CN116945382A - 硅棒位错检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅棒测量检测领域，具体公开了一种硅棒位错检测设备及检测方法，硅棒位错检测设备包括支撑装置、偏振光发生装置、偏振光接收装置和横移装置，支撑装置支撑硅棒，偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，偏振光接收装置接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，横移装置驱动偏振光发生装置和偏振光接收装置沿硅棒的轴向移动。本发明的硅棒位错检测设备通过横移装置、偏振光发生装置和偏振光接收装置配合获取第一图像，由于第一图像是显示硅棒轴向上的图像信息，因此，根据第一图像显示的内部位错的位置和长度能够对硅棒轴向上的对应部分进行切割截断，以剔除硅棒的位错部分，具有较高的精度。

Description

硅棒位错检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及硅棒测量检测领域，具体涉及一种硅棒位错检测设备及检测方法。

背景技术

位错指晶体材料的一种内部微观缺陷，其属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，位错的存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。目前，对于硅棒的内部位错无法准确检测测量，只能够通过人工观测的方式对位错延伸至硅棒表面形成的表面位错线进行检测测量，并根据表面位错线的位置长度数据对硅棒进行切割截断，但由于表面位错线并不能准确反映内部位错的位置和长度，换言之，表面位错线并不能准确反映硅棒位错部分的位置和长度，因此根据表面位错线切割截断硅棒以剔除位错部分的方式具有较大的误差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种硅棒位错检测设备和一种硅棒位错检测方法。

本发明的硅棒位错检测设备包括：

支撑装置，所述支撑装置用于支撑硅棒；

偏振光发生装置，所述偏振光发生装置用于向硅棒的侧周面发射第一检测光线；

偏振光接收装置，所述偏振光接收装置用于接收穿过所述硅棒的第一检测光线，以生成可显示所述硅棒的内部位错的第一图像；

横移装置，所述横移装置设有所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置，以驱动所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置沿所述硅棒的轴向移动。

进一步地，所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置两者与所述支撑装置支撑的所述硅棒可绕所述硅棒的轴向相对转动。

进一步地，所述偏振光发生装置包括红外光源和起偏件，所述起偏件位于所述红外光源和所述硅棒之间；

所述偏振光接收装置包括红外相机和检偏件，所述红外相机具有红外光学镜头，所述检偏件位于所述红外相机和所述硅棒之间。

进一步地，所述硅棒位错检测设备还包括：

可见光光源，所述可见光光源用于向所述硅棒的侧周面发射第二检测光线；

可见光相机，所述可见光相机用于接收所述硅棒的侧周面反射的所述第二检测光线，以生成可显示所述硅棒的表面位错线的第二图像，所述可见光光源和所述可见光相机两者与所述支撑装置支撑的所述硅棒可绕所述硅棒的轴向相对转动。

进一步地，所述横移装置设有所述可见光光源和所述可见光相机，以驱动所述可见光光源和所述可见光相机沿所述硅棒的轴向移动。

进一步地，所述支撑装置包括转轴和驱动件，所述转轴为至少两个，至少两个所述转轴的轴线平行设置，且在所述转轴的径向上间隔排布，以使相邻两个所述转轴之间可承载所述硅棒，相邻两个所述转轴中的至少一个所述转轴与所述驱动件相连，以在所述驱动件的驱动下绕所述转轴的轴线转动；

所述横移装置包括三轴模组，所述三轴模组中的任一轴模组沿所述转轴的轴向设置，所述三轴模组为至少两个，其中两个所述三轴模组之间设有相邻两个所述转轴，两个所述三轴模组中的一个所述三轴模组设有所述偏振光发生装置，另一个所述三轴模组设有所述偏振光接收装置，所述可见光光源和所述可见光相机设在同一所述三轴模组上。

本发明的硅棒位错检测方法包括：

硅棒置于偏振光发生装置和偏振光接收装置之间，驱动所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置沿所述硅棒的轴向移动；

在所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置沿所述硅棒的轴向移动的过程中，所述偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，所述偏振光接收装置接收穿过所述硅棒的第一检测光线，以生成可显示所述硅棒的内部位错的第一图像，若所述第一图像中具有横向的阴影线，则所述硅棒对应所述阴影线的部分存在内部位错。

进一步地，所述硅棒位错检测方法还包括：

在获取第一次所述第一图像之后，所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置两者与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度A，在相对转动角度A后重复驱动所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置沿所述硅棒的轴向移动，并在移动过程中获取下一次所述第一图像，所述偏振光发生装置和所述偏振光接收装置两者与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动N次，角度A和转动次数N满足N+1=360°/A；

所述转动次数N满足1≤N≤3。

进一步地，所述硅棒位错检测方法还包括：

硅棒置于可见光光源和可见光相机的一侧，所述可见光光源和所述可见光相机为一一对应设置的i组，i组所述可见光光源和所述可见光相机在所述硅棒的周向间隔排布，i组所述可见光光源和所述可见光相机同时与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度B，角度B和组数i满足i=360°/B，且1≤i；

在所述可见光光源和所述可见光相机两者与所述硅棒相对转动角度B的过程中，所述可见光光源向所述硅棒的侧周面发射第二检测光线，对应的所述可见光相机接收所述硅棒的侧周面反射的所述第二检测光线，以生成可显示所述硅棒的表面位错线的第二图像。

进一步地，所述硅棒位错检测方法还包括：

在获取第一次所述第二图像之后，驱动i组所述可见光光源和所述可见光相机同时沿所述硅棒的轴向依次移动M次，在每次移动后均重复驱动i组所述可见光光源和所述可见光相机同时与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度B，并在相对转动角度B的过程中获取下一次所述第二图像，移动次数M满足M=L/S，其中L为所述硅棒需要获取所述第二图像的轴向长度，S为所述可见光相机的视野长度。

本发明的硅棒位错检测设备通过横移装置驱动偏振光发生装置和偏振光接收装置沿硅棒的轴向移动，通过偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，并通过偏振光接收装置接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，由于第一图像是显示硅棒轴向上的图像信息，因此，根据第一图像显示的内部位错的位置和长度能够对硅棒轴向上的对应部分进行切割截断，以剔除硅棒的位错部分，具有较高的精度。

本发明的硅棒位错检测方法驱动偏振光发生装置和偏振光接收装置沿硅棒的轴向移动，通过偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，并通过偏振光接收装置接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，由于第一图像是显示硅棒轴向上的图像信息，因此，根据第一图像显示的内部位错的位置和长度能够对硅棒轴向上的对应部分进行切割截断，以剔除硅棒的位错部分，具有较高的精度。

附图说明

图1是本发明实施例的硅棒位错检测设备的结构示意图；

图2是图1中硅棒位错检测设备的正视图；

图3是图1中支撑装置的结构示意图；

图4是图1中横移装置的部分结构示意图；

图5是图4中偏振光发生装置和偏振光接收装置的结构示意图；

图6是图4中可见光光源和可见光相机的结构示意图；

图7是本发明实施例中第一图像的示例图；

图8是本发明实施例中第二图像的示例图；

图9是本发明实施例中硅棒位错部分的常规红外成像示意图；

图10是图9中硅棒相同位错部分的红外偏振成像示意图；

图11是本发明实施例中硅棒无位错部分的红外偏振成像示意图。

附图标记：

1.支撑装置；11.转轴；12.驱动件；13.滚轮；2.偏振光发生装置；21.红外光源；22.起偏件；3.偏振光接收装置；31.红外相机；32.检偏件；4.横移装置；41.三轴模组；411.第一模组；412.第二模组；413.第三模组；414.安装座；5.可见光光源；6.可见光相机；7.机架；8.控制装置；9.直径检测传感器；10.阴影线；20.表面位错线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的硅棒位错检测设备及检测方法。

如图1-图11所示，本发明实施例的硅棒位错检测设备包括支撑装置1、偏振光发生装置2、偏振光接收装置3和横移装置4。

支撑装置1用于支撑硅棒。偏振光发生装置2用于向硅棒的侧周面发射第一检测光线。偏振光接收装置3用于接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像。横移装置4设有偏振光发生装置2和偏振光接收装置3，以驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动。

具体地，如图1所示，支撑装置1支撑沿前后方向延伸的硅棒，硅棒的左侧设有偏振光发生装置2，硅棒的右侧设有偏振光接收装置3，偏振光发生装置2和偏振光接收装置3均与横移装置4相连，以在横移装置4的驱动下沿硅棒的轴向移动，换言之是沿前后方向移动，在偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿前后方向移动的过程中，偏振光发生装置2向硅棒的侧周面发射作为第一检测光线的偏振光，第一检测光线穿过硅棒后被偏振光接收装置3接收，并使偏振光接收装置3生成可显示硅棒的内部位错的第一图像。

如图7所示为第一图像的示例图，图7中线框圈出的部分具有沿横向延伸的阴影线10，优选的，图7中的阴影线10由左至右延伸并向上倾斜，硅棒对应阴影线10的位置存在内部位错，根据第一图像中阴影线10的位置和长度能够对硅棒进行精准的切割截断，以剔除硅棒的位错部分。

需要说明的是，横向延伸的阴影线10可以是由左至右水平延伸，也可以由左至右延伸并向上倾斜，还可以由左至右延伸并向下倾斜。

本发明的硅棒位错检测设备通过横移装置驱动偏振光发生装置和偏振光接收装置沿硅棒的轴向移动，通过偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，并通过偏振光接收装置接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，由于第一图像是显示硅棒轴向上的图像信息，因此，根据第一图像显示的内部位错的位置和长度能够对硅棒轴向上的对应部分进行切割截断，以剔除硅棒的位错部分，具有较高的精度。

在一些实施例中，偏振光发生装置2和偏振光接收装置3两者与支撑装置1支撑的硅棒可绕硅棒的轴向相对转动。

如图1-图3所示，支撑装置1能够驱动硅棒绕硅棒的轴线转动，以使偏振光发生装置2和偏振光接收装置3两者与硅棒可绕硅棒的轴向相对转动。通过支撑装置1驱动硅棒转动，使偏振光发生装置2和偏振光接收装置3具有在硅棒周向上间隔排布的多个第一检测位置，并在每个第一检测位置上均在横移装置4的驱动下沿前后方向移动，以在每个第一检测位置分别获取对应的第一图像，通过多个第一图像上分别显示的阴影线10的位置和长度信息对硅棒进行切割截断，从而精准且充分的剔除硅棒的位错部分，避免对应第一检测位置处的第一图像显示的阴影线10不充分或不清晰，从而产生切割截断误差。

可以理解的是，偏振光发生装置和偏振光接收装置两者与硅棒不限于可相对转动，在另一些实施例中，偏振光发生装置和偏振光接收装置一一对应的成组设置，在硅棒的周向上设置多组偏振光发生装置和偏振光接收装置，以具有多个第一检测位置，进一步的，为避免多组偏振光发生装置和偏振光接收装置的第一检测光线彼此干涉，多组偏振光发生装置和偏振光接收装置可以在硅棒的轴向上具有一定间隔。

可以理解的是，偏振光发生装置和偏振光接收装置两者与硅棒相对转动的结构不限于为通过支撑装置驱动硅棒转动，在另一些实施例中，支撑装置对硅棒的前后两端进行支撑，横移装置具有环绕在硅棒外周的环形部，环形部上设有偏振光发生装置和偏振光接收装置，且环形部相对于横移装置的本体可绕硅棒的轴向转动，换言之，环形部相对于硅棒可绕硅棒的轴向转动。

在一些实施例中，支撑装置1包括转轴11和驱动件12，转轴11为至少两个，至少两个转轴11的轴线平行设置，且在转轴11的径向上间隔排布，以使相邻两个转轴11之间可承载硅棒，相邻两个转轴11中的至少一个转轴11与驱动件12相连，以在驱动件12的驱动下绕转轴11的轴线转动。

如图1-图3所示，支撑装置1设在沿前后方向延伸的机架7上，支撑装置1包括两个沿前后方向延伸的转轴11，两个转轴11在左右方向上间隔排布，以使硅棒可承载在两个转轴11之间。优选的，每个转轴11包括多个沿前后方向延伸的子轴，同一转轴11的相邻两个子轴通过联轴器相连。优选的，转轴11上设有多个滚轮13，滚轮13环绕在转轴11的外周面上，多个滚轮13在前后方向上间隔排布，硅棒的侧周面与滚轮13的外周面抵接，以通过滚轮13降低转轴11对硅棒的摩擦面积。两个转轴11中位于右侧的转轴11与驱动件12相连，优选的，驱动件12为旋转电机，还可以进一步设置减速器，旋转电机与右侧的转轴11通过传动带相连。以通过驱动件12驱动右侧的转轴11绕自身轴线转动，从而通过右侧的转轴11驱动硅棒绕硅棒的轴线转动。

可以理解的是，支撑装置1的结构不限于如图3所示的结构，在另一些实施例中，支撑装置1包括两个支架，每个支架上设有对应的夹爪，通过两个支架上的夹爪分别抓取硅棒的前后两端，以通过夹持硅棒的方式支撑硅棒，同时夹爪相对于支架可绕前后方向转动，从而通过夹爪驱动硅棒绕硅棒的轴线转动。

在一些实施例中，偏振光发生装置2包括红外光源21和起偏件22，起偏件22位于红外光源21和硅棒之间。偏振光接收装置3包括红外相机31和检偏件32，红外相机31具有红外光学镜头，检偏件32位于红外相机31和硅棒之间。

如图4和图5所示，硅棒位于偏振光发生装置2和偏振光接收装置3之间，偏振光发生装置2包括由左至右依次排布的红外光源21和起偏件22，红外光源21产生的红外光线经过起偏件22之后形成具有特定偏振角度的第一检测光线，起偏元件优选为偏振膜或偏振镜等光学元件，第一检测光线优选沿硅棒的径向穿过硅棒，然后被偏振光接收装置3接收，并被偏振光接收装置3采集第一检测光线的偏振角度、偏振强度等信息，偏振光接收装置3包括由左至右依次排布的检偏件32和红外相机31，红外相机31朝向检偏件32的一端具有红外光学镜头，检偏件32优选为偏振膜、偏振镜等光学元件，或者为线偏振、圆偏振、椭圆偏振、1/4 波片、半波片等元件相互组合，红外相机31优选为线扫相机或面阵相机等。

硅棒位错缺陷会使硅棒内部晶格发生畸变，当第一检测光线穿过硅棒时，在晶格畸变的影响下会产生双折射，从而使红外相机31能捕捉到透射的明暗相间纹路，该纹路与正常硅棒的图像有明显区别，换言之，是第一图像中出现了阴影线10。

如图9所示为硅棒位错部分的常规红外成像示意图，图9中不具有阴影线10，如图10所示为图9中硅棒相同位错部分的红外偏振成像示意图，图10中线框圈出的部分具有阴影线10，如图11所示为硅棒无位错部分的红外偏振成像示意图，图11中不具有阴影线10，换言之，图10为具有阴影线10的第一图像，图11为不具有阴影线10的正常硅棒的第一图像。因此通过图9-图11的对比能够得知，通过偏振光发生装置2和偏振光接收装置3获取的第一图像能够明显的显示出硅棒的内部位错。

在一些实施例中，本发明实施例的硅棒位错检测设备还包括可见光光源5和可见光相机6。可见光光源5用于向硅棒的侧周面发射第二检测光线。可见光相机6用于接收硅棒的侧周面反射的第二检测光线，以生成可显示硅棒的表面位错线20的第二图像，可见光光源5和可见光相机6两者与支撑装置1支撑的硅棒可绕硅棒的轴向相对转动。

如图2、图4和图6所示，可见光光源5和可见光相机6位于硅棒的右侧，可见光光源5和可见光相机6沿上下方向间隔排布，由于表面位错线20的表观特征属性，可见光光源5采用非直射打光方式。可见光光源5优选为线光源或面光源，可见光相机6优选为线扫相机或面阵相机。

由于支撑装置1能够驱动硅棒绕硅棒的轴线转动，因此能够使可见光光源5和可见光相机6两者与硅棒可绕硅棒的轴向相对转动，在硅棒绕硅棒的轴线转动的过程中，可见光光源5向硅棒的侧周面发射作为第二检测光线的可见光，第二检测光线被硅棒的侧周面反射之后被可见光相机6接收，并使可见光相机6生成可显示硅棒侧周面的表面位错线20的第二图像，可见光相机6朝向硅棒的一端优选具有可见光镜头。

如图8所示为第二图像的示例图，图8中线框圈出的部分中具有由左至右延伸并向上或向下倾斜的表面位错线20，根据第二图像中表面位错线20的位置和长度也能够对硅棒进行切割截断。

显示表面位错线20的第二图像对硅棒的精准切割截断起到辅助作用。一方面，硅棒具有内部位错的部分和具有表面位错线20的部分有小概率具有偏差，当根据第一图像的阴影线10的位置和长度对硅棒切割截断之后，剩余部分有可能还存在表面位错线20，因此，在根据阴影线10划定切割截断部分之后，再根据表面位错线20进一步校准能够提升硅棒切割截断的精度和效果，以充分剔除硅棒的位错部分。另一方面，存在极少部分硅棒电阻率过低，此时第一检测光线无法穿透硅棒，因此无法生成第一图像，但设置可见光光源5和可见光相机6能够保证在意外情况下仍能够生成第二图像，使得硅棒依然能够根据第二图像进行切割截断，保证硅棒能够进行切割截断作业，且通过第二图像对硅棒切割截断的方式相较于人工观测的方式也具有较高的精度。

可以理解的是，硅棒位错检测设备不限于具有可见光光源和可见光相机，在另一些实施例中，硅棒位错检测设备不具有可见光光源和可见光相机，换言之，硅棒位错检测设备运行时不获取第二图像。

在一些实施例中，横移装置4设有可见光光源5和可见光相机6，以驱动可见光光源5和可见光相机6沿硅棒的轴向移动。

如图2和图4所示，可见光光源5和可见光相机6设在横移装置4上，以在横移装置4的驱动下能够沿硅棒的轴向移动，由于可见光相机6的视野长度具有限制，且硅棒具有较长的轴向长度，因此可见光相机6的视野无法在硅棒的轴向上覆盖硅棒，通过横移装置4驱动可见光光源5和可见光相机6沿硅棒的轴向移动使可见光光源5和可见光相机6具有在硅棒轴向上间隔排布的多个第二检测位置，相邻两个第二检测位置处的可见光相机6的视野相连，以使全部第二检测位置处的可见光相机6的视野相连能够在硅棒的轴向上覆盖硅棒或覆盖硅棒需要获取第二图像的轴向长度，在每个第二检测位置处均使硅棒绕硅棒的轴线转动，以在每个第二检测位置分别获取对应的第二图像，通过多个第二图像上分别显示的表面位错线20的位置和长度信息对硅棒的切割截断进行辅助。

需要说明的是，可见光相机6的视野长度是指可见光相机6实际拍摄范围的大小，换言之，是可见光相机6在前后方向上能拍摄到的硅棒部分的实际距离。

可以理解的是，可见光光源和可见光相机不限于设在横移装置上，在另一些实施例中，可见光光源和可见光相机设有一一对应的多组，多组可见光光源和可见光相机沿硅棒的轴向间隔排布，相邻两组可见光光源和可见光相机中可见光相机的视野相连。

在一些实施例中，横移装置4包括三轴模组41，三轴模组41中的任一轴模组沿转轴11的轴向设置，三轴模组41为至少两个，其中两个三轴模组41之间设有相邻两个转轴11，两个三轴模组41中的一个三轴模组41设有偏振光发生装置2，另一个三轴模组41设有偏振光接收装置3，可见光光源5和可见光相机6设在同一三轴模组41上。

如图1、图2和图4所示，横移装置4包括两个三轴模组41，三轴模组41沿前后方向延伸，两个三轴模组41在左右方向上间隔排布，两个三轴模组41之间设有支撑装置1，以使支撑装置1支撑的硅棒位于两个三轴模组41之间。

三轴模组41包括第一模组411、第二模组412、第三模组413和安装座414，第一模组411沿前后方向延伸并设在机架7上，第二模组412沿上下方向延伸并设在第一模组411上，以在第一模组411的驱动下相较于机架7沿前后方向移动，第三模组413沿左右方向延伸并设在第二模组412上，以在第二模组412的驱动下相较于机架7沿上下方向移动，安装座414设在第三模组413上，以在第三模组413的驱动下相较于机架7沿左右方向移动。

位于支撑装置1左侧的三轴模组41的安装座414上设有偏振光发生装置2，位于支撑装置1右侧的三轴模组41的安装座414上设有偏振光接收装置3、可见光光源5和可见光相机6。从而通过横移装置4驱动偏振光发生装置2、偏振光接收装置3、可见光光源5和可见光相机6沿前后方向移动。同时，通过三轴模组41能够调节偏振光发生装置2和可见光光源5相较于硅棒在横截面上的相对位置，从而调节第一检测光线和第二检测光线的路径。通过三轴模组41还能够调节偏振光接收装置3和可见光相机6相较于硅棒在横截面上的相对位置，从而控制红外相机31和可见光相机6对焦，以使第一图像和第二图像清晰。

在一些实施例中，如图4所示，位于支撑装置1左侧的三轴模组41的安装座414上还设有直径检测传感器9，直径检测传感器9优选为测距传感器或3D 激光轮廓传感器等。直径检测传感器9用于检测获取硅棒的直径，从而使三轴模组41根据硅棒的直径对应移动，以调节偏振光发生装置2、偏振光接收装置3、可见光光源5和可见光相机6相较于硅棒在横截面上的相对位置。

在一些实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例的硅棒位错检测设备还包括控制装置8，控制装置8优选为工控机或可编程控制器等，控制装置8优选设在机架7左侧。控制装置8与驱动件12电连接，以控制驱动件12的启停，从而控制硅棒的转动。直径检测传感器9和三轴模组41均与控制装置8电连接，以使控制装置8获取直径检测传感器9获取的直径数据，并根据直径数据控制三轴模组41的移动，从而调节偏振光发生装置2、偏振光接收装置3、可见光光源5和可见光相机6相较于硅棒在横截面上的相对位置。可见光光源5和偏振光发生装置2均与控制装置8电连接，以在控制装置8的控制下发出和停止发出对应的第一检测光线和第二检测光线，并能够通过控制装置8控制第一检测光线和第二检测光线的强度。偏振光接收装置3和可见光相机6均与控制装置8电连接，以在控制装置8的控制下采集第一图像和第二图像，并将第一图像和第二图像传输至控制装置8进行处理分析。

下面描述本发明实施例的硅棒位错检测方法，需要说明的是，本发明实施例的硅棒位错检测方法不限于通过本发明实施例的硅棒位错检测设备实施。

如图1-图11所示，本发明实施例的硅棒位错检测方法包括硅棒置于偏振光发生装置2和偏振光接收装置3之间，驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动。在偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动的过程中，偏振光发生装置2向硅棒的侧周面发射第一检测光线，偏振光接收装置3接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，若第一图像中具有横向的阴影线10，则硅棒对应阴影线10的部分存在内部位错。

具体地，如图1-图5所示，通过上下料机械手将硅棒放置在支撑装置1上，然后通过横移装置4驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动，优选由硅棒的前端移动至后端，或者由硅棒的后端移动至前端，以在硅棒的轴向上检测完全，在移动的过程中偏振光发生装置2向硅棒的侧周面发射第一检测光线，偏振光接收装置3接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，如图7所示，若第一图像中具有横向的阴影线10，则硅棒对应阴影线10的部分存在内部位错。

本发明的硅棒位错检测方法驱动偏振光发生装置和偏振光接收装置沿硅棒的轴向移动，通过偏振光发生装置向硅棒的侧周面发射第一检测光线，并通过偏振光接收装置接收穿过硅棒的第一检测光线，以生成可显示硅棒的内部位错的第一图像，由于第一图像是显示硅棒轴向上的图像信息，因此，根据第一图像显示的内部位错的位置和长度能够对硅棒轴向上的对应部分进行切割截断，以剔除硅棒的位错部分，具有较高的精度。

在一些实施例中，在驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动之前，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括通过直径检测传感器9获取硅棒的直径，根据硅棒的直径调节偏振光发生装置2和偏振光接收装置3在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置。

具体地，在驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动之前，通过横移装置4驱动直径检测传感器9移动，以使直径检测传感器9与硅棒的侧周面相对设置，优选的，直径检测传感器9位于硅棒的径向一侧。以使直径检测传感器9能够获取硅棒的直径。根据硅棒的直径驱动两个三轴模组41分别移动，以分别调整偏振光发生装置2和偏振光接收装置3在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置，以保证获取清晰的第一图像。

直径检测传感器9根据类型的不同，可以仅在一个三轴模组41上设置直径检测传感器9，也可以两个三轴模组41均设有对应的直径检测传感器9，在两个三轴模组41均设有对应的直径检测传感器9时，横移装置4驱动两个直径检测传感器9移动，以使硅棒位于两个直径检测传感器9之间。

在一些实施例中，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括在获取第一次第一图像之后，偏振光发生装置2和偏振光接收装置3两者与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度A，在相对转动角度A后重复驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动，并在移动过程中获取下一次第一图像，偏振光发生装置2和偏振光接收装置3两者与硅棒绕硅棒的轴向相对转动N次，角度A和转动次数N满足N+1=360°/A。转动次数N满足1≤N≤3。

具体地，在获取第一次第一图像之后，通过支撑装置1驱动硅棒绕硅棒的轴线转动角度A，并在转动后重复驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动，并在移动过程中使偏振光发生装置2向硅棒的侧周面发射第一检测光线，且偏振光接收装置3接收穿过硅棒的第一检测光线，以获取下一次第一图像，若在获取第一次第一图像时偏振光发生装置2和偏振光接收装置3由硅棒的前端移动至后端，在获取第二次第一图像时，偏振光发生装置2和偏振光接收装置3可以先复位至硅棒的前端，再由硅棒的前端移动至后端并获取第二次第一图像，也可以直接由硅棒的后端移动至前端，并获取第二次第一图像。

支撑装置1驱动硅棒绕硅棒的轴线转动角度A的次数为N次，且每次转动角度A后均获取对应的第一图像，最终获取N+1次第一图像。角度A和转动次数N满足N+1=360°/A。优选的，转动次数N满足1≤N≤3，以能够通过多个第一图像上分别显示的阴影线10的位置和长度信息对硅棒进行切割截断，从而精准且充分的剔除硅棒的位错部分，避免对应第一检测位置处的第一图像显示的阴影线10不充分或不清晰，从而产生切割截断误差，满足硅棒切割截断的精度要求。更优选的，转动次数N为3次，每次转动的角度A为90°。

当硅棒在获取N+1次第一图像后需要复位时，支撑装置1需再次驱动硅棒转动角度A。

在一些实施例中，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括硅棒置于可见光光源5和可见光相机6的一侧，可见光光源5和可见光相机6为一一对应设置的i组，i组可见光光源5和可见光相机6在硅棒的周向间隔排布，i组可见光光源5和可见光相机6同时与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度B，角度B和组数i满足i=360°/B，且1≤i。在可见光光源5和可见光相机6两者与硅棒相对转动角度B的过程中，可见光光源5向硅棒的侧周面发射第二检测光线，对应的可见光相机6接收硅棒的侧周面反射的第二检测光线，以生成可显示硅棒的表面位错线的第二图像。

具体地，在获取第一次第一图像之前或者在获取N+1次第一图像之后，通过支撑装置1驱动硅棒绕硅棒的轴线转动角度B，在硅棒转动角度B的过程中，i组在硅棒的周向间隔排布的可见光光源5和可见光相机6中，全部的可见光光源5向硅棒的侧周面发射第二检测光线，与可见光光源5一一对应设置的可见光相机6接收硅棒的侧周面反射的对应的第二检测光线，以生成可显示硅棒的表面位错线的第二图像。角度B和组数i满足i=360°/B，且1≤i。

优选的，i=1，换言之，可见光光源5和可见光相机6仅为对应设置的一组，在获取第二图像时，支撑装置1驱动硅棒绕硅棒的轴线转动360°。

优选的，在获取N+1次第一图像之后获取第二图像。

在一些实施例中，在i组可见光光源5和可见光相机6同时与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度B之前，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括通过直径检测传感器9获取硅棒的直径，根据硅棒的直径调节i组可见光光源5和可见光相机6在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置。

具体地，由于可见光光源5、可见光相机6、偏振光发生装置2和偏振光接收装置3均设在横移装置4上，因此根据硅棒的直径调节偏振光发生装置2和偏振光接收装置3在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置时，同时也在根据硅棒的直径调节i组可见光光源5和可见光相机6在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置。

因此，在驱动偏振光发生装置2和偏振光接收装置3沿硅棒的轴向移动之前，且在i组可见光光源5和可见光相机6同时与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度B之前，通过横移装置4驱动直径检测传感器9移动，以使直径检测传感器9与硅棒的侧周面相对设置，优选的，直径检测传感器9位于硅棒的径向一侧。以使直径检测传感器9能够获取硅棒的直径。根据硅棒的直径驱动两个三轴模组41分别移动，以调整可见光光源5、可见光相机6、偏振光发生装置2和偏振光接收装置3在硅棒的横截面内相对于硅棒的位置，以保证获取清晰的第一图像和第二图像。

在一些实施例中，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括在获取第一次第二图像之后，驱动i组可见光光源5和可见光相机6同时沿硅棒的轴向依次移动M次，在每次移动后均重复驱动i组可见光光源5和可见光相机6同时与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度B，并在相对转动角度B的过程中获取下一次第二图像，移动次数M满足M=L/S，其中L为硅棒需要获取第二图像的轴向长度，S为可见光相机6的视野长度。

具体地，在获取第一次第二图像之后，通过横移装置4驱动可见光光源5和可见光相机6沿硅棒的轴向依次移动M次，并在每次移动后均通过支撑装置1驱动硅棒绕硅棒的轴线转动360°，并在转动360°的过程中，通过可见光光源5向硅棒的侧周面发射第二检测光线，并通过可见光相机6接收硅棒的侧周面反射的对应的第二检测光线，以获取下一次第二图像，最终获取M+1次第二图像。

移动次数M满足M=L/S，其中L为硅棒需要获取第二图像的轴向长度，S为可见光相机6的视野长度。

优选的，L为硅棒的轴向长度，可见光光源5和可见光相机6在获取第一次第二图像时位于硅棒在前后方向上的一端，然后向硅棒在前后方向上的另一端移动M次，每次移动的距离为S，并最终到达硅棒在前后方向上的另一端，以在硅棒的轴向上检测完全。

可以理解的是，L不限于为硅棒的轴向长度，由于位错缺陷常发生于硅棒的尾部，换言之是硅棒的后端，因此可见光光源5和可见光相机6不限于由硅棒的后端开始移动，或由硅棒的前端最终移动至硅棒的后端，在另一些实施例中，在硅棒的后端设置一段无需可见光光源5和可见光相机6进行检测的距离J,此时L为硅棒的轴向长度-J。

可以理解的是，i组可见光光源和可见光相机不限于沿硅棒的轴向依次移动M次，在另一些实施中，可见光光源和可见光相机设有多套，每套可见光光源和可见光相机均具有i组可见光光源和可见光相机，多套可见光光源和可见光相机沿硅棒的轴向间隔排布，相邻两套可见光光源和可见光相机中可见光相机的视野相连，且多套可见光相机的视野长度能够覆盖硅棒需要获取第二图像的轴向长度，此时多套可见光光源和可见光相机无需沿硅棒的轴向移动，仅需驱动多套可见光光源和可见光相机同时与硅棒绕硅棒的轴向相对转动角度B。

在一些实施例中，本发明实施例的硅棒位错检测方法还包括在获取N+1次第一图像之后，且获取M+1次第二图像之后，通过上下料机械手将硅棒从支撑装置1上取下，并通过控制装置8处理分析N+1次第一图像和M+1次第二图像，最终生成硅棒需要切割截断的坐标信息或示意图。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种硅棒位错检测设备，其特征在于，包括：

支撑装置（1），所述支撑装置（1）用于支撑硅棒；

偏振光发生装置（2），所述偏振光发生装置（2）用于向硅棒的侧周面发射第一检测光线；

偏振光接收装置（3），所述偏振光接收装置（3）用于接收穿过所述硅棒的第一检测光线，以生成可显示所述硅棒的内部位错的第一图像；

横移装置（4），所述横移装置（4）设有所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3），以驱动所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）沿所述硅棒的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的硅棒位错检测设备，其特征在于，所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）两者与所述支撑装置（1）支撑的所述硅棒可绕所述硅棒的轴向相对转动。

3.根据权利要求1所述的硅棒位错检测设备，其特征在于，所述偏振光发生装置（2）包括红外光源（21）和起偏件（22），所述起偏件（22）位于所述红外光源（21）和所述硅棒之间；

所述偏振光接收装置（3）包括红外相机（31）和检偏件（32），所述红外相机（31）具有红外光学镜头，所述检偏件（32）位于所述红外相机（31）和所述硅棒之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的硅棒位错检测设备，其特征在于，还包括：

可见光光源（5），所述可见光光源（5）用于向所述硅棒的侧周面发射第二检测光线；

可见光相机（6），所述可见光相机（6）用于接收所述硅棒的侧周面反射的所述第二检测光线，以生成可显示所述硅棒的表面位错线（20）的第二图像，所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）两者与所述支撑装置（1）支撑的所述硅棒可绕所述硅棒的轴向相对转动。

5.根据权利要求4所述的硅棒位错检测设备，其特征在于，所述横移装置（4）设有所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6），以驱动所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）沿所述硅棒的轴向移动。

6.根据权利要求5所述的硅棒位错检测设备，其特征在于，所述支撑装置（1）包括转轴（11）和驱动件（12），所述转轴（11）为至少两个，至少两个所述转轴（11）的轴线平行设置，且在所述转轴（11）的径向上间隔排布，以使相邻两个所述转轴（11）之间可承载所述硅棒，相邻两个所述转轴（11）中的至少一个所述转轴（11）与所述驱动件（12）相连，以在所述驱动件（12）的驱动下绕所述转轴（11）的轴线转动；

所述横移装置（4）包括三轴模组（41），所述三轴模组（41）中的任一轴模组沿所述转轴（11）的轴向设置，所述三轴模组（41）为至少两个，其中两个所述三轴模组（41）之间设有相邻两个所述转轴（11），两个所述三轴模组（41）中的一个所述三轴模组（41）设有所述偏振光发生装置（2），另一个所述三轴模组（41）设有所述偏振光接收装置（3），所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）设在同一所述三轴模组（41）上。

7.一种硅棒位错检测方法，其特征在于，包括：

硅棒置于偏振光发生装置（2）和偏振光接收装置（3）之间，驱动所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）沿所述硅棒的轴向移动；

在所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）沿所述硅棒的轴向移动的过程中，所述偏振光发生装置（2）向硅棒的侧周面发射第一检测光线，所述偏振光接收装置（3）接收穿过所述硅棒的第一检测光线，以生成可显示所述硅棒的内部位错的第一图像，若所述第一图像中具有横向的阴影线（10），则所述硅棒对应所述阴影线（10）的部分存在内部位错。

8.根据权利要求7所述的硅棒位错检测方法，其特征在于，还包括：

在获取第一次所述第一图像之后，所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）两者与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度A，在相对转动角度A后重复驱动所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）沿所述硅棒的轴向移动，并在移动过程中获取下一次所述第一图像，所述偏振光发生装置（2）和所述偏振光接收装置（3）两者与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动N次，角度A和转动次数N满足N+1=360°/A；

所述转动次数N满足1≤N≤3。

9.根据权利要求7或8所述的硅棒位错检测方法，其特征在于，还包括：

硅棒置于可见光光源（5）和可见光相机（6）的一侧，所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）为一一对应设置的i组，i组所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）在所述硅棒的周向间隔排布，i组所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）同时与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度B，角度B和组数i满足i=360°/B，且1≤i；

在所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）两者与所述硅棒相对转动角度B的过程中，所述可见光光源（5）向所述硅棒的侧周面发射第二检测光线，对应的所述可见光相机（6）接收所述硅棒的侧周面反射的所述第二检测光线，以生成可显示所述硅棒的表面位错线（20）的第二图像。

10.根据权利要求9所述的硅棒位错检测方法，其特征在于，还包括：

在获取第一次所述第二图像之后，驱动i组所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）同时沿所述硅棒的轴向依次移动M次，在每次移动后均重复驱动i组所述可见光光源（5）和所述可见光相机（6）同时与所述硅棒绕所述硅棒的轴向相对转动角度B，并在相对转动角度B的过程中获取下一次所述第二图像，移动次数M满足M=L/S，其中L为所述硅棒需要获取所述第二图像的轴向长度，S为所述可见光相机（6）的视野长度。