DE202008004430U1

DE202008004430U1 - Prüfvorrichtung zum optischen Prüfen von Prüfobjekten

Info

Publication number: DE202008004430U1
Application number: DE200820004430
Authority: DE
Original assignee: Viscom AG
Current assignee: Viscom AG
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2018-04-01

Abstract

Prüfvorrichtung zum optischen Prüfen von Prüfobjekten, insbesondere Wafern, Solarzellen oder dergleichen,
mit einer Abbildungseinrichtung zum Abbilden von Bildern eines Prüfbereiches,
wobei die Abbildungseinrichtung in Bilddatenübertragungsverbindung mit einer Auswertungseinrichtung steht, die die Bilddaten auswertet und feststellt, ob das Prüfobjekt vorbestimmten Anforderungen genügt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abbildungseinrichtung (10) eine Mehrzahl von Kameras (12, 14) aufweist,
daß das von den einzelnen Kameras (12, 14) erfaßte Bildfeld kleiner als der Prüfbereich (16) ist und
daß die Kameras (12, 14) derart relativ zueinander und zu dem Prüfbereich (16) angeordnet sind, daß die Bildfelder der Kameras (12, 14) zusammen den Prüfbereich (16) abdecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum optischen Prüfen von Prüfobjekten, insbesondere Wafern, Solarzellen oder dergleichen.
Derartige Prüfvorrichtungen sind allgemein bekannt und werden insbesondere verwendet, um Wafer oder Solarzellen zu überprüfen und festzustellen, ob die Wafer oder Solarzellen vorbestimmten Anforderungen genügen, beispielsweise hinsichtlich ihrer Maße oder ihrer Oberflächenbeschaffenheit.
Die bekannten Prüfvorrichtungen weisen eine Abbildungseinrichtung zum Abbilden eines Prüfbereiches auf, die bei den bekannten Prüfvorrichtungen als Digitalkamera hoher Auflösung ausgebildet ist und den gesamten Prüfbereich erfaßt. Bei den bekannten Prüfvorrichtungen steht die Abbildungseinrichtung in Bilddatenübertragungsverbindung mit einer Auswertungseinrichtung, die die Bilddaten auswertet und feststellt, ob das Prüfobjekt vorbestimmten Anforderungen genügt.
Die bekannten Prüfvorrichtungen ermöglichen auf einfache und zuverlässige Weise eine Prüfung insbesondere von Wafern oder Solarzellen. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß sie relativ teuer in der Herstellung sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum optischen Prüfen von Prüfobjekten, insbesondere von Wafern, Solarzellen oder dergleichen, anzugeben, die den Nachteil der bekannten Prüfvorrichtungen nicht aufweist, die also kostengünstiger gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre gelöst.
Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, zum Abbilden des Prüfbereiches anstelle einer einzelnen hochauflösenden Kamera ein Kameraarray zu verwenden, dessen einzelne Kameras niedrigerauflösend sind. Erfindungsgemäß ist das von jeder der Kameras erfaßte Bildfeld kleiner als der Prüfbereich, wobei die Kameras derart relativ zueinander und zu dem Prüfbereich angeordnet sind, daß die Bildfelder der Kameras zusammen den Prüfbereich abdecken.
Auf diese Weise kann auf die Verwendung teurer Kameras mit hoher Auflösung verzichtet werden, wobei stattdessen eine Mehrzahl von niedrigerauflösenden Kameras verwenden wird. Bei gegenüber der Verwendung einer einzelnen hochauflösenden Kamera gleicher Auflösung ist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung damit erheblich kostengünstiger herstellbar, da eine Mehrzahl von niedriger auflösenden Kameras erheblich kostengünstiger ist als eine einzelne hochauflösende Kamera. Bei gegenüber den bekannten Prüfvorrichtungen im wesentlichen gleichen Herstellungskosten besteht ein Vorteil der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung darin, daß sie eine wesentlich höhere Auflösung bietet. Wird in einer bekannten Prüfvorrichtung beispielsweise eine Digitalkamera mit einer Auflösung von 13 Megapixeln erreicht, so können bei im wesentlichen gleichen Herstellungskosten bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung beispiels weise neun digitale Kameras mit einer Aufösung von jeweils 5 Megapixeln verwendet werden, so daß sich eine erheblich höhere Auflösung von Megapixeln ergibt, mit der der Prüfbereich abgebildet wird. Diese ermöglicht eine erheblich genauere Prüfung der Prüfungsobjekte.
Mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung können Prüfobjekte, insbesondere Wafer oder Solarzellen in vielfältiger Hinsicht optisch geprüft werden. Erfindungsgemäß können beispielsweise Wafer oder Solarzellen in Bezug auf ihre Texturierung, ihre Beschichtung, beispielsweise eine Antireflexbeschichtung, ihre Farbe oder Bedruckung oder auch im Hinblick auf Mikrorisse untersucht werden. Es ist erfindungsgemäß jedoch beispielsweise auch möglich, bei Wafern oder Solarzellen die Maßhaltigkeit, beispielsweise hinsichtlich Breite, Länge und Parallelität der Kanten zu überprüfen. Darüber hinaus ist es beispielsweise möglich, an den Prüfobjekten Kantenausbrüche, Risse, Fingerabdrücke oder Pastenflecken zu überprüfen. Auch eine Überprüfung beispielsweise der Farbzuordnung oder der Homogenität des Prüfobjektes ist erfindungsgemäß möglich.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß sich die Bildfelder von wenigstens zwei Kameras überlappen. Bei dieser Ausführungsform überlappen sich die von den Kameras aufgenommenen Bilder wenigstens teilweise, wobei das Maß der Überlappung aufgrund der Anordnung der Kameras relativ zueinander bekannt ist und in der Auswertungseinrichtung bei der Auswertung der Bilddaten entsprechend kompensiert werden kann.
Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, daß die Bildfelder von wenigstens zwei Kameras überlappungsfrei aneinander angrenzen. Bei dieser Ausführungsform entfällt eine auswertungstechnische Kompensation von Überlappungen.
Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lehre läßt sich grundsätzlich unter Verwendung von analogen Kameras verwirklichen. Zweckmäßigerweise sind die Kameras jedoch Digitalkameras, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre vorsieht. Bei dieser Ausführungsform können die Ausgangssignale der Kameras digital weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise ist die Auswertung der erfindungsgemäßen Bilddaten wesentlich vereinfacht.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäß verwendeten Kameras Bewegtbildkameras sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht jedoch vor, daß die Kameras Standbildkameras sind. Bei dieser Ausführungsform kann ein zu untersuchendes Prüfobjekt beispielsweise auf einem Förderband in den Prüfbereich transportiert werden, wobei das Förderband angehalten wird, wenn sich das Prüfobjekt in dem Prüfbereich befindet. Bei stillstehendem Förderband wird dann ein Standbild des Prüfobjektes aufgenommen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Kameras nach Art eines Rasters in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Auflösung sowie die Größe eines mit einem so gebildeten Kameraarray erfaßbaren Prüfbereiches sind durch entsprechende Wahl der Anzahl von Kameras und ihrer Auflösung innerhalb weiter Grenzen wählbar.
Um eine möglichst homogene Ausleuchtung des Prüfbereiches zu erzielen, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre vor, daß die Prüfvorrichtung wenigstens eine ringförmig auf den Prüfbereich abstrahlenden Beleuchtungseinrichtung aufweist. Dieser Ausführungsform kommt unabhängig von den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1, jedoch in Kombination mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 eine selbständige erfinderische Bedeutung zu.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Beleuchtungseinrichtung eine Mehrzahl von Leuchtdioden, insbesondere weißen Leuchtdioden, aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung kostengünstig gestaltet und liefert eine hohe Lichtausbeute.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten stark schematisierten Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Schutzansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.
Es zeigt:
1 eine schematische Perspektivansicht eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und
2 eine schematische Perspektivansicht einer Abbildungseinrichtung der Prüfvorrichtung gemäß 1.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 2 zum optischen Prüfen von Prüfobjekten dargestellt, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Wafer gebildet sind. Die Prüfvorrichtung 2 weist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 4 auf, in dem eine in 1 nicht erkennbare Abbildungs einrichtung zum Abbilden eines Prüfbereiches aufgenommen ist. Um Wafer in den Prüfbereich zu transportieren, ist eine Transportbandanordnung 6 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung 2 weist ferner eine Auswertungseinrichtung 8 auf, die mit der Abbildungseinrichtung in Bilddatenübertragungsverbindung steht und die Bilddaten auswertet und feststellt, ob der Wafer bestimmten Anforderungen entspricht, beispielsweise hinsichtlich seiner Oberflächenbeschaffenheit oder seiner Maßhaltigkeit.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Abbildungseinrichtung 10 der Prüfvorrichtung 2, die erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Kameras aufweist, von denen in 2 lediglich zwei Kameras mit den Bezugszeichen 12, 14 versehen sind. Die Kameras 12, 14 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Digitalkameras ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist das von den einzelnen Kameras 12, 14 erfaßte Bildfeld kleiner als ein in 2 durch einen Kreis angedeuteter Prüfbereich 16, in dem ein optisch zu prüfender Wafer 18 angeordnet ist.
Die Kameras 12, 14 sind relativ zueinander und zu dem Prüfbereich 16 derart angeordnet, daß die Bildfelder der Kameras 12, 14 zusammen den Prüfbereich 16 abdecken. Ein mittels der Abbildungseinrichtung 10 aufgenommenes Bild des Prüfbereiches 16 setzt sich erfindungsgemäß also aus den von der einzelnen Kameras 12, 14 aufgenommenen Bildern zusammen, so daß jede der Kameras 12, 14 nur einen Teil des Prüfbereiches abbildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kameras 12, 14 als Standbildkameras ausgebildet, so daß die Transportbandanordnung 6 zum Prüfen eines Wafers 18 so angehalten wird, daß sich der Wafer 18 in dem Prüfbereich befindet.
Um eine ausreichende Ausleuchtung des Prüfbereiches 16 zu erzielen, weist die Prüfvorrichtung 2 bei diesem Ausführungsbeispiel ein ringförmig auf den Prüfbereich 16 abstrahlende Beleuchtungseinrichtung 20 auf, deren Leuchtmittel durch eine Vielzahl von die optische Achse der Abbildungseinrichtung 10 umgebenden Leuchtdioden gebildet ist, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weiße Leuchtdioden verwendet sind. Um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung zu erhöhen, ist in Strahlrichtung der Leuchtdioden zwischen der Beleuchtungseinrichtung 20 und dem Prüfbereich 16 ein Diffusor 22 angeordnet.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 2 ist wie folgt:
Zum Prüfen eines Wafers 18 wird dieser mittels der Transportbandanordnung 6 in den von der Abbildungseinrichtung 20 erfaßten Prüfbereich 16 transportiert und die Transportbandanordnung 6 in dieser Position angehalten.
Daran anschließend nehmen die Kameras 12, 14 Bilder des Prüfbereiches 16 auf, wobei erfindungsgemäß jede der Kameras 12, 14 nur einen Teil des Prüfbereiches 16 abbildet. Entsprechend der jeweiligen Anwendung können sich die Bildfelder von wenigstens zwei der Kameras 12, 14 überlappen, oder die Bildfelder von wenigstens zwei der Kameras 12, 14 können überlappungsfrei oder im wesentlichen überlappungsfrei aneinander angrenzen.
Die von den Kameras 12, 14 aufgenommenen Bilddaten werden zu der Auswertungseinrichtung 8 übertragen. Die Auswertungseinrichtung 8 setzt aus den Einzelbildern der Kameras 12, 14 softwaregesteuert ein Gesamtbild des Prüfbereiches 16 zusammen. Dieses Gesamtbild kann dann mit Verfahren der Bildverarbeitung bzw. Mustererkennung ausgewertet werden, um festzustellen, ob der Wafer 18 vorbestimmten Anforderungen genügt. Erfindungsgemäß kann der Wafer 18 durch Auswertung der Bilddaten in vielfältiger Hinsicht hinsichtlich seiner Geometrie und/oder Oberflächenbeschaffenheit geprüft werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kameras 12, 14 nach Art eines 3 × 3 Rasters in Zeilen und Spalten angeordnet. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen können jedoch auch Raster höherer Ordnung, also beispielsweise ein 4 × 4 Raster, oder Raster niedriger Ordnung, also beispielsweise ein 2 × 2 Raster, verwendet werden. In 2 ist rechts eine Ausführungsform dargestellt, bei der Kameras 12', 14' nach Art eines 2 × 2 Rasters angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, Rasteranordnungen zu verwenden, bei denen die Anzahl der Zeilen des Rasters ungleich der Anzahl der Spalten des Rasters ist, also beispielsweise eine 2 × 3-Rasteranordnung mit sechs Kameras. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, lediglich zwei Kameras zu verwenden, wobei sich das Gesamtbild des Prüfbereiches dann aus den Einzelbildern der beiden Kameras zusammensetzt.
Da Kameras niedrigerer Auflösung wesentlich kostengünstiger sind als hochauflösende Kameras, ist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung bei gleicher Auflösung und gegenüber bekannten Prüfvorrichtungen mit einer einzelnen hochauflösenden Kamera wesentlich kostengünstiger. Bei gleichen oder im wesentlichen gleichen Kosten weist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung im Vergleich zu den bekannten Prüfvorrichtungen eine wesentlich höhere Auflösung auf.

Claims

Prüfvorrichtung zum optischen Prüfen von Prüfobjekten, insbesondere Wafern, Solarzellen oder dergleichen, mit einer Abbildungseinrichtung zum Abbilden von Bildern eines Prüfbereiches, wobei die Abbildungseinrichtung in Bilddatenübertragungsverbindung mit einer Auswertungseinrichtung steht, die die Bilddaten auswertet und feststellt, ob das Prüfobjekt vorbestimmten Anforderungen genügt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung (10) eine Mehrzahl von Kameras (12, 14) aufweist, daß das von den einzelnen Kameras (12, 14) erfaßte Bildfeld kleiner als der Prüfbereich (16) ist und daß die Kameras (12, 14) derart relativ zueinander und zu dem Prüfbereich (16) angeordnet sind, daß die Bildfelder der Kameras (12, 14) zusammen den Prüfbereich (16) abdecken.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Bildfelder von wenigstens zwei Kameras (12, 14) überlappen.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildfelder von wenigstens zwei Kameras (12, 14) überlappungsfrei oder im wesentlichen überlappungsfrei aneinander angrenzen.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (12, 14) Digitalkameras sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (12, 14) Standbildkameras sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameras (12, 14) nach Art eines Rasters in Zeilen und Spalten angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfvorrichtung (2) wenigstens eine ringförmig auf den Prüfbereich abstrahlende Beleuchtungseinrichtung (20) aufweist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (20) eine Mehrzahl von Leuchtdioden, insbesondere von weißen Leuchtdioden, aufweist.