(57)【要約】  基板の欠陥を検出するシステム及び方法が提供される。システムは、基板（１２０）の一方の側に配置され、基板（１２０）に拡散光を放射するように適合された第１照明部（１４０）と、基板（１２０）の他方の側に配置され、第１照明部（１４０）により放射されて基板（１２０）を透過した光を検知することによって、基板（１２０）を走査するように適合された第１画像化部（１６０）であって、第１照明部（１４０）及び第１画像化部（１６０）が第１検出チャネルを構成する第１照明部（１４０）と、基板（１２０）と第１照明部（１４０）及び第１画像化部（１６０）との間に相対運動を生成するように適合された移送モジュール（１３０）と、を備える。
2012519265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムであって、
前記基板の一方の側に配置され、前記基板に拡散光を放射するように適合された第１照明部と、
前記基板の他方の側に配置され、前記第１照明部により放射されて前記基板を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合された第１画像化部であって、前記第１照明部及び前記第１画像化部が第１検出チャネルを構成する前記第１照明部と、
前記基板と前記第１照明部及び前記第１画像化部との間に相対運動を生成するように適合された移送モジュールと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１照明部は、前記基板の実質的に均一な照明を提供するように、前記基板に対して配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板の前記一方の側又は前記他方の側に配置され、前記基板に光を放射するように適合された第２照明部と、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第２照明部によって放射された光が前記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、前記基板を走査するように適合された第２画像化部と、を備え、
前記移送モジュールは、更に、前記基板と前記第２照明部及び前記第２画像化部との間の相対運動を生成するように適合されており、前記第２照明部及び前記第２画像化部は、第２検出チャネルを構成する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
更に、前記第１照明部と前記第２照明部とが同時にオンしないように、前記第１照明部、前記第２照明部、前記第１画像化部及び前記第２画像化部の動作を制御するように適合された制御モジュールを備え、
前記第１照明部が前記基板に拡散光を放射する時に、前記第１画像化部は前記基板を走査し、前記第２照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第２画像化部は前記基板を走査する請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１画像化部及び前記第２画像化部は、同一の画像化部である請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２照明部は、平行光の照明部又は放射角を備えた光の照明部である請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
更に、前記基板に光を放射するように適合された第３照明部と、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査するように適合された第３画像化部と、
第１偏光方向を有し、前記第３照明部と前記基板との間に配置された第１偏光部と、
前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有し、前記第３画像化部と前記基板との間に配置された第２偏光部と、を備え、
前記移送モジュールは、更に、前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成するように適合しており、
前記第３照明部、前記第１偏光部、前記第２偏光部及び前記第３画像化部は第３検出チャネルを構成している請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第３照明部は、前記基板の前記一方の側に配置され、
更に、前記第３画像化部は、前記第３照明部によって放射され、前記第１偏光部及び前記基板及び前記第２偏光部を透過した光を検知することによってか、又は、前記第２照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第３照明部は、前記基板の前記他方の側に配置され、
更に、前記第３画像化部は、前記第３照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
更に、前記第１照明部と前記第３照明部とが同時にオンしないように、前記第１照明部、前記第３照明部、前記第１画像化部及び前記第３画像化部の動作を制御するように適合された制御モジュールを備え、
前記第１照明部が前記基板に拡散光を放射する時に、前記第１画像化部は前記基板を走査し、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第３画像化部は前記基板を走査する請求項７〜９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１画像化部及び前記第３画像化部は、同一の画像化部である請求項７〜９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１照明部及び前記第３照明部は、同一の照明部である請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
更に、前記基板に光を放射するように適合された第３照明部と、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査するように適合された第３画像化部と、
第１偏光方向を有し、前記第３照明部と前記基板との間に配置された第１偏光部と、
前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有し、前記第３画像化部と前記基板との間に配置された第２偏光部と、を備え、
前記移送モジュールは、更に、前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成するように適合しており、
前記第３照明部、前記第１偏光部、前記第２偏光部及び前記第３画像化部は第３検出チャネルを構成している請求項３に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３照明部は、前記基板の前記一方の側に配置され、
更に、前記第３画像化部は、前記第３照明部によって放射され、前記第１偏光部及び前記基板及び前記第２偏光部を透過した光を検知することによってか、又は、前記第２照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第３照明部は、前記基板の前記他方の側に配置され、
更に、前記第３画像化部は、前記第２照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
更に、前記第１照明部及び前記第２照明部及び前記第３照明部が同時にオンしないように、前記第１照明部、前記第２照明部、前記第３照明部、前記第１画像化部、前記第２画像化部及び前記第３画像化部の動作を制御するように適合された制御モジュールを備え、
前記第１照明部が前記基板に拡散光を放射する時に、前記第１画像化部は前記基板を走査し、前記第２照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第２画像化部は前記基板を走査し、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第３画像化部は前記基板を走査する請求項１３〜１５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１画像化部、前記第２画像化部及び前記第３画像化部の内の全てか又は何れか２つは、同一の画像化部である請求項１３〜１５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１照明部及び前記第３照明部は、同一の照明部である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
更に、前記第１画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類するように適合された画像処理モジュールを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記基板は、太陽電池又は太陽電池モジュールに使用されるパターン化又は構造化された基板を含み、前記パターン又は構造はピラミッド形状を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１画像化部の数は、前記基板における欠陥の推測される最大数又は最小の検出サイズと共に、前記基板の幅、画像化の開口数及び検出精度に依存して決定される請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムであって、
前記基板の一方の側又は前記基板の他方の側に配置され、前記基板に光を放射するように適合された第２照明部と、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第２照明部によって放射された光が前記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、前記基板を走査するように適合された第２画像化部と、
前記基板と前記第２照明部及び前記第２画像化部との間に相対運動を生成するように適合された移送モジュールと、を備え、
前記第２照明部及び前記第２画像化部は、第２検出チャネルを構成するシステム。
【請求項２３】
前記第２照明部は、平行光の照明部又は放射角を備えた光の照明部である請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
更に、前記基板に光を放射するように適合された第３照明部と、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査するように適合された第３画像化部と、
第１偏光方向を有し、前記第３照明部と前記基板との間に配置された第１偏光部と、
前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有し、前記第３画像化部と前記基板との間に配置された第２偏光部と、を備え、
前記移送モジュールは、更に、前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成するように適合しており、
前記第３照明部、前記第１偏光部、前記第２偏光部及び前記第３画像化部は第３検出チャネルを構成している請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第３照明部は、前記基板の前記一方の側に配置され、
前記第３画像化部は、更に、前記第３照明部によって放射され、前記第１偏光部及び前記基板及び前記第２偏光部を透過した光を検知することによってか、又は、前記第２照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第３照明部は、前記基板の前記他方の側に配置され、
前記第３画像化部は、更に、前記第３照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
更に、前記第２照明部及び前記第３照明部が同時にオンしないように、前記第２照明部、前記第３照明部、前記第２画像化部及び前記第３画像化部の動作を制御するように適合された制御モジュールを備え、
前記第２照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第２画像化部は前記基板を走査し、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に、前記第３画像化部は前記基板を走査する請求項２４〜２６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２画像化部及び前記第３画像化部は、同一の画像化部である請求項２４〜２６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記第２照明部が、前記基板の前記一方の側に配置されており、前記第２照明部及び前記第３照明部は、同一の照明部である請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
更に、前記第２画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類するように適合された画像処理モジュールを備える請求項２２に記載のシステム。
【請求項３１】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムであって、
前記基板に光を放射するように適合された第３照明部と、
前記基板の一方の側に配置され、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査するように適合された第３画像化部と、
第１偏光方向を有し、前記第３照明部と前記基板との間に配置された第１偏光部と、
前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有し、前記第３画像化部と前記基板との間に配置された第２偏光部と、
前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成するように適合した移送モジュールと、を備え、
前記第３照明部、前記第１偏光部、前記第２偏光部及び前記第３画像化部は第３検出チャネルを構成しているシステム。
【請求項３２】
前記第３照明部は、前記基板の他方の側に配置され、
前記第３画像化部は、更に、前記第３照明部によって放射され、前記第１偏光部及び前記基板及び前記第２偏光部を透過した光を検知することによってか、又は、前記第２照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第３照明部は、前記基板の前記一方の側に配置され、
更に、前記第３画像化部は、前記第３照明部によって放射され且つ前記第１偏光部を透過して前記基板を通る際の散乱により生じた光であって、前記第２偏光部を透過した光を検知することによって、前記基板を走査するように適合されている請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
更に、前記第３画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類するように適合された画像処理モジュールを備える請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記第３画像化部の数は、前記基板における欠陥の推測される最大数又は最小の検出サイズと共に、前記基板の幅、開口数及び検出精度に依存して決定される請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法であって、
前記基板の一方の側に配置された第１照明部を用いて、前記基板に拡散光を放射し、
前記基板の他方の側に配置された第１画像化部を用いて、前記第１照明部により放射されて前記基板を透過した光を検知することによって前記基板を走査し、この際、前記第１照明部及び前記第１画像化部が第１検出チャネルを構成しており、
前記基板と前記第１照明部及び前記第１画像化部との間に相対運動を生成し、
前記第１画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する方法。
【請求項３７】
更に、前記基板の前記一方の側又は前記他方の側に配置された第２照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第２照明部によって放射された光が前記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、前記基板を走査するように適合された第２画像化部を用い、
前記基板と前記第２照明部及び前記第２画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第１画像化部及び前記第２画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
更に、第３照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記他方の側に配置された第３画像化部を用いて、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査し、
前記第３照明部と前記基板との間に、第１偏光方向を有する第１偏光部を配置し、
前記第３画像化部と前記基板との間に、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有する第２偏光部を配置し、
前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第１画像化部及び前記第３画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
更に、第３照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記他方の側に配置された第３画像化部を用いて、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査し、
前記第３照明部と前記基板との間に、第１偏光方向を有する第１偏光部を配置し、
前記第３画像化部と前記基板との間に、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有する第２偏光部を配置し、
前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第１画像化部及び第２画像化部及び前記第３画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法であって、
前記基板の一方の側又は他方の側に配置された第２照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記他方の側に配置され、前記第２照明部によって放射された光が前記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、前記基板を走査するように適合された第２画像化部を用い、
前記基板と前記第２照明部及び前記第２画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第２画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する方法。
【請求項４１】
更に、第３照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記他方の側に配置された第３画像化部を用いて、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査し、
前記第３照明部と前記基板との間に、第１偏光方向を有する第１偏光部を配置し、
前記第３画像化部と前記基板との間に、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有する第２偏光部を配置し、
前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第２画像化部及び前記第３画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法であって、
第３照明部を用いて、前記基板に光を放射し、
前記基板の前記一方の側に配置された第３画像化部を用いて、前記第３照明部が前記基板に光を放射する時に前記基板を走査し、
前記第３照明部と前記基板との間に、第１偏光方向を有する第１偏光部を配置し、
前記第３画像化部と前記基板との間に、前記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有する第２偏光部を配置し、
前記基板と、前記第３照明部及び前記第１偏光部及び前記第２偏光部及び前記第３画像化部との間の相対運動を生成し、
前記第３画像化部からのデータを処理して、前記基板の欠陥を検出し且つ分類する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年２月２７日に出願された中国特許出願第２００９１０１１７９９２．Ｘ号及び２００９年６月２２日に出願された中国特許出願第２００９１０１５０９４０．８号の優先権を主張する。２つの中国特許出願の全ての内容は、参照されて、本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、基板の欠陥を検出する方法及びシステムに関し、特に、透明又は半透明のパターン化又は構造化された基板内又は基板上の欠陥を検出する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
透明又は半透明の基板の分野では、太陽モジュール産業におけるような改善された機能への増大する要求として、パターン化又は構造化された基板がますます普及している。製品の欠陥検出は、品質管理のための重要な手段である。例えば、ガラスの製造工程の間の異なる理由によって、擦り傷、しみ、開いた気泡のような表面欠陥、及び、閉じた気泡、白、黒又は他の色のインクルージョン（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ：混入）のような内部欠陥を含む様々なタイプの欠陥が形成され得る。品質管理の仕様が異なるタイプの欠陥に対して異なるので、欠陥検出の目的は、欠陥を検出することだけでなく、これらの欠陥を分類することにもある。
【０００４】
パターン化又は構造化された基板の欠陥を検出することの課題は、正確に欠陥を検出することに困難な影響をもたらす検出された画像への基板上のパターン又は構造の強い影響を取り除くことにある。非拡散照明モードでは、光は、一定の範囲内の角度で基板に入射する。入射光の光強度は、基板上の規則正しいパターン又は構造によって変調され、画像センサによって集められた原画像には、明確に交互に変化する明暗パターンが生じる。図１Ａは、非拡散透過照明モードにおいて、画像センサによって集められた原画像を示す。図１Ａから分かるように、画像に対するパターンの強い影響が、欠陥を検出し、更に、欠陥の寸法を決め且つ分類することに困難をもたらす。例えば、小さな寸法を有する欠陥の全体の画像は、パターンの画像の下に覆われて、そのような欠陥を検出することは困難であり、不可能でさえあるだろう。また、２つのパターンの間に形成された大きな寸法の欠陥の画像の一部は、パターンの画像によって覆われるだろう。従って、たとえそのような欠陥が検出されても、その実際の寸法を計算することは困難である。
【０００５】
そのようなパターン化又は構造化された基板の例として、２００７年２月７日に公開された中国特許出願公開１９０８６３８号は、パターン化されたガラスの欠陥を検出する光学的方法及び装置を開示しており、図１Ｂに示すように、エッジ照明（ＥＬ）モードが用いられている。レーザ光ビームが、円柱レンズを用いて拡大されて、検出されるガラスの一方の側部に入射することが開示されている。入射光は、ガラスの表面に平行に伝わる。光は、ガラス内の欠陥によって散乱され、散乱光は、ガラス表面の上又は下に配置された画像センサによって集められて、原画像が取得され得る。そのようなエッジ照明モードは原画像へのパターンの影響を弱めるけれども、暗い色のインクルージョンのような欠陥は検出できない。また、円柱レンズは高品質で長く作製することが難しいので、レーザビームは限られた幅にしか拡大できないため、そのような照明モードは、小さな寸法の基板を検出するためにしか使用できない。更に、光のエネルギーは、ガラスの幅内で急に減衰し、検出下のガラスのエッジ又は中央でさえも、鮮明な原画像を取得できる程に十分に強い光で照明され得ない。大きなガラスを検出する場合には、正確さが低減するだろう。
【０００６】
従って、透明又は半透明のパターン化された基板上又は基板内の様々な欠陥を、その寸法に関わらず高解像度で検出できる方法及びシステムを提供することが求められている。また、パターン化された基板上又は基板内の検出された欠陥を高い正確さで分類できる方法及びシステムを提供することが求められている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、透明又は半透明のパターン化又は構造化された基板内又は基板上の欠陥を正確に検出する方法及びシステムを提供することである。本発明の他の目的は、検出された欠陥を分類する方法及びシステムを提供することである。
【０００８】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムによれば、上記基板の一方の側に配置され、上記基板に拡散光を放射するように適合された第１照明部と、上記基板の他方の側に配置され、上記第１照明部により放射されて上記基板を透過した光を検知することによって、上記基板を走査するように適合された第１画像化部であって、上記第１照明部及び上記第１画像化部が第１検出チャネルを構成する上記第１照明部と、上記基板と上記第１照明部及び上記第１画像化部との間に相対運動を生成するように適合された移送モジュールと、を備えるシステムが提供される。
【０００９】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムは、上記基板の一方の側又は上記基板の他方の側に配置され、上記基板に光を放射するように適合された第２照明部と、上記基板の上記他方の側に配置され、上記第２照明部によって放射された光が上記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、上記基板を走査するように適合された第２画像化部と、上記基板と上記第２照明部及び上記第２画像化部との間に相対運動を生成するように適合された移送モジュールと、を備え、上記第２照明部及び上記第２画像化部は、第２検出チャネルを構成する。
【００１０】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出するシステムは、上記基板に光を放射するように適合された第３照明部と、上記基板の一方の側に配置され、上記第３照明部が上記基板に光を放射する時に上記基板を走査するように適合された第３画像化部と、第１偏光方向を有し、上記第３照明部と上記基板との間に配置された第１偏光部と、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有し、上記第３画像化部と上記基板との間に配置された第２偏光部と、上記基板と、上記第３照明部及び上記第１偏光部及び上記第２偏光部及び上記第３画像化部との間の相対運動を生成するように適合した移送モジュールと、を備え、上記第３照明部、上記第１偏光部、上記第２偏光部及び上記第３画像化部は第３検出チャネルを構成している。
【００１１】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法によれば、上記基板の一方の側に配置された第１照明部を用いて、上記基板に拡散光を放射し、上記基板の他方の側に配置された第１画像化部を用いて、上記第１照明部により放射されて上記基板を透過した光を検知することによって上記基板を走査し、この際、上記第１照明部及び上記第１画像化部が第１検出チャネルを構成しており、上記基板と上記第１照明部及び上記第１画像化部との間に相対運動を生成し、上記第１画像化部からのデータを処理して、上記基板の欠陥を検出し且つ分類する方法が提供される。
【００１２】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法によれば、上記基板の一方の側又は他方の側に配置された第２照明部を用いて、上記基板に光を放射し、上記基板の上記他方の側に配置され、上記第２照明部によって放射された光が上記基板を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、上記基板を走査するように適合された第２画像化部を用い、上記基板と上記第２照明部及び上記第２画像化部との間の相対運動を生成し、上記第２画像化部からのデータを処理して、上記基板の欠陥を検出し且つ分類する方法が提供される。
【００１３】
本発明に係る透明又は半透明の基板の欠陥を検出する方法は、第３照明部を用いて、上記基板に光を放射し、上記基板の上記一方の側に配置された第３画像化部を用いて、上記第３照明部が上記基板に光を放射する時に上記基板を走査し、上記第３照明部と上記基板との間に、第１偏光方向を有する第１偏光部を配置し、上記第３画像化部と上記基板との間に、上記第１偏光方向と直交する第２偏光方向を有する第２偏光部を配置し、上記基板と、上記第３照明部及び上記第１偏光部及び上記第２偏光部及び上記第３画像化部との間の相対運動を生成し、上記第３画像化部からのデータを処理して、上記基板の欠陥を検出し且つ分類する。
【００１４】
本発明の上述した及び他の特徴は、添付の図面を参照して、例示である本発明の実施形態の後述する詳細な説明から、より良く理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、先行技術の欠陥検出方法における照明モードを用いて撮影された画像に現れた欠陥を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、先行技術によるエッジ照明モードを用いて検出を行う装置を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態による基板上又は基板内の欠陥を検出するシステムを説明する模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態による単一チャネルの光学構造を説明する模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態による単一チャネルの検出システムによって得られた原画像を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態による２チャネルの光学構造を説明する模式図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態による２チャネルの光学構造において、各部のトリガタイミングを示すタイムチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態による２チャネルの検出システムによって得られた原画像を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態による３チャネルの光学構造を説明する模式図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施形態による３チャネルの光学構造において、各部のトリガタイミングを示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態による３チャネルの光学構造において、第１検出チャネル及び第３検出チャネルによって得られた原画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の図及び説明は、単純化されて本発明の明解な理解に関係する要素を説明しているので、明確さのために、一般の欠陥検出システムにおいて見られる他の要素が取り除かれていることを理解されたい。当業者は、本発明を実施するために、他の要素が望まれ、及び／又は、求められることを認識するだろう。しかし、そのような要素は当該技術では公知であり、それらは本発明のより良い理解を促進しないので、そのような要素の説明は、本明細書では与えられていない。本明細書に含まれる図面は、本発明の目下の好ましい構造の図表としての表示を提供するだけであり、本発明の範囲内にあるこの構造は図面に示されるもの以外の構造を含み得ることも理解されたい。図面では、同様の構造には同様の参照符号が付されている。
【００１７】
以下、本発明の実施形態が、図面と共に詳細に説明される。
【００１８】
（第１実施形態）
【００１９】
上述したように、パターン化又は構造化された基板の局所的欠陥を検出する秘訣は、パターン又は構造の影響を取り除き、背景から欠陥を強調することである。本発明の第１実施形態において提案する近接し且つ拡散する基板の照明は、上述した問題を解決する。上述したように、他の照明モードでは、入射光は一定の角度範囲で基板に入射する。基板の規則正しいパターンの形状により、これらのパターンによる一定の角度範囲内の入射光の変調は、画像センサによって集められた原画像に交互に変化する明暗パターンを引き起こす。対照的に、本発明の拡散照明モードでは、理想的には、拡散光源の入射光が任意の方向を向いているならば、基板の各領域は全空間にわたって各角度の光によって照明されるだろう。実際には、拡散光源の入射角は限定されており、基板上の完全に均一な光の分布は不可能であるけれども、基板に極めて近接して位置付けられた拡散光源によって放射される光線は、十分な幅の領域にわたって、比較的均一な分布を有している。均一な照明は、基板のパターン又は構造の変調を非常に弱めるので、それによって、背景から欠陥が強調される。すなわち、拡散照明源は、実質的に均一な照明を提供するように、基板に対して配置される。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施形態による基板１２０上又は基板１２０内の欠陥を検出するシステム１００を示す。欠陥検出システム１００は、移送モジュール１３０と、照明モジュール１４０と、画像化モジュール１６０と、画像処理モジュール１８０と、制御モジュール１９０とを備える。環境による光の影響を取り除くために、システム全体は、黒いカバー（図示せず）によって閉じられていることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、基板１２０は、太陽電池又は太陽電池モジュールにおいて使用されるパターン化された基板のようなパターン化又は構造化されたガラス、プラスチック又は任意の他の透明又は半透明の物質であり得る。また、基板１２０は、実質的に平行な表面を有するシートの形に限定されず、基板の移動方向に垂直な平面内で円柱状に湾曲した形にまで拡大され得る。「基板の２つの対向する側面」は、他に規定されない限りは、そこで用いられているように、基板の表面に垂直に沿った２つの側面を意味しており、即ち、図３に示すように、基板１２０の上と下の２つの側面である。
【００２２】
移送モジュール１３０は、透明基板１２０と、画像化モジュール１６０及び照明モジュール１４０との間の相対運動を生成するために用いられる。例えば、図２に示すように、相対運動は、基板１２０を、画像化モジュール１６０及び照明モジュール１４０に対して、図２の平面に垂直な方向に動かすことにより発展し得る。代わりに、相対運動は、照明モジュール１４０及び画像化モジュール１６０を、基板１２０に対して動かすことにより発展し得る。例えば、大規模な基板に対しては、照明モジュール１４０及び画像化モジュール１６０を動かすことは、基板１２０を動かすことに対して、魅力的な代替案になり得る。しかし、基板が動かされる場合の光学系の位置合わせは、照明モジュール及び画像化モジュールが動かされる場合よりも簡単である。本実施形態の移送モジュール１３０は、例えば、リニアステージ、ステップモータ、コンベヤベルト、トラック（ｔｒａｃｋ）、台車（ｃａｒｒｉａｇｅ）、空気テーブル、エアベアリング、又は、基板、カメラ及び／又は光源の何れかを搬送する他の従来の方法を備え得る。制限されるわけではないが説明を目的として、以下、基板１２０は、照明モジュール１４０及び画像化モジュール１６０に対して動かされると考える。移送モジュール１３０は、図３にY方向として示されるように、基板１２０と照明モジュール１４０及び画像化モジュール１６０との間を一貫した距離に維持するために、基板１２０の表面に垂直な方向に基板１２０を動かす調整部を有することが好ましい。また、移送モジュール１３０は、走査中に基板１２０の平坦化による誤差を最小化するための平坦化機能を実行しても良い。平坦化は、空気圧（例えば、エアベアリング）を用いて、従来の方法において実行され得る。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ正面図及び側面図であり、図２に示す欠陥検出システム１００における照明モジュール１４０及び画像化モジュール１６０を、２つのモジュールと基板１２０との間の位置関係と共に説明する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、欠陥検出システム１００では、基板１２０はＺ方向に移動する。画像化モジュール１６０は、基板１２０の上方に配置された第１画像化部１６１−１、第２画像化部１６１−２、第３画像化部１６１−３及び第４画像化部１６１−４を有しており、それぞれの画像化部は、画像センサ１６２（図３Ａ及び図３Ｂにおいて１６２−１、１６２−２、１６２−３、１６２−４と示される）及び１つ又は複数の画像化レンズ１６４（図３Ａ及び図３Ｂにおいて１６４−１、１６４−２、１６４−３、１６４−４と示される）を有する。本明細書では、他に規定されない限りは、いわゆる画像化部１６１は、図３Ａ及び図３Ｂに示される全ての４つの画像化部１６１−１、１６１−２、１６１−３、１６１−４をまとめて言及し、いわゆる画像センサ１６２は、図３Ａ及び図３Ｂに示される全ての４つの画像センサ１６２−１、１６２−２、１６２−３、１６２−４をまとめて言及し、いわゆる画像化レンズ１６４は、図３Ａ及び図３Ｂに示される全ての４つの画像化レンズ１６４−１、１６４−２、１６４−３、１６４−４をまとめて言及する。
【００２４】
画像化レンズ１６４は、光を集め、その光を画像センサ１６２の感光面上に結像するために用いられる。画像化部１６１は、画像化部が光を受け入れ得る受け入れ角を決定する開口数を有し、この開口数は、主に、画像化レンズ１６４、及び虹彩のような画像化部に含まれる任意の他の開口部を制限する要素によって制御される。画像センサ１６２は、その感光面で画像化される光を検知し、その光を電気信号に変換するために用いられる。本発明の実施形態では、画像センサ１６２は、ＣＣＤライン走査センサ、ＣＭＯＳライン走査センサ、又は光を電気信号に変換可能な任意の他のセンサのタイプのような、ライン走査カメラである。ライン走査カメラは、すでに市販されており、一度の走査で、１秒あたりに数１００又はものすごい数の回数で、基板１２０を走査するために用いられ得る。基板１２０上において、第１画像化部１６１−１、第２画像化部１６１−２、第３画像化部１６１−３及び第４画像化部１６１−４の走査ラインは、実質的に平行であり、通常、基板１２０の移動方向に対して垂直である。画像化部１６１は、基板１２０上の照明された表面の部分に焦点を合わせる。実際には、特にリアルタイムでの検出の実行の要求が低い場合には、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４の基板１２０の表面上の焦点ラインは、互いに厳密に一致している必要はないことに留意されたい。画像化部１６１の数は、上述した４つに限定されるものではなく、基板における欠陥の推測される最大数又は最小の検出サイズ等と共に、基板の幅、画像化部の開口数、検出精度に依存して、３つ以下（１つでも）、又は５つよりも多く設定されても良いことに留意されたい。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態では、照明モジュール１４０は、基板１２０の下に配置された拡散照明部１４１を有し、拡散照明部１４１は基板１２０の幅方向、即ち図３ＡのＸ方向、と平行になるように配置される。拡散照明部１４１は、第１光源１４２と、第１光源１４２及び基板１２０の間に位置する拡散器１４４とを有する。第１光源１４２によって放射された光は、拡散器１４４を通る際に拡散光になり、その結果、拡散照明モードにおいて基板１２０を照明する。拡散照明部１４１から基板１２０上へ発せられた光の少なくとも一部分は、基板１２０を透過し、４つの画像化部１６１−１、１６１−２、１６１−３、１６１−４によって同時に検知される。その結果、透過経路を介して、画像化部１６１−１、１６１−２、１６１−３、１６１−４に対して、基板１２０の明視野照明を提供する。
【００２６】
本実施形態では、第１光源１４２は、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔ  ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）のような半導体光源、蛍光灯又はハロゲンライトでも良いことに留意されたい。また、本実施形態では、光源は、画像センサ１６２が光源により放射された光を検知する限りにおいては、任意のスペクトル範囲を有していて良い。更に、本実施形態では、光源は、単色光源に限定されない。白色光源のような、広いスペクトル範囲を有する多色光源も可能である。更にまた、拡散光源は、容易に大きな寸法に形成され得る。例えば、数メートルの長さのＬＥＤアレイが市販されている。そして、本実施形態の欠陥検出技術は、そのような大きな幅の基板に対して適用され得る。本実施形態では、第１光源１４２及び拡散器１４４の長さは、Ｘ方向において基板１２０の幅と同じか又は少し長くなっている。
【００２７】
本実施形態では、単一の長い拡散光源が、第１光源１４２として用いられており、直線状に配置された４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４に対してＺ方向に並べられているが、本実施形態では、複数の短い拡散光源が基板１２０を照明するために用いられても良い。例えば、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４それぞれに対して、Ｚ方向に整列している４つの拡散照明部１４１−１，１４１−２，１４１−３，１４１−４が用いられ得る。また、複数の照明部が、Ｘ方向に一列に配置されても良く（単一の長い拡散光源を用いる場合と似ている）、または、それぞれの画像化部と並ぶようにＺ方向に互いに間隔を空けて配置されても良い。後者の場合には、４つの画像化部及びそれぞれの拡散照明部は、基板上の異なるＺ値の位置で同時に動作する。基板上の欠陥の正確な位置は、拡散照明部間の距離を考慮して、後続の画像処理によって決定され得る。
【００２８】
本実施形態では、基板１２０のできる限り均一な照明を提供するために、拡散照明モジュール１４１は、基板１２０に非常に近接して配置されることが好ましい。実験結果は、拡散照明モジュール１４１と基板１２０との間をより近づけることは、パターンの影響がより良く取り除かれ且つ検出精度がより高くなることを示している。
【００２９】
図２に戻って、画像化モジュール１６０は、複数の検知した画像を、次々に画像を記憶し且つ集める画像処理モジュール１８０に送る。図２に示すように、画像処理モジュール１８０は、データバッファ１８２（メモリ１８２）及び画像化モジュール１６０からのデータを処理する処理ユニット（例えば、コンピュータ）１８４を有することが好ましい。制御モジュール１９０は、それぞれの照明部及び画像化部のトリガタイミングを制御する外部トリガとして働く。制御モジュール１９０は、任意のタイプのパルストリガであって良く、エンコーダには限定されない。
【００３０】
図２に示す欠陥検出システム１００の動作は、以下のように進み得る。制御モジュール１９０は、拡散照明部１４１及び画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４それぞれのワークタイミングを制御するために用いられて、基板１２０が照明モジュール１４０及び画像化部１６０を通過する時に、拡散照明部１４１の第１光源１４２のスイッチが入れられ、一方で、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０を透過した光を同時にとらえ始める。画像化部１６１は、取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像化部から受け取ったデータをバッファ１８２の各画像化部のための配列内に記憶する。画像処理モジュール１８０の処理ユニット１８４は、基板１２０上又は基板１２０内の欠陥を識別し分類するために必要な特性計算を実行する。検出結果は、品質管理のためにオペレータに対して表示される。画像取得及び処理の速度は、基板１２０の移動速度に対応するべきである。実際には、欠陥検出システム１００をキャリブレーションするために標準ピースが使用され得る。
【００３１】
図４は、図３の欠陥検出システム１００による、楕円ボックス内に示された気泡及びインクルージョンのようなパターン化されたガラスの欠陥の検出結果を示している。図４から分かるように、照明が広く且つ検出対象の基板に対して非常に近接しているので、光は基板上のパターン又は構造をほとんどあらゆる角度で透過し得る。そして、明るく且つ均一な背景が、集められた原画像に生成される。従って、本実施形態の欠陥検出システム１００は、上述したように、様々な欠陥を正確に識別し、且つ、前分類することができる。
【００３２】
図３に示す実施形態では、拡散照明部１４１及び画像化部１６１によって構成される明視野伝達チャネルのみが用いられており、以下、このチャネルは第１チャネル又は第１検出チャネルと呼ばれる。しかし、第１チャネルでは、得られた原画像において欠陥を特徴づけるグレースケールが、拡散照明によって弱められるので、基板の表面上の開いた気泡を、基板内の閉じた気泡から区別するような、厚さ方向において基板の異なる位置に存在する同じ種類の局所欠陥を区別することは困難である。
【００３３】
（第２実施形態）
【００３４】
図５は、第１検出チャネルによって識別された欠陥の分類の信頼性を向上するための本発明の第２実施形態による２チャネルの光学構造を説明する。示された２チャネルの構造では、図３に示す構造と比較して、平行光照明部４４１が照明モジュール１４０に追加されている。図５の要素は、図３の同様の要素と同じ参照符号によって示されている。
【００３５】
平行光照明部４４１は、第２光源４４２及びコリメーション光学要素４４４（例えば、１つ又は複数のレンズ）を有している。第２光源４４２によって放射された光は、コリメーション光学要素４４４を通って平行光線になり、矢印４４３によって示される方向で基板１２０上に衝突する。平行光照明部４４１は、第２光源４４２が４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４に対して基板の暗視野照明を提供するように配置される。図５に示すように、平行光照明部４４１は、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４と基板１２０の同じ側に位置している（図５では、それらは皆、基板１２０の上に位置しているが、当業者は、それらを対応して基板１２０の下に位置していても良いことを予期するだろう）。平行光照明部４４１からの光の少なくとも一部分は、矢印４４３’によって示される方向に、基板１２０から反射されて、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４によって検知される。その結果、反射経路を介して、４つの画像化部に対して基板１２０の暗視野照明が提供される。以下、平行光照明部４４１及び４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４によって構成された暗視野反射検出チャネルは、第２検出チャネル又は第２チャネルとも呼ばれる。図５に示された２チャネルの光学構造では、第１光源１４２及び第２光源４４２は、例えば、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔ  ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）であり得る。同様に、２つの光源は、画像センサ１６２が光源により放射された光を検知する限りにおいては、任意のスペクトル範囲を有していて良い。また、２つの光源は、単色光源に限定されない。白色光源のような、広いスペクトル範囲を有する多色光源も可能である。第２検出チャネルのみが用いられる場合には、第２光源４４２はハロゲンランプ又は蛍光灯でも良いことを、当業者は理解するだろう。
【００３６】
本実施形態では、２つの照明部、平行光照明部４４１及び拡散照明部１４１は、同時にスイッチが入れられることはなく、基板１２０を交互に照明するために用いられる。４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４は、平行光照明部４４１のスイッチが入る時及び拡散照明部１４１のスイッチが入る時の両方で動作する。従って、図５の２チャネルの光学構造の欠陥検出システムの動作は、以下のように進み得る。制御モジュール１９０を用いて、平行光照明部４４１及び拡散照明部１４１及び４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４それぞれのワークタイミングを制御する。基板１２０が照明モジュール１４０及び画像化部１６０を通過する時に、拡散照明部１４１の第１光源１４２のスイッチが入れられ、一方で、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０を透過した光をとらえ始め、その結果、第１チャネルの検出が実行される。そして、拡散照明部１４１の第１光源１４２のスイッチが切られ、平行光照明部４４１の第２光源４４２のスイッチが入れられ、一方、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０から反射した光をとらえ始め、その結果、第２チャネルの検出が実行される。
【００３７】
具体的には、制御モジュール１９０は、基板１２０の変位を検知し且つ基板１２０が一定の変位ΔＬ＝Ｐ／Ｍを移動する時間を、ワーク時間として、計算するために用いられる。ここで、Ｐは、画像化部の画像センサのピクセル幅を示しており、Ｍは、画像センサの画像化倍率を示している。全てのチャネル検出は、一つのワーク時間で実行されるべきである。そして、制御モジュール１９０は、同時に動作しない検出チャネルのグループの数ｎ（ｎは、２以上の正の整数である）に基づいて、一つのワーク時間をｎ等分又は不等分する。その結果、図６に示すように、トリガパルス列Ｔｉ（ｉは正の整数）が得られる。具体的には、本実施形態の３チャネル構造では、第１チャネル検出及び次の第２チャネル検出は一つのワーク時間ΔＴで実行されるので、一つのワーク時間ΔＴは、Ｔ１及びＴ２のような２つのトリガパルスを含む。また、制御モジュール１９０は、それぞれの画像化部の動作を制御して、光源からの照明が安定した時に照明された基板を走査する。一つのワーク時間に含まれるｎパルスの時間は、等しい又は等しくなくても良いことに留意されたい。例えば、反射チャネルから得られたデータの信号対ノイズ比を向上するために、反射チャネルの時間が、透過チャネルの時間よりも長く設定されても良い。
【００３８】
次に、それぞれの光源及び画像化部に対する制御モジュール１９０の制御動作が、図６に示されたトリガパルス列を参照して説明される。Ｔ１パルス時間の間に、制御モジュール１９０によって生成されたパルス１の前縁（ｌｅａｄｉｎｇ  ｅｄｇｅ）の一定の遅延の後に、第１光源１４２のスイッチが入って、一定のパルス幅（パルス時間よりも短い）の間、基板１２０を照明する。４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４の４つの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４は、第１光源１４２のスイッチが入った後に動作を開始する。そして、第１光源１４２は、パルス２の前縁が来る前に、スイッチが切れる。一方、４つの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４は閉じる。第１光源１４２がオンしている間、第２光源４４２はオフし続け、４つの画像化部１６２は基板１２０を透過した光をとらえ、且つ取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４から受け取ったデータを、バッファ１８２内のそれぞれの画像センサのための配列内に記憶する。
【００３９】
パルス２の前縁の一定の遅延の後に、第２光源４４２のスイッチが入り、一定のパルス幅の間、基板１２０を照明する。４つの画像センサ１６２は、第２光源４４２のスイッチが入った後に、動作を開始する。そして、第２光源４４２は、パルス３の前縁がくる前にスイッチが切れ、一方、４つの画像センサ１６２が閉じる。第２光源４４２がオンしている間、第１光源１４２はオフし続け、４つの画像化部１６１は基板１２０から反射した光をとらえ、且つ取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４から受け取ったデータを、バッファ１８２内のそれぞれの画像センサのための配列内に記憶する。
【００４０】
同様に、奇数番号のパルス時間Ｔ２Ｊ−１（Ｊは正の整数）の間、第１光源１４２は動作し、第１検出チャネルから得られたデータが画像処理モジュール１８０のバッファ１８２内に記憶される。一方、偶数番号のパルス時間Ｔ２Ｊ（Ｊは正の整数）の間、第２光源４４２は動作し、第２検出チャネルから得られたデータが画像処理モジュール１８０のバッファ１８２内に記憶される。
【００４１】
本実施形態の複数の画像化部は、平行光照明部４４１のスイッチが入った時に全ての画像化部が画像をとらえるという説明された場合に限定されることなく、平行光照明部４４１のスイッチが入った時に、第１検出チャネルから得られた原画像の解析結果に基づいて、複数の画像化部の内の１つ又は複数が動作する場合に拡張され得ることに留意されたい。例えば、第１検出チャネルから得られた原画像において第３画像化部１６１−３の画像領域の気泡タイプの欠陥が開いた気泡か又は閉じた気泡かを決定できない場合、制御モジュール１９０は、平行光照明部４４１のスイッチが入った時に第３画像化部１６１−３のみがトリガされて画像をとらえるように制御を実行する。また、第１チャネル及び第２チャネルが画像化部１６１を共有していたが、本発明はそれに限定されない。第１チャネルにおける画像化部１６１以外の１つ又は複数の画像化部が第２チャネルに対して提供される。
【００４２】
図７は、図５に示す２チャネルの光学構造によるパターン化されたガラス上又はガラス内の開いた気泡及び閉じた気泡の検出結果を示す。図７の「第１チャネル」に示すように、図３の単一チャネルの光学構造によって得られた原画像では、開いた気泡又は閉じた気泡の何れも黒い楕円形に見える。その結果、互いに区別することができない。対照的に、第２チャネルを追加した場合には、図７の「第２チャネル」に示すように、開いた気泡は第２チャネルによって得られた原画像では検出できない。一方、第２チャネルによって得られた原画像では、楕円形のボックス内に示すように、閉じた気泡が明るく見える。従って、表面の欠陥を内部の欠陥から明確に区別する。
【００４３】
また、上述した実施形態では第２検出チャネルが暗視野反射モードを有していると説明したが、当業者であれば、光源を画像化部に対して設置することによって、暗視野透過モードの第２検出チャネルを予期するだろう。即ち、第２検出チャネルでは、照明部４４１及び画像化部１６１は、基板１２０の両側それぞれに配置されても良く、画像化部１６１が、照明部４４１によって放射された光が基板１２０を通る際の散乱から生じる光を検知することによって、基板１２０を走査する。
【００４４】
第２実施形態では、平行光照明部４４１が光を放射する角度は、基板１２０が平行光照明部４４１によって放射された光を散乱することにより生じた光に基づいて画像化部１６１によって形成された画像では、基板１２０の開いた気泡は見えず、基板１２０の閉じた気泡は見えるというように設定されるということを、当業者は理解するだろう。ただし、本発明は、そのように限定はされない。また、本発明の他の実施形態では、平行光照明部４４１が、基板１２０が平行光照明部４４１によって放射された光を散乱することにより生じた光に基づいて画像化部１６１によって形成された画像では、基板１２０の開いた気泡は見えて、基板１２０の閉じた気泡は見えないというように設定され得る。
【００４５】
第２実施形態及びその変型例では、平行光照明部４４１が、基板１２０が平行光照明部４４１によって放射された光を散乱することにより生じた光に基づいて画像化部１６１によって形成された画像では、基板１２０の開いた気泡及び閉じた気泡の内の一方が見えて、他方は見えないというように設定されることを、当業者は、理解するだろう。ただし、本発明は、そのように限定はされない。また、本発明の他の実施形態では、放射角を備えた光の照明部が用いられて、基板１２０が放射角を備えた光の照明部によって放射された光を散乱することにより生じた光に基づいて画像化部１６１によって形成された画像では、基板１２０の開いた気泡及び閉じた気泡が見え得る。基板１２０の開いた気泡及び閉じた気泡が見える状態では、明るさ及び他の特徴（例えば、粗さ）が、画像に現れる欠陥が基板１２０の開いた気泡又は閉じた気泡であることを決定するために用いられ得る。
【００４６】
（第３実施形態）
【００４７】
例え基板が欠陥の検査の前に洗浄工程を受けても、基板の表面上には、まだほこりのような外部の物体が存在する。これらの基板の表面上のほこりのような外部の物体は、本物の欠陥として、欠陥検出システムの誤った分類をもたらしかねない。それは、間違いなく、検査の偽の欠陥割合（即ち、偽の欠陥を本物の欠陥として分類する確率）を増加して、結果として検定製品の廃棄を増大する。ほこりの影響を取り除き、且つ、更に、インクルージョン、気泡及び他の応力（ｓｔｒｅｓｓ）又は光学的歪み（ｏｐｔｉｃａｌ−ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）タイプの欠陥を正確に識別するために、本発明の第３実施形態は、欠陥の存在により生じる検出光の偏光特性の変化に基づいて、基板の応力又は光学的歪みタイプの欠陥を検出するための解決法を提供する。基板が直線偏光の光によって照明された時、基板が均一な光学的特性を有している場合、即ち応力又は光学的歪みタイプの欠陥がない場合、基板を透過した光は、実質的に均一な偏光特性を有する。この時、画像化部の前に配置され、直線偏光の光の偏光方向と直交する偏光方向を有する偏光子を用いることによって、全消光の画像が得られ得る。一方、基板のある領域に応力又は光学的歪みタイプの欠陥が存在する場合、その領域を透過した光の偏光特性は、他の領域を透過した光のものとは異なる。その結果、応力又は光学的歪みタイプの欠陥を有する領域を透過した光に関しては、全消光は見られないだろう。言い換えると、画像化部によってとらえた基板の画像では、応力又は光学的歪みタイプの欠陥を有する領域は明るく見え、一方、その周りの領域は暗い背景として見える。
【００４８】
本明細書で用いられているように、「応力タイプの欠陥」という用語は、基板内の局所応力によってもたらされた欠陥を意味する。本発明者らは、インクルージョン（白、黒又は他の色のインクルージョン）又は再結晶化は、基板内の応力によりもたらされるということを実験的に明らかにしている。本明細書で用いられているように、「光学的歪みタイプの欠陥」という用語は、ノット（ｋｎｏｔ）のように、その存在が光の伝搬方向の変化をもたらす欠陥を意味する。
【００４９】
図８は、本発明の第３実施形態による３チャネルの光学検出構造を示す。図８に示される３チャネルの構造では、インクルージョンのような応力タイプの欠陥の存在による照明光の偏光特性の変化に基づいて、基板内の欠陥は、パターン化又は構造化された基板及び光源との間に配置された偏光子、及び、基板と画像化部との間に配置された検光子との組み合わせを用いることによって、更に正確に検出される。
【００５０】
図８に示された３チャネルの構造は、照明モジュール１４０に対して、基板１２０の下に配置され且つビームスプリッタ７７０を介して画像化部１６１に位置合わせされた偏光検出のための照明部７４１と、基板１２０と偏光検出のための照明部７４１との間に配置された第１偏光部７３０（以下、偏光子７３０ともいう）と、基板１２０と画像化部１６１との間に配置された第２偏光部７５０（以下、検光子７５０ともいう）と、が追加された点において図５に示されたものとは異なる。図８に示された構造では、偏光検出のための照明部７４１は、拡散照明部１４１及び平行光照明部４４１と、画像化部のセット、即ち４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４を共有している。以下、偏光子７３０、第２偏光部７５０、偏光検出のための照明部７４１、及び上記４つの画像化部によって構成される偏光検出チャネルは、第３チャネル又は第３検出チャネルとも呼ばれる。図８では、図３及び図５における同じ要素には、同じ参照符号を示す。
【００５１】
図８に示すように、偏光検出のための照明部７４１は、第３光源７４２を有する。本実施形態の第３検出チャネルは、欠陥の存在による検出光の偏光特性の変化に基づいて検出を行うので、測定結果は、照明モード、スペクトル範囲、照明強度又は第３光源７４２の照明角度の影響を受けない。従って、第３光源７４２は、拡散光源、平行光源、又は照明角度が特に限定されない他の光源であり得る。第３光源７４２は、そのスペクトル範囲が画像センサ１６２の動作範囲内である限り、単色光源、多色光源、又は、白色光源でさえあり得る。第３光源７４２は、ＬＥＤ及びレーザのような半導体光源であり得る。また、第３検出チャネルが単独で動作する時（即ち、第１及び第２検出チャネルが存在しないか又は基板の検出中に動作しない）には、蛍光灯及びハロゲンライトでもあり得る。第３光源７４２は、基板１２０に対してできるだけ近接して配置されることが求められる第１光源１４２とは異なって、第３光源７４２が基板の検出される領域を照明して後続の処理を勧めることが可能な限り、図３に示されるＹ方向において、基板から任意の距離に位置して良い。
【００５２】
図８に示される偏光検出のための照明部７４１は、第３光源７４２のみを有しているが、照明部７４１は、拡散器（例えば、拡散照明が求められる場合）、１つ又は複数のレンズのような照らされる光学部品（例えば、平行光照明が求められる場合）を有していても良い。
【００５３】
図８に示すように、偏光検出のための照明部７４１及び拡散照明部１４１が画像化部１６１を共有できるように、ビームスプリッタ７７０が用いられる。ビームスプリッタ７７０は、偏光検出のための照明部７４１を、図３に示すように、基板１２０の透過方向（即ち、Ｚ方向）における第１検出チャネルの拡散照明部１４１に対して間隔を空けて、且つ、Ｚ方向に直交するＸ方向における拡散照明部１４１と平行に配置することによって、取り除かれ得ることに留意されたい。マトリックスフォトセンサ又はフォトセンサに基づいた時間遅延積分器である時。この場合に関して、実際には、画像化部１６１の限定された受け入れ範囲のために、２つの照明部１４１、７４１の間の距離は非常に短い。また、第１検出チャネルと同様に、第３光源として単一の長い光源を用いる代わりに、Ｚ方向に間隔を空けた複数の平行な短い光源が、偏光検出チャネルにおいて用いられ得る。複数のサブ光源を用いる場合には、対応する数の第１及び第２偏光部が用いられるべきであることに留意されたい。
【００５４】
本実施形態では、図３Ａ及び図５に示された実施形態とは異なり、第１光源１４２によって放射された光は、ビームスプリッタ７７０を透過し、基板１２０を照明する。第３光源７４２によって放射された光は、偏光子７３０を透過した後、第１偏光方向を有する直線偏光の光になる。この直線偏光の光の第１偏光方向は、偏光子７３０の偏光方向でもある。直線偏光の光は、ビームスプリッタ７７０によって反射されて、基板１２０上を照明する。直線偏光の光は、基板１２０を透過し、基板１２０の上に配置された検光子７５０を通過して、画像化部１６１によって検知される。検光子７５０の偏光方向（以下、第２偏光方向という）は、偏光子７３０の偏光方向に対して直交するように設定される。上述したように、直交偏光構造では、基板の応力タイプの欠陥がない領域を透過した直線偏光の光は、検光子７５０を透過した後は、全消光のように振る舞うので、画像化部１６１によって得られた画像には黒い領域が形成される。一方、応力タイプの欠陥の領域を透過した直線偏光の光は、検光子７５０を透過した後は、全消光ではないように振る舞うので、画像化部１６１によって得られた画像には明るい領域が形成される。本発明者らは、第１偏光部７３０と基板１２０との間の距離及び第２偏光部７５０と基板１２０との間の距離は、測定結果に対して影響が小さいか又はほとんどないことを実験により発見した。言い換えると、第１及び第２偏光部７３０、７５０は、必要に応じて、基板１２０、照明部７４１及び画像化部１６１から任意の距離に配置され得る。また、第１チャネルが動作する時、第２偏光部７５０の存在は、画像化部１６１によって検知される拡散照明部１４１の第１光源１４２の光強度を低減するが、検出光の均一な光のフィールドを破壊するものではない。図８に示された本実施形態では、第１及び第２偏光部として透過型の偏光子が用いられているが、反射型の偏光子、２色性の偏光子、複屈折結晶又はその他のような、偏光した光を得ることができる他の種類の偏光部品もまた可能である。
【００５５】
本実施形態では、３つの照明部、即ち、平行光照明部４４１、拡散照明部１４１及び偏光検出のための照明部７４１は、同時にスイッチが入れられることはなく、交代で基板１２０を照明するために用いられる。４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４は、平行光照明部４４１のスイッチが入れられた時、拡散照明部１４１のスイッチが入れられた時、又は、偏光検出のための照明部７４１のスイッチが入れられた時に動作する。従って、図８の３チャネルの構造の欠陥検出システムの動作は、以下のように進み得る。制御モジュール１９０を用いて、平行光照明部４４１及び拡散照明部１４１及び偏光検出のための照明部７４１及び４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４それぞれのワークタイミングを制御する。基板１２０が照明モジュール１４０及び画像化部１６０を通過する時に、拡散照明部１４１の第１光源１４２のスイッチが入れられ、一方で、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０を透過した光をとらえ始め、その結果、第１チャネルの検出が実行される。次に、拡散照明部１４１の第１光源１４２のスイッチが切られ、平行光照明部４４１の第２光源４４２のスイッチが入れられ、一方、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０から反射した光をとらえ始め、その結果、第２チャネルの検出が実行される。そして、偏光検出のための照明部７４１の第３光源７４２のスイッチが入れられ、一方で、４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３，１６１−４が基板１２０を透過した光をとらえ始め、その結果、第３チャネルの検出が実行される。
【００５６】
具体的には、制御モジュール１９０は、基板１２０の変位を検知し且つ基板１２０が一定の変位ΔＬ＝Ｐ／Ｍを移動する時間を、ワーク時間として、計算するために用いられる。ここで、Ｐは、画像化部の画像センサのピクセル幅を示しており、Ｍは、画像センサの画像化倍率を示している。全てのチャネル検出は、一つのワーク時間内で一度行われるべきである。そして、制御モジュール１９０は、同時に動作しない検出チャネルのグループの数ｎ（ｎは、３以上の正の整数である）に基づいて、一つのワーク時間をｎ等分又は不等分する。その結果、図９に示すように、トリガパルス列Ｔｉ（ｉは正の整数）が得られる。具体的には、本実施形態の３チャネル構造では、第１チャネル検出及び次の第２チャネル検出及び次の第３チャネル検出が一つのワーク時間ΔＴで実行されるので、一つのワーク時間ΔＴは、Ｔ１及びＴ２及びＴ３のような３つのトリガパルスを含む。また、制御モジュール１９０は、それぞれの画像化部の動作を制御して、光源からの照明が安定した時に照明された基板を走査する。一つのワーク時間に含まれるｎパルスの時間は、等しい又は等しくなくても良いことに留意されたい。例えば、反射チャネルから得られたデータの信号対ノイズ比を向上するために、反射チャネルの時間が、透過チャネルの時間よりも長く設定されても良い。
【００５７】
次に、それぞれの光源及び画像化部に対する制御モジュール１９０の制御動作が、図９に示されたトリガパルス列を参照して説明される。Ｔ１パルス時間の間、制御モジュール１９０によって生成されたパルス１の前縁の一定の遅延の後に、第１光源１４２のスイッチが入って、一定のパルス幅（パルス時間よりも短い）の間、基板１２０を照明する。４つの画像化部１６１−１，１６１−２，１６１−３、１６１−４の４つの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４は、第１光源１４２のスイッチが入った後に動作を開始する。そして、第１光源１４２は、パルス２の前縁が来る前に、スイッチが切れる。一方、４つの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４は閉じる。第１光源１４２がオンしている間、第２光源４４２及び第３光源７４２はオフし続け、４つの画像化部１６２は基板１２０を透過した光をとらえ、且つ取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４から受け取ったデータを、バッファ１８２内のそれぞれの画像センサのための配列内に記憶する。
【００５８】
パルス２の前縁の一定の遅延の後に、第２光源４４２のスイッチが入り、一定のパルス幅の間、基板１２０を照明する。４つの画像センサ１６２は、第２光源４４２のスイッチが入った後に、動作を開始する。そして、第２光源４４２は、パルス３の前縁がくる前にスイッチが切れ、一方、４つの画像センサ１６２が閉じる。第２光源４４２がオンしている間、第１光源１４２及び第３光源７４２はオフし続け、４つの画像化部１６１は基板１２０から反射した光をとらえ、且つ取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４から受け取ったデータを、バッファ１８２内のそれぞれの画像センサのための配列内に記憶する。
【００５９】
パルス３の前縁の一定の遅延の後に、第３光源７４２のスイッチが入り、一定のパルス幅の間、基板１２０を照明する。４つの画像センサ１６２は、第３光源７４２のスイッチが入った後に、動作を開始する。そして、第３光源７４２は、パルス４の前縁がくる前にスイッチが切れ、一方、４つの画像センサ１６２が閉じる。第３光源７４２がオンしている間、第１光源１４２及び第２光源４４２はオフし続け、４つの画像化部１６１は基板１２０を透過した光をとらえ、且つ取得したデータを画像処理モジュール１８０に送る。そして、画像処理モジュール１８０は、それぞれの画像センサ１６２−１，１６２−２，１６２−３、１６２−４から受け取ったデータを、バッファ１８２内のそれぞれの画像センサのための配列内に記憶する。
【００６０】
図１０は、第１検出チャネルによる結果と比較して、図８に示される３チャネルの光学構造による太陽電池のパターン化されたガラスのインクルージョン、開いた気泡、閉じた気泡及びほこりの検出結果を示す。図１０の「Ｃ．第３チャネル」欄に示すように、インクルージョンは、黒い背景における明るい領域として現れる。そして、開いた気泡及び閉じた気泡又はほこりは、見えない。図１０の「Ｄ．第１チャネル」欄に示すように、インクルージョンは、明るい背景における不定形な暗い領域として現れる。開いた気泡又は閉じた気泡は、黒い定まった楕円形として現れ、図５及び図７に示される第２検出チャネルによって区別され得る。ほこりは、第１検出チャネルによって検出された画像では非常に小さい寸法の個別のスポットとして現れ、第３検出チャネルでは見えないか又は黒い背景における明るい領域である。第３検出チャネル（即ち、偏光検出チャネル）において見えるか見えないか、明るさ、及び、画像が歪んでいるかいないかという特徴に基づいて、検出結果におけるほこりの影響が取り除かれる。その結果、インクルージョンのような応力タイプの欠陥のより正確な検出を実行する。インクルージョン、開いた気泡、閉じた気泡及び他の応力又は光学的歪みタイプの欠陥が、図８に説明された３チャネルの統合された解析によって正確に区別される。
【００６１】
図８は３チャネルの統合された解析の一実施形態を説明しているけれども、インクルージョンのような応力タイプの欠陥の検出のみが目的とされる場合には、基板のタイプ及び性質に依存して、第１チャネル（拡散照明検出チャネル）及び第３チャネル（偏光チャネル）を有する２チャネル構造が用いられ得ること、第２チャネル及び第３チャネルを有する２チャネル構造が用いられ得ること、偏光検出チャネルのみを有する単一チャネル構造が用いられ得ることを理解すべきである。また、図８に示すようにコストを低減するために３チャネル構造は画像化部のセットを共有しているけれども、それぞれの検出チャネルは独自の画像化部のセット有していても良いことが当業者には理解されるべきである。又は、任意の２つの検出チャネルは画像化部のセットを共有する。例えば、偏光検出チャネルは、第１チャネル（拡散照明検出チャネル）とのみ画像化部のセットを共有し得る。一方、第２チャネル（平行光照明検出チャネル）は、個別の画像化部のセットを用いる。また、偏光検出チャネルは、第３光源の照明モードに対して制約を課さないので、第３チャネルは第１チャネルと光源を共有し得る。この場合、光源を共有する２つのチャネルは２つの異なる画像化部のセットを必要とする。
【００６２】
第３検出チャネルでは、照明部７４１及び画像化部１６１は、基板１２０の両側それぞれに配置され、画像化部１６１は、照明部７４１によって放射され、第１偏光部７３０及び基板１２０及び第２偏光部７５０を透過した光を検知することによって、基板１２０を走査するということを、当業者は、理解するだろう。ただし、本発明は、そのように限定はされない。本発明の他の実施形態では、照明部が放射する光の角度は、画像化部１６１が、照明部７４１によって放射され且つ第１偏光部７３０を透過して基板１２０を通る際の散乱により生じた光であって、第２偏光部７５０を透過した光を検知することによって、基板１２０を走査するように設定される。
【００６３】
第３検出チャネルでは、照明部７４１及び画像化部１６１は、基板１２０の両側それぞれに配置されることを、当業者は理解するだろう。ただし、本発明は、そのように限定はされない。また、本発明の他の実施形態では、照明部７４１及び画像化部１６１の両方は、基板１２０の全く同一の側に配置される。照明部７４１及び画像化部１６１が基板１２０の全く同一の側に配置される状態では、第１偏光部７３０は照明部７４１と基板１２０との間に配置され、第２偏光部７５０は画像化部１６１と基板１２０との間に配置され、画像化部１６１が、照明部７４１によって放射され且つ第１偏光部７３０を透過して基板１２０を通る際の散乱により生じた光であって、第２偏光部７５０を透過した光を検知することによって、基板１２０を走査する。
【００６４】
本発明の全ての態様の上述した説明は、解説及び説明を目的としている。本発明を開示されたまさにその形態に包括的に説明する又は制限することを意図するものではなく、多くの変形及び変化があることは明かである。例えば、本発明の欠陥検出システムでは、検出チャネルの数は３つに制限されない、画像化部の数は４つに制限されない、また、２つ以上の光源が用いられ得る。また、偏光検出構造が、例としてインクルージョンに関して説明されているけれども、偏光検出の原理に基づいて、本発明の上述した検出構造は、インクルージョン以外の他の応力タイプ又は光学的歪みタイプの欠陥を検出するためにも用いられ得ることを当業者は理解するだろう。従って、本発明は、説明された具体的な実施形態に限定されず、添付の請求項によって規定される全ての可能な修正及び変形をカバーすることを理解するべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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