一種硅芯電阻率的檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硅芯電阻率的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 多晶硅芯電阻率的測量是多晶硅生產(chǎn)過程中必要的工藝流程，通過測量多晶硅芯 電阻率，能夠判斷所產(chǎn)出的多晶硅芯屬于何種指標(biāo)范圍，以及判斷多晶硅芯內(nèi)的雜質(zhì)含量 范圍。在還原爐進(jìn)行多晶硅棒生產(chǎn)之前，需要保證各臺還原爐內(nèi)的多晶硅芯的電阻率較為 均勻，并且屬于同一種規(guī)格型號，因此，準(zhǔn)確快速地測量出多晶硅芯的電阻率對多晶硅的生 產(chǎn)具有重要的意義。
[0003] 目前，行業(yè)內(nèi)一般采用多晶硅芯電阻率測試儀來測量多晶硅芯的電阻率，其包括： 恒流電源、兩根金屬探針、支架、電壓表和上位機(jī)，恒流電源與多晶硅芯的兩端相連，用于向 多晶硅芯提供恒定的直流電流；兩根金屬探針間隔一定距離放置在多晶硅芯上，每根金屬 探針均刺破多晶硅芯表面的氧化層，以貼附在多晶硅芯的表面上；支架用于放置多晶硅芯； 電壓表與兩根金屬探針相連，用于測量兩根金屬探針之間的電位差；上位機(jī)分別與電壓表 和恒流電源相連，用于根據(jù)電壓表和恒流電源的輸出值計(jì)算多晶硅芯的電阻率。其中，多 晶硅芯電阻率的測量原理為：沿多晶硅芯（該多晶硅芯為現(xiàn)有的通用多晶硅芯）的軸向 將其平均分為4段區(qū)域，將兩根金屬探針放置在多晶硅芯上第一段區(qū)域的首尾兩端，使恒 流電源向多晶硅芯通直流電，并通過電壓表測量該兩根金屬探針之間的電位差，然后上位 機(jī)根據(jù)公式P = (A/SMV/I)計(jì)算出第一段區(qū)域的電阻率，式中，P表示電阻率，單位為 Ω ·_(歐?厘米）；V表示兩根金屬探針之間的電壓差值，單位為V(伏）；1為恒流電源向 多晶硅芯輸出的直流電流值，單位為A (安）；A為多晶硅芯的橫截面積，單位為cm2 (平方厘 米）；S為兩根金屬探針之間的間距，單位為cm(厘米）；同理，依次將該兩根金屬探針放置 在多晶硅芯上第二段區(qū)域、第三段區(qū)域和第四段區(qū)域的首尾兩端，上位機(jī)依次計(jì)算出多晶 硅芯上第二至四段區(qū)域的電阻率，并對多晶硅芯各段區(qū)域的電阻率求平均值以得到整根多 晶硅芯的電阻率，因此這種測量技術(shù)也稱為"單次單段檢測法"。
[0004] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)這種"單次單段檢測法"至少存在如下缺陷：
[0005] 1、在測量整根多晶硅芯的電阻率時(shí)，一般需要將多晶硅芯平均分為四段區(qū)域，依 次測量出每段多晶硅芯的電阻率后再求平均值以得出整根多晶硅芯的電阻率，而依次測量 四段多晶硅芯的電阻率所花費(fèi)的時(shí)間至少為4分鐘，另外還需加上重新布置金屬探針位置 和記錄每段多晶硅芯電阻率的時(shí)間，時(shí)間浪費(fèi)較為嚴(yán)重，測量效率很低，在需要測量較多數(shù) 量的多晶硅芯的電阻率時(shí)，會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，從而直接影響還原爐的正常啟停周期， 進(jìn)而影響多晶5圭的廣量；
[0006] 2、由于多晶硅芯較細(xì)長，在每次布置金屬探針的位置時(shí)，不易準(zhǔn)確將金屬探針完 全貼附在多晶硅芯的表面，使得金屬探針與多晶硅芯表面之間易存在間隙，從而影響多晶 硅芯電阻率的測量精度；
[0007] 3、由于在測量整根多晶硅芯的電阻率時(shí)需要多次重新布置金屬探針的位置，而每 次布置金屬探針位置時(shí)均需使金屬探針刺破多晶硅芯表面的氧化層，力度不易掌握，使得 多次布置金屬探針的位置時(shí)易折斷多晶硅芯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種硅芯 電阻率的檢測裝置，其測量效率和精度較高，測量時(shí)不易折斷硅芯。
[0009] 解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0010] 所述硅芯電阻率的檢測裝置包括：N個(gè)金屬探頭、操作臺、恒流電源、電壓測量單 元、控制單元和計(jì)算單元，其中，N > 3,每個(gè)金屬探頭的底部均設(shè)置有兩根金屬探針，
[0011] 待測硅芯和N個(gè)金屬探頭均與操作臺可拆卸地連接，所述操作臺使得該N個(gè)金屬 探頭沿待測硅芯的軸向排列且間隔均勻地放置在待測硅芯上，并使每根金屬探針以一定的 壓力垂直放置在待測硅芯表面上，且每個(gè)金屬探頭的兩根金屬探針也沿待測硅芯的軸向排 列；
[0012] 所述恒流電源與待測硅芯的兩端連接，用于向待測硅芯提供恒定的直流電流；
[0013] 所述電壓測量單元與所述N個(gè)金屬探頭連接，用于同時(shí)測量每個(gè)金屬探頭的兩根 金屬探針之間的電位差，并將測得的電位差輸出至控制單元；
[0014] 所述控制單元分別與電壓測量單元和恒流電源連接，用于控制恒流電源向待測硅 芯兩端輸出的直流電流的正、反向，控制電壓測量單元中測量回路的正、反向，以及將恒流 電源的直流電流值和電壓測量單元的輸出值轉(zhuǎn)換為計(jì)算單元可識別的數(shù)據(jù)，并輸出至計(jì)算 單元；
[0015] 所述計(jì)算單元分別與恒流電源和電壓測量控制單元連接，其內(nèi)預(yù)存有硅芯電阻率 的計(jì)算公式，用于根據(jù)其內(nèi)預(yù)存的計(jì)算公式和控制單元輸出的數(shù)據(jù)用于根據(jù)恒流電源和電 壓測量單元的輸出值計(jì)算得出待測硅芯的電阻率。
[0016] 優(yōu)選地，所述電壓測量單元采用電壓變送器，其輸入、輸出量程可調(diào)；所述電壓變 送器的信號輸入端輸入〇~75mV的電壓信號，其信號輸出端輸出4~20mA的電流信號；所 述電壓變送器用于同時(shí)測量每個(gè)金屬探頭的兩根金屬探針之間的電位差，還用于隔離輸入 信號、輸出信號和電源信號，以及浪涌保護(hù)。
[0017] 優(yōu)選地，所述控制單元包括繼電器和可編程邏輯控制器，所述計(jì)算單元采用上位 顯示組態(tài)軟件，
[0018] 所述可編程邏輯控制器用于通過內(nèi)部編程控制繼電器時(shí)序性吸合與斷開，以時(shí)序 性控制恒流電源輸出的直流電流的正、反向，和時(shí)序性控制電壓測量單元中測量回路的正、 反向；還用于將恒流電源、電壓測量單元的輸出值轉(zhuǎn)換為上位顯示組態(tài)軟件可識別的數(shù)據(jù)， 并通過可編程邏輯控制器與上位顯示組態(tài)軟件之間建立的通訊協(xié)議將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳遞 給上位顯示組態(tài)軟件；
[0019] 所述上位顯示組態(tài)軟件用于編寫硅芯電阻率的計(jì)算公式，并根據(jù)所述公式和可編 程邏輯控制器輸出的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待測硅芯的電阻率。
[0020] 優(yōu)選地，所述操作臺包括基座、多個(gè)可調(diào)式基座支架、硅芯固定子單元和金屬探頭 調(diào)節(jié)子單元，
[0021] 所述多個(gè)可調(diào)式基座支架間隔均勻地設(shè)置在基座底部，用于調(diào)芐基座相對于地面 的距離；
[0022] 所述硅芯固定子單元和金屬探頭調(diào)節(jié)子單元均設(shè)置在基座上，所述硅芯固定子單 元與待測硅芯可拆卸地連接，用于固定待測硅芯；所述金屬探頭調(diào)節(jié)子單元與N個(gè)金屬探 頭可拆卸地連接，用于調(diào)節(jié)N個(gè)金屬探頭的位置，以使其沿待測硅芯的軸向排列且間隔均 勻地放置在待測硅芯上，并使每根金屬探針以一定的壓力垂直放置在待測硅芯表面上。
[0023] 優(yōu)選地，所述可調(diào)式基座支架包括絲杠、連接件和支撐件，
[0024] 所述基座上設(shè)置有與所述絲杠的數(shù)量相同且位置相對應(yīng)的螺紋通孔，所述基座上 設(shè)置的螺紋通孔與其對應(yīng)的絲桿相匹配；
[0025] 所述連接件的一端與絲桿相連，另一端與支撐件相連，用于將絲桿和支撐件連成 一體；
[0026] 所述支撐件采用能夠支撐基座的結(jié)構(gòu)。
[0027] 優(yōu)選地，所述硅芯固定子單元采用開口角度可調(diào)式卡槽結(jié)構(gòu)，且卡槽的長度方向 與待測硅芯的軸向平行。
[0028] 優(yōu)選地，所述金屬探頭調(diào)節(jié)子單元包括N個(gè)立柱、N個(gè)調(diào)節(jié)模塊、連接軸和手柄，
[0029] 所述N個(gè)立柱間隔均勻地垂直固定在基座上；
[0030] 所述調(diào)節(jié)模塊包括旋轉(zhuǎn)件和移動(dòng)件，且每個(gè)調(diào)節(jié)模塊的旋轉(zhuǎn)件和移動(dòng)件均通過連 接軸連接，每個(gè)調(diào)節(jié)模塊的旋轉(zhuǎn)件均對應(yīng)一個(gè)金屬探頭，每個(gè)金屬探頭均固定在其對應(yīng)的 旋轉(zhuǎn)件上且位于固定在硅芯固定子單元中的待測硅芯的正上方，每個(gè)調(diào)節(jié)模塊的移動(dòng)件均 對應(yīng)一根立柱，并與其對應(yīng)的立柱可拆卸地連接；
[0031] 所述連接軸與固定在硅芯固定子單元中的待測硅芯平行設(shè)置，所述N個(gè)調(diào)節(jié)模塊 的旋轉(zhuǎn)件和移動(dòng)件均套裝在連接軸上，且旋轉(zhuǎn)件能隨連接軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0032] 所述手柄固定在連接軸的一端，用于使連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并能帶動(dòng)N個(gè)調(diào)節(jié)模塊的旋 轉(zhuǎn)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033] 優(yōu)選地，所述移動(dòng)件采用三角支架，所述旋轉(zhuǎn)件采用卡套，
[0034] 所述三角支架包括第一空心柱狀部、第一三角板狀部和第二三角板狀部，所述第 一空心柱狀部套裝在對應(yīng)的立柱上，且所述第一空心柱狀部的側(cè)面設(shè)置有至少一個(gè)螺孔； 所述第一三角板狀部和第二三角板狀部均呈直角三角形且平行設(shè)置，二者的一條直角邊均 與第一空心柱狀部的側(cè)面相連，二者的另一條直角邊均與第一空心柱狀部頂端平齊，且二 者的外表面分別與第一空心柱狀部的側(cè)面相切；
[0035] 所述卡套包括平面板狀部和第二空心柱狀部，所述平面板狀部與第二空心柱狀部 的側(cè)面相連，且所述第二空心柱狀部的軸心與平面板狀部垂直，所述第二空心柱狀部套裝 在對應(yīng)的金屬探頭上，且所述第二空心柱狀部的側(cè)面設(shè)置有至少一個(gè)螺孔；設(shè)置在所述金 屬探頭底部的兩根金屬探針通過貫穿金屬探頭內(nèi)部并從金屬探頭的頂端鉆出的導(dǎo)線與電 壓測量單元電連接；
[0036] 所述三角支架的第一三角板狀部和第二三角板狀部的遠(yuǎn)離第一空心柱狀部一側(cè) 的邊緣處設(shè)置有位置相對的通孔，且該通孔的軸心與第一空心柱狀部的軸心垂直，所述卡 套的平面板狀部的遠(yuǎn)離第二空心柱狀部一側(cè)的邊緣處也設(shè)置有通孔，該通孔的軸心與第二 空心柱狀部的軸心垂直，所述連接軸設(shè)置在第一三角板狀部、第二三角板狀部和平面板狀 部的通孔內(nèi)，且所述平面板狀部的通孔與連接軸固定連接。
[0037] 優(yōu)選地，所述檢測裝置還包括顯示單元，
[0038] 所述顯示單元與計(jì)算單元連接，用于顯示計(jì)算單元計(jì)算得出的各根待測硅芯的電 阻率。
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