CN114341407A - 生长单晶硅锭时动态状态图表的产生及使用 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于生长单晶硅锭的方法。可在制造单晶硅锭期间产生并使用监测多个锭生长参数的动态状态图表。在一些实施例中，所述动态状态图表是具有多个区段的动态圆形图图表，其中每一区段监测锭生长参数。

Description

生长单晶硅锭时动态状态图表的产生及使用

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2019年7月29日申请的第62/879,829号美国临时专利申请案的权益，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的领域涉及用于生长单晶硅锭的方法，且特定来说，涉及监测多个锭生长参数的动态状态图表的产生及使用。

背景技术

可在其中从拉锭器系统内的硅熔融物抽出锭的丘克拉斯基(Czochralski)工艺中生长单晶硅锭。所生长的单晶锭涉及经监测以确保成功生长(例如，以实现目标锭直径而不在锭中形成位错)的数个生长参数。对于其中通过在锭生长期间将硅添加到熔融物而持续生长锭的连续丘克拉斯基工艺，情况尤其如此。连续丘克拉斯基对于各种锭生长参数的改变尤其敏感且难以控制。一个参数的小改变可级联到其它参数，这可引起系统损失其平衡状态。

需要允许监测及/或控制各种锭生长参数及/或提供可容易由操作者存取的参数的视觉输出且提供锭生长系统的简单视觉概观的系统及方法。

本节旨在向读者介绍可与在下文描述及/或主张的本公开的各种方面相关的本领域的各种方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促进本公开的各种方面的更佳理解。因此，应理解，这些陈述应在此意义上阅读且不作为对先前技术的认可。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种用于在丘克拉斯基工艺中生长单晶硅锭的方法。在坩埚中制备硅熔融物。从所述熔融物抽出单晶硅锭。提供与所述单晶硅锭的生长相关的多个生长参数。提供包含所述生长参数的视觉表示的动态状态图表。

本公开的另一方面涉及一种用于制造单晶硅锭的锭生长系统。所述系统包含生长腔室及安置在所述生长腔室内的坩埚。所述坩埚经配置以固持包含熔融硅的熔融物。所述系统包含用于从所述熔融物抽出锭的拉锭机构。所述系统包含包括处理器及存储器的控制单元。所述存储器存储指令，所述指令在通过所述处理器执行时引起所述处理器确定与所述单晶硅锭的生长相关的多个生长参数且将包含所述生长参数的视觉表示的动态状态图表提供给用户。

存在对于关于本公开的上文提及的方面阐述的特征的各种改善。同样，进一步特征还可被并入本公开的上文提及的方面中。这些改善及额外特征可个别或以任何组合存在。例如，下文关于本公开的任何所说明实施例论述的各种特征可单独或以任何组合被并入本公开的任何上述方面中。

附图说明

图1是实例锭生长系统的横截面；

图2是用于控制及/或监测锭生长的控制系统的示意图；

图3是用于从锭生长系统的一或多个传感器接收测量的系统的示意图；

图4是用于控制锭生长系统的运算装置的示意图；

图5是用于控制及/或监测锭生长的控制系统的示意图；

图6是包含四个区段的动态状态图表，其中每一区段与锭生长参数相关联；及

图7是包含七个区段的动态状态图表，其中每一区段与锭生长参数相关联。

贯穿图式，对应元件符号指示对应零件。

具体实施方式

本公开的提供涉及用于生长单晶硅锭的方法及系统。在实例方法中，提供包含多个生长参数的视觉表示的动态状态图表。可在本文中将动态状态图表描述为用于其中将多晶硅连续或断续地添加到坩埚的连续丘克拉斯基工艺中。动态状态图表还可用于批量丘克拉斯基系统中。

在图1中展示用于通过连续丘克拉斯基工艺制造锭60的实例锭生长系统5。锭生长系统5包含具有多个堰20、30、40或将熔融物分离成不同熔融物区的流体屏障的坩埚组合件10。在所说明实施例中，坩埚组合件10包含界定硅熔融物的内部熔融物区22的第一堰20(广义地，流体屏障)。内部熔融物区22是从其生长单晶硅锭60的生长区域。第二堰30界定硅熔融物的中间熔融物区32。第三堰40界定硅熔融物的外部熔融物区42。

馈给管46以足以在锭60的生长期间维持大体上恒定熔融物高度水平及体积的速率将多晶硅(其可为粒状、块状或粒状及块状的组合)馈给到外部熔融物区42中。第一堰20、第二堰30及第三堰40每一者具有大体上环形形状，且具有界定在其中以允许熔融硅朝向内部熔融物区22的生长区域径向向内流动的至少一个开口。

图1中描绘的坩埚配置是示范性的且适用于实行本公开的工艺。可使用适用于连续丘克拉斯基的其它配置而不脱离本公开的范围。例如，坩埚组合件10可无第二堰30及/或可无第三堰40。

一般来说，通过将多晶硅装载到坩埚中以形成初始硅装料而形成从其抽出锭60的熔融物。一般来说，初始装料在约100公斤与约200公斤的多晶硅之间，其可为粒状、块状或粒状及块状的组合。初始装料的质量取决于所要晶体直径及热区设计。初始装料未反映晶体的长度，这是因为多晶硅在晶体生长期间被连续馈给。例如，如果多晶硅被连续馈给且腔室具有足够高度，那么晶体长度可延伸到2000mm、3000mm或甚至4000mm的长度。

可使用多晶硅的各种源，包含(例如)在流体化床反应器中通过热分解硅烷或卤代硅烷而制造的粒状多晶硅或在西门子(Siemens)反应器中制造的多晶硅。一旦将多晶硅添加到坩埚以形成装料，便将装料加热到高于约硅的熔融温度(例如，约1412℃)的温度以熔融装料，且从而形成包括熔融硅的硅熔融物。硅熔融物具有熔融硅的初始体积且具有初始熔融物高度水平，且这些参数由初始装料的大小确定。在一些实施例中，将包括硅熔融物的坩埚加热到至少约1425℃、至少约1450℃或甚至至少约1500℃的温度。

在系统5内提供用于从内部熔融物区22内的熔融物生长且提拉锭60的提拉机构114。提拉机构114包含提拉缆线118、耦合到提拉缆线118的一个端的晶种固持器或卡盘120及耦合到晶种固持器或卡盘120的用于起始晶体生长的晶种122。提拉缆线118的一个端连接到滑轮(未展示)或鼓状物(未展示)或任何其它适合类型的提升机构(例如，轴件)，且另一端连接到固持晶种122的卡盘120。在操作中，将晶种122降低以接触内部熔融物区22中的熔融物。操作提拉机构114以引起晶种122沿着提拉轴线A上升。此引起单晶硅锭60从熔融物被提拉。

一旦装料经液化以形成包括熔融硅的硅熔融物，便将硅晶种122降低以接触内部熔融物区22内的熔融物。接着从熔融物抽出硅晶种122，其中硅附接到硅晶种122以形成颈部52，从而在熔融物的表面附近或表面处形成熔融物-固体界面。一般来说，用于形成颈部52的初始提拉速度是高的。在一些实施例中，以至少约1.0mm/分钟(例如在约1.5mm/分钟与约6mm/分钟之间(例如在约3mm/分钟与约5mm/分钟之间))的颈部部分提拉速率抽出硅晶种122及颈部52。颈部52可具有在约300mm与约700mm之间(例如在约450mm与约550mm之间)的长度。然而，颈部52的长度可变动到这些范围之外。

提拉机构114可旋转晶种122及连接到其的锭60。坩埚驱动单元44可旋转坩埚组合件10。在一些实施例中，在相反方向上旋转硅晶种122及坩埚组合件10，即，反向旋转。反向旋转实现硅熔融物中的对流。晶种122的旋转主要用于提供对称温度轮廓，抑制杂质的角度变动且还控制晶体熔融物接口形状。在一些实施例中，以在约5rpm与约30rpm之间或在约5rpm与约20rpm之间或在约8rpm与约20rpm之间或在约10rpm与约20rpm之间的速率旋转硅晶种122。在一些实施例中，以在约0.5rpm与约10rpm之间或在约1rpm与约10rpm之间或在约4rpm与约10rpm之间或在约5rpm与约10rpm之间的速率旋转坩埚组合件10。在一些实施例中，以快于坩埚组合件10的速率旋转晶种122。在一些实施例中，以比坩埚组合件10的旋转速率高至少1rpm(例如高至少约3rpm或高至少约5rpm)的速率旋转晶种122。

在形成颈部52之后，生长邻近颈部52的向外张开晶种-圆锥部分54。一般来说，提拉速率从颈部部分提拉速率降低到适用于生长向外张开晶种-圆锥部分54的速率。例如，在向外张开晶种-圆锥的生长期间的晶种-圆锥提拉速率可在约0.5mm/分钟与约2.0mm/分钟之间，例如约1.0mm/分钟。在一些实施例中，向外张开晶种-圆锥54具有在约100mm与约400mm之间(例如在约150mm与约250mm之间)的长度。向外张开晶种-圆锥54的长度可变动到这些范围之外。在一些实施例中，向外张开晶种-圆锥54经生长到约150mm、至少约150mm、约200mm、至少约200mm、约300mm、至少约300mm、约450mm或甚至至少约450mm的终端直径。向外张开晶种-圆锥54的终端直径通常等效于单晶硅锭60的主体56的恒定直径的直径。

在形成颈部52及邻近颈部52的向外张开晶种-圆锥54之后，接着，生长恒定直径部分56或“主体”。主体56的直径可变动且在一些实施例中，直径可为约150mm、至少约150mm、约200mm、至少约200mm、约300mm、至少约300mm、约450mm或甚至至少约450mm。单晶硅锭60的主体56最终经生长到至少约1000mm长，例如至少1400mm长，例如至少1500mm长，或至少2000mm长，或至少2200mm(例如2200mm)，或至少约3000mm长或至少约4000mm长。

在从熔融物提拉锭60时，通过管46或其它通道将硅添加到外部熔融物区42以补充锭生长系统5中的熔融物。固体多晶硅可从多晶硅馈给系统66添加且可经连续或断续添加到锭生长系统5以维持熔融物水平。一般来说，多晶硅可通过所属领域的技术人员可用的任何方法计量到锭生长系统5中。

在一些实施例中，在锭生长期间还将掺杂剂添加到熔融物。可从掺杂剂馈给系统72引入掺杂剂。掺杂剂可作为气体或固体添加且可添加到外部熔融物区42。

系统5可包含绕锭60安置以允许生长中的锭60辐射其固化潜热及来自熔融物的热通量的热屏蔽件116。热屏蔽件116在形状上可为至少部分锥形且以角度向下倾斜以产生其中安置锭60的环形开口。惰性气体64(例如氩气)的流通常沿着生长中的晶体的长度提供。通过从周围氛围密封隔离的生长腔室78提拉锭60。

多个独立控制的环形底部加热器70可以径向图案安置在坩埚组合件10下方。环形底部加热器70以相对受控分布跨坩埚组合件10的整个基底表面区域施加热。环形基底加热器70可为经个别控制的平面电阻加热元件，如第7,635,414号美国专利中描述，所述专利为了全部相关及一致目的以引用的方式并入本文中。系统5可包含在坩埚组合件10的径向向外安置以控制遍及熔融物的温度分布的一或多个侧加热器74。

图1中展示且本文中描述的锭生长系统5是示范性的且通常可使用其中晶锭通过连续丘克拉斯基方法制备的任何系统，除非另外阐述。

用于制造硅锭60的系统5可包含用于控制及/或监测锭生长的控制系统80(图2)。系统80可包含基于用户输入控制锭生长系统5的控制单元82及检测与晶体生长相关的一或多个参数的传感器。例如，温度传感器84(例如光电管(或高温计))在其表面处测量熔融物的温度。直径变换器86测量锭60的直径。水平传感器测量锭生长系统5中的熔融物的水平。重量传感器96可用于测量坩埚重量或锭重量。控制单元82还可通信地连接到用户接口88，操作者可在所述用户接口88处输入用于控制锭生长的一或多个命令(例如，设置点)。系统5可包含其它输入及/或传感器92，包含系统功率、电流、真空、长度、行进、位置、速度、距离、旋转、流量、压力、体积及/或重量。

控制单元82用于调节多个工艺参数，包含(但不限于)晶体旋转速率、坩埚旋转速率、锭直径及熔融物温度中的至少一者。控制单元82可控制加热器电源供应器123以控制底部加热器70(其还可经独立地控制)及/或侧加热器74的热输出。控制单元82通信地连接到提拉机构114以控制锭60的提拉速率及/或旋转速率且连接到坩埚驱动单元44以调节坩埚组合件10的旋转速率。控制单元82还可控制多晶硅馈给系统66以调节将多晶硅添加到熔融物的速率。控制单元82还可连接到掺杂剂馈给系统72以调节掺杂剂到熔融物中的添加。控制单元82还可控制一或多个泵及阀以控制生长腔室压力及/或过滤器清洁。控制单元82可通过使用一或多个算法(例如，由控制单元82存储及/或执行的算法)而控制系统5。虽然展示一个控制单元82，但系统80可包含用于控制一或多个锭生长参数的两个或更多个控制单元82。

在各个实施例中，控制单元82可包含处理器，所述处理器处理从系统5的各种传感器(包含(但不限于)温度传感器84、直径变换器86及水平传感器90)接收的信号，以及控制系统5的一或多个装置(包含(但不限于)坩埚驱动单元44、提拉机构114、加热器电源供应器123、真空泵131、气流调节器129、多晶馈给系统66、掺杂剂馈给系统72及其任何组合)。

控制单元82可为计算机系统。如本文中描述的计算机系统是指任何已知运算装置及计算机系统。如本文中描述，全部此类计算机系统包含处理器及存储器。然而，本文中提及的计算机系统中的任何处理器也可指一或多个处理器，其中处理器可在一个运算装置或并行作用的多个运算装置中。另外，本文中提及的计算机装置中的任何存储器还可指一或多个存储器，其中存储器可在一个运算装置或并行作用的多个运算装置中。

如本文中使用的术语处理器是指中央处理单元、微处理器、微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路及能够执行本文中描述的功能的任何其它电路或处理器。上文仅为实例且因此不旨在以任何方式限制术语“处理器”的定义及/或意义。

如本文中使用，术语“数据库”可指数据体、关系数据库管理系统(RDBMS)或两者。如本文中使用，数据库可包含数据的任何集合，包含阶层式数据库、关系数据库、平面文件数据库、对象关系数据库、面向对象数据库及存储在计算机系统中的记录或数据的任何其它结构化集合。上文的实例仅为实例且因此不旨在以任何方式限制术语数据库的定义及/或意义。RDBMS的实例包含(但不限于包含)

数据库、MySQL、

DB2、

SQL服务器、

及PostgreSQL。然而，可使用实现本文中描述的系统及方法的任何数据库。(Oracle是加利福尼亚州红木海岸(Redwood Shore)的甲骨文公司(OracleCorporation)的注册商标；IBM是纽约州阿蒙克(Armonk)的国际商业机器公司(International Business Machines Corporation)的注册商标；微软(Microsoft)是华盛顿州雷蒙德(Redmond)的微软公司(Microsoft Corporation)的注册商标；且Sybase是加利福尼亚州都柏林(Dublin)的赛贝斯(Sybase)的注册商标。)

在一个实施例中，提供计算机程序以启用控制单元82，且此程序体现在计算机可读媒体上。在实例实施例中，计算机系统在单个计算机系统上执行而不需要连接到服务器计算机。在进一步实施例中，计算机系统在

环境(Windows是华盛顿州雷蒙德的微软公司(Microsoft Corporation)的注册商标)中运行。在又一实施例中，计算机系统在主机环境及

服务器环境(UNIX是位于英国柏克夏(Berkshire)的雷丁(Reading)的X/Open有限公司的注册商标)上运行。替代地，计算机系统在任何适合操作系统环境中运行。计算机程序是灵活的且经设计以在各种不同环境中运行而不损及任何主要功能性。在一些实施例中，计算机系统包含在多个运算装置当中分布的多个组件。一或多个组件可呈体现在计算机可读媒体中的计算机可执行指令的形式。

计算机系统及工艺不限于本文中描述的特定实施例。另外，每一计算机系统的组件及每一工艺可与本文中描述的其它组件及工艺独立且分开地实践。每一组件及工艺也可与其它组合件封装及工艺组合使用。

在一个实施例中，计算机系统可配置为服务器系统。图3说明服务器系统301的实例配置，服务器系统301用于从一或多个传感器(包含(但不限于)温度传感器84、直径变换器86及水平传感器90及其任何组合)接收测量以及控制系统5的一或多个装置(包含(但不限于)坩埚驱动单元44、提拉机构114、加热器电源供应器123、馈给系统66、真空泵131、气流调节器129、掺杂剂馈给系统72及如本文中描述且在图1到2的实施例中说明的其任何组合)。再次参考图3，服务器系统301还可包含(但不限于)数据库服务器。在此实例实施例中，服务器系统301执行用于控制如本文中描述的系统80的一或多个装置的全部步骤。

服务器系统301包含用于执行指令的处理器305。例如，指令可存储在存储器310中。处理器305可包含用于执行指令的一或多个处理单元(例如，呈多核心配置)。指令可在服务器系统301上的各种不同操作系统(例如UNIX、LINUX、Microsoft

等)内执行。还应了解，在起始基于计算机的方法之后，可在初始化期间执行各种指令。可需要一些操作以便执行本文中描述的一或多个工艺，而其它操作可更一般及/或特定于特定编程语言(例如，C、C#、C++、Java或任何其它适合编程语言)。

处理器305可操作地耦合到通信接口315，使得服务器系统301能够与远程装置(例如用户系统或另一服务器系统301)通信。例如，通信接口315可经由因特网从客户端系统接收请求(例如，提供用于接收传感器输入且控制系统80的一或多个装置的交互式用户接口的请求。

处理器305还可操作地耦合到存储装置134。存储装置134是适用于存储及/或检索数据的任何计算机操作硬件。在一些实施例中，存储装置134在服务器系统301中集成。例如，服务器系统301可包含一或多个硬盘驱动器作为存储装置134。在其它实施例中，存储装置134在服务器系统301外部且可由多个服务器系统301存取。例如，存储装置134可包含多个存储单元，例如呈廉价磁盘冗余阵列(RAID)配置的硬盘或固态磁盘。存储装置134可包含存储局域网络(SAN)及/或网络附接存储(NAS)系统。

在一些实施例中，处理器305经由存储接口320可操作地耦合到存储装置134。存储接口320是能够将对存储装置134的存取提供给处理器305的任何组件。存储接口320可包含(例如)高级附接技术(ATA)适配器、串行ATA(SATA)适配器、小计算机系统接口(SCSI)适配器、RAID控制器、SAN适配器、网络适配器及/或将对存储装置134的存取提供给处理器305的任何组件。

存储器310可包含(但不限于)随机存取存储器(RAM)，例如动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)及非易失性RAM(NVRAM)。上文的存储器类型仅为示范性的且因此不限制可用于计算机程序的存储的存储器的类型。

在另一实施例中，计算机系统可以运算装置(例如运算装置402(图4中展示))的形式提供。运算装置402包含用于执行指令的处理器404。在一些实施例中，可执行指令存储在存储器406中。处理器404可包含一或多个处理单元(例如，呈多核心配置)。存储器406是允许信息(例如可执行指令及/或其它数据)经存储及检索的任何装置。存储器406可包含一或多个计算机可读媒体。

在另一实施例中，包含在控制单元143的运算装置中的存储器可包含多个模块。每一模块可包含经配置以使用至少一个处理器执行的指令。含在多个模块中的指令可在通过运算装置的一或多个处理器执行时实施用于同时调节如本文中描述的多个工艺参数的方法的至少部分。存储在运算装置的存储器中的模块的非限制性实例包含：用于从一或多个传感器接收测量的第一模块及用于控制系统80的一或多个装置的第二模块。

运算装置402还包含用于将信息呈现给用户400的一个媒体输出组件408。媒体输出组件408是能够将信息传达给用户400的任何组件。在一些实施例中，媒体输出组件408包含输出适配器，例如视频适配器及/或音频适配器。输出适配器可操作地耦合到处理器404且进一步经配置以可操作地耦合到输出装置，例如显示装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、阴极射线管(CRT)或“电子墨水”显示器)或音频输出装置(例如，扬声器或耳机)。

在一些实施例中，客户端运算装置402包含用于从用户400接收输入的输入装置410。输入装置410可包含(例如)键盘、指向装置、鼠标、手写笔、触敏面板(例如，触摸垫或触摸屏)、相机、陀螺仪、加速度计、位置检测器及/或音频输入装置。单个组件(例如触摸屏)可用作媒体输出组件408的输出装置及输入装置410两者。

运算装置402还可包含经配置以通信地耦合到远程装置(例如服务器系统301或网站服务器)的通信接口412。通信接口412可包含(例如)用于与移动电话网络(例如，全球行动通信系统(GSM)、3G、4G、5G或蓝牙)或其它行动数据网络(例如，微波存取全球互通(WIMAX))一起使用的有线或无线网络适配器或无线数据收发器。

例如，用于经由媒体输出组件408将用户接口提供给用户400且任选地接收并处理来自输入装置410的输入的计算机可读指令存储在存储器406中。用户接口可包含网页浏览器及应用程序以及其它可能性。网页浏览器使用户400能够显示通常嵌入来自网站服务器的网页或网站上的媒体及其它信息且与媒体及其它信息互动。应用程序允许用户400与服务器应用程序互动。用户接口经由网页浏览器及应用程序中的一者或两者促进与制造具有低氧含量的单晶硅锭的工艺相关的信息的显示。

在一些实施例中且如图5中展示，控制单元82包含处理器404及存储器406。存储器406存储在通过处理器404执行时引起处理器404确定与单晶硅锭60的生长相关的多个生长参数的指令。处理器404还可将包含生长参数的视觉表示的动态状态图表504(图6)提供给用户，如下文论述。

在一些实施例中，控制系统80(图2)经配置以将与单晶硅锭60的生长相关的多个生长参数提供给用户。例如且如图5中展示，控制系统80可从传感器系统94(其可包含图2中展示的一或多个传感器)获取输入。输入装置410还可通信到控制单元82。控制单元82例如通过如图5中展示的媒体输出408通信地连接到用户接口88。用户接口88包含与单晶硅锭的生长相关的多个生长参数。用户接口88可包含视觉媒体(例如，展示信息及/或能够从用户接受信息的屏幕)。用户接口可包含程序、应用程序及/或网页浏览器或类似者。

在一些实施例中，用于修改、改变或控制锭生长系统5的控制系统80包含控制单元82，控制单元82不同于用于产生下文描述的动态状态图表88的控制单元。在其它实施例中，用于修改、改变或控制锭生长系统5的控制系统80是产生包含动态状态图表的用户接口88的相同系统的部分(即，使用相同控制单元82)。用户接口88可包含开发环境，例如Microsoft Visual Studio、Oracle Java、Siemens Wincc、Wonderware Intouch或类似者。开发环境用于产生接口的特征。机器(例如，计算机或服务器)的程序(例如，运行时间应用程序)运行以提供用户接口88。

在一些实施例中，用户接口88包含或以其它方式显示可由用户观看的动态状态图表。例如，动态状态图表可提供响应于生长参数的改变而改变的多个生长参数的视觉(例如，图形)表示。在图6中展示实例动态状态图表504。实例动态状态图表504是被划分为区段518、528、538、548的圆形状态图表。每一区段与不同生长参数相关联。虽然在图6中展示四个区段，但状态图表504可包含与锭生长参数相关联的更多或更少区段(例如，2个或更多个区段、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、6个或更多个、8个或更多个或10个或更多个区段)。可与动态状态图表504的区段相关联的适合锭生长参数包含(例如且不限于)锭目标长度、锭直径、晶种提升速度、热屏蔽件与熔融物表面之间的距离(即，热屏蔽件位置)、到坩埚的多晶馈给速率(如在连续丘克拉斯基系统中)、到坩埚的掺杂剂馈给速率、拉锭器压力、锭生长速率(例如，冠部中的径向生长速率)或类似者。

在一些实施例中，圆形状态图表可具有一或多个动态特征。例如，一或多个区段518、528、538、548可响应于对应锭生长参数的值的改变而改变大小。每一区段518、528、538、548可具有从圆形状态图中心C₅₀₄延伸到区段518、528、538、548的相应外边缘E₅₁₈、E₅₂₈、E₅₃₈、E₅₄₈的半径R₅₁₈、R₅₂₈、R₅₃₈、R₅₄₈。半径R₅₁₈、R₅₂₈、R₅₃₈、R₅₄₈响应于生长参数的值的改变而改变。

圆形状态图表504的区段518、528、538、548中的一或多者可包含最小生长参数视觉520及/或最大生长参数视觉525。在所说明实施例中，最小生长参数视觉520是第一弧形且最大生长参数视觉525是从第一弧形径向向外安置的第二弧形。第一及第二弧形520、525界定环形区段530。环形区段530可表示相应生长参数的可接受范围

在所说明实施例中，动态状态图表504还包含目标生长参数视觉540。目标生长参数视觉540可与每一区段相关联且表示相应生长参数的目标值。目标生长参数视觉540可为如图6中展示的第三弧形。

锭生长参数可在圆形状态图表504的半径内正规化。例如，每一区段518、528、538、548的最小、最大及目标生长参数弧形可在相同相应径向位置处(即，与圆形状态图表中心C₅₀₄相距相同距离)，使得最小弧形520形成圆形，目标生长参数弧形540形成圆形且最大弧形525形成圆形)。在其它实施例中，区段518、528、538、548的弧形在不同径向位置处。

在一些实施例中，每一区段518、528、538、548响应于相应锭生长参数的值的改变而改变色彩及/或暗度。例如，低于或处于目标值(由目标弧形540展示)的区段可为第一色彩(由第一、第二及第三区段518、528、538中的第一点刻图案表示)，且高于目标值的区段可为第二色彩(由第四区段548中的第二点刻图案表示)。在一些实施例中，色彩或色彩的强度可在区段内改变。例如，区段内的色彩可从中心C₅₀₄朝向外边缘E₅₁₈、E₅₂₈、E₅₃₈、E₅₄₈变得渐进地更暗(例如，其中区段在最大目标生长参数视觉525处最暗)。

圆形状态图表504可包含一或多个瓣522、524、526、532以监测一或多个锭生长参数。瓣522、524、526、532可基于锭生长参数的改变而改变距圆形图表中心C₅₀₄的距离。替代地，瓣522、524、526、532可响应于锭生长参数的改变而改变色彩或大小。

状态图表504是实例状态图表且可使用将与两个或更多个锭生长参数相关的信息提供给用户的其它状态图表，除非另外阐述。

可在锭生长系统5(图1)中直接测量在状态图表504中监测的一或多个生长参数。例如，参数可通过传感器系统94(图5)的传感器测量。实例传感器包含温度传感器84、直径变换器86及水平传感器90及重量传感器96。代替直接测量，一或多个生长参数可由算法(例如存储在控制单元82中的算法)产生。

相较于用于在连续丘克拉斯基工艺中生长单晶硅锭的常规方法及系统，本公开的实施例的方法具有若干优点。通过提供动态状态图表，若干锭生长参数可由操作者快速地存取，这允许相对于其中在多个位置(例如，多个页)中存取参数的系统更快速地做出对锭生长系统的改变。在其中动态状态图表是被划分为区段的动态圆形图的实施例中，每一区段可与锭生长参数相关联，这允许操作者获取系统的性能的快速概观。锭生长参数可在动态状态图表中正规化，这允许参数具有共同生长视觉(例如，每一者可由动态状态图表中的弧形表示的最小生长视觉、最大生长视觉及/或目标生长视觉)。动态状态图表将对系统参数的快速存取提供给操作者而不将太多信息提供给操作者。

实例

通过以下实例进一步说明本公开的工艺。这些实例不应被视为限制性意义。

实例1：包含四个锭生长参数的动态状态图表

在图6中展示经开发用于控制在连续丘克拉斯基锭生长系统中的锭生长的动态状态图表。动态状态图表是具有四个区段518、528、538、548(展示为由虚线分离)的动态圆形图表。第一区段518及第三区段538监测表示其它锭生长参数(例如，重量、温度、直径、水平、系统压力或类似者)的“值D”。第二区段528监测晶种提升(即，在拉锭器中使晶种122升高的速率)。第四区段548监测锭的生长速率。如图6的动态状态图表中展示，“值D”处于或接近由中间弧形540指示的目标生长值。晶种提升低于目标值且生长速率高于目标值。动态状态图表允许多个生长参数在单个视觉中被监测及控制。

实例2：包含七个锭生长参数的动态状态图表

在图7中展示动态状态图表604，其展示七个锭生长参数。动态状态图表是动态圆形状态图表，其包含监测热屏蔽件位置的第一区段618、监测晶种提升速度的第二区段628、监测锭的直径的第三区段638、监测锭的目标长度的第四区段648、监测锭生长系统压力的第五区段658、监测到熔融物的掺杂剂馈给速率的第六区段668及监测将硅添加到熔融物的速率的第七区段678。经监测参数可经直接测量或可为一或多个算法的输出。生长参数已经正规化，使得每一区段的目标生长视觉(即，弧形)在距圆形图中心C₆₀₄的相同距离处。

如本文中使用，当结合尺寸、浓度、温度或其它物理或化学性质或特性的范围使用时，术语“约”、“大体上”、“基本上”及“近似”意味着涵盖可存在于性质或特性的范围的上限及/或下限中的变动，包含(例如)源自舍位、测量方法的变动或其它统计变动。

当介绍本公开或本公开的(若干)实施例的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“所述(the)”及“所述(said)”旨在意味着存在一或多个元件。术语“包括”、“包含”、“含有”及“具有”旨在为包含性且意味着除了所列举的元件之外，可存在额外元件。指示特定定向的术语(例如，“顶部”、“底部”、“侧”等)的使用是为了方便描述且不需要所描述的项目的任何特定定向。

由于可对上文构造及方法做出各种改变而不脱离本公开的范围，因此旨在应将上文中的描述中含有及(若干)附图中展示的全部事项解读为阐释性及非限制性意义。

Claims (23)

1.一种用于在丘克拉斯基工艺中生长单晶硅锭的方法，所述方法包括：

在坩埚中制备硅熔融物；

从所述熔融物抽出单晶硅锭；

提供与所述单晶硅锭的生长相关的多个生长参数；及

提供包含所述生长参数的视觉表示的动态状态图表。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在从所述熔融物抽出所述硅锭时将多晶硅添加到所述熔融物以补充所述坩埚中的硅。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述动态状态图表是被划分为区段的圆形状态图表，每一区段与生长参数相关联。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述圆形状态图表具有中心，且每一区段具有外边缘及从所述圆形状态图表中心延伸到所述外边缘的半径，所述半径响应于所述生长参数的值的改变而改变。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中所述动态状态图表包含与每一生长参数相关联的最小及最大生长参数视觉。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述动态状态图表是圆形状态图表，所述最小生长参数视觉是第一弧形且所述最大生长参数视觉是从所述第一弧形径向向外安置的第二弧形，所述第一弧形及所述第二弧形界定表示所述生长参数的可接受范围的环形区段。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述动态状态图表包含目标生长参数视觉，所述目标生长参数视觉是第三弧形，所述第三弧形安置在所述第一弧形与所述第二弧形之间。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中：

每一区段的所述第一弧形距所述圆形状态图表中心的距离相同，使得所述第一弧形组合以形成第一圆形；及

每一区段的所述第二弧形距所述圆形状态图表中心的距离相同，使得所述第二弧形组合以形成与所述第一圆形同心的第二圆形。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中所述生长参数是选自由锭目标长度、锭直径、晶种提升速度、热屏蔽件位置、多晶硅馈给速率、掺杂剂馈给速率、拉锭器压力及锭生长速率组成的群组。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其进一步包括基于一或多个生长参数值的改变而改变所述视觉表示的色彩。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法，其中通过以下项提供所述多个生长参数：

测量锭生长系统中的所述生长参数，所述坩埚安置在所述锭生长系统的生长腔室中；或

从算法产生所述生长参数。

12.一种用于制造单晶硅锭的锭生长系统，所述系统包括

生长腔室；

坩埚，其安置在所述生长腔室内，经配置以固持包含熔融硅的熔融物；

拉锭机构，其用于从所述熔融物抽出锭；

控制单元，其包括处理器及存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时引起所述处理器：

确定与所述单晶硅锭的生长相关的多个生长参数；及

将包含所述生长参数的视觉表示的动态状态图表提供给用户。

13.根据权利要求12所述的锭生长系统，其进一步包括用于在从所述熔融物抽出硅锭时将多晶硅添加到所述熔融物以补充所述坩埚中的硅的多晶硅馈给系统。

14.根据权利要求13所述的锭生长系统，其中所述动态状态图表是被划分为区段的圆形状态图表，每一区段与生长参数相关联。

15.根据权利要求14所述的锭生长系统，其中所述圆形状态图表具有中心，且每一区段具有外边缘及从所述圆形状态图表中心延伸到所述外边缘的半径，所述半径响应于所述生长参数的值的改变而改变。

16.根据权利要求12到15中任一权利要求所述的锭生长系统，其中所述动态状态图表包含与每一生长参数相关联的最小及最大生长参数视觉。

17.根据权利要求16所述的锭生长系统，其中所述动态状态图表是圆形状态图表，所述最小生长参数视觉是第一弧形且所述最大生长参数视觉是从所述第一弧形径向向外安置的第二弧形，所述第一弧形及所述第二弧形界定表示所述生长参数的可接受范围的环形区段。

18.根据权利要求17所述的锭生长系统，其中所述动态状态图表包含目标生长参数视觉，所述目标生长参数视觉是第三弧形，所述第三弧形安置在所述第一弧形与所述第二弧形之间。

19.根据权利要求17或权利要求18所述的锭生长系统，其中：

每一区段的所述第一弧形距所述圆形状态图表中心的距离相同，使得所述第一弧形组合以形成第一圆形；及

每一区段的所述第二弧形距所述圆形状态图表中心的距离相同，使得所述第二弧形组合以形成与所述第一圆形同心的第二圆形。

20.根据权利要求12到19中任一权利要求所述的锭生长系统，其中所述生长参数是选自由锭目标长度、锭直径、晶种提升速度、热屏蔽件位置、多晶硅馈给速率、掺杂剂馈给速率、拉锭器压力及锭生长速率组成的群组。

21.根据权利要求12到20中任一权利要求所述的锭生长系统，其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时引起所述处理器基于生长参数值的改变而改变所述视觉表示的色彩。

22.根据权利要求12到21中任一权利要求所述的锭生长系统，其中所述系统包括测量一或多个锭生长参数的传感器系统，所述传感器系统通信地连接到所述控制单元。

23.根据权利要求12到21中任一权利要求所述的锭生长系统，其中所述系统经配置以根据算法产生一或多个锭生长参数。

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