專利名稱：一種晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)與控制領(lǐng)域，尤其是涉及晶硅拋光片表面缺陷的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺與環(huán)境污染的尖銳矛盾成為全世界各個(gè)國(guó)家都面臨的問題。在眾多的新型能源中，太陽(yáng)能具有清潔無污染、安全可靠、制約少、用之不盡取之不竭、可持續(xù)利用等優(yōu)點(diǎn)，從而具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的逐漸成熟和普及，對(duì)太陽(yáng)能光伏電池的需求將會(huì)呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)。另一方面隨著信息技術(shù)的深入發(fā)展，集成電路的需求量也正在逐年提高。晶硅拋光片的加工與檢測(cè)工藝技術(shù)是太陽(yáng)能電池與集成電路制作的基礎(chǔ)，因此晶硅拋光片的檢測(cè)與加工技術(shù)正越來越收到重視。存在缺陷的晶硅拋光片進(jìn)入電路雕刻與氣相沉積等工序而制作成集成電路或光·伏電池勢(shì)必留有隱患，其檢測(cè)技術(shù)手段將更為復(fù)雜，造成更大的損失。及早檢測(cè)出晶硅拋光片的缺陷并加以修復(fù)或剔除可以明顯降低集成電路或光伏電池的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品合格率。因此對(duì)晶硅拋光片進(jìn)行是缺陷檢測(cè)是集成電路和光伏電池檢測(cè)的第一步。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展、集成度的不斷提高、線寬的不斷減小，對(duì)晶硅拋光片表面質(zhì)量的要求越來越高。要得到高質(zhì)量的半導(dǎo)體集成電路和光伏電池，僅僅除去硅片表面的沾污已不再是最終的要求，需檢測(cè)的缺陷還包括裂紋、凸凹、顆粒等。目前對(duì)于高精度晶硅拋光片表面檢測(cè)一般采用圖像識(shí)別的方法，將晶硅拋光片表面成像后放大，然后采用目測(cè)或數(shù)字圖像處理的方法來進(jìn)行檢測(cè)。該方法一方面受攝像頭分辨率和景深的限制，其檢測(cè)的缺陷分辨能力受限；另一方面該方法所使用的系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格非常昂貴，限制了其在國(guó)內(nèi)的普及，阻礙了國(guó)內(nèi)高精度集成電路和光伏電池關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。目前中國(guó)在高精度晶硅拋光片表面檢測(cè)方面非常薄弱，一般采用在一定光照條件下，用目測(cè)檢驗(yàn)晶娃拋光片表面質(zhì)量的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的晶硅拋光片表面檢測(cè)設(shè)備缺陷分辨能力受限、系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴等不足，本實(shí)用新型提供一種提晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)高分辨能力的光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種晶娃拋光片表面缺陷檢測(cè)設(shè)備，其特征在于包括激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、圖形檢測(cè)系統(tǒng)、晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及顯示控制系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)與所述光學(xué)掃描系統(tǒng)光連接，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)固定于待檢測(cè)晶硅拋光片的上方一側(cè)，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)以31 /2弧度固定于待檢測(cè)晶娃拋光片上方相對(duì)于所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)的另一側(cè)，并與所述顯示控制系統(tǒng)信號(hào)連接；所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與所述顯示控制系統(tǒng)相連接。進(jìn)一步，所述激光系統(tǒng)產(chǎn)生檢測(cè)用點(diǎn)狀相干激光，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)將點(diǎn)狀激光束掃描轉(zhuǎn)換成線狀激光束，并以η/3角度入射到待檢測(cè)晶硅拋光片表面上，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)感應(yīng)晶硅拋光片的反射光與散射光并成像輸入所述顯示與控制系統(tǒng)，所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)吸附晶硅拋光片并按一維方向運(yùn)動(dòng)，所述顯示控制系統(tǒng)控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與圖像檢測(cè)系統(tǒng)的時(shí)序同步，同時(shí)再現(xiàn)晶硅拋光片表面圖像，并分析晶硅拋光片表面缺陷。更進(jìn)一步，所述激光系統(tǒng)由激光器、小孔光闌、激光電源等部分組成，激光器采用高質(zhì)量相干光源的He-Ne激光器，其輸出波長(zhǎng)為632. 8nm，小孔光闌其光闌孔徑為15um，激光電源采用單相220伏特交流市電。進(jìn)一步，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)由光路準(zhǔn)直透鏡、多棱面快速掃描棱鏡、激光光束投射鏡、角度校正螺栓等組成，光路準(zhǔn)直透鏡將激光光束準(zhǔn)直后定點(diǎn)投射到多棱面快速掃描棱鏡，激光光束反射鏡采用高反射率的長(zhǎng)方形鍍膜反射鏡，將一維線狀激光光束按固定角度投射到待檢測(cè)光伏電池硅拋光片上，角度校正螺栓能調(diào)整激光光束反射鏡的投射角度。 更進(jìn)一步，所述多棱面快速掃描棱鏡采用高反射率的六面棱鏡，由高轉(zhuǎn)速無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將點(diǎn)狀激光光束轉(zhuǎn)換為一維線狀激光光束。進(jìn)一步，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)由二維C⑶面陣曲面、AD變換電路和DSP信號(hào)處理電路組成，AD變換電路將線陣CCD成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，DSP信號(hào)處理電路將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Y校正、白平衡等處理，得到理想的圖像數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步，所述二維CXD面陣曲面由50片一維線陣CXD組成，曲面為以晶硅拋光片表面反射點(diǎn)為中心的η/2弧度的曲面，接收晶硅拋光片的反射編碼光束并形成晶硅拋光片的表面圖像。進(jìn)一步，所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由真空吸氣筆、精密一維步進(jìn)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)電路組成，所述的真空吸氣筆吸住硅拋光片背面，使線狀激光光束入射到拋光片表面，精密一維步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)真空吸氣筆沿X軸一維方向勻速運(yùn)動(dòng)，使線狀激光光束均勻掃描晶硅拋光片表面，驅(qū)動(dòng)電路接收顯示控制系統(tǒng)的命令，用于驅(qū)動(dòng)精密一維步進(jìn)馬達(dá)與二維CCD面陣曲面成像時(shí)序同步。進(jìn)一步，所述顯示控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字圖像采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和上位機(jī)軟件組成，所述的數(shù)字圖像采集卡用于采集二維CCD面陣曲面的圖像數(shù)據(jù)，所述的運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和成像時(shí)序同步。更進(jìn)一步，所述上位機(jī)軟件為采用面向?qū)ο蟮能浖幊碳夹g(shù)編寫的應(yīng)用軟件，用于顯示晶硅拋光片表面圖像、分析晶硅拋光片表面缺陷，包括裂紋、凸凹、顆粒、沾污等，同時(shí)用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與成像時(shí)序同步控制。所述晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)方法的檢測(cè)原理為線性激光束以小角度掃描晶硅拋光片表面，線狀激光束會(huì)在合格晶娃拋光片表面發(fā)生鏡面反射，反射光符合幾何光學(xué)反射定律，以一定的角度反射被CCD曲面組的指定的一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有裂痕、凸凹時(shí)，現(xiàn)狀激光束會(huì)發(fā)生漫反射，反射光被CCD曲面組其他線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有較大直徑顆粒和沾污時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生散射，散射光不規(guī)律，CCD曲面接收的感光強(qiáng)度不均勻。CCD曲面所產(chǎn)生的晶硅拋光片表面圖像由顯示與控制系統(tǒng)重建并進(jìn)行缺陷分析，對(duì)晶硅拋光片的表面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為利用激光相干性、方向集中和高分辨率的特性，結(jié)合光機(jī)電一體化技術(shù)以及圖像算法的方法進(jìn)行晶硅拋光片表面質(zhì)量的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)晶硅拋光片表面細(xì)小裂紋、凹凸、細(xì)小顆粒、沾污等缺陷的檢測(cè)，為集成電路與太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn)提供可靠的質(zhì)量檢測(cè)保證。HE-NE激光系統(tǒng)產(chǎn)生632. 8nm波長(zhǎng)的檢測(cè)用激光，由掃描系統(tǒng)將激光斑掃描轉(zhuǎn)換成線狀激光光束，并以η/3角度入射到待檢測(cè)晶硅拋光片表面上，如圖I所示。線性激光光束以小角度掃描晶娃拋光片表面，線狀激光束會(huì)在合格拋光片表面發(fā)生鏡面反射，反射光符合幾何光學(xué)發(fā)射定律，以一定的角度反射然后被CCD曲面指定的一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有裂痕、凸凹時(shí)，現(xiàn)狀激光光束會(huì)發(fā)生漫反射，反射光被CCD曲面其他一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有較大直徑顆粒和沾污時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生散射，散射光不規(guī)律，CCD曲面接收的感光強(qiáng)度不均勻，生成缺陷的圖像。CCD曲面所產(chǎn)生的晶硅拋光片表面圖像由顯示與控制系統(tǒng)重建并進(jìn)行缺陷分析，對(duì)晶硅拋光片的表面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由真空吸氣筆、精密一維步進(jìn)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)電路組成。真空吸氣筆吸住晶硅拋光片背面，使線狀激光光束入射到拋光片表面，精密一維步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)真空吸氣筆沿X軸一維方向勻速運(yùn)動(dòng)，使線狀激光光束均勻掃描晶硅拋光片表面，驅(qū)動(dòng)電路接收顯示與控制系統(tǒng)的命令，用于驅(qū)動(dòng)精密一維步進(jìn)馬達(dá)與二維CCD曲面成像時(shí)序同步?！D形檢測(cè)系統(tǒng)由CXD曲面、AD變換電路和DSP信號(hào)處理電路組成，如圖2所示。CCD曲面由50片一維線陣CCD組成，曲面為以晶硅拋光片表面反射點(diǎn)為中心的π/2弧度曲面，接收晶硅拋光片的反射編碼光束并形成硅拋光片的表面圖像。AD變換電路將線陣CCD成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，DSP信號(hào)處理電路將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Y校正、白平衡等處理，得到理想的圖像數(shù)據(jù)。顯示控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字圖像采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和上位機(jī)軟件組成。數(shù)字圖像采集卡用于采集CCD曲面的圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和成像時(shí)序同步。上位機(jī)軟件采用面向?qū)ο蟮能浖幊碳夹g(shù)編寫的應(yīng)用軟件，用于顯示晶硅拋光片表面圖像、分析晶硅拋光片表面缺陷，包括裂紋、凸凹、顆粒、沾污等，同時(shí)用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與成像時(shí)序同步控制。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在I)實(shí)現(xiàn)了一種晶硅拋光片表面缺陷的檢測(cè)，包括裂紋、凸凹、顆粒、沾污等，提升了以晶硅拋光片為基礎(chǔ)的集成電路與光伏電池的成品率，降低成本。2)該晶硅拋光片表面檢測(cè)方法可方便實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)高精度的檢測(cè)，將代替現(xiàn)有的放大鏡目視檢測(cè)，將顯者提聞晶娃拋光片的檢測(cè)速度，提聞生廣效率。3)采用高相干性的激光作為檢測(cè)光源，采用線陣CCD組成面陣CCD曲面，將顯著提高晶硅拋光片缺陷的檢測(cè)分辨率和檢測(cè)精度。4)作為自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，其成本將顯著低于同類國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，有利于國(guó)內(nèi)集成電路與光伏電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，增加產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型的CXD曲面結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型的工作原理流程圖；具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。參照?qǐng)DI 圖3,—種晶娃拋光片表面缺陷檢測(cè)設(shè)備,括激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、圖形檢測(cè)系統(tǒng)、晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及顯示與控制系統(tǒng)等組成。所述激光系統(tǒng)與光學(xué)掃描系統(tǒng)光連接，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)固定于待檢測(cè)晶硅拋光片上方的一側(cè)，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)以31 /2弧度固定于待檢測(cè)晶娃拋光片上方相對(duì)于所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)的另一側(cè)，并與顯示控制系統(tǒng)相連接；所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與顯示控制系統(tǒng)相連接。本實(shí)用新型利用激光相干性、方向集中和高分辨率的特性，結(jié)合光機(jī)電一體化技術(shù)以及圖像算法的方法進(jìn)行晶硅拋光片表面質(zhì)量的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)晶硅拋光片表面細(xì)小裂紋、細(xì)小顆粒、沾污等缺陷的檢測(cè)，為集成電路與太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn)提供可靠的質(zhì)量檢測(cè)保證。 所述激光系統(tǒng)產(chǎn)生632. Snm波長(zhǎng)的檢測(cè)用激光，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)將點(diǎn)狀激光掃描轉(zhuǎn)換成線狀激光光束，并以η/3角度入射到待檢測(cè)晶硅拋光片表面上，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)感應(yīng)晶硅拋光片反射與散射光并成像然后輸入所述顯示與控制系統(tǒng)，所述晶片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)吸附晶硅拋光片并按一維方向運(yùn)動(dòng)，所述顯示控制系統(tǒng)晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與圖像檢測(cè)系統(tǒng)的同步，再現(xiàn)光晶硅拋光片表面的圖像，并分析晶硅拋光片表面缺陷。所述激光系統(tǒng)由激光器、小孔光闌、激光電源等部分組成。激光器I采用高質(zhì)量相干光源的He-Ne激光器，其輸出波長(zhǎng)為632. 8nm，小孔光闌其光闌孔徑為15um，激光電源采用單相220伏特交流市電。激光器I前設(shè)有光闌2。所述光學(xué)掃描系統(tǒng)由光路準(zhǔn)直透鏡3、多棱面快速掃描棱鏡4、激光光束投射鏡5、角度校正螺栓6等組成，光路準(zhǔn)直透鏡將激光光束準(zhǔn)直后定點(diǎn)投射到多棱面快速掃描棱鏡，激光光束反射鏡采用高反射率的長(zhǎng)方形鍍膜反射鏡，將一維線狀激光光束按固定角度投射到待檢測(cè)光伏電池硅拋光片上，角度校正螺栓能調(diào)整激光光束反射鏡的投射角度。所述多棱面快速掃描棱鏡采用高反射率的六面棱鏡，由高轉(zhuǎn)速無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將點(diǎn)狀激光光束掃描轉(zhuǎn)換為一維線狀激光束。所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)由CCD曲面7、AD變換電路和DSP信號(hào)處理電路組成，AD變換電路將線陣CCD成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，DSP信號(hào)處理電路將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Y校正、白平衡處理等處理，得到理想的圖像數(shù)據(jù)。所述CXD曲面7由50片一維線陣CXD組成，曲面為以晶硅拋光片8表面反射點(diǎn)為中心的π /2弧度曲面，接收晶硅拋光片8的反射編碼光束并形成晶硅拋光片的表面圖像。所述晶片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由真空吸氣筆9、精密一維步進(jìn)馬達(dá)10和驅(qū)動(dòng)電路組成。真空吸氣筆9吸住晶硅拋光片背面，使線狀激光光束入射到拋光片表面，精密一維步進(jìn)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)真空吸氣9筆沿X軸一維方向勻速運(yùn)動(dòng)，使線狀激光光束均勻掃描晶硅拋光片8表面，驅(qū)動(dòng)電路接收顯示控制系統(tǒng)的命令，用于驅(qū)動(dòng)精密一維步進(jìn)馬達(dá)10與CXD曲面7成像時(shí)序同步。所述顯示控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字圖像采集卡11、運(yùn)動(dòng)控制卡12和上位機(jī)軟件組成。數(shù)字圖像采集卡用于采集二維CCD面陣曲面的圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制晶片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和同步。所述上位機(jī)軟件采用面向?qū)ο蟮能浖幊碳夹g(shù)編寫的應(yīng)用軟件，用于顯示晶硅拋光片表面圖像、分析晶硅拋光片表面的缺陷，包括裂紋、凸凹、顆粒、沾污等，同時(shí)用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與成像時(shí)序同步控制。[0037]所述晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)方法的檢測(cè)原理為線性激光束以小角度掃描晶硅拋光片表面，線狀激光束會(huì)在合格拋光片表面發(fā)生鏡面反射，反射光符合幾何光學(xué)反射定律，以一定的角度反射被CCD曲面指定的一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有裂痕、凸凹時(shí)，現(xiàn)狀激光束會(huì)發(fā)生漫反射，反射光被CCD曲面其他線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有較大直徑顆粒和沾污時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生散射，散射光不規(guī)律，線陣CCD曲面接收的感光強(qiáng)度不均勻，于是得到了缺陷的圖像。CCD曲面所產(chǎn)生的晶硅拋光片表面圖像由顯示與控制系統(tǒng)重建并進(jìn)行缺陷分析，對(duì)晶硅拋光片的表面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。本實(shí)施例為某太陽(yáng)能光伏電池晶硅拋光片表面檢測(cè)的光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備由激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、圖形檢測(cè)系統(tǒng)、晶硅片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及顯示控制系統(tǒng)等組成。如圖I所示。所述激光系統(tǒng)由激光器、小孔光闌、激光電源等部分組成。激光器采用高質(zhì)量相干光源的He-Ne激光器，其輸出波長(zhǎng)為632. 8nm,小孔光闌其光闌孔徑為15um,激光電源米用單相220伏特交流市電。產(chǎn)生的點(diǎn)狀激光束經(jīng)光路引導(dǎo)至光學(xué)掃描系統(tǒng)。所述光學(xué)掃描系 統(tǒng)固定于待檢測(cè)光伏電池硅拋光片左上方，由光路準(zhǔn)直透鏡、多棱面快速掃描棱鏡、激光光束投射鏡、角度校正螺栓等組成。光路準(zhǔn)直透鏡將點(diǎn)狀激光光束準(zhǔn)直后定點(diǎn)投射到多棱面快速掃描棱鏡。所述多棱面快速掃描棱鏡采用高反射率的六面棱鏡，如圖2所示，由高轉(zhuǎn)速無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將點(diǎn)狀激光光束轉(zhuǎn)換為一維線狀激光束。激光光束反射鏡采用高反射率的長(zhǎng)方形鍍膜反射鏡，將一維線狀激光光束按固定角度投射到待檢測(cè)光伏電池晶硅拋光片上，角度校正螺栓用于調(diào)整激光光束反射鏡的投射角度。一維線狀激光束鏡反射鏡后以^ /3角度入射到待檢測(cè)光伏電池硅拋光片表面上。所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)以η/2弧度固定于待檢測(cè)光伏電池硅拋光片右上方，并與顯示控制系統(tǒng)相連，由CXD曲面、AD變換電路和DSP信號(hào)處理電路組成。二維CXD曲面由50片一維線陣CCD組成，曲面為以硅拋光片表面反射點(diǎn)為中心的π /2弧度曲面，接收光伏電池晶硅拋光片的反射編碼光束并形成硅拋光片的表面圖像。AD變換電路將CCD成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，DSP信號(hào)處理電路將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Y校正、白平衡等處理，得到理想的圖像數(shù)據(jù)。所述所述晶片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由真空吸氣筆、精密一維步進(jìn)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)電路組成。真空吸氣筆吸住晶硅拋光片背面，使線狀激光光束入射到拋光片表面，精密一維步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)真空吸氣筆沿X軸一維方向勻速運(yùn)動(dòng)，使線狀激光光束均勻掃描硅拋光片表面，驅(qū)動(dòng)電路接收顯示控制系統(tǒng)的命令，用于驅(qū)動(dòng)精密一維步進(jìn)馬達(dá)與二維CCD面陣曲面成像同步。所述顯示控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字圖像采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和上位機(jī)軟件組成。數(shù)字圖像采集卡用于采集CCD曲面的圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制光伏電池晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和同步。所述上位機(jī)軟件采用面向?qū)ο蟮能浖幊碳夹g(shù)編寫的應(yīng)用軟件，用于顯示光伏電池晶硅拋光表面圖像、分析光伏電池晶硅拋光片表面缺陷，包括裂紋、凸凹、顆粒、沾污等，用于控制光伏電池晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與成像時(shí)序同步控制。該檢測(cè)裝置利用了激光相干性、方向集中和高分辨率的特性，結(jié)合光機(jī)電一體化以及圖像算法的方法進(jìn)行光伏電池晶硅拋光片表面質(zhì)量的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)光伏電池晶硅拋光片表面細(xì)小裂紋、細(xì)小顆粒、沾污、凸凹等缺陷的檢測(cè)，為太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn)提供可靠的質(zhì)量檢測(cè)保證。其檢測(cè)過程原理如圖3所示，線性激光束以小角度掃描光伏電池晶硅拋光片表面，線狀激光束會(huì)在合格拋光片表面發(fā)生鏡面反射，反射光符合幾何光學(xué)發(fā)射定律，以一定的角度反射被CCD曲面指定的一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光片表面有裂痕、凸凹時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生漫反射，反射光被CCD曲面其他一維線陣CCD接收；當(dāng)拋光片表面有較大直徑顆粒和沾污時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生散射，散射光不規(guī)律，線陣CCD曲面接收的感光強(qiáng)度不均勻，得到了缺陷的圖像。CCD曲面所產(chǎn)生的太陽(yáng)能光伏電池晶硅拋光片表面圖像由顯示與控制系統(tǒng)重建并進(jìn)行缺陷分析，對(duì)太陽(yáng)能光伏電池晶硅拋光片的表面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)設(shè)備，其特征在于包括激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、圖形檢測(cè)系統(tǒng)、晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及顯示控制系統(tǒng)，所述的激光系統(tǒng)與光學(xué)掃描系統(tǒng)光連接，所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)固定于待檢測(cè)晶硅拋光片的上方的一側(cè)，所述的圖形檢測(cè)系統(tǒng)以π/2弧度固定于待檢測(cè)晶娃拋光片的上方的相對(duì)于所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)的另一側(cè)，并與所述的顯示控制系統(tǒng)相連接；所述的晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與顯示控制系統(tǒng)相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于所述的激光系統(tǒng)產(chǎn)生檢測(cè)用激光，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)將激光掃描轉(zhuǎn)換成線狀激光束，并以η /3角度入射到待檢測(cè)晶硅拋光片表面上，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)感應(yīng)晶硅拋光片反射與散射光并成像輸入所述顯示與控制系統(tǒng)，所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)吸附晶硅拋光片并按一維方向運(yùn)動(dòng)，所述顯示控制系統(tǒng)控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與圖像檢測(cè)系統(tǒng)的同步，再現(xiàn)晶硅拋光片表面圖像，并分析晶硅拋光片表面缺陷。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述激光系統(tǒng)由激光器、小孔光闌、激光電源等部分組成，所述的激光器采用高質(zhì)量相干光源的He-Ne激光器，其輸出波長(zhǎng)為632. 8nm，小孔光闌的光闌孔徑為15um，激光電源采用單相220伏特交流市電。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于所述光學(xué)掃描系統(tǒng)由光路準(zhǔn)直透鏡、多棱面快速掃描棱鏡、激光光束反射鏡、角度校正螺栓等組成，光路準(zhǔn)直透鏡將點(diǎn)狀激光光束準(zhǔn)直后定點(diǎn)投射到多棱面快速掃描棱鏡，激光光束反射鏡采用高反射率的長(zhǎng)方形鍍膜反射鏡，將一維線狀激光光束按固定角度投射到待檢測(cè)晶硅拋光片上，角度校正螺栓能調(diào)整激光光束反射鏡的投射角度；所述多棱面快速掃描棱鏡采用高反射率的六面棱鏡，由高轉(zhuǎn)速無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)由二維CCD面陣曲面、AD變換電路和DSP信號(hào)處理電路組成，AD變換電路將線陣CCD成像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，DSP信號(hào)處理電路將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行Y校正、白平衡等處理，得到理想的圖像數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述二維CCD面陣曲面由50片一維線陣CCD組成，曲面為以晶硅拋光片表面反射點(diǎn)為中心的η/2弧度曲面，接收晶硅拋光片的反射編碼光束并形成晶硅拋光片的表面圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由真空吸氣筆、精密一維步進(jìn)馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)電路組成，真空吸氣筆吸住晶硅拋光片背面，使線狀激光光束入射到拋光片表面，精密一維步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)真空吸氣筆沿X軸一維方向勻速運(yùn)動(dòng)，使線狀激光光束均勻掃描晶硅拋光片表面，驅(qū)動(dòng)電路接收顯示控制系統(tǒng)的命令，用于驅(qū)動(dòng)精密一維步進(jìn)馬達(dá)與二維CXD面陣曲面成像時(shí)序同步。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述顯示控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字圖像采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡和上位機(jī)軟件組成，數(shù)字圖像采集卡用于采集二維面陣CCD曲面的圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)控制卡用于控制晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和時(shí)序同步。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于線狀激光束以小角度掃描晶硅拋光片表面，線狀激光束在合格的晶硅拋光片表面發(fā)生鏡面反射，反射光路符合幾何光學(xué)發(fā)射定律，以一定的角度反射被一維線陣CCD曲面組的指定的線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有裂痕、凸凹時(shí)，現(xiàn)狀激光束會(huì)發(fā)生漫反射，反射光被以為線陣CCD曲面組其他線陣CCD接收；當(dāng)拋光表面有較大直徑顆粒和沾污時(shí)，線狀激光束會(huì)發(fā)生散射，散射光不規(guī)律，線陣CCD曲面接收的感光強(qiáng)度不均勻，CCD曲面所產(chǎn)生的晶硅拋光片表面圖像由顯示與控制系統(tǒng)重建并進(jìn)行缺陷分 析，對(duì)晶硅拋光片的表面質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。
專利摘要晶硅拋光片表面缺陷檢測(cè)設(shè)備，包括激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、圖形檢測(cè)系統(tǒng)、晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以及顯示控制系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)與所述光學(xué)掃描系統(tǒng)相連接，所述光學(xué)掃描系統(tǒng)固定于待檢測(cè)晶硅拋光片的上方一側(cè)，所述圖形檢測(cè)系統(tǒng)以π/2弧度固定于待檢測(cè)晶硅拋光片上方相對(duì)于所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)的另一側(cè)，并與所述顯示控制系統(tǒng)相連接；所述晶硅拋光片運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與所述顯示控制系統(tǒng)相連接。本實(shí)用新型利用激光相干性、方向集中和高分辨率的特性，結(jié)合光機(jī)電一體化以及圖像算法的方法進(jìn)行晶硅拋光片表面質(zhì)量的檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)晶硅拋光片表面細(xì)小裂紋、細(xì)小顆粒、沾污、凸凹等缺陷的檢測(cè)，為集成電路與太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn)提供可靠的質(zhì)量檢測(cè)保證。
文檔編號(hào)H01L21/66GK202678288SQ20122012392
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者潘國(guó)兵, 張洪濤, 蔣建東 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)