CN220665509U - 一种高精度测量晶体高度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高精度测量晶体高度的装置，属于多晶硅铸锭生产设备技术领域，包括坩埚、第一支撑杆、第二支撑杆、升降杆、驱动杆和从动杆。坩埚的内侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第一刻度尺；升降杆的下端安装有探针，升降杆的外侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第二刻度尺。本实用新型提供的一种高精度测量晶体高度的装置，采用机械传动的方式测量籽晶的高度，无需手动操作，降低了操作难度，并且通过在坩埚和升降杆分别设置第一刻度尺和第二刻度尺，能够在同一时间内获取所需的尺寸数据，从而避免了测量的误差，提高了测量精度。

Description

一种高精度测量晶体高度的装置

技术领域

本实用新型属于多晶硅铸锭生产设备技术领域，更具体地说，是涉及一种高精度测量晶体高度的装置。

背景技术

多晶硅铸锭的生产流程分为加热、熔化、长晶、退火和冷却五个阶段。其中熔化阶段将硅料从固体熔化为液体，长晶阶段为从液体生长为固体。为了提高硅片的光电转换效率，在多晶硅铸锭中会采取在坩埚底部预埋籽晶的方法，在熔化步骤结束后保证底部剩余一定厚度的硅料，剩余的硅料作为长晶所需要的引晶材料，准确测量籽晶熔化程度成为决定多晶硅铸锭质量的主要因素。

现有的测量方式是通过操作人员手动进行测量操作。操作人员需要先将石英棒伸入坩埚内的硅液中，当石英棒接触到籽晶的顶面时，将石英棒手动取出，石英棒上会留有水印，然后借助直尺测量水印到石英棒底面的距离，将硅液液面距离坩埚内腔底面的距离减去石英棒上水印到石英棒底面的距离，从而得出籽晶的高度尺寸。上述测量方式对操作人员的要求较高，并且无法保证测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度测量晶体高度的装置，旨在解决现有的晶体高度测量方式对操作人员的要求较高，存在无法保证测量精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种高精度测量晶体高度的装置，包括：

坩埚，所述坩埚的内侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第一刻度尺；

第一支撑杆，位于所述坩埚的外侧且沿竖直方向设置；

第二支撑杆，沿水平方向固定安装在所述第一支撑杆的顶部，所述第二支撑杆位于所述坩埚顶部开口的上方；

升降杆，沿竖直方向安装在所述第二支撑杆上，所述升降杆具有沿竖直方向运动的自由度，所述升降杆的下端安装有探针，所述升降杆的外侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第二刻度尺；

驱动杆，沿竖直方向转动安装在所述第二支撑杆上，所述驱动杆的下端设有外螺纹；和

从动杆，一端与所述升降杆固定连接，另一端与所述驱动杆通过螺纹连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二支撑杆上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定安装有驱动齿轮，所述驱动杆的上端固定安装有与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮。

在一种可能的实现方式中，所述升降杆包括外支撑杆、内转动杆和辅助支撑杆；所述外支撑杆和和所述内转动杆均沿竖直方向设置，所述外支撑杆的上端与所述第二支撑杆滑动配合，所述从动杆的一端与所述外支撑杆固定连接，所述第二刻度尺设置在所述外支撑杆上，所述内转动杆与所述外支撑杆转动连接，所述内转动杆自上而下贯穿所述外支撑杆，所述辅助支撑杆固定安装在所述内转动杆的下端且与所述内转动杆保持垂直，所述探针固定安装在所述辅助支撑杆上，所述探针与所述内转动杆偏心设置。

在一种可能的实现方式中，所述辅助支撑杆的底面固定安装有压力传感器，所述探针固定安装在所述压力传感器的底面，所述第一支撑杆上固定安装有控制器，所述压力传感器通过数据线连接至所述控制器，所述控制器用于控制所述驱动电机的通断。

在一种可能的实现方式中，所述探针的底面为圆弧面。

在一种可能的实现方式中，所述内转动杆的上端设有手轮。

在一种可能的实现方式中，所述手轮与所述内转动杆通过焊接固定。

在一种可能的实现方式中，所述第二支撑杆的底部固定安装有第一连接杆，所述第一连接杆沿竖直方向设置，所述第一连接杆的下端固定安装有第二连接杆，所述第二连接杆沿水平方向设置，所述第二连接杆上开设有与所述外支撑杆相适配的导向通孔，所述第二连接杆与所述外支撑杆为滑动配合。

在一种可能的实现方式中，所述第二支撑杆和所述第一支撑杆之间安装有斜支撑杆。

在一种可能的实现方式中，所述第一刻度尺的数量为多个，沿所述坩埚的圆周方向布置。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本实用新型的一种高精度测量晶体高度的装置，坩埚的内侧壁固定安装有用来测量坩埚内硅液液面与坩埚内腔底面之间距离的第一刻度尺，第一支撑杆位于坩埚的外侧且沿竖直方向设置，第二支撑杆沿水平方向固定安装在第一支撑杆的顶部，升降杆和驱动杆均沿竖直方向安装在第二支撑杆上，升降杆的下端固定安装有探针，升降杆与驱动杆之间安装有从动杆，从动杆的一端与升降杆固定连接，从动杆的另一端与驱动杆通过螺纹连接。通过转动驱动杆从而带动升降杆沿竖直方向运动，当探针接触籽晶的顶面时，此时通过第一刻度尺可以获取坩埚内硅液液面与坩埚内腔底面之间距离，通过升降杆上的第二刻度尺可以获取坩埚内硅液液面与籽晶的顶面之间的距离。将上述两个尺寸相减即可得出籽晶的高度尺寸。本申请的装置采用机械传动的方式测量籽晶的高度，无需手动操作，降低了操作难度，并且通过在坩埚和升降杆分别设置第一刻度尺和第二刻度尺，能够在同一时间内获取所需的尺寸数据，从而避免了测量的误差，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高精度测量晶体高度的装置的剖视结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为本实用新型实施例提供的第二连接杆的俯视图。

图中：1、坩埚；101、第一刻度尺；201、第一支撑杆；202、第二支撑杆；203、升降杆；204、驱动杆；205、从动杆；206、探针；207、第二刻度尺；208、驱动电机；209、驱动齿轮；210、从动齿轮；211、外支撑杆；212、内转动杆；213、辅助支撑杆；214、压力传感器；215、控制器；216、手轮；217、第一连接杆；218、第二连接杆；219、导向通孔；220、斜支撑杆；3、籽晶；4、硅液。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的一种高精度测量晶体高度的装置进行说明。所述一种高精度测量晶体高度的装置，包括：坩埚1、第一支撑杆201、第二支撑杆202、升降杆203、驱动杆204和从动杆205。坩埚1的内侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第一刻度尺101；第一支撑杆201位于坩埚1的外侧且沿竖直方向设置；第二支撑杆202沿水平方向固定安装在第一支撑杆201的顶部，第二支撑杆202位于坩埚1顶部开口的上方；升降杆203沿竖直方向安装在第二支撑杆202上，升降杆203具有沿竖直方向运动的自由度，升降杆203的下端安装有探针206，升降杆203的外侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第二刻度尺207；驱动杆204沿竖直方向转动安装在第二支撑杆202上，驱动杆204的下端设有外螺纹；从动杆205的一端与升降杆203固定连接，另一端与驱动杆204通过螺纹连接。

本实施例提供的一种高精度测量晶体高度的装置，与现有技术相比，坩埚1的内侧壁固定安装有用来测量坩埚1内硅液4液面与坩埚1内腔底面之间距离的第一刻度尺101，第一支撑杆201位于坩埚1的外侧且沿竖直方向设置，第二支撑杆202沿水平方向固定安装在第一支撑杆201的顶部，升降杆203和驱动杆204均沿竖直方向安装在第二支撑杆202上，升降杆203的下端固定安装有探针206，升降杆203与驱动杆204之间安装有从动杆205，从动杆205的一端与升降杆203固定连接，从动杆205的另一端与驱动杆204通过螺纹连接。通过转动驱动杆204从而带动升降杆203沿竖直方向运动，当探针206接触籽晶3的顶面时，此时通过第一刻度尺101可以获取坩埚1内硅液4液面与坩埚1内腔底面之间距离，通过升降杆203上的第二刻度尺207可以获取坩埚1内硅液4液面与籽晶3的顶面之间的距离。将上述两个尺寸相减即可得出籽晶3的高度尺寸。本申请的装置采用机械传动的方式测量籽晶3的高度，无需手动操作，降低了操作难度，并且通过在坩埚1和升降杆203分别设置第一刻度尺101和第二刻度尺207，能够在同一时间内获取所需的尺寸数据，从而避免了测量的误差，提高了测量精度。

在一些实施例中，请参阅图1，第二支撑杆202上固定安装有驱动电机208，驱动电机208的输出轴上固定安装有驱动齿轮209，驱动杆204的上端固定安装有与驱动齿轮209相互啮合的从动齿轮210。本实施例中，驱动电机208固定安装在第二支撑杆202的顶部，去驱动电机208的输出轴上固定安装有驱动齿轮209，驱动杆204的上端固定安装有与驱动齿轮209相互啮合的从动齿轮210。驱动电机208为伺服电机，通过齿轮传动带动驱动杆204绕轴转动，进而带动升降杆203沿竖直方向上下运动。采用驱动电机208带动升降杆203运动的方式，节省了人力成本，提高了工作效率。

在一些实施例中，请参阅图1至图3，升降杆203包括外支撑杆211、内转动杆212和辅助支撑杆213；外支撑杆211和和内转动杆212均沿竖直方向设置，外支撑杆211的上端与第二支撑杆202滑动配合，从动杆205的一端与外支撑杆211固定连接，第二刻度尺207设置在外支撑杆211上，内转动杆212与外支撑杆211转动连接，内转动杆212自上而下贯穿外支撑杆211，辅助支撑杆213固定安装在内转动杆212的下端且与内转动杆212保持垂直，探针206固定安装在辅助支撑杆213上，探针206与内转动杆212偏心设置。本实施例中，外支撑杆211和内转动杆212均沿竖直方向设置。外支撑杆211和内转动杆212均为圆柱杆且同轴设置。内转动杆212与外支撑杆211为转动连接，内转动杆212自上而下贯穿整个外支撑杆211，内转动杆212只能相对外支撑杆211发生转动。辅助支撑杆213固定安装在内转动杆212的下端，辅助支撑杆213沿水平方向设置且与内转动杆212保持垂直。探针206固定安装在辅助支撑杆213远离内转动杆212的一端。外支撑杆211的外侧壁上开设有用于容纳第二刻度尺207的凹槽。第二刻度尺207的数量可以是一个，也可以是多个。当第二刻度尺207的数量为多个时，其沿外支撑杆211的外周均匀布置，从而使操作人员能够从不同位置都能够观测到第二刻度尺207上的刻度值。由于探针206与内转动杆212偏心设置，因此可以通过内转动杆212绕轴转动，进而改变探针206的位置，从而实现对不同位置的籽晶3进行测量，进而提升测量的准确度。

在一些实施例中，请参阅图1及图2，辅助支撑杆213的底面固定安装有压力传感器214，探针206固定安装在压力传感器214的底面，第一支撑杆201上固定安装有控制器215，压力传感器214通过数据线连接至控制器215，控制器215用于控制驱动电机208的通断。本实施例中，辅助支撑杆213的底面固定安装有压力传感器214，探针206固定安装在压力传感器214的底面。当探针206与籽晶3接触时，压力传感器214会检测到探针206反馈的压力，此时压力传感器214将信号传递给控制器215，控制器215发出指令控制驱动电机208停止工作，从而避免探针206对籽晶3造成损坏，同时提高了测量精度。当测量操作完成后，驱动电机208反转从而带动探针206向上运动。

在一些实施例中，请参阅图2，探针206的底面为圆弧面。本实施例中，探针206整体为圆柱状，其底面为圆弧面，因此探针206是通过圆弧面与籽晶3接触，从而避免对籽晶3的表面造成划伤。

在一些实施例中，请参阅图1，内转动杆212的上端设有手轮216。本实施例中，内转动杆212的上端固定安装有手轮216。手轮216为圆盘状，与内转动杆212同轴设置。操作人员通过握持手轮216从而带动内转动杆212绕轴转动。手轮216的外圆周面上设有防滑纹，从而提升手轮216与操作人员手掌之间的摩擦力。

在一些实施例中，手轮216与内转动杆212通过焊接固定。本实施例中，手轮216与内转动杆212采用焊接的固定方式，无需使用其他连接件，减少了零部件的数量，同时能够保证连接强度。

在一些实施例中，请参阅图1及图4，第二支撑杆202的底部固定安装有第一连接杆217，第一连接杆217沿竖直方向设置，第一连接杆217的下端固定安装有第二连接杆218，第二连接杆218沿水平方向设置，第二连接杆218上开设有与外支撑杆211相适配的导向通孔219，第二连接杆218与外支撑杆211为滑动配合。本实施例中，第一连接杆217固定安装在第二支撑杆202的底部。第一连接杆217位于升降杆203背离驱动杆204的一侧。第一连接杆217沿竖直方向设置。第一连接杆217的下端固定安装有第二连接杆218，第二连接杆218沿水平方向设置，第二连接杆218背离第一连接杆217的一端设有导向通孔219，导向通孔219与外支撑杆211相适配。第二连接杆218与外支撑杆211为滑动配合，外支撑杆211可以相对第二连接杆218上下运动。第二连接杆218对外支撑杆211起到导向限位作用，从而提升外支撑杆211运动过程中的稳定性，有效防止外支撑杆211发生晃动。

在一些实施例中，请参阅图1，第二支撑杆202和第一支撑杆201之间安装有斜支撑杆220。本实施例中，斜支撑杆220分别与第一支撑杆201和第二支撑杆202通过焊接固定。斜支撑杆220与水平方向的夹角为45°，从而提升第一支撑杆201与第二支撑杆202之间的结构强度。

在一些实施例中，请参阅图1，第一刻度尺101的数量为多个，沿坩埚1的圆周方向布置。本实施例中，第一刻度尺101的数量至少为两个，沿坩埚1的圆周方向均匀布置，从而方便操作人员从多个位置读取第一刻度尺101上的尺寸。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，包括：

坩埚，所述坩埚的内侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第一刻度尺；

第一支撑杆，位于所述坩埚的外侧且沿竖直方向设置；

第二支撑杆，沿水平方向固定安装在所述第一支撑杆的顶部，所述第二支撑杆位于所述坩埚顶部开口的上方；

升降杆，沿竖直方向安装在所述第二支撑杆上，所述升降杆具有沿竖直方向运动的自由度，所述升降杆的下端安装有探针，所述升降杆的外侧壁上固定安装有沿竖直方向设置的第二刻度尺；

驱动杆，沿竖直方向转动安装在所述第二支撑杆上，所述驱动杆的下端设有外螺纹；和

从动杆，一端与所述升降杆固定连接，另一端与所述驱动杆通过螺纹连接。

2.如权利要求1所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述第二支撑杆上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定安装有驱动齿轮，所述驱动杆的上端固定安装有与所述驱动齿轮相互啮合的从动齿轮。

3.如权利要求2所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述升降杆包括外支撑杆、内转动杆和辅助支撑杆；所述外支撑杆和和所述内转动杆均沿竖直方向设置，所述外支撑杆的上端与所述第二支撑杆滑动配合，所述从动杆的一端与所述外支撑杆固定连接，所述第二刻度尺设置在所述外支撑杆上，所述内转动杆与所述外支撑杆转动连接，所述内转动杆自上而下贯穿所述外支撑杆，所述辅助支撑杆固定安装在所述内转动杆的下端且与所述内转动杆保持垂直，所述探针固定安装在所述辅助支撑杆上，所述探针与所述内转动杆偏心设置。

4.如权利要求3所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述辅助支撑杆的底面固定安装有压力传感器，所述探针固定安装在所述压力传感器的底面，所述第一支撑杆上固定安装有控制器，所述压力传感器通过数据线连接至所述控制器，所述控制器用于控制所述驱动电机的通断。

5.如权利要求1所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述探针的底面为圆弧面。

6.如权利要求3所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述内转动杆的上端设有手轮。

7.如权利要求6所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述手轮与所述内转动杆通过焊接固定。

8.如权利要求3所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述第二支撑杆的底部固定安装有第一连接杆，所述第一连接杆沿竖直方向设置，所述第一连接杆的下端固定安装有第二连接杆，所述第二连接杆沿水平方向设置，所述第二连接杆上开设有与所述外支撑杆相适配的导向通孔，所述第二连接杆与所述外支撑杆为滑动配合。

9.如权利要求1所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述第二支撑杆和所述第一支撑杆之间安装有斜支撑杆。

10.如权利要求1所述的一种高精度测量晶体高度的装置，其特征在于，所述第一刻度尺的数量为多个，沿所述坩埚的圆周方向布置。