[發明專利]單晶硅制備裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202310218030.9
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN115874269B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 曹建偉;朱亮;葉鋼飛;高宇;王小飛;李玉剛
• 申請（專利權）人: 浙江求是半導體設備有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 趙杰香

本申請提供一種單晶硅制備裝置，包括：晶體生長爐；坩堝；加熱機構；升降機構；晶體生長爐的底部設置有第一爐底板，第一爐底板上方的至少部分區域鋪設有防漏保護機構，當坩堝發生漏硅時，防漏保護機構承接并冷卻漏硅熔體，使漏硅熔體在防漏保護機構表面結成防護層，以防止漏硅熔體熔穿第一爐底板。本申請在爐底板間設計有防漏保護機構，可以在坩堝發生漏硅時由防漏保護機構承接漏硅熔體并冷卻漏硅熔體結成防護層，防止漏硅熔體將爐底板熔穿，確保單晶硅制備過程的安全性。

技術領域

本發明涉及單晶硅技術領域，尤其涉及一種單晶硅制備裝置及其控制方法。

背景技術

單晶硅片的產生離不開單晶硅棒的制作，目前的單晶爐中拉制單晶硅棒時，盛放熔融硅料的坩堝位于堝幫內。坩堝除了要承受原料的重量之外，還受到爐內高溫與腐蝕作用。隨著使用時間的增長，坩堝會產生孔洞、裂縫、塌邊等各種情況，此時盛放在坩堝中的熔融硅液便會發生泄漏，泄漏的硅液可能會燙穿單晶爐底板、排氣管道，造成單晶爐漏水漏氣，甚至會導致坩堝內熔硅氧化燃燒，引發安全事故。

因此，有必要提出一種技術方案，解決相關技術中存在的單晶硅棒制備過程中可能會發生漏硅，熔穿爐底板造成安全事故的問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種技術方案，解決相關技術中存在的在制備單晶硅的過程中，若坩堝發生漏硅現象，則可能會熔穿晶體生長爐底板，造成安全隱患的問題。

基于以上目的，本申請提供一種單晶硅制備裝置，包括：

晶體生長爐，晶體生長爐本體內限定出容納空間；

坩堝，坩堝設置在容納空間內，用于熔化多晶硅原料及盛放硅熔體；

加熱機構，用于對坩堝進行加熱，以使多晶硅原料熔融；

升降機構，用于拉晶生產晶棒；

晶體生長爐的底部設置有第一爐底板，第一爐底板上方的至少部分區域鋪設有防漏保護機構，當坩堝發生漏硅時，防漏保護機構承接并冷卻漏硅熔體，使漏硅熔體在防漏保護機構表面結成防護層，以防止漏硅熔體熔穿第一爐底板。

進一步的，防漏保護機構包括儲氣單元，儲氣單元的上表面用于承接漏硅熔體，儲氣單元與一外部供氣機構連接，供氣機構用于向儲氣單元輸送惰性氣體。

進一步的，通常狀態下，儲氣單元內存儲有惰性氣體，從而儲氣單元保持在壓力狀態；

當儲氣單元的上表面被漏硅熔體熔穿時，供氣機構持續向儲氣單元輸送惰性氣體，惰性氣體通過漏硅熔體在儲氣單元表面熔穿的通孔吹掃漏硅熔體，以使漏硅熔體凝結形成防護層。

進一步的，儲氣單元為一輸氣管道，輸氣管道的一端封閉，另一端與供氣機構連接，并且，輸氣管道盤繞成一可以承接漏硅熔體的擋板。

進一步的，防漏保護機構還包括壓力檢測單元，壓力檢測單元用于檢測輸氣管道內部的氣壓，當輸氣管道內的氣壓值低于預設閾值時，判斷輸氣管道被熔穿。

進一步的，供氣機構向輸氣管道輸送的惰性氣體為氬氣；

單晶硅制備裝置還包括氬氣輸送管道，與晶體生長爐連接；

當輸氣管道被熔穿時，供氣機構還通過氬氣輸送管道向晶體生長爐的容納空間輸送氬氣，以使晶體生長爐的容納空間變為常壓狀態。

進一步的，單晶硅制備裝置還包括：

溫度檢測機構，溫度檢測機構設置于容納空間內，用于檢測坩堝底部至少部分區域的溫度；

控制機構，接收溫度檢測機構檢測的坩堝底部至少部分區域的溫度，并根據坩堝底部至少部分區域的溫度判斷單晶硅制備裝置是否出現漏硅現象。