[实用新型]直拉单晶炉双CCD测量光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，更具体的说，是涉及一种直拉单晶炉双CCD测量光学系统。

背景技术

直拉单晶制造法(Czochralski，CZ法)是把原料多硅晶块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种(籽晶)浸入熔液中(图1)。在合适的温度下，熔液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，熔液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。当结晶加快时，晶体直径会变粗，提高升速可以使直径变细，增加温度能抑制结晶速度。反之，若结晶变慢，直径变细，则通过降低拉速和降温去控制。拉晶开始，先引出一定长度，直径为3～5mm的细颈，以消除结晶位错，这个过程叫做引晶。然后放大单晶体直径至工艺要求，一般在75～300mm，进入等径阶段，直至大部分硅熔液都结晶成单晶锭，只剩下少量剩料。因此在拉制过程中必须控制单晶的直径值，能否严格控制好单晶的直径是衡量一个单晶的质量的重要标准。

目前测量单晶直径的方法主要有红外测温法和CCD图像测量法。红外测温法通过单点的测量只能测量出反映直径的变化量而不能获得直径的绝对量，而且测量精度低，容易受单晶晃动的影响，CCD测量是通过图形计算获得当前单晶的直径，是一个绝对值，这种测量方法测量精度高，晶体晃动对测量影响小。但是需要同时测量3～5mm与75～300mm的直径。由于引晶时直径只有3～5mm，为了达到直径控制目的，图像单个象素的分辨率要优于0.2mm，而等径时直径75～300mm，直径很大，单个象素的分辨率只要优于1mm就满足控制要求了。假如采用单个CCD，那么为了满足引晶要求CCD在测量方向上必须在1500个象素以上，而普通模拟的CCD是无法实现的，必须采用昂贵的数字CCD，同时数字CCD的图像处理速度慢，而在引晶时需要很快的控制响应速度，因此数字CCD很难很好的控制引晶阶段的生长。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种直拉单晶炉双CCD测量光学系统。

为了解决以上问题，本实用新型是通过如下技术方案实现。

一种直拉单晶炉双CCD测量光学系统，包括CCD摄像头、图像处理卡和微型计算机，还包括光路转换系统，所述CCD摄像头为两个，所述光路转换系统、CCD摄像头、图像处理卡和微型计算机依次连接；

所述光路转换系统用于将图像保持同视角同视场区域同时分解到两个CCD摄像头上；

所述CCD摄像头用于接收光路转换系统传送来的图像并转换成图像信息传送给图像处理卡；

所述图像处理卡用于将CCD摄像头传送来的图像信息进行初步处理并传送给微型计算机；

所述微型计算机用于处理图像处理卡传送来的信息并进行计算分析获得测量结果。

作为一种改进，所述光路转换系统由分光片和反光镜组成，所述分光片和反光镜所处的平面平行，分光片和反光镜的中心连线与入射光路垂直，入射光路的入射光入射至分光镜并与分光镜成45°。

作为一种改进，所述的两个CCD摄像头是不同镜头尺寸不同分辨率的CCD摄像头。

作为一种改进，还包括人机界面，所述人机界面与微型计算机连接，人机界面用于输出微型计算机计算分析得到的测量结果。

作为一种改进，所述人机界面是显示器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的直拉单晶炉双CCD测量光学系统，解决了采用CCD测量单晶直径技术中需要同时满足测量直径相差很大的物体和很高的测量速度的要求，使得采用低像素的模拟CCD摄像机在引晶与等径工艺段都能满足控制需要的测量分辨率。

附图说明

图1是直拉单晶制造法示意图。

图2是本实用新型的结构示意框图。

图3是本实用新型光路转换系统光路示意图。

图4是本实用新型具体实施例中光路转换系统上端盖示意图。

图5是本实用新型具体实施例中光路转换系统截面示意图。

图6是本实用新型具体实施例中光路转换系统下端盖示意图。