硅产品表面加工损伤深度检测方法及自动化检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种硅产品表面加工损伤深度检测方法及自动化检测系统，其中方法包括：分拣设备将硅产品夹持给设于传送设备上的夹持部件，夹持部件夹持住硅产品后控制其夹持臂旋转；控制设备计算对硅产品的X射线探伤深度，然后控制对应的视觉检测设备对旋转中的硅产品进行多角度的内部探伤；控制设备计算X射线反映的损伤深度图中的损伤区域占比，并根据该占比判断X射线探伤深度是否已达到硅产品的损伤深度，若是，则根据探伤深度计算出硅产品的损伤深度，若否，则进行二次探伤；通过有损检测抽检硅产品的损伤深度，并根据检测结果调整X射线的初始探伤深度。本发明专利技术实现了对批量硅产品的全自动化损伤深度检测，提高了损伤深度检测效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】
硅产品表面加工损伤深度检测方法及自动化检测系统
本专利技术涉及损伤深度检测
，具体涉及一种硅产品表面加工损伤深度检测方法及自动化检测系统。
技术介绍
研磨作为硅加工的关键工序，主要采用粒度较小的磨料去除前道工序造成的切痕损伤，减小后续的抛光余量。设定研磨工艺参数的重要依据是前道工序残留的表层/亚表层的损伤深度，其主要是由硅材料表层受到磨粒切入而产生的裂纹来表征，其中径向裂纹长度是衡量亚表面损伤深度的主要指标。硅加工中，有效测量硅材料亚表面损伤深度对于保证成品质量具有重要意义。硅材损伤深度检测方法包括无损检测和有损检测。无损检测主要采用TEM、X射线衍射、拉曼光谱探测等技术来检测硅材的亚表面损伤深度，有损检测则主要采用低温刻蚀法、化学腐蚀法等来检测硅材的亚表面损伤深度。但对于批量的硅产品，无法采用具有破坏性的有损检测对每件硅产品进行亚表面损伤深度检测，而且有损检测比如TEM检测需要人为观测亚表面损伤特征，对于损伤深度的判断较大程度上依赖于人为检测经验，检测成本较高，测量结果准确度难以得到有效保证。X射线衍射穿透并反映的损伤图像需要对图像中的损伤区域进行识别，虽然可利用机器识别代替人为识别，但识别过程不可避免的会出现误差，难以确保损伤深度的检测精度。最为关键的是，对于批量硅产品的损伤深度检测，目前都是采用人为抽检方式进行抽检，检测效率低下，无法实现对批量硅产品的全自动化的损伤深度检测。
技术实现思路
本专利技术以实现对批量硅产品的全自动化损伤深度检测，提高硅材损伤深度检测效率和检测准确度为目的，提供了一种硅产品表面加工损伤深度检测及自动化检测系统。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种硅产品表面加工损伤深度检测方法，步骤包括：1）分拣设备根据控制设备的入料信号将硅产品夹持给设置在传送设备上的夹持部件，所述夹持部件夹持住所述硅产品后控制其夹持臂旋转，所述硅产品在所述夹持臂的旋转力和所述传送设备的传送力作用下作旋转向前运动；2）所述控制设备计算对所述硅产品的X射线探伤深度，然后控制对应的视觉检测设备以所计算的所述探伤深度对旋转中的所述硅产品进行多角度的X射线内部探伤，得到每一探伤角度下的多张关联所述硅产品的损伤深度图并发送给所述控制设备；3）所述控制设备计算每张所述损伤深度图中的损伤区域面积占比，并判断所述损伤区域面积占比是否小于预设的比值阈值，若是，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度已经达到所述硅产品的损伤深度并转入步骤4）；若否，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度未达到所述硅产品的损伤深度并返回所述步骤2）进行二次探伤；4）所述控制设备计算所述损伤区域面积占比小于所述比值阈值的所有所述损伤深度图分别对应的所述探伤深度的平均值作为所述硅产品的损伤深度，并根据所述损伤深度对所述硅产品进行分级后生成分拣信号发送给对应的所述分拣设备，所述分拣设备将对应等级的所述硅产品分拣到指定的回收设备上；5）对回收的所述硅产品进行有损的损伤深度抽检，并根据抽检结果调整所述步骤2）中对所述硅产品的X射线初始探伤深度。优选地，所述步骤2）中，所述控制设备控制对应的所述视觉检测设备对旋转中的所述硅产品进行探伤的方法为：在所述传送设备的边沿等间距固定设置有若干个位置传感器，每个所述位置传感器与所述控制设备通信连接，每个所述位置传感器具有唯一的设备ID且与设置在其上方的一所述视觉检测设备相关联，所述硅产品被传送至所述位置传感器的识别范围内时，所述位置传感器识别贴附于所述硅产品上的RFID标签并生成硅产品当前传送位置信息发送给所述控制设备，所述硅产品当前传送位置信息包括所述位置传感器的所述设备ID和所述硅产品的RFID标签信息，所述控制设备接收到所述硅产品当前传送位置信息后根据信息中记载的所述位置传感器的所述设备ID匹配出所述位置传感器所关联的所述视觉检测设备，然后控制所匹配的所述视觉检测设备对处于当前传送位置的所述硅产品进行探伤。优选地，所述步骤2）中，所述控制设备通过以下公式（1）计算同一探伤角度下对所述硅产品的X射线探伤深度：公式（1）中，表示第次的X射线探伤深度；表示第次X射线探伤的探伤深度；表示二次探伤的深度增量；表示每一次二次探伤时的深度增量对应的权重；记当前次探伤深度下的所述损伤深度图中的损伤区域面积占比为，当时，；当时，；当时，；当时，；当时，；当时，，表示探伤深度的初始值，初始值为有损检测得到的损伤深度下限。优选地，所述步骤5）中，对所述硅产品进行有损的损伤深度检测包括步骤：5.1）在所述硅产品的厚度方向切出一斜面；5.2）用去离子水对所述斜面进行超声清洗；5.3）对所述斜面进行抛光后用去离子水进行超声清洗，超声频率为28-40KHz；5.4）对所述斜面按预设时间间隔进行腐蚀、超声清洗和干燥处理，腐蚀液为氢氟酸溶液、硝镪水、冰醋酸和硫酸的混合液，其中，所述氢氟酸溶液与所述硝镪水的配比比例为1:6-1:3之间，所述冰醋酸在所述腐蚀液中的占比为30-50%，所述硫酸在所述腐蚀液中的占比为20-30%，所述氢氟酸溶液中的氢氟酸浓度为30-40wt%，所述硝镪水中的硝酸浓度为65-75wt%，所述腐蚀液的腐蚀温度控制在15-40℃之间；5.5）将清洗干燥后的所述硅产品置于光感损伤深度检测装置中，所述光感损伤深度检测装置在所述斜面上沿深度方向划分出若干个矩形打光区域，每个所述矩形打光区域的高度相等且面积相同；5.6）所述光感损伤深度检测装置在每个所述矩形打光区域中以相同的打光角度打出分布特征和数量相同的若干个光点，所述光感损伤深度检测装置接收每个所述光点的反射光，并计算每个所述光点的反射光角度偏差是否大于预设的角度偏差阈值，若是，则判定所述光点的所在位置处存在损伤；若否，则判定所述光点所在位置处不存在损伤；5.7）所述光感损伤深度检测装置计算每个所述矩形打光区域中被判定为损伤处的所述光点的数量与总的光点数量的比值作为所述矩形打光区域的损伤率，并判断是否存在所述损伤率小于预设的第一损伤率阈值或大于预设的第二损伤率阈值的所述矩形打光区域，若是，则将小于所述第一损伤率阈值中的最小损伤率对应的所述矩形打光区域的所在深度作为所抽检的所述硅产品的损伤深度上限，将大于所述第二损伤率阈值的最大损伤率对应的矩形打光区域的所在深度作为所抽检的硅产品的损伤深度下限；若否，则返回所述步骤5.1）；5.8）记录有损检测测得的所述硅产品的损伤深度上限和损伤深度下限。优选地，所述腐蚀液的腐蚀温度为25℃。优选地，所述分拣设备为设置在硅产品传送路经上的若干个并联机器人。优选地，所述回收设备为AGV智能搬运机器人。本专利技术还提供了一种硅产品表面加工损伤深度自动化检测系统，可实现所述的损伤深度检测方法，所述系统包括：设置在传送设备的传送路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，步骤包括：/n1）分拣设备根据控制设备的入料信号将硅产品夹持给设置在传送设备上的夹持部件，所述夹持部件夹持住所述硅产品后控制其夹持臂旋转，所述硅产品在所述夹持臂的旋转力和所述传送设备的传送力作用下作旋转向前运动；/n2）所述控制设备计算对所述硅产品的X射线探伤深度，然后控制对应的视觉检测设备以所计算的所述探伤深度对旋转中的所述硅产品进行多角度的X射线内部探伤，得到每一探伤角度下的多张关联所述硅产品的损伤深度图并发送给所述控制设备；/n3）所述控制设备计算每张所述损伤深度图中的损伤区域面积占比，并判断所述损伤区域面积占比是否小于预设的比值阈值，/n若是，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度已经达到所述硅产品的损伤深度上限并转入步骤4）；/n若否，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度未达到所述硅产品的损伤深度上限并返回所述步骤2）进行二次探伤；/n4）所述控制设备计算所述损伤区域面积占比小于所述比值阈值的所有所述损伤深度图分别对应的所述探伤深度的平均值作为所述硅产品的损伤深度，并根据所述损伤深度对所述硅产品进行分级后生成分拣信号发送给对应的所述分拣设备，所述分拣设备将对应等级的所述硅产品分拣到指定的回收设备上；/n5）对回收的所述硅产品进行有损的损伤深度抽检，并根据抽检结果调整所述步骤2）中对所述硅产品的X射线初始探伤深度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，步骤包括：
1）分拣设备根据控制设备的入料信号将硅产品夹持给设置在传送设备上的夹持部件，所述夹持部件夹持住所述硅产品后控制其夹持臂旋转，所述硅产品在所述夹持臂的旋转力和所述传送设备的传送力作用下作旋转向前运动；
2）所述控制设备计算对所述硅产品的X射线探伤深度，然后控制对应的视觉检测设备以所计算的所述探伤深度对旋转中的所述硅产品进行多角度的X射线内部探伤，得到每一探伤角度下的多张关联所述硅产品的损伤深度图并发送给所述控制设备；
3）所述控制设备计算每张所述损伤深度图中的损伤区域面积占比，并判断所述损伤区域面积占比是否小于预设的比值阈值，
若是，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度已经达到所述硅产品的损伤深度上限并转入步骤4）；
若否，则判定所述步骤2）所计算的所述探伤深度未达到所述硅产品的损伤深度上限并返回所述步骤2）进行二次探伤；
4）所述控制设备计算所述损伤区域面积占比小于所述比值阈值的所有所述损伤深度图分别对应的所述探伤深度的平均值作为所述硅产品的损伤深度，并根据所述损伤深度对所述硅产品进行分级后生成分拣信号发送给对应的所述分拣设备，所述分拣设备将对应等级的所述硅产品分拣到指定的回收设备上；
5）对回收的所述硅产品进行有损的损伤深度抽检，并根据抽检结果调整所述步骤2）中对所述硅产品的X射线初始探伤深度。


2.根据权利要求1所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述控制设备控制对应的所述视觉检测设备对旋转中的所述硅产品进行探伤的方法为：
在所述传送设备的边沿等间距固定设置有若干个位置传感器，每个所述位置传感器与所述控制设备通信连接，每个所述位置传感器具有唯一的设备ID且与设置在其上方的一所述视觉检测设备相关联，
所述硅产品被传送至所述位置传感器的识别范围内时，所述位置传感器识别贴附于所述硅产品上的RFID标签并生成硅产品当前传送位置信息发送给所述控制设备，所述硅产品当前传送位置信息包括所述位置传感器的所述设备ID和所述硅产品的RFID标签信息，
所述控制设备接收到所述硅产品当前传送位置信息后根据信息中记载的所述位置传感器的所述设备ID匹配出所述位置传感器所关联的所述视觉检测设备，然后控制所匹配的所述视觉检测设备对处于当前传送位置的所述硅产品进行探伤。


3.根据权利要求1所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述控制设备通过以下公式（1）计算同一探伤角度下对所述硅产品的X射线探伤深度：



公式（1）中，表示第次的X射线探伤深度；

表示第次X射线探伤的探伤深度；
D表示二次探伤的深度增量；

表示每一次二次探伤时的深度增量对应的权重；
记当前次探伤深度下的所述损伤深度图中的损伤区域面积占比为，当时，；
当时，；
当时，；
当时，；
当时，；
当时，，表示探伤深度的初始值，初始值为有损检测得到的损伤深度下限。


4.根据权利要求1所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述步骤5）中，对所述硅产品进行有损的损伤深度检测包括步骤：
5.1）在所述硅产品的厚度方向切出一斜面；
5.2）用去离子水对所述斜面进行超声清洗；
5.3）对所述斜面进行抛光后用去离子水进行超声清洗，超声频率为28-40KHz；
5.4）对所述斜面按预设时间间隔进行腐蚀、超声清洗和干燥处理，腐蚀液为氢氟酸溶液、硝镪水、冰醋酸和硫酸的混合液，其中，所述氢氟酸溶液与所述硝镪水的配比比例为1:6-1:3之间，所述冰醋酸在所述腐蚀液中的占比为30-50%，所述硫酸在所述腐蚀液中的占比为20-30%，所述氢氟酸溶液中的氢氟酸浓度为30-40wt%，所述硝镪水中的硝酸浓度为65-75wt%，所述腐蚀液的腐蚀温度控制在15-40℃之间；
5.5）将清洗干燥后的所述硅产品置于光感损伤深度检测装置中，所述光感损伤深度检测装置在所述斜面上沿深度方向划分出若干个矩形打光区域，每个所述矩形打光区域的高度相等且面积相同；
5.6）所述光感损伤深度检测装置在每个所述矩形打光区域中以相同的打光角度打出分布特征和数量相同的若干个光点，所述光感损伤深度检测装置接收每个所述光点的反射光，并计算每个所述光点的反射光角度偏差是否大于预设的角度偏差阈值，
若是，则判定所述光点的所在位置处存在损伤；
若否，则判定所述光点所在位置处不存在损伤；
5.7）所述光感损伤深度检测装置计算每个所述矩形打光区域中被判定为损伤处的所述光点的数量与总的光点数量的比值作为所述矩形打光区域的损伤率，并判断是否存在所述损伤率小于预设的第一损伤率阈值或大于预设的第二损伤率阈值的所述矩形打光区域，
若是，则将小于所述第一损伤率阈值中的最小损伤率对应的所述矩形打光区域的所在深度作为所抽检的所述硅产品的损伤深度上限，将大于所述第二损伤率阈值的最大损伤率对应的所述矩形打光区域的所在深度作为所抽检的所述硅产品的损伤深度下限；
若否，则返回所述步骤5.1）；
5.8）记录有损检测测得的所述硅产品的损伤深度上限和损伤深度下限。


5.根据权利要求4所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述腐蚀液的腐蚀温度为25℃。


6.根据权利要求1所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述分拣设备为设置在硅产品传送路经上的若干个并联机器人。


7.根据权利要求1所述的硅产品表面加工损伤深度检测方法，其特征在于，所述回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩颖超，余正飞，李长苏，
申请(专利权)人：杭州盾源聚芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33