[发明专利]单晶炉及采用其进行单晶硅棒测量的方法

说明书

本发明公开的单晶炉，包括牵引室，牵引室的外壁上设置有单晶硅棒测量组件和单晶硅棒转移保护组件，单晶硅棒测量组件包括位于牵引室外壁的纵向导轨，导轨上配合设置有底端可运动至牵引室下方的移动元件，移动元件的底端连接有与牵引室同轴的环形扫描元件，移动元件上连接有位于牵引室外壁上的动力元件二；单晶硅棒转移保护组件包括沿牵引室径向与其外壁依次连接的转轴和动力元件一，转轴上连接有可旋转至牵引室下方的定位元件。本发明还公开了采用上述单晶炉进行单晶硅棒测量的方法。本发明的单晶炉及采用其进行单晶硅棒测量的方法，解决了现有单晶硅棒冷却后测量过程中复杂的人工操作带来的精度差、效率低及单晶硅棒转移过程中安全性差的问题。

技术领域

本发明属于单晶硅生长技术领域，具体涉及一种单晶炉，本发明还涉及采用上述单晶炉进行单晶硅棒测量的方法。

背景技术

多晶硅是生产太阳能光伏产品和半导体产品的主要原材料。切克劳斯基(Czochralski，简称Cz)法是单晶硅最常用的制备方法之一，高纯度固态多晶硅原料在晶体生长炉(单晶炉)内的坩埚中熔化形成熔体，通过籽晶提拉机构下降籽晶使其与旋转坩埚中的熔融状态下的硅熔汤接触，然后，将籽晶按照一定的工艺方法提拉出，熔体围绕籽晶凝固形成单晶硅棒。

传统的Cz单晶炉上不具备单晶硅棒测量组件，生产过程中一般在单晶硅棒冷却出炉后需要对单晶硅棒进行测量。测量的参数一般包括，晶身总长度、晶身良好长度、尾部良好长度、最大直径、最小直径以及特定点位的直径(如每隔5mm测量一次)，需要对尺寸的测量做很多复杂的工作。此外，现有的测量方法中主要采用人工的方法在单晶硅棒完全取出后转移到地面进行测量，在单晶硅棒转移过程中多采用人工手扶的方式对单晶硅棒进行保护，在单晶硅棒转移过程中由于惯性的存在，若不对单晶硅棒进行保护可能会导致在牵引室开始移动和停止时单晶硅棒和牵引室内壁碰撞而损坏单晶硅棒或损坏拉晶炉，也有可能因此而造成安全事故，而采取人工手扶单晶硅棒随着牵引室转移的方法一定程度上解决了以上问题。但是，当人工手扶单晶硅棒转移时会导致操作人员的肢体部分存在于单晶硅棒的竖直投影面之中，这是十分危险的不安全的。并且目前的生产中，单晶硅棒在进入到下一工序之前必须要进行测量并备案，实现一晶一档，方便后期硅片的跟踪和工艺调整等。在人工测量过程中，工序费时费力，严重延长了单晶硅生产的时间，制约了直拉式单晶硅的生产效率。总而言之，人工操作存在繁杂、效率低下、精度较差，以及测量后数据量较小的问题。

为了满足单晶硅棒生产后尺寸采集的要求，对单晶硅棒进行有效的测量，提高单晶硅棒的生产效率并弥补过多人工操作导致测量精度不高的技术缺陷。已有专利公开一种用于单晶硅棒的测量装置。公开号为CN109029197A的专利申请给出一种用于单晶硅棒的测量装置，该专利涉及硅棒检测技术领域，尤其涉及一种用于单晶硅棒的测量装置，包括长度测量部分和直径测量部分；长度测量部分包含工作台、固定架，且固定架固定横杆；横杆的外侧套接滑套，且所述滑套的底部固定气动杆；气动杆的底部固定有固定板，第一测量板的底部边缘处固定挡板，且第一测量板的一端通过卷尺连接第二测量板；第二测量板的顶部有第二连接杆，且第二连接杆通过发条弹簧连接转轴；第二连接杆固定活动板，活动板连接限位杆。该发明操作简单，可有降低测量出现错位、偏位的差错。但是以上发明专利所涉及的一种用于单晶硅棒的测量装置的结构和功能过于简单，只能简单的测量单晶硅棒的长度和直径，这越来越难满足半导体行业对晶棒数据量的要求。此外，该专利所涉及的一种用于单晶硅棒的测量装置在实际使用时需要人力操作且效率较低，速度较慢。授权公告号CN206709748U和授权公告号CN203929026U的实用新型专利给出了一种多晶硅棒生长直径的测量装置，两个实用新型所提出的一种多晶硅棒生长直径的测量装置主要用于在多晶硅棒的生产过程中准确测量多晶硅棒的生长直径。一方面，单晶硅棒的生产过程和多晶硅棒的生产过程所采取的工艺方法和使用的设备大不相同。此外，按目前业内主流的做法，即使在单晶硅棒生长过程中进行了直径的测量，还需在单晶硅棒冷却取出后再次进行测量。这主要考虑到生产过程中所测试的直径精度不高以及由于温度变化导致的尺寸微变。

因此，为了缩短单晶硅棒冷却后的测量的时间，提高单晶硅棒冷却后测量的精度，同时减少人工操作，亟待对单晶硅棒取出后的测量工作进行调整。