发明名称 直拉式晶体生长炉自动控制方法及系统
摘要 本发明公开了一种直拉式晶体生长炉自动控制方法及系统。将硅晶体原材料放到坩埚内;利用氩气保护控制模块控制;并利用坩埚加热与冷却控制模块控制坩埚加热控制部件的功率和冷却水的流量,综合控制坩埚内的普通硅原材料加热熔化和外壳的冷却进行熔晶;启动坩埚与籽晶旋转控制模块进行引晶放肩,使单晶硅在籽晶周围形成一个圆锥;启动单晶直径控制模块进行等径控制;晶体生长完成后收尾;冷却后取出单晶硅产品。采用带预测补偿功能的晶体生长控制策略,对坩埚内熔液温度、坩埚与籽晶提升速度、旋转速度等参数进行协调控制,在仅采用红外探测型单晶直径传感器的条件下,仍能达到与进口炉相当的晶体产品完整性与均匀性,达到电路级要求。
申请公布号 CN1844489A 申请公布日期 2006.10.11
申请号 CN200610050123.1 申请日期 2006.03.31
申请人 浙江大学 发明人 曹建伟;张俊;顾临怡;邱敏秀
分类号 C30B15/20(2006.01) 主分类号 C30B15/20(2006.01)
代理机构 杭州求是专利事务所有限公司 代理人 林怀禹
主权项 1.直拉式晶体生长炉自动控制方法,其特征在于采用的步骤如下:1)加料:将硅晶体原材料(9)放到坩埚(6)内;2)氩气保护控制:利用氩气保护控制模块(20)进行控制,即启动真空泵(15)对炉筒(2)与提升腔(1)抽真空到10-6ar~10-5bar→氩气充气部件(16)向炉筒(2)与提升腔(1)内充氩气到常压→再抽真空到10-6bar~10-5bar→再充氩气到常压,反复6~8次后停止;3)熔晶:启动坩埚加热控制部件(12)与冷却水(13),并利用坩埚加热与冷却控制模块(17)控制坩埚加热控制部件的功率和冷却水的流量,综合控制坩埚内的普通硅原材料加热熔化,以及对炉筒外壳的冷却,避免高温影响安装在炉筒上的其他部件和传感器;4)引晶放肩:硅晶体原材料全部熔化后,启动坩埚与籽晶升降控制模块(18),综合控制将结晶的硅单晶拉出液面的速度,使籽晶以每小时1cm~2cm的低速上升,并确保单晶直径传感器(14)始终对准液面结晶位置(10),同时启动坩埚与籽晶旋转控制模块(19),使籽晶与坩埚以每分钟10~20转的速度旋转,提高单晶产品的均匀性,最终使得单晶硅在籽晶周围形成一个圆锥;5)等径控制:拉出来的单晶直径到达标准直径时,启动单晶直径控制模块(21),利用CCD摄像或红外测量仪获得晶体在结晶点上的直径大小,以便控制算法实时调节籽晶提升速度,并综合考虑加热温度、坩埚提升、坩埚与籽晶旋转四个方面因素的影响,进行协调控制;6)收尾:晶体生长完成后,关闭单晶直径控制模块(21)、坩埚与籽晶旋转控制模块(19)、坩埚与籽晶升降控制(18)三个模块,坩埚(6)下降到底;7)冷却:关闭坩埚加热与冷却控制模块(17)中的加热部分;8)取出产品:等炉简内温度降到常温后,关闭坩埚加热与冷却控制模块(17)中的冷却部分,打开炉筒,取出单晶硅产品。
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