一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置的制造方法
【專利摘要】一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置包括監(jiān)測裝置、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、窄通濾光片和衰減片；所述工業(yè)鏡頭安裝與工業(yè)相機(jī)上，所述工業(yè)鏡頭的最前端安裝有窄通濾光片，所述窄通濾光片與工業(yè)鏡頭之間設(shè)置有衰減片；所述窄通濾光片通過波長800um到1100um的紅外光；所述工業(yè)相機(jī)與監(jiān)測裝置相連。本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的有益效果在于：該裝置的應(yīng)用能有效解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的各項(xiàng)技術(shù)缺陷，具有成本低、效率高及能視覺直接觀察測溫孔情況等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于碳化硅生長技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，PVT法(物理氣相傳輸法)是生長碳化硅單晶最成熟的方法。在PVT法碳化硅單晶生長過程中，通常采用碳化硅源粉做原料，其生長裝置由石墨坩禍和在坩禍外部包裹的多孔絕緣石墨保溫層組成。碳化硅單晶生長過程中生長室內(nèi)溫度會達(dá)到2400°C甚至更高，為達(dá)到對生長溫度的精確控制，只能對生長坩禍頂部、底部進(jìn)行紅外測溫控溫。而石墨坩禍以在如此高溫下容易在其表面形成大量碳粉塵，石墨保溫層則會產(chǎn)生更多的粉塵甚至顆粒，飄落至爐體頂端的測溫孔上，堆積至一定程度后對測溫光路徑形成阻礙，嚴(yán)重影響溫度的精確控制，繼而影響晶體的正常生長。
[0003]同時，碳化硅晶體生長過程中，需要不斷向生長室內(nèi)通入Ar氣，并結(jié)合抽氣栗使生長室氣壓處于穩(wěn)定的動態(tài)平衡中(一般為小于5mbar的低真空)，測溫孔一旦被堆積的顆粒、粉塵覆蓋，無法從外部對其進(jìn)行清理;而在生長室內(nèi)設(shè)置可操控的清理裝置，不可避免的會向系統(tǒng)內(nèi)代入雜質(zhì)，這對于單晶制備是致命的。
[0004]另外，特別是對于寶石級碳化硅晶體，其生長的溫度窗口比較寬，所以加熱功率通常采用開環(huán)控制。為確保加熱溫度，在寶石級碳化硅晶體的加熱爐內(nèi)設(shè)置有測溫孔，該測溫孔的直徑僅10毫米，在測溫孔上設(shè)置紅外測溫儀測定溫度，但該方式存在一定的缺陷:(I)如前述碳化硅晶體生產(chǎn)過程，僅10毫米的測溫孔在加熱一段時間后極易堵塞，影響溫度觀測。(2)目前國內(nèi)一般采用雙色紅外測溫儀直接測量后轉(zhuǎn)化為模擬量直接輸出到控制系統(tǒng)后轉(zhuǎn)化為溫度顯示，不能查看測溫孔賭塞情況，需要每爐矯正測溫點(diǎn)一次。而現(xiàn)有的帶有視頻的監(jiān)測裝置較為昂貴，如美國雷泰公司新推的E1RH-F2-V-0-0視頻瞄準(zhǔn)高精度雙色紅外測溫儀和含窗口視覺的測溫儀價格都很高;德國遠(yuǎn)紅外工業(yè)攝相機(jī)價格更高，可達(dá)二十萬元一只。(3)裝爐后坩禍上的測溫點(diǎn)并非每次均在同一坐標(biāo)位置上，因此需要每爐均需等到坩禍加熱至1000度以上后，在調(diào)整紅外測溫儀與實(shí)際測溫點(diǎn)的位置，并固定紅外測溫儀支架。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，該裝置的應(yīng)用能有效解決傳統(tǒng)技術(shù)存在的各項(xiàng)技術(shù)缺陷，具有成本低、效率高及能視覺直接觀察測溫孔情況等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置包括監(jiān)測裝置、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、窄通濾光片和衰減片；
[0007]所述工業(yè)鏡頭安裝在工業(yè)相機(jī)上，所述工業(yè)鏡頭的最前端安裝有窄通濾光片，所述窄通濾光片與工業(yè)鏡頭之間設(shè)置有衰減片，并且，所述窄通濾光片與衰減片的尺寸相同；
[0008]所述窄通濾光片通過波長800um到I 10um的紅外光；
[0009]所述工業(yè)相機(jī)與監(jiān)測裝置相連，并且，所述工業(yè)相機(jī)的I/O接口包括數(shù)字I/O接口和觸發(fā)接口，所述工業(yè)相機(jī)的同步方式為外觸發(fā)或連續(xù)采集。
[0010]進(jìn)一步的，所述工業(yè)相機(jī)為黑白相機(jī)。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述的工業(yè)鏡頭為M5018-MP2型。
[0012]進(jìn)一步的，所述工業(yè)相機(jī)的信號輸出方式為GigE千兆以太網(wǎng)輸出。
[0013]進(jìn)一步的，所述衰減片的只數(shù)大于等于I只。
[0014]進(jìn)一步的，所述窄通濾光片與衰減片的尺寸相同。
[0015]進(jìn)一步的，所述監(jiān)測裝置為現(xiàn)有碳化硅晶體生產(chǎn)使用的檢測裝置。
[0016]本實(shí)用新型所述技術(shù)方案的有益效果在于:(I)采用工業(yè)相機(jī)可直觀觀測測溫孔的堵塞情況，對溫度的精確控制提供了保障。(2)通過在工業(yè)鏡頭前安裝窄通濾光，有效過濾了非必要光譜，通過在工業(yè)鏡頭前安裝衰減片，有效降低了高溫對工業(yè)相機(jī)內(nèi)部零部件的損壞。(3)傳統(tǒng)技術(shù)方案中，在坩禍溫度超過1000度后，需要調(diào)整坩禍位置使測溫孔位置精確對準(zhǔn)測溫點(diǎn)，存在耗時長、效率低及成本高的缺陷；而工業(yè)相機(jī)的采用，不需要對坩禍進(jìn)行精確的位置調(diào)整，具有效率高及成本低的特點(diǎn)。(4)本實(shí)用新型所述的溫度監(jiān)控裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、組裝容易、成本低、使用方便及直觀可視化觀測點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】

[0017]圖1:本實(shí)用新型所述一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置包括監(jiān)測裝置、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、窄通濾光片和衰減片；所述工業(yè)鏡頭安裝在工業(yè)相機(jī)上，所述工業(yè)鏡頭的最前端安裝有窄通濾光片，所述窄通濾光片與工業(yè)鏡頭之間設(shè)置有衰減片;所述窄通濾光片通過波長800um到11OOum的紅外光;所述工業(yè)相機(jī)與監(jiān)測裝置相連。
[0020]本實(shí)用新型所述的工業(yè)鏡頭為M5018-MP2型。
[0021]為保證使用效果，所述工業(yè)相機(jī)為通常為黑白相機(jī)，通常其I/O接口包括數(shù)字I/O接口和觸發(fā)接口兩種;通常其同步方式為外觸發(fā)或連續(xù)采集;通常其信號輸出方式為GigE千兆以太網(wǎng)輸出。
[0022]在實(shí)際使用過程中，由于被測物體溫度過高輻射能量過強(qiáng)，為確保工業(yè)相機(jī)內(nèi)零部件的安全，可根據(jù)時間檢測溫度范圍的需要，在窄通濾光片與工業(yè)鏡頭之間設(shè)置有大于等于I只的衰減片。
[0023]通常的，為便于安裝固定，所述窄通濾光片與衰減片的尺寸相同。
[0024]另外，
【申請人】需要特別說明的是，本實(shí)用新型所述的監(jiān)測裝置為現(xiàn)有碳化硅晶體生產(chǎn)使用的監(jiān)控裝置，所述的監(jiān)控裝置包括計算機(jī)、平板電腦、工業(yè)計算機(jī)、筆記本電腦。當(dāng)然，在所述的監(jiān)控裝置中安裝有監(jiān)控軟件，該監(jiān)控軟件用于實(shí)時確定坩禍測溫孔的溫度。
[0025]在實(shí)際使用本實(shí)用新型所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置過程中，為更好的優(yōu)化監(jiān)控結(jié)果，可以對現(xiàn)有的監(jiān)控軟件進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，該改進(jìn)主要是針對工業(yè)相機(jī)對測溫孔直觀可視的特性進(jìn)行調(diào)整，其調(diào)整主要是指對工業(yè)相機(jī)曝光率與溫度范圍的調(diào)整，具體方式如下:
[0026]步驟一:高功率對坩禍進(jìn)行加溫后，設(shè)定的的矩形溫度采集區(qū)；
[0027]步驟二:定時周期內(nèi)定時對溫度采集區(qū)采集溫度(比如10分鐘內(nèi)采集100次溫度或8分鐘內(nèi)采集120次或12分鐘內(nèi)采集80次，具體根據(jù)實(shí)際需要確定)，然后采用冒泡隊(duì)列對定時周期內(nèi)采集的溫度進(jìn)行由高到底排列；
[0028]步驟三:取前2%的測溫數(shù)值求取平均數(shù)A，然后取前21%至30%的測溫數(shù)據(jù)求取平均數(shù)B;
[0029]步驟四:比較平均數(shù)A和平均數(shù)B，確定差值，當(dāng)差值超過設(shè)定誤差報警值時，提示查看測溫孔；
[0030]步驟五:如果步驟四中的差值在設(shè)定誤差報警值內(nèi)時，根據(jù)曝光率和溫度范圍值計算測算溫度；
[0031 ]步驟六:根據(jù)工業(yè)相機(jī)的精準(zhǔn)度對測算溫度進(jìn)行系數(shù)調(diào)整確定采樣溫度并輸出。
[0032]其中步驟五中，不同溫度范圍內(nèi)曝光值分別為:溫度在1500以下時曝光值為50000，溫度在1650至1500度時曝光值為36000，溫度在1900至1650度時曝光值為24000，溫度在2000至1900度時曝光值為1000，溫度在2300至2000度時曝光值為200。
[0033]以上對本實(shí)用新型所提供的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了實(shí)施例對本申請的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本申請的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置包括監(jiān)測裝置、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、窄通濾光片和衰減片； 所述工業(yè)鏡頭安裝在工業(yè)相機(jī)上，所述工業(yè)鏡頭的最前端安裝有窄通濾光片，所述窄通濾光片與工業(yè)鏡頭之間設(shè)置有衰減片，并且，所述窄通濾光片與衰減片的尺寸相同； 所述窄通濾光片通過波長800um到I 10um的紅外光； 所述工業(yè)相機(jī)與監(jiān)測裝置相連，并且，所述工業(yè)相機(jī)的I/O接口包括數(shù)字I/O接口和觸發(fā)接口，所述工業(yè)相機(jī)的同步方式為外觸發(fā)或連續(xù)采集。2.如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述的工業(yè)鏡頭為 M5018-MP2 型。3.如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述衰減片的數(shù)量大于等于I。4.如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述監(jiān)測裝置為現(xiàn)有碳化硅晶體生產(chǎn)使用的檢測裝置。5.如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)為黑白相機(jī)。6.如權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)控碳化硅晶體爐溫度的裝置，其特征在于:所述工業(yè)相機(jī)的信號輸出方式為GigE千兆以太網(wǎng)輸出。
【文檔編號】C30B23/00GK205711036SQ201620557486
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】鄭清超, 段聰, 楊昆, 劉騰飛
【申請人】河北同光晶體有限公司