用于对纹理化单晶硅晶片上的角锥进行光学测量的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对表面纹理化的单晶硅晶片(1)上的角锥(2)进行光学测量的方法，其中通过使用至少一个光源(4)和至少一个光接收器(5)，在角锥上弯曲的光(7)被接收用于确定角锥的几何特征。无论根据后者或此外除后者之外，在向前方向上散射的光(9)选择性地通过另一光接收器(8)测量并且确定硅晶片的表面通过角锥覆盖的程度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于使用至少一个光源和至少一个光接收器对纹理化单晶硅晶片上的角锥进行光学测量的方法。
技术介绍
例如，从专利说明书EP1692458 B1中已知用于测量纹理化表面上的角锥的平均角锥尺寸的光学测量方法。然而，此方法具有仅可以确定平均角锥尺寸的缺点。另外，本专利技术涉及一种间接方法，其中根据反射光束的强度推断角锥尺寸。此外，由于出现由角锥产生的衍射效应和遮光效应，因此此方法是非线性的且因此供应关于平均角锥尺寸的相对波动而不是绝对量的信息。此外，此方法的不利之处在于，被反射回的信号主要由在角锥表面处的反射造成。从公开案DE 10 2010 029 133 A1中，已知一种用于衬底上的角锥表面纹理的表征的方法。所述方法包含以下过程步骤：使衬底表面经受激光，具体来说，检测由衬底表面产生的光束的反射样本、通过确定由角锥表面结构的侧缘产生的至少一个引导角锥反射最大值、由角锥表面结构的边缘产生的漫反射带以及由面缺陷产生的缺陷最大值的强度来评估反射样本。公开案US 2006/0268283 A1描述一种用于通过光学反射样本的定量确定纹理化程度的光学方法。从DE 10 2010 011 056 A1中，已知一种用于通过在一个或两个面处使用直接反射对表面结构进行定量光学测量的方法。从H.梅克尔(H.Maeckel)等人的文章“使用光学反射模式的单晶硅纹理的表征(CHARACTERISATION OF MONOCRYSTALLINE SILICONE TEXTURE USING OPTICAL REFLECTANCE PATTERNS)”，2008年9月1日至5日西班牙巴伦西亚第23届欧洲光伏太阳能展览会(European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition，EVPUSEC)，第1160至1163页中，已知一种用于使用光学反射样本表征单晶硅晶片纹理的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，通过此方法不仅可以确定平均角锥尺寸，而且还可以确定角锥尺寸的分布展开、平均角锥角度以及硅晶片表面上的表面覆盖度的量值。基于上文详细说明的方法，通过根据权利要求1所述的方法根据本专利技术实现这些和其他目标，其中出于确定角锥的几何特性的目的收集在角锥处衍射的光。根据本专利技术的用于确定角锥特性和角锥几何结构以及具体来说平均角锥尺寸、经照明的测量点内的角锥尺寸的统计分布展开和/或平均角锥角度的方法因此基于由角锥处的衍射产生的衍射图的评估。为此目的，使用在缝隙处的简单衍射理论。根据根据从属权利要求2所述的本专利技术的一个有利实施例，通过光源发出的光的测量点照明晶片表面，并且通过光接收器收集在表面处向前散射的光且根据所检测到的光的量确定角锥的表面覆盖度。因此，除向后衍射的光之外，可能地通过另一光接收器测量和评估向前散射的光。在此，向前散射应被理解为其中晶片表面被用作反射表面的光的方向。如果晶片尚未被纹理化，则在此方向上光的散射量达到最大值。例如，这是太阳能产业中的粗锯晶片。由于在纹理化过程期间具有角锥的晶片的覆盖度增加，因此在此方向上散射的光的量与晶片的覆盖百分比按比例地减少。由于角锥表面和边缘相对于光源和光接收器的几何定向，因此通过角锥覆盖的表面区域几乎不向光接收器供应散射或反射光。因此，当具有角锥的表面存在完整的覆盖度时，没有或几乎没有光在向前方向上反射或散射。换言之，这表示：在镜面反射的方向上反射或散射的光与未通过角锥覆盖的表面的百分比成比例。在其他从属权利要求3至11中指示根据本专利技术的方法的特别有利的实施例。根据本专利技术的示例性实施例，通过光源发出的光的测量点照明角锥的通常四个边缘中的一个，并且通过光接收器角向解析地收集在边缘处向后衍射的光的角度分布。这是可能的且有利的，因为纹理化表面单晶硅晶片上的角锥由于单晶的晶体结构都具有基本上相同的定向以及基本上相同的角锥角度。根据本专利技术的方法的有利实施例在于光源和光接收器的光轴与晶片表面的表面法线位于一个平面中。因此，如果光源的光轴和/或至少一个光接收器的光轴从由每个角锥的边缘中的一个横跨的平面角向地偏离至多10°，则这是特别有利的。关于从由角锥边缘横跨的平面的偏离，对于光源和光接收器的布置这种相对较大的自由度是可能的，因为角锥边缘非常尖锐且具有极小的宽度，所述宽度基本上小于正使用的光的波长。因此，至少在+/-10°的范围内衍射图在垂直方向上也几乎是恒定的，使得至少在此角度范围中测量的结果同样是恒定的。然而，如果光源和/或光接收器的光轴基本上位于由每个角锥的边缘横跨的平面中，则对于简单测量布置这是特别有利的。本专利技术的特别有利的实施例在于，至少一个光源和至少一个光接收器的光轴包含与晶片表面的角度，所述角度小于在每个晶片的角锥边缘与晶片表面之间的角度，且优选地基本上对应于在每个角锥的边缘与晶片表面之间的角度。因此，根据本专利技术，有意地选择测量几何结构，其方式为使得在角锥表面(即，角锥的四个侧面)处反射的光不会落到光接收器上。由于这种将照明的角度优选地选择为不小于或基本上等于角锥边缘的倾斜角，使得由此照明垂直于这四个角锥边缘中的一个对准，因此防止针对评价过程将测量和总结的光的几何遮光。因此，仅经照明的角锥边缘向接收器供应向后反射的信号，而其他三个角锥边缘未被照明且不供应将会干扰测量结果的信号。根据测量到的衍射图，由于已检测到强加于散射的衍射图上的低干扰水平，因此可以可靠地确定平均角锥尺寸、经照明的测量点内的角锥尺寸的统计分布展开以及平均角锥角度。根据本专利技术的对应于角锥边缘的倾斜角的照明角度的选择在本专利技术的先前提及的实施例中也是极其有利的，根据本专利技术的先前提及的实施例，出于确定晶片表面通过角锥的覆盖程度的目的，通过任选的另一光接收器确定表面处的向前散射的光。因此，不存在通过前述角锥的对非纹理化晶片区域的所得几何遮光效应，由此测量结果将被破坏。由于角锥边缘与晶片表面的夹角通常达到45°，因此有利的是选择在45°角度处的光接收器至晶片表面的照射角度或布置。如先前所提及，因此非常有利的是将角锥边缘的倾斜角选择为照明角度，并且此外垂直于角锥边缘中的一个对准照明角度。当在这种有利几何结构的情况下出于确定通过角锥的覆盖程度的目的测量向前散射的光时，不存在在角锥边缘或角锥表面处的到接收器上的伪造直接反射(falsif本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对表面纹理化的单晶硅晶片上的角锥(2)进行光学测量的方法，使用至少一个光源(4)和至少一个光接收器(5、8)，其特征在于，出于确定所述角锥(2)的几何特性的目的，借助于衍射理论收集和评估在所述角锥(2)处衍射的光(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.19 DE 102012012156.31.一种用于对表面纹理化的单晶硅晶片上的角锥(2)进行光学测量的方
法，使用至少一个光源(4)和至少一个光接收器(5、8)，其特征在于，出
于确定所述角锥(2)的几何特性的目的，借助于衍射理论收集和评估在所述
角锥(2)处衍射的光(7)。
2.根据权利要求1所述的用于对表面纹理化的单晶硅晶片上的角锥(2)
进行光学测量的方法，其特征在于，通过所述光源(4)发出的光的测量点照
明晶片(1)的表面，光接收器(8)收集在所述表面处向前散射的光(9)，
并且所述表面通过角锥(2)的覆盖程度根据所检测到的光的量确定。
3.根据权利要求1或2所述的用于对表面纹理化的单晶硅晶片上的角锥
(2)进行光学测量的方法，其特征在于，通过所述光源(4)发出的所述光的
所述测量点照明所述角锥(2)的边缘中的一个，并且通过所述光接收器(5)
角向解析地收集在所述边缘处向后衍射的所述光(7)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的用于对表面纹理化的单晶硅晶片上
的角锥(2)进行光学测量的方法，其特征在于，所述至少一个光源(4)的
光轴和所述至少一个光接收器(5或8)的光轴与所述晶片的表面的表面法线
位于一个平面中。
5.根据以上权利要求中任一项所述的用于对表面纹理化的单晶硅晶片上
的角锥(2)进行光学测量的方法，其特征在于，所述至少一个光源的光轴和
/或所述至少一个光接收器(5或8)的光轴与由每个角锥(2)的边缘中的一
个横跨的平面角向地偏离至多10°。
6.根据权利要求5所述的用于对表面纹理化的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：如弟格·库比则克，
申请(专利权)人：欧德富有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE