JP3220690B2 - 基板の欠陥を検出する装置及びその方法 - Google Patents
基板の欠陥を検出する装置及びその方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/72—Investigating presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、検査
装置、より具体的には、赤外線映像技術により基板の検
査を行うことのできる装置に関する。
装置、より具体的には、赤外線映像技術により基板の検
査を行うことのできる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基板のクラックすなわち欠陥の結果、基
板の故障又はその基板が配置される装置の故障が生じる
可能性がある。基板が太陽電池として使用される場合、
そのクラックすなわち欠陥は、その不良な太陽電池を保
持するソーラパネルの電力出力を著しく制限する可能性
がある。クラックが一度び開始したならば、時間の経過
に伴い、より広がって、より顕著なクラックへと発展す
る可能性が強い。このため、大きいクラックのみなら
ず、小さいクラックをも検出することが重要である。飛
行計画の仕様書では、典型的に数平方メートルの寸法の
ソーラパネルにてクラックが極く僅か又は零であること
を要求している。
板の故障又はその基板が配置される装置の故障が生じる
可能性がある。基板が太陽電池として使用される場合、
そのクラックすなわち欠陥は、その不良な太陽電池を保
持するソーラパネルの電力出力を著しく制限する可能性
がある。クラックが一度び開始したならば、時間の経過
に伴い、より広がって、より顕著なクラックへと発展す
る可能性が強い。このため、大きいクラックのみなら
ず、小さいクラックをも検出することが重要である。飛
行計画の仕様書では、典型的に数平方メートルの寸法の
ソーラパネルにてクラックが極く僅か又は零であること
を要求している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池を検査する周
知の方法は、太陽電池を側部からタングステンハロゲン
灯にて照射し、戻った光を赤外線カメラで撮影するもの
である。この技術は、太陽電池を一側部から照射するこ
とを必要とするため、典型的に、太陽電池の一側部が過
度に明るく、その反対側は、過度に暗く、このため、太
陽電池が均一に照射されない結果となる。この均一に照
射し得ないことは、小さいクラックを隠し、これにより
そのクラックが検出されないことになる。
知の方法は、太陽電池を側部からタングステンハロゲン
灯にて照射し、戻った光を赤外線カメラで撮影するもの
である。この技術は、太陽電池を一側部から照射するこ
とを必要とするため、典型的に、太陽電池の一側部が過
度に明るく、その反対側は、過度に暗く、このため、太
陽電池が均一に照射されない結果となる。この均一に照
射し得ないことは、小さいクラックを隠し、これにより
そのクラックが検出されないことになる。
【0004】また、この従来技術の方法は、太陽電池の
全体を十分に照射するためには、典型的にタングステン
ハロゲン灯を比較的高強度のレベルにて作動させること
も必要とする。タングステンハロゲン灯は、石英の外被
体を有するため、このハロゲン灯は対象とする2乃至5
μmの波長範囲のエネルギを強力に吸収する。かかる吸
収損失を補償するため、タングステンハロゲン灯は、比
較的高温度にて作動することがしばしばであり、このた
め、光の出力の大部分がより短い波長を有する結果とな
る。より短い波長の光線、特に、1.0乃至2.0μm
の範囲の光線は1.0乃至2.0μmの波長範囲におい
て、太陽電池のカバーガラスにより強力に反射されるた
め、ぎらつくような光線(glare)となる可能性が
ある。更に、この高強度のレベルは、太陽電池に熱を加
え、その結果、電池が熱膨張して、検出過程中、クラッ
クを一時的に閉じて、このため、こうしたクラックは検
出されない結果となる可能性がある。また、太陽電池の
過剰な加熱は、太陽電池がその熱を再放射し、次に、そ
の熱がカメラにより撮影されるため、不鮮明な電池のク
ラックの検出状態となる可能性もある。クラックが存在
しなくても、像の特徴がクラックのように見える可能性
がある。
全体を十分に照射するためには、典型的にタングステン
ハロゲン灯を比較的高強度のレベルにて作動させること
も必要とする。タングステンハロゲン灯は、石英の外被
体を有するため、このハロゲン灯は対象とする2乃至5
μmの波長範囲のエネルギを強力に吸収する。かかる吸
収損失を補償するため、タングステンハロゲン灯は、比
較的高温度にて作動することがしばしばであり、このた
め、光の出力の大部分がより短い波長を有する結果とな
る。より短い波長の光線、特に、1.0乃至2.0μm
の範囲の光線は1.0乃至2.0μmの波長範囲におい
て、太陽電池のカバーガラスにより強力に反射されるた
め、ぎらつくような光線(glare)となる可能性が
ある。更に、この高強度のレベルは、太陽電池に熱を加
え、その結果、電池が熱膨張して、検出過程中、クラッ
クを一時的に閉じて、このため、こうしたクラックは検
出されない結果となる可能性がある。また、太陽電池の
過剰な加熱は、太陽電池がその熱を再放射し、次に、そ
の熱がカメラにより撮影されるため、不鮮明な電池のク
ラックの検出状態となる可能性もある。クラックが存在
しなくても、像の特徴がクラックのように見える可能性
がある。
【0005】更に、現在の方法は、表面異常を基板のク
ラックと客観的に且つ明確に区別することはできない。
表面異常は、主として、基板の表面に、溶剤の斑点のよ
うな汚染物質が存在することに起因する。これら汚染物
質は、全体として、太陽電池の性能に有害ではなく、典
型的に、太陽電池を不合格とすることにはならない。現
在の方法の場合、表面異常の像は、典型的に、電池のク
ラックの像よりも拡散している。しかしながら、多くの
場合、像の外観に基づいてのみ電池のクラックと表面異
常とを識別することは難しい。その結果、クラックと表
面異常とを識別するため電池を再検査することが典型的
に、必要となり、検査時間及びコストが増す結果とな
る。良好な電池の不必要な拒絶又はさもなければ良好な
電池の不必要な再加工を回避するため、表面異常と電池
のクラックとを識別することが望ましい。
ラックと客観的に且つ明確に区別することはできない。
表面異常は、主として、基板の表面に、溶剤の斑点のよ
うな汚染物質が存在することに起因する。これら汚染物
質は、全体として、太陽電池の性能に有害ではなく、典
型的に、太陽電池を不合格とすることにはならない。現
在の方法の場合、表面異常の像は、典型的に、電池のク
ラックの像よりも拡散している。しかしながら、多くの
場合、像の外観に基づいてのみ電池のクラックと表面異
常とを識別することは難しい。その結果、クラックと表
面異常とを識別するため電池を再検査することが典型的
に、必要となり、検査時間及びコストが増す結果とな
る。良好な電池の不必要な拒絶又はさもなければ良好な
電池の不必要な再加工を回避するため、表面異常と電池
のクラックとを識別することが望ましい。
【0006】このため、クラックのような欠陥を均一に
検出し、欠陥の種類を識別し、しかも、基板を過度に加
熱することのない、太陽電池のような基板の欠陥を検出
する装置及び方法が必要とされている。
検出し、欠陥の種類を識別し、しかも、基板を過度に加
熱することのない、太陽電池のような基板の欠陥を検出
する装置及び方法が必要とされている。
【0007】
【課題を解決するための手段】基板から隔てられ且つ赤
外光線により基板を実質的に均一に照射し得るように配
置された赤外線放射源と、基板から反射した赤外光線を
集め得るように配置されたレンズを有する赤外線カメラ
と、欠陥を表わす標識を含む像を反射光から形成する手
段とを備え、前記赤外線放射源(14)が、環状リング
の形状をしており、前記赤外線放射源(14)が、前記
基板(12)が前記環状リングの内部空間を通じて前記
カメラ(16)にて見ることができるように前記レンズ
(30)と前記基板(12)との間に配置され、前記赤
外線放射源(14)が前記環状リングとなるようにら旋
状にコイル巻きした線である、基板の欠陥を検出する装
置を提供する。この本発明により、従来技術の上記及び
その他の短所の対策が講じられ且つ解決される。
外光線により基板を実質的に均一に照射し得るように配
置された赤外線放射源と、基板から反射した赤外光線を
集め得るように配置されたレンズを有する赤外線カメラ
と、欠陥を表わす標識を含む像を反射光から形成する手
段とを備え、前記赤外線放射源(14)が、環状リング
の形状をしており、前記赤外線放射源(14)が、前記
基板(12)が前記環状リングの内部空間を通じて前記
カメラ(16)にて見ることができるように前記レンズ
(30)と前記基板(12)との間に配置され、前記赤
外線放射源(14)が前記環状リングとなるようにら旋
状にコイル巻きした線である、基板の欠陥を検出する装
置を提供する。この本発明により、従来技術の上記及び
その他の短所の対策が講じられ且つ解決される。
【0008】第二の形態において、本発明は、基板の欠
陥を検出し且つ該欠陥の種類を決定する装置において、
前記基板(12)から隔てられ且つ前記基板をある入射
角度にて赤外光線(18)で実質的に均一に照射する位
置に配置された赤外線放射源(14)と、前記基板(1
2)から反射した赤外光線(18)を集めるように配置
されたレンズ(30)を有する赤外線カメラ(16)
と、前記反射した赤外光線(18)から前記欠陥を表わ
す標識(48、50)を含む像(32)を形成する手段
(44)と、前記入射角度を変化させる手段(d)とを
備える、装置を提供するものである。
陥を検出し且つ該欠陥の種類を決定する装置において、
前記基板(12)から隔てられ且つ前記基板をある入射
角度にて赤外光線(18)で実質的に均一に照射する位
置に配置された赤外線放射源(14)と、前記基板(1
2)から反射した赤外光線(18)を集めるように配置
されたレンズ(30)を有する赤外線カメラ(16)
と、前記反射した赤外光線(18)から前記欠陥を表わ
す標識(48、50)を含む像(32)を形成する手段
(44)と、前記入射角度を変化させる手段(d)とを
備える、装置を提供するものである。
【0009】更に別の形態において、本発明は、基板の
欠陥を検出し且つ該欠陥の種類を決定する方法におい
て、前記基板(12)をある入射角度にて略均一な仕方
で赤外光線源(14)により照射するステップと、前記
基板(12)から反射した赤外光線を集めるステップ
と、前記反射した赤外光線から像(32)を発生させる
ステップと、前記欠陥を表わす標識(48、50)につ
いて前記像を検査する(44)ステップと、標識の外観
の変化について前記像を連続的に監視する一方にて、前
記入射角度を変化させる(d)ステップとを備える、方
法を提供するものである。
欠陥を検出し且つ該欠陥の種類を決定する方法におい
て、前記基板(12)をある入射角度にて略均一な仕方
で赤外光線源(14)により照射するステップと、前記
基板(12)から反射した赤外光線を集めるステップ
と、前記反射した赤外光線から像(32)を発生させる
ステップと、前記欠陥を表わす標識(48、50)につ
いて前記像を検査する(44)ステップと、標識の外観
の変化について前記像を連続的に監視する一方にて、前
記入射角度を変化させる(d)ステップとを備える、方
法を提供するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の上記及び追加的な特徴及
び有利な点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明ら
かになるであろう。図面及び以下の説明において、数字
は、本発明の色々な特徴部分を示し、図面及び説明の双
方の全体を通じて同様の特徴部分は同様の参照番号にて
表示する。
び有利な点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明ら
かになるであろう。図面及び以下の説明において、数字
は、本発明の色々な特徴部分を示し、図面及び説明の双
方の全体を通じて同様の特徴部分は同様の参照番号にて
表示する。
【0011】以下、添付図面に図示した好適な実施の形
態に関して詳細に説明する。図1を参照すると、基板1
2を検査し且つクラック及び表面異常のような欠陥を検
出する検査装置10が図示されている。本発明の検査装
置10は、クラックを均一に且つ正確に検出し、クラッ
ク、表面異常及び層剥離型式の欠陥を正確に識別するた
め、太陽電池12の検査に利用されることが好ましい。
態に関して詳細に説明する。図1を参照すると、基板1
2を検査し且つクラック及び表面異常のような欠陥を検
出する検査装置10が図示されている。本発明の検査装
置10は、クラックを均一に且つ正確に検出し、クラッ
ク、表面異常及び層剥離型式の欠陥を正確に識別するた
め、太陽電池12の検査に利用されることが好ましい。
【0012】本発明は、太陽電池におけるクラック、表
面異常及び剥離型式の欠陥を検出することのみに限定さ
れるものではなく、集積回路又はエネルギ集め装置にて
使用されるシリコン、砒化ガリウム、ゲルマニウム及び
その他の基板のような、他の基板における欠陥を検出す
るために利用することもできる。
面異常及び剥離型式の欠陥を検出することのみに限定さ
れるものではなく、集積回路又はエネルギ集め装置にて
使用されるシリコン、砒化ガリウム、ゲルマニウム及び
その他の基板のような、他の基板における欠陥を検出す
るために利用することもできる。
【0013】図1及び図2に図示するように、検査装置
10は、赤外線放射源14と、赤外線カメラ16とを備
えている。赤外線放射源14は、基板12の照射に利用
される赤外線エネルギ18を発生させる。該放射源14
は、基板12を均一に照射する任意の放射源14とする
ことができるが、この放射源14は、環状体又はリング
の形状(図2参照)をした放射源であるリング照射装置
であることが好ましい。従って、以下、放射源及びリン
グ照射装置を夫々同じ符号14で引用する。リングの形
態は、基板12が一定の角度θから均一に照射されるよ
うに、対称の放射パターンを提供する。図2に図示する
ように、本発明の好適な実施の形態について、リング照
射装置14は、ら旋状にコイル巻きされ且つ第一の直径
20の環状リングに形成される、ニッケル/クロームの
ような材料から成る小径のヒータ線から成っている。取
り扱いを容易にし且つ基板12から遠方の距離及び近い
距離の双方にて良好に均一に照射するため、第一の直径
20は14cmであることが好ましい(図1)。しかし
ながら、本発明は、14cmの第一の直径20(図2)
にのみ限定されず、種々の第一の直径20を有する異な
る寸法のリング照射装置14によって実施することも可
能である。
10は、赤外線放射源14と、赤外線カメラ16とを備
えている。赤外線放射源14は、基板12の照射に利用
される赤外線エネルギ18を発生させる。該放射源14
は、基板12を均一に照射する任意の放射源14とする
ことができるが、この放射源14は、環状体又はリング
の形状(図2参照)をした放射源であるリング照射装置
であることが好ましい。従って、以下、放射源及びリン
グ照射装置を夫々同じ符号14で引用する。リングの形
態は、基板12が一定の角度θから均一に照射されるよ
うに、対称の放射パターンを提供する。図2に図示する
ように、本発明の好適な実施の形態について、リング照
射装置14は、ら旋状にコイル巻きされ且つ第一の直径
20の環状リングに形成される、ニッケル/クロームの
ような材料から成る小径のヒータ線から成っている。取
り扱いを容易にし且つ基板12から遠方の距離及び近い
距離の双方にて良好に均一に照射するため、第一の直径
20は14cmであることが好ましい(図1)。しかし
ながら、本発明は、14cmの第一の直径20(図2)
にのみ限定されず、種々の第一の直径20を有する異な
る寸法のリング照射装置14によって実施することも可
能である。
【0014】図1及び図2を参照すると、本発明の好適
な実施の形態について、リング照射装置14は、絶縁体
24により支持されている。該絶縁体24は、熱伝導率
が小さく且つリング照射装置14と関係する温度に耐え
ることのできる任意の材料にて形成することができる
が、絶縁体24は遷移材料にて製造することが好まし
い。リング照射装置14は、セラミック調節具(cer
amic standoffs)(図示せず)を使用し
て絶縁体24に締結することができるが、絶縁体24
は、リング照射装置14がその内部に配置される溝25
を保持している。このリング照射装置14は、セラミッ
ク材料で出来ていることが好ましい、幾つかの締結具2
6により溝25内に固着することができる。開口部28
が絶縁体24に形成されており、カメラ16は、この開
口部28を通じて基板12を見ることができる。
な実施の形態について、リング照射装置14は、絶縁体
24により支持されている。該絶縁体24は、熱伝導率
が小さく且つリング照射装置14と関係する温度に耐え
ることのできる任意の材料にて形成することができる
が、絶縁体24は遷移材料にて製造することが好まし
い。リング照射装置14は、セラミック調節具(cer
amic standoffs)(図示せず)を使用し
て絶縁体24に締結することができるが、絶縁体24
は、リング照射装置14がその内部に配置される溝25
を保持している。このリング照射装置14は、セラミッ
ク材料で出来ていることが好ましい、幾つかの締結具2
6により溝25内に固着することができる。開口部28
が絶縁体24に形成されており、カメラ16は、この開
口部28を通じて基板12を見ることができる。
【0015】リング照射装置14から放出された赤外光
線18は、角度θにて基板12に入射し、基板12を照
射する。一方、基板12は、この入射した赤外光線18
を全方向に反射する。赤外線カメラ16のレンズ30
は、絶縁体24の開口部28を通じてこの基板12を見
る。反射した赤外光線の一部分は、カメラ16のレンズ
に入射し、カメラ16により捕獲され且つ集められる。
カメラ16は、集められた反射赤外光線から像32を形
成する手段を提供する。カメラ16のレンズ30は、基
板12に対して略直角に軸線34に沿って配置され、基
板12の相当な表面積をカメラ16の視界内に収束させ
ることができる。カメラ16は、リング照射装置14の
スペクトル出力に適合するスペクトル応答性を有するこ
とが好ましい。かかるカメラ16の1つは、マサチュー
セッツ州、ノース・ビレリカに所在するインフラマトリ
ックス・インコーポレーテッド(Inframatri
csInc.,)が製造するインフラキャム(Infr
acamTM)(登録商標名)のような白金−珪素化合物
赤外線カメラ16である。インフラキャムは、1乃至5
μmの波長に対するスペクトル応答性を有している。こ
のレンズ30は、基板12の一部分、又は基板12の全
体を見るために使用することのできる接写レンズ30で
あることが好ましい。
線18は、角度θにて基板12に入射し、基板12を照
射する。一方、基板12は、この入射した赤外光線18
を全方向に反射する。赤外線カメラ16のレンズ30
は、絶縁体24の開口部28を通じてこの基板12を見
る。反射した赤外光線の一部分は、カメラ16のレンズ
に入射し、カメラ16により捕獲され且つ集められる。
カメラ16は、集められた反射赤外光線から像32を形
成する手段を提供する。カメラ16のレンズ30は、基
板12に対して略直角に軸線34に沿って配置され、基
板12の相当な表面積をカメラ16の視界内に収束させ
ることができる。カメラ16は、リング照射装置14の
スペクトル出力に適合するスペクトル応答性を有するこ
とが好ましい。かかるカメラ16の1つは、マサチュー
セッツ州、ノース・ビレリカに所在するインフラマトリ
ックス・インコーポレーテッド(Inframatri
csInc.,)が製造するインフラキャム(Infr
acamTM)(登録商標名)のような白金−珪素化合物
赤外線カメラ16である。インフラキャムは、1乃至5
μmの波長に対するスペクトル応答性を有している。こ
のレンズ30は、基板12の一部分、又は基板12の全
体を見るために使用することのできる接写レンズ30で
あることが好ましい。
【0016】太陽電池12のような多くの基板12は、
1乃至2.0μmの波長範囲内にて強力に反射するコー
ティングを有するカバーガラス36を有している。かか
る太陽電池12について、カバーガラス36から反射し
た光を遮断し且つかかる反射光からのぎらつくような光
を少なくするため、ロングパスフィルタ38をカメラ1
6に追加することができる。これと代替的に、レンズ3
0は、2.0μm以下の波長の光線を遮断するフィルタ
として機能するゲルマニウム材料にて製造してもよい。
1乃至2.0μmの波長範囲内にて強力に反射するコー
ティングを有するカバーガラス36を有している。かか
る太陽電池12について、カバーガラス36から反射し
た光を遮断し且つかかる反射光からのぎらつくような光
を少なくするため、ロングパスフィルタ38をカメラ1
6に追加することができる。これと代替的に、レンズ3
0は、2.0μm以下の波長の光線を遮断するフィルタ
として機能するゲルマニウム材料にて製造してもよい。
【0017】本発明の好適な実施の形態の場合、リング
照射装置14及び絶縁体24からの全ての光線をカメラ
16から遮蔽するため、カメラ16のレンズ30と絶縁
体24との間に遮光体40が配置される。この遮光体4
0は、絶縁体24と一体に、又は別個の装置として形成
することができる。遮光体40は、赤外光線を反射しな
い内面42を有する、ポリ塩化ビニル材料の管であるこ
とが好ましい。
照射装置14及び絶縁体24からの全ての光線をカメラ
16から遮蔽するため、カメラ16のレンズ30と絶縁
体24との間に遮光体40が配置される。この遮光体4
0は、絶縁体24と一体に、又は別個の装置として形成
することができる。遮光体40は、赤外光線を反射しな
い内面42を有する、ポリ塩化ビニル材料の管であるこ
とが好ましい。
【0018】本発明の好適な実施の形態に関し、カメラ
16は、集められた反射赤外光線から像32を形成する
手段を提供する。別個のプロセッサ、コンピュタ等もま
た像32を形成し且つ記録する手段を提供することがで
きる。像32は、モニター装置44に表示されることが
好ましい。基板12がクラック及び表面異常が存在しな
い太陽電池12である場合、像32は、太陽電池の構造
に固有の格子構造体46を除いて、均一な外観となる。
基板12が欠陥を含む場合、像32はその欠陥の標識4
8、50を表示することになる。
16は、集められた反射赤外光線から像32を形成する
手段を提供する。別個のプロセッサ、コンピュタ等もま
た像32を形成し且つ記録する手段を提供することがで
きる。像32は、モニター装置44に表示されることが
好ましい。基板12がクラック及び表面異常が存在しな
い太陽電池12である場合、像32は、太陽電池の構造
に固有の格子構造体46を除いて、均一な外観となる。
基板12が欠陥を含む場合、像32はその欠陥の標識4
8、50を表示することになる。
【0019】長い距離d及び小さい入射角度θについて
太陽電池12を検査するとき、電池のクラック48及び
表面異常50の双方の標識が暗い像として表示される。
表面異常50と電池のクラック48とを識別するため、
軸線34に沿って太陽電池12に近接する位置にリング
照射装置14を再位置決めし、これにより、距離dを短
くし且つ入射角度θを増大させる。像32は、リング照
射装置14が動く間に監視される。電池のクラック48
は、距離及び入射角度θに関係なく暗く表わされる。他
方、リング照射装置14が太陽電池12から相当な距離
に配置され、太陽電池12が小さいθ角度にて照射され
るとき、表面異常50は暗い像として表示される。像5
0は、リング照射装置14を太陽電池12の近くに再位
置決めし、θ角度が増大するに伴い色が薄くなる。像5
0は、リング照射装置14が太陽電池12により近接す
る位置に更に再位置決めされ、太陽電池12を更に大き
いθ角度にて照射するとき、最終的に明るい像として再
度表示される。表面異常50の像32は、約20°乃至
40°の範囲のθ角度にて暗く現れ、その像は約45°
乃至46°にて薄くなり、約58°にて明確により明る
くなる。このように、本発明は、表面異常50を電池の
クラック48から識別し、高効率のシリコン電池のよう
なテキスチャを付した表面構造体を有する太陽電池12
に作用させたとき、優れた反復可能な結果を提供し、ま
た、裸の太陽電池12、又はカバーガラス36を有する
太陽電池12の検査に使用することができる。
太陽電池12を検査するとき、電池のクラック48及び
表面異常50の双方の標識が暗い像として表示される。
表面異常50と電池のクラック48とを識別するため、
軸線34に沿って太陽電池12に近接する位置にリング
照射装置14を再位置決めし、これにより、距離dを短
くし且つ入射角度θを増大させる。像32は、リング照
射装置14が動く間に監視される。電池のクラック48
は、距離及び入射角度θに関係なく暗く表わされる。他
方、リング照射装置14が太陽電池12から相当な距離
に配置され、太陽電池12が小さいθ角度にて照射され
るとき、表面異常50は暗い像として表示される。像5
0は、リング照射装置14を太陽電池12の近くに再位
置決めし、θ角度が増大するに伴い色が薄くなる。像5
0は、リング照射装置14が太陽電池12により近接す
る位置に更に再位置決めされ、太陽電池12を更に大き
いθ角度にて照射するとき、最終的に明るい像として再
度表示される。表面異常50の像32は、約20°乃至
40°の範囲のθ角度にて暗く現れ、その像は約45°
乃至46°にて薄くなり、約58°にて明確により明る
くなる。このように、本発明は、表面異常50を電池の
クラック48から識別し、高効率のシリコン電池のよう
なテキスチャを付した表面構造体を有する太陽電池12
に作用させたとき、優れた反復可能な結果を提供し、ま
た、裸の太陽電池12、又はカバーガラス36を有する
太陽電池12の検査に使用することができる。
【0020】更に、本発明は、基板12を過剰に加熱す
ることはない。約35ワットのリング照射装置14のコ
イル状のヒータ線内への電力入力装置(図示せず)は、
典型的に、カバーガラス36の無い太陽電池12を十分
に照射するレベルの赤外光線18を提供し、また、約4
5ワットの電力入力装置は、カバーガラス36を有する
太陽電池12を十分に照射するレベルの赤外光線18を
提供する。こうした電力入力レベルは、それぞれ約32
5乃至375℃のリング照射装置14の温度に変換さ
れ、この温度は従来技術のタングステンハロゲン灯より
も遥かに低く、このため、太陽電池12の加熱程度が軽
減される。このため、最小の過剰な加熱程度にて電池の
クラック48をより均一に検出することが可能となる。
ることはない。約35ワットのリング照射装置14のコ
イル状のヒータ線内への電力入力装置(図示せず)は、
典型的に、カバーガラス36の無い太陽電池12を十分
に照射するレベルの赤外光線18を提供し、また、約4
5ワットの電力入力装置は、カバーガラス36を有する
太陽電池12を十分に照射するレベルの赤外光線18を
提供する。こうした電力入力レベルは、それぞれ約32
5乃至375℃のリング照射装置14の温度に変換さ
れ、この温度は従来技術のタングステンハロゲン灯より
も遥かに低く、このため、太陽電池12の加熱程度が軽
減される。このため、最小の過剰な加熱程度にて電池の
クラック48をより均一に検出することが可能となる。
【0021】また、本発明は、従来技術における結果と
比較したとき、基板12の大きい表面積が実質的により
均一に照射されることも許容し、その理由は、本発明
は、一定の入射角度θにて全方向から対称の光線を提供
し、基板12が均一に照射されることになるからであ
る。
比較したとき、基板12の大きい表面積が実質的により
均一に照射されることも許容し、その理由は、本発明
は、一定の入射角度θにて全方向から対称の光線を提供
し、基板12が均一に照射されることになるからであ
る。
【0022】更に、本発明は、電池のクラック48を表
面異常50から識別する方法を提供する。しかしなが
ら、本発明は、電池のクラック48及び表面異常50の
検出にのみ限定されず、基板12に結合させた金属溶射
材料のような第二の材料と基板12との間の層剥離を含
む、基板12のその他の種類の欠陥も検出することがで
きる。層剥離は、明るい像として表示され、照射角度θ
を変化させても明るいままである一方、基板のクラック
48は、暗い像として表示され、照射角度θを変化させ
ても暗いままであり、表面異常50は暗い像として表示
され、この暗い像は、照射角度θの増大に伴って明るい
像に変化する。
面異常50から識別する方法を提供する。しかしなが
ら、本発明は、電池のクラック48及び表面異常50の
検出にのみ限定されず、基板12に結合させた金属溶射
材料のような第二の材料と基板12との間の層剥離を含
む、基板12のその他の種類の欠陥も検出することがで
きる。層剥離は、明るい像として表示され、照射角度θ
を変化させても明るいままである一方、基板のクラック
48は、暗い像として表示され、照射角度θを変化させ
ても暗いままであり、表面異常50は暗い像として表示
され、この暗い像は、照射角度θの増大に伴って明るい
像に変化する。
【0023】本発明は図示し且つ上述した形態にのみ限
定されるものではなく、また上述した物理的な実施の形
態の寸法にのみ限定されるものでないことが当業者に理
解されよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に
よってのみ限定されるものである。
定されるものではなく、また上述した物理的な実施の形
態の寸法にのみ限定されるものでないことが当業者に理
解されよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に
よってのみ限定されるものである。
【図1】本発明の好適な実施の形態による検査装置の側
面図である。
面図である。
【図2】図1に図示したリング照射装置の詳細な端面図
である。
である。
10 検査装置 12 太陽電池 14 赤外線放射源/リング照射装置 16 赤外線カメラ 18 赤外光線/赤
外線エネルギ 20 第一の直径 24 絶縁体 25 溝 26 締結具 28 開口部 30 レンズ/接写
レンズ 32 像 34 軸線 36 カバーガラス 38 ロングパスフ
ィルタ 40 遮光体 42 遮光体の内面 44 モニター装置 46 格子構造 48 電池のクラック/標識 50 表面異常/標
識
外線エネルギ 20 第一の直径 24 絶縁体 25 溝 26 締結具 28 開口部 30 レンズ/接写
レンズ 32 像 34 軸線 36 カバーガラス 38 ロングパスフ
ィルタ 40 遮光体 42 遮光体の内面 44 モニター装置 46 格子構造 48 電池のクラック/標識 50 表面異常/標
識
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エイ・チョズコ アメリカ合衆国カリフォルニア州90275, ランチョ・パロス・ヴァーデス,シャド ウ・ウッド・ドライブ 22636 (72)発明者 エル・スザン・ケイスメント アメリカ合衆国カリフォルニア州92708, ファウンティアン・ヴァリ,サン・ラフ ァエル・ストリート 17951 (72)発明者 ジョナサン・ダブリュー・アレンバーグ アメリカ合衆国カリフォルニア州90405, サンタ・モニカ,フォース・ストリート 2623,ナンバー6 (56)参考文献 特開 平8−222832(JP,A) 特開 平8−220008(JP,A) 特開 平5−272940(JP,A) 特開 昭63−124938(JP,A) 特開2000−65760(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 H01L 31/04 - 31/06
Claims (17)
- 【請求項1】 基板(12)の欠陥(48、50)を検
出する装置において、 該基板から隔てられ且つ前記基板を赤外光線(18)で
実質的に均一に照射し得るように配置された赤外線放射
源(14)と、 前記基板から反射した赤外光線を集め得るように配置さ
れたレンズ(30)を有する赤外線カメラ(16)と、 前記反射した赤外光線から前記欠陥を表わす標識(4
8、50)を含む像を形成する手段(44)とを備え、 前記赤外線放射源(14)が、環状リングの形状をして
おり、 前記赤外線放射源(14)が、前記基板(12)が前記
環状リングの内部空間を通じて前記カメラ(16)にて
見ることができるように前記レンズ(30)と前記基板
(12)との間に配置され、 前記赤外線放射源(14)が前記環状リングとなるよう
にら旋状にコイル巻きした線である、装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 前記基板(12)が太陽電池を備える、装置。
- 【請求項3】 請求項1に記載の装置において、 前記コイル状巻きした線がニッケル/クローム材料であ
る、装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の装置において、 前記ら旋状にコイル巻きした線を支持し得るように該ら
旋状にコイル巻きした線に結合された絶縁体(24)を
更に備える、装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の装置において、 前記絶縁体(24)と前記ら旋状にコイル巻きした線の
環状リングとの結合体が前記環状リングの内部空間に対
応する所定の開口部(28)を有し、 前記絶縁体(24)が、前記基板(12)が前記開口部
(28)を通じて前記カメラにて見ることができるよう
に配置された、装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の装置において、 前記絶縁体(24)が、前記基板(12)を向いた円形
の環状溝(25)を更に備え、 前記ら旋状にコイル巻きした線(14)が前記円形の環
状溝(25)内に配置される、装置。 - 【請求項7】 請求項4に記載の装置において、 前記絶縁体(24)がセラミック材料である、装置。
- 【請求項8】 請求項7に記載の装置において、 前記セラミック材料が遷移材料(transite m
aterial)である、装置。 - 【請求項9】 請求項1に記載の装置において、 前記基板(12)が、カバーガラス(36)と、前記基
板(12)と前記レンズ(30)との間に配置されたロ
ングパスフィルタ(long−pass filte
r)(38)とを有し、 該ロングパスフィルタ(38)が2.0μm以下の波長
の光線を略遮断する、装置。 - 【請求項10】 基板の欠陥を検出し且つ該欠陥の種類
を決定する装置において、 前記基板(12)から隔てられ且つ前記基板をある入射
角度にて赤外光線(18)で実質的に均一に照射する位
置に配置された赤外線放射源(14)と、 前記基板(12)から反射した赤外光線(18)を集め
るように配置されたレンズ(30)を有する赤外線カメ
ラ(16)と、 前記反射した赤外光線(18)から前記欠陥を表わす標
識(48、50)を含む像(32)を形成する手段(4
4)と、 前記入射角度を変化させる手段(d)とを備える、装
置。 - 【請求項11】 請求項10に記載の装置において、 前記入射角度を変化させる前記手段(d)が、前記赤外
線放射源(14)を前記基板に接近させ又は該基板から
更に遠くなるように動かすことにより提供される、装
置。 - 【請求項12】 請求項10に記載の装置において、 基板のクラック型の欠陥を表わす前記標識(48、5
0)が、前記入射角度の前記変化に伴って暗い像のまま
である暗い像である、装置。 - 【請求項13】 請求項10に記載の装置において、 表面異常型の欠陥を表わす前記標識(50)が、前記入
射角度が増大するとき明るい像に変化する暗い像であ
る、装置。 - 【請求項14】 請求項10に記載の装置において、 層剥離型の欠陥を表わす前記標識(50)が前記入射角
度の前記変化に伴って明るい像のままである明るい像で
ある、装置。 - 【請求項15】 基板の欠陥を検出し且つ該欠陥の種類
を決定する方法において、 前記基板(12)をある入射角度にて略均一な仕方で赤
外光線源(14)により照射するステップと、 前記基板(12)から反射した赤外光線を集めるステッ
プと、 前記反射した赤外光線から像(32)を発生させるステ
ップと、 前記欠陥を表わす標識(48、50)について前記像を
検査する(44)ステップと、 標識の外観の変化について前記像を連続的に監視する一
方にて、前記入射角度を変化させる(d)ステップとを
備える、方法。 - 【請求項16】 請求項15に記載の方法において、 前記入射角度を変化させる(d)ステップが、前記赤外
光線源を前記基板に接近させ又は更に離れるように動か
すことにより、前記入射角度を変化させるステップを更
に備える、方法。 - 【請求項17】 請求項16に記載の方法において、 前記像を連続的に監視しつつ、前記入射角度を変化させ
る(d)ステップが、前記像を連続的に監視しつつ、前
記入射角度を変化させるステップを更に含み、クラック
型の欠陥(48)が前記全ての入射角度にて暗い像を発
生させ、表面異常型の欠陥(50)が前記入射角度の増
大に伴い明るい像に変化する暗い像を発生させる、方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/138230 | 1998-08-21 | ||
US09/138,230 US6236044B1 (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Method and apparatus for inspection of a substrate by use of a ring illuminator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000065759A JP2000065759A (ja) | 2000-03-03 |
JP3220690B2 true JP3220690B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=22481063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23215399A Expired - Fee Related JP3220690B2 (ja) | 1998-08-21 | 1999-08-19 | 基板の欠陥を検出する装置及びその方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6236044B1 (ja) |
EP (1) | EP0985924A1 (ja) |
JP (1) | JP3220690B2 (ja) |
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