拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖及单晶炉

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖及单晶炉。

背景技术

单晶炉是一种能够在惰性气体环境中将多晶硅材料融化并用直拉法生产单晶硅的设备，目前，工作人员采用目镜观察单晶炉内晶体生长情况。目镜安装至单晶炉单晶炉顶部的观察窗处，目镜的镜头朝向炉内设置，用于观测炉内液面，通过调整目镜的高度及各方向角度来确定相机在单晶炉内的捕捉位置；在单晶拉制过程中的调温、引晶、放肩、转肩、等径阶段来测量液面温度、液面到导流筒的距离以及单晶硅棒直径等数据，为单晶拉制过程提供控制参数依据。

拉晶等径工序中必须定时的去量取晶棒直径，以确保拉晶晶棒的直径满足客户规格，如果晶棒的直径偏大了会造成多晶硅材料的用量增加，导致多晶硅材料的浪费，还会在后续的加工中需要加工达到客户需求的目标晶棒直径，这种由于晶棒直径偏大会导致加工尺寸的余量偏大，使得加工时间和加工量都大幅增加；如果晶棒的直径偏小不能达到客户需求时会导致产品报废或降级；上述两种情况都会给生产造成不必要的损失。而一般量取晶棒直径是通过观察窗上的目镜沿着设置在观察窗上的刻度条移动分别读取目镜对准晶棒两侧所获取的数值差所实现，但当随着大直径晶棒生产的需求，晶棒直径越来越大，当晶棒直径增大到一定程度时，因单晶炉主单晶炉的空间有限，势必需要将喉口的尺寸设计大于晶棒直径的尺寸才能完成晶棒拉制成功后将晶棒从喉口中取出，这种单晶炉腔体直径不变而增加喉口尺寸的情况必然将观察窗朝单晶炉周边设计，由于观察窗受到喉口和单晶炉周边的限制，会使观察窗的长度进而导致目镜在移动过程中无法对准晶棒的两侧，使得测量的数据不准确，这种观察窗靠近单晶炉周边和喉口增大的设计，使得观察窗和喉口之间的距离几乎靠在一起，同时使观察窗的两端分别靠近单晶炉的边缘，导致单晶炉和观察窗靠近的地方、观察窗和单晶炉边缘的地方支撑强度下降，给生产安全带来隐患。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖，以解决现有技术单晶炉的炉径不变情况下因单晶炉的喉口尺寸增大使单晶炉支撑强度降低，同时存在晶棒直径测量不准确的问题，无法满足因单晶炉的炉径不变的前提下还能生产大直径晶棒的需求。

一种拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖，包括盖体，盖体上设置喉口、第一观察窗和第二观察窗，第一观察窗和第二观察窗位于喉口的一侧，第一观察窗、第二观察窗和喉口成品字状设置在炉体上，第一观察窗和第二观察窗呈对称设置；第一观察窗上设置第一刻度尺，第一观察窗上设置第一支架，第一支架上安装第一目镜，第一目镜以滑动方式设置在第一支架上并能够通过第一观察窗观察单晶炉内部，第一支架上设置指向第一刻度尺的第一指针；第二观察窗上设置第二刻度尺，第二观察窗上设置第二支架，第二支架上安装第二目镜，第二目镜以滑动方式设置在第二支架上并能够通过第二观察窗观察单晶炉内部，第二支架上设置指向第二刻度尺的第二指针，第一刻度尺的零刻度线和第二刻度尺的零刻度线相互靠近设置，第一刻度尺的零刻度线和第二刻度尺的零刻度线之间的距离为L0。

优选的，第一支架包括第一底座、第一滑轨和第一滑动件，第一底座安装在第一观察窗的前侧壁上，第一滑轨设置在第一底座的前侧壁上，第一滑动件的后侧壁上设置第一滑块和第二滑块，第一滑块扣合在第一滑轨的上边沿上，第二滑块夹持在第一滑轨的下边沿上，第一指针设置在第一滑动件的后侧壁上，第一指针位于第一滑块的上方，第一指针的前端靠近第一刻度尺的刻度，第一滑动件上设置第一延伸臂，第一延伸臂位于第一观察窗上端面的上方，第一目镜和第一延伸臂转动连接。

优选的，第二支架包括第二底座、第二滑轨和第二滑动件，第二底座安装在第二观察窗的前侧壁上，第二滑轨设置在第二底座的前侧壁上，第二滑动件的后侧壁上设置第三滑块和第四滑块，第三滑块扣合在第二滑轨的上边沿上，第四滑块夹持在第二滑轨的下边沿上，第二指针设置在第二滑动件的后侧壁上，第二指针位于第三滑块的上方，第二指针的前端靠近第二刻度尺的刻度，第二滑动件上设置第二延伸臂，第二延伸臂位于第二观察窗上端面的上方，第二目镜和第二延伸臂转动连接。

优选的，盖体上还设置第三观察窗，第三观察窗和第一观察窗、第二观察窗位于喉口的同一侧，第三观察窗位于第一观察窗和第二观察窗之间，第三观察窗和喉口正对设置，第一观察窗、第二观察窗和第三观察窗成品字状设置在盖体上,第一观察窗和第二观察窗之间的距离小于喉口的直径。

优选的，第一观察窗、第二观察窗以轴对称的方式设置，上述对称轴是第三观察窗的中点和喉口的中点的连线。

优选的，第一观察窗和第二观察窗后侧壁的连线和喉口的边沿相交。

优选的，第一刻度尺设置在第一观察窗上端面上，且第一刻度尺位于第一观察窗靠近前侧壁的边沿处。

优选的，第二刻度尺设置在第二观察窗上端面上，且第二刻度尺位于第二观察窗靠近前侧壁的边沿处。

优选的，第一目镜设置第一托座，第第一托座设置在第一目镜的下端，第一托座和第一延伸臂采用转轴连接；二目镜设置第二托座，第二托座设置在第二目镜的下端，第二托座和第二延伸臂采用转轴连接。

本发明还提供一种单晶炉，该单晶炉包括上述的拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖。

由上述技术方案可知，随着晶棒直径逐渐增加的生产需求，第一观察窗和第二观察窗并排间隔设置在盖体上，满足了在不增加单晶炉的炉径前提下，通过第一目镜在第一观察窗上滑动对准熔融硅液面处晶棒的一侧，读取数值L1，再通过第二目镜在第二观察窗上滑动对准熔融硅液面处晶棒的另一侧，读取数值L2，然后通过将数值L0、数值L1和数值L2相加就获得测量晶棒的直径数值，同时第一观察窗、第二观察窗分别和喉口之间预留间距以保证盖体的支撑强度满足单晶生产的需求。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的俯视图。

图3是图1中第一观察窗处的放大图。

图4是图1中第二观察窗处的放大图。

图5是第一目镜和第一支架组装后的立体图。

图6是第二目镜和第二支架组装后的立体图。

图中：盖体10、喉口20、第一观察窗30、第一刻度尺31、第一支架32、第一指针321、第一底座322、第一滑轨323、第一滑动件324、第一滑块3241、第二滑块3242、第一延伸臂3243、第一目镜33、第一托座331、第二观察窗40、第二刻度尺41、第二支架42、第二指针421、第二底座422、第二滑轨423、第二滑动件424、第三滑块4241、第四滑块4242、第二延伸臂4243、第二目镜43、第二托座431、第三观察窗50。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对发明实施例的技术方案及技术效果做进一步的详细阐述。

请参阅图1至图6，拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖包括盖体10，盖体10上设置喉口20、第一观察窗30和第二观察窗40，第一观察窗30和第二观察窗40位于喉口20的一侧，第一观察窗30、第二观察窗40和喉口20成品字状设置在炉体上，第一观察窗30和第二观察窗40呈对称设置；第一观察窗30上设置第一刻度尺31和第一支架32，第一支架32上安装第一目镜33，第一目镜33以滑动方式设置在第一支架32上并能够通过第一观察窗30观察单晶炉内部，第一支架32上设置指向第一刻度尺31的第一指针321；第二观察窗40上设置第二刻度尺41，第二观察窗40上设置第二支架42，第二支架42上安装第二目镜43，第二目镜43以滑动方式设置在第二支架42上并能够通过第二观察窗40观察单晶炉内部，第二支架42上设置指向第二刻度尺41的第二指针421，第一刻度尺31的零刻度线和第二刻度尺41的零刻度线相互靠近设置，第一刻度尺31的零刻度线和第二刻度尺41的零刻度线之间的距离为L0。拉制晶棒的过程中，通过第一目镜33在第一观察窗30上滑动对准拉制晶棒的一侧，读取数值L1，再通过第二目镜43在第二观察窗40上滑动对准拉制晶棒的另一侧，读取数值L2，然后通过将数值L0、数值L1和数值L2相加就获得测量晶棒的直径数值，同时第一观察窗30、第二观察窗40分别和喉口20之间预留间距以保证盖体10的支撑强度满足单晶生产的需求。

进一步的，第一支架32包括第一底座322、第一滑轨323和第一滑动件324，第一底座322安装在第一观察窗30的前侧壁上，第一滑轨323设置在第一底座322的前侧壁上，第一滑动件324的后侧壁上设置第一滑块3241和第二滑块3242，第一滑块3241扣合在第一滑轨323的上边沿上，第二滑块3242夹持在第一滑轨323的下边沿上，第一指针321设置在第一滑动件324的后侧壁上，第一指针321位于第一滑块3241的上方，第一指针321的前端靠近第一刻度尺31的刻度，第一滑动件324上设置第一延伸臂3243，第一延伸臂3243位于第一观察窗30上端面的上方，第一目镜33和第一延伸臂3243转动连接。

进一步的，第二支架42包括第二底座422、第二滑轨423和第二滑动件424，第二底座422安装在第二观察窗40的前侧壁上，第二滑轨423设置在第二底座422的前侧壁上，第二滑动件424的后侧壁上设置第三滑块4241和第四滑块4242，第三滑块4241扣合在第二滑轨423的上边沿上，第四滑块4242夹持在第二滑轨423的下边沿上，第二指针421设置在第二滑动件424的后侧壁上，第二指针421位于第三滑块4241的上方，第二指针421的前端靠近第二刻度尺41的刻度，第二滑动件424上设置第二延伸臂4243，第二延伸臂4243位于第二观察窗40上端面的上方，第二目镜43和第二延伸臂4243转动连接。

进一步的，盖体10上还设置第三观察窗50，第三观察窗50和第一观察窗30、第二观察窗40位于喉口20的同一侧，第三观察窗50位于第一观察窗30和第二观察窗40之间，第三观察窗50和喉口20正对设置，第一观察窗30、第二观察窗40和第三观察窗50成品字状设置在盖体10上，第一观察窗30和第二观察窗40之间的距离L小于喉口20的直径R。通过第三观察窗50可以增加观察单晶炉内的更多位置，如观察到靠近喉口20处以及第三观察窗50正下方的位置。

进一步的，第一观察窗30、第二观察窗40以轴对称的方式设置，上述对称轴是第三观察窗50的中点和喉口20的中点的连线。

进一步的，第一观察窗30和第二观察窗40后侧壁的连线和喉口20的边沿相交。

进一步的，第一刻度尺31设置在第一观察窗30上端面上，且第一刻度尺31位于第一观察窗30靠近前侧壁的边沿处。

进一步的，第二刻度尺41设置在第二观察窗40上端面上，且第二刻度尺41位于第二观察窗40靠近前侧壁的边沿处。

进一步的，第一目镜33设置第一托座331，第一托座331设置在第一目镜33的下端，第一托座331和第一延伸臂3243采用转轴连接；第二目镜43设置第二托座431，第二托座431设置在第二目镜43的下端，第二托座431和第二延伸臂4243采用转轴连接。上述转动连接的结构便于第一目镜33和第二目镜43的维修。

本发明还提供一种单晶炉，该单晶炉包括上述的拉晶过程中便于测量大直径晶棒的主炉室炉盖。

使用时，在拉制晶棒的过程中，使用者通过第一目镜33在第一观察窗30上滑动对准拉制晶棒的一侧，通过第一指针321指向第一刻度尺31的对应刻度读取数值L1，再通过第二目镜43在第二观察窗40上滑动对准拉制晶棒的另一侧，通过第二指针421指向第二刻度尺41的对应刻度读取数值L2，然后通过将数值L0、数值L1和数值L2相加就获得测量晶棒的直径数值。