CN114993151A - 测量装置和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量装置，包括：炉体；坩埚，坩埚内容纳有硅熔液；磁场产生结构，设置于炉体的***，用于向坩埚处输出磁场，磁场产生结构包括远离硅熔液的第一端面；籽晶提拉结构，用于控制籽晶升降运动；第一感应结构，设置于炉体上，用于在籽晶下降经过第一位置时，发出第一信号；第二感应结构，设置于炉体上，用于在籽晶下降至第二位置时，发出第二信号，第二位置为与硅熔液液面齐平的位置；处理结构，用于根据第一信号和第二信号获取第一位置和第二位置的第二距离b，并根据第二距离b获取第一距离MP，其中MP＝a+d‑b，a为第一端面和第一位置之间的距离，d为在第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。本发明还涉及一种测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及硅产品制作技术领域，尤其涉及一种测量装置和测量方法。
背景技术
MGP为磁场的最强水平高斯面，其与硅熔液表面的距离为一非常重要的拉晶工艺参数，最强高斯平面与硅熔液液面之间的距离大小决定了硅熔体的对流，控制氧的有效析出，这很大程度上决定了晶棒中晶体缺陷分布情况及氧含量分布均一性。氧的均一性很大程度上影响着BMD(Bulk Micro Defect)的均一性。因此如何准确测量该参数很重要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种测量装置和测量方法，提高测量最强高斯平面与硅熔液液面之间的距离的精确度。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种测量装置，用于测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，所述第一方向为垂直于所述硅熔液液面的方向，所述测量装置包括：
炉体；
坩埚，位于所述炉体内，所述坩埚内容纳有硅熔液；
磁场产生结构，设置于所述炉体的***，用于向所述坩埚处输出磁场，在所述第一方向上，所述磁场产生结构包括远离所述硅熔液的第一端面；
籽晶提拉结构，用于控制籽晶在所述第一方向进行升降运动；
第一感应结构，设置于所述炉体上，且在所述第一方向上位于所述炉体的第一位置，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号。其中，所述第二位置为与所述硅熔液液面齐平的位置；
第二感应结构，设置于所述炉体上，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；
处理结构，用于根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
可选的，所述第一感应结构包括对射传感器，所述对射传感器的信号发射部和信号接收部位于所述炉体的相对的两侧。
可选的，所述炉体包括主体和盖体，所述信号发射部和所述信号接收部位于所述盖体的相对的两侧。
可选的，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内，所述第二感应结构用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
可选的，所述籽晶提拉结构包括籽晶夹头和固定于所述籽晶夹头上的籽晶，所述电流检测元件的一端与所述籽晶夹头连接。
可选的，所述坩埚包括石英坩埚和位于所述石英坩埚外部的石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴支撑固定。
可选的，所述石墨坩埚和所述坩埚轴之间设置有坩埚托盘。
本发明实施例还提供一种测量方法，采用上述的测量装置测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；
根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
可选的，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；具体包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
本发明的有益效果是：准确地测量最强高斯平面到硅熔液液面的距离，进而有助于在拉晶过程中精确地控制硅熔体的对流，控制氧的有效析出，这很大程度上决定了晶棒中晶体缺陷分布情况及氧含量分布均一性，有助于高品质、氧均一、BMD均一的晶棒的产出。
附图说明
图1表示本发明实施例中的测量装置的结构示意图；
图2表示本发明实施例中的测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实施例提供一种测量装置，用于测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，所述第一方向为垂直于所述硅熔液液面的方向，所述测量装置包括：
炉体；
坩埚，位于所述炉体内，所述坩埚内容纳有硅熔液；
磁场产生结构，设置于所述炉体的***，用于向所述坩埚处输出磁场，在所述第一方向上，所述磁场产生结构包括远离所述硅熔液的第一端面；
籽晶提拉结构，用于控制籽晶在所述第一方向进行升降运动；
第一感应结构，设置于所述炉体上，且在所述第一方向上位于所述炉体的第一位置，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号。其中，所述第二位置为与所述硅熔液液面齐平的位置；
第二感应结构，设置于所述炉体上，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；
处理结构，用于根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
通过所述第一感应结构和所述第二感应结构的设置，分别记录籽晶在下降过程中经过所述第一位置和所述第二位置时的信息，例如，时间、速度等，从而获得所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，所述第一端面和所述第一位置之间的距离a可以通过直接测量获得，所述磁场产生结构的位置固定，因此，所述最强高斯平面是固定的，在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离d可以根据所述磁场产生结构的所述第一端面获得，这样就可以获得最强高斯平面与硅熔液之间的距离MP＝a+d-b。采用上述方案获得最强高斯平面与硅熔液之间的距离MP，提高了该参数的精确度，且简单快捷。
所述第一感应结构的具体结构形式可以有多种，示例性的，所述第一感应结构包括对射传感器，所述对射传感器的信号发射部和信号接收部位于所述炉体的相对的两侧。
所述信号发射部和所述信号接收部在所述第一方向上的位置均位于所述第一位置，从而可以精确的在籽晶经过所述第一位置时发出所述第一信号。
所述对射传感器的设置位置可以根据实际需要设定，即所述第一位置可以根据实际需要设定，只要位于所述炉体内的坩埚的上方即可，示例性的，所述炉体包括主体和盖体，所述信号发射部和所述信号接收部位于所述盖体的相对的两侧。
所述对射传感器可以设置于所述盖体的外表面，这样可以避免对炉体内的器件的影响。
所述第二感应结构的具体结构形式可以有多种，只要可以在籽晶接触硅熔液液面时发出所述第二信号即可，示例性的，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内，所述第二感应结构用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
当籽晶头部与硅熔液液面发生接触时，籽晶提拉结构与硅熔液形成回路，阻值发生变化(电流发生变化)，所述处理结构接收所述第二信号，并根据所述第一信号，从而获得所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的距离。
需要说明的是，所述第二感应结构还可以包括监测元件，用于实施监测所述电流检测元件的变化，在监测到所述电流检测元件的电流发生变化时，发出所述第二信号，但并不以此为限。
所述监测元件可以包括开关电路和位置信息获取结构，在籽晶头部与硅熔液液面发生接触时，籽晶提拉结构与硅熔液形成回路，阻值发生变化(电流发生变化)，所述开关电路会闭合，从而发出信号至所述位置信息获取结构，使得所述位置信息获取结构，根据籽晶的移动速度、从所述第一位置移动至所述第二位置所需的时间等信息获取所述第一位置和所述第二位置之间的距离，但并不以此为限。
示例性的，所述籽晶提拉结构包括籽晶夹头和固定于所述籽晶夹头上的籽晶，所述电流检测元件的一端与所述籽晶夹头连接。
示例性的，所述坩埚包括石英坩埚和位于所述石英坩埚外部的石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴支撑固定。
示例性的，所述石墨坩埚和所述坩埚轴之间设置有坩埚托盘。
本发明实施例还提供一种测量方法，采用上述的测量装置测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；
根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
示例性的，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；具体包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种测量装置，用于测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，所述第一方向为垂直于所述硅熔液液面的方向，其特征在于，所述测量装置包括：
炉体；
坩埚，位于所述炉体内，所述坩埚内容纳有硅熔液；
磁场产生结构，设置于所述炉体的***，用于向所述坩埚处输出磁场，在所述第一方向上，所述磁场产生结构包括远离所述硅熔液的第一端面；
籽晶提拉结构，用于控制籽晶在所述第一方向进行升降运动；
第一感应结构，设置于所述炉体上，且在所述第一方向上位于所述炉体的第一位置，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号；
第二感应结构，设置于所述炉体上，用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号，其中，所述第二位置为与所述硅熔液液面齐平的位置；
处理结构，用于根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一感应结构包括对射传感器，所述对射传感器的信号发射部和信号接收部位于所述炉体的相对的两侧。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述炉体包括主体和盖体，所述信号发射部和所述信号接收部位于所述盖体的相对的两侧。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内，所述第二感应结构用于在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述籽晶提拉结构包括籽晶夹头和固定于所述籽晶夹头上的籽晶，所述电流检测元件的一端与所述籽晶夹头连接。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述坩埚包括石英坩埚和位于所述石英坩埚外部的石墨坩埚，所述石墨坩埚底部通过坩埚轴支撑固定。
7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述石墨坩埚和所述坩埚轴之间设置有坩埚托盘。
8.一种测量方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的测量装置测量磁场最强高斯面与硅熔液液面在第一方向上的第一距离MP，包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降经过所述第一位置时，发出第一信号；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；
根据所述第一信号和所述第二信号获取所述第一位置和所述第二位置在所述第一方向上的第二距离b，并根据所述第二距离b获取所述第一距离MP，其中MP＝a+d-b，a为在所述第一方向上所述第一端面和所述第一位置之间的距离，d为在所述第一方向上所述第一端面和磁场最强高斯面之间的距离。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述第二感应结构包括电流检测元件，所述电流检测元件的一端与所述籽晶提拉结构连接，所述电流检测元件的另一端浸没于所述硅熔液内；
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至第二位置时，发出第二信号；具体包括：
在所述籽晶提拉结构控制籽晶下降至籽晶与硅熔液接触时，发出所述第二信号。
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