CN106770320A - 一种探测硅片隐裂的设备及其硅片隐裂探测方法 - Google Patents

一种探测硅片隐裂的设备及其硅片隐裂探测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种探测硅片隐裂的设备及其利用该设备进行硅片隐裂探测的方法，属于硅片制作装置领域，其包括两个传送带和两个传送带间隔设置预留有间隙，所述的预留的间隙作为检测区，在检测区的下方设有倾斜布置的IR红外发生器，位于检测区上方设有暗箱，红外发生器的发光口与检测区相对，在暗箱的顶部设有CCD相机，在检测过程中依次进行，感应硅片、启动检测单元、拾取像素点、合成图像、识别裂纹、分筛步骤，整体设备不对硅片施加外部其他物理手段，不改变硅片的物理性能，无安装硅片的程序，可继承在生产线上，防止工人转运途中颠簸安装等一切人为因素等隐患。

Description

一种探测硅片隐裂的设备及其硅片隐裂探测方法
技术领域
本发明属于硅晶单元制作领域，尤其涉及一种探测硅片隐裂的设备及其硅片隐裂的探测方法。
背景技术
硅片隐裂是指的硅片单元内部存在破损，因机械应力产生裂痕，产生了硅片隐裂的硅片单元在使用过程中，会出现许硅片单元失效，功能不足等问题，影响硅片的细栅线传输电能能力，目前现有技术中硅片隐裂一般是依靠电检测法来检测硅片明暗情况，电检测法在检测过程中需要对硅片进行通电，然后在观察通电后硅片是否存在缺陷，热场是否均匀，电检测法在对硅片检测的过程中需要对硅片施以不同的电压和电流，其具有以下缺陷：①人工操作容易损坏硅片，人工需要将硅片夹在电源上，现有的硅片越来越薄极易损坏。②对于未串装的硅片施加电流和电压以测试功率容易损坏硅片内部结构，造成硅片产电性能降低，误检率高。③耗时较长，需要夹取配装。④人为影响较大，硅片成像后人为观测热场是否有黑斑，且检测效率低。
发明内容
发明目的，本发明针对上述现有硅片检测技术耗时长误检率高的特点，而提供了一种探测硅片隐裂的设备及其硅片隐裂的探测方法。
本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
提供了一种硅切片防粘片方法，其包括以下步骤：
提供了一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：包括第一传送带1和第二传送带2，第一传送带与第二传送带相对设置，第一传送带与第二传送带之间预留有间隙，所述的预留的间隙作为检测区，在检测区的下方设有倾斜布置的IR红外发生器9，位于检测区上方设有暗箱5，暗箱的内腔与检测区相通，红外发生器的发光口与检测区相对，在暗箱的顶部设有CCD相机6，CCD相机的采光头正对检测区。
进一步的，所述的红外发生器与水平面的倾斜角度为60°～85°
进一步的，红外发生器的发光口的宽度大于检测区的宽度。
进一步的，在第一传送带下方位于检测区一侧设有感应单元2。
进一步的，所述的两个传送带之间配装有同步带。
根据上述的一种探测硅片隐裂的设备提供一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
①感应硅片，将硅片水平置入传送带上，当硅片在传送带上水平运输并经过感应单元时，感应单元输出抵达信号；
②启动检测单元，控制器收到抵达信号后随之启动红外发生器和CCD相机，设定红外发生器的红外线波长1.1μm，CCD相机将此时图像传输至控制单元，控制单元将此时图像左上方顶角处的像素点作为坐标原点建立坐标系并为每个像素点都分配坐标；
③拾取像素点，控制单元预设图像灰度阈值为N，N为130-150之间任意一数值，红外发生器发射的红外线斜向照射在硅片上，CCD相机将硅片在水平传输过程中每一帧图像都回传至控制单元，控制单元识别每一帧图像中的每个像素点的坐标值，将坐标值重复的像素点相跳过对比，各个像素点的灰度值预设为S，同时将S逐一与N进行对比，当S＜N则开始将该像素点保留，当S＞N则该像素点删除；
④合成图像，控制单元按照预设坐标将各个像素点进行排列得到经红外线照射的硅片图像；
⑤识别裂纹，控制单元预设裂纹阈值为H，并重新识别硅片图像各个像素点的灰度值，将各个硅片图像像素点的灰度值预设为G，将各个像素点的G值逐一与H进行对比，当G值均大于H时则判断硅片无裂纹，当存在多个像素点G值小于H值时，则判断判断硅片无裂纹；
⑥分筛，将存在裂纹的硅片分选入裂纹分选盒，将不存在裂纹的硅片继续输送进行下一工序。
进一步的，在步骤⑤中，若判断硅片存在裂纹，按照：像素数*像素面积*倍率求得裂纹面积，以评估硅片的损坏等级。
进一步的，在步骤③中，在控制单元识别灰度值时同时计算无效区域，所述的计算无效区域具体的为:预先设置红外线束的宽度大于硅片的宽度，当控制单元识别的图像存在S＜N时则保存该图像及之后的11帧图像，将12帧图像的重复像素保留并将重复像素按照坐标生成新的图像，将新的图像中所有S＞N的像素点提取并按照坐标点排列生成位于硅片两侧的边界图像，计算每个边界图像的斜率，根据斜率计算两侧边界图像的覆盖区域并生成覆盖区域所有像素点的坐标值，在之后将各个像素点灰度值S与预设图像灰度阈值N的对比过程中优先对比像素点的坐标值是否位于覆盖区域内，若位于覆盖区域则删除该像素点，若不位于覆盖区域内则继续进行灰度值对比。
进一步的，在步骤③中，控制单元识别每一帧图像中的每个像素点的坐标值，将坐标值重复的像素点相跳过对比，具体的为:控制单元新接收到图像后将该图像与上一图像进行对比，并识别两张图像的差别部分，为差别部分的像素点按照上一图像末尾的坐标继续分配坐标，将坐标值重复的像素点相覆盖并跳过本次对比，控制单元识别差别部分图像中的每个像素点的灰度值，差别部分的像素点的灰度值预设为S，同时将S逐一与N进行对比，当S＜N则开始将该像素点进行存储，当S＞N则该像素点删除
本发明相对于现有技术而言具有的有益效果：
采用红外线照射硅片对硅片进行检测，利用光的衍射原理，当存在隐裂时，光线穿过隐裂处时发生衍射，故隐裂处会形成暗部，其他光线正常穿过硅片使得硅片发亮对比隐裂处近而会提高对比度增加检测率。
整体设备不对硅片施加外部其他物理手段，不改变硅片的物理性能，无安装硅片的程序，可继承在生产线上，防止工人转运途中颠簸安装等一切人为因素等隐患。
改变红外线发射角度，与硅片形成一定倾角，如此红外线优先发生折射，少量的红外线穿过硅片，斜向的红外线在隐裂处难以通过并发生衍射产生暗部，若垂直发射红外线，红外线会直接穿过硅片的隐裂处不产生暗部，产生检测漏检。
计算出无效区域，无效区域不进行灰度对比，提高设备运算速度。
附图说明：
图1为一种探测硅片隐裂的设备组件透视图；
图2为硅片厚度与波长透射关系图；
图3为一种探测硅片隐裂的设备原理图；
图4为识别方法流程图；
图5为裂纹硅片示例；
附图标记说明：第一传送带1、感应单元2、硅片3、电机4、暗箱5CCD相机6、第二传送带7、同步带8、IR红外发生器9
具体实施方式
以下根据附图1-3对本发明做进一步说明：
如图1-3所示，提供了一种探测硅片隐裂的设备，其包括第一传送带1和第二传送带2，第一传送带与第二传送带相对设置，第一传送带与第二传送带的上表面位于同一水平面上，所述的两个传送带之间配装有同步带，第一传送带与第二传送带之间预留有间隙，所述的预留的间隙部位作为检测区，,在第一传送带下方位于检测区一侧设有感应单元2，在检测区的下方设有倾斜布置的IR红外发生器9，位于检测区上方设有暗箱5，暗箱的底部为开口，暗箱的内腔与检测区相通，红外发生器与水平面之间的的倾斜角度为60°～85°，红外发生器的发光口与检测区相对，红外发生器的光线斜射在检测区，在暗箱的顶部设有CCD相机6，CCD相机的采光头正对检测区，红外发生器的发光口的宽度大于检测区的宽度，红外发生器发出的光线完全覆盖CCD采集位置，CCD相机用于采集硅片的灰度值图象，灰度值采用8位数据，0-255,0为黑色，255为白色，每个像素点为一个二维灰度。数值。
实施例1，一种探测硅片隐裂的设备提供一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
①感应硅片，将硅片水平置入传送带上，当硅片在传送带上水平运输并经过感应单元时，感应单元输出抵达信号；
②启动检测单元，控制器收到抵达信号后随之启动红外发生器和CCD相机，设定红外发生器的红外线波长1.1μm，CCD相机将此时图像传输至控制单元，控制单元识别该图像的各个像素点，控制单元将该图像左上方顶角处的像素点作为坐标原点建立坐标系并为每个像素点都分配坐标；
③拾取像素点，
控制单元预设图像灰度阈值为N，N为130-150之间任意一数值，硅片移动水平滑移，CCD相机将硅片在水平传输过程中每一帧图像都回传至控制单元，当红外发生器发射的红外线斜向照射在硅片上时，CCD相机将被照射的硅片图像回传至控制单元此时同时触发白边筛选和灰度值对比；
白边筛选：预先设置红外线束的宽度，使得红外线束的宽度大于硅片的宽度，当控制单元识别的图像存在S＜N时则保存该图像及之后的11帧图像，将12帧图像的重复像素保留并将重复像素按照坐标生成新的图像，将新的图像中所有S＞N的像素点提取并按照坐标点排列生成位于硅片两侧坐标值重复的边界图像，计算每个边界图像的斜率，根据斜率计算两侧边界图像的覆盖区域并生成覆盖区域所有像素点的坐标值，在之后将各个像素点灰度值S与预设图像灰度阈值N的对比过程中优先对比像素点的坐标值是否位于覆盖区域内，若位于覆盖区域则删除该像素点，若不位于覆盖区域内则继续进行灰度值对比。
灰度值对比：控制单元新接收到图像后将该图像与上一图像进行对比，控制单元依次识别每一帧图像中的每个像素点的灰度值的坐标值，将坐标值重复的像素点相覆盖并跳过本次对比，以识别两张图像的差别部分，为差别部分的每个像素点按照上一图像末尾的坐标继续分配坐标，控制单元识别差别部分图像中的每个像素点的灰度值，差别部分的像素点的灰度值预设为S，同时将S逐一与N进行对比，当S＜N则开始将该像素点进行存储，当S＞N则该像素点删除。
④合成图像，控制单元按照预设坐标将S＜N的各个像素点进行排列得到经红外线照射的硅片图像；
⑤识别裂纹，控制单元预设裂纹阈值为H，H为0-80之间任意一数值，并重新识别硅片图像各个像素点的灰度值，将各个硅片图像像素点的灰度值预设为G，将各个像素点的G值逐一与H进行对比，当G值均大于H时则判断硅片无裂纹，当存在多个像素点G值小于H值时，则判断判断硅片存在裂纹，若判断硅片存在裂纹，按照：像素数*像素面积*倍率求得裂纹面积，以评估硅片的损坏等级；
⑥分筛，将存在裂纹的硅片分选入裂纹分选盒，将不存在裂纹的硅片继续输送进行下一工序。
实施例2，提供一种硅片隐裂探测方法，包括以下步骤：
①感应硅片，将硅片水平置入传送带上，当硅片在传送带上水平运输并经过感应单元时，感应单元输出抵达信号；
②启动检测单元，控制器收到抵达信号后随之启动红外发生器和CCD相机，设定红外发生器的红外线波长1.1μm，CCD相机将此时图像传输至控制单元，控制单元识别该图像的各个像素点，控制单元将该图像左上方顶角处的像素点作为坐标原点建立坐标系并为每个像素点都分配坐标；
③拾取像素点，
控制单元预设图像灰度阈值为N，N为130-150之间任意一数值，硅片移动水平滑移，CCD相机将硅片在水平传输过程中每一帧图像都回传至控制单元，当红外发生器发射的红外线斜向照射在硅片上时，CCD相机将被照射的硅片图像回传至控制单元，此时同时触发白边筛选和灰度值对比；
白边筛选：预先设置红外线束的宽度，使得红外线束的宽度大于硅片的宽度，当控制单元识别的图像存在S＜N时则保存该图像及之后的11帧图像，将12帧图像的重复像素保留并将重复像素按照坐标生成新的图像，将新的图像中所有S＞N的像素点提取并按照坐标点排列生成位于硅片两侧坐标值重复的边界图像，计算每个边界图像的斜率，根据斜率计算两侧边界图像的覆盖区域并生成覆盖区域所有像素点的坐标值，在之后将各个像素点灰度值S与预设图像灰度阈值N的对比过程中优先对比像素点的坐标值是否位于覆盖区域内，若位于覆盖区域则删除该像素点，若不位于覆盖区域内则继续进行灰度值对比。
灰度值对比：控制单元新接收到图像后将该图像与上一图像进行对比，控制单元依次识别每一帧图像中的每个像素点的坐标值，将坐标值重复的像素点相覆盖并跳过本次对比，以识别两张图像的差别部分，为差别部分的每个像素点按照上一图像末尾的坐标继续分配坐标，控制单元识别差别部分图像中的每个像素点灰度值，并为灰度值并采用降噪算法进行优化，优化完毕后将灰度值转化为二值，灰度值与二值转化标准为：灰度值处于130-255为0，灰度值处于0-130为1，将转化完毕后二值为1的像素点进行储存，将二值为0的像素点删除。
④合成图像，控制单元按照预设坐标将二值为1的各个像素点进行排列得到经红外线照射的硅片图像，以剔除硅片周遭的无效白色区域；
⑤识别裂纹，控制单元预设裂纹阈值为H，H为0-80之间任意一数值，并重新识别硅片图像各个像素点的灰度值，将各个硅片图像像素点的灰度值转化为二值，灰度值与二值的转化标准为灰度值小于H的像素点二值为0，灰度值大于H的像素点二值为1，转化完毕后若所有像素点二值均为1则判断硅片无裂纹，若存在多个像素点为0则判断判断硅片存在裂纹，若判断硅片存在裂纹，对于灰度值为0的连续值区域，进行形态分析，对每个连续闭合的0值区域计算尺寸，取最大的尺寸表征该图片的最大裂纹，设定裂纹长度闽值为W，如果最大尺寸小于W，认为噪声影响，判定为无裂纹，如果最大尺寸大于W，判定为裂纹，并记录裂纹尺寸，按照：像素数*像素面积*倍率求得裂纹面积，以评估硅片的损坏等级；
⑥分筛，将存在裂纹的硅片分选入裂纹分选盒，将不存在裂纹的硅片继续输送进行下一工序。

Claims (9)

1.一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：包括第一传送带(1)和第二传送带(2)，第一传送带与第二传送带相对设置，第一传送带与第二传送带之间预留有间隙，所述的预留的间隙作为检测区，在检测区的下方设有倾斜布置的IR红外发生器(9)，位于检测区上方设有暗箱(5)，暗箱的内腔与检测区相通，红外发生器的发光口与检测区相对，在暗箱的顶部设有CCD相机(6)，CCD相机的采光头正对检测区。
2.根据权利要求1所述的一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：所述的红外发生器与水平面的倾斜角度为60°～85°。
3.根据权利要求1所述的一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：红外发生器的发光口的宽度大于检测区的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：在第一传送带下方位于检测区一侧设有感应单元(2)。
5.根据权利要求1所述的一种探测硅片隐裂的设备，其特征在于：所述的两个传送带之间配装有同步带。
6.如权利要求1-5任一所述的一种探测硅片隐裂的设备提供一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
①感应硅片，将硅片水平置入传送带上，当硅片在传送带上水平运输并经过感应单元时，感应单元输出抵达信号；
②启动检测单元，控制器收到抵达信号后随之启动红外发生器和CCD相机，设定红外发生器的红外线波长1.1μm-1.5μm，CCD相机将此时图像传输至控制单元，控制单元将此时图像左上方顶角处的像素点作为坐标原点建立坐标系并为每个像素点都分配坐标；
③拾取像素点，控制单元预设图像灰度阈值为N，红外发生器发射的红外线斜向照射在硅片上，CCD相机将硅片在水平传输过程中每一帧图像都回传至控制单元，控制单元识别每一帧图像中的每个像素点的坐标值，将坐标值重复的像素点相跳过对比，各个像素点的灰度值预设为S，同时将S逐一与N进行对比，当S＜N则开始将该像素点保留，当S＞N则该像素点删除；
④合成图像，控制单元按照预设坐标将各个像素点进行排列得到经红外线照射的硅片图像；
⑤识别裂纹，控制单元预设裂纹阈值为H，并重新识别硅片图像各个像素点的灰度值，将各个硅片图像像素点的灰度值预设为G，将各个像素点的G值逐一与H进行对比，当G值均大于H时则判断硅片无裂纹，当存在多个像素点G值小于H值时，判断硅片存在裂纹；
⑥分筛，将存在裂纹的硅片分选入裂纹分选盒，将不存在裂纹的硅片继续输送进行下一工序。
7.根据权利要求6所述的一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：在步骤⑤中，若判断硅片存在裂纹，按照：像素数*像素面积*倍率求得裂纹面积，以评估硅片的损坏等级。
8.根据权利要求6所述的一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：在步骤③中，在控制单元识别灰度值时同时计算无效区域，所述的计算无效区域具体的为:预先设置红外线束的宽度大于硅片的宽度，当控制单元识别的图像存在S＜N时则保存该图像及之后的11帧图像，将12帧图像的重复像素保留并将重复像素按照坐标生成新的图像，将新的图像中所有S＞N的像素点提取并按照坐标点排列生成位于硅片两侧的边界图像，计算每个边界图像的斜率，根据斜率计算两侧边界图像的覆盖区域并生成覆盖区域所有像素点的坐标值，在之后将各个像素点灰度值S与预设图像灰度阈值N的对比过程中优先对比像素点的坐标值是否位于覆盖区域内，若位于覆盖区域则删除该像素点，若不位于覆盖区域内则继续进行灰度值对比。
9.根据权利要求6所述的一种硅片隐裂探测方法，其特征在于：
在步骤③中，控制单元识别每一帧图像中的每个像素点的坐标值，将坐标值重复的像素点相跳过对比，具体的为:控制单元新接收到图像后将该图像与上一图像进行对比，并识别两张图像的差别部分，为差别部分的像素点按照上一图像末尾的坐标继续分配坐标，将坐标值重复的像素点相覆盖并跳过本次对比，控制单元识别差别部分图像中的每个像素点的灰度值，差别部分的像素点的灰度值预设为S，同时将S逐一与N进行对比，当S＜N则开始将该像素点进行存储，当S＞N则该像素点删除。
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