本发明涉及了一种硅片表面光泽度测试用移动装置，包括工作台，工作台上设有工作板、测试仪器承载架和显示PLC控制器；工作板用于放置硅片试样，测试仪器承载架用于承载光泽度仪，光泽度仪的检测口面向工作板的上表面；测试仪器承载架包括支架、竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构；支架固定在工作台上，竖直升降机构固定在支架上，竖直升降机构带动旋转机构升降，旋转机构带动水平直线移动机构旋转，水平直线移动机构带动光泽度仪水平移动，光泽度仪的检测口的零点位置与旋转机构的旋转轴心线重合。本技术方案替代了人工操作方式，消除了人为干扰因素对测试结果的影响，提高了检测质量和检测效率，实现了对各样品操作步骤的统一量化。
1.一种硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：包括工作台（1），工作台（1）上设有工作板（2）、测试仪器承载架和显示PLC控制器（24）；工作板（2）的上表面用于放置硅片试样（3），测试仪器承载架用于承载光泽度仪（6），光泽度仪（6）的检测口面向工作板（2）的上表面；
测试仪器承载架包括支架、竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构；
竖直升降机构包括固定部分Ⅰ和升降部分，固定部分Ⅰ固定在支架上；
旋转机构包括固定部分Ⅱ和旋转部分，旋转机构的旋转轴心线的方向为竖直方向，固定部分Ⅱ与竖直升降机构的升降部分固定连接；
水平直线移动机构包括固定部分Ⅲ和水平移动部分，固定部分Ⅲ与旋转机构的旋转部分固定连接；
光泽度仪（6）固定在水平直线移动机构的水平移动部分，光泽度仪（6）的检测口的零点位置与旋转机构的旋转轴心线重合；
显示PLC控制器（24）用于控制竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构的动作；
所述工作板（2）的上表面上设有刻度标识，刻度标识包括N条放射状刻度轴，N≥2，刻度轴上标记有刻度值，N条放射状刻度轴共用一个刻度零点；刻度标识的刻度零点与光泽度仪（6）的检测口的零点位置在同一竖直面内；
光泽度仪（6）与所述水平直线移动机构的水平移动部分的固定连接方式是通过夹持机构实现的；夹持结构包括电动夹爪（8），电动夹爪（8）包括固定部分Ⅳ和一对平行夹爪（5），固定部分Ⅳ固定在水平直线移动机构的水平移动部分上，夹爪（5）用于夹持光泽度仪（6），电动夹爪（8）的动作通过所述显示PLC控制器（24）控制；
所述夹爪（5）的前后两端均设置有高精度接触式位移传感器（26），高精度接触式位移传感器（26）用于将所测夹爪（5）的位移上传至所述显示PLC控制器（24）；
所述夹爪（5）上还固定设有监控摄像头（4）和超高速轮廓测量仪（31），监控摄像头（4）和超高速轮廓测量仪（31）均位于夹爪（5）的前端和后端之间的中部，监控摄像头（4）用于监控所夹持的光泽度仪（6）的下端边缘及所测试硅片试样（3）的影像，超高速轮廓测量仪（31）用于快速测量所测试硅片试样（3）的轮廓尺寸及硅片试样（3）的缺口位置；监控摄像头（4）和超高速轮廓测量仪（31）均与所述显示PLC控制器（24）相连。
2.根据权利要求1所述的硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：所述测试仪器承载架的支架包括一体相连的支架立柱（19）和支架水平板（16），支架立柱（19）和支架水平板（16）呈倒“L”型，支架立柱（19）的底部固定在工作台（1）上；所述竖直升降机构的固定部分Ⅰ固定在支架水平板（16）的悬出端。
3.根据权利要求1所述的硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：所述竖直升降机构为伺服电缸B（17），伺服电缸B（17）包括缸体B、直线移动杆B（15）和伺服电机B（28），伺服电机B（28）的动作通过所述显示PLC控制器（24）控制；所述固定部分Ⅰ为缸体B，所述升降部分为直线移动杆B。
4.根据权利要求1所述的硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：所述旋转机构包括伺服电机A（13）和转轴A（12），伺服电机A（13）与所述竖直升降机构的升降部分固定连接；
转轴A（12）与伺服电机A（13）的输出轴同轴固定连接，伺服电机A（13）的动作通过所述显示PLC控制器（24）控制；所述固定部分Ⅱ为伺服电机A（13）本体，所述旋转部分为转轴A（12）。
5.根据权利要求1所述的硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：所述水平直线移动机构包括拐角连接架（21）、伺服电缸C（23）和轴端连接件（9）；拐角连接架（21）呈“ㄣ”型，包括依次首尾固定相连的第一竖撑、横撑和第二竖撑，第一竖撑与第二竖撑相互平行，横撑与第一竖撑和第二竖撑皆相互垂直，第一竖撑与所述旋转机构的旋转部分固定连接；伺服电缸C（23）包括缸体C、直线移动杆C（20）和伺服电机C（22），缸体C水平固定在拐角连接架（21）的第二竖撑上，伺服电机C（22）的动作通过所述显示PLC控制器（24）控制；轴端连接件（9）固定在直线移动杆C（20）的轴端；所述固定部分Ⅲ为缸体C，所述水平移动部分为轴端连接件（9）。
6.根据权利要求1所述的硅片表面光泽度测试用移动装置，其特征是：所述夹持结构的夹爪（5）的夹持侧面上固定设有硅胶（7），硅胶（7）的夹持侧面上固定设有压力传感器（25），硅胶（7）和压力传感器（25）均与所夹持的光泽度仪（6）接触，压力传感器（25）用于将所测压力值上传至所述显示PLC控制器（24）。
一种硅片表面光泽度测试用移动装置
技术领域
[0001] 本发明涉及硅片质量检测技术领域，具体涉及一种硅片表面光泽度测试用移动装置。
背景技术
[0002] 表面光泽度是物体的一种表面特性，用于表示物体表面对光漫反射的强弱。硅片表面的光泽度作为评价硅片表面质量的指标之一，逐渐被各半导体厂重视并加以控制。
[0003] 集成电路用硅片的后道器件工艺制程中，会使用到通过硅片背面进行工艺温度探测以及控温的制程设备，用这些设备加工器件产品时，工艺温度的探测值和最终实际工艺
温度的输出会受到硅片背面光泽度的影响，硅片背面光泽度不一致会导致设备的实际制程
温度出现偏差，进而导致产品参数的偏差。例如直接导致集成电路器件产品的关键技术指
标（例如击穿电压、漏电特性等等）的差异性和不稳定性，进而影响产品质量。为了保证集成
电路器件产品质量，对硅片表面光泽度需要进行严格控制。
[0004] 对于直径150mm以下的硅片需测试5个点，如图5所示，即硅片中心一点、距硅片边缘部位均布4点，测试边缘点位时，测试点距硅片边缘2cm，边缘点位测试按硅片边缘缺口位
置0°、90°、180°、270°顺时针依次测试。对于直径大于150mm的硅片需测试9个点，增加的点
分别位于中心点和边缘点之间，如图6所示。
[0005] 目前，第三方检测机构对硅片表面各点光泽度的测试一般是采用人工手持光泽度仪移动进行测试的，如此操作方式存在如下缺陷：人工操作使得测试点位存在距离和角度
均不到位的情况，测试数据波动大，检测质量存疑，检测效率低，且对各企业送检的样品很
难统一量化。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种硅片表面光泽度测试用移动装置，以替代人工操作，消除人为干扰因素，使各测试点位距离和角度及顺序的准确
性有所保证，提高检测质量和检测效率，进而实现对各样品操作步骤统一量化。
[0007] 要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0008] 一种硅片表面光泽度测试用移动装置，包括工作台，工作台上设有工作板、测试仪器承载架和显示PLC控制器；工作板的上表面用于放置硅片试样，测试仪器承载架用于承载
光泽度仪，光泽度仪的检测口面向工作板的上表面；
[0009] 测试仪器承载架包括支架、竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构；
[0010] 支架固定在工作台上；
[0011] 竖直升降机构包括固定部分Ⅰ和升降部分，固定部分Ⅰ固定在支架上；
[0012] 旋转机构包括固定部分Ⅱ和旋转部分，旋转机构的旋转轴心线的方向为竖直方向，固定部分Ⅱ与竖直升降机构的升降部分固定连接；
[0013] 水平直线移动机构包括固定部分Ⅲ和水平移动部分，固定部分Ⅲ与旋转机构的旋转部分固定连接；
[0014] 光泽度仪固定在水平直线移动机构的水平移动部分，光泽度仪的检测口的零点位置与旋转机构的旋转轴心线重合；
[0015] 显示PLC控制器用于控制竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构的动作。
[0016] 进一步地，所述工作板的上表面上设有刻度标识，刻度标识包括N条放射状刻度轴，N≥2，刻度轴上标记有刻度值，N条放射状刻度轴共用一个刻度零点；刻度标识的刻度零
点与光泽度仪的检测口的零点位置在同一竖直面内。
[0017] 进一步地，所述测试仪器承载架的支架包括一体相连的支架立柱和支架水平板，支架立柱和支架水平板呈倒“L”型，支架立柱的底部固定在工作台上；所述竖直升降机构的
固定部分Ⅰ固定在支架水平板的悬出端。
[0018] 进一步地，所述竖直升降机构为伺服电缸B，伺服电缸B包括缸体B、直线移动杆B和伺服电机B，伺服电机B的动作通过所述显示PLC控制器控制；所述固定部分Ⅰ为缸体B，所述
升降部分为直线移动杆B。
[0019] 进一步地，所述旋转机构包括伺服电机A和转轴A，伺服电机A与所述竖直升降机构的升降部分固定连接；转轴A与伺服电机A的输出轴同轴固定连接，伺服电机A的动作通过所
述显示PLC控制器控制；所述固定部分Ⅱ为伺服电机A本体，所述旋转部分为转轴A。
[0020] 进一步地，所述水平直线移动机构包括拐角连接架、伺服电缸C和轴端连接件；拐角连接架呈“ㄣ”型，包括依次首尾固定相连的第一竖撑、横撑和第二竖撑，第一竖撑与第二
竖撑相互平行，横撑与第一竖撑和第二竖撑皆相互垂直，第一竖撑与所述旋转机构的旋转
部分固定连接；伺服电缸C包括缸体C、直线移动杆C和伺服电机C，缸体C水平固定在拐角连
接架的第二竖撑上，伺服电机C的动作通过所述显示PLC控制器控制；轴端连接件固定在直
线移动杆C的轴端；所述固定部分Ⅲ为缸体C，所述水平移动部分为轴端连接件。
[0021] 进一步地，光泽度仪与所述水平直线移动机构的水平移动部分的固定连接方式是通过夹持机构实现的；夹持结构包括电动夹爪，电动夹爪包括固定部分Ⅳ和一对平行夹爪，
固定部分Ⅳ固定在水平直线移动机构的水平移动部分上，夹爪用于夹持光泽度仪，电动夹
爪的动作通过所述显示PLC控制器控制。
[0022] 进一步地，所述夹持结构的夹爪的夹持侧面上固定设有硅胶，硅胶的夹持侧面上固定设有压力传感器，硅胶和压力传感器均与所夹持的光泽度仪接触，压力传感器用于将
所测压力值上传至所述显示PLC控制器。
[0023] 进一步地，所述夹爪的前后两端均设置有高精度接触式位移传感器，高精度接触式位移传感器用于将所测夹爪的位移上传至所述显示PLC控制器。
[0024] 进一步地，所述夹爪上还固定设有监控摄像头和超高速轮廓测量仪，监控摄像头和超高速轮廓测量仪均位于夹爪的前端和后端之间的中部，监控摄像头用于监控所夹持的
光泽度仪的下端边缘及所测试硅片试样的影像，超高速轮廓测量仪用于快速测量所测试硅
片试样的轮廓尺寸及硅片试样的缺口位置；监控摄像头和超高速轮廓测量仪均与所述显示
PLC控制器相连。
[0025] 本发明可以达到的有益效果为：
[0026] （1）替代了人工操作方式，消除了人为干扰因素对测试结果的影响，提高了检测质量和检测效率。
[0027] （2）通过显示PLC控制器控制竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构带动光泽度仪定量移动，使各测试点位距离和角度及顺序的准确性有所保证，在提高检测质量和
检测效率的前提下，还实现了对各样品操作步骤的统一量化。
附图说明
[0028] 图1是本发明实施例的主视图；
[0029] 图2是本发明实施例的俯视图；
[0030] 图3是本发明实施例的侧视图；
[0031] 图4是本发明实施例的控制框图；
[0032] 图5是直径150mm及以下的硅片测点示意图；
[0033] 图6是直径150mm以上的硅片测点示意图；
[0034] 图中：1‑工作台，2‑工作板，3‑硅片试样，4‑监控摄像头，5‑夹爪，6‑光泽度仪，7‑硅胶，8‑电动夹爪，9‑轴端连接件，10‑键，11‑法兰盘A，12‑转轴A，13‑伺服电机A，14‑法兰盘B，
15‑直线移动杆B，16‑支架水平板，17‑伺服电缸B，18‑孔，19‑支架立柱，20‑直线移动杆C，
21‑拐角连接架，22‑伺服电机C，23‑伺服电缸C，24‑显示PLC控制器，25‑压力传感器，26‑高
精度接触式位移传感器，27‑调高垫块，28‑伺服电机B，29‑工作台水平中心线，30‑圆形气泡
水平仪，31‑超高速轮廓测量仪，32‑加强筋。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例
[0036] 如图1‑图4所示，一种硅片表面光泽度测试用移动装置，包括工作台1，工作台1上设有水平中心线29，在水平中心线29上设有圆形气泡水平仪30。工作台1下方四个角处各设
有调高垫块27，旋转调高垫块27可使圆形气泡水平仪30中的气泡到达中心位置使工作台1
上表面处于水平。工作台1上设有工作板2、测试仪器承载架和显示PLC控制器24；工作板2的
上表面用于放置硅片试样3，测试仪器承载架用于承载光泽度仪6，光泽度仪6的检测口面向
工作板2的上表面，显示PLC控制器24集成有显示屏及扬声器。
[0037] 测试仪器承载架包括支架、竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构；
[0038] 支架固定在工作台1上；
[0039] 竖直升降机构包括固定部分Ⅰ和升降部分，固定部分Ⅰ固定在支架上；
[0040] 旋转机构包括固定部分Ⅱ和旋转部分，旋转机构的旋转轴心线的方向为竖直方向，固定部分Ⅱ与竖直升降机构的升降部分固定连接；
[0041] 水平直线移动机构包括固定部分Ⅲ和水平移动部分，固定部分Ⅲ与旋转机构的旋转部分固定连接；
[0042] 光泽度仪6固定在水平直线移动机构的水平移动部分，光泽度仪6的检测口的零点位置与旋转机构的旋转轴心线重合；
[0043] 显示PLC控制器24用于控制竖直升降机构、旋转机构和水平直线移动机构的动作。
[0044] 测试仪器承载架的支架的具体结构为：包括一体焊接的支架立柱19和支架水平板16，支架立柱19和支架水平板16呈倒“L”型，支架立柱19的底部固定在工作台1上，支架立柱
19和支架水平板的连接处焊接有加强筋32。
[0045] 测试仪器承载架的竖直升降机构的具体结构为：包括伺服电缸B17，伺服电缸B17包括缸体B、直线移动杆B15和伺服电机B28，伺服电机B28的动作通过显示PLC控制器24控
制；缸体B固定在支架的支架水平板16的悬出端。
[0046] 测试仪器承载架的旋转机构的具体结构为：包括伺服电机A13和转轴A12，伺服电机A13的法兰盘B14固定在伺服电缸B17的直线移动杆B15的下端；转轴A12与伺服电机A13的
输出轴同轴固定连接，伺服电机A13的动作通过显示PLC控制器24控制。
[0047] 测试仪器承载架的水平直线移动机构的具体结构为：包括拐角连接架21、伺服电缸C23和轴端连接件9；拐角连接架21呈“ㄣ”型，包括依次首尾固定相连的第一竖撑、横撑和
第二竖撑，第一竖撑与第二竖撑相互平行，横撑与第一竖撑和第二竖撑皆相互垂直，第一竖
撑通过法兰盘A11固定在旋转机构的转轴A12上；伺服电缸C23包括缸体C、直线移动杆C20和
伺服电机C22，缸体C水平固定在拐角连接架21的第二竖撑上，伺服电机C22的动作通过显示
PLC控制器24控制，轴端连接件9通过键10及螺钉固定在直线移动杆C20的轴端；
[0048] 光泽度仪6与水平直线移动机构的水平移动部分的固定连接方式是通过夹持机构实现的；夹持结构包括电动夹爪8，电动夹爪8包括固定部分Ⅳ和一对平行夹爪5，固定部分
Ⅳ固定在水平直线移动机构的轴端连接件9上，夹爪5用于夹持光泽度仪6，电动夹爪8的动
作通过显示PLC控制器24控制。
[0049] 为了在夹持时不划伤光泽度仪6的表面，在夹爪5的夹持侧面上固定设有硅胶7，硅胶7还可以起到提高夹持摩擦力的作用；为了控制夹持力，在硅胶7的夹持侧面上固定设有
压力传感器25，硅胶7和压力传感器25均与所夹持的光泽度仪6接触，压力传感器25用于将
所测压力值上传至显示PLC控制器24。
[0050] 为了确定光泽度仪6的底面测口与硅片试样3间的接触情况，在夹爪5的前后两端均设置有高精度接触式位移传感器26，高精度接触式位移传感器26用于将所测夹爪5的位
移上传至显示PLC控制器24。
[0051] 夹爪5上还固定设有监控摄像头4和超高速轮廓测量仪31，监控摄像头4和超高速轮廓测量仪31均位于夹爪5的前端和后端之间的中部，监控摄像头4用于监控所夹持的光泽
度仪6的下端边缘及所测试硅片试样3的影像，超高速轮廓测量仪31用于快速测量所测试硅
片试样3的轮廓尺寸及硅片试样3的缺口位置。
[0052] 为了使硅片试样3的中心可以比较准确地放置在工作板2的上表面，在工作板2的上表面上设有刻度标识，刻度标识包括4条放射状刻度轴，4条刻度轴圆周均布，刻度轴上标
记有刻度值，4条放射状刻度轴共用一个刻度零点；刻度标识的刻度零点与光泽度仪6的检
测口的零点位置在同一竖直面内。
[0053] 本实施例的使用方法：
[0054] （1）检测环境温度保持在22±5℃、相对湿度≤80%。
[0055] （2）启动显示PLC控制器24，使竖直升降机构、旋转机构、水平直线移动机构和夹持结构均为测试准备状态。
[0056] （3）操控使光泽度仪6自动校准，校准通过后发出提示音，提示音用于提醒可以检测。
[0057] （4）操控显示PLC控制器24中的测试启动按钮，显示PLC控制器24控制使电动夹爪8的两夹爪5相向移动，固定在两夹爪5内侧的两对尺寸相同的硅胶7分别同时接触光泽度仪6
的两侧面，当硅胶7内的压力传感器25达到编程设定值时电动夹爪8停止动作。
[0058] （5）显示PLC控制器24控制伺服电机B28动作，直线移动杆B15带动光泽度仪6上升，显示PLC控制器24发出“请放置硅片试样”的提示音。
[0059] （6）检测人员将硅片试样3的中心放置在工作板2上的刻度零点。
[0060] （7）显示PLC控制器24控制伺服电机C22、伺服电机A13和伺服电机B28联合动作，使光泽度仪6在上升、下降、水平移动机转动的过程中，监控摄像头4和超高速轮廓测量仪31将
硅片试样3及周围影像及硅片试样3的轮廓测量尺寸发送至显示PLC控制器24，显示PLC控制
器24依据编程确定硅片试样3各检测点位置、移动角度和检测次序。
[0061] （8）显示PLC控制器24控制伺服电机C22、伺服电机A13和伺服电机B28联合动作，通过高精度接触式位移传感器26的反馈信号确认光泽度仪6的底面测口与硅片试样3表面的
第一测点接触良好，使伺服电机C22、伺服电机A13和伺服电机B28均停止动作；光泽度仪6将
测量结果上传至显示PLC控制器24，第一测点测试结束。
[0062] （9）测量其他测点时，重复步骤（8）。
[0063] （10）所有测点均测试完毕后，显示PLC控制器24控制伺服电机B28动作，使光泽度仪6升起，显示PLC控制器24发出检测完毕影音提示；PLC控制器24依据编程自动对测试数据
处理计算得出测试结论。
[0064] 在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0065] 以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所
做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。
