本发明专利技术公开了一种高精度液面移动位置测量组件及测量方法，包括：坩埚，所述坩埚内装有硅液；导流筒，所述导流筒设于硅液上方，所述导流筒底部设有耐高温部件；晶棒冷却装置，所述晶棒冷却装置设于硅液上方，且所述晶棒冷却装置设于导流筒内，所述晶棒冷却装置底部开设有多个拉晶孔；相机，用于获取耐高温部件与耐高温部件在硅液面上倒影的图像；控制器，用于接收并处理相机传递过来的数据；所述耐高温部件上设有凸起，所述凸起上开设有通孔。本发明专利技术的高精度液面移动位置测量组件及测量方法使用方便通过相机测量与控制器控制，实现对晶棒冷却装置底部与原料硅液液面的移动位置实时测量与控制，从而可以控制晶棒的直径大小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硅芯生产，具体涉及一种高精度液面移动位置测量组件及测量方法。
技术介绍
1、多/单晶硅是半导体和光伏等行业的重要原料，在生产多/单晶硅的过程中，硅芯的使用量非常大，目前较为先进的硅芯制备是使用多圈直拉式晶体生长炉直接进行多根硅芯拉制，其原理是将原料加热融化成液态，然后利用籽晶进行引晶使液态原料重新结晶形成所需硅芯，为使得硅芯保持稳定的晶体生长，并控制晶棒直径的大小，需要保证在制备过程中，液面移动的速度和位置精度要合适，使得硅芯冷却装置底部与硅液面之间的距离始终处于一个合适且稳定的距离。因此，如何测量液面移动位置对于硅芯稳定生长至关重要。
2、目前视觉系统测量液面移动位置的方式，行业普遍采用水平测量，该方式无法线性表现出液面移动位置的变化情况，原技术精度较差，波动大，不能达到精确控制液面位置。部分采用特定角度进行斜向测量，但该角度受测量相机安装角度影响，首次需要晶棒产出才能进行获得该特定角度值。没有物理标定实际液面位置，由人工依靠经验判断实际液面移动位置的变化情况，受主观因素影响较大。
3、基于上述情况，本专利技术提出了一种高精度液面移动位置测量组件及测量方法，可有效解决以上问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高精度液面移动位置测量组件及测量方法。本专利技术的高精度液面移动位置测量组件及测量方法使用方便通过相机测量与控制器控制，实现对晶棒冷却装置底部与原料硅液液面的移动位置实时测量与控制，从而可以控制晶棒的直径大小。
>2、本专利技术通过下述技术方案实现：3、一种高精度液面移动位置测量组件，包括：
4、坩埚，所述坩埚内装有硅液；
5、导流筒，所述导流筒设于硅液上方，所述导流筒底部设有耐高温部件；
6、晶棒冷却装置，所述晶棒冷却装置设于硅液上方，且所述晶棒冷却装置设于导流筒内，所述晶棒冷却装置底部开设有多个拉晶孔；
7、相机，用于获取耐高温部件与耐高温部件在硅液面上倒影的图像；
8、控制器，用于接收并处理相机传递过来的数据；
9、所述耐高温部件上设有凸起，所述凸起上开设有通孔。
10、本专利技术的目的在于提供一种高精度液面移动位置测量组件及测量方法。本专利技术的高精度液面移动位置测量组件及测量方法使用方便通过相机测量与控制器控制，实现对晶棒冷却装置底部与原料硅液液面的移动位置实时测量与控制，从而可以控制晶棒的直径大小。
11、优选的，所述晶棒冷却装置底部设有静电容检测装置。
12、优选的，所述静电容检测装置包括依次电连接的硅液接触件和信号放大器，所述硅液接触件从静电容检测装置底部向下突出l1距离，所述信号放大器与控制器电连接。
13、优选的，所述信号放大器包括电阻r1和滑动变阻器r2，所述电阻r1一端和滑动变阻器r2一端通过第一导线电连接，所述第一导线上连接有第二导线，所述电阻r1另一端连接有第三导线，所述滑动变阻器r2另一端连接有第四导线。
14、优选的，所述耐高温部件上开设有安装孔。
15、一种高精度液面移动位置测量组件的测量方法，包括以下步骤：
16、步骤s1：在控制器中预设参考测量值d0，首次确认液面位置时，将坩埚缓慢上升，当控制器检测到静电容检测装置输出电压后，立即停止上升坩埚；
17、步骤s2：再将坩埚下降d1距离，此时晶棒冷却装置底部与液面的物理距离为d2，计算公式为：
18、d2＝(l1+d1)
19、其中，l1为静电容检测装置突出长度，d1为静电容检测装置接触液面后，坩埚下降的距离；
20、步骤s3：待液面稳定后，相机拍下此时耐高温部件和耐高温部件在液面中倒影的图像；
21、步骤s4：图像中耐高温部件的通孔和倒影中耐高温部件的通孔之间的像素距离为d3，此时标定实际物理距离d2和相机测量像素距离d3为当前实际液面距离与工业相机测量距离关系；
22、步骤s5：坩埚缓慢下降5mm，相机拍下此时耐高温部件和耐高温部件液面中倒影的图像；
23、步骤s6：图像中耐高温部件的通孔和倒影中耐高温部件的通孔之间的像素距离为d4，计算出每下降0.01mm对应的像素测量值d5，计算公式为：
24、d5＝(d4-d3)/500；
25、步骤s7：将d5输入到控制器中，在控制器中标定d5为实际坩埚每下降0.01mm所对应的像素变化量；
26、步骤s8：当晶棒处于连续生长过程中时，此时通过相机观测到耐高温部件的通孔及其倒影会随着实际的液面位置移动情况而产生变化，相机实时记录耐高温部件的通孔和倒影中耐高温部件的通孔之间的像素距离为d6，并通过公式d7＝d2+(d6-d3)/d5*0.01计算出实际的液面距离d7，获得液面移动位置的实时信息；
27、步骤s9：将液面距离d7反馈到控制器，控制器会将实时液面距离d7与参考测量值d0进行对比，然后根据对比结果进行坩埚升降动作，调整液面位置高度。
28、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
29、1、采用静电容检测装置来判断液面与晶棒冷却装置底部的实际物理距离，从而避免了人工肉眼观察所带来的误差。
30、2、耐高温部件上设置通孔，有利于视觉测量的目标特征提取精度，达到更高的测量精度效果。避免了传统石墨材质的反射不良，特征难以提取，易产生氧化物的问题。
31、3、通过两次标定，分别标定实际物理距离与像素测量值的关系，以及坩埚升降0.01毫米所对应像素距离的关系，使得测量值变化值与实际距离值变化一致，整体误差在1％以内，符合硅棒拉制要求。
32、4、将计算得出的耐高温部件的通孔与其倒影的实际距离和设定目标值进行对比，然后根据对比结果反馈到控制器，控制器控制坩埚升降进行液面位置调整，实现对晶棒冷却装置底部与原料硅液液面的移动位置实时测量与控制，从而可以控制晶棒的直径大小。
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【技术保护点】
1.一种高精度液面移动位置测量组件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述晶棒冷却装置底部设有静电容检测装置。
3.根据权利要求2所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述静电容检测装置包括依次电连接的硅液接触件和信号放大器，所述硅液接触件从静电容检测装置底部向下突出L1距离，所述信号放大器与控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述信号放大器包括电阻R1和滑动变阻器R2，所述电阻R1一端和滑动变阻器R2一端通过第一导线电连接，所述第一导线上连接有第二导线，所述电阻R1另一端连接有第三导线，所述滑动变阻器R2另一端连接有第四导线。
5.根据权利要求1所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述耐高温部件上开设有安装孔。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的高精度液面移动位置测量组件的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种高精度液面移动位置测量组件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述晶棒冷却装置底部设有静电容检测装置。
3.根据权利要求2所述的高精度液面移动位置测量组件，其特征在于：所述静电容检测装置包括依次电连接的硅液接触件和信号放大器，所述硅液接触件从静电容检测装置底部向下突出l1距离，所述信号放大器与控制器电连接。
4.根据权利要求3所述的高精度液面移动位置测...
【专利技术属性】
技术研发人员：程旭兵，徐永根，李敏，
申请(专利权)人：浙江晶阳机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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