CN115976632A - 热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法，热场组件包括：底加热器，底加热器包括相背设置的顶面和底面，底加热器上设有贯穿顶面和底面的第一螺栓孔；呈托盘状的底部盖板，底部盖板包括相背的顶盘面和底盘面，底加热器设置于顶盘面且底面直接接触顶盘面，底部盖板采用绝缘且耐高温材料制成，底部盖板上设有与第一螺栓孔对应的第二螺栓孔；及底电极，底电极位于底盘面背离顶盘面的一侧，且底电极通过穿设于第一螺栓孔和第二螺栓孔内的紧固螺栓直接连接至底加热器上。本公开提供的热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法，能够及时发现漏液。

Description

热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及拉晶技术领域，尤其涉及一种热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法。

背景技术

在现有技术中，用于生产集成电路等半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉(Czochralski，CZ)法拉制的单晶硅棒切片而制造出。直拉法包括使由石英制成的坩埚中的多晶硅熔化以获得硅熔体，将单晶晶种浸入硅熔体中，以及连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒。硅单晶棒拉制过程中，有时会出现硅料泄露的异常情况，但是，相关技术中拉晶炉设备没有称重晶棒及剩余硅料的功能，只能靠作业人员时刻关注炉内情况来发现硅液泄露。若不能及时发现硅料泄露，炙热的硅料流入排气管中时间过久会造成重大异常事故。

发明内容

本公开实施例提供了一种热场组件、单晶炉、漏液检测装置及其方法，能够及时发现漏液。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

第一方面，本公开实施例提供一种热场组件，包括：

底加热器，所述底加热器包括相背设置的顶面和底面，所述底加热器上设有贯穿所述顶面和所述底面的第一螺栓孔；

呈托盘状的底部盖板，所述底部盖板包括相背的顶盘面和底盘面，所述底加热器设置于所述顶盘面且所述底面直接接触所述顶盘面，所述底部盖板采用绝缘且耐高温材料制成，所述底部盖板上设有与所述第一螺栓孔对应的第二螺栓孔；及

底电极，所述底电极位于所述底盘面背离所述顶盘面的一侧，且所述底电极通过穿设于所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔内的紧固螺栓直接连接至所述底加热器上。

示例性的，所述底部盖板的材质为耐高温陶瓷材料。

示例性的，所述底部盖板中心还设有贯穿所述顶盘面与所述底盘面的通孔。

示例性的，所述底加热器围绕在所述通孔的***。

第二方面，本公开实施例提供一种漏液检测装置，包括：

如上所述的热场组件，所述底加热器、所述底部盖板和所述底电极分别位于单晶炉内坩埚的下方；

电学检测器，与所述底加热器连接，用于实时检测所述底加热器的电学参数；

处理器，与所述电学检测器连接，用于根据来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液；

报警器，与所述处理器连接，用于当实时判断结果为所述底加热器上存在漏液时进行报警。

示例性的，所述电学参数包括所述底加热器的电阻值；

所述处理器用于接收所述电学检测器所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

第三方面，本公开实施例提供一种单晶炉，所述单晶炉包括：

炉体；

设置于所述炉体内的坩埚；及

设置于所述炉体内的如上所述的漏液检测装置。

第四方面，本公开实施例提供一种漏液检测方法，应用于如上所述的漏液检测装置，所述方法包括如下步骤：

通过所述电学检测器实时检测所述底加热器的电学参数；

通过所述处理器接收来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，并实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

示例性的，所述电学参数包括所述底加热器的电阻值时，所述通过所述处理器接收来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，并实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液，具体包括：

通过所述处理器接收所述电学检测器所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

本公开实施例所带来的有益效果如下：

上述方案中，对传统的单晶炉热场组件进行了结构优化，将底加热器通过螺栓连接直接固定在底电极上，使得底加热器的底面可直接接触底部盖板的顶盘面，而底部盖板材质选用耐高温绝缘材料，在底加热器通电时底部盖板是绝缘的，不会因底加热器通电而发热而影响底加热器的电学参数，这样，在拉晶过程中可通过持续监控底加热器电学参数数据，在发生硅料泄露时，硅料会流到底加热器上，底加热器的电学参数发生变化，从而可通过监测底加热器的电学参数来判断底加热器上是否存在漏液，以及时发现异常并及时采取措施，保障人员安全，降低损失。

附图说明

图1表示本公开实施例中提供的热场组件的结构示意图；

图2表示本公开实施例中提供的漏液检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，本公开实施例提供的热场组件包括：底加热器10、底部盖板20和底电极30，所述底加热器10包括相背设置的顶面和底面，所述底加热器10上设有贯穿所述顶面和所述底面的第一螺栓孔；所述底部盖板20呈托盘状，其包括相背的顶盘面和底盘面，所述底加热器10设置于所述顶盘面且所述底面直接接触所述顶盘面，所述底部盖板20采用绝缘且耐高温材料制成，以使所述底加热器10通电时所述底部盖板20不会加热或影响所述底加热器10的电学参数；所述底部盖板20上设有与所述第一螺栓孔对应的第二螺栓孔；所述底电极30位于所述底盘面背离所述顶盘面的一侧，且所述底电极30通过穿设于所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔内的紧固螺栓40直接连接至所述底加热器10上。

上述方案中，传统的热场组件中将底加热器10通过底脚和螺丝固定在底电极30上且底部盖板20由导电的石墨材料制成，而本公开中对传统的单晶炉热场组件进行了结构优化，将底加热器10通过螺栓连接直接固定在底电极30上，使得底加热器10的底面可直接接触底部盖板20的顶盘面，而底部盖板20材质选用耐高温绝缘材料，在底加热器10通电时底部盖板20是绝缘的，不会因底加热器10通电而发热而影响底加热器10的电学参数，这样，在拉晶过程中可通过持续监控底加热器10电学参数数据，在发生硅料泄露时，硅料会流到底加热器10上，底加热器10的电学参数发生变化，从而可通过监测底加热器10的电学参数来判断底加热器10上是否存在漏液，以及时发现异常并及时采取措施，保障人员安全，降低损失。

作为一些示例性的实施例，所述底部盖板20的材质为耐高温陶瓷材料。当然可以理解的是，所述底部盖板20的材质也可以选用例如云母材料等其他任意合适的绝缘且耐高温材料，并不局限于此。

此外，作为一些示例性的实施例，如图1所示，所述底部盖板20中心还设有贯穿所述顶盘面与所述底盘面的通孔21，所述底加热器10围绕在所述通孔21***。

在单晶炉中，本公开实施例所提供的热场组件中所述底加热器10、所述底部盖板20和所述底电极30位于所述坩埚的下方，因此，当所述坩埚中发生漏液时，泄露的硅液会落入所述底部盖板20和所述底加热器10上。

需要说明的是，如图1所示，所述底部盖板20呈托盘状，其四周***可设置有凸起的凸沿22，用于阻挡漏液从四周边沿外泄，所述底部盖板20的中心的通孔21可以供坩埚轴穿过。

更为具体的一种实施例中，如图1所示，所述底加热器10可以是大致呈菱形，所述电极可以有两个，分别连接在所述底加热器10的菱形对角。当然可以理解的是，在实际应用中，所述底加热器10的具体结构并不限于此。

此外，还需要说明的是，本公开实施例所提供的热场组件除了包括所述底加热器10之外，还可以包括主加热器等，主加热器可设置于坩埚的外周侧，所述底加热器10可设置于坩埚的下方。对于所述主加热器的具体结构可选用常规热场中的主加热器，在此对此不再赘述。

第二方面，如图2所示，本公开实施例提供一种漏液检测装置，包括：

本公开实施例提供的热场组件，所述底加热器10、所述底部盖板20和所述底电极30分别位于单晶炉内坩埚的下方；

电学检测器50，与所述底加热器10连接，用于实时检测所述底加热器10的电学参数；

处理器60，与所述电学检测器50连接，用于根据来自所述电学检测器50实时反馈的所述电学参数，实时判断所述底加热器10上是否存在从所述坩埚泄露的漏液；

报警器70，与所述处理器60连接，用于当实时判断结果为所述底加热器10上当前存在漏液时进行报警。

在上述方案中，由于底加热器10通过螺栓连接直接固定在底电极30上，使得底加热器10的底面可直接接触底部盖板20的顶盘面，而底部盖板20材质选用耐高温绝缘材料，在底加热器10通电时底部盖板20是绝缘的，不会因底加热器10通电而发热而影响底加热器10的电学参数，这样，在拉晶过程中可通过持续监控底加热器10电学参数数据，在发生硅料泄露时，硅料会流到底加热器10上，底加热器10的电学参数发生变化，从而可通过监测底加热器10的电学参数来判断底加热器10上是否存在漏液，以及时发现异常并及时采取措施，保障人员安全，降低损失。

示例性的，所述电学参数包括所述底加热器10的电阻值；所述处理器60用于接收所述电学检测器50所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器10上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

采用上述方案，由于与所述底加热器10直接接触的所述底部盖板20绝缘，在所述底加热器10通电后不会影响所述底加热器10的电阻，而漏液的存在会影响所述底加热器10的电阻值发生变化，因此在拉晶过程中持续监控底加热器10电阻的数据，在发生硅料泄露时，硅料会流到底部加热器上，底加热器10电阻由原来的电阻值不变到现在电阻值发生变化，电阻值产生波动时可发生报警，以使得现场人员及时发现异常并及时采取措施。

此外，本公开实施例中还提供一种单晶炉，所述单晶炉包括：

炉体；

设置于所述炉体内的坩埚；及

设置于所述炉体内的本公开实施例提供的漏液检测装置，其中所述底加热器10、所述底部盖板20和所述底电极30位于所述坩埚的下方。

此外，本公开实施例提供一种漏液检测方法，应用于如上所述的漏液检测装置，所述方法包括如下步骤：

步骤S01、通过所述电学检测器50实时检测所述底加热器10的电学参数；

步骤S02、通过所述处理器60接收来自所述电学检测器50实时反馈的所述电学参数，并实时判断所述底加热器10上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

示例性的，所述电学参数包括所述底加热器10的电阻值时，步骤S02具体包括：

通过所述处理器60接收所述电学检测器50所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器10上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种热场组件，其特征在于，包括：

底加热器，所述底加热器包括相背设置的顶面和底面，所述底加热器上设有贯穿所述顶面和所述底面的第一螺栓孔；

呈托盘状的底部盖板，所述底部盖板包括相背的顶盘面和底盘面，所述底加热器设置于所述顶盘面且所述底面直接接触所述顶盘面，所述底部盖板采用绝缘且耐高温材料制成，所述底部盖板上设有与所述第一螺栓孔对应的第二螺栓孔；及

底电极，所述底电极位于所述底盘面背离所述顶盘面的一侧，且所述底电极通过穿设于所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔内的紧固螺栓直接连接至所述底加热器上。

2.根据权利要求1所述的热场组件，其特征在于，

所述底部盖板的材质为耐高温陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的热场组件，其特征在于，

所述底部盖板中心还设有贯穿所述顶盘面与所述底盘面的通孔。

4.根据权利要求3所述的热场组件，其特征在于，

所述底加热器围绕在所述通孔的***。

5.一种漏液检测装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至4任一项所述的热场组件，所述底加热器、所述底部盖板和所述底电极分别位于单晶炉内坩埚下方；

电学检测器，与所述底加热器连接，用于实时检测所述底加热器的电学参数；

处理器，与所述电学检测器连接，用于根据来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液；

报警器，与所述处理器连接，用于当实时判断结果为所述底加热器上存在漏液时进行报警。

6.根据权利要求5所述的漏液检测装置，其特征在于，

所述电学参数包括所述底加热器的电阻值；

所述处理器用于接收所述电学检测器所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

7.一种单晶炉，其特征在于，所述单晶炉包括：

炉体；

设置于所述炉体内的坩埚；及

设置于所述炉体内的如权利要求5或6所述的漏液检测装置。

8.一种漏液检测方法，其特征在于，应用于如权利要求5或6任一项所述的漏液检测装置，所述方法包括如下步骤：

通过所述电学检测器实时检测所述底加热器的电学参数；

通过所述处理器接收来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，并实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电学参数包括所述底加热器的电阻值时，所述通过所述处理器接收来自所述电学检测器实时反馈的所述电学参数，并实时判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液，具体包括：

通过所述处理器接收所述电学检测器所反馈的所述底部加热器的实时电阻值，并根据预定时间内所反馈的所述实时电阻值的数值变化，判断所述底加热器上是否存在从所述坩埚泄露的漏液。

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