[發明專利]一種監測熔體液面位置的方法、系統及計算機存儲介質

在審

• 申請號: 202110679842.4
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113403680A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 李昊
• 申請（專利權）人: 西安奕斯偉硅片技術有限公司;西安奕斯偉材料科技有限公司
• 主分類號: C30B15/26
• 分類號: C30B15/26;C30B29/06
• 代理公司: 西安維英格知識產權代理事務所(普通合伙) 61253
• 代理人: 李斌棟;沈寒酉

本發明實施例公開了一種監測熔體液面位置的方法、系統及計算機存儲介質；該方法可以包括：從所述待測液面與所述石英柱底端接觸開始，按照設定的單次下降距離多次下降所述待測液面后，獲取所述待測液面和所述石英柱底端的距離與籽晶在所述待測液面上形成的亮環之間的像素間距離的對應關系；在單晶硅棒生長過程中，獲取所述單晶硅棒的尾端在熔體液面上形成的亮環之間的實測像素間距離；基于所述實測像素間距離以及所述對應關系，確定所述熔體液面與所述石英柱的底端的實測距離；基于所述實測距離與所述石英柱底端和所述導流筒的最低點的間距，獲取所述熔體液面的實測位置。

技術領域

本發明實施例涉及晶圓加工技術領域，尤其涉及一種監測熔體液面位置的方法、系統及計算機存儲介質。

背景技術

單晶硅棒大部分采用切克勞斯基(Czochralski)法，又或被稱之為直拉法制造。該方法是運用熔體的冷凝結晶驅動原理，在固體和液體的交界面處，由于熔體溫度下降產生由液體轉換成固體的相變化。采用直拉法生長出的單晶硅棒，其含氧量較高且直徑較大，是目前廣泛采用的一種方法，然而隨著單晶硅棒固體地不斷生長，坩堝中熔體硅的體積逐漸減小，熔體硅的液面不斷下降，會對晶體的生長控制和晶體質量造成影響。因此在單晶硅棒制備過程中需要實時監測石英坩堝內熔體液面的位置，使得熔體液面位置的控制處于閉環控制狀態，這樣可以得到更高的控制精度。

由于被測熔體硅溫度高，一般采取非接觸測量方法，通常采用的方案包括熱屏倒影法，即將電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)攝像機安裝在拉晶爐上的觀察窗口上，觀察拉晶爐內熱屏下緣和熱屏在熔體液面上的倒影；圖像處理系統對CCD拍攝到的圖像進行掃描，計算得到熱屏在熔體液面上倒影的半徑，將這個半徑值代入經推導得到的熱屏倒影半徑r同液面相對高度D關系公式計算出熔體液面的相對高度。通過以上描述可知：熱屏倒影法雖然結構和安裝都較為簡單，但由于熱屏底部邊緣是閉合的圓，無特殊的特征點，因此熱屏和其倒影間位置變化量無法準確測量，且在單晶硅棒生長過程中液面高低不同會導致熱屏倒影在液面呈現的區域大小不一致，同樣無法準確測得熱屏倒影坐標及其變化量。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例期望提供一種監測熔體液面位置的方法、系統及計算機存儲介質；能夠制備具有一個中心軸、一個籽晶端錐體和一個尾端錐體的單晶硅棒，在籽晶端錐體和單晶硅棒尾端錐體之間為近乎恒定直徑的圓柱體，以提高單晶硅棒的品質。

本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供了一種監測熔體液面位置的方法，所述方法應用于導流筒底部設置有L型石英柱的拉晶爐，其中，所述石英柱的底端豎直向下垂直于待測液面，且低于所述導流筒的最低點，所述方法包括：

從所述待測液面與所述石英柱底端接觸開始，按照設定的單次下降距離多次下降所述待測液面后，獲取所述待測液面和所述石英柱底端的距離與籽晶在所述待測液面上形成的亮環之間的像素間距離的對應關系；

在單晶硅棒生長過程中，獲取所述單晶硅棒的尾端在熔體液面上形成的亮環之間的實測像素間距離；

基于所述實測像素間距離以及所述對應關系，確定所述熔體液面與所述石英柱的底端的實測距離；

基于所述實測距離與所述石英柱底端和所述導流筒的最低點的間距，獲取所述熔體液面的實測位置。

第二方面，本發明實施例提供了一種監測熔體液面位置的系統，所述系統包括：第一獲取部分，第二獲取部分，第一確定部分以及第三獲取部分；其中，

所述第一獲取部分，經配置為從所述待測液面與所述石英柱底端接觸開始，按照設定的單次下降距離多次下降所述待測液面后，獲取所述待測液面和所述石英柱底端的距離與籽晶在所述待測液面上形成的亮環之間的像素間距離的對應關系；

所述第二獲取部分，經配置為在單晶硅棒生長過程中，獲取所述單晶硅棒的尾端在熔體液面上形成的亮環之間的實測像素間距離；