长晶炉制造技术

一种长晶炉，包括一炉体、一坩埚、一第一加热装置、一第二加热装置及一升降装置，所述坩埚设置于所述炉体中，用以容置待熔化的固态原料，所述坩埚具有一上开口；所述第一加热装置设置于所述坩埚的侧边外围，用以对所述坩埚加热；所述第二加热装置设置于所述坩埚的所述上开口上方，所述第二加热装置包括一加热器，所述加热器面对所述坩埚的上开口；所述升降装置与所述第二加热装置连接，所述升降装置能受控制地带动所述第二加热装置在一轴向方向上相对所述坩埚上下移动。对所述坩埚上下移动。对所述坩埚上下移动。

【技术实现步骤摘要】
长晶炉


[0001]本专利技术与长晶炉有关；特别是指一种降低熔化硅料过程中所耗费的热能的长晶炉。

技术介绍

[0002]在典型的CZ法(Czochralski)制程中，是将硅料置于坩埚内，并将硅料在约1416℃的温度熔化为液态硅后，将具预定结晶取向的硅晶种下降以接触液态硅的表面，在适当地温度控制下，液态硅在硅晶种上形成具有与所述硅晶种所具预定结晶取向的单晶，接着，旋转并慢慢提拉硅晶种及坩埚，以在硅晶种下方形成硅晶棒。
[0003]已知现有的长晶炉是通过设置于坩埚侧边的加热器输出热能以熔化坩埚中的硅料，而现有的长晶炉的设置使得坩埚的热能容易自坩埚上方开口逸散，进而造成大量热能的损耗及增加加热器输出功率，除此之外，当坩埚内部温度下降时，需耗费较长的时间熔化硅料，不仅影响到生产效率，也容易因为坩埚本体温度分布不均匀而使得坩埚使用寿命缩短，进而造成生产成本的提升。因此，如何降低熔化硅料过程中加热器所输出的总功率以及如何使坩埚本体温度均匀分布是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种长晶炉，在于熔化坩埚中熔化硅料的过程中能降低熔化硅料过程中加热器所输出的总功率以及使坩埚本体温度均匀分布。
[0005]缘以达成上述目的，本专利技术提供的一种长晶炉，包括一炉体、一坩埚、一第一加热装置、一第二加热装置及一升降装置，所述坩埚设置于所述炉体中，用以容置待熔化的固态原料，所述坩埚具有一上开口；所述第一加热装置设置于所述坩埚的侧边外围，用以对所述坩埚加热；所述第二加热装置设置于所述坩埚的所述上开口上方，所述第二加热装置包括一加热器，所述加热器面对所述坩埚的上开口；所述升降装置与所述第二加热装置连接，所述升降装置能受控制地带动所述第二加热装置在一轴向方向上相对所述坩埚上下移动。
[0006]本专利技术的效果在于，进行熔化坩埚中的固态原料的步骤时，能通过控制所述升降装置带动所述第二加热装置在所述轴向方向移动至接近所述坩埚上方的位置，如此一来，能通过设置于所述坩埚的侧边外围的所述第一加热装置以及设置于所述坩埚的所述上开口上方的所述第二加热装置同时对所述坩埚进行加热，而使得所述坩埚均匀受热，借此，不仅能改善现有的长晶炉的热能容易自坩埚上方开口逸散，进而造成大量热能的损耗及增加加热器输出功率的问题，还能改善坩埚本体温度分布不均匀而使得坩埚使用寿命缩短的问题；当完成熔化坩埚中的固态原料的步骤后，能通过控制所述升降装置带动所述第二加热装置在所述轴向方向移动至远离所述坩埚上方的位置，以利后续例如拉晶的作业。
附图说明
[0007]图1为本专利技术第一优选实施例的长晶炉的示意图。
[0008]图2为上述优选实施例的加热器的示意图。
[0009]图3为本专利技术第二优选实施例的长晶炉的示意图。
[0010]图4为本专利技术第二优选实施例的长晶炉部分构件放大示意图。
[0011]图5为比较例的长晶炉的示意图。
具体实施方式
[0012]为能更清楚地说明本专利技术，兹举数优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1所示，为本专利技术第一优选实施例的长晶炉1，包括一炉体10、一坩埚20、一第一加热装置40、一第二加热装置60及一升降装置80，所述坩埚20设置于所述炉体10中，用以容置待熔化的固态硅原料S，所述坩埚20具有一上开口201，所述第一加热装置40设置于所述坩埚20的侧边外围，用以对所述坩埚20加热，所述第二加热装置60设置于所述坩埚20的所述上开口201上方，所述第二加热装置60包括一加热器62，所述加热器62面对所述坩埚20的上开口201，所述升降装置80与所述第二加热装置60连接，所述升降装置80能受控制地带动所述第二加热装置60在一轴向方向X上相对所述坩埚20上下移动。
[0013]借此，在进行熔化坩埚中的固态硅原料S的步骤时，能通过控制所述升降装置80带动所述第二加热装置60在所述轴向方向X移动至接近所述坩埚20上方的位置，如此一来，能通过设置于所述坩埚20的侧边外围的所述第一加热装置40以及设置于所述坩埚20的所述上开口201上方的所述第二加热装置60同时对所述坩埚20进行加热，而使得所述坩埚20均匀受热并避免热能自所述坩埚20的所述上开口201上方逸散，以有效降低所述第一加热装置40及所述第二加热装置60输出的总输出功率，并延长所述坩埚20的使用寿命，除此之外，通过设置于所述坩埚20的所述上开口201上方的所述第二加热装置60能加速所述坩埚20中接近所述上开口的固态硅原料S的熔化；当完成熔化坩埚20中的固态硅原料S的步骤后，能通过控制所述升降装置80带动所述第二加热装置60在所述轴向方向X移动至远离所述坩埚20上方的位置，以利后续例如拉晶的作业。
[0014]再说明的是，所述升降装置80包含一支架82及一吊线84，所述吊线84连接所述支架82，所述加热器62具有两个连接部621分别连接于所述支架82，于本实施例中，所述加热器62为一石墨加热器，所述石墨加热器在所述轴向方向X上的厚度为15～25mm，优选为16.5～22.5mm，且如图2所示，所述石墨加热器在所述两个连接部之间具有多个弯折的加热段622。
[0015]请再配合图1，所述长晶炉1包含一热遮罩90，设置于所述炉体10中并位于所述坩埚20上方，所述热遮罩90呈锥状且底部具有一开口901，所述开口901的开口面积小于所述坩埚20的开口面积，所述热遮罩90于所述开口901上方具有一通道T，所述通道T连通所述坩埚20内部，所述第二加热装置60设置于所述通道T中，借此，通过所述热遮罩90能避免坩埚20内溶液的飞溅及热能自所述坩埚20的所述上开口201上方逸散。
[0016]请配合图3，为本专利技术第二优选实施例的长晶炉2，所述长晶炉2具有与第一优选实施例的长晶炉1大致相同的结构，不同的是，所述长晶炉2的所述第二加热装置60包含一上盖64，所述上盖64由包含钼或石墨的材质制成，所述上盖64、所述加热器62及所述坩埚20是在所述轴向方向X上依序设置，所述上盖64连接于所述升降装置80的所述支架82，且所述吊线84而能受控制地带动所述上盖64与所述加热器62相对所述坩埚20在所述轴向方向X同时
上下移动，且所述上盖64为罩状，所述上盖64具有一容置空间R，所述加热器62设置于所述容置空间R中，借此，能有效避免热能自所述加热器62上方以及所述坩埚20的所述上开口201上方逸散。
[0017]进一步说明的是，所述坩埚20在与所述轴向方向X垂直的方向上具有一第一最大宽度D1，所述上盖64在与所述轴向方向X垂直的方向上具有一第二最大宽度D2，所述加热器62在与所述轴向方向X垂直的方向上具有一第三最大宽度D3，其中，所述第一最大宽度D1与所述第二最大宽度D2的比为1：0.4～1：0.8，优选为1：0.45～1：0.7，所述第一最大宽度D1与所述第三最大宽度D3的宽度比为1：0.2～1：0.7，优选为1：0.25～1：0.65，所述第二最大宽度D2与所述第三最大宽度D3的比为1：0.6～1：0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长晶炉，包含：一炉体；一坩埚，设置于所述炉体中，用以容置待熔化的固态原料，所述坩埚具有一上开口；一第一加热装置，设置于所述坩埚的侧边外围，用以对所述坩埚加热；一第二加热装置，设置于所述坩埚的所述上开口上方，所述第二加热装置包括一加热器，所述加热器面对所述坩埚的上开口；一升降装置，与所述第二加热装置连接，所述升降装置能受控制地带动所述第二加热装置在一轴向方向上相对所述坩埚上下移动。2.如权利要求1所述的长晶炉，其中，所述第二加热装置包含一上盖，所述上盖、所述加热器及所述坩埚是在所述轴向方向上依序设置。3.如权利要求2所述的长晶炉，其中，所述上盖与所述升降装置连接，所述升降装置能受控制地带动所述上盖及所述加热器相对于所述坩埚在所述轴向方向同时上下移动。4.如权利要求2所述的长晶炉，其中，所述坩埚在与所述轴向方向垂直的方向上具有一第一最大宽度，所述上盖在与所述轴向方向垂直的方向上具有一第二最大宽度，所述第一最大宽度与所述第二最大宽度之比为1：0.4～1：0.8。5.如权利要求2所述的长晶炉，其中，所述上盖在与所述轴向方向垂直的方向上具有一第二最大宽度，所述加热器在与所述轴向方向垂直的方向上具有一第三最大宽度，所述第二最大宽度与所述第三最大宽度之比为1：0.6～1：0.9。6.如权利要求2所述的长晶炉，其中，所述上盖与所述加热器之间在所述轴向方向上具有一间距，所述坩埚在所述轴向方向上的高度与所述间距之比为1：0.05～1：0.1。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖思涵，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：