CN117824889A - 硅棒内力检测系统、检测方法及截断方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硅棒内力检测系统、检测方法及截断方法，涉及半导体生产技术领域，该检测方法包括：控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端的过程中，向待测硅棒发射红外偏振光线，并采集内力检测组件生成的灰度值图像；控制旋转组件将待测硅棒旋转预设角度，并重复进行内力检测和图像采集，直至获取待测硅棒在全角度下的多个灰度值图像；计算每个灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，并汇总和分析全部灰度值图像的灰度参数计算结果，将待测硅棒划分为与内力相关的多类型区域。该方法能够准确检测出硅棒内部残余内力的分布，有利于节省硅棒资源。
Description
技术领域
本申请涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种硅棒内力检测系统、检测方法及截断方法。
背景技术
目前，在单晶硅生产期间，由于拉晶工艺的特点，硅棒内会存在热内力。热内力会导致拉晶过程中硅棒出现位错，并且待硅棒冷却后仍会有部分内力残留，在后续将长棒截断成短棒时，如果切到内力部分，硅棒大概率会出现碎裂，裂纹延伸导致硅棒资源的浪费。
相关技术中，在检测硅棒内部的缺陷时，一般仅能检测到硅棒内部的隐裂，无法检测出硅棒的内力，而隐裂是内力和位错导致的结果，因此该检测技术存在迟滞。并且，实际应用中每根出炉的晶棒都可能存在内力，按照现有技术中根据表面位错现象和隐裂截断硅棒时，出现硅棒碎裂的概率非常高，造成较多的拉晶资源浪费。
发明内容
本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提出一种硅棒内力检测系统。该系统能够准确检测出硅棒内部残余内力的分布，便于后续根据内力分布进行硅棒的截断，有利于节省硅棒资源。
本申请的第二个目的在于提出一种硅棒内力检测方法。
本申请的第三个目的在于提出一种硅棒截断方法。
为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种硅棒内力检测系统，该系统包括：机架、内力检测组件、旋转组件和控制模块，其中，
所述控制模块分别与所述内力检测组件和所述旋转组件建立通信连接，所述机架用于支撑所述内力检测组件、所述旋转组件和待测硅棒；
所述内力检测组件用于向所述待测硅棒发射红外偏振光线，并采集红外偏振光线穿透所述待测硅棒后生成的灰度值图像，所述红外偏振光线是具有预设偏振角度的红外光线；
所述旋转组件用于带动所述待测硅棒全方位旋转，以对所述待测硅棒进行全角度的内力检测；
所述控制模块用于控制相连设备的运行，并对所述灰度值图像进行分析处理，根据所述灰度值图像的灰度值变化确定所述待测硅棒的内力分布。
另外，本申请实施例的硅棒内力检测系统还具有如下附加的技术特征：
可选地，在一些实施例中，所述内力检测组件，包括：内力光波发生器，所述内力光波发生器包括红外光源和起偏元件；内力光波接收器，所述内力光波接收器包括检偏元件、红外光学镜头和红外相机，所述内力光波接收器用于接收穿透所述待测硅棒的红外偏振光线，并生成所述灰度值图像。
可选地，在一些实施例中，所述旋转组件，包括：旋转电机、旋转减速器、主动滚轮组、从动滚轮组和旋转基座，其中，所述旋转电机与所述旋转减速器相连，所述旋转减速器还与所述主动滚轮组相连；所述旋转减速器用于将所述旋转电机产生的扭矩传递至所述主动滚轮组，以驱动所述待测硅棒转动。
可选地，在一些实施例中，该系统还包括：检测运动组件，所述检测运动组件包括：三轴运动机构和检测组件安装座；所述检测运动组件用于驱动所述内力检测组件移动，并与所述旋转组件协同工作实现对所述待测硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种硅棒内力检测方法，该方法应用于上述第一方面的硅棒内力检测系统，该方法包括：
控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端的过程中，向所述待测硅棒发射红外偏振光线，并采集所述内力检测组件生成的灰度值图像；
控制旋转组件将所述待测硅棒旋转预设角度，并重复进行内力检测和图像采集，直至获取所述待测硅棒在全角度下的多个灰度值图像；
计算每个所述灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，并基于全部所述灰度值图像的灰度参数计算结果，将所述待测硅棒划分为不同的内力差异区域。
另外，本申请实施例的硅棒内力检测方法还具有如下附加的技术特征：
可选地，在一些实施例中，所述多种灰度参数包括灰度平均值和灰度偏差值，所述计算每个所述灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，包括：获取所述灰度值图像中任一单位区域中的各个像素点的灰度值，并确定所述任一单位区域中的像素点总数；根据所述各个像素点的灰度值和所述像素点总数，计算所述任一单位区域的灰度平均值；基于所述灰度平均值、所述各个像素点的灰度值和所述像素点总数，计算所述任一单位区域的灰度偏差值。
可选地，在一些实施例中，所述不同的内力差异区域包括：正常区、内力区、位错区和隐裂区，所述将所述待测硅棒划分为不同的内力差异区域，包括：根据全部所述灰度值图像的灰度参数计算结果，确定所述待测硅棒中每个区域的所述灰度平均值和所述灰度偏差值；对于每个区域，分别将所述灰度平均值和所述灰度偏差值与对应的区域划分阈值进行比较，确定每个区域对应的内力缺陷类型。
可选地，在一些实施例中，在所述控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端之前，还包括：检测所述待测硅棒的尺寸参数，其中，所述尺寸参数包括所述待测硅棒的直径；根据所述尺寸参数调整检测运动组件的位置，以将内力检测组件调整至针对所述待测硅棒的最佳工作位置。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种硅棒截断方法，该方法包括以下步骤：
获取硅棒的内力检测结果，其中，所述内力检测结果是采用上述第二方面所述的硅棒内力检测方法得到的，所述内力检测结果包括所述硅棒划分后的不同的内力差异区域；
确定当前截断所述硅棒的需求偏好，基于所述需求偏好和所述硅棒划分后的不同的内力差异区域，确定针对所述硅棒的截断策略。
可选地，在一些实施例中，所述需求偏好包括省节拍偏好和省物料偏好，所述基于所述需求偏好和所述硅棒划分后的多类型区域，确定针对所述硅棒的截断策略，包括：在所述需求偏好是所述省节拍偏好的情况下，将所述硅棒的正常区与内力区的分界线作为截断位置进行截断，保留所述硅棒的正常区；在所述需求偏好是所述省物料偏好的情况下，将所述硅棒的内力区与位错区的分界线作为第一截断位置进行截断，保留所述硅棒的正常区和内力区，并确定碎裂终止线位置；基于所述碎裂终止线位置在内力区中选取第二截断位置进行截断，保留所述硅棒未发生碎裂的区域。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请向待测硅棒发射红外光线，基于硅棒内力造成的内部形变改变了光的传播路径的原理来采集灰度值图像，再通过分析图像中灰度值的变化确定硅棒的内力分布特征，将硅棒按照缺陷类型划分多个区域。从而，本申请能够准确检测出硅棒内部残余内力的分布情况，通过对硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测，提高了硅棒内力检测的准确性和全面性。并且，本申请还能够根据内力分布进行硅棒的截断，降低了截断硅棒时出现碎裂的概率，避免拉晶资源浪费，且减少了截断工作的执行次数，有利于节省资源，提高硅棒生产效率。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提出的一种硅棒内力检测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提出的一种硅棒内力检测系统的俯视图；
图3为本申请实施例提出的一种内力检测组件的结构示意图；
图4为本申请实施例提出的一种旋转组件的结构示意图；
图5为本申请实施例提出的另一种旋转组件的结构示意图；
图6为本申请实施例提出的一种检测运动组件的结构示意图；
图7为本申请实施例提出的一种硅棒内力检测方法的流程图；
图8为本申请实施例提出的一种硅棒截断方法的流程图；
图9为本申请实施例提出的一种硅棒截断划线方式的示意图；
图10为本申请实施例提出的另一种硅棒截断划线方式的示意图；
图11为本申请实施例提出的一种硅棒加工方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的硅棒内力检测系统、检测方法及截断方法。
图1为本申请实施例提出的一种硅棒内力检测系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：机架10、内力检测组件20、旋转组件30和控制模块40。
其中，控制模块40分别与内力检测组件20和旋转组件30建立通信连接，机架用于支撑内力检测组件20、旋转组件30和待测硅棒。
内力检测组件20用于向待测硅棒发射红外偏振光线，并采集红外偏振光线穿透待测硅棒后生成的灰度值图像，其中，红外偏振光线是具有预设偏振角度的红外光线，预设的偏振角度可以根据检测组件和待测硅棒的参数确定，本申请对此不做限制。旋转组件30用于带动待测硅棒全方位旋转，以对待测硅棒进行全角度的内力检测。控制模块40用于控制相连设备的运行，并对灰度值图像进行分析处理，根据灰度值图像的灰度值变化确定待测硅棒的内力分布。
具体的，如图1和图2所示，机架10用于支撑设置在其上的各个组件，比如，旋转组件30、内力检测组件20和当前待进行内力检测的硅棒等。而控制模块40可以通过有线或无线的方式与检测系统内的各个设备建立通信连接，以与相连的各个设备进行数据交互，从而，控制模块40可以根据加工现场的实际需求确定设置位置，比如，设置在后台控制中心，远程控制相连设备的运行状态。
本申请的检测系统通过内力检测组件20向待测硅棒发射红外偏振光线，并生成灰度值图像，进而由控制模块40采集灰度值图像进行相关运算分析，确定待测硅棒的内力缺陷检测结果。其中，内力检测组件20、待测硅棒和控制模块40组成了一种内力成像系统。
在本申请一个实施例中，内力检测组件20，包括：内力光波发生器，内力光波发生器包括红外光源和起偏元件；内力光波接收器，内力光波接收器包括检偏元件、红外光学镜头和红外相机，内力光波接收器用于接收穿透待测硅棒的红外偏振光线，并生成灰度值图像。从而内力检测组件能够检测硅棒内力大小分布。
具体而言，如图3所示，内力光波发生器210由红外光源21和起偏元件22构成，红外光源21发射出特定波长的红外光线，起偏元件22可以是偏振膜、偏振镜等光学元件，起偏元件22可以将常规红外光线转变为具有特定偏振角度的偏振光。
内力光波接收器220由检偏元件23、红外光学镜头（可简称红外镜头）24和红外相机25构成，检偏元件23可以是偏振膜或偏振镜等光学元件。内力光波接收器用于接收透过待测物体26（在本申请即待测硅棒）的红外偏振光线，并采集该光线的偏振角度和偏振强度等偏振信息。
进而，红外相机25根据当前采集的偏振信息生成相应的灰度值图像，便于后续根据图像中的灰度值差异来判断内力大小，并基于灰度值的差异来将硅棒划分为各个区域。该红外相机25可为线扫相机或面阵相机等类型的相机。在该成像系统中，控制模块40可用于控制光源强度以及相机进行图片采集。
在本实施例进行内力检测过程中，内力光波发生器发出的特定方向红外偏振光射入待测硅棒，穿透硅棒后从物体表面射出并由内力光波接收器接收。由于晶棒内部存在残余力，微观上发生了内部形变，改变了光的传播路径，从而接收器中可以收集到灰度值不同的图像，且灰度值的变化表征了硅棒内力分布特征。其实现原理是，由于检偏元件23允许与它自身方向相同的偏振光通过，而完全阻挡与它垂直的方向的偏振光，因此，当偏振光的振动方向与偏振片的角度相同时，偏振光通过的强度最大。又因为起偏元件22生成的偏振光在经过待测硅棒后，待测硅棒内部缺陷改变了偏振光的角度，所以检偏元件23只能采集到部分偏振光，由此，可以根据采集的偏振信息生成相应的灰度值图像。其中，起偏元件22和检偏元件23可以采用线偏振、圆偏振、椭圆偏振、1/4波片和半波片等元件相互组合的形式。
在本申请一个实施例中，如图4和图5所示，旋转组件30，包括：旋转电机31、旋转减速器32、主动滚轮组33、从动滚轮组34和旋转基座35。其中，旋转电机31与旋转减速器32相连，旋转减速器32还与主动滚轮组33相连；旋转减速器32用于将旋转电机31产生的扭矩传递至主动滚轮组33，以驱动待测硅棒转动。
具体而言，在本实施例中，旋转组件30用于将待测硅棒进行360°全方位旋转，以辅助内力检测组件20实现硅棒周向的全角度检测。旋转电机31通过联轴器与旋转减速器32连接，旋转减速器32将扭矩传递至主动滚轮组33，主动滚轮组33运动时，驱动硅棒转动，从而带动从动滚轮组34的旋转运动，上述元件均安装在旋转基座35上。
为了对待测硅棒的整体进行全尺度检测，还需要控制内力检测组件20移动。因此，在本申请一个实施例中，如图1所示，该系统还包括检测运动组件50。该检测运动组件包括：三轴运动机构和检测组件安装座；检测运动组件用于驱动内力检测组件移动，并与旋转组件协同工作实现对待测硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测。
本实施例的检测运动组件50设置在机架10之上，用于搭载内力成像系统进行X、Y和Z轴三个方向运动，与旋转组件30配合，对硅棒进行全角度、全尺寸内力检测。作为一种具体的实现方式，如图6所示，检测运动组件50主要包括第一X轴直线运动单元51、第二X轴直线运动单元52、第一Y轴直线运动单元53、第二Y轴直线运动单元54、第一Z轴直线运动单元55、第二Z轴直线运动单元56、第一检测装置安装座57和第二检测装置安装座58。
其中，上述三轴上的各直线运动单元均包含电机、滚珠丝杠、直线导轨和滑块等部件，并与控制模块40相连。第一检测安装座57用于搭载内力光波发生器和直径检测传感器59等设备，第二检测安装座搭载内力光波接收器。直径检测传感器可以为测距传感器和3D激光轮廓传感器等形式。
在本申请一个实施例中，控制模块40可以控制与其进行通信连接的内力检测组件20、旋转组件30、检测运动组件50以及直径检测传感器59等各类设备的运行状态和运行参数，并对交互数据进行运算分析，得到硅棒的内力检测结果。
举例而言，控制模块40内部可以包括检测运动控制模块、旋转控制模块、内力检测控制模块和直径检测控制模块等各个单元，分别负责双侧三轴检测模组的运动控制、待测硅棒旋转运动、内力分布数据及直径数据的采集，以及对接收到的采集数据进行处理分析，根据计算结果进行硅棒内力缺陷的判断和定位。控制模块40不限于工控机和可编程控制模块等形式。
综上所述，本申请实施的硅棒内力检测系统，向待测硅棒发射红外偏振光线，基于硅棒内力造成的内部形变改变了光的传播路径的原理来采集灰度值图像，再通过分析图像中灰度值的变化确定硅棒的内力分布特征，将硅棒按照缺陷类型划分多个区域。从而，该系统能够准确检测出硅棒内部残余内力的分布情况，通过对硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测，提高了硅棒内力检测的准确性和全面性。
为了更加清楚的说明的通过硅棒内力检测系统对硅棒进行内力检测的具体实现过程和检测原理，下面以本申请实施例中提出的一种硅棒内力检测方法进行详细说明。该方法应用于上述实施例中的硅棒内力检测系统，系统中包括的部件和各部件的连接方式如上述实施例所述，此处不再赘述。
作为一种可能的实现方式，本申请实施例的硅棒内力检测方法的执行主体，可以是上述实施例中的控制模块，可以在控制模块中配置相关程序算法，以实现本申请实施例的硅棒内力检测方法。
图7为本申请实施例提出的一种硅棒内力检测方法的流程图，如图7所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101：控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端的过程中，向待测硅棒发射红外偏振光线，并采集内力检测组件生成的灰度值图像。
具体的，在将待测硅棒上料至硅棒内力检测系统后，可以通过检测运动组件将内力检测组件移动至待测硅棒的一端，即进行检测的初始端。在内力检测组件工作后，向待测硅棒发射红外偏振光线进行内力检测，该红外偏振光线即上述第一方面实施例中所述的具有特定波长和特定偏振角度的红外光线。并且，可以通过检测运动组件控制内力检测组件从初始端，沿待测硅棒的轴向移动至尾端，完成一轮检测。
其中，内力检测组件包括内力光波发生器和内力光波接收器，能够在一轮检测中生成相应的灰度值图像，灰度值图像中的灰度值的变化表征了硅棒内力分布特征，从而可以检测硅棒内力大小分布。
步骤S102：控制旋转组件将待测硅棒旋转预设角度，并重复进行内力检测和图像采集，直至获取待测硅棒在全角度下的多个灰度值图像。
需要说明的是，由于内力检测组件的内力光波发生器发出的特定方向红外光线存在一定的角度范围，在待测硅棒的直径较大等场景下，可能无法全面的检测出硅棒不同区域的内力。因此，为了实现对硅棒进行全尺寸和全角度的检测，本申请实施例还通过旋转组件旋转待测硅棒，每一轮检测都将硅棒旋转一定角度，针对特定角度进行检测。
具体的，旋转的预设角度根据检测系统的硬件性能和允许的检测次数确定。比如，如果预设角度为90度，则按照上述步骤S101的实现方式，重复控制内力检测组件进行内力检测和生成灰度值图像共4次，以实现对待测硅棒的360度全角度检测。
步骤S103：计算每个灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，并基于全部灰度值图像的灰度参数计算结果，将待测硅棒划分为不同的内力差异区域。
具体的，在通过内力检测组件采集到灰度值图像后，可以根据灰度值图像反映的灰度值变化确定硅棒内相应区域的内力分布，还可以根据灰度值的差异进行区域划分。作为一种示例，灰度值相对低的区域为硅棒正常无内力区域，灰度值相对偏高的区域为硅棒内力区域，而灰度值偏高区域中存在特定方向的明暗直线的区域为位错区。位错区有一定概率存在隐裂，成像上为灰度值非常低的不规则形状阴影区域，该区域为隐裂区。
其中，可以根据灰度值图像中各个区域的像素点的灰度值来计算出多种灰度参数，通过灰度参数体现各个区间的灰度值变化，从而实现判断内力值的大小并划分区域。
在本申请一个实施例中，上述多种灰度参数可以包括灰度平均值和灰度偏差值，内力区中硅棒内力的大小根据灰度平均值和灰度偏差值判定，这两个灰度参数偏高的区域，其内力高，灰度参数偏低的区域内力低。计算每个灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，包括以下步骤：获取灰度值图像中任一单位区域中的各个像素点的灰度值，并确定任一单位区域中的像素点总数；根据各个像素点的灰度值和像素点总数，计算任一单位区域的灰度平均值；基于灰度平均值、各个像素点的灰度值和像素点总数，计算任一单位区域的灰度偏差值。
具体而言，在本实施例中可以将一张灰度值图像按一定的方式划分为多个单位区域，对于某个单位区域j，可以通过以下公式计算灰度平均值：
其中，M j为第j个单位区域的灰度平均值，n为该区域像素点总数，g（i）为第i个像素点的灰度值，i为该区域任一像素点。
进而，可以通过以下公式计算灰度偏差值：
其中，D j为第j个单位区域的灰度偏差值。
由此，可以按照上述方式分别计算出灰度值图像中每个单位区域的灰度平均值和灰度偏差值。
进一步的，待测硅棒可以根据灰度值图像中相应区域的灰度平均值和灰度偏差值，划分为不同的内力差异区域，即根据内力大小分布将硅棒划分为多种类型的内力缺陷区域。具体进行划分时，可以根据硅棒内各个区域的灰度平均值和灰度偏差值，以及已知的缺陷本体特征进行划分。
在本申请一个实施例中，不同的内力差异区域包括：正常区、内力区、位错区和隐裂区，将待测硅棒划分为不同的内力差异区域，包括：根据全部灰度值图像的灰度参数计算结果，确定待测硅棒中每个区域的灰度平均值和灰度偏差值；对于每个区域，分别将灰度平均值和灰度偏差值与对应的区域划分阈值进行比较，确定每个区域对应的内力缺陷类型。
举例而言，预先根据已有的缺陷本体特征知识，确定各个内力差异区域所对应的灰度参数的区间，每个区间由最大和最小两个阈值构成，各个内力差异区域对于每个灰度参数均具有相应的区间，从而可生成如以下表1所示的区域划分表：
表1 区域划分表
在计算出硅棒内每个区域的灰度平均值和灰度偏差值后，可对照上述表1确定该区域所属的区域类型，从而在确定每个区域的类型后实现了将硅棒划分为多个区域。
需要说明的是，在实际应用中受多种因素的影响，划分各个内力差异区域的阈值可能发生变化，或者也可以根据实际现场情况对划分区域的阈值进行调整，上述表1仅给出了一种可能的示例，以对内力差异区域的划分原理进行说明，本申请对区域划分的阈值不做限制。
更进一步的，由于在上一步骤中通过多次检测获得了多张灰度值图像，本申请可以汇总和分析全部灰度值图像的灰度参数计算结果，以实现更加全面和准确的待测硅棒区域划分。
作为第一种示例，在获取每张灰度值图像的区间划分结果后，相互进行内力区域划分结果的验证，在验证通过后获取最终的检测结果。比如，对于硅棒中的某个区段，分别确定该区段在4张灰度值图像中区域划分结果，只有在四张图像中均显示该区段为正常区时，才能得到该区段的内力检测结果为无缺陷。
作为第二种示例，若某个区域在单张灰度值图像中无法准确和全面的得到内力大小计算结果，则综合4张灰度值图像的计算结果，通过计算4张灰度值图像显示的像素点灰度值的平均值的方式，准确和全面的确定该区域中每个像素点的灰度值，以进行内力大小的计算。从而，可以覆盖硅棒的内部的全部区域。
可以理解的是，在实际应用中，各个硅棒的直径等尺寸可能不同，为了更加准确的对当前的待测硅棒进行检测，在本申请一个实施例中，在控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端之前，即进行内力检测之前，还包括：检测待测硅棒的尺寸参数，其中，尺寸参数包括待测硅棒的直径；根据尺寸参数调整检测运动组件的位置，以将内力检测组件调整至针对待测硅棒的最佳工作位置。
具体而言，在本实施例中可以通过检测系统中的直径检测传感器等设备采集待测硅棒的尺寸信息，然后根据采集的尺寸信息，由检测运动组件调整内力检测组件的初始位置，包括内力检测组件的高度以及与硅棒的间距等参数，以将内力检测组件调整至对当前硅棒的最佳工作位置，可以以更合适的角度和更大检测范围进行内力检测。
综上所述，本申请实施的硅棒内力检测方法，通过向待测硅棒发射红外光线，基于硅棒内力造成的内部形变改变了光的传播路径的原理来采集灰度值图像，再通过分析图像中灰度值的变化确定硅棒的内力分布特征，将硅棒按照缺陷类型划分多个区域。从而，该方法能够准确检测出硅棒内部残余内力的分布情况，通过对硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测，提高了硅棒内力检测的准确性和全面性。
基于上述实施例，根据得到的硅棒内力检测结果可以进行硅棒的截断，本申请基于划分的硅棒内力区域进行截断，可以节省物料资源和生产资源。为了更加清楚的说明本申请进行硅棒截断的具体实现方式，下面以本申请一个实施例中提出的一种硅棒截断方法进行示例性说明。
图8为本申请实施例提出的一种硅棒截断方法的流程图，如图8所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201，获取硅棒的内力检测结果，该内力检测结果包括将硅棒划分后的多类型区域。
本实施例中的硅棒的内力检测结果，可以是采用上述实施例中的硅棒内力检测方法对硅棒进行检测得到的。具体检测过程可参照上述实施例中的相关描述，此处不做赘述。
具体的，获取硅棒的内力检测结果包括将硅棒划分后的多类型区域，即硅棒的正常区、内力区、位错区和隐裂区，还可以从检测结果中确定每个区域的分界线。
举例而言，如图9和图10所示，按照上述实施例中所述的硅棒的内力检测方法，在每个检测结果中均可以将硅棒划分为正常区1、内力区2和位错区3。通过图9和图10可以直观的体现检测出的硅棒内部缺陷。
步骤S202，确定当前截断硅棒的需求偏好，基于需求偏好和硅棒划分后的多类型区域，确定针对硅棒的截断策略。
在本申请一个实施例中，需求偏好包括省节拍偏好和省物料偏好，基于需求偏好和硅棒划分后的多类型区域，确定针对硅棒的截断策略，包括以下步骤：首先，在需求偏好是省节拍偏好的情况下，将硅棒的正常区与内力区的分界线作为截断位置进行截断，保留硅棒的正常区。其次，在需求偏好是所述省物料偏好的情况下，将硅棒的内力区与位错区的分界线作为第一截断位置进行截断，保留硅棒的正常区和内力区，并确定碎裂终止线位置；然后基于碎裂终止线位置，在内力区中选取第二截断位置进行截断，保留硅棒未发生碎裂的区域。
下面分别针对上述两种需求偏好确定的截断策略进行详细说明。
作为第一种可能的实现方式，省节拍偏好即将节省生产节拍，以降低截断操作次数作为最重要的考量因素。在此种情形下，截断划线位置为正常区与内力区的分界线，即如图9和图10中所示的省节拍偏好截断位置，从该位置进行截断后，正常区完好无损，而剩余的内力区、位错区和隐裂区可能存在碎裂现象，因此将内力区及以后的硅料丢弃回收，只保留正常区的硅棒物料。该种截断策略能保证一次切完无需重复截断，能够极大降低反切次数，节省生产节拍。
作为第二种可能的实现方式，省物料偏好即将节省硅棒物料作为最重要的考量因素，在此种情形下，需进行多次截断。其中，第一次划线截断位置为内力区与位错区的分界线，即如图9和图10中所示的省物料偏好截断位置，从该位置进行截断后，截面前后位置较大概率发生碎裂，可以根据当前碎裂的实际情况确定碎裂终止线位置。
然后，将位错区和隐裂区的碎料丢弃回收，剩余完好的正常区以及存在部分碎裂的内力区。再将正常区、内力区的硅棒物料进行二次截断，第二截断位置可以根据碎裂终止线位置确定。比如，可以直接将碎裂终止线位置作为第二截断位置，进行第二次截断，该方式可以最大程度上保留物料。又比如，第二截断位置可优先选取碎裂终止线位置之前的内力更低的区域，通过该截断方式可以确保不会出现碎裂的状况，能够有效保证硅棒截断后和在使用过程中的质量。由此，该种截断策略在进行第二次截断后，正常区及剩余内力区物料完好无损，仅需多切一刀便能极大节省硅料。
综上所述，本申请实施例的硅棒截断方法，能够根据内力分布进行硅棒的截断，降低了截断硅棒时出现碎裂的概率，避免拉晶资源浪费，且减少了截断工作的执行次数，有利于节省资源，提高硅棒生产效率。
基于上述实施例，为了更加清楚的说明本申请在实际应用中进行硅棒内力检测和截断处理的实现流程，下面以本申请一个实施例中提出的一种具体的应用方法进行示例性说明。图11为本申请实施例提出的一种硅棒加工方法的流程图，如图11所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1，上下料机构将硅棒搬运至检测工位。其中，检测工位即旋转组件中的某一位置，完成进料。
步骤S2，第一X轴直线运动单元、第二X轴直线运动单元同步沿X方向移动至硅棒一端，直径检测传感器检测硅棒直径。
步骤S3，第一Y轴直线运动单元、第二Y轴直线运动单元、第一Z轴直线运动单元和第二Z轴直线运动单元，根据硅棒尺寸进行动态移动和位置调节，使得内力检测成像系统达到最佳工作位置。
步骤S4，内力检测组件开始工作，第一X轴直线运动单元、第二X轴直线运动单元同步沿X方向从硅棒头部移动至硅棒尾部，控制模块采集内力分布图像，完成一次内力图像采集。
具体的，进行第i次采集，1≤i≤4。
步骤S5，旋转组件将硅棒旋转90度，重复执行步骤S4，直至硅棒旋转360度，图像采集4次。
具体的，每完成一轮检测，第一X轴直线运动单元、第二X轴直线运动单元同步沿X方向从硅棒尾部返回至头部，再进行下一轮检测，直至检测次数达到4次。
步骤S6，完成待测硅棒数据采集后，旋转组件停止运动，将采集数据上传至控制模块，并进行数据处理分析，判断并标记出硅棒的正常区、内力区、位错区和隐裂区位置。
步骤S7，根据需求偏好调整截断策略，按照截断策略截断硅棒。
步骤S8，上下料机构将截断后的硅棒从检测工位搬出，完成下料。
需要说明的是，本方法中各步骤的具体实现方式，可以参见上述实施例中的相关描述，实现方式相同，此处不再赘述。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本申请前述实施例提出的硅棒内力检测方法或硅棒截断方法。
需要说明的是，应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
另外，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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”仅用于描述目的，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，除非另有明确具体的限定。
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；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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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申请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。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种硅棒内力检测系统，其特征在于，包括：机架、内力检测组件、旋转组件和控制模块，其中，
所述控制模块分别与所述内力检测组件和所述旋转组件建立通信连接，所述机架用于支撑所述内力检测组件、所述旋转组件和待测硅棒；
所述内力检测组件用于向所述待测硅棒发射红外偏振光线，并采集红外偏振光线穿透所述待测硅棒后生成的灰度值图像，所述红外偏振光线是具有预设偏振角度的红外光线；
所述旋转组件用于带动所述待测硅棒全方位旋转，以对所述待测硅棒进行全角度的内力检测；
所述控制模块用于控制相连设备的运行，并对所述灰度值图像进行分析处理，根据所述灰度值图像的灰度值变化确定所述待测硅棒的内力分布。
2.根据权利要求1所述的硅棒内力检测系统，其特征在于，所述内力检测组件，包括：
内力光波发生器，所述内力光波发生器包括红外光源和起偏元件；
内力光波接收器，所述内力光波接收器包括检偏元件、红外光学镜头和红外相机，所述内力光波接收器用于接收穿透所述待测硅棒的红外偏振光线，并生成所述灰度值图像。
3.根据权利要求1所述的硅棒内力检测系统，其特征在于，所述旋转组件，包括：旋转电机、旋转减速器、主动滚轮组、从动滚轮组和旋转基座，其中，
所述旋转电机与所述旋转减速器相连，所述旋转减速器还与所述主动滚轮组相连；
所述旋转减速器用于将所述旋转电机产生的扭矩传递至所述主动滚轮组，以驱动所述待测硅棒转动。
4.根据权利要求1所述的硅棒内力检测系统，其特征在于，还包括：检测运动组件，所述检测运动组件包括：三轴运动机构和检测组件安装座；
所述检测运动组件用于驱动所述内力检测组件移动，并与所述旋转组件协同工作实现对所述待测硅棒进行全角度和全尺寸的内力检测。
5.一种硅棒内力检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至4中任一项所述的硅棒内力检测系统，所述方法包括以下步骤：
控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端的过程中，向所述待测硅棒发射红外偏振光线，并采集所述内力检测组件生成的灰度值图像；
控制旋转组件将所述待测硅棒旋转预设角度，并重复进行内力检测和图像采集，直至获取所述待测硅棒在全角度下的多个灰度值图像；
计算每个所述灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，并基于全部所述灰度值图像的灰度参数计算结果，将所述待测硅棒划分为不同的内力差异区域。
6.根据权利要求5所述的硅棒内力检测方法，其特征在于，所述多种灰度参数包括灰度平均值和灰度偏差值，所述计算每个所述灰度值图像中不同区域的多种灰度参数，包括：
获取所述灰度值图像中任一单位区域中的各个像素点的灰度值，并确定所述任一单位区域中的像素点总数；
根据所述各个像素点的灰度值和所述像素点总数，计算所述任一单位区域的灰度平均值；
基于所述灰度平均值、所述各个像素点的灰度值和所述像素点总数，计算所述任一单位区域的灰度偏差值。
7.根据权利要求6所述的硅棒内力检测方法，其特征在于，所述不同的内力差异区域包括：正常区、内力区、位错区和隐裂区，所述将所述待测硅棒划分为不同的内力差异区域，包括：
根据全部所述灰度值图像的灰度参数计算结果，确定所述待测硅棒中每个区域的所述灰度平均值和所述灰度偏差值；
对于每个区域，分别将所述灰度平均值和所述灰度偏差值与对应的区域划分阈值进行比较，确定每个区域对应的内力缺陷类型。
8.根据权利要求5所述的硅棒内力检测方法，其特征在于，在所述控制内力检测组件从待测硅棒的一端沿硅棒的轴向移动至另一端之前，还包括：
检测所述待测硅棒的尺寸参数，其中，所述尺寸参数包括所述待测硅棒的直径；
根据所述尺寸参数调整检测运动组件的位置，以将内力检测组件调整至针对所述待测硅棒的最佳工作位置。
9.一种硅棒截断方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取硅棒的内力检测结果，其中，所述内力检测结果是采用如权利要求5-8中任一项所述的方法检测得到的，所述内力检测结果包括所述硅棒划分后的不同的内力差异区域；
确定当前截断所述硅棒的需求偏好，基于所述需求偏好和所述硅棒划分后的不同的内力差异区域，确定针对所述硅棒的截断策略。
10.根据权利要求9所述的硅棒截断方法，其特征在于，所述需求偏好包括省节拍偏好和省物料偏好，所述基于所述需求偏好和所述硅棒划分后的多类型区域，确定针对所述硅棒的截断策略，包括：
在所述需求偏好是所述省节拍偏好的情况下，将所述硅棒的正常区与内力区的分界线作为截断位置进行截断，保留所述硅棒的正常区；
在所述需求偏好是所述省物料偏好的情况下，将所述硅棒的内力区与位错区的分界线作为第一截断位置进行截断，保留所述硅棒的正常区和内力区，并确定碎裂终止线位置；
基于所述碎裂终止线位置，在内力区中选取第二截断位置进行截断，保留所述硅棒未发生碎裂的区域。
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