本發(fā)明涉及太陽能行業(yè)單晶硅棒及硅芯的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多晶硅溶液液面距定位方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體硅單晶大部分采用切克勞斯基法(簡稱直拉法)制造。在利用直拉法制造半導(dǎo)體單晶硅硅棒過程中，多晶硅被裝進(jìn)石英坩堝內(nèi)，加熱熔化，經(jīng)過穩(wěn)定化后，將籽晶引入單晶爐內(nèi)，并經(jīng)過引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾等一系列工序完成一支單晶硅硅棒的拉制。

由于在單晶硅硅棒生產(chǎn)工藝中，坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒下沿之間的距離(即液面距)，是決定單晶硅硅棒品質(zhì)的重要參數(shù)，液面距的大小直接影響單晶硅硅棒中碳元素和氧元素的含量及工藝固化標(biāo)準(zhǔn)化的有效執(zhí)行，從而影響硅棒的斷棱率。

因此，在生產(chǎn)工序開始前的穩(wěn)定化步驟中，如何準(zhǔn)確定位坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒下沿的液面距就成為單晶硅硅棒生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。

目前，傳統(tǒng)的多晶硅溶液液面距定位完全依靠操作人員進(jìn)行目測，憑借操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定位。由于操作人員水平不一，很難保證多晶硅溶液液面距定位的準(zhǔn)確性，液面距有時(shí)過大有時(shí)過小，導(dǎo)致拉晶參數(shù)無法固化。

因此，亟需一種多晶硅溶液液面距定位方案，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種多晶硅溶 液液面距定位方法，用以解決多晶硅溶液液面距定位準(zhǔn)確性差的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種多晶硅溶液液面距定位方法，包括：密封單晶爐的主爐室和副爐室，對單晶爐的主爐室和副爐室抽真空，并加熱坩堝內(nèi)的多晶硅，在密封單晶爐的主爐室和副爐室之前，所述方法還包括：

確定導(dǎo)流筒的下沿的位置；

坩堝內(nèi)的多晶硅完全熔化后，所述方法還包括：

下降籽晶，并根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和預(yù)設(shè)的液面距m控制籽晶下降的距離；其中，液面距m是指坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿之間的距離。

具體的，所述確定導(dǎo)流筒的下沿的位置，具體包括：

測量單晶爐的隔離閥的下表面與導(dǎo)流筒的下沿之間的距離a，以及，測量單晶爐的隔離閥的厚度b；

所述導(dǎo)流筒的下沿的位置為：導(dǎo)流筒的下沿與隔離閥上表面的相對距離(a+b)。

具體的，所述下降籽晶，并根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和預(yù)設(shè)的液面距m控制籽晶下降的距離，具體包括：

控制籽晶的底端從隔離閥的上表面處下降(a+b)的距離，以使籽晶的底端與導(dǎo)流筒的下沿平齊；

控制籽晶下降液面距m的距離。

具體的，所述確定導(dǎo)流筒的下沿的位置，具體包括：

測量單晶爐的隔離閥的下表面與導(dǎo)流筒的下沿之間的距離a，以及，測量單晶爐的隔離閥的厚度b；

將籽晶的底端與隔離閥的上表面相抵靠，并記錄當(dāng)前籽晶的晶位c，所述籽晶的晶位為籽晶的底端與籽晶上方的預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的距離；

所述導(dǎo)流筒的下沿的位置為：導(dǎo)流筒的下沿與籽晶上方的預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的絕對距離(a+b+c)。

具體的，所述下降籽晶，并根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和預(yù)設(shè)的液面距m控制籽晶下降的距離，具體包括：

下降籽晶至晶位(a+b+c)，以使籽晶的底端與導(dǎo)流筒的下沿平齊；

下降籽晶至晶位(a+b+c+m)。

進(jìn)一步的，所述方法還包括：

籽晶停止下降后，上升坩堝，當(dāng)坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與籽晶的底端相接觸時(shí)，停止上升坩堝。

本發(fā)明通過在密封單晶爐的主爐室和副爐室之前，確定導(dǎo)流筒的下沿的位置，并在坩堝內(nèi)的多晶硅熔化后，根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和液面距控制籽晶下降，從而根據(jù)籽晶停止時(shí)籽晶底端的位置確定坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面的位置，實(shí)現(xiàn)對液面距進(jìn)行準(zhǔn)確定位。該方法可以準(zhǔn)確定位多晶硅溶液液面距，使得多晶硅溶液液面距的定位不再依賴操作員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，提高準(zhǔn)確性和可靠性，從而固化拉晶工藝；此外，該方法操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣泛。

附圖說明

圖1為直拉式單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的多晶硅溶液液面距定位方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明通過確定導(dǎo)流筒的下沿的位置，根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和液面距控制籽晶下降，并根據(jù)籽晶底端的位置確定坩堝內(nèi) 多晶硅溶液液面最終的具體位置，從而實(shí)現(xiàn)對液面距進(jìn)行準(zhǔn)確定位，用以解決多晶硅溶液液面距定位準(zhǔn)確性差的問題。

如圖1所示，直拉式單晶爐1包括主爐室11和副爐室12，主爐室11與副爐室12之間設(shè)置有隔離閥13，主爐室11內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流筒14、坩堝15和加熱器16，坩堝15內(nèi)容置有固態(tài)的多晶硅原料，加熱器16能夠在主爐室11內(nèi)形成熱場，熔化坩堝15內(nèi)的多晶硅原料，導(dǎo)流筒14用于導(dǎo)流氬氣。在副爐室12內(nèi)，鎢絲繩2在配重塊3的作用下將籽晶4豎直提起。

利用直拉式單晶爐1拉制單晶硅硅棒時(shí)，將多晶硅原料裝在坩堝15中，利用加熱器16加熱到多晶硅的熔點(diǎn)以上，此時(shí)，坩堝15內(nèi)的多晶硅就熔化為液態(tài)。通過控制鎢絲繩2使籽晶4進(jìn)入主爐室11內(nèi)，并下降到一定位置后，上升坩堝15，使坩堝內(nèi)的多晶硅溶液與籽晶4的底端剛好接觸。在1450℃左右的溫度下，籽晶4既不熔化也不長大，通過緩慢向上提拉和轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶4，并緩慢地降低加熱功率，籽晶4逐漸長粗，從而得到所需直徑的單晶硅硅棒。

開始拉制單晶硅硅棒時(shí)，坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面的位置(即坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的液面距)對單晶硅硅棒的產(chǎn)品品質(zhì)有重要影響，因此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種能夠準(zhǔn)確定位液面距的多晶硅溶液液面距定位方法。

以下結(jié)合圖1和圖2，對本發(fā)明實(shí)施例提供的多晶硅溶液液面距定位方法進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖2所示，該方法包括以下步驟：

步驟201，確定導(dǎo)流筒的下沿的位置。

具體的，在直拉式單晶爐1安裝完畢后，即可確定導(dǎo)流筒的下沿141的位置。

導(dǎo)流筒的下沿141的位置可以為相對位置，也可以為絕對位置，后續(xù)將通過兩個(gè)實(shí)施例分別對確定導(dǎo)流筒的下沿相對位置和確定導(dǎo)流筒的下沿的絕對位置的兩種情況分別進(jìn)行描述。

步驟202，密封單晶爐的主爐室和副爐室，對單晶爐的主爐室和副爐室抽真空，并加熱坩堝內(nèi)的多晶硅。

具體的，在確定出導(dǎo)流筒的下沿141的位置后，即可進(jìn)入開爐階段，在開爐階段，密封單晶爐的主爐室11和副爐室12，并對單晶爐的主爐室11和副爐室抽真空12，以形成負(fù)壓。檢測主爐室11和副爐室12的真空度，并在真空度檢測合格后，開始利用加熱器16輻射熱量加熱坩堝15內(nèi)的多晶硅原料，以使多晶硅原料熔化為液態(tài)。在加熱過程中，向主爐室11內(nèi)通入高純氬氣，使主爐室11保持一定的負(fù)壓壓強(qiáng)。

步驟203，坩堝內(nèi)的多晶硅完全熔化后，下降籽晶，并根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和預(yù)設(shè)的液面距m控制籽晶下降的距離。

具體的，多晶硅完全熔化后，保持主爐室11內(nèi)低真空，并使多晶硅溶液的溫度和表面氣壓達(dá)到穩(wěn)定。

當(dāng)坩堝15內(nèi)的多晶硅料完全熔化并達(dá)到穩(wěn)定后，開始控制籽晶4下降，具體的，根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿141的位置和預(yù)設(shè)的液面距m控制籽晶下降的距離。液面距m是指坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的距離，通常，液面距為15-30mm。

控制籽晶4停止下降后，保持籽晶4在該位置烘烤兩、三分鐘，使籽晶4的溫度接近多晶硅溶液的溫度，以減少對籽晶4的熱沖擊。

步驟204，籽晶停止下降后，上升坩堝，當(dāng)坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面與籽晶的底端相接觸時(shí)，停止上升坩堝。

具體的，籽晶4停止下降并經(jīng)過短暫烘烤后，控制坩堝15上升，直到坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與籽晶4的底端恰好接觸時(shí)，停止上升坩堝15。此時(shí)，坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的液面距即為m。

通過上述步驟201-204可以看出，本發(fā)明通過在密封單晶爐的主爐室和副爐室之前，確定導(dǎo)流筒的下沿的位置，并在坩堝內(nèi)的多晶硅熔化后，根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿的位置和液面距控制籽晶下降，從而根據(jù)籽晶停止時(shí)籽晶底端的位置確定坩堝內(nèi)多晶硅溶液液面的位置，實(shí)現(xiàn)對液面距進(jìn)行準(zhǔn)確定位。該方法可以準(zhǔn)確定位多晶硅溶液液面距，使得多晶硅溶液液面距的定位不再依賴操作 員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，提高準(zhǔn)確性和可靠性，從而固化拉晶工藝；此外，該方法操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣泛。

以下通過兩個(gè)實(shí)施例，分別對通過確定導(dǎo)流筒的下沿的相對位置和絕對位置這兩種方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

實(shí)施例1為確定導(dǎo)流筒的下沿的相對位置的方案，在實(shí)施例1中，導(dǎo)流筒的下沿的位置為相對位置，即導(dǎo)流筒的下沿與隔離閥上表面之間的相對距離。

如圖1所示，通過測量單晶爐的隔離閥13的下表面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的距離a和單晶爐的隔離閥13的厚度b來確定導(dǎo)流筒的下沿141的相對位置。所述導(dǎo)流筒的下沿141的位置為：導(dǎo)流筒的下沿141與隔離閥13上表面的相對距離(a+b)。

需要說明的是，由于進(jìn)行每批次的單晶硅硅棒拉制完成后，都需要拆爐，在下次生產(chǎn)之前再重新安裝坩堝15、導(dǎo)流筒14等設(shè)備，因此，在進(jìn)行每批次單晶硅硅棒拉制之前，都需要測量單晶爐的隔離閥13的下表面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的距離a。而單晶爐的隔離閥13的厚度b通常不會(huì)發(fā)生變化，因此，隔離閥13的厚度b只需測量一次，后續(xù)進(jìn)行每批次單晶硅硅棒拉制時(shí)，直接使用該數(shù)據(jù)即可。

密封單晶爐的主爐室11和副爐室12，對單晶爐的主爐室11和副爐室12抽真空，并加熱坩堝15內(nèi)的多晶硅，使多晶硅熔化為液態(tài)。

由于之前測量的是導(dǎo)流筒的下沿141與隔離閥13上表面的相對位置(即相對距離)，因此，坩堝15內(nèi)的多晶硅完全熔化后，根據(jù)該相對距離和液面距m控制籽晶4下降的行程。具體的，首先，控制籽晶4的底端從隔離閥13的上表面處下降(a+b)的距離，以使籽晶4的底端與導(dǎo)流筒的下沿141平齊，也就是說，通過控制鎢絲繩2，使籽晶4的底端位于隔離閥13的上表面處，并從該處開始下降(a+b)的距離，此時(shí)，籽晶4的底端與導(dǎo)流筒的下沿141平齊。然后，繼續(xù)控制籽晶4下降液面距m的距離后停 止下降。

籽晶4停止下降后，上升坩堝15，當(dāng)坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與籽晶4的底端相接觸時(shí)，停止上升坩堝15，此時(shí)，坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的液面距即為m。

實(shí)施例2

實(shí)施例2為確定導(dǎo)流筒的下沿的絕對位置的方案，在實(shí)施例2中，將籽晶的上方的某一位置設(shè)置為預(yù)設(shè)原點(diǎn)，導(dǎo)流筒的下沿的位置為絕對位置，即導(dǎo)流筒的下沿與籽晶上方的預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的絕對距離。

如圖1所示，通過測量單晶爐的隔離閥13的下表面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的距離a、單晶爐的隔離閥13的厚度b和當(dāng)籽晶4的底端與隔離閥13的上表面相抵靠時(shí)籽晶4的晶位c來確定導(dǎo)流筒的下沿141的絕對位置。籽晶4的晶位是指，籽晶4的底端與預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的距離。所述導(dǎo)流筒的下沿141的位置為：導(dǎo)流筒的下沿141與籽晶4上方的預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的絕對距離(a+b+c)。

需要說明的是，由于籽晶4的長度不一，因此，在進(jìn)行每批次單晶硅硅棒拉制之前，都需要測量當(dāng)籽晶4的底端與隔離閥13的上表面相抵靠時(shí)籽晶4的晶位c。

密封單晶爐的主爐室11和副爐室12，對單晶爐的主爐室11和副爐室12抽真空，并加熱坩堝15內(nèi)的多晶硅，使多晶硅熔化為液態(tài)。

由于之前測量的是導(dǎo)流筒的下沿141與預(yù)設(shè)原點(diǎn)之間的絕對距離(即絕對距離)，因此，坩堝15內(nèi)的多晶硅完全熔化后，可以直接根據(jù)導(dǎo)流筒的下沿141的位置，將籽晶4下降至晶位(a+b+c)，以使籽晶4的底端與導(dǎo)流筒的下沿141平齊，即通過控制鎢絲繩2，使籽晶4的底端處于晶位(a+b+c)處，此時(shí)，籽晶4的底端與導(dǎo)流筒的下沿141平齊。然后，繼續(xù)控制籽晶4下降至晶位(a+b+c+m)，即繼續(xù)控制籽晶4下降液面距m后停止下降。

籽晶4停止下降后，上升坩堝15，當(dāng)坩堝15內(nèi)多晶硅溶液 液面與籽晶4的底端相接觸時(shí)，停止上升坩堝15，此時(shí)，坩堝15內(nèi)多晶硅溶液液面與導(dǎo)流筒的下沿141之間的液面距即為m。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。