JP2001235452A - 試料の欠陥測定装置及び方法 - Google Patents

試料の欠陥測定装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料に損傷を加えることなく客観的な評価が
できると共に、試料の欠陥(材料基板等の割れ、内部ク
ラック)の大小並びに場所に関係なく試料の欠陥を検出
できることを目的とする。 【解決手段】 試料1を取り付ける試料取付部11、試
料1を加振させる振動子22、振動子22により試料1
を加振させた時の振動音を収集する音収集器20を備え
た検査治具10と、音収集器20により収集された振動
音を周波数分析する音検知機30とを備えた装置におい
て、振動子22により試料1を加振させた時の加振音を
時系列的に抽出して分析することにより、試料の欠陥を
判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、材料基板(Phot
o Voltaic Cell,多結晶シリコン基板)等の試料につい
て、その基板割れや内部クラック等の欠陥を測定する装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、材料基板等の試料を損傷させるこ
となく、試料の均一性を迅速かつ客観的に評価する測定
装置として、例えば特開平7−113791号公報に示
された装置があった。
【0003】図9は上記試料の均質性測定装置を示すブ
ロック構成図である。この測定装置は、平板状の試料1
01の端部に振動を与えるための振動子102、振動子
102の加振部位から所定の距離を隔てて配置され試料
101を伝達した振動を検出するための第1の振動セン
サ103、振動センサ103から所定の距離を隔てて配
置され試料101を伝達した振動を検出するための第2
の振動センサ104を備えている。
【0004】振動子102から与えられた振動は試料1
01の加振部位から他端方向へ伝達し、第1及び第2の
振動センサ103,104により検出される。第1及び
第2の振動センサ103,104により検出された振動
検出信号は、それぞれ、雑信号を除去し所定の周波数の
信号を選択するためのフィルタ105,106に付与さ
れ、増幅回路107,108により増幅される。第1の
振動センサ103からの検出信号はオシロスコープ10
9のチャンネル1の端子に与えられ、第2の振動センサ
104からの検出信号はオシロスコープ109のチャン
ネル2の端子に与えられ、それぞれ表示される。そし
て、オシロスコープ109に表示された各々の検出信号
に基づいて、振動伝達時間差や伝達速度差を算出するこ
とにより、試料101の均質性を評価できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来装置
は、試料に対する振動の伝達時間と伝達速度を用いて均
一性を評価する方法を用いている。すなわち、この判別
方法は時系列での変化ではなく、2点間の瞬時データ
(伝達時間差、伝達速度差)を差異分析し、演算にによ
り試料の均一性や割れやクラックを判別する方法として
いたので、試料を固定するポイントの割れ及び内部クラ
ックの検出、試料内部の振動伝達域で遠ポイントまたは
2点間からの等ポイントの欠陥(割れや内部クラック)
の検出、及び微細なマイクロクラックなどの検出には、
十分な結果を得られなかった。
【0006】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、試料に損傷を加えることなく客
観的な評価が出来ると共に、試料の欠陥(材料基板等の
割れ、内部クラック)の大小並びに場所に関係なくを検
出できることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、試料
を取り付ける試料取付部、試料を加振させる振動子、こ
の振動子により試料を加振させた時の振動音を収集する
音収集器を備えた検査治具と、音収集器により収集され
た振動音を周波数分析する音検知機とを備えた試料の欠
陥測定装置において、振動子により試料を加振させた時
の加振音を時系列的に抽出して分析することにより、試
料の欠陥を判定することを特徴とする。
【0008】請求項2の発明は、音収集器により収集し
た振動音を、音検知機のローパスフィルタとハイパスフ
ィルタを通してそれぞれ増幅した後で差動演算を行うと
共に、オシロスコープに合成波を出力させることを特徴
とする。
【0009】請求項3の発明は、試料取付部の試料を固
定する固定部を緩衝材で構成し、試料取付部をベアリン
グを介して検査治具固定側の軸に装着することを特徴と
する。
【0010】請求項4の発明は、試料を試料取付部の音
収集器と固定部により弾性的に挟み込んで固定すること
を特徴とする。
【0011】請求項5の発明は、振動子により試料取付
部に取り付けられた試料を加振させ、この振動子により
試料を加振させた時の振動音を音収集器により時系列的
に収集し、音収集器により収集された振動音を周波数分
析することにより試料の欠陥を判定することを特徴とす
る試料の欠陥測定方法である。
【0012】請求項6の発明は、第1回の試料の欠陥判
定の実施後、所定角度回転した試料を固定して再度、振
動子により試料を加振させて試料の欠陥を判定すること
を特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1による試料の欠陥測定装置を示す図であ
り、図(a)は欠陥測定装置全体を示す概略構成図、図
(b)は欠陥測定装置の検査治具を示す側面図である。
本実施の形態による試料の欠陥測定装置は、材料基板等
の試料1を固定した状態で振動子22により振動を加
え、その加振音をコンデンサマイク等の音収集器20に
より収集する検査治具10と、音収集器20により収集
した振動音をLPF(ローパスフィルタ)とHPF(ハ
イパスフィルタ)を通して増幅した後、演算して合成波
として出力する音検知機30と、音検知機30で演算し
た波形を表示し、その波形により試料の欠陥を判定する
オシロスコープ50を備えている。
【0014】図2は本実施の形態の検査冶具10の全体
構成を示す斜視図である。図において、検査治具10
は、主として、試料1を取り付けるための試料取付部1
1と、振動子22を取り付けるための振動子取付部12
から構成されている。試料取付部11は、図3に示すよ
うに、検査治具固定側10aに設けられた軸13に、ベ
アリングを介して摺動自在かつ着脱自在に取付けられて
いる。また、振動子取付部12も、検査治具固定側10
aに設けられた軸26にベアリングを介して摺動自在に
取付けられ、吊り下げ線(銅線等)23を介して振動子
22を取付けている。
【0015】図4は検査治具10の試料取付部11の詳
細を示す断面図である。図において、試料取付部11
は、検査治具固定側10aの軸13に摺動自在に装着さ
れるベアリング14と、このベアリング14を囲むよう
に配設された保護部15と、試料1を固定するためのP
Eライト等の試料固定部17(緩衝作用を有する)と、
保護部15及び試料固定部17を被覆するように設置さ
れた金属板16から構成されている。コンデンサマイク
等の音収集器20は、試料固定部17の一部に設けられ
た孔部に取付けられる。そして、音収集器20の接触面
20aと、この接触面20aと同面積の固定部接触部1
7aにより、試料1が挟み込まれて固定される。金属板
16は、図示C方向に開かせることにより試料1を試料
固定部17に挿入することを可能にし、図示D方向に弾
性的に復帰させることにより試料1を安定的に試料固定
部17に支持することを可能にする。
【0016】また、試料1を試料固定部17に固定する
場合、試料1の凹凸が少ない面、例えば材料基板の裏面
に、音収集器20の接触面20aが接地するようにす
る。これにより、音収集器20による加振音の収集をよ
り確実にして、検出ミスを低減することができる。
【0017】図5は検査治具10の振動子取付部12の
詳細を示す側面図である。図において、振動子取付本体
12aは、検査治具固定側10aに設けられた軸26に
ベアリングを介して摺動自在に取付けられ、吊り下げ線
(銅線等)23を介して振動子22を取付けている。振
動子取付部12のハンドル24は、振動子22の高さを
調整するためのもので、試料取付部11に装着された試
料1の所定の打点に振動子22が衝突するように位置合
せする。また、検査治具固定側10aに設けられた位置
合せ用のポール25は、振動子22のリリースポイント
を一定にさせる役割を果す。
【0018】図6は音検知機30の回路ブロック図を示
す。音検知機30はコンデンサマイク等の音検知器20
により収集された振動音を振動開始から減衰・収束まで
逐次収集する。すなわち、音検知器20により収集され
た振動音は増幅器31により増幅された後、ローパスフ
ィルタ(LPF)32及びハイパスフィルタ(HPF)
33に送られる。そして、LPF32及びHPF33に
より周波数を層別された後、それぞれ整流回路34及び
35に送られる。整流回路34の出力信号は、増幅回路
36により増幅された後、LPF38を通過し端子6に
出力される。また、整流回路34の出力信号は、差動回
路39において、整流回路35の出力信号を増幅器37
により増幅した信号と差し引かれ端子7に出力される。
【0019】上記のように音検知機30により演算され
た合成波は、オシロスコープ50へ逐次出力される。す
なわち、音検知機30の演算結果は、試料1の振動開始
から減衰・収束まで逐次オシロスコープ50に出力さ
れ、その波形の表示領域から基板の割れ、内部クラック
等の欠陥を判別する。
【0020】図7はオシロスコープ50に出力された波
形から試料の欠陥を判別する図である。本実施の形態の
場合、試料の欠陥の判別領域は、良品(割れ、内部クラ
ックなし)は、図7(a)に示すように波形が−領域の
みで振動・収束する。一方、不良品(割れ、内部クラッ
クあり)は、図7(b)及び(c)に示すように波形が
+領域のみあるいは+/−領域で振動・収束するように
周波数の演算を行っている。なお、図7の縦軸は合成波
の振幅、横軸は時間を表す。
【0021】図8は、上述した試料の欠陥(基板割れ、
内部クラック)を判別方法の精度を上げるための作業手
順を示すフローチャートである。図において、まず試料
1を検査治具10にセットした後、振動子22により試
料1を加振させ、その振動音を音収集器20により収集
して音検知機30に送る。音検知機30では音収集器2
0により得られた振動音を周波数分析してオシロスコー
プ50に合成波形を出力する。作業者は図7のグラフに
より試料の良品・不良品を判別する。この時、不良品
(NG)と判定されれば、検査作業は完了する。次に、
良品と判定された場合、試料1を所定角度(180度
等)回転させた後、検査治具10に再セットする。そし
て、振動子22により試料1を加振させ、その振動音を
音収集器20により収集し、更に音検知機30により振
動音を周波数分析してオシロスコープ50に合成波形を
出力する。作業者は再び図7のグラフにより試料の良品
・不良品を判別する。このように、所定回(通常は2
回)の検査でOKの場合のみ、良品と判定する。
【0022】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、材料基
板等の試料についての割れ、内部クラック等の欠陥の判
別作業を効率化することができ、欠陥判別の精度が向上
し、かつ試料の損傷がなく品質を維持することができ
る。
【0023】特に、請求項1及び請求項5の発明によれ
ば、振動子により試料を加振させた時の加振音を時系列
的に抽出して分析することにより、試料の欠陥を判定す
るようにしたので、振動波形の開始から減衰・収束まで
時系列的に観測することができ、試料を固定するポイン
トの欠陥の検出、試料内部の振動伝達域で遠ポイントに
ある欠陥の検出、及びマイクロクラックなど微細なクラ
ックの検出にも最適となる。
【0024】また、請求項2の発明によれば、音収集器
により収集した振動音を音検知機のローパスフィルタと
ハイパスフィルタを通してそれぞれ増幅した後で差動演
算を行うと共に、オシロスコープに合成波を出力させる
ようにしたので、試料の欠陥を客観的に判定することが
できる。
【0025】また、請求項3の発明によれば、試料取付
部内の試料を固定する固定部を緩衝材で構成し、試料取
付部をベアリングを介して検査治具固定側の軸に装着す
るようにしたので、試料取付部が可動式となり、検出波
形の減衰・収束までを明確に抽出・観測することができ
る。また、試料加振時の衝撃を最小限とすることがで
き、試料に損傷を与えることはない。
【0026】また、請求項4の発明によれば、試料を試
料取付部の音収集器と固定部により弾性的に挟み込んで
固定するようにしたので、試料を試料取付部にセット
(取り付け)・リセット(取り外し)する作業の向上を
図ることができ、試料の取付作業を半自動化することが
できる。また、試料の固定力の一定化により検査の再現
性の向上が図れる。
【0027】請求項6の発明によれば、第1回の試料の
欠陥判定の実施後、所定角度回転した試料を固定して再
度、振動子により試料を加振させて試料の欠陥を判定す
るようにしたので、試料の欠陥の検出漏れを排除するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による試料の欠陥測
定装置を示す図である。
【図2】 実施の形態1による検査冶具の全体構成を示
す斜視図である。
【図3】 実施の形態1による検査冶具の試料取付部を
示す斜視図である。
【図4】 実施の形態1による検査冶具の試料取付部を
示す断面図である。
【図5】 実施の形態1による検査冶具の振動子取付部
を示す側面図である。
【図6】 実施の形態1による音検知機を示す回路ブロ
ック図である。
【図7】 実施の形態1によるオシロスコープに出力さ
れた波形から試料の欠陥を判別するための図である。
【図8】 実施の形態1による試料の欠陥を判別するフ
ローチャートを示す図である。
【図9】 従来の試料の均質性測定装置を示すブロック
構成図である。
【符号の説明】
1 試料、10 検査治具、11 試料取付部、12
振動子取付部、14ベアリング、17 固定部、20
音収集器、22 振動子、24 ハンドル、25 ポー
ル、30 音検知機、50 オシロスコープ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料を取り付ける試料取付部、試料を加
    振させる振動子、この振動子により試料を加振させた時
    の振動音を収集する音収集器を備えた検査治具と、 音収集器により収集された振動音を周波数分析する音検
    知機とを備えた試料の欠陥測定装置において、 振動子により試料を加振させた時の加振音を時系列的に
    抽出して分析することにより、試料の欠陥を判定するこ
    とを特徴とする試料の欠陥測定装置。
  2. 【請求項2】 上記音収集器により収集した振動音を、
    音検知機のローパスフィルタとハイパスフィルタを通し
    てそれぞれ増幅した後で差動演算を行うと共に、オシロ
    スコープに合成波を出力させることを特徴とする請求項
    1に記載の試料の欠陥測定装置。
  3. 【請求項3】 上記試料取付部の試料を固定する固定部
    を緩衝材で構成し、試料取付部をベアリングを介して検
    査治具固定側の軸に装着することを特徴とする請求項1
    又は請求項2に記載の試料の欠陥測定装置。
  4. 【請求項4】 試料を、上記試料取付部の音収集器と固
    定部により弾性的に挟み込んで固定することを特徴とす
    る請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の試料の
    欠陥測定装置。
  5. 【請求項5】 振動子により試料取付部に取り付けられ
    た試料を加振させ、この振動子により試料を加振させた
    時の振動音を音収集器により時系列的に収集し、音収集
    器により収集された振動音を周波数分析することにより
    試料の欠陥を判定することを特徴とする試料の欠陥測定
    方法。
  6. 【請求項6】 第1回の試料の欠陥判定の実施後、所定
    角度回転した試料を固定して再度、振動子により試料を
    加振させて試料の欠陥を判定することを特徴とする請求
    項5に記載の試料の欠陥測定方法。
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