專利名稱：基板光學(xué)檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種光學(xué)檢測方法及裝置，特別是關(guān)于一種應(yīng) 用于基板瑕疵檢測的光學(xué)檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
基板的瑕疵檢測分析，于產(chǎn)業(yè)制程中相當(dāng)重要，以太陽能電 池板之微裂為例，其發(fā)生原因很廣泛，包括原材料瑕疵、制程中 與制程間的搬運(yùn)等等皆有可能引起微裂，且由于太陽能電池板的 原材料主要為硅芯片，而硅芯片其結(jié)理容易在內(nèi)部或表面造成碎 裂，碎裂的發(fā)生對制程設(shè)備的影響嚴(yán)重，亦會影響太陽能電池板 的發(fā)電效率。
目前對于基板瑕疵之檢測大致上包括二種方式，其一為透過 測量基板的電流-電壓特性，其二為透過強(qiáng)光燈進(jìn)行表面之目檢， 然而現(xiàn)行的基板檢測方式普遍存在有下列缺點(diǎn)
1. 降低制程良率利用電流-電壓特性的方式偵測微裂，瑕 疵的檢測是于制程后出貨前，因此能做的處理僅有報(bào)廢或降等 級，故已降低制程良率，對制程改善幫助不大，而損失已經(jīng)發(fā)生， 直接影響生產(chǎn)當(dāng)中所投入之材料與人工成本。此外，微裂的現(xiàn)象 在十分輕微的情況下無法反應(yīng)于電流-電壓，卻會使得產(chǎn)品容易 于搬運(yùn)途中碎裂。
2. 大量的漏檢以目前的強(qiáng)光燈檢測技術(shù)，例如以可見光 作為強(qiáng)光照射，由于基板瑕疵可能發(fā)生結(jié)理表面與內(nèi)部，且多數(shù) 并不會穿透整過基板的截面，是以發(fā)生于基板結(jié)理內(nèi)部的裂痕， 強(qiáng)光燈將無法穿透，即利用強(qiáng)光燈的目檢或檢測將會出現(xiàn)大量漏 檢，進(jìn)而產(chǎn)生檢測效益不佳之問題。
3. 品質(zhì)掌控不易電流-電壓特性方式敏感度不足且是制程后檢測，強(qiáng)光燈檢測容易出現(xiàn)大量漏檢，如此將使得生產(chǎn)線質(zhì)量 掌控不易，也對制程機(jī)臺形成潛在的危害因子，，例如太陽能電池 板之微裂于制程當(dāng)中碎裂于機(jī)臺內(nèi)部，除了影響產(chǎn)能之外，也將 會對后續(xù)產(chǎn)品之質(zhì)量產(chǎn)生危害。
4. 無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)制程分析先前技術(shù)無法有效紀(jì)錄瑕疵特 征與分類，瑕疵的特征與制程之間的關(guān)聯(lián)性也無法有效收集，對
于制程改善毫無幫助。
5. 檢測時(shí)破片率高檢測時(shí)不具良好之輔助支撐或透過人 工抓取，使得破片之機(jī)率高，造成生產(chǎn)的浪費(fèi)。
因此，需要一套良好的基板檢測裝置和方法，提高基板瑕疵 檢測的精度和效益，以改善現(xiàn)有基板檢測技術(shù)的種種缺失，職是 之故，申請人乃經(jīng)悉心試驗(yàn)與研究，并一本鍥而不舍之精神，終 構(gòu)思出本案「基板光學(xué)檢測方法及裝置」，以下為本案之簡要說 明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之一 目的在于提供一種光學(xué)檢測方法，用以檢測一基 板之瑕疵，藉由對基板瑕疵之檢測與分類，提高制程良率與降低 生產(chǎn)成本。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明所提供的基板光學(xué)檢測方法包含運(yùn)送 一基板至一光學(xué)檢測裝置中，以一光源照射該基板，接收該被照 射之基板所產(chǎn)生的一影像，且其中該被接受之影像的光波包含波
長700至1500奈米間的任一光波區(qū)段，擷取該影像并分析該影 像以產(chǎn)生該基板之瑕疵分析結(jié)果。
如上所述的基板光學(xué)檢測方法，更包含輸出該瑕疵分析結(jié) 果，分析該瑕疵的種類與嚴(yán)重程度，以及依該瑕疵的特征進(jìn)行數(shù) 據(jù)庫之建立的步驟，其中該嚴(yán)重程度的分析包括基板之破片機(jī)率 與相關(guān)統(tǒng)計(jì)量分析，而該種類分析包含瑕疵之幾何信息分析。
本發(fā)明之另一 目的在于提供一種用以檢測一基板之瑕疵的 光學(xué)檢測系統(tǒng)，其包含一承載裝置用以承載及運(yùn)送該基板， 一光學(xué)檢測裝置，以及一檢測分析系統(tǒng)，其中該光學(xué)檢測裝置包含一 光學(xué)單元用以產(chǎn)生一光源以照射該基板， 一一維以上之?dāng)?shù)組接收 感應(yīng)器單元，用以接收該被照射之基板所產(chǎn)生的一影像，其中該
被接受之影像的光波包含波長700至1500奈米間的任一光波區(qū) 段，以及一影像擷取處理單元甩以擷取該影像，而該檢測分析系 統(tǒng)包含一數(shù)據(jù)擷取單元及一運(yùn)算單元，用以分析該影像并檢測該 基板之瑕疵。
根據(jù)上述的構(gòu)想，光學(xué)檢測系統(tǒng)之承載裝置包括一移動平臺 以及一支撐平臺，該乘載裝置可為X-Y軸縱橫向移動平臺，皮 帶式平臺，滾輪式平臺，氣浮式平臺，透明玻璃載臺，上下簍空 之輸送裝置，或上述裝置之組合，但并不限于此。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，該被檢測之基板可為太陽能電池板或其 它以硅為基材之組件，包括單晶硅太陽能電池板、多晶硅太陽能
電池板、薄膜太陽能電池板，薄膜光電組件或混合集成電路；而
該光學(xué)檢測方法及裝置可檢測之瑕疵現(xiàn)象，包括出現(xiàn)于基板表面 及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)之瑕疵。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，該光學(xué)單元可直接產(chǎn)生包含波長700至 1500奈米間之任一光波區(qū)段的光源以照射該基板，亦可產(chǎn)全波段 的光波，而于照射基板前或照射基板后，由一光濾波單元將700 至1500奈米以外的光波加以濾除，使該一維以上之?dāng)?shù)組接收感 應(yīng)器單元最后所接收的影像系為包含波長700至1500奈米間之 任一光波區(qū)段的光波，其中該一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元可 為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體、感光耦合組件、砷化銦鎵共焦平面、 光譜儀或分光感應(yīng)模塊。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，該光學(xué)單元可配置于該基板的上方，下 方或四周等各個(gè)角度，例如以穿透光的方式照射該基板，亦可使 光源與該基板同軸以反射光的方式照射該基板，或同時(shí)以穿透光 與反射光的方式合并以照射該基板。
縱上所述，本發(fā)明提供一種基板之光學(xué)檢測方法及裝置，在 一光學(xué)檢測系統(tǒng)包含光學(xué)檢測裝置、檢測分析系統(tǒng)及承載裝置，該待檢測之基板經(jīng)承載單元運(yùn)送而進(jìn)入光學(xué)檢測裝置，透過該光 學(xué)檢測裝置之光學(xué)單元、光濾波單元、感應(yīng)器單元與影像擷取處 理單元等裝置照射并擷取基板之影像，其后將擷取之影像透過檢
測分析系統(tǒng)之?dāng)?shù)據(jù)擷取單元與運(yùn)算單元將瑕疵加以分析和分類， 因而本發(fā)明相較于習(xí)知技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 承載裝置包含移動平臺與支撐平臺，可有效避免基板于 運(yùn)送途中破片與微裂之發(fā)生，而不受硅芯片原料過薄之影響。
2. 透過特殊光波長之光學(xué)檢測，即波長為700至1500奈米 間任一光波區(qū)段的光波，可有效觀察與檢測基板，請參考圖1A， 一多晶硅基板1于其位置10具有一微裂瑕疵，以習(xí)知技術(shù)之可 見光照射該基板1，檢測結(jié)果如圖1B，但若以本發(fā)明之光學(xué)檢測 方法及裝置照射之，檢測結(jié)果如圖1C，因而可清楚了解本發(fā)明 相較于習(xí)知技術(shù)，將更能正確無誤的發(fā)現(xiàn)位于基板表面和/或結(jié)理 內(nèi)部之瑕疵，且瑕疵的嚴(yán)重程度將可透過影像量化成為判定的指 標(biāo)。
3. 透過檢測分析系統(tǒng)，可將瑕疵之特征數(shù)據(jù)建立瑕疵之制 程數(shù)據(jù)庫，該等數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，更是可以成為企業(yè)之重要智慧 資本。
換言之，本發(fā)明經(jīng)由精度、可靠度與穩(wěn)定性俱佳的基板光學(xué) 瑕疵檢測系統(tǒng)來做基板之瑕疵檢測，并依瑕疵檢測的結(jié)果來進(jìn)行 分析，之后及時(shí)回饋制程設(shè)備，因而可確保產(chǎn)品之質(zhì)量控管無疏 漏之虞，無論就精簡的生產(chǎn)流程所可能減少的設(shè)備投資與生產(chǎn)線 空間的耗費(fèi)，或者因確實(shí)的瑕疵偵測與分類成效而使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定與良率提升，其所帶來的制程質(zhì)量提升與成本降低等實(shí)際經(jīng)濟(jì) 效益，皆證實(shí)本發(fā)明存在顯著的進(jìn)步性與產(chǎn)業(yè)利用性。


圖1A: —具有微裂瑕疵之多晶硅基板的影像圖1B:以習(xí)知技術(shù)檢測圖1A之基板瑕疵的檢測結(jié)果影像圖1C:以本發(fā)明之光學(xué)檢測方法及裝置檢測圖1A之基板瑕疵的檢測結(jié)果影像圖2A:本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第一實(shí)施例的示意圖 圖2B:本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第二實(shí)施例的示意圖 圖2C:本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第三實(shí)施例的示意圖 圖3:本發(fā)明之光學(xué)檢測系統(tǒng)之實(shí)施例的示意圖。
主要組件符號說明
1 多晶硅基板 10 瑕疵位置
2 光學(xué)檢測裝置
20 光源
21 光學(xué)單元
22 光濾波單元
23 —維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元
24 影像擷取處理單元 9 基板
90 影像
3 光學(xué)檢測系統(tǒng)
6 承載裝置
61 移動平臺
62 支撐平臺
7 檢測分析系統(tǒng)
71 擷取單元
72 運(yùn)算單元
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明之技術(shù)手段將詳細(xì)說明如下，相信本發(fā)明之目的、特 征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得一深入且具體之了解，然而下列實(shí)施例與 圖示僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
首先請參閱圖2A，其為本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第一實(shí)施 例的示意圖，光學(xué)檢測裝置2包含一光學(xué)單元21，其產(chǎn)生一光源 20用以照射一基板9以檢測該基板9之瑕疵，其中該光源20為 包含波長700至1500奈米間之任一波長區(qū)段的光波，而該基板9 被光源20照射后產(chǎn)生影像90，由一一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器 單元23接收，并由一影像擷取處理單元24擷取之。
請?jiān)賲㈤唸D2B，其為本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第二實(shí)施例 的示意圖，相較于圖2A，光學(xué)檢測裝置2之光學(xué)單元21所產(chǎn)生 的光源20為全波段的光波，而光學(xué)檢測裝置2更包含一光濾波 單元22，用以將光源20中波長700至1500奈米以外的光波加以 濾除，使照射在基板9的光波波長系為700至1500奈米之間的 光波區(qū)段。
請?jiān)賲㈤唸D2C，其為本發(fā)明之光學(xué)檢測裝置之第三實(shí)施例 的示意圖，其中該光學(xué)單元21所產(chǎn)生的光源20為全波段的光波， 并直接照射基板9使其產(chǎn)生影像90，再以該光濾波單元22將影 像90中波長700至1500奈米以外的光波加以濾除，使該一維以 上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元23接受之影像90的光波系為波長700 至1500奈米間的光波區(qū)段。
此外，于上述各實(shí)施例中，該光學(xué)單元21系配置于該基板9 的上方，但并不限于此，其亦可配置于基板9的下方或四周等其 它各種角度，使該光源20例如以穿透光的方式照射該基板9，或 以與該基板9同軸而以反射光的方式照射該基板9，或同時(shí)以穿 透光與反射光的方式照射該基板9。
又于上述各實(shí)施例中，該一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元23 可為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體、感光耦合組件、砷化銦鎵共焦平面、 光譜儀或分光感應(yīng)模塊，且值得注意的是，雖然于本案實(shí)施例中，該一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元23接收到的光波影像系為波 長700至1500奈米間的光波區(qū)段，然而于實(shí)際應(yīng)用上，該一維 以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元23系可接收各種可見光與不可見光 之波長光源，且可完整的接收基板9于各光波長所呈現(xiàn)之影像 90。
又于上述各實(shí)施例中，影像擷取處理單元24可包含一組以 上之影像取得單元， 一組以上之影像處理單元以及一組以上之影 像顯示單元與一影像儲存單元。
請參閱圖3，其為本發(fā)明之光學(xué)檢測系統(tǒng)之實(shí)施例的示意圖， 該光學(xué)檢測系統(tǒng)3包含承載裝置6用以承載及運(yùn)送待檢測之基板 9，光學(xué)檢測裝置2，以及一檢測分析系統(tǒng)7用以分析由圖2A、 圖2B和圖2C中的影像擷取處理單元24所擷取和儲存的影像， 以檢測該基板9之瑕疵，該檢測分析系統(tǒng)7包含一數(shù)據(jù)擷取單元 71以及一運(yùn)算單元72。
于此光學(xué)檢測系統(tǒng)3的實(shí)施例中，該承載裝置6包含一移動 平臺61以及一支撐平臺62，當(dāng)基板9由承載裝置6承載及運(yùn)送 進(jìn)入光學(xué)檢測裝置2前后，移動平臺61及支撐平臺62將支撐位 于檢測空隙的基板9，本案之實(shí)施例主要利用滾輪輔助支撐，實(shí) 際應(yīng)用上該移動平臺61可為X-Y軸縱橫向移動平臺、皮帶式平 臺、滾輪式平臺、氣浮式平臺、透明玻璃載臺、基板上下方簍空 之輸送裝置或上述機(jī)構(gòu)之組合，而該支撐平臺62可使用滾輪式 支撐、氣浮式支撐、透明玻璃支撐或上述機(jī)構(gòu)之組合。
此外，本發(fā)明之基板光學(xué)檢測方法的實(shí)施方式，包含下列步 驟以承載裝置6運(yùn)送基板9至光學(xué)檢測裝置2中，以光源20 照射該基板9，該一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元23接收該被照 射之基板9所產(chǎn)生的影像90，其中該被接受之影像的光波包含波 長700至1500奈米間的任一光波區(qū)段，以影像擷取處理單元24 擷取該被接收之影像，并以檢測分析系統(tǒng)7的數(shù)據(jù)擷取單元71 和運(yùn)算單元72分析該影像以產(chǎn)生該基板9之瑕疵分析結(jié)果。
于上述實(shí)施例中，數(shù)據(jù)擷取單元71系用以擷取基板9之影像90的待分析數(shù)據(jù)，該待分析數(shù)據(jù)可包括影像信息、光學(xué)分析 信息、高度分析信息、厚度分析信息或其組合，而基板9之瑕疵 的信息包括人眼無法觀察之位于基板內(nèi)部結(jié)構(gòu)之瑕疵信息，位于 表面人眼不易觀察之瑕疵信息及人眼可輕易觀測之瑕疵信息，此 外，運(yùn)算單元72用以分析該待分析數(shù)據(jù)，并輸出該待分析數(shù)據(jù) 經(jīng)分析后的一瑕疵分析結(jié)果，其后可再分析該瑕疵的種類與嚴(yán)重 程度，并依其特征分別給予類別，進(jìn)而儲存于一數(shù)據(jù)庫中，其中 嚴(yán)重程度分析包括基板之破片機(jī)率與相關(guān)統(tǒng)計(jì)量分析信息，種類 信息則包含瑕疵之幾何信息分析。于上述步驟之后，該基板9將 再透過承載裝置6運(yùn)送至下個(gè)工作站。
此外，于本發(fā)明上述基板光學(xué)檢測裝置及方法的各實(shí)施例 中，該基板9例如為一太陽能電池板，其可包括單晶硅太陽能電 池板，多晶硅太陽能電池板，或薄膜太陽能電池板，而其它以硅 為基材之組件例如以硅為基材之太陽能電池板，薄膜光電組件， 或混合集成電路等組件，亦可使用本發(fā)明裝置及方法來檢測。
綜上所述，藉由該等實(shí)施例當(dāng)可說明本發(fā)明之基板光學(xué)檢測 裝置及方法，確可達(dá)到瑕疵之有效檢測，進(jìn)而達(dá)到降低生產(chǎn)成本 及提高產(chǎn)品質(zhì)量等功效，因而與習(xí)知之技術(shù)相較具有顯著之進(jìn)步 性。
雖然本發(fā)明己以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限 定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)， 當(dāng)可作些許之更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之申 請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基板光學(xué)檢測方法，包含下列步驟運(yùn)送一基板至一光學(xué)檢測裝置；以一光源照射該基板；接收該被照射之基板所產(chǎn)生的一影像，其中該被接受之影像的光波包含波長700至1500奈米間的任一光波區(qū)段；擷取該影像；以及分析該影像以產(chǎn)生該基板之瑕疵分析結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的基板光學(xué)檢測方法，其中該基板為太陽 能電池板或以硅為基材之組件。
3. 如權(quán)利要求1所述的基板光學(xué)檢測方法，其中該光學(xué)檢測裝 置包含一光學(xué)單元，用以產(chǎn)生該光源；一一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元，用以接收該包含波長 700至1500奈米間的任一光波區(qū)段的影像；及一影像擷取處理單元，用以擷取該影像，其中該光學(xué)單元產(chǎn)生之光源包含波長700至1500奈米間的任一 光波區(qū)段；及/或該光學(xué)檢測裝置更包含一光濾波單元，用以將波長700至 1500奈米以外的光波加以濾除。
4. 如權(quán)利要求1所述的基板光學(xué)檢測方法，其中該基板之瑕疵 包含該基板表面及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的瑕疵。
5. 如權(quán)利要求1所述的基板光學(xué)檢測方法，更包含下列步驟輸出該瑕疵分析結(jié)果； 分析該瑕疵的種類與嚴(yán)重程度；以及依該瑕疵的特征進(jìn)行數(shù)據(jù)庫之建立，其中該嚴(yán)重程度的分析 包括基板之破片機(jī)率與相關(guān)統(tǒng)計(jì)量分析，該種類分析包含瑕疵之幾何信息分析。
6. —種光學(xué)檢測系統(tǒng)，用以檢測一基板之瑕疵，包含一承載裝置，用以承載及運(yùn)送該基板； 一光學(xué)檢測裝置，包含一光學(xué)單元，用以產(chǎn)生一光源以照射該基板；一一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元，用以接收該被照射之基 板所產(chǎn)生的一影像，其中該被接受之影像的光波包含波長700至 1500奈米間的任一光波區(qū)段；及一影像擷取處理單元，用以擷取該影像；及一檢測分析系統(tǒng)，用以分析該影像以檢測該基板之瑕疵，該檢測分析系統(tǒng)包含一數(shù)據(jù)擷取單元；及一運(yùn)算單元。
7. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)檢測系統(tǒng)，其中該光學(xué)單元配置于 該基板的上方，下方或四周，且該光源以穿透光的方式照射該基 板，或與該基板同軸以反射光的方式照射該基板，或同時(shí)以穿透 光與反射光的方式照射該基板。
8. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)檢測系統(tǒng)，其中該一維以上之?dāng)?shù)組 接收感應(yīng)器單元為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體、感光耦合組件、砷化 銦鎵共焦平面、光譜儀或分光感應(yīng)模塊。
9. 如權(quán)利要求6所述的光學(xué)檢測系統(tǒng)，其中該承載裝置包括一 移動平臺以及一支撐平臺，其中該乘載裝置為X-Y軸縱橫向移 動平臺，皮帶式平臺，滾輪式平臺，氣浮式平臺，透明玻璃載臺， 上下簍空之輸送裝置，或上述裝置之組合。
10. —種光學(xué)檢測裝置，用以檢測一基板之瑕疵，其包含 一光學(xué)單元，用以產(chǎn)生一光源以照射該基板；一一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元，用以接收該被照射之基板所產(chǎn)生的一影像，其中該被接受之影像的光波包含波長700至1500奈米間的任一光波區(qū)段；及一影像擷取處理單元，用以擷取該影像。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)檢測裝置，其中該基板為太陽能電池板或以硅為基材之組件，其中該太陽能電池板為單晶硅太陽能電池板，多晶硅太陽能電池 板，或薄膜太陽能電池板；及/或該以硅為基材之組件系為太陽能電池板，薄膜光電組件，或 混合集成電路。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于一種光學(xué)檢測方法及裝置，用以檢測一基板之瑕疵，該光學(xué)檢測裝置包含一光學(xué)單元用以產(chǎn)生一光源以照射該基板，一一維以上之?dāng)?shù)組接收感應(yīng)器單元用以接收該被照射之基板所產(chǎn)生的一影像，其中該被接受之影像的光波包含特定的波長區(qū)段，以及一影像擷取處理單元用以擷取該影像。
文檔編號G01R31/265GK101408572SQ20071018228
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者何國誠, 俞志杰, 張仁明, 曾彥聲, 璿 楊, 林瑞堉, 沈家麟, 許貿(mào)雄 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司