TWI838552B

TWI838552B - 涉及產生或使用動態狀態圖表的單晶矽錠的製造方法和系統

Info

Publication number: TWI838552B
Application number: TW109122282A
Authority: TW
Inventors: 喬治歐雅各斯提尼; 斯蒂芬哈林格; 瑪爾科塞東尼
Original assignee: 環球晶圓股份有限公司
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2024-04-11

Abstract

本發明揭示用於生長一單晶矽錠之方法。可在製造單晶矽錠期間產生並使用監測複數個錠生長參數之一動態狀態圖表。在一些實施例中，該動態狀態圖表係具有複數個區段之一動態圓形圖圖表，其中各區段監測一錠生長參數。

Description

涉及產生或使用動態狀態圖表的單晶矽錠的製造方法和系統

本發明之領域係關於用於生長一單晶矽錠之方法且特定言之，係關於監測複數個錠生長參數之動態狀態圖表之產生及使用。

可在其中自一拉錠器系統內之一矽熔融物抽出一錠之一丘克拉斯基(Czochralski)程序中生長單晶矽錠。所生長之單晶錠涉及經監測以確保成功生長(例如，以達成一目標錠直徑而不在錠中形成差排)之數個生長參數。對於其中藉由在錠生長期間將矽添加至熔融物而持續生長錠之連續丘克拉斯基程序，情況尤其如此。連續丘克拉斯基對於各種錠生長參數之改變尤其敏感且難以控制。一個參數之小改變可級聯至其他參數，此可引起系統損失其平衡狀態。

需要容許監測及/或控制各種錠生長參數及/或提供可容易由操作者存取之參數之一視覺輸出且提供錠生長系統之一簡單視覺概觀之系統及方法。

此段落旨在向讀者介紹可與在下文描述及/或主張之本發明之各種態樣相關之此項技術之各種態樣。據信，此論述有助於向讀者提供背景資訊以促進本發明之各種態樣之一更佳理解。因此，應理解，此等陳述應在此意義上閱讀且不作為先前技術之認可。

本發明之一個態樣係關於一種用於在一丘克拉斯基程序中生長一單晶矽錠之方法。在一坩堝中製備一矽熔融物。自該熔融物抽出一單晶矽錠。提供與該單晶矽錠之生長相關之複數個生長參數。提供包含該等生長參數之一視覺表示之一動態狀態圖表。

本發明之另一態樣係關於一種用於製造一單晶矽錠之錠生長系統。該系統包含一生長腔室及安置於該生長腔室內之一坩堝。該坩堝經組態以固持包含熔融矽之一熔融物。該系統包含用於自該熔融物抽出一錠之一拉錠機構。該系統包含包括一處理器及一記憶體之一控制單元。該記憶體儲存指令，該指令在藉由該處理器執行時引起該處理器判定與該單晶矽錠之生長相關之複數個生長參數且將包含該等生長參數之一視覺表示之一動態狀態圖表提供給一使用者。

存在對於關於本發明之上文提及之態樣闡述之特徵之各種改善。同樣，進一步特徵亦可被併入本發明之上文提及之態樣中。此等改善及額外特徵可個別或以任何組合存在。例如，下文關於本發明之任何所繪示實施例論述之各種特徵可單獨或以任何組合被併入本發明之任何上述態樣中。

5:(錠生長)系統

10:坩堝總成

20:第一堰

22:內部熔融物區

30:第二堰

32:中間熔融物區

40:第三堰

42:外部熔融物區

44:坩堝驅動單元

46:(饋給)管

52:頸部

54:向外張開晶種-圓錐部分

56:主體

60:(單晶矽)錠

64:惰性氣體

66:(多晶矽)饋給系統

70:環形底部加熱器

72:摻雜劑饋給系統

74:側加熱器

78:生長腔室

80:(控制)系統

82:控制單元

84:溫度感測器

86:直徑傳感器

88:使用者介面

90:位準感測器

92:其他輸入及/或感測器

94:感測器系統

96:重量感測器

114:提拉機構

116:熱屏蔽件

118:提拉纜線

120:卡盤

122:(矽)晶種

123:加熱器電源供應器

129:氣流調節器

131:真空泵

134:儲存裝置

301:伺服器系統

305:處理器

310:記憶體

315:通信介面

320:儲存介面

400:使用者

402:運算裝置

404:處理器

406:記憶體

408:媒體輸出組件

410:輸入裝置

412:通信介面

504:動態狀態圖表/(圓形)狀態圖表

518:第一區段

520:最小生長參數視覺/第一弧形/最小弧形

522:瓣

524:瓣

525:最大生長參數視覺/第二弧形/最大弧形

526:瓣

528:第二區段

530:環形區段

532:瓣

538:第三區段

540:目標生長參數視覺/第三弧形/目標弧形/中間弧形

548:第四區段

604:動態狀態圖表

618:第一區段

628:第二區段

638:第三區段

648:第四區段

658:第五區段

668:第六區段

678:第七區段

A:提拉軸線

C₅₀₄:圓形狀態圖表中心

C₆₀₄:圓形圖中心

E₅₁₈:邊緣

E₅₂₈:邊緣

E₅₃₈:邊緣

E₅₄₈:邊緣

R₅₁₈:半徑

R₅₂₈:半徑

R₅₃₈:半徑

R₅₄₈:半徑

圖1係一例示性錠生長系統之一橫截面；圖2係用於控制及/或監測錠生長之一控制系統之一示意圖；圖3係用於自錠生長系統之一或多個感測器接收量測之一系統之一示意圖；圖4係用於控制錠生長系統之一運算裝置之一示意圖；圖5係用於控制及/或監測錠生長之一控制系統之一示意圖；圖6係包含四個區段之一動態狀態圖表，其中各區段與一錠生長參數相關聯；及圖7係包含七個區段之一動態狀態圖表，其中各區段與一錠生長參數相關聯。

貫穿圖式，對應元件符號指示對應零件。

本申請案主張2019年7月29日申請之美國臨時專利申請案第62/879,829號之權利，該申請案之全文以引用的方式併入本文中。

本發明之佈建係關於用於生長一單晶矽錠之方法及系統。在例示性方法中，提供包含複數個生長參數之一視覺表示之一動態狀態圖表。可在本文中將動態狀態圖表描述為用於其中將多晶矽連續或斷續地添加至一坩堝之一連續丘克拉斯基程序中。動態狀態圖表亦可用於一批量丘克拉斯基系統中。

在圖1中展示用於藉由一連續丘克拉斯基程序製造一錠60之一例示性錠生長系統5。錠生長系統5包含具有複數個堰20、30、40或將熔融物分離成不同熔融物區之流體障壁之一坩堝總成10。在所繪示實施例中，坩堝總成10包含界定矽熔融物之一內部熔融物區22之一第一堰20(廣泛地，一流體障壁)。內部熔融物區22係自其生長單晶矽錠60之生長區域。一第二堰30界定矽熔融物之一中間熔融物區32。一第三堰40界定矽熔融物之一外部熔融物區42。

一饋給管46以足以在錠60之生長期間維持一實質上恆定熔融物高度位凖及容量之一速率將多晶矽(其可係粒狀、塊狀或粒狀及塊狀之一組合)饋給至外部熔融物區42中。第一堰20、第二堰30及第三堰40各具有一大體上環形形狀，且具有界定於其中以允許熔融矽朝向內部熔融物區22之生長區域徑向向內流動之至少一個開口。

圖1中描繪之坩堝組態係例示性的且適用於實行本發明之程序。可使用適用於連續丘克拉斯基之其他組態而不脫離本發明之範疇。例如，坩堝總成10可無第二堰30及/或可無第三堰40。

一般言之，藉由將多晶矽裝載至一坩堝中以形成一初始矽裝料而形成自其抽出錠60之熔融物。一般言之，一初始裝料在約100公斤與約200公斤之多晶矽之間，其可係粒狀、塊狀或粒狀及塊狀之一組合。初始裝料之質量取決於所要晶體直徑及熱區設計。初始裝料未反映晶體之長度，此係因為多晶矽在晶體生長期間被連續饋給。例如，若多晶矽被連續饋給且腔室具有一足夠高度，則晶體長度可延伸至2000mm、3000mm或甚至4000mm之長度。

可使用多晶矽之各種源，包含(例如)在一流體化床反應器中藉由熱分解矽烷或鹵代矽烷而製造之粒狀多晶矽或在一西門子(Siemens)反應器中製造之多晶矽。一旦將多晶矽添加至坩堝以形成一裝料，便將裝料加熱至高於約矽之熔融溫度(例如，約1412℃)之一溫度以熔融裝料，且藉此形成包括熔融矽之一矽熔融物。矽熔融物具有熔融矽之一初始體積且具有一初始熔融物高度位凖，且此等參數由初始裝料之大小判定。在一些實施例中，將包括矽熔融物之坩堝加熱至至少約1425℃、至少約1450℃或甚至至少約1500℃之一溫度。

在系統5內提供用於自內部熔融物區22內之熔融物生長且提拉錠60之一提拉機構114。提拉機構114包含一提拉纜線118、耦合至提拉纜線118之一個端之一晶種固持器或卡盤120及耦合至晶種固持器或卡盤120用於起始晶體生長之一晶種122。提拉纜線118之一個端連接至一滑輪(未展示)或一鼓狀物(未展示)或任何其他適合類型之提升機構(例如，一軸件)，且另一端連接至固持晶種122之卡盤120。在操作中，將晶種122降低以接觸內部熔融物區22中之熔融物。操作提拉機構114以引起晶種122沿著提拉軸線A上升。此引起一單晶矽錠60自熔融物被提拉。

一旦液化裝料以形成包括熔融矽之一矽熔融物，便將矽晶種122降低以接觸內部熔融物區22內之熔融物。接著自熔融物抽出矽晶種122，其中矽附接至矽晶種122以形成一頸部52，藉此在熔融物之表面附近或表面處形成一熔融物-固體介面。一般言之，用於形成頸部52之初始提拉速度係高的。在一些實施例中，以至少約1.0mm/分鐘(諸如在約1.5mm/分鐘與約6mm/分鐘之間(諸如在約3mm/分鐘與約5mm/分鐘之間))之一頸部部分提拉速率抽出矽晶種122及頸部52。頸部52可具有在約300mm與約700mm之間(諸如在約450mm與約550mm之間)之一長度。然而，頸部52之長度可變動至此等範圍之外。

提拉機構114可旋轉晶種122及連接至其之錠60。一坩堝驅動單元44可旋轉坩堝總成10。在一些實施例中，在相反方向上旋轉矽晶種122及坩堝總成10，即，反向旋轉。反向旋轉達成矽熔融物中之對流。矽晶種122之旋轉主要用於提供一對稱溫度輪廓，抑制雜質之角度變動且亦控制晶體熔融物介面形狀。在一些實施例中，以在約5rpm與約30rpm之間(或在約5rpm與約20rpm之間，或在約8rpm與約20rpm之間，或在約10rpm與約20rpm之間)之一速率旋轉矽晶種122。在一些實施例中，以在約0.5rpm與約10rpm之間(或在約1rpm與約10rpm之間，或在約4rpm與約10rpm之間，或在約5rpm與約10rpm之間)之一速率旋轉坩堝總成10。在一些實施例中，以快於坩堝總成10之一速率旋轉晶種122。在一些實施例中，以比坩堝總成10之旋轉速率高至少1rpm(諸如高至少約3rpm或高至少約5rpm)之一速率旋轉晶種122。

在形成頸部52之後，生長鄰近頸部52之一向外張開晶種-圓錐部分54。一般言之，提拉速率自頸部部分提拉速率降低至適用於生長向外張開晶種-圓錐部分54之一速率。例如，在向外張開晶種-圓錐之生長期間之晶種-圓錐提拉速率可在約0.5mm/分鐘與約2.0mm/分鐘之間，諸如約1.0mm/分鐘。在一些實施例中，向外張開晶種-圓錐54具有在約100mm與約400mm之間(諸如在約150mm與約250mm之間)之一長度。向外張開晶種-圓錐54之長度可變動至此等範圍之外。在一些實施例中，向外張開晶種-圓錐54經生長至約150mm、至少約150mm、約200mm、至少約200mm、約300mm、至少約300mm、約450mm或甚至至少約450mm之一終端直徑。向外張開晶種-圓錐54之終端直徑通常等效於單晶矽錠60之主體56之恆定直徑之直徑。

在形成頸部52及鄰近頸部52之向外張開晶種-圓錐54之後，接著，生長恆定直徑部分56或「主體」。主體56之直徑可變動且在一些實施例中，直徑可係約150mm、至少約150mm、約200mm、至少約200mm、約300mm、至少約300mm、約450mm或甚至至少約450 mm。單晶矽錠60之主體56最終經生長至至少約1000mm長，諸如至少1400mm長，諸如至少1500mm長，或至少2000mm長，或至少2200mm(諸如2200mm)，或至少約3000mm長或至少約4000mm長。

在自熔融物提拉錠60時，透過管46或其他通道將矽添加至外部熔融物區42以補充錠生長系統5中之熔融物。固體多晶矽可自一多晶矽饋給系統66添加且可經連續或斷續添加至錠生長系統5以維持熔融物位凖。一般言之，多晶矽可藉由熟習此項技術者可用之任何方法計量至錠生長系統5中。

在一些實施例中，在錠生長期間亦將摻雜劑添加至熔融物。可自一摻雜劑饋給系統72引入摻雜劑。摻雜劑可作為一氣體或固體添加且可添加至外部熔融物區42。

系統5可包含繞錠60安置以允許生長中之錠60輻射其固化潛熱及來自熔融物之熱通量之一熱屏蔽件116。熱屏蔽件116可在形狀上至少部分錐形且以一角度向下傾斜以產生其中安置錠60之一環形開口。一惰性氣體64(諸如氬氣)之一流通常係沿著生長中之晶體之長度提供。透過自周圍氛圍密封隔離之一生長腔室78提拉錠60。

複數個獨立控制之環形底部加熱器70可以一徑向圖案安置於坩堝總成10下方。環形底部加熱器70以一相對受控分佈跨坩堝總成10之整個基底表面區域施加熱。環形基底加熱器70可係經個別控制之平面電阻加熱元件，如美國專利第7,635,414號中描述，該專利為了全部相關及一致目的以引用的方式併入本文中。系統5可包含在坩堝總成10之徑向向外安置以控制遍及熔融物之溫度分佈之一或多個側加熱器74。

圖1中展示且本文中描述之錠生長系統5係例示性的且通常可使用其中一晶錠藉由一連續丘克拉斯基方法製備之任何系統，除非另外闡述。

用於製造一矽錠60之系統5可包含用於控制及/或監測錠生長之一控制系統80(圖2)。系統80可包含基於使用者輸入控制錠生長系統5之一控制單元82及偵測與晶體生長相關之一或多個參數之感測器。例如，一溫度感測器84(諸如一光電管(或高溫計))在其表面處量測熔融物之溫度。一直徑傳感器86量測錠60之一直徑。一位準感測器量測錠生長系統5中之熔融物之位準。一重量感測器96可用於量測坩堝重量或錠重量。控制單元82亦可通信地連接至一使用者介面88，一操作者可在該使用者介面88處輸入用於控制錠生長之一或多個命令(例如，設定點)。系統5可包含其他輸入及/或感測器92，包含系統功率、電流、真空、長度、行進、位置、速度、距離、旋轉、流量、壓力、體積及/或重量。

控制單元82用於調節複數個程序參數，包含(但不限於)晶體旋轉速率、坩堝旋轉速率、錠直徑及熔融物溫度之至少一者。控制單元82可控制一加熱器電源供應器123以控制底部加熱器70(其亦可經獨立地控制)及/或側加熱器74之熱輸出。控制單元82通信地連接至提拉機構114以控制錠60之提拉速率及/或旋轉速率且連接至坩堝驅動單元44以調節坩堝總成10之旋轉速率。控制單元82亦可控制多晶矽饋給系統66以調節將多晶矽添加至熔融物之速率。控制單元82亦可連接至一摻雜劑饋給系統72以調節摻雜劑至熔融物中之添加。控制單元82亦可控制一或多個泵及閥以控制生長腔室壓力及/或過濾器清潔。控制單元82可藉由使用一或多個演算法(例如，由控制單元82儲存及/或執行之演算法)而控制系統5。雖然展示一個控制單元82，但系統80可包含用於控制一或多個錠生長參數之兩個或兩個以上控制單元82。

在各項實施例中，控制單元82可包含處理自系統5之各種感測器(包含(但不限於)溫度感測器84、直徑傳感器86及位準感測器90)接收之信號，以及控制系統5之一或多個裝置(包含(但不限於)坩堝驅動單元44、提拉機構114、加熱器電源供應器123、真空泵131、氣流調節器129、多晶饋給系統66、摻雜劑饋給系統72及其等之任何組合)之一處理器。

控制單元82可係一電腦系統。如本文中描述之電腦系統係指任何已知運算裝置及電腦系統。如本文中描述，全部此等電腦系統包含一處理器及一記憶體。然而，本文中提及之一電腦系統中之任何處理器亦可係指一或多個處理器，其中處理器可在一個運算裝置或並行作用之複數個運算裝置中。另外，本文中提及之一電腦裝置中之任何記憶體亦可係指一或多個記憶體，其中記憶體可在一個運算裝置或並行作用之複數個運算裝置中。

如本文中使用之術語處理器係指中央處理單元、微處理器、微控制器、精簡指令集電路(RISC)、特定應用積體電路(ASIC)、邏輯電路及能夠執行本文中描述之功能之任何其他電路或處理器。上文僅係實例且因此不旨在以任何方式限制術語「處理器」之定義及/或意義。

如本文中使用，術語「資料庫」可係指一資料體、一關聯式資料庫管理系統(RDBMS)或兩者。如本文中使用，一資料庫可包含資料之任何集合，包含階層式資料庫、關聯式資料庫、平面檔案資料庫、物件關聯式資料庫、物件定向資料庫及儲存於一電腦系統中之紀錄或資料之任何其他結構化集合。上文之實例僅係實例且因此不旨在以任何方式限制術語資料庫之定義及/或意義。RDBMS之實例包含(但不限於包含)Oracle®資料庫、MySQL、IBM® DB2、Microsoft® SQL伺服器、Sybase®及PostgreSQL。然而，可使用實現本文中描述之系統及方法之任何資料庫。(Oracle係加利福尼亞州紅木海岸(Redwood Shore)之Oracle Corporation之一註冊商標；IBM係紐約州阿蒙克(Armonk)之International Business Machines Corporation之一註冊商標；Microsoft係華盛頓州雷蒙德(Redmond)之Microsoft Corporation之一註冊商標；且Sybase係加利福尼亞州都柏林(Dublin)之Sybase之一註冊商標。)

在一項實施例中，提供一電腦程式以啟用控制單元82，且此程式體現於一電腦可讀媒體上。在一例示性實施例中，電腦系統在一單一電腦系統上執行而不需要連接至一伺服器電腦。在一進一步實施例中，電腦系統在一Windows^®環境(Windows係華盛頓州雷蒙德之Microsoft Corporation之一註冊商標)中運行。在又一實施例中，電腦系統在一主機環境及一UNIX®伺服器環境(UNIX係位於英國柏克夏(Berkshire)之雷丁(Reading)之X/Open Company Limited之一註冊商標)上運行。替代地，電腦系統在任何適合作業系統環境中運行。電腦程式係靈活的且經設計以在各種不同環境中運行而不損及任何主要功能性。在一些實施例中，電腦系統包含在複數個運算裝置當中分佈之多個組件。一或多個組件可呈體現於一電腦可讀媒體中之電腦可執行指令之形式。

電腦系統及程序不限於本文中描述之特定實施例。另外，各電腦系統之組件及各程序可與本文中描述之其他組件及程序獨立且分開地實踐。各組件及程序亦可與其他總成封裝及程序組合使用。

在一項實施例中，電腦系統可組態為一伺服器系統。圖3 繪示用於自一或多個感測器(包含(但不限於)溫度感測器84、直徑傳感器86及位準感測器90及其等之任何組合)接收量測以及控制系統5之一或多個裝置(包含(但不限於)坩堝驅動單元44、提拉機構114、加熱器電源供應器123、饋給系統66、真空泵131、氣流調節器129、摻雜劑饋給系統72及如本文中描述且在圖1至圖2之實施例中繪示之其等之任何組合)之一伺服器系統301之一例示性組態。再次參考圖3，伺服器系統301亦可包含(但不限於)一資料庫伺服器。在此例示性實施例中，伺服器系統301執行用於控制如本文中描述之系統80之一或多個裝置之全部步驟。

伺服器系統301包含用於執行指令之一處理器305。例如，指令可儲存於一記憶體310中。處理器305可包含用於執行指令之一或多個處理單元(例如，呈一多核心組態)。指令可在伺服器系統301上之各種不同作業系統(諸如UNIX、LINUX、Microsoft Windows®等)內執行。亦應瞭解，在起始一基於電腦之方法之後，可在初始化期間執行各種指令。可需要一些操作以便執行本文中描述之一或多個程序，而其他操作可更一般及/或特定於一特定程式設計語言(例如，C、C#、C++、Java或任何其他適合程式設計語言)。

處理器305可操作地耦合至一通信介面315，使得伺服器系統301能夠與一遠端裝置(諸如一使用者系統或另一伺服器系統301)通信。例如，通信介面315可經由網際網路自一用戶端系統接收請求(例如，提供用於接收感測器輸入且控制系統80之一或多個裝置之一互動式使用者介面之請求)。

處理器305亦可操作地耦合至一儲存裝置134。儲存裝置134係適用於儲存及/或擷取資料之任何電腦操作硬體。在一些實施例中，儲存裝置134整合於伺服器系統301中。例如，伺服器系統301可包含一或多個硬碟機作為儲存裝置134。在其他實施例中，儲存裝置134在伺服器系統301外部且可由複數個伺服器系統301存取。例如，儲存裝置134可包含多個儲存單元，諸如呈一廉價磁碟冗餘陣列(RAID)組態之硬碟或固態磁碟。儲存裝置134可包含一儲存區域網路(SAN)及/或一網路附接儲存(NAS)系統。

在一些實施例中，處理器305經由一儲存介面320可操作地耦合至儲存裝置134。儲存介面320係能夠將對儲存裝置134之存取提供給處理器305之任何組件。儲存介面320可包含(例如)一進階附接技術(ATA)配接器、一串列ATA(SATA)配接器、一小電腦系統介面(SCSI)配接器、一RAID控制器、一SAN配接器、一網路配接器及/或將對儲存裝置134之存取提供給處理器305之任何組件。

記憶體310可包含(但不限於)隨機存取記憶體(RAM)，諸如動態RAM(DRAM)或靜態RAM(SRAM)、唯讀記憶體(ROM)、可擦除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)及非揮發性RAM(NVRAM)。上文之記憶體類型僅係實例的且因此不限制可用於一電腦程式之儲存之記憶體之類型。

在另一實施例中，電腦系統可以一運算裝置(諸如一運算裝置402(圖4中展示))之形式提供。運算裝置402包含用於執行指令之一處理器404。在一些實施例中，可執行指令儲存於一記憶體406中。處理器404可包含一或多個處理單元(例如，呈一多核心組態)。記憶體406係容許資訊(諸如可執行指令及/或其他資料)經儲存及擷取之任何裝置。記憶體406可包含一或多個電腦可讀媒體。

在另一實施例中，包含於控制單元143之運算裝置中之記憶體可包含複數個模組。各模組可包含經組態以使用至少一個處理器執行之指令。含於複數個模組中之指令可在藉由運算裝置之一或多個處理器執行時實施用於同時調節如本文中描述之複數個程序參數之方法之至少部分。儲存於運算裝置之記憶體中之模組之非限制性實例包含：用於自一或多個感測器接收量測之一第一模組及用於控制系統80之一或多個裝置之一第二模組。

運算裝置402亦包含用於將資訊呈現給一使用者400之一個媒體輸出組件408。媒體輸出組件408係能夠將資訊傳達給使用者400之任何組件。在一些實施例中，媒體輸出組件408包含一輸出配接器，諸如一視訊配接器及/或一音訊配接器。一輸出配接器可操作地耦合至處理器404且進一步經組態以可操作地耦合至一輸出裝置，諸如一顯示裝置(例如，一液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、陰極射線管(CRT)或「電子墨水」顯示器)或一音訊輸出裝置(例如，一揚聲器或耳機)。

在一些實施例中，用戶端運算裝置402包含用於自使用者400接收輸入之一輸入裝置410。輸入裝置410可包含(例如)一鍵盤、一指向裝置、一滑鼠、一觸控筆、一觸敏面板(例如，一觸控墊或一觸控螢幕)、一相機、一陀螺儀、一加速度計、一位置偵測器及/或一音訊輸入裝置。一單一組件(諸如一觸控螢幕)可用作媒體輸出組件408之一輸出裝置及輸入裝置410兩者。

運算裝置402亦可包含經組態以通信地耦合至一遠端裝置(諸如伺服器系統301或一網站伺服器)之一通信介面412。通信介面412可包含(例如)用於與一行動電話網路(例如，全球行動通信系統(GSM)、 3G、4G、5G或藍芽)或其他行動資料網路(例如，微波存取全球互通(WIMAX))一起使用之一有線或無線網路配接器或一無線資料收發器。

例如，用於經由媒體輸出組件408將一使用者介面提供給使用者400且視情況接收並處理來自輸入裝置410之輸入之電腦可讀指令儲存於記憶體406中。一使用者介面可包含一網頁瀏覽器及一應用程式以及其他可能性。網頁瀏覽器使使用者400能夠顯示通常嵌入來自一網站伺服器之一網頁或一網站上之媒體及其他資訊且與媒體及其他資訊互動。一應用程式容許使用者400與一伺服器應用程式互動。使用者介面經由一網頁瀏覽器及一應用程式之一者或兩者促進與製造具有低氧含量之一單晶矽錠之程序相關之資訊之顯示。

在一些實施例中且如圖5中展示，控制單元82包含一處理器404及記憶體406。記憶體406儲存在藉由處理器404執行時引起處理器404判定與單晶矽錠60之生長相關之複數個生長參數之指令。處理器404亦可將包含生長參數之一視覺表示之一動態狀態圖表504(圖6)提供給一使用者，如下文論述。

在一些實施例中，控制系統80(圖2)經組態以將與單晶矽錠60之生長相關之複數個生長參數提供給一使用者。例如且如圖5中展示，控制系統80可自一感測器系統94(其可包含圖2中展示之一或多個感測器)獲取輸入。輸入裝置410亦可通信至控制單元82。控制單元82諸如透過如圖5中展示之一媒體輸出408通信地連接至一使用者介面88。使用者介面88包含與單晶矽錠之生長相關之複數個生長參數。使用者介面88可包含一視覺媒體(例如，展示資訊及/或能夠自一使用者接受資訊之螢幕)。使用者介面可包含一程式、應用程式及/或網頁瀏覽器或類似者。

在一些實施例中，用於修改、改變或控制錠生長系統5之控制系統80包含不同於用於產生下文描述之一動態狀態圖表504之控制單元之一控制單元82。在其他實施例中，用於修改、改變或控制錠生長系統5之控制系統80係產生包含動態狀態圖表之使用者介面88之相同系統之部分(即，使用相同控制單元82)。使用者介面88可包含一開發環境，諸如Microsoft Visual Studio、Oracle Java、Siemens Wincc、Wonderware Intouch或類似者。開發環境用於產生介面之特徵。一程式(例如，運行時間應用程式)運行於機器(例如，電腦或伺服器)上以提供使用者介面88

在一些實施例中，使用者介面88包含或以其他方式顯示可由使用者觀看之一動態狀態圖表。例如，一動態狀態圖表可提供回應於生長參數之改變而改變之複數個生長參數之一視覺(例如，圖形)表示。在圖6中展示一例示性動態狀態圖表504。例示性動態狀態圖表504係被劃分為區段518、528、538、548之一圓形狀態圖表。各區段與一不同生長參數相關聯。雖然在圖6中展示四個區段，但狀態圖表504可包含與一錠生長參數相關聯之更多或更少區段(例如，2個或更多個區段、3個或更多個、4個或更多個、5個或更多個、6個或更多個、8個或更多個或10個或更多個區段)。可與動態狀態圖表504之區段相關聯之適合錠生長參數包含(例如且不限於)錠目標長度、錠直徑、晶種提升速度、熱屏蔽件與熔融物表面之間之距離(即，熱屏蔽件位置)、至坩堝之多晶饋給速率(如在一連續丘克拉斯基系統中)、至坩堝之摻雜劑饋給速率、拉錠器壓力、錠生長速率(冠部中之徑向生長速率)或類似者。

在一些實施例中，圓形狀態圖表可具有一或多個動態特徵。例如，一或多個區段518、528、538、548可回應於對應錠生長參數之值之改變而改變大小。各區段518、528、538、548可具有自圓形狀態圖中心C₅₀₄延伸至區段518、528、538、548之各自外邊緣E₅₁₈、E₅₂₈、E₅₃₈、E₅₄₈之一半徑R₅₁₈、R₅₂₈、R₅₃₈、R₅₄₈。半徑R₅₁₈、R₅₂₈、R₅₃₈、R₅₄₈回應於生長參數之值之改變而改變。

圓形狀態圖表504之區段518、528、538、548之一或多者可包含一最小生長參數視覺520及/或最大生長參數視覺525。在經繪示實施例中，最小生長參數視覺520係一第一弧形且最大生長參數視覺525係自第一弧形徑向向外安置之一第二弧形。第一弧形520及第二弧形525界定一環形區段530。環形區段530可表示各自生長參數之一可接受範圍。

在所繪示實施例中，動態狀態圖表504亦包含一目標生長參數視覺540。一目標生長參數視覺540可與各區段相關聯且表示各自生長參數之目標值。目標生長參數視覺540可係如圖6中展示之一第三弧形。

錠生長參數可在圓形狀態圖表504之半徑內正規化。例如，各區段518、528、538、548之最小、最大及目標生長參數弧形可在相同各自徑向位置處(即，與圓形狀態圖表中心C₅₀₄相距相同距離)，使得最小弧形520形成一圓形，目標生長參數弧形540形成一圓形且最大弧形525形成一圓形。在其他實施例中，區段518、528、538、548之弧形在不同徑向位置處。

在一些實施例中，各區段518、528、538、548回應於各自錠生長參數之值之改變而改變色彩及/或暗度。例如，低於或處於目標值(由目標弧形540展示)之區段可係一第一色彩(由第一區段518、第二區段528及第三區段538中之一第一點刻圖案表示)且高於目標值之區段可係一第二色彩(由第四區段548中之一第二點刻圖案表示)。在一些實施例中，色彩或色彩之強度可在區段內改變。例如，一區段內之色彩可自中心C₅₀₄朝向外邊緣E₅₁₈、E₅₂₈、E₅₃₈、E₅₄₈變得漸進地更暗(例如，其中區段在最大目標生長參數視覺525處最暗)。

圓形狀態圖表504可包含一或多個瓣522、524、526、532以監測一或多個錠生長參數。瓣522、524、526、532可基於錠生長參數之改變而改變距圓形圖表中心C₅₀₄之距離。替代地，瓣522、524、526、532可回應於錠生長參數之改變而改變色彩或大小。

狀態圖表504係一例示性狀態圖表且可使用將與兩個或兩個以上錠生長參數相關之資訊提供給使用者之其他狀態圖表，除非另外闡述。

可在錠生長系統5(圖1)中直接量測在狀態圖表504中監測之一或多個生長參數。例如，參數可藉由感測器系統94(圖5)之一感測器量測。例示性感測器包含溫度感測器84、直徑傳感器86及位準感測器90及重量感測器96。代替直接量測，一或多個生長參數可由一演算法(諸如儲存於控制單元82中之一演算法)產生。

相較於用於在一連續丘克拉斯基程序中生長一單晶矽錠之習知方法及系統，本發明之實施例之方法具有若干優點。藉由提供一動態狀態圖表，若干錠生長參數可由一操作者快速地存取，此容許相對於其中在多個位置(例如，多個頁)中存取參數之系統更快速地做出對錠生長系統之改變。在其中動態狀態圖表係被劃分為區段之一動態圓形圖之實施例中，各區段可與一錠生長參數相關聯，此容許操作者獲取系統之效能之一快速概觀。錠生長參數可在動態狀態圖表中正規化，此容許參數具有一共同生長視覺(例如，各可由動態狀態圖表中之一弧形表示之最小生長視覺、最大生長視覺及/或目標生長視覺)。動態狀態圖表將對系統參數之快速存取提供給一操作者而不將太多資訊提供給操作者。

實例

藉由以下實例進一步繪示本發明之程序。此等實例不應被視為一限制性意義。

實例1：包含四個錠生長參數之動態狀態圖表

在圖6中展示經開發用於控制在一連續丘克拉斯基錠生長系統中之錠生長之一動態狀態圖表。動態狀態圖表係具有四個區段518、528、538、548(展示為由虛線分離)之一動態圓形圖表。第一區段518及第三區段538監測表示其他錠生長參數(例如，重量、溫度、直徑、位準、系統壓力或類似者)之「值D」。第二區段528監測晶種提升(即，在拉錠器中使晶種122升高之速率)。第四區段548監測錠之生長速率。如圖6之動態狀態圖表中展示，「值D」處於或接近由中間弧形540指示之目標生長值。晶種提升低於目標值且生長速率高於目標值。動態狀態圖表容許複數個生長參數在一單一視覺中被監測及控制。

實例2：包含七個錠生長參數之動態狀態圖表

在圖7中展示一動態狀態圖表604，其展示七個錠生長參數。動態狀態圖表係一動態圓形狀態圖表，其包含監測熱屏蔽件位置之一第一區段618、監測晶種提升速度之一第二區段628、監測錠之直徑之一第三區段638、監測錠之目標長度之一第四區段648、監測錠生長系統壓力之一第五區段658、監測至熔融物之摻雜劑饋給速率之一第六區段668及監測將矽添加至熔融物之速率之一第七區段678。經監測參數可經直接量測或可係一或多個演算法之輸出。生長參數已經正規化，使得各區段之目標生長視覺(即，弧形)在距圓形圖中心C₆₀₄之相同距離處。

如本文中使用，當結合尺寸、濃度、溫度或其他物理或化學性質或特性之範圍使用時，術語「約」、「實質上」、「基本上」及「近似」意謂涵蓋可存在於性質或特性之範圍之上限及/或下限中之變動，包含(例如)源自捨位、量測方法之變動或其他統計變動。

當介紹本發明或本發明之(若干)實施例之元件時，冠詞「一」、「一個」、「該」及「該等」旨在意謂存在一或多個元件。術語「包括」、「包含」、「含有」及「具有」旨在為包含性且意謂除了所列舉之元件之外，可存在額外元件。指示一特定定向之術語(例如，「頂部」、「底部」、「側」等)之使用係為了方便描述且不需要所描述之品項之任何特定定向。

由於可對上文構造及方法做出各種改變而不脫離本發明之範疇，因此旨在應將上文中之描述中含有及(若干)隨附圖式中展示之全部事項解讀為闡釋性且非一限制性意義。