一种监控碳化硅晶体炉温度的装置的制造方法
【专利摘要】一种监控碳化硅晶体炉温度的装置包括监测装置、工业相机、工业镜头、窄通滤光片和衰减片；所述工业镜头安装与工业相机上，所述工业镜头的最前端安装有窄通滤光片，所述窄通滤光片与工业镜头之间设置有衰减片；所述窄通滤光片通过波长800um到1100um的红外光；所述工业相机与监测装置相连。本实用新型所述技术方案的有益效果在于：该装置的应用能有效解决传统技术存在的各项技术缺陷，具有成本低、效率高及能视觉直接观察测温孔情况等优点。
【专利说明】
一种监控碳化硅晶体炉温度的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于碳化硅生长技术领域，尤其涉及一种监控碳化硅晶体炉温度的装置。
【背景技术】
[0002]目前，PVT法(物理气相传输法)是生长碳化硅单晶最成熟的方法。在PVT法碳化硅单晶生长过程中，通常采用碳化硅源粉做原料，其生长装置由石墨坩祸和在坩祸外部包裹的多孔绝缘石墨保温层组成。碳化硅单晶生长过程中生长室内温度会达到2400°C甚至更高，为达到对生长温度的精确控制，只能对生长坩祸顶部、底部进行红外测温控温。而石墨坩祸以在如此高温下容易在其表面形成大量碳粉尘，石墨保温层则会产生更多的粉尘甚至颗粒，飘落至炉体顶端的测温孔上，堆积至一定程度后对测温光路径形成阻碍，严重影响温度的精确控制，继而影响晶体的正常生长。
[0003]同时，碳化硅晶体生长过程中，需要不断向生长室内通入Ar气，并结合抽气栗使生长室气压处于稳定的动态平衡中(一般为小于5mbar的低真空)，测温孔一旦被堆积的颗粒、粉尘覆盖，无法从外部对其进行清理;而在生长室内设置可操控的清理装置，不可避免的会向系统内代入杂质，这对于单晶制备是致命的。
[0004]另外，特别是对于宝石级碳化硅晶体，其生长的温度窗口比较宽，所以加热功率通常采用开环控制。为确保加热温度，在宝石级碳化硅晶体的加热炉内设置有测温孔，该测温孔的直径仅10毫米，在测温孔上设置红外测温仪测定温度，但该方式存在一定的缺陷:(I)如前述碳化硅晶体生产过程，仅10毫米的测温孔在加热一段时间后极易堵塞，影响温度观测。(2)目前国内一般采用双色红外测温仪直接测量后转化为模拟量直接输出到控制系统后转化为温度显示，不能查看测温孔赌塞情况，需要每炉矫正测温点一次。而现有的带有视频的监测装置较为昂贵，如美国雷泰公司新推的E1RH-F2-V-0-0视频瞄准高精度双色红外测温仪和含窗口视觉的测温仪价格都很高;德国远红外工业摄相机价格更高，可达二十万元一只。(3)装炉后坩祸上的测温点并非每次均在同一坐标位置上，因此需要每炉均需等到坩祸加热至1000度以上后，在调整红外测温仪与实际测温点的位置，并固定红外测温仪支架。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，该装置的应用能有效解决传统技术存在的各项技术缺陷，具有成本低、效率高及能视觉直接观察测温孔情况等优点。
[0006]本实用新型所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置包括监测装置、工业相机、工业镜头、窄通滤光片和衰减片；
[0007]所述工业镜头安装在工业相机上，所述工业镜头的最前端安装有窄通滤光片，所述窄通滤光片与工业镜头之间设置有衰减片，并且，所述窄通滤光片与衰减片的尺寸相同；
[0008]所述窄通滤光片通过波长800um到I 10um的红外光；
[0009]所述工业相机与监测装置相连，并且，所述工业相机的I/O接口包括数字I/O接口和触发接口，所述工业相机的同步方式为外触发或连续采集。
[0010]进一步的，所述工业相机为黑白相机。
[0011 ] 进一步的，所述的工业镜头为M5018-MP2型。
[0012]进一步的，所述工业相机的信号输出方式为GigE千兆以太网输出。
[0013]进一步的，所述衰减片的只数大于等于I只。
[0014]进一步的，所述窄通滤光片与衰减片的尺寸相同。
[0015]进一步的，所述监测装置为现有碳化硅晶体生产使用的检测装置。
[0016]本实用新型所述技术方案的有益效果在于:(I)采用工业相机可直观观测测温孔的堵塞情况，对温度的精确控制提供了保障。(2)通过在工业镜头前安装窄通滤光，有效过滤了非必要光谱，通过在工业镜头前安装衰减片，有效降低了高温对工业相机内部零部件的损坏。(3)传统技术方案中，在坩祸温度超过1000度后，需要调整坩祸位置使测温孔位置精确对准测温点，存在耗时长、效率低及成本高的缺陷；而工业相机的采用，不需要对坩祸进行精确的位置调整，具有效率高及成本低的特点。(4)本实用新型所述的温度监控装置具有结构简单、组装容易、成本低、使用方便及直观可视化观测点等优点。
【附图说明】
[0017]图1:本实用新型所述一种监控碳化硅晶体炉温度的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0019]如图1所示，本实用新型所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置包括监测装置、工业相机、工业镜头、窄通滤光片和衰减片；所述工业镜头安装在工业相机上，所述工业镜头的最前端安装有窄通滤光片，所述窄通滤光片与工业镜头之间设置有衰减片;所述窄通滤光片通过波长800um到11OOum的红外光;所述工业相机与监测装置相连。
[0020]本实用新型所述的工业镜头为M5018-MP2型。
[0021]为保证使用效果，所述工业相机为通常为黑白相机，通常其I/O接口包括数字I/O接口和触发接口两种;通常其同步方式为外触发或连续采集;通常其信号输出方式为GigE千兆以太网输出。
[0022]在实际使用过程中，由于被测物体温度过高辐射能量过强，为确保工业相机内零部件的安全，可根据时间检测温度范围的需要，在窄通滤光片与工业镜头之间设置有大于等于I只的衰减片。
[0023]通常的，为便于安装固定，所述窄通滤光片与衰减片的尺寸相同。
[0024]另外，
【申请人】需要特别说明的是，本实用新型所述的监测装置为现有碳化硅晶体生产使用的监控装置，所述的监控装置包括计算机、平板电脑、工业计算机、笔记本电脑。当然，在所述的监控装置中安装有监控软件，该监控软件用于实时确定坩祸测温孔的温度。
[0025]在实际使用本实用新型所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置过程中，为更好的优化监控结果，可以对现有的监控软件进行适应性改进，该改进主要是针对工业相机对测温孔直观可视的特性进行调整，其调整主要是指对工业相机曝光率与温度范围的调整，具体方式如下:
[0026]步骤一:高功率对坩祸进行加温后，设定的的矩形温度采集区；
[0027]步骤二:定时周期内定时对温度采集区采集温度(比如10分钟内采集100次温度或8分钟内采集120次或12分钟内采集80次，具体根据实际需要确定)，然后采用冒泡队列对定时周期内采集的温度进行由高到底排列；
[0028]步骤三:取前2%的测温数值求取平均数A，然后取前21%至30%的测温数据求取平均数B;
[0029]步骤四:比较平均数A和平均数B，确定差值，当差值超过设定误差报警值时，提示查看测温孔；
[0030]步骤五:如果步骤四中的差值在设定误差报警值内时，根据曝光率和温度范围值计算测算温度；
[0031 ]步骤六:根据工业相机的精准度对测算温度进行系数调整确定采样温度并输出。
[0032]其中步骤五中，不同温度范围内曝光值分别为:温度在1500以下时曝光值为50000，温度在1650至1500度时曝光值为36000，温度在1900至1650度时曝光值为24000，温度在2000至1900度时曝光值为1000，温度在2300至2000度时曝光值为200。
[0033]以上对本实用新型所提供的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
【主权项】
1.一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述监控碳化硅晶体炉温度的装置包括监测装置、工业相机、工业镜头、窄通滤光片和衰减片； 所述工业镜头安装在工业相机上，所述工业镜头的最前端安装有窄通滤光片，所述窄通滤光片与工业镜头之间设置有衰减片，并且，所述窄通滤光片与衰减片的尺寸相同； 所述窄通滤光片通过波长800um到I 10um的红外光； 所述工业相机与监测装置相连，并且，所述工业相机的I/O接口包括数字I/O接口和触发接口，所述工业相机的同步方式为外触发或连续采集。2.如权利要求1所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述的工业镜头为 M5018-MP2 型。3.如权利要求1所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述衰减片的数量大于等于I。4.如权利要求1所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述监测装置为现有碳化硅晶体生产使用的检测装置。5.如权利要求1所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述工业相机为黑白相机。6.如权利要求1所述的一种监控碳化硅晶体炉温度的装置，其特征在于:所述工业相机的信号输出方式为GigE千兆以太网输出。
【文档编号】C30B23/00GK205711036SQ201620557486
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】郑清超, 段聪, 杨昆, 刘腾飞
【申请人】河北同光晶体有限公司