一种浮法硅片的生产设备及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种浮法硅片的生产设备，包括坩埚和高温料槽，所述高温料槽底部设置有第一加热器，高温料槽的出料端通过伺服电机连接有拉杆，拉杆的顶部连接有片状籽晶，高温料槽出料端的外侧设置有若干个托辊，托辊内设置有冷却器，片状籽晶外侧设置有加热框架，加热框架与片状籽晶间隙配合，加热框架固定在拉杆上，加热框架内设置有若干个组第二加热器。本发明专利技术能够改进现有技术的不足，减少浮法硅片边缘出现缺陷。

A Production Equipment and Method of Floating Silicon Wafer

【技术实现步骤摘要】
一种浮法硅片的生产设备及其生产方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种浮法硅片的生产设备及其生产方法。
技术介绍
晶体硅片是半导体行业的重要原材料。现有技术中普遍采用铸造法或者提拉法生产高纯度晶体硅，然后再进行切割精加工。这种方式能耗高、效率低，且在后续加工过程中容易对硅片造成损伤。中国专利技术专利CN101133194B公开了一种浮法硅片的制作方法，虽然可以提高生产效率，但是由于其是借鉴于浮法玻璃的生产方法，导致生产过程中对于厚度较薄的硅片边缘的规则度控制不佳。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种法硅片的生产设备及其生产方法，能够解决现有技术的不足，减少浮法硅片边缘出现缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种浮法硅片的生产设备，包括坩埚和高温料槽，所述高温料槽底部设置有第一加热器，高温料槽的出料端通过伺服电机连接有拉杆，拉杆的顶部连接有片状籽晶，高温料槽出料端的外侧设置有若干个托辊，托辊内设置有冷却器，片状籽晶外侧设置有加热框架，加热框架与片状籽晶间隙配合，加热框架固定在拉杆上，加热框架内设置有若干个组第二加热器。作为优选，所述第一加热器包括若干个圆形加热体，高温料槽表面开设有与圆形加热体一一对应的第一凹孔，第一凹孔位于圆形加热体的中心，第一凹孔与高温料槽表面相垂直，第一凹孔侧面连通有倾斜设置的第二凹孔，第二凹孔与高温料槽表面的连接处到第一凹孔与高温料槽表面的连接处的距离大于圆形加热体的半径。作为优选，所述加热框架的内侧面固定有弧形辐射板。作为优选，所述弧形辐射板上设置有若干个通孔，通孔的轴线与弧形辐射板的轴线相交。作为优选，所述加热框架上设置有导流孔，导流孔与拉杆相互平行，导流孔的内侧设置有若干个旁通孔，旁通孔的数量小于通孔的数量，每个旁通孔与不同的通孔相连通。一种上述浮法硅片的生产设备的浮法硅片生产方法，包括以下步骤：A、将坩埚与高温料槽置于真空环境中，使用坩埚将多晶硅原料加热至熔融状态，将熔融状态的多晶硅原料注入高温料槽中，在高温料槽中形成厚度小于1cm的熔融硅薄层；B、伺服电机通过拉杆向高温料槽外侧拉动片状籽晶，拉动速度为0.3～0.9mm/min，与此同时第二加热器对片状籽晶边缘进行加热,拉动过程中多晶硅原料在片状籽晶表面生长结晶，得到浮法硅片；C、冷却器对移动至托辊上方的浮法硅片进行冷却。作为优选，步骤C中，当第二加热器被拉出高温料槽后，第二加热器的加热功率与第二加热器离开高温料槽的时长的平方成反比。采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本专利技术通过在籽晶外侧设置加热框架，利用第二加热器对晶体生长的边缘进行温度控制，提高整个结晶面的温度均匀度，从而提高硅片边缘生长的规则度，减少缺陷。与此同时，在硅片冷却过程中，使用冷却器与第二加热器对硅片进行联合调温，以保证硅片在冷却过程中温度变化线性、可控。本专利技术专门设计的第一加热器的结构，可以利用距离圆形加热体不同远近位置的温差，实现硅原料的缓慢循环流动，以保证高温料槽内的原料在整个工艺过程中分布的均匀度。弧形辐射板用来将热量以弧面的形式辐射出去，以保证硅片边缘顶部和底部的受热均匀度。弧形辐射板上的通孔用来对弧形辐射板附近的原料熔液进行导流，减少硅片边缘紊流的出现。加热框架上的导流孔和旁通孔用来减少加热框架拉动过程中对原料熔液的扰动，旁通孔与通孔相连通，可以进一步降低原料熔液在加热框架内流动的阻力。附图说明图1是本专利技术一个具体实施方式的结构图。图2是本专利技术一个具体实施方式中第一加热器的结构图。图3是本专利技术一个具体实施方式中加热框架的俯视图。图4是图3中A-A方向的剖视图。图5是本专利技术一个具体实施方式中冷却器的结构图。具体实施方式参照图1-5，本专利技术一个具体实施方式包括坩埚1和高温料槽2，所述高温料槽2底部设置有第一加热器3，高温料槽2的出料端通过伺服电机4连接有拉杆5，拉杆5的顶部连接有片状籽晶6，高温料槽2出料端的外侧设置有若干个托辊7，托辊7内设置有冷却器8，片状籽晶6外侧设置有加热框架9，加热框架9与片状籽晶6间隙配合，加热框架9固定在拉杆5上，加热框架9内设置有若干个组第二加热器10。第一加热器3包括若干个圆形加热体11，高温料槽2表面开设有与圆形加热体11一一对应的第一凹孔12，第一凹孔12位于圆形加热体11的中心，第一凹孔12与高温料槽2表面相垂直，第一凹孔12侧面连通有倾斜设置的第二凹孔13，第二凹孔13与高温料槽2表面的连接处到第一凹孔12与高温料槽2表面的连接处的距离大于圆形加热体11的半径。加热框架9的内侧面固定有弧形辐射板17。弧形辐射板17上设置有若干个通孔14，通孔14的轴线与弧形辐射板17的轴线相交。加热框架9上设置有导流孔15，导流孔15与拉杆5相互平行，导流孔15的内侧设置有若干个旁通孔16，旁通孔16的数量小于通孔14的数量，每个旁通孔16与不同的通孔14相连通。所述坩埚1采用石墨坩埚，高温料槽2的材料为铟或镓，片状籽晶6的厚度为500-1000微米。一种上述的浮法硅片的生产设备的浮法硅片生产方法，包括以下步骤：A、将坩埚1与高温料槽2置于真空环境中，使用坩埚1将多晶硅原料加热至熔融状态，将熔融状态的多晶硅原料注入高温料槽2中，在高温料槽2中形成厚度小于1cm的熔融硅薄层；B、伺服电机4通过拉杆5向高温料槽2外侧拉动片状籽晶6，拉动速度为0.3～0.9mm/min，与此同时第二加热器10对片状籽晶6边缘进行加热,拉动过程中多晶硅原料在片状籽晶6表面生长结晶，得到浮法硅片；C、冷却器8对移动至托辊7上方的浮法硅片进行冷却。步骤C中，当第二加热器10被拉出高温料槽2后，第二加热器10的加热功率与第二加热器10离开高温料槽2的时长的平方成反比。冷却器8内设置有冷却气管18，冷却气管18上设置有流量调节阀19。当拉杆5的拉动速度发生变化时，位于托辊7上方的浮法硅片的冷却过程也相应发生改变，为了保证浮法硅片的冷却效果，通过调整流量调节阀19，使冷却气管18内的气流流量与拉杆5的拉动速度成正比关系同步变化。当冷却气管18内的气流流量发生变化时，第二加热器10的加热功率在步骤C的基础上，进行进一步微调：当冷却气管18内的气流流量降低时，第二加热器10的加热功率增加，且加热功率的增加量与气流流量的减少量成正比；当冷却气管18内的气流流量上升时，第二加热器10的加热功率减小，且加热功率的减小量与气流流量的增加量成正比。通过冷却气流、加热功率与拉动速度的联动调节，可以在不同的拉动速度情况下，保证硅片的均匀、平稳冷却，避免由于冷却工艺不恰当导致的硅片缺陷。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浮法硅片的生产设备，包括坩埚（1）和高温料槽（2），其特征在于：所述高温料槽（2）底部设置有第一加热器（3），高温料槽（2）的出料端通过伺服电机（4）连接有拉杆（5），拉杆（5）的顶部连接有片状籽晶（6），高温料槽（2）出料端的外侧设置有若干个托辊（7），托辊（7）内设置有冷却器（8），片状籽晶（6）外侧设置有加热框架（9），加热框架（9）与片状籽晶（6）间隙配合，加热框架（9）固定在拉杆（5）上，加热框架（9）内设置有若干个组第二加热器（10）。

【技术特征摘要】
1.一种浮法硅片的生产设备，包括坩埚（1）和高温料槽（2），其特征在于：所述高温料槽（2）底部设置有第一加热器（3），高温料槽（2）的出料端通过伺服电机（4）连接有拉杆（5），拉杆（5）的顶部连接有片状籽晶（6），高温料槽（2）出料端的外侧设置有若干个托辊（7），托辊（7）内设置有冷却器（8），片状籽晶（6）外侧设置有加热框架（9），加热框架（9）与片状籽晶（6）间隙配合，加热框架（9）固定在拉杆（5）上，加热框架（9）内设置有若干个组第二加热器（10）。2.根据权利要求1所述的浮法硅片的生产设备，其特征在于：所述第一加热器（3）包括若干个圆形加热体（11），高温料槽（2）表面开设有与圆形加热体（11）一一对应的第一凹孔（12），第一凹孔（12）位于圆形加热体（11）的中心，第一凹孔（12）与高温料槽（2）表面相垂直，第一凹孔（12）侧面连通有倾斜设置的第二凹孔（13），第二凹孔（13）与高温料槽（2）表面的连接处到第一凹孔（12）与高温料槽（2）表面的连接处的距离大于圆形加热体（11）的半径。3.根据权利要求2所述的浮法硅片的生产设备，其特征在于：所述加热框架（9）的内侧面固定有弧形辐射板（17）。4.根据权利要求3所述的浮法硅片的生产设备，其特征在于：所述弧形辐射板（17）上设置有若干个通孔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈渝瀚，许颖，丁阳，
申请(专利权)人：江阴市广跃新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32