CN218567425U - 一种晶棒检测装置及设有该检测装置的自动检测机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶棒检测装置，包括安装台和探针，在所述安装台的一侧设有安装座，在所述安装座远离所述安装台的一侧面还设有垫片，所述探针凸设于所述垫片并连接在所述安装座上；所述垫片被构造为柔性结构。本实用新型一种晶棒检测装置，结构简单，其探头具有浮动功能，可缓冲探头与晶棒端面触点的冲击力，而且还可确保探头上的探针在测量时始终与晶棒的端面保持垂直；还可延长探头的使用寿命。本实用新型还提出一种设有该检测装置的自动检测机构。

Description

一种晶棒检测装置及设有该检测装置的自动检测机构

技术领域

本实用新型属于硅晶棒加工技术领域，尤其是涉及一种晶棒检测装置及设有该检测装置的自动检测机构。

背景技术

电阻率是晶棒的重要技术参数指标，其直接影响整颗晶棒的质量，一旦电阻率测试有误，整颗晶棒就会直接报废。

现有检测仪使用的探头中，探针极易被折断，因需要控制探针直接与晶棒端面触点，由于探针直接与本体固定，减震效果差，被晶棒的反作用力弹回后就出现崩裂。一旦出现折裂，导致测量触点面虚，无法准确获得测量数据，需要多次按压触点后才能获得测量结果，费时费力。

还有，现有电阻率的测试主要是通过人工搬运晶棒到特定工位处，再手动操作电阻率测试仪对晶棒的端面进行多点式触点检测，再手动记录并对其进行计算，最终获得电阻率的计算值。

人工操作测试仪的方式是基于人员的技术水平和专业素养，不同人测试的结果不一样，而且稳定性差。而且，现有晶棒都是外径尺寸越来越大，如8寸、12寸、18寸等；且目前常用的大尺寸晶棒直径为12寸，这种晶棒体型较大，人工搬运不方便，危险系数高。

在人工测试时还要对晶棒的端部进行画图定测试点，因为现有电阻率测试常用的方法是五点法或九点法，需要对不同径面圆上取点进行测试，在取点时需要手动画圆取点，不仅速度慢而且取点因人而异，最终导致测量结果会有偏差，直接影响最终的测试结果。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶棒检测装置及设有该检测装置的自动检测机构，主要对晶棒的电阻率进行检测，解决了现有技术中由于检测仪结构设计不合理导致测量效果不稳定的技术问题、以及人工检测方式导致的测量精度一致性差、测试效率低、搬运不方便的技术问题。

为解决至少一个上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种晶棒检测装置，包括安装台和探针，在所述安装台的一侧设有安装座，在所述安装座远离所述安装台的一侧面还设有垫片，所述探针凸设于所述垫片并连接在所述安装座上；所述垫片被构造为柔性结构。

进一步的，所述安装座靠近所述垫片一端被构造为锥台面，其小径端与所述垫片连接；

若干所述探针并排沿所述垫片的直径布置；

在所述安装台远离所述垫片一侧还设有阶梯柱。

进一步的，在所述安装台与所述安装座之间还设有连接柱，所述连接柱与所述安装台和所述安装座可拆卸连接；

在所述连接柱内腔中构置有弹性件，所述弹性件的一端与所述安装台连接，另一端与所述安装座连接；

在所述连接柱的外壁面还套设有壁环。

一种晶棒自动检测机构，配置有如上所述的检测装置，还包括检测部，所述检测部中至少设有一组用于固定所述检测装置的检测臂，所述检测臂可带动所述检测装置双侧交替或单侧连续地对晶棒端面进行检测。

进一步的，所述检测部还包括架梁、沿第一方向移动的移道一和沿第二方向移动的移道二；

所述检测臂一端与所述移道一连接；

所述移道一设置在所述架梁上；

所述移道二与所述架梁交叉连接。

进一步的，还包括对接部，所述对接部中设有支撑组一和支撑组二，所述支撑组一和所述支撑组二均与晶棒外径面部分触点，且所述支撑组一与所述支撑组二可互换地用于顶托晶棒，且所述支撑组二可以第一方向为轴线进行旋转。

进一步的，所述支撑组一被配置在所述支撑组二内侧，且所述支撑组一可沿第二方向进行活动。

进一步的，所述对接部还包括沿第三方向设置的移道三、与所述移道三连接的定板一和置于所述移道三之间的定板二；

所述定板一和所述定板二分置于所述移道三的两端，且所述支撑组一和所述支撑组二均设置在所述定板一上；

在所述定板一和所述定板二之间还设有连接件，所述连接件可带动所述定板一朝靠近所述定板二一侧移动。

进一步的，还包括移栽部，所述移栽部包括移置组和移道四；

所述移置组用于顶托晶棒并带动晶棒沿所述移道四移动至所述对接部，并与所述支撑组一交接晶棒；

所述移置组可沿第一方向活动并可沿第三方向伸缩。

所述移道四靠近所述支撑组一且沿所述第一方向设置。

进一步的，在所述对接部的一侧还设有与所述移栽部对接的传输部，所述传输部配置有沿第三方向活动的传送件。

采用本实用新型设计的一种晶棒检测装置，在检测装置的头部设置具有柔性结构的垫片，以使由多个探针组成的探头可沿其轴向上具有浮动功能，可缓冲探头与晶棒端面接触的冲击力，而且还可确保探头上的探针在测量时始终与晶棒的端面保持垂直，以使检测数据更加准确且稳定；同时在其内部设有弹性减震件，起到减震和缓冲的作用，以延长探头的使用寿命。

本实用新型还提出一种设有该晶棒检测装置的自动检测机构，整体结构设计合理，多个部件相互协作且配合稳定；实现多尺寸晶棒的兼容检测和搬运，并能避开测量风险区，全程自动化程度高，检测数据精准，且检测效率高。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的一种晶棒检测装置的立体图；

图2是本实用新型一实施例的一种晶棒检测装置的正视图；

图3是本实用新型一实施例的一种晶棒检测装置的剖面图；【缺图】

图4是本实用新型一实施例的一种晶棒自动检测装置的立体图；

图5是本实用新型一实施例的检测装置的装配图；

图6是本实用新型一实施例的一种晶棒自动检测装置的正视图；

图7是本实用新型一实施例的一种晶棒自动检测装置的俯视图；

图8是图7中的A部放大图；

图9是本实用新型另一实施例的一种晶棒自动检测装置的立体图。

图中：

10、检测装置 11、安装台 12、探针

13、垫片 14、安装座 15、弹性件

16、壁环 17、电源 18、阶梯柱

100、检测机构 20、检测部 21、检测臂

22、安装盘 23、架梁 24、移道一

25、移道二 30、对接部 31、支撑组一

32、支撑组二 33、定板一 34、定板二

35、移道三 40、移栽部 41、移置组

42、移道四 50、传输部 51、传送台

52、传送件 60、晶棒

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实施例提出一种晶棒检测装置10，如图1-3所示，主要用于测量晶棒60的电阻率，包括环形结构的安装台11和探针12，探针12直接与颈部60的端面接触。在安装台11的一侧设有安装座14，在安装座14远离安装台11的一侧面还设有垫片13，探针12凸设于垫片13并直接固定连接在安装座14上，且垫片13被构造为柔性结构，垫片13可以为橡胶垫、树脂垫或复合材料垫，都可以，只要能具有一定的缓冲作用即可。在检测装置10的头部设置具有柔性结构的垫片13，以使由四个探针12组成的探头可沿其轴向上具有浮动功能，可缓冲探头与晶棒60端面接触的冲击力，而且还可确保探头上的探针在测量时始终与晶棒60的端面保持垂直，以使检测数据更加准确且稳定。

进一步的，安装座14靠近垫片13的一端被构造为锥台面，其小径端与垫片13连接；其远离垫片13的一端为圆柱体结构。安装座14为阶梯型结构的柱体，其内部设有通道，便于电线穿过。靠近垫片13的一端被构造为锥台面可便于减轻安装座14的整体重量，还便于灵活操控探针12，同时还可减轻靠近探针12一侧的安装座14的占用面积，以防止其与其它部件干涉，影响探针12工作。

在本实施例中设有四个探针12，两个加载电流，另外两个测量电压，且都是同时与晶棒60的端面接触，所有探针12并排沿垫片13的直径中心均匀布置。

在安装台11远离垫片13的一侧还设有阶梯柱18，且所有阶梯柱18的直径从靠近安装台11一端向远离安装台11的一端逐步减小，目的是便于固定安装或拆卸检测装置10，同时还可进一步降低阶梯柱18的整体重量，以提高其安装的便捷性，而且还能提高其安装的稳固性，不会随意产生晃动而影响检测结果。

在阶梯柱18内还设有电源17，探针12通过电线与电源17连接，电源17为带有转换器的电源，可自动转换交流和直流电压，以提高探针12检测时的稳定性。

进一步的，在安装台11与安装座14之间还设有连接柱，连接柱的两端分别与安装台11和安装座14螺纹连接。同时，在连接柱的内腔中构置有弹性件15，弹性件15为弹簧，其一端与安装台11连接，另一端与安装座14连接。弹性件15的设置目的是在其内部设有弹性减震件，起到减震和缓冲的作用，使检测装置10在检测过程中，需要沿其轴线方向靠近或远离晶棒60的端面，当靠近晶棒60并直接与晶棒60的端面接触时，会受到晶棒40的反向冲击力，弹性件15可以缓冲安装座14以降低其所受反向的冲击力，从而使其所受的震动反向力有一个缓冲，可减少其震动，以延长探头的使用寿命。

为了提高检测装置10装配的可操作性，在连接柱的外壁面还套设有一个壁环16，壁环16与连接柱螺纹连接，且在壁环16的外壁面为凸凹不平的环面，优选地，壁环16的外壁面为螺纹环面，以提高人手的摩擦力。

实施例一：

一种晶棒自动检测机构100，如图4所示，配置有如上所述的检测装置10，还包括用于检测晶棒60的检测部20、用于支撑晶棒60的交接部30、用于移动晶棒60的移栽部40以及用于传输晶棒60的传输部50。检测部20和交接部30同固定在同一个工作台上。传输部50与交接部30均靠近移栽部40一端并排设置，且传输部50、移栽部40与交接部30均为相互独立设置的结构。

其中，检测部20中设有两组相对设置且用于固定检测装置10的检测臂21，且每个检测臂21上设有一个用于固定检测装置10的安装盘22，其中安装盘22与检测装置10的装配图如图5所示，从图上可以看出，检测装置10垂直于安装盘22的平面设置，进而可知，安装盘22悬空连接在检测臂21的端部并位于两个检测臂21的相对面设置，也就是两个检测臂21是垂直于晶棒60水平放置的轴向设置，安装盘22是设置在检测臂21靠近晶棒60的一侧内壁面设置，且检测装置10分别垂直于晶棒60的端面和检测臂21的长度设置。两个检测臂21均连接在设置在架梁23上且相对设置的移道一24上，独立设置的移道一24可分别驱动两个检测臂23带动两个检测装置10交替地对晶棒60的端面进行检测。这样不仅可节约检测时间，而且还可同时段地获得同一个晶棒60两端面的电阻率值。

在本实施例中，第一方向为沿晶棒60水平放置的方向，第二方向为竖直平面中垂直于晶棒60水平放置的方向，第三方向为水平平面中垂直于晶棒60水平放置的方向。

具体地，如图6-7所示，检测部20还包括架梁23、沿第一方向移动的移道一24和沿第二方向移动的移道二25，其中，移道二25竖直固定在工作台上，架梁23与移道二25交叉垂直连接，且移道二25设置在架梁23远离晶棒60的一侧设置。移道一24设置在架梁23上，移道一24通过两个分开设置的卷带分别通过滑块与两侧检测臂23的一端连接，移道一24上的卷带可同步或异步带动检测臂23相向或相背移动，这种控制是本领域中常用的控制方式，在此不详细叙述。

也就是，当晶棒60放置在对接部30上时，需要控制两侧的检测臂23同步朝晶棒60中心一侧移动，直至移动至标准位置时停止；当检测完毕后，控制两侧的检测臂23同步反向地朝远离晶棒60中心一侧移动，即相背地朝远离晶棒60的一侧移动。

在安装盘22上设有位置传感器，可感知检测装置10至晶棒60端面的距离，并对晶棒60的位置进行识别。在实际测量时，检测装置10中的探针12是沿第三方向并排设置的，从附图8中可以看出。当然，探针12的位置可以沿其它方向设置，其相对于第三方向是垂直的或倾斜的，都可以基于实际工况条件而设置，都在本案保护范围之内。

由于在检测过程中，需要进行取点设置。对于五点测试方式，需要在晶棒60端面的圆心、以及距离其外径圆的1/2半径的所在圆环上取四个均布点进行取点设置。对于九点测试方式，需要在晶棒60端面的圆心、距离其外径圆的1/2半径和1/4半径的所在的两个圆环上各取四个均布点进行取点设置。若提前预设好测试方式，在系统中输入相应的晶棒60的外径，即可设定好相应的取点位置，再依次按照从内到外的顺序以及同圆环同顺向方式，对圆心及各个圆上的预设点逐步进行触点测试。

当需要检测时，先控制检测臂23朝晶棒60的端面移动并使探针12直接与晶棒60端面上预设的位置点进行接触，基于预设的测量轨迹，可以对晶棒60端面上的每个测试点进行单次触点测试或多次反复连续地进行触点测试，当测试完毕后，即回撤到标准位置中。当一端的检测装置10对其所对应的晶棒60端面上的一个测试点测试完毕后回撤时，另一端的检测装置10被检测臂23带动对同一位置上的测试点进行触点测试，测试次数与前序测试次数一致，测试完毕后回撤。如此按照预设的测试点的位置，采用上述步骤依次控制两侧检测臂23交替地带动检测装置10分别对晶棒60端面上的测试点进行触点检测，直至测试结束。

检测装置10中的探针12每次触点测试完毕后，即回撤至其标准位置，即是其准备触点测试的位置，并同步将相应的测试数据传输至控制器(附图省略)中，控制器为PLC控制的处理器，此为本领域公知内容，在此省略；控制器基于所有测试完毕的数据进行整合处理，处理方法为本领域常用方式，以获取晶棒60端面中两端的电阻率值。因每个晶棒60基于其生长的方向其电阻率值是不同的，即其头部的电阻率与尾部的电阻率不相同。采用本申请的自动检测机构100，采用同样的测试顺序交替地对相应测试点进行触点测试，在一侧的探针12换位空档期时另一侧的探针12对测试点进行触点测试，不仅节约时间，而且测试结果一致性好，且操作测试无差别，缩短了检测时间，提升了检测效率。

进一步的，对接部30中设有支撑组一31和支撑组二32，且支撑组一31和支撑组二32均设置在定板一33上，支撑组一31穿过设置在定板一33上的通孔向上凸起设置，支撑组二32固定在定板一33的上端面。支撑组一31和支撑组二32均与晶棒60的外径面部分接触，以支撑晶棒60水平地沿第一方向设置。

支撑组一31为若干支撑座并排在同一个板座上，所有支撑座都是同高设置，相邻支撑座之间的间距可以均相同或者互不相同，可基于实际情况而定；支撑座的卡槽横跨晶棒60的宽度设置，也就是支撑座的宽度垂直于晶棒60的轴线设置。在每个支撑座的上端面都设有倒钝角的放置槽，晶棒60的下侧壁面置于放置槽中，从而可保证晶棒60平稳地水平放置在支撑组一31上。

支撑组二32为并排设置的辊轴，其与设置在定板一33两端的端座铰接。支撑组一31设置在支撑组二32中的两个辊轴之间，目的是使支撑组一31与支撑组二32可以互换地顶托晶棒60。

支撑组一31可沿第二方向进行活动，在板座的下端面设有气缸和电机，用于驱动支撑组一31沿第二方向即纵向竖直的方向上下移动，从而带动晶棒60上升或下降，已调整晶棒60上下的位置。

支撑组二32可以第一方向为轴线进行旋转，即支撑组二32可带动晶棒60沿晶棒60的轴线方向自动旋转，顺便带动晶棒60旋转，从而可调整晶棒60晶线的位置，以避免探针12直接与四个晶线的连接线接触，因当探针12直接与四个晶线的连接线接触时，会导致探针12测试的数据不准确。

对接部30还包括沿第三方向设置的移道三35，即在水平面上设有垂直于晶棒60水平放置的方向上设有移道三35，用于定板一33带动支撑组二32移动，目的是用于微调晶棒60在第三方向上的位置。定板一33通过滑块与移道三35连接；在移道三35之间还设有定板二34，定板二34直接固定在工作台上；定板一33和定板二34分置于移道三35的两端，也就是定板二34靠近架梁23一端设置，定板一33靠近晶棒60所在一端设置。在定板一33和定板二34之间还设有连接件，连接件为可伸缩的转轴，目的是带动定板一33朝靠近定板二34的一侧移动。

当支撑组一31与定板一33分开设置时，连接件带动定板一33朝靠近定板二34的一侧移动，以微调晶棒60在第三方向上的位置。当支撑组一31与定板一33一体连接设置时，连接件带动定板一33朝靠近定板二34的一侧移动，以大幅度调整晶棒60在第三方向上的位置。同时，连接件的设置，还可保证定板一33沿移道三35滑动的平稳性，且使其连接定板一33和定板二34的高度同高设置。

进一步的，还包括移栽部40，移栽部40包括移置组41和移道四42；移置组41包括若干托架，托架与晶棒60的外壁面部分接触并使晶棒60水平放置在其上，以用于顶托晶棒60，并带动晶棒60沿移道四42从传输部50的下料口移动至对接部30处，以与支撑组一31交接晶棒60。移道四42靠近支撑组一31且沿第一方向即沿晶棒60水平放置的方向设置，并带动移置组41沿第一方向活动。移道四42设置在框架上，目的是为了保证移置组41在移道四42上是悬空设置。

移置组41下方设有气缸和电机，可带动托架竖直即沿第二方向上升或下降移动；且托架还可沿第三方向伸缩移动，目的是为了调整托架的竖直方向的高度及水平纵向的长度。

当从传输部50的下料口取晶棒60时，需控制托架下降，以使托架的高度与晶棒60所在传输部50上的高度一致；再控制托架向靠近晶棒60一侧自动伸长，以使托架完全能托顶晶棒60。并直接在取料的所在位置即传输部50的下料口处直接控制托架竖直上升至超出支撑组一31所在的初始位置高度，以便移置组41移至支撑组一31所在位置处时好与支撑组一31交接晶棒60，避免出现干涉。控制托架下降，并缓慢使晶棒60放置在支撑组一31上的支撑座上，再控制托架沿第三方向收缩，避免其与支撑组一31干涉。托架的位置与支撑座是错位设置的，便于交接晶棒60。

进一步的，传输部50设置在对接部30的一侧且与移栽部40对接，传输部50设有传送台51并在传送台51上配置有沿第三方向活动的传送件52，传送件52可带动水平设置的晶棒60从上料口传输至下料口处。

在本申请中，无论是在传输部50、还是在移栽部40和对接部30，所有晶棒60都是水平横向设置的，便于运输和交接。

实施例二：

如图9所示，本实施例与实施例一的最大区别在于，检测部20设有一个检测笔21和一个检测装置10，其仅对晶棒60的一个端面进行触点检测。当需要对晶棒60的另一个端面进行检测时，可通过悬吊的机械手(附图省略)夹住晶棒60使其旋转180°后，再放置在支撑组一31上，再控制检测装置10对晶棒60的另一端面进行触点检测，从而完成对晶棒60的两个端面的电阻率的检测。本机构亦可实现自动地对晶棒60的电阻率的检测，不仅无需人工干预，亦可自动定位、自动取料、自动下料、以及自动获取晶棒60端面的测试数据，全程自动化，控制精度高且检测效率高。

采用本实用新型设计的一种晶棒检测装置，在检测装置的头部设置具有柔性结构的垫片，以使由多个探针组成的探头可沿其轴向上具有浮动功能，可缓冲探头与晶棒端面接触的冲击力，而且还可确保探头上的探针在测量时始终与晶棒的端面保持垂直，以使检测数据更加准确且稳定；同时在其内部设有弹性减震件，起到减震和缓冲的作用，以延长探头的使用寿命。

本实用新型还提出一种设有该晶棒检测装置的自动检测机构，整体结构设计合理，多个部件相互协作且配合稳定；实现多尺寸晶棒的兼容检测和搬运，并能避开测量风险区，全程自动化程度高，检测数据精准，且检测效率高。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种晶棒检测装置，其特征在于，包括安装台和探针，在所述安装台的一侧设有安装座，在所述安装座远离所述安装台的一侧面还设有垫片，所述探针凸设于所述垫片并连接在所述安装座上；所述垫片被构造为柔性结构。

2.根据权利要求1所述的一种晶棒检测装置，其特征在于，所述安装座靠近所述垫片一端被构造为锥台面，其小径端与所述垫片连接；

若干所述探针并排沿所述垫片的直径布置；

在所述安装台远离所述垫片一侧还设有阶梯柱。

3.根据权利要求1或2所述的一种晶棒检测装置，其特征在于，在所述安装台与所述安装座之间还设有连接柱，所述连接柱与所述安装台和所述安装座可拆卸连接；

在所述连接柱内腔中构置有弹性件，所述弹性件的一端与所述安装台连接，另一端与所述安装座连接；

在所述连接柱的外壁面还套设有壁环。

4.一种晶棒自动检测机构，其特征在于，配置有如权利要求1-3任一项所述的检测装置，还包括检测部，所述检测部中至少设有一组用于固定所述检测装置的检测臂，所述检测臂可带动所述检测装置双侧交替或单侧连续地对晶棒端面进行检测。

5.根据权利要求4所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，所述检测部还包括架梁、沿第一方向移动的移道一和沿第二方向移动的移道二；

所述检测臂一端与所述移道一连接；

所述移道一设置在所述架梁上；

所述移道二与所述架梁交叉连接。

6.根据权利要求4或5所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，还包括对接部，所述对接部中设有支撑组一和支撑组二，所述支撑组一和所述支撑组二均与晶棒外径面部分触点，且所述支撑组一与所述支撑组二可互换地用于顶托晶棒，且所述支撑组二可以第一方向为轴线进行旋转。

7.根据权利要求6所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，所述支撑组一被配置在所述支撑组二内侧，且所述支撑组一可沿第二方向进行活动。

8.根据权利要求6所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，所述对接部还包括沿第三方向设置的移道三、与所述移道三连接的定板一和置于所述移道三之间的定板二；

所述定板一和所述定板二分置于所述移道三的两端，且所述支撑组一和所述支撑组二均设置在所述定板一上；

在所述定板一和所述定板二之间还设有连接件，所述连接件可带动所述定板一朝靠近所述定板二一侧移动。

9.根据权利要求7或8所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，还包括移栽部，所述移栽部包括移置组和移道四；

所述移置组用于顶托晶棒并带动晶棒沿所述移道四移动至所述对接部，并与所述支撑组一交接晶棒；

所述移置组可沿第一方向活动并可沿第三方向伸缩；

所述移道四靠近所述支撑组一且沿所述第一方向设置。

10.根据权利要求9所述的一种晶棒自动检测机构，其特征在于，在所述对接部的一侧还设有与所述移栽部对接的传输部，所述传输部配置有沿第三方向活动的传送件。

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