单晶炉 SOP系统作业参数说明书

生长控制 II 打开长度
生长环 II 控制时长度表示由降温到升温的长度 值
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2.13 等径斜率表
这张表是一张内插（斜率）表，在晶体等径生长的相应的长度上调节下列数 值：
生长设定点、坩埚旋转速度、晶体旋转速度、氩气流量、压力设定点、直径 设定、SP CHG。
图 15 等径斜率表的 SOP 组
详细说明如下：
抽真空/检漏
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 自动压力化步骤用来使炉子得到一个适合单晶
压力化/熔料
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
图 11 放肩的 SOP 组
参数 加热器温度设定点减少值
说明
进入放肩阶段后立刻减少的加热器温 度设定点（sp）的数值
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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
抽空到 1 托检测时 当在规定的时间内(单位是分钟)，主炉室压力不能达到 1
间
托时报警通知操作者。
从开始抽空到第一次用氩气清洗的时间，单位时分钟。如
抽空 I 的时间 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。
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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 加热器温度设定点减少值
说明 进入引晶后加热器温度设定点立刻降 低的数值
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。
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 停炉
2.20 煅烧
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第一章 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
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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 在炉内设定的熔硅温度（℃）。
点
在这段时间（min）内，必须使熔液温度满足稳定化
稳定化完成时间
熔液温度偏差，使稳定化步骤完成，进入自动引晶阶
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 1
2 附录 A
说明 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。 这一章提供了系统运行参数（SOP）的内容的简要说明。
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
详细说明见下表：
图 6 压力化/熔料的 SOP 组
参数 氩气流量 压力设定点
压力上限 压力上限 初始功率上升时间
全熔检测开始时间
熔化慢报警时间 熔料时坩埚的旋转 速率
说明 气体进入炉内的速率，单位是标准升/分钟（slpm）。 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）。 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）。 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）。 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）。 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。 当熔化的持续时间超过这一设定值（min）时，会出现“熔 化慢”报警。 设定熔料过程中的坩埚转速，单位是转/分（rpm）。
小。
Shutdown
这一步骤是在单晶生长过程完成之后的冷却期。
停炉
Backout
自动煅烧步骤可以去除杂质、清洁热场，这些杂
煅烧
质是在拉晶过程中积累在坩埚壁上的。
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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 来分辨炉子的类型。
在硅全熔之后到开始单晶生长之前，熔液温度必
稳定化 I
须稳定。
Stablization/Dip
这一自动步骤是熔硅温度的最终稳定过程并逐
稳定化/熔接
渐下降籽晶到熔液面。
Neck Growth
这一手动步骤开始晶体细颈部分地生长，通过增
引晶
加籽晶拉速来缩小晶体直径。
Crown Growth
这一自动步骤按照 SOP 步骤表控制晶体肩部的
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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。
参数 步骤 时间 坩埚位置 功率
ห้องสมุดไป่ตู้图 7 熔料步骤的 SOP 组
说明 表示表中的单独步骤。 每一个步骤的总时间（min）。 坩埚离加热器顶部的垂直距离（mm）。 加热器功率（kw）。
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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。
加热器温度设定点减 在进入转肩阶段后立刻减少的加热器温度设定点（sp）
少量
的数量。
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2.12 等径 晶体的等径生长阶段是从转肩后晶体主体开始生长开始的。
图 14 等径生长的 SOP 组
参数 等径前晶升速度
等径前持续时间
说明 在直径可控制回路起作用前的固定晶体提升速 度（mm/hr）。 在直径可控制回路起作用前的延迟时间（min）。
参数 步骤 时间 坩埚位置 坩埚旋转速率 功率 氩气流量
压力设定点
图 8 稳定化 I 的 SOP 组
说明 表示表中的单独步骤 每一个步骤要求的总时间（min）。 坩埚离加热器顶部的垂直距离（mm）。 坩埚旋转的速度，转/分（rpm）. 加热器功率（kw）。 氩气进入炉子的速率，标准升/分钟（splm）。 压力控制回路的压力设定点（Torr）
图 4 初始化设置的 SOP 组
参数 晶向（111 或 100） 初始装料量
熔液面（在加热器下方）
说明 单晶的分子结构，仅仅是一个显示信息。 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。 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）。
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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
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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 转肩前晶升速度
说明 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，晶体直径从当前逐步上 升到等径目标值所需的时间（min）。
图 3 左侧命令条
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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
说明晶向、热场尺寸和投料量，还有熔液面和热
初始化设置
挡板的位置及 SOP 编写等信息。
Pumpdown/Leakback
为了达到检漏需要的基础真空压力，抽真空步骤
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
2
1.2.3 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。）。
加热器温度设定点减少值 生长控制 I 打开长度
在开始等径生长是妇孺起温度设定点（sp）的减 少数量。 在生长控制回路打开前要求的晶体长度（mm）。
直径自动控制晶体提升最小 速度 直径自动控制晶体提升最打 速度 过程改变长度
收尾启动重量
在直径自动控制下允许的最小晶体提升速度 （mm/hr）。 在直径自动控制下允许的最大体提升速度 （mm/hr）。 在这以特定点（mm）上，会出现一个警报提示操 作者对炉子进行干预。当操作者予以确认后，该 警报会消失。 这是全部晶体的重量（kg），此时开始自动收尾。
系统作业参数（SOP）操作手册
目录
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
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）。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。
参数 长度
说明 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）。
放肩
生长。
Should Growth
这一手动步骤是位于放肩和等径之间的过渡环
转肩
节。
Body Growth
这一自动步骤通过改变等径生长的特定参数，同
等径
时控制熔液面位置，使晶体按 SOP 表等径生长。
Tail Growth
当主体重量达到 SOP 中的收尾启动重量使，这一
收尾
自动步骤开始执行。此时单晶直径开始呈锥型减
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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。
告说明是很重要的。 1.2.1 菜单命令
菜单命令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
抽空 II 的时间 在抽空 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
段。
如果温度偏差（℃）大于这一数值，稳定化完成时间
稳定化熔液温度偏差 必须重新设定。
一个报警时间（min），提醒操作者稳定化完成最大时
稳定化慢报警时间
间已经超过。
籽晶旋转的速度，转/分（rpm）。
籽晶旋转速度
当籽晶进入熔液后所允许的最低籽晶位置（mm）,当
籽晶位置最小值
超过这一位置时，会出现一个报警提醒操作者。