一种硅棒检测系统及检测方法与流程

本技术涉及硅棒检测设备，具体涉及一种硅棒检测系统及检测方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域，一根经拉晶工序生成的硅棒需要对硅棒的参数指标进行检测，根据检测结果在划线切割工序中对硅棒进行划线切割，以选取符合质量要求的硅棒便于对不同级别的硅棒段进行分类处理。

2、相关技术中，针对硅棒检测的设备仅能针对硅棒在某单一维度的指标进行检测，因此需要使用多台检测设备才能满足检测要求，并且检测工人通常是根据检测的某单一维度的指标和经验对硅棒进行划线，后续划线位置存在较大偏差，导致裁切工序中生产的硅棒段质量参差不齐，存在后续需要对裁切后的硅棒段再进行参数指标的检测和再裁切的情况，浪费生产加工资源，降低生产效率。

技术实现思路

1、本技术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，本技术的实施例提出一种硅棒检测系统。

2、本技术实施例的硅棒检测系统包括机架、支撑旋转装置、三轴直线运动模组、检测装置和控制模块，所述支撑旋转装置设在所述机架上用于支撑和旋转硅棒；所述三轴直线运动模组设在所述机架上，所述三轴直线运动模组上设有安装架以带动所述安装架在x轴、y轴和z轴三个方向上运动；所述检测装置设在所述安装架上用于检测所述硅棒的第一参数指标和第二参数指标；

3、所述控制模块包括运动控制模块和检测控制模块，所述运动控制模块分别与所述支撑旋转装置和所述三轴直线运动模组相连，所述检测控制模块与所述检测装置相连，所述检测控制模块用于接收、处理和分析所述硅棒的第一参数指标和第二参数指标并对所述硅棒进行分段和评级。

4、在一些实施例中，所述支撑旋转装置包括旋转基座、主动滚筒、从动滚筒和旋转电机，所述旋转基座设于所述机架上，所述主动滚筒和所述从动滚筒可转动地设在所述旋转基座上，且所述主动滚筒与所述从动滚筒的轴线平行，所述旋转电机与所述主动滚筒相连以驱动所述主动滚筒转动。

5、在一些实施例中，所述三轴直线运动模组包括x轴直线运动模组、y轴直线运动模组和z轴直线运动模组,所述x轴直线运动模组设在所述机架上，所述z轴直线运动模组设在所述x轴直线运动模组上，所述y轴直线运动模组设在所述z轴直线运动模组上，所述安装架设在所述y轴直线运动模组上。

6、在一些实施例中，所述硅棒的第一参数指标包括所述硅棒的长度、直径和晶线信息；所述检测装置包括d传感器，所述d传感器设在所述安装架上用于扫描所述硅棒，以获取所述硅棒的长度、直径和晶线信息；

7、和/或，所述硅棒的第一参数指标包括所述硅棒的隐裂缺陷信息、位错缺陷信息和孪晶缺陷信息中的至少一种；所述检测装置还包括偏振光发生器和偏振光接收器，所述偏振光发生器和所述偏振光接收器均设在所述安装架上且相对位于所述硅棒在其径向上的两侧，所述偏振光发生器用于朝向所述硅棒发射偏振光，所述偏振光接收器用于接收穿过所述硅棒的偏振光，以获取所述硅棒的隐裂缺陷信息、位错缺陷信息和孪晶缺陷信息中的至少一种；

8、和/或，所述硅棒的第一参数指标包括所述硅棒的带彩缺陷信息；所述检测装置还包括第一表面光源和第一表面检测相机，所述第一表面光源和所述第一表面检测相机均设在所述安装架上，所述第一表面光源用于向所述硅棒的尾端发射第一光源，所述第一表面检测相机用于接收所述硅棒的尾端反射的第一光源，以获取所述硅棒的带彩缺陷信息；

9、和/或，所述硅棒的第一参数指标包括所述硅棒的发白缺陷信息；所述检测装置还包括第二表面光源和第二表面检测相机，所述第二表面光源和所述第二表面检测相机均设在所述安装架上，所述第二表面光源用于向所述硅棒的表面发射第二光源，所述第二表面检测相机用于接收所述硅棒的表面反射的第二光源，以获取所述硅棒的发白缺陷信息。

10、在一些实施例中，所述硅棒的第二参数指标包括所述硅棒的电性能信息；所述检测装置还包括激光刻印装置和刻印识别装置，所述激光刻印装置和所述刻印识别装置均设在所述安装架上，所述激光刻印装置用于在所述硅棒的表面刻印图案，所述刻印识别装置用于检测所述硅棒上刻印图案的质量，以通过所述刻印图案检测所述硅棒的电性能信息。

11、在一些实施例中，所述硅棒的电性能信息包括所述硅棒的pn型、电阻率和少子寿命；所述检测装置还包括pn型电阻率检测仪和少子寿命检测仪，所述pn型电阻率检测仪和所述少子寿命检测仪均设在所述安装架上，所述pn型电阻率检测仪通过所述硅棒上的刻印图案部位检测所述硅棒的pn型和电阻率，所述少子寿命检测仪通过所述硅棒上的刻印图案部位检测所述硅棒的少子寿命。

12、在一些实施例中，所述硅棒的第一参数指标还包括所述硅棒的重量信息；所述检测装置还包括称重装置，所述称重装置设在所述机架与所述支撑旋转装置之间用于获取所述硅棒的重量信息。

13、在一些实施例中，本技术实施例的硅棒检测系统还包括上下料装置，所述上下料装置包括上下料机械手、硅棒转运车和转运停靠装置，所述硅棒转运车用于将所述硅棒运输至所述转运停靠装置位置处，所述上下料机械手用于抓取所述硅棒进行上料或下料。

14、本技术的实施例还提出一种硅棒检测方法。本技术实施例的硅棒检测方法应用于上述任一实施例中所述的硅棒检测系统，所述硅棒检测方法包括：

15、检测并获取所述硅棒的第一参数指标；

16、根据所述硅棒的第一参数指标，确定所述硅棒的异常段和正常段；

17、确定所述硅棒的异常段对应的评级为第五综合评级；

18、对所述硅棒的正常段进行划线分段，以获取多个待评级分段；

19、检测并获取所述硅棒的第二参数指标；

20、根据各个所述待评级分段对应的第二参数指标确定所述待评级分段的综合评级。

21、在一些实施例中，所述硅棒的第一参数指标包括所述硅棒的长度、直径、晶线信息以及缺陷参数信息；所述根据所述硅棒的第一参数指标，确定所述硅棒的异常段和正常段，包括：

22、根据所述硅棒的长度，确定所述硅棒的有效长度；

23、根据所述硅棒的直径、晶线信息以及缺陷参数信息，确定所述硅棒的直径异常段、缺陷异常段和正常段。

24、在一些实施例中，所述缺陷参数信息包括孪晶缺陷信息；所述检测并获取所述硅棒的第一参数指标，包括：

25、根据所述晶线信息检测所述硅棒的晶线断线位置，确定所述晶线断线位置为所述硅棒的孪晶缺陷位置；

26、检测所述硅棒的晶线断线位置对应的所述硅棒的内部位置是否存在贯穿型分界线，并判断所述贯穿型分界线的长度是否大于所述硅棒的半径；

27、若存在贯穿型分界线，且所述贯穿型分界线的长度大于所述硅棒的半径，则判断所述孪晶缺陷位置的孪晶缺陷种类为阴阳面孪晶缺陷，所述阴阳面孪晶缺陷的长度范围为所述贯穿型分界线的延长线与所述硅棒外圆母线的交点处所包含的区域；

28、若不存在贯穿型分界线，则判断所述孪晶缺陷位置的孪晶缺陷种类为带状孪晶缺陷，所述带状孪晶缺陷的长度范围为自晶线断裂的起始点至终止点。

29、在一些实施例中，所述硅棒的第二参数指标包括所述硅棒的电性能信息，所述电性能信息包括电阻率和少子寿命；所述根据各个所述待评级分段对应的第二参数指标确定所述待评级分段的综合评级，包括：

30、根据所述待评级分段对应的电阻率和少子寿命确定对应的电阻率评级和少子寿命评级，其中，所述电阻率评级和少子寿命评级包括第一评级、第二评级和第三评级；

31、如果所述待评级分段的电阻率评级为第一评级，且少子寿命评级为第一评级，则所述待评级分段的综合评级为第一综合评级；

32、如果所述待评级分段的电阻率评级为第一评级，且少子寿命评级为第二评级，则所述待评级分段的综合评级为第二综合评级；

33、如果所述待评级分段的电阻率评级为第一评级，且少子寿命评级为第三评级，则所述待评级分段的综合评级为第三综合评级；

34、如果所述待评级分段的电阻率评级为第二评级，且少子寿命评级为第一评级，则所述待评级分段的综合评级为第二综合评级；

35、如果所述待评级分段的电阻率评级为第二评级，且少子寿命评级为第二评级，则所述待评级分段的综合评级为第三综合评级；

36、如果所述待评级分段的电阻率评级为第二评级，且少子寿命评级为第三评级，则所述待评级分段的综合评级为第四综合评级；

37、如果所述待评级分段的电阻率评级为第三评级，且少子寿命评级为第一评级，则所述待评级分段的综合评级为第三综合评级；

38、如果所述待评级分段的电阻率评级为第三评级，且少子寿命评级为第二评级，则所述待评级分段的综合评级为第四综合评级；

39、如果所述待评级分段的电阻率评级为第三评级，且少子寿命评级为第三评级，则所述待评级分段的综合评级为第五综合评级。

40、在一些实施例中，所述根据所述待评级分段对应的电阻率和少子寿命确定对应的电阻率评级和少子寿命评级，包括：

41、如果所述待评级分段的所述电阻率属于第一预设电阻率范围，则确定所述电阻率评级为第一评级；

42、如果所述待评级分段的所述电阻率属于第二预设电阻率范围，则确定所述电阻率评级为第二评级；

43、如果所述待评级分段的所述电阻率属于第三预设电阻率范围，则确定所述电阻率评级为第三评级；

44、如果所述待评级分段的所述少子寿命属于第一预设少子寿命范围，则确定所述电阻率评级为第一评级；

45、如果所述待评级分段的所述少子寿命属于第二预设少子寿命范围，则确定所述电阻率评级为第二评级；

46、如果所述待评级分段的所述少子寿命属于第三预设少子寿命范围，则确定所述电阻率评级为第三评级。

47、在一些实施例中，所述电性能信息还包括所述硅棒的pn型；所述检测并获取所述硅棒的第二参数指标，包括：

48、针对所述硅棒的正常段，沿所述硅棒的轴向间隔设置m1个电性能测试区，在每个所述电性能测试区沿所述硅棒的周向间隔刻印n1个刻印图案，检测每个所述刻印图案位置对应的所述硅棒的电阻率和少子寿命，并检测一次所述硅棒的pn型；

49、根据各个所述电性能测试区中的所有所述刻印图案位置对应的所述硅棒的电阻率和少子寿命，确定每个所述电性能测试区的电阻率和少子寿命；

50、其中，所述电性能测试区的电阻率为：

51、

52、rj为第j个所述电性能测试区的电阻率，ri为每个所述电性能测试区第i个刻印图案位置对应的电阻率，1≤i≤n1,1≤j≤m1；

53、所述电性能测试区的少子寿命为：

54、

55、tj为第j个所述电性能测试区的少子寿命，ti为每个所述电性能测试区第i个刻印图案位置对应的少子寿命，1≤i≤n1,1≤j≤m1。

56、本技术的硅棒检测系统集成了对硅棒三个维度（尺寸、缺陷和电性能）的检测功能，可以对硅棒进行全维度、全角度的自动检测，并将多种检测结果进行综合分析后对硅棒进行分段和评级，避免了相关技术中检测工人依据少数检测指标和经验对硅棒进行分段评级造成的人为误差，提高了对硅棒的分段评级精度。当指导后续划线裁断工序时，使得划线位置精度较高，裁切后的硅棒段质量水平较稳定，可以大大减少甚至避免硅棒的返切，提高了生产效率。另外还可以避免后续裁切工序中因划线不准确造成硅棒裁切的过长或过短的问题，减少了硅棒材料的浪费。