專利名稱：用于晶片鋸痕的三維檢查的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對晶片的至少一個表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置。本發(fā)明還涉及用于確定晶片的至少一個表面上的鋸痕的方法。
背景技術(shù)：
硅晶片用于制造太陽能電池。每一硅晶片使用專用鋸從晶錠切割。晶片的表面需要進行各種缺陷的檢查。一種類型的缺陷由從硅錠鋸下晶片的過程引起。鋸槽或鋸痕是偏離晶片的正常平坦表面的局部、細長的三維偏移。每一鋸痕在鋸的滑動方向上延伸和形成，并且與所述太陽能電池晶片的表面中的所述太陽能電池晶片平行。在圓柱形硅錠的情況下，鋸痕位于與操作鋸相同的方向上。在立方形硅錠的情況下，鋸痕幾乎平行于晶片的一個邊緣。鋸痕的長度可在數(shù)厘米和晶片的整個寬度之間變化。另外，鋸痕的寬度和深度也可變化。太陽能電池晶片中鋸痕的形狀和狀態(tài)影響太陽能電池晶片的質(zhì)量。日本專利申請JP2010-181328A公開了一種用于太陽能電池晶片表面的測試裝備，該測試裝備檢查太陽能電池晶片的表面中鋸痕的形成狀態(tài)。進行檢驗的太陽能電池晶片通過傳送帶在與表面中形成的鋸痕的縱向平行的方向上傳送。測試裝備設(shè)置有泛光燈、相機和計算機。泛光燈在相對于表面傾斜的方向上排列，并且調(diào)適成照射所述太陽能電池晶片的表面的子部分。照射方向與鋸痕的縱向垂直地交叉。例如，泛光燈是鹵素燈、熒光燈等。漫射板用于漫射光以供照射所述太陽能電池晶片。相機生成所述太陽能電池晶片的表面的圖片數(shù)據(jù)。所述相機的成像方向(光軸方向)可以是相對于所述太陽能電池晶片的表面傾斜的方向。日本專利申請JP2008-134196A公開了其中太陽能電池晶片的表面的圖片根據(jù)存在于太陽能電池晶片中的晶界具有明暗散布的技術(shù)。在太陽能電池晶片的表面的圖片中，所述鋸痕的圖像的亮度相對較低。因此，所述鋸痕的圖像無法被準確地標識為候選缺陷。日本專利申請JP2005-345290A公開了其中從分割圖片中提取預(yù)定量的高亮度像素的技術(shù)。在許多情況下，問題在于，無法從太陽能電池晶片的表面的圖像中準確地提取鋸痕的圖像作為候選缺陷。因此，設(shè)置以一次辨別所述鋸痕的一幅圖像的所述像素為中心的預(yù)定區(qū)域是困難的。日本專利申請JP2000-046743A將檢查光施加到其中特定方向上的凹陷和凸起與特定方向平行地形成的晶片。多個LED排列成半圓形，照射方向由照射控制設(shè)備控制。照射控制設(shè)備在轉(zhuǎn)臺上晶片的初始狀態(tài)中設(shè)置一照射方向，并且基于來自轉(zhuǎn)臺的編碼器的旋轉(zhuǎn)角信號將照射方向連續(xù)地調(diào)整一角度。每當轉(zhuǎn)臺在特定角度停止時，相機就拾取晶片的邊緣部的圖像。圖像處理設(shè)備拾取來自相機的圖像，并且通過圖像處理來檢測缺陷。
德國專利申請DE102009010837A1公開了一種用于檢查鋸槽在用于制造太陽能電池的晶片上的存在性的方法。該方法涉及通過激光源將光線投影到晶片上、以及在傳輸設(shè)備上傳輸晶片。在晶片的連續(xù)傳輸期間檢查該晶片，其中該晶片排列在傳輸設(shè)備上以使鋸槽取向為與傳輸方向成直角。檢驗晶片的部分區(qū)域，從而使用表面相機來記錄部分區(qū)域的圖像?，F(xiàn)有方法顯示出缺點。手動方法慢，并且不檢查所有太陽能電池晶片。由此，存在對缺陷(鋸痕)的不充分檢查。此外，許多現(xiàn)有方法不太準確，并且不可重復(fù)。一些現(xiàn)有方法只檢查太陽能電池晶片的一部分，而鋸槽或鋸痕可存在于晶片上的任何地方。具體地，同樣鋸槽最深的部分也可位于晶片上的任何地方。因此，現(xiàn)有方法可完全地錯過鋸槽或者低估其深度。這可導(dǎo)致對缺陷的不充分檢查。存在只在一個方向上檢查太陽能電池晶片的一些現(xiàn)有方法。然而，晶片位于移動帶上，并且因此可檢測和測量與帶的傳輸方向垂直的鋸槽。為了提供充分的檢測，這些方法需要操作人員知曉先前鋸切過程進行的方向。所有晶片需要以相同取向放置在移動帶上。因此，檢測過程較慢、更容易出錯、并且不太靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)建一種提供相關(guān)于鋸槽或鋸痕對晶片的整個前側(cè)和/或整個后側(cè)進行自動、快速和可靠的三維檢查的裝置。該目的通過用于對晶片的至少一個表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置來實現(xiàn)，該裝置包括至少一個相機，該至少一個相機限定視場并且被排列成對晶片的平面成像，其中該視場被設(shè)計成捕捉晶片表面的至少一部分；至少一個線投影儀，該至少一個線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中至少一個線投影儀被排列成中心光束軸相對于晶片的平面成銳角，并且至少一個線投影儀配備有來自至少一個光源的光且調(diào)適成將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分；至少一個線移動器，該至少一個線移動器置于線投影儀與晶片表面之間的光束中；以及幀抓取器和圖像處理器，其中通過幀抓取器將晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉與多條線的圖案在晶片的前側(cè)和/或后側(cè)的定位協(xié)調(diào)地進行同步。本發(fā)明的另一目的在于，創(chuàng)建一種提供相關(guān)于鋸槽或鋸痕對晶片的整個前側(cè)和/或整個后側(cè)進行自動、快速和可靠的三維檢查的方法。上述目的通過一種用于確定晶片的至少一個表面上的鋸痕或鋸槽的方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟設(shè)置至少一個線投影儀；將具有第一取向的多條線的第一圖案投影到晶片的至少一個表面上；捕捉晶片表面的第一組第一圖像，其中對于多條線的第一圖案的每一圖像，這些線垂直于多條線的第一圖案的取向移動一確定距離；將具有第二取向的多條線的第二圖案投影到晶片的表面上；
捕捉晶片表面的第二組第二圖像，其中對于多條線的第二圖案的每一圖像，這些線垂直于多條線的第二圖案的第二取向移動一確定距離；從一組第一圖像生成組合的第一圖像且從一組第二圖像生成組合的第二圖像，并且由此根據(jù)組合的第一圖像計算一組經(jīng)改進的第一圖像且根據(jù)組合的第二圖像計算一組經(jīng)改進的第二圖像；檢測一組經(jīng)改進的第一圖像中的至少一幅圖像以及一組經(jīng)改進的第二圖像中的至少一幅圖像中的鋸槽；測量一組經(jīng)改進的第一圖像或一組經(jīng)改進的第二圖像中的至少一幅圖像中的所檢測鋸槽的深度；對一組經(jīng)改進的第一圖像中的圖像以及一組經(jīng)改進的第二圖像中的圖像上的鋸槽的深度求平均；以及將晶片表面上的所檢測鋸槽的深度、位置和取向進行存檔。在一種情況下，在第二取向上將多條線的第二圖案投影到晶片的表面上。捕捉晶片表面的第二組第二圖像，其中對于多條線的第二圖案的每一圖像，這些線垂直于多條線的第二圖案的第二取向移動一確定距離。多條線的第一圖案可與多條線的第二圖案相同。唯一的差異在于，多條線的第一圖案不平行于多條線的第二圖案。在發(fā)明性裝置的一個實施例中，提供了一個相機。相機限定視場，并且被排列成與晶片的平面垂直。相機的視場被設(shè)計成使得捕捉晶片的整個表面或者晶片表面的至少一部分。在晶片表面上的鋸槽取向已知的情況下，一個線投影儀是足夠的。在只使用單個線投影儀的情況下，需要在所定義取向上加載晶片以使鋸槽不平行于投影到晶片表面上的多條線的圖案的加載設(shè)備。線投影儀將以中心光束軸為中心的光束投影到晶片的表面上。線投影儀被排列成中心光束軸相對于晶片平面成銳角。光源向線投影儀提供光。線投影儀被調(diào)適成使用多條線的圖案來照射晶片的前側(cè)或后側(cè)，并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面。線移動器置于線投影儀與晶片表面之間的光束中。幀抓取器和圖像處理器對晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉進行協(xié)調(diào)和同步，其中幀抓取器對多條線的圖案在晶片的前側(cè)或后側(cè)的定位進行協(xié)調(diào)。在發(fā)明性裝置的另一實施例中，提供了第一線投影儀和第二線投影儀。第一線投影儀被排列成中心光束軸相對于晶片平面成銳角。另外，第一線投影儀被調(diào)適成在第一取向上將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)或后側(cè)，并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面。第二線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束。另外，第二線投影儀被排列成中心光束軸相對于晶片平面成銳角。第二線投影儀配備有來自光源的光，并且調(diào)適成在第二取向上將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)或后側(cè)，并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面。第一和第二線投影儀將多條線的第一和第二圖案投影到晶片的相同表面中。晶片的表面分別是前側(cè)或后側(cè)。線移動器置于第一線投影儀和第二線投影儀各自與晶片表面之間的每一光束中。如果不存在關(guān)于晶片表面上的鋸槽或鋸痕的取向的可用信息，則第一和第二線投影儀的該排列是有益的。本發(fā)明的另一實施例能夠同時捕捉晶片的前側(cè)和后側(cè)。發(fā)明性裝置包括兩個相機。每一相機限定視場，并且被排列成與晶片的前側(cè)和晶片的后側(cè)的平面垂直。兩個相機的視場被設(shè)計成分別捕捉晶片的整個前側(cè)和整個后側(cè)。提供光束的至少一個第一線投影儀以中心光束軸為中心，其中第一線投影儀被排列成中心光束軸分別相對于該平面以及晶片的前側(cè)成銳角。提供光束的至少一個第二線投影儀以中心光束軸為中心，其中第二線投影儀被排列成中心光束軸分別相對于該平面以及晶片的后側(cè)成銳角。線移動器置于每一線投影儀與晶片表面之間的光束中。可提供用于實現(xiàn)晶片和至少一個線投影儀之間的相對旋轉(zhuǎn)的移動裝置。相對旋轉(zhuǎn)使得至少一個線投影儀相對于晶片平面的銳角得以維持。通過移動裝置，有可能在第二取向上將多條線的第二圖案投影到晶片的表面上。優(yōu)選地，多條線的第一圖案中的線垂直于多條線的第二圖案中的線。根據(jù)一個實施例，移動裝置使晶片旋轉(zhuǎn)，從而可將多條線的第一圖案和多條線的第二圖像依次投影到晶片的表面上。另一可能性是線投影儀相對于晶片表面回轉(zhuǎn)。線投影儀在第一取向上將多條線的第一圖案投影到晶片的表面上，并且在第二取向上將多條線的第二圖案投影到晶片的表面上。幀抓取器和圖像處理器對投影到晶片表面上的多條線的第一圖案和多條線的第二圖案的圖像捕捉、線移動器在光束中的定位、以及晶片和線投影儀相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)定位進行同步。本發(fā)明的另一實施例被設(shè)計成用于對鋸痕進行三維檢查的裝置具有限定視場且排列成對晶片的平面進行成像的至少一個相機，其中該視場被設(shè)計成捕捉晶片表面的至少一部分。用于加載晶片的裝置被設(shè)置成鋸痕在相機的視場中處于所定義的取向上。至少一個線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中至少一個線投影儀被排列成中心光束軸相對于晶片的平面成銳角，并且至少一個線投影儀配備有來自至少一個光源的光且調(diào)適成將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分。至少一個線移動器置于線投影儀與晶片表面之間的光束中。幀抓取器和圖像處理器需要捕捉晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像。另外，幀抓取器被觸發(fā)，從而對多條線的圖案在晶片的前側(cè)和/后側(cè)的定位進行協(xié)調(diào)。用于加載晶片的裝置可用于在不同的取向上加載晶片，從而在鋸痕的第二取向上捕捉晶片的圖像。本發(fā)明的方法的另一實施例是，需要確定鋸痕的取向從而可在所定義的取向上將晶片加載到該裝置中。只需要一個投影儀來檢測晶片表面上的鋸痕。線投影儀將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)或后側(cè)，并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分。多條線的圖案取向為相對于鋸痕成一角度(不平行)。在優(yōu)選實施例中，多條線取向為與鋸痕大致垂直。捕捉晶片表面的第一組第一圖像，其中對于多條線的第一圖案的每一圖像，這些線垂直于多條線的第一圖案的取向移動一確定距離。從一組第一圖像生成組合的第一圖像，并且由此根據(jù)組合的第一圖像計算一組經(jīng)改進的第一圖像。在一組經(jīng)改進的第一圖像中的至少一幅圖像中檢測鋸槽。最后，執(zhí)行求平均和存檔步驟。多條線的第一圖案取向為相對于鋸痕成一角度。最優(yōu)選地，多條線的第一圖案分別與晶片的前側(cè)或后側(cè)的鋸痕垂直。至少一個線移動器可以是玻璃板，該至少一個線移動器連接到用于使玻璃板旋轉(zhuǎn)的馬達，以使多條線的第一或第二圖案在晶片的表面上移動。根據(jù)另一實施例，至少一個線移動器具有多個玻璃板，由此每一玻璃板在定位器中以不同的角度排列。定位器可由馬達驅(qū)動以使玻璃板以特定傾斜角進入光束。傾斜角的差異導(dǎo)致多條線的第一或第二圖案在晶片的表面上移動。在一個實施例中，該裝置的至少一個線投影儀中的每一線投影儀包括排列在至少一個線投影儀的出口透鏡和聚光系統(tǒng)之間的具有多條線的圖案的兩個圖案化玻璃板。第一玻璃板具有可變間距的倫奇刻線(Ronchi ruling)以補償透視效果并將多條線的均勻圖案投影到晶片的表面上。第二玻璃板具有可變透射圖案以補償透視效果并將具有均勻亮度的多條線的圖案投影到晶片的表面上。在一個實施例中，光源直接附連到至少一個線投影儀。根據(jù)另一實施例，經(jīng)由光導(dǎo)將光從至少一個光源傳送到至少一個線投影儀。至少一個光源可包括高亮度的LED。根據(jù)優(yōu)選實施例，兩個線投影儀被排列成第一線投影儀的中心光束軸平行于X方向而第二線投影儀的中心光束軸平行于Y方向。換句話說，兩個線投影儀相對于笛卡爾坐標系的X方向和Y方向圍成90°的角。每一線投影儀的相應(yīng)中心光束軸與晶片的平面(水平面)圍成18°的角。相機垂直俯視，并且由相機捕捉三幅圖像。在照射第一線投影儀時捕捉第一組圖像。馬達使每一線投影儀前面的2mm厚的玻璃板傾斜。相對于相應(yīng)線移動器的相應(yīng)垂直中心光束軸，傾斜角為-4. 44°、0°和4. 44°。針對每一傾斜角，捕捉圖像。組合所捕捉圖像以去除不想要的偽像。圖像處理方法尋找每一組三幅圖像中的鋸痕或鋸槽并對其進行測量。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例，鋸痕的取向是例如從先前檢查步驟中先驗已知的。需要至少一個相機和至少兩個線投影儀來檢測晶片上的鋸痕/鋸槽。每一線投影儀可將多條線的圖案投影到晶片的前側(cè)或后側(cè)，并且由此覆蓋晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分。線投影儀的多條線的圖案相對于彼此成一角度，這意味著線投影儀的多條線的圖案不平行但具有不同的取向。在由兩個線投影儀組成的優(yōu)選實施例中，線投影儀的多條線的兩個圖案彼此大致垂直。另外，多條線的至少一個圖案取向為相對于鋸痕成一角度。在優(yōu)選實施例中，一個投影儀的多條線取向為與鋸痕大致垂直。使用關(guān)于鋸痕取向的先驗信息來選擇最接近與鋸痕垂直的線圖案進行投影的線投影儀。該線投影儀在圖像捕捉期間用于對線圖案進行投影。捕捉晶片表面的第一組第一圖像，其中對于多條線的第一圖案的每一圖像，這些線垂直于多條線的第一圖案的取向移動一確定距離。從一組第一圖像生成組合的第一圖像，并且由此根據(jù)組合的第一圖像計算一組經(jīng)改進的第一圖像。在一組經(jīng)改進的第一圖像中的至少一幅圖像中檢測鋸槽。最后，執(zhí)行求平均和存檔步驟。(本實施例的優(yōu)點在于，吞吐量(throughput)可以更高，因為圖像捕捉時間最小化)。最后，該裝置報告檢測到的最深鋸痕的位置和深度。借助于曲線擬合，通過評估每一條線在鋸槽的任一側(cè)的位置來在像素中測量鋸槽或鋸痕。通過在沿著鋸槽的特定距離上求平均來計算兩側(cè)之間的差異。校準模型用于將在像素中測量到的深度轉(zhuǎn)換成以實際距離單位表達的深度。校準模型考慮由線投影儀和相機引起的透視畸變以及其他畸變。


現(xiàn)在，在結(jié)合附圖對本發(fā)明的如下詳細描述中，將更全面地描述本發(fā)明的性質(zhì)和操作模式，其中圖1示出具有階梯狀且使用共焦顯微鏡采集圖像的鋸槽的一部分；圖2示出用于對晶片鋸痕進行三維檢查的裝置的一個實施例的示意性側(cè)視圖，其中使用至少一個線投影儀；圖3示出對晶片鋸痕進行三維檢查的裝置的另一實施例的示意性側(cè)視圖，其中用于執(zhí)行晶片和單個線投影儀之間的相對旋轉(zhuǎn)運動的裝置被設(shè)置成可在兩個不同的取向上照射晶片表面；圖4示出用于對晶片鋸痕進行三維檢查的裝置的示意性側(cè)視圖，其中根據(jù)本實施例，晶片的前側(cè)和后側(cè)由至少兩個線投影儀同時檢查；圖5示出用于太陽能電池的晶片的示意性俯視圖，其中該晶片具有矩形形狀；圖6示出通過相機的圖像傳感器的像素進行配準的晶片的圖像的示意圖，其中相機的視場捕捉晶片的整個表面；圖7A示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、使用第一線投影儀投影到晶片表面上的水平照射圖案、以及第一照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板不傾斜；圖7B示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、使用第二線投影儀投影到晶片表面上的垂直照射圖案、以及第二照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板不傾斜；圖8A示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、根據(jù)圖7A的使用第一線投影儀投影到晶片表面上的水平照射圖案、以及第一照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板在順時針方向上傾斜；圖SB示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、根據(jù)圖7B的使用第二線投影儀投影到晶片表面上的垂直照射圖案、以及第二照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板在順時針方向上傾斜；圖9A示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、根據(jù)圖7A的使用第一線投影儀投影到晶片表面上的水平照射圖案、以及第一照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板在逆時針方向上傾斜；圖9B示出晶片的前側(cè)表面的圖像捕捉、根據(jù)圖7B的使用第二線投影儀投影到晶片表面上的垂直照射圖案、以及第二照射光束中的玻璃板，其中該玻璃板在逆時針方向上傾斜；以及圖10示出用于檢測晶片表面上在兩個方向上取向的鋸痕的發(fā)明性方法的示意性流程圖。
具體實施例方式在各個附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。此外，在附圖中只示出描述相應(yīng)附圖所需的附圖標記。所示實施例只表示可如何設(shè)計根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的示例。這不應(yīng)被視為對本發(fā)明的限制。圖1示出晶片4的前側(cè)3F (參見圖2)的鋸槽2的部分視圖，其中鋸槽2具有階梯狀。用于制造太陽能電池的硅晶片需要檢測各種缺陷。一種類型的缺陷由從硅錠(未示出)鋸下晶片的過程引起。硅錠的形狀可以是立方形或圓柱形。因此，晶片4分別是圓形或矩形。鋸槽2或鋸痕是偏離晶片4的正常平坦前側(cè)3F或后側(cè)3B的局部、細長的三維偏移。在晶片4是矩形的情況下，鋸槽2在與鋸切相同的方向上幾乎平行于晶片4的邊緣，并且其長度可在數(shù)厘米和晶片4的整個寬度之間變化。鋸槽2的寬度及其深度也可變化。圖2示出用于對晶片4的至少一個表面3上的鋸痕2進行三維檢查的發(fā)明性裝置I的一個實施例的示意性側(cè)視圖。晶片4的表面3是晶片4的前側(cè)3F或后側(cè)3B。晶片4的表面3通過限定視場7且排列成與晶片4的平面P垂直的相機6進行成像。相機6的光學(xué)系統(tǒng)15被設(shè)計成緊接于限定視場7，晶片4的整個表面3也由相機6的傳感器(未示出)捕捉。該傳感器可以是區(qū)域傳感器，或者可根據(jù)線掃描原理工作。重要的是，該傳感器需要對至少一個線投影儀所提供的照射波帶敏感。裝置I具有提供以中心光束軸9為中心的光束5的線投影儀8。晶片4的整個表面3由線投影儀8使用光束5來照射。線投影儀8相對于晶片4的表面3被排列成中心光束軸9相對于晶片4的平面P成銳角α。光源10附連到線投影儀8并提供光以形成光束5來照射晶片4的表面3。光源10優(yōu)選基于高亮度的LED。線投影儀8具有在兩個圖案化玻璃板18之前的聚光透鏡26，這些聚光透鏡26在光的傳播方向19上排列。通過圖案化玻璃板18，在光束5中創(chuàng)建多條線22的圖案20 (參見圖7A至9B)。線投影儀8具有出口透鏡24以將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F和/或后側(cè)3B。兩個圖案化玻璃板18排列在出口透鏡24和聚光透鏡26之間。兩個圖案化玻璃板18的第一玻璃板27具有可變間距的倫奇刻線以補償透視效果并將多條線22的均勻圖案20投影到晶片4的表面3上。兩個圖案化玻璃板18的第二玻璃板28具有可變透射圖案以補償透視效果并將具有均勻亮度的多條線22的圖案投影到晶片4的表面3上。
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至少一個線移動器12還置于線投影儀8與晶片4的表面3之間的光束5中。如圖2所示的線移動器12的本實施例是連接到馬達11的玻璃板12G。馬達11使玻璃板12G旋轉(zhuǎn)，以使多條線22的第一或第二圖案20在晶片4的表面3上移動。圖2示出玻璃板12G的三個不同的角位置。在不同的角位置的情況下，有可能在晶片4的表面3上移動多條線22的圖案20。在線移動器12的替換實施例中(未示出)，多個玻璃板12G安裝在定位器中。每一玻璃板12G以不同的角排列，并且定位器可由馬達驅(qū)動以使具有特定傾斜角的玻璃板12G進入光束5，從而第一或第二圖案20的多條線22在晶片4的表面3上移動。線移動器12還可包括具有相同傾斜角但厚度不同的若干玻璃板12G。為了實現(xiàn)多條線22的圖案20在晶片4的表面3上的移動，在捕捉圖像之前，單個特定玻璃板12G進入線投影儀8與晶片4的表面3之間的光束5中。使用相機6的圖像捕捉與線移動器12的馬達11以及光源10的電源進行同步。幀抓取器14和圖像處理器16與相機電連接。通過幀抓取器14將晶片4的前側(cè)3F或后側(cè)3B的圖像捕捉與多條線22的圖案20在晶片4的前側(cè)3F和/或后側(cè)3B的定位協(xié)調(diào)地進行同
止/J/ O在晶片4的表面3上的鋸槽2的取向已知的情況下，可使用單個線投影儀8來操作裝置I。在沒有鋸槽2的取向的在先知識的情況下，有必要以兩個不同的取向?qū)⒍鄺l線22的兩個圖案20投影到晶片4的表面3上。優(yōu)選地，兩個圖案20彼此垂直。這可通過排列成晶片4的表面3上的多條線22的兩個圖案20中的線22彼此垂直的第一線投影儀S1和第二線投影儀S2來實現(xiàn)(參見圖7A至9B)。在替換解決方案中，執(zhí)行單個線投影儀8和晶片4的表面3之間的相對旋轉(zhuǎn)運動。使用多條線22的圖案20在第一取向上捕捉第一組圖像，并且在相應(yīng)相對旋轉(zhuǎn)運動之后在第二取向上捕捉第二組圖像。圖3示出了本發(fā)明的替換實施例。要檢查的每一晶片4從平面P上傳輸，直至它至IJ達檢查位置(即，位于相機6的視場7中)，其中晶片4由線投影儀8的光束5照射。晶片4以初始取向到達檢查位置。如以上所提及的，多條線22的圖案20 (參見圖7A至9B)通過線移動器12在裝置I要檢查的晶片4的表面3上移動。移動裝置32 (參見圖3)提供晶片4和線投影儀8之間的相對旋轉(zhuǎn)。在相對旋轉(zhuǎn)期間，維持線投影儀8相對于晶片4的平面P的銳角α。相對旋轉(zhuǎn)對在第二取向上將多條線22的第二圖案20投影到晶片4的表面3上是必要的。根據(jù)圖3所公開的實施例的操作方法，相機6從晶片4的表面3捕捉多幅圖像。線移動器12實現(xiàn)了這些圖像彼此相差投影到晶片的表面3上的多條線22的圖案20的間距的一部分。多條線22在圖像之間部分地重疊。一旦捕捉到多幅圖像，移動裝置32就執(zhí)行晶片4和線移動器12之間的相對旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選操作模式中，晶片4由移動裝置32旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角度優(yōu)選為90°。在完成旋轉(zhuǎn)之后，相機6捕捉一組附加圖像，其中線投影儀8將多條線22的第二圖案20投影到晶片4的表面3上，其中多條線22的第二圖案20取向為相對于多條線22的第一圖案20成一角度。在旋轉(zhuǎn)角度為90°的情況下，多條線22的第一圖案20取向為相對于多條線20的第二圖案20成90°。相機6、移動裝置32、線移動器12的馬達11、以及光源10通過幀抓取器14和圖像處理器16進行協(xié)調(diào)。圖4示出具有第一線投影儀S1和第二線投影儀S2的本發(fā)明的一個實施例。第一線投影儀S1被調(diào)適成將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上。第二線投影儀S2被調(diào)適成將多條線22的圖案20投影到晶片4的后側(cè)3Β上。第一相機與晶片4的前側(cè)3F相對地排列，而第二相機62與晶片4的后側(cè)3B相對地排列。在圖4所公開的排列的情況下，有可能同時捕捉晶片4的前側(cè)3F和晶片4的后側(cè)3B的多幅圖像。在本實施例中，單個光源10經(jīng)由各個光導(dǎo)30將光提供給線投影儀S1A215圖2至4所公開的裝置I的實施例是示例性實施例，并且不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員還考慮具有第一線投影儀S1、第二線投影儀S2、第三線投影儀S3(未示出)、以及第四線投影儀S4 (未示出)的裝置I。在本實施例中，第一線投影儀S1和第三線投影儀83被排列成它們將多條線22的相應(yīng)圖案20分別以0°和90°的角度投影到晶片4的前側(cè)3F。第二線投影儀S2和第四線投影儀S4被排列成它們將多條線22的相應(yīng)圖案20分別以0°和90°的角度投影到晶片4的后側(cè)3B。為了加速圖像捕捉，有可能將不同的波帶用于每一線投影儀8ρ82、83或84。需要至少一個色彩敏感相機或者具有濾波器的相機來捕捉圖像。在另一實施例(未示出)中，第一線投影儀S1和第二線投影儀82被排列成它們將多條線22的相應(yīng)圖案20分別以0°和90°的角度投影到晶片4的前側(cè)3F。要檢查的晶片4擱置在將晶片4傳輸?shù)綑z查位置(即相機6的視場)中的帶(未示出)上。有可能檢查晶片4的前側(cè)3F。如圖4所公開的，在晶片4由真空拾取齒輪(未示出)或者任何等效物保持時，可同時檢查晶片4的前側(cè)3F和后側(cè)3B。圖5示出用于太陽能電池的晶片4的示意性俯視圖，其中該晶片4具有矩形形狀。如以上所提及的，晶片4從硅錠鋸下。由于硅錠的形狀是立方形，因此晶片4是矩形。晶片4的前側(cè)3F上的鋸痕2沿著鋸切的方向35取向。圖6示出根據(jù)圖5的晶片4的圖像40的示意圖。晶片4通過相機6的圖像傳感器的像素60n,m進行配準，其中相機6的視場7捕捉整個表面(在此為晶片4的前側(cè)3F)。具有多個像素60n,m的相機6的圖像傳感器通過晶片4來取向，以使鋸槽2與圖像傳感器的像素行η或像素列m大致平行。優(yōu)選地，對晶片4取向，以使晶片4 (矩形晶片)的側(cè)面分別平行于X方向和Y方向。如何捕捉晶片4的表面3的圖像40的過程在圖7A、7B、8A、8B、9A和9B中示出。在第一線投影儀S1接通的情況下捕捉第一組圖像40(參見圖7A、8A和9A)。在第二線投影儀S2接通的情況下捕捉第二組圖像40 (參見圖7B、8B和9B)。根據(jù)此處示出的實施例，第一線投影儀S1和第二線投影儀S2被排列成它們都照射晶片4的前側(cè)3F。第一線投影儀S1和第二線投影儀S2以交替的方式接通和切斷。第一線投影儀S1將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上，以使多條線22平行于X方向。第二線投影儀S2將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上，以使多條線22平行于Y方向。圖7A示出第一線投影儀S1接通且將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上的情形。多條線22平行于X方向。置于第一線投影儀S1前面的玻璃板12G的傾斜角在圖7A中為0°，其中旋轉(zhuǎn)軸34 (參見側(cè)視圖)或者玻璃板12G的平面G垂直于中心光束軸9。晶片4的整個前側(cè)3F的圖像40由相機6捕捉。在圖8A中示出采集一組圖像40的下一步驟。第一線投影儀S1保持在接通狀態(tài)中并將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上。多條線22平行于X方向。置于第一線投影儀S1前面的玻璃板12G的傾斜角在圖8A中被設(shè)為不等于0°的所定義值β，其中旋轉(zhuǎn)軸34 (參見側(cè)視圖)或者玻璃板12G的平面G相對于中心光束軸9傾斜。多條線22的圖案20在晶片4的前側(cè)3F上移動所定義的距離，并且相機6捕捉多條線22的移動圖案20的圖像40。圖9Α示出置于第一線投影儀8!前面的玻璃板12G的傾斜角在圖9Α中被設(shè)為所定義的值-β，其中旋轉(zhuǎn)軸34 (參見側(cè)視圖)或者玻璃板12G的平面G相對于中心光束軸9傾斜。第一線投影儀S1保持在接通狀態(tài)中并將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上。多條線22平行于X方向，并且圖像40由相機6捕捉。圖7Β示出第二線投影儀`S2接通且將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上的情形。多條線22平行于Y方向。在圖7Β中，置于第二線投影儀S2前面的玻璃板12G與位于玻璃板12G中間的中心線34成0°。晶片4的整個前側(cè)3F的圖像40由相機6捕捉。在圖8Β中示出采集一組圖像40的下一步驟。第二線投影儀S2保持在接通狀態(tài)中并將多條線22的圖案20投影到晶片4的前側(cè)3F上。多條線22平行于Y方向。置于第二線投影儀82前面的玻璃板12G與位于玻璃板12G中間偏左的中心線34的傾斜角在圖8Β中被設(shè)為不等于0°的所定義值β。多條線22的圖案20在晶片4的前側(cè)3F上移動所定義的距離，并且相機6捕捉多條線22的移動圖案20的圖像40。圖9Β示出置于第二線投影儀82前面的玻璃板12G與位于玻璃板12G中間偏右的中心線34的傾斜角在圖9Β中被設(shè)為所定義的值-β。圖7Α、7Β、8Α、8Β、9Α和9Β示出其中多條線22平行于X方向的一組圖像40包括三幅圖像40，而其中多條線22平行于Y方向的一組圖像40也包括三幅圖像40。移動量受分別在第一線投影儀S1和第二線投影儀S2前面的相應(yīng)玻璃板12G的旋轉(zhuǎn)量或傾斜量控制。每一組的圖像40隨著多條線22移動為零、線周期的三分之一和三分之二的所定義量而攝取。具體而言，在圖7Α、7Β中，多條線22不移動(玻璃板12G的傾斜角為0° )，在圖8Α、8Β中，多條線22移動以使玻璃板12G的傾斜角為β，并且在圖9Α、9Β中，多條線22移動以使玻璃板12G的傾斜角為-β。在任何情況下，多條線22的逐步移動的量被設(shè)為覆蓋晶片4的整個表面3的程度。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，每一組攝取的圖像40的量不限于三幅圖像40是顯而易見的。圖10示出用于在晶片4的表面3上檢測鋸痕2的發(fā)明性方法的示意性流程圖。如圖7A、7B、8A、8B、9A和9B所示，第一線投影儀S1和第二線投影儀S2被排列成照射晶片4的前側(cè)3F。第一線投影儀S1和第二線投影儀S2被放置成其相應(yīng)中心光束軸9彼此垂直。最初，第一線投影儀S1將具有第一取向(與X方向平行)的多條線22的第一圖案20投影到晶片4的至少一個表面3上。捕捉第一原始圖像51、第二原始圖像52、以及第三原始圖像53，其中對于多條線22的第一圖案20的每一原始圖像51AZ1AS1，這些線22垂直于多條線22的第一圖案20的取向移動一確定距離。對于多條線22的第二圖案20的第二組原始圖像512、522、532也是如此，其中多條線22取向為與Y方向平行。在捕捉到每一組的原始圖像SlpSZpSSi以及512、522、532之后，每一取向上的多幅原始圖像SlpSZ1 AS1以及512、522、532組合以提聞每一圖像的質(zhì)量并去除不想要的偽像。計算基準圖像54p542，其中第一基準圖像51的像素值是第一組原始圖像Sl1AZ1AS1的最大像素值。類似地，計算第二基準圖像54p542，其中第二基準圖像542的像素值是第二組原始圖像512、522、532的最大像素值。在下一步驟中，第一組原始圖像Sl1中的每一圖像以及第二組原始圖像512、522、532中的每一圖像分別除以第一基準圖像54JP第二基準圖像542。第一組原始圖像以及第二組原始圖像512、522、532在數(shù)值上重新縮放，這通過將其乘以恒定值以獲取與原始圖像所具有的范圍相同的值(例如，O - 255)來完成。在下一過程步驟中，在所有經(jīng)改進的圖像中檢測候選鋸槽(鋸槽2)。假設(shè)在沒有任何損耗共性的情況下投影線在該圖像中是大致水平的，鋸槽檢測通過多個步驟來實現(xiàn)。首先，在每一列像素60n,m中執(zhí)行對投影線22的位置的檢測。第二，水平地跟蹤每一條線22，并且計算與直線的局部偏差。第三，使用直線的位置來進行霍夫變換，其中局部偏差超過閾值。第四，在霍夫變換中搜索與所檢測鋸槽2的位置和取向相對應(yīng)的峰值。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，原始圖像#1、#2和#3組合成具有經(jīng)提高質(zhì)量的單一圖像。這通過已知為“相移提取”的過程來完成，該“相移提取”比較每一像素位置處的三幅圖像SI1AZ1AS1的強度。組合圖像已知為“相位圖像”。在相位圖像中對鋸槽進行檢測和測量。相位圖像的性質(zhì)為在計算線擬合和偏差時必須考慮(“展開”)相位跳變(從-H到+ ^或者從+π到-π )。在下一步驟中，測量所有經(jīng)改進圖像中的所檢測鋸槽2的深度。對于所檢測的每一候選鋸槽2，沿著所檢測鋸槽2的每一方向計算鋸槽輪廓的高點和低點。計算從所跟蹤的線位置開始。在相鄰的方向或線上跟蹤高點和低點。借助于通過接近高點和低點的線位置的曲線擬合來評估所檢測鋸槽2的局部深度。借助于移動平均在像素中評估沿著鋸槽2的特定長度上鋸槽的平均深度。最后，借助于預(yù)計算的校準參數(shù)，將鋸槽2的深度從像素轉(zhuǎn)換成微米。在下一步驟中，對鋸槽2的深度求平均，這通過在第一組經(jīng)改進的圖像51^52”53i以及第二組經(jīng)改進的圖像512、522、532上的三個維度上計算的平均深度輪廓來實現(xiàn)。最后，報告鋸槽2的位置和深度。寫入文件，線工程師可從該文件中檢索鋸槽2的位置和深度。也可從該文件中檢索晶片4的表面3上的最深鋸槽2的位置和深度。
參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可在不背離所附權(quán)利要求書的范圍的情況下作出本發(fā)明的修改和替換是顯而易見的。附圖標記I 裝置2鋸痕；鋸槽3 表面3B晶片的后側(cè)3F晶片的前側(cè)4 晶片5 光束6為、62 相機7 視場8線投影儀S1第一線投影儀 82第二線投影儀S3第三線投影儀S4第四線投影儀9中心光束軸10 光源11 馬達12線移動器12G玻璃板14幀抓取器15光學(xué)系統(tǒng)16圖像處理器18圖案化玻璃板19傳播方向20 圖案22 線24出口透鏡26聚光透鏡；聚光系統(tǒng)27第一玻璃板28第二玻璃板30 光導(dǎo)32移動裝置34旋轉(zhuǎn)軸35鋸切方向40晶片的圖像51^512第一原始圖像
52p522第二原始圖像53^532第三原始圖像54p542基準圖像60n；m相機的圖像傳感器的像素G玻璃板的平面P晶片的平面X X 方向Y Y 方向

α 銳角β 傾斜角
權(quán)利要求
1.一種用于對晶片的至少一個表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置，所述裝置包括 至少一個相機，所述至少一個相機限定視場并且被排列成對所述晶片的平面進行成像，其中所述視場被設(shè)計成捕捉所述晶片的表面的至少一部分； 至少一個線投影儀，所述至少一個線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述至少一個線投影儀被排列成所述中心光束軸相對于所述晶片的平面成銳角，并且所述至少一個線投影儀配備有來自至少一個光源的光且調(diào)適成將多條線的圖案投影到所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分； 至少一個線移動器，所述至少一個線移動器置于所述線投影儀與所述晶片的表面之間的光束中；以及 幀抓取器和圖像處理器，其中通過所述幀抓取器將所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉與多條線的圖案在所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)的定位協(xié)調(diào)地進行同步。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個線投影儀和所述晶片的表面相對于彼此可放置成所述至少一個線投影儀將多條線的第一圖案和第二圖案投影到所述晶片的表面上，其中所述多條線的第一圖案取向為相對于所述多條線的第二圖案成一角度。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述多條線的第一圖案中的線垂直于所述多條線的第二圖案中的線。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個線移動器是玻璃板并且連接到用于旋轉(zhuǎn)所述玻璃板的馬達，從而所述多條線的第一或第二圖案在所述晶片的表面上移動。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個線移動器具有多個玻璃板，每一玻璃板在定位器中以不同的角度排列，所述定位器可由馬達驅(qū)動以使具有不同斜角的玻璃板進入光束，從而所述多條線的第一或第二圖案在所述晶片的表面上移動。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個線投影儀中的每一線投影儀包括排列在出口透鏡和聚光系統(tǒng)之間的具有多條線的圖案的兩個圖案化玻璃板，其中第一玻璃板具有可變間距的倫奇刻線以補償透視效果并將多條線的均勻圖案投影到所述晶片的表面上，而所述第二玻璃板具有可變透射圖案以補償透視效果并將具有均勻亮度的多條線的圖案投影到所述晶片的表面上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個光源直接附連到所述至少一個線投影儀。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個光源包括LED。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個光源經(jīng)由光導(dǎo)連接到所述至少一個線投影儀。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述至少一個光源包括LED。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個相機通信地連接到所述幀抓取器和所述圖像處理器，以使所述至少一個線移動器的運動、所述至少一個光源的開關(guān)、以及在多條線的圖案在所述晶片的表面上的不同位置處對所述晶片的表面的圖像的捕捉通過所述幀抓取器進行同步。
12.一種用于確定晶片的至少一個表面上的鋸痕的方法，所述方法包括以下步驟將具有第一取向的多條線的第一圖案投影到所述晶片的至少一個表面上，其中所述鋸痕的取向是未知的； 捕捉所述晶片的表面的第一組第一圖像，其中對于所述多條線的第一圖案的每一圖像，所述多條線垂直于所述多條線的第一圖案的取向移動一確定距離； 將具有第二取向的多條線的第二圖案投影到所述晶片的表面上； 捕捉所述晶片的表面的第二組第二圖像，其中對于所述多條線的第二圖案的每一圖像，所述多條線垂直于所述多條線的第二圖案的第二取向移動一確定距離； 從所述一組第一圖像生成組合的第一圖像且從所述一組第二圖像生成組合的第二圖像，并且由此根據(jù)所述組合的第一圖像計算一組經(jīng)改進的第一圖像且根據(jù)所述組合的第二圖像計算一組經(jīng)改進的第二圖像； 在所述一組經(jīng)改進的第一圖像中的至少一幅圖像以及所述一組經(jīng)改進的第二圖像中的至少一幅圖像中檢測鋸槽； 測量所述一組經(jīng)改進的第一圖像中的每一圖像以及所述一組經(jīng)改進的第二圖像中的每一圖像中檢測到的鋸槽的深度； 對所述一組經(jīng)改進的第一圖像中的圖像或者所述一組經(jīng)改進的第二圖像中的圖像上的每一鋸槽的深度求平均；以及 將所述晶片的表面上檢測到的鋸槽的深度、位置和取向進行存檔。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述組合的第一圖像和所述組合的第二圖像通過以下步驟實現(xiàn) 計算第一基準圖像，其中所述第一基準圖像的像素值是所述第一組圖像的最大像素值，并且計算第二基準圖像，其中所述第二基準圖像的像素值是所述第二組圖像的最大像素值； 將所述第一組圖像中的每一幅圖像以及所述第二組圖像中的每一幅圖像除以相應(yīng)基準圖像；以及 在數(shù)值上重新縮放所述第一組圖像和所述第二組圖像。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述一組經(jīng)改進的第一圖像和所述一組經(jīng)改進的第二圖像中的至少一幅圖像中檢測鋸槽通過以下步驟實現(xiàn) 檢測每一列像素中的投影線的位置； 沿著特定方向跟蹤所檢測線； 沿著所述特定方向計算與直線的局部偏差； 使用直線的位置來進行霍夫變換，其中所述局部偏差超過閾值；以及 在霍夫變換中找到與所檢測鋸槽的位置和取向相對應(yīng)的峰值。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對所檢測到的鋸槽的深度的測量通過以下步驟實現(xiàn) 對于每一檢測到的鋸槽，沿著所檢測到的鋸槽的每一方向計算鋸槽輪廓的高點和低占. 跟蹤相鄰方向上的聞點和低點； 借助于沿著接近所述高點和所述低點的線位置的曲線擬合來評估所檢測到的鋸槽的局部深度；借助于活動平均在像素中評估沿著所述鋸槽的特定長度上的鋸槽的平均深度；以及 借助于預(yù)計算的參數(shù)，將所述鋸槽的深度從像素轉(zhuǎn)換成微米。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，對所述鋸槽的深度求平均通過對在所述第一組經(jīng)改進的圖像或所述第二組經(jīng)改進的圖像上的三個維度上計算的深度輪廓求平均來實現(xiàn)。
17.一種用于對晶片表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置，所述裝置包括 相機，所述相機限定視場并且被排列成與所述晶片的平面垂直，其中所述視場被設(shè)計成捕捉所述晶片的整個表面； 第一線投影儀，所述第一線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述第一線投影儀被排列成所述中心光束軸相對于所述晶片的平面成銳角，并且所述第一線投影儀配備有來自光源的光且調(diào)適成在第一取向上將多條線的圖案投影到所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面； 第二線投影儀，所述第二線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述第二線投影儀被排列成所述中心光束軸相對于所述晶片的平面成銳角，并且所述第二線投影儀配備有來自光源的光且調(diào)適成在第二取向上將多條線的圖案投影到所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面； 線移動器，所述線移動器置于所述第一線投影儀和所述第二線投影儀分別與所述晶片的表面之間的每一光束中；以及 幀抓取器和圖像處理器，其中通過所述幀抓取器將所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉與多條線的圖案在所述晶片的前側(cè)或后側(cè)上的定位協(xié)調(diào)地進行同步。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述多條線的第一圖案垂直于所述多條線的第二圖案。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述線移動器是玻璃板并且連接到用于旋轉(zhuǎn)所述玻璃板的馬達，從而所述多條線的第一或第二圖案在所述晶片的表面上移動。
20.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述線移動器具有多個玻璃板，并且每一玻璃板在定位器中以不同的角度排列，所述定位器可由馬達驅(qū)動以使具有不同斜角的玻璃板分別進入所述第一和第二線投影儀的光束，從而所述多條線的第一或第二圖案分別在X方向和Y方向上在所述晶片的表面上移動。
21.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二線投影儀包括各自排列在出口透鏡和聚光系統(tǒng)之間的具有多條線的圖案的兩個圖案化玻璃板，其中第一玻璃板具有可變間距的倫奇刻線以補償透視效果并將多條線的均勻圖案投影到所述晶片的表面上，而所述第二玻璃板具有可變透射圖案以補償透視效果并將具有均勻亮度的多條線的圖案投影到所述晶片的表面上。
22.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述相機通信地連接到所述幀抓取器和所述圖像處理器，以使所述線移動器的運動、所述至少一個光源的開關(guān)、以及對由所述第一線投影儀和所述第二線投影儀在所述晶片的表面上產(chǎn)生的圖案的圖像的捕捉通過所述幀抓取器進行同步和協(xié)調(diào)。
23.一種用于對晶片表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置，所述裝置包括 相機，所述相機限定視場并且被排列成與所述晶片的平面垂直，其中所述視場被設(shè)計成捕捉所述晶片的整個表面； 一個線投影儀，所述線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述線投影儀被排列成所述中心光束軸相對于所述晶片的平面成銳角，并且所述線投影儀配備有來自光源的光且調(diào)適成在第一取向上將多條線的第一圖案投影到所述晶片的表面上并且由此覆蓋所述晶片的整個表面； 至少一個線移動器12，所述至少一個線移動器置于所述線投影儀與所述晶片的表面之間的光束中； 移動裝置，所述移動裝置用于提供所述晶片和所述線投影儀之間的相對旋轉(zhuǎn)并且由此維持所述線投影儀相對于所述晶片的平面的銳角，從而在第二取向上將所述多條線的第二圖像投影到所述晶片的表面上；以及 幀抓取器和圖像處理器，其中通過所述幀抓取器將所述多條線的第一圖案和所述多條線的第二圖案的圖像捕捉與線移動器在所述光束中的定位以及所述晶片和所述線投影儀的相對旋轉(zhuǎn)定位協(xié)調(diào)地進行同步。
24.一種用于對晶片表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置，所述裝置包括 兩個相機，每一相機限定一視場并且每一相機被排列成與所述晶片的前側(cè)和所述晶片的后側(cè)的平面垂直，其中所述兩個相機的視場被設(shè)計成分別捕捉所述晶片的整個前側(cè)和整個后側(cè)； 至少一個第一線投影儀，所述第一線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述第一線投影儀被排列成所述中心光束軸分別與所述晶片的平面和前側(cè)成銳角，至少一個第二線投影儀，所述第二線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述第二線投影儀被排列成所述中心光束軸分別與所述晶片的平面和后側(cè)成銳角，其中所述至少第一和第二線投影儀配備有來自至少一個光源的光且調(diào)適成將多條線的圖案投影到所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的整個表面； 至少一個線移動器，所述至少一個線移動器置于所述線投影儀與所述晶片的表面之間的光束中；以及 幀抓取器和圖像處理器，其中通過所述幀抓取器將所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉與多條線的圖案在所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)的定位協(xié)調(diào)地進行同步。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，移動裝置實現(xiàn)所述晶片和所述線投影儀之間的相對旋轉(zhuǎn)并且由此維持所述線投影儀相對于所述晶片的平面的銳角，從而在第二取向上將所述多條線的第二圖像投影到所述晶片的表面上，并且所述幀抓取器和所述圖像處理器將投影到所述晶片的表面上的所述多條線的第一圖案和所述多條線的第二圖案的圖像捕捉、線移動器在所述光束中的定位、以及所述晶片和所述線投影儀相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)定位進行同步。
26.一種用于對晶片的至少一個表面上的鋸痕進行三維檢查的裝置，所述裝置包括 至少一個相機，所述至少一個相機限定視場并且被排列成對所述晶片的平面進行成像，其中所述視場被設(shè)計成捕捉所述晶片的表面的至少一部分； 用于加載所述晶片以使所述鋸痕在所述相機的視場中位于所定義的取向上的裝置；至少一個線投影儀，所述至少一個線投影儀提供以中心光束軸為中心的光束，其中所述至少一個線投影儀被排列成所述中心光束軸相對于所述晶片的平面成銳角，并且所述至少一個線投影儀配備有來自至少一個光源的光且調(diào)適成將多條線的圖案投影到所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)并且由此覆蓋所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的表面的至少一部分； 至少一個線移動器，所述至少一個線移動器置于所述線投影儀與所述晶片的表面之間的光束中；以及 幀抓取器和圖像處理器，其中通過所述幀抓取器將所述晶片的前側(cè)或后側(cè)的圖像捕捉與多條線的圖案在所述晶片的前側(cè)和/或后側(cè)的定位協(xié)調(diào)地進行同步。
27.一種用于確定晶片的至少一個表面上的鋸痕的方法，所述方法包括以下步驟 確定所述晶片上的銀痕的取向； 設(shè)置至少一個線投影儀； 將具有第一取向的多條線的第一圖案投影到所述晶片的至少一個表面上，其中所述多條線的第一圖案取向為相對于所述鋸痕成一角度； 捕捉所述晶片的表面的第一組第一圖像，其中對于所述多條線的第一圖案的每一圖像，所述多條線垂直于所述多條線的第一圖案的取向移動一確定距離； 從所述一組第一圖像生成組合的第一圖像，并且由此根據(jù)組合的第一圖像計算一組經(jīng)改進的第一圖像； 在所述一組經(jīng)改進的第一圖像中的至少一幅圖像中檢測鋸槽； 測量所述一組經(jīng)改進的第一圖像的每一圖像中所檢測到的鋸槽的深度； 對所述一組經(jīng)改進的第一圖像中的圖像上的每一鋸槽的深度求平均；以及 將所述晶片的表面上所檢測到的鋸槽的深度、位置和取向進行存檔。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，移動裝置被設(shè)置成用于實現(xiàn)所述晶片和所述至少一個線投影儀之間的相對旋轉(zhuǎn)，以使所述晶片上的鋸痕的取向不平行于投影到所述晶片的表面上的所述多條線的第一圖案。
全文摘要
公開了用于對晶片(4)的至少一個表面(3)上的鋸痕(2)進行三維檢查的裝置(1)和方法。需要至少一個相機(6)來捕捉晶片(4)的整個表面(3)的圖像。至少一個線投影儀(8)提供以中心光束軸(9)為中心的光束(5)。線投影儀(8)被排列成中心光束軸(9)與晶片(4)的平面(P)成銳角(α)。線移動器(12)置于每一線投影儀(8)與晶片(4)的表面(3)之間的光束(5)中。幀抓取器(14)和圖像處理器(16)用于對圖像捕捉和多條線(22)的圖案(20)在晶片(4)的前側(cè)(3F)和/或后側(cè)(3B)的定位進行同步和協(xié)調(diào)。
文檔編號G01N21/956GK103038603SQ201180037270
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者B·芒雄, A·希爾, L·赫爾曼斯, F·尼基斯, K·范吉爾斯, C·武泰斯 申請人:克拉-坦科股份有限公司