用于确定拉晶器中硅熔体与反射器之间的距离的非接触式系统及方法技术方案

一种测量系统包含界定中心通道及开口的反射器、测量组合件以及控制器。所述测量组合件包含具有通过所述开口可见的头部的运行销、通过所述反射器中的所述开口捕获图像的相机及通过所述开口将相干光传输到所述运行销的所述头部以在硅熔体的表面上产生所述运行销的反射的激光器。所述控制器经编程以控制所述激光器以将来自所述激光器的相干光引导到所述运行销，在将所述相干光引导在所述运行销处的同时通过所述开口控制所述相机捕获图像，及基于所述经捕获图像中的所述运行销的所述反射的位置确定所述硅熔体的所述表面与所述反射器的底面之间的距离。射器的底面之间的距离。射器的底面之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定拉晶器中硅熔体与反射器之间的距离的非接触式系统及方法
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请主张2020年11月19日申请的第63/198,870号美国临时专利申请的优先权，其全部内容特此以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及硅锭的产生，且更具体来说，涉及用于确定拉晶器中硅熔体与反射器之间的距离的非接触式方法及系统。

技术介绍

[0004]一些拉晶器包含定位在硅熔体上方的反射器。在拉晶器的操作期间，了解反射器的底部与硅熔体表面之间的距离(称为“HR”)是有益的。
[0005]HR测量要求可小于1mm，其中所需精度在0.1到0.2mm范围内。使用已知方法难以进行测量，因为测量HR涉及在真空或低压条件下观察及跟踪极热提拉器内侧的特征。这些条件通常限制可用于提拉器内侧以进行测量的传感器及材料。因为热膨胀通常将移动未主动冷却的部件，因此在提拉器达到运行温度之后，在提拉或运行开始之前进行的测量可无法使用或没有帮助。因此，依赖于测量或已知冷距离的已知方法(例如相机图像)将具有误差。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在拉晶器中用于在正从坩埚中的硅熔体提拉晶体时确定所述硅熔体与反射器之间的距离的实时测量系统，所述系统包括：反射器，所述反射器界定通过其提拉所述晶体的中央通道及开口；测量组合件，其包括：运行销，其具有通过所述开口可见的头部；相机，其通过所述反射器中的所述开口捕获图像，每一经捕获图像包含所述拉晶器中的所述硅熔体的表面；及激光器，其选择性地将相干光通过所述开口传输到所述运行销的所述头部，以在所述硅熔体的所述表面上产生所述运行销的反射；及控制器，其连接到所述相机及所述激光器，所述控制器经编程以：控制所述激光器以将相干光从所述激光器引导到所述运行销，在将所述相干光引导在所述运行销处的同时通过所述反射器中的所述开口控制所述相机捕获图像，所述经捕获图像包含所述运行销的所述反射在其上可见的所述硅熔体的所述表面的至少一部分，及基于所述经捕获图像中的所述运行销的所述反射的位置确定所述硅熔体的所述表面与所述反射器的底面之间的距离。2.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述运行销安装在所述反射器中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的测量系统，其中所述运行销包含与所述销的所述头部相对的端部，所述运行销的所述反射是所述运行销的所述端部的反射，且所述运行销的所述端部无法通过所述开口对所述相机可见。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的测量系统，其中所述运行销包括石英运行销。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的测量系统，其中所述运行销的所述端部经定大小且经定位以防止在正从所述硅熔体提拉晶体时所述运行销接触所述硅熔体的所述表面。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的测量系统，其进一步包括安装到所述反射器的锚定销，所述锚定销包含头部及与所述头部相对的端部，所述锚定销经定大小以延伸经过所述反射器的底面。7.根据权利要求6所述的测量系统，其中所述控制器经编程以使用所述锚定销校准所述系统，而无需使所述锚定销接触所述硅熔体，且所述校准是在正从所述硅熔体提拉晶体时确定所述硅熔体的所述表面与所述反射器的所述底面之间的所述距离之前发生。8.根据权利要求7所述的测量系统，其中所述控制器经编程以通过以下步骤校准所述系统：控制所述激光器以将来自所述激光器的相干光引导到所述锚定销的所述头部，在将所述相干光引导在所述锚定销处的同时通过所述反射器组合件中的所述开口控制所述相机捕获图像，所述经捕获图像包含所述锚定销的至少一部分及所述锚定销的所述端部的反射在其上可见的所述硅熔体的所述表面的至少一部分，及至少部分基于所述经捕获图像中的所述锚定销的所述端部的所述反射的位置、所述锚定销的已知尺寸及所述锚定销延伸经过所述反射器的底面的量来确定所述硅熔体的所述表面与所述反射器的所述底
面之间的距离。9.根据权利要求8所述的测量系统，其中所述控制器经编程以：在校准所述系统时通过以下步骤控制所述相机捕获图像：在将所述相干光引导在所述锚定销的所述头部处的同时控制所述相机以通过所述反射器组合件中的所述开口捕获第一图像，且所述熔体的所述表面与所述反射器的所述底部相距第一距离；当所述熔体的所述表面与所述反射器的所述底部相距第二距离时，在将所述相干光引导在所述锚定销的所述头部处的同时通过所述反射器组合件中的所述开口控制所述相机捕获第二图像；及在校准所述系统的同时至少部分基于所述第一图像及所述第二图像确定所述硅熔体的所述表面与所述反射器的所述底面之间的所述距离。10.根据权利要求9所述的测量系统，其中所述控制器经编程以控制坩埚升降机以移动所述坩埚以将所述硅熔体的所述表面与所述反射器的所述底面之间的所述距离改变已知量。11.根据权利要求9或权...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：