專利名稱：用于探測(cè)對(duì)象中的缺陷的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于探測(cè)對(duì)象中的缺陷的方法以及一種用于執(zhí)行所述方法的裝置。
背景技術(shù)：
在制造產(chǎn)品時(shí)，通常力爭(zhēng)盡可能少生產(chǎn)次品。因而致力于，在原材料或者半成品進(jìn) 入生產(chǎn)之前，檢查原材料或者半成品可能的缺點(diǎn)或者缺陷。以這種方式，可以在最后的檢驗(yàn) 之前或者在稍后確定所制造的產(chǎn)品有缺陷之前，阻止這些有缺陷的原材料或者半成品進(jìn)入 制造過程以及由此帶來的成本和花費(fèi)。例如在制造尤其是太陽能電池這樣的半導(dǎo)體元件 時(shí)，將硅片作為原材料。厚度最高為幾百微米的、經(jīng)常被描述為硅晶片的硅片相對(duì)較薄，因 而易碎。當(dāng)這種硅片進(jìn)入相應(yīng)加工程序時(shí)，有時(shí)候已經(jīng)有了微小裂縫或者其他形式的機(jī)械 損傷。因?yàn)橛萌庋劢?jīng)常很難看出這種缺陷，因而首先嘗試用光透射硅片并以這種方式識(shí)別 可能的缺陷。然而，在不均質(zhì)的對(duì)象中，有時(shí)候只能以非常不可靠的方式探測(cè)缺陷，這是因?yàn)榇?在的不均質(zhì)性妨礙了對(duì)缺陷的探測(cè)。在多晶半導(dǎo)體材料，尤其是多晶硅片中，例如由于結(jié)構(gòu) 的覆蓋而阻礙了對(duì)裂縫、微小裂縫、夾雜等的識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，借助于該方法能夠可靠地探測(cè)對(duì)象 中的缺陷。此外本發(fā)明的任務(wù)還在于提供執(zhí)行所述方法的裝置。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，使具有一定波長(zhǎng)的入射光照射對(duì)象，所述對(duì)象對(duì)于所述 波長(zhǎng)是可透射的。此外，在至少部分地避免探測(cè)所述入射光的直接透射的部分，且至少 部分地避免探測(cè)所述入射光的一次反射的部分的情況下，探測(cè)所述入射光的多次反射的部 分。因此在探測(cè)入射光的多次反射的部分同時(shí)，并不探測(cè)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。此外通過分析所述入射光的被探測(cè)到的部 分中的強(qiáng)度差來識(shí)別缺陷。在此，所述光在原則上可以被理解為任意類型的電磁輻射，只要 其具有一波長(zhǎng)，且所述對(duì)象對(duì)于所述波長(zhǎng)是可透過的。根據(jù)本發(fā)明的含義，入射光的直接透 射的部分是不存在先前的反射而透射穿過對(duì)象的光部分。在本發(fā)明中，缺陷不可以理解為 通常的晶體缺陷(其中例如包括晶界)，而是理解為對(duì)象的機(jī)械損傷，例如裂縫、微小裂縫、 裂口、機(jī)械張緊或者夾雜。在對(duì)象中，只要入射光被反射，那么入射光大部分在對(duì)象界面上反射，也就是在其 上表面和下表面上反射。這種多次反射光與直接透射或者僅一次反射光相比將在對(duì)象內(nèi) 經(jīng)過更長(zhǎng)的路徑。在此關(guān)于對(duì)象的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，例如關(guān)于多晶半導(dǎo)體對(duì)象(尤其是 多晶硅晶片)的晶體結(jié)構(gòu)的信息消失。而且，對(duì)于探測(cè)到的信號(hào)而言，決定性的是所謂的界 面的特性，也就是表面的特性。如果表面相對(duì)粗糙，那么所述多次散射類似于朗伯輻射體
4(lambertsche Strahler)。所述多次反射可以理解為朗伯多次反射，在對(duì)象中在局部造成 較為均勻的光。探測(cè)到的直接透射光或者僅一次反射光越少，那么探測(cè)到的光就越頻繁地 被散射，晶體結(jié)構(gòu)在探測(cè)信號(hào)中就消失得越明顯。如果將探測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像，那么在 圖像中晶體結(jié)構(gòu)相應(yīng)變得更模糊。
反之，例如在多晶半導(dǎo)體片中有裂口，該裂口沿著那里存在的晶體結(jié)構(gòu)形成。裂口 的表面可以相應(yīng)假定是非常平滑的，以致于在其上發(fā)生全反射。朝向裂口方向傳播的入射 光在裂口的鏡面上全反射，也就是鏡面反射。該鏡面原則上可以任意取向，從而在裂口處的 全反射就會(huì)在硅片上表面上或者下表面上形成“明部”。在形成“明部”的一側(cè)，相應(yīng)地形 成“暗部”。在相應(yīng)的圖像處理算法中可以充分利用由此產(chǎn)生的明暗特性，以便可靠地識(shí)別 裂口。在此僅分析入射光的被探測(cè)到的部分中的強(qiáng)度差，并由此識(shí)別缺陷，尤其是所謂的裂 口。如果例如在所檢查的對(duì)象中沒有裂口而是有夾雜，那么在較亮的背景前該夾雜顯現(xiàn)為 暗色，并且同樣可以借助于適當(dāng)?shù)膱D像處理算法識(shí)別該夾雜。圖1至圖3示意地顯示了所述缺陷。圖1以示意圖示出多晶硅片20的圖像，該圖 像是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，利用紅外探測(cè)器，按照直接透射光方法記錄的。在該圖像中能夠看到 多個(gè)晶界24。斷裂面通常沿著這些晶界延伸。在圖1中在圓圈處示出這種裂口 22。裂口 22的曲線通過較粗的線條人為地強(qiáng)調(diào)出來。沒有這種人為的強(qiáng)調(diào)，裂口 22實(shí)際上不能與晶 界24區(qū)別開來。這恰恰妨礙了在這種材料或者類似材料的情況下探測(cè)缺陷。如前已述，在 直接透射光情況下形成圖1的照片。也就是說，硅片在一側(cè)被在局部照射，而在另一側(cè)借助 于探測(cè)器主要探測(cè)直接透射的光。為了生成硅片20的完整圖像，利用探測(cè)器以及所用的光 源對(duì)硅片進(jìn)行掃描。反之，如果根據(jù)本發(fā)明的方案，至少部分地避免探測(cè)直接透射光和一次反射光，那 么所獲得的硅片20的圖像大致相當(dāng)于圖2的視圖。如該圖所示，以這種方式可以屏蔽大部 分的結(jié)構(gòu)24，從而明顯更容易地識(shí)別裂口 22。在裂口 22的周邊仍可以看出晶體結(jié)構(gòu)24，但 是比圖1所示更淡，這是因?yàn)榇颂幉糠值靥綔y(cè)了直接透射光和/或一次反射光。然而當(dāng)完全避免探測(cè)入射光的直接透射的部分并且也完全避免探測(cè)入射光的一 次反射的部分時(shí)，同樣也可以屏蔽在圖2中仍可見的結(jié)構(gòu)24。在這種情況下，可獲得例如圖 3所示的圖像。在此可以清楚看到裂口 22，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)24被完全屏蔽。而且，圖3示意性示 出的圖像是由硅片20的表面粗糙度決定的。然而實(shí)踐表明，尤其是在由硅塊鋸切得到的、 用酸性蝕刻材料表面處理的多晶硅片20情況下，可以很近似地實(shí)現(xiàn)朗伯多次反射，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)局部各向同性的照射。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，入射光被聚焦到對(duì)象的表面上。由此 可以非常強(qiáng)烈地在局部照射所述對(duì)象。為了照射對(duì)象，優(yōu)選入射線條形光，尤其優(yōu)選入射聚焦到對(duì)象表面上的線條形光， 并且沿著一條直線探測(cè)入射光的多次反射的部分。這種探測(cè)例如可以借助于線條式傳感 器，尤其借助于線型探測(cè)器實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，對(duì)不均勻?qū)ο笾械娜毕葸M(jìn)行探測(cè)。根 據(jù)本發(fā)明，不均質(zhì)的對(duì)象可以理解為這樣的對(duì)象，即，其不具有統(tǒng)一的基本結(jié)構(gòu)，例如不具 有統(tǒng)一的晶體結(jié)構(gòu)。因此多晶對(duì)象，尤其是多晶半導(dǎo)體材料是這種不均質(zhì)對(duì)象。在實(shí)踐中，在探測(cè)硅體，優(yōu)選地是硅片，特別優(yōu)選地是多晶硅片中的缺陷的情況下，本發(fā)明的方法已經(jīng)被證實(shí)是有效的。根據(jù)本發(fā)明，硅片可以一方面是僅通過鋸切得到的 硅片、鋸切后經(jīng)過表面處理的硅片，或者，也可以是完成的或者經(jīng)過局部處理的硅太陽能 電池。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式，在探測(cè)硅體中的缺陷時(shí)，入射光是波長(zhǎng)為 IlOOnm至5000nm的光，優(yōu)選地是波長(zhǎng)為IlOOnm至2000nm的光。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，在這種硅體中探測(cè)缺陷，所述硅體通 過鋸切而與原始硅體分離。因而硅體具有至少一個(gè)局部粗鋸的表面，由此在硅界面上可以 造成入射光的有統(tǒng)計(jì)學(xué)特性的散射。利用朗伯輻射體可以相對(duì)良好地說明該散射的統(tǒng)計(jì)學(xué) 特性。如果在探測(cè)缺陷之前至少在局部對(duì)硅體進(jìn)行表面處理，那么被證實(shí)的是，就利用 本發(fā)明方法探測(cè)缺陷而言，使用酸性蝕刻材料表面處理硅體是有利的。反之，使用堿性蝕刻 材料表面處理會(huì)阻礙對(duì)缺陷的探測(cè)。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)變形實(shí)施方式，為了實(shí)現(xiàn)在局部照射的目的，使光入射到 所述對(duì)象的一側(cè)的局部，并且在所述對(duì)象的同一側(cè)探測(cè)所述入射光的多次反射的部分。這 是所謂的入射光法。當(dāng)在對(duì)象的一側(cè)設(shè)置所用的光不可穿透的層(例如金屬覆層)時(shí)，入 射光方法是特別有利的，這是因?yàn)橛糜谠诰植空丈涞墓庠匆约坝糜谔綔y(cè)多次反射光的探測(cè) 器這兩者均可以設(shè)置在對(duì)象的非金屬側(cè)。在一個(gè)有利的變形實(shí)施方式中，光傾斜于對(duì)象的表面入射。由此光將在對(duì)象內(nèi)經(jīng) 過更長(zhǎng)的路徑，這對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的消失或者其他不均質(zhì)性而言被證實(shí)是有利的。根據(jù)所述入射光方法的一個(gè)另選變形實(shí)施方式，為了實(shí)現(xiàn)在局部照射的目的，使 光入射到所述對(duì)象的第一側(cè)的局部，并且在所述對(duì)象的與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)探測(cè)所 述入射光的多次反射的部分。這種方法通常被稱為透射光法。在透射光法的情況下，光也優(yōu)選地傾斜于對(duì)象的表面入射。這種方式(已經(jīng)結(jié)合 入射光方法對(duì)其進(jìn)行了說明)將對(duì)缺陷探測(cè)產(chǎn)生有利影響。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式，為了在局部照射，使入射光移過對(duì)象 表面的至少一部分，優(yōu)選移過對(duì)象的整個(gè)側(cè)面。這種移過可以連續(xù)進(jìn)行或者步進(jìn)地進(jìn)行。以 這種方式可以生成對(duì)象的完整的圖像。使入射光移過對(duì)象表面的至少一部分的一種具體實(shí) 現(xiàn)方式是，使對(duì)象相對(duì)于探測(cè)器和光源運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括光源，其用于利用具有一波長(zhǎng)的光對(duì)對(duì)象進(jìn)行局部照射， 所述對(duì)象對(duì)于所述波長(zhǎng)是可透過的；探測(cè)器，其用于探測(cè)由所述光源發(fā)射的光。此外，所述 探測(cè)器和所述光源以這樣的方式設(shè)置，即，照射區(qū)域的至少一部分和直接透射部分光的出 射區(qū)域的至少一部分位于所述探測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域之外，在所述照射區(qū)域中能夠借助所述光 源對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行局部照射。在此，直接透射光的出射區(qū)域可以理解為對(duì)象的一個(gè)表面區(qū) 域，在該出射區(qū)域中，入射光的直接透射部分從對(duì)象出射。探測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域是對(duì)象的能夠 利用探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)的區(qū)域。在本發(fā)明裝置的一個(gè)變形實(shí)施方式中，借助于所述光源能夠發(fā)射頻率為IlOOnm 至5000nm的光，優(yōu)選地能夠發(fā)射頻率為IlOOnm至2000nm的光。相應(yīng)地，所述探測(cè)器，優(yōu)選地在IlOOnm至5000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在 1 IOOnm至2000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，是敏感的。
本發(fā)明裝置的一個(gè)有利變形實(shí)施方式包括光學(xué)器件，其用于將由光源發(fā)射的光聚 焦到對(duì)象表面上。由此可以局部加強(qiáng)由光源發(fā)射且入射到對(duì)象上的光。本發(fā)明的裝置的一個(gè)有利變形實(shí)施方式包括輸送裝置，借助于所述輸送裝置可以 把對(duì)象輸送經(jīng)過探測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域。這種裝置優(yōu)選地是連續(xù)運(yùn)行的，這種運(yùn)行方式通常被 描述為“在線”工作方式。以這種方式可以在節(jié)約成本的前提下對(duì)大量的對(duì)象進(jìn)行檢查。在一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置包括分析裝置，其用于分析入射光的被 探測(cè)到的部分中的強(qiáng)度差。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式，所述探測(cè)器的所述檢測(cè)區(qū)域與所述照射區(qū)域以 及直接透射光的所述出射區(qū)域彼此隔開。以這種方式可以在很大程度上輕松地避免探測(cè)直 接透射光以及一次反射光。在本發(fā)明的一個(gè)變形實(shí)施方式中，所述光源和所述探測(cè)器被設(shè)置在一個(gè)安放面的 同一側(cè)，所述對(duì)象能夠布置在所述安放面處。這種配置方式允許以入射光方法探測(cè)缺陷。在 另一變形實(shí)施方式中，所述光源和所述探測(cè)器被設(shè)置在所述安放面的彼此相對(duì)的兩側(cè)，這 可以以透射光方法探測(cè)缺陷。在本發(fā)明裝置的一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，用至少一個(gè)線形光源為光源，并且將 至少一個(gè)線形傳感器的裝置作為探測(cè)器。優(yōu)選地是將線型探測(cè)器用作為線形傳感器。在本發(fā)明裝置的所有變形實(shí)施方式中，探測(cè)器優(yōu)選地包括透鏡，該透鏡在光源的 波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作。在此按照優(yōu)選方式，所述透鏡和探測(cè)器的可能的其他光學(xué)構(gòu)件以這樣的 方式布置，即，對(duì)象的位于探測(cè)器檢測(cè)區(qū)域中的區(qū)域被投影在探測(cè)器的傳感器上，例如在其 線形傳感器上。在一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，所述線形傳感器和可能的透鏡和可能的其他光學(xué)構(gòu) 件以這樣的方式取向，即，在要檢查的對(duì)象(例如硅片)被輸送經(jīng)過探測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域時(shí)， 能夠完整地檢測(cè)所述硅片。因而通過使要檢查的對(duì)象(例如硅片)被輸送經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域， 就可以生成對(duì)象(例如硅片)的完整圖像。在本發(fā)明裝置的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式中，所述線形光源和所述線形傳感器以這樣的 方式取向，即，由所述線形光源和其光軸的縱向延伸方向形成的光平面和由所述線形傳感 器和其光軸的縱向延伸方向形成的探測(cè)器平面分別與所述安放面形成交線，所述交線彼此 平行。因?yàn)樘綔y(cè)器是線形傳感器，光源是線形光源，所以也可以用光學(xué)平面來代替光軸進(jìn)行 說明。在這種情況下，光平面相當(dāng)于線形光源的光學(xué)平面，探測(cè)器平面相當(dāng)于線形傳感器的 光學(xué)平面。在一個(gè)優(yōu)選變形實(shí)施方式中，由輸送裝置(例如輸送帶)至少在局部構(gòu)成安放面。 這些輸送帶的上表面為對(duì)象的安放面。在本發(fā)明的裝置的一個(gè)特別優(yōu)選的變形實(shí)施方式中，探測(cè)器，特別是線形傳感器， 以這樣的方式取向，即，其光軸平行于安放面延伸。在本發(fā)明的裝置的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施方式中，所述裝置以這樣的方式設(shè)計(jì)，S卩，彼此平 行的所述交線的間距是能夠改變的。由此能夠以簡(jiǎn)單方式調(diào)節(jié)在何種范圍內(nèi)避免探測(cè)直 接透射光或者避免探測(cè)一次反射光。在本發(fā)明的裝置的一個(gè)有利的變形實(shí)施方式中，由所述光源和所述探測(cè)器組成的 組中的至少一個(gè)元件被以可移動(dòng)方式設(shè)置。所述元件尤其以可轉(zhuǎn)動(dòng)和/或樞轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。這實(shí)現(xiàn)了光源和探測(cè)器的相對(duì)取向的輕松調(diào)整。在本發(fā)明的一個(gè)變形實(shí)施方式中，以 這種方式，探測(cè)器的交線或者光平面的交線與安放面可以輕松地彼此平行地取向。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。在附圖中，對(duì)作用相同的元件采用相 同的附圖標(biāo)記。附圖中圖1以示意圖顯示了具有裂口的多晶硅片的圖像，該圖像是用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方 法為探測(cè)缺陷而獲得的；圖2以示意圖顯示了根據(jù)圖1的多晶硅片的圖像，該圖像是用根據(jù)本發(fā)明的方法， 在至少部分地避免探測(cè)直接透射光且至少部分地避免探測(cè)一次反射光的情況下獲得的；圖3以示意圖顯示了根據(jù)圖1的多晶硅片的圖像，該圖像是用根據(jù)本發(fā)明的方法 在完全避免探測(cè)直接透射光且完全避免探測(cè)一次反射光的情況下捕捉的；圖4顯示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的原理圖；圖5以示意圖顯示了本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例；圖6是圖5的細(xì)節(jié)的放大視圖；圖7顯示了本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例的原理圖；圖8是圖7的細(xì)節(jié)的放大視圖；圖9以放大視圖顯示了與圖8相同的局部區(qū)域，其中示意說明了一次反射光。
具體實(shí)施例方式圖4結(jié)合示意圖示出本發(fā)明方法的第一實(shí)施例。根據(jù)該第一實(shí)施例，利用紅外線 光在局部照射多晶硅體(步驟10)。此外，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)探測(cè)光(步驟12)，該檢測(cè)區(qū)域與 照射區(qū)域和出射區(qū)域彼此隔開，在該照射區(qū)域中硅體在局部被照射；而在該出射區(qū)域中，為 了在局部照射硅體而入射的紅外線光直接從該出射區(qū)域透射出來。以這種方式，可以極大 地避免探測(cè)入射的紅外線光的直接透射光或者避免探測(cè)該紅外線光的一次反射光。如上所 述，遺留的缺陷、尤其是裂口或者夾雜，可以利用入射光的被探測(cè)到的部分中的特征強(qiáng)度差 而得到識(shí)別。因此，分析這種強(qiáng)度差，并結(jié)合該強(qiáng)度差，可以識(shí)別缺陷(步驟14)。圖5顯示了本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施例。該裝置包括光源，該光源在此被實(shí)施為 線形光源40的形式。借助于該光源40，光入射到從硅塊鋸切得到的、酸洗后的多晶硅片20 上。該實(shí)施例示出了線形光源40的光軸41，如上所述，光軸41也可以看做為光學(xué)平面。多 晶硅片20被安放在輸送帶45a、45b的上表面上，因而輸送帶45a、45b構(gòu)成安放面46。在安 放面46的與線光源40相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有探測(cè)器，該探測(cè)器在此被實(shí)施為線形探測(cè)器42的 形式。例如結(jié)合其光軸43 (該光軸43也可以被理解為光學(xué)平面)，可以認(rèn)為線形探測(cè)器42 向下面對(duì)硅片20的表面。線形光源40和線形探測(cè)器42相對(duì)于安放面46的設(shè)置方式，可 以以透射光法實(shí)現(xiàn)缺陷識(shí)別。線形探測(cè)器42與分析裝置44連接，分析裝置44可以通過分析入射光的被探測(cè)到 的部分中的強(qiáng)度差來識(shí)別缺陷。圖6顯示了根據(jù)圖5的裝置的局部放大圖，并用于說明可利用圖5的裝置執(zhí)行的 本發(fā)明的方法。如圖6所示，照射區(qū)域51中的入射光50從線形光源40沿著光軸41照射到多晶硅片20上。在此，入射光50按照有利的方式通過設(shè)置在線形光源40中的光學(xué)器件 聚焦到照射區(qū)域51上。入射光50在照射區(qū)域51中在多晶硅片20的表面上被局部反射。在圖6中，為了 清楚顯示，省略了該一次反射光。剩余光貫穿多晶硅片20并且其一部分在硅片20的上界 面從硅片20出射。這是直接透射光48。在所有附圖中簡(jiǎn)明起見均忽略了由臨界面處的光 折射造成的一定程度上的平行偏移的光出射。剩余的、不直接透射的部分光在臨界面上朝向周邊反射。這些一次反射光一部分 在硅片20的下表面上從硅片20出射，因而不再能夠到達(dá)探測(cè)器42。剩余的部分光反射第 二次，因而是多次反射光。在界面上的這種反射過程多次發(fā)生。由于入射光50的傾斜入射， 光在傳播中得到多次反射(在圖6朝向左側(cè))，從而光最終到達(dá)探測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域47，并在 那里在從硅片20出射之后可以被探測(cè)到。對(duì)光路徑的這種說明是經(jīng)過簡(jiǎn)化的，并且這種方式對(duì)于具有相對(duì)平滑表面的對(duì)象 肯定是足夠的。反之，在要檢查的對(duì)象存在或多或少粗糙表面的情況下，在對(duì)象的界面上或 多或少存在散射。這種散射恰好使得本發(fā)明方法有效率。例如，入射光50可以真地平行于 線型探測(cè)器的光軸43入射，盡管如此檢測(cè)區(qū)域47中仍可以探測(cè)到部分光。之所以如此，是 因?yàn)楣杵?0表面上的散射導(dǎo)致在硅片的平面中出現(xiàn)光傳播；而在硅片表面為理想平滑的 情況下，假如入射光50果真平行入射，那么這種情況是不可能出現(xiàn)的。雖然如此，在本發(fā)明 的方法中，即使在入射光50在對(duì)象的表面上強(qiáng)烈散射的情況下，在硅片20的現(xiàn)有情況下， 通過入射光的傾斜入射(也就是說，如圖6和圖5所示地傾斜照射)，硅片中的部分光的傳 播(也就是說，在圖5和圖6中水平朝向左側(cè))也得以加強(qiáng)。多次反射造成光線在所檢查對(duì)象內(nèi)部(在本實(shí)施例中是在各向同性良好的硅片 20內(nèi)部)傳播。此外，平行于因采用線形光源40而線形延伸的照射區(qū)域51得到良好均勻 的光傳播。因?yàn)楣庠趯?duì)象內(nèi)部傳播，尤其是在硅的情況下具有長(zhǎng)的自由路徑，所以多晶硅片 20的晶體結(jié)構(gòu)在由線形探測(cè)器42生成的圖像中消失的越多，檢測(cè)區(qū)域47離開照射線49就 越遠(yuǎn)。由線形探測(cè)器獲取的圖像總是顯著依賴對(duì)象(此處是硅片20)的表面粗糙度。在圖 5和圖6的實(shí)施例中，硅片20由硅塊鋸切得到，因而具有較大的表面粗糙度。這更加強(qiáng)了多 次反射的由本發(fā)明帶來的效果。如果在所檢查的對(duì)象中(在本實(shí)施例中是在硅片20中)存在夾雜或者裂口，那么 這造成在探測(cè)到的部分光中出現(xiàn)特有的強(qiáng)度差，結(jié)合該強(qiáng)度差，可以借助圖像處理算法，在 分析裝置44中識(shí)別這些缺陷。如圖6所示，在所示的實(shí)施例中，線形探測(cè)器42的檢測(cè)區(qū)域47與照射區(qū)域51以 及直接透射光48的出射區(qū)域49彼此隔開。由此能夠以簡(jiǎn)單方式在很大程度上避免探測(cè)入 射光50的直接透射部分48，并且避免探測(cè)入射光50的一次反射部分。在圖5的實(shí)施例中，線形光源40和線形探測(cè)器42的縱向延伸方向垂直于附圖平 面。因而線形光源40和其光軸41的縱向延伸方向形成光平面，該光平面垂直于附圖平面 延伸并且其位置在附圖平面中通過線形光源40的光軸41來示出。此外附圖標(biāo)記41也充 當(dāng)光平面的表示。相應(yīng)地，線形探測(cè)器42和其光軸43的縱向延伸方向形成探測(cè)器平面，該 探測(cè)器平面同樣垂直于附圖平面延伸，且通過線形探測(cè)器的光軸43示出探測(cè)平面在附圖 平面中的位置。因而附圖標(biāo)記43在下文中也被用作為該探測(cè)器平面的表示。
光平面41和探測(cè)器平面43分別與安放面46相交，并形成交線55和56。交線55 和56垂直于附圖平面延伸，并且彼此平行。在圖5的實(shí)施例中，線形光源40以可移動(dòng)的方式布置。線形光源40以能夠圍繞垂 直于附圖平面延伸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式布置，此外能夠圍繞位于附圖平面中的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。 以 這種方式，可以輕松地使交線55、56彼此平行。此外，平行的交線55、56的間距可以改變。 為此目的，僅需要使線形光源圍繞垂直于附圖平面延伸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。通過改變平行的交線 55,56的間距，可以輕松地調(diào)節(jié)在何種范圍內(nèi)避免探測(cè)直接透射光和避免探測(cè)一次反射 光。圖7顯示了本發(fā)明的裝置的另一實(shí)施例，同時(shí)顯示了本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施 例。根據(jù)圖7的裝置與根據(jù)圖5的裝置的區(qū)別僅在于線形光源60或者40的設(shè)置方式不 同，且線光源60的光軸61的走向或者說線光源60的光平面61的走向所造成的后果不同。例如，從圖7可以得悉，光源60和探測(cè)器42設(shè)置在安放面46的同一側(cè)。因而本 發(fā)明的裝置的所示的變形實(shí)施方式適于執(zhí)行入射光方法。一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，硅片20的一 側(cè)可具有所用的光不可穿透的覆層，例如金屬層。該金屬層在圖7的實(shí)施例中被設(shè)置在硅 片20的面對(duì)輸送帶45a、45b的一側(cè)。線形光源60的縱向延伸方向仍然垂直于圖7的附圖平面，從而由線形光源60和 其光軸61的縱向延伸方向所形成的光平面一方面垂直于附圖平面延伸，另一方面通過光 軸61標(biāo)示出該光平面在附圖平面之內(nèi)的位置。因而附圖標(biāo)記61同時(shí)被用作為該光平面的表不。圖8顯示了根據(jù)圖7的局部放大視圖。例如從圖8可以得悉，在圖7的實(shí)施例中， 線形探測(cè)器42的檢測(cè)區(qū)域47也與照射區(qū)域51以及直接透射光48的出射區(qū)域49彼此隔 開。如前所述，以這種方式可以簡(jiǎn)單且盡可能地避免探測(cè)直接透射光48或一次反射光。圖9顯示了檢測(cè)區(qū)域47與照射區(qū)域51或者出射區(qū)域49的間距影響避免探測(cè)一次 反射光的程度。圖9顯示了同圖8 一樣的局部放大圖，但是還顯示了一次反射光53a、53b。 結(jié)合該圖明顯看出，在檢測(cè)區(qū)域和出射區(qū)域49處于此處所選擇的間距的情況下極大地避 免了對(duì)一次反射光53a、53b的探測(cè)。然而如果檢測(cè)區(qū)域47靠近照射區(qū)域51，那么首先有部 分一次反射光53b被探測(cè)，其次，在靠近照射區(qū)域51情況下也探測(cè)到了一次反射光53a。相 比之下，在入射方式下，也就是在線形光源60和線形探測(cè)器42被設(shè)置在同一側(cè)的情況下， 探測(cè)到直接透射光48的危險(xiǎn)很低。如圖8所示，在圖7的實(shí)施例中，光平面61和探測(cè)器平面41分別與安放面46的交 線55、56再次彼此平行地延伸。線形光源60仍然以可移動(dòng)的方式布置。尤其是線形光源 60可以相對(duì)于垂直于附圖平面延伸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并且可以相對(duì)于在附圖平面中延伸的軸線 樞轉(zhuǎn)，從而線形光源60和線形探測(cè)器42或者說光平面61和探測(cè)器平面41可以輕松地彼 此對(duì)準(zhǔn)。此外交線55、56的間距能夠類似于結(jié)合圖5所述的方式輕松改變。在本發(fā)明裝置的一個(gè)特別優(yōu)選變形實(shí)施方式中，在安放面46的兩側(cè)設(shè)置用于光 源且尤其是用于線形探測(cè)器40、60的容納裝置，從而本發(fā)明的裝置不僅可以按照入射光 法運(yùn)行，而且還可以按照透射光法運(yùn)行。因此，用同一個(gè)裝置就可以實(shí)現(xiàn)圖5和圖7的結(jié) 構(gòu)。附圖標(biāo)記列表
10局部照射12在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)探測(cè)光14識(shí)別缺陷20從硅塊鋸切得到的、酸洗后的多晶硅片22 裂口24 晶界40線形光源41線形光源的光軸/光平面42線形探測(cè)器43線形探測(cè)器的光軸/探測(cè)器平面44分析裝置45a輸送帶45b輸送帶46安放面47檢測(cè)區(qū)域48直接透射光49出射區(qū)域50入射光51照射區(qū)域53a 一次反射光53b—次反射光55安放面-光平面的交線56安放面-探測(cè)器平面的交線60線形光源61線形光源的光軸/光平面。
權(quán)利要求
1.一種用于探測(cè)對(duì)象(20)中的缺陷(22)的方法，所述方法包括下列步驟-通過入射具有一波長(zhǎng)的光(50)，對(duì)所述對(duì)象(20)進(jìn)行局部照射(步驟10)，其中所述 對(duì)象(20)對(duì)于所述波長(zhǎng)是可透過的， 其特征在于，-在至少部分地避免探測(cè)所述入射光的直接透射部分(48)且至少部分地避免探測(cè)所 述入射光(50)的一次反射部分(53a、53b)的情況下，探測(cè)所述入射光(50)的多次反射部 分(步驟12)；以及-通過分析所述入射光(50)的被探測(cè)到的部分中的強(qiáng)度差，識(shí)別所述缺陷(22)(步驟14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，探測(cè)不均質(zhì)對(duì)象(20)中的缺陷(22)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，探測(cè)硅體(20)中的缺陷(22)，尤 其是硅片(20)中的缺陷(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，探測(cè)硅體(20)中的缺陷(22)，其中所述 硅體通過鋸切與原始硅體分離。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在完全避免探測(cè)所述入射光(50) 的直接透射部分(48)且完全避免探測(cè)所述入射光(50)的一次反射部分(53a、53b)的情況 下，探測(cè)所述入射光(50)的多次反射部分。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)在至少部分地避免探測(cè) 所述入射光(50)的直接透射部分(48)且至少部分地避免探測(cè)所述入射光(50)的一次反 射部分(53a、53b)的情況下探測(cè)所述入射光(50)的多次反射部分，在檢測(cè)區(qū)域(47)內(nèi)探 測(cè)光，所述檢測(cè)區(qū)域與所述對(duì)象(20)的被局部照射的照射區(qū)域(51)以及直接透射光(48) 的出射區(qū)域(49)彼此隔開。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)局部照射(步驟10)的目 的，使光入射到所述對(duì)象(20)的一側(cè)的局部，并且在所述對(duì)象(20)的同一側(cè)探測(cè)所述入射 光(50)的多次反射部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)局部照射(步驟10)的 目的，使光入射到所述對(duì)象(20)的第一側(cè)的局部，并且在所述對(duì)象(20)的與所述第一側(cè)相 對(duì)的第二側(cè)探測(cè)所述入射光(50)的多次反射部分。
9.一種用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置，所述裝置具有-光源(40 ；60)，其用于利用具有一波長(zhǎng)的光對(duì)對(duì)象(20)進(jìn)行局部照射(步驟10)，其 中所述對(duì)象(20)對(duì)于所述波長(zhǎng)是可透過的；_探測(cè)器(42)，其用于探測(cè)由所述光源(40 ；60)發(fā)射的光(50)， 其特征在于，所述探測(cè)器(42)和所述光源(40 ；60)以這樣的方式設(shè)置，即，照射區(qū)域(51)的至少一 部分和直接透射光(48)的出射區(qū)域(49)的至少一部分位于所述探測(cè)器(42)的檢測(cè)區(qū)域 (47)之外，在所述照射區(qū)域中能夠借助于所述光源(40 ；60)對(duì)所述對(duì)象(20)進(jìn)行局部照射。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述探測(cè)器(42)的所述檢測(cè)區(qū)域(47) 與所述照射區(qū)域(51)以及直接透射光(48)的所述出射區(qū)域(49)彼此隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求9至10之一所述的裝置，其特征在于，所述光源(40;60)和所述探 測(cè)器(42)被設(shè)置在一個(gè)安放面(46)的同一側(cè)或者被設(shè)置在所述安放面(46)的彼此相對(duì) 的兩側(cè)，所述對(duì)象(20)能夠被設(shè)置在所述安放面處。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的裝置，其特征在于，將至少一個(gè)線形光源(40；60) 設(shè)為所述光源(40 ;60)，并且將至少一個(gè)包括線形傳感器的裝置設(shè)為所述探測(cè)器(42)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述線形光源(40；60)和所述線形傳 感器(42)以這樣的方式取向，即，由所述線形光源(40;60)和其光軸(41 ；61)的縱向延伸 所形成的光平面(41 ；61)和由所述線形傳感器(42)和其光軸(43)的縱向延伸方向形成的 探測(cè)器平面(43)分別與所述安放面(46)形成交線(55、56)，所述交線彼此平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，彼此平行的所述交線(55、56)的間距是 可改變的。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一所述的裝置，其特征在于，由所述光源(40;60)和所述 探測(cè)器(42)所組成的組中的至少一個(gè)元件以可移動(dòng)方式布置。
全文摘要
一種用于探測(cè)對(duì)象(20)中的缺陷(22)的方法，所述方法包括下列步驟通過入射具有某一波長(zhǎng)的光(50)，對(duì)所述對(duì)象(20)進(jìn)行局部照射(步驟10)，所述對(duì)象(20)對(duì)于所述波長(zhǎng)是可透過的；在至少部分地避免探測(cè)所述入射光的直接透射部分(48)且至少部分地避免探測(cè)所述入射光(50)的一次反射部分(53a、53b)的情況下，探測(cè)所述入射光(50)的多次反射部分(步驟12)；以及，通過分析所述入射光(50)的被探測(cè)到的部分中的強(qiáng)度差，識(shí)別缺陷(22)(步驟14)。本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行所述方法的裝置。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102004107SQ201010262848
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者克里斯蒂安·普羅布斯特, 馬克·赫姆森道夫 申請(qǐng)人:Gp檢驗(yàn)有限公司