[发明专利]一种砂轮气孔率测定方法

说明书

本发明公开了一种砂轮气孔率测定方法，按照以下步骤完成：1)砂轮样块表面处理：由于砂轮样块的组成成分属于不同的导电材料，首先利用离子镀膜剂对砂轮样块表面进行喷金处理，将处理后的砂轮样块放到扫描电子显微镜的载物台上；2)砂轮样块表面进行拍照；3)对砂轮表面的气孔隙率进行分析；4)砂轮表面气孔率的验证。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有成本低、结构简单、使用方便的特点，同时利用光学处理以及软件的结合，简化了检测时步骤繁琐，提高了检测效率。

技术领域

本发明涉及砂轮气孔率识别技术领域，具体为一种砂轮气孔率测定方法。

背景技术

单晶硅拥有很好的力学和电学性能，是集成电路制造的一种重要半导体材料。磨削加工是其重要的加工方法，硅片表面和亚表面加工质量的好坏会直接影响后续的抛光工序。为了提高磨削加工后硅片的表面和亚表面质量，提高金刚石砂轮的粒度是直接且有效的方法之一。随着金刚石砂轮粒度的增加，硅片磨削加工后的表面质量明显提高，加工后的损伤也明显减小；但随着磨粒粒径的减小，在磨削加工中易出现烧伤砂轮、砂轮堵塞以及硅片烧伤等现象。由于硅片的超精密磨削中对硅片的质量要求越来越高，气孔在磨削中起到的散热和容纳磨屑作用被广泛关注。特别是在精密磨削中，当使用的砂轮磨粒越小，砂轮越容易被堵塞，造成磨削区温度过高，此时砂轮的容屑和散热作用更加重要。目前砂轮气孔率的测量方法多数采用排水称重的方法，操作十分繁琐，不易于实现砂轮气孔率的快速检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砂轮气孔率测定方法，一种高精度、高效、低成本的砂轮气孔率识别方法，利用光学处理以及软件的结合，实现，解决传统检测方法存在的检测时步骤繁琐、检测效率低和成本高的缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种砂轮气孔率测定方法，按照以下步骤完成：

1)砂轮样块表面处理：由于砂轮样块的组成成分属于不同的导电材料，首先利用离子镀膜剂对砂轮样块表面进行喷金处理，将处理后的砂轮样块放到扫描电子显微镜的载物台上；

2)砂轮样块表面进行拍照：利用扫描电子显微镜对工件接触的砂轮表面进行拍照，砂轮表面气孔测量时，高能电子束经过两个电磁透镜被聚焦成直径微小的光点，在透过最后一级带有扫描线圈的电磁透镜后，电子束以光栅状扫描的方式逐点轰击到样品表面，同时激发出不同深度的电子信号；电子信号会被样品上方不同的信号接收器的探头接收，通过放大器同步传送到电脑显示屏，形成实时成像记录，通过对这些信息的接收、放大和显示成像，获得测试样件表面形貌的观察，调整电镜镜头的高度，调整砂轮表面与镜头的距离大于10mm，关闭样品室门，将样品室抽真空，等到扫描电子显微镜主机面板上的EVAC按钮停止闪烁后，真空度达到要求，点击HT开高压观察图像；

3)对砂轮表面的气孔隙率进行分析：通过软件手动调整好砂轮的位置并进行对焦，然后对砂轮表面气孔进行测量，首先将扫描电子显微镜拍摄的原始砂轮表面形貌导图到matlab软件中，然后进行二值化、图像滤波、开运算、图像区域分割的数字化图像处理技术，利用matlab软件编程实现砂轮表面的气孔隙率进行分析；

4)砂轮表面气孔率的验证：验证图像识别计算的砂轮表面气孔率时，采用实际测量气孔面积的方法检测，利用Auto CAD软件将近似与圆形的气孔用圆来拟合，将不规则形状部分，利用多线段标记，利用软件自带的计算闭区域面积的方法测量出气孔的面积，进而求得砂轮表面的气孔率，由于气孔壁上小气孔难以统计计算，在砂轮的磨削过程中微小的气孔起到的作用也可以忽略，所以在实际测量砂轮表面气孔率时将直径小于90微米的小气孔忽略不计。

所述数字化图像处理分为三个阶段：图像预处理、图像中处理和图像后处理；

1)图像预处理：砂轮表面图像的前处理

图像预处理包括：二值化、图像滤波和开运算；

(a)图像的二值化