多晶硅還原爐內(nèi)硅棒直徑在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究.pdf

1、多晶硅是電子工業(yè)與太陽能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原料，廣泛用于半導(dǎo)體芯片、高性能傳感器、光纖、太陽能電池板等。隨著我國生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，多晶硅的生產(chǎn)工藝得到不斷提高和改進，目前，我國多晶硅產(chǎn)量已占全球總產(chǎn)量的70％以上。
　　多晶硅還原爐內(nèi)硅棒直徑生長速率等參量的在線監(jiān)測是實現(xiàn)優(yōu)化控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，在多晶硅還原爐高純度硅棒生長工藝控制過程中，由于沒有針對硅棒直徑生長速率等參量的精確監(jiān)測設(shè)備，尚無法實現(xiàn)多晶硅還原爐的閉環(huán)精準(zhǔn)控制，目前多采用

2、的則是以經(jīng)驗值為依據(jù)的開環(huán)控制方式，從而普遍造成耗能過高、成品率低等，直接影響到企業(yè)經(jīng)濟效益和節(jié)能降耗指標(biāo)的實現(xiàn)。
　　截止到目前為止，國內(nèi)多晶硅還原爐內(nèi)的硅棒直徑監(jiān)測都是通過爐壁上的觀察口進行人工目測，人工目測帶有很大的主觀性，目測結(jié)果往往與實際直徑尺寸差別很大。這種方法不僅要求工人必須有足夠的經(jīng)驗，而且由于還原爐內(nèi)處于高溫高壓的狀態(tài)，具有一定的危險性。
　　本研究采用高性能的近紅外CCD成像技術(shù)，基于數(shù)字圖像處理與計算機

3、視覺測量原理，成功研制生產(chǎn)出可以實現(xiàn)多晶硅還原爐內(nèi)硅棒直徑在線監(jiān)測的系統(tǒng)。本研究開發(fā)的系統(tǒng)能夠代替人工觀察，減輕了工人的勞動強度及危險性。該項技術(shù)提高了多晶硅的生長速率監(jiān)測的實時性和測量準(zhǔn)確度，為優(yōu)化控制提供了準(zhǔn)確的參數(shù)根據(jù)，更好的指導(dǎo)多晶硅還原爐內(nèi)硅棒的生長，為實現(xiàn)先進的自動化閉環(huán)控制技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
　　本論文主要完成了以下幾個方面的工作:
　　(1)對硅棒的扭曲圖像進行矯正，然后針對硅棒圖像的偏亮或偏暗質(zhì)量問題進行直方