用于監(jiān)測和控制硅棒溫度的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于監(jiān)測和控制硅棒溫度的系統(tǒng)和方法。一個示例是在化學(xué)氣相沉積（CVD）過程期間監(jiān)測CVD反應(yīng)器中的至少一個硅棒的表面溫度的方法。該方法包括捕獲CVD反應(yīng)器的內(nèi)部的圖像。該圖像包括硅棒。掃描該圖像以識別硅棒的左邊緣和硅棒的右邊緣。識別在左邊緣和右邊緣中間的目標(biāo)區(qū)域。確定目標(biāo)區(qū)域中的硅棒的溫度。
【專利說明】用于監(jiān)測和控制硅棒溫度的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年7月13日提交的美國臨時申請N0.61/507，405的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部公開內(nèi)容通過引用全部結(jié)合在本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】[0003]本文公開的內(nèi)容總地涉及用于監(jiān)控硅棒溫度的系統(tǒng)和方法，較具體地，涉及基于數(shù)字圖像分析監(jiān)控硅棒表面溫度的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]用在電子和太陽能工業(yè)中的超純多晶硅通常是通過在反應(yīng)器中進(jìn)行的化學(xué)氣相沉積(CVD)過程由氣態(tài)反應(yīng)物的沉積生成的。
[0005]—種用于在CVD反應(yīng)器中生產(chǎn)超純多晶娃的方法被稱為Siemens方法。設(shè)置在反應(yīng)器中的硅棒用作開始該方法的籽晶。氣態(tài)的含硅反應(yīng)物流經(jīng)反應(yīng)器并且使硅沉積在棒的表面上。該氣態(tài)反應(yīng)物(即，氣態(tài)前體)包括鹵化娃，例如與合適的載氣(通常為氫氣)混合的三氯氫硅。因為三氯氫硅是動力學(xué)穩(wěn)定的，所以CVD過程很慢，而且通常利用較高溫度，以允許產(chǎn)生沉積。利用大于1000°C的硅棒表面溫度并非是不常見的。在這些條件下，氣體反應(yīng)物在硅棒的表面上分解。因此，硅根據(jù)下面的總反應(yīng)式沉積在硅棒上:
[0006]SiHCl3+H2 — Si+3HC1
[0007]在硅棒生長至期望的直徑后，停止該過程。然后從CVD反應(yīng)器中抽出硅棒，并從該硅棒上獲取硅以進(jìn)行下一步處理。
[0008]在CVD過程期間，通常需要控制硅棒的表面溫度。如果表面溫度太高，可能會產(chǎn)生過多的硅屑。如果表面溫度太低，沉積可能會較慢或者甚至可能不發(fā)生。
[0009]Siemens方法利用焦耳熱來獲得期望的表面溫度。將電能轉(zhuǎn)換為熱能以加熱硅棒。通過電源向反應(yīng)器提供電流，該電源調(diào)整供給每個硅棒的電壓，以控制電流強(qiáng)度，并且因而控制硅棒的溫度。
[0010]然而，在沉積過程中，反應(yīng)器的功率需求不是恒定的。當(dāng)硅棒的表面積增加時，離開硅棒的熱通量隨著沉積時間而增加。因此，不斷調(diào)整通過硅棒的電流，以保持期望的硅棒表面溫度。
[0011]至少一種已知的控制硅棒溫度的方法利用了高溫計來監(jiān)測硅棒表面溫度。當(dāng)監(jiān)測到的溫度偏離期望的設(shè)定值時，調(diào)整電流強(qiáng)度以試圖使硅棒表面溫度回到期望的設(shè)定值。高溫計通常根據(jù)普朗克輻射定律，基于在特定波長或波長范圍發(fā)出的輻射的強(qiáng)度確定硅棒上的目標(biāo)點的溫度。
[0012]然而，高溫計必須被正確地校準(zhǔn)并且瞄準(zhǔn)合適的目標(biāo)，該目標(biāo)優(yōu)選地為所關(guān)注的硅棒的光滑的同質(zhì)點。此外，利用高溫計監(jiān)測硅棒表面溫度產(chǎn)生了其他困難。這些困難包括局部熱點或冷點的存在、高溫計未瞄準(zhǔn)目標(biāo)、以及硅棒移出目標(biāo)區(qū)域等等。
[0013]此【背景技術(shù)】部分旨在向讀者介紹可能與下面將描述和/或要求保護(hù)的本申請的各方面相關(guān)的本領(lǐng)域的各方面。此部分內(nèi)容有助于向讀者提供背景信息，以便于他們更好地理解本申請的各個方面。因此，應(yīng)該理解的是，應(yīng)該基于這種考慮來閱讀這些內(nèi)容，而不能將其視為對現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的一個方面是一種在化學(xué)氣相沉積(CVD)過程期間監(jiān)測CVD反應(yīng)器中的至少一個硅棒的表面溫度的方法。該方法包括捕獲CVD反應(yīng)器內(nèi)部的圖像。該圖像包括硅棒。該方法包括掃描該圖像以識別硅棒的左邊緣和硅棒的右邊緣、識別在左邊緣和右邊緣中間的目標(biāo)區(qū)域以及確定目標(biāo)區(qū)域中的硅棒的溫度。
[0015]本發(fā)明的另一方面是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:包含內(nèi)部的化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器、聯(lián)接在該CVD反應(yīng)器的內(nèi)部的多個硅棒、定位成捕獲CVD反應(yīng)器的內(nèi)部和所述多個硅棒中的其中一個硅棒的圖像的成像裝置、以及控制器。該控制器構(gòu)造成掃描圖像以識別硅棒的左邊緣和硅棒的右邊緣、識別在左邊緣和右邊緣中間的目標(biāo)區(qū)域并確定目標(biāo)區(qū)域中的硅棒的溫度。
[0016]與上述各方面相關(guān)的特征包含各種改進(jìn)。上述各方面中也可以結(jié)合其他特征。這些改進(jìn)和附加特征可以單獨存在或者以任意組合存在。例如，下面關(guān)于任何示出的實施例所討論的各種特征都可以單獨地或以任意組合結(jié)合在任意上述方面中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為包括電源和反應(yīng)器的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖2為圖1的系統(tǒng)的成像裝置的視場的示意圖，該視場包括硅棒；
[0019]圖3為當(dāng)硅棒已相對于成像裝置移動時圖2中示出的視場；
[0020]圖4為當(dāng)硅棒尺寸已增加時圖2中示出的視場；
[0021]圖5為圖1的系統(tǒng)的成像裝置的視場的示意圖，該視場包括兩個在該視場內(nèi)重疊的硅棒；以及
[0022]圖6為圖1的系統(tǒng)的成像裝置的視場的示意圖，該視場包括兩個硅棒。
[0023]各視圖中同樣的參考標(biāo)號表示相同的元件。
【具體實施方式】
[0024]本文中描述的實施例總地涉及用于監(jiān)測和控制多晶硅反應(yīng)器中的溫度的系統(tǒng)和方法。較具體地，本文描述的實施例涉及利用數(shù)字圖像分析監(jiān)測和控制硅棒表面溫度。
[0025]圖1中示出了整體由參考標(biāo)號100表示的根據(jù)本發(fā)明的示例性系統(tǒng)的框圖。系統(tǒng)100包括具有多個硅棒組104的反應(yīng)器102。電源106聯(lián)接到反應(yīng)器102上。更具體地，電源106聯(lián)接到硅棒組104上。電源106包括控制器108和記憶裝置110。成像裝置116例如經(jīng)由視鏡(未示出)聯(lián)接到反應(yīng)器102上，以使硅棒組104的一個或多個硅棒成像，并向控制器108提供圖像數(shù)據(jù)。
[0026]在一些實施例中，反應(yīng)器102為化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器。更具體地，在一些實施例中，反應(yīng)器102為Siemens反應(yīng)器。在其他實施例中，反應(yīng)器102可以是任何其他合適的多晶硅反應(yīng)器。[0027]在所示實施例中，每個娃棒組104都包括一對串聯(lián)連接的娃棒112。在其他實施例中，硅棒組104可以包括任何數(shù)目的串聯(lián)連接的硅棒112 (不管是成對還是非成對連接)。在一些實施例中，每個硅棒組104都包括6個串聯(lián)連接的硅棒112。控制通過串聯(lián)連接的硅棒112 (B卩，通過每個硅棒組104)的電流以控制硅棒112的表面溫度。系統(tǒng)100可以包括任何合適數(shù)目的硅棒112，但是，這些硅棒是成一定構(gòu)型和/或成組的。例如，系統(tǒng)100可以包括12、18、36、48、54或84個硅棒。
[0028]在該示例性實施例中，電源106包括多個功率轉(zhuǎn)換器114。每個功率轉(zhuǎn)換器114被聯(lián)接為向不同的硅棒組104輸出功率。在其他實施例中，電源106可以包括聯(lián)接到硅棒組104中的兩組或更多組(在一些實施例中，包括所有硅棒組104)的單個功率轉(zhuǎn)換器114。在一些實施例中，電源106可以使用一個或多個具有相位控制的可控硅整流器，以調(diào)整向一個或多個娃棒組104的輸出電流。在一些實施例中，電源106可以包括具有可調(diào)直流輸出的換流器，以控制向一個或多個硅棒組104的輸出電流。功率轉(zhuǎn)換器114可以具有任何合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括例如降壓、升壓、反激、正向、全橋或其組合。
[0029]控制器108可以為模擬控制器、數(shù)字控制器或者模擬和數(shù)字控制器/組件的組合。在控制器108為數(shù)字控制器的實施例中，控制器108可以包括處理器、計算器等。雖然圖1中示出的控制器108在電源106內(nèi)，但是控制器108可以另外地或者可選地位于電源106的外部。例如，所述由控制器108執(zhí)行的功能可以全部或部分由單獨的控制器執(zhí)行，例如系統(tǒng)控制器。
[0030]記憶裝置110為能夠使諸如可執(zhí)行指令之類的信息和/或其他數(shù)據(jù)被存儲和檢索的一個或多個裝置。記憶裝置110可以包括一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)，例如但不限于，動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)、固態(tài)盤和/或硬盤。記憶裝置110可以構(gòu)造為存儲計算機(jī)可執(zhí)行指令、算法、結(jié)果和/或任何其他類型的數(shù)據(jù)，但不限于此。在一些實施例中，記憶裝置110集成在控制器108中。在其他實施例中，記憶裝置位于控制器108和/或電源106的外部。`
[0031]在該示例性實施例中，成像裝置116為配置有電荷耦合器件(CXD)傳感器的數(shù)碼相機(jī)。成像裝置116用于測量從硅棒112發(fā)出的輻射的強(qiáng)度，這在下文將進(jìn)行詳細(xì)說明。因此，成像裝置116可以是構(gòu)造為感應(yīng)可見光譜范圍內(nèi)的波長的任何傳感器，例如，包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)成像裝置。在另一些實施例中，成像裝置116可以是可操作成感應(yīng)不同波長的光學(xué)裝置，例如，包括紅外波長、紫外線波長等。在該示例性實施例中，成像裝置116為面掃描相機(jī)。在其他實施例中，成像裝置可以為線性相機(jī)。面掃描相機(jī)聚焦在通常為矩形的二維目標(biāo)上，該目標(biāo)的尺寸是可以自定義的。在包括線性相機(jī)的實施例中，目標(biāo)通常為長度可變的線。
[0032]控制器108包括信號分析器118，其將成像裝置116監(jiān)測到的輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成溫度值。雖然是作為控制器108的一部分示出的，但是信號分析器118可以結(jié)合在單獨的控制器(例如，系統(tǒng)控制器、獨立控制器、相機(jī)控制器等)中，和/或可以結(jié)合在成像裝置116中。此外，在系統(tǒng)100中可以利用任何數(shù)目的合適的信號分析器118。信號分析器118可以包括用于數(shù)字圖像分析的任何合適的商業(yè)軟件包，或者可以包括定制設(shè)計的算法和/或軟件。在該示例性實施例中，信號分析器118通過比較成像裝置116針對一個或多個硅棒112的光譜響應(yīng)與成像裝置116針對已知溫度下的電磁輻射的參考源的光譜響應(yīng)，將從成像裝置116接收的輻射強(qiáng)度的信號轉(zhuǎn)換成溫度測量值。這種參考源可以是其溫度被準(zhǔn)確監(jiān)測的定標(biāo)黑體。
[0033]該示例性實施例在不依靠高溫計的情況下監(jiān)測和控制反應(yīng)器102中的硅棒112組的表面溫度。作為替代，電源106使用反饋控制方案，該方案基于成像裝置116監(jiān)測到的硅棒112發(fā)出的輻射。
[0034]在經(jīng)由焦耳加熱開始并持續(xù)加熱到約980°C和約1200°C之間范圍內(nèi)的溫度之前，將硅棒112安裝在反應(yīng)器102中。硅棒112用作將電流消耗成熱能的電阻。通過反饋控制方案調(diào)整電流強(qiáng)度，以保持期望的溫度設(shè)定值。
[0035]在最初安裝到反應(yīng)器102中時，硅棒112 (也稱作“硅芯”)通常具有呈方形或矩形的橫截面，該橫截面的特征尺寸在約5毫米至約15毫米之間。在其他實施例中，硅棒可以具有中空圓柱形或長板條形狀。這些初始的硅芯用作開始沉積過程的萌芽(germ)。根據(jù)多種參數(shù)，包括反應(yīng)器102內(nèi)的氣體的流體動力學(xué)和硅棒112的幾何形狀，硅棒112趨于在幾毫米至幾厘米的范圍內(nèi)振蕩。該振蕩通常是由反應(yīng)器102內(nèi)的氣體施加在硅棒112表面上的剪切應(yīng)力引起的。這種振蕩可以導(dǎo)致由例如高溫計瞄準(zhǔn)的固定的目標(biāo)在一段時間內(nèi)從硅棒112的表面脫離，直到硅棒112返回其靜止位置。振蕩運動一直持續(xù)，直到硅棒112的直徑增加、硅棒112的慣性增加和/或硅沉積在各硅棒112插入其中的石墨卡盤(未示出)的頂部。在一些實施例中，根據(jù)反應(yīng)器102的操作參數(shù)和硅的沉積速率，瞬變的時間(transitory time),即，娃棒112振蕩的時間,可以持續(xù)若干小時。在娃棒112的運動停止之前，例如利用高溫計在固定的目標(biāo)位置測到的溫度可能是不準(zhǔn)確的，并且提供給反應(yīng)器102的電功率可能不是最佳值。
[0036]成像系統(tǒng)100動態(tài)地識別硅棒112上的目標(biāo)區(qū)域，而不使用固定目標(biāo)。參考圖2，成像裝置116具有視場220。在此視圖和后面的視圖中，成像裝置116為具有矩形目標(biāo)232的面掃描相機(jī)。在圖2中,其中一個娃棒112位于視場220內(nèi)。利用本文所描述的成像裝置116和信號分析器118識別硅棒112及其周邊的溫度場。兩個重疊的矩形掃描區(qū)222和224被限定在視場220中，并且因此被限定在溫度場中，以便無論硅棒112如何運動，都將在掃描區(qū)222和224中的至少一個內(nèi)發(fā)現(xiàn)硅棒112。
[0037]掃描區(qū)222和224的垂直位置主要由視鏡(未示出)的位置限定，在該視鏡位置處安裝有成像裝置116。在成像裝置116的視場內(nèi)，所有可以在其中識別目標(biāo)232的可能的垂直位置都是適合的。目標(biāo)232的位置沿垂直線最多可以有大約幾厘米的變化，這通常不會影響溫度測量值的準(zhǔn)確性。
[0038]每個掃描區(qū)222和224都分成較小的區(qū)域，稱為像素(未示出)。對于每個像素，測得的溫度是不變的。成像裝置116的像素數(shù)(也成為分辨率)可以確定根據(jù)本發(fā)明的溫度測量值的準(zhǔn)確度。
[0039]為了測量硅棒112的溫度，檢查掃描區(qū)222和224以試圖定位硅棒112的垂直左邊緣226和垂直右邊緣228。將左邊緣226和右邊緣228中間的位置(即，左邊緣226和右邊緣228之間的大約一半處)確定為硅棒112的中心230。在目標(biāo)區(qū)域232內(nèi)確定硅棒112的表面溫度，該目標(biāo)區(qū)域232以所確定的硅棒112的中心230為中心。因此，不管硅棒112如何運動，目標(biāo)232都將保持與硅棒112的實際中心基本對準(zhǔn)。雖然目標(biāo)232在圖2中示出為矩形，但是目標(biāo)232可以具有任何其他合適的形狀，包括例如圓形、卵形、方形、六邊形等。此外，左邊緣226和右邊緣228中間的位置被選定為靠近硅棒112的中心，并且無需正好在左邊緣226和右邊緣228之間的中點。
[0040]基于對掃描區(qū)222和224內(nèi)的像素的溫度測量值來定位邊緣226和邊緣228。更具體地，通過識別從指示硅棒112周圍的區(qū)域的較低溫度到指示硅棒112的表面的較高溫度的轉(zhuǎn)變來確定邊緣226和邊緣228。溫度閾值可用于識別指示邊緣226和邊緣228的位置的轉(zhuǎn)變。溫度閾值可以是例如溫差、固定溫度閾值和/或可變溫度閾值。例如，可以通過識別大于一定閾值的溫差、通過在較高溫度超過第二閾值的情況下識別大于第一閾值的溫差、通過在較低溫度低于第二閾值的情況下識別大于第一閾值的溫差等手段來識別邊緣。
[0041]為了定位邊緣226和邊緣228，分析左掃描區(qū)222和右掃描區(qū)224中的像素。具體地，從左到右掃描左掃描區(qū)222。當(dāng)發(fā)現(xiàn)從暗像素(代表低溫)到亮像素(代表較高溫度)的轉(zhuǎn)變時，已經(jīng)定位了硅棒112的左邊緣226。針對右掃描區(qū)224重復(fù)該過程，但是從右到左掃描以識別右邊緣228。
[0042]一旦通過定位左和右邊緣226和228確立了硅棒112的空間界限，則將用于溫度測量的目標(biāo)232的位置計算為邊緣226和228之間的中點，即中心230。
[0043]重復(fù)執(zhí)行尋找硅棒112的邊緣226和228的這一過程，并且該過程適合以較高頻率執(zhí)行。因此，計算目標(biāo)232的位置，以便根據(jù)流動氣體施加的剪切應(yīng)力所引起的硅棒112的運動定期調(diào)整該位置。通常，定位邊緣226和228的頻率越高，目標(biāo)232可以更準(zhǔn)確地放置在硅棒112的實際中心附近。在一些實施例中，以高于硅棒112的振蕩頻率的頻率重復(fù)該過程。在其他實施例中，每次檢查邊緣226和228間隔的時間可以是用于系統(tǒng)100中的硬件的能力范圍內(nèi)的任何合適的時間間隔。
[0044]參考圖3，有時可能在掃描區(qū)222和224的其中一個中沒有檢測到轉(zhuǎn)變。當(dāng)硅棒112的位置超出特定掃描區(qū)222或224的界限時可能發(fā)生這種情況。這尤其可能在CVD過程的早期發(fā)生，此時硅棒112易于發(fā)生大的偏移。在這種情況下，系統(tǒng)100使用最后的記錄位置作為未檢測到的邊緣。因此，在圖`3中，硅棒112的右邊緣228位于掃描區(qū)224的外部。當(dāng)掃描所述掃描區(qū)222和224時，沒有檢測到右邊緣。因此，由最后的邊緣334指示的右邊緣228的最后記錄位置用于指示右邊緣228。因為最后的邊緣334沒有與右邊緣228對準(zhǔn)，計算的中心230不是硅棒112的實際中心336。但是，中心230足以靠近實際中心336，使得目標(biāo)232保持在硅棒112上并且離實際中心336較近。因此，即使在硅棒112的較大偏移期間，也可以獲得準(zhǔn)確的溫度測量值。
[0045]如圖4所示，在發(fā)生充分沉積以后，硅棒112的直徑已增加，使得成像裝置116的幾乎整個視場220都被硅棒112的表面占據(jù)。更特別地，硅棒112完全填滿掃描區(qū)222和224。當(dāng)這種狀態(tài)發(fā)生時，在掃描區(qū)222或224中都沒有觀察到從暗像素到亮像素的轉(zhuǎn)變。由于沒有檢測到邊緣，用最后的邊緣334指示左和右邊緣226和228的位置。因此，基于最后的邊緣334計算中心230和放置目標(biāo)232。在這一階段，追蹤目標(biāo)的位置不再是必需的，并且可以終止本文描述的追蹤。在該示例性實施例中，當(dāng)在一百秒內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)從亮像素到暗像素的轉(zhuǎn)變時，即，沒有發(fā)現(xiàn)邊緣時，目標(biāo)232追蹤算法可以終止操作，并進(jìn)入待機(jī)模式。在其他實施例中，沒有觀察到轉(zhuǎn)變的時間量可以是任何其他合適的時間長度。在另一些實施例中，即使沒有觀察到轉(zhuǎn)變，追蹤算法也繼續(xù)操作，而不會終止。
[0046]在具有可以在成像裝置116的視場220內(nèi)重疊的硅棒的情況下，仍然可以使用本文所述的方法。為了定位期望的硅棒112的邊緣226和228，可能需要微調(diào)溫度閾值。如圖5所示，硅棒112與第二硅棒538在視場220內(nèi)重疊。相比于例如具有單個硅棒112的視場220 (例如圖2-4)，在左邊緣226處從暗像素到亮像素的轉(zhuǎn)變被限制在更窄的范圍內(nèi)。硅棒538通常定位成距離成像裝置116比硅棒112更遠(yuǎn)。因此，測量到的硅棒538的溫度通常稍低于娃棒112的溫度。通過限定更接近前景(foreground)中的娃棒112的溫度的閾值，背景中的娃棒538可以被視為暗區(qū)域的一部分。因此,可以基于娃棒538和娃棒112之間的溫差檢測左邊緣226。
[0047]此外，本文描述的方法可用于監(jiān)測一個成像裝置112的單個視場內(nèi)的多個硅棒112的溫度，而不管這些硅棒重疊與否。圖6示出了成像裝置116的視場640，其中可以看到兩個未重疊的硅棒112。在該實施例中，如上所述地使用四個掃描區(qū)222和224，每個硅棒112使用一個左掃描區(qū)222和一個右掃描區(qū)224。因此，可以監(jiān)測視場640內(nèi)的兩個不同硅棒112的表面溫度。可以在一個視場內(nèi)被監(jiān)測的硅棒112的數(shù)目不限于兩個，可以通過單個成像裝置116監(jiān)測更多或更少的硅棒112的溫度。如果硅棒112重疊，或者振蕩至出現(xiàn)重疊的程度，則可以對用于識別邊緣226和/或228的閾值進(jìn)行如上所述的調(diào)整，以考慮在邊緣226和/或228處的觀察到的更小的溫差。此外，每個掃描區(qū)222和224可以使用相同或不同的閾值，并且用于每個硅棒112的掃描區(qū)222和224的閾值可以是相同或不同的。
[0048]系統(tǒng)100的附加的或可選的特征是量化正被監(jiān)測的硅棒112的直徑的能力。當(dāng)如上所述尋找目標(biāo)時，計算硅棒112的邊緣226和228的位置。邊緣226和228之間的差提供了正被監(jiān)測的特定硅棒112的直徑的測量值。
[0049]本文描述的基于圖像的系統(tǒng)以及監(jiān)測和控制方法可以獲得比一些已知方法更優(yōu)越的結(jié)果。例如，可 以通過更準(zhǔn)確地定位娃棒和感應(yīng)娃棒中心周圍的溫度來實現(xiàn)更準(zhǔn)確的溫度監(jiān)測。更準(zhǔn)確的溫度測量可以改善對沉積過程的控制，從而在沉積速率和形態(tài)方面獲得提高的性能。此外，更準(zhǔn)確的溫度測量可以導(dǎo)致能量消耗減少。而且，可以獲得硅棒的直徑的準(zhǔn)確測量值。在任何給定時間了解硅棒的實際直徑可以改善對CVD過程的控制、提高能效和/或改善獲得的硅的品質(zhì)。
[0050]一些實施例涉及使用一個或多個電子或計算裝置。這些裝置通常包括處理器或控制器，例如通用中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、微控制器、精簡指令集計算機(jī)(RISC)處理器、特定應(yīng)用集成電路(ASIC)、可編程邏輯電路(PLC)和/或任何其他能夠執(zhí)行本文描述的功能的電路或處理器。本文描述的方法可以編碼為收錄在計算機(jī)可讀介質(zhì)中的可執(zhí)行指令，該介質(zhì)包括但不限于存儲裝置和/或記憶裝置。這些指令在由處理器執(zhí)行時會使處理器執(zhí)行本文所述方法中的至少一部分。上述示例僅是示例性的，因而并非旨在以任何方式限制術(shù)語“處理器”的定義和/或含義。
[0051]當(dāng)介紹本發(fā)明或本發(fā)明的實施例中的元件時，冠詞“一”、“該”和“所述”是指有一個或多個該元件。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”是指包含在內(nèi)的，并且意味著除了列出的元件以外可以有其他元件。
[0052]由于可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下對上文的方案進(jìn)行各種改變，因此上文描述中包含的和附圖中示出的所有內(nèi)容都應(yīng)理解為示例性的，而非進(jìn)行限制。
【權(quán)利要求】
1.一種在化學(xué)氣相沉積(CVD)過程期間監(jiān)測CVD反應(yīng)器中的至少一個硅棒的表面溫度的方法，所述方法包括: 捕獲CVD反應(yīng)器的內(nèi)部的圖像，所述圖像包括硅棒； 掃描所述圖像以識別所述硅棒的左邊緣和所述硅棒的右邊緣； 識別在所述左邊緣和所述右邊緣中間的目標(biāo)區(qū)域；以及 確定所述目標(biāo)區(qū)域中的所述硅棒的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述CVD反應(yīng)器為Siemens反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，捕獲圖像包括捕獲所述CVD反應(yīng)器的內(nèi)部的數(shù)字圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，掃描圖像包括分析圖像的單獨的像素以發(fā)現(xiàn)從較低溫度到較高溫度的轉(zhuǎn)變。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，捕獲數(shù)字圖像包括捕獲所述CVD反應(yīng)器內(nèi)的可見波長輻射的數(shù)字圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定目標(biāo)區(qū)域中的硅棒的溫度包括比較在所述圖像中捕獲的硅棒的輻射強(qiáng)度與參考圖像的輻射強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 基于所確定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的硅棒的溫度控制所述硅棒的表面溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，控制表面溫度包括利用所確定的溫度作為給電源的反饋，該電源聯(lián)接為向所述硅棒提供電功率。
9.一種系統(tǒng),包括: 包含內(nèi)部的化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器； 聯(lián)接在所述CVD反應(yīng)器的內(nèi)部的多個硅棒； 定位成捕獲所述CVD反應(yīng)器的內(nèi)部和所述多個硅棒中的至少一個硅棒的圖像的成像裝置； 控制器，所述控制器配置成: 掃描所述圖像以識別所述硅棒的左邊緣和所述硅棒的右邊緣； 識別在所識別的所述左邊緣和右邊緣中間的目標(biāo)區(qū)域； 確定所述目標(biāo)區(qū)域中的所述硅棒的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述CVD反應(yīng)器為Siemens反應(yīng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到硅棒的電源，所述電源向硅棒提供電功率以控制所述硅棒的溫度，其中，所述控制器還配置成利用所確定的溫度作為給電源的反饋。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置包括數(shù)字成像裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成掃描所述圖像，以便通過分析所述圖像的單獨的像素來發(fā)現(xiàn)從較低溫度到較高溫度的轉(zhuǎn)變，從而識別所述硅棒的左邊緣和所述硅棒的右邊緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字成像裝置包括可見波長數(shù)字成像裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述成像裝置包括電荷耦合器件(CXD)傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成:通過比較在所述圖像中捕獲的所述硅棒的輻射強(qiáng)度與參考圖像的輻射強(qiáng)度，確定所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的硅棒的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器配置成: 當(dāng)所述控制器沒有識別到所述硅棒的左邊緣或右邊緣時，將先前識別的所述硅棒的左邊緣或右邊緣用作所述硅棒的被識別的左邊緣或右邊緣。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個硅棒包括20個或更多的硅棒。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng),其特征在于,所述多個娃棒包括54個娃棒。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還配置為確定所述圖像中的娃棒的直徑。
【文檔編號】C01B33/035GK103814149SQ201280044407
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】E·里貢 申請人:Memc電子材料有限公司