CN109112614A

CN109112614A - 晶棒的测试方法以及晶棒生长装置

Info

Publication number: CN109112614A
Application number: CN201710487582.4A
Authority: CN
Inventors: 邓先亮
Original assignee: Zing Semiconductor Corp
Current assignee: Zing Semiconductor Corp
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明提供一种晶棒的测试方法以及晶棒生长装置，所述晶棒的测试方法包括：提供一生长中的晶棒，所述晶棒具有生长棱线；采集所述生长棱线的图像数据；将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。本发明提供的晶棒的测试方法以及晶棒生长装置，通过采集晶棒的生长棱线的图像数据，并将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较，可及时高效的反馈晶棒的长晶情况，从而确定晶棒是否生长正常，相比于人工判断，提高了判断的准确性，提高生产效率。

Description

晶棒的测试方法以及晶棒生长装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶棒的测试方法以及晶棒生长装置。

背景技术

在半导体制造中，晶圆是通过晶棒切割出来的，晶棒的质量好坏会对后续的生产工艺产生较大的影响。晶棒是含硅原料在晶棒生长装置中经加热熔化，例如单晶棒是多晶硅在长晶炉中加热融化，待温度合适后，经过一系列步骤，最后拉制而成。

在直拉法生长晶棒的过程中,晶棒生长的成功与否以及质量的高低会由晶棒生长装置中热场的温度分布等决定。例如，温度分布合适的热场，不仅硅单晶生长顺利，而且品质较高；如果热场的温度分布不是很合理，生长硅单晶的过程中容易产生各种缺陷，影响质量，情况严重的出现变晶现象生长不出来单晶。但是，检测晶棒是否完整完全等好坏主要依据人工目测来完成，在长晶过程中判断单晶硅是否保持完整晶体结构，在回熔、掉料等工艺过程大多是建立在这种人工判断的基础上。随着晶棒尺寸的不断增大，长晶时间久，参与的人员数目也较多。由于每个人的判断都不一样，导致不同的操作者会做出不同的判断，会浪费生产过程中的大量资源，并降低生产效率。

因此，如何更好的检测生长的晶棒是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶棒的测试方法以及晶棒生长装置，解决晶棒不便检测的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶棒的测试方法，所述晶棒的测试方法包括：

提供一生长中的晶棒，所述晶棒具有生长棱线；

采集所述生长棱线的图像数据；

将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，实时或者定时采集所述生长棱线的图像数据。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，当采集的所述生长棱线的图像数据超出预设值时，发出警报。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，所述晶棒设置在磁场环境中。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，所述晶棒的生长过程包括引晶、放肩、转肩和/或等径。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，所述晶棒的晶体取向为〈100〉、〈110〉或〈111〉。

可选的，在所述晶棒的测试方法中，采集所述生长中的晶棒的多个生长棱线。

本发明还提供一种晶棒生长装置，所述晶棒生长装置包括拉晶炉和图像采集单元，所述拉晶炉用于生长晶棒，所述晶棒具有生长棱线，所述图像采集单元对准所述晶棒并采集所述生长棱线的图像数据。

可选的，在所述晶棒生长装置中，还包括图像分析单元，所述图像分析单元将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。

可选的，在所述晶棒生长装置中，还包括报警装置，所述报警装置连接所述图像分析单元。

可选的，在所述晶棒生长装置中，还包括电磁线圈，所述电磁线圈使所述晶棒位于磁场环境中。

本发明提供的晶棒的测试方法以及晶棒生长装置，通过采集晶棒的生长棱线的图像数据，并将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较，可及时高效的反馈晶棒的长晶情况，从而确定晶棒是否生长正常，相比于人工判断，提高了判断的准确性，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的实施例的晶棒的测试方法的流程图；

图2为本发明的实施例的晶棒生长装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明提供的一种晶棒的测试方法，所述晶棒的测试方法包括：

步骤S10、提供一生长中的晶棒，所述晶棒具有生长棱线；

步骤S20、采集所述生长棱线的图像数据；

步骤S30、将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。

下面更为详细介绍本发明的晶圆处理方法的每一步骤。

首先，按照步骤S10，提供一生长中的晶棒，所述晶棒具有生长棱线，晶棒可位于晶棒生长装置中，晶棒可处于生长过程中，并具有生长棱线。

其次，按照步骤S20，采集所述生长棱线的图像数据，包括生长棱线的尺寸数据关系等，可通过相机等图像采集设备，相机可采用CCD相机等，将图像采集设备对准晶棒的生长棱线，图像采集设备可设置在拉晶炉内或拉晶炉外。在本实施例中，图像采集设备设置在拉晶炉外的观察窗口一侧，可以理解的是，图像采集设备也可以设置在其它位置只需要满足能够采集到生长棱线的图像数据，如在其它实施例中，也可设置在拉晶炉内。

在采集方式上，实时或者定时采集所述生长棱线的图像数据，实时采集可最快速的得到图像数据，在晶棒生长过程的转动时等拍摄角度不好时可采用定时采集，以及在不同的生长阶段或产品需要，可分别采用实时采集或定时采集方式。

然后，按照步骤S30，将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较，预设值依据不同型号的产品设定范围。

本发明晶棒的测试方法中，预设值可设定为生长棱线的线宽作为对比参数，并可通过计算机视觉系统对采集的图像数据不断的分析，总结出完整和断棱晶棒的图像特点，对于不同产品的晶棒可以具有不同特征的预设值，即在尺寸或规格等不同特征。例如，当生长棱线的图像数据的线宽不在预设值范围内时或出现断线等其它异常时，即可判定晶棒生长异常，例如及时发现晶棒是否出现断线，并能通知相应工程师解决。

当采集的所述生长棱线的图像数据超出预设值时，发出警报，警报可通过多种形式实现，例如，通过警报灯、蜂鸣器或显示屏显示等提示晶棒的测试不通过，对异常情况立即做出反馈，提高判断的准确性，降低人工判断的差异性。

为了防止晶棒生长中出现均匀性问题影响生长棱线，所述晶棒设置在磁场环境中，磁场环境可通过电磁线圈等方式来实现，通过施加的磁场环境的磁力方向提高晶棒中成晶的一致性。

可选的，所述晶棒的晶体取向为〈100〉、〈110〉或〈111〉，由于硅晶体具有方向性，不同晶体取向的性质不同。对〈100〉取向的硅单晶，由于有四个{111}面和圆柱形晶体倾斜相交，所以在晶体柱面上形成四条对称分布的生长棱线。对〈111〉取向的硅单晶，由于有三个{111}面和圆柱形晶体倾斜相交，所以在晶体柱面上形成三条对称分布的生长棱线。对〈110〉取向的硅单晶，由于有二个{111}面和圆柱形晶体倾斜相交，所以在晶体柱面上形成二条对称分布的生长棱线。

所述晶棒的生长过程包括引晶、放肩、转肩和/或等径。引晶是指将籽晶(又称晶种)放入溶液硅中，然后沿着籽晶引出一段细晶，这过程主要是为了排除位错和缺陷，使后面的晶体能够较好的生长。放肩是指开始增大拉制单晶的直径，起始时拉制晶棒的直径必须很小，这是为了消除位错缺陷的产生和延伸，以得到无位错单晶。转肩使晶棒的直径增加到预定大小。当晶棒达到目标直径时，即进行等径生长。最后还会进行收尾，收尾的作用是防止位错反延，在拉晶过程中，当无位错生长状态中断或拉晶完成而使晶体突然脱离液面时，已经生长的无位错晶体受到热冲击，其热应力往往超过硅的临界应力，形成位错排或星形结构等。

可选的，采集所述生长中的晶棒的多个生长棱线，即通过采集多个生长棱线的图像数据进一步完善检测，可适用于不同的产品类型。

如图2所示，本发明还提供一种晶棒生长装置，所述晶棒生长装置包括拉晶炉10和图像采集单元20，所述拉晶炉10用于生长晶棒，所述晶棒具有生长棱线，所述图像采集单元20对准所述晶棒并采集所述生长棱线的图像数据。

所述晶棒生长装置还包括图像分析单元，所述图像分析单元将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较，从而可得到晶棒生长状况。

可选的，所述晶棒生长装置还包括报警装置，所述报警装置连接所述图像分析单元，例如，当图像分析单元测试到生长棱线的图像数据超出预设值时，通过警报灯、蜂鸣器或显示屏显示等来提示晶棒的测试不通过，对异常情况立即做出反馈，提高判断的准确性，降低人工判断的差异性。在具体的实施方式中，报警装置可以设置在任意合理的位置上。

为了防止晶棒生长中出现均匀性问题影响生长棱线，所述晶棒生长装置还包括电磁线圈30，所述电磁线圈30使所述晶棒位于磁场环境中，通过施加的磁场环境的磁力方向提高晶棒中成晶的一致性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种晶棒的测试方法，其特征在于，所述晶棒的测试方法包括：

提供一生长中的晶棒，所述晶棒具有生长棱线；

采集所述生长棱线的图像数据；

将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。

2.如权利要求1所述晶棒的测试方法，其特征在于，实时或者定时采集所述生长棱线的图像数据。

3.如权利要求1所述晶棒的测试方法，其特征在于，当采集的所述生长棱线的图像数据超出预设值时，发出警报。

4.如权利要求1所述晶棒的测试方法，其特征在于，所述晶棒设置在磁场环境中。

5.如权利要求1至4中任意一项所述晶棒的测试方法，其特征在于，所述晶棒的生长过程包括引晶、放肩、转肩和/或等径。

6.如权利要求1至4中任意一项所述晶棒的测试方法，其特征在于，所述晶棒的晶体取向为〈100〉、〈110〉或〈111〉。

7.如权利要求1至4中任意一项所述晶棒的测试方法，其特征在于，采集所述生长中的晶棒的多个生长棱线。

8.一种晶棒生长装置，其特征在于，所述晶棒生长装置包括：

拉晶炉，所述拉晶炉用于生长晶棒，所述晶棒具有生长棱线；

图像采集单元，所述图像采集单元对准所述晶棒并采集所述生长棱线的图像数据。

9.如权利要求8所述晶棒生长装置，其特征在于，所述晶棒生长装置还包括图像分析单元，所述图像分析单元将采集的所述生长棱线的图像数据与预设值进行比较。

10.如权利要求9所述晶棒生长装置，其特征在于，所述晶棒生长装置还包括报警装置，所述报警装置连接所述图像分析单元。

11.如权利要求8－10中任意一项所述晶棒生长装置，其特征在于，所述晶棒生长装置还包括电磁线圈，所述电磁线圈使所述晶棒位于磁场环境中。