一种外延设备石英反应腔透光度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种外延设备石英反应腔透光度检测方法，包括但不仅限于esther200C、esther200L、LPE 3061S和LPE2061S外延设备，运用外置彩色相机配合PLC工控机设备拍摄钟罩观察窗及测温窗区域的图像，选取该透光区域进行分析，将有效透光区域划分为若干个微圆，通过计算各微元区域中观察孔的RGB值以及蓝色分量和绿色分量平均值比。通过对比区域内的RGB值与标准值之间的差值以及B/G的比值与所设标准值进行比对，识别钟罩透光度的状态。识别钟罩透光度的状态。识别钟罩透光度的状态。

【技术实现步骤摘要】
一种外延设备石英反应腔透光度检测方法


[0001]本专利技术涉及半导体硅外延制造领域，具体涉及一种硅外延设备防护钟罩透光度自动监测识别的方法。

技术介绍

[0002]在半导体硅外延制造领域，尤其是气相沉积外延，大多数都是在高温和特殊气体环境下进行制造，所以需要一种石英防护罩保护生长环境与外界环境相隔离。而石英防护罩的透光度又关系到温度控制的精准性和缺陷率，因此对于防护罩的透光度需要进行测定，而且很有必要性。
[0003]目前关于硅外延设备防护罩的透光度检测大多数是基于人工定时查看的点检制度和机器维护拆解时的人眼观测，没有实现实时和定量的分析。
[0004]由于机器生长的高温环境限制，通常生长温度都在1000℃以上，人眼观测往往不能直观的观察到防护罩的变化情况，而且往往由于点检的特性，往往不能及时发现制造过程中出现的问题，造成大量的经济和生产效率的损失。

技术实现思路

[0005]针对以上存在的种种问题，本专利技术提出了一种基于RGB图像识别的外研设备石英反应腔透光度检测方法，可以实现自动监测外延设备上所使用的石英防护罩的透光度，并将识别的RGB值传入到控制器中，实现实时监控，并提供报警装置，减少生产效率损失。
[0006]本专利技术提供了一种针对电磁感应加热式外延设备石英反应腔透光度检测的方法，具体的，通过对生长高温环境下防护罩的真彩色图片进行RGB三基色灰度分析，实现了普通工业相机在设备生长高温环境下的实时监测工作，具有使用环境广泛、成本低廉、且具有较高的准确度。
[0007]本专利技术所提供的技术方案是：
[0008]一种外延设备石英反应腔透光度检测方法，包括：
[0009]S1、通过相机实时拍摄的真彩图片获取石英反应腔观测窗的图像作为分析对象；
[0010]S2、对图像进行实时处理，将观察窗图像分解为RGB基色分量图，计算观察窗图像中RGB三色值的具体数值；
[0011]S3、通过对计算的RGB值进行比较，判断反应腔的实时状态；当识别到的图像中蓝色分量的平均灰度值大于所设定的蓝色分量的平均灰度阈值，同时识别到的图像中的绿色分量大于所设定的绿色分量的平均灰度阈值时，石英反应腔透光度正常；
[0012]当识别到的图像中的蓝色分量的平均灰度值小于所设定的蓝色分量的平均灰度阈值，同时识别到的图像中的绿色分量的平均灰度值小于所设定的绿色分量的平均灰度阈值时，石英反应腔透光度低于使用要求。
[0013]进一步的，在一段时间内获取多个以时间变化对应的图像，并分析每一个图像中基色分量的灰度值变化，建立灰度值与透光度变化之间的曲线，通过数值拟合，得到标准的
灰度值；并建立标准化数据库，通过获取到的石英反应腔观察窗的RGB基色分度值和机台生长温度，与标准化数据库中的标准数据进行比对，得到反应腔的真实透光度。
[0014]进一步的，其中S2还包括，
[0015]S21、选用Gige相机作为通讯协议；
[0016]S22、通过PLC控制器对获取到的图像进行处理，包含先腐蚀后膨胀的方式进行以去除图像干扰；
[0017]S23、通过结构化元素在图像中搜索石英反应腔观察窗的图像，在创建结构化元素时，根据不同的观察窗的形状区选择结构化的元素；
[0018]S24、构建观察窗的图像，由于在上一步构建结构化元素过程中对观察窗的图形进行了重构，通过构建的图形，与原有的图形进行差值算法，计算得到观察窗的形貌，并通过格林公式计算观察窗的面积；
[0019]S25、计算观察窗区域内的像素平均值，对于步骤S24中得到的区域图形的面积，通过对图形进行划分，将图形划分为有限个元素，计算每个元素的像素值；
[0020]S26、针对S25计算得到的像素值，并将其分解为RGB基色分量图，计算每个元素的RGB分量值，并通过面积计算得到观察窗整体的RGB分量平均数值。
[0021]进一步的，其中S3还包括，
[0022]S31、根据对观察窗观测得到的RGB分量值与系统中所设定的阈值进行相比较，确定是否在正常范围内；
[0023]S32、若超出正常范围，则PLC控制器发出声光报警，提示操作人员系统异常，由人工干预进行维修。
[0024]进一步的，在建立过程中，需要积累不同反应腔在不同温度下随着透光度的变化所测的RGB分量值的变化情况，建立标准化数据库。
[0025]进一步的，建立标准数据库后对透光度的使用要求进行定义，确定透光度的上限和下限.
[0026]进一步的，要按照不同温度下进行选取，选取完成后完善标准化数据库中的控制线数据。
[0027]总体而言：通过本专利技术所述的以上技术方案与现有的技术相比，具有以上有益的效果：
[0028]本专利技术所采用的技术实施方案包括一台通用的工业摄像机和一台PLC控制器，这些设备都具有较强的适用性和应用性，设备造价较低，相较于之前的人工点检方案，具有可实时测量、在线报警和提前预防的功能，实际使用效果较好。
附图说明
[0029]图1是本专利技术技术方案实例中的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术技术方案实例中一个周期内对使用工业相机拍摄反应腔观察窗计算图像的RGB值的变化曲线。
具体实施方式
[0031]本专利技术公开了一种石英反应腔透光度检测的方式，具体是还是方式如下：
[0032](1)在石英反应腔需要检测透光度的区域部署安装工业相机，对观察区域进行拍照观察；
[0033](2)图像取景：对工业摄像机获得的图像进行取景算法，剪除无效区域，区中有效区域的上限值代表的是RGB三基色分量为(255,255,255)，下限值代表的RGB三基色分量为(80,0,0)，并将有效区域进行形态学建模，得到所求透光度区域的模型。
[0034](3)将所获取的图像模型进行像素点统计，其中每个像素点都有三个基色分量图，计算各个像素点的RGB基色分量值.具体的，首先将拍摄得到的图像分解为R、G、B三基色分量图，其中每个基色分量图都有W
×
D个像素构成，每个像素点用0
‑
255之间的灰度值表示，通过计算得到图像的灰度的平均值，即本专利技术所求的R、G、B三基色分量的平均值，其计算公式如下：
[0035][0036][0037][0038]k(x,y)表示像素中Red分量的值；h(x,y)表示像素中Green分量的值；
[0039]g(x,y)表示像素中Blue分量的值；
[0040](4)积累石英反应腔在不同生长环境下的RGB值与温度之间的对应关系，建立标准数据库。标准数据库的建立过程中要包含数据的积累，其一积累同一反应腔在同一温度下，随着透光度变化，通过上述步骤计算其RGB三基色分量值的变化情况，建立对应关系图谱；其二是积累在不同温度下，透光度变化时，计算得到的RGB三基色分量值的变化趋势，建立对应的关系谱图，其过程如下：
[0041]P＝f(T,Real(R,G,B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延设备石英反应腔透光度检测方法，其特征在于，包括：S1、通过相机实时拍摄的真彩图片获取石英反应腔观测窗的图像作为分析对象；S2、对图像进行实时处理，将观察窗图像分解为RGB基色分量图，计算观察窗图像中RGB三色值的具体数值；S3、通过对计算的RGB值进行比较，判断反应腔的实时状态；当识别到的图像中蓝色分量的平均灰度值大于所设定的蓝色分量的平均灰度阈值，同时识别到的图像中的绿色分量大于所设定的绿色分量的平均灰度阈值时，石英反应腔透光度正常；当识别到的图像中的蓝色分量的平均灰度值小于所设定的蓝色分量的平均灰度阈值，同时识别到的图像中的绿色分量的平均灰度值小于所设定的绿色分量的平均灰度阈值时，石英反应腔透光度低于使用要求。2.根据权利要求1所示的外延设备石英反应腔透光度检测方法，其特征在于，在一段时间内获取多个以时间变化对应的图像，并分析每一个图像中基色分量的灰度值变化，建立灰度值与透光度变化之间的曲线，通过数值拟合，得到标准的灰度值；并建立标准化数据库，通过获取到的石英反应腔观察窗的RGB基色分度值和机台生长温度，与标准化数据库中的标准数据进行比对，得到反应腔的真实透光度。3.根据权利要求1所示的外延设备石英反应腔透光度检测方法，其特征在于，其中S2还包括，S21、选用Gige相机作为通讯协议；S22、通过PLC控制器对获取到的图像进行处理，包含先腐蚀后膨胀的方式进行以去除图像干扰；S23、通过结构化元素在图像中搜索石英反应腔观察窗的图像，在创建结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋占洋，肖健，徐卫东，袁夫通，
申请(专利权)人：南京盛鑫半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：