專利名稱：用于光伏電池和晶片的光致發(fā)光成像的照射系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照射系統(tǒng)，以及使用這些系統(tǒng)利用光致發(fā)光圖像來表征半導(dǎo)體材料的方法。該照射系統(tǒng)尤其適用于表征硅光伏電池以及電池前驅(qū)。相關(guān)申請本申請要求申請?zhí)枮?010900018、2010903050和2010903975的澳大利亞臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容此處作為引用并入。
背景技術(shù)：
本說明書中所提到的現(xiàn)在技術(shù)不應(yīng)該被認(rèn)為是已經(jīng)被廣泛地知曉，或不應(yīng)該被認(rèn) 為構(gòu)成本領(lǐng)域的公知常識的一部分。
幾十年來，半導(dǎo)體工業(yè)利用光致發(fā)光(PL)，即通過超越帶隙激發(fā)所產(chǎn)生的發(fā)光，作為用于研究直接帶隙半導(dǎo)體材料的非破壞性方法，特別是用于確定缺陷的存在。通常，利用激光聚焦在樣品的小區(qū)域上來產(chǎn)生光致發(fā)光，而為了研究大區(qū)域，激光光束或樣品為被掃描后用于產(chǎn)生光致發(fā)光輻射圖的光柵。由于對高空間分辨率的要求，例如當(dāng)繪制缺陷分布圖時，由于連帶高強(qiáng)度產(chǎn)生強(qiáng)光致發(fā)光響應(yīng)，通常采用聚焦光束激發(fā)。AT&T Bell實驗室已考慮利用大范圍照射進(jìn)行直接帶隙半導(dǎo)體的光致發(fā)光成像(G. Livescu et al, Journalof Electronic Materials 19 (9) 937-942 (1990))，但是盡管快速測量具有明顯優(yōu)勢，但是由于存在非均勻照射與低分辨率的問題，其要劣于掃描系統(tǒng)(G. E. Carver, SemiconductorScience and Technology 7，A53-A58 (1992))。不管怎樣,光致發(fā)光通常被用來在計算機(jī)芯片等制造過程中或作為制造過程的一部分來研究高值半導(dǎo)體材料樣品，而對于上述應(yīng)用快速測量則不是必須的。在較小程度上，正如已公開PCT申請WO 98/11425A1中披露的一樣，通過聚焦光束激發(fā)的光致發(fā)光繪圖還被用于間接表征帶隙半導(dǎo)體樣品。與直接帶隙半導(dǎo)體一樣，聚焦光束照射的選擇是由于較高空間分辨率和較高光致發(fā)光響應(yīng)的原因被激發(fā)，尤其是后者對于間接帶隙材料更為重要，這是由于其低得多的輻射量子效率。在光伏(PV)電池行業(yè)中，硅電池占主導(dǎo)地位，其目前的產(chǎn)量為1-2秒生產(chǎn)一個晶片，從而測量速度是在線檢測的關(guān)鍵。即使是在線下采樣中，由于光伏電池生產(chǎn)設(shè)備操作的晶片數(shù)量之大，快速測量顯得更為必要，這使得寬范圍光致發(fā)光成像比光致發(fā)光掃描/繪圖更具吸引力。本申請人的創(chuàng)立者在2005年就提出，盡管輻射量子效率低，但事實上通過大范圍光致發(fā)光成像檢測硅光伏電池和晶片是可能的，并且在已公開的名為“用于檢測間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)”的PCT專利申請WO 07/041758A1中還提出了合適的方法和系統(tǒng)，其內(nèi)容在此作為引用并入。如果不是所有市售的用于硅光伏電池的光致發(fā)光成像系統(tǒng)均采用激光照射，這是因為其提供了窄波段所要求的照射強(qiáng)度，使得能夠利用市售濾波器濾除掉照相機(jī)處的雜散光，并且出于均勻照射整個電池的目的，激光束能夠易于擴(kuò)散并均勻分布，通常為15. 6x 15.6cm2。然而，當(dāng)前基于激光的光致發(fā)光成像系統(tǒng)具有很多缺陷。首先最主要的是光的安全問題，尤其是激發(fā)光位于750至IOOOnm范圍內(nèi)(如通常用于硅樣品的)，其能夠聚焦在視網(wǎng)膜上而不產(chǎn)生保護(hù)性眨眼反應(yīng)。因此，光致發(fā)光測量室必須被光隔離，需要光閘、門或同等裝置，這增加了樣品轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)出室的復(fù)雜度和成本。其次，目前的光致發(fā)光成像系統(tǒng)要求樣品固定以避免光致發(fā)光圖像的模糊。這是因為通過大范圍激發(fā)從眾多硅樣品，特別是未加工的或未鈍化的硅樣品中輻射出的光致發(fā)光，強(qiáng)度之低以至于即便是最靈敏的硅CCD照相機(jī)也要求至少Is的曝光時間從而來獲取足夠的光致發(fā)光信號。盡管該“固定的樣品”的要求對于線下應(yīng)用來說是能夠接受的，但對于在線應(yīng)用時就非常困難，而有利于避免個體晶片的停止/啟動，尤其是對于易碎晶片或大量或快速生產(chǎn)線來說。當(dāng)前系統(tǒng)在其區(qū)分半導(dǎo)體材料或由半導(dǎo)體材料制造出的光伏電池的不同材料特性或缺陷的能力，所述材料特性或缺陷如分流、位錯和裂紋，或在眾多其他特征中識別出某一特征存在的能力，也會受到限制本發(fā)明的目的在于克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺陷，或提供有用的可選方式。本發(fā)明的優(yōu)選方式的目的在于提供一種在生產(chǎn)過程中無需中斷生產(chǎn)線上設(shè)備的運行而 采集半導(dǎo)體設(shè)備的光致發(fā)光圖像的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明優(yōu)選方式的另一目的在于提供一種通過降低光線安全要求來采集半導(dǎo)體光致發(fā)光圖像的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括應(yīng)用高強(qiáng)度源進(jìn)行足夠長時間的照射，從而從所述材料上產(chǎn)生光致發(fā)光，獲取所述光致發(fā)光的圖像，以及分析所述圖像以確定半導(dǎo)體材料中特征或缺陷的位置和/或性質(zhì)。在優(yōu)選實施方式中，照射源為對視力無害的光源，更優(yōu)選的為非激光光源。在另一實施方式中，光照由脈沖光源、LED或激光系統(tǒng)產(chǎn)生。在格外優(yōu)選的實施方式中,光源為閃光燈。在另一實施方式中，光源包括一個或多個發(fā)光二極管(LED)。在另一實施方式中激光照射系統(tǒng)被改進(jìn)了，其整體輸出為視力無害的。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的激光光致發(fā)光成像系統(tǒng)具有顯著光安全問題。激光光源以及包括激光光源的照射系統(tǒng)的潛在危害，來自于它們比其他光源亮得多的事實，而亮度(以每單位立體角的每單位面積上的功率為單位)可被定義為通過一個孔徑(例如激光輸出裝置)的光功率除以遠(yuǎn)場光束相對的立體角。當(dāng)通過人眼觀看極亮光源時，不管是直接觀看或通過中間光學(xué)系統(tǒng)觀看，視網(wǎng)膜上形成的圖像強(qiáng)度極高，可導(dǎo)致幾乎瞬時的和永久的損傷，所述中間光學(xué)系統(tǒng)可以是準(zhǔn)直透鏡。然而，盡管采用非激光光源的近紅外光照射時這發(fā)生可能性較低，所述非激光光源可以是來自于高功率LED，監(jiān)管的要求不太繁重，但需要理解的是因為亮度是關(guān)鍵參數(shù)，光安全問題不能僅僅因為系統(tǒng)采用了非激光光源就被簡單的忽略掉。更確切的說關(guān)鍵因素在于進(jìn)入瞳孔的光強(qiáng)度和在視網(wǎng)膜上的圖像尺寸。考慮到這一點，對于光致發(fā)光成像系統(tǒng)來說，優(yōu)選采用相對低亮度、視力無害的照射系統(tǒng)。重要的是，我們將表明提供對于硅和其他間接帶隙材料的具有視力無害照射系統(tǒng)的高強(qiáng)度光照是可能的。此外，即使照射系統(tǒng)本身不是對視力無害的，有可能光致發(fā)光成像系統(tǒng)作為一個整體是視力無害的而無需訴諸于嚴(yán)格的激光安全測量，例如安全快門和聯(lián)鎖裝置。利用高強(qiáng)度光照來產(chǎn)生光致發(fā)光具有時間和成本上的顯著優(yōu)勢。例如，閃光燈設(shè)備通常要比激光光源便宜并且如果應(yīng)用正確的話，能夠提供足夠的能量來在非常短的時長內(nèi)產(chǎn)生光致發(fā)光效應(yīng)，相對于常規(guī)激光光致發(fā)光成像系統(tǒng)來說，所述時長最高為100毫秒，優(yōu)選最高位10毫秒且最優(yōu)選的為幾個毫秒。術(shù)語“高強(qiáng)度”是指相對于利用常規(guī)傳感器和激光技術(shù)用于獲取常規(guī)光致發(fā)光圖像的照射強(qiáng)度較高的照射強(qiáng)度。進(jìn)一步解釋，利用常規(guī)硅CCD照相機(jī)，光致發(fā)光(PL)圖像可以通過ISun或2Sun的激光照射被獲得,其中ISun被認(rèn)為相當(dāng)于100mW/cm2。申請人發(fā)現(xiàn)通過應(yīng)用閃光燈、脈沖激光、LED等在相對于傳統(tǒng)強(qiáng)度的更高的量級水平(例如50Sun或更高)進(jìn)行照射，晶片的光致發(fā)光響應(yīng)明顯不同并且導(dǎo)致光致發(fā)光圖像與常規(guī)光致發(fā)光圖像明細(xì)不同。這就允許操作者能夠確定其他通過常規(guī)技術(shù)不能確定的半導(dǎo)體特性。通過其他系統(tǒng)，例如利用不同的照相機(jī)，“高強(qiáng)度”意味著在6-8Sun或更高水平的照射。例如，正如接下來將被闡述的那樣，具有利用了硅CCD照相機(jī)的混合閃光照射-時間延遲積分(TDI)設(shè)置的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，與標(biāo)準(zhǔn)“停頓樣品和曝光”圖像模式中的2Sun和硅CXD照相機(jī)相比較，采用了相對較高的8-16Sun左右的強(qiáng)度照射。而且，采用可替代的傳感器，如MOSIR (光陰極(XD)照相機(jī)，被應(yīng)用于晶片的絕對強(qiáng)度可低于50Sun，但當(dāng)其通過 傳感器被觀看時仍然被視為是“高強(qiáng)度”。相應(yīng)地，術(shù)語“高強(qiáng)度”不應(yīng)被視為一個絕對值，而是應(yīng)該被視為相對于常規(guī)系統(tǒng)的“高”，在所述常規(guī)系統(tǒng)中，樣品為了光致發(fā)光響應(yīng)的測量而被停止。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這受到測量技術(shù)和所采用的傳感器的影響是明確的。在某一方面，“高強(qiáng)度”可被認(rèn)為是所需的照射強(qiáng)度相對于照相機(jī)和樣品靈敏度的比率。例如，在之前的系統(tǒng)中，采用ISun的光照照射原料晶片并通過CCD照相機(jī)以I秒的捕捉時間捕捉，而在新系統(tǒng)中，對于IOSun或更高的光照照射預(yù)擴(kuò)散晶片并通過InGaAs照相機(jī)，僅需要I毫秒的捕捉時間。類似地，對于IOOSun光照照射預(yù)擴(kuò)散晶片并通過硅CXD照相機(jī)，捕捉時間可以為I毫秒。光致發(fā)光輻射的相對靈敏度被提高后，例如通過采用InGaAs照相機(jī)，所需的照射強(qiáng)度相應(yīng)地下降了 10倍或更多。這還具有另一優(yōu)點，對于同樣的強(qiáng)度水平所需時間得以縮短。優(yōu)選地修改相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)以去除雜散光、入射光等，即根據(jù)每一照相機(jī)和光源的結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化。換句話說，照射強(qiáng)度是相對照相機(jī)靈敏度對光致發(fā)光輻射的函數(shù)，優(yōu)選地通過優(yōu)化了的光學(xué)濾波。通過“閃光”照射我們是指短持續(xù)時間的強(qiáng)度照射，優(yōu)選地采用閃光燈、脈沖LED等。應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的光照通常為50至IOOOSun (5-100Watts/cm2)之間，優(yōu)選地為75至200Sun，且最優(yōu)選的為lOOSun。該光照通常在幾分之秒內(nèi)被產(chǎn)生，例如100毫秒，優(yōu)選地為10毫秒且最優(yōu)選為幾個毫秒以內(nèi)。在一些實施方式中，該光照能夠在I毫秒或更短時間內(nèi)被產(chǎn)生。光照還能夠通過能夠產(chǎn)生高強(qiáng)度照射的脈沖激光被產(chǎn)生。在涉及視力無害的利益時，該脈沖激光能夠在非常短的時間內(nèi)以低能量脈沖照射樣品，例如照射時長小于I微秒?；蛘?，更長的脈沖或甚至是連續(xù)波長激光輻射能夠以較小危害的形式通過機(jī)械攪動光學(xué)部件中的一個來產(chǎn)生，例如光學(xué)系統(tǒng)中的鏡子，將形成在視網(wǎng)膜上的圖像涂抹出，從而減小了視網(wǎng)膜上的有效強(qiáng)度以及由此產(chǎn)生的熱效應(yīng)。在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體材料的光致發(fā)光圖像的方法，所述方法包括以下步驟采用至少一次強(qiáng)度為50-1000Sun的脈沖對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行照射，照射時長不超出100毫秒；以及捕捉光致發(fā)光響應(yīng)作為圖像。在優(yōu)選實施方式中，高強(qiáng)度照射由被應(yīng)用于正在移動的半導(dǎo)體材料上的閃光燈產(chǎn)生?？焖倌芰繎?yīng)用和圖像捕捉系統(tǒng)為獲取移動中的半導(dǎo)體材料的光致發(fā)光圖像提供了機(jī)會。由于在采用硅照相機(jī)的常規(guī)系統(tǒng)中，產(chǎn)生光致發(fā)光和捕捉圖像的所需時長，通常必需停下半導(dǎo)體材料以避免圖像的模糊。采用上述閃光的系統(tǒng)允許在幾分之一秒內(nèi)引入光致發(fā)光并捕捉光致發(fā)光效應(yīng)作為圖像，例如10毫秒或優(yōu)選為5毫秒或最優(yōu)選的為幾個毫秒。我們注意到可能需要相當(dāng)長的時間來讀出圖像，這取決于照相機(jī)技術(shù)，但這并不影響捕捉到最小模糊圖像的能力。在第三方面，本發(fā)明提供了一種用于在半導(dǎo)體材料內(nèi)產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)圖像的方法，所述方法包括以下步驟充分照射半導(dǎo)體材料以產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及通過硅照相機(jī)在100毫秒內(nèi)，捕捉光致發(fā)光響應(yīng)的圖像。在第四方面，本發(fā)明提供了一種用于在硅樣品內(nèi)產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)圖像的方法，所述方法包括以下步驟充分照射硅樣品以產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及通過照相機(jī)在10毫秒 的內(nèi)捕捉光致發(fā)光響應(yīng)的圖像，其中，所述照相機(jī)捕捉到基本上所有的硅的光致發(fā)光響應(yīng)。優(yōu)選地光致發(fā)光響應(yīng)通過照相機(jī)被捕捉，所述照相機(jī)捕捉大部分或全部的依賴于樣品的類型光致發(fā)光輻射光譜，所述照相機(jī)可以是基于硅傳感器的照相機(jī)、基于化合物半導(dǎo)體傳感器的照相機(jī)或基于化合物半導(dǎo)體光陰極的照相機(jī)。優(yōu)選地半導(dǎo)體材料為間接帶隙半導(dǎo)體材料，例如硅。本發(fā)明方法可被應(yīng)用于該半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體材料可以為錠、塊、晶片或成品或部分成品光伏設(shè)備。如上所述，高強(qiáng)度照射光源可以是激光光源，或諸如閃光燈、LED等的非相干光源。不考慮光源的性質(zhì)，照射系統(tǒng)的整體亮度優(yōu)選為足夠低或曝光時間足夠短，例如幾個毫秒，以減少光安全防護(hù)的需要。在某些程度上上述過程的時間上限取決于傳送帶速度。現(xiàn)有技術(shù)中的傳送帶速度在每秒100毫米至每秒200毫米之間，電池生產(chǎn)線的傳送帶速度約為晶片生產(chǎn)線的兩倍。為了減少或避免I像素的模糊，必須聽停下或減慢樣品，或優(yōu)選地，對于160 μ m的樣品像素尺寸且每秒150毫米的傳送帶速度來說，在小于幾個毫秒的時間內(nèi)照射樣品并捕捉光致發(fā)光響應(yīng)作為圖像，優(yōu)選地小于I毫秒。優(yōu)選照射時間取決于線速度、像素尺寸和可接受的模糊水平。在第五方面，本發(fā)明提供了一種識別半導(dǎo)體材料中缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟獲取來自所述半導(dǎo)體材料的具有第一照射強(qiáng)度的光致發(fā)光響應(yīng)的第一圖像；獲取來自所述半導(dǎo)體材料的具有第二照射強(qiáng)度的光致發(fā)光響應(yīng)的第二圖像，其中，所述第一照射強(qiáng)度高于所述第二照射強(qiáng)度；以及對比所述第一照射強(qiáng)度和所述第二照射強(qiáng)度。在第六方面，本發(fā)明提供了一種區(qū)別半導(dǎo)體材料內(nèi)缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟將預(yù)定水平的高強(qiáng)度照射應(yīng)用到半導(dǎo)體材料上，其中，所述高強(qiáng)度照射適用于獲取具有預(yù)定缺陷或特征的光致發(fā)光響應(yīng)；捕捉由此產(chǎn)生的光致發(fā)光響應(yīng)；以及分析所述光致發(fā)光響應(yīng)以確定該缺陷或特征的存在和/或位置。在第七方面，本發(fā)明提供了一種識別半導(dǎo)體材料中缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟獲取通過采用至少6Sun強(qiáng)度的照射從半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的光致發(fā)光響應(yīng)的圖像；以及處理所述圖像以獲取有用的信息。
申請人已經(jīng)確定了采用高強(qiáng)度照射相對于常規(guī)低強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)的顯著的和意想不到的優(yōu)點。半導(dǎo)體材料或光伏電池中的特定缺陷的光致發(fā)光響應(yīng)根據(jù)照射強(qiáng)度的不同而不同。即某些缺陷在通過高或低強(qiáng)度的光照射所產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像中呈現(xiàn)得不一樣。這一差別效應(yīng)可提高操作者分辨半導(dǎo)體材料中缺陷的能力，而這一能力要強(qiáng)于僅采用常規(guī)低強(qiáng)度光致發(fā)光成像中操作者分辨缺陷的能力。申請人:還確定了由高強(qiáng)度光照照射所產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像其本身在指示某些特征的精確位置時更加的精確。例如，裂紋在通過高強(qiáng)度光照產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像中呈現(xiàn)的更加清晰和明顯。這是顯著的和非常令人吃驚的，提供了相對于現(xiàn)有技術(shù)顯著的優(yōu)點。
上述高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)可以被用于整個光伏設(shè)備的生產(chǎn)線中。其可以被單獨被使用，或是優(yōu)選地結(jié)合其他成像和測試設(shè)備一起被使用。在這方面，在第八方面，本發(fā)明提供了一條用于光伏設(shè)備生產(chǎn)的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括若干工藝步驟以將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)換為所述光伏設(shè)備，所述生產(chǎn)線包括至少一個分析設(shè)備和圖像捕捉設(shè)備，所述分析設(shè)備包括高強(qiáng)度照射系統(tǒng)，用于對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行強(qiáng)度至少為6Sun的照射，所述圖像捕捉設(shè)備用于獲取所述由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像。上述光致發(fā)光成像系統(tǒng)可被用于整個光伏設(shè)備的生產(chǎn)線上。它們可以單獨被使用，或是優(yōu)選地結(jié)合其他成像和測試設(shè)備一起被使用。在第九方面，本發(fā)明提供了一種分析半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括以下步驟通過采用強(qiáng)度至少為6Sun對所述材料進(jìn)行足夠長時間的高強(qiáng)度照射，使其產(chǎn)生光致發(fā)光；以及獲取所述光致發(fā)光圖像，其中所述照射由對視力無害的照射系統(tǒng)產(chǎn)生。如上文所述，閃光、LED或脈沖激光是適用于光致發(fā)光成像的高強(qiáng)度光源。光致發(fā)光成像系統(tǒng)包括高強(qiáng)度激光光照系統(tǒng)，是對視力無害的，如之前討論的一樣，通常要求昂貴復(fù)雜的安全設(shè)備和光學(xué)裝置。但視力無害的高強(qiáng)度光照系統(tǒng)的使用包括光源，如閃光燈、LED、低脈沖能量激光等，不僅僅產(chǎn)生了優(yōu)良的光致發(fā)光圖像，還基本上降低了與確保光照密封性相關(guān)的成本。上述高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)可被單獨使用，或優(yōu)選地結(jié)合低強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)一起被使用，而且還可與其他測量技術(shù)一起被使用。在這一方面，在第十方面，本發(fā)明提供了一種用于確定成品光伏電池質(zhì)量的裝置，所述裝置包括(a)高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)，和至少一個(b)低強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)，以及(C)用于確定電池串聯(lián)電阻的元件。上述光致發(fā)光成像系統(tǒng)可作為獨立的測量工具被使用，或者還可集成進(jìn)工藝工具被使用。在這一方面，在另一方面，本發(fā)明提供了生產(chǎn)工具，所述生產(chǎn)工具包括至少一個光致發(fā)光測量系統(tǒng)和一個工藝生產(chǎn)系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種包括計算機(jī)可用介質(zhì)的制品，所述介質(zhì)具有計算機(jī)可讀程序代碼，所述程序代碼可配置為執(zhí)行上述方法，或操作上述生產(chǎn)線裝置。在另一方面，本發(fā)明還提供了一種光致發(fā)光效應(yīng)的圖像，所述光致發(fā)光效應(yīng)通過在此之前所描述的高強(qiáng)度照射的閃光光照所照射的半導(dǎo)體材料而產(chǎn)生的。本發(fā)明還提供了將額外激勵應(yīng)用于半導(dǎo)體材料上的主要的優(yōu)點。該激勵可以是將熱能應(yīng)用于材料商，因為不同特征的電氣特性具有不同的溫度相關(guān)性是已知的。例如，在一些應(yīng)用中，多晶硅電池的光致發(fā)光圖像可在高溫下被獲得，例如200° C，此時圖像中壽命的相對變化被強(qiáng)烈地抑制了，而裂紋還保持清晰可見。但是，高于約200° C時，來自電池(以及加熱單元)的熱輻射成為主導(dǎo)信號并且使傳感器達(dá)到飽和，使得常規(guī)或低強(qiáng)度光致發(fā)光測量成為不可能，這是因為圖像捕捉時間約為I秒時熱輻射很容易就使得CCD照相機(jī)飽和了。另一方面，本應(yīng)用可用于電池的高強(qiáng)度照射，此時不要求長圖像或捕捉時間。例如，當(dāng)采用閃光燈照射半導(dǎo)體材料時，光致發(fā)光響應(yīng)可在約I毫秒內(nèi)被捕捉。如此短的響應(yīng)或采集時間意味著來自被加熱晶片的熱輻射信號比常規(guī)系統(tǒng)的要低1000倍，即I毫秒相比于I秒。當(dāng)采用硅C⑶傳感器時，這是非常有用的工藝。采用InGaAs照相機(jī)還允許更短的測量時間，但其測量的波長要長于硅CCD照相機(jī)，因此對于來自于晶片或電池的熱輻射也相對更加敏感。本發(fā)明工藝的該實施方式對于在兩個關(guān)鍵生產(chǎn)階段的高溫下的晶片是非常重要的，所述兩個階段為擴(kuò)散和點火。例如，光致發(fā)光成像系統(tǒng)可以在擴(kuò)散之后或點火之后被集 成。在點火之后提供這一成像系統(tǒng)是優(yōu)選的，這是因為通常晶片通過點火工具是線性的，即一個接著一個，而擴(kuò)散是一個間歇過程或多個晶片被并行處理。由此得到的高強(qiáng)度圖像，優(yōu)選的是通過閃光燈照射所獲得的圖像，將會非常有用。并且樣品不一定必需在過程中被置于恒溫環(huán)境中。實際上，高強(qiáng)度(例如閃光)圖像可以在冷卻步驟過程中被獲得，如果需要的話。在該方法中，可以確定的是不管點火/擴(kuò)散步驟和/或冷卻步驟會對晶片產(chǎn)生不利的影響。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖I為適用于半導(dǎo)體樣品在線光致發(fā)光成像系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式所述的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3 (a)和圖3 (b)為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式所述的閃光燈和照相機(jī)布置的俯視圖和側(cè)視圖；圖4 (a)和圖4 (b)表明分別以ISun和IOOSun的強(qiáng)度照射硅光伏電池前驅(qū)所采集到的光致發(fā)光圖像；圖5 (a)、圖5 (b)和圖5 (C)闡述了指形分流在不同強(qiáng)度光照下所產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像中是如何呈現(xiàn)出不同的；圖6 (a)、圖6 (b)和圖6 (C)闡述了不同的照射強(qiáng)度對應(yīng)的不同的分流和位錯響應(yīng)；圖7為將閃光光致發(fā)光成像系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)線的示意圖；圖8和圖9為通過LED陣列進(jìn)行照射的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖10 (a)、圖10 (b)和圖10 (C)為采用時間延遲積分的具有高強(qiáng)度照射的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
接下來根據(jù)相應(yīng)的附圖，以舉例的方式闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。眾所周知，光致發(fā)光(PL)成像是在制造過程中以及之后用于表征硅錠、硅塊、硅晶片以及硅光伏(PV)電池的快速方便的技術(shù)，其所利用的系統(tǒng)和方法如公開號為WO07/041758A1的已公開PCT申請中所述。硅發(fā)出的光致發(fā)光主要產(chǎn)生于900_1300nm波長范圍內(nèi)的帶間復(fù)合，并且能夠提供關(guān)于與光伏電池性能相關(guān)的多項材料、機(jī)械和電學(xué)參數(shù)的信息，其中包括少數(shù)載流子擴(kuò)散長度和少數(shù)載流子壽命，以及某些材料的雜質(zhì)和缺陷對這些特性的影響。圖I表明了適用于在諸如硅光伏電池的半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)過程中無需將半導(dǎo)體設(shè)備移出生產(chǎn)線即可采集光致發(fā)光圖像的光致發(fā)光成像系統(tǒng)2。該系統(tǒng)包括與連續(xù)帶式生產(chǎn)線相接的兩個外部傳送帶4以及將樣品8送入測量室10內(nèi)站點的內(nèi)部傳送帶6。在測量室內(nèi)，相干激光光源14發(fā)出的超越帶隙光16以寬范圍光激發(fā)樣品所產(chǎn)生的光致發(fā)光12通過集光系統(tǒng)20被引至如硅CCD照相機(jī)的成像探測器18，優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括用于改善寬范圍激發(fā)的均勻性的均化光學(xué)器件22，還包括置于探測器前面的用于阻隔激發(fā)光的長通濾波器24或集光系統(tǒng)。該系統(tǒng)還可包括一個或多個用于選擇光激發(fā)的波長范圍的濾波器26，以 及如果有必要還包括遮光快門28，其打開讓樣品進(jìn)入或移出測量室10從而滿足光安全的要求，即否則的話系統(tǒng)可能對視力有害。在采用手動樣品搬運的孤立系統(tǒng)中，例如對硅晶片或光伏電池進(jìn)行的線下檢測，則無需傳送帶，但一些現(xiàn)在存在的光安全問題，將來仍然會存在。但是，根據(jù)上文所述的，有利于避免必須將樣品帶入測量站點。特別有利于僅包括照相機(jī)、光源和光學(xué)系統(tǒng)作為主要硬件部件的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，其可以被置于光伏電池生產(chǎn)線的任意位置，例如置于沿生產(chǎn)線方向的承載樣品的傳送帶上，而無需例如為了滿足嚴(yán)格的光安全要求作特別的修改。對本發(fā)明的描述將參考不同的用于米集娃光伏電池和電池前驅(qū)的光致發(fā)光圖像的系統(tǒng)和方法，但這些系統(tǒng)和方法還可應(yīng)用于基于其他間接或直接帶隙半導(dǎo)體的光伏電池和電池前驅(qū)或其他設(shè)備。在第一種實施方式中，如圖2所示，以下稱為“高強(qiáng)度光致發(fā)光”系統(tǒng)，在傳送帶36上移動的電池或電池前驅(qū)8的大體區(qū)域(優(yōu)選至少IcmX Icm，更優(yōu)選的為整個區(qū)域)被高強(qiáng)度光源30發(fā)出的激發(fā)光16照射，所述高強(qiáng)度光源30可以為氙閃光燈、脈沖LED或其他非激光光照射源，或是具有短脈沖周期(如小于Ims)的激光光源，并且由此導(dǎo)致的光致發(fā)光輻射12通過硅CXD照相機(jī)18 (或其他任何能夠捕捉位于900nm到1300nm波段內(nèi)的部分或全部光致發(fā)光的照相機(jī))被采集。其他部件通常包括激發(fā)濾波器26、光致發(fā)光集光系統(tǒng)20以及長通濾波器，如圖I中的系統(tǒng)所示，還可包括反射鏡32，用于將大部分激發(fā)光會聚至樣品上。若激發(fā)光來自于寬帶光源，如閃光燈，則激發(fā)濾波器26相比激光激發(fā)顯得更加重要，這是因為必須阻止位于光致發(fā)光輻射波段的激發(fā)光抵達(dá)照相機(jī)。整個高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)27優(yōu)選地被密封在箱體29內(nèi)，稍后將作討論。在圖2系統(tǒng)中圖像采集時間將取決于光照脈沖和照相機(jī)快門時間的疊加，通常二者均為短時間是較為有利的。照射時間應(yīng)該較短，從而降低功耗并避免激發(fā)濾波器和樣品的過熱，需要牢記的是，為了在短采集時間內(nèi)產(chǎn)生足夠的光致發(fā)光信號，通常要求高光照強(qiáng)度。優(yōu)選地，照相機(jī)快門與脈沖激發(fā)光源大體上同步，而受到快門速度的限制；例如，市售機(jī)械快門的激活時間通常為毫秒量級。如果輻射壽命足夠長以致于可以讓樣品在光致發(fā)光輻射衰弱前移動一個顯著的距離(例如，相當(dāng)于多個照相機(jī)像素的距離)，照相機(jī)快門打開時間過長會導(dǎo)致圖像模糊，盡管這僅僅對于非常高的載流子壽命的樣品來說可能是個問題，例如鈍化的單晶硅其壽命可超過幾個毫秒。對于載流子壽命大多為幾百個微秒的多晶硅晶片來說，這種影響有望忽略不計。在優(yōu)選實施例中圖像采集時間足夠短，以致于使得樣品的移動距離不大于約相當(dāng)于成像照相機(jī)中一行或兩行像素或者更少的距離。該準(zhǔn)則取決于樣品的移動速度以及在照相機(jī)中的像素行數(shù)，但僅通過舉例的方式，對于產(chǎn)量為每秒一片晶片的光伏電池生產(chǎn)線(即生產(chǎn)線速度為15cm/s)以及100萬像素的照相機(jī)(1024X1024像素)來說，相較于在每秒一片晶片的生產(chǎn)線上將樣品送入站點的在線檢測所允許的Is采集時間，本準(zhǔn)則建議圖像采集時間為Ims或更短。大幅降低被允許的采集時間顯然對于測量足夠的光致發(fā)光信號是個挑戰(zhàn)，但是能夠在很大程度上通過市售閃光燈的高強(qiáng)度來的得到補(bǔ)償。我們已經(jīng)闡明通過閃光燈照射標(biāo)準(zhǔn)硅光伏電池(15. 6cmX15. 6cm)的強(qiáng)度高達(dá)IOOOSun (100W/cm2)，盡管光致發(fā)光信號不一定與照射強(qiáng)度呈線性，但通常情況是越強(qiáng)的照射強(qiáng)度會產(chǎn)生越強(qiáng)的光致發(fā)光信號。進(jìn)一步解釋，相關(guān)性在低注入水平(即低照射條件)時基本上為線性，這是因為光致發(fā)光信號與少數(shù)載流子濃度成正比，而在高注入水平時相關(guān)性變?yōu)槎畏匠淌?，與損耗機(jī)制的成卷積關(guān)系，所述損耗機(jī)制如俄歇復(fù)合。不管怎樣，可以看出我們已經(jīng)能夠以毫秒時間尺度照射曝光 來采集硅光伏電池前驅(qū)的光致發(fā)光圖像，從而促進(jìn)了在線檢測。處理圖像所需要的時間一定會長于照射/曝光時間，這是因為事實上對于硅CCD照相機(jī)來說處理圖像所需要的時間包括了約為700到1000毫秒的讀出時間。然而大多數(shù)照相機(jī)是肯定能夠跟上一秒一片晶片的線速度。正如上文所述的，脈沖激發(fā)也是可能的。光致發(fā)光強(qiáng)度與電子濃度和空穴濃度的乘積成正比，即- nXp。隨著照射強(qiáng)度的增強(qiáng)，光致發(fā)光相對于照度的響應(yīng)也因此從過剩載流子濃度An (在低注入條件)成線性關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榕c受不同損耗機(jī)制影響的An (在高注入條件)的二次方成正比。在許多情況下，理想的是通過最小曝光時間獲得具體光致發(fā)光強(qiáng)度。由于相對于過剩載流子的二次光致發(fā)光響應(yīng)，在強(qiáng)度足夠高能夠達(dá)到高注入條件的情況下利用高照射強(qiáng)度是有利的。閃光照射是獲取高照射強(qiáng)度的可能的方法。另一方法是利用脈沖光源，相比于具有相同平均光功率的連續(xù)波(cw)光源，脈沖光源能夠達(dá)到更高的瞬時強(qiáng)度。因此相同的平均光功率就能夠獲得更高的光致發(fā)光強(qiáng)度。由于光致發(fā)光響應(yīng)不再線性依賴于過剩載流子濃度，在高注入時對光致發(fā)光進(jìn)行定量分析顯得更加困難，因此對于僅需要分析空間特征(圖案)而非絕對光致發(fā)光強(qiáng)度情況，上述方法更加令人感興趣，例如對切割多晶硅晶片的表征。利用閃光燈照射的具體優(yōu)選實施方式如圖3(a)所示，包括在光照一側(cè)的產(chǎn)生I毫秒的脈沖的Broncola環(huán)形閃光C30，其中，所述脈沖在穿過激發(fā)濾波器26后以10-1000W/cm2 (100至IOOOSun)的強(qiáng)度照射硅樣品8，而所述激發(fā)濾波器26包括6mm厚的KGl肖特玻璃短通濾波器。在成像一側(cè)本系統(tǒng)包括集光器件20、長通濾波器24和用于采集圖像的100萬像素的硅CCD照相機(jī)。本系統(tǒng)還包括一個柱面反射鏡37，當(dāng)樣品上的光照強(qiáng)度大于要求時(例如lOOOSun)，與屏蔽板39 —起阻止激發(fā)光進(jìn)入照相機(jī)。如圖3 (b)的俯視圖所示，環(huán)形閃光燈30允許照相機(jī)18被安裝在中央，使得二者的指向均能夠與樣品的表面正交以獲得相對于圖I和圖2所述布置更強(qiáng)的照度和更好的成像均勻性，而在圖I和圖2中，照射源14和照相機(jī)18中的其中一個或二者相對于樣品8表面成一角度。這一設(shè)置的好處還在于使得系統(tǒng)整體更為緊湊，更重要的是，照相機(jī)和閃光燈均可以被設(shè)置得離樣品更近，但不會遮擋視線或造成陰影。將閃光燈和照相機(jī)設(shè)置得離樣品更近，還將改善光照和成像系統(tǒng)的效率。相對于激光照射器，尤其是近紅外激光照射器，閃光燈更為優(yōu)選，這是因為無需過多地考慮光安全方面的問題。盡管閃光燈為高強(qiáng)度光源，其擴(kuò)展規(guī)模意味著在平常的觀看條件下，視網(wǎng)膜上的成像比現(xiàn)有技術(shù)中的激光光源更大，從而降低了對視網(wǎng)膜的熱傷害。熱傷害通過平常的閃光燈的短脈沖長度得到進(jìn)一步的降低。閃光燈照射器還具有降低成本和軌跡的優(yōu)勢。參考圖2，如上文所述，激發(fā)濾波器26是帶有寬帶閃光燈照射器或其他高強(qiáng)度光源的重要部件，這是因為將位于光致發(fā)光輻射波段內(nèi)的激發(fā)光移出是非常必要的，并且還有諸多因素需要被考慮到。盡管介質(zhì)濾波器較吸收濾波器具有更陡峭的由高通至低通的過渡，其對于光致發(fā)光輻射在量級上弱于照度的間接帶隙材料而言尤為重要，其傳輸具有很 強(qiáng)的角相關(guān)性，從而導(dǎo)致起始/截止波長根據(jù)入射角而變化。來自激光的相干定向輻射對介質(zhì)濾波器的高效濾波易于被準(zhǔn)直，但對于來自閃光燈或LED的非相干的以及大體上各向同性的輻射來說這就能難實現(xiàn)，從而優(yōu)選吸收濾波器或吸收濾波器與介質(zhì)濾波器的組合。肖特公司的KGl濾光鏡就是適用于硅樣品光致發(fā)光成像的短通吸收濾波器的例子。我們注意到那些發(fā)射出窄波的燈，如能發(fā)射出約590nm的極窄雙峰低壓鈉燈，這也許在那些易于將光照與硅光致發(fā)光輻射分開的情況下是有利的。除了具有從高通到低通的稍平緩的過渡，吸收濾波器還會存在發(fā)熱的問題，特別是對于閃光燈的激活頻率需為IHz或更高的光伏電池/前驅(qū)的在線檢測?？梢杂卸喾N可能的方法來解決該發(fā)熱的問題，包括固體吸收濾波器的有效的空氣或液體冷卻，以及利用吸收液通過流通池可被重復(fù)循環(huán)利用的液體濾波器，所述流通池可由玻璃構(gòu)成，如果必需的話，可以采用熱交換器。有機(jī)染料的解決方法，例如Exciton公司的IRA955和IRA1034紅外吸收器的結(jié)合，可適用于移出光致發(fā)光輻射波段內(nèi)的激發(fā)光。在濾除閃光燈輻射時，有機(jī)物的紫外穩(wěn)定性也是一個問題，但通過選擇玻璃流通池材料，或通過在濾波器或冷卻液(若使用)中添加紫外吸收材料，都能夠阻隔掉大多數(shù)紫外光，不管怎樣，對于閃光燈的給定系統(tǒng)的最優(yōu)解決方法，樣品材料和照相機(jī)技術(shù)可以包括濾波器和冷卻技術(shù)的結(jié)合。圖4 Ca)表明具有發(fā)射極層的市售鈍化多晶硅晶片8的光致發(fā)光圖像，所述圖像通過常規(guī)的光致發(fā)光成像系統(tǒng)采集，其中晶片由近紅外二極管激光器以ISun (100mff/cm2)的強(qiáng)度被照射，而圖像由硅CCD照相機(jī)在2秒的曝光時間內(nèi)對圖像進(jìn)行采集。圖像顯示了4條特意被引入的裂紋40A至40D以及一些象征著低載流子壽命材料的暗斑42。圖4 (b)表明通過基于閃光燈的高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)所采集到的相同樣品的光致發(fā)光圖像，其中氙閃光燈發(fā)出強(qiáng)度為IOOSun的Ims脈沖通過650nm短通吸收濾波器照射晶片。兩張圖像的對比恰恰表明以閃光燈照射所采集到的圖像中的所有特征均更為鮮明并且低壽命區(qū)域也較為明亮。圖4 (b)圖像中呈現(xiàn)的大而稍亮的特征43透過晶片為支持在后可見，其在成像波長處基本上為透明。圖4 (a)圖像中的模糊的產(chǎn)生于從高壽命區(qū)域流入了相鄰的高雜質(zhì)(即低壽命)區(qū)的橫向電流，從而平衡了帶電載流子的分布。該電流主要產(chǎn)生于為了高效光伏操作的具有薄層電阻的發(fā)射極層，其能夠?qū)崿F(xiàn)在ISun照射強(qiáng)度下的低損耗載流子傳輸。更高的照射強(qiáng)度會產(chǎn)生更多的帶電載流子，導(dǎo)致了更大的橫向電流，在這種情況下發(fā)射極薄片電阻會導(dǎo)致更高的傳輸損耗，有效地隔離了高缺陷區(qū)域與周圍的高壽命區(qū)域。如圖4 (b)所示，對于IOOSun的照射橫向載流子傳輸被減少到裂紋40A至40D更加清晰的顯現(xiàn)的程度，減小了裂紋探測算法遺漏裂紋或報錯的幾率。例如，圖4 (a)右上方的裂紋40A由于附近的其他低壽命特征很可能在圖4 Ca)圖像中被遺漏掉。分流是另一個導(dǎo)致光伏電池效率降低的因素，并且會隨后導(dǎo)致更嚴(yán)重的問題，t匕如熱點和模塊故障。分流最常見的原因在于發(fā)射極層的卷繞，但分流還可由材料摻雜物或金屬火焰遍及所導(dǎo)致。嚴(yán)重的分流電池目前通過位于生產(chǎn)線結(jié)束端的電流-電壓(IV)測試器來檢測，但是具有高空間精度的更早的檢測將是有利的。例如，定位分流的能力，比起IV測試器從對于電池效率的全球效果僅僅檢測它們的存在，是很重要的，對于補(bǔ)救行動是重要的，例如一些光伏電池制造商目前所實施的激光隔離。眾所周知，分流的位置能夠通過熱(中紅外)照相機(jī)來確定，但我們相信光致發(fā)光 成像提供了更實惠和更快的選擇。申請人觀察到光伏電池中的分流在通過有不同照射強(qiáng)度所采集到的光致發(fā)光圖像中的呈現(xiàn)完全不同，這還是因為橫向載流子在高照度下傳輸受到了限制。在低照度時分流呈現(xiàn)為模糊的暗斑，因為其將帶電載流子從相鄰區(qū)域拖了進(jìn)來，而在高照度時其變得更加局限。這種不同的可視效果對于分流來說特別明顯，這是因為電流的流進(jìn)取決于對照射強(qiáng)度的對數(shù)，而對于大多數(shù)其他復(fù)合缺陷來說是呈線性關(guān)系，所述復(fù)合缺陷包括位錯、裂紋和雜質(zhì)，這就意味著高/低照射強(qiáng)度下光致發(fā)光圖像的對比對于將分流從其他缺陷中區(qū)別開是格外有價值的。為了闡述這一點，圖5 (a)、圖5 (b)和圖5 (c)表明具有分流指的硅光伏電池的光致發(fā)光圖像，所述圖像是通過lSun、100Sun和IOOOSun的照射強(qiáng)度分別照射樣品所采集到的。在低強(qiáng)度的圖像中(圖5 (a))指分流由大的模糊暗斑60可以清晰的辨認(rèn)出，但它的精確位置則很難確定，并且模糊黑暗區(qū)域也掩蓋了如位錯群62的其他特征，其也許是令人感興趣的。隨著照射強(qiáng)度的增加(圖5 (b)和圖5 (c))指分流64逐漸地顯得更加局限，而與在每張圖像中或多或少相同的位錯群相比具有明顯區(qū)別。類似的，圖6 (a)、圖6 (b)和圖6 (C)表明在大位錯群62中具有一組分流66的硅光伏電池的光致發(fā)光圖像，該圖像通過由lSunUOOSun和IOOOSun的照射強(qiáng)度分別進(jìn)行照射所采集到的。正如之前的例子，隨著照射強(qiáng)度的增加，分流呈現(xiàn)得越來越窄，而位錯群則顯得基本沒有發(fā)現(xiàn)變化。圖6 (c)中(最高照射強(qiáng)度)兩個獨立分流66的位置在大位錯群62中被指示出來。明顯地，圖像的結(jié)合使操作者或圖像分析程序能夠?qū)@兩種缺陷類型進(jìn)行區(qū)分。本發(fā)明技術(shù)還對在選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)中尋找缺陷和其他特征很有用。這一方面利用了在具有發(fā)射極的樣品在高照射強(qiáng)度下發(fā)生的較少的橫向模糊。選擇的發(fā)射極結(jié)構(gòu)利用多種處理方法以在另外的均勻輕度摻雜表面區(qū)域產(chǎn)生高摻雜區(qū)域(通常為線條)，隨后利用印刷或電鍍對該高摻雜區(qū)域進(jìn)行金屬化。分流或其他缺陷能夠在摻雜和/或金屬化過程中在本地被引入樣品中。高光照強(qiáng)度的光致發(fā)光成像，如閃光燈，或高照射強(qiáng)度和低照射強(qiáng)度的光致發(fā)光圖像的對比，允許這些缺陷和位錯的確切位置和形狀相比于普通低強(qiáng)度光致發(fā)光成像而言，能夠更加精確地被識別，所述低強(qiáng)度光致發(fā)光成像可以是ISun圖像。上述過程的高強(qiáng)度照射還可以被用于對擴(kuò)散和后擴(kuò)散的過程進(jìn)行監(jiān)測，接下來將對其進(jìn)行介紹。發(fā)射極內(nèi)的復(fù)合式太陽能電池?fù)p耗機(jī)制的其中之一。發(fā)射極復(fù)合是降低有效過剩載流子壽命和光致發(fā)光信號，特別是高過剩載流子濃度的過程。除了過剩載流子濃度，發(fā)射極復(fù)合的量也取決于襯底的本底摻雜、發(fā)射極摻雜分布以及表面鈍化。由于發(fā)射極復(fù)合在更高的過剩載流子濃度時相對于體復(fù)合的增加(可能成為主導(dǎo))，在高照射強(qiáng)度下得到的光致發(fā)光圖像相比在低照射強(qiáng)度時得到的光致發(fā)光圖像來說受發(fā)射極復(fù)合的影響要的更大。因此，關(guān)于發(fā)射極品質(zhì)的定性或定量的信息能夠從單張在高強(qiáng)度照射下得到的光致發(fā)光圖像處或從兩張光致發(fā)光圖像的對比中獲得，其中，該兩張光致發(fā)光圖像中的一張為在高強(qiáng)度照射下獲得，另一張在低強(qiáng)度照射下獲得。當(dāng)上述是在擴(kuò)散過程之后實施時，提供了對擴(kuò)散過程的監(jiān)測。當(dāng)在后擴(kuò)散步驟之后實施時，則提供了對該步驟和擴(kuò)散步驟之間的過程的累計效果的監(jiān)測。當(dāng)在后擴(kuò)散步驟之前和之后實施時，在該步驟之前和之后就確定的發(fā)射極品質(zhì)的對比提供了對過程步驟的監(jiān)測。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向高強(qiáng)度光致發(fā)光成像的工業(yè)實現(xiàn)，我們相信高強(qiáng)度系統(tǒng)可能非常適合于在光伏電池生產(chǎn)線上對設(shè)備的在線檢測。如圖7所示，高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)27可安裝在位于傳送帶36的上方的簡單的盒子29里，并被設(shè)于全部或選擇的工序站38之前或之后，其中，所述傳送帶用于沿生產(chǎn)線搬運半導(dǎo)體設(shè)備8。在一條硅光伏電池生產(chǎn)線上，獨立站的工序通常包括鋸損壞蝕刻、發(fā)射極擴(kuò)散、氮化硅沉積、金屬接觸印刷、熱處理、邊緣隔離和IV測試。全部或大部分設(shè)備在進(jìn)入或離開所選工序站點時能夠以非接觸方式被檢測，并且其沿生產(chǎn)線的移動不會被打斷，從而為設(shè)備的質(zhì)量控制和不同站點的過程控制提供了強(qiáng)有力的手段。高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)優(yōu)選地以某一形式被封閉安裝，如圖7所示，以為光源和操作者之間提供一段較大的距離，并至少阻礙對光源的直接觀看(即光必須從樣品或其他物品上反射回來)。但是，該簡單封閉與光遮擋快門的復(fù)雜系統(tǒng)不同，所述光遮擋快門在一些激光安全條例中可能被要求；如果光致發(fā)光成像系統(tǒng)作為一個整體式是對視力無害的，則光遮擋快門就不是必需的，從而簡化了生產(chǎn)線的自動化和集成化。在某些實施方式中，因為光照系統(tǒng)是對視力無害的，所以光致發(fā)光成像系統(tǒng)作為一個整體也是對視力無害的。在另一些實施方式中，即便光照系統(tǒng)不是對視力無害的，光致發(fā)光成像系統(tǒng)作為一個整體通過采取某些措施依然對視力無害，比如，通過防止直接觀看光照系統(tǒng)輸出，或者增設(shè)生產(chǎn)線防護(hù)裝置，以在操作者和光致發(fā)光成像系統(tǒng)之間提供一段最小距離。我們注間到，照相機(jī)越敏感(例如下文指出的InGaAs照相機(jī))，則如圖7所示的配置就能夠以越低強(qiáng)度的光源或甚至越短的光照周期進(jìn)行照射。之前介紹的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的實施方式，特別是在那些光安全要求較低的或沒有光安全要求的優(yōu)選實施方式中，一些對目前激光安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的討論和一些對光安全要求較低的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的生產(chǎn)策略進(jìn)行的討論是有用的。正如之前提到的光源的亮度是一個關(guān)鍵的參數(shù)，其可被定義為穿過小孔的光功率除以小孔面積除以與遠(yuǎn)場光束相對的立體角，不能僅僅因為系統(tǒng)采用的是非激光(非相干)光源就忽略掉光安全的問題。在澳大利亞和新西蘭，激光分類標(biāo)準(zhǔn)和安全要求見AS/NZS 2211. 1:2004以及與此相關(guān)的指南(AS/NZS 2211. 10:2004)，基于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60825-1:2001。在激光安全中的一個重要概念就是“最大允許曝光(MPE)”水平，其在標(biāo)準(zhǔn)中其被定義為“在正常的環(huán)境下，暴露在外的人不會受到有害影響的激光輻射水平”。該定義進(jìn)行一步說明“MPE水平表示眼睛或皮膚被暴露在外而不會立刻或是長時間之后造成損傷的最大水平，并且與輻射的波長、脈沖持續(xù)時間或曝光時間、處于危險的組織、對于范圍為400nm到1400nm的可見和近紅外輻射的視網(wǎng)膜圖像大小有關(guān)”。由于適用于從娃中產(chǎn)生光致發(fā)光的光的波長在400到1400nm范圍內(nèi)，視網(wǎng)膜圖像的尺寸成為光致發(fā)光成像系統(tǒng)中光安全的關(guān)鍵因素。在一定范圍內(nèi)，盡管在某一最小圖像尺寸以下不再減少且在某一最大圖像尺寸以上不再增加，但最大允許曝光水平隨著視網(wǎng)膜上圖像尺寸的增大而增大。為了定量的目的，標(biāo)準(zhǔn)采用了對視網(wǎng)膜圖像尺寸的角度測量，所述角度為在眼睛處相對于光源的角α。這通常被認(rèn)為是“弦對角”，并且角度值大約 為光源大小除以光源到眼睛的距離所得的結(jié)果。對于某一圖像尺寸來說，如果低于該圖像尺寸時最大允許曝光不再進(jìn)一步減少的話，那么代表該圖像尺寸的弦對角則被稱為“ a min”(I. 5mrad)，低于這的曝光條件被稱作“點光源觀看”?！皵U(kuò)展光源觀看”條件應(yīng)用于a min以上的弦對角，隨著弦對角從a nin開始逐漸增大,最大允許曝光水平也隨著增大,直到其達(dá)到最大值即Q=Cimax(IOOmrad)，而最大允許曝光水平在超過該值時為常數(shù)。如果源輻射被照射光學(xué)系統(tǒng)所更改，如圖I至圖3所示，則用于最大允許曝光目的的“視光源”為產(chǎn)生最小視網(wǎng)膜圖像的真實的或虛擬的圖像，而注意到這點是很重要。在本說明書中，術(shù)語“照射器”用于指代光致發(fā)光成像系統(tǒng)中用于對樣品進(jìn)行光激發(fā)的部分。照射器包括一個或多個光源，可能還包括濾波器和聚焦光學(xué)器件在內(nèi)的其他部件。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用被稱為“可接受的發(fā)射極限”(AEL)的限制在系統(tǒng)中對激光產(chǎn)品進(jìn)行了分類，從第一類“在合理和預(yù)見條件操作下安全”，至第四類“通常足夠強(qiáng)以至于燒傷皮膚和導(dǎo)致火災(zāi)”?？山邮艿陌l(fā)射極限來自于利用限制孔徑的最大允許曝光，并且可以作為功率限制、能量限制和輻照度限制、輻射曝光限制、或上述限制的結(jié)合。限制孔徑通常為7_，代表在“最壞情況”下的擴(kuò)散的瞳孔。盡管符合第一類可接受的輻射極限是必須的，但其還不足以制造第一類的激光產(chǎn)品，還有其他的限制的存在，在本說明書中，如果光致發(fā)光成像系統(tǒng)符合第一類可接受的輻射極限，那么它將作為一個整體被認(rèn)為是“對視力無害的”。類似地，如果成像設(shè)備的照射器部分符合第一類可接受的輻射極限，它也將被認(rèn)為是“對視力無害的”。相對高亮度的光源，其通常要求在在線應(yīng)用的時間尺度上獲取硅光伏樣品的光致發(fā)光圖像，由于其即使是離開一定的距離也可導(dǎo)致在眼睛處相對高的強(qiáng)度，或相對小的視網(wǎng)膜圖像(相對應(yīng)的低MPE水平)，因而會存在潛在的危險。然而要去確定實際的危害，必須要結(jié)合觀察條件去考慮亮度，特別是要結(jié)合弦對角。觀察條件的重要性將通過接下來的具體實施來被闡述。根據(jù)IEC 60825-1:2001中規(guī)定的計算方法，如果808nm的CW激光產(chǎn)品的輻射在點光源觀察條件下(即弦對角α < a min)通過7mm直徑的限制孔徑后不超過O. 64mff,那么它僅能被歸類為第一類(即不超過第一類AEL)。相反，對于α彡Qmax(IOOmrad)的擴(kuò)展光源觀察條件，通過7mm直徑限制孔徑的第一類AEL為42mW (即高出65x)。常用的最亮的光源為激光光源，相比于非激光(即熱的)光源而言，其具有高時間相干性(或等同的，相干長度)。因為相干性是激光過程的固有方面，因此相對于實現(xiàn)最高亮度實際光源，相關(guān)性較熱光源的更高可以被認(rèn)為是必要條件。但是，相干性并非暗指亮度，因為其不是一個充分條件?？傊煌す忸愋烷g的相干長度差異很大(超過多個量級)，但這并不一定與亮度相關(guān)。例如，激光光源的相干長度可以通過利用高品質(zhì)因數(shù)(Q)諧振器被增大，但消耗了輸出功率，這就意味著當(dāng)光束準(zhǔn)直(亮度定義的“每單位立體角”部分)增大時，降低的輸出功率減少了亮度定義的“功率每單位面積”的部分，從而抵消了亮度的潛在增加。光學(xué)器件可以被加入到光源中，從而降低亮度，而不改變相干性，一個簡單的例子是利用吸收濾波器來任意降低亮度而不改變其相干性。用于本發(fā)明所述的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的重要的現(xiàn)實意義是照射器的設(shè)計，其可以降低亮度而不明顯降低樣品上的照射強(qiáng)度，所述樣品通常為全部或部分晶片或光伏電池。在某些實施方式中，通過以下的一個或兩個，第二照射器(“系統(tǒng)2”)相比于未加改進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)中的照射器(“系統(tǒng)I”)中被實現(xiàn)了，(i)相對于系統(tǒng)I增加了來自系統(tǒng)2的光輸出充滿的立體角。這可以被認(rèn)為降低了 “光圈數(shù)”或增加了照射器的數(shù)值孔徑，以及基本上激發(fā)光更快速地被發(fā)散開來，從而其遠(yuǎn)處的強(qiáng)度便降低了。
(ii)增加了系統(tǒng)2內(nèi)光源的尺寸(真實或明顯的，正如上文照射光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)容中討論的)，例如，通過將系統(tǒng)I中的單光束在系統(tǒng)2中分成一條或多條光束，或子光束陣列，或者通過機(jī)械攪動照射器系統(tǒng)的部件(例如反射鏡)。如果系統(tǒng)I已經(jīng)使用了若干束子光束，則其數(shù)量在系統(tǒng)2中將得到顯著的增加。方法(i)降低了在眼睛處的光強(qiáng)度，而方法(ii)增加了弦對角α，所述弦對角受上述的限制，且可增加MPE水平，如下所述a.若系統(tǒng)I的α大于a min且小于α _，則系統(tǒng)2的MPE水平大于系統(tǒng)I的MPE水平。b.若系統(tǒng)I的α小于a min且系統(tǒng)2的α大于a min,則系統(tǒng)2的MPE水平仍然大于系統(tǒng)I的MPE水平。c.若系統(tǒng)I的α小于Ctniin且系統(tǒng)2的α也小于α _，則系統(tǒng)2的MPE水平與系統(tǒng)I的MPE水平相等。依靠一種或兩種測量方法，即使當(dāng)光源本身被認(rèn)為高達(dá)第四類，照射器已然有可能符合第一類AEL (即對視力無害)。如果照射器不能符合第一類AEL，采用或不采用這些測量，對于作為整體的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，或與生產(chǎn)線一體化的該系統(tǒng)或其他晶片/電池處理系統(tǒng)，仍然有可能符合第一類AEL而無需訴諸于嚴(yán)格的激光安全措施，如安全快門或聯(lián)鎖裝置。這代表了為了系統(tǒng)一體化而顯著地簡化；例如如果不需要遮光快門32，且測量室24無須在成像系統(tǒng)的各個邊將其封閉的話，則圖3所示的構(gòu)造將被大大地簡化。反而，光致發(fā)光系統(tǒng)本身或生產(chǎn)線防護(hù)可提供離照射器的某一最小人體接近距離，并且光致發(fā)光系統(tǒng)能夠阻止直接觀看照射器的輸出，即觀看將被限制為只能觀看由晶片或光伏電池或光致發(fā)光系統(tǒng)或生產(chǎn)線中的某一對象的反射。樣品邊緣的反射應(yīng)被格外關(guān)注，因為損壞的晶片會如同成不可預(yù)測角度的類似反射鏡邊緣的表面。通過增大激發(fā)光的發(fā)散角(上述方法(i))來降低照射器的亮度與提供最小人體接近距離的測量進(jìn)行結(jié)合是特別有用的。上述所有細(xì)節(jié)在確定光致發(fā)光成像系統(tǒng)是否符合第一類AEL的方面需要的得考慮。綜上所述，對于作為整體的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，或集成進(jìn)生產(chǎn)線的該系統(tǒng)或其他晶片/電池處理系統(tǒng)來說，更好是符合第一類AEL，而無需采取嚴(yán)格的如安全快門和聯(lián)鎖裝置的嚴(yán)格的激光安全措施。帶著對這些光安全的考慮，我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)而描述用于硅太陽能電池樣品的在線檢測的光致發(fā)光系統(tǒng)的某一優(yōu)選實施方式。對于面照射方案和線照射方案，上述方法均可應(yīng)用于降低光安全的要求。一些光伏電池處理步驟，包括IV測試、激光邊緣隔離以及用于某些高性能電池設(shè)計的激光選擇發(fā)射極處理，要求光伏電池被送至站點，在這種情況下高強(qiáng)度光致發(fā)光成像系統(tǒng)可被并入特定的站點，從而對在該處理步驟之前、期間或之后的電池進(jìn)行檢測。由于高強(qiáng)度光致發(fā)光圖像能夠在大約幾毫秒內(nèi)被采集，因此，它不對處理流產(chǎn)生實質(zhì)的影響。我們注意到，高強(qiáng)度照射適用于光伏塊、晶片以 及電池生產(chǎn)的所有階段，但其需要對照射的波長范圍進(jìn)行調(diào)整。在一個特定的例子中，切割硅晶片的表面區(qū)域被破壞到對于光致發(fā)光成像目的基本無用的程度，這是因為在該區(qū)域內(nèi)存在極高的非輻射復(fù)合，從而在表面附近被吸收的閃光燈光譜的較短波長(可見)部分產(chǎn)生了極小的光致發(fā)光響應(yīng)。越接近IOOOnm的硅的頻帶邊緣的激發(fā)光滲透得越深，并會產(chǎn)生可測量的光致發(fā)光響應(yīng)，但需要對光照進(jìn)行仔細(xì)地過濾，以使得光通過該區(qū)域，并濾掉與可探測的光致發(fā)光輻射帶相重疊的波長，對于硅CXD相機(jī)來說其大約為900nm到1160nm。用于實現(xiàn)上述過濾的裝置包括吸收濾波器和介質(zhì)濾波器。對于硅光伏電池，可靠地裂紋檢測是非?？扇〉哪芰Α６夥姵刂械哪承╊愋偷娜毕菔悄軌蜓a(bǔ)救的，或至少不會隨著時間的推移而變得更加糟糕，裂紋具有從微小開始生長的潛力，并且檢測微小裂紋很困難，從而最終導(dǎo)致光伏電池致命的失效。一個失效的電池能夠進(jìn)一步危機(jī)整個組件。圖4 (b)清楚的表明了用于裂紋探測的閃光燈光致發(fā)光成像的價值，以及高壽命區(qū)域與低壽命區(qū)域(圖4 (a)和圖4 (b))對比度的差異以及分流和位錯間(圖5 (a)至圖6 (C))的對比度的差異表明通過高照射強(qiáng)度和低照射強(qiáng)度獲得的光致發(fā)光圖像之間的對比(例如圖像減法)可能也是具有價值的。特別的，圖像減法或類似的能夠被用于如分流的高亮缺陷，其在不同的照射強(qiáng)度下具有不同的呈現(xiàn)。而如圖4 (a)和圖4 (b)所示的光致發(fā)光圖像的定性比較相對簡單，圖像的定量比較(即相減或類似)更加的困難，這是因為結(jié)果對于任何灰度水平的改變都比較敏感。成像系統(tǒng)中具有很多不完善的地方可以通過缺陷探測算法干預(yù)，而定量圖像對比要求這些缺陷相匹配。也需要將兩張圖像對齊，以及為了增益和失調(diào)校準(zhǔn)以及平場校正而使這兩張圖像匹配。因此，在一個實施方式中，需要不對樣品進(jìn)行移動來捕捉兩張圖像從而簡化圖像對t匕，如果這個圖像捕捉和讀出時間小于I秒左右以跟上生產(chǎn)線的速度是更容易實現(xiàn)的。很顯然，在不同的照射條件下采集光致發(fā)光圖像具有一些優(yōu)點，現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)而考慮出于此目的合適的光致發(fā)光成像配置。在一個實施方式中，一個或多個反射器，例如，如圖3 (a)中所示的柱面反射器37，可被用于提高照射強(qiáng)度，而在另一實施方式中，中心密度濾光鏡可被用于按照低強(qiáng)度激發(fā)所要求的減弱閃光燈的輻射?；蛘?，根據(jù)要求調(diào)整閃光燈的驅(qū)動電壓；如果閃光燈強(qiáng)度降低后信噪比太低，一些低強(qiáng)度閃光的光致發(fā)光響應(yīng)能夠通過讀出和平均化單張圖像被累積到一張圖像中，或一張圖像曝光周期內(nèi)通過啟動低強(qiáng)度閃光的快速序列。在另一實施方式中，光致發(fā)光成像系統(tǒng)包括獨立的低強(qiáng)度照射光源，例如一個或多個LED或者甚至是激光系統(tǒng)。LED的寬范圍可以通過不同的功率和發(fā)射波長得到，并且通常LED是廉價的光源，好比閃光燈，為寬光源且無需考慮如激光那么多的光安全問題。盡管存在光安全問題，我們也可設(shè)想一下一種情況，其中，激光光源無論是否結(jié)合閃光燈或LED都同樣具有價值。例如，具有窄輻射帶的激光，更適于如切割硅晶片的樣品，其激發(fā)波長需要接近于光致發(fā)光輻射帶從而避免在表秒損壞層被吸收掉。另外，對于照相機(jī)的某些選擇，如銦鎵砷(InGaAs)照相機(jī)，光致發(fā)光光譜的大部分被取樣，因此照射脈沖能夠比照射的響應(yīng)短數(shù)倍。優(yōu)選的脈沖應(yīng)足夠短從而使得每個脈沖的能量足夠低至對于視力無害，從而被更少地關(guān)注，因此，不需要激光安全機(jī)械系統(tǒng)。LED可被用于產(chǎn)生極其明亮的毫秒脈沖，如閃光燈一樣，并且在上述所有描述中，術(shù)語“閃光”的使用也可被用于脈沖LED。即便強(qiáng)度更低的LED光仍然能夠適用于半導(dǎo)體設(shè)備的在線檢測，而無需打斷半導(dǎo)體設(shè)備的移動。例如，在圖8以側(cè)視圖表明的配置中，LED條陣列44發(fā)出的激發(fā)光16通過激光濾光片26，并通過柱面透鏡46聚焦在正在傳送帶36上移動的半導(dǎo)體設(shè)備8上，由集光光學(xué)系統(tǒng)20對來自被照射區(qū)域47的光致發(fā)光輻射進(jìn)行成像，并通過長通濾波器24在線照相機(jī)48上成像,所述集光光學(xué)系統(tǒng)20可包括光纖束或一個或多個柱面透鏡或雙高斯鏡頭。 LED還能發(fā)出短周期脈沖，大約為其額定功率的10倍。如圖9所示一種可替代的配置，LED條陣列44和線照相機(jī)48分別被置于樣品8的相對的兩側(cè)，其在傳送帶36上所形成的空隙50能夠允許樣品在它整個寬度上被檢測。圖9所示的“背面照射”配置具有更加復(fù)雜的工程設(shè)計，但樣品起到了長通濾波器的作用(在光致發(fā)光輻射帶內(nèi)大多為透明)從而不再需要單獨的長通濾波器24 了。隨著LED的價格持續(xù)走低，我們還設(shè)想了經(jīng)濟(jì)有效的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，其高功率LED陣列產(chǎn)生足夠能量以在寬范圍上產(chǎn)生的IOOSun的強(qiáng)度，正如如圖2所示的配置中的高功率光源30所要求的那樣。LED陣列還特別適用于寬范圍光致發(fā)光成像系統(tǒng)中激光的低光學(xué)危害替代品，其中，在所述成像系統(tǒng)中所述樣品被帶至用于測量的站點。另一方面，LED陣列和照相機(jī)能夠被置于樣品的同一側(cè)或相對側(cè)。LED通常與內(nèi)置鏡頭封裝在一起，從而使得輻射被限制在相對窄的角度范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該可以使用陡峭截止介質(zhì)濾波器作為激發(fā)濾波器26。將光致發(fā)光成像系統(tǒng)置于沿光伏生產(chǎn)線的若干點來對過程中的問題、或有缺陷的晶片進(jìn)行早期探測將是有利的，特別是線端測試尤為重要。目前成品電池主要依賴于IV測試，在測試中，電氣特性在模擬的太陽能照射下被測量，但是除了性能的全面測試，還存在其他有用的信息需要被獲取。在其中一個例子中，高強(qiáng)度光致發(fā)光成像能夠被集成進(jìn)IV測試單元中，利用所得出的空間分辨缺陷信息來確定為什么特定的電池在IV測試中表現(xiàn)為低劣的性能，而不是僅僅將它們分揀入質(zhì)量箱。現(xiàn)有技術(shù)中的IV測試單元的ISun光源能夠被用于產(chǎn)生低照射強(qiáng)度的光致發(fā)光圖像，可用于與之前討論的例如用于改進(jìn)的裂紋和分流探測的高照射強(qiáng)度光致發(fā)光圖像進(jìn)行比較。線光致發(fā)光成像尾端和在更早些階段的光致發(fā)光成像的結(jié)合，能夠被用來作為差異或制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)形的圖像系統(tǒng)的一部分。將IV測試單元與光致發(fā)光成像系統(tǒng)相結(jié)合的另一優(yōu)點在于照相機(jī)可被用于采集電致發(fā)光(EL)圖像，其發(fā)光是通過電子激發(fā)而產(chǎn)生的，而受驗電池對于IV測試是電接觸的。在這一階段收集盡可能多的信息是有利的，因為脆弱的硅光伏電池在每一次被接觸時都會具有的斷裂危險。串聯(lián)電阻(R)成像是目前光伏電池工業(yè)中最令人感興趣的主題，這是因為其能夠?qū)е码姎鈫栴}，如斷指和過多的接觸電阻，以及干擾電流的裂紋。發(fā)光系統(tǒng)能夠通過電致發(fā)光、光致發(fā)光以及各種混合手段被用于確定串聯(lián)電阻的量值，這些方法中的大多數(shù)要求在不同的條件下獲取至少兩張圖像。將閃光燈光致發(fā)光成像系統(tǒng)與其相關(guān)的照相機(jī)并入IV測試站便能夠?qū)嵤┕庵掳l(fā)光和/或電致發(fā)光串聯(lián)電阻成像技術(shù)，正如公開號為WO07/128060A1和W009/129575A1的已公開PCT申請中描述的那樣。但是，限制在于在不減慢整條生產(chǎn)線前提下，能夠被合并入IV測試的額外的測試的數(shù)量具有一個限度，在序列處理中，流速收到最慢的步驟的限制?；蛘撸?lián)電阻成像能夠在IV測試之前或之后在單獨的階段內(nèi)被執(zhí)行，其會要求電池再次被接觸。然而優(yōu)選的線端測試設(shè)備具有以下特性(a)高強(qiáng)度光致發(fā)光光源(>50Sun);(b)低強(qiáng)度光致發(fā)光光源(〈lOSun);以及(c) 一個或多個用來照射樣品的被選擇部分的空間非均勻光濾波器，如公開號為WO 2010/130013A1的已公開PCT申請中所述。結(jié)合適合的照相機(jī)，能夠使得非接觸模模塊來測量(a)來自高低Sun圖像差異的分流和其他特征；(b)串聯(lián)電阻的阻值，通過采用非均勻濾波器；(c)影響電池性能以及在低Sun測量中能容易辨別的缺陷(如雜質(zhì))；以及(d)與在高Sun光致發(fā)光圖像中可辨別出的發(fā)射極相關(guān)的特征。該非接觸模塊將被置于IV測試器的之前或之后，并且優(yōu)選結(jié)合IV測試器來識別具體的故障、 具體故障的成因、低劣的材料和過程錯誤，并提供能夠被用于通過MES系統(tǒng)等改進(jìn)制造工序的數(shù)據(jù)。光致發(fā)光成像還能在模塊化的過程中被用于對單獨的光伏電池和電池組進(jìn)行檢測，在該組裝過程中多個電池被連接成一個模塊。例如，模塊制造可利用光致發(fā)光成像來控制引入光伏電池的質(zhì)量，查找諸如裂紋、分流以及串聯(lián)電阻的問題，或在模塊化過程中對電池進(jìn)行監(jiān)測，查找諸如裂紋或潛在的熱點。如之前所述，具有通過能利用非相干或短脈沖照射器來降低光安全性要求的優(yōu)點。在模塊化階段，閃光燈照射同樣是有用的，這是因為其功率較高；例如，閃光燈可被用來以ISun的強(qiáng)度照射許多的電池，而并非以IOOSun的強(qiáng)度照射一個單一的電池。上面的描述通常是指采用硅C⑶或CMOS照相機(jī)。但是我們指出其他照相機(jī)，如InGaAs照相機(jī)，也可以被使用。正如在國際申請?zhí)枮镻CT/AU2010/001045名稱為“用于硅光伏電池生產(chǎn)的光致發(fā)光成像系統(tǒng)”的PCT申請中描述的那樣，此處作為引用并入，InGaAs照相機(jī)以及類似的照相機(jī)與硅照相機(jī)相比具有優(yōu)點和缺點。主要的優(yōu)點在于這類照相機(jī)對整個硅光伏輻射光譜敏感，從而更多光致發(fā)光信號能夠被捕捉，可能高達(dá)30倍以上。對于同樣的測量時間結(jié)果，捕捉更多的光致發(fā)光信號，會使得光源照射時間的要求大大降低。例如激光脈沖可以短許多倍，如果化合物半導(dǎo)體照相機(jī)像素傳感器尺寸比等同的硅照相機(jī)大得多的話，甚至可以到I毫秒以下。因為一個脈沖里的全部能量小到不足以構(gòu)成危害，所以I毫秒的脈沖激光可不再需要激光安全快門。原則上，任何脈沖激光的安全危害能夠通過減少脈沖長度以及由此減少每個脈沖內(nèi)的全部能量而被降低，這類照相機(jī)的主要缺點在于圖像拖尾效應(yīng)，這拖尾效應(yīng)是由于這些照相機(jī)探測到的長波長光致發(fā)光因這些波長上的硅透明性在逃離樣品表面之前在樣品內(nèi)移動了過量的距離所導(dǎo)致的。光致發(fā)光成像系統(tǒng)的一個挑戰(zhàn)在于切割晶片或硅塊。在例如引入晶片分揀的應(yīng)用中，在不停止樣品移動的情況下，快速采集光致發(fā)光圖像，優(yōu)選采用無需光安全快門以及成本合理的照射系統(tǒng)來采集圖像。因此本發(fā)明提供了多個選擇，包括采用合適濾波的閃光燈和InGaAs或硅CCD照相機(jī)的短脈沖寬范圍照射，以及采用如具有像素的InGaAs照相機(jī)的激光/LED (l-2Sun)照射，在幀平均型方法中的使用若干全幀I毫秒圖像。如果這些系統(tǒng)中的任一要求對于光致發(fā)光響應(yīng)來說的過長的曝光時間，則本發(fā)明提供了另一實施方式以允許非停頓測量，包括(a)在測量中通過反射鏡追蹤樣品，或(b)幀平均一定數(shù)量(不超過10)的I毫秒圖像以將信噪降低至可接受的水平。在非接觸系統(tǒng)中的快速測量的另一關(guān)鍵優(yōu)點在于其可能被集成入一個加工工具。在部分處理的太陽能電池的激光加工中，由于之前和之后圖像的簡單相減，在加工之前或之后進(jìn)行快速光致發(fā)光測量可以顯示樣品上所有的正面的和負(fù)面的變化，從而允許質(zhì)量控制和過程控制。另一些能夠利用本技術(shù)的工序步驟包括絲網(wǎng)印刷、IV測試、擴(kuò)散和鈍化。通過對光致發(fā)光測量系統(tǒng)的簡化可以幫助集成進(jìn)生產(chǎn)線一可以布置在不同的配置中的帶光學(xué)器件的光源以及照相機(jī)。本發(fā)明所提供的靈活性、精確度以及速度在許多環(huán)境中具有實用性。但是另一快速分析半導(dǎo)體如硅晶片的方法是將高強(qiáng)度光照與基于光致發(fā)光成像系統(tǒng)的時間延遲積分(TDI)來產(chǎn)生適用于非停頓在線使用的合成機(jī)構(gòu)/工序。在這種情況下，“高強(qiáng)度”光照相 對于現(xiàn)有技術(shù)中硅晶片的固定光致發(fā)光成像的強(qiáng)度具有較高的強(qiáng)度。TDI通常利用具有數(shù)百行像素的全幀(XD。接下來的討論中我們將考慮采用具有1024列和128行的全幀TDI-CXD用于電阻約為IOhm. cm的p型原料晶片的光致發(fā)光成像，而TDI-C⑶的性能與現(xiàn)有技術(shù)中硅晶片固定光致發(fā)光成像所用的C⑶類似。在這一情況下，強(qiáng)度約為SSun至16Sun的連續(xù)照射光源需要照射晶片的約13%的區(qū)域，從而以每小時100萬像素的分辨率測量3600片晶片。圖10 (a) -10 (c)為晶片52A和52B的俯視圖，并且所述晶片相對于TDI傳感器54移動。在傳感器內(nèi)的陰影區(qū)域56A和56B實質(zhì)上表明捕捉晶片圖像的像素，其相對于CCD高度(行數(shù))與被測量的樣品相比被擴(kuò)大了。圖10 (a)中，假設(shè)晶片速度為常數(shù)，晶片52A的前邊緣圖像在TDI傳感器54上總時間的一半上被積分，如陰影區(qū)域56A所示，通過了 TDI傳感器的一半?yún)^(qū)域。在圖10 (b)中晶片52A的前邊緣已經(jīng)完成積分，并且其光致發(fā)光信號被讀出。在圖10 (c)中，如陰影區(qū)域56A和56B所提出的，第一晶片52A的成像幾乎已經(jīng)完成，而下一個晶片52B的成像則已經(jīng)開始。在另一實施方式中，在現(xiàn)有技術(shù)中被用于硅晶片固定光致發(fā)光成像的標(biāo)準(zhǔn)CCD照相機(jī)(即非TDI優(yōu)化的)可被用于硅晶片的合成高強(qiáng)度-TDI光致發(fā)光成像。對于生產(chǎn)量為每秒約生產(chǎn)I片晶片的情況來說，該實施方式要求讀出速度約為IMHz以采集100萬像素的圖像。這完全是在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的用于硅晶片固定光致發(fā)光成像的標(biāo)準(zhǔn)CCD照相機(jī)的能力范圍之內(nèi)。在該實施方式中，無需折中信噪來將TDI技術(shù)應(yīng)用到硅晶片光致發(fā)光成像上。TDI增益的限制(在行數(shù)上圖像能夠被同步建立而不會產(chǎn)生明顯的模糊)受到一系列參數(shù)的影響，這些參數(shù)包括-透鏡的畸變；-傳送帶位置同步精度或速度測量精度；-CXD列與傳送帶方向的對齊。上文所述的TDI方法對于擴(kuò)散晶片來講也許并不理想，這是因為發(fā)射極將偏向晶片上不能被成像的部分，并可能在任意給定時刻降低被成像帶的光致發(fā)光響應(yīng)。這可以通過對照相機(jī)的可視場進(jìn)行超長照射來克服，即對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行大量的額外的光照來確保足夠的光致發(fā)光響應(yīng)。當(dāng)然，這將有可能導(dǎo)致額外的設(shè)備成本和增加的功耗。上述TDI方法對于原料晶片也是有利的，這是因為照相機(jī)可視場的照射不一定必須為“縱向”方向均勻(即CXD列方向)，其與傳送帶移動方向相對應(yīng)，因為圖像在這一方向上被積分。這增加了處理激光安全問題的光學(xué)設(shè)計或水平非均勻的光照系統(tǒng)的設(shè)計的自由度。在另一實施方式中，特別是應(yīng)用于原料晶片的情況，這對于在水平方向上光照射的非均勻型完全是不需要的。更確切的說，光照應(yīng)該包括離散光點的交錯行，例如被照射方正的交錯陣列，使得LED陣列光源能夠被簡單的投影到晶片上。如上所述，在本發(fā)明的一個實施方式中，閃光燈照射被用來產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)。在線光致發(fā)光成像的閃光方法依賴于高強(qiáng)度的光脈沖，其短得足以消除由于樣品移動所導(dǎo)致的模糊。另一方面，對于光致發(fā)光數(shù)據(jù)定量分析，和/或測量某些對于光伏設(shè)備來說重要的 特征或參數(shù)，例如分流，優(yōu)選使用低強(qiáng)度照射。但是這些照射水平要求樣品保持靜止以避免產(chǎn)生模糊。一種能夠很大程度上克服這兩種方法的局限的方法是將基閃光以及TDI光致發(fā)光成像的組合在一起，此處及以下稱之為“FTDI成像”。標(biāo)準(zhǔn)正方形的CXD陣列可被用在該方法中。因為在通常的TDI操作中約10的增益會被采用，以下將在類似條件下討論如下實施方式。在該情況中，CXD平板上的圖像高度必須比CXD激活區(qū)域高度至少低10行；例如對于1024X 1024的(XD，當(dāng)圖像的頂端與第一行對齊時，圖像的底端一定不能超過第1014行。實際上，約55行的余量可被用于樣品的校準(zhǔn)——該余量可以被減少或晶片圖像中的實際行數(shù)可以被減少，或兩者皆可。在本實施方式中，晶片圖像從CCD的頂部移動到CCD的底部，并且對齊余量可以為零。當(dāng)晶片的前邊緣到達(dá)傳送帶上的某一位置，而在位置處晶片圖像的頂部到達(dá)或通過第I行，此時閃光被觸發(fā)。CCD垂直時鐘(行-時鐘)與晶片的移動保持同步，直到圖像已經(jīng)向下移動了 10行。在此之后，關(guān)閉閃光燈光源，CXD以普通幀-讀出模式(通常采用比每秒15cm的傳送帶速度的FTDI模式更快的垂直時鐘)讀出。FTDI-光致發(fā)光系統(tǒng)還可被用在常規(guī)的閃光模式中。例如，這可被用于高光強(qiáng)度是有利的且短(非模糊)脈沖是足夠(即擴(kuò)散晶片上的發(fā)射極質(zhì)量測量)的情況。當(dāng)體壽命被測量時，F(xiàn)TDI-光致發(fā)光可在低峰值強(qiáng)度(例如低于10倍或20倍)的情況下被使用，或?qū)τ谠暇淇梢栽陲柡蛷?qiáng)度的情況下被使用，在這種強(qiáng)度下，需要閃光系統(tǒng)的全部脈沖能量(即長脈沖)能力來實現(xiàn)合適的信噪。根據(jù)CCD細(xì)節(jié)，F(xiàn)TDI-光致發(fā)光系統(tǒng)可用于標(biāo)準(zhǔn)TDI模式，行數(shù)為最大可能TDI增益；在通常實踐中，實際最大值為約100行。在光伏電池檢測中被用于光致發(fā)光成像的大像素尺寸(樣品上)提供了一些范圍來增加典型最大值TDI增益，這是因為行同步不像在其他工業(yè)中更快移動的傳送帶上的更小樣品像素所要求的那樣。盡管上述描述參考的是閃光TDI，但我們指出實施方式不局限于閃光，而是能夠用于任何上文所述的高強(qiáng)度短光脈沖的情況，即脈沖激光、LED等。盡管通過參考某些優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了闡述，但由此所引申出的變化和變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種分析半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括以下步驟 通過應(yīng)用強(qiáng)度至少為6Sun的高強(qiáng)度光源進(jìn)行足夠長的時間照射，從而從所述材料上產(chǎn)生光致發(fā)光； 獲取所述光致發(fā)光的圖像；以及 分析所述圖像以確定半導(dǎo)體材料中特征或缺陷的位置和/或性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為8Sun。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為lOSun。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述高強(qiáng)度光源為非激光光源。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述照射由對視力無害的照射系統(tǒng)產(chǎn)生。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述高強(qiáng)度光源為閃光燈、LED陣列、激光系統(tǒng)或脈沖光源。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述高強(qiáng)度光源為廣譜光源，在光源和半導(dǎo)體材料之間設(shè)有濾波器，所述濾波器用于基本上濾除光致發(fā)光光譜內(nèi)由光源發(fā)出的光。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述特征或缺陷為裂紋、位錯、分流、選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)以及發(fā)射極層中的若干種。
9.一種用于產(chǎn)生半導(dǎo)體材料的光致發(fā)光圖像的方法，所述方法包括以下步驟采用至少一次強(qiáng)度為50-1000Sun的脈沖對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行照射，照射時長不超出100毫秒；以及捕捉光致發(fā)光響應(yīng)作為圖像。
10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于當(dāng)半導(dǎo)體材料處于移動中時實施本方法。
11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度為75-200Sun。
12.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度約為lOOSun。
13.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行照射的時長不超過10毫秒。
14.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行照射的時長不超過若干暈秒。
15.一種用于在半導(dǎo)體材料內(nèi)產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)圖像的方法，所述方法包括以下步驟 充分照射半導(dǎo)體材料以產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及 通過硅照相機(jī)在100毫秒內(nèi)，捕捉光致發(fā)光響應(yīng)的圖像。
16.一種用于在硅樣品內(nèi)產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)圖像的方法，所述方法包括以下步驟 充分照射硅樣品以產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及 通過照相機(jī)在10毫秒的內(nèi)捕捉光致發(fā)光響應(yīng)的圖像，其中，所述照相機(jī)捕捉到基本上所有的硅的光致發(fā)光響應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于在5毫秒內(nèi)產(chǎn)生和捕捉光致發(fā)光響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在I毫秒內(nèi)產(chǎn)生和捕捉光致發(fā)光響應(yīng)。
19.一種識別半導(dǎo)體材料中缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟獲取來自所述半導(dǎo)體材料的具有第一照射強(qiáng)度的光致發(fā)光響應(yīng)的第一圖像； 獲取來自所述半導(dǎo)體材料的具有第二照射強(qiáng)度的光致發(fā)光響應(yīng)的第二圖像； 其中，所述第一照射強(qiáng)度高于所述第二照射強(qiáng)度；以及 對比所述第一照射強(qiáng)度和所述第二照射強(qiáng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述第一照射強(qiáng)度為所述第二照射強(qiáng)度的10倍。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述第一照射強(qiáng)度為所述第二照射強(qiáng)度的100倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21任一所述的方法，其特征在于所述缺陷或特征為裂紋、位錯、分流、選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)以及發(fā)射極層中的若干種。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22任一所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括以下步驟通過對比所述第一圖像和第二圖像以區(qū)分所述半導(dǎo)體材料中缺陷或特征的類型。
24.一種區(qū)別半導(dǎo)體材料內(nèi)缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟 將預(yù)定水平的高強(qiáng)度照射應(yīng)用到半導(dǎo)體材料上，其中，所述高強(qiáng)度照射適用于獲取具有預(yù)定缺陷或特征的光致發(fā)光響應(yīng)； 捕捉由此產(chǎn)生的光致發(fā)光響應(yīng)；以及 分析所述光致發(fā)光響應(yīng)以確定該缺陷或特征的存在和/或位置。
25.一種識別半導(dǎo)體材料中缺陷或特征的方法，所述方法包括以下步驟 獲取通過采用至少6Sun強(qiáng)度的照射從半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的光致發(fā)光響應(yīng)的圖像；以及處理所述圖像以獲取有用的信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為8Sun。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為lOSun。
28.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于所述缺陷或特征為裂紋、位錯、分流、選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)以及發(fā)射極層中的若干種。
29.根據(jù)權(quán)利要求25-27任一所述的方法，其特征在于所述有用信息包括對不同類型的所述半導(dǎo)體材料內(nèi)缺陷或特征區(qū)分。
30.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于采用時間延遲積分照相機(jī)，或采用均幀捕捉所述光致發(fā)光響應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于以8Sun-16Sun的強(qiáng)度照射所述半導(dǎo)體材料。
32.—種分析半導(dǎo)體材料的方法，所述方法包括以下步驟 通過采用強(qiáng)度至少為6Sun對所述材料進(jìn)行足夠長時間的高強(qiáng)度照射，使其產(chǎn)生光致發(fā)光；以及 獲取所述光致發(fā)光圖像，其中所述照射由對視力無害的照射系統(tǒng)產(chǎn)生。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為8Sun。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為lOSun。
35.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料被加熱。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料被加熱至約200°C。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料被加熱至200°C以上。
38.一種用于實施權(quán)利要求1-37任一所述方法的裝置。
39.一條用于光伏設(shè)備生產(chǎn)的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括若干工藝步驟以將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)換為所述光伏設(shè)備，所述生產(chǎn)線包括至少一個分析設(shè)備和圖像捕捉設(shè)備，所述分析設(shè)備包括高強(qiáng)度照射系統(tǒng)，用于對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行強(qiáng)度至少為6Sun的照射，所述圖像捕捉設(shè)備用于獲取所述由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的生產(chǎn)線，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為8Sun。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的生產(chǎn)線，其特征在于所述照射的強(qiáng)度至少為lOSun。
42.根據(jù)權(quán)利要求39-41任一所述的生產(chǎn)線，其特征在于至少一個所述分析設(shè)備為對視力無害的分析設(shè)備。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的生產(chǎn)線，其特征在于所述高強(qiáng)度照射系統(tǒng)為對視力無害的照射系統(tǒng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求39-43任一所述的生產(chǎn)線，其特征在于所述高強(qiáng)度照射系統(tǒng)包括閃光燈、LED、激光系統(tǒng)或脈沖光源。
45.一條用于利用半導(dǎo)體材料制造光伏設(shè)備的生產(chǎn)線，其特征在于在所述生產(chǎn)線的各工序的任一側(cè)設(shè)置有適用于執(zhí)行權(quán)力要求1-37任一所述方法的分析設(shè)備，以分析所述工序?qū)λ霭雽?dǎo)體材料產(chǎn)生的效果。
46.一種用于確定成品光伏電池質(zhì)量的裝置，所述裝置包括(a)高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)，和至少一個(b)低強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)，以及(C)用于確定電池串聯(lián)電阻的元件。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于所述高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)以10倍于所述低強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)的照射強(qiáng)度來照射所述電池，使其產(chǎn)生光致發(fā)光。
48.根據(jù)權(quán)利要求46或47所述的裝置，其特征在于所述高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)的照射強(qiáng)度至少為6Sun。
49.根據(jù)權(quán)利要求46或47所述的裝置，其特征在于所述高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)的照射強(qiáng)度至少為8Sun。
50.根據(jù)權(quán)利要求46或47所述的裝置，其特征在于所述高強(qiáng)度光致發(fā)光系統(tǒng)的照射強(qiáng)度為至少lOSun。
51.一種包括計算機(jī)可用介質(zhì)的制品，其特征在于所述介質(zhì)具有計算機(jī)可讀程序代碼，所述程序代碼可配置為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-37任一所述的方法，或操作根據(jù)權(quán)利要求39-45任一所述的生產(chǎn)線，或操作根據(jù)權(quán)利要求46-50任一所述的裝置。
52.一種光致發(fā)光效應(yīng)的圖像，其特征在于所述光致發(fā)光效應(yīng)通過閃光燈照射半導(dǎo)體材料而產(chǎn)生。
53.一種光致發(fā)光效應(yīng)的圖像，其特征在于所述光致發(fā)光效應(yīng)通過上文被定義的高強(qiáng)度照射半導(dǎo)體材料而產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分析半導(dǎo)體材料(8)的方法，尤其是涉及一種利用在高強(qiáng)度照射下產(chǎn)生的光致發(fā)光的成像來分析硅光伏電池和電池前驅(qū)的方法。通過該照射得到的高光致發(fā)光信號水平(16)能夠?qū)崿F(xiàn)對移動中的樣品的具有最小模糊的圖像的采集。使得半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商感興趣的某些材料的缺陷，尤其是裂痕，在高強(qiáng)度照射下顯得很清晰。在某些實施例中，通過采用高強(qiáng)度照射和低強(qiáng)度照射產(chǎn)生的光致發(fā)光圖像與重點被選的材料特性或缺陷進(jìn)行比較。
文檔編號G01N21/64GK102812347SQ201180012441
公開日2012年12月5日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者羅伯特·安德魯·巴多斯, 約爾根·韋伯, 托斯頓·特魯普克, 伊恩·安德魯·麥克斯威爾, 韋恩·麥克米蘭 申請人:Bt成像股份有限公司