CN110360940B - 石英坩埚气泡空乏层测厚仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其包括检测底座和电视显微镜；检测底座包括两个竖直设置的支架，在两个支架顶部之间固定设有显微镜固定板，在显微镜固定板上设有电视显微镜，电视显微镜的物镜置于显微镜固定板下方的两个支架之间；在物镜的镜头侧壁上设有与电视显微镜的光轴平行设置的镜头同步杆，在物镜镜片下方的镜头同步杆端头设有与电视显微镜的光轴垂直的基准杆；基准杆的顶端置于电视显微镜的视野内；在基准杆的底面上设有微动开关。优点在于：在不破坏石英坩埚的结构的同时，快速检测测量石英坩埚气泡空乏层厚度；检测成本低，速度快，保证生产效率；可以对每个石英坩埚进行检测，检测结果快速准确。
Description
技术领域：
本发明涉及一种测量设备，尤其涉及一种石英坩埚气泡空乏层测厚仪。
背景技术：
电弧法生产石英坩埚(以下简称石英坩埚)是目前世界生产坩埚最先进的技术，是以电弧为热源，离心成型的工艺制造坩埚，可在1450度以下使用，分透明和半透明两种。随着现代的拉晶技术的改进，已使用不透明石英坩埚替代了透明石英坩埚。用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅，发展大规模集成电路必不可少的基础材料。半透明石英坩埚具有高纯度、耐温性强、尺寸大精度高、保温性好、节约能源、质量稳定等优点。
半透明石英坩埚存在两种结构，外侧是一层具有高气泡密度的区域，称为气泡复合层，内侧则是一层3mm-5mm的透明层，称之为气泡空乏层。气泡复合层的目的在于均匀的辐射加热器所提供的辐射热源；气泡空乏层的目的在于降低接触溶液附近区域的气泡密度，配合内表面的涂钡技术，减少长时间高温运行后气泡膨胀破裂对拉晶的影响、避免拉晶时硅液直接接触石英坩埚本体发生反应，从而改善单晶生长的成功率及晶棒品质。
石英坩埚透明层厚度直接影响到了拉制单晶时的热传递、拉晶过程及品质，目前国内生产石英坩埚对透明层厚度只能采取将石英坩埚敲破，各部位取样，用游标卡尺测量的破坏性抽样检测方法。不足之处在于：采用破坏性检测，检测成本高；只能进行抽查，检测结果有局限性；检测速度慢，影响生产效率。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种在不破坏石英坩埚的结构的同时，快速检测测量石英坩埚透明层厚度的石英坩埚气泡空乏层测厚仪。
本发明由如下技术方案实施：石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其包括检测底座和电视显微镜；所述检测底座包括两个竖直设置的支架，在两个所述支架顶部之间固定设有显微镜固定板，在所述显微镜固定板上设有所述电视显微镜，所述电视显微镜的物镜置于所述显微镜固定板下方的两个所述支架之间；在所述物镜的镜头侧壁上设有与所述电视显微镜的光轴平行设置的镜头同步杆，在所述物镜镜片下方的所述镜头同步杆端头设有与所述电视显微镜的光轴垂直的基准杆；所述基准杆的顶端置于所述电视显微镜的视野内；在所述基准杆的底面上设有微动开关。
优选的，在所述物镜的镜头侧壁上固定套设有固定架；在所述固定架顶面上固定设有L形限位架；所述L形限位架的一端边竖直固定在所述固定架的顶面上，所述L形限位架的另一端边与所述固定架的顶面平行；在所述L形限位架另一端边下方的所述固定架上开有通孔；在所述通孔内上下滑动设有所述镜头同步杆；在所述固定架上方的所述镜头同步杆端头与所述L形限位架另一端底面之间设有调节弹簧。
优选的，在每个所述支架两侧端底部分别设有一个支撑脚，在每个所述支撑脚上套设有柔性材料制成的缓冲套。
优选的，在每个所述支架两侧端底部分别设有一个支撑脚，在每个所述支架底部的所述支撑脚之间转动设有一根支撑辊，两个所述支架底部的两根所述支撑辊平行设置。
本发明的优点：在不破坏石英坩埚的结构的同时，快速检测测量石英坩埚气泡空乏层厚度；检测成本低，速度快，保证生产效率；可以对每个石英坩埚进行检测，检测结果快速准确。
附图说明：
图1为实施例1的整体结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图2的A部分局部放大示意图。
图4为实施例2的整体结构示意图。
图5为图4的侧视图。
检测底座1、支架11、显微镜固定板12、支撑脚13、硅胶套14、支撑辊15、支撑辊硅胶套16、电视显微镜2、物镜21、固定架3、通孔31、L形限位架4、镜头同步杆5、调节弹簧6、基准杆7、微动开关8。
具体实施方式：
实施例1：如图1至图3所示，石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其包括检测底座1，电视显微镜2，所述检测底座包括两个竖直设置的支架11，在两个所述支架11顶部之间固定设有显微镜固定板12，在每个所述支架11两侧端底部分别设有一个支撑脚13，在每个所述支撑脚13上套设有硅胶套14；硅胶套14防止支撑脚13划伤或撞击碰伤石英坩埚内表面；在所述显微镜固定板12上设有所述电视显微镜2，所述电视显微镜2的物镜21置于所述显微镜固定板12下方的两个所述支架11之间；在所述物镜21的镜头侧壁上固定套设有固定架3；在所述固定架3顶面上固定设有L形限位架4；所述L形限位架4的一端边竖直固定在所述固定架3的顶面上，所述L形限位架4的另一端边与所述固定架3的顶面平行；在所述L形限位架4另一端边下方的所述固定架3上开有通孔31；在所述通孔内上下滑动设有镜头同步杆5，镜头同步杆5与所述电视显微镜2的光轴平行设置；在所述固定架3上方的所述镜头同步杆5端头与所述L形限位架4另一端底面之间设有调节弹簧6；在所述物镜21镜片下方的所述镜头同步杆5端头设有与所述电视显微镜的光轴垂直的基准杆7；所述基准杆7的顶端置于所述电视显微镜2的视野内；在所述基准杆7的底面上设有微动开关8。
实施例2：如图4至图5所示，石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其包括检测底座1，电视显微镜2，其整体结构与实施例1相同，不同之处在于，在每个所述支架11两侧端底部分别设有一个支撑脚13，在每个所述支架11底部的所述支撑脚13之间转动设有一根支撑辊15，在所述支撑辊15表面包裹设有支撑辊硅胶套16，支撑辊硅胶套16防止支撑辊15划伤或撞击碰伤石英坩埚内表面；两个所述支架11底部的两根所述支撑辊15平行设置，两根所述支撑辊15平行设置保证检测底座1在石英坩埚内表面固定稳固，不会摇晃倾倒。
工作原理：使用镜头同步杆5做参照物确定石英坩埚内表面，快速定位石英坩埚气泡空乏层的内表面；定位石英坩埚内的内表面后，电视显微镜2的景深读数装置计数归零，电视显微镜2的镜头由石英坩埚内部向气泡复合层方向检测，当检测气泡数量的程序软件检测到电视显微镜2显示的图像中气泡数量达到气泡空乏层和气泡复合层交界处规定的单位面积气泡数量时(交界处单位面积的气泡数量在一定范围)；物镜停止位移，读数停止，景深读数装置显示的数值为石英坩埚气泡空乏层的厚度。
使用说明：
步骤1、将石英坩埚的直壁或埚底水平放置，并在水平放置的石英坩埚直壁或埚底底部放置光源；
步骤2、将石英坩埚气泡空乏层测厚仪放置在光源上方的石英坩埚内壁上；
步骤3、调整调节弹簧6，使基准杆7出现在电视显微镜2的视野内，并清晰成像；
步骤4、调整电视显微镜2的焦距；在物镜向下位移的过程中，微动开关8碰到石英坩埚的气泡空乏层内壁后，将开关信号发到计数器，位移计数器清零；
步骤5，当收到微动开关8的开关信号后，使用图像分析软件对电视显微镜2内的成像进行实时分析，当成像中的出现的气泡数量达到设定值后，即达到气泡空乏层与气泡复合层的交界处，向控制器发送停止信号，控制器计算从收到开关信号到收到停止信号时的景深距离，就是气泡空乏层实际厚度。
Claims (4)
1.石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其特征在于，其包括检测底座和电视显微镜；所述检测底座包括两个竖直设置的支架，在两个所述支架顶部之间固定设有显微镜固定板，在所述显微镜固定板上设有所述电视显微镜，所述电视显微镜的物镜置于所述显微镜固定板下方的两个所述支架之间；在所述物镜的镜头侧壁上设有与所述电视显微镜的光轴平行设置的镜头同步杆，在所述物镜镜片下方的所述镜头同步杆端头设有与所述电视显微镜的光轴垂直的基准杆；所述基准杆的顶端置于所述电视显微镜的视野内；在所述基准杆的底面上设有微动开关。
2.根据权利要求1所述的石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其特征在于，在所述物镜的镜头侧壁上固定套设有固定架；在所述固定架顶面上固定设有L形限位架；所述L形限位架的一端边竖直固定在所述固定架的顶面上，所述L形限位架的另一端边与所述固定架的顶面平行；在所述L形限位架另一端边下方的所述固定架上开有通孔；在所述通孔内上下滑动设有所述镜头同步杆；在所述固定架上方的所述镜头同步杆端头与所述L形限位架另一端底面之间设有调节弹簧。
3.根据权利要求1或2任一所述的石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其特征在于，在每个所述支架两侧端底部分别设有一个支撑脚，在每个所述支撑脚上套设有柔性材料制成的缓冲套。
4.根据权利要求1或2任一所述的石英坩埚气泡空乏层测厚仪，其特征在于，在每个所述支架两侧端底部分别设有一个支撑脚，在每个所述支架底部的所述支撑脚之间转动设有一根支撑辊，两个所述支架底部的两根所述支撑辊平行设置。
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