CN102422149A - 多晶片的检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多晶片的检查方法，其具有：从以光轴通过多晶片(1)上的照射位置(P1)的方式被配置的光源(2)，向照射位置(P1)照射红外线(3)的工序；使用用于对拍摄位置(P2)进行拍摄的照相机(6)，对从照射位置(P1)入射并被多晶片(1)内部的晶粒边界和缺陷反复折射及反射、从所述多晶片上的自照射位置(P1)向多晶片(1)的表面方向离开预定距离(D)的拍摄位置(P2)射出的红外线(3)进行拍摄的工序；以及在由照相机(6)获得的拍摄图像上，根据无缺陷部分与缺陷部分的亮度差异来检测多晶片(1)内的缺陷的工序。根据该检查方法，可淡化多晶片(1)的结晶图形，能够获得可清晰识别存在的缺陷的拍摄图像，并能够容易且可靠地检测出缺陷。

Description

多晶片的检查方法
技术领域
本发明涉及一种通过红外线透射来检查太阳能电池用多晶硅片等的多晶片内的缺陷的方法。
背景技术
专利文献1公开了如下的一种方法，其对硅片照射红外线，由CCD照相机拍摄所透射的红外线，根据此时的拍摄图像，通过图像处理对微小裂纹等缺陷进行检测。
另外，专利文献2公开了如下的一种方法，其从多晶片的表面和背面照射红外线，由红外线照相机拍摄来自表面的红外线反射光以及来自背面的红外线透射光，根据来自表面与背面的图像数据的比较结果来检测多晶片内部的破裂缺陷。
然而，在检查对象为多晶硅片的情况下，根据普通的红外线透射光的拍摄方法，由结晶方向、晶粒边界或其轮廓形成的结晶图形也作为图像被获取，因此，在图像处理的过程中，难以识别出结晶图形与缺陷的差别，容易发生误检测或缺陷的漏检测。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2007-258555号公报
专利文献2：日本特开2007-218638号公报
发明内容
本发明的目的在于，在拍摄过程中淡化由多晶片的结晶方向、结晶边界以及其轮郭形成的结晶图形，可靠地检测多晶片内的缺陷。
基于上述课题，发明者反复进行了对多晶片照射红外线，并观测其透射的红外线的实验，结果获得了以下的见解。即，如果在红外线的照射位置直接观测已透过多晶片的红外线，则不能淡化拍摄图像中的多晶片的结晶图形。但是，当红外线的照射位置与所透射的红外线的观察位置即照相机的拍摄位置之间间隔适当的距离时，则能够淡化多晶片的结晶图形，并且能够仅仅使多晶片内缺陷的亮度与其他正常部分的亮度不同。本发明是根据这样的见解而完成的。
为了达到上述目的，根据本发明，提供以下的技术方案：
(1)一种多晶晶片的检查方法，其具有：
从以光轴通过多晶片上的照射位置的方式被配置的光源，向所述照射位置照射红外线的工序；
使用照相机，对从所述照射位置入射并被所述多晶片内部的晶粒边界和缺陷反复折射及反射后从所述多晶片上的拍摄位置射出的红外线进行拍摄的工序，其中该拍摄位置是自所述照射位置向所述多晶片的表面方向离开预定距离的位置，该照相机用于拍摄所述拍摄位置；
在由所述照相机获得的拍摄图像上，根据无缺陷部分与缺陷部分的亮度差异来检测所述多晶片内缺陷的工序。
(2)根据(1)所述的多晶片的检查方法，其特征在于，将所述拍摄位置设定在所述多晶片的与设定有所述照射位置的面相反侧的表面上。
(3)根据(1)所述的多晶片的检查方法，其特征在于，将所述拍摄位置设定在所述多晶片的与设定有所述照射位置的面相同的表面上。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，所述光源为单一光源，所述光源的光轴以从所述照射位置向所述拍摄位置侧延伸的方式，相对于所述多晶片的表面倾斜。
(5)根据(1)～(3)中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，所述光源是相对于所述拍摄位置大致对称配置的多个光源，
各个所述光源的所述光轴分别以从各个所述照射位置向所述拍摄位置侧延伸的方式，以同一倾斜角相对于所述多晶片的表面倾斜。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，所述光源为线型光源，所述照相机为线路感测型照相机，所述照相机检测由圆柱形透镜聚光的红外线。
(7)根据(1)～(5)中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，所述光源是形成有环形照射区域的环型光源，
所述照相机是以环形的所述照射区域的内侧作为拍摄区域的区域感测型照相机，
所述照相机检测由放大用透镜聚光的所述红外线。
发明效果
根据本发明的多晶片的检查方法，从照射位置入射到多晶片的红外线在多晶片内反复反射和折射，并从自照射位置向多晶片的面方向分离开预定距离的多晶片上的拍摄位置射出。通过由照相机拍摄从该拍摄位置射出的红外线，能够获得使结晶图形淡化且可清晰地识别存在的缺陷的拍摄图像，并能够容易且可靠地检测缺陷。
具体而言，在多晶片不存在缺陷的情况下，红外线在多晶片内反复反射或折射，由此使到达拍摄位置的红外线的强度大致变得均匀而几乎不受结晶图形的影响，因此，由照相机获得的拍摄图像成为不反映多晶片结晶图形的、亮度均匀的图像。
然而，在多晶片内存在缺陷的情况下，由该缺陷导致红外线乱反射，而使到达拍摄位置的红外线的强度不均匀。因此，在由照相机获得的拍摄图像上，与不存在缺陷的情况相比，缺陷会作为亮度不同的区域而显现出来。这样，根据本发明，由照相机获得的拍摄图像，几乎不受由多晶片的结晶方向、晶粒边界及其轮郭产生的结晶图形的影响，仅缺陷部分与无缺陷部分的亮度不同，因此，能够可靠地检测出多晶片内的缺陷。
附图说明
图1是用于实施本发明的多晶片检查方法的光学***的侧视图。
图2是用于实施本发明的多晶片检查方法的光学***的主视图。
图3是红外线在多晶片内部发生的反射以及折射的状况的说明图。
图4A是本发明的通过红外线照射的多晶片的拍摄图像的照片。
图4B是参考例的通过红外线照射的多晶片的拍摄图像的照片。
图5是用于实施本发明的变形例的多晶片检查方法的光学***的侧视图。
图6是用于实施本发明的变形例的多晶片检查方法的光学***的侧视图。
图7是用于实施本发明的变形例的多晶片检查方法的光学***的侧视图。
图8是多晶片上的检查范围(观察范围)的俯视图。
图9是用于实施本发明的变形例的多晶片检查方法的光学***的侧视图。
具体实施方式
图1以及图2表示用于实施本发明的多晶片1的检查方法的光学***。图1表示检查方向(多晶片1的搬送方向)A为从右到左的状态的光学***的侧视图，图2表示检查方向A为从纸面朝向纸面跟前的状态的光学***的主视图。
参照图1、图2，对用于实施本发明的多晶片1的检查方法的光学***进行说明。
首先，从配置于多晶片1下表面侧的线型光源2，将沿与多晶片1的搬送方向A正交的方向延伸的线(line)状的红外线3，照射至多晶片1的线状的照射位置P1。此时，以使通过照射位置P1的光源2的光轴相对于多晶片1的表面法线n1偏斜的方式来配置光源2。具体而言，光源2的光轴构成为以自光源2射出的红外线3从照射位置P1侧向拍摄位置P2侧延伸的方式，相对于法线n1形成倾斜角α。
这样的线型光源2能够由多个红外线发光二极管呈直线配置而成，或由棒状红外线光源与形成有线状缝隙的光源盖的组合构成。
如图3所示意性地表示的那样，自照射位置P1入射的红外线3在多晶片1的内部反复进行反射和折射，而且经多晶片1的表背面反复反射后到达拍摄位置P2。到达拍摄位置P2的红外线3一部分进行反射，一部分直接从多晶片1的表面射出。其中，利用配置为使其光轴7通过拍摄位置P2的照相机6，对自拍摄位置P2射出的红外线3进行拍摄，从而通过照相机6获得拍摄图像。在此，将该拍摄位置P2设定在从照射位置P1向多晶片1的表面方向离开预定距离D的位置上。
在本实施方式中，照相机6配置在相对于多晶片1与光源2相反的一侧。此外，该照相机6的光轴7通过拍摄位置P2，而相对于多晶片1的表面成垂直。
呈线状照射的红外线3的波长为适于检测内部缺陷的波长，优选为例如0.7μm～2.5μm的波长区域。另外，照相机6也优选为在该波长区域中具有良好的敏感度。
拍摄位置P2设定在从照射位置P1离开预定距离D的位置上。该距离D根据多晶片1的结晶结构或其厚度等来设定，设定在淡化结晶图形的最佳位置上。
此外，本发明的检查方法优选为以厚度0.1～0.25mm的多晶片1作为对象。多晶片1的厚度越厚，则在多晶片1的内部进行红外线3的折射、反射或吸收，从而降低由照相机6拍摄的红外线3的强度而无法获得鲜明的拍摄图像。如果多晶片1的厚度变薄，则减少了红外线3在到达拍摄位置P2之前产生的折射及反射次数，而在照相机6所获得的拍摄图像上残留有结晶图形。
另外，光源2的光轴相对于多晶片1表面的法线n1的倾斜角α优选设定在20°以上且40°以下的范围内。如果倾斜角α小于20°，则红外线3在到达从照射位置P1离开预定距离D的拍摄位置P2之前所需的折射或反射的次数增多，这样降低了照相机6拍摄的红外线3的强度而无法获得鲜明的拍摄图像。反之，如果倾斜角α大于20°，则减少了红外线3在到达拍摄位置P2之前所需的折射及反射次数，在拍摄图像上残留有结晶图形。
进而，照射位置P1与拍摄位置P2之间的预定距离D优选设定为1～3mm。若预定距离D小于1mm，则红外线3在到达拍摄位置P2之前所需的折射及反射次数减少，这样在拍摄图像上会残留有结晶图形。若预定距离D大小3mm时，则折射及反射的次数增加，照相机6拍摄的红外线3的强度降低而无法获得鲜明的拍摄图像。
在本发明的多晶片1的检查方法中，将上述的多晶片1的厚度、倾斜角α和预定距离D适当地设定在上述的范围内，以减小结晶图形的影响，并且获得鲜明的拍摄图像。
在用于实施如上所述构成的多晶片1的检查方法的光学***中，通过了多晶片1的没有缺陷的无缺陷区域的红外线3，经多个不规则存在的结晶粒的结晶方向及晶粒边界的反复折射及反射后到达拍摄位置P2。经多次不规则的折射和反射的红外线3到达自照射位置P1离开预定距离D的拍摄位置P2时，经各个结晶粒折射和反射所产生的影响相互抵消，因此，由照相机6在拍摄位置P2拍摄到的拍摄图像为具有均匀亮度的线状拍摄图像。
另一方面，多晶片1内存在缺陷4的情况与上述情况不同，由于红外线3由缺陷4产生乱反射或吸收，因此在拍摄位置P2拍摄到的拍摄图像上出现了由缺陷4产生的影子或明亮的部分。该缺陷4产生的影子或明亮部分的亮度，与由通过上述无缺陷区域的红外线3形成的拍摄图像不同，因此，通过比较两者的亮度能够检测出缺陷4。
通过一边将多晶片1向搬送方向A输送，一边连续反复地进行以上的工序，能够获得具有如图4A、图4B所示的面积的拍摄图像。
图4A、图4B表示照相机6拍摄了透过包括缺陷4的区域的红外线3的拍摄图像。
在图4A中，在由通过了无缺陷区域的红外线3形成的、亮度均匀的背景图像上，形成有带有由通过了缺陷4的红外线3产生的暗影的明亮图像。因此，通过从亮度均匀的背景图像检测亮度不同的区域，能够简单并且可靠地识别缺陷4。此外，图4A表示将厚度为0.2mm的多晶片1作为缺陷检测对象，且设定预定距离D＝2mm、倾斜角α＝20°而获得的拍摄图像。
此外，在本发明中，拍摄位置P2被设定在从照射位置P1向多晶片1的表面方向离开预定距离D＝2mm的位置上。与此不同，将拍摄位置设定为光源2的光轴的延长线上的预定距离D小于1mm的位置P3时(参照图1)，在拍摄位置P3拍摄了未经反复充分折射及反射而射出的红外线3，因此，拍摄图像为受到晶粒边界的影响的图像。因此，即使由通过了包括缺陷4的区域的红外线3形成拍摄图像，也如图4B所示，受到缺陷4影响的部分被埋没在结晶图形中，而难以识别缺陷4与结晶图形。
图5表示在多晶片1的下侧，将两个线型光源2配置在相对于拍摄位置P2上的法线(照相机6的光轴7)线对称的位置上，由各光源2将线状的红外线3从不同的倾斜方向朝向多晶片1的两处照射位置P1照射的例子。此外，在本例子中将各个光源2的光轴与多晶片1的表面形成的倾斜角设定为大致一致。根据该例子，除了具有上述的效果以外，还使照相机6所能检测到的红外线3的光量增多，获得了明亮的拍摄图像，因此容易检测出缺陷4。
进而，图6表示将透过多晶片1的红外线3由圆柱形透镜8聚光，由线路感测型照相机6检测所聚光的红外线3的例子。在本例子中，圆柱形透镜8配置为使其长度方向沿着线状的红外线3，且将红外线3的图像向多晶片1的搬送方向放大。
当这样利用透镜8放大红外线3时，容易由照相机6对红外线3进行检测，有利方面在于即使针对多晶片1的连续移动也能够减少误检测或漏检测。另外，如图1以及图2所示，光源2为单一光源的例子中也能够引入透镜8。
此外，具体的尺寸及光学***的配置等，根据多晶片1的厚度、红外线3的波长域、红外线3的照射角度以及照相机6的敏感度等而设定为适当的数值。
接着，图7表示将光源2作为环型光源，以照相机6作为区域型的照相机，且将光源2与照相机6以多晶片1为基准配置在不同的表面侧的例子。环型光源2配置为与照相机6的光轴7呈同心状。光源2的照射位置P1作为光源2所照射的红外线3的光束为最大的位置，且其形成为比光源2的圆形略小的圆形。
根据本例，如图7、8所示那样，拍摄位置(拍摄区域)P2在区域型照相机6的检测范围内，其位于环型光源2的内侧，即位于从照射位置P1向照相机6的光轴7的方向隔开距离D处的半径小的圆的内侧。此外，根据需要来配置照相机6的对物透镜侧的放大用凸透镜8。另外，照射位置P1也能够由环形缝隙形成。
根据图7的例子，来自光源2的红外线3从圆形的照射位置P1进入多晶片1的内部，经反复折射以及反射后到达照相机6的圆形拍摄位置P2的内侧，由区域型照相机6进行拍摄。
由环型光源2，从照相机6的所有方向朝向多晶片1的照射位置P1照射红外线3，因此，即使在从某一方向难以检测出多晶片1内的缺陷4时，也能够检测出缺陷4。另外，通过采用区域型照相机6，能够将多晶片1的检查范围(观察范围)设定为比线状检查范围更大的面，因此提高了检查效率。
另外，图9表示将环型光源2和区域型照相机6配置在多晶片1的相同的表面侧的例子。在该例子中，来自光源2的红外线3从圆形的照射位置P1进入到多晶片1的内部，经反复折射以及反射后到达圆形的拍摄位置P2的内侧，再由区域型照相机6进行拍摄。
此外，在因红外线3经多晶片1的表面反射而造成拍摄图像不鲜明时，也可以在照相机6上设置遮蔽用的遮光罩9，以使红外线3的反射光不会直接入射到照相机6上。另外，在该例子中，照射位置P1也能够由环形缝隙形成。
根据图9的例子，照射位置P1与拍摄位置P2位于以多晶片1为基准的相同的面上，而多晶片1内的缺陷4的部分比其他正常部分对红外线3具有更强的反射特性时，能够有效且容易地检测出其缺陷4。进而，即使处于照射位置P1或拍摄位置P2无法设定在多晶片1的一个面上的状态下，也能够检测出缺陷4。
当然，对于上述的图1、图2、图5以及图6中的例子，线型光源2也可以配置在以多晶片为基准来说与照相机6相同一侧的面上。
进而，如图9中以双点划线所例示那样，可根据需要利用光纤、丙烯酸树脂板等导光体，也能够将来自线型光源2的红外线3从多晶片1的四个端面(四个侧面)中的至少1端面向多晶片1的内部照射。
在该情况下，根据图5、图6、图7以及图9中的例子，即使在多晶片1的移动过程中，多晶片1的前进方向的前侧端缘部或前进方向的后侧端缘部从一个光源2或光源2的一部分偏离，如果其他光源2或光源2的其他部分未从移动中的多晶片1的端缘部偏离，也能够继续进行缺陷4的检测。因此，也能够对多晶片1的端缘部进行缺陷4的检测。
以上例子是将红外线3从倾斜方向朝向多晶片1的照射位置P1进行照射。因此，在红外线3通过多晶片1的过程中，其折射和反射的机会比垂直方向的照射更多，因而红外线3不易受到结晶图形的影响。但是，红外线3的照射方向也能够设定为相对于多晶片1的照射位置P1大致垂直的方向。即使这样设定，红外线3也在多个结晶的边界被反射，而红外线3也向垂直方向以外的方向扩散，因此通过拍摄该扩散后的红外线3，能够获得不受结晶图形影响的拍摄图像。
另外，以上例子是使红外线3朝向多晶片1的照射位置P1，并且以倾斜指向拍摄位置P2的状态来进行照射。因此，多条红外线3经由多晶片1而朝向拍摄位置P2，因此能够在拍摄位置P2确保所需的光量。但是，即使红外线3经由多晶片1朝向拍摄位置P2以外的方向，通过在多晶片1的内部被折射、反射及至乱反射，而在拍摄位置P2出现能够拍摄的光量，因此从原理上说能够进行缺陷4的检查。
如果多晶片1在检查位置停止，则拍摄条件很好。另一方面，在使快门速度优先的情况下，也可以使多晶片1连续移动。另外，多晶片1的姿势也可以不呈水平状，而根据检查空间，设定为垂直或倾斜状态。
此外，本发明并不局限于硅片，也能够适用于其他多晶结构的晶片。
参照特定的实施方式详细说明了本发明，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下也能够施加各种变更或修正，这对本领域的技术人员而言是显而易见的。
本申请基于2009年5月29日申请的日本专利申请(特愿2009-130725)以及2009年8月11日申请的日本专利申请(特愿2009-186304)，在此将其内容作为参照编入本说明书中。
工业上的可利用性
根据本发明的多晶片的检查方法，能够淡化由多晶片的结晶方向、晶粒边界及其轮郭产生的结晶图形，从而能够获得可清晰地识别存在的缺陷的拍摄图像，能够容易且可靠地进行缺陷的检测。

Claims (7)

1.一种多晶片的检查方法，包括：
从以光轴通过多晶片上的照射位置的方式配置的光源，向所述照射位置照射红外线的工序；
使用照相机，对从所述照射位置入射并被所述多晶片内部的晶粒边界和缺陷反复折射及反射后从所述多晶片上的拍摄位置射出的红外线进行拍摄的工序，其中该拍摄位置是自所述照射位置向所述多晶片的表面方向离开预定距离的位置，该照相机用于拍摄所述拍摄位置；以及
在由所述照相机获得的拍摄图像上，根据无缺陷部分与缺陷部分的亮度差异来检测所述多晶片内的缺陷的工序。
2.根据权利要求1所述的多晶片的检查方法，其特征在于，将所述拍摄位置设定在所述多晶片的与设定有所述照射位置的面相反一侧的表面上。
3.根据权利要求1所述的多晶片的检查方法，其特征在于，将所述拍摄位置设定在所述多晶片的与设定有所述照射位置的面相同的表面上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，
所述光源为单一光源，
所述光源的光轴以从所述照射位置向所述拍摄位置侧延伸的方式，相对于所述多晶片的表面倾斜。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，
所述光源是相对于所述拍摄位置大致对称配置的多个光源，
各个所述光源的所述光轴以从各个所述照射位置向所述拍摄位置侧延伸的方式，以相同的倾斜角相对于所述多晶片的表面倾斜。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，
所述光源为线型光源，
所述照相机为线路感测型照相机，
所述照相机对由圆柱形透镜聚光的红外线进行检测。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的多晶片的检查方法，其特征在于，
所述光源是形成有环形照射区域的环型光源，
所述照相机是以环形的所述照射区域的内侧为拍摄区域的区域感测型照相机，
所述照相机对由放大用透镜聚光的所述红外线进行检测。
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