DE102008002832B4

DE102008002832B4 - Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial

Info

Publication number: DE102008002832B4
Application number: DE102008002832A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krämer
Original assignee: Institut fur Akustomikroskopie Dr Kramer GmbH; Institut fuer Akustomikroskopie Dr Kraemer GmbH
Current assignee: Institut fur Akustomikroskopie Dr Kramer GmbH; Institut fuer Akustomikroskopie Dr Kraemer GmbH
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP2011519026A; DE102008002832A1; US20110061465A1; KR20110004393A; CN102016563A; WO2009130230A1

Abstract

Verfahren zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial (2), das eine Länge (L) und eine Querschnittfläche (Q) besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
• dass eine Ultraschallanordnung (10) vorgesehen ist, wobei zwischen der Ultraschallanordnung (10) und einer Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) eine Relativbewegung erzeugt wird, die die Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterials (2) bewegt;
• dass von der Ultraschallanordnung (10) während der Relativbewegung zwischen dem Halbleitermaterial (2) und der Ultraschallanordnung (10) Ultraschall-Pulse auf das Halbleitermaterial (2) hin ausgesendet werden, dass parallel dazu ein vom Innern des Halbleitermaterials (2) ausgehendes Ultraschall-Echosignal der Ultraschall-Pulse zeit- und ortsabhängig aufgezeichnet wird,
• dass das Halbleitermaterial (2) eine zylinderförmige Gestalt besitzt und dass eine Rechnersteuerung vorgesehen ist, so dass während der Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterials (2) mindestens ein Sektor bis zu einem Mittelpunkt (M) des Halbleitermaterials (2) derart erfasst wird,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial. Das Halbleitermaterial besitzt eine Länge und eine Querschnittfläche. Das Halbleitermaterial ist also ein massives Material, aus dem die einzelnen Scheiben für die Halbleiterprodukte geschnitten werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial. Das Halbleitermaterial besitzt eine Länge, eine Querschnittfläche und eine entlang der Länge ausgerichtete Mantelfläche.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 032 431 A1 offenbart ein Verfahren zur Detektion von mechanischen Defekten in einer Probe aus Halbleitermaterial, die aus einem Stabstück besteht. Das Halbleitermaterial besitzt zumindest eine ebene Fläche und eine senkrecht zu dieser Fläche gemessene Dicke von 1 cm bis 100 cm. Bei dem Verfahren wird die ebene Fläche des Stabstücks mit zumindest einem Ultraschallkopf abgerastert, der über ein flüssiges Kopplungsmedium an die ebene Fläche des Stabstücks angekoppelt ist. An jedem Messpunkt wird zumindest auf die ebene Fläche des Stabstücks ein Ultraschall-Puls gerichtet und das vom Stabstück ausgehende Echo des Ultraschall-Pulses zeitabhängig aufgezeichnet, sodass ein Echo der ebenen Fläche, ein Echo einer der ebenen Fläche gegenüberliegenden Fläche des Stabstücks sowie ggf. weitere Echos detektiert werden, wobei aus den weiteren Echos die Positionen von mechanischen Defekten im Stabstück ermittelt werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 29 36 882 offenbart eine Prüfeinrichtung zur Feststellung von Materialfehlern im Inneren eines Werkstücks. Die Prüfeinrichtung wird bei druckführenden Komponenten in Nuklearanlagen eingesetzt. Der Prüfkopf wird mit einem fernsteuerbaren Manipulator an die zu prüfende Stelle verfahren. Es wird nicht das komplette Innere des Werkstücks auf Fehler untersucht.
Das US-Patent 6.047,600 offenbart ein Verfahren zur Untersuchung von piezoelektrischen Materialien. Dazu wird das Laufzeit-Verfahren angewendet, um die Einheitlichkeit des Materials zu untersuchen.
Beim US-Patent 6,851,319 B2 werden Zylinder untersucht, um radiale Defekte und die Wanddicke des Zylinders zu messen. Der wesentliche Unterschied zu der gegenwärtigen Erfindung ist, dass nicht das gesamte Volumen eines Körpers erfasst wird.
Die Übersetzung des europäischen Patents DE 693 31 622 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für industrielle Ultraschallsteuerung von drehenden Teilen Das zu untersuchende Teil ist in eine Tauchwanne eingebracht, in der sich eine Flüssigkeit befindet, mit der die Ultraschallimpulse an das zu untersuchende Teil gekoppelt werden. Die Prüfung des zu untersuchenden Teils erfolgt scheibenweise durch scheibenweises Verschieben des Prüfkopfs in Längsrichtung.
Das US-Patent 5,335,547 A beschreibt eine Ultraschalleinrichtung, mit der ebenfalls Fehler entdeckt werden können. Das zu untersuchende Objekt ist auf einem Drehteller aufgebracht. Das zu untersuchende Objekt wird ebenfalls mit dem Ultraschallsensor scheibchenweise abgetastet, um Fehlstellen im Innern des Objekts zu finden. Hinzu kommt, dass dem Ultraschallsensor ebenfalls ein Entfernungssensor zugeordnet ist, der die Entfernung zum Objekt bestimmt, um für die Auswertung der Ultraschallsignale ebenfalls eine Entfernungsinformation des Ultraschallsensors zu der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts zu bekommen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 027 182 A1 offenbart ein Verfahren zur ortsaufgelösten zerstörungsfreien Werkstückuntersuchung mittels wenigstens eines Messsensors, der über eine technische Oberfläche des zu untersuchenden Werkstückes geführt wird. Ein erster vom Messsensor erfassbarer Volumenbereich des Werkstückes wird detektiert. Durch Verschieben des Messsensors längs der Werkstückoberfläche gelangt man in eine zweite Position. Auf der Grundlage eines Vergleiches des ersten Messsignals mit einem an der zweiten Position erhaltenen zweiten Messsignals erhält man Information über Materialinhomogenitäten.
Die deutsche Patentanmeldung DE 17 73 587 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Inspektion von Bauteilen.
Die japanische Patentanmeldung JP 63 121 748 AA offenbart eine Vorrichtung, mit der über Ultraschall Fehler in einem Bauteil detektiert werden. Es sollen dabei die verschiedenen Echos von der Oberfläche, des Fehlers und der Rückseite betrachtet werden.
Das US-Patent 5,381,693 offenbart eine abbildende Ultraschallvorrichtung, bei der ein zu untersuchendes Objekt abgescannt wird, während das Objekt mit Ultraschall bestrahlt wird. Mittels des Fokus kann diejenige Ebene im Material eingestellt werden, die man untersuchen will.
Die internationale Patentanmeldung WO 02/40987 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur akustischen, mikroskopischen Untersuchung von flachen Substraten. Die zu untersuchenden Substrate werden in eine Nasszelle überführt, in der der Ultraschall angekoppelt wird.
Der Stand der Technik erlaubt es nicht, ein stabförmiges Halbleitermaterial beliebiger Größe und Form derart mit einer Ultraschallanordnung zu untersuchen, dass man vom gesamten Volumen des Halbleitermaterials Information über mögliche Defekte erhält.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, mit dem zuverlässig Defekte im Inneren eines Halbleitermaterials erfasst werden können. Ebenso soll das erfindungsgemäße Verfahren ein Ultraschallbild über das gesamte Volumen des Inneren des Halbleitermaterials liefern.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Defekte in Innern eines Halbleitermaterials zerstörungsfrei lokalisierbar sind. Ebenso sollen die Orte der Defekte im Innern des gesamten Volumens des Halbleitermaterials für die spätere Verarbeitung des Halbleitermaterials an eine Verarbeitungsmaschine übergeben werden.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 4 umfasst.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass mit der gegenwärtigen Erfindung zerstörungsfrei die Detektion von Defekten im Inneren von einem stabförmigen Halbleitermaterial möglich ist. Das Halbleitermaterial besitzt eine Länge und eine Querschnittfläche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Ultraschallanordnung vorgesehen, wobei zwischen der Ultraschallanordnung und einer Mantelfläche des Halbleiter materials eine Relativbewegung erzeugt wird. Von der Ultraschallanordnung werden während der Relativbewegung zwischen dem Halbleitermaterial und der Ultraschallanordnung Ultraschall-Pulse auf das Halbleitermaterial hin ausgesendet. Parallel dazu wird ein vom Innern des Halbleitermaterials ausgehendes Ultraschall-Echosignal der Ultraschall-Pulse zeit- und ortsabhängig aufgezeichnet, so dass die Defekte im Innern des Halbleitermaterials über das gesamte Volumen des Halbleitermaterials erfasst werden. Die Ultraschall-Pulse und das Ultraschall-Echosignal werden mit einem Medium an das Halbleitermaterial gekoppelt. Das Medium kann z. B. eine Flüssigkeit sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Ultraschall-Pulse und das Ultraschall-Echosignal über Luft oder ein anderes gasförmiges Medium an das Halbleitermaterial gekoppelt werden.
Die Relativbewegung zwischen der Ultraschallanordnung und dem Halbleitermaterial wird dadurch erzeugt, dass die Ultraschallanordnung entlang der Länge des Halbleitermaterials bewegt wird.
Das Halbleitermaterial kann eine zylinderförmige Gestalt besitzen. Während der Bewegung der Ultraschallanordnung entlang der Länge des Halbleitermaterials wird mindestens ein Sektor bis zum Mittelpunkt des Halbleitermaterials erfasst. Das zylinderförmige Halbleitermaterial wird um eine Achse gedreht, um mit der Ultraschallanordnung den nächstfolgenden mindestens einen Sektor bis zum Mittelpunkt des Halbleitermaterials zu erfassen. Dies wird solange fortgesetzt, bis das gesamte Volumen des Halbleitermaterials erfasst und bildlich dargestellt ist. Der jeweilige Sektor ist derart erfassbar, dass die vom Innern des zylinderförmigen Halbleitermaterials zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelbar sind, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Sektors verarbeitbar sind und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des Sektors nicht verarbeitbar sind
Ferner ist eine Rechnersteuerung vorgesehen, durch die die vom Innern des Halbleitermaterials zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelt werden, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Sektors verarbeitet werden und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des Sektors nicht für die bildliche Darstellung verarbeitet werden.
Ebenso ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, ein Halbleitermaterial zu untersuchen, das eine quaderförmige Gestalt besitzt. Auch hier wird während der Bewegung der Ultraschallanordnung entlang der Länge einer ersten Außenfläche des Halbleitermaterials mindestens ein Quader bis zu einer Mittenfläche des Halbleitermaterials hin erfasst. Die Ultraschallanordnung wird quer zur Länge des Halbleitermaterials versetzt, sodass während der folgenden Bewegung der Ultraschallanordnung entlang der Länge der ersten Außenfläche des Halbleitermaterials mindestens ein Quader bis zur Mittenfläche des Halbleitermaterials erfasst wird, und dass, nachdem alle Quader von der ersten Fläche ausgehend bis zur Mittenfläche des Halbleitermaterials erfasst sind, das Halbleitermaterial um 180° gedreht wird, um weitere Quader, von der zweiten Außenfläche ausgehend, zu erfassen.
Auch hier ist eine Rechnersteuerung vorgesehen, durch die die vom Innern der Halbleitermaterials zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelt werden, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Quaders bis zur Mittenfläche verarbeitet werden und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des mindestens einen Quaders nicht verarbeitet werden.
Die Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial umfasst eine Ultraschallanordnung, die dem Halbleitermaterial zugeordnet ist. Ebenso ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Ultraschallanordnung entlang der Länge der Mantelfläche des Halbleitermaterials vorgesehen.
Die Ultraschallanordnung kann mehrere Transducer umfassen, die von der Mantelfläche beabstandet sind. Die von den Transducern ausgehenden Ultraschall-Pulse werden in das Halbleitermaterial über ein Medium gekoppelt. Es sind hierfür flüssige oder gasförmige Medien denkbar. Je nach verwendetem Medium sind die Transducer hinsichtlich ihrer Leistung entsprechend auszugestalten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die mehreren Transducer jeweils mit einem gleichen Abstand in Reihe angeordnet. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass die mehreren Transducer jeweils mit einem gleichen Abstand in einer Matrix angeordnet sind.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von zylinderförmigem Halbleitermaterial.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von quaderförmigem Halbleitermaterial.
3 zeigt eine Draufsicht auf die kreisförmige Querschnittfläche und die lineare Ultraschallanordnung hierzu.
4 zeigt eine Draufsicht auf die kreisförmige Querschnittfläche und die matrixartige Ultraschallanordnung hierzu.
5 zeigt eine Draufsicht auf die rechteckförmige Querschnittfläche und die lineare Ultraschallanordnung hierzu.
6 zeigt eine Draufsicht auf die rechteckförmige Querschnittfläche und die matrixartige Ultraschallanordnung hierzu.
7 zeigt eine mögliche Ausführungsform der linearen Anordnung der einzelnen Transducer in Bezug auf die Mantelfläche des Halbleitermaterials.
8 zeigt eine mögliche Ausführungsform der matrixartigen Anordnung der einzelnen Transducer in Bezug auf die Mantelfläche des Halbleitermaterials.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von zylinderförmigem Halbleitermaterial 2. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 können Halbleitermaterialien 2 mit beliebigen Querschnitt Q untersucht werden. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform besitzt das Halbleitermaterial 2 einen kreisförmigen Querschnitt Q. Die hier gezeigten Querschnittsformen sollen nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist es möglich, das stabförmige Halbleitermaterial 2 mit beliebigen Querschnittsformen zu untersuchen.
Das zu untersuchende Halbleitermaterial 2 ist dabei in einem Behältnis 6 positioniert, das mit einer Flüssigkeit 8 gefüllt ist. Die Ultraschallanordnung 10 besitzt mehrere Transducer 12, von denen die abgegebenen Ultraschall-Pulse über die Flüssigkeit 8 an das Halbleitermaterial 1 gekoppelt sind. Obwohl in den Figuren als verwendetes Medium eine Flüssigkeit gezeigt ist; soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Ultraschall-Pulse und das Ultraschall-Echosignal über Luft oder ein anderes gasförmiges Medium an das Halbleitermaterial gekoppelt werden. Die Luftankopplung ist nicht in den Zeichnungen dargestellt, für einen Fachmann ist es selbstverständlich, wie die Transducer hinsichtlich der Leistung auszubilden sind, damit die Luftankopplung zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Defekte im Innern des Halbleitermaterials 1 liefert. Gemäß dem in 1 dargestellten Doppelpfeil 9 kann die Ultraschallanordnung 10 relativ zum Halbleitermaterial 2 entlang dessen Länge L verschoben werden. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 ist vorgesehen. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 dient somit auch zur Steuerung der Relativbewegung zwischen Ultraschallanordnung 10 und dem Halbleitermaterial 2, zur Steuerung der Abgabe von Ultraschall-Pulsen auf das Halbleitermaterial 2 und parallel dazu auch zum Aufnehmen des vom Innern des Halbleitermaterials 2 ausgehenden Ultraschall-Echosignal. Die Relativbewegung erfolgt entlang der Länge L des Halbleitermaterials 2. Um das Gesamte Volumen des Halbleitermaterials 2 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu erfassen, ist das Halbleitermaterial 2 um eine Achse 4 drehbar gelagert. Die Drehrichtung des stabförmigen Halbleitermaterials 2 ist in 1 mit dem Pfeil 4a angedeutet. Die Ultraschallanordnung 10 ist der Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 2 gegenüberliegend angeordnet.
2 zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung 1 zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von quaderförmigem Halbleitermaterial 2. Hier ist die Ultraschallanordnung 10 zunächst gegenüber einer ersten Fläche 5a der Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 2 gegenüberliegt. Zunächst wird die erste Fläche 5a der Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 2 mit der Ultraschallanordnung 10 abgerastert. Mit der Ultraschallanordnung 10 wird somit das Innere des Halbleitermaterials 2 bis zu einer Mittenfläche 3 erfasst. Nachdem dieser Teil des Halbleitermaterials 2 erfasst ist, wird das Halbleitermaterial 2 um 180° gedreht, und die zweite Fläche 5b, welche der ersten Fläche 5a gegenüberliegt, abgerastert. Damit wird der zweite Teil des Volumens des Halbleitermaterials 2 erfasst.
3 zeigt eine Draufsicht auf die kreisförmige Querschnittfläche 20 und die lineare Ultraschallanordnung 10. Der mindestens eine Transducer 12 der Ultraschallanordnung 10 ist dabei derart angeordnet, dass er einer Linie (siehe 7) der Mantelfläche 5 gegenüberliegt. Die Ultraschallanordnung 10 und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 wirken dabei derart zusammen, dass von dem Halbleitermaterial 2 ein Kreissektor 21 bis zum Mittelpunkt M des Halbleitermaterials 2 hin aufgenommen wird. Der Kreissektor 21 erstreckt sich entlang der Länge L des Halbleitermaterials 2. Ist ein Kreissektor 21 erfasst, wird das Halbleitermaterial 2 um die Achse 4 gedreht und der nächstfolgende Kreissektor 21 wird mit der Ultraschallanordnung 10 erfasst.
4 zeigt eine Draufsicht auf die kreisförmige Querschnittfläche 20 und die lineare Ultraschallanordnung 10. Die Ultraschallanordnung 10 umfasst mehrere Transducer 12 die in einer Matrix angeordnet sind. Bei der in 4 gezeigten Darstellung blickt man auf die erste Zeile der Matrix. Die Transducer 12 sind dabei derart in Bezug auf das Halbleitermaterial 2 angeordnet, dass jeder Transducer 12 von der Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 2 den gleichen Abstand aufweist. Die Ultraschallanordnung 10 und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 wirken dabei derart zusammen, dass von dem Halbleitermaterial 2 ein Kreissektor 21 bis zum Mittelpunkt M des Halbleitermaterials 2 hin aufgenommen wird. Der Kreissektor 21 erstreckt sich entlang der Länge L des Halbleitermaterials 2. Ist ein Kreissektor 21 erfasst, wird das Halbleitermaterial 2 um die Achse 4 gedreht und der nächstfolgende Kreissektor 21 wird mit der Ultraschallanordnung 10 erfasst. Der mit der Matrixanordnung erfasste Kreissektor 21 ist größer als der Kreissektor, der mit der linearen Anordnung von mehreren Transducern 12 erfasst wird.
5 zeigt eine Draufsicht auf die rechteckförmige Querschnittfläche 30 und die lineare Ultraschallanordnung 10. Der mindestens eine Transducer 12 der Ultraschallanordnung 10 ist dabei derart angeordnet, dass er einem Teil der ersten Fläche 5a der Mantelfläche 5 gegenüberliegt. Die Ultraschallanordnung 10 und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 (siehe 1) wirken dabei derart zusammen, dass von dem Halbleitermaterial 2 ein Quader 31 bis zur Mittenfläche 3 des Halbleitermaterials 2 hin aufgenommen wird. Der Quader 31 erstreckt sich entlang der Länge L des Halbleitermaterials 2. Ist ein Quader 31 erfasst, wird die Ultraschallanordnung 10 versetzt (in Richtung des Pfeils 32), sodass der nächste Quader mit der Ultraschallanordnung 10 erfasst werden kann. Nachdem alle Quader 31, ausgehend von der ersten Fläche 5a bis zu Mittelfläche 3a erfasst sind, wird das Halbleitermaterial 2 um 180° gedreht. Dann werden die Vielzahl der Quader 31, ausgehend von der zweiten Fläche 5b der Mantelfläche 5 bis zur Mittenfläche 3, erfasst. Dadurch ist es möglich, das gesamte Volumen des Halbleitermaterials 2 mit einem rechteckförmigen Querschnitt 30 zu erfassen. Obwohl sich die Beschreibung auf eine rechteckförmige Form beschränkt, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Der Querschnitt 30 kann auch die Form eines Quadrats besitzen oder etwas von der rechteckigen oder quadratischen Form abweichen.
6 zeigt eine Draufsicht auf die rechteckförmige Querschnittfläche 30 und die matrixartige Ultraschallanordnung 10 zur Erfassung des gesamten Volumens des Halbleitermaterials 2. Der Unterschied zu der in 5 gezeigten Ausführungsform ist, dass mit der Matrixanordnung der Transducer 12 ein größerer Quader 31 als bei der Anordnung der 5 erfasst werden kann. Die einzelnen Transducer 12 der Matrixanordnung sind dabei im Wesentlichen parallel zu der ersten Fläche 5a bzw. zu der zweiten Fläche 5b ungeordnet.
7 zeigt eine mögliche Ausführungsform der linearen Anordnung der einzelnen Transducer 12 in Bezug auf die Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 2. In der hier dargestellten Ausführungsform wird z. B. die erste Fläche 5a des Halbleitermaterials 2 mit der linearen Anordnung (Reihenanordnung 50) der Transducer 12 abgescannt. Die einzelnen Transducer 12 sind voneinander in Richtung der Länge L des Halbleitermaterials 2 mit jeweils dem gleichen Abstand 40 angeordnet. Für die Erfassung eines Quaders 31 des Inneren des Halbleitermaterials 2 bis zur Mittenfläche 3 (siehe 5) wird die Reihenanordnung 50 um den Betrag des Abstandes 40 versetzt. Dadurch wird in relativ kurzer Zeit zumindest ein Teil des Volumens des Halbleitermaterials 2 erfasst. Für den nächsten Abschnitt des zu erfassenden Volumens des Halbleitermaterials 2 wird die Reihenanordnung 50 der Transducer 12 senkrecht zur Länge L des Halbleitermaterials 2 versetzt. Anschließend erfolgt wiederum ein Verschieben der Reihenanordnung 50 um den Betrag des Abstandes 40. Dies wird solange ausgeführt, bis die gesamte erste Fläche 5a abgerastert und das entsprechende Volumen des Halbleitermaterials 2 erfasst ist.
8 zeigt eine mögliche Ausführungsform der matrixartigen Anordnung der einzelnen Transducer 12 in Bezug auf die erste Fläche 5a der Mantelfläche 5 des Halbleitermaterials 4. Die gesamte Matrix 55 der Transducer 12 wird entsprechend der in 7 gezeigten Abfolge verschoben. Es ist selbstverständlich, dass mit der Matrix 55 ein größerer Bereich des Volumens der Halbleitermaterials 2 erfasst werden kann, als bei der in 7 gezeigten Ausführungsform. Mit einer Matrixanordnung steigt auch der Aufwand, des mit der Signalverarbeitung des aus dem Inneren der Halbleitermaterials 2 zurückkommenden Ultraschall-Echosignals.

Claims

Verfahren zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial (2), das eine Länge (L) und eine Querschnittfläche (Q) besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass eine Ultraschallanordnung (10) vorgesehen ist, wobei zwischen der Ultraschallanordnung (10) und einer Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) eine Relativbewegung erzeugt wird, die die Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterials (2) bewegt; • dass von der Ultraschallanordnung (10) während der Relativbewegung zwischen dem Halbleitermaterial (2) und der Ultraschallanordnung (10) Ultraschall-Pulse auf das Halbleitermaterial (2) hin ausgesendet werden, dass parallel dazu ein vom Innern des Halbleitermaterials (2) ausgehendes Ultraschall-Echosignal der Ultraschall-Pulse zeit- und ortsabhängig aufgezeichnet wird, • dass das Halbleitermaterial (2) eine zylinderförmige Gestalt besitzt und dass eine Rechnersteuerung vorgesehen ist, so dass während der Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterials (2) mindestens ein Sektor bis zu einem Mittelpunkt (M) des Halbleitermaterials (2) derart erfasst wird, dass die vom Innern des zylinderförmigen Halbleitermaterials (2) zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelt werden, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Sektors (21) verarbeitet werden und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des Sektors (21) nicht verarbeitet werden oder dass das Halbleitermaterial (2) eine quaderförmige Gestalt besitzt und dass die Rechnersteuerung vorgesehen ist, so dass während der Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) einer ersten Außenfläche des Halbleitermaterials (2) mindestens ein Quader (31) bis zu einer Mittenfläche (3) des Halbleitermaterials (2) derart erfasst wird, dass die vom Innern des Halbleitermaterials (2) zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelt werden, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Quaders (31) bis zur Mittenfläche (3) verarbeitet werden und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des mindestens einen Quaders nicht verarbeitet werden; • dass eine derartige Vielzahl von Sektoren (21) oder eine derartige Vielzahl von Quadern (31) erfasst wird, so dass die Defekte im Innern des Halbleitermaterials (2) über das gesamte Volumen des zylinderförmigen oder quaderförmigen Halbleitermaterials (2) erfasst werden; und • dass die Ultraschall-Pulse und das Ultraschall-Echosignal mit einem Medium (8) an das Halbleitermaterial (2) gekoppelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem zylinderförmigen Halbleitermaterial (2) nach der Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterial (2) das Halbleitermaterial (2) um eine Achse (4) gedreht wird, um mit der Ultraschallanordnung (10) den nächst folgenden mindestens einen Sektor (21) bis zu einem Mittelpunkt (M) des Halbleitermaterials (2) zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der quaderförmigen Gestalt des Halbleitermaterials die Ultraschallanordnung (10) quer zur Länge (L) des Halbleitermaterials (2) versetzt wird, dass während der folgenden Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) der ersten Außenfläche des Halbleitermaterials (2) der mindestens eine Quader (31) bis zur Mittenfläche (3) des Halbleitermaterials (2) erfasst wird und dass nachdem alle Quader (31) von der ersten Fläche (5a) ausgehend bis zur Mittenfläche (3) des Halbleitermaterials (2) erfasst sind, das Halbleitermaterial (2) um 180° gedreht wird, um den weiteren Quader (31) von der zweiten Außenfläche (5b) ausgehend, zu erfassen.
Vorrichtung zur zerstörungsfreien Detektion von Defekten im Inneren von Halbleitermaterial (2), wobei das Halbleitermaterial (2) eine Länge (L), eine Querschnittfläche (Q) und eine entlang der Länge (L) ausgerichtete Mantelfläche (5) besitzt und wobei die Vorrichtung zur Untersuchung von Halbleitermaterial (2) mit einer zylinderförmigen Gestalt oder Halbleitermaterial (2) mit einer quaderförmigen Gestalt ausgestaltet ist, eine Ultraschallanordnung (10) dem Halbleitermaterial (2) zugeordnet ist, und dass eine Einrichtung (9) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Ultraschallanordnung (10) und entlang der Länge (L) der Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallanordnung (10) und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Relativbewegung zwischen Ultraschallanordnung (10) und dem Halbleitermaterial (2), zur Steuerung der Abgabe von Ultraschall-Pulsen auf das Halbleitermaterial (2) und parallel dazu zum Aufnehmen eines vom Innern des Halbleitermaterials (2) ausgehenden Ultraschall-Echosignals derart ausgestaltet ist, dass bei zylinderförmiger Gestalt des Halbleitermaterials (2) entlang der Länge (L) des Halbleitermaterials (2) mindestens ein Sektor bis zu einem Mittelpunkt (M) des Halbleitermaterials (2) derart erfassbar ist, dass die vom Innern des zylinderförmigen Halbleitermaterials (2) zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelbar sind, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Sektors (21) ver arbeitbar sind und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des Sektors (21) nicht verarbeitbar sind oder dass bei einer quaderförmigen Gestalt des Halbleitermaterials (2) während der Bewegung der Ultraschallanordnung (10) entlang der Länge (L) einer ersten Außenfläche des Halbleitermaterials (2) mindestens ein Quader (31) bis zu einer Mittenfläche (3) des Halbleitermaterials (2) derart erfassbar ist, dass die vom Innern der Halbleitermaterials (2) zurückkommenden Ultraschall-Echosignale derart behandelbar sind, dass Ultraschall-Echosignale aus dem Bereich des mindestens einen Quaders (31) bis zur Mittenfläche (3) verarbeitbar sind und die Ultraschall-Echosignale außerhalb des mindestens einen Quaders nicht verarbeitbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallanordnung (10) mehrere Transducer (12) umfasst; die von der Mantelfläche (5) beabstandet sind und dass die Ultraschall-Pulse von den Transducern (12) in das Halbleitermaterial (2) und das Ultraschall-Echosignal aus dem Halbleitermaterial (2) in die Transducer (12) über ein Medium gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium eine Flüssigkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium gasförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Transducer (12) jeweils mit einem gleichen Abstand (40) in Reihe angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Transducer (12) jeweils mit einem gleichen Abstand (40) in einer Matrix (55) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Halbleitermaterial (2) mit zylinderförmiger Gestalt eine Reihenanordnung (50) der Transducer (12) derart in Bezug auf die Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) angeordnet ist, dass die Transducer (12) einer Mantellinie des Halbleitermaterials (2) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Halbleitermaterial (2) mit zylinderförmiger Gestalt eine Matrixanordnung der Transducer (12) derart in Bezug auf die Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) angeordnet ist, dass die Transducer (12) mindestens einem Segment der Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Halbleitermaterial (2) mit quaderförmiger Gestalt eine Reihenanordnung (50) der Transducer (12) derart in Bezug auf einer der vier Flächen der Mantelfläche (5) des Haibleitermaterials (2) angeordnet ist, dass die Transducer (12) im Wesentlichen einer Linie der Fläche des Halbleitermaterials (2) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Halbleitermaterial (2) mit quaderförmiger Gestalt eine Matrixanordnung der Transducer (12) derart in Bezug auf eine der vier Flächen der Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) angeordnet ist, dass die Transducer (12) mindestens einem Teil einer der vier Flächen der Mantelfläche (5) des Halbleitermaterials (2) gegenüberliegen.