[發明專利]測定表面溫度的方法

有效

• 申請號: 201780097489.0
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN111527242B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: O·賽法特;S·佐梅勞爾;M·溫澤伊斯
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C01B33/035;C30B35/00;G01B11/06;G05D23/27;C23C16/24;C23C16/52
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明的主題是一種用于在沉積工藝期間測定化學氣相沉積反應器中的至少一個硅棒的表面溫度的方法，其中測量裝置A測定設置在硅棒上的測量區域中的表面溫度，并且測量裝置B連續地或不連續地確定所述硅棒的至少一個直徑和/或布置在反應器中的至少一個其它硅棒的至少一個直徑，測量區域的大小和/或位置根據所確定的一個或多個直徑進行適配。本發明的另一主題是一種用于測定表面溫度的設備以及包括該設備的反應器。

本發明涉及一種用于在沉積工藝中測定化學氣相沉積反應器中至少一個硅棒的表面溫度的方法。本發明還涉及一種用于測定表面溫度的裝置，以及一種包括這種裝置的反應器。

多晶硅(polysilicon)用作例如坩堝提拉(Czochralski工藝)或區熔(浮區工藝)生產單晶硅的原材料。單晶硅可被鋸成晶片，并且經過很多其他加工步驟之后，可以用于半導體工業中以制造電子元件(芯片)。

另外，需要多晶硅用于通過例如塊鑄工藝生產多結晶硅(multi-crystallinesilicon)。以塊體形式獲得的多結晶硅可用于制造太陽能電池。這通常通過將硅塊鋸成矩形晶片來完成。

多晶硅通常通過Siemens工藝(化學氣相沉積工藝)生產。在該工藝中，在鐘形反應器(Siemens反應器)中，通過電流的直接通過來加熱硅的細絲棒(細棒)，并引入包含含硅組分和氫的反應氣體。所述含硅組分通常是甲硅烷(SiH₄)或一般組成為SiH_nX_4-n(n＝0、1、2、3；X＝Cl、Br、I)的鹵代硅烷。此處的常規組分是氯硅烷或氯硅烷混合物，通常是三氯硅烷(SiHCl₃，TCS)。主要使用的是SiH₄或SiHCl₃與氫氣的混合物。典型的Siemens反應器的結構描述于例如EP 2 077 252 A2中。

反應器底板通常容納接收細棒的電極。通常，兩個細棒各自通過橋連接以形成細棒對或U形棒(一對細棒具有倒U形)，它們通過電極形成電路。細絲棒的表面溫度通常高于1000℃。這些溫度導致反應氣體的含硅組分的分解，并且元素硅以多晶硅的形式從氣相沉積到棒表面上(化學氣相沉積，CVD)。這導致細棒的直徑增加。當達到規定的直徑時，通常停止沉積，并卸下所得的U形硅棒。移除橋接之后，獲得大致圓柱形的硅棒。

硅棒的表面溫度是重要的影響參數，通常在沉積期間中對其進行監測，并可以通過改變電流的通過來對其進行調整。原則上，由于硅棒的直徑和因此表面積的增加，離開硅棒的熱流與沉積時間成比例地增加。因此，在沉積過程中，通常需要適配電流強度。表面溫度過高原則上導致硅粉塵的過量形成，而表面溫度過低導致沉積延遲或根本沒有進一步的沉積。此外，表面溫度決定了硅棒的表面性質，從而決定了硅棒的質量。較高的溫度通常確實導致硅棒的更快速生長，但隨著溫度的升高，表面不平整的現象會增加。

用于測量硅棒表面溫度的一種已知技術是使用高溫計，例如輻射高溫計。一般而言，高溫計基于在特定波長或特定波長范圍內發射的輻射強度來測量表面上的測量點的溫度。由于反應器內部的熱量，原則上從反應器外部進行測量，其中通過安裝在反應器壁中的觀察窗檢測輻射。為了確保不間斷的輻射通過，觀察窗通常配備有專門的光學器件。

與僅測定一個測量點的溫度有關的普遍問題是多晶硅棒的表面性質。理想的測量結果只能在平整的表面上實現。然而，實際上，硅棒的表面可能出現溝槽和凸起，它們的表面溫度可能大不相同。

EP 2 391 581 B1公開了一種用于測量硅棒的直徑和表面溫度的方法。在該方法中，使用可繞平行于硅棒的縱軸的旋轉軸水平旋轉的高溫計，隨時間進行溫度測量，并且同時通過水平旋轉來測量厚度的增長。因此，在水平線上進行多個溫度測量。