用于探测对象中的缺陷的方法和装置制造方法及图纸

一种用于探测对象（２０）中的缺陷（２２）的方法，所述方法包括下列步骤：通过入射具有某一波长的光（５０），对所述对象（２０）进行局部照射（步骤１０），所述对象（２０）对于所述波长是可透过的；在至少部分地避免探测所述入射光的直接透射部分（４８）且至少部分地避免探测所述入射光（５０）的一次反射部分（５３ａ、５３ｂ）的情况下，探测所述入射光（５０）的多次反射部分（步骤１２）；以及，通过分析所述入射光（５０）的被探测到的部分中的强度差，识别缺陷（２２）（步骤１４）。本发明专利技术还涉及一种执行所述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于探测对象中的缺陷的方法以及一种用于执行所述方法的装置。
技术介绍
在制造产品时，通常力争尽可能少生产次品。因而致力于，在原材料或者半成品进 入生产之前，检查原材料或者半成品可能的缺点或者缺陷。以这种方式，可以在最后的检验 之前或者在稍后确定所制造的产品有缺陷之前，阻止这些有缺陷的原材料或者半成品进入 制造过程以及由此带来的成本和花费。例如在制造尤其是太阳能电池这样的半导体元件 时，将硅片作为原材料。厚度最高为几百微米的、经常被描述为硅晶片的硅片相对较薄，因 而易碎。当这种硅片进入相应加工程序时，有时候已经有了微小裂缝或者其他形式的机械 损伤。因为用肉眼经常很难看出这种缺陷，因而首先尝试用光透射硅片并以这种方式识别 可能的缺陷。然而，在不均质的对象中，有时候只能以非常不可靠的方式探测缺陷，这是因为存 在的不均质性妨碍了对缺陷的探测。在多晶半导体材料，尤其是多晶硅片中，例如由于结构 的覆盖而阻碍了对裂缝、微小裂缝、夹杂等的识别。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的一个目的是提供一种方法，借助于该方法能够可靠地探测对象 中的缺陷。此外本专利技术的任务还在于提供执行所述方法的装置。在根据本专利技术的方法中，使具有一定波长的入射光照射对象，所述对象对于所述 波长是可透射的。此外，在至少部分地避免探测所述入射光的直接透射的部分，且至少 部分地避免探测所述入射光的一次反射的部分的情况下，探测所述入射光的多次反射的部 分。因此在探测入射光的多次反射的部分同时，并不探测入射光的至少一部分直接透射的 部分以及入射光的至少一部分直接反射的部分。此外通过分析所述入射光的被探测到的部 分中的强度差来识别缺陷。在此，所述光在原则上可以被理解为任意类型的电磁辐射，只要 其具有一波长，且所述对象对于所述波长是可透过的。根据本专利技术的含义，入射光的直接透 射的部分是不存在先前的反射而透射穿过对象的光部分。在本专利技术中，缺陷不可以理解为 通常的晶体缺陷(其中例如包括晶界)，而是理解为对象的机械损伤，例如裂缝、微小裂缝、 裂口、机械张紧或者夹杂。在对象中，只要入射光被反射，那么入射光大部分在对象界面上反射，也就是在其 上表面和下表面上反射。这种多次反射光与直接透射或者仅一次反射光相比将在对象内 经过更长的路径。在此关于对象的不均质结构的信息，例如关于多晶半导体对象(尤其是 多晶硅晶片)的晶体结构的信息消失。而且，对于探测到的信号而言，决定性的是所谓的界 面的特性，也就是表面的特性。如果表面相对粗糙，那么所述多次散射类似于朗伯辐射体4(lambertsche Strahler)。所述多次反射可以理解为朗伯多次反射，在对象中在局部造成 较为均勻的光。探测到的直接透射光或者仅一次反射光越少，那么探测到的光就越频繁地 被散射，晶体结构在探测信号中就消失得越明显。如果将探测到的信号转换为图像，那么在 图像中晶体结构相应变得更模糊。反之，例如在多晶半导体片中有裂口，该裂口沿着那里存在的晶体结构形成。裂口 的表面可以相应假定是非常平滑的，以致于在其上发生全反射。朝向裂口方向传播的入射 光在裂口的镜面上全反射，也就是镜面反射。该镜面原则上可以任意取向，从而在裂口处的 全反射就会在硅片上表面上或者下表面上形成“明部”。在形成“明部”的一侧，相应地形 成“暗部”。在相应的图像处理算法中可以充分利用由此产生的明暗特性，以便可靠地识别 裂口。在此仅分析入射光的被探测到的部分中的强度差，并由此识别缺陷，尤其是所谓的裂 口。如果例如在所检查的对象中没有裂口而是有夹杂，那么在较亮的背景前该夹杂显现为 暗色，并且同样可以借助于适当的图像处理算法识别该夹杂。图1至图3示意地显示了所述缺陷。图1以示意图示出多晶硅片20的图像，该图 像是根据现有技术，利用红外探测器，按照直接透射光方法记录的。在该图像中能够看到 多个晶界24。断裂面通常沿着这些晶界延伸。在图1中在圆圈处示出这种裂口 22。裂口 22的曲线通过较粗的线条人为地强调出来。没有这种人为的强调，裂口 22实际上不能与晶 界24区别开来。这恰恰妨碍了在这种材料或者类似材料的情况下探测缺陷。如前已述，在 直接透射光情况下形成图1的照片。也就是说，硅片在一侧被在局部照射，而在另一侧借助 于探测器主要探测直接透射的光。为了生成硅片20的完整图像，利用探测器以及所用的光 源对硅片进行扫描。反之，如果根据本专利技术的方案，至少部分地避免探测直接透射光和一次反射光，那 么所获得的硅片20的图像大致相当于图2的视图。如该图所示，以这种方式可以屏蔽大部 分的结构24，从而明显更容易地识别裂口 22。在裂口 22的周边仍可以看出晶体结构24，但 是比图1所示更淡，这是因为此处部分地探测了直接透射光和/或一次反射光。然而当完全避免探测入射光的直接透射的部分并且也完全避免探测入射光的一 次反射的部分时，同样也可以屏蔽在图2中仍可见的结构24。在这种情况下，可获得例如图 3所示的图像。在此可以清楚看到裂口 22，因为结构24被完全屏蔽。而且，图3示意性示 出的图像是由硅片20的表面粗糙度决定的。然而实践表明，尤其是在由硅块锯切得到的、 用酸性蚀刻材料表面处理的多晶硅片20情况下，可以很近似地实现朗伯多次反射，进而实 现局部各向同性的照射。在本专利技术方法的一个优选变形实施方式中，入射光被聚焦到对象的表面上。由此 可以非常强烈地在局部照射所述对象。为了照射对象，优选入射线条形光，尤其优选入射聚焦到对象表面上的线条形光， 并且沿着一条直线探测入射光的多次反射的部分。这种探测例如可以借助于线条式传感 器，尤其借助于线型探测器实现。在本专利技术方法的一个优选变形实施方式中，对不均勻对象中的缺陷进行探测。根 据本专利技术，不均质的对象可以理解为这样的对象，即，其不具有统一的基本结构，例如不具 有统一的晶体结构。因此多晶对象，尤其是多晶半导体材料是这种不均质对象。在实践中，在探测硅体，优选地是硅片，特别优选地是多晶硅片中的缺陷的情况下，本专利技术的方法已经被证实是有效的。根据本专利技术，硅片可以一方面是仅通过锯切得到的 硅片、锯切后经过表面处理的硅片，或者，也可以是完成的或者经过局部处理的硅太阳能 电池。根据本专利技术的一个改进实施方式，在探测硅体中的缺陷时，入射光是波长为 IlOOnm至5000nm的光，优选地是波长为IlOOnm至2000nm的光。在本专利技术方法的一个优选变形实施方式中，在这种硅体中探测缺陷，所述硅体通 过锯切而与原始硅体分离。因而硅体具有至少一个局部粗锯的表面，由此在硅界面上可以 造成入射光的有统计学特性的散射。利用朗伯辐射体可以相对良好地说明该散射的统计学 特性。如果在探测缺陷之前至少在局部对硅体进行表面处理，那么被证实的是，就利用 本专利技术方法探测缺陷而言，使用酸性蚀刻材料表面处理硅体是有利的。反之，使用碱性蚀刻 材料表面处理会阻碍对缺陷的探测。根据本专利技术方法的一个变形实施方式，为了实现在局部照射的目的，使光入射到 所述对象的一侧的局部，并且在所述对象的同一侧探测所述入射光的多次反射的部分。这 是所谓的入射光法。当在对象的一侧设置所用的光不可穿透的层(例如金属覆层)时，入 射光方法是特别有利的，这是因为用于在局部照射的光源以及用于探测多次反射光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测对象（２０）中的缺陷（２２）的方法，所述方法包括下列步骤：－通过入射具有一波长的光（５０），对所述对象（２０）进行局部照射（步骤１０），其中所述对象（２０）对于所述波长是可透过的，其特征在于，－在至少部分地避免探测所述入射光的直接透射部分（４８）且至少部分地避免探测所述入射光（５０）的一次反射部分（５３ａ、５３ｂ）的情况下，探测所述入射光（５０）的多次反射部分（步骤１２）；以及－通过分析所述入射光（５０）的被探测到的部分中的强度差，识别所述缺陷（２２）（步骤１４）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马克赫姆森道夫，克里斯蒂安普罗布斯特，
申请(专利权)人：GP检验有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]