CN110274555B - 一种同心度检测工具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同心度检测工具，用以检测单晶炉内热场装置的同心度，包括用以设于坩埚轴顶端并沿垂向延伸的支撑轴；设于所述支撑轴的顶端、用以指向热场装置内壁面的检测杆；其中，所述支撑轴与所述检测杆的第一端固定连接；所述支撑轴的延伸方向与所述检测杆的延伸方向垂直。上述同心度检测工具使用方便，能够准确地判断热场装置的同心度，解决了热场装置安装效率低的问题。此外，本发明还公开了一种同心度检测方法。

Description

一种同心度检测工具和方法

技术领域

本发明涉及单晶炉制造技术领域，特别是涉及一种同心度检测工具和方法。

背景技术

单晶炉是一种能够在惰性气体环境中将多晶硅材料融化并用直拉法生长单晶硅的设备。如图1所示，单晶炉主要包括炉腔01、坩埚轴02、加热器03、保温筒04以及驱动装置(图中未示)，其中，加热器03和保温筒04等热场装置均呈圆筒状设计并在炉腔01内同轴心设置，坩埚轴02则位于上述轴心的位置，坩埚轴02还穿过炉腔01底部与驱动装置连接，以实现埚升降和埚转。

在安装单晶炉的过程中，需要检测加热器03和保温筒04等热场装置相对于坩埚轴02的同心度，目前，工作人员往往需要使用标度尺多次测量热场装置内壁面至坩埚轴02的轴线之间的径向距离是否一致来判断同心度，由于标度尺使用不便，测量操作繁琐，难以保证标度尺的延伸方向即为坩埚轴02的轴向，使得测量数据不精准，不便于判断热场装置的同心度。

发明内容

本发明的目的是提供一种同心度检测工具，该同心度检测工具使用方便，能够准确地判断热场装置的同心度，解决了热场装置安装效率低的问题。本发明的另一目的是提供一种同心度检测方法。

为实现上述目的，本发明提供一种同心度检测工具，用以检测单晶炉内热场装置的同心度，包括：用以设于坩埚轴顶端并沿垂向延伸的支撑轴；设于所述支撑轴的顶端、用以指向热场装置内壁面的检测杆；其中，所述支撑轴与所述检测杆的第一端固定连接；所述支撑轴的延伸方向与所述检测杆的延伸方向垂直。

优选地，所述检测杆的第二端具有尖角指针。

优选地，所述检测杆设置两个。

优选地，两个所述检测杆之间夹180°角。

优选地，所述检测杆的第二端设有激光位移传感器；还包括与所述激光位移传感器相连、用以显示所述激光位移传感器的检测数据的显示屏。

优选地，所述检测杆为伸缩杆。

优选地，所述检测杆包括：调节杆，所述调节杆的第一端与所述支撑轴的顶端相连，所述调节杆的第二端设有滑槽，所述滑槽内设有条形孔；延伸杆，所述延伸杆可滑动地与所述滑槽连接。

优选地，还包括用以设于坩埚轴和所述支撑轴之间的增高轴，其中，所述增高轴与所述支撑轴可拆卸连接。

相对于上述背景技术，本发明提供的同心度检测工具，通过将支撑轴设于坩埚轴以供检测杆准确地检测热场装置的同心度。具体来说，支撑轴与坩埚轴在空间上相互垂直，以坩埚轴作为中心，将支撑轴设于坩埚轴，使支撑轴的延伸方向与坩埚轴的延伸方向一致，则检测杆的延伸方向即为坩埚轴的径向，进而控制坩埚轴转动使本同心度检测工具随之旋转，再通过多次检测热场装置内壁面与检测杆端部之间的距离来判断热场装置的中心是否与坩埚轴的中心在垂向上重合。

可以看出，本同心度检测工具能够始终保证检测杆的延伸方向经过热场装置的预设中心，无需工作人员利用标度尺逐次进行对中然后再检测热场装置的同心度，进而提高了热场装置的安装效率。

本发明还提供一种同心度检测方法，适用于上述任一项所述的同心度检测工具，包括：S1：将支撑轴装设于坩埚轴的顶端；S2：升降所述坩埚轴，以判断检测杆第二端与热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入S3，若否，则进入S4；S3：调整所述热场装置的垂直度，并返回S2；S4：驱动所述坩埚轴旋转，以判断所述检测杆第二端与所述热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入S5；S5：沿垂直于所述热场装置轴线的方向调整所述热场装置的位置，并返回S2。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的同心度检测工具与单晶炉配合使用的示意图；

图2为图1中坩埚轴的剖视图；

图3为本发明实施例所提供的第一种同心度检测工具的结构示意图；

图4为图3的爆炸图；

图5为本发明实施例所提供的第二种同心度检测工具的结构示意图；

图6为本发明所提供的一种同心度检测方法的流程图；

其中，

01-炉腔、02-坩埚轴、021-通孔、03-加热器、04-保温筒、1-同心度检测工具、2-支撑轴、3-检测杆、31-调节杆、32-滑槽、321-条形孔、33-延伸杆、331-固定螺栓、4-增高轴、41-限位轴肩、42-螺纹杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的同心度检测工具与单晶炉配合使用的示意图；图2为图1中坩埚轴的剖视图；图3为本发明实施例所提供的第一种同心度检测工具的结构示意图；图4为图3的爆炸图；图5为本发明实施例所提供的第二种同心度检测工具的结构示意图；图6为本发明所提供的一种同心度检测方法的流程图。

本发明所提供的一种同心度检测工具1，如1、图3至图5所示，该同心度检测工具1主要包括支撑轴2和检测杆3。

支撑轴2用于设在坩埚轴02的顶端，并保持其延伸方向与坩埚轴02的延伸方向一致，也即使支撑轴2沿垂向设置。

检测杆3设于支撑轴2的顶端，且其延伸方向与支撑轴2的延伸方向垂直，换句话说，若支撑轴2沿垂向设置并与坩埚轴02连接，则检测杆3沿水平方向延伸。

根据背景技术中单晶炉的结构可知，驱动装置可以实现坩埚轴02转动，则将将坩埚轴02设定为热场装置的预设中心，若将本同心度检测工具1设于坩埚轴02，则可以使检测杆3以支撑轴2为回转中心转动。在坩埚轴02带动本同心度检测工具1转动的过程中，通过多次测量检测杆3与热场装置内壁面之间的距离来判断热场装置的中心是否与坩埚轴02重合。具体来说，若检测出的多个距离不相等，则表示该热场装置的中心沿垂向偏离坩埚轴02的中心，进而需要根据上述检测出的多个距离来调整热场装置的安装位置，以保证该热场装置的轴线与坩埚轴02的轴线重合；若检测出的多个距离相等，则表示该热场装置安装到位，则可以对其他热场装置进行同心度检测，以保证单晶炉内全部热场装置的中心均重合于坩埚轴02的轴线，也即实现全部热场装置的同心设置。

需要说明的是，上述检测杆3的第一端优选与支撑轴2的顶端固定连接，并利用检测杆3的第二端获取检测杆3与热场装置内壁面之间的距离。

这里针对支撑轴2与坩埚轴02固定连接的方式给出以下的具体实施例：

目前，如图2所示，坩埚轴02的内部设有供连接螺栓穿过的通孔021，连接螺栓通过该通孔021从坩埚轴02的顶端进入坩埚轴02内部，并从坩埚轴02的底部穿出与驱动装置固定连接，进而实现坩埚轴02与驱动装置的固定连接，而在连接螺栓位于坩埚轴02底部时，上述通孔021的上部分没有设置任何部件，也就是说该通孔021的上部分是空的。

因此，在第一种实施例中，上述支撑轴2用于插入通孔021内，并且作为优选，支撑轴2与通孔021二者之间过盈配合，以实现支撑轴2与坩埚轴02的紧固连接，进而使本同心度检测工具1能够随坩埚轴02同步转动。

为了便于测量检测杆3第二端与热场装置的弧形内壁面之间的距离，这里给出以下两种具体实施例：

在第二种实施例中，如图5所示，上述检测杆3的第二端设置尖角指针，作为优选，上述尖角指针呈等腰三角形的形状，使工作人员以上述尖角指针外尖端的点(从垂向来看)作为基准来精准地获取检测杆3与热场装置内壁面之间的距离，进而便于工作人员根据上述距离精准地调整该热场装置的安装位置。

需要说明的是，上述检测杆3可以设置两个，以便于工作人员可以一次性地获取两个热场装置内壁面与检测杆3之间的距离。当然，检测杆3也可以仅设置一个、或者三个及更多。

作为进一步优选，上述两个检测杆3之间夹180°角设置，也就是说两个检测杆3设于同一条直线方向上，进而可以通过坩埚轴02旋转90°角来获取热场装置内壁面在两个垂直方向相对于坩埚轴02的位置偏差，以便于工作人员快捷地调整热场装置的安装位置。当然，上述两个检测杆3之间也可以夹90°角或其他角度。

在第三种实施例中，上述检测杆3的第二端设有激光位移传感器，以通过激光位移传感器来代替人工测量检测杆3第二端至热场装置内壁面之间的距离，并且本同心度检测装置还包括与上述激光位移传感器相连的显示屏，该显示屏用于显示激光传感器的测量数据。

需要说明的是，上述激光位移传感器的检测方向优选与检测杆3的延伸方向一致；上述显示屏可以由工作人员手持，也可以固定于检测杆3。

可以理解的是，单晶炉的型号各异，且单晶炉内全部热场装置的径向尺寸也不同，而为了使工作人员能够准确地测量检测杆3第二端至热场装置内壁面之间的距离，优选将检测杆3设为伸缩杆。

其中，这里针对检测杆3的伸缩结构给出以下的具体实施例：

在第四种实施例中，如图5所示，上述检测杆3包括调节杆31和延伸杆33。调节杆31的第一端与支撑轴2的顶端固定连接，调节杆31的第二端设有滑槽32，该滑槽32内设有条形孔321；延伸杆33与上述滑槽32配合连接，一方面，延伸杆33可以沿滑槽32移动，另一方面，延伸杆33可以通过固定螺栓331贯穿延伸杆33末端和上述条形孔321以将延伸杆33在滑槽32上的位置固定，进而实现延伸杆33可滑动地与滑槽32连接。

需要说明的是，上述滑槽32朝远离支撑轴2的方向延伸，当热场装置的径向尺寸较小时，则将延伸杆33在滑槽32上朝向支撑轴2移动，以缩短整个检测杆3的长度，当热场装置的径向尺寸较大时，则将延伸杆33在滑槽32上远离支撑轴2移动，以加长整个检测杆3的长度。

可以理解的是，单晶炉内不同热场组件的高度不同，如图1中的加热器03和保温筒04所示，而为了检测保温筒04的同心度，需要利用驱动装置控制坩埚轴02向上移动，当坩埚轴02移动至最高处时，检测杆3第二端所在的高度位置仍有可能低于加热器03顶端。

为此，如图3和图4所示，本同心度检测工具1还包括用于设置在坩埚轴02和支撑轴2之间的增高轴4，该增高轴4与支撑轴2可拆卸连接，以便于工作人员根据增高轴4是否与支撑轴2安装配合来调整检测杆3的高度位置。

这里针对增高轴4的结构构造给出以下的具体实施例：

在第五种实施例中，如图3和图4所示，增高轴4的底部用于插入通孔021内，并且作为优选，增高轴4底部与通孔021二者之间过盈配合，以实现增高轴4与坩埚轴02的紧固连接，而且增高轴4的底部还设有限位轴肩41，该限位轴肩41的尺寸大于通孔021的尺寸，以通过该限位轴肩41与坩埚轴02的上表面相抵来避免增高轴4完全进入通孔021内部，进而使增高轴4中限位轴肩41以上的部分起到提高检测杆3水平高度的作用。

作为优选，增高轴4的顶部与支撑轴2的底部之间通过螺纹配合实现可拆卸连接，具体来说，如图4所示，增高轴4的顶部可设置螺纹杆42，支撑轴2的底部设有螺纹孔，进而通过螺纹杆42与上述螺纹孔的配合来实现增高轴4与支撑轴2的可拆卸连接。

本发明所提供的一种同心度检测方法，适用于如上所述的同心度检测工具1，如图6所示，该方法包括：

步骤S1：将支撑轴2装设于坩埚轴02的顶端。将支撑轴2固定于坩埚轴02的顶端，使本同心度检测工具1能够随坩埚轴02同步转动以及沿垂向方向上下移动。

步骤S2：升降坩埚轴02，以判断检测杆3第二端与热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S4。首先判断热场装置是否垂直安装，若热场装置的内壁面不垂直，则热场装置的轴线将偏离坩埚轴02的轴线。具体来说，通过驱动装置升降坩埚轴02，以测量检测杆3第二端与热场装置内壁面至少两个高度位置之间的距离，判断这些距离数据是否相等，若不相等，则表示热场装置安装倾斜，并进入步骤S3，否则表示热场装置的内壁面沿垂直方向延伸，并进入步骤S4。

步骤S3：调整热场装置的垂直度，并返回S2。根据步骤S2中的距离数据得出热场装置相对于坩埚轴02的倾斜角度，并根据上述倾斜角度调整热场装置的垂直度，然后返回步骤S2以再次确定热场装置是否被倾斜安装。

步骤S4：驱动坩埚轴02旋转，以判断检测杆3第二端与热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入S5。驱动装置驱动坩埚轴02旋转，使本同心度检测工具1随坩埚轴02同步转动，工作人员测量检测杆3第二端与热场装置内壁面至少三个周向位置之间的距离，并判断这些距离数据是否相等，若是，则表示该热场装置安装到位，并完成当前热场装置安装同心度的检测；否则表示该热场装置的中心偏离坩埚轴02，进入步骤S5。

步骤S5：沿垂直于热场装置轴线的方向调整热场装置的位置，并返回S2。工作人员根据步骤S4中的全部距离数据计算出热场装置轴线与坩埚轴02之间的偏移量和偏移方向，进而根据上述偏移量和偏移方向沿水平方向调整热场装置的安装位置，并返回步骤S2以再次检测该热场装置的中心是否与坩埚轴02的中心沿垂向重合。

需要说明的是，在本发明的描述中，所采用的“顶”、“底”、“垂向”和“水平方向”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，而不是限定所指的元件或部分必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以上对本发明所提供的同心度检测工具和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种同心度检测工具(1)，用以检测单晶炉内热场装置的同心度，其特征在于，包括：

用以设于坩埚轴(02)顶端并沿垂向延伸的支撑轴(2)；

设于所述支撑轴(2)的顶端、用以指向热场装置内壁面的检测杆(3)；

其中，

所述支撑轴(2)与所述检测杆(3)的第一端固定连接；

所述支撑轴(2)的延伸方向与所述检测杆(3)的延伸方向垂直；

所述检测杆(3)为伸缩杆；所述检测杆(3)包括：

调节杆(31)，所述调节杆(31)的第一端与所述支撑轴(2)的顶端相连，所述调节杆(31)的第二端设有滑槽(32)，所述滑槽(32)内设有条形孔(321)；

延伸杆(33)，所述延伸杆(33)可滑动地与所述滑槽(32)连接；还包括用以设于坩埚轴(02)和所述支撑轴(2)之间的增高轴(4)，其中，所述增高轴(4)与所述支撑轴(2)可拆卸连接；

通过驱动装置升降所述坩埚轴(02)，以测量所述检测杆(3)第二端与热场装置内壁面至少两个高度位置之间的距离；通过所述驱动装置驱动所述坩埚轴(02)旋转，以测量所述检测杆(3)第二端与所述热场装置内壁面至少三个周向位置之间的距离。

2.根据权利要求1所述的同心度检测工具(1)，其特征在于，所述检测杆(3)的第二端具有尖角指针。

3.根据权利要求2所述的同心度检测工具(1)，其特征在于，所述检测杆(3)设置两个。

4.根据权利要求3所述的同心度检测工具(1)，其特征在于，两个所述检测杆(3)之间夹180°角。

5.根据权利要求1所述的同心度检测工具(1)，其特征在于，

所述检测杆(3)的第二端设有激光位移传感器；

还包括与所述激光位移传感器相连、用以显示所述激光位移传感器的检测数据的显示屏。

6.一种同心度检测方法，适用于上述权利要求1至5任一项所述的同心度检测工具(1)，其特征在于，包括：

S1：将支撑轴(2)装设于坩埚轴(02)的顶端；

S2：升降所述坩埚轴(02)，以判断检测杆(3)第二端与热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入S3，若否，则进入S4；

S3：调整所述热场装置的垂直度，并返回S2；

S4：驱动所述坩埚轴(02)旋转，以判断所述检测杆(3)第二端与所述热场装置内壁面之间的距离是否发生变化，若是，则进入S5；

S5：沿垂直于所述热场装置轴线的方向调整所述热场装置的位置，并返回S2。