CN111699286B - 硅供应部以及包括该硅供应部的用于生长硅单晶锭的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

实施例提供了一种硅供应部，包括：硅供应室；保持件，该保持件设置在硅供应室的下区域的内壁上；管，该管由硅供应室内的第一线缆垂直地提升；引导件，该引导件设置在管的外部，并与保持件垂直地重叠；以及止挡件，该止挡件由第二线缆垂直地提升和插入到管的下部中，以打开和关闭管的下部。

Description

硅供应部以及包括该硅供应部的用于生长硅单晶锭的装置和 方法
技术领域
实施例涉及硅供应部、包括该硅供应部的用于生长硅单晶锭的装置和方法，并且更具体地涉及一种用于防止在硅单晶锭生长装置中用多晶硅填充坩埚时由于硅熔体的飞溅而对坩埚等造成损坏的装置和方法。
背景技术
用作制造诸如半导体或太阳能电池之类的电子部件的材料的硅晶片通过以下步骤来制造：将硅单晶锭切成晶片形式的薄片、研磨以改善平面度并同时将晶片抛光至期望厚度、蚀刻以去除晶片内部的损伤层、抛光以改善表面反射和平坦度、清洁以去除晶片表面上的污染物等。
浮区(FZ)法或切克劳斯基方法已被广泛用于使硅单晶锭生长。这些方法中最通用的方法是切克劳斯基方法。
在切克劳斯基方法中，将多晶硅装入石英坩埚中，并通过石墨加热元件进行加热和熔化，然后当将籽晶浸入由于熔融而形成的硅熔体中并在界面处发生结晶时，通过在使籽晶旋转的同时拉升籽晶来使硅单晶锭生长。
具体地，在使支承坩埚的轴旋转的同时升高坩埚，使得固液界面维持相同的高度，并且硅单晶锭在围绕与坩埚旋转轴线相同的轴线沿与坩埚旋转方向相反的方向旋转的同时被拉升。
图1是示出在晶锭生长装置中供应硅时的问题的图。
在将多晶硅(Si)装入坩埚120的步骤中，管230下方的开口表面由固定于第二线缆220的止挡件210封闭。然后，在将填充有多晶硅(Si)的管230定位在坩埚120的上部之后，止挡件210向下运动，并且可将管230中的多晶硅供应到至坩埚120中的硅熔体。
此时，由于管230与硅熔体之间的高度差，当多晶硅撞击硅熔体时，可能发生硅熔体的飞溅现象。
这样的飞溅现象可能引起坩埚120或其它装置的损坏。
发明内容
技术问题
该实施例旨在解决上述问题，并且旨在防止由于在硅单晶锭的生长期间将多晶硅注入到硅熔体中时发生的在硅熔体表面处的多晶硅的飞溅现象而导致坩埚和其它装置的损坏。
技术方案
一实施例提供了一种硅供应部，包括：硅供应室；保持件，该保持件设置在硅供应室的下区域的内壁上；管，该管由硅供应室内部的第一线缆垂直地提升；引导件，该引导件设置在管的外部，并与保持件垂直地重叠；以及止挡件，该止挡件由第二线缆垂直地提升和插入到管的下部中，以打开和关闭管的下部。
硅供应部还可包括设置在第一线缆的下端处的环。
硅供应部还可包括闭锁部分，该闭锁部分设置在第二线缆的上端处并且紧固于环。
硅供应部还可包括设置在管的边缘处的突起，其中，突起的宽度可小于引导件的宽度。
硅供应部还可包括包括板，该板设置在管的上部处并且第一线缆穿过该板。
硅供应部还可包括连接部，该连接部连接板的边缘的下表面和突起的上表面。
硅供应部还可包括设置在管的上部处的引导主体，其中，引导件可配置成从引导主体的边缘向下延伸。
第二线缆可穿过引导主体。
另一实施例提供了一种用于使硅单晶锭生长的装置，该装置包括：腔室；坩埚，该坩埚设置在腔室内并容纳有硅单晶熔体；硅供应部，该硅供应部设置在坩埚的上部处；加热单元，该加热单元用于加热坩埚；隔热构件，该隔热构件设置在坩埚的上部上；以及旋转轴，该旋转轴用于使坩埚旋转并升高。
又一实施例提供了一种用于使硅单晶锭生长的方法，包括：用多晶硅填充由管以及插入到管的下表面的开口中的止挡件所组成的区域；将管定位在坩埚的上部处并沿坩埚的方向降低管；以及当管的下表面的开口接近坩埚从而与坩埚相邻时，固定止挡件并向上拉动管。
止挡件连接于垂直穿过管的第二线缆，第二线缆连接于在其上方的第一线缆，止挡件通过将第一线缆和第二线缆分开而固定，并且仅该管可向上拉动。
第一线缆和第二线缆可通过设置在第一线缆的下端处的环以及设置在第二线缆的上端处的闭锁部分来联接和分开。
有利效果
在根据实施例的硅供应部、以及包括该硅供应部的用于生长硅单晶锭的装置和方法中，由于多晶硅是在硅供应部中的锥形止挡件靠近坩埚和硅熔体的状态下掉落，因此当多晶硅进入硅熔体时，飞散现象大大减少，从而防止了坩埚、管等的损坏。
附图说明
图1是示出在晶锭生长装置中供应硅时的问题的图。
图2是示出根据实施例的晶锭生长装置的一种实施例的构造的视图。
图3是示出图2的晶锭生长装置中的硅供应部的视图。
图4是示出图3的晶锭生长装置中的硅供应部中的硅供应单元的视图。
图5a至5e是示出图3的硅供应部的操作的视图。
具体实施方式
在下文中，提供实施例以充分解释本发明，并且将参照附图详细描述该实施例以帮助理解本发明。
然而，根据本发明的实施例可修改为各种其它形式，并且本发明的范围不应被解释为限于本文阐述的实施例。提供本发明的实施例以向本领域技术人员更充分地解释本发明。
此外，诸如“第一”和“第二”、“上”和“下”等关系术语不一定要求或暗示在实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序，可仅用于将一个实体或元件与另一实体或元件区别开。
为了便于描述和清楚起见，附图中每层的厚度或尺寸被放大、省略或示意性地示出。此外，每个部件的尺寸不完全匹配其实际尺寸。
图2是示出根据实施例的晶锭生长装置的一种实施例的构造的视图。
在根据本实施例的硅单晶锭生长装置100中，可通过将固态硅熔化成液体然后使硅重结晶来生长硅单晶锭。硅单晶锭生长装置100可包括：腔室110，在腔室110中形成用于从硅(Si)熔体生长出硅单晶锭的空间；用于容纳硅单晶熔体(硅熔体)的第一坩埚120和第二坩埚122；用于加热第一坩埚120和第二坩埚122的加热部件140；定位在第一坩埚120上方以阻挡加热部件140的朝向硅单晶锭的热量的隔热构件160；用于固定用于生长硅单晶锭的籽晶185的籽晶夹头180；以及通过驱动装置旋转以使第二坩埚122旋转和升高的旋转轴130。
腔室110可具有在其中形成有空腔的圆柱形状，并且第一坩埚120和第二坩埚122可定位在腔室110的中心区域中。第一坩埚120和第二坩埚122整体上可具有凹入形状，以容纳硅单晶熔体，并且可由诸如钨(W)或钼(Mo)之类的材料制成，但是实施例不限于此。
此外，坩埚可包括与硅单晶熔体直接接触的由石英制成的第一坩埚120以及由石墨制成的第二坩埚122，该第二坩埚122在围绕着第一坩埚120的外表面的同时支承第一坩埚120。
此外，可在生长的硅单晶锭上方设置水冷却管190以冷却硅单晶锭。
当向上述硅单晶锭生长装置100的第一坩埚120供应多晶硅(Si)时，可使用以下硅供应部。
图3是示出图2的晶锭生长装置中的硅供应部的视图，图4是示出图3的硅供给部中的硅供应单元的视图。
根据实施例的硅供应部可包括硅供应室300、设置在硅供应室300的下部区域的内壁上的保持件310、由硅供应室300内部的第一线缆280垂直地提升的管230、设置在管230的外部并且与保持件310垂直地重叠的引导件240、以及由第二线缆220垂直地提升和插入到管230的下部中，以打开和关闭管230的下部的止挡件210。
此外，可将除了图3的硅供应部中的腔室300和保持件310之外的其它部件称为硅供应单元200，并且在稍后描述的生长硅单晶锭的方法中被移动以注入多晶硅的构造是该硅供应单元200。
环265可设置在第一线缆280的下端处，并且环265可紧固于其下方的闭锁部分260。闭锁部分260可设置在第二线缆220的上端处。
第一线缆280可设置成穿过板270，并且可在板270的下表面的边缘处形成连接部275，并且连接部275可连接于设置在管230的上部区域中的突起235的上表面，以维持板270与管230之间的距离。
突起235可由石英制成，并且可形成为从管的上部区域的边缘突出，并且可形成为小于稍后描述的引导件240的宽度，以在引导件240内部提供该突起235。
引导主体250可设置在管230上方，并且引导主体250可设置在管230与板270之间。此外，第二线缆220可垂直地穿过引导主体250和管230，以在其下方连接至止挡件210。止挡件210可具有如图所示的圆锥形状，但是实施例不限于此。只要止挡件210可关闭或打开管230的下部的开口表面就足够了。
引导件240可配置成从引导主体250的边缘向下延伸。引导件240设有如上所述的保持件310，以防止管230在多晶硅的供应过程中过于靠近或接触硅熔体，因此引导件240可设置为与保持件310垂直地重叠。
图5a至5e是示出图3的硅供应部的操作的视图。
首先，如图5a所示，硅供应部定位在坩埚120上方。此时，坩埚120可处于充满硅熔体的状态，并且硅供应部可与上述实施例中描述的硅供应部相同。
此时，管230的下表面的开口由止挡件210封闭，并且可处于其中由管230和止挡件210组成的区域填充有多晶硅(Si)的状态。
然后，如图5b所示，硅供应单元200朝向硅供应部中的坩埚120下降。此时，在硅供应单元200下降之后，当引导件240被固定在硅供应室300中的保持件310上方时，硅供应单元200的运动可停止。
然后，当引导件240接触保持件310并固定于保持件310时，环265和闭锁部分260可分开。即，止挡件210可通过将环265与闭锁部分260紧固和分离来关闭或打开管230的下部的开口表面。
此时，管230和止挡件210的下表面可接近坩埚120中的硅熔体的位置。
然后，如图5c所示，将第一线缆280逐渐向上拉动，并且可将板270和连接部275与第一线缆280一起向上拉，并且由连接部275固定的突起235和管230一起被向上拉动。
此时，固定于闭锁部分260的第二线缆220和止挡件210可被固定而不被向上拉动以固定在与坩埚120相邻的上部处。
然后，如图5d所示，当管230与止挡件210之间的距离拉开时，提供在管230中的多晶硅可落入坩埚120中。
此外，由于管230中的多晶硅以止挡件210靠近坩埚120以及硅熔体的状态掉落，所以当多晶硅进入硅熔体时，飞散现象可大大减少。
然后，如图5e所示，当完成向多晶硅熔体中的多晶硅注入时，还可通过连接于闭锁部分260的第二线缆220向上拉动止挡件210。
随后，将籽晶供应到硅熔体中，并且可按颈部、肩部以及主体和尾部的顺序生长硅单晶锭。
如上所述，尽管已经参考有限的实施例和附图描述了实施例，但是本发明不限于上述实施例，并且本领域技术人员可根据这样的描述进行各种改变和修改。
因此，本发明的范围不应限于上述实施例，而应由权利要求的等同物以及下面将描述的权利要求书来限定。
工业实用性
根据本实施例的硅供应部、包括该硅供应部的用于生长硅单晶锭的装置和方法可用于通过切克劳斯基方法来生长硅单晶锭。

Claims (4)

1.一种硅供应部，所述硅供应部包括：
硅供应室；
保持件，所述保持件设置在所述硅供应室的下区域的内壁上；
管，所述管由所述硅供应室内部的第一线缆垂直地提升；
设置在所述管的边缘处的突起；
板，所述板设置在所述管的上部处，并且所述第一线缆穿过所述板；
连接部，所述连接部连接所述板的边缘的下表面和所述突起的上表面；
引导件，所述引导件设置在所述管的外部，并与所述保持件垂直地重叠；
止挡件，所述止挡件由第二线缆垂直地提升和插入到所述管的下部中，以打开和关闭所述管的下部；
设置在所述第一线缆的下端处的环；以及
闭锁部分，所述闭锁部分设置在所述第二线缆的上端处并且紧固于所述环，
其中，当所述引导件接触所述保持件并固定于所述保持件时，所述环和所述闭锁部分分开，以及
其中，所述突起的宽度小于所述引导件的宽度。
2.如权利要求1所述的硅供应部，其特征在于，还包括
设置在所述管的上部处的引导主体，
其中，所述引导件配置成从所述引导主体的边缘向下延伸。
3.如权利要求2所述的硅供应部，其特征在于，所述第二线缆穿过所述引导主体。
4.一种用于生长硅单晶锭的装置，所述装置包括：
腔室；
坩埚，所述坩埚设置在所述腔室内并容纳有硅单晶熔体；
如权利要求1至3中任一项所述的硅供应部，所述硅供应部设置在所述坩埚的上部处；
加热单元，所述加热单元用于加热所述坩埚；
隔热构件，所述隔热构件设置在所述坩埚的上部上；以及
旋转轴，所述旋转轴用于使所述坩埚旋转并升高。
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