[实用新型]一种晶硅抛光片表面缺陷检测设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动光学检测与控制领域，尤其是涉及晶硅抛光片表面缺陷的自动光学检测设备。

背景技术

随着经济的发展，能源短缺与环境污染的尖锐矛盾成为全世界各个国家都面临的问题。在众多的新型能源中，太阳能具有清洁无污染、安全可靠、制约少、用之不尽取之不竭、可持续利用等优点，从而具有不可比拟的优势。随着太阳能光伏发电技术的逐渐成熟和普及，对太阳能光伏电池的需求将会呈现几何级数的增长。另一方面随着信息技术的深入发展，集成电路的需求量也正在逐年提高。晶硅抛光片的加工与检测工艺技术是太阳能电池与集成电路制作的基础，因此晶硅抛光片的检测与加工技术正越来越收到重视。

存在缺陷的晶硅抛光片进入电路雕刻与气相沉积等工序而制作成集成电路或光伏电池势必留有隐患，其检测技术手段将更为复杂，造成更大的损失。及早检测出晶硅抛光片的缺陷并加以修复或剔除可以明显降低集成电路或光伏电池的生产成本，提高产品合格率。因此对晶硅抛光片进行是缺陷检测是集成电路和光伏电池检测的第一步。

随着超大规模集成电路的发展、集成度的不断提高、线宽的不断减小，对晶硅抛光片表面质量的要求越来越高。要得到高质量的半导体集成电路和光伏电池，仅仅除去硅片表面的沾污已不再是最终的要求，需检测的缺陷还包括裂纹、凸凹、颗粒等。目前对于高精度晶硅抛光片表面检测一般采用图像识别的方法，将晶硅抛光片表面成像后放大，然后采用目测或数字图像处理的方法来进行检测。该方法一方面受摄像头分辨率和景深的限制，其检测的缺陷分辨能力受限；另一方面该方法所使用的系统复杂，价格非常昂贵，限制了其在国内的普及，阻碍了国内高精度集成电路和光伏电池关键技术的发展和应用。目前中国在高精度晶硅抛光片表面检测方面非常薄弱，一般采用在一定光照条件下，用目测检验晶硅抛光片表面质量的方法。

实用新型内容

为了克服现有的晶硅抛光片表面检测设备缺陷分辨能力受限、系统复杂、价格昂贵等不足，本实用新型提供一种提晶硅抛光片表面缺陷检测高分辨能力的光学自动检测设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种晶硅抛光片表面缺陷检测设备，其特征在于：包括激光系统、光学扫描系统、图形检测系统、晶硅抛光片运动系统以及显示控制系统，所述激光系统与所述光学扫描系统光连接，所述光学扫描系统固定于待检测晶硅抛光片的上方一侧，所述图形检测系统以π/2弧度固定于待检测晶硅抛光片上方相对于所述的光学扫描系统的另一侧，并与所述显示控制系统信号连接；所述晶硅抛光片运动系统与所述显示控制系统相连接。

进一步，所述激光系统产生检测用点状相干激光，所述光学扫描系统将点状激光束扫描转换成线状激光束，并以π/3角度入射到待检测晶硅抛光片表面上，所述图形检测系统感应晶硅抛光片的反射光与散射光并成像输入所述显示与控制系统，所述晶硅抛光片运动系统吸附晶硅抛光片并按一维方向运动，所述显示控制系统控制晶硅抛光片运动系统与图像检测系统的时序同步，同时再现晶硅抛光片表面图像，并分析晶硅抛光片表面缺陷。

更进一步，所述激光系统由激光器、小孔光阑、激光电源等部分组成，激光器采用高质量相干光源的He-Ne激光器，其输出波长为632.8nm，小孔光阑其光阑孔径为15um，激光电源采用单相220伏特交流市电。

进一步，所述光学扫描系统由光路准直透镜、多棱面快速扫描棱镜、激光光束投射镜、角度校正螺栓等组成，光路准直透镜将激光光束准直后定点投射到多棱面快速扫描棱镜，激光光束反射镜采用高反射率的长方形镀膜反射镜，将一维线状激光光束按固定角度投射到待检测光伏电池硅抛光片上，角度校正螺栓能调整激光光束反射镜的投射角度。

更进一步，所述多棱面快速扫描棱镜采用高反射率的六面棱镜，由高转速无刷电机驱动旋转，将点状激光光束转换为一维线状激光光束。

进一步，所述图形检测系统由二维CCD面阵曲面、AD变换电路和DSP信号处理电路组成，AD变换电路将线阵CCD成像信号转换为数字信号，DSP信号处理电路将数字图像数据进行γ校正、白平衡等处理，得到理想的图像数据。

更进一步，所述二维CCD面阵曲面由50片一维线阵CCD组成，曲面为以晶硅抛光片表面反射点为中心的π/2弧度的曲面，接收晶硅抛光片的反射编码光束并形成晶硅抛光片的表面图像。