TWI476846B

TWI476846B - 光伏打胞元製造技術

Info

Publication number: TWI476846B
Application number: TW097133427A
Authority: TW
Inventors: Robert Andrew Bardos; Thorsten Trupke
Original assignee: Bt Imaging Pty Ltd
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2015-03-11
Also published as: CN101861643A; WO2009026661A1; EP2195833A1; CN101861643B; CN103000756A; KR20100075875A; US8483476B2; JP2010537434A; CN103000756B; US20110188733A1; TW200931554A

Description

光伏打胞元製造技術

發明領域

本發明大致與矽晶圓、光伏打胞元以及光伏打胞元模組的製造有關，更加特別地，與在從源材料生產矽晶圓以及光伏打胞元及模組製造中產生的問題及缺陷有關。在矽光伏打胞元的情況下，當多晶矽被用於光伏打胞元製造時，這個問題尤為顯著。然而，這個問題也很明顯，並且於此所揭露的配置可被用在單晶矽光伏打胞元的製造中。本發明不限於裂痕檢測。裂痕是製造過程引起缺陷的一個明顯經濟的例子。諸如(例如由金屬“閃燦穿透”p-n接面產生的)局部分路(shunting)或晶圓污染的其他缺陷也可以透過該方法進行檢測。

對本說明書中的先前技術的任何討論無論如何都不應被認為是承認該先前技術已被廣泛地知曉或形成本技術領域中的常見的一般知識的一部分。

發明背景

使用諸如矽晶圓技術的特定半導體技術的光伏打胞元及光伏打胞元模組的製造涉及一些階段。在矽晶圓製造、光伏打胞元製造及光伏打胞元模組製造時期，缺陷可能被引入到晶圓、已完成胞元或模組中，該缺陷很難被用於製造品質控制的標準光學檢查方法檢測到。此外，早已存在的缺陷可能在光伏打胞元及模組製造步驟中成長，從而可能對光伏打胞元製造期間的晶圓，或在模組製造期間或可能在模組已被安裝及遭受諸如白天/夜晚熱循環之物理壓力後的已完成光伏打胞元的晶圓產生損害。儘管例如裂痕可能在任何階段形成，可能最壞的情況是這些裂痕或其他缺陷不在光伏打胞元製造的最終電氣測試階段對電氣輸出產生顯著的降格，但是當這樣的一個併入裂痕的胞元在加之其他光伏打胞元的一光伏打胞元模組中形成時，則會發生破損。這毀壞的不僅是所關心的特定晶圓，而且是整個光伏打胞元模組。因此，裂痕或其他缺陷的形成或其在矽晶圓、光伏打胞元的處理及製造階段以及在使用這些胞元的光伏打胞元模組的隨後製造中的可能成長是一個重要問題。

全球性的矽短缺迫使光伏打胞元製造減少晶圓的厚度。這可能提高由於裂痕產生及成長引起的胞元破損率。

本發明的一個目的是克服或改善先前技術中的至少一個缺點，或提供一個有用的備選。

發明概要

除非內文明確需要，否則在本描述及申請專利範圍中的術語“包含”以及諸如此類的術語被理解為是以包含性的意義，而非排他性或詳盡意義；也就是說，以“包括，但並不限於”的意義。

在一廣泛層面中，本發明提供一種製造至少一半導體光伏打裝置的方法，該方法包含以下步驟：獲取至少一半導體晶圓的多個影像，該半導體晶圓與一半導體光伏打裝置製造過程的至少一個階段相關。

比較該等影像中的至少兩個，以識別缺陷的發生或成長；以及決定已識別之缺陷的該發生或成長是否超過一預定可接受位準。

較佳地，該等影像是發光影像(luminescence image)。這些影像允許對缺陷，特別是由製程引起之缺陷的發生或成長的識別，以決定晶圓是否具有足夠好的品質來繼續該製程。然而，若缺陷的發生或成長超過一預定的可接受位準，則操作者可丟棄該晶圓，以及可決定該缺陷需要被校正以及/或者可將該晶圓送往用於進一步的製造。

該至少兩個影像可以是在製造過程的不同位置，例如在製造過程的一個階段之前和/或之後所拍攝的一單一晶圓的影像。選擇性地，該至少兩個影像是在該製造過程的一個位置拍攝的影像，該等影像是在電氣結構中的兩個充分相似晶圓的那些影像。這兩個晶圓較佳地被分類為源自同一種源材料，例如起初相鄰和連續的晶圓從同一種源材料得到。

在一備選實施例中，該成像可在製造過程的一個階段之前和/或之後於一單一晶圓上被實施。

如以上所述的方法提供了一種用於決定晶圓是否具有可能使由此產生的光伏打胞元或模組產生較差性能之缺陷的可靠機制。

可被本應用識別的缺陷包括晶圓、光伏打胞元或光伏打模組中的任何機械、電氣以及甚至整飾缺陷。特別地，該製程可確定裂痕、分路或矽晶圓污染的位置。

該成像可在製造過程中從晶圓最早被製造，即從源材料方塊鋸下或擠壓開始的任何時候實施。

該製程也可以被用於決定與光伏打胞元製造過程的各自階段相關聯的缺陷發生和/或成長的統計。如將被本技術領域的通常知識者所理解的那樣，該技術對於評估各自階段的性能位準，以及如果必要的話為階段提供修正動作(remedial action)非常有用。

也將被本技術領域的通常知識者理解的是，成像可在製造過程中的特定階段或在整個製程中執行。特別地，成像至少可在製造過程的以下階段實施：(i)在製造開始之前；(ii)在晶圓從源材料生產後立即；(iii)在該晶圓的最初鋸切損壞蝕刻後；(iv)在最初鋸切損壞蝕刻與射極擴散之間；(v)在射極擴散與氮化矽沉積之間；(vi)在氮化矽沉積與晶圓上的金屬接觸的網印(screen printing)之間；(vii)在晶圓上的金屬接觸的網印與晶圓的熱處理之間；(viii)在完成光伏打胞元製造時以及在將光伏打胞元併入到光伏打胞元模組之前。

在一第二層面，本發明提供了一種分析用於光伏打胞元及模組的製造過程的方法，該製程包含以下步驟：獲取與一半導體光伏打胞元或模組製造過程的至少一個階段相關聯的至少一個半導體晶圓的多個影像，比較該等影像中的至少兩個影像，以識別在製造過程的一特定階段的該晶圓中的缺陷的發生或成長，以及校對與製造過程的各自階段相關聯的缺陷發生或成長資料，以及選擇性地對該階段施加修正動作。

在一第三層面，本發明提供了一光伏打裝置的具有多個階段的製造系統，其中一矽晶圓藉由該等多個階段從一種源材料形成，然後被處理以形成一光伏打胞元或模組，該系統包含：一成像裝置，被組配以在該製造過程之前及其期間拍攝一晶圓的多個影像。

一處理器，被組配以比較及分析該等影像中的至少兩個影像，以識別缺陷在晶圓中的發生或成長，以及決定該缺陷是否超過一預定的可接受位準。

晶圓的成像是光致發光(PL)成像，然而在金屬接觸在晶圓上形成(即實際形成光伏打胞元)隨後步驟中的電致發光(EL)成像也可以被使用。對於已完成的胞元而言，EL是可能的且更便宜，儘管PL通常在某種程度上提供更好的結果。對於模組中的胞元而言，EL更加實際和便宜。在光伏打胞元由多晶矽製造且裂痕在於PL或EL影像中由電活性晶粒邊界、高可變電學品質(electrical quality)的晶粒，以及由於例如晶體缺陷或雜質而具有較差電學品質的區域而產生的大量結構中不容易分辨的情況下，這些監控配置具有特定的應用。然而，包括單晶胞元在內，相同的製程可被施加，這是因為由於在裂痕發生的增強型電洞重組，PL成像可容易地將存在的裂痕顯示為暗線。

如上所述，光致發光(PL)和/或電致發光(EL)成像可與本方法一同使用。

PL成像典型地被用來在每一未加工多晶晶圓被生產後以及當其進入光伏打胞元生產設施或製程時記錄該每一未加工多晶晶圓的影像。類似的PL影像在一些或所有隨後的製造步驟之後被記錄，達到並且包括一個或多個於在晶圓上形成金屬接觸後的步驟拍攝的PL(或EL)影像。初始PL影像(或隨後的PL影像)與在至少另一處理步驟後拍攝的PL或EL影像的自動比較可被用來揭示例如可能由於裂痕產生的額外暗線的缺陷的存在。裂痕是“製程引起缺陷”-即由製造過程引起之缺陷的一個重要例子。在一特定晶圓或胞元中發生的缺陷可能取決於製造步驟中的變異或錯誤以及材料特性的變異，其中後者使一些晶圓更容易遭受製程引起的缺陷。在發生裂痕的情況下，材料的多晶特性高度易變，因此即使一個高度可重複製造步驟都將導致一個易變輸出。然後裂痕和由其他製程引起的缺陷的數量、長度以及空間分佈與最終可能破損之間的相關性的統計分析可被獲得，以及可被用於形成用於拒絕來自生產線的晶圓的演算法。

此外，該統計分析允許操作者分析製造過程以及透過前饋或回饋控制提供修正動作，以幫助晶圓、光伏打胞元及光伏打模組的高效及可靠製造。

本發明的其他層面也被揭露。

圖式簡單說明

先前技術的一些層面以及本發明的一或多個實施例現將參考圖式及附錄進行描述，其中：第1圖說明對於光伏打胞元製造以及在那裡存在的晶粒邊界有用的一多晶矽晶圓；第2圖是第1圖中該顯示裂痕的晶圓的一部分的一詳細視圖；第3圖概要說明根據本揭露之一個層面的一光伏打胞元製造系統及製程；第4圖是用於控制第3圖的系統及製程的一通用電腦的一概要方塊圖；第5圖是在第3圖的製程及系統中使用的影像處理的流程圖；第6圖是對第5圖之計算測量值步驟的流程圖；第7圖顯示多晶矽之特徵與一卡式盒中的相鄰晶圓間的關係；第8圖顯示來自一方塊的連續相鄰晶圓的切割；第9圖說明相鄰晶圓之影像間的不對準；第10圖是根據用於一單一晶圓處理階段之揭露的一備選影像處理方法的一流程圖；第11圖是一種用於實施第10圖的步驟1008的方法的一流程圖；第12、14、16、17、18及19圖是與晶圓相關的影像；以及第13、15及20圖是從那些影像獲得且用於評估晶圓間的“電氣結構相似性”的直方圖；第21圖顯示一種適用於第3圖中的系統的備選成像方法。

較佳實施例之詳細說明

本發明在以下實施例中使用發光成像進行描述，然而，在本技術領域中的通常知識者將理解的是，其他形式的成像也可以適用。

此外，本發明考慮各種缺陷之發生或成長的識別。下面的實施例特別描述對裂痕的識別，但是諸如分路、污染等的其他缺陷也在該範圍內。

最近已確定PL成像可被用來提供對矽晶圓或光伏打胞元的空間解析電子特性，特別是對局部少數載子的生命週期以及準費米能階(quasi-fermi level)的局部分離的測量。

本揭露提議發光成像可被用來在光伏打胞元製造和生產中的一或多個階段中識別缺陷的發生和/或成長。

PL成像和EL成像透過PL或EL信號在裂痕周圍區域中的減小檢測裂痕的存在。發生該減小是因為裂痕產生一內部邊界(例如半導體/空氣邊界或半導體/真空邊界)，並且體半導體晶體(bulk semiconductor crystal)的這樣一個裂痕具有較低的電學品質，從而導致在裂痕表面產生增強型帶電載子(電洞)重組。裂痕周圍區域中的帶電載子向裂痕表面擴散，這顯著地降低了在這些區域中的帶電載子(電子及電洞)之一個或兩個極性的密度。因為一特定區域中的PL或EL信號取決於在該區域中的電子與電洞密度的乘積，源於該裂痕周圍區域中的該PL或EL信號被顯著地減小。在另一普通晶圓的EL影像或PL影像中，裂痕將作為分別具有相對較低EL或PL的形體出現。該形體將具有與裂痕的實體結構類似的形狀，但是由於PL或EL信號從裂痕周圍區域的減小，具有較裂痕的實體寬的寬度。

第1圖概要地說明可被用於形成一矽光伏打胞元的一多晶矽晶圓100。矽光伏打胞元可選擇性地由單晶矽晶圓形成，這種製程通常因為未加工的矽晶圓材料而導致較高的資本成本，但是在電氣生產方面也顯示出較高的效率。多晶晶圓製造通常，但並不完全包含大鑄錠的產生，截止到2007年，該鑄錠可具有達約0.8米×0.8米×0.4米的尺寸以及數百公斤的重量。趨勢的走向是更大的鑄錠。鑄錠可透過將熔矽澆鑄到坩堝中產生。選擇性地，開始的矽材料在坩堝中被熔化，然後(冷卻後)產生熔體結晶，從而形成鑄錠。鑄錠形成甚至可在沒有坩堝的情況下，在一被稱為電磁澆鑄的過程中發生。然後鑄錠被切成具有一大致方形橫截面的矩形方塊。然後每一方塊被鋸切、切割或衍生成片，以限定要被處理的晶圓來形成光伏打胞元。

在一備選實施例中，晶圓可透過用更加合適的染料擠壓半導體材料而產生。

在該階段的晶圓可包括製程引起的缺陷或自例如透過鋸切、切割或類似的製程從鑄錠分離晶圓的它的生產產生的缺陷，該等製程被施加到鑄錠以形成方塊或塊狀物，然後致使這些方塊或塊狀物形成晶圓。

在第1圖中所看到的這樣的一晶圓100大致上是方形的且包括一邊緣102以及散佈在該晶圓100中的多個晶粒邊界104。其中晶圓源自於其他一些製程，可產生方形以外的形狀。該晶粒邊界104可表示由於在晶粒邊界存在電活性晶體缺陷而較內晶粒區域具有較低的電學品質的表面。然而，電學品質在晶粒邊界的降低是高度可變的，即使是在一單晶圓中，以及由於在晶體成長及處理以形成光伏打胞元期間的相鄰晶粒間的晶體缺陷及摻雜的可變隔離，單獨晶粒的電學品質也是高度可變的。除了具有較差電學品質的晶粒邊界外，其他具有較差電學品質的局部區域，諸如晶體缺陷或摻雜豐富的區域通常也在多晶材料中發生，這在個別晶粒中可能導致高度可變的電學品質。晶粒邊界可與表面成垂直入射角或任意其他角度，以及可能或可能不容易用肉眼來根據晶圓的表面處理以及特定晶粒邊界的性質進行分辨。儘管晶粒邊界104可以看見，但是其仍然表示矽晶圓中的相鄰邊界間的機械連接。

這些晶粒邊界或其他晶體缺陷或摻雜豐富區域的存在不同於可能在晶圓100中形成且表示小的晶體隔離以及最終可使從這樣一個晶圓形成的光伏打胞元產生缺陷的裂痕的發生。裂痕可能完全在內部形成或在晶圓的邊緣終止。

目前，透過鋸切、切割等源材料或透過擠壓產生晶圓的成本大約是產生一光伏打裝置之總成本的三分之一。因此，本發明也特別適用於在晶圓中的缺陷引入到在第3圖所示的胞元製造過程之前對其進行識別，以及如稍後將討論的那樣，將這些晶圓分類到源自相同來源的晶圓“系列”。

第2圖顯示晶圓100的邊緣102的一放大表示，其中一些晶粒邊界104被看到延伸到該邊緣102。同時看到一裂痕106從邊緣102開始向內延伸，該裂痕106可能不能被無輔助的人眼看到或不能使用習知的光學檢查方法看到。裂痕可能完全在內部或如所說明那樣在晶圓的邊緣終止。該裂痕106可能存在於在最初產生後或在其處理成一光伏打胞元前的晶圓100中，或者可能在光伏打胞元或光伏打胞元模組處理階段(存在一些)形成。此外，這樣的一個裂痕106可能較小，並且可能在其整個生命週期中都不影響整個晶圓100。作為替代，該裂痕106可隨著時間的流逝而成長，特別地是由於處理以及各個處理階段或在模組裝配期間，但是也由於當晶圓在使用中作為一光伏打胞元模組之一部分的一光伏打胞元時的熱膨脹及收縮。在一個糟糕的情況下，裂痕可能成長致使形成一個明顯的裂痕，而該明顯裂痕可能從剩餘部分中分離出晶圓100的整個部分，從而破壞了從此形成的特定光伏打胞元，以及也許使併入這樣一個晶圓的光伏打胞元模組完全不能使用。

第3圖顯示一光伏打胞元製造過程310以及一成像系統330的一表示300，其中該成像系統330可被用來針對包括裂痕的缺陷的存在和/或成長評估個別晶圓。該製程310及其任一階段可能導致由製程引起的缺陷或缺陷的產生或成長。

該光伏打胞元製造過程310被表示為一相對通用的七個步驟系列(步驟1到步驟7)。在一第一步驟312，一矽晶圓100(較佳地多晶矽晶圓)被接收。該晶圓100可在一單獨的製造廠或製造場所被製造，以及被傳送到該光伏打胞元製造過程310。選擇性地，晶圓製造可在同一場所執行。在一第二步驟314中，晶圓100通常被鋸切損壞蝕刻。在第三步驟316，射極擴散在晶圓上被執行來摻雜晶圓以形成必要的P-N接面。一第四步驟318涉及在該晶圓100上的氮化矽沉積，以及一第五步驟320涉及用來在晶圓的正面形成格柵和匯電條的銀負載膠的網印。該第五步驟320也涉及銀負載膠的網印用來在晶圓的背面形成可焊匯電條，以及在晶圓背面的剩餘區域上的鋁負載膠的網印，該鋁負載膠網印通常與該等銀匯電條重疊。如此形成的金屬接觸被用來從胞元高效汲取電流以及在單個晶圓100間建立連接以形成一光伏打胞元模組。

在一第六步驟322，晶圓被熱處理，典型地在一爐中被燒制，以透過從(包含氫的)氮化矽層吸收鋁和加氫燒結金屬負載膠網印以及矽中的鈍化電活性缺陷。一備選熱處理被稱為快速熱處理。在最後一步324，製程310典型地以已處理的光伏打胞元晶圓100被封裝用於裝運或被傳送到一模組製造場所結束。

儘管沒有說明，但是一些製造過程在第六步322與最後一步324之間包括額外的步驟。一個額外的步驟是邊緣隔離透過例如鐳射劃片被執行。在該步中，鐳射被用來產生一隔離林(isolation grove)，其穿過晶圓的射極層以及將大部分的胞元區域與具有較差電學品質的胞元邊緣相隔離，以及也可以提供一分路路經，穿過形成p-n接面且屬於相反類型(即P型或n型)的相對重摻雜擴散層與光伏打胞元的歐姆接觸的重疊部分。在另一額外的步驟中，胞元被電氣測試。該步驟必要地在胞元上施加機械壓力，並且可能導致裂痕的產生或成長。

上述的製程310是大部分使用多晶矽晶圓的光伏打胞元製造過程的大致表示。此外，如所述的各個步驟312-322最具普遍性且可根據在任何特定設施或製程中實施的特定製造形式來設計。此外，每一該步驟可被分解為一些子步驟，該等子步驟是許多特定製造過程所特有的。然而，每一該步驟表示一個重要的階段，在該階段被處理的特定晶圓可根據本揭露對裂痕或其他缺陷的存在和/或成長進行檢查。此外，晶圓在製程310被處理以形成光伏打胞元。要進行描述的成像裝置可在製程310的任一個或多個階段在晶圓上(當它們在製程310的早期階段被考慮時)或在胞元上(當它們在製程310的後期階段被考慮時)操作。因此，除非明確指出，否則在以下描述及相關申請專利範圍中對晶圓的參考可被認為是對胞元，以及在一些情況下對一完整模組的參考。

也如在第3圖中所看到的，成像系統330被組配以在該等製造步驟312-324的某些步驟或某些步驟之間(之前或之後或之前和之後)成晶圓100的像。本發明性製程提供了一種用於在其經歷製造過程310時識別晶圓、胞元或模組中的任何機械、電氣或整飾缺陷成長發生。如所說明，包含一光致發光照相機331-336的成像配置被提供在所說明的7個製造階段的每一階段之間。在一特定實施中，在系統330中的最後一個照相機336可以是一電致發光(EL)照相機或包含組合的EL和PL成像。在另一特定實施中，在系統330中被放在步驟6或隨後步驟之一或多個步驟的一或多個照相機可以是一電致發光(EL)照相機或包含組合的EL和PL成像。每一該照相機331-336都藉由一連接338被連接到一影像拍攝控制器340，該照相機用於在每一處理階段拍攝每一被處理的晶圓100的影像。該影像拍攝控制器340將已拍攝的影像遞送至一影像儲存與處理器342。該影像儲存與處理器342在其經過製程310時保持追蹤每一晶圓100，藉此在任何階段拍攝的影像隨後可與同一晶圓100的一或多個先前的影像比較，用於裂痕和/或裂痕成長的識別。

例如，PL照相機331被組配以在晶圓100到達工廠以及在製程310的開始獲取該晶圓100的影像，在控制器340的控制下，該影像被儲存在儲存器342中。在鋸切損壞蝕刻步驟 314後，照相機332拍攝同一晶圓100的另一影像，該影像也被儲存在儲存器342中。在一特定實施中，當鋸切損壞蝕刻步驟314被執行時，PL照相機332拍攝的影像透過處理器342與PL照相機331拍攝的影像進行比較。在裂痕被發現已形成和/或成長，以致被認為是超過一預定可接受限制的情況下，處理器342可向一丟棄處理控制器348發出一丟棄信號346。該丟棄處理控制器348輸出一信號350到與照相機331-336中的一個相對應的照相機相關聯的一些自動化丟棄機制351-356(在第3圖中被概要地表示為垃圾桶)中的一個相對應的機制，藉此該特定的晶圓100可在裂痕已被識別超過可接受限制的相關階段遭丟棄。在製程310的該特定階段，丟棄機制352將被致動。選擇性地，其可能拍攝“已丟棄”的晶圓以及將其傳遞到一修理站，或晶圓在可接受生產限制範圍內的另一製造過程，即較不昂貴/較便宜的光伏打裝置製造。

若晶圓100通過射極擴散316，則照相機333獲得另一影像。當晶圓100繼續經過製程310的剩餘階段時，相對應的影像可被相對應的照相機333-336拍攝。在每一階段，一影像比較被期望地執行以用視圖對晶圓100的可行性進行評估，若發現其不可接受的話，則藉由相對應的丟棄機制353-356丟棄。

因為晶圓100的多晶性質，即使使用PL成像對裂痕進行識別可能都很困難。以該方式，只拍攝晶圓的一單一PL影像來識別任何此類裂痕可能不是一個可行的方法。這是因為在一多晶晶圓的一典型PL影像中的多重空間特徵，其可能與裂痕沒有什麼區別或遮掩裂痕。這使得在處理步驟之前或之後對影像的比較成為必要，用來決定裂痕的引入或現有裂痕大小的增加。空間特徵可包括邊緣、線、晶粒邊界以及錯位線。

在一特定實施中，在製程310中，每次特定晶圓的一個新影像被獲得，然後該影像可與在該製程310中拍攝的該特定晶圓的每一先前影像進行比較，以識別任何重要變化。可能的情況是在製程310中的連續階段拍攝的任何兩個影像間的差異對於識別來說並不顯著，而目前的影像與例如在2、3或4個步驟之前拍攝的影像間的比較可能足以引動丟棄晶圓100。所期望的是，對晶圓100的丟棄在一重要裂痕被識別的階段或時間發生。這將有助於使製程310最佳化，以避免在可能在任何情況下遭丟棄的晶圓上執行後面的處理階段。透過保證有關由製程引起之缺陷的連續回饋，該技術也將有助於生產過程的最佳化。然後該資訊可以以一統計方式被用來施加修正動作到製造過程的各個階段(如果需要的話)。

如在第3圖中所示，一PL成像裝置與一相關丟棄機制可在每一處理階段之間被形成，藉此受裂痕影響的晶圓不被傳遞到其後的任何階段。根據實施製程310的特定製造設施，在各個及每一階段執行成像與丟棄不是必要的。此外，丟棄機制351-356與每一相對應的成像系統331-336相關聯也不是必要的。在這方面，製程310的一些階段可能適合成像，而不適合丟棄。然而在該階段獲得的裂痕資料可能被用來評估在稍後階段的可能發生的丟棄。典型地，每一晶圓的PL或EL成像大約花費1秒，因此在製造過程中是相對較快的。與由處理器342執行的影像處理的相關速度耦合的拍攝速度可能使系統330在每一製造階段之間被實施。然而，在一特定階段未被發現在歷史上曾提供明顯發生裂痕或其成長，在這樣一階段的監控可以被省略，以降低成本以及/或者加速製造過程。在一些實施中，可能的是晶圓的成像及可能的丟棄僅需要在製程310的2個或3個階段之間被執行。對於使用更多階段的製程，系統被實施的程度取決於相關生產線的統計歷史。

最後，處理器342期望地併入一統計模組344，該統計模組344可保持裂痕的發生和/或其在製程310的各個階段中的成長記錄。其從那些統計可決定的是，例如裂痕在鋸切損壞蝕刻步驟314中的形成或成長不明顯。因此，該PL照相機332和丟棄機制352可從這樣的一個系統省略，以獲取更好的效率或降低成本。同樣地，該統計可指示該氮化矽沉積步驟318對裂痕的產生或成長有很小的影響或沒有影響，同樣地，照相機334和丟棄機制352也可以被省略。

如每一製造設施在品質方面，特別是在一典型實施的個別階段將具有其自己的製造特性，每一該成像裝置和丟棄配置可在主要製造步驟併入，直到用於特定工廠的可靠統計被獲得之前。一旦那些統計被獲得及被分析，成像及丟棄配置中的某些可被省略，以進一步使系統300最佳化。

在第3圖中，成像系統330被顯示包括一獨立影像拍攝控制器340、儲存與處理器342以及丟棄處理控制器348。該表示可以是實體的或功能的。在後者中，每一該功能340、342及348可在諸如在第4圖中所示的一電腦系統400中被執行，其中第3、5及6圖的流程的一些部分可被實施為軟體，諸如可在該電腦系統400中執行的一或多個應用程式。特別地，照相機331-335以及丟棄機制351-355可藉由一網路422或直接藉由輸入/輸出(I/O)介面408連接到該電腦400。特別地，第3、5及6圖的流程可能至少部分地受到在該電腦系統400中執行的軟體中的指令的影響。該等指令可形成為一或多個程式碼模組，每一個模組用於執行一或多個特定的任務。該軟體也可以被分成兩個單獨的部分，其中一第一部分及相對應的程式碼模組執行成像及影像處理，以及一第二部分及相對應的程式碼模組管理在該第一部分與諸如系統300的操作者的一使用者之間的一使用者介面。該軟體可被儲存在包括例如下面將要描述的儲存裝置的一電腦可讀媒體中。該軟體被從該電腦可讀媒體載入到該電腦系統400中，然後被該電腦系統400執行。具有這種軟體或者其上記錄電腦程式的電腦可讀媒體是電腦程式產品。電腦程式產品在電腦系統400中的使用較佳地影響用於在光伏打胞元製造之前或期間測試晶圓的有利裝置。

如在第4圖中所示，該電腦系統400由一電腦模組401、諸如鍵盤402及滑鼠指向裝置403的使用者輸入裝置，以及包括一列印機415、一顯示器裝置414以及揚聲器417的輸出裝置。一網路介面411被提供用於將電腦模組401連接到電腦網路422，其中該電腦網路422可以是形成用於系統300與製程310的控制系統的一部分的一區域網路。該網路也可以或選擇性地是一廣域網，諸如允許對製程310進行遠端控制或監控的網際網路或全球網路。

電腦模組401典型地包括至少一個處理器單元405以及例如從半導體隨機存取記憶體(RAM)和唯讀記憶體(ROM)形成的一個記憶體單元406。該電腦模組401也包括許多輸入/輸出(I/O)介面，該等介面包括一耦接到視訊顯示器414及揚聲器417的音訊-視訊介面407，以及用於鍵盤402及滑鼠403以及一可取捨控制桿(圖未說明)的一I/O介面413。介面408可用於連接列印機415。如上所述，該介面408也可以被組配來直接耦接到每一該照相機331-335及丟棄機制351-355。這可包含使用特定的成像或控制介面。該電腦模組401也包括一區域網路介面411，該區域網路介面411藉由一連接423耦接到電腦網路422。

該介面408及413可負擔串聯和並聯連接，前者典型地根據通用串列匯流排(USB)標準實施且具有相對應的USB連接器(圖未說明)。介面408中的類比連接可在照相機331-335被直接連接的情況下使用。儲存裝置409被提供且典型地包括一硬磁碟驅動機(HDD)410。諸如軟式磁碟驅動機和磁帶驅動機(圖未說明)的其他裝置也可以被使用。一光碟驅動機412典型地被提供作為一非易失性資料源。諸如光碟(例如唯讀光碟(CD-ROM)、DVD)、USB-RAM以及例如軟碟的可攜式記憶體裝置可被用作系統400的合適的資料源。

電腦模組401的元件405到413典型地藉由一互連匯流排404且以一方式通訊，該方式使在該相關技術領域中的那些通常知識者所知的電腦系統400產生一習知的操作模式。在其上可實施所述配置的電腦的例子包括IBM-PC及相容的、昇陽工作站(Sun Sparcstation)、蘋果公司的Mac^TM (Apple Mac^TM )或由此演化而來的類似的電腦系統。

典型地，以上所討論的應用程式存在於硬磁碟驅動機410上，以及透過執行處理器405被讀取和控制。這些程式及從網路422提取的任何資料的中間儲存可使用可能與硬磁碟驅動機410協作的半導體記憶體來完成。在一些情況下，該等應用程式可在一或多個CD-ROM上被編碼後被提供給使用者，以及藉由相對應的驅動機412被讀取，或者選擇性地可被使用者從網路420或422讀取。另外，該軟體也可以從其他電腦可讀媒體載入到該電腦系統400。電腦可讀媒體是指參與為該電腦系統400提供用於執行和/或處理的指令和/或資料的任何儲存媒體。這種媒體的例子包括軟碟、磁帶、CD-ROM、一硬磁碟驅動機、一ROM或積體電路、一磁光碟，或諸如PCMCIA卡的一電腦可讀卡以及諸如此類的媒體，而不管這些裝置在電腦模組401的內部還是外部。可能也參與提供指令和/或資料的電腦可讀傳輸媒體的例子包括無線電或紅外線傳輸通道以及到另一電腦或網路裝置，以及包括電子郵件傳輸以及記錄在網站上的資訊的網際網路或內部網路的一網路連接或諸如此類的媒體。

上述的應用程式的第二部分以及相對應的程式模組可被執行以實施一或多個要在顯示器414上呈現或顯示的圖形使用者介面(GUI)。透過對鍵盤402及滑鼠403的操作，電腦系統400及應用程式的使用者可操作介面來提供控制命令和/或輸入到與GUI相關的應用程式。期望影像處理和比較應用程式(將要描述)在不需要特定使用者控制的情況下自主地運行，從而實質上與製造過程310無縫地整合。

晶圓測試以及檢查的方法可選擇性地在諸如一或多個執行要描述的影像比較之功能或子功能的積體電路的專用硬體上實施。該專用硬體可包括圖形處理器、數位信號處理器、一或多個微處理器以及相關聯的記憶體。

第5圖顯示由系統330以及特別地由處理器342執行的一成像方法500，該處理器342用於處理由照相機331-336拍攝用來測試晶圓100的各種影像。該方法500透過執行系統400及300(分別參考第4圖和第3圖)中的軟體被期望地執行，以及在步驟502開始，接著是一特定晶圓(k)的光致發光影像在光伏打胞元製造過程的階段(n)被獲得的步驟504。在幾乎所有實施中，階段(n)將至少包括製程310的最後一個階段322。在步驟506，一測量值(M_kn )在該特定階段(n)由該晶圓(k)的影像決定。

在步驟508，然後在討論的該特定晶圓的一目前測量值被與該同一晶圓的先前測量值比較。這個階段有關其中至少兩個成像階段已被執行以及被用來形成與這兩個階段間的測量值的差值相關的“差量”值。該差值可指示裂痕在這兩個階段間的產生或成長。在步驟510，然後在任一已決定階段的差量值被與表示一可接受晶圓之一最大臨界值的一參考差量值比較。在在討論的特定晶圓的差量值大於該參考值的情況下，接著來到步驟514，處理器342發出“丟棄”信號346以在製程310的步驟514丟棄或轉移該晶圓(k)。在步驟510，在差量值小於該參考值的情況下，接著步驟512允許該晶圓(k)繼續到製程310的下一個階段(n+1)。

在沒有用來比較的先前影像或測量值(如在第一影像被PL照相機331拍攝的第一階段312發生)的情況下，一備選製程可被執行代替只識別存在裂痕的步驟506和508。該備選製程可包含使用設計用來檢測裂痕的特定成像系統。這樣的一個系統可在製造過程310的開始使用。這些系統典型地不能被用於多個目的。相比之下，PL成像可被用於監控各種各樣的晶圓特性，而不僅是裂痕。如果裂痕本身被認為是超過可接受限制，則藉由丟棄配置351的丟棄可被執行。

第6圖顯示一用於步驟506的流程的細節。該子例行程序包括一輸入步驟602然後是所拍攝的影像資料被正規化的步驟604。這被用來允許從不同階段獲得的值間的比較，以及調整照相機331-335之間的成像差異。在步驟606，圖案辨識而後在於該晶圓(k)中被發現的電氣結構上被執行。在晶圓100中的電氣結構可以是由於電活性晶粒邊界(在第1圖中看到的晶粒邊界)產生的線、由於具有高可變電學品質的晶粒產生的邊緣，以及由於具有由於例如晶體缺陷或雜質引起的較差電學品質的區域產生的線和邊緣，或者在包括由裂痕(例如：在第2圖中看到的裂痕106)形成的“十字絲”組態之各種組態中的線。該特定晶圓(k)在階段(n)的一測量值(M_kn )可在步驟608從在步驟606檢測到的特徵決定。該測量值也可以被用來評估裂痕的數量、長度及空間分佈的任何相關性，以及這些在處理階段間可能會如何改變。子例行程序在步驟610返回。

第21圖顯示可由系統330以及特別地由處理器342執行的一備選成像方法2100，該處理器342用於處理被照相機331-336拍攝用來測試晶圓100的各種影像。該方法2100透過執行系統400及300中的軟體被期望地執行，以及在步驟2102開始，接著是一特定晶圓(k)的光致發光影像在光伏打胞元製造過程的一階段(n)被獲得的步驟2104。在幾乎所有實施中，該階段(n)將至少包括製程310的最後一個階段322。在步驟2106，該光致發光影像被正規化。透過使用來自步驟2106的影像，以及先前從前面的階段(n-1)拍攝和正規化的影像，一差異影像D_k{(n)-(n-1)} 在步驟2108被計算。在步驟2110，在該差異影像D_k{(n)-(n-1)} 中對電氣結構的圖案辨識被執行，以識別由製程引起的缺陷。在步驟2112，針對製程引起的缺陷的大小、類型或其他層面，步驟2110的結果被與預定臨界值比較。在步驟2114和2116，晶圓分別被允許繼續到下一個階段或被拒絕。

用來識別由製程引起的缺陷(諸如裂痕)的一備選影像處理配置源於一個理解，即當晶圓從方塊被鋸下時，它們而後通常在光伏打處理之前被載入到一卡式盒或其他用於儲存和傳送的容器中。此外，如在第7圖中所看到的那樣，晶圓701、702、703及704以與它們從方塊750被鋸下相同的連續或順序順序載入到卡式盒中。因此，除了由鋸切厚度表示的浪費外，該卡式盒中源自同種源材料(例如方塊750)的晶圓彼此應具有相似之處，是因為常見的晶粒邊界、晶體缺陷或雜質豐富區域以及諸如此類橫跨鋸切的過渡以及實際上穿過方塊。在光伏打處理期間，晶圓701-704而後被從該卡式盒擷取用於處理，也以順序(701-704)或相反的切割順序(704-701)。由於這些結構相似性，本發明的發明者進一步考慮卡式盒中的晶圓間的相似性可被用來獨立地或與上面已經描述的方法相組合地提供用以測試由製程引起的缺陷的一備選方法。

第8圖顯示方塊750，其中單獨的和連續的晶圓701、702、703及704從該方塊750相鄰地切割下來。儘管為了說明的目的進行了很大的擴大，但是將理解的是，諸如晶粒邊界705及706的結構穿過在實質上相同位置將變成晶圓701-704的結構。使用在相鄰與接近相鄰晶圓之間的該實質相似性，本發明的發明者提出在這些相鄰晶圓間的這種相似度不僅被用來致能對光伏打胞元處理中的由製程引起的缺陷的成長或發生的測量，並且將晶圓分類成源自同種源材料的系列。

本發明的發明者進一步提出，因為由製程引起的缺陷典型地影響一給定晶圓的面積的一小部分，所以在相鄰晶圓間，有時在接近相鄰晶圓間的空間相關差異之分佈的廣泛特性被該等晶圓的結構相似性而不是被由製程引起的缺陷控制。使用該透過相鄰或接近相鄰晶圓的結構相似性的控制，本發明的發明者提出一個獨立的指示(接近)相鄰晶圓的“電氣結構相似性”的指標可使用發光成像被測量，該發光成像基於(接近)相鄰晶圓之發光影像的比較另外提供指示在光伏打胞元處理中對由製程引起的缺陷之成長或發生的測量的可靠性的一指標。從以下描述中將理解的是，被施加到相鄰(連續)晶圓的製程也可以被施加到接近相鄰(接近連續)的晶圓(例如晶圓701及703)，在下文中除非明確提到與此相反，應是指相鄰或連續的晶圓。

在一第四層面，本發明提供了一種分類半導體材料樣本的方法，該方法包含以下步驟：獲取該半導體材料之樣本的多個影像，比較該等影像中的至少兩個影像以提供該等半導體材料樣本之電氣結構相似性的量值，藉此具有一預定電氣結構相似性位準的半導體材料樣本被分類為來自同一系列。

如以下將討論的那樣，這樣的一製程也適於識別一所謂的源自同種源材料的晶圓“系列”。

這樣一種方法也可以在一光伏打裝置的製造過程之前或在其期間被應用。該方法適於包括矽晶圓的各種半導體材料樣本，或者當該材料被包含在或被處理成為一光伏打胞元或模組時。

如上所討論的影像較佳地是發光影像。被用來決定相似性的電氣結構從由邊緣、線、晶粒邊界以及錯位線所組成的群組中被選定。

在一第五層面，本發明提供了一種分類半導體材料的方法，其包含以下步驟：透過獲取該樣本的一影像決定一半導體材料樣本的電氣特性，比較分別被獲得的多個半導體樣本的影像，分析該比較以決定該等樣本的該等電氣特性的相似性，以藉此允許將那些落在該等電氣特性之一預定變化範圍內的樣本分組成系列。

該製程適於各種半導體材料樣本，包括晶圓、律動晶圓、方塊、薄膜、光伏打胞元或光伏打模組。

該製程適於源自同種源或源自不同來源的樣本。

此外，被分組成同一系列的樣本可經歷進一步的處理以決定獨特特徵，包括樣本的電氣、機械或整飾不規則。在一些情況下，這些獨特特徵可包括諸如裂痕、分路或樣本污染之缺陷。

參考第10圖，該晶圓檢查的方法1000可使用在第3圖中所示以及以上描述的PL成像裝置和結構來實施。更加特別地，該方法1000可使用成像裝置331-336、影像拍攝控制器340、影像儲存與處理器342，以及丟棄處理控制器348在處理310的每個或任一階段被執行，當該等裝置根據第10圖的方法1000被適當規劃時。該方法1000從一輸入步驟1002開始，在該步驟1002後的是步驟1004，其在製程310的階段(n)拍攝晶圓(k)的影像。然後步驟1006在製程310的階段(n)拍攝下一個連續晶圓(k+1)的影像。

當成像晶圓以評估電氣結構相似性和/或計算差異影像時，影像應被校正(即被對準)以考慮晶圓在該製程中的任何不對準。第9圖顯示兩個晶圓影像901與902可能如何不對準。影像校正包含對於由於樣本的不完善手動或自動化佈置引起的不對準，根據在每一影像中的樣本的相對三維位置及方向“對準”這兩個影像。選擇性地，晶圓的大小和/或形狀可略有不同，這意味著在該方法中感興趣的“電氣結構相似性”區域可能在每一晶圓中相對於每一晶圓的一或多個外部邊界而言略有不同的內部位置發生。步驟1008的“對準”過程計算兩個新的影像，其中一個或這兩個原始影像都被轉換，該轉換根據已測量或已計算的樣本的相對的三維位置及方向，或者在這兩個影像中的“電氣結構相似性”區域。該轉換可以只是整數個像素的影像轉譯，或者一內插法方案可被用在該影像轉換中。影像校正可使用對晶圓邊界的光學檢查或另一合適方法來執行。在步驟1008的一較佳實施中，影像校正基於晶圓(k)及晶圓(k+1)的發光影像且透過使用一自一致(self-consistent)方法來實現，這產生了若干輸出：最佳的影像轉換變數、已轉換(已校正)的影像、一“差異”影像、該“差異”影像的一直方圖以及例如FWHM(半高全寬)的該直方圖寬度的一量值。步驟1008的細節將在第11圖的方法1100中進行單獨描述。

正常情況下，在將方塊轉換成晶圓的一簡單生產過程中，在步驟1004中的晶圓(k)及在步驟1006中的晶圓(k+1)是從同一方塊切割下來的相鄰晶圓，然而，步驟1009允許“電氣結構相似性”的程度在數量上被決定，以測試晶圓是否，例如不相鄰或接近相鄰或實際上來自同一“系列”，即源自同種源材料，或不適於由製程引起的缺陷的可靠決定。在步驟1009，在步驟1008中被決定的直方圖的寬度量值被用來在隨後步驟中決定由製程引起的缺陷(包括裂痕)的量值之決定的可能可靠性。由本發明的發明者實施的實驗已指出，對於已通過方法300的步驟4(即“氮化矽沉積”步驟)且具有15cm×15cm×0.02cm標稱尺寸的晶圓而言，“差異”影像之直方圖的典型FWHM值(與“電氣結構相似性”成反比相關的量值)大約是0.008個正規劃單位(即初始發光影像和隨後的“差異”影像被正規化到一，如在方法1100中所述)。這種晶圓的“電氣結構相似性”顯示這些晶圓相鄰、接近相鄰或至少來自同一“系列”，即它們從同種源材料產生。因為這種電氣結構相似性，該資訊可從晶圓間的比較中“減除”。使用具有該“電氣結構相似性”位準的晶圓，實驗表明故意引入的裂痕和分路在“差異”影像中清晰可見，因此適於透過合適的圖案辨識演算法檢測。該實驗資料將在下面描述。第12圖顯示在故意引入裂痕和分路之前的一“差異影像”1200。第13圖顯示第12圖的“差異影像”1200一直方圖 1300。該直方圖1300使用被正規化的亮度作為x軸，影像中代表亮度的像素數目的計數作為y軸。

第14圖顯示故意引入裂痕1402、1404、1406、1408(舉例來說)及分路1410後的一“差異影像”1400。第15圖顯示第14圖的“差異影像”1400的一直方圖1500。第16圖是第14圖的影像1400的一較高對比度版本1600。第17及18圖是分別在遭受故意製造裂痕及分路之前和之後的一個晶圓(來自該對晶圓)的已正規化的發光影像1700及1800。在實驗之前，兩個晶圓在右上角中都已損壞。因為損壞不相同，所以這在“差異影像”(第12、14及16圖)中顯得非常明顯。由於右上角的損壞，第13圖中的直方圖1300在左側(影像灰度黑色一側)具有一個較長的尾部1302。第15圖的直方圖1500顯示一個更加對稱的形狀-具有一個相對應的左長尾部1502，其中已破裂和分路的區域已將一尾部1504加入到右側(影像灰度的白色一側)。對第14及16圖中的裂痕和分路之清晰的人視覺識別反映了以下事實：在第15圖中的直方圖1500的右側尾部區域1504是第13圖中的空白1304。很顯然的是，在第13和15圖中的直方圖的FWHM非常相似：0.008和0.007個正規化單位(即灰度從黑色到白色涵蓋了數值範圍0.0到1.0)。該微小變化是由於被已破裂和分路區域佔據了相對較小的面積。這很重要是因為這意味著若一相對較大的FWHM被測量到，這不太可能是由製程引起的缺陷產生的結果，而是因為這對被比較的晶圓不“相鄰”、“接近相鄰”或來自同種源材料。換句話說，該等晶圓相反具有相對較低的“電氣結構相似性”。一差異影像例子1900以及這樣一對晶圓的直方圖2000分別被顯示在第19和20圖中。第20圖中的直方圖2000的FWHM是0.025個正規化單位(即灰度從黑色到白色涵蓋了數值範圍0.0到1.0)。單獨對該對晶圓的發光影像進行檢查顯示它們最有可能來自方塊中的類似位置，但它們不是相鄰晶圓。

這些結果表明對於約0.008或更小的FWHM而言，使用方法1000對由製程引起的缺陷，特別是缺陷的檢測可能相對可靠，而對於約0.025或更大的FWHM而言，這種檢測的可靠度可能被顯著地降格。這裡將指出的是，這種可靠測量可透過例如高斯分析的其他技術實施。該過程是“有益”的，因為其在檢測過程中提供了可靠的缺陷量值。

根據該備選方法，一旦相鄰晶圓的影像在步驟1008被校正，以及“差異”影像在步驟1009被評估以確定電氣結構相似性，則在步驟1010圖案辨識和/或諸如臨界值測試的其他方法可在該差異影像和/或直方圖上被執行，以建立由製程引起之缺陷(包括裂痕)的量值。因為晶圓通常由多晶矽形成，所以“電氣結構相似性”將不“理想”，因此來自方法1000的一些假正及假負結果在預料之中。這些錯誤的程度至少取決於晶圓的厚度、分離晶圓的鋸切的厚度以及晶圓所出自的該鑄錠部分，以及執行測量的該光伏打製造過程中的步驟。進一步的實驗可允許根據處理的階段(n)建立一相關臨界值，允許識別值R_(k,k+1)(n) 與一預定臨界值之間的比較，如在步驟1012中所看到的那樣。

當圖案辨識值的臨界值被超過時，晶圓(k+1)被假定缺陷，從而可在步驟1016從處理中移除。若該臨界值沒有被超過，則晶圓(k+1)被假定良好，並且在步驟1014被允許進入到處理的下一個階段(n+1)。值得注意的是，一旦晶圓被從處理中移除，這種做法可能打破該備選方法可被用於一相鄰晶圓的程度。然而，基於它自己前面的測試，晶圓(k)是良好的這一假定，晶圓(k)或晶圓(k+1)可與作為一接近相鄰晶圓的下一個晶圓(k+2)相比較，假定一定數量的電氣結構相似性。在一些情況下，晶圓(k+n)也可以使用該過程進行測試。當相似性測試(第11圖)未通過時，第10圖的圖案辨識測試不能被施加在該對晶圓之間。

光伏打處理的不同階段可能產生顯著不同的電氣結構相似性量值，因此同種形式的電氣結構相似性決定不需要施加到一個以上的階段。當它們被使用時，施加不同的電氣結構相似性值。

在該等所述例子中，當一晶圓被檢測到包含一超過某一值的缺陷時，晶圓被描述為遭丟棄。作為最終丟棄的一備選方法，晶圓可從處理310中被移除，然後使用備選方法被重新定向到一個更加徹底的審查。當晶圓在該進一步審查後被認為可接受時，其可被重新引入到該處理310。值得注意的是，若被再次引入，則第10圖的備選處理可能無法如此被使用，這取決於實體“相鄰”或“系列有關”的晶圓較佳地被連續地還是接近連續地處理。

第11圖顯示可被用來執行對準步驟1008的一迭代方法 1100。該方法在步驟1102開始。在步驟1103，子影像被從每一影像的相同部分選擇。第9圖顯示影像901的這樣一個部分903。該所選擇的“子影像”部分實際上可以相當於整個影像，但是將子影像限制到樣本邊界內的一區域可能是有利的，以減小在該方法中由於樣本邊界以及樣本階段效應產生的錯誤。減小子影像的大小有利地減小了執行方法1100所需要的計算時間。若所選擇的子影像太小，則方法1100的準確性會降低。在步驟1104，每一(子)影像被正規化。例如，在資料被表示為實數的情況下，每一影像可被正規化到一。

步驟1106到1110形成一迭代循環。步驟1106第一次被執行時，其根據對樣本的相對三維位置及方向或者在這兩個影像中的“電氣結構相似性”區域的初步估計或猜測且使用影像轉換變數將一個或這兩個發光影像都轉換成新的影像。一個典型的猜測會是樣本的三維位置及方向或在這兩個影像中的“電氣結構相似性”區域是相同的。在該情況下不需要轉換。在該方法1100的後續迭代中，樣本的相對三維位置及方向的值或在這兩個影像中的“電氣結構相似性”區域從步驟1112被擷取(以下將描述)。

在步驟1108，一“差異”影像基於晶圓(k)與晶圓(k+1)的發光影像的減法被計算。該差異影像被期望地限定於這兩個已轉換影像的重疊區域。

選擇性地，儘管期望，但是差異影像的正規化也在步驟1108發生。繼續來自上面步驟1104的正規化例子，影像資料將被除以2，然後實數0.5被加到該影像資料中，這導致所產生的影像資料中的最大範圍0.0到1.0。在影像相同的情況下，所有影像像素將具有值0.5。

步驟1110從該差異影像計算影像強度值的直方圖。若影像充分地相似，則直方圖將包含一個輪廓非常分明的主峰。從步驟1108繼續該例子，在影像相同的情況下，在包含實數0.5的直方筐中的計數的數目將等於在該“差異”影像中的像素的數目。直方圖所給出的分佈寬度透過使用例如分佈的半高全寬(FWHM)，或標準差或另一量值來計算。諸如FWHM之量值是較佳的，因為其相對可免於從該分佈中的長尾部產生的不對稱偏置，而該不對稱偏置影響例如標準差。

在步驟1112，步驟1106到1110用由一演算法決定的空間轉換參數的可選值迭代，其中該演算法被組配用以找出寬度量值中的最小值，直到量值根據預定準則被最小化。然後該方法1100在步驟1114結束。

該方法1100可使用一標準數值最小化例行程序結合一單獨的例行程序以及一總體控製程式被實施，該標準數值最小化例行程序是例如來自MATLAB程式的函數“FMINCON”，該單獨的例行程序將直方圖的寬度計算作為影像轉換變數的函數。

所述的配置對於使用多晶矽晶圓的光伏打胞元製造具有特別的適用性。這是因為看起來結構中的裂痕在發光影像中被有效地隱藏，該等發光影像從包括在多晶晶圓中形成的電活性晶粒邊界、晶體缺陷或雜質豐富區域的許多具有較差電氣品質的區域產生。儘管裂痕可在單晶光伏打胞元製造中被形成，但是這些裂痕更容易識別。然而，於此所述的配置可進一步被用在單晶光伏打胞元製造中，以識別那些裂痕以及允許晶圓在製造過程中的丟棄。

儘管配置與方法相關第3圖的光伏打胞元製造過程310描述，但是同樣的原理及類似的製程和功能也可以延伸到實際的光伏打模組製造，其中多個胞元被安裝以及被電氣連接來形成一模組。如果相關的影像資料已被提供給與相對應的胞元相關的模組製造，則模組製造不需要在與晶圓/胞元處理相同的設施中執行。成像可在一模組中的個別胞元上執行，其中影像被以先前所述的方式比較，以提供對模組中的胞元，從而對作為一個整體的模組的可行性的評估。在一胞元被發現缺陷的情況下，該胞元可被取代，然後該模組或該模組的緊接部分可被重新測試。當測試證實模組的可行性時，模組的最終封裝可被執行以用於裝運。

儘管以上描述參考了EL或PL成像之一，但是可理解的是，其他成像或以上兩者的組合可適用於相關的階段。此外，這兩個製程缺陷檢測實施可在不同處理階段或在同時發生的處理階段獨立地實施或組合實施。

工業應用性

所述的配置至少適用於使用單晶或多晶矽的矽光伏打胞元的製造，特別適用於後者。也可發現該等所述配置適用於使用諸如鍺化矽的除矽外的基礎材料的半導體光伏打胞元製造或(由諸如矽和非晶矽的兩種不同種材料形成的)太陽能胞元或(由直接實體接觸的兩種類型的胞元構成)串疊型胞元。

上文僅描述本發明的一些實施例，而在不脫離本發明之範圍與精神的前提下可對其進行修改和/或改變，這些實施例是說明性的而非限制性的。

100‧‧‧多晶矽晶圓

300‧‧‧成像系統

310‧‧‧製造過程/製程

312~324‧‧‧製程步驟

330‧‧‧成像系統

331~336‧‧‧發光照相機

338‧‧‧連接

340‧‧‧影像拍攝控制器

342‧‧‧影像儲存與處理器

344‧‧‧統計模組

346‧‧‧丟棄信號

348‧‧‧丟棄處理控制器

350‧‧‧信號

351~356‧‧‧丟棄機制

400‧‧‧電腦系統

401‧‧‧電腦模組

402‧‧‧鍵盤

403‧‧‧滑鼠指向裝置/滑鼠

404‧‧‧互連匯流排

405‧‧‧處理器單元/處理器

406‧‧‧記憶體單元

407‧‧‧音訊-視訊介面

408‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面

409‧‧‧儲存裝置

410‧‧‧硬磁碟驅動機(HDD)

411‧‧‧網路介面

412‧‧‧光碟驅動機

413‧‧‧I/O介面

414‧‧‧顯示器裝置/視訊顯示器

415‧‧‧列印機

417‧‧‧揚聲器

422‧‧‧電腦網路

423‧‧‧連接

500‧‧‧成像方法

502~514‧‧‧流程步驟

602~610‧‧‧流程步驟

701~704‧‧‧晶圓

705、706‧‧‧晶粒邊界

750‧‧‧方塊

901、902‧‧‧晶圓影像

903‧‧‧部分晶圓影像

1000‧‧‧晶圓檢查方法

1002~1016‧‧‧流程步驟

1100‧‧‧方法

1102~1114‧‧‧流程步驟

1200‧‧‧差異影像

1300‧‧‧直方圖

1302‧‧‧尾部

1304‧‧‧空白

1400‧‧‧差異影像

1402~1408‧‧‧裂痕

1410‧‧‧分路

1500‧‧‧直方圖

1502‧‧‧尾部

1504‧‧‧尾部

1600‧‧‧差異影像(高對比度版本)

1700、1800‧‧‧發光影像

1900‧‧‧差異影像

2000‧‧‧直方圖

2100‧‧‧成像方法

2102~2116‧‧‧流程步驟

第1圖說明對於光伏打胞元製造以及在那裡存在的晶粒邊界有用的一多晶矽晶圓；第2圖是第1圖中該顯示裂痕的晶圓的一部分的一詳細視圖；第3圖概要說明根據本揭露之一個層面的一光伏打胞元製造系統及製程；第4圖是用於控制第3圖的系統及製程的一通用電腦的一概要方塊圖；第5圖是在第3圖的製程及系統中使用的影像處理的流程圖；第6圖是對第5圖之計算測量值步驟的流程圖；第7圖顯示多晶矽之特徵與一卡式盒中的相鄰晶圓間的關係；第8圖顯示來自一方塊的連續相鄰晶圓的切割；第9圖說明相鄰晶圓之影像間的不對準；第10圖是根據用於一單一晶圓處理階段之揭露的一備選影像處理方法的一流程圖；第11圖是一種用於實施第10圖的步驟1008的方法的一流程圖；第12、14、16、17、18及19圖是與晶圓相關的影像；以及第13、15及20圖是從那些影像獲得且用於評估晶圓間的“電氣結構相似性”的直方圖；第21圖顯示一種適用於第3圖中的系統的備選成像方法。