[发明专利]用于检查物体表面的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于检查物体的方法和装置。

背景技术

对于诸如用于电子器件和/或太阳能电池中的半导体衬底等晶片，在一些应用中，需要能够检查物体的表面。

为此使用了各种解决方案。JP 2006292617描述了一种光学手段，其中，利用从光源发出并透射过环形滤光器的照明光在表面中照射半导体衬底上的划痕。基于来自光电转换器的、源于干涉的电信号而检测出划痕。

JP 2005221288描述了用于通过利用成角度的光源在材料上投射阴影来测量材料的表面特性的方法。阴影的图像由照相机捕获，并且该阴影的形状/范围用于计算该材料的表面状态。该材料例如可以是木材、金属或塑料。因此，所述方法适于测量相对粗糙的表面的特性，但不具有检查表面中的小的不规则(例如由于从半导体材料/衬底锯切晶片而造成的不规则)所需要的精度和分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检查半导体衬底的表面的方法和装置，其具有非常高的精度和高可靠性，并且易于使用、紧凑且具有低的维护成本。半导体衬底例如为太阳能电池的硅片。

借助于本专利权利要求的特征实现本发明的目的。

在一个实施例中，用于检查半导体物体的表面的装置包括：

-用于照亮物体的光源，

-布置在光源与物体之间的遮蔽装置，用于在物体的表面产生阴影，

-用于捕获物体的表面的图像的图像捕获装置，

-用于处理图像数据以提供物体表面的质量的指示的处理单元。

待检查的物体可以是表面检查具有重要性的物体。物体可以具有任意的形状和尺寸。在一个实施例中，待检查的物体是晶片，例如半导体晶片或用于太阳能电池的光电晶片。

表面的质量例如可以包括表面的高度变化(例如由于从更大的块/铸块锯切晶片而造成的高度变化)信息。

光源可以是任何合适的光源，诸如卤素灯、一个或多个发光二极管等。光源照亮该遮蔽装置，以在物体表面产生阴影。可以优化光源与遮蔽装置和/或物体之间的距离，以提供阴影的清晰的边缘。例如，布置在距遮蔽装置较大距离处的卤素灯将类似理想的点光源。也可有多个光源。

遮蔽装置可以是任何在物体的至少一个表面上提供合适的阴影的装置。产生的阴影可以具有任何期望的形状和尺寸，并且可以有任意数量的遮蔽装置。使用数个遮蔽装置，可以提供增加的测量冗余度，从而提供提高的测量鲁棒性。在一个实施例中，遮蔽装置具有纵向形状，例如线或杆。

图像捕获装置可以是任何成像装置，诸如照相机、图像传感器(诸如CCD或CMOS装置)等。图像捕获装置也可以包括透镜组件或其它的聚焦光学器件，以获得物体表面和/或阴影的清晰的图像。可以有一个或多个图像捕获装置。

处理单元用于处理图像数据并且分析图像中阴影的至少一个边缘，以提供物体表面的质量指示。阴影的形状会随物体表面的高度变化而变化，因此物体表面的高度信息能够从阴影的边缘的图像数据中得到。

在一个实施例中，计算出阴影边缘上的对应点之间的一致性，且使用该一致性作为所述点上的阴影的质量的度量。若一致性差，即所述点处的值之间的差在阈值以上，则在进一步的计算中拒绝所述点。

在一个实施例中，分析图像中的阴影的边缘包括计算边缘的形状的变化。

在一个实施例中，确定物体在参考系中的位置。

在一个实施例中，确定物体表面上的阴影的位置。此外，可以确定物体表面上的阴影的边缘的位置。

在一个实施例中，图像被标准化。这在物体由多晶材料制成时特别有吸引力，因为由不同的晶体特性所造成的表面反射率的差异可能在测量中产生噪声。例如，可以通过另外捕获不带阴影的物体的表面的图像、确定不带阴影的物体在参考系中的位置、并且将不带有阴影的物体的图像与带有阴影的物体的图像结合来执行标准化。图像的结合可以通过从带有阴影的物体的图像中减去不带有阴影的物体的图像或者用带有阴影的物体的图像分割不带有阴影的物体的图像来执行。通过分割进行的标准化导致得到的图像中对比度和信号强度改善，因而产生在暗的(阴影)部分和亮的部分之间的图像不同。

物体位置的确定使得能够针对所述两个图像中的物体表面的相同部分进行相减和/或分割，从而确保正确的标准化和测量中的低噪声。

在一个实施例中，对图像中阴影的至少一个边缘的分析提供对物体表面的高度变化的度量。