能够控制锭界面形状的单晶生长系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种在用丘克拉斯基方法生长单晶锭时控制生长界面形状的方法，该控制生长界面形状的方法包括：在将单晶生长过程的控制条件设定为使锭的界面成为目标形状之后开始生长单晶锭；通过设置在单晶锭的上部的负荷传感器测量在预定时间内生长的锭的重量来获得测量值；通过单晶锭的直径以及在预定时间内生长的单晶锭的高度来获得单晶锭重量的理论值，其中，单晶锭的直径通过设置在加工腔室外部的直径测量照相机在预定时间内测量；通过获得所述测量值和所述理论值之间的差异来预测生长中的单晶锭的生长界面形状；以及，通过比较单晶锭的预测界面形状和单晶锭的目标界面形状来改变在单晶锭生长期间的工艺条件。因此，由于在单晶锭的生长过程期间可以预测生长中的锭的界面形状，所以通过控制工艺条件，硅锭可以生长为目标界面形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够控制锭界面形状的单晶生长系统和方法
本专利技术涉及一种能够控制锭界面形状的单晶生长系统和方法，更具体地涉及一种通过确定单晶生长装置中生长中的锭的界面形状而能够控制目标界面形状的单晶生长系统和方法。
技术介绍
通常通过用丘克拉斯基(Czochralski，CZ)方法生长硅单晶来进行硅晶片制造工艺。丘克拉斯基方法是通过将多晶硅装入石英坩埚中并经受高温以形成硅熔体溶液，然后使硅晶种与硅熔体溶液接触并缓慢旋转，来生长硅单晶的方法。通过向上提拉硅晶种来形成硅锭，并且通过诸如下述的方法制造硅晶片：以垂直于晶体生长的方向切割锭的切片、减轻在切片期间造成的损伤的研磨、使粗糙的晶片表面高度平坦的抛光等。由于通过对硅锭进行切片来制造硅晶片，因此硅锭的质量可以直接指示硅晶片的质量。因此，已经提出了用于提高硅锭质量的多种方法，例如在锭生长期间控制锭的直径保持恒定的方法。作为一个实例，用于控制硅锭的直径保持恒定的单晶生长装置包括：传感器部件，其感测作为石英坩埚内的硅熔体溶液与生长中的锭之间的接触表面的弯液面的特性；和直径获得部件，用于通过由传感器部件检测到的弯液面的特性来获得锭的直径。以及驱动器，其连接到所述传感器部件以改变所述传感器部件的感测区域，以及控制部件，其基于通过所述直径获得部件获得的锭直径来控制锭直径的增加或减小。因此，通过改变传感器的感测区域来计算实际锭的直径或校正所获得的直径，可以精确控制锭的直径。如上所述，已经提出了用于提高锭质量的方法，但是没有在锭生长期间确认锭的生长界面形状的方法。图1是示出生长中的锭的各种界面形状的图。参考图1，锭的界面可以以类似于基于生长方向的(a)和(b)的凹面形状生长，类似于(c)的平面形状生长，或类似于(d)的凸面形状生长。常规地，在锭生长过程期间不能确认锭的界面，而是在锭生长完成之后，检查锭的质量以及确认锭的界面是凸面还是凹面。事实上，单晶生长期间的锭界面形状对锭的最终质量有很大影响，并且如果可以实时确定生长界面的变化，则可以通过控制逸出到锭的热平衡来提高RRG或ORG的质量和增加单晶的生长速率。因此，在单晶的生长中，需要一种确定锭生长期间界面变化的方法。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术旨在解决上述问题，并且提供一种用于生长单晶的系统和方法，其可以通过在锭生长过程期间预测锭的界面形状来以锭的目标界面形状制造单晶锭。本专利技术旨在提供一种用于生长单晶的系统和方法，其通过提供一种通过直径测量来比较生长中的锭的实际重量与理论值的系统，可以通过预测和控制锭当前的界面形状来控制制造的硅锭的RRG(径向电阻率梯度)或ORG(氧辐射梯度)。[技术方案]本专利技术的实施方式提供了一种在通过丘克拉斯基方法生长单晶锭时控制生长界面形状的方法，所述方法可以包括：在将单晶生长过程的控制条件设定为使锭的界面成为目标形状之后开始生长单晶锭的步骤；通过设置在单晶锭的上部的负荷传感器测量在预定时间内生长的锭的重量来获得测量值；通过在预定时间内生长的单晶锭的高度以及由设置在加工腔室(processchamber)外部的直径测量照相机在预定时间内测量的单晶锭的直径来获得单晶锭重量的理论值；通过获得所述测量值和所述理论值之间的差异来预测生长中的单晶锭的生长界面形状；以及，通过比较单晶锭的预测界面形状和单晶锭的目标界面形状来改变单晶锭生长期间的工艺条件。[有益效果]根据本专利技术，可以在单晶锭的生长过程期间实时预测生长中的锭的界面形状，并且可以控制工艺条件以使硅锭以目标界面形状生长。因此，本专利技术实施方式的单晶生长方法可以提高生长的锭的RRG或ORG质量，从而提供满足客户需求的硅晶片。附图说明图1是示出常规生长的锭的界面形状的各种实例的截面图；图2是示出根据一种实施方式的单晶生长装置的截面图；图3是示出根据本专利技术实施方式的单晶生长系统的图；图4是示出根据本专利技术实施方式的单晶生长方法的流程图；图5是示出根据本专利技术实施方式获得生长中的锭的重量的测量值和理论值的方法的图；图6是示出根据本专利技术实施方式预测生长中的锭的界面形状的方法的图；和图7是示出根据本专利技术实施方式根据生长中的锭的界面形状来生长单晶的控制方法的图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细描述各实施方式。然而，本公开不限于这些实施方式。在描述本公开的实施方式时，可以省略对已知功能或配置的详细描述以使本公开的要点更清楚。本专利技术提供一种单晶生长方法，其能够在锭的生长过程期间预测锭的界面形状，从而以锭的目标界面形状制造单晶锭，并且公开用于该目的的单晶生长装置的实施方式。图2是示出根据一种实施方式的单晶生长装置的截面图。参考图2，在该实施方式的单晶生长装置中，晶种夹头2设置在丝线(wire)1的下端，晶种3与晶种夹头2联接，并且晶种3浸渍在硅熔体溶液6中。通过向上提拉浸渍的晶种3形成硅锭4，并且能够测量硅锭4重量的负荷传感器11设置在丝线1的上端。通过石英玻璃拍摄硅熔体溶液6和硅锭4的界面以检测硅锭直径的照相机9设置在加工腔室外部。并且设置用于向硅熔体溶液6施加热量的加热器7，并且在加热器7外部设置绝热构件8，以保护加工腔室并向硅熔体溶液施加一定量的热量。在本专利技术中，负荷传感器11是用于实时测量生长中的锭的重量的构件，并且可被提供以获得锭重量的实际值。此外，照相机9是用于实时测量生长中的锭的直径的构件，并且可以通过由照相机9测量的锭的直径和每单位时间内锭高度的变化量来获得每单位时间内锭的重量增加量。每单位时间内的重量增量对应于数学计算的理论值。在本专利技术的实施方式中，可以通过比较锭重量的测量值和理论值来预测锭的当前界面形状。在锭的界面形状与目标形状不同的情况下，可以调整影响单晶的晶体生长速度的参数，使得可以将生长界面调整为目标形状。本专利技术是能够实时预测锭界面形状的单晶生长方法，并且在锭生长未完成时对界面进行控制，使得生长的锭可以具有期望的质量。图3是示出根据本专利技术实施方式的单晶生长系统的图。参考图3，该实施方式的单晶生长系统可以包括锭重量测量部件10、锭直径测量部件20、锭高度测量部件30、比较部件40和控制部件50。锭重量测量部件10可以由设置在单晶生长装置上部的负荷传感器执行，并且测量预定时间段(t1至t2)内锭的重量增加量。也就是说，通过用t2时的锭重量减去t1时的锭重量，计算出测量值，该测量值是从t1到t2时间段内锭的重量增加量。锭直径测量部件20设置在单晶生长装置的上部，并且可以由照射锭界面的照相机来执行，并计算从t1到t2时间段内所生长的锭的直径。锭高度测量部件30测量从t1到t2时间段内生长的锭的长度，并且可以通过用当前的锭提拉速度乘以所花费的时间t2-t1来计算生长的锭的长度。此外，在锭提拉速度发生改变的情况下，可以通过检查在t1和t2时晶种夹头的位置来计算生长的锭的长度。设置锭直径测量部件20和锭高度测量部件30，以获得锭生长了t1到t2时间段(下文中称为单位时间)时的理论值。理论值是认为生长的锭是具有同一直径和恒定高度的圆柱形时得到的锭重量。也就是说，可以通过与单位时间内测量的锭的长度、锭的直径和锭的密度相关的方程式来计算理论值。比较部件40比较通过测量单位时间内锭的重量增加量而得到的测量值和通过锭的高度和直径计算的理论值。控制部件50通过根据测量值和理论本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶生长系统，作为一种通过丘克拉斯基方法在加工腔室中提拉和生长单晶锭来控制生长界面形状的系统，所述系统包括：锭重量测量部件，所述锭重量测量部件用于测量生长中的锭的重量；锭直径测量部件，所述锭直径测量部件用于测量所述生长中的锭的直径；锭高度测量部件，所述锭高度测量部件用于测量所述生长中的锭的高度；比较部件，所述比较部件用于比较通过测量单位时间内锭的重量增加量所得到的测量值和通过单位时间内锭的直径和高度的变化所获得的锭的重量增加量的理论值；和控制部件，所述控制部件根据由所述比较部件所获得的所述测量值和所述理论值之间的差异来改变单晶锭生长期间的工艺条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 KR 10-2014-01933731.一种单晶生长系统，作为一种通过丘克拉斯基方法在加工腔室中提拉和生长单晶锭来控制生长界面形状的系统，所述系统包括：锭重量测量部件，所述锭重量测量部件用于测量生长中的锭的重量；锭直径测量部件，所述锭直径测量部件用于测量所述生长中的锭的直径；锭高度测量部件，所述锭高度测量部件用于测量所述生长中的锭的高度；比较部件，所述比较部件用于比较通过测量单位时间内锭的重量增加量所得到的测量值和通过单位时间内锭的直径和高度的变化所获得的锭的重量增加量的理论值；和控制部件，所述控制部件根据由所述比较部件所获得的所述测量值和所述理论值之间的差异来改变单晶锭生长期间的工艺条件。2.根据权利要求1所述的单晶生长系统，其中，所述锭重量测量部件通过负荷传感器在特定时间测量锭重量，所述负荷传感器与设置在所述加工腔室的上部的丝线连接，并且在该丝线上所述单晶锭被提拉。3.根据权利要求1所述的单晶生长系统，其中，所述锭直径测量部件设置在所述加工腔室的上部，并且通过照射锭生长界面的照相机来测量。4.根据权利要求1所述的单晶生长系统，其中，所述锭高度测量部件通过支撑锭的晶种夹头的高度变化来测量在所述单位时间内生长的锭体的长度。5.根据权利要求4所述的单晶生长系统，其中，通过用锭的当前提拉速度乘以所述单位时间来计算所述锭体的长度。6.根据权利要求1所述的单晶生长系统，其中，所述比较部件通过获得所述测量值和所述理论值之间的差值来预测所生长的锭的生长界面形状。7.根据权利要求1所述的单晶生长系统，其中，所述控制部件根据由所述比较部件传送的所述测量值和所述理论值之间的差异来改变生长中的锭的提拉速度。8.根据权利要求7所述的单晶生长系统，其中，当所述测量值大于所述理论值时，预测单晶锭的界面形状凸圆地向下突起，并且所述控制单元增加单晶锭的提拉速度，由此增加单晶锭的生长速度。9.根据权利要求7所述的单晶生长系统，其中，当所述测量值小于所述理论值时，预测单晶锭的界面形状形成为向上的凹面，并且所述控制单元降低单晶锭的提拉速度，由此降低单晶锭的生长速度。10.一种单晶生长方法，作为一种在通过丘克拉斯基方法生长单晶锭的同时控制生长界面形状的方法，所述方法包括：在将单晶生长过程的控制条件设定为使锭的界面成为目标形状之后开始生长单晶锭的步骤；通过设置在单晶锭的上部的负荷传感器测量在预定时间内生长的锭的重量来获得测量值的步骤；通过在预定时间内生长的单晶锭的高度以及由设置在加工腔室外部的直径测量照相机在预定时间内测量的单晶锭的直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：方仁植，
申请(专利权)人：LG矽得荣株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR