氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法

技术领域

本实施例涉及一种氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法。

背景技术

为了大量生产在电子产品中使用的大多数半导体芯片或太阳能电池，通常使用晶片作为基底。

这种晶片主要通过从籽晶生长单晶铸锭，然后将单晶铸锭切成薄厚度来制造，单晶铸锭能够通过切克劳斯基(Czochralski)方法(CZ方法)来制造。

在切克劳斯基方法中，将硅放入腔室内的石英坩埚中，加热石英坩埚使硅熔化，然后使籽晶与硅溶体接触，同时旋转并逐渐从单晶表面拉起籽晶。这是一种通过将熔体固化成固体来生长具有预定直径的铸锭的方法。

另一方面，当生长用于制造用于功率器件的低电阻晶片的单晶时，在晶片上掺杂作为N型掺杂剂的红磷。

红磷的挥发点低于构成晶片的硅的熔点，并且红磷在单晶生长期间挥发，沉积在腔室内壁、排气管、过滤器等的内表面上以形成沉积物。

当此类沉积物在最终的清洁过程中与氧气快速反应并且同时发生摩擦时，存在爆炸的风险，因此，通过氧化反应进行燃烧过程，以在化学安全状态下去除此类沉积物。

在通过氧化反应进行的燃烧过程中，高温沉积物被暴露于大气，即外部空气，并且通过空气和沉积物的氧化反应进行燃烧。

然而，由于红磷的着火特性，在燃烧过程中存在发生粉尘爆炸的问题，从而使工人暴露于危险中。此外，在对燃烧过程中未燃烧的沉积物进行后续的清洁过程中，存在由于摩擦而引起的爆炸的风险。

此外，存在在燃烧过程中产生的粘土材料穿过过滤器并流入主泵，从而导致主泵损坏的问题。

也就是说，当由红磷制成的沉积物暴露于大气时，会如化学式1所示，燃烧发生以产生氧化物。

[化学式1]

P

当由化学式1产生的氧化物暴露于湿气时，会如化学式2所示，产生粘土材料。

[化学式2]

P

由于粘土材料作为液体通过过滤器进入主泵，主泵可能被粘土材料损坏。

发明内容

本实施例旨在解决上述及其他问题。

本实施例的另一个目的是提供一种氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法，该装置及其方法能够从过滤器完全去除沉积物。

本实施例的另一个目的是提供一种氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法，该装置及其方法能够容易地去除过滤器的沉积物。

本实施例的另一个目的是提供一种氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法。该装置及其方法能够预先防止主泵的失效。

根据实现上述或其他目的的实施例的一方面，提供一种氧化燃烧铸锭生长机的方法，所述铸锭生长机包括腔室、连接到腔室的排气管和连接到排气管的过滤器，所述方法包括：a)在过滤器和排气管之间进行阻塞；b)使过滤器形成为真空状态；以及c)通过连接到过滤器的第一侧的喷射管将空气喷射到过滤器中以燃烧过滤器。

根据本实施例的另一方面，提供一种氧化燃烧铸锭生长机的装置，所述装置包括：腔室、连接到腔室的排气管、连接到排气管的过滤器、连接到过滤器的第一侧的喷射管、和控制器，其中，所述控制器被配置为：在过滤器和排气管之间进行阻塞，并且使过滤器形成为真空状态，以及通过喷射管将空气喷射到过滤器中以燃烧过滤器。

下面将描述根据本实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置及其方法的效果。

根据至少一个实施例，在单晶生长之后，过滤器从排气管被阻塞，过滤器形成为真空状态，并且反复进行通过喷射空气燃烧过滤器的过程，从而完全去除沉积在过滤器上的沉积物。这具有能够防止主泵的失效的优点，使得沉积物不会流入主泵中。

根据至少一个实施例，在单晶生长之后，通过使用连接到排气管的真空泵将空气喷射到腔室和排气管中以燃烧腔室和排气管，能够容易地去除沉积在腔室和排气管中的沉积物。

根据至少一个实施例，通过将过滤器形成为真空状态，空气以高速被引入到过滤器中，并且过滤器的全部区域被快速燃烧，从而能够容易地去除过滤器中的沉积物。

通过下面的详细描述，本实施例的进一步的适用范围将变得显而易见。无论如何，本领域的技术人员能够清楚地理解在本实施例的精神和范围内的各种变化和修改，因此例如具体实施方式和优选地实施例等特定实施例应当被理解为仅作为示例给出。

附图说明

图1为示出了根据实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置的视图。

图2为示出了根据实施例的氧化燃烧铸锭生长机的方法的流程图。

图3为示出了在图1的氧化燃烧铸锭生长机的装置中对于每个时段的多个阀的状态。

图4示出了燃烧腔室和排气管的过程。

图5示出了过滤器形成为真空状态的过程。

图6示出了燃烧过滤器的过程。

图7示出了在过滤器中循环空气的过程。

具体实施方式

在下文中，本说明书中公开的示例性实施例将通过参考附图被详细地描述，相同或相似的元件由相同的附图标记表示，而无论附图标记如何，并且将省略对其多余的描述。考虑到说明书撰写的容易性，在以下描述中使用的构成元件的后缀“模块”和“单元”被给出或可交换地使用，并且本身不具有不同的含义或作用。此外，附图是为了容易地理解本说明书中公开的实施例，并且本说明书中公开的技术精神不受附图的限制。而且，当例如层、区域或基底的元件被称为在另一元件“上”时，这些元件包括可以直接存在于另一元件上的元件，或包括可以在它们之间具有其他的中间元件的元件。

[氧化燃烧装置]

图1示出了根据实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置的视图。

参照图1，根据本实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置包括腔室110、排气管120、过滤器130、喷射管140、释放管150和控制器160。根据实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置可以包括比这些元件更多的元件，并且在更多的元件中，以下未描述的元件能够从现有技术中容易地得到理解。

腔室110是用于生长单晶铸锭的构件，该单晶铸锭成为用于晶片的材料，该晶片是半导体芯片或太阳能电池的基底。在单晶铸锭的生长期间，腔室110的内部可以保持在真空状态，使得外部杂质等不会被引入单晶铸锭中。

腔室110可以通过排气管120连接到主泵180。腔室110中的空气可以通过驱动主泵180被排出，使得腔室110的内部可以保持在真空状态。尽管未示出，但是空气喷射管可以连接到排气管120的一侧。空气通过空气喷射管和排气管120被引入到腔室110中，使得腔室110内部的真空可以被释放。因此，当腔室110的真空形成时，主泵180被驱动，并且当腔室110的真空被释放时，空气可以被喷射到空气喷射管中。

过滤器130位于主泵180和排气管120之间，以过滤从腔室110通过排气管120供应的杂质。

喷射管140连接到过滤器130的第一侧，以将大气中的空气喷射到过滤器130中。释放管150可以连接第二真空泵182和过滤器130的第二侧，以将过滤器130中的空气释放到外部。例如，循环结构由喷射管140、过滤器130和释放管150(空气通过该循环结构流入到喷射管140、过滤器130和释放管150中)形成，使得过滤器130的温度能够被强制降低。

同时，根据本实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置可以包括多个阀191到195。

过滤器130可以通过第一连接管184连接到排气管120。例如，第一阀191可以安装在第一连接管184中，以连接或阻塞过滤器130和排气时段。

主泵180可以通过第二连接管185连接到过滤器130。例如，第二阀192可以安装在第二连接管185中，以连接或阻塞主泵180和过滤器130。

第三阀193可以安装在喷射管140中，以将大气中的空气喷射到过滤器130中或阻塞大气中的空气喷射到过滤器中。

第四阀194可以安装在释放管150中，以将过滤器130内部的空气释放到外部或阻塞过滤器内部的空气释放到外部。

第一真空泵181安装在排气管120的一侧，以将被引入到腔室110中的空气通过排气管120释放到外部。

第五阀195安装在排气管120和第一真空泵181之间，以将排气管120的空气释放到外部或阻塞排气管的空气释放到外部。尽管未示出，排气管120和第一真空泵181可以由连接管连接，并且第五阀195可以安装在相应的排气管120中。

同时，在单晶铸锭生长的期间，例如红磷的掺杂剂蒸发并沉积在腔室110、排气管120和过滤器130的内表面上以形成沉积物。这些沉积物流入到单晶铸锭中，并且导致由单晶铸锭生产的晶片中出现缺陷，因此需要去除。

本实施例能够主要地分为腔室110和排气管120的氧化燃烧过程和过滤器130的氧化燃烧过程。

如图3所示，腔室110和排气管120在第二时段T2期间被氧化燃烧，并且过滤器130能够在第三到第六时段(T3到T6)期间被氧化燃烧。

此外，单晶铸锭可以在第一时段T1在腔室110中生长。

因此，在单晶铸锭在第一时段T1生长之后，腔室110、排气管120和过滤器130可以在第二到第六时段(T2到T6)期间被氧化燃烧。也就是说，第一到第六时段(T1到T6)构成一个循环，并且腔室110、排气管120和过滤器130可以在每个循环中被氧化燃烧，但是并不限于此。例如，腔室110、排气管120和过滤器130的氧化燃烧过程可以在每个单晶铸锭的生长过程之间进行。

根据本实施例，在腔室110和排气管120被氧化燃烧之后，过滤器130被氧化燃烧，但是并不限于此。例如，过滤器130可以与腔室110和排气管120一起同时被氧化燃烧，或者在过滤器130被氧化燃烧之后，腔室110和排气管120可以被氧化燃烧。

根据本实施例，控制器160通常可以管理和/或控制铸锭生长机。例如，控制器160可以控制腔室110的温度和压力，并且可以控制腔室110的真空状态。

例如，控制器160可以通过控制第一阀191到第五阀195来氧化燃烧腔室110、排气管120和过滤器130。例如，控制器160可以控制单晶铸锭使其在腔室110中生长。例如，控制器160可以控制腔室110、排气管120和过滤器130被氧化燃烧，以去除由单晶铸锭的生长产生的沉积物。具体地，控制器160使过滤器130和排气管120之间阻塞，使过滤器130形成为真空状态，并且通过喷射管140将空气喷射到过滤器130中以燃烧过滤器130。空气可被包含在大气中。

同时，根据本实施例的氧化燃烧铸锭生长机的装置可以包括至少一个温度传感器170。

温度传感器170可以安装在过滤器130的一侧以测量过滤器130的温度。例如，温度传感器170可以安装在远离喷射管140的位置。大气中的空气通过喷射管140被喷射到过滤器130中，使得沉积物可以通过与过滤器130的沉积物发生氧化反应而被燃烧。燃烧可以沿着从喷射管140喷射的空气的行进方向进行。在过滤器130中，邻近喷射管140的区域可以被首先燃烧，并且远离喷射管140的区域可以被稍后燃烧。当燃烧完成时，沉积物被去除，并且没有更多的沉积物要被燃烧，使得在过滤器130的燃烧完成的区域中的温度可以降低。

例如，当喷射管140安装在过滤器130的上侧时，燃烧可以首先从过滤器130的上侧进行，然后燃烧可以进行到过滤器130的下侧。因此，过滤器130的下侧的温度可高于过滤器130的上侧的温度。

当从过滤器130的下侧测量到的温度小于或等于预定温度时，可以确定燃烧不仅在过滤器130的上侧完成，而且在过滤器130的下侧完成。因此，当喷射管140安装在过滤器130的上侧时，温度传感器170可以安装在过滤器130的下侧。例如，至少一个温度传感器170中的每个可以安装在过滤器130的下侧的至少一个区域中。例如，至少一个温度传感器170中的每个可以安装在过滤器130的下侧和/或过滤器130的下侧的侧部区域上。温度传感器170可以被暴露在过滤器130内部，但是并不限于此。

因此，温度传感器170可以在过滤器130被氧化燃烧的同时连续地测量过滤器130的温度。

控制器160可以使过滤器130连续地燃烧，直到由温度传感器170测量到的温度降到预定温度以下。

[氧化燃烧方法]

图2示出了根据实施例的氧化燃烧铸锭生长机的方法的流程图。图3示出了在图1的氧化燃烧铸锭生长机的装置中的对于每个时段的多个阀的状态。

如图1和图3所示，单晶铸锭可以在第一时段T1生长。为此，控制器160可以使第一阀191和第二阀192中的每个在打开状态下工作，并且使第三阀193到第五阀195中的每个在关闭状态下工作。因此，可以形成包括腔室110、排气管120、过滤器130和主泵180的空气循环结构。打开状态可以意味着阀打开，关闭状态可以意味着阀关闭。

在第一阀191和第二阀192中的每个在打开状态下工作并且第三阀193到第五阀195在关闭状态下工作之后，使主泵180工作中以操作腔室110形成为真空状态。在这种真空状态下，单晶铸锭能够生长。

当单晶铸锭在第一时段T1中生长时，例如红磷的掺杂剂蒸发并沉积在腔室110、排气管120和过滤器130的内表面上以形成沉积物。

参照图2，在单晶铸锭生长之后，控制器160可以通过将空气引入腔室110和排气管120来燃烧腔室110和排气管120(S210)。

如图1和图3所示，腔室110和排气管120可以在第二时段T2被燃烧。

为此，控制器160可以使第一阀191到第四阀194中的每个在关闭状态下工作，并且可以使第五阀195在打开状态下工作。因此，可以形成包括腔室110、排气管120和第一真空泵181的空气循环结构。

之后，如图4所示，控制器160使腔室110的盖112打开，使得大气中的空气流入到腔室110中，并且使第一真空泵181工作。因此，被引入到腔室110中的空气可以通过排气管120和第一真空泵181释放到外部。由于单晶铸锭在第一时段T1以高温状态生长，腔室110和排气管120或沉积在腔室110和排气管120中的沉积物也可以保持在高温下。以这种方式，高温沉积物可以被空气氧化并且可以继续燃烧。

可以考虑到当腔室110和排气管120的沉积物被完全燃烧的时间来设定第二时段T2。因此，由于腔室110和排气管120的沉积物均通过第二时段T2被燃烧，腔室110和排气管120的氧化燃烧可以被完成。

参照图2，控制器160可以使过滤器130和排气管120之间阻塞，并且使过滤器130形成为真空状态(S220)。

如图1和图3所示，过滤器130可以在第三时段T3形成为真空状态。为此，控制器160可以使第二阀192在打开状态下工作，并且使第一阀191和第三阀193到第五阀195分别在关闭状态下工作。因此，过滤器130可以仅连接到主泵180。之后，如图5所示，控制器160可以使主泵180工作。因此，过滤器130中的空气被释放到外部，从而可以在过滤器130中形成真空状态。

可以考虑到达到预定压力的时间来设定第三时段T3。

之后，如图1和图3所示，在第四时段T4中，过滤器可以保持真空状态。为此，控制器160可以使第一阀191到第五阀195中的每个在关闭状态下工作。

参照图2，控制器160可以通过喷射管140将空气喷射到过滤器130中以燃烧过滤器130(S230)。

如图1和图3所示，在第五时段T5中，过滤器130可以被燃烧。为此，控制器160可以使第三阀193在打开状态下工作，并且可以使第一阀191、第二阀192、第四阀194和第五阀195中的每个在关闭状态下工作。因此，过滤器130可以仅连接到喷射管140。

如图6所示，由于第三阀193处于打开状态，大气中的空气可以通过喷射管140被引入到过滤器130中。由于第三阀193在过滤器130保持在真空状态时是打开的，大气中的空气能够以高速被喷射到过滤器130中。因此，沉积在过滤器130的内表面上的沉积物可以通过与空气发生氧化反应而被燃烧和去除。特别地，由于大气中的空气通过喷射管140以高速被喷射，空气从安装有喷射管140的过滤器130的上侧快速地行进到下侧，并且燃烧能够快速地从过滤器130的顶侧行进到下侧。

在图3中，尽管示出了过滤器130的氧化燃烧由T3到T5进行一次，但是过滤器130的氧化是以T3到T5作为一个循环反复进行的(图2中的S240)。也就是说，燃烧能够进行多次。因此，可以更快地进行过滤器130的氧化燃烧，并且过滤器130的整个区域的氧化燃烧是可能的。

参照图2，控制器160可以确定过滤器130的温度是否高于预定温度(S250)。

如图1所示，过滤器130的温度可以由安装在过滤器130下侧的至少一个温度传感器170来测量。控制器160可以检查所测量到的温度是否高于预定温度。预定温度可以是沉积在过滤器130的内表面上的沉积物的着火温度。

参照图2，当过滤器130的温度高于预定温度时，控制器160使循环结构形成，通过该循环结构，空气流过喷射管140、过滤器130和释放管150(S260)。

如图1和图3所示，当过滤器130的温度在第六时段T6高于预定温度时，过滤器130的温度可以被降低。为此，控制器160可以使第三阀193和第四阀194中的每个在打开状态下工作，并且使第一阀191、第二阀192和第五阀195中的每个在关闭状态下工作。因此，过滤器130可以连接到喷射管140和释放管150。

如图7所示，由于第三阀193和第四阀194中的每个都处于打开状态，大气中的空气通过喷射管140(和过滤器130)被喷射到过滤器130中，并且被喷射到过滤器130中的空气可以通过释放管150被释放到外部。因此，由于大气中的空气被连续地被喷射到过滤器130中，然后被释放到外部，过滤器130的温度可以被降低。

当过滤器130的温度降低时，在燃烧过程期间发生爆炸的可能性可以被降低。

参照图2，当过滤器130的温度小于或等于预定温度时，控制器160可终止燃烧过程(S270)。当过滤器130的温度小于或等于预定温度时，确定在过滤器130中不进行沉积物的燃烧，并且沉积物的燃烧已经完成，使得可以终止燃烧过程。

当燃烧过程以这种方式被终止时，可以控制第一阀191到第五阀195中的每个，使得单晶铸锭能够再次在第一时段T1中生长。

根据本实施例，腔室110和排气管120以及过滤器130可以被快速地氧化燃烧。

根据本实施例，可以减小在过滤器130中的燃烧期间发生爆炸的可能性，以防止由于爆炸而产生的风险。

上述详细描述不应该在所有方面被解释为是限制性的，而应该被认为是说明性的。实施例的范围应该通过对所附的权利要求的合理解释来确定，并且在实施例的等效范围内的所有变化都被包括在实施例的范围内。