[发明专利]用于拉晶的方法和设备

说明书

发明背景

发明领域：

本发明涉及一种用于使用一对环带从熔炉中抽拉半导体晶体条(片状晶体)的方法和设备。

对相关现有技术的说明：

条状形式的大面积单晶硅或多晶硅基片被生产用于太阳能电池等。通过沿一条给定的晶体轴线从一个坩埚中抽拉一个晶种，其中该坩埚中容纳有被调整到一定温度的熔融硅材料，并由此使一个晶体条连续地从熔融硅材料中生长出来，就可以生产出单晶硅或多晶硅基片。当该晶体条被夹在一对环带之间并被抽拉时，它便被连续生产成一条拉长的晶体条。该拉长的晶体条具有弹性，这是因为它的厚度只有约100μm。该拉长的晶体条在被夹紧并被垂直抽拉以后，被沿一个具有大曲率半径的弧形表面弹性弯曲，然后被送入切割设备中。在该切割设备中，该拉长的晶体条被切割成矩形单晶硅或多晶硅片。

当该晶体条被夹在一对环带之间，并被从坩埚中连续拉出时，该晶体可能不是完全向上生长，而是可能产生横向移动。具体而言，当该晶体条被夹在一对环带之间，并被从坩埚中连续拉出时，该晶体可能会偏离环带的中心轴线，并且可能沿一个偏离环带的方向生长。如果晶体被因此而移动，它就不能被平稳地送入到下游的切割设备中。如果晶体被这样移动，即脱离环带，它就不能被平稳地从坩埚中拉出。

当被连续抽拉的晶体不与环带的中心轴线对齐生长时，通常由工人来手工纠正脱离移动位置的晶体。具体而言，当晶体被从坩埚中拉出时，工人用视觉检测晶体，并且手工调整晶体在环带的抽拉下所处的位置，从而该晶体将大体沿环带的中心轴线被抽拉。手工调整过程要求工人具有很高的技能，因为不能将任何过强的震动施加在正在被抽拉的晶体上，同时由于它需要伴有视觉检测过程，所以手工调整过程非常费时费力。另外，晶体从线性晶种开始生长，然后逐渐变宽成为具有理想宽度的晶体条。当晶体由此而生长成晶体条时，晶体相对环带的位置随时都需要被调整，所以拉晶过程是很费力的。

                    发明概要

因此，本发明的一个目的是提供用于通过一对环带从熔炉中稳定且连续地抽拉晶体条的设备和方法，而无需乏味且费时的手工过程。

根据本发明，提供了一种从坩埚中连续抽拉半导体晶体条的设备，该设备包括用于自动调整半导体晶体条的横向位置的位置控制装置，该位置控制装置被放置在用于从坩埚中抽拉半导体晶体条的路径中。

通过采用上述布置结构，即使当半导体晶体条偏离晶体生长方向时，位置控制装置也可以产生动作，以保持半导体晶体条的中心与抽拉机构的环带的中心轴线大体相对齐，从而使半导体晶体条被稳定抽拉。

位置控制装置包括一对挡块和一对分别安装在所述挡块上的位置传感器，其中所述挡块分别横向位于半导体晶体条的路径的两侧上，并且可相对半导体晶体条横向移动，而所述传感器被用于检测半导体晶体条的每个边缘。所述挡块具有各自的侧表面，用于通过接触半导体晶体条的两个边缘调节半导体晶体条的抽拉方向。

半导体晶体条的一个边缘在每一个时间间隔内或抽拉长度处被一个相应的传感器检测到，然后相应的侧表面被固定在原位置，该位置例如距离被测边缘0.5mm。当半导体晶体条接触到该侧表面时，其横向运动就受到了限制。结果是，半导体晶体条的生长方向被得以纠正，并且因此半导体晶体条大体沿环带的中轴线被抽拉。

该设备还包括一个控制机构，该控制机构用于使挡块同时从各自的起始位置开始运动，并且当任何一个挡块上的传感器检测到半导体晶体条的一个相应边缘时，使挡块停止运动。

挡块恢复至其初始位置，然后同时开始朝向半导体晶体条向内移动。当任何一个挡块上的传感器检测到半导体晶体条的相应边缘时，挡块被停止移动。即使半导体晶体条的宽度逐渐增加或者其运动方向被反转，挡块的侧表面也可以被置于半导体晶体条的相应的边缘附近。如果半导体晶体条沿一个偏移的方向生长，那么半导体晶体条的一个边缘将与相应的挡块侧表面滑动接触，并且其横向运动将受到限制，由此，半导体晶体条的生长方向被得以纠正。由于挡块的位置以周期性的时间间隔被固定，所以即使当半导体晶体条的宽度根据其抽拉长度而变化时，半导体晶体条的生长方向也可以被稳定地得以纠正。

根据本发明，还提供了一种用于连续抽拉半导体晶体条的方法，该方法包括：在半导体晶体条的抽拉过程中检测该半导体晶体条的一个边缘，以及对靠近被检测到的边缘的侧表面进行固定，以便使侧表面与检测到的边缘滑动接触，从而限制半导体晶体条的横向运动。

在上述方法中，半导体晶体条的边缘被检测到，并且根据半导体晶体条的横向尺寸的变化连续地调节侧表面的位置。