TWI690705B - 用於測定表面溫度的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之一主題為一種在沉積過程中用於測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的方法，其中測量裝置A測定位於矽棒上之測量區域中的表面溫度，測量裝置B連續地或不連續地確定置於反應器中之矽棒的至少一個直徑及／或至少另一個矽棒的至少一個直徑，測量區域的尺寸及／或位置係根據所確定的直徑或複數個直徑而調整。本發明之另一主題為用於測定表面溫度的設備，以及包含該設備的反應器。

Description

用於測定表面溫度的方法
本發明係關於一種在沉積過程中測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的方法。本發明還關於一種用於測定表面溫度的設備（arrangement），以及包含該設備的反應器。
多晶的矽（多晶矽，polysilicon）係用作生產單晶矽的原料，例如藉由坩堝拉製（切克勞斯基製程，Czochralski process）或區域熔化（浮區製程，float zone process）。可將單晶矽鋸成晶圓，並且在經過多個其他加工步驟之後，可在半導體工業中用於製造電子元件（晶片）。
此外，例如，藉由塊模鑄造製程（block casting processes），需要多晶矽來生產多晶體矽（multi-crystalline silicon）。以塊模形式獲得的多晶體矽可用於製造太陽能電池。這是透過將矽塊體大致上鋸成矩形晶圓而進行。
多晶矽通常藉由西門子製程（Siemens process）（一種化學氣相沉積製程）而生產。在該方法中，在鐘形的反應器（西門子反應器）中，透過電流直接流過而將矽的細絲棒（細棒）加熱，並引入包含含矽成分及氫的反應氣體。含矽成分通常為甲矽烷（SiH4 ）或一般組成為SiHn X4-n 的鹵代矽烷（n = 0、1、2、3；X = Cl、Br、I）。此處的一般成分為氯矽烷或氯矽烷混合物，通常為三氯矽烷（SiHCl3 ，TCS）。主要使用與氫氣混合的SiH4 或SiHCl3 。例如，在EP 2 077 252 A2中描述了典型的西門子反應器的結構。
反應器平臺（floor）通常係容納接收細棒的電極。通常而言，二個細棒各自透過橋連接以形成細棒對或U形棒（一對具有倒U形狀的細棒），該細棒對或U形棒係經由電極而形成電路。細絲棒的表面溫度通常大於1000℃。這些溫度會導致反應氣體之含矽成分的分解，且元素矽會以多晶矽的形式自氣相沉積在棒表面上（化學氣相沉積，CVD）。這導致細棒直徑的增加。當達到規定的直徑時，通常停止沉積並將所得的U形矽棒拆下。在移除橋之後，獲得大致為圓柱形的矽棒。
矽棒的表面溫度係重要的影響參數，在沉積過程中，通常對溫度進行監測並可透過改變通過的電流而使其改變。原則上，由於棒的直徑之增長以及因而的棒的表面積之增長，離開矽棒的熱流隨沉積時間而成比例地增加。因此，在沉積過程中，通常需要改變電流的強度。過高的表面溫度原則上會導致矽粉塵的過量形成，而過低的表面溫度則導致延遲沉積或根本沒有進一步的沉積。此外，表面溫度決定了矽棒的表面性質，從而決定了矽棒的品質。較高的溫度通常會導致矽棒的更快速生長，但隨著溫度的升高，不平整的表面會增加。
用於測量矽棒表面溫度的一種已知技術為使用高溫計（pyrometer），例如輻射高溫計。一般而言，高溫計基於在特定波長或特定波長範圍內發射的輻射強度來測量表面上之測量點的溫度。由於反應器內部的熱量，原則上從反應器外部進行測量，其中經由安裝在反應器壁中的觀察窗對輻射進行檢測。為了確保輻射不受干擾地通過，觀察窗通常配備有專門的光學器件。
與僅測定一個測量點之溫度相關的一般性問題是多晶矽棒的表面性質。理想的測量結果只能在平坦的表面上實現。然而，實際上，矽棒的表面可能具有溝槽（furrow）及隆起，該等溝槽及隆起就表面溫度而言可能差別很大。
EP 2 391 581 B1揭露一種用於測量矽棒之直徑及表面溫度的方法。在該方法中，使用以平行於矽棒縱軸之旋轉軸為軸而可水平樞轉的高溫計，隨時間而進行溫度測量，同時透過水平樞轉來測量厚度的增長。據此，在水平線上進行多個溫度的測量。
在可樞轉的高溫計的情況下，可能發生反應器內的其他矽棒進入高溫計與正在測量的矽棒之間的光學路徑中。此外，可能檢測到內部反應器壁的溫度。為了阻擋這種干擾信號，需要依靠預定的閾值溫度以及確定溫度是否在正在測量的矽棒上或者在其附近檢測到。這種閾值方法更容易受到擾亂。例如，氣流的波動可能導致誤測。此外，通常難以分辨來自二個棒的溫度，其中之一個棒安裝在另一個上方，其中樞轉係在該等棒上方發生。因此，所測定的直徑可能受扭曲。一個複雜的因素是在沉積期間，多晶矽棒的直徑增加，因而改變溫度測量的特徵面積。此外，高溫計與棒表面之間的距離減小，這與焦點的變化相關。測量表面溫度的另一個挑戰為矽棒的側面區域。在這些區域中，通常不可能可靠地測量溫度，因為在這些區域中發射的輻射僅有一小部分撞擊到高溫計的檢測器。
EP 2 732 067 B1揭露一種使用圖像捕獲裝置（數位相機或CCD感測器）經由觀察窗記錄反應器內部的圖像而監測CVD反應器中矽棒的表面溫度的方法。藉由在圖像中固定尺寸的目標區域中進行像素分析來確定溫度。透過將圖像與參考圖像的輻射強度進行比較，適當地確定矽棒的輻射強度並因此確定矽棒的溫度。此外，基於像素分析（從亮像素到暗像素的轉變），能夠確定矽棒的外邊緣。由此能夠計算直徑並確定目標區域的位置。
當僅使用一個圖像捕獲裝置來確定表面溫度及棒直徑時，可能會出現問題，尤其是當二個矽棒重疊時。因為多個棒通常具有大致相同的溫度，所以在某些情況下可能將它們檢測為一個棒，因此，計算出的直徑可能太大。若分析溫度所在之區域的定位取決於直徑，則可能檢測到重疊區域中彎曲的棒邊緣，因而誤判溫度分析。另外，在面積方面具有固定尺寸的測量區域並未考慮棒的曲率，該曲率隨著矽棒直徑的增加而變小。
本發明之目的在於提供一種在沉積反應器運行期間測量矽棒表面溫度的方法，該方法克服了現有技術中已知的缺點。
該目的係藉由一種在沉積過程中測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的方法而實現，其中測量裝置A測定位於矽棒上之測量區域中的表面溫度，測量裝置B連續地或不連續地確定置於反應器中之矽棒的至少一個直徑及／或至少另一個矽棒的至少一個直徑。此處，矽棒上之測量區域的尺寸及／或位置係根據所確定的直徑或複數個直徑而調整或限定。
該方法較佳包含以下步驟： a）用測量裝置B確定至少一個矽棒的至少一個直徑; b）根據步驟a）中所確定的直徑而限定位於矽棒上之測量區域的尺寸及／或位置; c）用測量裝置A測定測量區域內的表面溫度; d）連續或不連續地重複步驟a）、b）及c），使測量區域的尺寸及／或位置連續或不連續地根據矽棒的直徑而調整。
使用二個分離的測量裝置A及B能夠特別不受擾亂地測定矽棒直徑及其表面溫度。該等測量裝置可有利地配置，以排除由其他矽棒所分別測量之區域疊加的問題。測量區域的尺寸隨所確定的棒直徑的動態調整係直接考慮了當直徑上升時棒曲率的改變。此外，在此方式中，測量區域可保持得特別大。因此，可更有效地補償因表面結構而造成的棒表面上的溫度差異，而不會使測量結果失真。透過動態調整矽棒上之測量區域的位置，可確保測量區域與矽棒的一個或二個邊緣保持固定的距離。具體而言，測量區域可居中地位於棒邊緣之間，從而忽略通常導致不精確測量結果的側面區域。
氣相沉積反應器更具體而言為西門子反應器。裝備在反應器中之矽棒或矽棒對的數量對於本發明方法的執行通常而言並不重要。反應器中之矽棒數量的典型實例為36個（18棒對），48個（24棒對）或54個（27棒對）。矽棒可視為非常近似圓柱形。細棒同樣可呈圓柱形，但亦可呈其他幾何形狀。可進一步假設反應器中所有矽棒的表面溫度及直徑都基本相同，特別是當在相同的棒高度（例如棒的中部）下比較相應的測量值時。該假設是合理的，因為現代西門子反應器的設計旨在確保最大的沉積均勻性 - 即生產相同品質及形狀的矽棒。該目的係透過反應器內的均勻氣流以及特別是透過多個棒基本對稱地裝備而實現。在單個棒或多個棒上確定溫度及直徑通常與裝備在反應器中之矽棒的數量無關。此外，溫度測量區域隨矽棒生長而動態調整係具有以下優點：使產生的任何溫度差平均而抵銷（average out）。
表面溫度及／或直徑較佳經由觀察窗從反應器外部進行測定。此時，測量裝置A及B特別各自配置在觀察窗前面的不同位置。然而，測量裝置較佳位於相同的高度，測量裝置是否位於例如棒中心高度處或者棒上面或下面三分之一高度處並不重要。例如，測量裝置A可裝備在一般鐘形反應器上與測量裝置B相對的一側。測量裝置較佳各自在觀察窗的前面而彼此並排（在反應器的圓周方向上）。它們亦可在共同觀察窗前面彼此並排或一個位於另一個之上。
連續地重複係特別指取得直徑並因此在整個沉積過程中即時動態地對測量區域及／或其位置進行調整。在不連續地重複的情況下，在指定的間隔下，例如每分鐘或每小時進行取得。
測量裝置B較佳包含相機，更具體而言，包含數位相機或CCD相機。測量裝置B較佳為此類相機。透過對藉由測量裝置B所產生的反應器內部的圖像或圖像細節進行影像處理（更具體而言數位影像處理）而測定直徑。亦或可製作視頻，此時，較佳地，對來自視頻的各個圖像進行影像處理。
影像處理可藉由類比或數位影像處理單元進行，其較佳為測量裝置B的一部分。更具體而言，它可涉及電腦軟體。影像處理單元亦可為連接於測量裝置B的分離的裝置。
可透過選擇照相機的焦點使得在內反應器壁前面可看到至少一個矽棒的寬度，從而測定直徑。通常而言，在以此方式所獲得的圖像上，矽棒與內反應器壁相比更淺，該內反應器壁在背景中顯得更暗。藉由像素分析，然後影像處理單元能夠識別矽棒的左輪廓（邊緣）與右輪廓（邊緣）並測定其間的距離。通常對相機進行校正，使得所記錄的圖像在寬度上對應於內反應器壁之圓周方向上的特定距離。反應器的幾何形狀，特別是相機水平面上的反應器周長，是基本知識。矽棒的位置以及因此矽棒與內反應器壁及相機的距離通常也是已知的。透過由反應器構造已知的間距或距離的相關性，然後能夠利用位於矽棒的左與右輪廓之間的距離來計算棒的直徑。還可選擇照相機的焦點使得在內反應器壁前面可看到二個或更多個（更具體而言二個或三個）矽棒的整個寬度。測量原理維持相同。
原則上亦可使用所獲得的圖像來測量反應器壁前面的二個相鄰棒之間的距離，並藉由該測量來計算它們的直徑，特別是藉由三角演算法。在該變型方案的情況下，二個相鄰棒各自的整個寬度不需要在圖像上均為可辨識的。基本上，必須能夠辨識左棒的右邊緣與右棒的左邊緣。透過由反應器構造中已知的間距或距離的相關性，然後能夠利用棒彼此的間隔計算直徑。
根據另一個實施態樣，測量裝置B包含運算單元，藉由該運算單元所獲得之沉積過程的參數而對直徑進行測定。
參數可包含選自反應氣體的體積流速、沉積溫度、棒電流強度、棒電壓、棒電阻、及處理時間的一個或多個參數。
體積流速可例如透過流量計（例如懸浮體流量計）在將反應氣體供入反應器的管線中進行測定。若需要，則在進料管線分支而進料給多個噴嘴之前進行測定。
棒電流強度係對矽棒進行加熱的電流強度（焦耳加熱）。棒電壓係為了產生棒電流而存在的棒對之間的電壓。電壓及電流強度可藉由市售的測量儀器進行測量。棒電阻係矽棒的加熱電阻。棒電阻係藉由棒電壓及電流強度計算。處理時間係自氣相沉積開始起已經過的時間。
將所測量的參數特別傳遞給運算單元並由該單元獲得；棒直徑可藉由軟體進行計算。為此，通常藉由測量裝置B的照相機，在限定的沉積時間，更具體而言在沉積開始時對直徑進行測量。然後，透過軟體可利用如上所測定的參數，採用先前沉積過程中的對比資料，計算隨沉積時間變化的棒的直徑。
測量裝置B可較佳包含照相機及運算單元二者。然後可透過該二種技術測定棒的直徑，並可將所獲得的值彼此進行比較。以這種方式，可使測量誤差的風險最小化。
較佳測定至少二個、更特別為三個或四個矽棒的直徑。不同的直徑可藉由一個照相機透過調整照相機的焦點進行測定，例如，調整焦點使在所生成的圖像中可看到二個或更多個矽棒（參見上面的描述）。
然而，根據上面的描述，亦可在反應器周圍不同位置安置二個或更多個照相機以測定不同棒的直徑。此時，照相機較佳位於不同的高度。因此，亦可構想出以一個位於另一個之上的二個照相機測定相同棒的直徑，儘管處於不同的高度。透過所確定的直徑值，可形成平均值，從而額外地提高測量的精準度。
根據另一實施態樣，測量裝置A包含熱成像（thermography）系統，更具體而言為高溫計或熱成像相機。測量裝置A較佳包含至少一個此類熱成像系統。
測量裝置A較佳以如下方式進行定位：使得在沉積過程結束時，待測量表面溫度的矽棒的垂直邊緣不在焦點區域之外。測量裝置A的焦點較佳指向最靠近測量裝置A的矽棒。通常而言，此為最靠近觀察窗的矽棒，其中測量裝置A位於該觀察窗前面。一般而言，在觀察窗的位置或反應器中棒的位置對上述本發明之執行並無影響。
通常在沉積過程開始時對測量裝置A進行校正，使得其測量區域在寬度上根據所用之細絲棒的直徑而調整。起始時的測量區域較佳位於棒中心的區域中。
測量裝置A還可包含用於數位或類比影像處理的影像處理單元。以此方式，可例如透過像素分析以及識別矽棒的左輪廓（邊緣）與右輪廓（邊緣）來檢查測量區域的位置。在這方面，可參考關於測量裝置B的論述。
測量區域之調整係根據其中直徑隨處理時間演進而生長的棒，其係基於藉由測量裝置B所測定的棒直徑而進行，並且連續地或不連續地進行。此較佳藉由回饋過程而實現，其中，在每次對測量區域的表面溫度進行測定之前可自測量裝置B取得直徑。為此，測量裝置A與B較佳彼此成對使用，特別是經由控制器彼此成對使用。控制器可例如在不連續地調整測量區域的情況下調整時間間隔。此外，可根據直徑而調整測量區域的幾何形狀及／或測量區域的延伸程度。
測量區域較佳具有垂直於矽棒軸線的寬度，該測量區域係根據棒的直徑而限定，使得該寬度為直徑的2-98%，較佳5-95%，更佳10-90%。由於該測量區域較佳定位於中心（在矽棒的垂直邊緣之間），因此溫度之捕獲係排除矽棒的邊緣區域。此提高了測量的準確度，因為這些邊緣區域中的熱輻射原則上僅小程度地被熱成像系統的檢測器捕獲。
測量區域較佳具有平行於矽棒軸線的高度，該測量區域係調整以使得該高度為直徑的2-300%，較佳5-200%，更佳10-150%。測量區域的高度亦可保持固定。測量區域的高度較佳增加至與其寬度相同的程度。
測量區域較佳呈矩形。測量區域亦可具有不同的形狀。例如，可為圓形。後者可隨棒直徑的增加而變大，或者隨著沉積時間的進行而變大，形成橢圓形測量區域 - 例如，當高度保持固定時。
根據一較佳實施態樣，表面溫度及直徑係在同一矽棒上進行測定。
較佳地，可使用二個或更多個測量裝置A來測量不同矽棒上的表面溫度。
根據另一實施態樣，基於在測量區域中所測定的表面溫度來控制沉積溫度。沉積溫度為表面溫度的設定值，理想地應在沉積過程期間之一限定時間點達到該設定值。沉積溫度通常為900-1200℃，且在沉積過程中可有所變化，以便例如影響矽棒的表面性質。在此背景下，重要的是需具有表面溫度測量的技術，其中測量結果不會因與表面相關的極值而扭曲。本發明方法代表了這種技術。
替代地或額外地，還可根據所測量的表面溫度而對其他參數進行控制：例如，反應氣體的體積流速、棒電流強度、棒電壓、棒電阻。
根據另一實施態樣，沉積過程係在達到指定的棒直徑時結束。
本發明之另一實施方案係關於一種用於在沉積過程中測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的設備，其包含用於測定至少一個矽棒的至少一個直徑的測量裝置B，以及與測量裝置B成對使用的測量裝置A，其用於測定置於矽棒上、較佳中心位置處之測量區域內的表面溫度，其中該測量區域的尺寸及／或位置係根據所確定的直徑或複數個直徑而調整，並且該測量裝置A及B係一起或彼此獨立地裝備在反應器外部的觀察窗前面。
該設備更特別適合用於實現上文所描述的方法。因此，關於該裝備的設計，可以參考上述論述。
測量裝置A及B可各自可樞轉地安裝，更具體而言，垂直於矽棒的垂直軸而安裝。
測量裝置A與B較佳經由控制器彼此成對使用。控制器可例如包含電腦輔助軟體。該控制器較佳包含於該設備中。
此外，該設備可包含至少一個類比或數位影像處理單元。影像處理單元可連接至測量裝置A或連接至測量裝置B，或者測量裝置A與B各自分別連接到一個此類影像處理單元上。
較佳地，用於動態調整測量區域的控制器以及影像處理單元可共同存在於一個系統中，例如軟體中。特別佳地，該系統還可包含用於以參數輔助（parameter-assisted）測定直徑的運算單元。
一個可使在測量區域中最大無誤差地且可重複地測量溫度的重要因素為均勻且不受擾亂的光學路徑。當觀察窗以及（適當的話）在其中安裝的所有光學元件均具有固定的光學透射率時則為有利的。此外，應防止在觀察窗及其組件的表面上有沉積物沉積，尤其是在面向反應器內部的表面上。沉積過程中的高溫以及所引入的氣體及液體亦可能改變觀察窗及其組件的光學性質（光學透射率的變化）。
較佳地，觀察窗包括第一及第二光學元件，該等光學元件係藉由填充有冷卻介質的腔室而彼此隔開。第一光學元件較佳面向測量裝置，而第二光學元件面向反應器內部。透過冷卻可使溫度漂移最小化。光學元件較佳為玻璃片或熔融氧化矽片。二個光學元件較佳由相同的材料組成。
冷卻介質可為液體、更具體而言為水，或者氣體（例如H2 或 N2 ）。隔室較佳具有冷卻介質的入口及出口，使得光學元件的溫度可較佳透過冷卻介質的連續流而保持固定。
較佳地，第二光學元件之朝向反應器內部的表面係添加有氣體，較佳為氫氣，以防止與位於反應器內部的氣體接觸。為此，可將在限定的壓力下連續或以特定時間間隔吹氣至表面的一個或多個噴嘴引入朝向反應器內部的表面上。噴嘴亦可平行於表面，因而，在連續氣流的情況下，在第二光學元件之朝向反應器內部的表面前面會形成一種保護層。替代地或額外地，可有至少一個與表面相對的噴嘴，並藉由連續的氣流置換自反應器內部靠近的氣體。
本發明之另一實施方案係關於一種用於沉積多晶矽的氣相沉積反應器，其包含金屬底板、置於該底板上的可分離且可冷卻的鐘形反應器殼、用於供應氣體的噴嘴以及用於除去反應氣體的開口、用於細絲棒的電極安裝座，以及上述設備。該反應器特別適用於實施本發明的方法。
第1圖顯示西門子反應器1的示意性橫截面圖，其包含用於測定矽棒3之表面溫度的設備10。反應器1包含圍繞（enclose）反應器內部4的殼體2。反應器殼體2冷卻系統並未顯示。在殼體2中，在相同高度處設置有二個觀察窗6、8。在觀察窗6的前面有一測量裝置A，其為一高溫計。在觀察窗8的前面有一測量裝置B，其為一個數位相機。二個測量裝置A及B還附接到系統9上，該系統9包含影像處理單元、用於動態調整溫度測量區域7的控制器、以及用於藉由處理參數之輔助而測定直徑的運算單元。系統9為以軟體輔助的處理控制站。測量裝置A及B、觀察窗6、8、以及系統9形成設備10。
為了藉由測量裝置A測定矽棒3上測量區域7中的表面溫度，測量裝置B首先確定二個矽棒3、5的直徑。為此，測量裝置B記錄反應器內部4的圖像，其中調節相機的焦點使得二個矽棒3、5均為可辨識的。測量裝置B亦可視需要而樞轉地裝備，並記錄矽棒3、5各自的圖像。將所獲得的圖像傳輸至系統9，並藉由整合影像處理單元確定矽棒3、5的輪廓（左與右邊緣，由四條虛線表示）。基於圖像上之左與右邊緣之間的距離，可如上文所述地計算矽棒3、5的直徑d1及d2。替代地或額外地，直徑d1及d2亦可經由矽棒3、5彼此的距離a而計算（見上述）。視需要地，在其他矽棒上測定另一棒的直徑。根據所得值，形成平均值並將其傳遞給控制器。然後，控制器藉由增加測量區域的寬度（由二條虛線表示）而將高溫計的測量區域7調整至所得的值，如第2圖所示。
第2圖顯示矽棒3之截面的二個熱成像記錄21、22的細節，它們一個位於另一個上方且係用測量裝置A（高溫計）進行記錄。記錄21在整個沉積時間的大約一半時形成。記錄22在沉積結束前不久形成。較亮區域23對應於二個記錄21、22之間多晶矽的額外生長。區域A1對應於在沉積開始時定義的測量區域7，用於測定矽棒3的表面溫度。測量區域7的寬度b1大致垂直於棒軸S，此時達到矽棒3之寬度（直徑）的約90%。區域A2對應於記錄21時的測量區域7。此時其寬度b2為矽棒3寬度（直徑）的約80%。標記為c的虛線箭頭表示在沉積期間測量區域的寬度根據棒的直徑而連續調整。該調整係藉由測量設備B連續確定一個或多個棒的直徑而實現（參見第1圖）。調整測量區域7的位置使得其位於所確定之棒直徑的中心。該測量區域7的高度是固定的。
顯而易見的是，測量區域7的寬度b2僅約為棒直徑的80%。此外，測量區域7設置於中央，因此靠近棒邊緣24的區域被排除在溫度測量之外。高溫計的檢測器不再能充分獲得這些邊緣區域中由棒表面發射的熱輻射，而使測量結果失真。
第3圖顯示第1圖中觀察窗6之更詳細的細節。該觀察窗6包含第一光學元件32及第二光學元件34，該等光學元件係置於筒30中。筒30連接於反應器殼體2，且較佳由與後者相同的材料組成。光學元件32、34係由熔融氧化矽製成。位於該等光學元件之間的是隔室36，該隔室係配備有氣體供應線35及氣體排除線37。為使光學元件32、34冷卻，連續的N2 或H2 係流經該隔室36。光學元件34具有朝向反應器內部4的側面38。平行於該側面38裝備且彼此相對的是二個噴嘴40，該等噴嘴將氫氣吹入側面38前面的區域39中。這樣做的效果首先可使側面38冷卻，其次可防止反應器內部4接觸到含矽反應氣體或顆粒。存在的任何沉積物可藉由相同方式吹除，為此，噴嘴40還可以可旋轉地裝備。此外，配備有額外噴嘴42，該額外噴嘴朝反應器內部4的方向傾斜地排列，並同樣將氫氣吹入區域39。這額外地防止側面38與反應器內部4的組件接觸。
1‧‧‧反應器2‧‧‧殼體3、5‧‧‧矽棒4‧‧‧反應器內部6、8‧‧‧觀察窗7‧‧‧測量區域9‧‧‧系統10‧‧‧設備21、22‧‧‧記錄23‧‧‧較亮區域24‧‧‧棒邊緣30‧‧‧筒32、34‧‧‧光學元件35‧‧‧氣體供應線36‧‧‧隔室37‧‧‧氣體排除線38‧‧‧側面39‧‧‧區域40‧‧‧噴嘴42‧‧‧額外噴嘴A、B‧‧‧測量裝置a‧‧‧矽棒3、5彼此的距離A1、A2‧‧‧區域b1、b2‧‧‧寬度c‧‧‧連續調整d1、d2‧‧‧直徑S‧‧‧棒軸
第1圖示意性地顯示用於實施本發明方法的設備。 第2圖顯示位於矽棒上的動態測量區域。 第3圖顯示用於實施本發明方法之設備的觀察窗區域。
1‧‧‧反應器
2‧‧‧殼體
3、5‧‧‧矽棒
4‧‧‧反應器內部
6、8‧‧‧觀察窗
7‧‧‧測量區域
9‧‧‧系統
10‧‧‧設備
A、B‧‧‧測量裝置
a‧‧‧矽棒3、5彼此的距離
d1、d2‧‧‧直徑

Claims (17)

  1. 一種在沉積過程中測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的方法，其中測量裝置A測定位於矽棒上之測量區域中的表面溫度，另一分離的測量裝置B連續地或不連續地確定置於反應器中之矽棒的至少一個直徑及/或至少另一個矽棒的至少一個直徑，其中，測量裝置A及B係各自配置於反應器外部之觀察窗前面或共同觀察窗前面的不同位置，且其中，測量區域的尺寸及/或位置係根據所確定的直徑或複數個直徑而調整。
  2. 如請求項1所述的方法，其包括以下步驟：a)用測量裝置B確定至少一個矽棒的至少一個直徑；b)根據步驟a)中所確定的直徑而限定位於矽棒上之測量區域的尺寸及/或位置；c)用測量裝置A測定測量區域內的表面溫度；d)連續或不連續地重複步驟a)、b)及c)，使測量區域的尺寸及/或位置連續或不連續地根據矽棒的直徑而調整。
  3. 如請求項1或2所述的方法，其中，該測量裝置B包含相機，透過對該相機所生成之反應器內部的圖像進行影像處理而測定直徑。
  4. 如請求項1或2所述的方法，其中，該測量裝置B包含運算單元，藉由該運算單元所獲得之沉積過程的參數而測定直徑。
  5. 如請求項1或2所述的方法，其中，測定至少二個矽棒的直徑。
  6. 如請求項1或2所述的方法，其中，該測量裝置A包含熱成像(thermography)系統，更具體而言包含高溫計(pyrometer)或熱成像相機。
  7. 如請求項1或2所述的方法，其中，該測量區域具有垂直於矽棒軸線的寬度，限定該測量區域，使得該寬度為直徑的2-98%。
  8. 如請求項7所述的方法，其中，該測量區域具有平行於矽棒軸線的高度，限定該測量區域，使得該高度為直徑的2-300%或者該高度為固定的。
  9. 如請求項1或2所述的方法，其中，該測量區域為矩形。
  10. 如請求項1或2所述的方法，其中，表面溫度及直徑係在同一矽棒上測定。
  11. 如請求項1或2所述的方法，其中，基於表面溫度而控制沉積溫度。
  12. 如請求項1或2所述的方法，其中，該沉積過程係在達到指定直徑時結束。
  13. 一種用於測定化學氣相沉積反應器中至少一個矽棒之表面溫度的設備(arrangement)，其包含-用於測定至少一個矽棒的至少一個直徑的測量裝置B，該矽棒係設置於被反應器殼體圍繞的反應器內部中，-用於測定位於矽棒上之測量區域內的表面溫度的測量裝置A，該測量裝置A與該測量裝置B成對使用，-至少一個配置於該反應器殼體中的觀察窗，以及-一系統，該測量裝置A與該測量裝置B附接至該系統上，其中該測量區域的尺寸及/或位置係根據所確定的直徑或複數個直徑而調整，並且該測量裝置A及B係各自配置於反應器外部之觀察窗前面或共同觀察窗前面的不同位置。
  14. 如請求項13所述的設備，其中，該觀察窗包括第一及第二光學元件， 該等光學元件係藉由填充有冷卻介質的腔室而彼此隔開。
  15. 如請求項14所述的設備，其中，該第二光學元件之朝向反應器內部的表面係添加有氣體，以便防止與位於反應器內部的氣體接觸。
  16. 如請求項13所述的設備，其中，該系統為以軟體輔助的處理控制站。
  17. 一種用於沉積多晶矽的反應器，其包含金屬底板、置於該底板上的可分離且可冷卻的鐘形反應器殼、用於供應氣體的噴嘴以及用於除去反應氣體的開口、用於細絲棒的電極安裝座，以及如請求項13至16任一項所述的設備。
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