CN117737852A - 拉晶炉的对中测试方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种拉晶炉的对中测试方法、装置、系统及存储介质。该方法可以包括：在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
Description
技术领域
本公开涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种拉晶炉的对中测试方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
单晶硅棒通常采用切克劳斯基(Czochralski)法，又或被称之为直拉法制造。该方法是运用熔体的冷凝结晶驱动原理，在固体和液体的交界面处，由于熔体温度下降产生由液体转换成固体的相变化。在该方法中，通过将固态的多晶硅硅料放置在拉晶炉的石英坩埚内并对石英坩埚进行加热使其中的多晶硅硅料融化，在直拉单晶硅棒的过程中，首先通过籽晶绳牵引籽晶以使籽晶和熔融硅接触，使得在固液界面处的熔融硅沿着籽晶冷却结晶，并借助籽晶绳缓慢拉出籽晶而生长。缩颈完成之后通过降低籽晶绳的拉速和/或熔体温度来放大晶体生长直径直至达到目标直径。转肩之后，通过控制籽晶绳的拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段。最后，通过增大籽晶绳的拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，得到生长完成后的单晶硅棒。
为确保单晶硅棒的形状以及控制单晶硅棒的径向杂质分布和缺陷形成，需要在上述过程中通过籽晶绳对晶体施加旋转，即“晶转”。理想状态下，单晶硅棒的中心应与拉晶炉的中心对齐，并且单晶硅棒基于籽晶绳的引导以此中心为圆心进行转动，从而形成完全规则的圆形。但在实际生产过程中，为了达到或接近上述理想状态，需要通过测量以及校准方案以保证籽晶绳与所述拉晶炉的炉室的中心同轴(即籽晶绳与炉室对中)以确保单晶硅棒的中心在旋转或位移过程中始终处于坩埚中心。
发明内容
本公开提供了一种拉晶炉的对中测试方法、装置、系统及存储介质；能够提高对中测试的准确度。
本公开的技术方案是这样实现的：
第一方面，本公开提供了一种拉晶炉的对中测试方法，所述方法包括：
在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；
在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
第二方面，本公开提供了一种拉晶炉的对中测试装置，所述装置包括：第一获取部分、第二获取部分和确定部分，其中，
所述第一获取部分，被配置成在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；
所述第二获取部分，被配置成在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
所述确定部分，被配置成根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
第三方面，本公开提供了一种拉晶炉的对中测试系统，所述系统包括：用于模拟晶棒的吊装治具、设置于拉晶炉的炉室壁的激光雷达以及计算设备；其中，
所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
所述激光雷达，用于在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并采集反射的激光束；以及，在所述吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；
所述计算设备，用于根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线，以及根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
第四方面，本公开提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被处理器执行以实现如第一方面所述的拉晶炉的对中测试方法。
本公开提供了一种拉晶炉的对中测试方法、装置、系统及存储介质；利用激光雷达获取炉室的中心轴线，并且利用激光雷达获取吊装治具的尖端的旋转轨迹之后，根据吊装治具的尖端的旋转轨迹以及炉室的中心轴线确定籽晶绳与拉晶炉的炉室对中。提供了一种客观的对中测试方案，避免了相关方案中基于人工感官检查所存在的问题，提高对中测试的准确度。
附图说明
图1为本公开提供的示例性的拉晶炉结构示意图。
图2为本公开提供的一种拉晶炉的对中测试方法流程示意图。
图3(A)为本公开提供的炉体示意图。
图3(B)为本公开提供的一种径向平面示意图。
图4为本公开提供的吊装治具示意图。
图5为本公开提供的吊装治具的尖端位置以及炉室中心轴线的示意图。
图6为本公开提供的激光雷达朝向吊装治具的尖端发射激光束的示意图。
图7为本公开提供的激光雷达朝向吊装治具的多个部位发射激光束的示意图。
图8(A)为本公开提供的一种旋转轨迹中心与径向截面中心的示意图。
图8(B)为本公开提供的另一种旋转轨迹中心与径向截面中心的示意图。
图9为本公开提供的部分旋转轨迹示意图。
图10(A)为本公开提供的一种异常位置示意图。
图10(B)为本公开提供的另一种异常位置示意图。
图11为本公开提供的一种拉晶炉的对中测试装置组成示意图。
图12为本公开提供的另一种拉晶炉的对中测试装置组成示意图。
图13为本公开提供的一种拉晶炉的对中测试系统组成示意图。
图14为本公开提供的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开中的附图，对本公开中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，其示出了能够适用于本公开的一种示例性的拉晶炉1结构，该拉晶炉1包括：
炉体10，所述炉体10用于限定出炉室；
石英坩埚20，所述石英坩埚20设置在炉体10限定出的炉室底部并用于在制备单晶硅棒S的初始阶段容纳固态的多晶硅原料(或可称之为多晶硅熔料)；
石墨加热器30，所述石墨加热器30分布于石英坩埚20四周；
在具体制造单晶硅棒的过程中，当设定质量的多晶硅原料装盛于石英坩埚20内之后，通过石墨加热器30对石英坩埚20内的多晶硅原料进行加热并使得多晶硅原料熔化从而形成硅熔液MS；
倒锥筒状的导流筒40，所述导流筒40一方面主要用于隔绝石墨加热器30对单晶硅棒S的热辐射，保证单晶硅棒S生长所需要的温度梯度，进而保证单晶硅棒S的成晶率；另一方面用于将比如氩气的惰性保护气体从上至下引导至石英坩埚20中的硅熔液的上方，以加速液面表面的气体流速，从而加快带走挥发杂质；
圆环形的平板状保温盖板50，所述保温盖板50为比如石墨制成的单层盖板，上述的保温盖板50以其外环缘与炉体10的侧壁接触并且其内环缘与导流筒40接触的方式水平地设置，以防止石墨加热器产生的热量经由炉体10的顶部散失；
导流筒支撑体60，所述导流筒支撑体60与所述保温盖板50连接以起到支撑导流筒40的作用；
圆筒状的水冷套70，所述水冷套70的径向尺寸小于导流筒40的顶部的径向尺寸以便以在竖向方向上与导流筒40交叠的方式设置在导流筒40的上方，以用于对拉制出的单晶硅棒S进行冷却。
可以理解地，拉晶炉1的结构中还包括：籽晶绳80。在单晶硅棒S的拉制过程中，在石英坩埚20中会装入设定质量的多晶硅原料后，当加热石英坩埚20使得多晶硅原料熔化形成硅熔液MS且硅熔液MS液面的温度稳定后，通过籽晶绳80下降籽晶至硅熔液MS的固液界面处并开始引晶、缩颈、放肩、等径生长以及收尾等工序，最终得到一定长度的单晶硅棒S。
需要说明的是，在拉晶炉1炉体的最上方还设置有与籽晶绳80相连接的提拉头90。提拉头90主要是用于实现籽晶的旋转以及提升，以及可以记录籽晶的位移等数据。
可以理解地，图1所示的拉晶炉1中还可以包括其他图1中未示出的结构，比如，坩埚升降装置等，本发明实施例在此不作具体的阐述。
在晶转过程中，为了确保单晶硅棒的形状以及控制单晶硅棒的径向杂质分布和缺陷形成，需要保证籽晶绳80与所述拉晶炉的炉室的中心(如虚线所示)同轴(即籽晶绳与炉室对中)以确保单晶硅棒S的中心在旋转或位移过程中始终处于坩埚中心。
在相关方案中，为了保证对中，需要在籽晶绳80上悬挂形貌类似晶棒的吊装治具并施加一定的晶转来模拟晶棒的生长状态。在上述工装治具的下方，通过水平尺和刻度尺测量找到炉室的中心点，并在中心点放置一圆盘状治具，该圆盘状治具上画有不同刻度的圆，当吊装治具靠近圆盘状治具时，检测人员观察吊装治具的中心点与圆盘状治具中心点的重合情况，并根据圆盘状治具上的圆形刻度线，来对比吊装治具的旋转轨迹，可以判断炉室中心点的准确度和吊装治具的旋转偏离度，并以此判断是否对中。
上述相关方案在实施过程中存在以下缺点：首先，炉室的中心点需要依靠检测人员通过水平尺和刻度尺测量所得，基于检测人员的判定偏差是不可避免的，从而存在主观判断影响判定结果准确性的问题。其次，吊装治具和圆盘状治具需要无限靠近才能够减小观测偏差。最后，对中准确度的判断完全由人员肉眼观测，肉眼观察属于人工感官检查，判断精度有限，且易受到光线、视角等因素的干扰。
为了避免相关方案存在的上述缺陷，本公开期望借助激光测距的测量手段进行对中测试，避免了相关方案中基于人工感官检查所存在的问题，提高对中测试的准确度。参见图2，其示出了本公开提供的一种拉晶炉的对中测试方法，该方法包括步骤S201至步骤S203。
在步骤S201中，在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线。
在本公开中，仅关注图1示出的炉体10并忽略拉晶炉1的其他部件，如图3(A)所示，沿A-A所示将炉体径向方向截取的平面如图3(B)所示。在如图3(B)所示出的径向平面中，炉体10的内表面301即为炉室的炉室壁。在该炉室壁的一处设置有激光雷达302，激光雷达302可以在该径向平面朝多个方向发射多条激光束，这些激光束经由炉室壁反射后被激光雷达302采集，激光雷达302根据采集到的反射的激光束获取自身所处的炉室壁位置与炉室壁内反射位置之间的距离，并且将炉室壁内与激光雷达的距离最长的第一反射位置与激光雷达302所处的炉室壁位置之间的连线确定为炉室径向截面的一条直径，如图3(B)中实线所示。
在获取到实线所示的炉室径向截面的直径之后，分别以该实线所示的直径顺时针和逆时针偏移45°后发射如图3(B)中虚线所示的激光束，并且根据采集到的激光束确定虚线所示的两条激光束分别对应的第二反射位置，并根据这两个第二反射位置确定如点划线所示的炉室径向截面的另一条直径。将实线所示的直径与点划线所示的直径的交点确定为所述炉室在径向截面的中心点303。在确定中心点303之后，将经过该中心点303且垂直于径向截面的直线确定为炉室的中心轴线304，即图3(A)中虚线所示的轴线。
在步骤S202中，在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用激光雷达获取吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，悬挂于籽晶绳下方且吊装治具的底部为尖端。
在本公开中，结合图3(A)所示的炉体10，在图4中，籽晶绳80的下方悬挂有一吊装治具41，该吊装治具41的顶部与籽晶绳80连接，该吊装治具41的底部为一尖端，并且该尖端的顶点与籽晶绳80处于同一直线上。继续参考图4，提拉头90与籽晶绳80相连接，通过提拉头90能够控制籽晶绳80旋转，例如按照实线箭头所示方向旋转，进而能够带动吊装治具41按照相同方向一同旋转。
在一些示例中，基于图4所示，在籽晶绳80与所述拉晶炉的炉室的中心轴线304同轴(即籽晶绳与炉室对中)的情况下，吊装治具41经由籽晶绳80带动进行旋转时，该吊装治具41的尖端的旋转轨迹在即理想状态下应当是一个圆点且处于拉晶炉的炉室的中心轴线304上。但是在具体实施过程中，吊装治具41的尖端的旋转轨迹往往不是一个点，而是基于微小的摆动所形成的一个圆形轨迹，并且该圆形轨迹以中心轴线304上的中心点为圆心。也就是说，吊装治具41的尖端的旋转轨迹可以作为一种测试是否对中的手段。
在一些示例中，针对吊装治具41的尖端的移动轨迹，可以在吊装治具41旋转过程中利用激光雷达进行采集。具体来说，激光雷达每次可以通过发射激光束至吊装治具41的尖端以直接采集吊装治具41的尖端所处的位置，再比如激光雷达可以每次采集吊装治具41的多个部位位置，并根据吊装治具41的多个部位位置推导出吊装治具41的尖端所处的位置。
举例来说，如图5所示，设定吊装治具41旋转一周需要N秒，激光雷达每N/50秒采集一次吊装治具41的尖端所处的位置，那么可以根据图5中空心点所示出的采集到的50个位置生成吊装治具41旋转一周过程中尖端的旋转轨迹，如图5中虚线所示。
在步骤S203中，根据吊装治具的尖端的旋转轨迹以及炉室的中心轴线确定籽晶绳与拉晶炉的炉室对中。
在本公开中，结合前述关于步骤S202所阐述的示例以及图5，当吊装治具41的尖端的旋转轨迹呈现以中心轴线304上的中心点为圆心的圆形轨迹时，可以确定籽晶绳80与所述拉晶炉的炉室的中心轴线304同轴(即籽晶绳与炉室对中)。
通过上述图2所示的技术方案，利用激光雷达获取炉室的中心轴线，并且利用激光雷达获取吊装治具的尖端的旋转轨迹之后，根据吊装治具的尖端的旋转轨迹以及炉室的中心轴线确定籽晶绳与拉晶炉的炉室对中。提供了一种客观的对中测试方案，避免了相关方案中基于人工感官检查所存在的问题，提高对中测试的准确度。
对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹，包括：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的尖端发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的尖端的反射激光束确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
对于上述示例，具体来说，如图6所示，激光雷达302可以朝向吊装治具41的尖端发射如实线箭头所示的激光束，发射的激光束经由吊装治具41的尖端反射后被激光雷达302采集到，激光雷达302根据采集到的反射的激光束确定吊装治具41的尖端的位置，即完成一次采集过程的执行。结合图5所示，设定吊装治具41旋转一周需要N秒，激光雷达302每N/50秒执行一次采集过程，那么在吊装治具41旋转一周的过程中，激光雷达302执行了50次采集过程，也就是激光雷达302在吊装治具41旋转一周的过程中获取到关于尖端的50个位置。这50个位置就形成了图5中虚线所示的吊装治具41的尖端的旋转轨迹。
在上述示例中，需要激光雷达302与吊装治具41的尖端之间在完成位置对准之后才能够准确地采集到采集吊装治具41的尖端所处的位置，降低了测试的效率。为了避免位置对准所导致的测试效率降低，也可以在每次采集吊装治具41的尖端的位置时，利用吊装治具41除尖端之外的其他部位位置，并根据其他部位位置推导出吊装治具41的尖端所处的位置，如此无需进行位置对准的操作，提高了测试的效率。基于此，对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹，包括：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的多个部位发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的多个部位的反射激光束确定所述吊装治具的多个部位的位置；
根据所述吊装治具的多个部位的位置以及所述吊装治具的形状，确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
对于上述示例，具体来说，如图7所示，激光雷达302可以朝向吊装治具41的多个部位发射如实线箭头所示的激光束，在本公开图7中所示，以3个部位为例，发射的激光束经由吊装治具41的多个部位反射后被激光雷达302采集到，激光雷达302根据采集到的反射的激光束确定吊装治具41中，反射激光束的多个部位的位置。在确定完成这些部位的位置之后，可以根据这些部分的位置形成吊装治具41的三维立体结构，并基于该三维立体结构获取吊装治具41的尖端所处的位置，即完成一次采集过程的执行。仍然结合图5所示，设定吊装治具41旋转一周需要N秒，激光雷达302每N/50秒执行一次采集过程，那么在吊装治具41旋转一周的过程中，激光雷达302执行了50次采集过程，也就是激光雷达302在吊装治具41旋转一周的过程中获取到关于尖端的50个位置。这50个位置就形成了图5中虚线所示的吊装治具41的尖端的旋转轨迹。
对于图2所示的技术方案，在一些示例中，所述根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中，包括：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置获取所述旋转轨迹的中心点；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离小于设定第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离大于或等于所述第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
对于上述示例，具体来说，当吊装治具41旋转一周过程中所采集到的尖端的50个位置均与实心点O的距离(如图5中示出的D1，……，D50)相等，或吊装治具的尖端的50个位置与实心点O的距离(如图5中示出的D1，……，D50)中任意两个距离的差值小于差值阈值时，可以认为吊装治具41的尖端的旋转轨迹为圆形，且实心点O为旋转轨迹的中心点。
结合图3(B)所示的径向平面，参见图8(A)，当虚线所示的旋转轨迹的中心点O与炉室在径向截面的中心点303重合，或者如图8(B)中，虚线所示的旋转轨迹的中心点O与炉室在径向截面的中心点303的距离D小于第一阈值时，可以认为旋转轨迹的中心点O与炉室在径向截面的中心点303之间十分接近，在此情况下，可以确定籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。当然，继续参见图8(B)，当虚线所示的旋转轨迹的中心点O与炉室在径向截面的中心点303的距离D大于或等于第一阈值时，可以认为旋转轨迹的中心点O远离炉室在径向截面的中心点303，在此情况下，可以确定籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
基于上述示例，当确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，需要对籽晶绳所处的位置继续调节。在本公开中，所述方法还包括：
当所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，根据旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离移动所述籽晶绳。
具体来说，结合图8(B)，当虚线所示的旋转轨迹的中心点O与炉室在径向截面的中心点303的距离D大于或等于第一阈值时，可以根据距离D以朝向中心点303的方向移动籽晶绳，以使得移动后的籽晶绳与拉晶炉的炉室对中。
在另一些示例中，仍然结合前述关于步骤S202所阐述的示例以及图5，所述根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中，包括：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置分别计算与所述中心轴线的距离；
当所有位置与中心轴线的距离均相等，或所有位置与中心轴线的距离中的任两个距离之间的差值小于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所有位置中的至少一个位置与中心轴线的距离大于或小于其他位置与中心轴线的距离，或在所有位置与中心轴线的距离中，任两个距离之间的差值大于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
对于上述示例，具体来说，当吊装治具41旋转一周过程中所采集到的尖端的50个位置均与实心点所示的炉室中心轴线304的距离(如图5中示出的D1，……，D50)相等，或吊装治具的尖端的50个位置与炉室中心轴线304的距离(如图5中示出的D1，……，D50)中任意两个距离的差值小于差值阈值时，可以认为吊装治具41的尖端的旋转轨迹为圆形且以图3(B)中示出的炉室在径向截面的中心点303为圆心，进而可以确定籽晶绳80与所述拉晶炉的炉室的中心轴线304同轴(即籽晶绳与炉室对中)。当然，当吊装治具41旋转一周过程中所采集到的尖端的50个位置分别与实心点所示的炉室中心轴线304的距离(如图5中示出的D1，……，D50)不相等，或吊装治具的尖端的50个位置分别与炉室中心轴线304的距离(如图5中示出的D1，……，D50)中任意两个距离的差值大于差值阈值时，可以认为吊装治具41的尖端的旋转轨迹不为圆形，进而可以确定籽晶绳80没有所述拉晶炉的炉室的中心轴线304同轴(即籽晶绳与炉室不对中)。
基于上述示例，当确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，需要对籽晶绳所处的位置继续调节。在本公开中，所述方法还包括：
当确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，获取所有位置中的异常位置；所述异常位置与中心轴线的距离大于或小于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值大于设定的差值阈值；
根据所述异常位置调节所述籽晶绳所处的位置。
对于上述示例，具体来说，以图9所示的部分旋转轨迹为例，该部分旋转轨迹包括在吊装治具41的旋转过程中按照图6或图7所示示例采集到的吊装治具的尖端的第i-1个位置、第i个位置以及第i+1个位置。设定第i-1个位置以及第i+1个位置与中心轴线的距离均和除这三个位置以外的其他位置与中心轴线的距离相同，均为D。如果第i个位置与中心轴线的距离也为D，则可以确定籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。如果第i个位置与中心轴线的距离Di不为D(例如Di大于或小于D)，或者第i个位置与中心轴线的距离Di与D的差值大于设定的差值阈值DT，那么就能够认为第i个位置为异常位置。
基于以上阐述，在一些示例中，当Di大于D，或者Di-D大于DT时，图8所示的旋转轨迹在第i个位置会如图10(A)所示，呈现出“凸出”部分。在此情况下，表示在旋转至第i个位置处时，调节籽晶绳80朝向炉室的中心轴线移动，以消除图10(A)所示的“凸出”部分。
在一些示例中，当Di小于D，或者Di-D小于-DT时，图9所示的旋转轨迹在第i个位置会如图10(B)所示，呈现出“凹陷”部分。在此情况下，表示在旋转至第i个位置处时，调节籽晶绳80远离炉室的中心轴线移动，以消除图10(B)所示的“凹陷”部分。
通过上述示例，能够在籽晶绳与拉晶炉的炉室没有对中的情况下，调节籽晶绳使得与拉晶炉的炉室没有对中。籽晶绳经上述示例阐述的方案完成调节之后，在直拉法制造单晶硅棒过程中，确保单晶硅棒S的中心在旋转或位移过程中始终处于坩埚中心。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图11，其示出了本公开提供的一种拉晶炉的对中测试装置110，所述装置110包括：第一获取部分1101、第二获取部分1102和确定部分1103，其中，
所述第一获取部分1101，被配置成在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；
所述第二获取部分1102，被配置成在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
所述确定部分1103，被配置成根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
在一些示例中，所述第一获取部分1101，被配置成：
利用设置在所述炉室壁的激光雷达，在所述径向平面朝多个方向发射多条激光束；
所述激光雷达采集经由所述炉室壁反射的激光束获取所述激光雷达自身所处的炉室壁位置与炉室壁内反射位置之间的距离；
将所述炉室壁内距离最长的反射位置与所述激光雷达所处的炉室壁位置之间的连线确定为炉室径向截面的第一直径；
所述激光雷达分别以第一直径顺时针和逆时针偏移45°后发射激光束，并且根据采集到的激光束确定两条激光束分别对应的反射位置；
根据两个所述反射位置确定炉室径向截面的第二直径；
将所述第一直径和第二直径的交点确定为所述炉室在径向截面的中心点，并将经过所述中心点且垂直于所述径向截面的直线确定为所述炉室的中心轴线。
在一些示例中，所述第二获取部分1102，被配置成：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的尖端发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的尖端的反射激光束确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
在一些示例中，所述第二获取部分1102，被配置成：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的多个部位发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的多个部位的反射激光束确定所述吊装治具的多个部位的位置；
根据所述吊装治具的多个部位的位置以及所述吊装治具的形状，确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
在一些示例中，所述确定部分1103，被配置成：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置获取所述旋转轨迹的中心点；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离小于设定第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离大于或等于所述第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
在一些示例中，参见图12，所述装置110还包括调节部分1104，被配置成：
当所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，根据旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离移动所述籽晶绳。
在一些示例中，所述确定部分1103，被配置成：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置分别计算与所述中心轴线的距离；
当所有位置与中心轴线的距离均相等，或所有位置与中心轴线的距离中的任两个距离之间的差值小于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所有位置中的至少一个位置与中心轴线的距离大于或小于其他位置与中心轴线的距离，或在所有位置与中心轴线的距离中，任两个距离之间的差值大于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
在一些示例中，参见图12，所述调节部分1104，被配置成：
当确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，获取所有位置中的异常位置；所述异常位置与中心轴线的距离大于或小于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值大于设定的差值阈值；
以及，根据所述异常位置调节所述籽晶绳所处的位置。
在一些示例中，所述调节部分1104，被配置成：
如果所述异常位置与中心轴线的距离大于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值为正且大于设定的差值阈值，则在所述吊装治具的尖端旋转至所述异常位置处时，调节所述籽晶绳朝向所述炉室的中心轴线移动；
如果所述异常位置与中心轴线的距离小于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值为负且小于所述差值阈值的相反数，则在所述吊装治具的尖端旋转至所述异常位置处时，调节所述籽晶绳远离所述炉室的中心轴线移动。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图13，其示出了本公开提供的一种拉晶炉的对中测试系统130，所述系统130包括：用于模拟晶棒的吊装治具41、设置于拉晶炉的炉室壁的激光雷达302以及计算设备1301；其中，
所述吊装治具41悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具41的底部为尖端；
所述激光雷达302，用于在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并采集反射的激光束；以及，在所述吊装治具41经由籽晶绳旋转过程中，获取所述吊装治具41的尖端的旋转轨迹；
所述计算设备1301，用于根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线，以及根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
在一些示例中，计算设备1301具有通信功能，可以接入有线网络或无线网络，并基于所接入的有线网络或无线网络接收数据。可以理解地，计算设备1301承担本公开技术方案的计算及处理工作，本公开对此不作限定。如图14所示，本公开中的计算设备1301可以包括一个或多个如下部件：处理器1410和存储器1420。
可选的，处理器1410利用各种接口和线路连接整个计算设备内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1420内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1420内的数据，执行计算设备的各种功能和处理数据。可选地，处理器1410可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1410可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、神经网络处理器(Neural-network Processing Unit，NPU)和基带芯片等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责触摸显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；NPU用于实现人工智能(Artificial Intelligence，AI)功能；基带芯片用于处理无线通信。可以理解的是，上述基带芯片也可以不集成到处理器1410中，单独通过一块芯片进行实现。
存储器1420可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。可选地，该存储器1420包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器1420可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器1420可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现以上各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储根据计算设备的使用所创建的数据等。
除此之外，本领域技术人员可以理解，上述附图所示出的计算设备的结构并不构成对计算设备的限定，计算设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，计算设备中还包括显示屏、摄像组件、麦克风、扬声器、射频电路、输入单元、传感器(比如加速度传感器、角速度传感器、光线传感器等等)、音频电路、WiFi模块、电源、蓝牙模块等部件，在此不再赘述。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被处理器执行以实现如上各个实施例所述的拉晶炉的对中测试方法。
本公开还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中；计算设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算设备执行以实现上述各个实施例所述的拉晶炉的对中测试方法。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本公开所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
需要说明的是：本公开所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种拉晶炉的对中测试方法，其特征在于，所述方法包括：
在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；
在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线，包括：
利用设置在所述炉室壁的激光雷达，在所述径向平面朝多个方向发射多条激光束；
所述激光雷达采集经由所述炉室壁反射的激光束获取所述激光雷达自身所处的炉室壁位置与炉室壁内反射位置之间的距离；
将所述炉室壁内的第一反射位置与所述激光雷达所处的炉室壁位置之间的连线确定为炉室径向截面的第一直径；其中，所述第一反射位置与所述激光雷达的距离最长；
所述激光雷达分别以第一直径顺时针和逆时针偏移45°后发射激光束，并且根据采集到的激光束确定两条激光束分别对应的第二反射位置；
根据两个所述第二反射位置确定炉室径向截面的第二直径；
将所述第一直径和第二直径的交点确定为所述炉室在径向截面的中心点，并将经过所述中心点且垂直于所述径向截面的直线确定为所述炉室的中心轴线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹，包括：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的尖端发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的尖端的反射激光束确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹，包括：
在所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中，通过激光雷达按照采样频率向所述吊装治具的多个部位发射激光束，并根据所述发射激光束经由所述吊装治具的多个部位的反射激光束确定所述吊装治具的多个部位的位置；
根据所述吊装治具的多个部位的位置以及所述吊装治具的形状，确定所述吊装治具的尖端的位置；
根据所述吊装治具经由所述籽晶绳旋转过程中所确定的所述吊装治具的尖端的位置生成所述吊装治具的尖端的旋转轨迹。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中，包括：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置获取所述旋转轨迹的中心点；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离小于设定第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所述旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离大于或等于所述第一阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，根据旋转轨迹的中心点与所述中心轴线之间的距离移动所述籽晶绳。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中，包括：
通过所述吊装治具的尖端的旋转轨迹中所包括的所述吊装治具的尖端的所有位置分别计算与所述中心轴线的距离；
当所有位置与中心轴线的距离均相等，或所有位置与中心轴线的距离中的任两个距离之间的差值小于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中；
当所有位置中的至少一个位置与中心轴线的距离大于或小于其他位置与中心轴线的距离，或在所有位置与中心轴线的距离中，任两个距离之间的差值大于设定差值阈值时，确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室没有对中时，获取所有位置中的异常位置；所述异常位置与中心轴线的距离大于或小于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值大于设定的差值阈值；
根据所述异常位置调节所述籽晶绳所处的位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述异常位置调节所述籽晶绳所处的位置，包括：
如果所述异常位置与中心轴线的距离大于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值为正且大于设定的差值阈值，则在所述吊装治具的尖端旋转至所述异常位置处时，调节所述籽晶绳朝向所述炉室的中心轴线移动；
如果所述异常位置与中心轴线的距离小于除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离，或者所述异常位置与中心轴线的距离与除所述异常位置以外的其他位置与中心轴线的距离之间的差值为负且小于所述差值阈值的相反数，则在所述吊装治具的尖端旋转至所述异常位置处时，调节所述籽晶绳远离所述炉室的中心轴线移动。
10.一种拉晶炉的对中测试装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取部分、第二获取部分和确定部分，其中，
所述第一获取部分，被配置成在拉晶炉的炉室壁，利用激光雷达在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线；
所述第二获取部分，被配置成在用于模拟晶棒的吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，利用所述激光雷达获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；其中，所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
所述确定部分，被配置成根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
11.一种拉晶炉的对中测试系统，其特征在于，所述系统包括：用于模拟晶棒的吊装治具、设置于拉晶炉的炉室壁的激光雷达以及计算设备；其中，
所述吊装治具悬挂于所述籽晶绳下方且所述吊装治具的底部为尖端；
所述激光雷达，用于在拉晶炉的炉室的径向平面发射激光束，并采集反射的激光束；以及，在所述吊装治具经由籽晶绳旋转过程中，获取所述吊装治具的尖端的旋转轨迹；
所述计算设备，用于根据采集到的反射激光束获取所述拉晶炉的炉室的中心轴线，以及根据所述吊装治具的尖端的旋转轨迹以及所述炉室的中心轴线确定所述籽晶绳与所述拉晶炉的炉室对中。
12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被处理器执行以实现如权利要求1至9任一项所述拉晶炉的对中测试方法。
Priority Applications (1)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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