基于圖像處理的直拉單晶直徑測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、硅單晶是制造IC集成電路和太陽能電池的關鍵材料，隨著中國半導體產業(yè)的快速發(fā)展，中國將成為僅次于美國的世界第二大半導體市場。目前國內單晶硅的產量僅為需求量的6％，中國的產量只占了世界產量的1％。直拉單晶爐是制備硅單晶的主要設備，目前極其緊缺的大直徑硅單晶都是國外全自動單晶爐生產的?；贑CD的直徑測量技術是全自動單晶爐的核心技術，而該技術一直被國外幾家公司所壟斷。國內目前使用的半自動單晶爐采用的紅外間接測量直徑技術無法獲得晶體的真實直徑，

2、從而不能完成整個拉晶過程的全自動控制，這就造成了該技術生產效率低，而且生產出的晶體等徑質量差，遠不能滿足目前市場對大直徑晶體的需求。本論文研究的是基于圖像處理的單晶直徑測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)可整體提高單晶體尤其是大直徑單晶體的制造水平，滿足了國內半導體工業(yè)市場對單晶體的快速需求，填補了國內空白，打破了國外技術與產品的市場壟斷。 直徑測量系統(tǒng)采用雙CCD結構。兩個不同焦距的CCD攝像頭透過隔熱設施俯拍單晶，分別捕獲引晶和等徑階段的單晶生

3、長圖像，圖像采集卡將模擬圖像信號轉化為數(shù)字信號，通過中值濾波進行圖像預處理以減少邊緣模糊現(xiàn)象，采用Sobel邊緣檢測算子和輪廓跟蹤識別技術快速的進行邊緣粗定位，最后應用亞像素邊緣檢測技術精確獲取單晶體的邊緣位置。通過編制算法實現(xiàn)引晶過程的晶體圖像自動跟蹤和等徑過程的非完整圓直徑測量，獲得硅單晶的真實直徑用于實現(xiàn)整個拉晶過程的全自動控制。 論文共分為五章： 第一章為緒論，介紹了課題的研究意義、目的及相關的知識。 第

4、二章為圖像測量系統(tǒng)硬件的構成，介紹了CCD攝像頭、鏡頭、圖像采集卡等部件的工作過程、選取原則和方法。 第三章為圖像分析和計算。CCD攝像頭捕獲硅單晶生長圖像信號，由圖像采集卡采集后，通過A/D轉換量化為數(shù)字信號。運用圖像處理技術對數(shù)字信號進行分析和計算，以及圖像跟蹤技術實現(xiàn)引晶過程的晶體圖像跟蹤，采用不完整圓算法對等徑過程晶體直徑進行測量。 第四章為圖像測量系統(tǒng)的軟件設計。在ViSU8l C++6.0環(huán)境下，應用圖像采集卡