一種籽晶杆提拉定位器的製作方法

2023-10-11 14:02:14 1

專利名稱：一種籽晶杆提拉定位器的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體生產設備技術領域，具體地，涉及一種籽晶杆提拉定位器。
背景技術：
高溫線-料底間距，直接關係到碳化矽晶體質量的好壞。高溫線位置過高，則會使得坩堝頂部內由元素C和Si組成的混合氣氛不足，原料供應不上；同時，又置籽晶於較高的溫區、且該溫區徑向溫度梯度較大，進而有可能引起碳化矽晶體整體相變、界面較凸和背向侵蝕籽晶等惡性影響；高溫線位置過低，則可能會使原料表面溫度過低，以至於由元素C和Si組成的混合氣氛直接在原料表面或內部結晶，阻塞了氣氛的輸送通道，同樣導致原料供應不足，並且此時籽晶處溫度過低，中心與邊緣生長速率都很快，使得碳化矽晶體很容易出 現微管連線成片、中心多晶等缺陷。如圖4和圖5所示，其中，圖4為背向侵蝕籽晶，顏色略淺區域為籽晶重分解再結晶區域；圖5為氣氛輸送通道被阻塞，氣氛直接在原料裡面形核結晶。可見，控制好高溫線是碳化矽晶體生長的生命線。在生產中，人們主要通過調節籽晶位置，生長溫度來和坩堝上部保溫材料來控制高溫線。由於晶體生長設備調試出來之後，相鄰爐次的生長溫度變化相差不大；再者，坩堝上部保溫材料一般不隨便變化。所以，調節籽晶位置是控制高溫線的最常用手段。但在實際操作中，籽晶位置的調節由於設備本身的原因遇到了一些困難。出於石墨坩堝和碳化矽晶體方便進出等方面考慮，提拉系統的提拉杆與石墨坩堝上面的籽晶杆是通過一個用石墨繩做成的軟連接貫通的。由於調節石墨繩的鬆緊度是裝爐的最後一道工序，其它的工藝參數都已準備好，所以人們只能通過一個很小的爐腔口來進行該工序，所以判斷石墨繩的鬆緊度全憑個人感覺來完成。但石墨繩的鬆緊度，關係到先前已經測量完畢的籽晶位置是否保持原狀態。石墨繩太緊，極有可能已把下面的石墨坩堝提了起來，使得籽晶位置上升幾個毫米，並且下面留了一定的縫隙，影響了原來的溫場；而石墨繩較松，則在生長過程中運行提拉程序時，實際的提拉位移少於預設的位移，同樣會影響到晶體的正常生長，給生長工藝的制定帶來了一項不確定因素。目前，生產中為解決石墨繩的鬆緊度問題而實行的方法是依靠工人的感覺，畢竟人的感覺肯定是沒有一個標準化的儀器檢測標準。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在晶體生長溫場難以控制、提拉位移難以確定、人工判斷可靠性差和晶體質量無保障等缺陷。

發明內容
本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種籽晶杆提拉定位器，以實現晶體生長溫度易控制、提拉位移易確定、智能判斷可靠性高和晶體質量有保障的優點。為實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種籽晶杆提拉定位器本體，豎直設置的絲杆，和絲杆並行設置、且用於提拉石墨杆的石墨繩，以及設在石墨杆末端、用於連接籽晶杆本體、石墨杆和石墨繩、並支撐絲杆的提拉頭；
在籽晶杆提拉定位器本體的內部，安裝有電源、與電源連接的開關、以及連接在電源和籽晶杆提拉定位器本體的觸角之間的指示燈組件；籽晶杆提拉定位器本體的觸角，和絲杆觸點式連接；提拉頭，位於石墨杆末端，且與絲杆的下端剛性連接。坩堝為籽晶生產用主要容器，連接坩堝與籽晶提拉杆的物質為石墨杆和石墨繩，坩堝的升降由籽晶杆控制。 進一步地，所述觸角，包括設在所述籽晶杆提拉定位器本體上的主觸角，以及主觸角上下的副觸角；
所述主觸角，包括動觸點，設在所述動觸點上方的上觸點，以及設在所述動觸點下方的下觸點。
進一步地，所述觸角，還包括用於在未使用狀態保護主觸角和副觸角的觸角蓋。進一步地,所述指示燈組件,包括用於在所述動觸點與上觸點接觸時亮燈的高位燈、用於在開關打開時亮燈的電源燈、用於在主觸角和副觸角連通時亮燈的觸角燈、以及用於在動觸點與下觸點接觸時亮燈的低位燈，所述高位燈、電源燈、觸角燈和低位燈分別與電源連接。進一步地，所述高位燈包括白色LED燈，電源燈包括綠色LED燈，觸角燈包括藍色LED燈，低位燈包括白色LED燈。進一步地，所述提拉頭和絲杆之間的連接方式為軟連接。這裡，所謂軟連接，即籽晶杆與石墨坩堝都為硬性材料，中間通過可變形材料石墨繩連接。進一步地，在所述提拉頭上對稱地焊接有與絲杆配套的兩個螺帽。進一步地，所述觸角和籽晶杆本體之間，通過螺母固定連接，使用時螺帽側朝上。進一步地,所述石墨繩的長度,至少比絲杆長20mm。本發明各實施例的籽晶杆提拉定位器，由於包括水平設置的籽晶杆提拉定位器本體，豎直設置的絲杆，和絲杆並行設置、且用於提拉石墨杆的石墨繩，以及設在石墨杆末端、用於連接籽晶杆本體、石墨杆和石墨繩、並支撐絲杆的提拉頭；在籽晶杆提拉定位器本體的內部，安裝有電源、與電源連接的開關、以及連接在電源和籽晶杆提拉定位器本體的觸角之間的指示燈組件；籽晶杆提拉定位器本體的觸角，和絲杆觸點式連接；提拉頭，位於石墨杆末端，且與絲杆的下端剛性連接。可以利用與提拉杆鋼性連接的絲杆帶動觸角中的動觸點上下運動，根據與觸角中的上、下觸點的接觸來判斷石墨繩是否已提拉坩堝；從而可以克服現有技術中晶體生長溫場難以控制、提拉位移難以確定、人工判斷可靠性差和晶體質量無保障的缺陷，以實現晶體生長溫度易控制、提拉位移易確定、智能判斷可靠性高和晶體質量有保障的優點。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中圖I為本發明籽晶杆提拉定位裝置的定位器定位工作示意 圖2為圖I中杆晶杆本體的局部後視結構不意圖(開關在指TjV燈對面)；
圖3為圖I中A部(即定位器定位時觸角與絲槓接觸處)放大示意 圖4為背向侵蝕籽晶示意圖(顏色略淺區域為籽晶重分解再結晶區域)；
圖5為氣氛輸送通道被阻塞狀態示意圖(氣氛直接在原料裡面形核結晶)。結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下
I-高位燈；2_電源燈；3_觸角燈；4_低位燈；5_籽晶杆提拉定位器本體；6-螺母；7-觸 角；701-上觸點；702_下觸點；703_動觸點；8_開關；9_絲杆；10_石墨繩；11_提拉頭。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。根據本發明實施例，提供了一種籽晶杆提拉定位器。如圖I-圖3所示，本實施例包括水平設置的籽晶杆提拉定位器本體(如籽晶杆提拉定位器本體5)，豎直設置的絲杆(如絲杆9),和絲杆並彳了設直、且用於提拉石墨杆的石墨繩(如石墨繩10),以及設在石墨杆末端、用於連接籽晶杆本體、石墨杆和石墨繩、並支撐絲杆的提拉頭(如提拉頭11);在籽晶杆提拉定位器本體的內部，安裝有電源、與電源連接的開關、以及連接在電源和籽晶杆提拉定位器本體的觸角(如觸角7)之間的指示燈組件；籽晶杆提拉定位器本體的觸角，和絲杆觸點式連接；提拉頭，位於石墨杆末端，且與絲杆的下端剛性連接。這裡，提拉頭和絲杆之間的連接方式為軟連接，在提拉頭上對稱地焊接有與絲杆配套的兩個螺帽；觸角和籽晶杆本體之間，通過螺母(如螺帽6)固定連接，使用時螺母側朝上；石墨繩的長度，至少比絲杆長20mm。具體地，上述觸角，包括設在籽晶杆提拉定位器本體上的主觸角，主觸角上下的副觸角，以及用於在未使用狀態保護主觸角和副觸角的觸角蓋；主觸角，包括動觸點(如動觸點703),設在動觸點上方的上觸點(如上觸點701),以及設在動觸點下方的下觸點(如下觸點 702)。上述指示燈組件，包括用於在動觸點與上觸點接觸時亮燈的高位燈、用於在開關打開時亮燈的電源燈、用於在主觸角和副觸角連通時亮燈的觸角燈(觸角燈亮時，表面觸角能夠接觸到絲杆)、以及用於在動觸點與下觸點接觸時亮燈的低位燈(如低位燈4)，高位燈(如高位燈I)、電源燈(如電源燈2)、觸角燈(如觸角燈3)和低位燈分別與電源連接。例如，高位燈包括白色LED燈，電源燈包括綠色LED燈，觸角燈包括藍色LED燈，低位燈包括白色LED 燈。上述實施例的籽晶杆提拉定位器，定位精度優於1mm，其工作原理就是利用與提拉杆鋼性連接的絲杆帶動動觸點上下運動，根據與上下觸點的接觸來判斷石墨繩是否已提拉坩堝。在該籽晶杆提拉定位器的具體使用方法中，主要包括
⑴在軟連接的提拉頭上，對稱的焊上與絲杆配套的兩個螺帽後，再做好軟連接(注意石墨繩的長度應比絲杆長20mm以上)；
⑵將軟連接安裝上，後將籽晶杆本體向上慢慢拉動，直到將石墨繩拉到接近繃緊後停下來(估計離繃緊狀態差約Imm);⑶將絲杆擰緊在提拉頭的兩個螺帽上，打開電源開關(即開關8)，此時應該是電源燈(綠)和低位燈(白)亮；在籽晶杆提拉定位器上壓上一公斤的重物後，再將籽晶杆提拉定位器的觸角按照正方向慢慢靠近絲杆(注意螺母6朝上)，等觸角燈亮說明接觸角與絲杆接觸良好(注意要使藍燈亮度穩定且不閃爍，並且靠近絲杆時不要過於用力以免損壞觸角)；⑷定位方法一(默認)用50mm/h的速度慢慢向上提拉籽晶杆本體，此時注意觀察籽晶杆提拉定位器上的指示燈，當低位燈滅時記錄此時籽晶位置，後當高位燈亮時記錄此時籽晶位置並停止提拉；計算這兩個位置的差值，如果偏差超過1mm，則測量不太準確，應重新按照上方法再測量一次；
取出籽晶杆提拉定位器和絲杆，關閉小爐門；此方法相對保險期間，但起始位置會比剛拉動位置高O. 5-lmm ；
(5)定位方法二 用50mm/h的速度慢慢向上提拉籽晶杆本體，此時注意觀察籽晶杆提拉定位器上的指示燈，當低位燈滅時停止提拉，取出籽晶杆提拉定位器和絲杆，關閉小爐門；此方法精度高，但低位誤報時可能會出錯誤。(6)當電源指示綠燈不亮時說明電池已耗盡，應更換電池，具體方法是擰掉籽晶杆提拉定位器上的螺絲，再慢慢的將電線拉出使之露出電池，更換電池後再將電池和電線裝進去，最後安上螺絲。需要注意的是，使用完上述籽晶杆提拉定位器時，一定要蓋上觸角蓋，保護觸角，以免影響其精度；另外，籽晶杆提拉定位器內有電源(如電池)，所以不得接近高溫，應保存在乾燥的地方。最後應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護範圍之內。
權利要求
1.一種籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，包括水平設置的籽晶杆提拉定位器本體，豎直設置的絲杆，和絲杆並行設置、且用於提拉石墨杆的石墨繩，以及設在石墨杆末端、用於連接籽晶杆本體、石墨杆和石墨繩、並支撐絲杆的提拉頭； 在所述在籽晶杆提拉定位器本體的內部，安裝有電源、與電源連接的開關、以及連接在電源和籽晶杆提拉定位器本體的觸角之間的指示燈組件；籽晶杆提拉定位器本體的觸角，和絲杆觸點式連接；提拉頭，位於石墨杆末端，且與絲杆的下端剛性連接。
2.根據權利要求I所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述觸角，包括設在所述籽晶杆提拉定位器本體上的主觸角，以及主觸角上下的副觸角； 所述主觸角，包括動觸點，設在所述動觸點上方的上觸點，以及設在所述動觸點下方的下觸點。
3.根據權利要求2所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述觸角，還包括用於在未使用狀態保護主觸角和副觸角的觸角蓋。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述指示燈組件，包括用於在所述動觸點與上觸點接觸時亮燈的高位燈、用於在開關打開時亮燈的電源燈、用於在主觸角和副觸角連通時亮燈的觸角燈、以及用於在動觸點與下觸點接觸時亮燈的低位燈，所述高位燈、電源燈、觸角燈和低位燈分別與電源連接。
5.根據權利要求4所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述高位燈包括白色LED燈，電源燈包括綠色LED燈，觸角燈包括藍色LED燈，低位燈包括白色LED燈。
6.根據權利要求I所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述提拉頭和絲杆之間的連接方式為軟連接。
7.根據權利要求6所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，在所述提拉頭上對稱地焊接有與絲杆配套的兩個螺帽。
8.根據權利要求I所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述觸角和籽晶杆本體之間，通過螺母固定連接，使用時螺帽側朝上。
9.根據權利要求I所述的籽晶杆提拉定位器，其特徵在於，所述石墨繩的長度，至少比絲杆長20mm。
全文摘要
本發明公開了一種籽晶杆提拉定位器，包括水平設置的籽晶杆提拉定位器本體，豎直設置的絲杆，和絲杆並行設置、且用於提拉石墨杆的石墨繩，以及設在石墨杆末端、用於連接籽晶杆本體、石墨杆和石墨繩、並支撐絲杆的提拉頭；在籽晶杆提拉定位器本體的內部，安裝有電源、與電源連接的開關、以及連接在電源和籽晶杆提拉定位器本體的觸角之間的指示燈組件；籽晶杆提拉定位器本體的觸角，和絲杆觸點式連接；提拉頭，位於石墨杆末端，且與絲杆的下端剛性連接。本發明所述籽晶杆提拉定位器，可以實現晶體生長溫度易控制、提拉位移易確定、智能判斷可靠性高和晶體質量有保障的優點。
文檔編號C30B15/36GK102776558SQ20121026944
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者劉偉, 古旭輝, 孟憲府, 李堅, 杜廣平, 陳斌 申請人:新疆天科合達藍光半導體有限公司