专利名称：太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能半导体晶片检测系统，尤其涉及一次性操作完成检测 晶片两面线痕的数量，宽度，深度，线痕位置的一种太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测 系统。
背景技术：
太阳能晶片由于硅锭，切割工艺等原因，产生了晶片不同程度的线痕。太阳能晶片 制造企业需要对切割工艺进行一种监控，以保证最终出厂的晶片能满足客户的技术指标。 目前，太阳能晶片制造企业没有一种能够检测出线痕的设备。现有技术中，主要是通过人为 的目视，来检测线痕的有无及数量，再通过一些接触式的表面粗燥仪，多次测量来检测晶片 线痕最大深度极差值(Ry)。然而，人为的目测，不可能做到很好的重复性，就可能出现漏测，漏检。而目前测量 线痕深度值，一般用接触式的表面粗燥度测试仪来在垂直线痕5mm左右范围内测量该线痕 的极差值Ry。具体来说，先是人为判断一下线痕，再用表面粗燥仪垂直于线痕测量出该线痕 的极差值Ry。如在晶片同一面上出现多条线痕时，就必须多次用粗燥仪测量，计算出最大处 的Ry值。因粗燥仪本身的原因，无法测量边缘线痕的深度。表面粗燥仪多次测量，不仅效 率低，而且由于是接触式的，对晶片表面损伤很大。因此，一种能够仅需一次操作就可以完成对晶片上、下表面线痕的检测，显示出 上、下表面线痕数量，线痕深度，线痕宽度，线痕位置的太阳能晶片无接触式表面线痕自动 检测系统就成为市场需求的必然。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其仅 需一次无接触式操作就可以完成上、下两面的线痕有无、线痕数量、线痕深度、线痕宽度、线 痕在晶片位置的检测。本实用新型为实现上述目的而采用的技术方案如下一种太阳能晶片无接触式表 面线痕自动检测系统，其中，包括自动传送模块，用于传输太阳能晶片，其包括电机驱动电路，主动轮，从动轮，同步 带，其中，电机驱动电路连接至主动轮，同步带设置在主动轮和从动轮上；测量模块，其包括第一探头，第二探头，光电传感器和探头移动装置，其中，第一探 头设置于同步带的上方，用于测量太阳能晶片上表面到第一探头的第一距离，第二探头设 置于同步带的下方，用于测量太阳能晶片下表面到第二探头的第二距离，光电传感器，用于 探测太阳能晶片的位置，探头移动装置，用于移动第一探头和第二探头以改变相对于太阳 能晶片表面的位置；信号处理模块，包括第一信号处理单元和第二信号处理单元，分别用于对第一探 头和第二探头检测的信号进行放大和滤波处理，对光电传感器检测的信号进行电压转换；[0010]控制模块，包括模数转换单元，通讯单元，计算及数据处理单元，用于对整个系统 操作进行控制；其中，测量模块连接至自动传送模块和信号处理模块，控制模块又分别连接至自 动传送模块和信号处理模块。如上述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其中，所述第一探头和第 二探头均为激光探头。如上述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其中，所述第一探头和第 二探头均为无接触式位移探头。如上述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其中，所述探头移动装置 由连接支架，步进电机和两根丝杆组成，其中，步进电机与连接支架相连，两根丝杆分别置 于连接支架的两端。如上述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其中，所述控制模块连接 有显示器，用于同时显示晶片上、下表面线痕数量，线痕宽度，线痕深度极差值，及线痕在晶 片的具体位置。本实用新型由于采用以上技术方案，使之与跟现有技术相比，可以通过一步操作， 就可以得到太阳能晶片上、下表面线痕的数量，线痕的宽度，线痕深度的极差值Ry。本实用 新型为自动无接触式检测，对晶片的无任何损伤。
图1是本实用新型中太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统结构图；图2是本实用新型中太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统的实际测量流 程图；图3是本实用新型测量模块结构示意图；图4是本实用新型检测晶片表面线痕的示意图。
具体实施方式
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能详细易懂，
以下结合附图对实用新型 的具体实施方式
作一说明。图1是本实用新型的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统结构图。本系统 适用于测量太阳能级半导体晶片表面线痕的深度、线痕的宽度、线痕数量以及线痕在晶片 表面的具体位置。通过下面的进一步描述，我们将知道，本系统是怎么通过一步操作就可实 现对晶片表面线痕参数的检测。如图1所示，本系统包括了晶片测量模块1、自动传送模块2、信号处理模块3和控 制模块4。其中测量模块1连接至自动传送模块2和信号处理模块3。控制模块4又分别 连接到自动传送模块2和信号处理模块3。自动传送模块2包含一电机驱动电路27、一主动轮25、一从动轮沈、同步带M。其 中，电机驱动电路连接至主动轮，同步带设置在主动轮和从动轮上。通过控制模块4来设置 自动传送模块2的速度和启动、停止。晶片放置在同步带M上，勻速通过第一探头11和第 二探头12之间。传动方向为21方向。51、52、53分别为晶片不同时间在同步带上的位置。在51的位置，光电传感器13探测到晶片时，开始启动采集和保存数据；到53位置时，停止 采集。测量模块1，包括第一探头11，第二探头12，光电传感器13和探头移动装置(图中 未示出)，其中，第一探头11设置于同步带M的上方，用于测量太阳能晶片上表面到第一探 头11的第一距离，第二探头12设置于同步带M的下方，用于测量太阳能晶片下表面到第 二探头12的第二距离，光电传感器13，用于探测太阳能晶片的位置，探头移动装置，用于移 动第一探头11和第二探头12以改变测量晶片表面的对应位置。其中，第一探头11和第二 探头12为激光探头或无接触式位移探头。图3为测量模块1的具体操作示意图。如图所示，探头移动装置由丝杆102，丝杆 103，步进电机108和连接支架109组成。其中，步进电机与连接支架相连，两根丝杆分别置 于连接支架的两端。在探头移动装置的驱动下，第一探头11和第二探头12对太阳能晶片 104进行相应的检测。具体地，第一探头11和第二探头12分别固定在丝杆102，103上，丝 杆102，103同时安装在连接支架109上，通过控制模块4控制步进电机108转动，步进电机 108带动连接支架109，连接支架109又通过丝杆102，103分别移动第一探头11和第二探 头12，沿同一方向移动，移动方向为101。这样就可以改变第一探头11和第二探头12测量 晶片104的对应位置，如105，106，107。信号处理模块3包含了对第一探头、第二探头信号进行放大和滤波处理的信号处 理单元31，对光电传感器信号进行电压的转换的信号处理单元32。在把处理好的信号传送 到控制模块4中，对信号就行模数转换。控制模块4包括了一模/数转换单元41、一通讯单元42、计算及数据处理单元44 和显示器43。通常设计成类似于台式电脑，完全可以用大型计算机、手掌电脑、分布式计算 机或其它合适的设备取代，这些设备同样具备从信号处理模块3接口处获取信号的功能， 和控制功能。通常而言，典型的控制模块4包含计算及数据处理器单元44，该处理器用于调 配执行控制软件、数据库、显示器43和模数转换单元41和通讯单元42。模数转换单元41 具有转换速度快，精度高，采集通道多等特点。通讯单元42为一般的以太网通讯，控制自动 传送台的传送速度，控制第一探头11、第二探头12测量晶片表面的位置。其中控制软件可 以用任何种类的编程语言来编写，如C/C++。控制模块4完成数据大量运算，包括晶片轮廓 线，线痕深度极差值Ry的运算等。如图4所示，200为晶片上表面特征，210为下表面特征， 201为上表面凸线痕，202为上表面凹线痕，203为上表面边缘凸线痕。211为下表面凸线痕， 212为下表面凹线痕。204为上表面线痕的宽度。结合一下图1、图2，详细描述一下本实用新型的流程。步骤60为控制自动传送模块2的速度，也就是同步带勻速的速度，即为同步带的 最大速度，同时开启电机，同步带以21方向勻速移动，同时选择晶片表面待测位置(图3所 示)；步骤61把太阳能晶片放置在同步带上，同步带带着晶片沿着21方向移动，勻速通 过第一探头11和第二探头12;步骤62为晶片到达51的位置后，光电传感器13探到晶片，开始进行信号模数转 换，到达53位置则停止数据转换，进行数据保存，第一探头11和第二探头12分别对晶片上 的信号进行连续检测，并把信号传送到信号处理模块4中，进行放大和滤波处理，模数转换后，就有两组连续的数据，分别为晶片上、下表面相对于第一探头11和第二探头12距离的 电压数据；步骤65为拟合晶片在同步带上轮廓线，分别通过第一探头11，和第二探头12所测 出来的数据进行删减，保留晶片在探头里的上、下表面的数据，对保留的数据进行拟合，计 算出晶片在同步带上的轮廓曲线， 步骤66为检测到晶片表面细微的变化，去除晶片本身弯曲度和同步带高低不平 的影响，从而得出晶片上、下表面的变化；步骤67为判断晶片上有没有线痕，对上下表面的微小变化，进行处理后，就可以 判断线痕的存在；如果有线痕的存在，就计算出各条线痕的深度极差值Ry、各条线痕宽度、线痕在晶 片上的具体位置，同时把上、下表面的特征显示出来。如没有线痕的存在就不显示线痕的深 度、线痕宽度、线痕具体位置。当完成测量后，被测试晶片将被操作员取走，或传送到下一个自动测试平台上。下 一晶片的测量将重复以上过程，一片晶片测量所需时间大约为1秒钟。大大缩短了检测线 痕的时间，提高了检测效率。也解决了，接触式表面粗燥仪不能检测边缘线痕的问题。综上所述，本实用新型的测试系统可以通过一步操作完成太阳能晶片，上、下两面 线痕检测，得出线痕深度极差值Ry，线痕宽度，线痕在晶片上具体位置，线痕数量测试结果。 本系统集成了一套高精度，细小光斑的激光传感器，以及一个高可靠性的光电传感器，同时 带有一套自动传送模块。本实用新型测量为自动无接触式测量，对晶片的损失将大大降低。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何 本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本 实用新型的保护范围当以权力要求书所界定的为准。
权利要求1.一种太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其特征在于，包括自动传送模块，用于传输太阳能晶片，其包括电机驱动电路，主动轮，从动轮，同步带， 其中，电机驱动电路连接至主动轮，同步带设置在主动轮和从动轮上；测量模块，其包括第一探头，第二探头，光电传感器和探头移动装置，其中，第一探头设 置于同步带的上方，用于测量太阳能晶片上表面到第一探头的第一距离，第二探头设置于 同步带的下方，用于测量太阳能晶片下表面到第二探头的第二距离，光电传感器，用于探测 太阳能晶片的位置，探头移动装置，用于移动第一探头和第二探头以改变测量晶片表面的 对应位置；信号处理模块，包括第一信号处理单元和第二信号处理单元，分别用于对第一探头和 第二探头检测的信号进行放大和滤波处理，对光电传感器检测的信号进行电压转换；控制模块，包括模数转换单元，通讯单元，计算及数据处理单元，用于对整个系统操作 进行控制；其中，测量模块连接至自动传送模块和信号处理模块，控制模块又分别连接至自动传 送模块和信号处理模块。
2.如权利要求1所述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其特征在于，所 述第一探头和第二探头均为激光探头。
3.如权利要求1所述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其特征在于，所 述第一探头和第二探头均为无接触式位移探头。
4.如权利要求1所述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其特征在于，所 述探头移动装置由连接支架，步进电机和两根丝杆组成，其中，步进电机与连接支架相连， 两根丝杆分别置于连接支架的两端。
5.如权利要求1所述的太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，其特征在于，所 述控制模块连接有显示器，用于同时显示晶片上、下表面线痕数量，线痕宽度，线痕深度极 差值，及线痕在晶片的具体位置。
专利摘要本实用新型提供一种太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统，包括自动传送模块，测量模块，信号处理模块和控制模块，其中，测量模块连接至自动传送模块和信号处理模块，控制模块又分别连接至自动传送模块和信号处理模块。本实用新型的一种太阳能晶片无接触式表面线痕自动检测系统可以通过一步操作，就可以得到太阳能晶片上、下表面线痕的数量，线痕的宽度，线痕深度的极差值Ry。本实用新型为自动无接触式检测，对晶片的无任何损伤。
文档编号G01N21/892GK201859125SQ201020546870
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者李福荣, 邓超明 申请人:上海星纳电子科技有限公司