本發(fā)明屬于單晶生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法。

背景技術(shù)：

單晶生產(chǎn)中，利用設(shè)備CCD攝像和直徑控制PID自控程序系統(tǒng)等，并結(jié)合人工通過使用測徑儀校正直徑進(jìn)行控制；由于每爐單晶生長時液面位置不能固定，并且有時導(dǎo)流筒位置、CCD攝像機(jī)位置和信號也會變化，所以每爐單晶直徑控制都需要人工進(jìn)行校正，即每爐單晶生長等徑(保持)部分需要轉(zhuǎn)肩后量取直徑，并進(jìn)行反復(fù)校正。此過程需要技術(shù)較高的操作工人進(jìn)行操作，反復(fù)操作導(dǎo)致操作人工勞動強(qiáng)度較大，而且浪費(fèi)工時。在校正直徑時由于不同操作工人個人誤差較大，難以保證直徑控制的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法，以實(shí)現(xiàn)單晶直徑每爐相同的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法，包括以下步驟：

1)、固定導(dǎo)流筒位置:

固定爐體內(nèi)導(dǎo)流筒下沿位置；

2)、固定液面位置:

固定坩堝內(nèi)硅溶液液面距導(dǎo)流筒下沿位置；

3)、固定CCD攝像機(jī)位置:

將CCD攝像機(jī)的攝像頭正對坩堝內(nèi)硅液單晶生長光圈，通過CCD攝像機(jī)采集拉晶時的外徑尺寸，固定CCD攝像機(jī)位置并校正單晶等徑生產(chǎn)時時的信號位置、明暗度及對比度；

4)、首爐直徑校正：

通過測量出爐單晶實(shí)際直徑，校正CCD攝像機(jī)顯示直徑；

5)、拉晶生產(chǎn):

通過堝升控制系統(tǒng)控制坩堝內(nèi)硅溶液液面位置距導(dǎo)流筒下沿距離不變，進(jìn)行拉晶生產(chǎn)。

進(jìn)一步的，步驟1)中，通過爐體上方設(shè)置的距離測試設(shè)備確定導(dǎo)流筒位置，確定方法為：在爐體停爐狀態(tài)下，安裝熱場，不安裝坩堝，石墨軸上放置尺寸大于導(dǎo)流筒下口直徑的定位平板，然后在爐體上安裝導(dǎo)流筒至正常拉晶位置，石墨軸上升直至定位平板頂面和導(dǎo)流筒下沿接觸，通過距離測試設(shè)備測量該測試設(shè)備和定位平板間距離X，該數(shù)值X即為導(dǎo)流筒下沿和距離測試設(shè)備間距離，且該距離保持每爐不變。

進(jìn)一步的，步驟2)中液面位置確定方法為：將定位平板取出，將坩堝放置在石墨軸上，在坩堝內(nèi)投放原料，石墨軸下降至初始位置，啟動加熱器對坩堝內(nèi)原料加熱直至融化，堝升系統(tǒng)控制坩堝上升，通過距離測試設(shè)備測量坩堝內(nèi)硅溶液液面距該距離測試設(shè)備間的距離Y,換算出坩堝內(nèi)液面與導(dǎo)流筒下沿間距離為Y-X,當(dāng)該Y-X值和液面距導(dǎo)流筒底端的工藝要求設(shè)定距離相等時，石墨軸停止移動，該液面位置即為硅溶體拉晶位置。

進(jìn)一步的，步驟4)中，通過測量出爐單晶實(shí)際直徑，校正CCD攝像機(jī)顯示直徑；其校正方式為：合爐后開始拉晶作業(yè)，單晶拉至轉(zhuǎn)肩后為等徑拉制，從轉(zhuǎn)肩開始到保持長度200mm，每10mm用測徑儀測量一次直徑，記錄每一個測試位置的CCD攝像機(jī)顯示直徑值和測徑儀測量值，單晶出爐后使用游標(biāo)卡尺對等徑部分的每10mm測量一次直徑，對CCD顯示直徑值、測徑儀所測直徑及游標(biāo)卡尺測量直徑三組數(shù)據(jù)的對比分析，在下次單晶保持穩(wěn)定時校正CCD攝像機(jī)顯示直徑值。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法中，通過該方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)一種直徑規(guī)格的單晶時，自動控制每爐單晶生長直徑，保證每爐單晶直徑值幾乎一致，不需要每爐反復(fù)校正，可以保證每爐單晶直徑控制的一致性，實(shí)現(xiàn)自動直徑控制。另外，通過該工藝方式，節(jié)約工時，提高自動化水平；降低勞動強(qiáng)度，降低人工成本；降低因直徑異常導(dǎo)致的回收料比例。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法中步驟1示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法步驟2示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法中步驟3示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-爐體； 2-定位平板； 3-導(dǎo)流筒； 4-石墨軸；

5-距離測試設(shè)備； 6-坩堝； 7-液面； 8-CCD攝像機(jī)；

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1-3所示，一種直拉單晶產(chǎn)業(yè)化直徑生長自控的工藝方法，包括以下步驟：

1)、固定導(dǎo)流筒位置:

圖1中，在爐體1停爐狀態(tài)下，安裝熱場，不安裝坩堝6，石墨軸4上放置尺寸大于導(dǎo)流筒3下口直徑的定位平板2，然后在爐體1的熱場上安裝導(dǎo)流筒3，石墨軸4上升直至定位平板2頂面和導(dǎo)流筒3下沿接觸，此時導(dǎo)流筒3下沿和定位平板2間距離為0，在熱爐正上方設(shè)置距離測試設(shè)備5，通過該距離測試設(shè)備5測量該測試設(shè)備5和定位平板2間距離X，該數(shù)值X即為導(dǎo)流筒3下沿和距離測試設(shè)備5間距離；

2)、固定液面位置:

圖2中，將爐體1的爐蓋抬起，將石墨軸4上的定位平板2取出，將坩堝6放置在石墨軸4上，在坩堝6內(nèi)投放原料，石墨軸下降，將爐蓋蓋好，啟動加熱器對坩堝內(nèi)原料加熱，當(dāng)原料熔化后，堝升系統(tǒng)控制石墨軸4上升，進(jìn)而帶動坩堝6上升，通過距離測試設(shè)備5測量坩堝6內(nèi)硅溶液液面7距該距離測試設(shè)備間的距離Y,換算出坩堝內(nèi)液面7與導(dǎo)流筒下沿間距離為Y-X,當(dāng)該Y-X值和液面7距導(dǎo)流筒3底端的設(shè)定距離相等時，該設(shè)定距離即初始設(shè)計(jì)的拉晶液面距導(dǎo)流筒下沿的距離，石墨軸4停止移動，該液面7位置即為硅溶體拉晶位置；

3)、固定CCD攝像機(jī)8位置:

圖3中，調(diào)整設(shè)置在爐體1上的CCD攝像機(jī)8位置和角度，將CCD攝像頭的正對坩堝6內(nèi)硅液單晶生長光圈，保證CCD攝像機(jī)8采集到的單晶直徑信號準(zhǔn)確且固定；

4)、首爐直徑校正：

通過測量出爐單晶實(shí)際直徑，校正CCD攝像機(jī)顯示直徑；

為了保證等徑生產(chǎn)中，硅棒直徑符合要求，需要對等徑拉晶時的尺寸定期檢測，如每月或每季度，或每二十爐一次等，要求CCD攝像機(jī)的測量值和硅棒的尺寸相符，也就是要保證CCD攝像機(jī)的測量值穩(wěn)定準(zhǔn)確，因此，步驟4)中，生產(chǎn)前，對CCD攝像機(jī)進(jìn)行校正，其校正方式為：合爐后開始拉晶作業(yè)，單晶拉至轉(zhuǎn)肩后為等徑拉制，從轉(zhuǎn)肩開始到保持長度200mm，該200mm保持長度即為硅棒的等徑長度，每10mm用測徑儀測量一次直徑，記錄每一個測試位置的CCD攝像機(jī)8顯示直徑值和測徑儀測量值，單晶出爐后使用游標(biāo)卡尺對等徑部分的每10mm測量一次直徑，該游標(biāo)卡尺起到校準(zhǔn)作用，對CCD顯示直徑值、測徑儀所測直徑及游標(biāo)卡尺測量直徑三組數(shù)據(jù)的對比分析，在下次單晶保持即等徑穩(wěn)定時校正CCD顯示直徑值。

5)、拉晶生產(chǎn):

通過距離測試設(shè)備5測量硅溶體液面位置，并將該測量值反饋給堝升控制系統(tǒng)，由堝升控制系統(tǒng)控制石墨軸4的上升速度和上升距離，保證坩堝6內(nèi)拉晶液面位置距導(dǎo)流筒3下沿距離Y-X值不變且與工藝設(shè)定要求一致，也就是保證該拉晶液面位置不變，每爐在該位置進(jìn)行拉晶生產(chǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。