一种小型单晶炉拉晶工艺的制作方法

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1.本发明涉及拉晶工艺技术领域，特别涉及一种小型单晶炉拉晶工艺。

背景技术：

2.单晶炉是一种在惰性气体(氩气、氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，然后用直拉法生长无错位单晶的设备。
3.在拉晶过程中，氩气自上而下贯穿整个拉晶过程，其作用为：
①
保护气体；
②
带走挥发物；
③
冷却；其中，
②
中的挥发物主要为sio，氩气带走sio，在单晶炉主泵的作用下被抽离至底部过滤罐内，少部分留在管道，但随热场尺寸不断升级，为适应热场尺寸，行业各单晶厂存留的小型号单晶炉被不断技术改造，但原有设备条件无法支撑现有热场产生的挥发物，使得挥发物堆积在单晶炉底部排气口和管道内，导致管道堵塞，炉内压力上升。
4.针对上述问题，为避免挥发物堆积堵塞管道，现有的做法是扩大管道内径或更换主泵，但成本较高，改造费时费力。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种小型单晶炉拉晶工艺，通过两方面的工艺优化，不仅有助于解决了小型单晶炉技改热场后挥发物易堆积堵塞管道的问题，而且还会对等径后期的断线有一定效果改善，并且该工艺还具有简单易行、成本较低等特点。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种小型单晶炉拉晶工艺，包括：
8.在拉晶过程中，增大氩气流量，炉压保持不变，持续开启底加热器。
9.优选地，所述增大氩气流量，炉压保持不变包括：
10.在拉晶过程开始时，氩气流量设定为增大，炉压设定不变。
11.优选地，氩气流量设定为100-150slpm。
12.优选地，炉压设定为11-15torr。
13.优选地，所述持续开启底加热器包括：
14.在拉晶过程开始时，底加热器设定为低功率开启；
15.在拉晶过程中，底加热器按所述低功率持续开启。
16.优选地，所述低功率为5-15kw。
17.优选地，还包括：
18.当晶棒收尾完成后，待下一次复投的预热阶段，将底加热器的功率恢复为预热功率。
19.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的小型单晶炉拉晶工艺，通过两方面的工艺优化，不仅有助于解决了小型单晶炉技改热场后挥发物易堆积堵塞管道的问题，而且还会对等径后期的断线有一定效果改善，并且该工艺还具有简单易行、成本较低等特点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的小型单晶炉拉晶工艺的流程示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明实施例提供的小型单晶炉拉晶工艺，如图1所示，包括：
24.在拉晶过程中，增大氩气流量，炉压保持不变，持续开启底加热器。
25.需要说明的是，在拉晶过程中，一方面则增大氩气流量(将氩气流量的设定值增大)，炉压保持不变，相当于增大主泵开度(频率)，促进了炉内外气体交换，加大挥发物的吹送力度，减少挥发物发生堵塞的情况；另一方面则全程持续开启底加热器，可使得炉底部分保持一定的温度，进而使得挥发物在经过炉底排气口时不易过冷，从而避免挥发物凝固在排气口而导致其堵塞；此外，在拉晶等径过程中，晶棒持续增长，晶棒进入副室的长度不断增加，晶棒被置换出的热量不断增加，为保持生长界面(固液共存界面)的温度合适，则需要不断升高主加热器功率，但温度存在惯性，通过主加热器进行升温需要一定时间，此为等径后期易断线原因；对此，在拉晶整个过程中开启底加热器则保证了在晶棒增长的同时，坩埚底部能够保持一定的温度，在这样的情况下，使得在等径后期需要升温时，温度的反应速度更快，反应时间更短，从而有利于减小了等径后期的断线率。
26.也就是说，本方案通过上述两方面的工艺优化，不仅有助于解决了小型单晶炉技改热场后挥发物易堆积堵塞管道的问题，而且还会对等径后期的断线有一定效果改善，并且该工艺还具有简单易行、成本较低等特点。
27.在本方案中，所述增大氩气流量，炉压保持不变包括：
28.在拉晶过程开始时，即开始调温时，氩气流量设定为增大，炉压设定不变。即在拉晶过程开始时，将氩气流量的设定值增大，炉压的设定值保持不变。
29.进一步地，考虑到要加大挥发物的吹送力度，但也要兼顾主泵抽离能力的有限，这就要求氩气流量不能过小也不能过大；作为优选，氩气流量设定为100-150slpm。此外，在常规拉晶过程中，氩气流量设定为80slpm。
30.再进一步地，炉压设定为11-15torr。也就是说，在拉晶过程开始时，氩气流量设定为100-150slpm，炉压设定为11-15torr。此外，在常规拉晶过程中，炉压设定为13torr。
31.具体地，所述持续开启底加热器包括：
32.在拉晶过程开始时，即开始调温时，底加热器设定为低功率开启；
33.在拉晶过程中，底加热器按所述低功率持续开启。也就是说，在拉晶整个过程中，底加热器按低功率持续开启，避免炉体温度过高而对拉晶过程产生影响。
34.进一步地，为了使得炉底部分保持一定的适宜温度，作为优选，所述低功率为5-15kw。此外，还需要说明的是，炉型及热场越大，则氩气流量可设定得更大、炉压可设定得更低、底加热器功率可设定得更高。
35.再进一步地，本发明实施例提供的小型单晶炉拉晶工艺还包括：
36.当晶棒收尾完成后，待下一次复投的预热阶段，将底加热器的功率恢复为预热功率。也就是说，当晶棒收尾并取段结束后，待下一次复投(硅料复投)的预热阶段，将底加热器的功率正常递增为预热功率。本方案如此设计，以便于更好地衔接下一次复投的预热阶段。
37.下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
38.第一实施例：以120炉型技改31s热场拉制m6(9吋)单晶为例：拉晶过程开始时，氩气流量设定为100-110slpm，炉压设定为10-13torr；其中，氩气常规参数为80slpm，炉压常规参数为13tor。即本方案增大氩气流量，炉压保持不变，而且从调温阶段开始，底加热器功率开启为5-10kw，保证炉底温度，其余参数保持不变；
39.第二实施例：以140炉型技改32s热场拉制m10(10吋)单晶为例：拉晶过程开始时，氩气流量设定为100-120slpm，炉压设定为8-11torr；其中，氩气常规参数为80slpm，炉压常规参数为13torr。即本方案增大氩气流量，炉压保持不变，而且从调温阶段开始，底加热器功率开启为5-15kw，保证炉底温度，其余参数保持不变。
40.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
41.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，包括：在拉晶过程中，增大氩气流量，炉压保持不变，持续开启底加热器。2.根据权利要求1所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，所述增大氩气流量，炉压保持不变包括：在拉晶过程开始时，氩气流量设定为增大，炉压设定不变。3.根据权利要求2所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，氩气流量设定为100-150slpm。4.根据权利要求2所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，炉压设定为11-15torr。5.根据权利要求1所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，所述持续开启底加热器包括：在拉晶过程开始时，底加热器设定为低功率开启；在拉晶过程中，底加热器按所述低功率持续开启。6.根据权利要求5所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，所述低功率为5-15kw。7.根据权利要求1所述的小型单晶炉拉晶工艺，其特征在于，还包括：当晶棒收尾完成后，待下一次复投的预热阶段，将底加热器的功率恢复为预热功率。

技术总结

本发明公开了一种小型单晶炉拉晶工艺，包括：在拉晶过程中，增大氩气流量，炉压保持不变，持续开启底加热器。本方案通过两方面的工艺优化，不仅有助于解决了小型单晶炉技改热场后挥发物易堆积堵塞管道的问题，而且还会对等径后期的断线有一定效果改善，并且该工艺还具有简单易行、成本较低等特点。成本较低等特点。成本较低等特点。