單晶生長裝置的制造方法
【專利摘要】實(shí)施例包括：腔室；坩堝，設(shè)置在該腔室中并且容納熔融液體，該熔融液體是用于單晶生長的原料；坩鍋屏，布置在該坩堝的上端；以及用于提高或降低該坩堝屏的移動(dòng)單元，其中該坩堝屏和第一上部絕熱單元被升高以控制行程距離，從而防止由行程距離的縮短引起的提離過程的不可能性以及在單晶中產(chǎn)生裂紋。
【專利說明】
單晶生長裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]實(shí)施例涉及單晶生長裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]藍(lán)寶石是以這樣的方式產(chǎn)生的晶體:氧化鋁(Al2O3)在2050°C的溫度下熔融并且在緩慢冷卻時(shí)生長。作為氧化鋁的單晶，藍(lán)寶石具有跨越寬波長范圍的光透射特性，并且還具有優(yōu)越的機(jī)械特性、耐熱性和耐腐蝕性、連同高硬度、熱傳導(dǎo)性、抗電阻性和抗沖擊性。由于藍(lán)寶石沒有孔并且具有高介電強(qiáng)度，它可以被用于外延生長的基底。
[0003]生長藍(lán)寶石單晶的代表性方法包括韋納伊法(Verneuil method)、HEM(熱交換法)、EFG(限邊送膜生長)、丘克拉斯基法(Czochralski method)、以及凱羅普洛斯法(Kyropulous method)。
[0004]凱羅普洛斯法具有的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備相對(duì)廉價(jià)，制造成本低，以及比使用丘克拉斯基法時(shí)更少的缺陷結(jié)果。根據(jù)凱羅普洛斯法，盡管類似于丘克拉斯基法，單晶僅通過拉動(dòng)單晶、而不是單晶的旋轉(zhuǎn)生長。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
【技術(shù)問題】
[0005]實(shí)施例提供了單晶生長裝置，該單晶生長裝置能夠防止由于不夠的循環(huán)距離提離過程的不可能性，并且防止在單晶中產(chǎn)生裂紋。
【技術(shù)解決方案】
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，單晶生長裝置包括:腔室;坩禍，設(shè)置在該腔室中并且容納作為用于單晶生長的原料的熔融液體;坩鍋屏，布置在該坩禍的頂部上；以及用于提高或降低該坩禍屏的傳送單元。
[0007]該單晶生長裝置可以進(jìn)一步包括:布置在該坩禍屏上的第一上部熱絕緣部件；以及與該第一上部熱絕緣部件間隔開并且布置在該第一上部熱絕緣部件上方的第二上部熱絕緣部件。
[0008]該傳送單元可以一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0009]該傳送單元可以包括:至少一個(gè)用于將該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件結(jié)合在一起的夾具；以及用于提高或降低該至少一個(gè)夾具的提升部件。
[0010]該至少一個(gè)夾具可以包括:用于將該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件圍繞在一起的結(jié)合部分；以及穿過該第二上部熱絕緣部件并且具有連接至該結(jié)合部分的一端和連接至該提升部件的其余端的支撐部分。
[0011]該至少一個(gè)夾具能夠以復(fù)數(shù)設(shè)置，并且該多個(gè)夾具可以彼此間隔開安排。
[0012]該至少一個(gè)夾具可以穿過該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件，并且可以具有連接至該坩禍屏的一端和連接至該提升部件的其余端。
[0013]該單晶生長裝置可以進(jìn)一步包括用于控制該傳送單元以便調(diào)整該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件之間的距離的控制器。
[0014]該控制器可以包括:重量測量傳感器，用于測量生長單晶的生長速度;生長速度傳感器，用于測量該生長單晶的重量；以及距離測量傳感器，用于測量該生長單晶和該坩禍屏之間的距離。
[0015]該控制器可以基于通過該重量測量傳感器測量的該單晶的生長速度，通過該生長速度傳感器測量的該單晶的重量，或者通過該距離測量傳感器測量的該生長單晶和該坩禍屏之間的距離來控制該傳送單元。
[0016]該第一上部熱絕緣部件的底部表面可以與該坩禍屏的頂部表面接觸。
[0017]該傳送單元可以在該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件之間的距離內(nèi)一起提高或降低該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0018]該結(jié)合部分可以圍繞該坩禍屏的頂部表面、該坩禍屏和該上部熱絕緣部件的外側(cè)表面、以及該坩禍屏的底部表面的至少一部分。
[0019]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，單晶生長裝置包括:腔室;坩禍，設(shè)置在該腔室中并且容納通過熔化原料產(chǎn)生的熔融液體;坩鍋屏，布置在該坩禍的頂部上;布置在該坩禍屏上的第一上部熱絕緣部件;與該第一上部熱絕緣部件間隔開并且布置在該第一上部熱絕緣部件上方的第二上部熱絕緣部件;傳送單元，用于提高或降低該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件；以及控制器，用于控制該傳送單元。
[0020]該控制器可以測量該單晶的生長速度，將該單晶的測量的生長速度與參考生長速度進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0021]如果該單晶的測量的生長速度大于該參考生長速度，則該控制器可以一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0022]該控制器可以測量生長單晶的循環(huán)距離，將測量的循環(huán)距離與預(yù)定的參考距離值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件，并且該循環(huán)距離可以是該生長單晶可以被拉出直到使它與該坩禍屏接觸的距離。
[0023]如果所測量的循環(huán)距離小于或等于該預(yù)定的參考距離值，則該控制器可以一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0024]該控制器可以測量生長單晶的重量，將該單晶的測量的重量與預(yù)定的參考重量值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0025]如果該單晶的測量的重量大于或等于該預(yù)定的重量，則該控制器可以一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。
[0026]該參考生長速度可以是Ikg/小時(shí)。該預(yù)定的參考距離值可以是最大循環(huán)距離的十分之一，并且該最大循環(huán)距離可以是該坩禍屏和該熔融液體的界面之間的距離。該預(yù)定的參考重量值可以是該原料的總重量的10%。
【有利效果】
[0027]實(shí)施例可以防止由于不夠的循環(huán)距離提離過程的不可能性，并且可以防止在單晶中產(chǎn)生裂紋。【【附圖說明】】
[0028]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶生長裝置。
[0029]圖2a示出了圖1中所描繪的夾具的實(shí)施例。
[0030]圖2b示出了圖1中所描繪的夾具的另一個(gè)實(shí)施例。
[0031]圖3示出了圖1中所描繪的生長的單晶和坩禍屏之間的循環(huán)距離。
[0032]圖4a和4b示出了根據(jù)夾具的上升在第一上部熱絕緣部件和第二上部熱絕緣部件之間的距離。
[0033]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
[0034]圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
[0035]圖7示出了根據(jù)另外的實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0036]下文中，參照附圖通過對(duì)實(shí)施例的描述將清楚地揭露實(shí)施例。在實(shí)施例的以下描述中，將理解的是，當(dāng)諸如層(薄膜)、區(qū)域、形式或結(jié)構(gòu)的元件被稱為在另一個(gè)元件“在……上”或“在……下”時(shí)，它可以“直接”在另一個(gè)元件上或下，或者可以“間接”形成使得也可以存在介于中間的元件。此外，還將理解的是在……上或在……下的標(biāo)準(zhǔn)是基于附圖。
[0037]在附圖中，為了說明方便和清晰，尺寸被放大、省略或者示意性地示出。此外，構(gòu)成元件的尺寸不完全反映實(shí)際尺寸。在任何可能的情況下，相同的參考號(hào)將貫穿附圖使用來指代相同或相似的部分。在下文中，將參照附圖描述根據(jù)實(shí)施例的單晶生長裝置。
[0038]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶生長裝置100。
[0039 ] 參照?qǐng)D1，單晶生長裝置100包括腔室11、坩鍋110、坩禍支承件120、加熱器130、側(cè)熱絕緣部件135、底部熱絕緣部件140、坩禍屏152、第一上部熱絕緣部件154、第二上部熱絕緣部件156、第一傳送單元160、第二傳送單元180、以及控制器190。
[0040]例如，單晶生長裝置100可以是用于使用凱羅普洛斯法生長藍(lán)寶石單晶的裝置，但是實(shí)施例并不限于此單晶生長裝置。
[0041]腔室101可以是用于提供生長單晶I或單晶錠的環(huán)境的空間。盡管術(shù)語“單晶”將在下文中使用，它也可以是指單晶錠。
[0042]坩禍110可以被布置在腔室101中，并且可以具有其中裝有原料的結(jié)構(gòu)并且其容納通過熔化該裝入的原料產(chǎn)生的熔融液體M。坩禍110的材料可以是鎢(W)，但是實(shí)施例并不限于媽。
[0043]坩禍支承件120可以被布置在坩禍110下方以支承坩禍110。坩禍支承件120可以由具有優(yōu)越的導(dǎo)熱率和耐熱性以及低熱膨脹率的材料(例如鉬(Mo))制成，其不容易通過加熱變形并且具有高耐熱沖擊，但是實(shí)施例并不限于鉬。
[0044]加熱器130可以被布置在腔室101中同時(shí)與坩禍110的外周表面間隔預(yù)定的距離，并且可以加熱坩禍110。加熱器130可以由鎢制成，但是實(shí)施例并不限于鎢。
[0045]加熱器130可以被安排為圍繞坩禍110的側(cè)表面和底部表面，但是實(shí)施例并不限于這種安排，并且該加熱器可以被安排為僅圍繞坩禍110的側(cè)表面。
[0046]加熱器130可以加熱坩禍110，并且坩禍110內(nèi)的溫度可以由于來自加熱器130的加熱而升高，從而將原料(其是多晶錠)轉(zhuǎn)變成熔融液體Μ。
[0047]側(cè)熱絕緣部件135可以被布置在坩禍110的側(cè)部附近，并且可以防止在腔室101中的熱量通過腔室101的側(cè)部逃逸。例如，側(cè)熱絕緣部件135可以被放置在加熱器130和腔室101的側(cè)壁之間，并且可以防止來自加熱器130的熱量泄露到腔室101的外部。
[0048]下部熱絕緣部件140可以被布置在坩禍110下方，并且可以防止在腔室101中的熱量通過腔室101的下部部分逃逸。例如，下部熱絕緣部件140可以被放置在加熱器130和腔室101的底部之間，并且可以防止來自加熱器130的熱量通過腔室101的底部逃逸。
[0049]坩禍屏152、第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156可以被布置在坩禍110上，并且可以防止熱量通過坩禍110的上部部分逃逸。
[0050]坩禍屏152、第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156中的每一個(gè)可以具有在其中心形成的開口 201。連接至種子連接部件160的晶種可以穿過開口 201，并且可以接觸坩禍110中的熔融液體Μ。
[0051]例如，坩禍屏152、第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156中的每一個(gè)可以具有圓板形狀，該圓板形狀具有在其中心形成的開口 201，但是該形狀并不限于圓板形狀，并且可以根據(jù)坩禍110的形狀確定。開口 201可以具有圓形形狀，該圓形形狀具有某一直徑，但是該形狀并不限于圓形形狀，并且可以是多邊形或橢圓形形狀。
[0052]坩禍屏152可以被安排在坩禍110的頂部處，并且可以將產(chǎn)生自在坩禍110中包含的熔融液體M的輻射熱反射朝向坩禍110。
[0053]坩禍屏152可以被實(shí)施為單層，其由具有良好絕緣效應(yīng)的鉬或鎢(W)制成。坩禍屏152的厚度可以范圍為從5mm至10_，但是它并不限于此尺寸。
[0054]第一上部熱絕緣部件154可以被布置在坩禍屏152上。例如，第一上部熱絕緣部件154的底部表面可以與坩禍屏152的頂部表面接觸。
[0055]第二上部熱絕緣部件156可以被布置在第一上部熱絕緣部件154上方以便與第一上部熱絕緣部件154間隔預(yù)定的距離dl。例如，距離dl可以范圍為從50mm至100mm，但是它并不限于此尺寸。
[0056]第一和第二上部熱絕緣部件154和156中的每一個(gè)可以具有這樣的結(jié)構(gòu)使得多個(gè)層堆疊，并且用于絕緣的氣隙可以存在于相鄰層之間。
[0057]例如，第一和第二上部熱絕緣部件154和156中的每一個(gè)可以包括第一層，其位于最底位置，以及多個(gè)第二層，其被堆疊在該第一層上。
[0058]該第一層可以由鎢制成，并且該多個(gè)第二層可以由鉬制成。為了改進(jìn)絕緣效果，包括在第二上部熱絕緣部件156中的第二層的數(shù)目可以大于包括在第一上部熱絕緣部件154中的第二層的數(shù)目。
[0059]第一上部熱絕緣部件154可以由坩禍屏152支撐，并且第二上部熱絕緣部件156可以由加熱器130的頂部支撐，但是實(shí)施例并不限于該支撐結(jié)構(gòu)。
[0060]第一傳送單元160可以包括種子連接部件162和第一提升部件164。種子連接部件162可以被布置在坩禍110上方，并且可以具有晶種被固定其上的一端和連接至該第一提升部件164的另一端。種子連接部件160可以屬于軸類型，但它并不限于該軸類型。
[0061]第一提升部件164可以與種子連接部件162連接，并且可以提高或降低在腔室101中的種子連接部件160。
[0062]第二傳送單元180可以提高或降低坩禍屏152和該第一上部熱絕緣部件154。
[0063]例如，第二傳送單元180可以在第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156(彼此間隔開)之間的距離內(nèi)一起提高或降低坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154。
[0064]第二傳送單元180可以包括至少一個(gè)用于將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154結(jié)合在一起的夾具182，和用于提高或降低該至少一個(gè)夾具182的第二提升部件184。
[0065]圖2a示出了圖1中所描繪的夾具182的實(shí)施例182-1和182-2。
[0066]參照?qǐng)D2a，至少一個(gè)夾具182可以包括第一夾具182-1和第二夾具182-2，它們彼此間隔開。盡管在圖2a中示出了兩個(gè)夾具，夾具的數(shù)目并不限于兩個(gè)。
[0067]該至少一個(gè)夾具(例如182-1和182-2)可以包括結(jié)合部分(例如210-1和210-2)，用于將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154圍繞在一起，和支撐部分(例如220-1和220-2)，它們穿過第二上部熱絕緣部件156，該支撐部分具有連接至該結(jié)合部分(例如210-1和210-
2)的一端，以及連接至第二提升部件164的另一端。
[0068]例如，第一夾具182-1可以包括第一結(jié)合部分210-1用于將坩禍屏152的一部分和第一上部熱絕緣部件154的一部分圍繞在一起，和第一支撐部分220-1，其穿過第二上部熱絕緣部件156，該第一支撐部分具有連接至第一結(jié)合部分210-1的一端以及連接至第二提升部件164的另一端。
[0069]第二夾具182-2可以包括第二結(jié)合部分210-2用于將坩禍屏152的另一部分和第一上部熱絕緣部件154的另一部分圍繞在一起，和第二支撐部分220-2，其穿過第二上部熱絕緣部件156，該第二支撐部分具有連接至第二結(jié)合部分210-2的一端以及連接至第二提升部件164的另一端。
[0070]例如，第一和第二結(jié)合部分210-1和210-2中的每一個(gè)可以圍繞坩禍屏152的頂部表面、坩禍屏152和上部熱絕緣部件154的外側(cè)表面、以及坩禍屏152的底部表面的至少一部分。
[0071]可替代地，該多個(gè)夾具的結(jié)合部分可以彼此連接。而且，支撐部分可以不穿過第二上部熱絕緣部件156，并且支撐部分的數(shù)目并不限于在圖2a中示出的數(shù)目。
[0072]圖2b示出了圖1中所描繪的夾具182的另一個(gè)實(shí)施例182-1’和182_2 ’。
[0073]參照?qǐng)D2b，至少一個(gè)夾具，例如182-1’和182-2’，可以穿過第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156，并且可以具有連接至坩禍屏152的一端和連接至第二提升部件184的另一端。
[0074]例如，第一夾具，例如182-1’，可以穿過第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156，使得其一端連接至坩禍屏152的頂部表面的區(qū)域并且其另一端連接至第二提升部件164。
[0075]此外，第二夾具，例如182-2’，可以穿過第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156，使得其一端連接至坩禍屏152的頂部表面的另一個(gè)區(qū)域并且其另一端連接至第二提升部件164。
[0076]控制器190可以控制第一傳送單元160和第二傳送單元180的操作。
[0077]控制器190可以控制第一提升部件164以提高或降低種子連接部件160。
[0078]控制器190還可以控制第二提升部件184以提高或降低夾具182，由此在單晶生長時(shí)調(diào)節(jié)坩禍屏154和該單晶的頂部之間的距離。
[0079]隨著坩禍屏154和生長的單晶的頂部之間的距離被調(diào)節(jié)，循環(huán)距離可以被調(diào)節(jié)。也就是說，該循環(huán)距離可以是該生長的單晶可以被拉出直到使它與該坩禍屏接觸的距離。
[0080]例如，該循環(huán)距離當(dāng)晶種被浸入熔融液體中時(shí)可以是該坩禍屏和該熔融液體的界面之間的距離，并且該循環(huán)距離此時(shí)可以是該單晶的最大循環(huán)距離。
[0081]圖3示出了圖1中所示出的生長的單晶I和坩禍屏154之間的循環(huán)距離⑶。
[0082]參照?qǐng)D3，生長的單晶I可以被分成頸部、肩部和本體。
[0083]該頸部可以是從晶種生長的薄且長的部分，該肩部可以是通過將單晶錠的直徑逐漸增加至目標(biāo)直徑生長的部分，并且該本體可以是具有特定目標(biāo)直徑的生長的部分。
[0084]從當(dāng)該晶種被浸入該熔融液體中時(shí)到當(dāng)該單晶I的頸部已經(jīng)生長時(shí)的循環(huán)距離TC可以是在坩禍屏152和該熔融液體M的界面之間的距離。在下文中，TC將被稱為“最大循環(huán)距兩 ο
[0085]當(dāng)該單晶的肩部或本體已經(jīng)生長時(shí)的循環(huán)距離CD可以是該單晶的頸部312和肩部314之間的界面310與坩禍屏152的底部表面154-1之間的距離。
[0086]隨著該單晶I生長，該單晶I可以通過第一提升部件164逐漸拉出。例如，在該單晶I的生長過程中，該單晶I可以通過第一提升部件164以恒定速率拉出。
[0087]為了進(jìn)行提升過程以從該坩禍中分離單晶(其已經(jīng)幾乎完全生長)，最小循環(huán)距離是要求的。
[0088]然而，在其中該單晶的生長速度在開始階段是低的或其中側(cè)粘發(fā)生并且因此進(jìn)行熔化該側(cè)粘部分的方法的情況下，運(yùn)行時(shí)間增加，并且因此用于進(jìn)行提離過程的循環(huán)距離CD可能不足。如果該提離過程由于不足的循環(huán)距離CD而不能被進(jìn)行，裂紋在該單晶的下部部分中形成的可能性可以超過90%，并且該單晶和該坩禍可粘附到彼此，這使得不可能去除該單晶。
[0089]該實(shí)施例的特征在于夾具182在該單晶的生長過程中通過第二提升部件184被提升，由此保證足夠的循環(huán)距離和穩(wěn)定的提離距離并且防止產(chǎn)生裂紋。
[0090]圖4a和4b示出了根據(jù)夾具180的上升在第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離。
[0091]控制器190可以控制第二傳送單元180的第二提升部件184以便調(diào)整第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離。例如，第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離可以通過使用第二提升部件184升高或降低至少一個(gè)夾具180來調(diào)節(jié)。
[0092]作為實(shí)例，參照?qǐng)D1，當(dāng)夾具180根本沒被提升，則第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離dl可以是最大的。
[0093]當(dāng)夾具180根本沒被提升，則夾具180或坩禍屏152可以與坩禍110的頂部接觸。
[0094]如在圖4a中所示的，隨著至少一個(gè)夾具180通過第二提升部件184被提升，第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離d2可能變得比圖1中所示的距離dl更小(d2〈dl)。
[0095]還在圖4b中所示的，隨著至少一個(gè)夾具180被提升，夾具180可以與第二上部熱絕緣部件156接觸，并且第一上部熱絕緣部件154和第二上部熱絕緣部件156之間的距離可以變成O。
[0096]例如，至少一個(gè)夾具180可以被提升直到夾具180的結(jié)合部分210-1和210-2與第二上部熱絕緣部件156的底部表面接觸。
[0097]控制器190可以測量該單晶的生長速度，將該單晶的測量的生長速度與參考生長速度進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制第二傳送單元180以便提升坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154?？刂破?90可以包括用于測量該單晶的生長速度的生長速度傳感器192。
[0098]該參考生長速度可以是基于是否發(fā)生側(cè)粘或屏接觸確定的標(biāo)準(zhǔn)。例如，該參考生長速度可以是Ikg/小時(shí)，但是它并不限于此速度。
[0099]作為實(shí)例，如果該單晶的測量的生長速度大于該參考生長速度(例如，Ikg/小時(shí))，則控制器190可以控制第二傳送單元180以便提升坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154。
[0100]可替代地，控制器190可以測量該生長單晶的循環(huán)距離，將該單晶的測量的循環(huán)距離與預(yù)定的參考距離值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制第二傳送單元180以便提升坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154?？刂破?90可以包括用于測量循環(huán)距離的距離測量傳感器 194。
[0101]作為實(shí)例，如果所該單晶的測量的循環(huán)距離等于或小于該預(yù)定的參考距離值，則控制器190可以控制第二傳送單元180以便提升坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154。
[0102]作為實(shí)例，該預(yù)定的參考距離值可以是最大循環(huán)距離TC的十分之一(參見圖3)。
[0103]可替代地，控制器190可以測量該生長單晶的重量，將該單晶的測量的重量與預(yù)定的參考重量值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制第二傳送單元180以便提升坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154?？刂破?90可以包括用于測量該生長單晶的重量的重量測量傳感器196。
[0104]在此，該預(yù)定的參考重量值可以是在肩部已經(jīng)完全形成的時(shí)間點(diǎn)處該單晶的重量。例如，該預(yù)定的參考重量值可以是裝入的原料的總重量的10%。
[0105]該實(shí)施例的特征在于，因?yàn)樵撗h(huán)距離可以通過升高坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154進(jìn)行調(diào)整，有可能防止由于不夠的循環(huán)距離提離過程的不可能性，并且防止在單晶中產(chǎn)生裂紋。
[0106]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
[0107]參照?qǐng)D5，首先，使用在圖1中所示出的單晶生長裝置開始單晶生長(S410)。
[0108]作為實(shí)例，將多晶原料裝入坩禍110中，并且通過使用加熱器130加熱坩禍110熔化，由此制得熔融液體M。
[0109]將連接至種子連接部件162的晶種使用第一提升部件164降低，并且與該熔融液體M接觸。
[0110]該單晶是通過用于從晶種形成頸部的成頸方法、用于形成肩部的成肩方法、以及用于形成本體的本體方法來生長。
[0111]接著，測量該生長單晶I的生長速度，并且將單晶I的測量的生長速度與參考生長速度X相比較(S420)。該參考生長速度可以是基于是否發(fā)生側(cè)粘或屏接觸確定的標(biāo)準(zhǔn)。
[0112]在此，側(cè)粘是指生長的單晶與坩禍110的內(nèi)側(cè)表面接觸并且粘到其上，并且屏接觸是指生長的單晶與該坩禍屏的底部表面接觸并且粘到其上。
[0113]例如，該參考生長速度X可以是Ikg/小時(shí)，但是它并不限于此速度。
[0114]如果該單晶的生長速度是小于或等于該參考生長速度X，則測量該生長的單晶的重量，并且確定單晶的測量的重量是否已經(jīng)達(dá)到該預(yù)定的參考重量(430)。例如，該預(yù)定的參考重量可以是裝入的原料的重量。
[0115]如果該生長的單晶的重量已經(jīng)達(dá)到該預(yù)定的重量，則進(jìn)行用于從坩禍110移除生長單晶的提離工藝(S470)。
[0116]如果該生長的單晶的重量還未達(dá)到該預(yù)定的參考重量，則該單晶繼續(xù)生長(S410)。
[0117]另一方面，如果該單晶的生長速度是大于該參考生長速度X，則確定屏接觸或側(cè)粘是否已發(fā)生(S440)，并且如果側(cè)粘已經(jīng)發(fā)生，則消除該側(cè)粘部分，而如果屏接觸已經(jīng)發(fā)生，則使用第二傳送單元180將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154提升，由此保證循環(huán)距離(S460)。
[0118]作為實(shí)例，如果該單晶的生長速度是大于該參考生長速度X，則確定側(cè)粘是否已發(fā)生(S442)，并且如果側(cè)粘已經(jīng)發(fā)生，則通過熔化側(cè)粘部分而消除側(cè)粘部分(450)。如果側(cè)粘沒有發(fā)生，則確定屏接觸是否已發(fā)生(S444)。如果屏接觸已發(fā)生，則使用第二傳送單元180將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154提升，由此保證循環(huán)距離(S460)，并且在保證循環(huán)距離之后進(jìn)行步驟S430。例如，坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154可以被提升大于進(jìn)行提離工藝所要求的最小循環(huán)距離。作為實(shí)例，進(jìn)行提離工藝所要求的循環(huán)距離可以是1mm或更多。
[0119]另一方面，如果屏接觸沒有發(fā)生，則該單晶繼續(xù)生長(S410)。
[0120]圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
[0121]參照?qǐng)D6，使用在圖1中所示出的單晶生長裝置生長單晶(S510)。
[0122]接著，測量生長的單晶的循環(huán)距離，并且將所測量的循環(huán)距離與預(yù)定的參考距離值y相比(S520)。
[0123]在此，該單晶的循環(huán)距離可以是該單晶和該坩禍屏之間的距離，例如，在該單晶的頸部和肩部之間的界面和該坩禍屏的之間的距離。
[0124]作為實(shí)例，該預(yù)定的參考距離值可以是最大循環(huán)距離TC的十分之一(參見圖3)。
[0125]如果所測量的循環(huán)距離是大于該預(yù)定的參考值y，確定該生長的單晶的重量是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的參考重量(530)。例如，該預(yù)定的參考重量可以是裝入的原料的總重量。
[0126]如果該生長的單晶的重量已經(jīng)達(dá)到該預(yù)定的參考重量，則進(jìn)行用于從坩禍110移除該生長的單晶的提離工藝(S540)。
[0127]另一方面，如果該生長的單晶的重量還未達(dá)到該預(yù)定的參考重量，則該單晶繼續(xù)生長(S510)。
[0128]如果所測量的循環(huán)距離小于或等于該預(yù)定的參考距離值y，則使用第二傳送單元180將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154提升，由此保證循環(huán)距離(S550)，并且在保證循環(huán)距離之后進(jìn)行步驟S530。
[0129]坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154可以被提升，這樣使得該循環(huán)距離變得比該預(yù)定的參考距離值y更大。
[0130]作為實(shí)例，如果總循環(huán)距離TC是50mm，則該預(yù)定的參考距離值y可以是5mm，并且如果所測量的循環(huán)距離是5mm或更小，則坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154可以被提升，這樣使得該循環(huán)距離變成1mm或更多。
[0131]圖7示出了根據(jù)另外的實(shí)施例的單晶生長方法的流程圖。
[0132]參照?qǐng)D7，使用在圖1中所示出的單晶生長裝置開始單晶生長(S610)。
[0133]接著，測量生長的單晶的重量，并且將該單晶的測量的重量與預(yù)定的參考重量值k相比(S620)。
[0134]在此，該預(yù)定的參考重量值k可以是在肩部已經(jīng)完全形成的時(shí)間點(diǎn)處該單晶的重量。例如，該預(yù)定的參考重量值k可以是裝入的原料的總重量的10%。
[0135]如果該單晶的測量的重量是小于該預(yù)定的參考重量值k，則該單晶繼續(xù)生長(S610)。
[0136]另一方面，如果該單晶的測量的重量是大于或等于該預(yù)定的參考重量值k，則使用第二傳送單元180將坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154提升，由此保證循環(huán)距離(S630)。
[0137]在該循環(huán)距離被保證之后，確定該生長的單晶的重量是否已經(jīng)達(dá)到該原料的預(yù)定的參考重量(S640)。例如，該預(yù)定的參考重量可以是裝入的原料的總重量。
[0138]如果該生長的單晶的重量已經(jīng)達(dá)到該預(yù)定的參考重量，則進(jìn)行用于從坩禍110移除該生長的單晶的提離工藝(S650)。
[0139]另一方面，如果該生長的單晶的重量還未達(dá)到該預(yù)定的參考重量，則該單晶繼續(xù)生長(S610)。
[0140]在圖7所示出的實(shí)施例中，在該單晶的肩部已經(jīng)完全形成之后進(jìn)行坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154的提升以保證循環(huán)距離。
[0141]當(dāng)坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154被提升時(shí)，因?yàn)檑岬溒?52從該坩禍分離，在坩禍屏152和坩禍110之間形成間隙，通過該間隙熱量逃逸，并且因此坩禍110中的熔融液體M的熱平衡可能被破壞。此外，因?yàn)榇嬖谘鯇⑼ㄟ^該間隙被引入到熔融液體M中的可能性，生長的單晶的品質(zhì)可能惡化。
[0142]然而，在該單晶的肩部完全形成后，盡管坩禍屏152和第一上部熱絕緣部件154被提升，已經(jīng)形成的肩部可以防止熱量逃逸到坩禍110的外部，或可以防止氧進(jìn)入坩禍110中。
[0143]因此，圖7中所示出的實(shí)施例的特征在于在該單晶的肩部完全形成之后保證了循環(huán)距離，從而防止熱平衡的破壞或氧氣的流入并且因此防止單晶的品質(zhì)的惡化。
[0144]以上實(shí)施例中所描述的特征、構(gòu)造、效果、以及類似物包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，但是本質(zhì)上并不限于僅一個(gè)實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是可以做出對(duì)在各個(gè)實(shí)施例中例示的特征、構(gòu)造、效果、以及類似物的各種修改或組合。因此，應(yīng)解析涉及這些修改或組合的所有內(nèi)容在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【工業(yè)實(shí)用性】
[0145]實(shí)施例可用于晶片制造工藝的單晶生長方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單晶生長裝置，包括: 腔室； 坩禍，設(shè)置在該腔室中并且容納作為用于單晶生長的原料的熔融液體； 坩鍋屏，布置在該坩禍的頂部上；以及 傳送單元，用于提高或降低該坩禍屏。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶生長裝置，進(jìn)一步包括: 布置在該坩禍屏上的第一上部熱絕緣部件；以及 與該第一上部熱絕緣部件間隔開并且布置在該第一上部熱絕緣部件上方的第二上部熱絕緣部件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶生長裝置，其中該傳送單元將該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件一起提升。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶生長裝置，其中該傳送單元包括: 至少一個(gè)用于將該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件結(jié)合在一起的夾具；以及 用于提高或降低該至少一個(gè)夾具的提升部件。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶生長裝置，其中該至少一個(gè)夾具包括: 用于將該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件圍繞在一起的結(jié)合部分；以及 穿過該第二上部熱絕緣部件并且具有連接至該結(jié)合部分的一端和連接至該提升部件的其余端的支撐部分。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶生長裝置，其中該至少一個(gè)夾具以復(fù)數(shù)設(shè)置，并且多個(gè)夾具被彼此間隔開安排。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶生長裝置，其中該至少一個(gè)夾具穿過該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件，并且具有連接至該坩禍屏的一端和連接至該提升部件的其余端。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶生長裝置，進(jìn)一步包括: 控制器，用于控制該傳送單元以便調(diào)整該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件之間的距離。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單晶生長裝置，其中該控制器包括: 重量測量傳感器，用于測量生長單晶的生長速度； 生長速度傳感器，用于測量該生長單晶的重量；以及 距離測量傳感器，用于測量該生長單晶和該坩禍屏之間的距離。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單晶生長裝置，其中該控制器基于通過該重量測量傳感器測量的該單晶的生長速度，通過該生長速度傳感器測量的該單晶的重量，或者通過該距離測量傳感器測量的該生長單晶和該坩禍屏之間的距離來控制該傳送單元。11.一種單晶生長裝置，包括: 腔室； 坩禍，設(shè)置在該腔室中并且容納通過熔化原料產(chǎn)生的熔融液體； 坩鍋屏，布置在該坩禍的頂部上； 布置在該坩禍屏上的第一上部熱絕緣部件； 與該第一上部熱絕緣部件間隔開并且布置在該第一上部熱絕緣部件上方的第二上部熱絕緣部件； 傳送單元，用于提高或降低該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件；以及 控制器，用于控制該傳送單元。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的單晶生長裝置，其中該控制器測量該單晶的生長速度，將該單晶的測量的生長速度與參考生長速度進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的單晶生長裝置，其中，如果該單晶的測量的生長速度大于該參考生長速度，則該控制器一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的單晶生長裝置，其中該控制器測量生長單晶的循環(huán)距離，將該測量的循環(huán)距離與預(yù)定的參考距離值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件，并且 該循環(huán)距離是該生長單晶可以被向上拉出直到使它與該坩禍屏接觸的距離。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的單晶生長裝置，其中，如果所測量的循環(huán)距離小于或等于該預(yù)定的參考距離值，則該控制器一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的單晶生長裝置，其中該控制器測量生長單晶的重量，將該單晶的測量的重量與預(yù)定的參考重量值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制該傳送單元以便一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的單晶生長裝置，其中，如果該單晶的測量的重量大于或等于該預(yù)定的重量，則該控制器一起提升該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的單晶生長裝置，其中該參考生長速度是Ikg/小時(shí)。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的單晶生長裝置，其中該預(yù)定的參考距離值是最大循環(huán)距離的十分之一，并且該最大循環(huán)距離是該坩禍屏和該熔融液體的界面之間的距離。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的單晶生長裝置，其中該預(yù)定的參考重量值是該原料的總重量的10%。21.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶生長裝置，其中該第一上部熱絕緣部件的底部表面與該坩禍屏的頂部表面接觸。22.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶生長裝置，其中該傳送單元在該第一上部熱絕緣部件和該第二上部熱絕緣部件之間的距離內(nèi)一起提高或降低該坩禍屏和該第一上部熱絕緣部件。23.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單晶生長裝置，其中該結(jié)合部分圍繞該坩禍屏的頂部表面、該坩禍屏和該上部熱絕緣部件的外側(cè)表面、以及該坩禍屏的底部表面的至少一部分。
【文檔編號(hào)】C30B29/20GK105980614SQ201480066269
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日
【發(fā)明人】方仁植, 金喆煥
【申請(qǐng)人】Lg矽得榮株式會(huì)社