專(zhuān)利名稱(chēng)：用于拉晶的方法和設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
對(duì)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明條狀形式的大面積單晶硅或多晶硅基片被生產(chǎn)用于太陽(yáng)能電池等。通過(guò)沿一條給定的晶體軸線(xiàn)從一個(gè)坩堝中抽拉一個(gè)晶種，其中該坩堝中容納有被調(diào)整到一定溫度的熔融硅材料，并由此使一個(gè)晶體條連續(xù)地從熔融硅材料中生長(zhǎng)出來(lái)，就可以生產(chǎn)出單晶硅或多晶硅基片。當(dāng)該晶體條被夾在一對(duì)環(huán)帶之間并被抽拉時(shí)，它便被連續(xù)生產(chǎn)成一條拉長(zhǎng)的晶體條。該拉長(zhǎng)的晶體條具有彈性，這是因?yàn)樗暮穸戎挥屑s100μm。該拉長(zhǎng)的晶體條在被夾緊并被垂直抽拉以后，被沿一個(gè)具有大曲率半徑的弧形表面彈性彎曲，然后被送入切割設(shè)備中。在該切割設(shè)備中，該拉長(zhǎng)的晶體條被切割成矩形單晶硅或多晶硅片。
當(dāng)該晶體條被夾在一對(duì)環(huán)帶之間，并被從坩堝中連續(xù)拉出時(shí)，該晶體可能不是完全向上生長(zhǎng)，而是可能產(chǎn)生橫向移動(dòng)。具體而言，當(dāng)該晶體條被夾在一對(duì)環(huán)帶之間，并被從坩堝中連續(xù)拉出時(shí)，該晶體可能會(huì)偏離環(huán)帶的中心軸線(xiàn)，并且可能沿一個(gè)偏離環(huán)帶的方向生長(zhǎng)。如果晶體被因此而移動(dòng)，它就不能被平穩(wěn)地送入到下游的切割設(shè)備中。如果晶體被這樣移動(dòng)，即脫離環(huán)帶，它就不能被平穩(wěn)地從坩堝中拉出。
當(dāng)被連續(xù)抽拉的晶體不與環(huán)帶的中心軸線(xiàn)對(duì)齊生長(zhǎng)時(shí)，通常由工人來(lái)手工糾正脫離移動(dòng)位置的晶體。具體而言，當(dāng)晶體被從坩堝中拉出時(shí)，工人用視覺(jué)檢測(cè)晶體，并且手工調(diào)整晶體在環(huán)帶的抽拉下所處的位置，從而該晶體將大體沿環(huán)帶的中心軸線(xiàn)被抽拉。手工調(diào)整過(guò)程要求工人具有很高的技能，因?yàn)椴荒軐⑷魏芜^(guò)強(qiáng)的震動(dòng)施加在正在被抽拉的晶體上，同時(shí)由于它需要伴有視覺(jué)檢測(cè)過(guò)程，所以手工調(diào)整過(guò)程非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，晶體從線(xiàn)性晶種開(kāi)始生長(zhǎng)，然后逐漸變寬成為具有理想寬度的晶體條。當(dāng)晶體由此而生長(zhǎng)成晶體條時(shí)，晶體相對(duì)環(huán)帶的位置隨時(shí)都需要被調(diào)整，所以拉晶過(guò)程是很費(fèi)力的。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于通過(guò)一對(duì)環(huán)帶從熔爐中穩(wěn)定且連續(xù)地抽拉晶體條的設(shè)備和方法，而無(wú)需乏味且費(fèi)時(shí)的手工過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種從坩堝中連續(xù)抽拉半導(dǎo)體晶體條的設(shè)備，該設(shè)備包括用于自動(dòng)調(diào)整半導(dǎo)體晶體條的橫向位置的位置控制裝置，該位置控制裝置被放置在用于從坩堝中抽拉半導(dǎo)體晶體條的路徑中。
通過(guò)采用上述布置結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)半導(dǎo)體晶體條偏離晶體生長(zhǎng)方向時(shí)，位置控制裝置也可以產(chǎn)生動(dòng)作，以保持半導(dǎo)體晶體條的中心與抽拉機(jī)構(gòu)的環(huán)帶的中心軸線(xiàn)大體相對(duì)齊，從而使半導(dǎo)體晶體條被穩(wěn)定抽拉。
位置控制裝置包括一對(duì)擋塊和一對(duì)分別安裝在所述擋塊上的位置傳感器，其中所述擋塊分別橫向位于半導(dǎo)體晶體條的路徑的兩側(cè)上，并且可相對(duì)半導(dǎo)體晶體條橫向移動(dòng)，而所述傳感器被用于檢測(cè)半導(dǎo)體晶體條的每個(gè)邊緣。所述擋塊具有各自的側(cè)表面，用于通過(guò)接觸半導(dǎo)體晶體條的兩個(gè)邊緣調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶體條的抽拉方向。
半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)邊緣在每一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)或抽拉長(zhǎng)度處被一個(gè)相應(yīng)的傳感器檢測(cè)到，然后相應(yīng)的側(cè)表面被固定在原位置，該位置例如距離被測(cè)邊緣0.5mm。當(dāng)半導(dǎo)體晶體條接觸到該側(cè)表面時(shí)，其橫向運(yùn)動(dòng)就受到了限制。結(jié)果是，半導(dǎo)體晶體條的生長(zhǎng)方向被得以糾正，并且因此半導(dǎo)體晶體條大體沿環(huán)帶的中軸線(xiàn)被抽拉。
該設(shè)備還包括一個(gè)控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)用于使擋塊同時(shí)從各自的起始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)任何一個(gè)擋塊上的傳感器檢測(cè)到半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)相應(yīng)邊緣時(shí)，使擋塊停止運(yùn)動(dòng)。
擋塊恢復(fù)至其初始位置，然后同時(shí)開(kāi)始朝向半導(dǎo)體晶體條向內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)任何一個(gè)擋塊上的傳感器檢測(cè)到半導(dǎo)體晶體條的相應(yīng)邊緣時(shí)，擋塊被停止移動(dòng)。即使半導(dǎo)體晶體條的寬度逐漸增加或者其運(yùn)動(dòng)方向被反轉(zhuǎn)，擋塊的側(cè)表面也可以被置于半導(dǎo)體晶體條的相應(yīng)的邊緣附近。如果半導(dǎo)體晶體條沿一個(gè)偏移的方向生長(zhǎng)，那么半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)邊緣將與相應(yīng)的擋塊側(cè)表面滑動(dòng)接觸，并且其橫向運(yùn)動(dòng)將受到限制，由此，半導(dǎo)體晶體條的生長(zhǎng)方向被得以糾正。由于擋塊的位置以周期性的時(shí)間間隔被固定，所以即使當(dāng)半導(dǎo)體晶體條的寬度根據(jù)其抽拉長(zhǎng)度而變化時(shí)，半導(dǎo)體晶體條的生長(zhǎng)方向也可以被穩(wěn)定地得以糾正。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于連續(xù)抽拉半導(dǎo)體晶體條的方法，該方法包括在半導(dǎo)體晶體條的抽拉過(guò)程中檢測(cè)該半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)邊緣，以及對(duì)靠近被檢測(cè)到的邊緣的側(cè)表面進(jìn)行固定，以便使側(cè)表面與檢測(cè)到的邊緣滑動(dòng)接觸，從而限制半導(dǎo)體晶體條的橫向運(yùn)動(dòng)。
在上述方法中，半導(dǎo)體晶體條的邊緣被檢測(cè)到，并且根據(jù)半導(dǎo)體晶體條的橫向尺寸的變化連續(xù)地調(diào)節(jié)側(cè)表面的位置。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，從而本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將被更加清楚地得以理解，其中附圖以示例的方式表示了本發(fā)明的推薦實(shí)施例。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的拉晶設(shè)備的正視圖，表示了在該設(shè)備中抽拉晶種的操作狀態(tài)；圖1B是拉晶設(shè)備的側(cè)視圖，表示了在該設(shè)備中晶體條被一對(duì)環(huán)帶連續(xù)抽拉的狀態(tài)；圖2A是拉晶設(shè)備中用于自動(dòng)調(diào)整晶體條橫向位置的位置控制裝置的正視圖；圖2B是位置控制裝置的側(cè)視圖；圖3A是位置控制裝置的俯視圖，表示了該裝置對(duì)晶體條邊緣進(jìn)行檢測(cè)的操作模式，其中晶體條邊緣用水平橫截面進(jìn)行了表示；圖3B是位置控制裝置的正視圖，表示了該裝置對(duì)晶體條邊緣進(jìn)行檢測(cè)的操作模式，其中晶體條邊緣用正視面進(jìn)行了表示；圖4A是位置控制裝置的平面圖，表示了該裝置與以水平橫截面表示的晶體條邊緣滑動(dòng)接觸的操作模式；
圖4B是位置控制裝置的正視圖，表示了該裝置與以正視面表示的晶體條邊緣滑動(dòng)接觸的操作模式；圖5是一個(gè)圖表，示例性地表示了被抽拉的晶體橫向擴(kuò)展的情況；圖6是一個(gè)圖表，表示了位置控制裝置控制晶體位置時(shí)晶體的被測(cè)中心位置和被測(cè)角，其中晶體以該角度被傾斜；和圖7是一個(gè)圖表，表示了當(dāng)晶體在沒(méi)有受到位置控制裝置的控制時(shí)晶體的被測(cè)中心位置和晶體的被測(cè)傾斜角。
對(duì)推薦實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1A和1B表示了一種根據(jù)本發(fā)明的拉晶設(shè)備。圖1A表示了抽拉晶種的操作階段，而圖1B表示了晶體條被一對(duì)環(huán)帶連續(xù)抽拉的操作階段。
如圖1A和1B所示，該拉晶設(shè)備包括一個(gè)晶體生長(zhǎng)熔爐11，熔爐11的中部布置有一個(gè)坩堝12。坩堝12內(nèi)盛有處在預(yù)定溫度下的熔融硅。當(dāng)一個(gè)晶種14被浸入坩堝12內(nèi)的熔融硅中并且接著被抽拉時(shí)，一個(gè)與晶種14相連接的晶體條15就會(huì)生長(zhǎng)出來(lái)，并且被從熔融硅中抽拉出來(lái)。通過(guò)沿一定的方向引導(dǎo)晶種14的晶體軸線(xiàn)，晶體條15就會(huì)被抽拉成一片單晶或多晶硅晶體。晶種14被一個(gè)垂直延伸的晶種夾持器夾持住，并且當(dāng)一臺(tái)與垂直連續(xù)抽拉機(jī)構(gòu)17相連接的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)18被發(fā)動(dòng)時(shí)，晶種14被該垂直連續(xù)抽拉機(jī)構(gòu)17沿垂直方向抽拉。
一個(gè)帶有兩條環(huán)帶20a，20b(見(jiàn)圖2A)的環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20被布置在晶體生長(zhǎng)熔爐11的上方，該環(huán)帶20由一個(gè)馬達(dá)21進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且可以水平移動(dòng)。當(dāng)晶種14被抽拉至高于環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20的位置時(shí)，與晶種14的下端相連接的晶體條15的上端也到達(dá)了高于環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20的位置。然后，環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20被馬達(dá)21水平驅(qū)動(dòng)至一個(gè)位置，以便夾住晶體條15。然后，環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20的環(huán)帶20a，20b夾住晶體條15，并且晶種14被從晶體15上切下。接下來(lái)，環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22被起動(dòng)，從而使環(huán)帶20a，20b連續(xù)地對(duì)被夾住的晶體15進(jìn)行抽拉。晶體條15的寬度范圍例如為70至80mm，并且厚度為150μm，這就使晶體條15具有彈性。然后晶體條15被沿一條弧形路徑傳送至一個(gè)切割設(shè)備。在該切割設(shè)備中，晶體條15被切成矩形單晶硅或多晶硅片。當(dāng)把某些材料散布在該矩形單晶硅或多晶硅片中之后，如此生產(chǎn)出來(lái)的矩形單晶硅或多晶硅片就可以被太陽(yáng)能電池板上或類(lèi)似器件上。
該晶體抽拉設(shè)備具有一個(gè)位于環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20下面的位置控制裝置23，該裝置23用于調(diào)整晶體條15的位置，從而使晶體條15以正確的位置被抽拉。位置控制裝置23通過(guò)與晶體條15的邊緣滑動(dòng)接觸而對(duì)晶體條進(jìn)行水平方向或橫向的限制，以限制晶體條15的生長(zhǎng)方向，這是為了使晶體能夠通過(guò)環(huán)帶的中心被抽拉。在晶體條15被連續(xù)抽拉的同時(shí)，晶體條15受到位置控制裝置23的引導(dǎo)，以便通過(guò)環(huán)帶的中心被抽拉。因此，即使被抽拉出來(lái)的晶體條15的連續(xù)長(zhǎng)度達(dá)到幾百米時(shí)，晶體條15依舊可以保持良好的位置，并且穩(wěn)定地通過(guò)環(huán)帶的中心被抽拉出來(lái)。對(duì)于連續(xù)抽拉晶體條15而言，必須往坩堝12中添加新的硅材料。通過(guò)添加新硅材料以及以均衡的速率抽拉晶體條15，就可以連續(xù)地拔出晶體條15，同時(shí)使坩堝12中的熔融硅材料保持恒定的量。
下面將結(jié)合圖2A至4B對(duì)位置控制裝置23的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。位置控制裝置23具有一對(duì)擋塊25，擋塊25被緊鄰布置在環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20的下方，并且沿水平方向相互隔開(kāi)，這是為了在晶體條15被抽拉的過(guò)程中調(diào)整該晶體條15的水平位置。兩個(gè)擋塊25各自具有一個(gè)傳感器26，用于分別探測(cè)晶體條15的兩個(gè)邊緣，另外還各自具有水平相對(duì)的側(cè)表面27，用于分別與晶體條15的兩個(gè)邊緣滑動(dòng)接觸。傳感器26分別被安裝在側(cè)表面27上。位置控制裝置23還包括一個(gè)用于使兩個(gè)擋塊25相向或相背移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。在工作過(guò)程中，擋塊25在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，以相等的速率從各自的起始位置相向向內(nèi)移動(dòng)，其中所述起始位置與相應(yīng)的晶體條15的邊緣之間具有足夠大的距離。當(dāng)晶體條15的任何一個(gè)邊緣被被相應(yīng)的傳感器26檢測(cè)到時(shí)，擋塊25就會(huì)被停止并被固定在當(dāng)前位置。位置控制裝置23還具有一個(gè)功能，即根據(jù)對(duì)一個(gè)信號(hào)的響應(yīng)以合適的時(shí)間間隔使擋塊25恢復(fù)至其初始位置，使擋塊25相向向內(nèi)移動(dòng)，然后當(dāng)晶體條15的任何一個(gè)邊緣被被相應(yīng)的傳感器26檢測(cè)到時(shí)，使擋塊25停止在一定的位置。
如上所述，擋塊25可以水平移動(dòng)，并且它們的固定位置可以根據(jù)晶體條15的寬度而被調(diào)節(jié)。具體而言，晶體條15在剛剛被晶種14抽拉出來(lái)時(shí)，具有一定的寬度，而當(dāng)它已被拔出100米至幾百米的長(zhǎng)度之后，又會(huì)具有一個(gè)不同的寬度。更加具體地說(shuō)，當(dāng)晶種14開(kāi)始被抽拉時(shí)，晶體條15的寬度范圍大約為40至50mm。當(dāng)晶體條15被繼續(xù)抽拉出時(shí)，晶體條15會(huì)逐漸變寬。當(dāng)晶體條被拔出大約100米時(shí)，晶體條15的穩(wěn)定寬度范圍約為70至80mm。如實(shí)線(xiàn)所示的起始位置A和如虛線(xiàn)所示的固定位置B皆根據(jù)將受到位置調(diào)節(jié)的晶體條25的寬度而定。擋塊25上的每個(gè)傳感器26都是一個(gè)光纖傳感器，例如，該傳感器包括一個(gè)發(fā)光元件26a和一個(gè)光檢測(cè)元件26b(見(jiàn)圖3A和4A)，發(fā)光元件26a和光檢測(cè)元件26b相互面對(duì)并且在水平方向上相互隔開(kāi)一定距離。當(dāng)晶體條15的一個(gè)邊緣被置于發(fā)光元件26a和光檢測(cè)元件26b之間時(shí)，該邊緣就會(huì)擋住發(fā)光元件26a發(fā)出的光線(xiàn)。由于此時(shí)光檢測(cè)元件26b檢測(cè)不到光線(xiàn)，因此該光纖傳感器26就檢測(cè)到了晶體條15的邊緣。每個(gè)光纖傳感器26的側(cè)表面27與光纖傳感器26的光學(xué)軸線(xiàn)之間具有一個(gè)向外的小間距l(xiāng)，例如大約為0.5mm(見(jiàn)圖3A)。在晶體條15被抽拉的過(guò)程中，當(dāng)擋塊25被從起始位置A移動(dòng)向晶體條15的邊緣時(shí)，光纖傳感器26檢測(cè)到與側(cè)表面27相距0.5mm或更近的晶體條15的邊緣，由此，光纖傳感器26輸出一個(gè)信號(hào)，從而停止擋塊25并固定其位置。
如果晶體條15由于某種原因沿橫向或沿水平方向偏離環(huán)帶20a，20b的垂直中心軸線(xiàn)，那么晶體條15的邊緣將與相應(yīng)擋塊25的側(cè)表面27相接觸。由于側(cè)表面27的位置被固定，所以晶體條15在被抽拉的過(guò)程中，其邊緣通過(guò)與側(cè)表面27的滑動(dòng)接觸而被限制住，從而防止了進(jìn)一步的偏移。
當(dāng)晶體條15被夾在環(huán)帶20a，20b之間時(shí)，擋塊25被移動(dòng)，并且對(duì)從擋塊25的起始位置A至晶體條15的邊緣之間的距離進(jìn)行測(cè)量?；跍y(cè)得的距離值，可以確定兩擋塊25處于起始位置A時(shí)的中心位置與處于抽拉過(guò)程中的晶體條15的中心位置之間的偏差。位置控制裝置23能夠自動(dòng)檢測(cè)晶體條15將產(chǎn)生位置位移的方向，并且固定擋塊25的側(cè)表面27，以防止晶體條15產(chǎn)生這種位置位移。為了充分發(fā)揮位置控制裝置23的作用，必須找出晶體條15被夾在環(huán)帶20a，20b之間時(shí)所處的位置，并且糾正晶體條15相對(duì)該晶體條15被抽拉的方向而產(chǎn)生的任何位置位移。如果晶體條15的中心位置在晶體條15即將被夾在環(huán)帶20a，20b之間之前被檢測(cè)出，那么環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)20或位置控制裝置23的位置可以被調(diào)節(jié)，從而使其中心與晶體條15的中心對(duì)齊。由此，晶體條15可以開(kāi)始被連續(xù)抽拉出來(lái)，同時(shí)被夾在環(huán)帶20a，20b的中心區(qū)域之間?；蛘撸?dāng)晶體條15被夾在環(huán)帶20a，20b之間之后，可以檢測(cè)出環(huán)帶20a，20b的中心位置和晶體條15的中心位置，然后可以改變擋塊25的起始位置，以便使檢測(cè)到的中心位置相一致。
當(dāng)環(huán)帶20a，20b的中心位置與晶體條15的中心位置對(duì)齊之后，由于晶體條15的寬度依據(jù)晶體條15被拉出的長(zhǎng)度(時(shí)間)而變化，所以擋塊25被周期性地從其起始位置移向晶體條。檢測(cè)到晶體條15的相應(yīng)邊緣的擋塊25首先被停住，然后另一個(gè)擋塊25被返回至其起始位置。圖3A和3B表示了如此運(yùn)動(dòng)的擋塊25。在圖3A和3B中，當(dāng)晶體條15在被抽拉的過(guò)程中偏離垂直線(xiàn)一個(gè)角度θ時(shí)，當(dāng)一個(gè)檔塊25上的傳感器26檢測(cè)到晶體條15的一個(gè)邊緣時(shí)，該擋塊25將被停止和固定在位置B，而另一個(gè)檔塊25被返回至其起始位置A。
圖4A和4B表示了已被從圖3A和3B所示的狀態(tài)中抽拉出來(lái)的晶體條15，其中晶體條15的邊緣通過(guò)與其中一個(gè)擋塊25的側(cè)表面27滑動(dòng)接觸而被限制住，以便對(duì)晶體條15的傾斜進(jìn)行糾正，從而使晶體條15沿正常的方向被抽拉。具體而言，當(dāng)晶體條15相對(duì)垂直方向產(chǎn)生角位移時(shí)，晶體條15的邊緣與擋塊25的側(cè)表面27滑動(dòng)接觸，這將限制晶體條15產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng)，并且使晶體條15沿正常的方向被抽拉。總之，兩個(gè)擋塊25同時(shí)從它們的起始位置A向晶體條15移動(dòng)，并且在兩檔塊25中，較早檢測(cè)到晶體條15的相應(yīng)邊緣的擋塊25被停止并且其位置被固定，由此防止晶體條15產(chǎn)生偏移，并且對(duì)晶體條15相對(duì)正常抽拉方向產(chǎn)生的任何傾斜進(jìn)行糾正。
圖5表示了被抽拉的晶體橫向擴(kuò)展的情況。如上所述，當(dāng)線(xiàn)性晶種被垂直連續(xù)抽拉機(jī)構(gòu)抽拉時(shí)，樹(shù)狀晶體將在該線(xiàn)性晶種的每一側(cè)上生長(zhǎng)，而一個(gè)條狀或片狀晶體開(kāi)始在該樹(shù)狀晶體之間生長(zhǎng)。當(dāng)晶種被切掉時(shí)，該晶體條已被抽拉出一定的長(zhǎng)度，并且該晶體條被傳送至環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)。例如，如果剛剛被送至環(huán)帶抽拉機(jī)構(gòu)的晶體條的寬度范圍為40至50mm，那么隨后該晶體條的寬度將隨時(shí)間而增大，直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的寬度范圍，例如該范圍為70至80mm。
圖5中的縱軸表示晶體條的寬度，而橫軸表示晶體條被抽拉的長(zhǎng)度。由于晶體條被抽拉的速率大體保持恒定，因此圖5中橫軸表示的晶體條被抽拉的長(zhǎng)度，或抽拉長(zhǎng)度，與時(shí)間成正比。
如圖5所示，在抽拉長(zhǎng)度從L0增至L1的階段1，晶體條的寬度以相對(duì)較大的速率增大。因此，在階段1中，必須使檔塊返回至其起始位置，檢測(cè)晶體條的下一個(gè)邊緣，并且相對(duì)頻繁地固定擋塊的位置。在階段1中，擋塊位置的設(shè)定周期用下面的方程(1)進(jìn)行表示T1＝21/(W1-W0)/(L1-L0)(1)其中1表示當(dāng)傳感器檢測(cè)到晶體條的邊緣時(shí)(見(jiàn)圖3A)晶體條的一個(gè)邊緣與相應(yīng)擋塊的側(cè)面之間的距離。當(dāng)抽拉長(zhǎng)度達(dá)到L1時(shí)，該重復(fù)循環(huán)進(jìn)入下一階段2。
在階段2中，晶體條的寬度以相對(duì)較小的速率增大。階段2中擋塊位置的設(shè)定周期用下面的方程(2)進(jìn)行表示T1＝21/(W2-W1)/(L2-L1)(2)在階段2之后的階段3中，晶體條的寬度基本不再增大，并且擋塊的位置保持不動(dòng)。
圖6表示了當(dāng)晶體的位置受到位置控制裝置中的擋塊的控制時(shí)，晶體的被測(cè)中心位置和晶體條的被測(cè)傾斜角。圖6中的橫軸表示晶體條的抽拉長(zhǎng)度，而縱軸表示晶體條的中心位置。在圖6中，“×”表示晶體的被測(cè)中心位置，而“△”表示晶體條的被測(cè)傾斜角。曲線(xiàn)P0代表環(huán)帶的中軸線(xiàn)，表示該中軸線(xiàn)在角度上與晶體條的中心相對(duì)齊，即是說(shuō)，環(huán)帶中軸線(xiàn)與晶體條的中心之間的任何角位移都為0°。曲線(xiàn)P1表示晶體條的被測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)。曲線(xiàn)P1說(shuō)明盡管晶體條的中心在開(kāi)始階段會(huì)輕微地與環(huán)帶的中軸線(xiàn)相偏離，但隨后會(huì)被校正處于一個(gè)恒定位置。
圖7表示了當(dāng)晶體的位置不受位置控制裝置中的擋塊的控制時(shí)，晶體的被測(cè)中心位置和晶體條的被測(cè)傾斜角。在圖7中，“×”表示晶體的被測(cè)中心位置，而“△”表示晶體條的被測(cè)傾斜角。相對(duì)中軸線(xiàn)0偏移的被測(cè)中心位置“×”表示相對(duì)環(huán)帶中軸線(xiàn)偏移的晶體條的中心位置，而被測(cè)角“△”表示晶體條的生長(zhǎng)方向，該方向相對(duì)環(huán)帶的中軸線(xiàn)產(chǎn)生角度偏移。用于表示晶體條的被測(cè)中心位置和晶體條的被測(cè)傾斜角度的曲線(xiàn)P1與曲線(xiàn)P0之間存在著巨大的差別，這說(shuō)明當(dāng)抽拉長(zhǎng)度達(dá)到LX時(shí)，晶體條的中心位置完全偏離出了環(huán)帶。
根據(jù)使用環(huán)帶抽拉晶體條的傳統(tǒng)過(guò)程，晶體條在被抽拉的過(guò)程中傾向于偏離環(huán)帶的中軸線(xiàn)，甚至脫離環(huán)帶。根據(jù)本發(fā)明的位置控制裝置可以通過(guò)擋塊的側(cè)表面有效地限制晶體條的生長(zhǎng)方向，防止晶體條的中心偏離環(huán)帶的中軸線(xiàn)，并且允許晶體條被連續(xù)抽拉。如上所述，晶體條的寬度從晶體條的抽拉過(guò)程開(kāi)始時(shí)起逐漸增大至一個(gè)恒定的寬度。盡管晶體條的寬度在到達(dá)穩(wěn)定寬度之前不斷變化，但擋塊以周期循環(huán)的方式被恢復(fù)至其起始位置以及重新定位。因此，晶體條在任何時(shí)候都能夠被穩(wěn)定地抽拉。
根據(jù)本發(fā)明，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)晶體條的橫向位置的位置控制裝置被布置在晶體條被抽拉的路徑上。該位置控制裝置允許環(huán)帶在無(wú)需手工調(diào)節(jié)和操作的情況下穩(wěn)定地抽拉晶體條。因此，現(xiàn)在已不需要手工調(diào)節(jié)晶體條的位置這一傳統(tǒng)的技能型復(fù)雜操作，并且可以穩(wěn)定地大批量生產(chǎn)出具有穩(wěn)定質(zhì)量的晶體條。
盡管上文對(duì)本發(fā)明的一個(gè)推薦實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但應(yīng)該指明的是，我們可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改，但這都不脫離所附權(quán)利要求所記載的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于從坩堝中連續(xù)地抽拉半導(dǎo)體晶體條的設(shè)備，該設(shè)備包括用于自動(dòng)調(diào)整半導(dǎo)體晶體條的橫向位置的位置控制裝置，所述位置控制裝置被放置在用于從坩堝中抽拉半導(dǎo)體晶體條的路徑中。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述位置控制裝置包括一對(duì)擋塊，這對(duì)擋塊分別橫向位于所述半導(dǎo)體晶體條的所述路徑的兩側(cè)上，并且可相對(duì)所述半導(dǎo)體晶體條橫向移動(dòng)；和一對(duì)分別安裝在所述擋塊上的位置傳感器，這對(duì)傳感器用于檢測(cè)所述半導(dǎo)體晶體條的每個(gè)邊緣。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述擋塊具有各自的側(cè)表面，用于通過(guò)接觸半導(dǎo)體晶體條的兩個(gè)邊緣調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶體條的抽拉方向。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)用于使所述擋塊同時(shí)從各自的起始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)任何一個(gè)所述擋塊上的傳感器檢測(cè)到半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)相應(yīng)邊緣時(shí)，使所述擋塊停止運(yùn)動(dòng)。
5.一種用于連續(xù)抽拉半導(dǎo)體晶體條的方法，包括在半導(dǎo)體晶體條的抽拉過(guò)程中檢測(cè)該半導(dǎo)體晶體條的一個(gè)邊緣；和對(duì)靠近被檢測(cè)到的邊緣的側(cè)表面進(jìn)行固定，以便使側(cè)表面與檢測(cè)到的邊緣滑動(dòng)接觸，從而限制半導(dǎo)體晶體條的橫向運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，檢測(cè)半導(dǎo)體晶體條的邊緣，并且根據(jù)半導(dǎo)體晶體條的橫向尺寸的變化連續(xù)地調(diào)節(jié)側(cè)表面的位置。
全文摘要
一種使用一對(duì)環(huán)帶從坩堝中連續(xù)地抽拉半導(dǎo)體晶體條的設(shè)備,該設(shè)備具有用于自動(dòng)調(diào)整半導(dǎo)體晶體條的橫向位置的位置控制裝置。該位置控制裝置被放置在用于從坩堝中抽拉半導(dǎo)體晶體條的路徑中。該位置控制裝置包括一對(duì)擋塊,這對(duì)擋塊分別橫向位于所述半導(dǎo)體晶體條的所述路徑的兩側(cè)上,并且可相對(duì)所述半導(dǎo)體晶體條橫向移動(dòng),還包括一對(duì)分別安裝在所述擋塊上的位置傳感器,這對(duì)傳感器用于檢測(cè)所述半導(dǎo)體晶體條的每個(gè)邊緣。所述擋塊具有各自的側(cè)表面,用于通過(guò)接觸半導(dǎo)體晶體條的兩個(gè)邊緣調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶體條的抽拉方向。
文檔編號(hào)C30B15/20GK1382840SQ0210741
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者寺尾健二, 磯崎秀之, 山口安美 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所