一种直拉单晶硅直径测量方法、装置和直拉单晶硅生长装置与流程

本发明涉及半导体，具体而言涉及一种直拉单晶硅直径测量方法。

背景技术：

1、随着半导体产业的迅猛发展，半导体制造商对单晶材料提出了更加严格的要求。单晶硅晶棒的生长一般都采用大投量拉晶炉，通过提拉(czochralski，cz法)进行拉制生长，在拉制硅单晶过程中，单晶硅晶棒生长过程中，准确测量晶棒的直径是保证晶体生长稳定性的前提，也是保证晶体品质良率的核心要素。

2、现有的直拉单晶硅直径测量方法通常使用单组电荷耦合元件(charge coupleddevice，简称ccd)相机对晶体直径进行检测。在拉制硅单晶过程中，受晶体旋转产生的晃动以及检测角度变化的影响，单组ccd相机对晶体直径的测量结果准确度较低，使得晶体拉制效率下降。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明提供了一种直拉单晶硅直径测量方法，所述方法包括：控制第一校准光源和第二校准光源发光，所述第一校准光源和所述第二校准光源间隔第一距离，所述第一距离与预设晶棒直径的差的绝对值小于预设阈值，所述第一校准光源与所述第二校准光源之间连线的中点位于晶棒长晶时的与所述晶棒轴向垂直的截面的圆心处；基于第一测量设备获取所述第一校准光源的第一坐标并基于第二测量设备获取所述第二校准光源的第二坐标，所述第一测量设备和所述第二测量设备间隔距离等于预设晶棒直径；基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第一距离获取直径测量系数；在所述晶棒长晶时使用所述第一测量设备获取所述晶棒直径的一端的第一直径坐标，使用所述第二测量设备获取所述晶棒直径的另一端的第二直径坐标；基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径测量系数获取所述晶棒的直径测量值。

3、示例性地，所述方法还包括：设置一组或更多组所述第一校准光源和所述第二校准光源，基于所述一组或更多组所述第一校准光源和所述第二校准光源获取所述直径测量系数。

4、示例性地，所述方法还包括：控制所述一组或多组所述第一校准光源和所述第二校准光源中的第一组所述第一校准光源和所述第二校准光源发光；基于所述第一测量设备获取所述第一组所述第一校准光源的第一坐标，基于所述第二测量设备获取所述第一组所述第二校准光源的第二坐标；基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第一组所述第一校准光源和所述第二校准光源的所述第一距离计获取第一直径测量系数；控制所述一组或多组所述第一校准光源和所述第二校准光源中的第二组所述第一校准光源和所述第二校准光源发光；基于所述第一测量设备获取所述第二组所述第一校准光源的第三坐标，基于所述第二测量设备获取所述第二组所述第二校准光源的第四坐标；基于所述第三坐标、所述第四坐标和所述第二组所述第一校准光源和所述第二校准光源的所述第二距离计获取第二直径测量系数；重复上述步骤获取与各组所述第一校准光源和所述第二校准光源相对应的多个直径测量系数；基于所述多个直径测量系数获取所述直径测量系数。

5、示例性地，所述基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第一距离获取直径测量系数包括：所述直径测量系数等于所述第一坐标和所述第二坐标的差的绝对值的倒数与所述第一距离的乘积。

6、示例性地，所述基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径测量系数获取所述晶棒的直径测量值包括：所述晶棒的所述直径测量值等于所述第一直径坐标和所述第二直径坐标的差的绝对值与所述直径测量系数的乘积。

7、示例性地，所述方法还包括：在所述晶棒长晶后，获取所述晶棒的直径实际值，基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径实际值获取实际直径测量系数，当所述实际直径测量系数与所述直径测量系数的差大于预设系数阈值时，使用所述实际直径测量系数更新所述直径测量系数。

8、示例性地，所述基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径实际值获取实际直径测量系数包括：所述直径实际测量系数等于所述第一直径坐标和所述第二直径坐标的差的绝对值的倒数与所述直径实际值的乘积。

9、根据本申请的另一方面，还提供一种直拉单晶硅直径测量装置，所述装置包括第一测量设备、第二测量设备和校准设备，其中：所述第一测量设备和所述第二测量设备间隔距离等于预设晶棒直径，所述第一测量设备设置为获取所述校准设备上的第一校准光源的第一坐标，所述第二测量设备设置为获取所述校准设备上的第二校准光源的第二坐标；校准设备，所述校准设备上设置有所述第一校准光源和所述第二校准光源，所述第一校准光源和所述第二校准光源间隔第一距离，所述第一距离与预设晶棒直径的差的绝对值小于预设阈值，所述第一校准光源与所述第二校准光源之间连线的中点位于晶棒长晶时的与所述晶棒轴向垂直的截面的圆心处。

10、示例性地，所述第一测量设备的测量方向和所述第二测量设备的测量方向相互平行，所述第一测量设备与所述第二测量设备的连线与所述晶棒长晶时的轴向垂直。

11、示例性地，所述装置还包括导轨，所述导轨与所述晶棒长晶时的轴向垂直，所述第一测量设备和所述第二测量设备设置在所述导轨上，并且所述第一测量设备和所述第二测量设备可沿所述导轨移动。

12、示例性地，所述第一测量设备和所述第二测量设备包括电荷耦合器件相机。

13、示例性地，所述校准设备包括一组或更多组所述第一校准光源和所述第二校准光源。

14、根据本申请的另一方面，还提供一种直拉单晶硅生长装置，包括上述的直拉单晶硅直径测量装置。

15、本申请提供的直拉单晶硅直径测量方法，通过控制第一校准光源和第二校准光源发光，基于第一测量设备获取第一校准光源的第一坐标并基于第二测量设备获取第二校准光源的第二坐标，然后基于第一坐标、第二坐标和第一距离获取直径测量系数；在晶棒长晶时使用第一测量设备获取晶棒直径的一端的第一直径坐标，使用第二测量设备获取晶棒直径的另一端的第二直径坐标；再基于第一直径坐标、第二直径坐标和直径测量系数获取晶棒的直径测量值，减小了直拉单晶硅直径测量误差，提高了晶体生长过程中的晶体直径控制准确度，从而提高了单晶硅生产效率。

技术特征：

1.一种直拉单晶硅直径测量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述基于所述第一坐标、所述第二坐标和所述第一距离获取直径测量系数包括：所述直径测量系数等于所述第一坐标和所述第二坐标的差的绝对值的倒数与所述第一距离的乘积。

5.根据权利要求1所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径测量系数获取所述晶棒的直径测量值包括：所述晶棒的所述直径测量值等于所述第一直径坐标和所述第二直径坐标的差的绝对值与所述直径测量系数的乘积。

6.根据权利要求1所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述晶棒长晶后，获取所述晶棒的直径实际值，基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径实际值获取实际直径测量系数，当所述实际直径测量系数与所述直径测量系数的差大于预设系数阈值时，使用所述实际直径测量系数更新所述直径测量系数。

7.根据权利要求6所述的晶棒直径测量方法，其特征在于，所述基于所述第一直径坐标、所述第二直径坐标和所述直径实际值获取实际直径测量系数包括：所述直径实际测量系数等于所述第一直径坐标和所述第二直径坐标的差的绝对值的倒数与所述直径实际值的乘积。

8.一种直拉单晶硅直径测量装置，其特征在于，包括第一测量设备、第二测量设备和校准设备，其中：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一测量设备的测量方向和所述第二测量设备的测量方向相互平行，所述第一测量设备与所述第二测量设备的连线与所述晶棒长晶时的轴向垂直。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括导轨，所述导轨与所述晶棒长晶时的轴向垂直，所述第一测量设备和所述第二测量设备设置在所述导轨上，并且所述第一测量设备和所述第二测量设备可沿所述导轨移动。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一测量设备和所述第二测量设备包括电荷耦合器件相机。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述校准设备包括一组或更多组所述第一校准光源和所述第二校准光源。

13.一种直拉单晶硅生长装置，其特征在于包括权利要求8-12中任一项所述的直拉单晶硅直径测量装置。

技术总结
本申请公开了一种直拉单晶硅直径测量方法、装置和直拉单晶硅生长装置，所述方法包括：控制第一校准光源和第二校准光源发光，基于第一测量设备获取第一校准光源的第一坐标并基于第二测量设备获取第二校准光源的第二坐标；基于第一坐标、第二坐标和第一距离获取直径测量系数；在晶棒长晶时使用第一测量设备获取晶棒直径的一端的第一直径坐标，使用第二测量设备获取晶棒直径的另一端的第二直径坐标；基于第一直径坐标、第二直径坐标和直径测量系数获取晶棒的直径测量值，减小了直拉单晶硅直径测量误差，提高了晶体生长过程中的晶体直径控制准确度，从而提高了直拉单晶硅生产效率。

技术研发人员：金光勳,李寅锋,李嘉伟,赵旭良
受保护的技术使用者：上海新昇半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24