(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111504659.7 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 尹莘新　肖华攀　 (74)专利代理 机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 50237 专利代理师 王翔 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 111/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全 表面线粗 糙度预测方法 (57)摘要 本发明公开一种基于图像处理的线锯切割 单晶硅片全表面线粗糙度预测方法， 步骤为： 1) 建立单晶硅片全表面线粗糙度与凹坑宽度之间 的数学关系模 型； 所述凹坑是去除单晶硅片横向 裂纹上方材料后形成的； 2)获取单晶硅片的微观 表面形貌， 提取单晶硅片所有凹坑宽度， 并输入 到单晶硅片全表面线粗糙度与凹坑宽度之间的 数学关系模型中， 得到单晶硅片全表面线粗糙 度。 本发明只需通过获得同批次单晶硅片的微观 形貌， 就能准确预测出硅片的全表面线粗糙度， 大大缩短了人工测量的时间。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114638084 A 2022.06.17 CN 114638084 A 1.一种基于 图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 1)建立所述单晶硅片全表面线粗糙度与凹坑宽度之间的数学关系模型； 所述凹坑是去 除单晶硅片横向裂纹上 方材料后形成的。 2)获取单晶硅片的微观表面形貌， 提取单晶硅片所有凹坑宽度， 并输入到单晶硅片全 表面线粗 糙度与凹坑宽度之间的数 学关系模型中， 得到单晶硅片全表面线粗 糙度。 2.根据权利1所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于： 所述单 晶硅片全表面线粗糙度包括垂直于裂纹的粗糙度和平行于裂纹方 向的粗糙度。 3.根据权利2所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于， 所述单 晶硅片全表面线粗糙度与 凹坑宽度之间的数学关系模型包括垂直 于裂纹的粗 糙度计算模型和平行于裂纹方向的粗 糙度计算模型； 垂直于裂纹的粗 糙度计算模型和平行于裂纹方向的粗 糙度计算模型分别如下 所示： 式中， Rz1、 Rz2分别表示垂直于裂纹的粗糙度和平行于裂纹方向的粗糙度； hpi是材料堆 积高度； α1是修正因子； Δwi是被测位置与裂纹中心线的距离； 其中， 横向裂纹深度cli、 宽度cwi分别如下 所示： 式中， θi是磨粒的半锥角； E、 H、 Kc和v分别是材料的弹性模量、 硬度、 断裂韧性和泊松比； Fni为压印载荷； 下 标i表示与第i  个磨粒相关的量。 横向裂纹深度cli、 宽度cwi的关系如下： 参数α2如下所示： 式中， E、 H、 Kc和v分别是 材料的弹性模量、 硬度、 断裂韧性和泊松比。 4.根据权利3所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114638084 A 2法， 其特征在于， 确定修 正因子α1和参数α2的步骤包括： 1)获取单晶硅片的微观 表面形貌， 并测量出硅片表面的最大凹坑宽度、 深度； 2)将单晶硅片表面的最大凹坑宽度、 最大凹坑深度代入单晶硅片全表面线粗糙度与凹 坑宽度之间的数 学关系模型中， 计算出修 正因子α1和参数α2的值。 5.根据权利4所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于： 测量硅片表面的材 料堆积高度的方法包括纳米刻划实验。 6.根据权利5所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于： 所述纳米刻划实验的步骤 包括： 1)在抛光的硅片表面 斜切出一条裂纹； 2)测量由斜切裂纹形成的材 料堆积高度， 以作为硅片表面的材 料堆积高度。 7.根据权利1所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于， 提取 单晶硅片所有凹坑宽度的步骤 包括： 1)对单晶硅片的微观 表面形貌进行 预处理； 2)对预处理后的微观表面形貌进行图像区域属性度量操作， 以获得包含每个凹坑的最 小矩形； 3)计算每 个最小矩形对应的几何宽度， 以作为凹坑的宽度。 8.根据权利7所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于， 对单晶硅片的微观表面形貌进行预处理的方法包括灰度操作、 二值化操 作、 孔洞填充操作、 腐蚀膨胀操作。 9.根据权利7所述的一种基于图像处理的线锯切割单晶硅片全表面线粗糙度预测方 法， 其特征在于， 计算每 个最小矩形对应的几何宽度的步骤 包括： 1)计算每 个最小矩形 所包含的像素点个数； 2)根据每 个像素点对应的几何长度， 计算出每 个最小矩形对应的几何宽度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114638084 A 3