[发明专利]缺陷检测及响应

说明书

技术领域

本申请是于2008年2月5日递交的在先待审的美国专利申请序列号第12/026,539号的部分继续申请。本发明涉及光电池领域。更具体地，本发明涉及光电膜(photovoltaic film)的在线检查和修复。

背景技术

在生产制造过程中，试样可能会生成引起电流泄漏的局部电气缺陷。示例性的试样可以包括光电材料(例如，156mm x 156mm的晶片或2160mm x 2460mm的基板或连续卷材(web))、半导体晶片或印刷电路板。电气缺陷(例如，旁路结(shunt)或局部的微弱二极管)泄漏电流并且因而会降低试样的效能或者甚至危及在试样上的器件的功能。因此，准确地检测这样的电气缺陷的位置是非常期望的。

缺陷使得高电流密度持续流过它们，并且因而被加热到比试样的温度更高的温度。在来自焦平面阵列红外摄像装置的图像中可以检查到这些温度变化。然而，在缺陷处温度上的变化可以比图像中的背景小五个数量级。从而，将缺陷从背景噪声分离可能是挑战性的。

锁相热成像是一种已知的用来定位这样的缺陷的方法。在锁相热成像中，试样被调制，例如通过将直流电流注入试样或通过从试样的照射所生成的光电流。当通过照射实现调制时，所述方法有时被称作受照锁相热成像。以相同的频率调制由来自注入的电流或光电流对试样的加热所引起的温度变化。利用任何一种形式的调制，均在试样保持静止的时候获取多个帧的红外图像。

由于在室温条件下来自试样红外辐射的背景散粒噪声和在缺陷与试样的其余部分之间非常小的温差，以及红外成像传感器有限的动态范围，需要大量相同视场的图像来平衡背景噪声，由此改善信噪比。尽管获取到的图像取自同一空间位置，当试样温度以调制频率振荡时，它们是时间的函数。在典型的实施方案中，通过每一图像乘以一在时间上以与调制或“锁相(lock-in)”频率相同的频率成正弦方式变化的加权系数来对图像进行滤波。一般地，信噪比的改善与帧总数的平方根成正比。

在红外摄像装置获取所需数目的图像以进行锁相平衡(lock-in averaging)时，传统的锁相热成像需要试样保持静止。如果试样的尺寸大于摄像装置的视场，试样(或红外摄像装置)需要移动到完全不同的位置，以在针对试样上的一个位置获取完一组图像后，获取一组新的红外图像。令人遗憾的是，该停止-移动(stop-go)时间和设定时间(包括关于伴随的速度增加和减少的重新定位)占据总检查时间的大部分，特别是对于非常大的试样(在尺寸上可以大于两平方米)，因而不合期望地降低吞吐量。传统的锁相热成像中的该开销成为检查吞吐量的显著限制因素。

因此，产生对检测试样上缺陷的技术的需要，该技术与传统的锁相热成像相比，在维持其精确度的同时，提高检查吞吐量。也可以利用相同的仪器修复被找到的缺陷，例如通过激光隔离。

发明内容

在红外摄像装置获取所需数目的图像以进行锁相积分时，传统的锁相热成像(lock-in thermography)技术需要试样保持静止。在一组图像被获取后，试样被更换或重新定位以针对不同的试样或位置获取红外图像。该静止和重新定位的时间显著地降低检查吞吐量。

为提高检查吞吐量，提供在试样上进行时间延迟锁相热成像的方法。在该方法中，可以以一恒定的速度在试样上移动红外摄像装置的视场。在该移动的整个过程中，可以对所述试样提供调制(例如光学调制或电学调制)并且使用所述红外摄像装置获取红外图像。移动所述视场、提供所述调制以及获取所述红外图像可以是同步的。所述红外图像可以被滤波以生成时间延迟锁相热成像图像，从而提供缺陷识别。在一个实施方案中，该滤波操作可以包括在锁相频率下的的正弦加权(sinusoidal weighting)，该正弦加权将红外摄像装置在扫描方向上的像素数考虑在内。

有益地，这种时间延迟锁相热成像可以使用在各种类型的试样上，例如半导体晶片、光电晶片、光电材料的大型基板、光电材料的连续卷材以及印刷电路板。另外，移动可以使用任一有效的移动部件来完成，例如扫描工作台、龙门(gantry)系统中的双向线性工作台、龙门桥、传送机和/或至少一个滚轴。