專利名稱：薄膜的檢查裝置和檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在玻璃基板上形成的薄膜，例如在太陽能電池的透明玻璃基板上形成的透明導電膜的膜質(zhì)進行檢查的薄膜的檢查裝置和檢查方法。
背景技術(shù)：
例如，太陽能電池中，在堿玻璃等透明玻璃基板上形成有透明導電膜。透明導電膜以光封閉效果為目標，積極地在表面形成有凹凸。作為凹凸的程度，例如，對于0.8μπι的膜厚形成0.3μπι程度的凹凸。作為評價這種透明導電膜的表面凹凸的特征量，在現(xiàn)有技術(shù)
中，使用霧度率。作為對該霧度率進行測定的方法，例如已知有在專利文獻1中公開的技術(shù)。在專利文獻1中，公開了對透明導電膜照射光，將反射的光至少分光為2個波長，通過對這些波長的光強度進行運算而算出透明導電膜的霧度率。另外，在專利文獻1中公開了能夠在制造線上組入計算霧度率的裝置，能夠進行具有透明導電膜的太陽能電池的全數(shù)檢查。專利文獻1 日本特開2005-1；34324號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，透明導電膜的膜厚并不均勻，在膜面內(nèi)存在膜厚變化的情況下，若要以上述現(xiàn)有裝置對透明導電膜進行評價，則有可能在反射光譜上附有干涉波紋(干涉帶 (fringe))，不能滿足所期望的精度。本發(fā)明鑒于這樣的情況而研發(fā)，其目的在于提供能夠降低薄膜的基板面內(nèi)的膜厚變動的影響，實現(xiàn)計測精度的提高的薄膜的檢查裝置和檢查方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下的手段。本發(fā)明的第1方式是一種薄膜的檢查裝置，其包括光源，該光源對在玻璃基板上形成有薄膜的被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射單波長的光；受光部，該受光部以受光軸相對于從上述光源射出的照明光的光軸以預定的傾斜角度交叉的方式配置，對透過上述被檢查基板的擴散透過光進行受光；和處理部，該處理部基于由受光部接受的光的強度求出上述薄膜的霧度率，上述處理部具有將霧度率與擴散透過光的光強度建立關(guān)聯(lián)而成的霧度率特性，利用該霧度率特性和由上述受光部接受的光強度求出上述霧度率。根據(jù)本方式，因為從被檢查基板的玻璃基板側(cè)照射單波長的光，利用受光部接受此時的擴散透過光，基于接受的光的強度求出薄膜的霧度率，所以能夠不像現(xiàn)有技術(shù)這樣受到膜厚的影響而求出霧度率。由此，能夠抑制膜厚變動引起的計測誤差，能夠使霧度率的計測精度提高。上述“單波長的光”是指基本波長的波長寬度為半值全寬在大約IOOnm以下優(yōu)選 50nm以下的光，從LED等發(fā)光元件輸出的光也包括在內(nèi)。在上述薄膜的檢查裝置中，上述光源可以按照從上述光源射出的照明光的光軸與上述被檢查基板的法線方向一致的方式配置。在上述薄膜的檢查裝置中，上述光源可以射出350nm以上且760nm以下的任意一種的波長，優(yōu)選射出350nm以上且590nm以下的任意一種的波長。通過采用這樣的波長，能夠確保穩(wěn)定的霧度率的計測精度。在上述薄膜的檢查裝置中，在光源射出470nm以上且590nm以下的任意一種的波長的情況下，優(yōu)選上述受光部相對于上述被檢查基板的基板面的傾斜角度為以上且 65°以下。通過這樣，能夠進一步提高霧度率的計測精度。在上述薄膜的檢查裝置中，可以在上述光源上安裝有第1遮光部，在上述受光部安裝有第2遮光部。通過這樣安裝第1遮光部、第2遮光部，能夠抑制來自外部的光的進入，能夠獲得良好的檢查環(huán)境。在上述薄膜的檢查裝置中，優(yōu)選上述受光部以如下傾斜角度配置準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片，利用上述受光部對使該試驗片相對于上述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光進行受光，作成使該光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性的情況下，在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的上述霧度率特性的變化量在預定值以下。在制造線上組入計算霧度率的裝置的情況下，為了不延時地實現(xiàn)全數(shù)檢查，需要在對形成有薄膜的被檢查基板進行搬運的同時對霧度率進行計測，所以針對搬運引起的被檢查基板的上下變動(運轉(zhuǎn)的變動)，組裝牢固的計測系統(tǒng)變得極其重要。這是因為像上述這樣，由于霧度率通過對光強度進行運算而求出，所以由基板的上下變動引起的信號電平的變動會直接造成霧度率的計測誤差，使測定精度降低。根據(jù)上述這種方式，考慮這種被檢查基板的上下振動而決定受光部的傾斜角度， 所以即使在被組入實際的制造線上使用的情況下也能夠不受基板的上下動的影響而獲得可靠性高的計測結(jié)果。在上述薄膜的檢查裝置中，在分別以上述受光部的傾斜角度、上述第1遮光部的光射出側(cè)的開口部的大小和從上述光源前端到光射出端為止的長度、在上述第2遮光部的與上述受光部相反一側(cè)的開口部的大小和從受光部的受光面到該開口部前端為止的長度、 和從上述照明光的光軸所通過的被檢查基板的上表面的位置到上述受光部的受光面為止的距離作為配置參數(shù)的情況下，這些配置參數(shù)優(yōu)選以如下方式?jīng)Q定在準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片，利用上述受光部對使該試驗片相對于上述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光進行受光，作成使該光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性的情況下，在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在預定值以下。根據(jù)這種方式，考慮被檢查基板的上下振動而決定各配置參數(shù)的值，所以即使在被組入實際的制造線上使用的情況下也能夠不受基板的上下動的影響而獲得可靠性高的計測結(jié)果。
5
上述薄膜的檢查裝置被組入到薄膜的制造線上，上述光源配置在對在制造線上搬運的上述被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射照明光的位置也可以。本發(fā)明的第2方式是具備上述任意一種薄膜的檢查裝置的薄膜制造系統(tǒng)，該薄膜制造系統(tǒng)對該被檢查基板的薄膜進行檢查，上述光源被配置成對在制造線上搬運的上述被檢查基板從玻璃基板側(cè)照射光。本發(fā)明的第3方式是一種薄膜的檢查方法，預先保存使擴散透過光的光強度與薄膜的霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性，對在玻璃基板上形成有薄膜的被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射單波長的光，對透過上述被檢查基板的擴散透過光進行受光，使用接受的光的強度和上述霧度率特性，求出上述薄膜的霧度率。本發(fā)明的第4方式是一種適用于上述薄膜的檢查裝置的計測系統(tǒng)的配置決定方法，在以上述光源的波長、上述受光部的設(shè)置傾斜角度、上述第1遮光部的光射出側(cè)的開口部的大小和從上述光源前端到光射出端為止的長度、在上述第2遮光部的與上述受光部相反一側(cè)的開口部的大小和從受光部的受光面到該開口部前端為止的長度、和從上述照明光的光軸所通過的被檢查基板的上表面的位置到上述受光部的受光面為止的距離作為配置參數(shù)的情況下，該計測系統(tǒng)的配置決定方法包括準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片的第1工序；在使上述參數(shù)在對每個該參數(shù)決定的預定的范圍內(nèi)變化的計測系統(tǒng)中，利用上述受光部對使該試驗片相對于上述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光進行受光的第2工序；將在第2工序得到的擴散透過光的光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)作成霧度率特性，并使該霧度率特性與得到該霧度率特性時的該計測系統(tǒng)的各參數(shù)設(shè)定值建立對應的第3工序；從在第3工序中作成的多個霧度率特性中抽出在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在預定值以下的霧度率特性的第4工序；和采用在獲得在上述第4工序中抽出的霧度率特性時的參數(shù)作為檢查時的計測系統(tǒng)的配置參數(shù)的第5工序。通過使用這樣的計測系統(tǒng)的配置決定方法來決定計測系統(tǒng)的各配置參數(shù)，即使在薄膜的檢查裝置被組入制造線上的情況下，也能夠組裝牢固的應對被檢查基板的上下振動的計測系統(tǒng)。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的薄膜的檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示光源與受光元件的配置關(guān)系的圖。圖3是表示計算機保存的霧度率特性的一個例子的圖。圖4是表示作為計測結(jié)果表示的霧度率的二維分布圖像的一個例子的圖。圖5是表示霧度率不同的試驗片的擴散透過光譜(波長范圍300nm 1500nm)的圖。圖6是用于對計測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置參數(shù)進行說明的圖。圖7是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到霧度率特性的圖。圖8是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到霧度率特性的圖。圖9是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到霧度率特性的圖。
圖10是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到霧度率特性的圖。圖11是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到霧度率特性的圖。圖12是表示在為了決定配置參數(shù)而進行的事先試驗中得到特性的圖。圖13是表示以照明光的波長作為變量，使其他的配置參數(shù)固定時的針對各波長的霧度率特性的圖。圖14是表示以受光元件的傾斜角度作為變量，使其他的配置參數(shù)固定時的針對各傾斜角度的霧度率特性的圖。圖15是表示以從膜面至受光元件的距離作為變量，使其他的配置參數(shù)固定時的針對各距離的霧度率特性的圖。圖16是表示使用組入有在決定配置參數(shù)的事先試驗中被決定為最合適的配置參數(shù)而使用的計測系統(tǒng)所作成的霧度率特性的圖。圖17是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的薄膜的檢查裝置的效果的圖。
具體實施例方式以下，對將本發(fā)明涉及的薄膜的檢查裝置及其方法適用在太陽能電池的透明導電膜的評價中的情況的實施方式，參照附圖進行說明。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式涉及的薄膜的檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本實施方式涉及的薄膜的檢查裝置被設(shè)置在太陽能電池的制造裝置的制造線上進行利用。利用薄膜的檢查裝置檢查的被檢查基板W是在大約Im見方的透明玻璃基板上形成有ITOdndium Tin Oxide ；氧化銦錫)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)等的透明導電膜 (TCO transparent Conductive Oxide)的帶透明導電膜的玻璃基板。該被檢查基板W以透明導電膜在上面的方式搬運。其中，在透明導電膜與玻璃基板之間，為了防止在玻璃基板界面的擴散，也可以形成SiO2膜等作為基底膜。在搬運被檢查基板W的搬運機1的下方配置有光照射裝置3，在上方配置有受光裝置2。光照射裝置3具備例如在被檢查基板W的寬度方向上配置成一列的多個光源3a(參照圖幻。在本實施方式中，光源3a設(shè)置有8個。此處，作為光源3a，能夠使用單一波長的 LED、或者組合有過濾器的白色LED等。另外，不限于LED，也可以使用其他的光源，例如，燈光源、將過濾器與燈光源組合形成的光源單元等。從光照射裝置3照射的光的波長使用由后述的參數(shù)設(shè)定方法選定的波長。光照射裝置3形成為基于后述的從計算機7發(fā)送的信號使光源用電源4動作，以控制光量調(diào)整以及光源的打開/關(guān)閉。受光裝置2對由于從光照射裝置3具備的各光源3a射出的照射光Ll透過被檢查基板W而擴散后的擴散透過光L2進行受光。受光裝置2具有例如在被檢查基板W的寬度方向上排成一列配置的多個受光元件(受光部)2a(參照圖幻。在本實施方式中，受光元件加設(shè)置有8個。受光元件加與光源3a成為一對，從對應的光源3a射出的照明光的擴散透過光由受光元件加受光。受光元件加只要是對要計測的光的波長具有靈敏度的元件等即可，例如，通過使用光電二極管、光電子增倍管等，能夠采用簡易且低廉的結(jié)構(gòu)。此時， 優(yōu)選被調(diào)整為在沒有被檢查基板W的狀態(tài)下顯示大致均勻的檢測靈敏度。另外，例如，受光元件加可以被校準為在沒有被檢查基板W的狀態(tài)下的信號強度實質(zhì)上為零、或者被校準為
7在使受光元件加的位置配置在照明光的光軸上的狀態(tài)下對照明光進行受光，此時的信號強度為100%。 圖2表示光源3a與受光元件加的配置關(guān)系。如圖2所示，從光源3a射出的照明光 Ll相對于被檢查基板W的基板面垂直，換言之，從基板面的法線方向入射。該照明光Ll在被檢查基板W的膜內(nèi)、膜面被擴散，其擴散透過光的一部分由受光元件加而受光。受光元件加被配置成受光軸相對于從光源3a射出的照明光Ll的光軸以預定的傾斜角度(90° - θ ) 交叉，對透過被檢查基板W的擴散透過光L2進行受光。其中，關(guān)于受光元件加的傾斜角度θ，使用由后述的參數(shù)設(shè)定方法選定的傾斜角度θ。返回圖1，搬運機1配置有光電開關(guān)5和旋轉(zhuǎn)編碼器6。光電開關(guān)5在檢測出搬運來的被檢查基板W的前端部分已到達照明光Ll的入射位置時，產(chǎn)生檢查開始信號S并發(fā)送至計算機7。旋轉(zhuǎn)編碼器6按照每設(shè)定旋轉(zhuǎn)角，即被檢查基板W每移動設(shè)定距離，產(chǎn)生脈沖信號P并發(fā)送至計算機7。計算機(處理部)7在接收到檢查開始信號S后，每接收到脈沖信號P時向受光裝置2發(fā)送觸發(fā)信號Τ。受光裝置2的各受光元件加在每接收到觸發(fā)信號T時，對透過被檢查基板W的擴散透過光L2進行受光，并將與該光強度對應的受光信號C分別發(fā)送至計算機 7。計算機7在從受光裝置2的各受光元件加接收到受光信號C后，使用由這些各受光信號C表示的擴散透過光的光強度和預先保存的霧度率特性(霧度率與光強度的檢測量特性)，進行被檢查基板W的霧度率的算出。圖3表示霧度率特性的一個例子。在圖3中，橫軸表示信號強度(擴散透過光的光強度)、縱軸表示霧度率。在圖3中，表示的是按每個受光元件具有霧度率特性的情況。 這樣，由于具有與各受光元件對應的霧度率特性，能夠求出考慮了各受光元件的特性的霧度率，能夠使檢測精度進一步提高。另外，在圖3中，橫軸表示光強度、縱軸表示霧度率，但是也可以橫軸表示霧度率、縱軸表示光強度。霧度率特性是指表示霧度率與擴散透過光的光強度的關(guān)系的特性，關(guān)于霧度率，例如，在JIS K 7136中記載了“被定義為擴散透過率Td 對全光線透過率、的比”。計算機7保存的如圖3所示的霧度率特性通過如下方式而作成準備多個霧度率已知的試驗片，在與圖1所示的實際的檢查裝置相同的計測系統(tǒng)中，用各受光元件加接收對這些試驗片照射光時的擴散透過光，使由各受光元件加受光的光強度與此時的已知的
霧度率建立關(guān)聯(lián)。計算機7使用保存的霧度率特性從由各受光元件加受光的光強度而求出霧度率時，從各受光元件加接受擴散透過光的時刻開始使被檢查基板W的檢查位置與霧度率對應存儲在存儲部(圖示略)中。由此，在1塊被檢查基板W的檢查結(jié)束了的情況下，通過讀出在存儲部中保存的各檢查位置的霧度率，能夠作成如圖4所示的這種霧度率的二維分布圖像，在顯示裝置8上顯示。另外，也可以采用在保存預先霧度率的容許范圍并檢測到該容許范圍外的霧度率的情況下進行報錯的方式。接著，對利用如圖1所示的薄膜的檢查裝置，對透明導電膜的霧度率進行檢查的情況進行說明。此處，對向被檢查基板W照射波長λ 1的光，算出透明導電膜的霧度率的情況進行說明。在該情況下，在計算機7具有的存儲部(圖示略)中預先存儲有與波長入1 對應的霧度率特性。首先，計算機7在使光照射裝置3的各光源點亮的狀態(tài)下，使在搬運機1上載置的被檢查基板W沿搬運方向Y搬運。由此，從光照明裝置3射出的照明光Ll因透過被檢查基板W而擴散，其一部分的擴散透過光L2被導向受光裝置2。另一方面，對應于該被檢查基板W的移動從旋轉(zhuǎn)編碼器6向計算機7發(fā)送脈沖信號P。計算機7在每接收到該脈沖信號P時，將觸發(fā)信號T發(fā)送至受光裝置2。由此，對應于被檢查基板W的移動由受光裝置2的各受光元件加接受擴散透過光L2，向計算機7發(fā)送與光強度對應的受光信號C。計算機7在接收到來自各受光元件2的受光信號C時，從該受光信號C和霧度率特性求出霧度率，將該霧度率存儲在存儲部。由此，能夠在被檢查基板W 的各計測點算出霧度率，求出被檢查基板W的霧度率分布。接著，對在如圖1所示的薄膜的檢查裝置中，選擇在霧度率的計測中使用的光的波長的波長選擇方法進行說明。首先，準備在玻璃基板上形成有霧度率分別不同的透明導電膜的多個試驗片。其中，此時準備的試驗片優(yōu)選與實際的霧度率計測中的被檢查基板W的膜構(gòu)造大致相同。在本實施方式中，分別準備霧度率為18 %、20 %、四％的試驗片。接著，相對于所準備的試驗片，使300nm至1500nm的波長的光從玻璃基板側(cè)相對于玻璃基板的膜面垂直入射，利用積分球檢測此時的擴散透過光，進行透過光束的計測。該計測使用在日立制作所制造的分光光度計U-3500上安裝有60mm Φ的積分球的計測裝置而實施。最初在積分球的光出射位置設(shè)置白板，實施100%基線的校準。接著，取下白板，在積分球的光入射位置以使光入射面為玻璃基板側(cè)的方式設(shè)置試驗片。在該狀態(tài)下，向試驗片照射分光后的光，只由內(nèi)置積分球的光受光器計測不包含垂直透過光的前方散射光，求出擴散透過率。圖5表示各試驗片的波長與擴散透過率的關(guān)系。如圖5所示，擴散透過率在波長350nm附近顯示峰值，其后隨著波長變長而指數(shù)函數(shù)般緩緩減少。擴散透過率高是指在如圖1所示的裝置中，由受光元件加檢測到的光強度高，所以意味著容易得到穩(wěn)定的檢測精度。從而，作為光源使用的波長優(yōu)選光強度高的。另外，由于光源、受光元件等的安裝/調(diào)整操作通過操作員的目測進行，從操作性方面來看優(yōu)選可視光。根據(jù)這些觀點，在圖5中，可知優(yōu)選使用350nm以上760nm以下的范圍的波長的光。另外，可知350nm附近的峰值對應于使用的透明玻璃基板的特性而偏移。另外，市場上銷售的LED價格低廉，另外，在便利性方面也處于優(yōu)勢。從而，作為光源，可以使用例如 450nm、470nm、530nm、560nm、570nm、590nm、644nm、660nm、700nm 等的 LED。另外，關(guān)于在JIS K 7136中規(guī)定的霧度率的測定，使用實質(zhì)上中心波長為550nm 程度的透過y過濾器的白色光作為照明光。y過濾器在JIS K 7136中被規(guī)定為“與ISO/ CIE 10527的等色函數(shù)y(X)相等的明視覺標準視覺效率V( λ ) ”。從而，將550nm的光作為照明光使用也有益。另外，進一步在后述的試驗中，使用 590nm的照明光并對其適應性進行評價，證明了使用590nm的照明光也能夠得到適當?shù)撵F度率特性，進行可靠性高的計測。因而可以說例如作為光源使用的波長優(yōu)選為300nm，更優(yōu)
9選被設(shè)定為擴散透過率的峰值出現(xiàn)的大約350nm以上且大約590nm以下。只要是該波段， 如圖5所示，由于能夠得到比較高的擴散透過率，所以能夠確保穩(wěn)定的計測精度?！驳?參數(shù)設(shè)定方法〕接著，本實施方式涉及的薄膜的檢查裝置是如圖1所示，被組入到制造線上，對搬運來的被檢查基板W進行檢查的裝置。從而，被檢查基板W被預想到會上下振動，對于這種上下運動，組裝牢固的計測系統(tǒng)變得極為重要。因此，在本實施方式中，從350nm以上760nm以下的波段中與能夠低價地獲得的市場上銷售的LED的波長一致的波長中，選定470nm、530nm、590nm作為代表波長，求出能耐住被檢查基板W的上下振動的計測系統(tǒng)的配置參數(shù)。另外，在本實施方式中，為了抑制來自外部的光的進入，在光源(LED) 3a和受光元件加安裝有筒狀的遮光罩。關(guān)于遮光罩的形狀，沒有特別限定。如圖6所示，計測系統(tǒng)的配置參數(shù)被設(shè)定為以下6個光源3a的筒狀的遮光罩的高度La ；光源3a的遮光罩的筒徑 Da ；從照明光的光軸所通過的透明導電膜的膜面的點到受光元件加的受光面的距離L ；受光元件加的筒狀的遮光罩的長度Lb ；受光元件加的筒狀的遮光罩的筒徑Db ；受光元件加的傾斜角度Θ。另外，各配置參數(shù)的變更范圍如以下的表所示進行設(shè)定。表1
范圍最小值最大值Da (mm)57θ C )5465λ (nm)470590L (mm)2540La (mm)515Lb (mm)515Db (mm)510接著，分別準備在透明基板上形成有各自霧度率不同的透明導電膜的試驗片 (具體而言，準備霧度率 7. 9%、10. 6%、15. 3%.17. 4%.20. 5%.22. 8%.24. 5%.26. 1%、 29. 8%,35. 的10個試驗片)，將這些試驗片配置在距離光源3a的遮光罩的前端5mm的位置(該位置作為「基準位置」)、并且配置成使從光源3a射出的照明光垂直入射，在該狀態(tài)下，使上述配置參數(shù)分別在變更范圍內(nèi)變化，對由受光元件h檢測的光強度進行計測， 通過將光強度與試驗片的已知的霧度率建立關(guān)聯(lián)而作成多個霧度率特性。接著，在如圖6所示的計測系統(tǒng)中，在使試驗片的位置從基準位置向與基板面垂直的方向分別偏移-1mm、+Imm的情況下，在受光元件加中對接受的光的強度進行計測，作成使光強度與試驗片的已知的霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性。
10
作為代表例，分別在圖7中表示Da = 5、θ = 54°、波長λ = 470nm、L = 25mm、 La = 5mm、Lb = 5mm,Db = 5mm時的霧度率特性；在圖8中表示Da = 5mm、θ = 65°、波長 λ = 470nm、L = 40mm、La = 10mm、Lb = 5mm>Db = 7mm 時的霧度率特性；在圖 9 中表示 Da =7mm、θ = 65°、波長 λ = 470nm、L = 30mm、La = 15mm、Lb = 10mm、Db = 5mm 時的霧度率特性；在圖 10 中表示 Da = 5mm、θ = 60°、波長 λ = 530nm、L = 40mm、La = 15mm、Lb =5mm,Db = 5mm時的霧度率特性；在圖11中表示Da = 7mm、θ = 、波長λ = 530nm、 L = 40mm、La = 5mm、Lb = 15mm、Db = 7mm 時的霧度率特性；在圖 12 中表示 Da = 5mm、θ =65°、波長 λ = 590nm、L = 25mm、La = 5mm、Lb = 10mm、Db = 7mm 時的霧度率特性。在圖7至圖12中，縱軸表示霧度率、橫軸表示信號強度(光強度)。另外，在各圖中，Z = 0是將試驗片置于基準位置時的霧度率特性了 ；Z = -1是將試驗片從基準位置向光源3a側(cè)靠近Imm時的霧度率特性；Z = +1是使處于基準位置的試驗片向遠離光源3a的方向移動Imm時的霧度率特性。從這樣的霧度率特性中抽出(1)相對于霧度率的光強度單調(diào)增加并且O)由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在第1閾值以下的霧度率特性， 并將獲得抽出的霧度率特性時的配置參數(shù)決定為在檢查時使用的配置參數(shù)。此處，上述第1閾值是能夠根據(jù)要求的計測精度而任意設(shè)定的值。另外，由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值Pmax能夠通過以下方式得到例如在如圖7所示的霧度率特性中，確定在與ζ = +1、0、-1分別對應的霧度率特性中信號強度最具開度的霧度率，算出該霧度率的最大信號強度與最小信號強度的差值。在圖7至圖12所示的霧度率特性中，任何的配置參數(shù)均滿足上述(1)和( 的條件這一點已確認。為了決定其中最合適的配置參數(shù)，可以在各個霧度率特性中，求出SN比和特性的斜率β 1，選定SN比和斜率顯示最大值的配置參數(shù)即可。特別是斜率β 1越大越能夠確保更高的計測靈敏度。其中，圖12表示的是使用波長590nm的光時的霧度率特性，可以說相對于霧度率的光強度大致單調(diào)地增加，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量少。從而，由圖12證明在將波長590nm使用于圖1所示的檢查裝置的情況下也能夠確保預定的計測精度。〔第2參數(shù)設(shè)定方法〕在上述的第1參數(shù)設(shè)定方法中，由于必須使全部配置參數(shù)變化并取得數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)量龐大。從而，為了使數(shù)據(jù)量減少，可考慮從上述配置參數(shù)中求出特別是相對于基板的上下變動比較敏感的配置參數(shù)，通過僅僅使該配置參數(shù)的值在預定范圍變化而得到合適的參數(shù)設(shè)定值。例如，關(guān)于安裝于光源3a的遮光罩的筒徑Da，為了盡可能地遮擋來自外部的光以降低噪聲，并且提高照明光的指向性，可以說筒徑越小越優(yōu)選。另外，關(guān)于該遮光罩的長度 La，由于要使光源3a遠離被檢查基板W—定程度而設(shè)置，所以優(yōu)選根據(jù)該光源3a的設(shè)置位置而決定。這樣的條件是與被檢查基板W的上下變動無關(guān)地基于計測系統(tǒng)的原理導出的條件。另外，關(guān)于安裝于受光元件加的遮光罩的長度Lb，由于要盡可能地遮擋來自外部的光，為了提高遮光效果，可以說在可能的范圍內(nèi)優(yōu)選設(shè)定為較大的值。
這樣來考慮的話，關(guān)于光源3a和受光元件加的遮光罩的長度和筒徑，優(yōu)選基于上述這樣的條件來決定合適的值，從而，關(guān)于與受光元件加的傾斜角度θ、光源3a的波長 λ、從膜面到受光元件的距離L相關(guān)的配置參數(shù)，可以說優(yōu)選通過進行具體的試驗而決定。因此，在本實施方式中，首先，將基于計測系統(tǒng)的原理而導出的各配置參數(shù)的值分別設(shè)定如下。光源3a的筒狀的遮光罩的高度La = 15mmLED的筒狀的遮光罩的筒徑Da = 5mm受光元件的筒狀的遮光罩的長度Lb = 15mm受光元件的筒狀的遮光罩的筒徑Db = 7mm另外，關(guān)于從透明導電膜的膜面到受光元件的距離L、受光元件的傾斜角度θ，設(shè)定為暫時的設(shè)定值，例如設(shè)定為距離L = 40mm、θ = °，由該計測系統(tǒng)分別求出將上述試驗片設(shè)置在基準位置，將光源的波長λ切換為470nm、500nm、530nm、560nm、590nm時的霧
度率特性。圖13表示霧度率特性。此處，在以高精度求出霧度率的情況下，優(yōu)選霧度率與光強度存在比例關(guān)系，另外，其斜率β 1越大越優(yōu)選。從而，在圖13中，按每個波長算出斜率 β 1，分別進行比較。例如，斜率β 1是將特性近似為一次曲線，求出此時的斜率。其結(jié)果可知使用波長470nm的照明光時的斜率β 1最大，從檢測精度的觀點出發(fā)優(yōu)選使用波長470nm 的光。接著，以受光元件加的傾斜角度θ作為變量，在如圖6所示的計測系統(tǒng)中在預定范圍內(nèi)決定最佳的受光元件加的傾斜角度Θ。此處，作為照明光，使用從圖13導出的 470nm的波長的光，關(guān)于其他的計測系統(tǒng)的參數(shù)，如上述所示。在該試驗中，使傾斜角度θ 以討°、57°、60°這3個值變化，得到各自的霧度率特性。圖14表示霧度率特性。另外， 求出此時的霧度率特性的斜率β 1。其結(jié)果可知傾斜角度為討°時的斜率β 1最大。接著，以照明光的光軸所通過的從透明導電膜的膜面到受光元件的受光面的距離 L作為變量，在如圖6所示的計測系統(tǒng)中在預定范圍內(nèi)決定合適的距離L。此處，作為照明光，使用從圖13導出的470nm的波長的光，關(guān)于受光元件加的傾斜角度θ，采用從圖14導出的。另外，關(guān)于其他的計測系統(tǒng)的參數(shù)，如上述所示。在該試驗中，使距離L以30mm、35mm、40mm這3個值變化，得到各自的霧度率特性。 圖15表示霧度率特性。另外，求出此時的霧度率特性的斜率β 1。其結(jié)果可知距離L為 40mm時的斜率β 1最大。根據(jù)以上情況可知在將計測系統(tǒng)的各配置參數(shù)設(shè)定為以下所示的情況下，能夠獲得高的計測精度。光源的筒狀的遮光罩的高度La = 15mmLED的筒狀的遮光罩的筒徑Da = 5mm從透明導電膜的膜面到受光元件的距離L = 40mm受光元件的筒狀的遮光罩的長度Lb = 15mm受光元件的筒狀的遮光罩的筒徑Db = 7mm受光元件的傾斜角度θ =照明光的波長λ = 470nm
接著，在采用上述配置參數(shù)組成的如圖6所示的計測系統(tǒng)中，使試驗片從基準位置上下變動1mm，得到此時的霧度率特性。圖16表示霧度率特性。如圖16所示，即使使試驗片的位置沿照明光的光軸移動預定量，霧度率特性也基本上不改變，并且由于具有比作為比較例表示的霧度率特性大的斜率β 1，所以可知具有高的計測靈敏度。其中，得到比較例時的計測系統(tǒng)使用以下的配置參數(shù)。光源的筒狀的遮光罩的高度La = IOmmLED的筒狀的遮光罩的筒徑Da = 7mm從透明導電膜的膜面到受光元件的距離L = 30mm受光元件的筒狀的遮光罩的長度Lb = IOmm受光元件的筒狀的遮光罩的筒徑Db = 7mm受光元件的傾斜角度θ =60°照明光的波長λ = 530nm如以上所說明的這樣，根據(jù)本實施方式涉及的薄膜的檢查裝置和檢查方法，從被檢查基板的玻璃基板側(cè)照射單波長的光，由受光元件對此時的擴散透過光進行受光，基于受光的光的強度求出透明導電膜的霧度率，所以能夠不像現(xiàn)有技術(shù)這樣受到膜厚的影響而求出霧度率。圖17表示利用如圖1所示的薄膜的檢查裝置，以裝入到制造線上的狀態(tài)，在對被檢查基板進行搬運的同時顯示對霧度率的面內(nèi)分布進行計測的結(jié)果。此處，以4塊被檢查基板S作為對象，在各被檢查基板S上分別格子狀地設(shè)定8X8 = 64點的計測點。被檢查基板S使用的是在透明玻璃基板上形成薄膜，并且薄膜的膜厚具有面內(nèi)分布(分布寬度； 士30%程度)的基板。另外，霧度率也具有面內(nèi)分布。另外，在用于薄膜的檢查裝置的精度驗證時，對計測后的被檢查基板進行回收，將其分割為小面積，以市場上銷售的霧度計求出上述計測點的霧度率。霧度計使用以JIS K 7136為標準的霧度計。根據(jù)本實施方式涉及的薄膜的檢查裝置，如圖17所示，可知即使在透明導電膜的膜厚存在不均的情況下，霧度率的計測誤差ΔΗζ的4塊的平均值也為1. 4%，能夠得到可靠性高的計測結(jié)果。此處，ΔΗζ是同一計測點的由霧度計求出的霧度率與由本申請的薄膜的檢查裝置求出的霧度率的差值的標準偏差(1西格瑪(sigma))，N數(shù)為64點。根據(jù)本實施方式，薄膜的檢查裝置的計測系統(tǒng)的配置被設(shè)定為考慮了被檢查基板的振動的值，所以在實際的制造線上組入使用的情況下，不受到基板的上下動的影響，能夠得到可靠性高的計測結(jié)果。進而，在計算機7中使用的霧度率特性，例如如圖16所示，由于斜率β 1較大，所以能夠得到高的計測靈敏度。另外，通過在制造線上配置薄膜的檢查裝置，能夠?qū)π纬捎型该鲗щ娔さ娜康幕宀谎訒r地進行檢查，在檢測到不合格產(chǎn)品的情況下，在途中工序?qū)⒉缓细窕逡瞥鼍€外，能夠根據(jù)需要對透明導電膜的形成條件等進行調(diào)整。而由成膜裝置自身感知不到的問題而導致膜形成不良的情況下也能夠即刻判斷，盡早進行修復應對。另外，通過在線監(jiān)視透明導電膜的形成狀況，能夠維持發(fā)電效率高的太陽能電池的生產(chǎn)狀況，在不良產(chǎn)生時能夠在極短時間內(nèi)將不合格基板移出線外，所以形成形成的品質(zhì)穩(wěn)定，成品率提高。由此能夠使制造效率提高。
13
本發(fā)明的薄膜的檢查裝置不限于薄膜太陽能電池的領(lǐng)域，在液晶面板、半導體器件等利用透明導電膜或透明光學膜的領(lǐng)域中能夠廣泛適用。在該情況下，只要將上述的光射出器3配置在能夠從玻璃基板側(cè)對在各制造工序中搬運的基板上所形成的透明導電膜或透明光學膜照射光的位置，由受光裝置2對其擴散透過光進行受光即可。符號說明
1搬運機(conveyor)
2受光裝置
2a受光元件
3光照射裝置
3a光源
4光源用電源
7計算機
8顯示裝置
1權(quán)利要求
1.一種薄膜的檢查裝置，其特征在于，包括光源，該光源對在玻璃基板上形成有薄膜的被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射單波長的光；受光部，該受光部以受光軸相對于從所述光源射出的照明光的光軸以預定的傾斜角度交叉的方式配置，接受透過所述被檢查基板的擴散透過光；和處理部，該處理部基于由受光部接受的光的強度求出所述薄膜的霧度率，所述處理部具有將霧度率與擴散透過光的光強度建立關(guān)聯(lián)而成的霧度率特性，利用該霧度率特性和由所述受光部接受的光強度求出所述霧度率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于所述光源以從所述光源射出的照明光的光軸與所述被檢查基板的法線方向一致的方式配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于所述光源射出350nm以上且760nm以下的任意一種的波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于所述光源射出350nm以上且590nm以下的任意一種的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于在所述光源射出470nm以上且590nm以下的任意一種的波長的情況下，所述受光部相對于所述被檢查基板的基板面的傾斜角度為討°以上且65°以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于在所述光源上安裝有第1遮光部，在所述受光部安裝有第2遮光部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于，所述受光部以如下傾斜角度配置在準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片，利用所述受光部接受使該試驗片相對于所述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光，作成使該光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性的情況下，在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在預定值以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于在分別以所述受光部的傾斜角度、所述第1遮光部的光射出側(cè)的開口部的大小和從所述光源前端到光射出端為止的長度、在所述第2遮光部的與所述受光部相反一側(cè)的開口部的大小和從受光部的受光面到該開口部前端為止的長度、和從所述照明光的光軸所通過的被檢查基板的上表面的位置到所述受光部的受光面為止的距離作為配置參數(shù)的情況下，這些配置參數(shù)以如下方式?jīng)Q定在準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片，利用所述受光部接受使該試驗片相對于所述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光，作成使該光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性的情況下，在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在預定值以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于薄膜的檢查裝置被組入到薄膜的制造線上，所述光源配置在對在制造線上搬運的所述被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射照明光的位置。
10.一種薄膜制造系統(tǒng)，具備權(quán)利要求1 8中任一項所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于所述光源被配置成對在制造線上搬運的所述被檢查基板從玻璃基板側(cè)照射光。
11.一種薄膜的檢查方法，其特征在于預先保存使擴散透過光的光強度與薄膜的霧度率建立關(guān)聯(lián)的霧度率特性， 對在玻璃基板上形成有薄膜的被檢查基板從該玻璃基板側(cè)照射單波長的光， 接受透過所述被檢查基板的擴散透過光， 使用接受的光的強度和所述霧度率特性，求出所述薄膜的霧度率。
12.—種計測系統(tǒng)的配置決定方法，適用于權(quán)利要求6所述的薄膜的檢查裝置，其特征在于在以所述光源的波長、所述受光部的設(shè)置傾斜角度、所述第1遮光部的光射出側(cè)的開口部的大小和從所述光源前端到光射出端為止的長度、在所述第2遮光部的與所述受光部相反一側(cè)的開口部的大小和從受光部的受光面到該開口部前端為止的長度、和從所述照明光的光軸所通過的被檢查基板的上表面的位置到所述受光部的受光面為止的距離作為配置參數(shù)的情況下，包括準備在玻璃基板上形成有不同霧度率的薄膜的多個試驗片的第1工序； 在使所述參數(shù)在對每個該參數(shù)決定的預定的范圍內(nèi)變化的計測系統(tǒng)中，利用所述受光部接受使該試驗片相對于所述照明光的光軸方向上下移動預定量時的擴散透過光的第2 工序；將在第2工序得到的擴散透過光的光強度與霧度率建立關(guān)聯(lián)作成霧度率特性，并使該霧度率特性與得到該霧度率特性時的該計測系統(tǒng)的各參數(shù)設(shè)定值建立對應的第3工序；從在第3工序中作成的多個霧度率特性中抽出在作為檢查對象的薄膜的霧度率的范圍中，霧度率與光強度的關(guān)系表現(xiàn)為單調(diào)增加或者單調(diào)減少，并且由試驗片的設(shè)置位置的上下變動引起的光強度的變化量的最大值在預定值以下的霧度率特性的第4工序；和采用在獲得在所述第4工序中抽出的霧度率特性時的參數(shù)作為檢查時的計測系統(tǒng)的配置參數(shù)的第5工序。
全文摘要
本發(fā)明目的在于能夠降低薄膜的基板面內(nèi)的膜厚變動的影響，實現(xiàn)計測精度的提高。包括對在璃基板上形成有薄膜的被檢查基板(W)從該玻璃基板側(cè)照射單波長的光的光源；以受光軸相對于從光源射出的照明光的光軸以預定的傾斜角度交叉的方式配置，對透過被檢查基板(W)的擴散透過光進行受光的受光元件；和基于由受光元件接受的光的強度求出薄膜的霧度率的計算機(7)。計算機(7)具有將霧度率與擴散透過光的光強度建立關(guān)聯(lián)而成的霧度率特性，利用該霧度率特性和由上述受光元件接受的光強度求出霧度率。
文檔編號G01N21/88GK102165282SQ200980138478
公開日2011年8月24日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者坂井智嗣, 山口賢剛, 川添浩平, 高野曉巳 申請人:三菱重工業(yè)株式會社