CN102787353B - 单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法 - Google Patents

单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，包括：对正在生长的单晶硅棒进行实时拍摄，分析成像图，采用以下步骤进行测量：S1：在成像图上确定开始扫描点；S2：在成像图上确定晶线特征像素值；S3：在成像图上确定结束点；S4：在成像图上采用从右到左的扫面法从点开始逐行扫描遇到光圈则返回下一行扫描；S5：扫到晶线特征像素之后记录下最右边的像素点位置；S6：以最右边的像素点位置为最高点，计算从光圈到最高点的晶线平面高度x；S7：根据x，向控制机构发出测量结果。本发明的测量方法能够检测出硅棒在高温负压的环境中进行生长时，晶线是否存在，全程无需经验丰富的单晶工人参与，减少劳动强度，降低人力成本。

Description

单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法
技术领域
本发明涉及单晶硅技术领域，特别涉及一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法。
背景技术
直拉单晶制造中是把原料多硅晶块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，将籽晶插入液面等待晶线出现后开始放肩等径生长。在这一过程中，固态硅与液态硅之间的固液界面上会有一圈很亮的光圈，以光圈上的晶线是否存在来判定该晶棒是单晶硅还是多晶硅如图1所示，图1a为多晶硅棒，图1b为单晶硅棒。因为这一过程始终保持在高温负压的环境中进行，所以操作人员只能隔着观察窗在单晶炉外部，进行肉眼观察光圈晶线是否存在，已生长的单晶硅是否断线变成多晶硅等。在整个生产过程中晶线是否存在都是靠经验丰富的工人肉眼观察，劳动强度比较大，人工成本比较高。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，能够检测出硅棒在高温负压的环境中进行生长时，晶线是否存在，整个过程由相机实时拍摄，电脑实时计算，为全自动单晶生长提供了很好的晶线检测方法，全程无需经验丰富的单晶工人参与，减少劳动强度，降低人力成本。
（二）技术方案
一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，包括：使用相机对正在生长的单晶硅棒进行实时拍摄，分析测量成像图，采用以下步骤进行分析测量：S1：在成像图上确定开始扫描点A；S2：在成像图上确定晶线特征像素值p；S3：在成像图上确定结束点B；S4：在成像图上采用从右到左的扫面法从S1中的A点开始逐行扫描遇到光圈则返回下一行扫描，一直到S3中所述的B点结束；S5：当在某一行内扫到晶线特征像素时，记录下该晶线特征像素的最右边像素点D的位置和与所述像素点D在同一行内并且在临近像素点D的光圈上的像素点C的位置；S6：以S5中所述的像素点D的位置为最高点，像素点C的位置为最低点，计算从像素点C到像素点D的晶线平面高度x；其中，如果x等于0.5，则表明该晶线未断线，此时正在生长的硅棒为单晶硅；如果x=0，则表明该晶线断线，此时正在生长的硅棒为多晶硅；S7：根据S6中计算的晶线平面高度x，向控制机构发出测量结果。
更好地，所述相机使用高像素普通定焦距镜头CCD。
更好地，在S2中，所述晶线特征像素值的范围为60-220。
更好地，在S6中，用所述像素点D减去像素点C得到晶线平面高度x。
（三）有益效果
本发明的单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，能够检测出硅棒在高温负压的环境中进行生长时，晶线是否存在，整个过程由相机实时拍摄，电脑实时计算，为全自动单晶生长提供了很好的晶线检测方法，全程无需经验丰富的单晶工人参与，减少劳动强度，降低人力成本。
附图说明
图1为现有技术中制造多晶硅结构判断示意图；
图2为本发明单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法的步骤流程图；
图3为本发明单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法过程示意图；
图4为本发明扫描光圈过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图2并参考图3所示，一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，包括使用相机对正在生长的单晶硅棒进行实时拍摄，分析测量成像图，采用以下步骤进行分析测量：
S1：在开始拍摄图像之前使用矩形线框在显示器显示的当前图像上圈出要检测的矩形区域，在矩形线框的右上角设置扫描起始点A；
S2：在成像图上确定晶线特征像素值p；像素是表示光线强弱的一个值，值在0—255之间，没有单位；如当光线很亮时值为255，如果光线很暗时值为3左右，所谓的特征值就是晶线的亮度值，一般在60-220之间，根据摄像机的光圈大小决定其值，如：相机光圈为1.8倍时，像素值p为80左右；
S3：在所述矩形线框的右上角设置扫描结束点B；
S4：在所述矩形线框上采用从右到左的扫面法从S1中的起始点A逐行扫描遇到光圈则返回下一行扫描，一直到S3中所述的结束点B；
如图4所示，S5：当在某一行内扫到晶线特征像素p时，记录下该晶线特征像素p的最右边像素点D的位置和与所述像素点D在同一行内并且在临近像素点D的光圈上的像素点C的位置；
S6：以S5中所述的像素点D的位置为最高点，一像素点C的位置为最低点，计算从所述像素点C到像素点D的晶线平面高度x；所述矩形线框就是一个笛卡尔坐标系，该坐标系的尺寸和分辨率由相机型号决定，原点为左上角如上图2所述；每一个像素点p在该范围里都有唯一一个与之对应的坐标，位于最右边的特征像素p所对应的x坐标值就是晶线的像素点D，位于最左边的特征像素p所对应的x坐标值就是晶线的像素点C；
其中，如果x等于0.5毫米，则表明该晶线未断线，此时正在生长的硅棒为单晶硅；
如果x=0毫米，则表明该晶线断线，此时正在生长的硅棒为多晶硅；
S7：根据S6中计算的晶线平面高度x，向控制机构发出测量结果。
所述相机使用高像素普通定焦距镜头CCD。所述晶线特征像素值p的范围为60-220。用所述像素点D减去像素点C得到晶线平面高度x。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种单晶炉非接触式硅棒晶线测量方法，其特征在于：包括使用相机对正在生长的单晶硅棒进行实时拍摄，分析测量成像图，采用以下步骤进行分析测量：
S1：在开始拍摄图像之前使用矩形线框在显示器显示的当前图像上圈出要检测的矩形区域，在矩形线框的右上角设置扫描起始点；
S2：在成像图上确定晶线特征像素值；
S3：在所述矩形线框的左下角设置扫描结束点；
S4：在所述矩形线框上采用从右到左的扫描法从S1中的起始点逐行扫描遇到光圈则返回下一行扫描，一直到S3中所述的结束点；
S5：当在某一行内扫到晶线特征像素时，记录下该晶线特征像素的最右边像素点D的位置和与所述像素点D在同一行内并且在临近像素点D的光圈上的像素点C的位置；
S6：以S5中所述的像素点D的位置为最高点，以像素点C的位置为最低点，计算从像素点C到像素点D的晶线平面高度x；
其中，如果x等于0.5毫米，则表明该晶线未断线，此时正在生长的硅棒为单晶硅；
如果x=0毫米，则表明该晶线断线，此时正在生长的硅棒为多晶硅；
S7：根据S6中计算的晶线平面高度x，向控制机构发出测量结果。
2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述相机使用高像素普通定焦距镜头CCD。
3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在S2中，所述晶线特征像素值的范围为60-220。
4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在S6中，用所述像素点D减去像素点C得到晶线平面高度x。
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