专利名称：晶圆检测装置及使用其的晶圆检测方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆检测装置及方法，尤其涉及一种用于检测太阳能电池用晶圆的晶圆检测装置及使用其的晶圆检测方法。
背景技术：
随着对于能源的需求增加，与太阳能电池相关的产业与技术亦蓬勃发展。其中，在制造出太阳能电池用的晶圆之后，此些晶圆必须先经过检测的过程以确保其品质，避免具有破损或表面不均匀等瑕疵的晶圆进入后续制程中。光致发光成像法(photoluminescenceimaging, PL imaging)为一种常见用以监测半导体材料的能阶或品质的技术。其应用在太阳能电池的制造时，主要为用来检测太阳能电池的转换效率(conversionefficiency)。通过搭配电荷I禹合元件(charge coupleddevice, (XD)阵列，可用影像来检测整片太阳能电池的品质。此方法亦可用以检测太阳能电池用晶圆的品质(即，太阳能电池的半成品)。然而，已知方法仅限于量测太阳能电池用晶圆的整体品质，而难以在单次量测中分别检测出晶圆中不同区域(或深度)如正面射极或背面电场等处的品质，故不易分辨实际上晶圆的缺陷是来自于晶圆中哪一个区域，造成制程中晶圆品质控管的困难。此外，目前量测晶圆内部品质与其外观为使用不同机台，使得检测晶圆需要耗费一段时间才可完成。因此，有必要发展可更精确并快速地对晶圆各部分进行检测的方法以及装置，以符合制程中控管的需求，以提高生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种晶圆检测装置及方法，其可在单次量测中分别监测晶圆中不同区域的品质，提升制程控管的效率。本发明提出一种晶圆检测装置，包括承载台、雷射光发射装置、传感单元及控制系统。配置承载台用以置放晶圆。雷射光发射装置发出至少两种不同波长范围的雷射光至此晶圆。传感单元接收来自此晶圆的光信号并输出电信号，而控制系统为用以操作雷射光发射装置并分析来自传感单元的电信号，以对晶圆品质进行检测。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置可发出第一雷射光及第二雷射光，且第一雷射光的波长在500nm 1500nm的范围内，而第二雷射光的波长在150nm 800nm的范围内。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置包括一雷射元件。在本发明的另一实施例中，上述的雷射光发射装置包括多个雷射元件。在本发明的一实施例中，上述的晶圆为太阳能电池用晶圆。在本发明的一实施例中，上述的晶圆品质包括晶圆表面、晶圆内部及晶圆背面的状态。本发明另提出一种晶圆检测方法，此方法包括下列步骤。利用控制系统操作雷射光发射装置使其发出至少两种不同波长范围的雷射光至此晶圆；由传感单元接收来自此晶圆的光信号，并输出电信号；将此电信号传输至控制系统进行分析，以检测此晶圆的品质。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置可发出第一雷射光及第二雷射光，且第一雷射光的波长在500nm 1500nm的范围内，而第二雷射光的波长在150nm 800nm的范围内。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置包括一雷射元件。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置包括多个雷射元件。在本发明的一实施例中，上述的晶圆为太阳能电池用晶圆。在本发明的一实施例中，上述的晶圆品质包括晶圆表面、晶圆内部及晶圆背面的 状态。本发明又提出一种晶圆检测方法，此方法包括下列步骤。利用控制系统操作雷射光发射装置，使雷射光发射装置发出雷射光至晶圆；由传感单元接收来自晶圆的光信号，并输出电信号；将此电信号传输至控制系统进行分析，以检测晶圆表面状态。其中，接收来自晶圆的光信号包括接收由雷射光所激发的光及雷射光的反射光。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置包括一雷射元件。在本发明的一实施例中，上述的雷射光发射装置包括多个雷射元件。 在本发明的一实施例中，上述的晶圆为太阳能电池用晶圆。在本发明的一实施例中，上述的晶圆表面状态包括表面物理特性。基于上述，本发明的晶圆检测装置及方法可应用于检测太阳能电池用晶圆，通过在同一装置中使用在不同波长范围内的多束雷射光，可在单次量测中监测到晶圆中不同区域的品质，而提升制程中的监控效率。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图I是依照本发明一实施例所示的一种晶圆检测装置的示意图。图2是依照本发明另一实施例所示的一种晶圆检测装置的示意图。图3是本发明的晶圆检测方法的概略流程图。附图标记100 :承载台110:晶圆
112 :基座114:第一雷射元件116:第二雷射元件120 :发射装置121 :雷射光122 :第一雷射光123 :反射光124 :第二雷射光
130 :光140 :传感单元150:控制系统220 :基座S1、S2、S3、S4 :步骤
具体实施例方式以下将参照所附图式，对本发明的实施方式进行更详细的说明。 图I是依照本发明一实施例所示的一种晶圆检测装置的示意图。图2是依照本发明另一实施例所示的一种晶圆检测装置的示意图。请参照图I及图2，本实施例的晶圆检测装置包括承载台100、雷射光发射装置120、传感单元140及控制系统150。承载台100,其用以承载待测晶圆110。晶圆110例如是太阳能电池用晶圆、娃基板或太阳能电池芯片。雷射光发射装置120与传感单元140两者均电性连接至控制系统150。传感单元140例如是大面积的影像获取电荷耦合元件(CCD)，其可接收来自该晶圆的光信号，将其转换为电信号并将此电信号输出至控制系统150中，以进行后续分析。其中，传感单元设置的角度例如是如图I所示，直接位于承载台100垂直方向的上方；或者，传感单元设置的角度也可与承载台100的垂直方向保持角度Θ，以便于接收晶圆所反射的反射光。角度Θ可配合入射的雷射光角度作调整，其大小并无特别限定。控制系统150例如是包括控制单元以及影像分析单元的计算机主机系统。控制系统150可藉由控制单元操作雷射光发射装置120，例如是通过给予启动或停止的信号使雷射光发射装置120发出或是中断到达承载台100上的待测晶圆110的雷射光束，但不限于此。另外，控制系统150的影像分析单元可接收来自传感单元140的电信号，进行进一步的影像分析及比对，以确认待测晶圆110的品质。此外，雷射光发射装置120可发出至少两种不同波长范围的雷射光至晶圆110。雷射光发射装置120例如是如图2中的雷射光发射装置120，仅具有一雷射元件，但能发射至少两种以上波长范围的雷射光的发射装置。或者，如图I所示，雷射光发射装置120例如是具有两个以上雷射元件，而能发射至少两种以上波长范围的雷射光的发射装置。如图I中的雷射光发射装置120，其包括基座112、第一雷射元件114及第二雷射元件116。基座112用以承载第一雷射元件114及第二雷射元件116。第一雷射元件114及第二雷射元件116分别可发出具有不同波长范围的第一雷射光122与第二雷射光124。此外，虽然图中未特别示出，但是第一雷射光122与第二雷射光124可各别独立于不同的基座上。其中，第一雷射光122与第二雷射光124的波长可分别为在500nm 1500nm及150nm 800nm的范围内。在此，较长波段的雷射光(500nm 1500nm)可用以量测晶圆的整体品质影像，而较短波段的雷射光(150nm 800nm)则用以量测靠近晶圆表面处的晶圆影像。故藉由整合并分析待测晶圆在照射不同波段的雷射光后所得的影像，可得到在晶圆中不同区域例如晶圆整体、表面、中心及背面等处的影像，而藉此得知晶圆中不同位置(或深度)的品质表现。图3是本发明的晶圆检测方法的概略流程图。以下将分别参照图I及图2的晶圆检测装置，搭配图3详细说明本发明的晶圆检测方法。请先参照图I与图3。图I的晶圆检测装置可用以检测待测晶圆中不同位置(深度)的品质。首先，可先提供承载台100，将待测晶圆110置放至承载台100上。然后，进行步骤SI，由控制系统150发出信号至雷射光发射装置120以启动第一雷射元件114及第二雷射元件116，使其分别发出具有不同波长范围的第一雷射光122及第二雷射光124至晶圆110。在此，第一雷射光122及第二雷射光124中具有较长波段者(500nm 1500nm)为用以获取晶圆110的整体品质影像，而具有较短波段者(150nm 800nm)则用以获取靠近 晶圆110表面处的晶圆影像。接下来，在以雷射光照射待测晶圆110后，雷射光的能量会激发晶圆110中的电子空穴对进行重组，而使晶圆Iio发光。此时，进行步骤S2，以传感单元140接收自待测晶圆110所发出的光信号。最后，进行步骤S3，对接收的光信号进行分析，以确认待测晶圆品质。传感单元140可将光信号转换为电信号而输出至控制系统150。控制系统150中的影像分析单元会接收来自传感单元140的电信号，进行进一步的影像分析及比对，以确认待测晶圆110的品质。由于当晶圆品质不佳时，受到雷射光照射激发后，晶圆中的电子空穴对重组率较高，此现象可通过对于晶圆所发出的光信号等进行分析来确认，以检测晶圆品质。于此，确认晶圆品质的项目例如是晶圆表面、晶圆内部及晶圆背面的状态。因此，本晶圆检测方法可通过在单次量测中使用至少两种在不同波长范围内的多束雷射光作为检测用光源，而能取得在晶圆中不同区域例如晶圆整体、表面、中心及背面等处的光信号，此些光信号经后续分析处理，利用所得不同的影像对照，即可分析出在晶圆中不同位置(或深度)的品质表现。请参照图2与图3。图2的晶圆检测装置可用以检测待测晶圆表面状态。如上所述，可将待测晶圆110置放至承载台100上，再进行步骤SI，由控制系统150发出信号至雷射光发射装置120，使其发出雷射光121。在此时实施例中，雷射光121的波长范围只要适于检测晶圆表面状态即可，并无特别限定。在以雷射光121照射待测晶圆110后，如同上述实施例，晶圆110中的电子空穴对因雷射激发而重组并发出光。然而，除了由雷射光所激发的光130外，实际上雷射光在照射晶圆表面后，还会产生反射光123。在本实施例中，传感单元140与承载台100的垂直方向保持角度Θ，以接收晶圆110所反射的反射光123。因此，在接下来的步骤S2，以传感单元140接收自待测晶圆110所发出的光信号会包括雷射光所激发的光130的信号，以及晶圆所反射的反射光123的信号。最后，进行步骤S3，对接收的光信号进行分析，以确认待测晶圆品质。如前述，传感单元140可将光信号转换为电信号而输出至控制系统150，而控制系统150再对来自传感单元140的电信号进行分析，以确认待测晶圆110的品质。由于当晶圆表面某部分有不平整的状况时，在该处的反射光信号就会相当微弱。因此，对反射光123的信号与雷射光所激发的光130的信号进行分析，可用以检测晶圆表面平整度。故于此，确认晶圆品质的项目包括晶圆表面的物理特性。综上所述，本发明的晶圆检测装置及使用其的晶圆检测方法，在同一检测装置中进行晶圆内部及外观等部份的品质检测，达到晶圆检测所需的机台最小化，节省在晶圆制程控管所需的成本。而且，在单一量测中即可获得待测晶圆中不同位置(或深度)的品质 表现，而更有效率地进行晶圆制程中的品质控管。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种晶圆检测装置，其特征在于，包括 承载台，配置用以置放晶圆； 雷射光发射装置，发出至少两种不同波长范围的雷射光至所述晶圆； 传感单元，接收来自所述晶圆的光信号，并输出电信号；以及 控制系统，用以操作所述雷射光发射装置及分析来自所述传感单元的所述电信号，以检测所述晶圆品质。
2.根据权利要求I所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述雷射光发射装置发出第一雷射光以及第二雷射光，且所述第一雷射光的波长在500nm 1500nm的范围内，而所述第二雷射光的波长在150nm 800nm的范围内。
3.根据权利要求2所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述雷射光发射装置包括雷射元件。
4.根据权利要求2所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述雷射光发射装置包括多个雷射兀件。
5.根据权利要求I所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述晶圆为太阳能电池用晶圆。
6.根据权利要求I所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述晶圆品质包括晶圆表面、晶圆内部及晶圆背面的状态。
7.一种晶圆检测方法，其特征在于 其步骤包括 利用控制系统操作雷射光发射装置，使所述雷射光发射装置发出至少两种不同波长范围的雷射光至晶圆； 由传感单元接收来自所述晶圆的光信号，并输出电信号；以及 将所述电信号传输至所述控制系统进行分析，以检测所述晶圆品质。
8.根据权利要求7所述的晶圆检测方法，其中所述雷射光发射装置发出第一雷射光以及第二雷射光，且所述第一雷射光的波长在500nm 1500nm的范围内，而所述第二雷射光的波长在150nm 800nm的范围内。
9.根据权利要求8所述的晶圆检测方法，其特征在于，所述雷射光发射装置包括一雷射元件。
10.根据权利要求8所述的晶圆检测方法，其特征在于，所述雷射光发射装置包括多个雷射兀件。
11.根据权利要求7所述的晶圆检测方法，其特征在于，所述晶圆为太阳能电池用晶圆。
12.根据权利要求7所述的晶圆检测方法，其特征在于，所述晶圆品质包括晶圆表面、晶圆内部及晶圆背面的状态。
13.一种晶圆检测方法，用以量测晶圆表面状态，其特征在于 其步骤包括 利用控制系统操作雷射光发射装置，使所述雷射光发射装置发出雷射光至晶圆； 由传感单元接收来自所述晶圆的光信号，并输出电信号；以及 将所述电信号传输至所述控制系统进行分析，以检测所述晶圆表面状态； 其中，接收来自所述晶圆的光包括接收由所述雷射光所激发的光及所述雷射光的反射光。
14.根据权利要求13所述的晶圆检测方法，其特征在于 所述雷射光发射装置包括雷射兀件。
15.根据权利要求13所述的晶圆检测方法，其特征在于· 所述雷射光发射装置包括多个雷射兀件。
16.根据权利要求13所述的晶圆检测方法，其特征在于· 所述晶圆为太阳能电池用晶圆。
17.根据权利要求13所述的晶圆检测方法，其特征在于· 所述晶圆表面状态包括表面物理特性。
全文摘要
一种晶圆检测装置及使用其的晶圆检测方法。此装置包括承载台、雷射光发射装置、传感单元及控制系统。将晶圆置放至承载台上，利用控制系统操作雷射光发射装置，使雷射光发射装置发出至少两种不同波长范围的雷射光至晶圆，传感单元接收来自晶圆的光信号后输出电信号。接着将此电信号传输至控制系统进行分析，可对晶圆品质进行检测。
文档编号G01N21/47GK102788769SQ20111012960
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者黄博声 申请人:联景光电股份有限公司