买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：河北工业大学

摘要：本发明公开一种基于全变差正则化法的硅片电阻率测量方法、装置及系统，该方法主要以电阻抗成像技术EIT为基础，选取边界元法求解正问题、牛顿拉夫逊算法求解逆问题，同时将全变差正则化方法用以修正逆问题的病态性，以达到较好的效果。该方法解决了测试硅片大面积污染的问题，便于后续的加工制造，能够有效的测量出硅片电阻率并得到直观的测量结果，筛选出不合格的硅片产品。同时，本发明采用了可移动式的上、下电极圆盘和可升降的测试台，提供八个电极或者十六个电极两种选择模式，可以减少电极的数量使自动化程度提高。将硅片放在测试台上后，不需手动放置电极和调整电极位置，减少了人为误差。

主权项：1.基于全变差正则化法的硅片电阻率测量装置，其特征在于，该测量装置包括支撑框架、电极装置和测试平台，支撑框架包括一根上横梁、竖直支撑杆和底座，上横梁固定连接在竖直支撑杆上部的一侧面上，底座固定连接在竖直支撑杆的固定连接有上横梁一侧的侧面的下端，上横梁与底座均为中空的结构；测试平台安装在底座上，电极装置与测试平台呈纵向对称中心重合安装，电极装置安装在测试平台上方的上横梁上；电极装置包括十六个电极、电极支架、上电极圆盘、上电极连杆、下电极圆盘、电极伸缩电机、导向杆、电极伸缩电机底座、压力传感器连接杆、压力传感器、下电极连杆、固定块、齿条、带齿轮轴，所述电极支架内部为中空结构且支架下部的直径要大于上部，形成一个阶梯筒状结构，其上部固定在支撑框架的上横梁的底面上，其下部末端与上电极圆盘的上表面连接；带齿轮轴的上部至其顶端的一端轴段的内部设置有沿轴向的内螺纹孔，上电极圆盘的中部设置有通孔，带齿轮轴的上部依次穿过上电极圆盘、电极支架的内部并与电极伸缩电机的输出轴连接的带螺纹轴啮合连接；所述带齿轮轴顶端的内螺纹孔的出口处设置有卡环以防止电极伸缩电机的输出轴连接的带螺纹轴过度旋转旋出带齿轮轴的上部；电极伸缩电机通过电极伸缩电机底座固定在上横梁顶面的内侧面上；带齿轮轴的末端位于电极支架的下方；上电极圆盘的下表面上周向均匀固定安装有八根上电极连杆，每根上电极连杆末端的下部固定连接有一个电极；下电极圆盘位于上电极圆盘的正下方，带齿轮轴的下部末端与下电极圆盘的中间活动连接且带齿轮轴的下部末端能够绕下电极圆盘的轴向转动，下电极圆盘的上表面上周向均匀安装有八根下电极连杆，下电极连杆与上电极连杆在空间上不重合且所在的圆周在空间上同轴；下电极连杆通过固定块实现在下电极圆盘上周向定位并沿径向运动，每个下电极连杆靠近下电极圆盘中心的一端连接有齿条，每个下电极连杆跟与其相连的齿条平行，两者之间通过一个与两者都垂直的直角衔接段焊接在一起；齿条的另一端与带齿轮轴下部的带齿轮段的外周啮合，下电极连杆另一端的末端下部固定连接有一个电极，同时固定有一个压力传感器连接杆，连接杆末端安装有压力传感器，压力传感器通过蓝牙发送压力信息给上位机；每一个电极均与导线连接；当电极伸缩电机转动时，带齿轮轴周向转动，带动齿条移动，进而带动连接在下电极连杆末端下部的电极沿下电极圆盘的径向运动；所述导向杆为四根方形条状杆，四根导向杆的下部均匀固定在下电极圆盘的上表面上，与四根导向杆正对的上电极圆盘上开有四个与其相匹配的方形通孔，四根导向杆的上部设置在上电极圆盘的方形通孔内并可沿方形通孔上、下滑动；所述测试平台包括测试台、测试台轨道、测试台升降杆、带螺纹杆、升降电机、末端卡环；测试台位于测试台升降杆顶端并与其衔接在一起，测试台中部设置有两层不同孔径但同轴的圆形槽口，其中，下层的孔径较上层的小，下层的槽口用于容纳三英寸的硅片，上层的槽口用于容纳四英寸的硅片；测试台升降杆的下部位于支撑框架的底座的内部，且测试台升降杆下部的内部至下部末端沿轴向设置有带螺纹孔，带螺纹杆的带螺纹段位于测试台升降杆下部的带螺纹孔内，带螺纹杆的下部与升降电机的输出轴轴向连接，升降电机通过升降电机固定座安装在底座内部的底面上；测试台的外周安装有测试台轨道，测试台轨道竖直的固定在底座的上表面上，测试台与测试台轨道接触并可沿其升降但不可周向转动；测试台升降杆下部的带螺纹孔的末端设置有末端卡环；与八根下电极连杆分别连接的八根齿条包括两种状态，一种是在下电极圆盘上表面的沿带齿轮轴周向均匀布置的四个；第二种是在第一种的上方并在空间上穿插在其之间、呈高低错落的沿带齿轮轴周向均匀布置的四个；即四根下电极连杆与齿条构成一种在下电极圆盘上表面布置的“Z”型结构，另四根下电极连杆与齿条构成另一种垂直下电极圆盘上表面的“Z”型结构；如上所述的测量装置通过如下步骤实现基于全变差正则化法的硅片电阻率测量方法：1根据待测硅片的基本参数：直径、厚度、晶向、掺杂浓度和PN型，选择与待测硅片的基本参数相同的标准硅片，标准硅片的电阻率分布均匀且已知；2依据标准硅片的主要参数建立标准硅片的数学模型，根据模型内部的电阻率分布和边界注入的电流信号，依据边界元法求边界单元和内部的电位分布，测量电极等距的设置在靠近标准硅片边缘的位置上；测量电极设置的标准为：直径大小为3英寸的标准硅片则需要在靠近边缘位置等距离放置八个电极，直径为4英寸的标准硅片则需要边缘位置等距离放置十六个电极；a.由于标准硅片的电阻率在各区域内的值不同，需要将模型划分不同的区域，形成不同的边界，区域内各向同性，电阻率值相同；b.将边界离散成一系列的边界单元，假定在每一个单元上电位及其法向导数是按节点差值函数变化的，根据边界积分方程，在相应的边界节点上建立离散方程；c.利用数值积分法计算边界单元相应的积分项，根据边界条件确立线性代数方程组，采用代数解法得出边界积分中的系数矩阵和边界单元的电位值；d.由于存在电阻值不同的边界，区域内任意一点的电位值由激励源的影响和不同边界条件两部分组成，在区域内划分小区域通过边界电压和法向导数值可求出区域内任意点电位；3根据建立的标准硅片数学模型，采用相邻激励的边界电流注入方式，对待测硅片安置与设置在标准硅片上的测量电极的数量且位置相同的测量电极，对待测硅片注入与标准硅片相同的边界激励电流，测量得到待测硅片的边界电位数据；4根据步骤2求解边界单元电位值得到的系数矩阵和步骤3中得到的待测硅片的边界电位的数据和注入的边界激励电流，应用牛顿拉夫逊算法和全变差正则化算法迭代求解，得到待测硅片内部的电阻率分布：a.待测硅片测量电极处测量的电位值的矢量为v，电阻率为ρ，通过边界元法计算得到系数矩阵，进而得到的边界电位矢量值vρ，构成目标函数： b.将全变差函数作为罚函数加入目标函数中，以此来消除目标函数解的病态性，目标函数表示为：c.选择L曲线方法来确定正则化参数α，采用变差函数 d.利用牛顿拉夫逊迭代算法，对加入罚函数的目标函数进行迭代求解,得到各点电阻率值；所述数学模型为二维圆形场域，场域内边界和节点均由标准硅片的实际参数所决定。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河北工业大学 基于全变差正则化法的硅片电阻率测量方法、装置及系统