单晶炉 SOP系统作业参数说明书

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1、系统作业参数（SOP）操作手册 系统作业参数（SOP）操作手册 目目 录录 第一章 简介 1.1 关于这本手册 1.2 常用文件 1.2.1 菜单命令 1.2.2 参数屏幕 目录 表 1.2.3 命令条 举例 第二章 SOP 内容 2.1 SOP 表 2.2 初始化设置 2.3 抽真空/检漏 2.4 压力化/熔料 2.5 熔料步骤 2.6 稳定化 I 2.7 稳定化/熔接 2.8 引晶 2.9 放肩 2.10 放肩表 2.11 转肩 2.12 等径 2.13 等径斜率表 2.14 等径直径控制 2.15 埚升/晶升比率表 2.16 收尾 2.17 收尾表 2.18 收尾晶升速率补偿表 2.19

2、 停炉 2.20 煅烧 1第一章第一章 简介简介 这本手册的目的是提供建立系统运行参数（SOP）文件的每一个内容的说明。 SOP 通常叫做方法，在单晶的自动生长过程中用来指导单晶炉的动作。 1.1 关于这本手册 这本手册分成两章和一个目录。下面是每一章内容的简要说明。 章节 说明 1 这一章对单晶炉的各个部件、手册的编制以及使用习惯做了简 单的总体说明。 2 这一章提供了系统运行参数（SOP）的内容的简要说明。 附录 A 提供了这本手册中的常用名词表。 1.2 常用文件 在建立 SOP 前，建立一个在这本手册中出现的有关准确动作、命令和用户警 告说明是很重要的。 1.2.1 菜单命令 菜单命令

3、中保存功能必须在新建或打开命令执行后才能激活。 1.2.2 参数屏幕 参数屏幕通常用来显示每一步 SOP 中的不同参数。根据不同的 SOP 步骤，数 值在目录或排序中显示出来。 目录 在目录序列中，参数数据在右侧从头到尾用实际数值表示 图 1 目录序列中的参数显示 序列表 在序列表中，参数数据在右侧从头到尾用实际数值表示。 图 2 序列表中的参数显示 21.2.3 命令条 命令条被列在几乎所有屏幕的左部，如下图，这些键通常被用来在 SOP 分菜 单和目录窗口之间切换，并随着程序中位置的不同而不同。 （命令条必须在程序 被激活时才可用，即打开或新建文件时才可用，否则点击没有反应。 ） 。 图 3

4、 左侧命令条 3第二章 SOP 内容 第二章 SOP 内容 2.1 SOP 表 下表中列出了构成一个 SOP 的内容，它们在单晶炉的自定操作过程中被使用。 SOP 内容 说明 Initial Setup 初始化设置 说明晶向、热场尺寸和投料量，还有熔液面和热 挡板的位置及 SOP 编写等信息。 Pumpdown/Leakback 抽真空/检漏 为了达到检漏需要的基础真空压力， 抽真空步骤 自动进行抽气和用氩气进行清洗。 生长过程中的 检漏步骤在抽真空之后关闭主真空阀， 测量炉内 压力上升的速率来检测炉子的真空密封性能。 Pressurization/Meltdown 压力化/熔料 自动压力化步

5、骤用来使炉子得到一个适合单晶 生长的特定压力。 自动熔料过程使硅原料缓慢熔 化直到全熔。 Stablization I 稳定化 I 在硅全熔之后到开始单晶生长之前， 熔液温度必 须稳定。 Stablization/Dip 稳定化/熔接 这一自动步骤是熔硅温度的最终稳定过程并逐 渐下降籽晶到熔液面。 Neck Growth 引晶 这一手动步骤开始晶体细颈部分地生长， 通过增 加籽晶拉速来缩小晶体直径。 Crown Growth 放肩 这一自动步骤按照 SOP 步骤表控制晶体肩部的 生长。 Should Growth 转肩 这一手动步骤是位于放肩和等径之间的过渡环 节。 Body Growth 等

6、径 这一自动步骤通过改变等径生长的特定参数， 同 时控制熔液面位置，使晶体按 SOP 表等径生长。 Tail Growth 收尾 当主体重量达到 SOP 中的收尾启动重量使， 这一 自动步骤开始执行。 此时单晶直径开始呈锥型减 小。 Shutdown 停炉 这一步骤是在单晶生长过程完成之后的冷却期。Backout 煅烧 自动煅烧步骤可以去除杂质、清洁热场，这些杂 质是在拉晶过程中积累在坩埚壁上的。 42.2 初始化设置 2.2 初始化设置 SOP 允许使用者输入单晶生长过程的开始信息。在其它生长过程中将会使用 这些参考信息。用这种方法，关于单晶炉的特殊信息就进入了控制柜的软件界面 来分辨炉子的

7、类型。 图 4 初始化设置的 SOP 组 参数 说明 晶向（111 或 100） 单晶的分子结构，仅仅是一个显示信息。 初始装料量 可选择的初始装料量，单位是公斤（Kg） 。这一信息 在操作程序中被称为最初的坩埚剩余重量。在隔离 过程中，拉出的晶体重量会自动的从这一数值中被 减去，坩埚剩余重量重新设置为实际值。 熔液面（在加热器下方） 在选择过程中作为熔液面位置的初始设定点。这一 数值表示的是从加热器顶部到熔液面的距离,单位 是毫米（mm） 。 52.3 抽真空/检漏 2.3 抽真空/检漏 在单晶生长的自动操作中，抽真空和检漏是两个不同的步骤，在 SOP 中它们 被和在一起。 抽真空这一步骤在

8、单晶生长过程开始前抽出炉体中存在的空气。 检漏在进入熔化过程前，自动关闭主炉室管路阀来监视炉内压力（单位为毫 托）数值的上升幅度来检测在真空密封性能。 图 5 抽真空/检漏的 SOP 组 参数 说明 抽空到 1 托检测时 间 当在规定的时间内(单位是分钟)，主炉室压力不能达到 1 托时报警通知操作者。 抽空 I 的时间 从开始抽空到第一次用氩气清洗的时间，单位时分钟。如 果这一数值被设置为 0，将没有随后的清洗步骤。 抽空 I 氩气流量 在第一次清洗时的氩气流量， 单位是标准升/分钟 （splm） 。 抽空 I 氩气时间 在第一次清洗时允许通氩气的时间长度，单位时秒。 抽空 II 的时间 在抽

9、空 I 通氩气时间和第二次用氩气清洗之间的时间， 单位时分钟。如果这一数值被设置为 0，将没有随后的清 洗步骤。 抽空 II 氩气流量 在第二次清洗时的氩气流量， 单位是标准升/分钟 （splm） 。 抽空 II 氩气时间 在第二次清洗时允许通氩气的时间长度，单位时秒。 基本压力测试时间 达到设定的基本压力所需要的时间，单位时分钟。如果超 出这一时间，将会出现报警，要求操作者干预。 基本真空压力 检漏所需要的基本真空度（mtor） 。 基本压力维持时间 在达到基本压力后继续抽真空的时间（min） 。 最大泄漏率 在压力化之前，允许的炉内压力变化速率的最大值，单位 时毫托/小时（mtorr/hr

10、） 。如果在自动生长过程中超过这 一数值，会提供一个报警给操作者。 62.4 压力化/熔料 2.4 压力化/熔料 在单晶生长过程中，压力化和熔料是两个不同的操作过程，在 SOP 中它们被 合在一起。 压力化这是熔料前的步骤，在主真空阀打开时，氩气流量被设定到设定 值，压力控制回路起作用，调节流量阀的位置使炉内压力保持在特定的压力设定 值。 熔料这一缓慢的熔化过程使硅料在坩埚中连续熔化。 图 6 压力化/熔料的 SOP 组 详细说明见下表： 参数 说明 氩气流量 气体进入炉内的速率，单位是标准升/分钟（slpm） 。 压力设定点 在压力化和熔料过程中炉内需要达到的压力水平， 单位是 托（Torr

11、） 。 压力上限 在单晶生长过程中，一旦最高压力超过该值就会出现报 警，单位是托（Torr） 。 压力上限 在单晶生长过程中，一旦最低压力超过该值就会出现报 警，单位是托（Torr） 。 初始功率上升时间 加热器功率上升到熔化表第一步中的功率值的允许时间， 单位是分钟（min） 。 全熔检测开始时间 这是进入熔化阶段后的总时间，单位是分钟（min） ，此时 熔液温度高温计的读数开始被用来检测熔液（熔硅）的温 度偏差。全熔检测测试的是熔液面平均温度偏差，当这个 值低于 5并保持 2.5 分钟，这个检测通过，此时，稳定 化 I 开始。 熔化慢报警时间 当熔化的持续时间超过这一设定值 （min） 时

12、， 会出现 “熔 化慢”报警。 熔料时坩埚的旋转 速率 设定熔料过程中的坩埚转速，单位是转/分（rpm） 。 72.5 熔料步骤 2.5 熔料步骤 这张表中设定的参数是为了熔化坩埚中的硅料的。 图 7 熔料步骤的 SOP 组 参数 说明 步骤 表示表中的单独步骤。 时间 每一个步骤的总时间（min） 。 坩埚位置 坩埚离加热器顶部的垂直距离（mm） 。 功率 加热器功率（kw） 。 82.6 稳定化 I 2.6 稳定化 I 在硅完全熔化之后，在晶体生长开始之前，熔液温度必须被稳定。这一步 通常在颈部生长前用来稳定炉内的熔液温度。 图 8 稳定化 I 的 SOP 组 参数 说明 步骤 表示表中的

13、单独步骤 时间 每一个步骤要求的总时间（min） 。 坩埚位置 坩埚离加热器顶部的垂直距离（mm） 。 坩埚旋转速率 坩埚旋转的速度，转/分（rpm）. 功率 加热器功率（kw） 。 氩气流量 氩气进入炉子的速率，标准升/分钟（splm） 。 压力设定点 压力控制回路的压力设定点（Torr） 92.7 稳定化/熔接 2.7 稳定化/熔接 这一自动过程是熔硅温度的最终稳定，同时还逐步下降籽晶到熔液面。籽晶 熔接过程中，籽晶逐步下降到熔液面为开始引晶作准备。 图 9 稳定化/熔接的 SOP 组 参数 说明 稳定化熔液面温度设定 点 在炉内设定的熔硅温度（） 。 稳定化完成时间 在这段时间（min）

14、内，必须使熔液温度满足稳定化 熔液温度偏差，使稳定化步骤完成，进入自动引晶阶 段。 稳定化熔液温度偏差 如果温度偏差（）大于这一数值，稳定化完成时间 必须重新设定。 稳定化慢报警时间 一个报警时间（min） ，提醒操作者稳定化完成最大时 间已经超过。 籽晶旋转速度 籽晶旋转的速度，转/分（rpm） 。 籽晶位置最小值 当籽晶进入熔液后所允许的最低籽晶位置（mm）,当 超过这一位置时，会出现一个报警提醒操作者。 102.8 引晶 2.8 引晶 这一自动过程开始晶体的颈部生长， 按 SOP 设置通过提高速度来减小籽晶直 径。 图 10 引晶的 SOP 组 参数 说明 加热器温度设定点减少值 进入引

15、晶后加热器温度设定点立刻降 低的数值 2.9 放肩 2.9 放肩 这一自动过程按 SOP 生长晶体的肩部，在这期间，通过降低拉速和加热器温 度来增大晶体直径。 图 11 放肩的 SOP 组 参数 说明 加热器温度设定点减少值 进入放肩阶段后立刻减少的加热器温 度设定点（sp）的数值 112.10 放肩表 2.10 放肩表 这张表是一张内插 （斜率） 表， 在设定长度的基础上调节加热器温度设定点、 晶升速度、坩埚转速、晶体转速、氩气流量和压力设定点。 图 12 放肩表的 SOP 组 详细说明见下页： 参数 说明 长度 这是放肩步骤的长度区间（mm） 。 加热器温度设定点改变量 加热器温度设定点(sp)的变化。 晶体提升速度 设定的晶体提升速度（mm/hr） 。 坩埚旋转速度 坩埚旋转的速度（rpm） 。 籽晶旋转速度 籽晶旋转的速度（rpm） 。 氩气流量 氩气进入炉内的速度，标准升/分钟（slpm） 。 压力设定点 压力控制回路所需的压力设定点（Torr） 。 122.11 转肩 2.11 转肩 在放肩和等径之间的过渡阶段，在这里拉升速度增加，以得到一个圆滑的转 肩部分。 图 13 转肩的 SOP 组 参数 说明 转肩前晶升速度 在直径控制回路起作用前的晶体提升速度（mm/hr） 。 转肩前直径上升时间 在拉速达到转肩前晶升速度后， 晶体