单晶炉的加料方法及装置与流程
本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种单晶炉的加料方法及装置。
背景技术：
1、拉晶是光伏、半导体制备领域的前道工序，是指在单晶炉内将硅料通过直拉法生产成为单晶硅硅棒的过程。
2、生产单晶硅时，在熔料工艺中，需要根据单晶炉内硅料熔融情况，在高温和真空状态下进行硅料的多次投放，在投放过程中，目前业内通常是人为凭借硅料熔融状态的经验判断何时开始投放。然而该方式存在复投过程自动化不足，需要人工分步选择与执行复投程序，人工判断复投时机准确度低等问题，从而影响了拉晶品质。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种单晶炉的加料方法及装置，能够准确判断投放固体多晶硅的时机，保证拉晶品质。
2、为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
3、一种单晶炉的加料装置，包括：
4、石英坩埚，用于容纳固体多晶硅和硅熔液；
5、设置在所述石英坩埚的外侧壁上的多组传感单元，所述多组传感单元沿所述石英坩埚的高度方向依次排布，每组所述传感单元包括超声波探测器和超声波接收器，所述超声波探测器和所述超声波接收器分别位于所述石英坩埚的两侧，所述超声波探测器被配置为按照预设周期发送超声波信号，并接收所述超声波接收器反射回的超声波信号，将接收到的超声波信号发送给数据处理单元；
6、所述数据处理单元，用于接收所述超声波探测器的超声波信号，根据所述超声波探测器接收到的超声波信号确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积；
7、控制单元，用于根据所述石英坩埚内固体多晶硅的体积生成控制信号，并将所述控制信号发送给加料单元；
8、加料单元，用于根据所述控制信号向所述石英坩埚内投放固体多晶硅。
9、一些实施例中，所述控制单元具体用于在所述固体多晶硅的体积与所述石英坩埚的容积之比大于或等于预设的第一阈值时，生成第一控制信号，控制所述加料单元停止向所述石英坩埚内投放固体多晶硅；在所述固体多晶硅的体积与所述石英坩埚的容积之比小于或等于预设的第二阈值时，生成第二控制信号，控制所述加料单元向所述石英坩埚内投放固体多晶硅。
10、一些实施例中，所述第一阈值为50％-60％，所述第二阈值为10-20％。
11、一些实施例中，所述石英坩埚的外侧壁上设置有三组以上传感单元。
12、一些实施例中，所述数据处理单元具体用于根据接收到的所述超声波探测器的超声波信号确定所述超声波信号的传递时长，根据所述超声波信号的强度和所述传递时长得到检测结果，所述检测结果指示所述传感单元所覆盖范围是否存在固体多晶硅；根据多组传感单元的所述检测结果判断所述固体多晶硅在所述石英坩埚内的分布信息，根据所述分布信息确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积。
13、一些实施例中，所述数据处理单元具体用于在所述传递时长小于预设时长和/或所述强度小于预设强度时，判断所述传感单元所覆盖范围存在固体多晶硅；在所述传递时长大于等于预设时长和/或所述强度等于大于预设强度时，判断所述传感单元所覆盖范围不存在固体多晶硅。
14、本发明实施例还提供了一种单晶炉的加料方法，应用于如上所述的单晶炉的加料装置，所述方法包括：
15、利用所述超声波探测器按照预设周期发送超声波信号，并接收所述超声波接收器反射回的超声波信号，将接收到的超声波信号发送给数据处理单元；
16、利用所述数据处理单元接收所述超声波探测器的超声波信号，根据所述超声波探测器接收到的超声波信号确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积；
17、利用所述控制单元根据所述石英坩埚内固体多晶硅的体积生成控制信号，并将所述控制信号发送给加料单元；
18、利用所述加料单元根据所述控制信号向所述石英坩埚内投放固体多晶硅。
19、一些实施例中，所述利用所述加料单元根据所述控制信号向所述石英坩埚内投放固体多晶硅包括：
20、利用所述控制单元在所述固体多晶硅的体积与所述石英坩埚的容积之比大于或等于预设的第一阈值时，生成第一控制信号，控制所述加料单元停止向所述石英坩埚内投放固体多晶硅；在所述固体多晶硅的体积与所述石英坩埚的容积之比小于或等于预设的第二阈值时，生成第二控制信号，控制所述加料单元向所述石英坩埚内投放固体多晶硅。
21、一些实施例中，所述第一阈值为50％-60％，所述第二阈值为10-20％。
22、一些实施例中，所述利用所述数据处理单元接收所述超声波探测器的超声波信号，根据所述超声波探测器接收到的超声波信号确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积包括：
23、利用所述数据处理单元根据接收到的所述超声波探测器的超声波信号确定所述超声波信号的传递时长，根据所述超声波信号的强度和所述传递时长得到检测结果，所述检测结果指示所述传感单元所覆盖范围是否存在固体多晶硅；根据多组传感单元的所述检测结果判断所述固体多晶硅在所述石英坩埚内的分布信息，根据所述分布信息确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积。
24、本发明的有益效果是：
25、本实施例中，通过超声波探测器和超声波接收器实时检测石英坩埚内固体多晶硅的体积，根据石英坩埚内固体多晶硅的体积判断是否进行加料，减少了人为误判的事故发生率，能够减少或避免添加过量，避免过多固体多晶硅挤压受加热高温烘烤的石英坩埚内壁引起的不良；另外，可以及时向石英坩埚内补充固体多晶硅，避免因加料不及时而导致的产能浪费。
技术特征：
1.一种单晶炉的加料装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的单晶炉的加料装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的单晶炉的加料装置，其特征在于，所述第一阈值为50％-60％，所述第二阈值为10-20％。
4.根据权利要求1所述的单晶炉的加料装置，其特征在于，所述石英坩埚的外侧壁上设置有三组以上传感单元。
5.根据权利要求1所述的单晶炉的加料装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的单晶炉的加料装置，其特征在于，所述数据处理单元具体用于在所述传递时长小于预设时长和/或所述强度小于预设强度时，判断所述传感单元所覆盖范围存在固体多晶硅；在所述传递时长大于等于预设时长和/或所述强度等于大于预设强度时，判断所述传感单元所覆盖范围不存在固体多晶硅。
7.一种单晶炉的加料方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的单晶炉的加料装置，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的单晶炉的加料方法，其特征在于，所述利用所述加料单元根据所述控制信号向所述石英坩埚内投放固体多晶硅包括：
9.根据权利要求8所述的单晶炉的加料方法，其特征在于，所述第一阈值为50％-60％，所述第二阈值为10-20％。
10.根据权利要求7所述的单晶炉的加料方法，其特征在于，所述利用所述数据处理单元接收所述超声波探测器的超声波信号，根据所述超声波探测器接收到的超声波信号确定所述石英坩埚内固体多晶硅的体积包括：
技术总结
本发明提供了一种单晶炉的加料方法及装置，属于半导体制造技术领域。单晶炉的加料装置包括：石英坩埚；多组传感单元，每组传感单元包括超声波探测器和超声波接收器，超声波探测器被配置为按照预设周期发送超声波信号，接收超声波接收器反射的超声波信号，并将接收到的超声波信号发送给数据处理单元；数据处理单元接收超声波探测器的超声波信号，根据超声波信号确定石英坩埚内固体多晶硅的体积；控制单元根据石英坩埚内固体多晶硅的体积生成控制信号，并将控制信号发送给加料单元；加料单元根据控制信号向石英坩埚内投放固体多晶硅。本发明的技术方案能够准确判断投放固体多晶硅的时机，保证拉晶品质。
技术研发人员：潘浩
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23