CN217997410U - 温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备，系统包括控制器；温度采集装置设置于碳化硅长晶设备并对坩埚的加热原料进行温度采集；移动装置连接温度采集装置并控制温度采集装置的移动，其中当移动装置接收控制器所传送的温度采集结果的校正数据时，移动装置控制温度采集装置进行移动，以校正温度采集装置对坩埚的加热原料的温度采集位置。因此本实用新型可以通过自动化的温度感测追踪校正，让长晶过程的温度感测准确度提升，不需人工监看也可避免人工误判，故本实用新型可以改善长晶制程，优化长晶制程中对温度的监控，提升长晶产品的良率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温度感测追踪控制，特别是涉及一种温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备。
背景技术
碳化硅的应用领域广泛，尤其是使用于半导体晶圆的碳化硅材料晶圆，由于碳化硅长晶制程中必须经由高温长时间精密提炼，时常衍伸出加热相关制程之课题，且攸关长晶产品的良率。
实用新型内容
有鉴于先前技术所提出的问题，本实用新型提供一种温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备，予以解决长晶过程如何进行温度有效监控的问题。
根据本实用新型的一实施例，提出了一种温度感测自动追踪系统，对一碳化硅长晶设备具有的一坩埚的加热原料进行温度自动追踪，该温度感测自动追踪系统包括：一控制器；一温度采集装置，电性连接该控制器，该温度采集装置设置于该碳化硅长晶设备上并对该坩埚的加热原料进行一个或多个温度采集，并将温度采集的结果回传到该控制器；一移动装置，电性连接该控制器，该移动装置连接该温度采集装置并控制该温度采集装置的移动，其中当该移动装置接收该控制器所传送的温度采集结果的校正数据时，该移动装置控制该温度采集装置进行移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
在一实施例中，其中还包括一图像采集器和一图像分析电路，分别电性连接该控制器，当该温度采集装置对该坩埚的加热原料进行温度采集时，还通过该图像采集器采集该坩埚加热原料的图像，该图像分析电路接收该图像采集器采集该坩埚加热原料的该图像进行图像分析，并将分析结果回传到该控制器，该控制器根据图像分析结果的校正数据，控制该移动装置对该温度采集装置移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
在一实施例中，其中通过该控制器控制该图像采集器采集该坩埚加热原料的该图像为一实时图像或一记录图像时，该图像分析电路是分析该实时图像或该记录图像的热光源图像的位置，该控制器通过该图像分析电路以得出该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置所需要校正的距离。
在一实施例中，其中该热光源图像是该坩埚加热原料的该图像中的其中一不特定光源热点、一光源中心点或一不特定光源区域。
在一实施例中，其中校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置是找出该热光源图像中温度最高的位置或范围。
在一实施例中，其中还包括一显示屏幕，设置于该碳化硅长晶设备上，该显示屏幕接收并显示该图像采集器采集该坩埚加热原料的该图像，以在该移动装置控制对该温度采集装置的移动以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置时，该显示屏幕显示加热原料的该图像配合该温度采集装置对该坩埚的加热原料进行温度采集及追踪。
在一实施例中，其中该图像分析电路接收该图像采集器采集该坩埚加热原料的该图像进行图像分析时是通过灰阶热图像分析、热成像图像分析、光谱图像分析、色彩图像分析、视觉检测分析或图像比对分析中的一个产生该图像分析结果，该控制器根据该图像分析结果的校正数据，控制该移动装置对该温度采集装置移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
在一实施例中，其中该移动装置为线性移动装置，包括一个或多个步进马达，该线性移动装置控制该温度采集装置进行线性移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
在一实施例中，其中该线性移动装置为单轴控制或双轴控制的线性移动装置。
根据本实用新型的另一实施例，提出了一种碳化硅长晶设备，具有所述的温度感测自动追踪系统。
本实用新型的可能技术效果在于可以通过自动化的温度感测采集位置的校正，可以让长晶过程的温度感测准确度提升，避免长晶过程中进行的温度感测没有达到需求或不准确所造成的误判，因此本实用新型可以改善长晶制程，优化长晶制程中对温度的监控，间接提升长晶产品的良率。
为了能更进一步了解本实用新型为达成既定目的所采取之技术及功效，请参阅以下有关本实用新型之详细说明、图式，相信本实用新型之目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体之了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。
附图说明
图1呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统对碳化硅长晶设备具有的坩埚的加热原料进行温度自动追踪的示意图。
图2呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统还包括图像采集器和图像分析电路的示意图。
图3呈现本实用新型一实施例所绘示分析坩埚加热原料的热光源图像的位置的示意图。
图4呈现本实用新型一实施例所绘示分析热光源图像是坩埚加热原料的图像中不特定光源热点、光源中心点或不特定光源区域的示意图。
图5呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统还包括显示屏幕的示意图。
图6呈现本实用新型一实施例所绘示以显示屏幕显示加热原料的图像的示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。
为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域通常知识及普通技能技术人员来说，在不付出过多努力的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本实用新型公开一种温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备，碳化硅长晶设备可配备温度感测自动追踪系统以进行对坩埚加热原料的温度进行监控，当温度传感器对加热原料的温度感测位置偏离、不符合需求或不符合最佳的温度感测位置时，本实用新型可及时发现并改变对加热原料的温度感测位置，进行温度采集校正，避免长晶制程的过程中对坩埚加热原料的温度掌握不准确，可避免人工误判。
本实用新型公开的温度感测自动追踪系统可配合移动电子装置进行远程监控，及时回传加热原料的图像分析结果及加热原料的温度进行实时监控，可避免人员耗时耗工进行人工监控，并且得知图像分析结果后，进行及时校正对坩埚加热原料的温度感测位置。其中也可配合移动电子装置中软件程序的用户接口进行及时监控和及时温度采集校正。
本实用新型公开的碳化硅长晶设备所使用的碳化硅长晶方式可通过液相磊晶(Liquid Phase Epitaxy,LPE)的磊晶技术、高温化学气象沉积法(high temperaturechemical vapor deposition,HTCVD)或高温升华法(physical vapor transport，PVT)来进行长晶，可适用各种制程中坩埚的配置形式以监控长晶原料的温度。
根据本实用新型的一实施例，请参阅图1，图1呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统对碳化硅长晶设备具有的坩埚的加热原料进行温度自动追踪的示意图。
本实用新型提供一种温度感测自动追踪系统，其包括但不限于：一控制器11、一温度采集装置12以及一移动装置13。其中温度采集装置12电性连接控制器11，温度采集装置12设置于碳化硅长晶设备2上并对设置的一坩埚21的加热原料210进行一个或多个温度采集，并将温度采集的结果回传到控制器11。
而且移动装置13电性连接控制器11，移动装置13连接温度采集装置12并控制温度采集装置12的移动，其中当移动装置13接收控制器11所传送的温度采集结果的校正数据时，移动装置13控制温度采集装置12进行移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置。
在一实施例中，移动装置13接收控制器11所传送的温度采集结果的校正数据，其校正数据可以是根据温度采集装置12对坩埚21的加热原料210在前后时间点的温度差的校正数据，例如在第一时间点温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的采集温度是800度，而在第二时间点温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的采集温度是900度，因此控制器11可计算得知前后时间点的加热原料210的温度差是100度，因此控制器11可判断加热原料210已经持续加热升温100度或已经降温100度，故通过前后时间点的温度差的校正数据，如果控制器11判断加热原料210已经加热上升100度变成900度，即通过移动装置13控制温度采集装置12进行移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置，例如温度采集位置由坩埚21的加热原料210的中心点随机移动到中心点的附近(即相对加热原料210中心点的其他位置)以进而判断加热原料210是否整体已完善加热，或是由坩埚21的加热原料210的非中心点移动到加热原料210的中心点，以进行侦测加热原料210是否完善加热，本实用新型可广泛对加热原料210进行温度侦测及改变温度采集位置，及时监控加热原料210的加热质量，且本实用新型不以前述为限。
在一实施例中，移动装置13接收控制器11所传送的温度采集结果的校正数据，其校正数据也可以是根据温度采集装置12对坩埚21的加热原料210在两个位置的温度差的校正数据。例如通过温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的第一位置的采集温度是800度，而在温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的第二位置采集温度是900度，因此控制器11经计算可得知加热原料210的第一位置与第二位置的温度差是100度，因此控制器11可判断加热原料210的第一位置加热不足，因此通过第一位置与第二位置的温度差的校正数据，如果控制器11判断加热原料210的第一位置加热不足(为800度)，即通过移动装置13控制温度采集装置12进行移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置，例如温度采集位置12由坩埚21的加热原料210的第二位置移动至第一位置以进而监控加热原料210的第一位置的加热情况或进而判断后续是否整体已完善加热，本实用新型可广泛对加热原料210进行温度侦测及改变温度采集位置，及时监控加热原料210的加热质量，且本实用新型不以前述为限。
请继续参阅图2，图2呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统还包括图像采集器和图像分析电路的示意图。
其中还包括一图像采集器14和一图像分析电路15，分别电性连接控制器11，当温度采集装置12对坩埚21的加热原料210进行温度采集时，还通过图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像，图像分析电路15接收图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像进行图像分析，并将分析结果回传到控制器11，控制器11根据图像分析结果的校正数据，控制移动装置13对温度采集装置12移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置。
配合图3，图3呈现本实用新型一实施例所绘示分析坩埚加热原料的热光源图像的位置的示意图。
其中通过控制器11控制图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像为一实时图像或一记录图像时，图像分析电路15是分析实时图像或记录图像的热光源图像212的位置，控制器11通过图像分析电路15以得出温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置所需要校正的距离。
在一实施例中，所需要校正的距离例如是当通过图像采集器14采集坩埚21加热原料210生成的图像151，并以图像分析电路15判断热光源图像212在图像151中的位置，该位置也例如是针对加热原料210的图像151的图像坐标位置。因此通过图像分析电路15进行图像分析找出加热原料210的热光源图像212的位置时，移动装置13接收控制器11根据图像分析结果的校正数据控制温度采集装置12进行移动，移动到加热原料210的热光源图像212的位置，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置。
在一实施例中，移动装置13控制温度采集装置12进行移动可根据图像151的图像坐标距离进行调整，但本实用新型不以此为限。
继续配合图4，图4呈现本实用新型一实施例所绘示分析热光源图像是坩埚加热原料的图像中不特定光源热点、光源中心点或不特定光源区域的示意图。
其中热光源图像212是坩埚21加热原料210的图像151中的其中一光源中心点212A、一不特定光源热点212B或一不特定光源区域212C，甚至不排除是坩埚21加热原料210的全面积热光源图像。
在一实施例中，校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置是找出热光源图像212中温度最高的位置或范围。即图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像151并将图像151通过图像分析电路15进行图像分析时，分析找出热光源图像212中温度最高的位置或范围，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置为坩埚21加热原料210温度最高的位置或范围，以达到最佳的进行温度采集及监控效果，且本实用新型不以前述为限。
在一实施例中，由于坩埚21的加热原料210在整个制程过程中为不间断加热使得加热原料210呈现相态变化，因此热光源图像212的生成随时间而变化，所以热光源图像212中的不特定光源区域也可以包含加热原料210上在加热过程产生的特定或不特定的光源波纹、纹路或轨迹等，但本实用新型也不以此为限。
在一实施例中，温度采集装置12对坩埚21的加热原料210所进行的温度采集是通过加热原料210所散发出来的温场变化的一个或多个温度而取得，因此移动装置13接收控制器11所传送的温度采集结果的校正数据是比对制程数据的理论基准值后而得出，但本实用新型不以前述为限。
在一实施例中，温度采集装置12对坩埚21的加热原料210所进行温度采集的位置可以先设置(定义)在坩埚21的加热原料210中心点。当碳化硅长晶设备2系统运行时，因为制程中温度的变化、相关移动机构组件所造成的物理性震动或外力引起的震动造成温度采集装置12采集温度的位置偏移或移动时，可配合图像采集器14对坩埚21的加热原料210进行采集产生图像151后，通过图像分析电路15以二值化的灰阶图像或面积分析出温度采集装置12需要校正的距离，控制器11根据图像分析结果的校正数据，控制移动装置13实时进行闭回路控制，而控制温度采集装置12的移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置。
在一实施例中，温度采集装置12所设置(定义)的温度采集位置在坩埚21的加热原料210中心点是以图像151的中心点为基准(例如图像151中的中心点原点坐标以及对应设置的延伸坐标)以得出温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置的校正距离。或者可配合温度采集位置所设置(定义)在坩埚21的加热原料210中心点也可以是温度采集装置12相对于坩埚21的物理位置特性的中心点来进行设置，且本实用新型不以前述为限。因此本实用新型可让温度采集装置12所采集温度的位置随时保持在加热原料210的中心点(定义的)位置，且本实用新型也不以此为限。
在一实施例中，也可以根据控制器11所获得的温度采集装置12的温度采集结果以驱动碳化硅长晶设备2的加热系统(图未示)进行闭回路控制而对原料加热，随时让坩埚21已经加热的加热原料210维持所设定的温度，并针对加热原料210的中心点或(定义)设定的位置实时追踪进行温度控制，且本实用新型也不以前述为限。
请继续参阅图5及图6，图5呈现本实用新型一实施例所绘示温度感测自动追踪系统还包括显示屏幕的示意图。图6呈现本实用新型一实施例所绘示以显示屏幕显示加热原料的图像的示意图。
其中还包括一显示屏幕16设置于碳化硅长晶设备2上，显示屏幕16接收并显示图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像，以在移动装置13控制对温度采集装置12的移动以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置时，显示屏幕16显示加热原料210的图像配合温度采集装置12对坩埚21的加热原料210进行温度采集及追踪。
在一实施例中，用户或工程师可通过显示屏幕16上显示的加热原料210的图像所定位出的温度采集位置161(即温度采集装置12同时采集温度的位置)对坩埚21的加热原料210进行温度采集及追踪，产生实时画面图像监控及温度采集追踪的效果。
根据上述，在一实施例中，图像分析电路15接收图像采集器14采集坩埚21加热原料210的图像进行图像分析时是通过灰阶热图像分析、热成像图像分析、光谱图像分析、色彩图像分析、视觉检测分析或图像比对分析中的一个产生图像分析结果，控制器11根据图像分析结果的校正数据，控制移动装置13对温度采集装置12移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置。
在一实施例中，视觉检测分析是图像分析电路15通过对原始采集的图像151(如图3)进行多重分辨率二值化处理并去除噪声后得出热光源图像212的位置，以及图像比对分析是通过对原始采集的图像151进行与内建图像的比对所合成的图像中的热光源图像212的位置，且本实用新型也不以前述为限。
在一实施例中，为了提升校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置时的精度，移动装置13可设置为线性移动装置，包括一个或多个步进马达，线性移动装置控制温度采集装置12进行线性移动，以校正温度采集装置12对坩埚21的加热原料210的温度采集位置，而且，线性移动装置为单轴控制或双轴控制的线性移动装置。
〔本实用新型的可能技术效果〕
本实用新型的可能技术效果在于可以通过自动化的温度感测采集位置的校正，让长晶过程的温度感测准确度提升，避免长晶过程中进行的温度感测没有达到需求或不准确所造成的误判，因此本实用新型可以改善长晶制程，优化长晶制程中对温度的监控，间接提升长晶产品的良率。
针对碳化硅长晶炉(设备)以坩埚加热材料的过程所产生的高温热点或区域，进行温度感测追踪，本实用新型可解决通过人工目测判断而无法准确判断温度以及如何准确进行校正的问题。
具体通过对坩埚长晶原料的温度感测过程，配合图像采集器采集加热原料的图像(热光影照片)并进行图像判断，以找出温度传感器需要采集温度的位置，例如随时找出加热原料的温度最高点，以做精准的监控，避免侦测到不适当的温度位置，监控以保持加热原料的温度，以间接改善长晶制程的良率。
而且可通过温度采集装置例如红外线测温枪的温度采集方式进行温度感测，配合单轴以上控制机构以实时达到温度采集位置的精准校正。
本实用新型可以找出加热原料在加热过程中特定或不特定的光源热点、中心点或是区域，以实时进行温度采集位置的校正及温度感测，藉以维持制程的可靠度。
本实用新型的温度感测及温度采集位置的校正，可通过显示屏幕进行监控，通过碳化硅长晶设备的显示屏幕实时监控，以利于用户或工程师，随时进行温度感测的可视化监控。
最后需要说明的是，于前述说明中，尽管已将本实用新型技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而在此项技术之领域中具有通常知识者将理解，在不背离由以下申请专利范围所界定的本实用新型技术的概念之范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。
Claims (8)
1.一种温度感测自动追踪系统，其特征在于，对一碳化硅长晶设备具有的一坩埚的加热原料进行温度自动追踪，该温度感测自动追踪系统包括：
一控制器；
一温度采集装置，电性连接该控制器，该温度采集装置设置于该碳化硅长晶设备上并对该坩埚的加热原料进行一个或多个温度采集，并将温度采集的结果回传到该控制器；
一移动装置，电性连接该控制器，该移动装置连接该温度采集装置并控制该温度采集装置的移动，其中当该移动装置接收该控制器所传送的温度采集结果的校正数据时，该移动装置控制该温度采集装置进行移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
2.根据权利要求1所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，还包括一图像采集器和一图像分析电路，分别电性连接该控制器，当该温度采集装置对该坩埚的加热原料进行温度采集时，还通过该图像采集器采集该坩埚的加热原料的图像，该图像分析电路接收该图像采集器采集该坩埚的加热原料的该图像进行图像分析，并将分析结果回传到该控制器，该控制器根据图像分析结果的校正数据，控制该移动装置对该温度采集装置移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
3.根据权利要求2所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，该控制器控制该图像采集器采集该坩埚的加热原料的该图像为一实时图像或一记录图像时，该图像分析电路分析该实时图像或该记录图像的热光源图像的位置，该控制器根据该图像分析电路以得出该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置所需要校正的距离。
4.根据权利要求3所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，该热光源图像是该坩埚的加热原料的该图像中的其中一不特定光源热点、一光源中心点或一不特定光源区域。
5.根据权利要求2所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，还包括一显示屏幕，设置于该碳化硅长晶设备上，该显示屏幕接收并显示该图像采集器采集该坩埚的加热原料的该图像，以在该移动装置控制对该温度采集装置的移动以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置时，该显示屏幕显示加热原料的该图像配合该温度采集装置对该坩埚的加热原料进行温度采集及追踪。
6.根据权利要求1所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，该移动装置为线性移动装置，包括一个或多个步进马达，该线性移动装置控制该温度采集装置进行线性移动，以校正该温度采集装置对该坩埚的加热原料的温度采集位置。
7.根据权利要求6所述的温度感测自动追踪系统，其特征在于，该线性移动装置为单轴控制或双轴控制的线性移动装置。
8.一种碳化硅长晶设备，其特征在于，具有权利要求1至7项任一项所述的温度感测自动追踪系统。
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| CN202123257522.4U Active CN217997410U (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 温度感测自动追踪系统及碳化硅长晶设备 |
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-
2021
- 2021-12-22 CN CN202123257522.4U patent/CN217997410U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |