專利名稱：半導(dǎo)體設(shè)備的在線光致發(fā)光成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行光致發(fā)光分析的方法和系統(tǒng)，特別是在生產(chǎn)過程期間或之后對硅太陽能電池進(jìn)行光致發(fā)光分析的方法和系統(tǒng)。相關(guān)申請本申請要求申請?zhí)枮?010900018、2010903050和2010903975的澳大利亞在先專利申請的優(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。
在公開號為WO 2007/041758A1名稱為“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申請中，提出了一種用于光致發(fā)光(PL)成像的裝置和方法，此處作為引用并入，已經(jīng)表明其用于硅材料和設(shè)備，特別是硅晶片太陽能電池快速表征的價(jià)值。如圖I所示，光源6的超越帶隙光8寬范圍光子激發(fā)半導(dǎo)體樣品4使其產(chǎn)生發(fā)光2并通過集光元件11由照相機(jī)或CCD陣列成像，優(yōu)選地包括用于改善寬范圍激發(fā)的均勻性的各向同性的光學(xué)元件11，以及照相機(jī)前方的用于阻擋激發(fā)光長通濾波器。該系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)濾波器15來選擇光子激發(fā)的波長范圍。對于相對薄的樣品還可以將激發(fā)光源6和照相機(jī)10設(shè)置在樣品4的相對側(cè)，如圖2所示，其中樣品本身可充當(dāng)長通濾波器的作用。然而，若雜散激發(fā)光很多的話則還是需要長通濾波器14，從而將到達(dá)照相機(jī)的其他成分反射掉。無論哪種方式，利用公開號為 WO 2008/014537AUW0 2009/026661A1 和 WO 2009/121133A1 的已公開PCT申請中提出的技術(shù)，計(jì)算機(jī)16均可對采集到的光致發(fā)光圖像進(jìn)行分析，以獲得關(guān)于許多樣品特性的平均或空間分辨值的信息，所述特性包括少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流等，或裂紋的發(fā)生或生長。原則上整個(gè)過程可以在幾秒內(nèi)或幾分之秒內(nèi)完成，這取決于諸如硅材料和照相機(jī)的讀取速度的因素，其時(shí)間尺度通常能夠與目前太陽能塊、電池和晶片生產(chǎn)線兼容，例如晶片和電池生產(chǎn)線的產(chǎn)量為每一到兩秒生產(chǎn)一個(gè)電池，以及對于塊生產(chǎn)來說通常需要30秒對整個(gè)塊面進(jìn)行測量。但是，目前上述的光致發(fā)光成像系統(tǒng)還存在諸多缺陷。其中一個(gè)缺陷在于目前的光致發(fā)光成像系統(tǒng)要求樣品從生產(chǎn)線上被移開，并被放置于光致發(fā)光成像工具處，例如需要利用機(jī)器或人工進(jìn)行挑揀和放置處理。人工挑揀和放置處理勞動強(qiáng)度較大且過程較為緩慢，往往在緩慢的同時(shí)增加了成本，而盡管機(jī)器挑揀和放置處理系統(tǒng)采用壓板或吸盤或類似的裝置能夠稍微快一點(diǎn)，但其仍然增加了成本。不管怎樣，受限的速度意味著在生產(chǎn)過程中僅有小樣品能夠被測試。若能夠測量所有或大部分工作產(chǎn)品將會是有益的。另一缺陷在于在目前的光致發(fā)光成像系統(tǒng)中樣品必須在測量期間保持靜止從而避免圖像的模糊。模糊的圖像會阻礙或影響空間分辨表征數(shù)據(jù)的采集，使得光致發(fā)光成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和/或光致發(fā)光成像系統(tǒng)與生產(chǎn)線的配合復(fù)雜化，而越來越多的生產(chǎn)線采用不停頓持續(xù)模式操作。需要解釋的是，通過寬范圍ISun激發(fā)多個(gè)硅樣品，特別是未經(jīng)加工的或未鈍化的硅樣品，其所發(fā)出的光致發(fā)光，其強(qiáng)度之低以至于大部分市售敏感硅CCD照相機(jī)要求的曝光時(shí)間至少為O. 5s,以獲取足夠的光致發(fā)光信號。再一缺陷在于目前的光致發(fā)光成像系統(tǒng)通常依賴于激光光源，其通常位于近紅外光譜區(qū)。需要解釋的是，從低光致發(fā)光量子效率樣品獲得的測量光致發(fā)光信號通常要求照射強(qiáng)度為O. lffatts/cm2 ClSun)或更高，所述樣品例如未經(jīng)加工的或未鈍化的硅晶片和硅塊(其量子效率為10_6量級)。因此，為了照射通常面積為15. 6X 15. 6cm2的硅太陽能電池晶片，要求總計(jì)光功率為幾十個(gè)瓦特，并且激光激發(fā)光源通常被認(rèn)為是提供所需光譜純度和光束成形的關(guān)鍵。此外，對于硅樣品來說，激發(fā)光通常在近紅外范圍內(nèi)(750-1000nm)，其可能是非常有害的，這是因?yàn)檠劬⒔t外光匯聚到視網(wǎng)膜上，而保護(hù)性的“眨眼”反應(yīng)僅針對可見光。激光光源的潛在危害還在于它比其它光源要亮的多，其亮度(以每單位立體角每單位面積的功率為單位)可以被定義為通過光孔徑(如激光輸出孔徑)的光功率除以孔徑面積除以與遠(yuǎn)場光束相對的固定角。當(dāng)人眼看到非常亮的光源時(shí)，不管是直接地或通過中間光學(xué)系統(tǒng)，如準(zhǔn)直透鏡，視網(wǎng)膜上所成的像會非常強(qiáng)烈，從而導(dǎo)致瞬時(shí)以及永久的損害。然 而，盡管對于非相干近紅外光來說其發(fā)生的可能性較小，例如高功率LED，需要理解的是由于亮度是關(guān)鍵參數(shù)，光的安全問題不能因?yàn)椴捎昧朔羌す?非相干)光源而被忽視。因此，目前的光致發(fā)光成像系統(tǒng)由于光安全問題變得更加復(fù)雜，這是因?yàn)楣庵掳l(fā)光測量室通常必須進(jìn)行視覺隔離，從而避免操作者被暴露在會損害眼睛的高亮度近紅外光的風(fēng)險(xiǎn)。通常這要求快門、門或同等機(jī)構(gòu)，增加了將樣品傳送進(jìn)和傳送出光致發(fā)光測量室的樣品傳送機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和成本。由于這些復(fù)雜性，圖I或圖2中的基本光致發(fā)光裝置需要諸多改進(jìn)使其能夠安全地和經(jīng)濟(jì)地被用于生產(chǎn)線上的硅太陽能電池的表征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服或改善現(xiàn)有技術(shù)中的至少一項(xiàng)缺點(diǎn)，或者提供一項(xiàng)有用的可選方案。本發(fā)明優(yōu)選形式的目的在于提供在半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)過程中無需將其移出生產(chǎn)線的采集所述半導(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)選形式的另一目的在于提供了在半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)過程中無需中斷其在生產(chǎn)線上的移動采集所述半導(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)選形式的另一目的在于提供了用于采集半導(dǎo)體設(shè)備光致發(fā)光圖像的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)利用的對視力無害的且無需光安全快門的成像系統(tǒng)。本發(fā)明優(yōu)選形式的另一目的在于提供了用于采集硅晶片或電池的光致發(fā)光圖像的方法和系統(tǒng)，其整體測量時(shí)間每片晶片或電池O. I至I秒。本發(fā)明優(yōu)選形式的另一目的在于提供了不必要或無需集成樣品搬運(yùn)階段的光致發(fā)光成像系統(tǒng)。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟將所述樣品傳送至測量區(qū)；照射所述半導(dǎo)體材料來產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及在保持所述樣品移動的同時(shí)在所述測量區(qū)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種在半導(dǎo)體材料通過測量區(qū)時(shí)對半導(dǎo)體材料樣品進(jìn)行光致發(fā)光分析的方法，所述方法包括以下步驟以充足的時(shí)間和強(qiáng)度照射半導(dǎo)體材料以產(chǎn)生光致發(fā)光；以及捕捉由所述半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，其中，所述圖像是在距離成像照相機(jī)I或2個(gè)像素距離內(nèi)被捕捉得到的。優(yōu)選地，所述光致發(fā)光分析包括以下步驟通過預(yù)設(shè)照度來照射所述樣品的一個(gè)區(qū)域，從而從所述樣品處產(chǎn)生 與所述照度相對應(yīng)的光致發(fā)光；以及通過區(qū)域圖像捕捉設(shè)備在采集時(shí)間t內(nèi)采集所述光致發(fā)光的圖像，其中，所述樣品以相對于區(qū)域圖像捕捉設(shè)備的速度V移動，并且采集時(shí)間t (S)與速度v(m. S-1)的乘積小于所述樣品上相當(dāng)于所述圖像捕捉設(shè)備中一行像素的距離。優(yōu)選地，所述照射包括非相干光。所述照射可包括脈沖光。優(yōu)選地，所述光致發(fā)光分析包括以下步驟提供具有預(yù)設(shè)照度的光源，所述照度適于從所述樣品中產(chǎn)生光致發(fā)光，所述光源被置于能夠照射所述樣品第一部分的位置；提供圖像捕捉設(shè)備，用于探測從所述樣品的第二部分發(fā)出的光致發(fā)光，其中，所述第一部分和所述第二部分至少部分重疊；使所述樣品與所述光源和所述圖像捕捉設(shè)備發(fā)生相對于運(yùn)動，從而使得所述第二部分在所述樣品的主體區(qū)域上被掃描；以及重復(fù)詢問所述圖像捕捉設(shè)備以采集所述區(qū)域發(fā)出的光致發(fā)光的圖像。優(yōu)選地，所述照射包括非相干光。優(yōu)選地圖像捕捉設(shè)備為線照相機(jī)。優(yōu)選地，所述第一部分在所述樣品的移動方向上的寬度是所述第二部分的1-5倍?；蛘?，圖像捕捉設(shè)備為時(shí)間延遲積分照相機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一部分大體上與所述第二部分大小相當(dāng)。在另一實(shí)施方式中，所述第一部分完全或部分在所述第二部分內(nèi)部。在又一實(shí)施方式中，所述第二部分完全或部分在所述第一部分內(nèi)部。優(yōu)選地，所述第一部分和第二部分穿越所述樣品一個(gè)維度的主體部分延伸設(shè)置，其中所述維度為大體上與所述樣品的運(yùn)動方向垂直。半導(dǎo)體材料可以是原料或非鈍化的硅。在這種情況下，用于產(chǎn)生所述光致發(fā)光的照射的強(qiáng)度優(yōu)選約為lw. CnT2至40W. CnT2?；蛘撸霭雽?dǎo)體材料為鈍化的硅。在這種情況下，用于產(chǎn)生所述光致發(fā)光的照射的強(qiáng)度優(yōu)選約為O. I至low. cm_2。優(yōu)選地，照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件在所述測量區(qū)內(nèi)移動。在這種情況下，所述照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件的移動受到控制，以保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品照射的模糊。優(yōu)選地，所述圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件在測量區(qū)內(nèi)移動。所述圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件的移動受到控制，以保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用于避免樣品的被捕捉到圖像的模糊。優(yōu)選地，光照通過采用分色鏡被引入成像光學(xué)系統(tǒng)中。在這種情況下，捕捉到的光致發(fā)光數(shù)據(jù)穿過所述分色鏡。優(yōu)選地，所述光致發(fā)光分析提供了關(guān)于所述樣品的一個(gè)或多個(gè)特性的平均值或空間分辨值信息，其中，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)以及分流中的若干種。所述樣品優(yōu)選為硅晶片。優(yōu)選地，在不到Is的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行所述分析在一個(gè)實(shí)施方式中，測量區(qū)的配置在數(shù)據(jù)采集之前、采集期間和采集之后保持恒定。所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉的腔室?；蛘撸鰷y量區(qū)是未封閉的。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟
將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及在所述測量區(qū)進(jìn)行至少一次所述樣品的光致發(fā)光分析，其中，所述測量區(qū)為未封閉的對視力無害的測量區(qū)。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟不通過使用挑揀和放置樣品搬運(yùn)系統(tǒng)將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及在所述測量區(qū)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。根據(jù)第五方面，本發(fā)明提供了一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述裝置包括傳送機(jī)構(gòu)，所述傳送機(jī)構(gòu)用于將所述樣品傳送至測量區(qū)；分析設(shè)備，所述分析設(shè)備用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析；以及移動裝置，用來在進(jìn)行所述分析期間保持所述樣品在所述測量區(qū)內(nèi)的移動。優(yōu)選地，所述分析設(shè)備包括光源，所述光源用于以預(yù)設(shè)照度照射所述樣品的一塊區(qū)域，從而從所述樣品中產(chǎn)生與所述照度相對應(yīng)的光致發(fā)光；以及區(qū)域圖像捕捉設(shè)備，用于在圖像采集時(shí)間t內(nèi)捕捉所述光致發(fā)光的圖像，其中所述移動裝置以速度V相對于區(qū)域圖像捕捉設(shè)備移動所述樣品，從而使得圖像采集時(shí)間t (S)與速度v(m. S-1)的乘積小于所述樣品相對于所述區(qū)域圖像捕捉設(shè)備中一行像素的距離。優(yōu)選地，所述分析設(shè)備包括具有預(yù)設(shè)照度的光源，其中，所述照度適于從所述樣品中產(chǎn)生光致發(fā)光，所述光源被置于照射所述樣品第一部分的位置；圖像捕捉設(shè)備，用于檢測產(chǎn)生于所述樣品的第二部分的光致發(fā)光，其中，所述第一部分和所述第二部分至少部分重疊；以及詢問模塊，用于當(dāng)所述移動裝置移動所述樣品時(shí)，重復(fù)詢問所述圖像捕捉設(shè)備，從而使得所述第二部分在所述樣品的主體區(qū)域上被掃描，以采集所述區(qū)域發(fā)出的光致發(fā)光圖像。照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件能夠在測量區(qū)內(nèi)移動。在這種情況下，優(yōu)選地，照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件被控制以保持對樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品的照射的模糊。優(yōu)選地，圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件能夠在測量區(qū)內(nèi)移動。在這種情況下，優(yōu)選地，圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)的光學(xué)元件的移動被控制來保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品圖像捕捉的模糊。優(yōu)選地，光照通過采用分色鏡被引入成像光學(xué)系統(tǒng)。在這種情況下，光致發(fā)光在圖像捕捉之前通過所述分色鏡。優(yōu)選地，測量區(qū)的布局在采集之前、采集期間和采集之后保持恒定。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉的腔室。在可替代的實(shí)施方式中，所述測量區(qū)至為封閉的。根據(jù)第六方面，本發(fā)明提供了一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送至測量區(qū)；光源，用于照射所述樣品的一塊區(qū)域以使其產(chǎn)生光致發(fā)光；以及分析設(shè)備，用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析，其中，所述測量區(qū)是未封閉的對視力無害的測量區(qū)。根據(jù)第七方面，本發(fā)明提供了一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳送機(jī)構(gòu)，用于不通過挑揀和放置樣品的搬運(yùn)裝置將所述樣品傳送至測量區(qū)；分析設(shè)備，用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。根據(jù)第八方面，本發(fā)明提供了一種在一系列半導(dǎo)體材料樣品中分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及在所述測量區(qū)內(nèi)采集所述樣品的光致發(fā)光數(shù)據(jù)，而同時(shí)移動該系列樣品中的其他樣品。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動。在另一實(shí)施方式中，所述樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持靜止。所述系列樣品中的所述其他樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動，或者，所述系列樣品中的所述其他樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持靜止。根據(jù)第九方法，本發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟通過交付傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送至與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)；通過測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送進(jìn)入、通過并傳送出所述測量區(qū)；在所述測量區(qū)內(nèi)采集來自所述樣品的光致發(fā)光數(shù)據(jù)；以及通過移出傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送出與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)，其中測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)是相對于所述交付傳送機(jī)構(gòu)或所述移出傳送機(jī)構(gòu)獨(dú)立可控的。在一個(gè)實(shí)施方式中，測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和/或樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間靜止。在另一實(shí)施方式中，測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和/或樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動。優(yōu)選地，所述光致發(fā)光由非相干光的照射來產(chǎn)生。
優(yōu)選地，所述光致發(fā)光由包括光脈沖的照射來產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施方式中，對半導(dǎo)體材料樣品的分析在關(guān)閉的或封閉的腔室內(nèi)進(jìn)行。在另一實(shí)施方式中，對半導(dǎo)體材料樣品的分析在非關(guān)閉的或至少部分開放但對視力無害的分析腔室內(nèi)進(jìn)行。
優(yōu)選地，所述樣品通過采用分色鏡引入的光照來照射。優(yōu)選地，分析采集到的光致發(fā)光數(shù)據(jù)以獲取關(guān)于樣品特性的平均或空間分辨值的信息，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流中的若干種，或者獲取關(guān)于所述樣品中裂紋發(fā)生或生長的信息。所述樣品優(yōu)選為硅晶片。優(yōu)選地所述分析在小于Is的時(shí)間內(nèi)被執(zhí)行。根據(jù)第十方面，本發(fā)明提供了一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括用于移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于所述傳送機(jī)構(gòu)接觸不超過10%的所述樣品，從而每次留有90%的所述樣品暴露在外用于分析。根據(jù)第十一方面，本發(fā)明提供了一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括用于在分析期間移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于在進(jìn)行所述分析期間，所述樣品的至少一部分在其整個(gè)寬度上未得到支撐，從而為所述分析提供了無遮擋區(qū)域，作為持續(xù)移動的結(jié)果，整個(gè)樣品逐漸無遮擋。根據(jù)本第十二方面，發(fā)明提供了一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括交付傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送至與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)；測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送進(jìn)入、通過和傳送出所述測量區(qū)；照射器，用于在所述測量區(qū)內(nèi)產(chǎn)生來自所述樣品的光致發(fā)光；探測器，用于探測所述光致發(fā)光；以及移出傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品從與所述測量區(qū)相鄰的點(diǎn)傳送出，其中，測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)是相對于所述交付傳送機(jī)構(gòu)或所述移出傳送機(jī)構(gòu)獨(dú)立可控的。優(yōu)選地所述照射裝置發(fā)出非相干光。優(yōu)選地所述照射裝置發(fā)出光脈沖。優(yōu)選地,交付傳送機(jī)構(gòu)、測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和移出傳送機(jī)構(gòu)為皮帶、一系列滾輪、一系列壓板、多個(gè)對準(zhǔn)皮帶和真空卡盤中的一種。優(yōu)選地，所述測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)包括多個(gè)用來支撐半導(dǎo)體樣品相對側(cè)面的對準(zhǔn)皮帶，所述皮帶之間的區(qū)域界定了半導(dǎo)體樣品未遮擋的中間部分。優(yōu)選地，照射器發(fā)出的光通過分色鏡被弓I入樣品中。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉式的腔室。在另一實(shí)施方式中，測量區(qū)為未關(guān)閉的或至少部分開放的分析腔室。優(yōu)選地，交付傳送機(jī)構(gòu)、測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和移出傳送機(jī)構(gòu)不采用挑揀和放置樣品搬運(yùn)系統(tǒng)。優(yōu)選地，分析所采集到的光致發(fā)光圖像以獲得關(guān)于樣品特性的平均或空間分辨值的信息，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流中的若干種，或者獲得關(guān)于所述樣品內(nèi)裂紋的發(fā)生或生長的信息。
所述樣品優(yōu)選為硅晶片。優(yōu)選地，所述分析在小于Is的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)第十三方面，本發(fā)明提供了一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于所述傳送機(jī)構(gòu)接觸不超過10%的所述樣品，從而總是留有90%的所述樣品暴露在外用于分析。根據(jù)第十四方面，本發(fā)明提供了一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在分析期間移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于在進(jìn)行所述分析期間，所述樣品的至少一部分在其整個(gè)寬度上未得到支撐，從而為所述分析提供了無遮擋區(qū)域，作為持續(xù)移動的結(jié)果，整個(gè)樣品逐漸無遮擋。根據(jù)第十五方面，本發(fā)明提供了一條用于生產(chǎn)光伏設(shè)備的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包 括多個(gè)工序以將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成所述光伏設(shè)備，所述生產(chǎn)線包括至少一個(gè)分析設(shè)備，所述分析設(shè)備包括用于半導(dǎo)體材料的照射光源，以及用于獲取光致發(fā)光圖像的非停頓圖像捕捉設(shè)備，所述光致發(fā)光在未停止半導(dǎo)體材料的情況下由被照射的半導(dǎo)體發(fā)出。根據(jù)第十六方面，本發(fā)明提供了一條用于生產(chǎn)光伏設(shè)備的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括若干個(gè)將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗龉夥O(shè)備的工序，所述生產(chǎn)線包括至少一個(gè)對視力無害的分析設(shè)備，所述分析設(shè)備具有高強(qiáng)度照射系統(tǒng)，所述照射系統(tǒng)以大于IOSun的強(qiáng)度照射所述半導(dǎo)體材料，還包括圖像捕捉設(shè)備，所述圖像捕捉設(shè)備用于獲取由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，所述分析設(shè)備適用于當(dāng)所述半導(dǎo)體材料正在所述生產(chǎn)線上移動時(shí)，照射所述半導(dǎo)體材料和捕捉由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，而無須停止所述半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)線上的移動。


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(shí)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闡述了現(xiàn)有技術(shù)中用于半導(dǎo)體樣品光致發(fā)光成像的系統(tǒng)；圖2闡述了現(xiàn)有技術(shù)中用于半導(dǎo)體樣品光致發(fā)光成像的另一系統(tǒng)；圖3闡述了適用于半導(dǎo)體樣品在線光致發(fā)光成像的系統(tǒng)；圖4是半導(dǎo)體樣品在傳送帶上定位的俯視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式所述的光致發(fā)光成像系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖6根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所述的閃光燈和照相機(jī)布置的俯視圖；圖7是用于半導(dǎo)體樣品光致發(fā)光成像的系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖8A和圖SB分別是用于采集連續(xù)移動樣品的光致發(fā)光圖像的線照相機(jī)系統(tǒng)的俯視圖和側(cè)視圖；圖9是用于采集連續(xù)移動樣品的光致發(fā)光圖像的另一線照相機(jī)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖IOA和圖IOB分別是用于線照相機(jī)光致發(fā)光系統(tǒng)的照射器的側(cè)視圖和俯視圖；圖IlA和圖IlB分別是用于線照相機(jī)光致發(fā)光系統(tǒng)集光兀件的側(cè)視圖和俯視圖；圖12表明用于線照相機(jī)光致發(fā)光系統(tǒng)的另一集光元件；以及圖13是用于采集連續(xù)移動樣品的光致發(fā)光圖像的TDI照相機(jī)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式接下來根據(jù)相應(yīng)的附圖，以舉例的方式闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式所述的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)適用于在半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)過程中在不將半導(dǎo)體設(shè)備移出生產(chǎn)線的情況下對所述半導(dǎo)體設(shè)備的光致發(fā)光圖像進(jìn)行采集。本系統(tǒng)，此處及以后稱之為“具有三條傳送帶的系統(tǒng)”，包括兩條外傳送帶18，所述傳送帶18與連續(xù)帶上生產(chǎn)線、或取放搬運(yùn)機(jī)器人或其他常用于生產(chǎn)線的操作機(jī)構(gòu)對接，還包括內(nèi)傳送帶20，用于將樣品4送入測量站點(diǎn)，還可以包括遮光快門22，如果有需要，所述遮光快門22開啟讓樣品進(jìn)出測量室24，從而滿足光安全的要求，即如果不設(shè)置遮光快門22的話系統(tǒng)是對視力有害的。在可替代的實(shí)施方式中，樣品通過如滾輪、壓板或真空卡盤的其他傳送機(jī)構(gòu)被移動，而非通過傳送帶。盡管圖3中所示的裝置在與圖I樣品的同一側(cè)設(shè)有激發(fā)源6和照相機(jī)10，也可以如圖2所示的設(shè)置方法進(jìn)行設(shè)置，這是因?yàn)樵谌鐖D4所示的俯視圖中，內(nèi)傳送帶20至少可 以是拼合的，從而允許樣品4的相當(dāng)大的部分26被照射和/或被成像。具體的例子如下，對于被置于一對5mm寬的傳送帶上的15. 6cmX 15. 6cm的晶片來說，晶片的表面面積多大93%可被照射或成像。所述具有三條傳送帶條的系統(tǒng)相對于目前光致發(fā)光成像采樣系統(tǒng)是一個(gè)主要的改進(jìn)，這是因?yàn)槠淠軌驅(qū)ιa(chǎn)過程中全部或幾乎全部的樣品進(jìn)行測量，其中，所述測量要依賴于生產(chǎn)線速度和工具測量速度。在本申請文件中，所述系統(tǒng)減輕了目前光致發(fā)光成像系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)之一。但是，其對于特別是對于易碎的晶片，或是在大型或快速生產(chǎn)線上，將會有利于避免獨(dú)立晶片的任何停止和啟動，特別是由于停止和啟動率會限制產(chǎn)量，而這是因?yàn)闃悠吩趥魉蛶线^快加速或減速會導(dǎo)致破損或樣品滑倒。特別有利的是可以得到一個(gè)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)不僅能夠測量生產(chǎn)過程中全部或大部分樣品，而且在對樣品進(jìn)行測量時(shí)，不需要使樣品停下來，并且?guī)缀醪恍枰蛲耆恍枰M(jìn)行光安全的測量。此外，無需將采用昂貴的樣品操作裝置集成入光致發(fā)光測量系統(tǒng)，所述操作裝置例如利用壓板、吸盤或類似裝置的機(jī)器取放樣品搬運(yùn)裝置，因此，具有較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。特別地，將有利于獲得一個(gè)光致發(fā)光成像系統(tǒng)，其中，所述光致發(fā)光成像系統(tǒng)僅僅包括照相機(jī)、光源和作為主要硬件元件的光學(xué)元件。這樣的系統(tǒng)可被置于生產(chǎn)線中的任一位置，而無需要求作特別的修改，例如在沿生產(chǎn)線傳輸樣品的傳送帶上。本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中無需打斷所述半導(dǎo)體在生產(chǎn)線上的移動即可采集半導(dǎo)體設(shè)備光致發(fā)光圖像的多種系統(tǒng)和方法，所述半導(dǎo)體設(shè)備可以是成品或半成品硅光伏電池。本發(fā)明涉及成像設(shè)備和照射器的配置，所述配置具體為在樣品移動通過時(shí)，所述成像設(shè)備和照射器保持靜止，例如所述成像設(shè)備和照射器可以在傳送帶系統(tǒng)或機(jī)器人夾持器上保持靜止，但是需要指出的是其他的配置也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。例如，通過移動或旋轉(zhuǎn)成像設(shè)備和/或與此相關(guān)的光學(xué)元件以跟蹤樣品的移動，能夠避免在長時(shí)間曝光過程中的模糊。在進(jìn)一步闡述光致發(fā)光成像系統(tǒng)實(shí)施方式之前，特別是在闡述那些具有較低光安全要求或沒有光安全要求的優(yōu)選實(shí)施方式之前，對目前激光安全標(biāo)準(zhǔn)和用于具有較低光安全要求的生產(chǎn)光致發(fā)光成像系統(tǒng)的一些策略進(jìn)行討論，這將是有用的。正如之前所述，光源的亮度是一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)，其可被定義為通過光圈的光功率除以光圈面積除以遠(yuǎn)場光束相對的立體角，并且光安全問題不能夠僅僅因?yàn)橄到y(tǒng)采用了非激光(非相干)光源就被簡單忽略掉。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(gè)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(shí)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(shí)間或曝光時(shí)間、處于危險(xiǎn)的組織、對于范圍為400nm到HOOnm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a。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(shí)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(diǎn)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(shí)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(shí)的或虛擬的圖像，而注意到這點(diǎn)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(gè)或多個(gè)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(gè)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(shí)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(xiǎn)。然而要去確定實(shí)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(shí)施來被闡述。根據(jù)IEC 60825-1:2001中規(guī)定的計(jì)算方法，如果808nm的CW激光產(chǎn)品的輻射在點(diǎn)光源觀察條件下(即弦對角a < 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(shí)間相干性(或等同的，相干長度)。因?yàn)橄喔尚允羌す膺^程的固有方面，因此相對于實(shí)現(xiàn)最高亮度實(shí)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?yàn)槠洳皇且粋€(gè)充分條件?？傊煌す忸愋烷g的相干長度差異很大(超過多個(gè)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(shí)，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(gè)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(shí)意義是照射器的設(shè)計(jì)，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(shí)施方式中，通過以下的一個(gè)或兩個(gè)，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(shí)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(shí)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a min且系統(tǒng)2的α也小于a min,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22，且測量室24無須在成像系統(tǒng)的各個(gè)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?yàn)閾p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(shí)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。在第一實(shí)施方式中，以下稱為“閃光燈”方法，如圖5所示，在傳送帶36上移動通過測量區(qū)的樣品4的大體區(qū)域(優(yōu)選至少為IcmX Icm，更優(yōu)選地為整個(gè)區(qū)域)被短脈沖激發(fā)光8照射，所述激發(fā)光8由一個(gè)或多個(gè)高強(qiáng)度光源50發(fā)出，所述高強(qiáng)度光源50可以是氙閃光燈或脈沖LED，從該區(qū)域引起的光致發(fā)光輻射2通過面照相機(jī)10被采集。在具體實(shí)例中，Broncola公司的環(huán)形閃光C產(chǎn)生I毫秒的脈沖,所述脈沖在穿過激發(fā)濾波器15 (6mm厚的肖特公司的KGl肖特玻璃短通濾波器)后，以lO-lOOW/cm2 (100至IOOSun)的強(qiáng)度照射硅樣品，并且光致發(fā)光輻射的圖像被100萬像素的硅CXD照相機(jī)采集。若照射到樣品上的強(qiáng)度 大于所要求的強(qiáng)度，本系統(tǒng)還可設(shè)置成被柱面反射器52所圍繞。本系統(tǒng)還可包括如圖I所示的系統(tǒng)的集光元件11和長通濾波器14，以及屏蔽板54以阻止激發(fā)光進(jìn)入照相機(jī)。我們注意到，盡管系統(tǒng)的整體速度會受到照相機(jī)讀出時(shí)間的限制，而所述讀出時(shí)間取決于照相機(jī)技術(shù)，這并不會影響其采集移動中的樣品的具有最小的模糊的光致發(fā)光圖像的能力。在本發(fā)明中，這是高強(qiáng)度、短脈沖照射、高強(qiáng)度照射的主要優(yōu)勢，例如IOOOSun (100ff/cm2)也可提供光致發(fā)光圖像清晰度和識別某些缺陷方面的意想不到的好處。在圖5所示的實(shí)施方式中，閃光燈50為環(huán)形且照相機(jī)10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更強(qiáng)的光照和相對于如圖I所示配置的更好的成像均勻性，而在圖I中，照射源6和照相機(jī)10中的一個(gè)或二者相對于樣品4表面呈一角度。如圖6中的俯視圖所示的這一設(shè)置，其好處還在于實(shí)現(xiàn)了整體更為緊湊的系統(tǒng)，并且更重要的是，照相機(jī)和閃光燈均可被設(shè)置得離樣品更近而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集光元件的效率。在如圖7所示的另一實(shí)施方式中，分色鏡43被用來將閃光燈50(或其他任意適用于產(chǎn)生光致發(fā)光的照射光源)發(fā)出的光照8引入成像光學(xué)元件中，從而整體優(yōu)化了成像系統(tǒng)的工作距離。為了減少產(chǎn)生于分色鏡本身的光致發(fā)光到達(dá)照相機(jī)10的可能性，優(yōu)選地將分色鏡放置于遠(yuǎn)離樣品的位置，從而使得集光元件11不能有效地將這樣的光致發(fā)光輻射會聚到照相機(jī)。如果集光光學(xué)元件具有如圖7所示的多個(gè)部件，則分色鏡有利的放置位置為接近于第一光學(xué)部件Ila的位置。如果激發(fā)光是來自于寬帶光源，如閃光燈，由于很有必要去阻止較長波長激發(fā)光(重疊光致發(fā)光輻射帶)到達(dá)照相機(jī)，因此，激發(fā)濾波器15成了重要部件。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(shí)現(xiàn)，從而優(yōu)選吸收濾波器(例如上文所述的肖特公司的KGl濾波器)或吸收濾波器與介質(zhì)濾波器的組合。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(shí)，有機(jī)物的紫外穩(wěn)定性也是一個(gè)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。在具有閃光燈或其他短脈沖激發(fā)的系統(tǒng)中，圖像采集時(shí)間將由照射時(shí)間和照相機(jī)快門時(shí)間的疊加來決定，并且通常二者時(shí)長都短對于最小化模糊是有利的。此外，照射時(shí)間(脈沖持續(xù)時(shí)間)應(yīng)該較短以降低功耗并避免樣品過熱，需要牢記的是通常情況下，需要采 用高強(qiáng)度照射在短采集時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的光致發(fā)光信號。如果輻射壽命足夠長，使得樣品在光致發(fā)光輻射衰減之前移動一個(gè)明顯的距離(例如，與一個(gè)或兩個(gè)照相機(jī)像素相對應(yīng)的距離)，則照相機(jī)快門保持打開狀態(tài)的時(shí)間太長會導(dǎo)致圖像的模糊，盡管這僅僅對于非常高載流子壽命的樣品可能是個(gè)問題，其中，所述樣品可以是壽命可超過若干個(gè)毫秒的鈍化多晶硅。這一效應(yīng)對于通常多晶硅晶片來說可以被忽略不計(jì)，所述硅晶片的載流子壽命最多為幾百個(gè)微秒量級。優(yōu)選地，光照將由脈沖激發(fā)光源發(fā)出，其與照相機(jī)快門是大體同步的。激發(fā)光源可以是單獨(dú)的或組成陣列的氙閃光燈、鹵素閃光燈、攝影閃光燈、LED或激光器，這些激發(fā)光源具有適用于激發(fā)樣品的帶間光致發(fā)光的波長范圍。照射器優(yōu)選為對視力無害的照射器，從而將光安全要求降到最低。更優(yōu)選地，所述照射應(yīng)為非相干的，即照射光源不應(yīng)為激光器，盡管如之前所述的非相干照射不是必須為視力無害的照射。我們注意到在這點(diǎn)上閃光燈(以及程度較輕的LED)是有優(yōu)勢的，這是因它們都是擴(kuò)展光源，表明其發(fā)出的光不能夠被聚焦在一個(gè)點(diǎn)上或視網(wǎng)膜上，或等效地限制了最小視網(wǎng)膜圖像大小。在優(yōu)選實(shí)施方式中，圖像采集時(shí)間非常短，而樣品的移動距離不大于相當(dāng)于成像照相機(jī)中約一行像素的距離。這一原則取決于樣品的移動速度以及在照相機(jī)中的像素的行數(shù)，但僅通過舉例的方式，對于產(chǎn)量為每秒一片晶片的生產(chǎn)線和100萬像素的照相機(jī)(1024X 1024像素)，本原則建議圖像采集時(shí)間為I毫秒或更短，這一時(shí)長小于晶片停下后被測量所需時(shí)長的一千多倍?？s短了千倍的采集時(shí)間需要通過提高了千倍的測量速來得到補(bǔ)償，所述測量速度被定義為發(fā)光信號，所述發(fā)光信號被量化為每秒檢測到的每一像素的計(jì)數(shù)?？梢钥闯鐾ㄟ^增加光照強(qiáng)度、改進(jìn)光致發(fā)光集光效率以及利用不同的照相機(jī)技術(shù)和操作，能夠提高測量速度。在第二實(shí)施方式中，以下稱為“線掃描”方法，線照相機(jī)(例如硅或銦鎵砷)被用來取代面照相機(jī)，并且在樣品通過位于線照相機(jī)前面的測量區(qū)逐線采集二維光致發(fā)光圖像。光照可以是寬范圍的，但出于高效的目的，優(yōu)選僅照射相對于線照相機(jī)的視野成線性的部分，優(yōu)選地采用某種程度上“過盈”的光照，從而使得被照射和被成像的區(qū)域不必被精確地對齊。合適的系統(tǒng)如故8A (俯視圖)和圖SB (側(cè)視圖)所示，其中激發(fā)光源6、線照相機(jī)28和與此相關(guān)的光學(xué)元件出于清楚的目的在俯視圖上被省略掉了。該系統(tǒng)包括聚焦光學(xué)元件30，所述聚焦光學(xué)元件30用于將激發(fā)光8會聚到樣品4上，從而使得被照射部分32的大小與被成像部分34的大小相當(dāng)或稍寬于被成像部分34，還包括用于將光致發(fā)光輻射2成像到線照相機(jī)上的集光元件11，根據(jù)需要還可以包括其他部件(各向同性光學(xué)元件12、長通濾波器14、激發(fā)濾波器15和計(jì)算機(jī)16)，這與圖I中的系統(tǒng)類似。在這一特殊實(shí)例中，被照射部分32的寬度33約為被成像部分34寬度35的三倍，與被成像部分任意一側(cè)的一個(gè)像素邊界相對應(yīng)。但是，如果可用的激發(fā)功率是一個(gè)限制因素，則被照射部分和被成像部分大小上大體相當(dāng)。樣品在傳送帶36上如箭頭38指示的從左向右被移動通過測量區(qū)，從而使被照射部分和被成像部分在整個(gè)樣品上被有效地掃描。通常對樣品的照射應(yīng)為連續(xù)的而非脈沖觸發(fā)的，并且激發(fā)光源可以是LED或激光陣列，盡管非相干光源為優(yōu)選光源，即非激光光源，且照射器作為一個(gè)整體是對視力無害的。我們注意到，從光安全角度來看，由于人眼不能夠同時(shí)注意兩條軸線，因此，線照射系統(tǒng)是有優(yōu)勢的，其限制了最小視網(wǎng)膜圖像尺寸。被照射部分和被成像部分無需與移動方向38相垂直，如圖8A所示，只要所述被照射部分和所述被成像部分能夠延伸跨過樣品的整個(gè)寬度或至少是需要被測量的樣品區(qū)域的整個(gè)寬度即可。然而，大體垂直的方向最小化了所述被照射區(qū)域，從而最小化了對激發(fā)光源功率的要 求，因此，是優(yōu)選的。另一合適的系統(tǒng)如圖9的側(cè)視圖所示，在該情況下，傳送帶36具有間隙或無遮擋區(qū)域39，從而允許激發(fā)光源6和線照相機(jī)28能夠被置于樣品4的兩側(cè)。在這一特殊實(shí)施方式中，樣品穿過間隙被照射，但在可替代的實(shí)施方式中，光致發(fā)光輻射2可以穿過間隙，從而被成像。由于連續(xù)移動穿過間隙，整個(gè)樣品將逐漸地?zé)o遮擋地被照射或成像。在另一可替代的實(shí)施方式中，對于適用于那些無需在整個(gè)寬度內(nèi)被分析的樣品(與圖4所示情況類似)的系統(tǒng)，傳送帶上的間隙可以被省略。為了使得“線掃描”方法的空間分辨最大化，被成像部分34的寬度應(yīng)該與線照相機(jī)28內(nèi)的一行像素相對應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)與100萬像素面照相機(jī)所獲得的空間分辨相同的空間分辨，則必須通過提高了千倍的測量速度來對縮短了千倍的光致發(fā)光信號采集時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償。這從本質(zhì)上相當(dāng)于上文所述的“閃光燈”方法中測量速度的提高?，F(xiàn)在我們對線掃描光致發(fā)光成像系統(tǒng)的光照和成像部分進(jìn)行更詳細(xì)的討論。如圖IOA和圖IOB (分別為側(cè)視圖和俯視圖)所示，線照射器可包括光纖耦合激光器或LED陣列56，以及聚焦光學(xué)元件30，其中，所述聚焦光學(xué)元件30包括一對尺寸和焦距根據(jù)具體系統(tǒng)的要求而定的圓柱透鏡58，60。如圖IOA所示，從光纖62出射的激發(fā)光8通過第一圓柱透鏡58在一個(gè)方向上被準(zhǔn)直，然后通過第二圓柱透鏡60會聚成一條線64。如圖IOB所示，激發(fā)光8在正交方向上繼續(xù)擴(kuò)散，從而覆蓋樣品的整個(gè)寬度。這一設(shè)置往往會產(chǎn)生沿線64的近似高斯強(qiáng)度分布，這很大程度上取決于光纖的輸出，由于其能夠通過校準(zhǔn)程序而被校正，因而對于光致發(fā)光成像來說是能夠被接受的，只要外圍區(qū)域的照射強(qiáng)度足以產(chǎn)生可測量的光致發(fā)光響應(yīng)即可。用于產(chǎn)生更加均強(qiáng)度分布的線照射器在現(xiàn)有技術(shù)中已得到了公開。對于集光元件，如圖IlA (側(cè)視圖)和圖IlB (俯視圖)所示的可能的系統(tǒng)，包括四個(gè)圓柱透鏡，所述透鏡的尺寸和焦距根據(jù)具體裝置的要求而定。來自被照射線64的光致發(fā)光輻射2通過第一圓柱透鏡72在一個(gè)方向上被準(zhǔn)直，通過一對以“擴(kuò)束”配置的圓柱透鏡74,76被縮小，并通過第四圓柱透鏡78會聚在線照相機(jī)28上。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過使用透鏡、反射鏡以及光波導(dǎo)等部件配置出許多具有不同程度復(fù)雜性的其他可能的系統(tǒng)。如圖12所示的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有寬間隔的光纖陣列68，所述陣列可以借助于透鏡來收集來自光照線64的光致發(fā)光輻射2，并將所述光致發(fā)光輻射2導(dǎo)入線照相機(jī)28。通常來說，會因?yàn)槌杀疽蛩?選擇現(xiàn)有的光學(xué)部件將優(yōu)于選擇定制部件)和以及所要求的集光效率的因素來，從而提及選擇；例如，如果光致發(fā)光信號相對較強(qiáng)，或如果采用的是高靈敏度的照相機(jī)，則標(biāo)準(zhǔn)照相機(jī)鏡頭就足夠了。“線掃描”成像(如圖8A、圖8B和圖9所示)與更常規(guī)的面成像(如圖I和圖5所示)之間重要的不同點(diǎn)在于集光元件中的光聚集部分(圖IlA和圖IlB中的透鏡72和透鏡74)可在不使光照變暗的前提下被置于離樣品很近的位置，因而大大地提高了集光的效率(所述集光效率可被定義為檢測到的發(fā)光光子數(shù)(率)除以樣品發(fā)出的形成一個(gè)半球的發(fā)光光子數(shù)(率))。根據(jù)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，我們估計(jì)圖IlA和圖IlB所示的集光元件的效率要比傳統(tǒng)“面成像”(圖I)光致發(fā)光系統(tǒng)的典型集光元件的高兩個(gè)或三個(gè)量級，將在以下的“基線實(shí)例”中被定量。
類似的，照射器在不會遮擋光致發(fā)光集光元件的情況下能夠被放置在距離樣品非常近的位置，從光安全方面來講，這是有優(yōu)勢的。參考圖IOB進(jìn)行解釋，照射器離樣品越近，則激發(fā)光8的發(fā)散對樣品的沖擊就越強(qiáng)烈，從而降低了照射器的亮度。在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)條件下，合理近似可被用于閃光燈，甚至對于毫秒級光照次數(shù)來說也是如此，這是由于用于太陽能產(chǎn)業(yè)的硅中的少數(shù)載流子壽命通常為10到ΙΟΟμ S，少數(shù)載流子濃度An (影響光致發(fā)光強(qiáng)度)和產(chǎn)生率G (由除其他事項(xiàng)的照射強(qiáng)度決定)相關(guān)于方程式An=GXi其中τ是少數(shù)載流子壽命。由此可以得出，對于給定了的光照強(qiáng)度，樣品的載流子壽命越長，從其獲得的光致發(fā)光信號就越強(qiáng)，例如從單晶硅處獲得的光致發(fā)光信號強(qiáng)于比從多晶硅處獲得的光致發(fā)光信號，或從鈍化硅晶片(在太陽能電池生產(chǎn)線的后期階段)處獲得的光致發(fā)光信號強(qiáng)于從原料硅晶片處獲得的光致發(fā)光信號。盡管少數(shù)載流子壽命τ僅在低注入水平(即低Λη)時(shí)可以被認(rèn)為是常數(shù)，但通常越強(qiáng)的照射，即更大的產(chǎn)生率G，也能夠?qū)е略綇?qiáng)的光致發(fā)光信號，這是之前所述的“閃光燈”方法的一個(gè)重要的方面。正如在PCT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申請中所述的那樣，此處作為引用并入，在對硅樣品進(jìn)行光致發(fā)光成像時(shí)，優(yōu)選為采用利用照相機(jī)技術(shù)，如InGaAs照相機(jī)，所述InGaAs照相機(jī)不同于硅照相機(jī)，其對于整個(gè)硅光致發(fā)光輻射光譜敏感。在其他所有事項(xiàng)相等的情況下，我們估計(jì)采用InGaAS照相機(jī)代替硅照相機(jī)可以將測量速度提高20倍。還可以通過采用更高像素，或犧牲空間分辨或拼合像素，來提高測量速度。作為第三種實(shí)施方式，其稍微與“線掃描”方法類似，利用的是時(shí)間延遲積分(TDI)照相機(jī)。TDI照相機(jī)可被認(rèn)為是線照相機(jī)的集合陣列，例如單一芯片上1024像素中的96或128行，通常使用與常規(guī)線或面照相機(jī)一樣的硅CXD技術(shù)。TDI照相機(jī)同樣適用于采集移動中的樣品的圖像，所述樣品的移動方向與像素行垂直隨著樣品被移動，來自探測信號的電荷被轉(zhuǎn)移至下一像素行并被累加，其中，傳送速度和電荷轉(zhuǎn)移為同步。因此，具有N個(gè)像素行的TDI照相機(jī)對樣品給定部分的信號測量了 N次，與進(jìn)行了同樣測量次數(shù)的線照相機(jī)相比，其信噪比增加了^倍。如圖13所示的適用于該“TDI照相機(jī)”方法的系統(tǒng)的側(cè)視圖，從圖中可以看出該系統(tǒng)的配置與圖8Β所示的線掃描系統(tǒng)非常類似，但采用的照相機(jī)為TDI照相機(jī)40，而不是線照相機(jī)。圖13還表明了根據(jù)樣品的移動與TDI照相機(jī)操作相同步的需要，計(jì)算機(jī)16對傳送帶驅(qū)動單元42進(jìn)行控制。對于具有N個(gè)像素行的TDI照相機(jī)來說，與線掃描系統(tǒng)相比重要但不太明顯的區(qū)別在于，被成像部分34的寬度需比線掃描系統(tǒng)中的寬N倍。根據(jù)如圖8A和圖SB所示的“線掃描”配置，在被成像部分的兩側(cè)分別留有一個(gè)像素邊界，被照射部分32寬度比線掃描配置中的部分寬出(N+2)/3 ;或者如果被照射部分和被成像部分是共邊的，則被照射部分的寬度比線掃描配置中的部分寬N倍。無論哪種方式，對于給定的激發(fā)光源6，照射到樣品上的強(qiáng)度將降低相同的系數(shù)，并且在設(shè)計(jì)TDI系統(tǒng)時(shí)，照射到樣品上的強(qiáng)度需要與由N個(gè)像素行帶來具有N倍長的信號采集時(shí)間對照進(jìn)行考慮。最后，上述討論的不同的配置還可以用于線照相機(jī)系統(tǒng)中，例如圖9所示的配置，也可應(yīng)用于TDI系統(tǒng)中。實(shí)例本章節(jié)提出了光學(xué)元件的“基線實(shí)例”，例如如圖I或圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中能夠找到的具有在面照相機(jī)上全場成像的光致發(fā)光成像系統(tǒng)，其將與接下來的實(shí)例進(jìn)行比較。假設(shè)測量噪聲主要為統(tǒng)計(jì)噪聲，即假定信噪是總計(jì)數(shù)的平方根，并且定義每像素2000計(jì)數(shù)作為具有足夠信噪的光致發(fā)光成像的目標(biāo)。一些測量參數(shù)/樣品/硬件的組合將被概括從而得出該目標(biāo)，并且具有可被用來獲得另外的組合的一般規(guī)則。在每一情況中，樣品為156 毫米X 156毫米，厚度為200 μ m，電阻率為I歐姆·厘米，P型硅晶片，但具體材料的質(zhì)量將在三種可能性里變化·切割非鈍化多晶硅，其有效載流子壽命為O. 5至2μ s (“最壞的情況”)·鈍化的或擴(kuò)散的多晶硅，其有效載流子壽命約為10 μ s·聞壽命純化單晶娃，其有效載流子壽命約為Ims (“最好的情況”)某線實(shí)例如圖I所不，156Χ 156mm2的樣品4被750nm波長的光照射,其照射在所述樣品上的強(qiáng)度為lOOmW/cm2 (lSun)，同時(shí)，光致發(fā)光2通過集光元件11被會聚在了像元的尺寸為5X5ym2的100萬像素(1024X1024像素)的硅CXD照相機(jī)10上，其中，所述集光元件11包括焦距f為25mm，光圈F#為2. 8的透鏡。為了估算集光效率，我們注意到為了將整個(gè)樣品區(qū)域會聚到照相機(jī)芯片上，集光元件需要具有M=1024X5e-3/156=0. 033的放大率，要求物距為(即透鏡到樣品的距離)0=(1+1/M)*f=787mm。透鏡的光圈直徑由下式給出D=f/F#=25mm/2. 8=8. 9mm，透鏡的接收面積為n D2/4=63mm2。將該值與半徑為O的半球的表面積(2 ii O2)相比，計(jì)算得出集光效率為O. 0016%。通過該系統(tǒng)，可以估算出非鈍化多晶硅樣品流量為每像素每秒2至6個(gè)計(jì)數(shù)，表明整體測量時(shí)間為330至IOOOs可測量2000個(gè)計(jì)數(shù)。對比中，由于載流子壽命較長，對于鈍化多晶硅來說，能夠在約60s內(nèi)完成約2000個(gè)計(jì)數(shù)，或?qū)τ诟邏勖g化硅樣品來說，能夠在600ms內(nèi)完成約2000個(gè)計(jì)數(shù)。實(shí)例I :圖3的具有三條傳送帶的系統(tǒng)中的2為面成像幾何圖(靜止的樣品)為了將該具有三條傳送帶的系統(tǒng)與產(chǎn)量為每秒一個(gè)電池的太陽能電池生產(chǎn)線相結(jié)合，顯然測量時(shí)間不能夠超過一秒。對于非鈍化樣品，為了確保這一點(diǎn)，必需使測量速度得到千倍的增長。這一點(diǎn)能夠通過結(jié)合以下來實(shí)現(xiàn)I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(相對于基線實(shí)例具有16倍的增益)2) F#=2的透鏡(2倍增益)
3)照射強(qiáng)度為lW/cm2即IOSun (10倍增益)4) 2X2像素合并(4倍增益)許多其他的結(jié)合也是可能的，例如40Sun的照度而不采用像素合并。實(shí)例2 :具有線照射的(165 μ m寬，156mm長)的線掃描系統(tǒng)以及對非鈍化晶片的探測。在這一情況下，需要Ims/行的測量時(shí)間，從而要求相較于基線實(shí)例中的測量速度的IO6倍的增長。可能的組合是I) InGaAs照相機(jī)(20倍增益)2) 25 X 25 μ m2 像元(25 倍增益)
3)照射強(qiáng)度為lW/cm2，即IOSun (10倍增益)4)提高了的集光效率(200倍增益)需要指出的是，由于被照射區(qū)域比基線實(shí)例中的要小得多，因此如果集光效率的提高更加有限的話，使用高得多的光照強(qiáng)度是相對簡單的。實(shí)例3 :具有線照射(165 μ m寬，156mm長)的線掃描系統(tǒng)以及對鈍化多晶硅晶片的探測。根據(jù)實(shí)例2，需要Ims/行的測量時(shí)間，在該情況下，要求相較于基線實(shí)例中的測量速度的60000倍的增長。可能的組合是I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為2W/cm2，即20Sun (20倍增益)3)提高了的集光效率(200倍增益)或者，若集光效率的提高更加有限，或光致發(fā)光強(qiáng)度相對于照射強(qiáng)度次線性增長，則可通過采用InGaAs照相機(jī)來實(shí)現(xiàn)所要求的測量速度。實(shí)例4 :具有線照射(165 μ m寬，156mm長)的線掃描系統(tǒng)以及對高壽命鈍化晶片的探測。在這中情況下，要求測量速度的600倍的增長來實(shí)現(xiàn)Ims的測量時(shí)間。可能的組合是I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為O. 2ff/cm2,即2Sun (2倍增益)3)提高了的集光效率(20倍增益)測量速度的增加還可通過基線幾何來實(shí)現(xiàn)，即若照射強(qiáng)度為40Sun是，則無需對成像系統(tǒng)進(jìn)行修改即可提高集光效率。實(shí)例5 :具有寬照射譜(500-800nm)的閃光燈系統(tǒng)用于非鈍化晶片由于測量時(shí)間需為1ms，即相較于基線實(shí)例而言縮短了 IO6倍。假設(shè)非鈍化晶片對該光譜的響應(yīng)平均上與750nm的激發(fā)光相同，可能的組合是I) InGaAs照相機(jī)(20倍增益)2) 25 X 25 μ m2 像元(25 倍增益)3)照射強(qiáng)度為50W/cm2，即500Sun (500倍增益)4)F#=l. 4透鏡或2X2像素合并(4倍增益)需要指出的是所采用的光照強(qiáng)度非常的高。
實(shí)例6 :具有寬照射譜(500-800nm)的閃光系統(tǒng)用于鈍化多晶硅晶片。由于測量時(shí)間需為1ms，即相較于基線實(shí)例而言縮短了 60，000倍?？赡艿慕M合是I) 20 X 20 μ m2像元的硅CCD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為10W/cm2，即IOOSun (100倍增益)3)F#=1. 4 透鏡(4 倍增益)4) 3X 3像素合并(9倍增益)利用InGaAS照相機(jī)或提高了的集光效率可允許較小的照射強(qiáng)度；若光致發(fā)光強(qiáng)度隨著照射強(qiáng)度呈次線性增長，這些選擇仍然是有用的。實(shí)例7 :具有寬光照譜(500_800nm)的閃光系統(tǒng)用于高壽命鈍化晶片。
由于測量時(shí)間需為1ms，即相較于基線實(shí)例縮短了 600倍?？赡艿慕M合為I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為2W/cm2，即20Sun (20倍增益)3) F#=2透鏡(2倍增益)這能夠通過基線幾何實(shí)現(xiàn)，即無需對成像系統(tǒng)作任何修改即可提高集光效率。實(shí)例8 :具有128行的TDI照相機(jī)系統(tǒng)用于非鈍化晶片晶片每一部分需要128ms的曝光時(shí)間和每像素2000個(gè)計(jì)數(shù)，表明相較于基線實(shí)例測量速度提高了 8000倍?？赡艿慕M合為I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為lW/cm2，即IOSun (10倍增益)3)提高了的集光效率(50倍增益)若集光效率的提高更為受限的話，還可利用InGaAs照相機(jī)來實(shí)現(xiàn)所要求的測量速度。實(shí)例9 :128行TDI照相機(jī)系統(tǒng)用于鈍化多晶硅晶片。晶片每一部分需要128ms的曝光時(shí)間和每像素2000個(gè)計(jì)數(shù)，表明相較于基線實(shí)例測量速度提高了 400倍?？赡艿慕M合為I)具有20 X 20 μ m2像元的硅CXD照相機(jī)(16倍增益)2)照射強(qiáng)度為lW/cm2，即IOSun (10倍增益)3) 2X2像素合并(4倍增益)實(shí)例10 128彳丁 TDI照相機(jī)系統(tǒng)用于聞壽命純化晶片。晶片每一部分需要128ms的曝光時(shí)間和每像素2000個(gè)計(jì)數(shù)，表明相較于基線實(shí)例提高了 4倍。這可以通過簡單的利用4倍的照射強(qiáng)度或2X2的像素合并來實(shí)現(xiàn)。在上述優(yōu)選實(shí)施方式中，對半導(dǎo)體樣品進(jìn)行了光致發(fā)光成像形式的光致發(fā)光分析，即對每一樣品的大體區(qū)域所產(chǎn)生的光致發(fā)光的二維圖像的采集，為的是獲得一項(xiàng)或多項(xiàng)關(guān)于材料特性的空間分辨信息。但是其他形式的光致發(fā)光分析也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，來自于被照射區(qū)域的光致發(fā)光輻射可被送入分光鏡中來分析光譜內(nèi)容，以尋找雜質(zhì)的光致發(fā)光頻帶指示。在另一實(shí)例中全部的光致發(fā)光輻射信號能夠被測量，從而得到樣品特性的平均值信息，取平均值是逐線進(jìn)行的或穿過整個(gè)被照射區(qū)域，或提供在制造中或之后快速識別具有缺陷的(如分流)太陽能電池的方法。盡管通過參考某些優(yōu)選實(shí)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
1.一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟 將所述樣品傳送至測量區(qū)； 照射所述半導(dǎo)體材料來產(chǎn)生光致發(fā)光響應(yīng)；以及 在保持所述樣品移動的同時(shí)在所述測量區(qū)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。
2.一種在半導(dǎo)體材料通過測量區(qū)時(shí)對半導(dǎo)體材料樣品進(jìn)行光致發(fā)光分析的方法，所述方法包括以下步驟 以充足的時(shí)間和強(qiáng)度照射半導(dǎo)體材料以產(chǎn)生光致發(fā)光；以及 捕捉由所述半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，其中，所述圖像是在距離成像照相機(jī)I個(gè)或2個(gè)像素距離內(nèi)被捕捉得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光分析包括以下步驟 通過預(yù)設(shè)照度來照射所述樣品的一個(gè)區(qū)域，從而從所述樣品處產(chǎn)生與所述照度相對應(yīng)的光致發(fā)光；以及 通過區(qū)域圖像捕捉設(shè)備在采集時(shí)間t內(nèi)采集所述光致發(fā)光的圖像，其中，所述樣品以相對于區(qū)域圖像捕捉設(shè)備的速度V移動，并且采集時(shí)間t (s)與速度v(m. S-1)的乘積小于所述樣品上相當(dāng)于所述圖像捕捉設(shè)備中一行像素的距離。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述照射由非激光光源產(chǎn)生。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述照射由對視力無害的照射器產(chǎn)生。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光響應(yīng)由硅照相機(jī)來捕捉。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于用于照射所述半導(dǎo)體材料的光照強(qiáng)度大于1W. CnT2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的方法，其特征在于所述照射包括光脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光分析包括以下步驟 提供具有預(yù)設(shè)照度的光源，所述照度適于從所述樣品中產(chǎn)生光致發(fā)光，所述光源被置于能夠照射所述樣品第一部分的位置； 提供圖像捕捉設(shè)備，用于探測從所述樣品的第二部分發(fā)出的光致發(fā)光，其中，所述第一部分和所述第二部分至少部分重疊； 使所述樣品與所述光源和所述圖像捕捉設(shè)備發(fā)生相對于運(yùn)動，從而使得所述第二部分在所述樣品的大體區(qū)域上被掃描；以及 重復(fù)詢問所述圖像捕捉設(shè)備以采集所述區(qū)域發(fā)出的光致發(fā)光的圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述照射由非激光光源產(chǎn)生。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于所述照射由對視力無害的照射器產(chǎn)生。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11任一所述的方法，其特征在于所述圖像捕捉設(shè)備為線照相機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述第一部分在所述樣品的移動方向上的寬度是所述第二部分的1-5倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-11所述的方法，其特征在于所述圖像捕捉設(shè)備為時(shí)間延遲積分照相機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14任一所述的方法，其特征在于所述第一部分大體上與所述第二部分大小相當(dāng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-14任一所述的方法，其特征在于所述第一部分完全或部分在所述第二部分內(nèi)部。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-14任一所述的方法，其特征在于所述第二部分完全或部分在所述第一部分內(nèi)部。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-17任一所述的方法，其特征在于所述第一部分和第二部分穿越所述樣品一個(gè)維度的主體部分延伸設(shè)置，其中所述維度為大體上與所述樣品的運(yùn)動方向垂直。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料為原料或非鈍化的硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于用于產(chǎn)生所述光致發(fā)光的光照的強(qiáng)度約為 Iff. cm 2 至 100W. cm 2。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-18任一所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體材料為鈍化的硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于用于產(chǎn)生所述光致發(fā)光的光照的強(qiáng)度約為 O. I 至 I Off. cm 2o
23.根據(jù)權(quán)利要求9-22任一所述的方法，其特征在于所述照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件在所述測量區(qū)內(nèi)移動。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光 學(xué)元件的移動受到控制，以保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品照射的模糊。
26.根據(jù)權(quán)利要求9-25任一所述的方法，其特征在于所述圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件在測量區(qū)內(nèi)移動。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于所述圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件的移動受到控制，以保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用于避免樣品的被捕捉到圖像的模糊。
29.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于光照通過采用分色鏡被引入成像光學(xué)系統(tǒng)中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于捕捉到的光致發(fā)光數(shù)據(jù)穿過所述分色鏡。
31.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光分析提供了關(guān)于所述樣品的一個(gè)或多個(gè)特性的平均值或空間分辨值信息，其中，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)以及分流中的若干種；或提供了關(guān)于所述樣品中裂紋發(fā)生或生長的信息。
32.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述樣品為硅晶片。
33.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于在不到Is的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行所述分析。
34.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于測量區(qū)的配置在數(shù)據(jù)采集之前、采集期間和采集之后保持不變。
35.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉的腔室。
36.根據(jù)權(quán)利要求1-34任一所述的方法，其特征在于所述測量區(qū)是未被封閉的對視力無害的測量區(qū)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光產(chǎn)生由對視力無害的照射器的照射來產(chǎn)生。
38.一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟 將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及 在所述測量區(qū)進(jìn)行至少一次所述樣品的光致發(fā)光分析，其中，所述測量區(qū)是未封閉的對視力無害的測量區(qū)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光由對視力無害的照射器的照射來產(chǎn)生。
40.一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟 不通過使用挑揀和放置樣品搬運(yùn)系統(tǒng)將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及 在所述測量區(qū)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。
41.一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述裝置包括 傳送機(jī)構(gòu)，所述傳送機(jī)構(gòu)用于將所述樣品傳送至測量區(qū)； 分析設(shè)備，所述分析設(shè)備用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析；以及 移動裝置，用來在進(jìn)行所述分析期間保持所述樣品在所述測量區(qū)內(nèi)的移動。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分析設(shè)備包括 光源，所述光源用于以預(yù)設(shè)照度照射所述樣品的一塊區(qū)域，從而從所述樣品中產(chǎn)生與所述照度相對應(yīng)的光致發(fā)光；以及 區(qū)域圖像捕捉設(shè)備，用于在圖像采集時(shí)間t內(nèi)捕捉所述光致發(fā)光的圖像，其中所述移動裝置以相對于區(qū)域圖像捕捉設(shè)備的速度V移動所述樣品，從而使得圖像采集時(shí)間t (S)與速度V (m. S-1)的乘積小于所述樣品相對于所述區(qū)域圖像捕捉設(shè)備中一行像素的距離。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分析設(shè)備包括 具有預(yù)設(shè)照度的光源，其中，所述照度適于從所述樣品中產(chǎn)生光致發(fā)光，所述光源被置于照射所述樣品第一部分的位置； 圖像捕捉設(shè)備，用于檢測產(chǎn)生于所述樣品的第二部分的光致發(fā)光，其中，所述第一部分和所述第二部分至少部分重疊；以及 詢問模塊，用于當(dāng)所述移動裝置移動所述樣品時(shí)，重復(fù)詢問所述圖像捕捉設(shè)備，從而使得所述第二部分在所述樣品的主體區(qū)域上被掃描，以采集所述區(qū)域發(fā)出的光致發(fā)光圖像。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件能夠在測量區(qū)內(nèi)移動。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的系統(tǒng)，其特征在于照射光源和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件被控制以保持對樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品的照射的模糊。
47.根據(jù)權(quán)利要求43-46任一所述的系統(tǒng)，其特征在于圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件能夠在測量區(qū)內(nèi)移動。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的系統(tǒng)，其特征在于圖像捕捉設(shè)備和/或與此相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件的移動被控制來保持與樣品的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)設(shè)對準(zhǔn)用以避免樣品圖像捕捉的模糊。
50.根據(jù)權(quán)利要求41-49任一所述的系統(tǒng)，其特征在于光照通過采用分色鏡被引入成像光學(xué)系統(tǒng)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其特征在于光致發(fā)光在圖像捕捉之前通過所述分色鏡。
52.根據(jù)權(quán)利要求41-51任一所述的系統(tǒng)，其特征在于測量區(qū)的配置在采集之前、采集期間和米集之后保持恒定。
53.根據(jù)權(quán)利要求41-52任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉的腔室。
54.根據(jù)權(quán)利要求41-52任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測量區(qū)為未封閉的對視力無害的測量區(qū)。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光由對視力無害的照明器的照射產(chǎn)生。
56.一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送至測量區(qū)； 光源，用于照射所述樣品的一塊區(qū)域以產(chǎn)生光致發(fā)光；以及 分析設(shè)備，用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析，其中，所述測量區(qū)是未封閉的對視力無害的測量區(qū)。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光致發(fā)光由對視力無害照明器的照射來產(chǎn)生。
58.一種用于對半導(dǎo)體材料的樣品進(jìn)行分析的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 傳送機(jī)構(gòu)，用于不通過挑揀和放置樣品的搬運(yùn)裝置將所述樣品傳送至測量區(qū)； 分析設(shè)備，用于在所述測量區(qū)內(nèi)對所述樣品進(jìn)行至少一次光致發(fā)光分析。
59.一種在一系列半導(dǎo)體材料樣品中分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟 將所述樣品傳送至測量區(qū)；以及 在所述測量區(qū)內(nèi)采集所述樣品的光致發(fā)光數(shù)據(jù)，而同時(shí)移動該系列樣品中的其他樣品O
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于所述樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持靜止。
62.根據(jù)權(quán)利要求60或61所述的方法，其特征在于所述系列樣品中的所述其他樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動。
63.根據(jù)權(quán)利要求60或61所述的方法，其特征在于所述系列樣品中的所述其他樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持靜止。
64.一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括以下步驟 通過交付傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送至與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)； 通過測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送進(jìn)入、通過并傳送出所述測量區(qū)； 在所述測量區(qū)內(nèi)采集來自所述樣品的光致發(fā)光數(shù)據(jù)；以及 通過移出傳送機(jī)構(gòu)將所述樣品傳送出與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)，其中測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)是相對于所述交付傳送機(jī)構(gòu)或所述移出傳送機(jī)構(gòu)獨(dú)立可控的。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和/或樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間靜止。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和/或樣品在光致發(fā)光數(shù)據(jù)采集期間保持移動。
67.根據(jù)權(quán)利要求59-66任一所述的方法,其特征在于所述光致發(fā)光由非激光光源的照射來產(chǎn)生。
68.根據(jù)權(quán)利要求59-67任一所述的方法，其特征在于所述光致發(fā)光由對視力無害的照明器的照射來產(chǎn)生。
69.根據(jù)權(quán)利要求59-68任一所述的方法,其特征在于所述光致發(fā)光由包括光脈沖的照射來產(chǎn)生。
70.根據(jù)權(quán)利要求59-69任一所述的方法,其特征在于對半導(dǎo)體材料樣品的分析在關(guān)閉的或封閉的腔室內(nèi)進(jìn)行。
71.根據(jù)權(quán)利要求59-69任一所述的方法,其特征在于對半導(dǎo)體材料樣品的分析在非關(guān)閉的或至少部分開放但對視力無害的分析腔室內(nèi)進(jìn)行。
72.根據(jù)權(quán)利要求59-71任一所述的方法，其特征在于所述樣品通過采用分色鏡引入的光照來照射。
73.根據(jù)權(quán)利要求59-72任一所述的方法，其特征在于分析采集到的光致發(fā)光數(shù)據(jù)以獲取關(guān)于樣品特性的平均值或空間分辨值信息，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流中的若干種，或者獲取關(guān)于所述樣品中裂紋發(fā)生或生長的信息。
74.根據(jù)權(quán)利要求59-73任一所述的方法，其特征在于所述樣品為硅晶片。
75.根據(jù)權(quán)利要求59-74任一所述的方法,其特征在于所述分析在小于Is的時(shí)間內(nèi)被執(zhí)行。
76.一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括用于移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于所述傳送機(jī)構(gòu)接觸不超過10%的所述樣品，從而每次留有90%的所述樣品暴露在外用于分析。
77.一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的方法，所述方法包括用于在分析期間移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于在進(jìn)行所述分析期間，所述樣品的至少一部分在其整個(gè)寬度上未得到支撐，從而為所述分析提供了無遮擋區(qū)域，作為持續(xù)移動的結(jié)果，整個(gè)樣品逐漸無遮擋。
78.一種用于分析半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 交付傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送至與測量區(qū)相鄰的點(diǎn)； 測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品傳送進(jìn)入、通過和傳送出所述測量區(qū)； 照射器，用于在所述測量區(qū)內(nèi)產(chǎn)生來自所述樣品的光致發(fā)光； 探測器，用于探測所述光致發(fā)光；以及 移出傳送機(jī)構(gòu)，用于將所述樣品從與所述測量區(qū)相鄰的點(diǎn)傳送出，其中，測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)是相對于所述交付傳送機(jī)構(gòu)或所述移出傳送機(jī)構(gòu)獨(dú)立可控的。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的系統(tǒng)，其特征在于所述照射器包括非激光光源。
80.根據(jù)權(quán)利要求78或79所述的系統(tǒng)，其特征在于所述照射器為對視力無害的照射器。
81.根據(jù)權(quán)利要求78-80任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述照射器發(fā)出光脈沖。
82.根據(jù)權(quán)利要求78-81任一所述的系統(tǒng)，其特征在于交付傳送機(jī)構(gòu)、測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和移出傳送機(jī)構(gòu)為皮帶、一系列滾輪、一系列壓板、多個(gè)對準(zhǔn)皮帶和真空卡盤中的一種。
83.根據(jù)權(quán)利要求78-82任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)包括多個(gè)用來支撐半導(dǎo)體樣品相對側(cè)面的對準(zhǔn)皮帶，所述皮帶之間的區(qū)域界定了半導(dǎo)體樣品未遮擋的中間部分。
84.根據(jù)權(quán)利要求78-83任一所述的系統(tǒng)，其特征在于照射器發(fā)出的光通過分色鏡被弓I入樣品中。
85.根據(jù)權(quán)利要求78-84任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述測量區(qū)為關(guān)閉的或封閉式的腔室。
86.根據(jù)權(quán)利要求78-84任一所述的系統(tǒng)，其特征在于測量區(qū)為未關(guān)閉的或至少部分開放但對視力無害的腔室。
87.根據(jù)權(quán)利要求78-86任一所述的系統(tǒng),其特征在于交付傳送機(jī)構(gòu)、測量區(qū)傳送機(jī)構(gòu)和移出傳送機(jī)構(gòu)不采用挑揀和放置樣品搬運(yùn)系統(tǒng)。
88.根據(jù)權(quán)利要求78-87任一所述的系統(tǒng)，其特征在于分析所采集到的光致發(fā)光圖像以獲得關(guān)于樣品特性的平均值或空間分辨值信息，所述特性為少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流中的若干種，或者獲得關(guān)于所述樣品內(nèi)裂紋的發(fā)生或生長的信息。
89.根據(jù)權(quán)利要求78-88任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述樣品為硅晶片。
90.根據(jù)權(quán)利要求78-89任一所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分析在小于Is的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
91.一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于所述傳送機(jī)構(gòu)接觸不超過10%的所述樣品，從而總是留有90%的所述樣品暴露在外用于分析。
92.一種用于分析測量區(qū)內(nèi)半導(dǎo)體材料樣品的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在分析期間移動和支撐所述樣品的傳送機(jī)構(gòu)，其特征在于在進(jìn)行所述分析期間，所述樣品的至少一部分在其整個(gè)寬度上未得到支撐，從而為所述分析提供了無遮擋區(qū)域，作為持續(xù)移動的結(jié)果，整個(gè)樣品逐漸無遮擋。
93.一條用于生產(chǎn)光伏設(shè)備的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括多個(gè)工序以將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成所述光伏設(shè)備，所述生產(chǎn)線包括至少一個(gè)分析設(shè)備，所述分析設(shè)備包括用于半導(dǎo)體材料的照射光源，以及用于獲取光致發(fā)光圖像的非停頓圖像捕捉設(shè)備，所述光致發(fā)光在未停止半導(dǎo)體材料的情況下由被照射的半導(dǎo)體發(fā)出。
94.一條用于生產(chǎn)光伏設(shè)備的生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括若干個(gè)將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗龉夥O(shè)備的工序，所述生產(chǎn)線包括至少一個(gè)對視力無害的分析設(shè)備，所述分析設(shè)備具有高強(qiáng)度照射系統(tǒng)，所述照射系統(tǒng)以大于1W. cm-2的強(qiáng)度照射所述半導(dǎo)體材料，還包括圖像捕捉設(shè)備，所述圖像捕捉設(shè)備用于獲取由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，所述分析設(shè)備適用于當(dāng)所述半導(dǎo)體材料正在所述生產(chǎn)線上移動時(shí)，照射所述半導(dǎo)體材料和捕捉由被照射半導(dǎo)體材料發(fā)出的光致發(fā)光的圖像，而無須停止所述半導(dǎo)體材料在生產(chǎn)線上的移動。
95.一種包括計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)的制品，所述介質(zhì)具有計(jì)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1-14或權(quán)利要求59-77任一所述的方法，操作根據(jù)權(quán)利要求41-58或權(quán)利要求78-92任一所述的系統(tǒng)，或操作根據(jù)權(quán)利要求93或94所述的生產(chǎn)線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種當(dāng)硅太陽電池和晶片沿生產(chǎn)線(36)前進(jìn)時(shí)用于采集硅太陽電池和晶片的光致發(fā)光圖像的方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，該圖像在保持樣品移動的過程中被采集。在某些實(shí)施例中，光致發(fā)光通過短脈沖和高強(qiáng)度激發(fā)來產(chǎn)生，所述高強(qiáng)度激發(fā)例如閃光燈(50)，而在其它一些實(shí)施例中，圖像以在線掃描的方式被采集。光致發(fā)光圖像被分析后能夠得到關(guān)于許多樣品特性的平均或空間分辨值的信息，所述特性包括樣品的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度、少數(shù)載流子壽命、位錯缺陷、雜質(zhì)和分流等，或裂紋的發(fā)生或生長。
文檔編號G01N21/64GK102812349SQ201180012436
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)明者伊恩·安德魯·麥克斯威爾, 托斯頓·特魯普克, 羅伯特·安德魯·巴多斯, 肯尼斯·艾德蒙·阿內(nèi)特 申請人:Bt成像股份有限公司