[發明專利]用于檢測晶片中的微裂紋的方法和系統

有效

• 申請號: 200980129442.3
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN102105972A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 曾淑玲
• 申請（專利權）人: 布魯星企業私人有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L31/042
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

技術領域

本發明總體上涉及用于物體的檢查的裝置和方法，具體地說，本發明涉及一種用于檢查晶片的缺陷的裝置和方法。

背景技術

太陽能電池制造商例行地對其太陽能晶片執行檢查。這是為了保證將任何有缺陷的晶片識別出來以控制太陽能電池的質量。

太陽能晶片是在制造太陽能電池時一般使用的硅晶體的薄片。太陽能晶片用作太陽能電池的基板并且在成為實用的太陽能電池之前經歷例如淀積、刻蝕和構圖的一系列制造工藝。因此，為了提高產出率并降低生產費用，從制造工藝的開始起就維護太陽能電池晶片的質量是非常重要的。

微裂紋是在太陽能晶片中的常見缺陷，由于一些微裂紋對于肉眼甚至對光學顯微鏡來說都是不可見的，因此檢測微裂紋極其困難。一種檢測太陽能晶片中的微裂紋的方法涉及了紅外成像技術的使用。太陽能晶片由高純度的硅制成，并且太陽能晶片在可見光下表現為不透明。但是，由于硅的帶隙能級，當利用具有大于1127nm的波長的光照射太陽能晶片時，太陽能晶片表現為透明。

具有1127nm的波長的光被歸類為近紅外線(NIR)輻射。NIR對于肉眼是不可見的，但是可以被大多數市售的CCD或CMOS紅外相機檢測到。紅外光源的例子為發光二極管(LED)、鎢絲燈和鹵素燈。

由于紅外光能夠透過由硅制成的太陽能晶片，因此通過使太陽能晶片在紅外攝像機與光源之間移動，能夠檢查太陽能晶片的內部結構。

通常在生產線上按照每秒一個晶片的速度大量地制造太陽能晶片。太陽能晶片通常具有直線圍起的形狀和介于100mm×100mm和210mm×210mm之間的表面尺寸。太陽能晶片還具有150μm至250μm之間的標準厚度。常規的高速成像系統被用于檢查太陽能晶片。常規的高速成像系統大都使用線掃描CCD/CMOS攝像機，線掃描CCD/CMOS攝像機具有高達12000(12K)像素的分辨率。

圖1a示出常規高速成像系統10。常規高速成像系統10由計算機2和線掃描成像裝置14組成。線掃描成像裝置14包括攝像機和透鏡系統，并且與太陽能晶片16的表面垂直地設置在太陽能晶片16的上方。紅外光源18位于太陽能晶片16下方，使得紅外光透過太陽能晶片16并到達線掃描成像裝置14。

為了檢查210mm×210mm的太陽能晶片，需要12K線掃描攝像機具有超過210mm/12000像素或18μm/像素的圖像分辨率。基于抽樣定理，該圖像分辨率僅能用于檢測具有大于2個像素的裂紋線寬的微裂紋。這意味著常規的高速成像系統限于檢測具有大于2個像素×18μm/像素的裂紋線寬或36μm的裂紋線寬的微裂紋。因為微裂紋的寬度通常小于36μm，因此這是常規高速成像系統的主要限制。

圖1b示出了在圖1a的點A處沿太陽能晶片16的橫截面的微裂紋20的特寫鏡頭視圖。微裂紋20的寬度小于常規高速成像系統10的圖像分辨率22。結果，微裂紋20的輸出圖像不具有足夠的對比度以允許圖像分析軟件檢測到微裂紋20。

除了圖像分辨率問題以外，當太陽能晶片是多晶硅類型時，檢測太陽能晶片中的微裂紋變得更加復雜。太陽能晶片通常是由單晶硅晶片或多晶硅晶片制造而成。單晶硅太陽能晶片通常是通過將單晶硅切割為薄片來制造。另一方面，多晶硅太陽能晶片是通過將爐中的硅熔化并接著在熔化的硅緩慢冷卻后將凝固的硅切割為薄片而獲得的。盡管多晶硅太陽能晶片由于硅中的雜質水平較高而在質量上低于單晶硅太陽能晶片，但多晶硅太陽能晶片成本更低并且比單晶硅太陽能晶片更廣泛地用于制造太陽能電池。單晶硅太陽能晶片表現為具有均勻的表面紋理。如圖2中所示，由于在凝固過程中形成了不同尺寸的晶粒，因此多晶硅太陽能晶片展現了復雜隨機的表面紋理。

多晶硅太陽能晶片中的隨機的表面紋理也表現在常規高速成像系統10的輸出圖像中。晶粒的邊界和不同晶粒之間的對比度增加了檢測微裂紋的困難。

因此，存在對便于檢測晶片中的微裂紋的經改善的系統和方法的需要。

發明內容

這里公開的本發明的實施方式涉及一種便于檢測晶片中的微裂紋的經改善的系統和方法。