溫度控制在西門子硅工藝中的關鍵作用

純多晶硅是制造集成電路和太陽能電池常用的材料。多晶硅的生產基于化學氣相沉積工藝，即所謂的西門子工藝。盡管這種工藝相對昂貴且速度較慢，但由于它能夠生產高純度的多晶硅，因此仍然是全球生產高質量多晶硅的主要方法，全球約 75% 的多晶硅生產依賴于這種技術。主要由中國的低成本工廠推動的成本下降使這一工藝在經濟上更加可行。

西門子工藝以冶金級硅為原料，其中含有約 0.5% 至 1.5% 的雜質。為了提純這種硅，需要將其研磨成小顆粒，并與氯化氫反應生成三氯硅烷（TCS），這是一種高揮發性液體。三氯硅烷的沸點較低，僅為 31.8 °C，因此需要通過蒸餾進行提純。凈化后的三氯硅烷在下一步被引入化學氣相沉積反應器。反應器中的薄硅絲通過電加熱升溫至 1150 ℃。三氯氫硅分解后，硅沉積在這些細絲上，形成直徑為 150 毫米到 200 毫米的多晶硅棒。這一步驟需要大量能源，對達到必要的純度至關重要。

在整個西門子工藝過程中，溫度控制至關重要，尤其是在 CVD 階段。硅棒在生長過程中必須保持穩定的溫度，這就要求對功率進行仔細調整，以避免過熱和硅棒的潛在熔化。溫度的一致性可確保硅從 TCS 均勻地沉積到硅絲上，防止多晶硅結構出現缺陷。此外，還必須避免過熱，因為過熱會導致硅棒熔化，從而破壞整個工藝流程。

由于晶體生長過程的性質，使用傳統的接觸式溫度傳感器無法監測硅棒的溫度。紅外溫度監控是控制這一耗時、耗能和昂貴工藝的選擇。

在西門子工藝中使用紅外測溫儀實現可靠的硅溫度讀數

硅的發射率隨溫度、波長和表面特性的變化而變化，從而在不同光譜范圍內產生復雜的動態行為。為了可靠地測量硅的溫度，建議使用 1 µm 左右的短紅外波長，因為在這種波長下，盡管溫度發生變化，硅的發射率仍然保持穩定。雙色測溫儀具有優勢，因為它們不需要填充整個視場來測量棒溫。當存在氫氣時，雙色測溫儀可與防爆外殼一起使用。

光纖 CTratio 雙色測溫儀可有效測量基底或沉積多晶硅薄膜的溫度。這些兩件式測溫儀結構緊湊，配備有柔性光纖，可安裝在狹窄或難以觸及的區域。其設計可承受惡劣的工作條件，包括高溫、振動和化學接觸。比色技術通過比較兩種不同波長光的強度來提供精確的溫度測量，從而減少因發射率變化、光學干擾或光路阻尼等因素造成的誤差。

不過，有些設備還是傾向于使用單色測溫儀，因為單色測溫儀只測量單一波長，可能會受到發射率變化的影響。他們追求的是西門子過程的可重復性，而不是精確的溫度。然而，在雙色裝置中，智能比率模式可以讓測溫儀了解發射率或比率的變化，即使兩個波長的發射率變化不一致，也能確保測量的準確性。

耐用、經濟、可靠的多晶硅生長過程紅外溫度測量解決方案

帶有無源傳感頭的光纖 CTratio 非常適合安裝在具有挑戰性的環境中。這項技術使電子元件遠離反應器的有害工作條件，確保了耐用性和使用壽命。非接觸式測量系統可防止干擾工藝流程，消除污染風險。考慮到溫度和潛在的危險環境，光纖技術對于保持溫度測量的準確性和安全性至關重要。

Optris 測溫儀不僅可靠，而且成本效益。它能提供準確、一致的溫度數據，而價格僅為同類產品的一半，因此在不影響傳感器性能的前提下是一種經濟的選擇。紅外傳感器的交付周期大大縮短，因此可以更快地實施和迭代開發。此外，Optris 持續的技術支持可確保問題得到及時解決，使客戶能夠依靠其專業知識持續優化流程。這種全面的方法不僅能確保立即取得成功，還能促進長期合作關系。