[实用新型]一种多晶硅棒空间倾角激光测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，具体涉及一种结构简单、环境适应能力强、测量速度快且精度高、成本低的多晶硅棒空间倾角激光测量装置。

背景技术

多晶硅是单质硅的一种形态，是制造集成电路衬底和各种半导体器件的单晶硅、太阳能电池等产品的主要原料，广泛用于半导体工业中，作为人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等器件的基础材料。

目前国际上多晶硅生产工艺主要有改良西门子法（即化学气相沉积法）和硅烷法。由于改良西门子法能兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，具有技术成熟、适合产业化生产等特点，是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺技术。

化学气相沉积法是指将置于多晶硅还原炉上的电极，通过成对的电极，将置于电极上的硅芯棒通电加热至1100℃以上，通入中间化合物和高纯氢气，发生还原反应，采用化学气相沉积技术生成高纯硅沉积在10×10mm的方硅芯硅芯棒上，经过高温还原反应生长成一根直径150~170mm的圆形多晶硅棒。对于采用化学气相沉积技术生产高纯多晶硅，通过化学气相沉积反应得到高纯多晶硅棒后，存在将多晶硅棒从多晶硅还原炉底板转移到下一个生产工序车间的过程，我们把这个过程称为取棒过程。但由于多晶硅棒是一种非常容易断裂的物质，如何稳妥可靠的取棒关系到多晶硅棒的、产品质量及取棒时的设备及人身安全。在多晶硅棒在生长过程中受电压、气流、气压等因素影响，成品多晶硅棒会出现左右、前后倾斜等情况，为稳妥可靠的取出多晶硅棒，自动取棒装置必须要测量出其倾斜角度，以调整夹具角度适应多晶硅棒角度。因此，如何快速、准确的测量多晶硅棒的空间倾角变得尤为关键。

目前，对于空间角度的非接触测量，主要由视觉测量和激光三维扫描。诸如康耐视in-sight视觉系统可以对指定物料的角度进行分析，但是视觉系统对光源要求较高，且现在的视觉系统无法全面的辨析整个多晶硅棒（棒高约3m），而且视觉系统对干扰的排出没有很好的办法（其他硅棒会对测量硅棒造成干扰）。由于多晶硅棒生产过程中存在密封的钟罩，后期会吊开，导致视觉系统的光源、拍摄机、分析仪都没有很好的安装位置，如果要强行使用视觉系统就需要成本很高的光源和拍摄机，且数量比较多，造价高昂，效果也不好。另外，诸如基恩士CCD视觉系统和上述康耐视in-sight视觉系统相差不大，同样有不能完全测量、不能排除干扰、难以安装等问题，而且因多晶硅棒表面凹凸不平对光源的发射有限容易造成误测量数据，同样不能实现角度测量。此外，激光三维扫描系统虽然能完全扫描到多晶硅棒的整体并分析，但其同样不能排除其它硅棒的干扰，且其本体庞大，要求多点扫描耗时很长，在多晶硅棒的空间倾角检测上同样不实用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、环境适应能力强、测量速度快且精度高、成本低的多晶硅棒空间倾角激光测量装置。

本实用新型的目的是这样实现的：包括底座、支架、摆动机构、移动机构、控制装置、激光测距仪Ⅰ、激光测距仪Ⅱ、激光测距仪Ⅲ，所述支架的底部竖直铰接于摆动机构的上部，所述激光测距仪Ⅰ、激光测距仪Ⅱ分别固定设置于支架的上部且与过摆动机构之铰接部旋转中心的垂直线水平对称，所述激光测距仪Ⅲ固定设置于支架的下部且与激光测距仪Ⅰ或激光测距仪Ⅱ的中心连线与过摆动机构之铰接部旋转中心的垂直线平行，所述摆动机构与移动机构固定连接，所述移动机构设置于底座并能沿支架的摆动方向相对底座水平移动，所述激光测距仪Ⅰ、激光测距仪Ⅱ、激光测距仪Ⅲ分别与控制装置电连接，所述控制装置用于将激光测距仪Ⅰ、激光测距仪Ⅱ和激光测距仪Ⅲ的测量信号转化为多晶硅棒空间倾角值并输出。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1）、本实用新型采用的激光测距仪对环境的适应性能很好且测量精度较高，本实用新型从测量数据进行分析计算即可得出倾斜角度，仅需扫描2次和1次角度调整就可以准确的计算出待测多晶硅棒的直径、前后角度、左右角度，计算强度低、耗时短。

2）、本实用新型的激光测距仪是光点扫描，只要对测出的距离进行判断，即可排除其他硅棒的干扰，环境适应能力强。

3）、本实用新型的激光测距仪本体小巧、使用方便，不需要另外的分析设备，价格也比较便宜，只要激光测距仪本体没有出错，测量数值的计算结果就不会有大的误差，完全能够满足多晶硅棒空间倾角的测量精度要求。

因此，本实用新型具有结构简单、环境适应能力强、测量速度快且精度高、成本低的特点。

附图说明

图1为本实用新型之测量装置结构原理示意图；

图2为本实用新型之测量装置测量就位位置关系示意图；