硅片反射率测量方法及其测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种硅片反射率测量方法，其包括以下步骤：(1)使用具有特定光谱的光源均匀的照射到硅片样品的表面；(2)通过光学镜头将硅片样品表面反射的光聚焦到光电探测器上；(3)光电探测器接收到的光信号转换为电信号，并输出结果；(4)将输出结果与标准样品的测试结果进行比对得出待测硅片样品的反射率。本发明专利技术还公开了一种硅片反射率测量装置，整体结构设计合理，能精确、快速测量出硅片反射率，避免主观判断的差异性，速度快、精度高、重复性高，可以对大面积硅片反射率进行测量，实现批量化检量，适用范围广，成本较低，利于广泛推广应用。

Measurement method and device of silicon reflectivity

The invention discloses a method for measuring the reflectivity of a silicon wafer, which comprises the following steps: (1) uniformly irradiating the surface of the silicon wafer sample with a light source with a specific spectrum; (2) focusing the light reflected from the surface of the silicon wafer sample on the photodetector through an optical lens; (3) converting the light signal received by the photodetector into an electrical signal and outputting the result; (4) outputting the result with the standard sample The reflectance of the silicon sample to be tested is obtained by comparing the test results of the sample. The invention also discloses a silicon wafer reflectivity measuring device, which has reasonable overall structure design, can accurately and rapidly measure the silicon wafer reflectivity, avoids the difference of subjective judgment, has fast speed, high precision and high repeatability, can measure the reflectivity of large area silicon wafer, realizes batch inspection, has wide application range and low cost, and is conducive to wide popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
硅片反射率测量方法及其测量装置
本专利技术涉及硅片反射率检测
，特别涉及一种硅片反射率测量方法及其测量装置。
技术介绍
目前，硅片反射率的测量方法主要为两种方法，主要区别是分光的位置不同，一种是在测试样品前进行分光，另一种是在测试样品后对测试信号进行分光。第一种方法是使用光栅把光源的光分成一个光谱，光谱照射到狭缝产生单色光，单色光再经过准直等操作后以一定小的夹角(常规为8°)照射到待测样品上，经过样品反射后的光在积分球中进行积分，通过在积分球侧壁上的光电探测器探测局部光强的办法计算得到整个反射光的能量。最后通过反射能量与入射能量之间的比值得出样品在该波长下的反射率。入射光的能量通过标准样品的反射率及反射能量计算得到。改变光栅的倾角可以得到不同的入射波长。样品单点的反射率是通过对各个波长下的反射率与太阳光标准光谱的积分和获得。因此想获得单点样品的平均反射率，需要耗费几秒钟甚至几分钟才能对整个光谱进行测量。测量的面积由光斑大小决定，最终测量的反射率是整个光斑区域的平均反射率。因此该技术无法获得小于光斑区域的反射率，也无法获得大区域的反射率。即使对整个区域进行扫面测量，也仅是通过采集多点的方法近似认为整个区域，该方法还需要耗费大量时间。由于该方案在光栅移动以及位置逐个测量两个方面都需要耗费大量的时间，因此该方案不利于工业化的应用，仅在实验室被采用。另一个方案是采用具有宽波谱的光源经过透镜汇聚，从侧面照射到积分球内部，在顶部偏8°角处的光纤记录底部有样品时和有标准样品时各个波长下光强度的变化得到不同波长下的反射率。其中光纤导出的光进入到光纤光谱仪中进行分析。由于光纤光谱仪中的光栅为固定光栅，通过有一个长度的CCD对光谱进行分析的方法，从而避免了光栅移动所需要耗费的时间。但是该方案测试区域有积分球上开孔决定，无法获得比孔小区域的反射。如果需要测试大的区域，和第一种方案存在相同的问题。需要耗费大量的时间，所以在工业界使用仍然存在较多的问题。特别是对于不均匀的样品，为了获得较为准确的反射率，必须要通过多点测量取平均值的办法来获得。但是每次选取点的不同会导致反射率测试结果重复性非常差。如果想提高重复性，则需要增加测量点的数目，从而增加了测量的时间成本，因此需要再重复性与准确性和时间之间相互平衡。公开号“CN107845090A”，名称为“一种硅片检测方法和硅片检测装置”，其公开了一种硅片检测方法，通过硅片各个像素点的灰度值与硅片反射率的关系进行反射率测量的方法，该方法首先需要使用多个标准样品进行灰度值和反射率关系的标定，一般认为两者具有线性的关系。但是该方法测量结果的准确性充分的依赖于灰度值与反射率相关，为了提高测试的精度，一种类型的样品需要使用相同类型的样品进行标定才能够获得较为准确的结果。因为该方法的测试虽然可以提高测试的面积和降低的测试时间，但是牺牲了测试的准确性，以及设备标定的通用性较差。因此，急需一种更加精确且测量时间短的硅片反射率测量方法和测量装置，其可以对大面积硅片反射率进行测量。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种硅片反射率测量方法及其测量装置。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种硅片反射率测量方法，其包括以下步骤：(1)使用具有特定光谱的光源均匀的照射到硅片样品的表面；(2)通过光学镜头将硅片样品表面反射的光聚焦到光电探测器上；(3)光电探测器接收到的光信号转换为电信号，并输出结果；(4)将输出结果与标准样品的测试结果进行比对计算得出待测硅片样品的反射率。作为本专利技术的一种改进，所述光源为补偿了光电探测器光谱响应度后的光源，所述光源的特定光谱为400-500nm、500-600nm、600-700nm、700-800nm、800-900nm和900-1100nm,这六个波长范围实际测试的总辐照度的百分比与理想光谱辐照分布的百分比的比率都在0.4～2.0之间；所述的理想光源的光谱与所使用的光电探测器响应度的积为太阳光标准AM1.5光谱乘以一个常数。作为本专利技术的一种改进，所述的光电探测器包括CCD或CMOS；所述光源由LED、氙灯和卤素灯中一种或多种组合而成。所述硅片样品为经原始切割后、制绒后、抛光后、扩散后、镀膜后、丝网印刷后的硅片、太阳能电池片成品或使用硅片制成的其他产品。作为本专利技术的一种改进，所述步骤(4)采用以下公式进行计算：R＝R0/I0*I+b；其中R为硅片样品的反射率，R0为标准样品的反射率，I0为标准样品测量后的光生电流，I为待测样品测量后的光生电流，b为修正因子。作为本专利技术的一种改进，所述步骤(3)中的输出结果为灰度值，其灰度值与光电电流的大小成正比。作为本专利技术的一种改进，所述步骤(4)采用以下公式进行计算：R＝R0/H0*H+b；其中R为硅片样品的反射率，R0为标准样品的反射率，H0为标准样品测量后的灰度值，H为待测样品测量后的灰度值，b为修正因子。一种硅片反射率测量装置，其包括样品台、光源模块、光学镜头模块、数据采集模块和数据分析运算模块，所述样品台设置在密封箱体内的底面，所述光学镜头模块和数据采集模块相组合形成镜头，该镜头设置在密封箱体内的顶面，所述光源模块设置在箱体内，并朝向所述样品台。其中所述样品台用于放置待测硅片样品；光源模块用于为放置在样品台上的硅片样品提供均匀的具有特定光谱的光源；光学镜头模块用于将经过硅片样品反射的光进行汇聚并过滤掉非反射光；数据采集模块用于将经过光学镜头汇聚的光信号转化为电信号，并输出结果。数据分析运算模块用于将数据采集模块的输出结果与标准样品的测试结果进行比对得出硅片样品的反射率。作为本专利技术的一种改进，所述光源模块为补偿了光电探测器光谱响应后的太阳光模拟光源，所述数据采集模块为光电探测器，该光电探测器为单一的或阵列的排布，所述光电探测器为CCD或CMOS。太阳能电池片是应用于太阳光环境下，因此测量太阳能电池用硅片的反射率则需要考虑到太阳能光谱。目前硅片的反射率测量是对太阳能光谱在λ1和λ2之间每个波长下的反射率根据下面公式进行加权求和，从而得到测量区域的反射率R：其中G(λ)为太阳光AM1.5标准光谱，λ1和λ2分别为测试的起始波长和结束波长，一般情况下分别为300nm和1100nm。该计算方法需要知道λ1和λ2之间连续光谱下每个波长的反射率，然后进行积分得出平均反射率R。对于目前测量硅片反射率使用的方法，是通过对每一个波长λ的反射率R(λ)进行一次测量，但是在实际的测试过程中，对于第一种测试方法，由于光栅的移动精度和测试时间的限制，只能根据特定步长，测量部分波长下的反射率，通过以直代曲的办法获得平均反射率，常见的步长选择为20nm、10nm和1nm等，从而会引起反射率测量结果的误差。公开号“CN107845090A”，名称为“一种硅片检测方法和硅片检测装置”，其公开了一种硅片检测方法，使用的方法是考虑到整个光谱情况，因此对于每一个像素点，其反射率R(x,y)的计算公式为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅片反射率测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：/n(1)使用具有特定光谱的光源均匀的照射到硅片样品的表面；/n(2)通过光学镜头将硅片样品表面反射的光聚焦到光电探测器上；/n(3)光电探测器接收到的光信号转换为电信号，并输出结果；/n(4)将输出结果与标准样品的测试结果进行比对计算得出待测硅片样品的反射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅片反射率测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)使用具有特定光谱的光源均匀的照射到硅片样品的表面；
(2)通过光学镜头将硅片样品表面反射的光聚焦到光电探测器上；
(3)光电探测器接收到的光信号转换为电信号，并输出结果；
(4)将输出结果与标准样品的测试结果进行比对计算得出待测硅片样品的反射率。


2.根据权利要求1所述的硅片反射率测量方法，其特征在于：所述光源为补偿了光电探测器光谱响应度后的光源，所述光源的特定光谱为400-500nm、500-600nm、600-700nm、700-800nm、800-900nm和900-1100nm,这六个波长范围实际测试的总辐照度的百分比与理想光谱辐照分布的百分比的比率都在0.4～2.0之间；所述的理想光源的光谱与所使用的光电探测器响应度的积为太阳光标准AM1.5光谱乘以一个常数。


3.根据权利要求1或2所述的硅片反射率测量方法，其特征在于：所述的光电探测器包括CCD或CMOS；所述光源由LED、氙灯和卤素灯中一种或多种组合而成。


4.根据权利要求1所述的硅片反射率测量方法，其特征在于：所述硅片样品为经原始切割后、制绒后、抛光后、扩散后、镀膜后、丝网印刷后的硅片、太阳能电池片成品或使用硅片制成的其他产品。


5.根据权利要求1所述的硅片反射率测量方法，其特征在于：所述步骤(4)采用以下公式进行计算：R＝R0/I0*I+b；

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全胜，唐旱波，刘尧平，王燕，杜小龙，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44