一种单晶硅棒生产用长度测量装置的制作方法

本实用新型涉及工业检测技术领域，具体是一种单晶硅棒生产用长度测量装置。

背景技术：
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单晶硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制造大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。单晶硅棒的生产工艺主要为加料、熔化、缩颈生长、放肩生长、等径生长、尾部生长。第一步加料：将多晶硅原料及杂质放入石英坩埚内，杂质的种类依电阻的N或P型而定。杂质种类有硼，磷。第二步熔化：加完多晶硅原料于石英埚内后，长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度，一般为1420℃以上，将多晶硅原料熔化。第三步缩颈生长：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体中。由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，会使籽晶产生位错，这些位错必须利用缩颈生长使之消失掉。缩颈生长是将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小，一般为4－6mm，由于位错线与生长轴成一个交角，只要缩颈够长，位错便能长出晶体表面，产生零位错的晶体。第四步放肩生长：长完细颈之后，须降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小。第五步等径生长：长完细颈和肩部之后，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒直径维持在正负2mm之间，这段直径固定的部分即称为等径部分。单晶硅片取自于等径部分。第六步尾部生长：在长完等径部分之后，如果立刻将晶棒与液面分开，那么热应力将使得晶棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发生，必须将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部生长。长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出，即完成一次生长周期。

在单晶硅棒生产过程中要测量几次晶体硅棒的长度，一个是圆柱主体的长度，第二个是锥形尖针的长度，目前常用的测量均为手工工具测量，不仅操作过程繁琐，而且存在较大的误差。因此，本领域技术人员提供了一种单晶硅棒生产用长度测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种单晶硅棒生产用长度测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种单晶硅棒生产用长度测量装置，包括主支柱，所述主支柱的一侧放置有生产台，所述主支柱的中段外侧壁上套接有限位环，所述限位环的上端与生产台的水平工作平面平齐，所述限位环的上方位置设置有滑块架，所述滑块架滑动安装在主支柱的外侧端，所述主支柱的顶部末端固定安装有圈垫，所述圈垫的上表面固定安装有校零旋钮，所述圈垫的下方位置设置有数码显示器，所述数码显示器的一端固定安装在主支柱上部的外侧壁上。

作为本实用新型进一步的方案：所述滑块架的一端通过固定销水平安装连接提板的一侧，所述提板的下表面固定连接有牵拉套索的上端，所述牵拉套索的下端固定连接在单晶硅棒的上端中央位置。

作为本实用新型再进一步的方案：所述生产台的上端中央设置有单晶熔槽，所述单晶熔槽的上方正对着单晶硅棒的出尖端头。

作为本实用新型再进一步的方案：所述滑块架的一侧设置有固定旋钮，所述数码显示器的前表面设置有数码显示屏。

作为本实用新型再进一步的方案：所述主支柱上段部分内部空间内安装有压力弹簧，所述压力弹簧的上端固定在上端台的下表面上，所述压力弹簧的下端固定在下端台的上表面上，所述下端台的下表面固定安装在滑块架的上表面上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述上端台的上方空间内设置有压力传感器，所述圈垫的中心轴上固定安装有螺纹杆，所述螺纹杆的上端固定连接在校零旋钮的下表面上，下端固定连接在上端台的中心上，所述压力传感器的一侧正对着数码显示器。

作为本实用新型再进一步的方案：所述螺纹杆的外侧壁上设置有旋转式的微调螺纹，所述压力传感器的信号输出端与数码显示器的显示屏输入端电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该单晶硅棒生产用长度测量装置，设置滑块架和提板，可以在单晶硅等径生长过程中保证其垂直，形状规则，不破坏晶体硅的结构构造，对产品保护性更高。

2、该单晶硅棒生产用长度测量装置，设置了压力弹簧、压力传感器和数码显示器，能够在单晶硅棒生产工艺过程中直接得出硅棒圆柱主体所拉升的长度以及锥尖的高度，并且测量的长度精确度高，误差小，具有实用性。

3、该单晶硅棒生产用长度测量装置，结构科学合理，通过设置压力传动转化为拉升长度，可以在单晶硅生产过程中实时测量出硅棒的长度，无需进行多次测量，并且设置有校零装置，使用操作都极为方便，省去了大量繁琐的工作。

附图说明：

图1为一种单晶硅棒生产用长度测量装置的结构示意图；

图2为一种单晶硅棒生产用长度测量装置中主支柱上部的安装结构示意图；

图3为一种单晶硅棒生产用长度测量装置中主支柱上段内部的详细结构示意图；

图4为一种单晶硅棒生产用长度测量装置中单晶熔槽和提板的结构示意图。

图中：1、主支柱；2、生产台；3、限位环；4、滑块架；5、固定旋钮；6、圈垫；7、校零旋钮；8、数码显示器；9、提板；10、单晶硅棒；11、牵拉套索；12、压力弹簧；13、上端台；14、压力传感器；15、螺纹杆；16、单晶熔槽；17、下端台。

具体实施方式：

请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种单晶硅棒生产用长度测量装置，包括主支柱1，主支柱1的一侧放置生产台2，主支柱1的中段外侧壁上套接限位环3，限位环3的上端与生产台2的水平工作平面平齐，限位环3的上方位置设置滑块架4，滑块架4滑动安装在主支柱1的外侧端，主支柱1的顶部末端固定安装圈垫6，圈垫6的上表面固定安装校零旋钮7，圈垫6的下方位置设置数码显示器8，数码显示器8的一端固定安装在主支柱1上部的外侧壁上。

在图4中：本实施例，优选的，滑块架4的一端通过固定销水平安装连接提板9的一侧，提板9的下表面固定连接牵拉套索11的上端，牵拉套索11的下端固定连接在单晶硅棒10的上端中央位置。

在图4中：本实施例，优选的，生产台2的上端中央设置单晶熔槽16，单晶熔槽16的上方正对着单晶硅棒10的出尖端头。

在图2中：本实施例，优选的，滑块架4的一侧设置固定旋钮5，数码显示器8的前表面设置数码显示屏。

在图3中：本实施例，优选的，主支柱1上段部分内部空间内安装压力弹簧12，压力弹簧12的上端固定在上端台13的下表面上，压力弹簧12的下端固定在下端台17的上表面上，下端台17的下表面固定安装在滑块架4的上表面上。

在图3中：本实施例，优选的，上端台13的上方空间内设置压力传感器14，圈垫6的中心轴上固定安装螺纹杆15，螺纹杆15的上端固定连接在校零旋钮7的下表面上，下端固定连接在上端台13的中心上，压力传感器14的一侧正对着数码显示器8。

在图3中：本实施例，优选的，螺纹杆15的外侧壁上设置旋转式的微调螺纹，压力传感器14的信号输出端与数码显示器8的显示屏输入端电性连接。

本实用新型的工作原理是：首先，单晶硅棒10在生产过程中要经过加料、熔化、缩颈生长、放肩生长、等径生长、尾部生长等一套完整的制造工艺，其中要进行一次校零和两次测量，分别测量的是圆柱主体单晶硅的主长和锥尖的高度长，在缩颈生长、放肩生长过程中可以不计入测量长度，因此需要校零，调整主支柱1上方的校零旋钮7，可以将压力弹簧12上端的上端台13提升至压力弹簧12的原长长度位置，即压力弹簧12的所受压力为零，压力传感器14所记录的压力值也为零，该过程即为校零操作。然后，当单晶硅棒10进行等径生长时，其所拉升的长度即为单晶硅棒10的圆柱主体长度，该长度是单晶硅棒10的主要长度，是必须要测量记录的，这时，提板9通过牵拉套索11拉升单晶硅棒10，滑块架4在主支柱1的外表面上向上滑动，主支柱1上段内部的压力弹簧12就受到压缩产生一定的压力通过压力传感器14显示出来，经过数据的换算转化为其拉升的高度，即为上升的长度，当等径生长完成时，即拉升高度达到最大值，此压力值所换算转化的长度即为单晶硅棒10圆柱主体的长度。最后，还有一段是单晶硅棒10最下端的锥尖长度，，锥尖长度的测量有两种方法，一种是先将压力弹簧12的压力校零，再用上述同样的测量方法再次测量锥尖的高度，另外一种测量方法就是在圆柱主体测量的基础上继续拉升，直到拉升到锥尖最低端结束，得到压力值所换算的长度值，将此值减去圆柱主体的长度值即为单晶硅棒10锥尖体的高度值。该单晶硅棒生产用长度测量装置设置滑块架4和提板9，可以在单晶硅等径生长过程中保证其垂直，形状规则，不破坏晶体硅的结构构造，对产品保护性更高；设置了压力弹簧12、压力传感器14和数码显示器8，能够在单晶硅棒生产工艺过程中直接得出硅棒圆柱主体所拉升的长度以及锥尖的高度，并且测量的长度精确度高，误差小，具有实用性；结构科学合理，通过设置压力传动转化为拉升长度，可以在单晶硅生产过程中实时测量出硅棒的长度，无需进行多次测量，并且设置有校零装置，使用操作都极为方便，省去了大量繁琐的工作。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。