一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，包括步骤：一、在双层复合石英坩埚上布设光栅检测点；二、采集光栅检测点移动时的视频图像；三、对信息待提取视频的有效视频段进行选择；四、选择有效视频段中内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片各自图像质量最高的一帧图像；五、根据内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片各自图像质量最高的一帧图像的拍摄时间差和待测坩埚的移动速度计算待测坩埚在当前光栅检测点处的厚度。本发明专利技术基于图像识别进行双层复合石英坩埚壁厚的检测，检测速度快、检测精度高，对每个光栅检测点都有视频留存便于溯源，可根据实际需求进行检测精度的调整，大大降低检测成本，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法


[0001]本专利技术属于双层复合石英坩埚壁厚测量
，具体涉及一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法。

技术介绍

[0002]拉制单晶硅必须使用双层复合石英坩埚，双层复合石英坩埚作为一种消耗性器皿，对双层复合石英坩埚的外观要求十分严格，出厂前要对其尺寸、外观等参数进行严格地检查，否则会严重影响单晶硅生产质量。
[0003]随着半导体工业对单晶硅的需求量与日俱增，双层复合石英坩埚的需求量也有显著增加。双层复合石英坩埚的双层结构为透明层与气泡层，气泡层含有较多气泡，因此控制好双层复合石英坩埚的厚度对保证双层复合石英坩埚质量和性能极其重要。传统的人工检查双层复合石英坩埚侧壁厚度的方法，已经不能满足大规模高效生产需要，人工检测速度慢，检测精度由于人为因素不稳定，检测过程难以记录，后期一旦出现问题难以溯源。因此，现需要有一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，基于图像识别进行双层复合石英坩埚壁厚的检测，检测速度快、检测精度高，对每个光栅检测点都有视频留存便于溯源，可根据实际需求进行检测精度的调整，大大降低检测成本，提高检测效率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、在双层复合石英坩埚上布设光栅检测点：步骤101、在双层复合石英坩埚的圆周侧壁上均匀布设多个光栅检测点，每个所述光栅检测点均包括设置在双层复合石英坩埚内侧壁上的内检测点和设置在双层复合石英坩埚外侧壁上且与内检测点对应的外检测点；步骤102、在所述内检测点上粘贴内条纹光栅贴片，内条纹光栅贴片的中心与内检测点重合，在外检测点上粘贴外条纹光栅贴片，外条纹光栅贴片的中心与外检测点重合，将已粘贴好内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片的双层复合石英坩埚记作待测坩埚；其中，内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片呈正交布设；步骤二、采集光栅检测点移动时的视频图像：对任一个光栅检测点移动时的视频图像进行采集的方法均相同，对第j个光栅检测点移动时的视频图像进行采集的具体步骤为：步骤201、将待测坩埚上的第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机镜头的中心；其中，j=1,2，...，i，i为所述光栅检测点的个数；步骤202、控制待测坩埚由靠近定焦相机的方向向远离定焦相机的方向水平直线
移动，在待测坩埚移动的过程中，使用定焦相机持续采集待测坩埚移动时第j个光栅检测点上的内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片的视频，当待测坩埚的移动距离大于定焦相机的焦距后停止移动，此时定焦相机停止采集图像，并将定焦相机持续采集到的待测坩埚移动时第j个光栅检测点上的内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片的视频记作第j个光栅检测点的信息待提取视频；步骤三、对信息待提取视频的有效视频段进行选择截取；步骤四、选择有效视频段中内条纹光栅贴片图像质量最高的一帧图像并将其记做内光栅有效图像，选择有效视频段中外条纹光栅贴片图像质量最高的一帧图像并将其记做外光栅有效图像；步骤五、根据内光栅有效图像和外光栅有效图像的拍摄时间差以及待测坩埚的移动速度计算待测坩埚在第j个光栅检测点处的厚度。
[0006]上述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：步骤二中，将待测坩埚上的第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机镜头的中心的具体步骤为：将待测坩埚吸附在负压旋转安装座上，所述负压旋转安装座安装在移动检测台上，调整所述移动检测台的高度和所述负压旋转安装座的角度，使第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机镜头中心；所述移动检测台包括台面、用于支撑台面的升降支撑架和设置在台面上的丝杆导轨滑台，所述负压旋转安装座安装在丝杆导轨滑台的滑座上；所述滑座上设置有伸入至待测坩埚内的补光灯；所述负压旋转安装座包括设置在滑座顶部的回转驱动和设置在回转驱动顶部的负压吸附台，所述负压吸附台的顶部开设有与真空泵的抽气嘴连通的负压通道；所述回转驱动的内圈与滑座连接，所述回转驱动的外圈与负压吸附台连接。
[0007]上述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：步骤三的具体步骤为：步骤301、根据公式T1=(S/V)
‑
σ、T2=(S/V)+σ和σ=(1000/FPS)*50，计算有效视频段在信息待提取视频中的起始时间点T1，单位为ms，以及有效视频段在信息待提取视频中的终止时间点T2，单位为ms；其中，S为待测坩埚移动前第j个光栅检测点上的外条纹光栅贴片的中心点到定焦相机的焦点f之间的距离；V为待测坩埚的移动速度，FPS为定焦相机每秒传输的帧数；步骤302、截取信息待提取视频的第T1时间点到第T2时间点之间的视频段作为第j个光栅检测点的有效视频段。
[0008]上述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：在执行步骤四前，还需要分别对有效视频段的各帧图像中的内条纹光栅贴片和外条纹光栅贴片所在区域进行裁剪，并将裁剪后的区域图像放大为200pixel*200pixel大小的图像，对裁剪和放大后的图像依次进行灰度和降噪处理，将处理后的图像记作待评价图像，再执行步骤四。
[0009]上述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：步骤四的具体步骤为：步骤401、对有效视频段的各帧待评价图像中的相同位置处的第一指定区域进行裁剪，所述第一指定区域仅包含内条纹光栅贴片中的一条完整的光栅条纹，将裁剪出的图
像记做内条纹待评价图像，对内条纹待评价图像进行Tenengrad梯度函数计算，得出内条纹待评价图像的Tenengrad梯度值，选择Tenengrad梯度值最大的一帧内条纹待评价图像对应的待评价图像作为内光栅有效图像；步骤402、对有效视频段的各帧待评价图像中的相同位置处的第二指定区域进行裁剪，所述第二指定区域仅包含外条纹光栅贴片中的一条完整的光栅条纹，将裁剪出的图像记做外条纹待评价图像，对外条纹待评价图像进行Tenengrad梯度函数计算，得出外条纹待评价图像的Tenengrad梯度值，选择Tenengrad梯度值最大的一帧外条纹待评价图像对应的待评价图像作为外光栅有效图像。
[0010]上述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：步骤五的具体步骤为：根据公式Dj=V*Sj，计算第j光栅检测点处的待测坩埚的厚度Dj，其中，Sj为第j光栅检测点内光栅有效图像和外光栅有效图像的拍摄时间差，V为待测坩埚的移动速度。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过在双层复合石英坩埚的侧壁内外对应粘贴两个呈正交布设的光栅贴片，使图像处理的过程中能够快速清楚的区分侧壁内外表面，从而判断侧壁内外表面的间距，即双层复合石英坩埚的侧壁厚度。
[0012]2、本专利技术利用定焦相机采集光栅检测点移动时的视频，从而获取两个光栅贴片在其分别对焦时的图像帧，根据图像帧之间的时间差计算双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在双层复合石英坩埚上布设光栅检测点：步骤101、在双层复合石英坩埚的圆周侧壁上均匀布设多个光栅检测点，每个所述光栅检测点均包括设置在双层复合石英坩埚内侧壁上的内检测点和设置在双层复合石英坩埚外侧壁上且与内检测点对应的外检测点；步骤102、在所述内检测点上粘贴内条纹光栅贴片（1
‑
1），内条纹光栅贴片（1
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1）的中心与内检测点重合，在外检测点上粘贴外条纹光栅贴片（1
‑
2），外条纹光栅贴片（1
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2）的中心与外检测点重合，将已粘贴好内条纹光栅贴片（1
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1）和外条纹光栅贴片（1
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2）的双层复合石英坩埚记作待测坩埚（2）；其中，内条纹光栅贴片（1
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1）和外条纹光栅贴片（1
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2）呈正交布设；步骤二、采集光栅检测点移动时的视频图像：对任一个光栅检测点移动时的视频图像进行采集的方法均相同，对第j个光栅检测点移动时的视频图像进行采集的具体步骤为：步骤201、将待测坩埚（2）上的第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机（3）镜头的中心；其中，j=1,2，...，i，i为所述光栅检测点的个数；步骤202、控制待测坩埚（2）由靠近定焦相机（3）的方向向远离定焦相机（3）的方向水平直线移动，在待测坩埚（2）移动的过程中，使用定焦相机（3）持续采集待测坩埚（2）移动时第j个光栅检测点上的内条纹光栅贴片（1
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1）和外条纹光栅贴片（1
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2）的视频，当待测坩埚（2）的移动距离大于定焦相机（3）的焦距后停止移动，此时定焦相机（3）停止采集图像，并将定焦相机（3）持续采集到的待测坩埚（2）移动时第j个光栅检测点上的内条纹光栅贴片（1
‑
1）和外条纹光栅贴片（1
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2）的视频记作第j个光栅检测点的信息待提取视频；步骤三、对信息待提取视频的有效视频段进行选择截取；步骤四、选择有效视频段中内条纹光栅贴片（1
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1）图像质量最高的一帧图像并将其记做内光栅有效图像，选择有效视频段中外条纹光栅贴片（1
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2）图像质量最高的一帧图像并将其记做外光栅有效图像；步骤五、根据内光栅有效图像和外光栅有效图像的拍摄时间差以及待测坩埚的移动速度计算待测坩埚在第j个光栅检测点处的厚度。2.按照权利要求1所述的一种非接触式双层复合石英坩埚壁厚检测方法，其特征在于：步骤二中，将待测坩埚（2）上的第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机（3）镜头的中心的具体步骤为：将待测坩埚（2）吸附在负压旋转安装座上，所述负压旋转安装座安装在移动检测台上，调整所述移动检测台的高度和所述负压旋转安装座的角度，使第j个光栅检测点的外检测点正对定焦相机（3）镜头中心；所述移动检测台包括台面（4）、用于支撑台面（4）的升降支撑架（7）和设置在台面（4）上的丝杆导轨滑台（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渤，赵谦，郑轩，王丹，张方，
申请(专利权)人：西安地山视聚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：