液口距H时所处的位置，此时籽晶40超出热屏20下沿的高度为L‑a，即液口距H。

[0042] 步骤S04：上升坩埚使坩埚内硅料液面30与籽晶40下端接触

[0043] 上升坩埚并在籽晶40到达第二下降位置后，使坩埚内部的硅料液面30与位于第二下降位置的籽晶40下端接触，停止上升坩埚，此时，热屏20下沿距离坩埚中硅料液面30的距离即为籽晶40超出热屏20下沿的高度，即液口距H。

[0044] 本发明提供的单晶炉液口距设置方法，通过对籽晶40进行第一次下降过程，对籽晶40位置进行校准，确定籽晶40与热屏20下沿的距离a，即籽晶40与热屏20的相对位置，再通过第二次下降过程，使籽晶40到达第二下降位置，控制籽晶40下端超出热屏20下沿一个工艺要求的液口距H，再通过上升坩埚的动作使坩埚内硅料液面30与籽晶40下端接触，完成液口距的设置。该单晶炉液口距的设置方法将校准及下降过程进行精确机械化，避免了依靠人眼观察判断进行液口距的设置的过程，实现了液口距的精确设置。

[0045] 如图2所示，在本发明的另一个实施例中，步骤S01中的定位装置为一个水平设置于热屏20下沿的热屏盖板，该热屏盖板上平面与热屏20下沿紧贴，此时第一下降位置即为热屏20下沿，第一下降位置与热屏20的下沿的距离为a其中距离a为0。

[0046] 需要说明的是，热屏盖板为导体材料且与热屏20接触设置，该热屏盖板作为定位装置以确定籽晶40第一下降位置的工作原理为，籽晶40在下降过程中接触到热屏盖板上平面时，吊装籽晶40的吊装设备与热屏20形成通路，吊装设备上设置的电压传感器检测数值发生变化，控制器控制吊装设备停止下降动作，此时籽晶40位于第一下降位置。

[0047] 需要进一步说明的是，下降籽晶40至第一下降位置步骤具体为：通过在籽晶40吊装设备上设置电压传感器，检测吊装设备上的电压值，当电压值由第一预设电压值下降为第二预设电压值时，则判断籽晶40下降至第一下降位置，控制器控制吊装设备停止下降动作。上述步骤中，第一预设电压值为7‑9V，第二预设电压值为0‑3V。

[0048] 为了进一步优化上述方案，在本实施例中，使用热屏盖板作为定位装置时，在步骤S02和步骤S03之间还包括：

[0049] 热屏盖板取下步骤

[0050] 在使用热屏盖板使籽晶40下降至第一下降位置后，为了使籽晶40可以继续下降至第二下降位置，需要将热屏盖板取下后再进行后续籽晶40下降动作。

[0051] 籽晶40更换步骤

[0052] 由于使用热屏盖板作为定位装置时是通过籽晶40接触热屏盖板上平面时电压变化进行停止下降动作，籽晶40下端与热屏盖板上平面接触可能导致籽晶40下端受损，影响后续单晶硅生长速度，因此需要记下籽晶40下降至第一下降位置的行程，更换籽晶40后，将新籽晶按行程下降至第一下降位置后，再进行后续下降动作。

[0053] 在本发明提供的另一实施例中，在上述的步骤S01中，定位装置为对射式传感器，该对射式传感器可以检测之间是否有物体遮挡，当中间有物体遮挡时，对射式传感器信号中断。当籽晶40在下降过程，对射式传感器的信号由接通变化为断开，此时即判断籽晶40下降至第一下降位置，之后对射式传感器反馈信号，控制器控制籽晶40的吊装设备停止下降，完成籽晶40下降至第一下降位置的动作。

[0054] 需要说明的是，该定位装置可以设置在热屏20的任意位置，以确定籽晶40下降至第一下降位置，但由于籽晶40的第一次下降动作实质是确定籽晶40与热屏20的相对位置，即对籽晶40位置进行校准，因此第一下降位置约接近热屏20下沿，后续设置液口距时产生的误差越小。在本实施例中，优选定位装置设置于热屏20下沿，即第一下降位置与热屏20的下沿的距离a＝0。

[0055] 在本发明提供的上述实施例中，工艺要求的液口距设置高度为20‑40mm，在上述实施例中，优选的液口距设置高度为30mm。

[0056] 为了进一步优化上述方案，上述实施例中步骤S04中上升坩埚的具体操作为：将坩埚上升，当液面电压值由第三预设电压值下降为第四预设电压值时，则坩埚内部的硅料液面30与位于第二下降位置的籽晶40下端接触，停止上升坩埚。

[0057] 需要说明的是，上述步骤S04中的液面电压值为吊装籽晶40的吊装设备上的电压值，第三预设电压值为7‑9V，第四预设电压值为0‑3V。

[0058] 以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本发明的结构、方法及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本发明权利要求保护范围之内。