[发明专利]控制硅单晶生长的方法与系统

权利要求书

1.一种与生长硅单晶装置结合使用的闭环控制方法，所述单晶生长装置具有一个加热坩埚，用来熔化固体硅而形成拉制单晶体的熔融硅，所述熔体有上表面，直到硅全部熔化之前其上方露出未熔化的硅，所述方法包括的步骤是：

由摄像机产生一部分坩埚内部的图象，所述图象每幅包含大量像素，所述像素每个含有代表图象光学特性的一个值；

将图象作为像素值的函数进行处理来检测图象边缘；

将检测得的边缘组合成它们在图象中位置的函数来确定图象中的目标，所述确定的目标每个包含一个或多个像素，且至少所述被确定目标的一个是代表在熔体表面可见的一部分固体硅；

根据所述确定的目标至少确定一个参量代表单晶生长装置的一种状态；以及

根据所确定的参量来控制单晶生长装置。

2.权利要求1的方法，其中处理步骤包括将连续的图象彼此依次相减，由此而产生等同于从一个图象变到下一个图象的差别图象，而后将差别图象中检测到的边缘进行组合，来确定代表在熔体表面可见的那部分固体硅的确定目标。

3.权利要求2的方法，还包括一个步骤，就是将在熔体表面可见的部分固体硅的近似大小确定为在差别图象中所确定目标的像素数目的函数。

4.权利要求3的方法，其中参量确定步骤包括确定一个表示坩埚内的硅已基本熔化的熔化完成参量，所述熔化完成参量是一个在熔体表面可见的那部分固体硅的尺寸几乎达到零的函数。

5.权利要求3的方法，其中参量的确定步骤包括确定一个表示坩埚内硅熔化速度的熔化速度参量，所述熔化速度参量是一个表示在熔体表面可见的那部分固体硅的确定目标大小随时间变化的函数。

6.权利要求1的方法，其中处理步骤包括根据图象中检测到的边缘探测在熔体和熔体表面可见的那部分固体硅之间的界面，而其中参量确定步骤包括确定代表熔体表面不同位置处熔体温度的熔体温度参量，所述熔体温度参量是在熔体和那部分固体硅之间的邻近界面处图象中至少一个像素的像素值的函数。

7.权利要求1的方法，其中处理步骤包括根据图象中检测到的边缘来检测熔体和坩埚内壁之间的界面，还包括检测那部分固体硅何时接近坩埚内壁的步骤。

8.权利要求7的方法还包括确定对应于坩埚中心附近的像素位置的步骤，其中参量确定步骤包括确定一个悬挂块距离参量，它表示从坩埚中心到邻近坩埚内壁检测到的那部分固体硅的距离，所述悬挂块距离参量是在邻近坩埚内壁所检测到的那部分固体硅的确定目标中至少一个像素位置相对于坩埚中心附近的像素位置的函数。

9.权利要求7的方法，其中处理步骤包括根据图象中检测到的边缘来检测熔体表面上的晶体弯月面，所述晶体弯月面可在从熔体中拉出的单晶附近看到，而其中参量确定步骤包括确定一个冰距离参量，它表示从坩埚内壁附近检测的那部分固体硅到单晶弯月面的距离，所述冰距离参量是在邻近坩埚内壁所检测到的那部分固体硅的确定目标中至少一个像素位置相对于晶体弯月面边缘处至少一个像素位置的函数。

10.权利要求1的方法，其中单晶从浸入的籽晶开始生长，然后从熔体中拉制出，至少一个所述确定目标是代表籽晶接触熔体前在熔体表面可见到的籽晶的映象，还包括将籽晶映象的近似量度确定为所确定目标中像素数量的函数的步骤，并确定一个代表该籽晶接触熔体表面的籽晶-熔体接触参量，作为在熔体表面的籽晶映象量度近似达到零的函数。