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原文传递一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统

专利名称：	一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统
摘要：	一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：包括左固定座(1)、右固定座(2)、SiC单晶片(3)、PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)；还具有一种利用该晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统对SiC单晶片在短时间内完成双面检测的计算方法，包括以下步骤：缺陷图库建立步骤、开机检测步骤、选择卡部与放置晶片的步骤、检测步骤、形成报告步骤、批量测试步骤。
专利类型：	发明专利
申请人：	国宏华业投资有限公司
发明人：	张岩;董伟;赵然;黄甜甜;马鹏翔;付吉国;王美林
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T14:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN202010039012.0
公开号：	CN111122654A
代理机构：	北京辰权知识产权代理有限公司
代理人：	董李欣
分类号：	G01N25/72;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/72
申请人地址：	100089 北京市海淀区长春桥路11号3号楼12层1205
主权项：	1.一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：包括左固定座(1)、右固定座(2)、SiC单晶片(3)、PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)； SiC单晶片(3)是厚度在5-20mm之间的长方体薄片，所述SiC单晶片(3)的左侧放置在左固定座(1)上的左凹槽(15)内，SiC单晶片(3)的右侧放置在右固定座(2)上的右凹槽(25)内；所述第一热像仪(81)、第一感应加热线圈(71)、SiC单晶片(3)、第二感应加热器(62)、第二热像仪(82)从前到后依次放置，且第一感应加热线圈(71)、SiC单晶片(3)、第二感应加热器(62)三者所处的平面相互平行，第一热像仪(81)和第二热像仪(82)均垂直于前述三者所处的平面设置，且第一热像仪(81)和第二热像仪(82)的镜头均大约对准SiC单晶片(3)的中心点处；所述左固定座(1)由左底座(11)、左凹部(12)和左卡部(13)组成，左底座(11)为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于左凹部(12)下端塞入固定的左底座槽(111)，左凹部(12)整体是长方体，右上端设有一向左凹入的左凹槽(121)以使得左凹部(12)俯视呈凹口向右的“凹”字形，左卡部(13)从前面或后面看去呈倒“U”形，且其右侧中间的位置有一个左缺失部(131)，左凹部(12)的左侧到左凹槽(121)的左侧的距离，恰与左卡部(13)的内侧宽度相同，左卡部(13)从上方扣在左凹部(12)的上方使得左固定座(1)右侧形成左凹槽(15)；所述右固定座(2)由右底座(21)、右凹部(22)和右卡部(23)组成，右底座(21)为长方体状，且其上表面有一个前后开设的用于右凹部(22)下端塞入固定的右底座槽(211)，右凹部(22)整体是长方体，左上端设有一向右凹入的右凹槽(221)以使得右凹部(22)俯视呈凹口向左的“凹”字形，右卡部(13)从前面或后面看去呈倒“U”形，且其左侧中间的位置有一个右缺失部(231)，右凹部(22)的右侧到右凹槽(221)的左侧的距离，恰与右卡部(23)的内侧宽度相同，右卡部(23)从上方扣在右凹部(22)的上方使得右固定座(2)左侧形成右凹槽(25)；所述PC(41)上具备热像检测软件，电源(42)给PC(41)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二热像仪(82)均单独供电；所述第一信号发生器(51)和第二信号发生器(52)的控制输入端口均连接至PC并从热像检测软件处接收控制信号，第一信号发生器(51)的输出端接入第一感应加热器(61)的输入端，第二信号发生器(52)的输出端接入第二感应加热器(62)的输入端；第一感应加热线圈(71)的两端接入第一感应加热器(61)的两个输出端，第二感应加热线圈(72)的两端接入第二感应加热器(62)的两个输出端；所述第一感应加热线圈(71)和第二感应加热线圈(72)均为2-4匝绕线的电磁激励线圈，且圈部大体呈正方形且四角处呈圆角状，第一热像仪(81)的镜头从第一感应加热线圈(71)的圈内可获得SiC单晶片(3)前面表面至少90-95％的面积的视野，第二热像仪(82)的镜头从第二感应加热线圈(72)的圈内可获得SiC单晶片(3)后面表面至少90-95％的面积的视野。 2.如权利要求1所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统，其特征在于：所述SiC单晶片的厚度为5-20mm之间的整数；所述左卡部具有左缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的左缺失部前后宽度为从1mm到15mm；所述右卡部具有右缺失部前后宽度不同的一系列15个，该一系列15个的右缺失部前后宽度为从1mm到15mm；所述第一热像仪和第二热像仪是FlukeTi型热像仪，所述左底座和右底座是工程塑料材质，所述左凹部、左卡部、右凹部和右卡部均为金属陶瓷或非金属陶瓷材质；所述第一感应加热线圈(71)和第二感应加热线圈(72)均为铜或含铜合金材质且中空通有冷却用的流动冷却水，电磁激励的输出频率为100kHz，第一感应加热器(61)和第二感应加热器(62)是GGC系列大功率高频感应加热器，所述热像检测软件是内嵌Flukesmartview软件的集成系统，该热像检测软件将从所述第一热像仪和第二热像仪一并输出和显示；所述电源为交流和直流均具备的电源组，供PC(41)第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二热像仪具体选用。 3.一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其利用如权利要求2所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测系统以进行，其特征在于，包括以下步骤： 1)缺陷图库建立步骤：选择若干带有各种暗病的5mm厚度的测试SiC单晶片，选取左缺失部15mm的左卡部和右缺失部15mm的右卡部，放置第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励线圈，用80-100kHz的频率采集图像，反复替换晶片并采集，用第一热像仪在t＝0.1-1.5s的随机时间获取若干图样，反复采集直至断栅、热斑、缺角、裂纹、星形、划痕每种缺陷至少10张清晰图样，保存于热像检测软件中形成参考图库； 2)开机检测步骤：移除测试SiC单晶片和左右卡部，放置第二感应加热器(62)和第二感应加热线圈(72)，通电并确认PC(41)、电源(42)、第一信号发生器(51)、第一感应加热器(61)、第一感应加热线圈(71)、第一热像仪(81)、第二信号发生器(52)、第二感应加热器(62)、第二感应加热线圈(72)、第二热像仪(82)都正常工作； 3)选择卡部与放置晶片的步骤：选择一个要测试的晶片P，在其厚度为Amm时，选择左缺失部前后宽度为Bmm的左卡部以及右缺失部前后宽度为Bmm的右卡部，使得A+B＝20；将左卡部和右卡部分别卡入左凹部和右凹部，调整左固定座和右固定座之间的距离使得晶片P左右两端各自放入左凹槽和右凹槽； 4)检测步骤：用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第一感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第一热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图；采集完毕后，用5kJ的激励脉冲能量，3ms的加热时间激励第二感应加热线圈，用80-100kHz的频率使用第二热像仪采集图像，分别在t＝0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2时采集六张红外热像原始图； 5)形成报告步骤：根据参考图库的内容，基于二值化后的OTSU算法对步骤4中得到的所有原始图给出缺陷认定的建议信息，该建议信息是标注于所列出的原始图上的带框标注，至少包括该缺陷的大致尺寸和建议类型信息；通过PC操作该热像检测软件，对前述建议信息进行取舍，生成该晶片P的检测报告并打印； 6)批量测试步骤：对需要检测的晶片按前述步骤3-5反复操作检测，得到所有晶片的检测报告，计算整批晶片的良品率。 4.一种如权利要求3所述的一种晶体表面缺陷的双面红外热像检测方法，其特征在于：步骤5中基于二值化后的OTSU算法进行比对时，相似度高于80％认为是建议缺陷；步骤4中简化为仅采集t＝0.2、0.6、1.2时采集三张红外热像原始图；所述晶片P及步骤6中所有需要检测晶片均进行编号，并在生成检测报告时标注编号。
所属类别：	发明专利