[發明專利]單晶爐停爐預防熱場損壞方法

在審

• 申請號: 202010731096.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111826707A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙貝;李增衛;趙群
• 申請（專利權）人: 邢臺晶龍新能源有限責任公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B28/10;C30B29/06
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

本發明提供一種單晶爐停爐預防熱場損壞方法，方法包括步驟1，石英坩堝內有剩料熔融硅液時，拉制晶體，晶體的第一長度進入水冷熱屏；步驟2，晶體拉制到第二長度后，停止拉制晶體，且晶體的一端與熔融硅液液面接觸；步驟3，在晶體靜止后，單晶爐底部的副加熱器加熱功率下降為零；步驟4，單晶爐四周的主加熱器分三個階段降低功率，直至主加熱器加熱功率下降為零；步驟5，冷卻一定時間后拆單晶爐。根據本發明實施例的方法，能夠拉制一定長度單晶增大遷熱體積，加快石英坩堝中部熔融硅液凝結速度，降低了應力集中度，單晶爐上加熱器階梯式停止加熱，減緩石英坩堝四周硅凝結速度，讓出應力釋放區，從而最大限度的保證熱場的完整性。

技術領域

本發明主要涉及晶體材料加工設備技術領域，具體涉及一種單晶爐停爐預防熱場損壞方法。

背景技術

在非常規停爐時，液體硅在凝固和冷卻的過程中會發生體積膨脹現象，且液體硅結晶次序為液面先形成結晶面，結晶面會隨溫度降低向下延伸，但靠近中底部液體硅由于上部結晶形成保溫層，致使中底部液體硅與上部結晶面形成較大的溫度梯度，這種變化會在溫度和時間的反比曲線下，形成難以從上部釋放的應力。

液體硅體積變化會向石英坩堝的四周尋找薄弱點，但這種體積變化往往受到石英坩堝和支撐石英坩堝的堝邦的約束而不能自由地進行，于是便產生了內在應力，應力隨著與外界常溫的緩步接觸達到最高，使容器和支撐容器不能承受造成損壞。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種單晶爐停爐預防熱場損壞方法，用以將單晶爐熱場內部熱源應力導出，避免熔融硅液凝結時，石英坩堝底部液體硅與上部液體硅結晶面形成較大的溫度產生應力損壞熱場的完整性。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

根據本發明第一方面實施例的單晶爐停爐預防熱場損壞方法，所述單晶爐包括：用于盛裝熔融硅液的石英坩堝，設置在所述石英坩堝上方的水冷熱屏，設置在所述單晶爐底部的副加熱器，以及設置在所述石英坩堝四周且位于所述水冷熱屏下方的主加熱器，

所述方法包括：

步驟1，在熱場石英坩堝內有剩料熔融硅液時，拉制晶體，所述晶體的第一長度進入所述水冷熱屏；

步驟2，所述晶體拉制到第二長度后，停止拉制所述晶體，使得所述晶體靜止，且所述晶體的一端與熔融硅液液面接觸，所述第一長度小于第二長度；

步驟3，在所述晶體靜止后，所述單晶爐底部的副加熱器加熱功率下降為零；

步驟4，所述單晶爐四周的主加熱器分三個階段降低功率，直至所述主加熱器加熱功率下降為零；

步驟5，冷卻一定時間后拆單晶爐。

優選地，所述副加熱器在拉制所述晶體時，加熱功率是15kw。

優選地，所述主加熱器在拉制所述晶體時，加熱功率是45-60kw。

優選地，在所述石英坩堝內的剩料熔融硅液為250-450kg時，所述晶體的第二長度在300-500mm之間。

優選地，所述第一長度在200-400mm之間。

優選地，所述步驟4中所述三個階段為階梯式降低功率，其中，第一個階段，主加熱器功率在30min時下降10kw。

優選地，所述步驟4中，在所述第一階段之后的第二個階段，主加熱器功率在60min時繼續下降15kw。

優選地，所述步驟4中，在所述第二階段之后的第三階段，所述主加熱器功率在90min時，功率下降為零停止加熱。

優選地，所述水冷熱屏內設有循環冷卻水，以對所述晶體快速降溫。

優選地，拉制所述晶體為位錯單晶或多晶。