一种晶棒直径检测装置及晶棒生长设备制造方法及图纸

一种晶棒直径检测装置及晶棒生长设备，该晶棒直径检测装置，用于晶棒生长设备，包括：第一图像采集装置用于获取晶棒在熔体液面处的第一图像，所述第一图像中包括晶棒的第一边缘区域的图像；第二图像采集装置用于获取晶棒在熔体液面处的第二图像，所述第一图像中包括晶棒的第二边缘区域的图像；处理器与所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接，用于基于所述第一图像和所述第二图像，确定所述晶棒的检测直径；机架模组，设置于所述晶棒生长设备，用于固定所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置，并使所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置关于所述晶棒的中心轴对称设置

【技术实现步骤摘要】
一种晶棒直径检测装置及晶棒生长设备


[0001]本申请涉及晶体生长领域，具体而言涉及一种晶棒直径检测装置及晶棒生长设备
。

技术介绍

[0002]高品质单晶硅是做成半导体材料的很重要的一部分
。
单晶硅晶棒的生长一般都采用大投量拉晶炉，通过
CZ
的方式进行拉制生长，在拉制硅单晶过程中，一般会先将籽晶浸入硅熔体中，通过引晶生长工艺进行排位错以达到生长零位错晶体的，之后会通过放肩过程，使得晶体由小长大到目标直径，再通过等径生长获得所需要尺寸的晶体长度，最终通过收尾工艺，使晶棒与液面分离得到完整晶体
。
[0003]等径过程是长晶过程中最为关键的工艺过程，也是保证晶体品质良率的核心
。
晶体的直径则是保证晶体生长稳定性的前提是品质的核心要素；晶体直径自动控制装置则是保证晶体生长过程中直径自动控制的关键；目前主要使用单组
CCD
光学相机来对晶体直径进行检测，
CCD
具备检测和使用的便捷性，可以结合不同的热场安装条件进行安装使用，但是无论如何安装单组
CCD
相机，均会受到晶体旋转产生的晃动以及检测角度变化发生变化等因素，在这种情况下单组
CCD
光学相机的受限，极大影响了设备对直径的控制准确度以及实际精度，从而可能使得生长拉速功率波动较大，影响单晶硅棒的最终品质
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本申请提供了一种晶棒直径检测装置及晶棒生长设备
。
[0005]根据本申请的第一方面，提供了一种晶棒直径检测装置，用于晶棒生长设备，包括：
[0006]第一图像采集装置，用于获取晶棒在熔体液面处的第一图像，所述第一图像中包括晶棒的第一边缘区域的图像；
[0007]第二图像采集装置，用于获取晶棒在熔体液面处的第二图像，所述第一图像中包括晶棒的第二边缘区域的图像；
[0008]处理器，与所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接，用于基于所述第一图像和所述第二图像，确定所述晶棒的检测直径；
[0009]机架模组，设置于所述晶棒生长设备，用于固定所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置，并使所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置关于所述晶棒的中心轴对称设置
。
[0010]在一些实施例中，所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的相机间距与所述晶棒的需求直径之差的绝对值不大于预定阈值
。
[0011]在一些实施例中，所述机架模组还包括调节机构，所述调节机构用于调节所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的相机间距
。
[0012]在一些实施例中，所述晶棒生长设备还设置有观察口，所述第一图像采集装置和
所述第二图像采集装置设置于所述观察口上方
。
[0013]在一些实施例中，所述第一图像采集装置的光轴与所述第二图像采集装置的光轴平行，并且所述第一图像采集装置的光轴和第二图像采集装置的光轴分别与所述晶棒的轴向垂直
。
[0014]在一些实施例中，所述机架模组还包括导轨，所述导轨与所述晶棒的轴向垂直，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置与所述导轨连接，并且所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置构造为可沿所述导轨移动
。
[0015]在一些实施例中，还包括：
[0016]校准盘，所述校准盘在两侧边缘区域设置有多个第一狭缝和多个第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝关于所述校准盘的圆心对称分布，多个所述第一狭缝与所述第一图像采集装置对应，多个所述第二狭缝与所述第二图像采集装置对应；
[0017]其中，在校准时，所述校准盘设置于所述晶棒生长设备内，且所述校准盘与预定生长的晶棒的轴向垂直且相交于所述校准盘的圆心；
[0018]多个所述第一狭缝设置有第一校准光源，多个所述第二狭缝设置第二校准光源；
[0019]所述第一图像采集装置还配置为：在所述第一校准光源点亮时，采集获取所述第一狭缝的第一狭缝图像；
[0020]所述第二图像采集装置还配置为：在所述第二校准光源点亮时，采集获取所述第二狭缝的第二狭缝图像；
[0021]所述处理器还用于：
[0022]根据所述第一狭缝图像获得任意的两个所述第一狭缝之间的第一狭缝图像距离，根据所述第二狭缝图像获得任意的两个所述第二狭缝之间的第二狭缝图像距离；
[0023]分别校准第一图像采集装置和第二图像采集装置，使所述第一狭缝图像距离等于校准盘上对应的两个第一狭缝之间的第一狭缝距离，以及使所述第二狭缝图像距离等于上对应的两个所述第二狭缝之间的第二狭缝距离
。
[0024]在一些实施例中，所述校准盘的直径大于所述需求直径
。
[0025]在一些实施例中，相邻的所述第一狭缝之间的间距相等或者不相等，相邻的所述第二狭缝之间的间距相等或者不相等
。
[0026]本申请再一方面提供一种晶棒生长设备，包括前述的晶棒直径检测装置
。
[0027]根据本申请提供的晶棒晶棒直径检测装置以及晶棒生长设备，第一图像采集装置和第二图像采集装置同步检测，可以消除因为晶棒旋转晃动和熔体液面高度变化造成的误差，提高了对晶棒直径的控制准确度以及实际精度，降低了生长拉速功率波动，保证了单晶硅棒的生长品质，并且由于第一图像采集装置和第二图像采集装置分别独立获取图像，检测面积集中，提高了第一图像和第二图像的分辨率，从而提升了检测精度
。
附图说明
[0028]本申请的下列附图在此作为本申请的一部分用于理解本申请
。
附图中示出了本申请的实施例及其描述，用来解释本申请的装置及原理
。
在附图中，
[0029]图1为根据本申请一实施例的晶棒生长设备的结构示意图；
[0030]图
2A
为根据本申请一实施例的单个
CCD
进行局部晶棒直径的测量方式的示意图；
[0031]图
2B
为根据本申请一实施例的单个
CCD
进行局部晶棒直径的测量方式的示意图；
[0032]图3为根据本申请一实施例的晶棒直径检测装置的示意图；
[0033]图4为根据本申请一实施例的晶棒直径检测装置的校准的示意图
。
[0034]附图标记：
[0035]100
‑
炉体，
110
‑
坩埚，
120
‑
加热单元，
130
‑
导流筒，
140
‑
保温层，
150
‑
晶棒提拉单元，
160
‑
坩埚升降单元，
170
‑
直径获取单元，
180
‑
控制单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种晶棒直径检测装置，用于晶棒生长设备，其特征在于，包括：第一图像采集装置，用于获取晶棒在熔体液面处的第一图像，所述第一图像中包括晶棒的第一边缘区域的图像；第二图像采集装置，用于获取晶棒在熔体液面处的第二图像，所述第一图像中包括晶棒的第二边缘区域的图像；处理器，与所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接，用于基于所述第一图像和所述第二图像，确定所述晶棒的检测直径；机架模组，设置于所述晶棒生长设备，用于固定所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置，并使所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置关于所述晶棒的中心轴对称设置
。2.
根据权利要求1所述的晶棒直径检测装置，其特征在于，所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的相机间距与所述晶棒的需求直径之差的绝对值不大于预定阈值
。3.
根据权利要求1所述的晶棒直径检测装置，其特征在于，所述机架模组还包括调节机构，所述调节机构用于调节所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的相机间距
。4.
根据权利要求1所述的晶棒直径检测装置，其特征在于，所述晶棒生长设备还设置有观察口，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置设置于所述观察口上方
。5.
根据权利要求1所述的晶棒直径检测装置，其特征在于，所述第一图像采集装置的光轴与所述第二图像采集装置的光轴平行，并且所述第一图像采集装置的光轴和第二图像采集装置的光轴分别与所述晶棒的轴向垂直
。6.
根据权利要求1所述的晶棒直径检测装置，其特征在于，所述机架模组还包括导轨，所述导轨与所述晶棒的轴向垂直，所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置与所述导轨连接，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭良，金光勳，李寅锋，李嘉伟，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：