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一种寻找铸铁发动机零件轮廓和表面缺陷的低成本视觉系统的开发
APPARATUS FOR DETECTING THE DIAMETER OF A SENGLE-CRYSTAL SLICON
测量硅晶硅片直径的装置
这是一篇美国专利，这里仅作为学习记录用，翻译仓促，意思理解就好。
作者：Yutaka Shiraishi, Hiratsuka, Japan; Yihao Chang, Kanata, Canada
时间：美国专利局 1996.5.17
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摘要
本发明公开了一种用于精确检测由连续充电法制备的单晶材料直径的装置。常规的检测装置可以检测坩埚提升量、物料添加量、生长单晶的重量等变量。通过初始熔体表面位置-坩埚提升量+(材料进料量/坩埚面积)-(单晶重量/坩埚面积)获得当前熔体表面位置，然后提供给直径控制装置。相对于初始熔体表面位置3a的传感角为0。初始熔体表面位置3a到一维图像传感器2的高度为h。扫描线与一维图像传感器的水平距离为r，当熔体表面从3a位置到3b位置下降a Ah时，可从0’-cos(h+Ah)/{(h+Ah)-r’得到调整后的传感角度6’。
三个权利要求，三个附图
图1
图2
图3
图4
图5
发明背景
1. 发明领域
本发明涉及用连续充电法制备单晶硅，更具体地说，涉及一种用于检测单晶硅直径的装置。
2. 现有技术描述
单晶硅经常被用作半导体器件的衬底材料。单晶硅棒可以用Czochralski (CZ)方法制备，该方法将圆柱形单晶硅棒从位于单晶硅制作装置内的制作室内的坩埚内熔体材料中拉起。多晶硅材料充入坩埚。多晶硅材料由布置在坩埚周围的主加热器加热和熔化。将固定在种架上的单晶籽浸入熔体中，当种架从熔体中升起并随坩埚旋转方向同相或反相旋转时，在种架上形成单晶硅棒。在CZ方法的辅助下，一种连续充电的方法可以有效地生产大直径单晶硅棒，通过连续向坩埚中注入足够数量的多晶硅材料。
采用CZ法制备单晶半导体材料时，应将其直径控制在可接受的范围内。控制直径的方法有光学法、晶体称重法等。在光学方法中，直径的实时测量可以通过图像传感器和电视摄像机等仪器进行。横越在单晶材料和熔体之间的界面上形成的半月形环的一条线，它穿过半月板的中心或者穿过一个到半月板中心有特定距离的点，适用于作为图像传感器的扫描线。检测与这些线相关的图像传感器的像素位置，确定像素位置之间的距离，然后确定单晶硅的直径。
……
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种单晶硅直径的检测装置，该装置可以通过考虑熔体表面的变化来精确地检测单晶硅材料的直径计。本发明的直径检测装置可用于连续带电单晶材料的制造过程中。
本发明的要点在于，当前熔体表面位置是由初始熔体表面位置和坩埚提升量、材料添加量和生长单晶重量等变量计算出来的。由于这些变量决定了当前的熔体表面位置，通过调整扫描线位置或光学直径探测器的传感角度计算出的当前熔体表面位置，可以正确地检测出生长单晶硅的直径。
采用连续充电法制备单晶材料时，坩埚内多晶硅材料的充电量是影响熔体表面位置变化的主要变量。由于本发明通过多晶硅材料的充装量计算了当前熔体表面的位置，并根据当前熔体位置自动调整扫描线位置或光学直径探测器的传感角度，该探测器可以根据熔体表面高度的变化检测出最优位置。因此，本发明装置可以准确地检测单晶硅的直径。因此，本发明装置可以准确地检测单晶硅的直径。