[發明專利]薄片形成設備、測量薄片厚度的系統及測定界面的方法

有效

• 申請號: 201580055518.8
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN106796203B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 彼德·L·凱勒曼;阿拉·莫瑞迪亞;法蘭克·辛克萊
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/24;G01N29/28;C30B15/00;C30B15/06;C30B15/20;C30B29/06;C30B29/64
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

1.一種薄片形成設備，其特征在于包括：

坩堝，用于容納材料的熔體以及置于所述熔體內的所述材料的固體的薄片；

超聲波測量系統，包括至少一個超聲波測量裝置，所述超聲波測量裝置包含耦合到超聲波換能器的波導以導引超聲波脈沖穿過所述熔體，

其中所述波導的頂端置于所述熔體內的保護殼體中，以及進一步包括置于所述波導頂端和所述保護殼體中間的一定量的熔融金屬以在其間提供低聲學阻抗耦合；以及

補償加熱器，設置在所述坩堝下方并與所述波導熱連通，用于加熱所述波導，以防止來自所述熔體的熱流入所述波導并在所述熔體中產生冷區域，其中所述坩堝與所述補償加熱器通過設置在所述坩堝和所述補償加熱器之間的絕熱材料隔離。

2.根據權利要求1所述的薄片形成設備，其中所述波導進一步導引所述超聲波脈沖穿過所述固體的薄片。

3.根據權利要求1所述的薄片形成設備，其中所述至少一個超聲波測量裝置包括用側向間隔開的布置橫跨所述熔體的寬度安置的多個所述超聲波測量裝置。

4.根據權利要求1所述的薄片形成設備，進一步包括結晶器，所述結晶器配置于所述坩堝的上方以自所述熔體形成所述薄片。

5.根據權利要求4所述的薄片形成設備，其中所述結晶器鄰近所述超聲波測量系統配置。

6.根據權利要求1所述的薄片形成設備，進一步包括分段式回熔加熱器，與所述超聲波測量系統通信且基于通過所述超聲波測量系統測量的所述固體的薄片的厚度而回熔薄片的部分。

7.一種用于測量材料的薄片的厚度的系統，所述薄片通過在由坩堝容納的所述材料的熔體的表面上結晶而形成，其特征在于所述系統包括至少一個超聲波測量裝置，所述超聲波測量裝置包含耦合到超聲波換能器的波導以導引超聲波脈沖穿過所述熔體和所述薄片，其中所述波導的頂端置于所述熔體內的保護殼體中，以及進一步包括置于所述波導頂端和所述保護殼體中間的一定量的熔融金屬以在其間提供低聲學阻抗耦合；以及

補償加熱器，設置在所述坩堝下方并與所述波導熱連通，用于加熱所述波導，以防止來自所述熔體的熱流入所述波導并在所述熔體中產生冷區域，其中所述坩堝與所述補償加熱器通過設置在所述坩堝和所述補償加熱器之間的絕熱材料隔離。

8.根據權利要求7所述用于測量材料的薄片的厚度的系統，其中至少一個所述超聲波測量裝置包括用側向間隔開的布置橫跨所述薄片的寬度安置的多個所述超聲波測量裝置。

9.一種用于在薄片形成設備中測定薄片及熔體之間的界面的位置的方法，所述薄片形成設備通過使由坩堝容納的材料的熔體結晶來形成所述材料的薄片，其特征在于所述方法包括：

從耦合到超聲波換能器的波導發射超聲波脈沖，其中所述波導的頂端置于材料的熔體內的保護殼體中以及置于所述材料的薄片下方，并且進一步包括置于所述波導頂端和所述保護殼體中間的一定量的熔融金屬以在其間提供低聲學阻抗耦合；

導引所述超聲波脈沖穿過所述熔體以及所述薄片；以及

從所述熔體及所述薄片之間的邊界處的超聲波脈沖的反射得出所述薄片及所述熔體之間的所述界面的位置，其中

所述薄片形成設備包括一個補償加熱器，所述補償加熱器設置在所述坩堝下方并與所述波導熱連通，用于加熱所述波導，以防止來自所述熔體的熱流入所述波導并在所述熔體中產生冷區域，其中所述坩堝與所述補償加熱器通過設置在所述坩堝和所述補償加熱器之間的絕熱材料隔離。

10.根據權利要求9所述用于在薄片形成設備中測定薄片及熔體之間的界面的位置的方法，其進一步包括：

由所述薄片及所述熔體之間的邊界處的超聲波脈沖的反射得出所述薄片的厚度。

11.根據權利要求10所述用于在薄片形成設備中測定薄片及熔體之間的界面的位置的方法，其進一步包括：

計算在所述薄片及所述熔體之間的邊界處的每一個所述反射的飛行時間以得到所述薄片的所述厚度。