一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，用于對(duì)單晶硅缺陷的無(wú)損檢測(cè)，涉及一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅缺陷，是對(duì)于晶體的周期性對(duì)稱(chēng)的破壞，使得實(shí)際的晶體偏離了理想晶體的晶體結(jié)構(gòu)。種類(lèi)有點(diǎn)、直徑、線(xiàn)、面和體缺陷，表現(xiàn)為包裹體、氣泡、空洞等，這是由于制備過(guò)程中，溫度、振動(dòng)等一些偶然因素的影響造成的。缺陷對(duì)切片工序產(chǎn)生著重要的影響，常見(jiàn)為破壞生產(chǎn)設(shè)備，降低生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。其檢測(cè)方法任然停留在傳統(tǒng)檢測(cè)工藝上。
[0003]近幾年來(lái)，超聲波在混凝土、陶瓷等一些非金屬材料無(wú)損檢測(cè)方面有了較大的發(fā)展。雖然對(duì)非金屬的研究歷史已有幾十年，但是針對(duì)單晶硅材料進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的研究，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)報(bào)道。因此根據(jù)超聲檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及適應(yīng)范圍，立足國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備狀況及材料檢測(cè)規(guī)范要求，進(jìn)一步完善單晶硅缺陷檢測(cè)的方法與評(píng)價(jià)手段，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，提高單晶硅切片工序的生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，開(kāi)發(fā)超聲儀的應(yīng)用市場(chǎng)，解決工程應(yīng)用是非常有必要性的。
[0004]超聲波無(wú)損檢測(cè)常用方法有反射法和透射法兩種。反射法發(fā)射接收探頭一體，脈沖能量在接收時(shí)變化量較大，但波形變化較小，能檢測(cè)到小的缺陷。但當(dāng)缺陷距離表面位置在聲波近廠內(nèi)，檢測(cè)出現(xiàn)盲區(qū)。透射法檢測(cè)時(shí)缺陷會(huì)遮擋部分聲能，缺陷波幅度低，不存在盲區(qū)，但透射法兩側(cè)探頭的水平直線(xiàn)度問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生不必要的誤差，影響檢測(cè)結(jié)果。由于缺陷的檢測(cè)室通過(guò)觀察接受波形的衰減幅度來(lái)評(píng)定的，故無(wú)法確定缺陷在晶體中的位置(缺陷的埋藏深度)。
[0005]另一方面，由于單晶硅棒的形狀是圓柱形，能夠緊密接觸的部位面積很少，導(dǎo)致耦合進(jìn)硅棒中的超聲波少。而超聲波束的外圍部分會(huì)因?yàn)閱尉Ч璋舻倪吔鐖A弧向外反射，而且可能在探頭和單晶硅棒的外圍空隙部分反復(fù)反射，對(duì)波形的識(shí)別造成困難，增加缺陷檢測(cè)難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)，利用超聲波透射法和反射法相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了單晶硅棒缺陷的檢測(cè)，且在可在檢測(cè)過(guò)程中生成動(dòng)態(tài)的三維單晶硅棒體，進(jìn)一步提高了檢測(cè)的精確度。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0008]—種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶和固定支架，可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶外壁下端均勻設(shè)有角度刻度線(xiàn)，可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶內(nèi)卡接有待檢測(cè)的圓柱形單晶硅棒，在待檢測(cè)的圓柱形單晶硅棒直徑對(duì)稱(chēng)的圓壁之外分別設(shè)置有收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭，收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭位于同一水平面上，其特征在于，所述收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭的數(shù)量均為兩個(gè)，分別安裝在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶的左右兩側(cè)、前后兩側(cè)，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶的內(nèi)底面上開(kāi)設(shè)有相互垂直的水平滑軌和豎直滑軌，水平滑軌和豎直滑軌上均滑動(dòng)安裝有帶伺服裝置的夾持塊，所述收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭均通過(guò)電動(dòng)伸縮桿與固定支架的上端相連，還包括
[0009]數(shù)據(jù)接收處理模塊，用于根據(jù)所接收到的超聲回波數(shù)據(jù)特性，設(shè)定最佳分解層數(shù)，并按照最佳分解層數(shù)對(duì)所接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樹(shù)復(fù)小波變換，得到各層分解系數(shù)，然后對(duì)所得的各層分解系數(shù)分別進(jìn)行重構(gòu)，得到各層重構(gòu)的超聲回波數(shù)據(jù)，并將所得的重構(gòu)的超聲回波數(shù)據(jù)發(fā)送到三維模型建立模塊；
[0010]人機(jī)操作模塊，與可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶、帶伺服裝置的滑塊、電動(dòng)伸縮桿、收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭相連，用于輸入控制可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶、帶伺服裝置的滑塊、電動(dòng)伸縮桿、收發(fā)同體超聲探頭和超聲接收探頭的命令，并將輸入的命令發(fā)送到轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊；
[0011]三維模型建立模塊，用于根據(jù)所接收到的重構(gòu)的超聲回波數(shù)據(jù)建立待檢測(cè)的圓柱形單晶娃棒的二維模型；
[0012]虛擬作動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)變化的，與三維生成模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對(duì)參數(shù)進(jìn)行變動(dòng)，從而可以驅(qū)動(dòng)仿真分析方法針對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算求解；
[0013]虛擬傳感器，用來(lái)在仿真模型中插入各類(lèi)型的來(lái)達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
[0014]轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊，與三維生成模塊中的各元素相連，通過(guò)改變轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)的位置、方向設(shè)置，使待檢測(cè)的圓柱形單晶硅棒的三維模型產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；
[0015]中央處理器，用于協(xié)調(diào)上述模塊進(jìn)行工作。
[0016]優(yōu)選地，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶下底面連接有伺服電機(jī)的制動(dòng)端。
[0017]優(yōu)選地，所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專(zhuān)用虛擬傳感器。
[0018]優(yōu)選地，所述虛擬作動(dòng)器包括虛擬單元作動(dòng)器、虛擬特性作動(dòng)器和虛擬載荷作動(dòng)器。
[0019]優(yōu)選地，還包括一顯示屏，用于顯示人機(jī)操作模塊所輸入的數(shù)據(jù)以及三維生成模塊所生成的三維模型。
[0020]優(yōu)選地，還包括一數(shù)據(jù)庫(kù)，用于儲(chǔ)存人機(jī)操作模塊所輸入的數(shù)據(jù)以及三維生成模塊所生成的三維模型數(shù)據(jù)，以及檢測(cè)過(guò)程中所產(chǎn)生的其它數(shù)據(jù)。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]采用雙樹(shù)復(fù)小波對(duì)所接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了多尺度分解并重構(gòu)，提高了檢測(cè)的精確度，且在可在檢測(cè)過(guò)程中生成動(dòng)態(tài)的二維單晶娃棒體，進(jìn)一步提尚了檢測(cè)的精確度。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種單晶硅棒缺陷超聲檢測(cè)系統(tǒng)，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶2和固定支架5，可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶2外壁下端均勻設(shè)有角度刻度線(xiàn)，可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶2內(nèi)卡接有待檢測(cè)的圓柱形單晶硅棒6，在待檢測(cè)的圓柱形單晶硅棒6直徑對(duì)稱(chēng)的圓壁之外分別設(shè)置有收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4，收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4位于同一水平面上，其特征在于，所述收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4的數(shù)量均為兩個(gè)，分別安裝在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶2的左右兩側(cè)、前后兩側(cè)，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶2的內(nèi)底面上開(kāi)設(shè)有相互垂直的水平滑軌9和豎直滑軌10，水平滑軌9和豎直滑軌10上均滑動(dòng)安裝有帶伺服裝置的夾持塊7，所述收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4均通過(guò)電動(dòng)伸縮桿8與固定支架5的上端相連，還包括
[0027]數(shù)據(jù)接收處理模塊，用于根據(jù)所接收到的超聲回波數(shù)據(jù)特性，設(shè)定最佳分解層數(shù)，并按照最佳分解層數(shù)對(duì)所接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行雙樹(shù)復(fù)小波變換，得到各層分解系數(shù)，然后對(duì)所得的各層分解系數(shù)分別進(jìn)行重構(gòu)，得到各層重構(gòu)的超聲回波數(shù)據(jù)，并將所得的重構(gòu)的超聲回波數(shù)據(jù)發(fā)送到三維模型建立模塊；
[0028]人機(jī)操作模塊，與可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶、帶伺服裝置的滑塊、電動(dòng)伸縮桿、收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4相連，用于輸入控制可轉(zhuǎn)動(dòng)圓桶、帶伺服裝置的滑塊、電動(dòng)伸縮桿、收發(fā)同體超聲探頭3和超聲接收探頭4的命令，并將輸入的命令發(fā)送到轉(zhuǎn)移節(jié)點(diǎn)模塊；