CN1990917A - 一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法及装置 - Google Patents

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Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法及装置，方法是：在单晶炉晶体停止加热后，向单晶炉室内通入空气，所述的装置包括三通管、管道、阀门和流量计。本发明的优点是：本方法和设备简单，操作方便，可清除在晶体生长期间，在炉室及真空管道的内表面上沉结的大量SiO(又称挥发物)，防止在拉制晶体结束后，清理炉室时，遇到空气时，发生燃烧甚至爆炸。

Description

一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种制造集成电路和其它电子元件半导体级硅单晶体的工艺和设备，特别是一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法及装置
背景技术
半导体硅单晶体的生产中大约85％采用切克劳斯基Czochralski法(直拉法)制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却，其中大部分过程是吸热过程，也就是说要外部供给热量。单晶炉中一般有一个发热体(石墨制、)，在其两端通上直流电，产生热量。发热体处在吸热体的外面，也就是说，热量是由外向内传导(径向)。随着硅单晶直径的加大(直径为200mm、300mm或直径300mm以上)，单晶炉热场的尺寸也变得越来越大，引起了热场径向的温差加大(热场中心温度与多晶硅支持器边缘的温度差)，热场纵向的温度差也很大(多晶支持器底部中心温度与多晶硅支持器上部中心温度之差)，这使多晶硅完全熔化需要很长时间(十几个小时)，现在大尺寸的热场大多数都装有底部加热器，以便提高热效率和缩短多晶硅熔化时间，而且，它还具有一定的控制硅单晶中的氧浓度的效果。
本发明涉及一种称做切克劳斯基(直拉)法硅晶体棒的生长工艺，该晶棒是圆形物体，具有一个中心轴，一个籽晶端锥体和一个尾端锥体，在这两个锥体之间是近乎恒定直径的圆柱体。
发明内容
本发明的目的是提供一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法和装置，采用本方法和装置可以在单晶炉停止加热后，将炉内壁及管道内的SiO等挥发物氧化掉，防止它遇到大量的空气时发生燃烧和爆炸。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法，其特征在于：在单晶炉晶体停止加热后，向单晶炉室内通入空气。
空气流量一般为10-150标准升/分钟。通气时间一般为10-300分钟，时间长短主要与装多晶的数量有关，所装的多晶数量大时，其通空气时间要长些。
本发明中设计的清除SiO的装置(又称后氧化装置)，安装在单晶炉上炉室与主真空泵之间。
工作步骤是这样的：在单晶炉晶体收尾并停加热后，通常是从停止加热电源20-240分钟后，开始通空气氧化。空气从位于单晶炉上炉室与主真空泵之间的管道通入。从而控制SiO的氧化速度，防止它发生燃烧和爆炸。
附图说明
图1：清除直拉硅单晶炉内SiO的装置图。
图2：直拉硅单晶炉的结构示意图。
图3a：图1装置的一种安装位置图。
图3b：图1装置的另一种安装位置图。
图3c：图1装置的另一种安装位置图。
图3d：图1装置的另一种安装位置图。
图1中，19空气进口、20为流量计、21阀门、22连接管，如三通，直管等，流量可以调节。
图2是切克劳斯基(直拉)法制造的硅单晶炉结构图。它包括1上炉室、2上炉室氩气控制阀、3炉盖、4真空泵排气口、5真空泵、6尾气过滤器、7排气阀、8排气管道、9基座、10埚升降机构、11炉底板、12炉筒、13氩气源、14氩气源阀、15质量流量控制器、16顶部氩气控制阀、17单晶体提升和旋转机构、18炉盖氩气控制阀。正常拉制晶体时，氩气从阀17进入炉内，向下流动，依次经过上炉室1、炉盖3、炉筒12、排气管口8、排气阀口7、气体过滤器6、泵5、最后从排气口4进入空气中。
图3a、图3b、图3c、图3d是清除SiO装置四种的安装位置示意图，
图3a是空气从顶部氩气控制阀16后端进入。
图3b是空气从排气阀7前端进入。
图3c是空气从上炉室氩气控制阀2后端进入。
图3d是空气从炉盖氩气控制阀18后端进入。
具体实施方式
实施例1：在KAYEX CG6000型单晶炉18英寸热场投多晶料60KG，生长直径155毫米的单晶棒，在晶体长完后(重约56KG)，立即停加热电源，停加热电源30分钟后，采用本发明的“1#氧化方案”，通空气流量为12标准升/立分钟，通气时间为25分钟，可以充分氧化真空管道内的SIO(一氧化硅)，擦炉时不会发生自燃或爆炸。
实施例2：在KAYEX MCZ-150型单晶炉22英寸热场投多晶料120KG，生长直径238毫米的单晶棒，在晶体长完后(重约108KG)，立即停加热电源，停加热电源200分钟后，采用本发明的“1#氧化方案”，通空气流量为145标准升/分钟，通气时间为250分钟，可以充分氧化真空管道内的SIO(一氧化硅)，擦炉时不会发生自燃或爆炸。
本发明的优点是：本方法和设备简单，操作方便，可清除在晶体生长期间，在炉室及真空管道的内表面沉结的大量SiO(又称挥发物)，防止在拉制晶体结束后，清理炉室时，遇到空气时，发生燃烧甚至爆炸。

Claims (5)

1、一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法，其特征在于：在单晶炉晶体停止加热后，向单晶炉室内通入空气。
2、根据权利要求1所述的一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法，其特征在于：所述的向单晶炉室内通入空气的流量为10-150标准升/分钟，通气时间为10-300分钟。
3、根据权利要求1或2所述的一种清除直拉硅单晶炉内SiO的方法，其特征在于：所述的空气从单晶炉上炉室与主真空泵之间的管道通入。
4、一种用于权利要求1所述的清除直拉硅单晶炉内SiO的装置，该装置包括三通管、管道、阀门和流量计。
5、一种直拉硅单晶炉，它包括石英坩埚、石墨坩埚、加热器、保温材料、金属筒、筒盖、热屏，其特征在于：它还含有清除直拉硅单晶炉内SiO的装置，该装置包括三通管、导管、阀门和流量计。
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