(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に形成された割れを有するウェーハを検査する方法であって、前記方法は、
第１軸に略沿って前記ウェーハの第１表面から出る光を受けて第１画像を得るステップと、
第２軸に略沿って前記第１表面から出る光を受けて第２画像を得るステップと、
第３軸に略沿って前記第１表面から出る光を受けて第３画像を得るステップと、
第４軸に略沿って前記第１表面から出る光を受けて第４画像を得るステップと、
前記第１及び第２画像を合成して第５画像を構築し、前記第３及び第４画像を合成して第６画像を構築し、前記第５及び第６画像を合成して第７画像を構築し、前記第７画像を用いて前記割れを検査するステップを含み、
前記第１表面は平面であって、前記第１軸、前記第２軸、前記第３軸、及び前記第４軸は前記平面に対して垂直な方向から傾斜しており、
前記第１軸の前記平面への直交射影と前記第２軸の前記平面への直交射影とは略平行であり、前記第３軸の前記平面への直交射影と前記第４軸の前記平面への直交射影とは略平行であり、かつ、前記第１軸及び前記第２軸の前記平面への直交射影と前記第３軸及び前記第４軸の前記平面への直交射影とは略直交し、
前記第１軸と第２軸は前記平面に対して垂直な方向に対して、互いに逆方向に傾斜しており、前記第３軸と第４軸は前記平面に対して垂直な方向に対して、互いに逆方向に傾斜しており、
前記第１から第４画像のそれぞれには前記割れの少なくとも一部の画像が含まれ、前記第１から第４画像から構築された前記第７画像により任意の向きの微小割れが検出されることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
ウェーハの第１表面に向けて第１軸に沿って光を向けることは、前記平面の法線に対して略鋭角で前記ウェーハの前記第１表面に向けて光を向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウェーハの第１表面に向けて第２軸に沿って光を向けることは、前記平面の法線に対して略鋭角で前記ウェーハの前記第１表面に向けて光を向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ウェーハの第１表面に向けて第３軸に沿って光を向けることは、前記平面の法線に対して略鋭角で前記ウェーハの前記第１表面に向けて光を向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ウェーハの第１表面に向けて第４軸に沿って光を向けることは、前記平面の法線に対して略鋭角で前記ウェーハの前記第１表面に向けて光を向けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ウェーハの第１表面に向けて第１軸に沿って光を向け、それにより前記ウェーハの第２表面から前記第１軸に沿って発散する光を取得することは、前記平面上の前記第１軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ウェーハの第１表面に向けて第２軸に沿って光を向け、それにより前記ウェーハの第２表面から前記第２軸に沿って発散する光を取得することは、前記平面上の前記第２軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ウェーハの第１表面に向けて第３軸に沿って光を向け、それにより前記ウェーハの第２表面から前記第３軸に沿って発散する光を取得することは、前記平面上の前記第３軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ウェーハの第１表面に向けて第４軸に沿って光を向け、それにより前記ウェーハの第２表面から前記第４軸に沿って発散する光を取得することは、前記平面上の前記第４軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ウェーハの第２表面から前記第１軸に沿って発散する前記光を捕捉するために第１撮像デバイスを提供すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ウェーハの第２表面から前記第２軸に沿って発散する前記光を捕捉するために第２撮像デバイスを提供すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ウェーハの第２表面から前記第３軸に沿って発散する前記光を捕捉するために第３撮像デバイスを提供すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ウェーハの第２表面から前記第４軸に沿って発散する前記光を捕捉するために第４撮像デバイスを提供すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
内部に形成された割れを有するウェーハを検査する装置であって、前記装置は、
ウェーハの第１表面に向けて第１軸に沿って光を向け、それにより前記ウェーハの第２表面から前記第１軸に沿って発散する光を取得する第１光源、
前記第１表面に向けて第２軸に沿って光を向け、それにより前記第２表面から前記第２軸に沿って発散する光を取得する第２光源、
前記第１表面に向けて第３軸に沿って光を向け、それにより前記第２表面から前記第３軸に沿って発散する光を取得する第３光源、及び、
前記第１表面に向けて第４軸に沿って光を向け、それにより前記第２表面から前記第４軸に沿って発散する光を取得する第４光源を備え、
前記第１表面は平面であって、前記第１軸、前記第２軸、前記第３軸、及び前記第４軸は前記平面に対して垂直な方向から傾斜しており、
前記第１軸の前記平面への直交射影と前記第２軸の前記平面への直交射影とは略平行であり、前記第３軸の前記平面への直交射影と前記第４軸の前記平面への直交射影とは略平行であり、かつ、前記第１軸及び前記第２軸の前記平面への直交射影と前記第３軸及び前記第４軸の前記平面への直交射影とは略直交しており、
前記第１軸と第２軸は前記平面に対して垂直な方向に対して、互いに逆方向に傾斜しており、前記第３軸と第４軸は前記平面に対して垂直な方向に対して、互いに逆方向に傾斜している、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記第１軸に沿って前記ウェーハの前記第２表面から発散する前記光に基づいて前記第１表面の第１画像を形成するための第１撮像デバイス、
前記第２軸に沿って前記ウェーハの前記第２表面から発散する前記光に基づいて前記第１表面の第２画像を形成するための第２撮像デバイス、
前記第３軸に沿って前記ウェーハの前記第２表面から発散する前記光に基づいて前記第１表面の第３画像を形成するための第３撮像デバイス、および
前記第４軸に沿って前記ウェーハの前記第２表面から発散する前記光に基づいて前記第１表面の第４画像を形成するための第４撮像デバイス
をさらに具備し、
前記第１画像、前記第２画像、前記第３画像、及び前記第４画像は、それぞれ、前記割れの少なくとも１つの第１部分、第２部分、第３部分、及び第４部分を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記割れの前記少なくとも１つの第１部分および第２部分に基づいて前記第１画像および前記第２画像から第５画像を構築し、
前記割れの前記少なくとも１つの第３部分および第４部分に基づいて前記第３画像および前記第４画像から第６画像を構築し、前記第５画像及び前記第６画像から第７画像を構築するためのコンピュータ、
をさらに具備し、
前記第７画像は、前記ウェーハにおける前記割れを検査するために、前記コンピュータによって処理可能である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記コンピュータは、前記第１画像と前記第２画像とを重ね合わせ、それにより前記第５画像を取得し、前記第３画像と前記第４画像とを重ね合わせ、それにより前記第６画像を取得する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１から第４光源は、前記平面の法線に対して略鋭角で前記ウェーハの前記第１表面に向けて光を向ける、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記平面上の前記第１軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬するための運搬システム、をさらに具備する、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記平面上の前記第３軸の前記直交射影に沿って前記ウェーハを運搬するための運搬システム、をさらに具備する、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に対象物の検査に関する。詳細には、本発明は、ウェーハを欠陥について検査するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池製造者は定期的に、太陽電池のソーラーウェーハ（solar wafer）の検査を実行する。これは、太陽電池の品質を制御するために、いかなる欠陥ソーラーウェーハも識別することを確実にするためである。
【０００３】
ソーラーウェーハは、太陽電池の製作に一般的に使用されるシリコン結晶の薄片である。ソーラーウェーハは、太陽電池のための基板として働き、機能的な太陽電池になる前に、一連の製作プロセス、例えば、蒸着、エッチング、およびパターニングを受ける。したがって、生産収率を改善し生産コストを減らすために、製作プロセスの始めからソーラーウェーハの品質を維持することが非常に重要である。
【０００４】
微小割れは、ソーラーウェーハに見出される一般的な欠陥であり、微小割れの中にはヒトの目に、および光学顕微鏡にさえ不可視のものがあるので、検出するのが極度に困難である。ソーラーウェーハの微小割れを検出する一方法は、赤外線撮像技術の使用を伴う。ソーラーウェーハは、高純度のシリコンから作製され、可視光線の下で不透明に見える。しかしながら、シリコンのバンドギャップ・エネルギー準位に起因して、ソーラーウェーハは、１１２７ｎｍよりも長い波長を有する光で照射された場合、透明に見える。
【０００５】
１１２７ｎｍの波長を有する光は、近赤外（ＮＩＲ）放射線として分類される。ＮＩＲは、ヒトの目には不可視であるが、大抵の市販のＣＣＤまたはＣＭＯＳ赤外線カメラによって検出可能である。赤外光源の例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、タングステン電球、およびハロゲン電球である。
【０００６】
赤外線は、シリコンから作製されたソーラーウェーハを通過することができるので、ソーラーウェーハを赤外線カメラと赤外光源との間で転置することによって、ソーラーウェーハの内部構造を調べることが可能である。
【０００７】
ソーラーウェーハは、大量生産ラインで、典型的には１秒当たり１ウェーハの速度で製造される。ソーラーウェーハは、典型的に直線形状、および、１００ｍｍ×１００ｍｍから２１０ｍｍ×２１０ｍｍの間の表面寸法を有する。ソーラーウェーハはまた、１５０μｍから２５０μｍの間の典型的な厚さを有する。従来の高速撮像システムが、ソーラーウェーハを検査するために使用される。大抵の従来の高速撮像システムは、１２０００（１２Ｋ）ピクセルまでの解像度を有するライン走査ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラを使用する。
【０００８】
図１ａは、従来の高速撮像システム１０を示す。従来の高速撮像システム１０は、コンピュータ１２と、ライン走査撮像デバイス１４と、からなる。ライン走査撮像デバイス１４は、カメラおよびレンズシステムを含み、ソーラーウェーハ１６の上方にその表面に対して垂直に位置付けられる。赤外光源１８は、赤外線がソーラーウェーハ１６を通過してライン走査撮像デバイス１４に達するように、ソーラーウェーハ１６の下方に設置される。
【０００９】
２１０ｍｍ×２１０ｍｍのソーラーウェーハを検査するために、１２Ｋライン走査カメラは、２１０ｍｍ／１２，０００ピクセル、または１８μｍ／ピクセルよりも良い画像解像度を有することが必要とされる。サンプリング定理に基づいて、この画像解像度は、２ピクセルを超える割れ線幅を有する微小割れを検出するために有用なだけである。これは、従来の高速撮像システムは、２ピクセル×１８μｍ／ピクセルすなわち３６μｍよりも大きい割れ線幅を有する微小割れを検出することに限定されることを意味する。微小割れの幅は典型的に３６μｍよりも小さいので、これは従来の高速撮像システムの主な限界である。
【００１０】
図１ｂは、図１ａの点Ａにおけるソーラーウェーハ１６の断面に沿う微小割れ２０の拡大図を示す。微小割れ２０は、従来の高速撮像システム１０の画像解像度２２よりも小さい幅を有する。その結果、微小割れ２０の出力画像は、画像分析ソフトウェアが微小割れ２０を検出することができるまで十分なコントラストを有しない。
【００１１】
画像解像度問題の他にも、ソーラーウェーハの微小割れを検出することは、ソーラーウェーハが多結晶タイプである場合、より複雑になる。ソーラーウェーハは、典型的に単結晶または多結晶ウェーハから製作される。単結晶ソーラーウェーハは典型的に、単結晶シリコンを薄片に切断することによって作製される。他方で、多結晶ソーラーウェーハは、一容器のシリコンを溶解し、それから固化シリコンを薄片に切断する前に溶解シリコンをゆっくりと冷却させることによって取得される。多結晶ソーラーウェーハは、シリコンのより高い不純レベルに起因して単結晶ソーラーウェーハより品質が低いが、それにもかかわらず多結晶ソーラーウェーハは、費用効率がより高く、太陽電池の作製のために、単結晶ソーラーウェーハよりも広く使用されている。単結晶ソーラーウェーハは、一様な表面性状を有するようである。図２に示すように、多結晶ソーラーウェーハは、固化プロセスの間の様々な寸法の結晶粒の形成に起因して、複雑でランダムな表面性状を示す。
【００１２】
多結晶ソーラーウェーハのランダムな表面性状はまた、従来の高速撮像システム１０の出力画像に現れる。結晶粒界、および、異なる結晶粒の間のコントラストが、微小割れの検出において困難を増す。
【００１３】
したがって、ウェーハの微小割れの検出を容易にするための改善された方法およびシステムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【００１４】
本明細書において開示される本発明の実施形態は、ウェーハの微小割れの検出を容易にするための改善されたシステムおよび方法を含む。
【００１５】
したがって、本発明の第１態様にしたがい、ウェーハ検査のための方法が開示される。この方法は、ウェーハの第１表面に向けて第１軸に実質的に沿って光を向け、それによりウェーハの第２表面から第１軸に沿って発散する光を取得することを含み、ウェーハの第１表面および第２表面は、実質的に外向きに対置し、面に平行に実質的に延びている。この方法は、ウェーハの第１表面に向けて第２軸に実質的に沿って光を向け、それによりウェーハの第２表面から第２軸に沿って発散する光を取得することをさらに含み、第１軸は、その面に沿って延びる基準軸に対して第２軸から離れるように角度を成す。さらに具体的には、この面上の第１軸の直交射影が、面上の第２軸の直交射影と実質的に平行であり、面上の第１軸および第２軸の直交射影の各々は、基準軸に実質的に直交する。
【００１６】
本発明の第２態様にしたがい、第１光源を具備する装置が開示され、この第１光源は、ウェーハの第１表面に向けて第１軸に実質的に沿って光を向け、それによりウェーハの第２表面から第１軸に沿って発散する光を取得し、ウェーハの第１表面および第２表面は、実質的に外向きに対置し、面に平行に実質的に延びている。この装置は、第２光源をさらに具備し、この第２光源は、ウェーハの第１表面に向けて第２軸に実質的に沿って光を向け、それによりウェーハの第２表面から第２軸に沿って発散する光を取得し、第１軸は、その面に沿って延びる基準軸に対して第２軸から離れるように角度を成す。さらに具体的には、この面上の第１軸の直交射影が、面上の第２軸の直交射影と実質的に平行であり、面上の第１軸および第２軸の直交射影の各々は、基準軸に実質的に直交する。
【００１７】
本発明の実施形態は、図面を参照して本明細書の以下に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】ソーラーウェーハを検査するための従来のシステムを示す図である。
【図１ｂ】ソーラーウェーハの拡大断面図である。
【図２】ソーラーウェーハの多結晶構造を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にしたがう検査方法を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態にしたがう検査装置を示す図である。
【図５ａ】ｘ軸に沿う図４の装置の側面図である。
【図５ｂ】ソーラーウェーハの拡大断面図である。
【図５ｃ】垂直でない微小割れを示すソーラーウェーハの斜視図である。
【図６ａ】図４の装置によって取得された微小割れの画像である。
【図６ｂ】図４の装置によって取得された微小割れの画像である。
【図６ｃ】図４の装置によって取得された微小割れの画像である。
【図７】図４の装置によって取得された微小割れの画像を処理する際に含まれる４つのプロセスを示す図である。
【図８】図４の装置によって取得された微小割れ画像のマージを示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明のさらなる実施形態を示す図である。
【図１２】本発明のさらに別のさらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本明細書の以下で説明される本発明の実施形態は、ソーラーウェーハの微小割れの検出を容易にする検査目的のためにソーラーウェーハの高コントラスト画像を作り出すことに関する。
【００２０】
ソーラーウェーハの画像を作り出す従来の方法およびシステムは、ソーラーウェーハ上の微細な微小割れを検出するのに十分な高コントラストを有する画像を生成しない。さらに、太陽電池を製作するための多結晶ウェーハの利用増加は、前述の従来方法およびシステムを使用した微細な微小割れの検出に対する困難を高めた。
【００２１】
簡潔さおよび明確さの目的のために、本発明の説明は本明細書の以下では、太陽電池を製作するために使用されるウェーハにおける微小割れの検出を容易にするための改善されたシステムおよび方法に関連する適用に限定されている。しかしながら、これは、他のウェーハタイプの欠陥検出に対する検査を容易にする他領域の適用から本発明の実施形態を制限または排除するものではない。本発明の実施形態が基づく基本的な発明原理および概念は、様々な実施形態を通じて共通のままであろう。
【００２２】
本発明の例示的実施形態は、図面の図３〜図１０に提供された実例にしたがって本明細書の以下でさらに詳細に説明され、図面において、同様の要素は、同様の参照番号で識別される。
【００２３】
ウェーハ検査の方法および装置は、本明細書の以下で前述の問題に取り組むために説明される。この方法および装置は、ソーラーウェーハ、ならびに、例えば一体型回路チップの製作に使用される半導体の露出ウェーハ（bare wafers）または処理したウェーハなどの他のウェーハタイプを検査するのに適する。
【００２４】
図３は、本発明の例示的実施形態にしたがう、ウェーハ、例えばソーラーウェーハ、を検査するための方法３００のフロー図を示す。ソーラーウェーハの微小割れなどの欠陥は典型的に、２つの外側を向く表面、すなわちソーラーウェーハの第１表面と第２表面との間に延びる。方法３００は、ウェーハの表面に対して鋭角でソーラーウェーハの第１表面に向けて赤外線を向けるステップ３０２を含む。ソーラーウェーハの第１表面は、ソーラーウェーハの下側面である。
【００２５】
方法３００はまた、ソーラーウェーハの第２表面から第１軸に沿う赤外線を受け取るステップ３０４を含み、ソーラーウェーハの第２表面は、ソーラーウェーハの第１表面と実質的に外向きに対置する。ソーラーウェーハの第２表面は、ウェーハの上側面である。
【００２６】
方法３００は、第１軸に沿ってウェーハの第２表面から受け取った赤外線に基づいてソーラーウェーハの第２表面の第１画像を形成するステップ３０６をさらに含む。
【００２７】
本方法はさらに、第２軸に沿ってウェーハの第２表面から赤外線を受け取るステップ３０８をさらに含む。詳細には、ソーラーウェーハの第１表面または第２表面上の第１軸の直交射影は、ソーラーウェーハの第１表面または第２表面上の第２軸の直交射影に対して実質的に垂直である。
【００２８】
代替的に、ソーラーウェーハの第１表面または第２表面上の第１軸の直交射影は、ソーラーウェーハの第１表面または第２表面上の第２軸の直交射影と実質的に平行で一致する。
【００２９】
方法３００はそれから、第２軸に沿ってウェーハの第２表面から受け取った赤外線に基づいてソーラーウェーハの第２表面の第２画像を形成するステップ３１０を含む。方法３００はそれから、第３画像を取得するために第１画像と第２画像とを重ね合わせるステップ３１２をさらに含み、第３画像は、ウェーハを検査するために処理可能であり、それによりソーラーウェーハ上の欠陥を識別する。
【００３０】
本発明の例示的実施形態にしたがい、検査のための装置１００が、図４を参照して説明され、図４は、本発明の第１実施形態にしたがう装置１００の斜視図を示す。装置１００は好ましくは、ソーラーウェーハを検査するための前述の方法３００を実施するためのものである。装置１００の以下の説明は、３次元座標系のｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を基準にしてなされる。ｘ軸およびｙ軸は、ソーラーウェーハが運搬されて一致する面に沿って延びる。
【００３１】
装置１００は、コンピュータ１０２と、第１撮像デバイス１０４と、第２撮像デバイス１０６と、を具備する。第１および第２撮像デバイス１０４，１０６は好ましくは、ライン走査撮像カメラであり、コンピュータ１０２に接続される。第１および第２撮像デバイス１０４，１０６により取り込まれた画像は、画像分析のためにコンピュータ１０２へ送られる。
【００３２】
装置１００は、第１光源１０８および第２光源１１０を含む光組立体をさらに具備する。第１および第２光源１０８，１１０は好ましくは、第１および第２撮像デバイス１０４，１０６によって検出可能な赤外線を発する。具体的には、第１および第２光源１０８，１１０は、それぞれ第１および第２撮像デバイス１０４，１０６に向けて赤外線を向けるために第１および第２撮像デバイス１０４，１０６に対して位置付けられる。
【００３３】
運搬システム１１２が、装置１００による検査のためにソーラーウェーハ１１４を移動させるために使用される。運搬システム１１２は、第１部分１１６および第２部分１１８を有する。運搬システム１１２の第１部分１１６は、実質的に平面状のソーラーウェーハ１１４をｘ軸に沿って直線的に運搬し、一方で運搬システム１１２の第２部分１１８は、ソーラーウェーハ１１４をｙ軸に沿って直線的に運搬する。したがって、ソーラーウェーハ１１４は、実質的にｘ−ｙ面上で運搬される。
【００３４】
さらに具体的には、運搬システム１１２の第１部分１１６は、第１撮像デバイス１０４と第１光源１０８との間で転置され、一方で運搬システム１１２の第２部分１１８は、第２撮像デバイス１０６と第２光源１１０との間で転置される。
【００３５】
運搬システム１１２の第１部分１１６がソーラーウェーハ１１４をｘ軸に沿って運搬すると、第１光源１０８は、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて赤外線を発し実質的に向ける。第１撮像デバイス１０４は、第１軸１０７に沿って第１光源１０８から発せられた赤外線を捕捉するためにソーラーウェーハ１１４に直角であるｚ軸に対して配置される。このようにして、装置１００は、ｘ軸に沿うソーラーウェーハ１１４の第１画像を取り込み、提供することができる。
【００３６】
同様に、運搬システム１１２の第２部分１１８は、第１部分１１６からソーラーウェーハ１１４を受け取り、ソーラーウェーハ１１４をｙ軸に沿って運搬すると、第２光源１１０は、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて赤外線を発し実質的に向ける。第２撮像デバイス１０６は、第２軸１０９に沿って第１光源１０８から発せられた赤外線を捕捉するためにソーラーウェーハ１１４に直角であるｚ軸に対して配置される。このようにして、装置１００は、ｙ軸に沿うソーラーウェーハ１１４の第２画像を取り込み、提供することができる。詳細には、ｘ−ｙ面上の第１軸１０７の直交射影は、ｘ−ｙ面上の第２軸１０９の直交射影に実質的に垂直である。
【００３７】
図５ａを参照すると、第１および第２光源１０８，１１０に対する第１および第２撮像デバイス１０４，１０６の斜角配置は、装置１００により取り込まれる画像が高度なコントラストの微小割れ５００を示すことを可能にする。図５ｂは、図５ａの点Ｂにおけるソーラーウェーハ１１４の拡大断面図である。微小割れ５００は、ソーラーウェーハ１１４の上面に対してｘ軸およびｙ軸に沿って延びる。
【００３８】
数学的に、装置１００により取り込まれた画像における微小割れ５００の幅ｗｉは、以下の数学的関係にしたがって、ウェーハ厚ｔｗおよび鋭角θの関数である：
ｗｉ＝ｔｗ×ｓｉｎθ
例えば、ソーラーウェーハ１１４は典型的に、厚さ２００μｍを有する。鋭角θが３０°である場合、装置１００により取り込まれた画像における微小割れ５００の幅ｗｉは、１００μｍである。このことは微小割れ５００を有利に目立たせ、それにより装置１００による微小割れ５００の検出を容易にする。
【００３９】
前述の斜角配置を使用しない場合、従来方法およびデバイスにより検査されるような微小割れ５００は、検出されるには十分に目立っていない５ピクセルの幅を有する画像に現れるであろう。
【００４０】
さらに、前述の数学的関係にしたがって、装置１００により取り込まれた画像に含まれる微小割れ５００の幅ｗｉは、微小割れ５００の実際の幅からは独立している。このことは、装置１００が１μｍ幅の微小割れを５０μｍ幅の微小割れと同じくらい容易に検出することができるということを意味する。
【００４１】
撮像デバイス１０４，１０６の対、および、光源１０８，１１０の対は、好ましくは、微小割れ５００の高コントラスト画像を作り出し、それによりｘ軸およびｙ軸に沿うソーラーウェーハ１１４上の微小割れ５００の効果的な検出を容易にする。現実的には、微小割れ５００は通常、全ての方向にランダムに延びる。
【００４２】
詳細には、大抵の微小割れ５００は一般的に、ソーラーウェーハ１１４の上面および下面に対して垂直には延びない。その代わり、大抵の微小割れ５００は、図５ｃに示すように上面と下面との間に延びるとき、上面および下面の垂線から離れるように角を成す。
【００４３】
微小割れ５００は、好ましくは、装置１００により取り込まれたソーラーウェーハ１１４の画像において濃い線として現れる。代替的に、微小割れ５００は、ソーラーウェーハ１１４の同じ画像において明るい線として現れる。装置１００は、有利に、微小割れ５００の高コントラスト画像を作り出し、その微小割れ５００の検出を容易にする。
【００４４】
図６ａは、第１および第２撮像デバイス１０４，１０６がソーラーウェーハ１１４に対して垂直に位置付けられた場合の、装置１００によって取り込まれた微小割れ５００の第１図６００を示す。微小割れ５００は、実質的に一定の幅を有するように示されている。図６ｂおよび図６ｃは、それぞれ、ｘ軸に沿う第１撮像デバイス１０４、および、ｙ軸に沿う第２撮像デバイス１０６によって取り込まれた微小割れ５００の第２図および第３図である。
【００４５】
第２および第３図６０２，６０４の各々は、その図における微小割れ５００がそれぞれの割れ方向に沿って様々な線幅を有することを示す。微小割れ図６０２，６０４のいずれも、検査目的のために使用されるとき、微小割れ５００が単一割れとして検出されないが、いくつかのより短い微小割れとして検出されるという可能性がある。この場合において、微小割れ５００が、方向を頻繁に変えすぎて、装置１００の使用者によって設定された制御限界よりも短い割れの断片のみを生成する場合、微小割れ５００は、検出を完全に逃れる場合もある。
【００４６】
本発明は、微小割れ５００が検出されないことを防ぐためにコンピュータ１０２において実行可能なソフトウェア・アプリケーションを使用する。
【００４７】
図７に示すように、第１撮像デバイス１０４は、ｘ軸に沿うソーラーウェーハ１１４の第１画像７００を取得し、第２撮像デバイス１０６は、ｙ軸に沿うソーラーウェーハ１１４の第２画像７０２を取得する。第１および第２画像７００，７０２の双方は、コンピュータ１１２へ送られ、コンピュータ１１２において、双方の画像７００，７０２が同じ向きを有するように、第１プロセス７０４は、第１画像７００を第２画像７０２に対して回転させる。
【００４８】
第２プロセス７０６は、回転された第１画像７００を第２画像７０２と遠近およびスカラー差分に関して位置合わせするように、回転された第１画像７００を修正し、修正された第１画像７００を生成する。第３プロセス７０８において、修正された第１画像７００および第２画像７０２は、例えば最小関数などの算術関数によって重ね合わされて最終処理された画像７１０を生成する。第４プロセス７１２はその後、ソーラーウェーハ１１４上の微小割れ５００を検出するために最終処理された画像７１０を分析するために使用される。第４機能７１２は、最終処理された画像７１０上の微小割れを分析および検出するために、２値化およびセグメント化機能を含む。
【００４９】
図８は、最終処理された画像７１０における微小割れ８００を示し、この画像は、図６ｂおよび図６ｃの第１図および第２図を組み合わせることによって誘導される。微小割れ８００は、最終処理された画像７１０中に一様な幅を有して現れ、画像分析プロセスによって検出されるのに十分目立つ。
【００５０】
図９は、本発明の別の実施形態を示す。光学ユニットまたは鏡９００が、ソーラーウェーハ１１４を透過させられた赤外線を第１撮像デバイス１０４または第２撮像デバイス１０６に向けてそらすために、ソーラーウェーハ１１４に隣接して位置付けられる。鏡９００は有利に、第１撮像デバイス１０４または第２撮像デバイス１０６が、ソーラーウェーハ１１４を介する第１光源１０８または第２光源１１０からの赤外線を受け取るために、ソーラーウェーハ１１４に対して異なる角度で位置付けられることを可能にする。
【００５１】
図１０に示すように、第２撮像デバイス１０６は、第１および第２撮像デバイス１０４，１０６が、例えば第１光源１０８などの共通の光源を共有するように、新しい位置に再配置されている。この配置は、装置１００のいくらかの設計制約を実現するために、または、運搬システム１１２の第２部分の導入における空間限界に起因して、有用である。
【００５２】
図１１は、本発明のさらに別の実施形態を示す。第２撮像デバイス１０６、および第２光源１１０は、再配列されて、運搬システム１１２の第１部分１１６に沿って位置付けられる。運搬システム１１２の第１部分１１６は、第２撮像デバイス１０６と第２光源１１０との間で転置される。さらに具体的には、第２撮像デバイス１０６は、第１撮像デバイス１０４に関して対称面（不図示）に対して対称的に配列される。同様に、第２光源１１０は、第１光源１０８に関して対称面に対して対称的に配列される。対称面は、ｚ−ｙ面に平行で、ソーラーウェーハ１１４が運搬される面に垂直である。基準軸１１１は、対称面とソーラーウェーハ１１４が運搬される面との交線に沿って延びる。本発明のこの実施形態において、運搬システム１１２の第２部分１１８は、必要ではない。
【００５３】
本発明の例示的実施形態に類似して、ソーラーウェーハ１１４は、ｘ軸に沿って移動させられる。第１光源１０８は、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて、第１軸１０７に沿って赤外線を発し実質的に向ける。第１撮像デバイス１０４はその後、第１軸１０７に沿ってソーラーウェーハ１１４の上面から発散する赤外線を捕獲する。ソーラーウェーハ１１４は、第１撮像デバイス１０４がソーラーウェーハ１１４の第１画像の取り込みを完了するまで、運搬システム１１２の第１部分１１６上でｘ軸に沿って転置される。
【００５４】
その後、ソーラーウェーハ１１４は、第２撮像デバイス１０６および第２光源１１０に向けて転置される。同様に、第２光源１１０は、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて、第２軸１０９に沿って赤外線を発し実質的に向ける。第２撮像デバイス１０６はその後、第２軸１０９に沿うソーラーウェーハ１１４の上面からの赤外線を捕獲する。
【００５５】
さらに具体的には、第１軸１０７は、ソーラーウェーハ１１４が運搬される面に沿って延びる基準軸１１１に対して第２軸１０９から離れるように角度をなす。第１および第２軸１０７，１０９の直交射影は、基準軸１１１に対して実質的に垂直である。
【００５６】
次に、ソーラーウェーハ１１４は、第２撮像デバイス１０６が、ソーラーウェーハ１１４の第２画像の取り込みを完了するまで、運搬システム１１２の第１部分１１６上でｘ軸に沿って転置される。対応する第１および第２撮像デバイス１０４，１０６によって取り込まれる第１および第２画像は、微小割れ５００を検出するために前述のソフトウェア・アプリケーションを使用する画像分析のために、コンピュータ１０２へ送られる。
【００５７】
図１２に示すような本発明のさらなる実施形態において、撮像デバイスおよび光源の追加セットは、運搬システム１１２の第１および第２部分１１６，１１８の各々上に配列される。詳細には、図１１に示すような本発明の前述の実施形態が、装置１００が第３撮像デバイス１０３および第４撮像デバイス１０５、ならびに第３光源１１３および第４光源１１５をさらに具備するように、運搬システム１１２の第２部分１１８上に複製されている。
【００５８】
図１１に示すような本発明の前述の実施形態のように、ソーラーウェーハ１１４は、まず、それぞれ、第１および第２撮像デバイス１０４，１０６によるソーラーウェーハ１１４の第１および第２画像を取り込むために、運搬システム１１２の第１部分１１６によってｘ軸に沿って運搬される。その後、ソーラーウェーハ１１４は、第３撮像デバイス１０３および第３光源１１３に向けてｙ軸に沿って運搬システム１１２の第２部分１１８によって運搬される。
【００５９】
第３光源１１３は、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて赤外線を発し実質的に向け、そして第３撮像デバイス１０３が、ソーラーウェーハ１１４の上面からの赤外線を捕獲する。第３撮像デバイス１０３は、ソーラーウェーハ１１４の第３画像を取り込む。
【００６０】
ソーラーウェーハ１１４はその後、運搬システム１１２の第２部分１１６上をｙ軸に沿って転置され続け、第４光源１１５が、鋭角θでソーラーウェーハ１１４の下面に向けて赤外線を発し実質的に向け、そして第４撮像デバイス１０５が、ソーラーウェーハ１１４の上面からの赤外線を捕獲する。第４撮像デバイス１０５は、ソーラーウェーハ１１４の第４画像を取り込む。
【００６１】
ソーラーウェーハ１１４の第１および第２画像と共に第３および第４画像は、微小割れ５００を検出するために前述のソフトウェア・アプリケーションを使用した画像分析のためにコンピュータ１０２へ送られる。装置１００によって取り込まれた４つの画像は、有利に、ソーラーウェーハの上面および下面に対して任意の向きの微小割れが実質的に検出されることを可能にする。
【００６２】
前述されたように、ウェーハ検査のための装置および方法が、検査を実行する従来方法の前述の欠点に取り組むための本発明の例示的実施形態にしたがって説明されている。本発明のたった数個の実施形態が説明されるが、当業者にとっては、この開示を考慮して、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多数の変更および／または修正を施して幅広い孔サイズおよび高さを満たすことができることは、明らかであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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