一种半导体硅棒全自动对中检测机构的制作方法

本实用新型涉及半导体硅棒检测技术领域，特别涉及一种半导体硅棒全自动对中检测机构。

背景技术：

在《国家集成电路产业发展推进纲要》和国家集成电路产业投资基金的推动下，中国半导体市场已成为全球增长引擎，2016年销售额超过4300亿元，增长率达到19％。在国内设计、制造和封测三业并举、协调发展的格局下，预计2017年国内半导体产业增速区间为18％-25％。目前国内生产的直径在450mm以上的硅棒还不多，但是随着科技的进步，可以预见，在未来几年，更大直径的硅棒将能够生产出来。硅棒直径越大，对其面斜的要求也越来越高，而目前在硅棒的切割过程中缺少一种能够自动检测面斜的工具，大多数的还是采用人工目测或者人工测量的方式，这种测量方式由于存在人为的测量误差以及其他干扰因素，误差较大，而硅棒的面斜又在一个很小的范围之内，肉眼很难以区分。综上所述，半导体硅棒全自动检测技术是未来半导体硅棒截断领域的一项重要技术，如何进行自动检测来提升检测精度，保证切割面的质量，提升材料的利用率，是困扰企业的一个难题，也是企业竞争力的直接体现。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种半导体硅棒全自动对中检测机构，检测两个不同截面的中心位置，通过差值判断出硅棒是否放置水平，方便操作人员对其进行水平摆正，从而达到减少面斜、提升材料利用率的目的。

一种半导体硅棒全自动对中检测机构，能够实时检测硅棒的中心位置变化情况，方便操作人员进行硅棒的对中调节，保证单晶硅棒在切割中切割面与切割线之间的垂直度，包括安装支架，所述安装支架上相对称的安装有一对电缸，所述一对电缸用于分别在安装支架上相对的上下移动，所述电缸与伺服电机连接，所述电缸上安装有气缸，所述气缸伸出端装有接触式传感器，气缸带动接触式传感器做来回伸缩运动。

所述的电缸上安装有用于固定气缸的气缸安装支架。

所述的气缸伸出端上安装有用于安装接触式传感器的传感器安装支架。

所述电缸、气缸为传动元件，起到自动定位的作用，接触式传感器起到测距的作用。

所述接触式传感器为现有技术已有的接触式传感器，读出的数据能够实时的传递到电脑里，直接显示在控制面板上，连续测出的数据连接起来就是一条水平直线或者斜线，方便操作人员进行判断。

本实用新型的对中检测机构通过测量硅棒两个不同截面处的中心位置来判断其是否放置水平。整个测量过程全自动化，不需要人工干预，且测试数据可以实时传递到操作面板上供操作人员参考。采用接触式传感器，接触式传感器测量精度高，价格相对便宜，且能适合一些环境相对差一些的地方。气缸只在测量时候伸出，不工作时缩回，避免对硅棒上下料造成干扰。可以根据测量的间距计算出硅棒理论的偏离量作为测量的参考值，有据可依。检测装置适合于外形规整，符合要求的直硅棒，对于某些弯曲类的硅棒不适用。

本实用新型的对中检测机构，单个使用就找到一个截面的中心位置，若要判断硅棒是否放置水平，还需要测出其他截面的中心位置，此时可以移动对中检测机构或者移动硅棒来进行其他截面的测量。如果两个截面中心位置一致或者在一定的差值范围内，则是符合要求的，若不符合要求则需要对硅棒进行位置摆正。

本实用新型的对中检测机构在一些硅棒或者对中检测机构不方便移动的场合可以组合成对使用，成对使用测量速度更快，不过此时在控制面板上显示的不再是一条直线而是两个数值大小的比较。

本实用新型的检测原理为，取直径为D、长L的一段半导体硅棒为研究对象，当硅棒未放置水平时，假设倾斜角度为θ。此时在硅棒上取两个相距为L1的截面，分别对其进行投影，可以得到两个直径相同或者不同的圆，然后再以同一基准面作为测量基准，可以测量出两个截面的投影圆对应的中心高度H1(左)和H2(右)，通过比较H1和H2的数值大小关系就可以进行硅棒水平高低的判断。当采用单个对中检测机构进行检测时，连续测量后得到的是一条直线，这条直线就代表了硅棒的中心轴线，我们可以根据这条直线的水平度来判断硅棒是否处于水平位置。当成对使用时，最终得到的就是两个数值大小的比较：

1、H1>H2，则硅棒左侧高于右侧，是一条斜向下的直线；

2、H1＝H2，则硅棒处于水平位置，是一条水平直线；

3、H1<H2，则硅棒右侧高于左侧，是一条斜向上的直线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：实现了半导体硅棒的全自动对中检测，全程无需人手工测量，降低了测量误差的同时提升了测量精度，能够降低硅棒切割后的面斜率，提升原料的利用率。

附图说明

图1是本实用新型的三维结构示意图。

图2是本实用新型的检测原理图。

图3是本实用新型的单个使用的工作示意图。

图4是本实用新型的成对使用的工作示意图。

具体实施方式

实施例1

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，一种半导体硅棒全自动对中检测机构，包括安装支架1，所述安装支架1的上下两端相对称的安装有一对电缸2，所述一对电缸2可分别在安装支架1上相对的上下移动，所述电缸2与伺服电机4连接，所述电缸2上安装气缸安装支架5，该气缸安装支架5上安装有气缸3，所述气缸3的伸出端装有传感器安装支架6，该传感器安装支架6上安装有接触式传感器7，所述气缸3带动接触式传感器7做来回伸缩运动，所述接触式传感器7实时传输数据给外界电脑。

如图2所示的一种半导体硅棒全自动对中检测机构检测原理图，取直径为D、长L的一段半导体硅棒为研究对象，当硅棒未放置水平时，假设倾斜角度为θ。此时在硅棒上取两个相距为L1的截面，分别对其进行投影，可以得到两个直径相同或者不同的圆，然后再以同一基准面作为测量基准，可以测量出两个截面的投影圆对应的中心高度H1和H2，通过比较H1和H2的数值大小关系就可以进行硅棒水平高低的判断。当采用单个对中检测机构进行检测时，连续测量后得到的是一条直线，这条直线就代表了硅棒的中心轴线，我们可以根据这条直线的水平度来判断硅棒是否处于水平位置。当成对使用时，最终得到的就是两个数值大小的比较：

4、H1>H2，则硅棒左侧高于右侧，是一条斜向下的直线；

5、H1＝H2，则硅棒处于水平位置，是一条水平直线；

6、H1<H2，则硅棒右侧高于左侧，是一条斜向上的直线。

其中，图2中H1和H2的数值需要分别通过两个接触式传感器来进行读取和相关的计算得到。如图3，当硅棒II放置好后，半导体硅棒全自动对中检测机构I中的气缸3伸出接触式传感器7使其正好处于硅棒顶部上方位置，然后控制电缸2带动接触式传感器7上下移动，当接触式传感器7分别接触到晶棒的上下两个端面时，电缸3停止移动，此时完成第一次的测量工作，数据传输入计算机进行运算处理和显示，最后电缸2退回到初始位置，接下来就是重复的测量，可以通过移动对中检测机构或者硅棒重复上述步骤连续测得其他不同截面的中心，此时得到的是一条直线，这条直线就代表了硅棒的轴心线，可以根据条直线是否水平来进行判断。

如图4所示的一种半导体硅棒全自动对中检测机构成对使用工作示意图。该对中检测机构也可以成对使用，成对使用主要用在一些硅棒不方便移动的场合，可以同时检测不同部位硅棒的中心位置变化，通过两者的数值差值就可以判断硅棒是否处于水平状态，可以减少测量时间，测量数据可相互对比和实时运算显示。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。