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单晶炉硅料液面位置测量
发布时间:2017-03-03

  在单晶炉生长单晶硅棒时,多晶硅料的液面位置始终位于加热器的加热精准区间,这样才能保证固态单晶硅棒跟液态多晶硅料的固液交界面有合适的生长温度和单晶生长时液面的稳定。如附图1所示:




  目前没有任何直接检测液面位置的方法和技术,只能靠人工目测或者采用称重的方法间接估算,以此来保证液态多晶硅料的液面始终位于加热器的加热精准区间。由于目测的误差和坩埚在高温环境中简单变形,因此目测和称重估算误差难以确定,导致液面位置测量成效很不好。

  结合以上问题我们使用CCD相机,使其成必定的角度(该角度根据单晶炉结构现场确定)从侧面采集图像,该成像的图像显示如图2。




  如图2所示在相机上成像的下口内侧的倒影上确定两个距离较远的点A和B,测量点A和B之间的距离,这两点之间的距离就是下口内侧直径的倒影值h。在安装导流筒时,使用卡尺实测得至导流筒下口内侧的直径值H,然后根据光学成像公式h/H=f/L,推导出相机至硅料液面的距离。当液面上落时导流筒倒影的成像就会变大,即导流筒下口内侧在硅料液面上投影的直径值h就会增大,L就会变小,由此可知液面正在上落,根据公式计算出液面上落后的L',根据之前的L,便可计算出液面的上落量△x=L-L'为正值, PLC依据△x使得单晶硅棒的生长拉速增加使得坩埚的上落速度每小时降低,以降低硅料液面的位置,当液面下降时,PLC依据△x做正好相反的调整。因此在整个拉晶过程中,测量系统不断使用以上方法测出液面位置给PLC,PLC不断调整晶落和埚落电机转速,最终使液面始终位于加热精准区间。


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