单晶硅生长炉及其控制方法与流程

本发明涉及晶体生长，尤其是涉及一种单晶硅生长炉及其控制方法。

背景技术：

1、相关技术中，为了实现对坩埚组件内的硅料的加热，通常在坩埚组件的侧面设置加热组件，在长晶的过程中，熔汤表面会挥发sio气体，遇到冷的炉壁会凝结成微粒，这些微粒有可能掉落污染熔汤；因此，在长晶的过程中需要从单晶硅生长炉的顶部向炉内通入保护气比如氩气，氩气可以带走sio气体，同时也可以带走sio与石墨元件反应产生的co气体，避免co融入熔汤内污染晶体。

2、然而，sio气体、co气体与加热组件直接接触，这些气体在跟随保护气向外排出的过程中，会对加热组件产生腐蚀，严重影响侧加热组件的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单晶硅生长炉，所述单晶硅生长炉可以延长加热组件的使用寿命，且便于简化单晶硅生长炉顶部结构的复杂度。

2、本发明还提出了一种单晶硅生长炉的控制方法，所述控制方法用于控制上述单晶硅生长炉。

3、根据本发明第一方面实施例的单晶硅生长炉，包括：第一壳体，所述第一壳体具有晶体生长室、拉晶室和隔离室，所述拉晶室连通于所述晶体生长室的顶侧，所述隔离室连通于所述拉晶室的顶侧；第二壳体，所述第二壳体罩设于所述第一壳体外，且与所述第一壳体之间形成安装腔；坩埚组件，所述坩埚组件设于所述晶体生长室；加热组件，所述加热组件设于所述安装腔且用于对所述坩埚组件加热；保温组件，所述保温组件设于所述安装腔且罩设于所述加热组件外；第一驱动机构，所述第一驱动机构设在所述第一壳体的底部以支撑和驱动所述第一壳体相对所述第二壳体转动，所述第一驱动机构上形成有排气孔，所述晶体生长室内的气体适于通过所述排气孔排出所述晶体生长室；晶体提拉机构，所述晶体提拉机构固设于所述隔离室内且适于伸入所述拉晶室以用于提拉晶体，所述晶体提拉机构适于跟随所述第一壳体同步转动；保护气连接管，所述保护气连接管穿设于所述隔离室且连通至所述拉晶室。

4、根据本发明实施例的单晶硅生长炉，通过设置第二壳体罩设于第一壳体外、加热组件设于第一壳体和第二壳体之间，而保护气连接管连通至第一壳体内，使得第一壳体将长晶所需的环境空间与加热组件所处空间分隔开，避免晶体生长室和拉晶室内的挥发气体与加热组件接触而腐蚀加热组件，保证加热组件的正常工作，从而延长加热组件的使用寿命；且通过设置第一驱动机构，以实现第一壳体和晶体提拉机构的同步转动，从而实现晶体的转动，便于简化单晶硅生长炉顶部结构的复杂度。

5、在一些实施例中，所述第一壳体包括：主体部，所述主体部包括自上向下依次设置的第一上壳、导热壳体和第一下壳，所述拉晶室形成于所述第一上壳，所述导热壳体、所述第一下壳和所述第一上壳的部分共同限定出所述晶体生长室，所述导热壳体围绕所述坩埚组件设置且位于所述坩埚组件和所述加热组件之间，所述导热壳体为碳-碳复合材料件，所述加热组件的上端不高于所述导热壳体的上端，且所述加热组件的下端不低于所述导热壳体的下端；隔离罩，所述隔离罩与所述第一上壳为一体件，所述隔离罩罩设所述第一上壳的外侧，且所述隔离罩的底壁与所述第二壳体的顶壁可转动地连接，所述隔离罩与所述第一上壳限定出与外界空间分割开的所述隔离室。

6、在一些实施例中，所述单晶硅生长炉还包括：冷却组件，所述晶体生长室和所述拉晶室之间设有连通室，以连通所述晶体生长室和所述拉晶室，所述冷却组件一体成型于所述连通室的腔壁且向下伸入所述晶体生长室以用于对晶体进行冷却。

7、在一些实施例中，所述拉晶室的腔壁内限定出第一进液通道和第一出液通道，所述连通室的腔壁内限定出第二进液通道和第二出液通道，所述冷却组件内限定出第三进液通道和第三出液通道，所述第一进液通道、所述第二进液通道、所述第三进液通道、所述第三出液通道、所述第二出液通道和所述第一出液通道依次连通，且分别用于流动冷却介质，所述隔离室的至少部分环绕所述拉晶室设置，所述第一进液通道的进口处设有进水管，所述第一出液通道的出口处设有出水管，所述进水管和所述出水管均穿设于所述隔离室。

8、在一些实施例中，所述连通室的横截面积由上向下增大，所述冷却组件的内径大于所述拉晶室的内径。

9、在一些实施例中，所述隔离室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室环绕所述拉晶室设置，所述第二腔室设于所述第一腔室和所述拉晶室的上侧且与所述第一腔室和所述拉晶室分别连通。

10、在一些实施例中，所述晶体提拉机构包括舒卷轮、支撑轮和提拉绳，所述舒卷轮可转动地设于所述第一腔室，所述支撑轮可转动地设于所述第二腔室，所述提拉绳卷绕于所述舒卷轮并绕设于所述支撑轮以适于穿设于所述拉晶室的顶部通口。

11、在一些实施例中，所述第二壳体的顶壁形成有枢转孔，所述拉晶室穿设于所述枢转孔且与所述枢转孔枢转配合，所述第二壳体支撑于所述第一腔室的底壁且与所述第一腔室的底壁枢转配合。

12、在一些实施例中，所述单晶硅生长炉还包括：坩埚驱动机构，所述坩埚驱动机构用于驱动所述坩埚组件相对于所述加热组件运动；称重机构，所述称重机构设在所述坩埚组件和所述坩埚驱动机构之间，且用于称量所述坩埚组件的承载重量，所述称重机构与所述坩埚组件同轴设置。

13、在一些实施例中，所述单晶硅生长炉还包括：导流组件，所述导流组件设于所述晶体生长室，且位于所述坩埚组件的上侧，所述导流组件与所述第一壳体绕所述导流组件的中心轴线转动连接；第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述导流组件相对于所述第一壳体转动。

14、在一些实施例中，所述第一壳体形成有第一透视窗，所述第二壳体形成有第二透视窗，所述导流组件形成有透视通道，所述透视通道朝向所述坩埚组件内固液界面的方向直线延伸，所述单晶硅生长炉具有预设状态，在所述预设状态，所述第一透视窗、所述第二透视窗和所述透视通道处于同一直线上。

15、根据本发明第二方面实施例的单晶硅生长炉的控制方法，所述控制方法包括：在单晶硅棒的等径生长阶段，通过所述第一驱动机构控制所述第一壳体相对所述第二壳体顺时针转动；通过坩埚驱动机构控制所述坩埚组件相对于所述第一壳体逆时针转动，且控制所述坩埚组件相对所述第二壳体顺时针转动；通过所述第二驱动机构控制所述导流组件相对于所述坩埚组件逆时针转动，且控制所述导流组件相对所述第二壳体顺时针转动。

16、根据本发明实施例的单晶硅生长炉的控制方法，通过控制第一壳体、坩埚组件和导流组件的旋转方向和转速，可以改善炉内氛围以及保护气的流场，更好地满足长晶需求，提高晶体的成晶品质。

17、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种单晶硅生长炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述第一壳体包括：

3.根据权利要求1所述的单晶硅生长炉，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述拉晶室的腔壁内限定出第一进液通道和第一出液通道，所述连通室的腔壁内限定出第二进液通道和第二出液通道，所述冷却组件内限定出第三进液通道和第三出液通道，所述第一进液通道、所述第二进液通道、所述第三进液通道、所述第三出液通道、所述第二出液通道和所述第一出液通道依次连通，且分别用于流动冷却介质，

5.根据权利要求3所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述连通室的横截面积由上向下增大，所述冷却组件的内径大于所述拉晶室的内径。

6.根据权利要求1所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述隔离室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室环绕所述拉晶室设置，所述第二腔室设于所述第一腔室和所述拉晶室的上侧且与所述第一腔室和所述拉晶室分别连通。

7.根据权利要求6所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述晶体提拉机构包括舒卷轮、支撑轮和提拉绳，所述舒卷轮可转动地设于所述第一腔室，所述支撑轮可转动地设于所述第二腔室，所述提拉绳卷绕于所述舒卷轮并绕设于所述支撑轮以适于穿设于所述拉晶室的顶部通口。

8.根据权利要求6所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述第二壳体的顶壁形成有枢转孔，所述拉晶室穿设于所述枢转孔且与所述枢转孔枢转配合，所述第二壳体支撑于所述第一腔室的底壁且与所述第一腔室的底壁枢转配合。

9.根据权利要求1所述的单晶硅生长炉，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求1-9中任一项所述的单晶硅生长炉，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求10所述的单晶硅生长炉，其特征在于，所述第一壳体形成有第一透视窗，所述第二壳体形成有第二透视窗，所述导流组件形成有透视通道，所述透视通道朝向所述坩埚组件内固液界面的方向直线延伸，

12.一种根据权利要求10或11所述的单晶硅生长炉的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：在单晶硅棒的等径生长阶段，

技术总结本发明公开了一种单晶硅生长炉及其控制方法，单晶硅生长炉包括第一壳体、第二壳体、坩埚组件、加热组件、保温组件、第一驱动机构、晶体提拉机构和保护气连接管，第一壳体具有晶体生长室、拉晶室和隔离室，第二壳体罩设于第一壳体外，且与第一壳体之间形成安装腔，加热组件设于安装腔，保温组件设于安装腔且罩设于加热组件外，第一驱动机构设在第一壳体的底部以支撑和驱动第一壳体相对第二壳体转动，第一驱动机构上形成有排气孔，晶体提拉机构固设于隔离室内且适于跟随第一壳体同步转动，保护气连接管穿设于隔离室且连通至拉晶室。根据本发明实施例的单晶硅生长炉，可以延长加热组件的使用寿命，且便于简化单晶硅生长炉顶部结构的复杂度。技术研发人员：陈俊宏受保护的技术使用者：中环领先（徐州）半导体材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21