JP2004177185A - Inspection method and inspection device for substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板の検査方法と検査装置に関し、特に表面に微細な突起を多数有する基板の検査方法や検査装置として好適な基板の検査方法と検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
太陽電池は表面に照射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に照射された光の反射を少なくする技術があり、照射された光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。
【0003】
シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合に、基板の表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に凹凸が形成されて基板の表面の反射を低減させることができる。
【0004】
例えば面方位が〈100〉面の単結晶シリコン基板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造と呼ばれる凹凸を基板の表面に形成する。この凹凸が表面に均一に形成できないと、太陽電池表面の反射率を有効に低減させることができず、電気特性が向上しない。
【0005】
そこで、その形状を検査するには例えばSEMなどを用いて観察していた。しかし、近年太陽電池は生産コストを抑えるため、使用する基板が大型化しており、例えばSEMなどの観察領域の小さい装置で基板の全面を観察するには長時間を要する。また、量産する場合、基板を1枚ずつSEM観察することは困難であり、従来は目視による検査を実施していたが、観察者によって検査結果にバラツキが生じるという問題があった。
【0006】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、大面積の基板の表面に形成された凹凸の形状の面内分布を短時間で検査したり、凹凸の形状の短時間で定量的に検査する方法と装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る基板の検査方法は、表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ1の延長線上から光を照射して反射光を反射角θ2の延長線上で受光することを特徴とする。
【0008】
また、請求項2に係る基板の検査方法は、表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α+β1の延長線上から光を照射して反射光を前記半頂角α−β2(β2=β1)の延長線上に設置したカメラで受光することを特徴とする。
【0009】
また、請求項3に係る基板の検査装置は、表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ1の延長線上に光源を設置するとともに、この光源の反射光の反射角θ2の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする。
【0010】
また、請求項4に係る基板の検査装置は、表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α+β1の延長線上に光源を設置するとともに、前記基準面から前記半頂角α−β2(β2=β1)の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする。
【0011】
上記基板の検査装置では、前記カメラで測定した前記基板表面の輝度を前記突起の形状の面内分布として表示装置に表示することができる。
【0012】
また、上記基板の検査装置では、前記光源がハロゲンランプであることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板の検査方法および検査装置の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明に係る検査方法と検査装置を説明するための図である。図中の1は円錐状もしくは角錐状の突起、2は光源、3はカメラを示す。
【0014】
円錐状もしくは角錐状の突起1の錐面の母線mに対する入射角θ1の角度の延長線上に光源2を設置する。この光源2は平行光を発するものが望ましく、被測定物がシリコンの場合はハロゲンランプが適している。
【0015】
また、光源2の反射光の反射角θ2(θ2=θ1)の延長線上にカメラ3を設置する。このカメラ3は輝度を数値化して測定できるものである。また輝度だけでなく色彩を数値化して測定できるものでもよい。 光源2から円錐状もしくは角錐状の突起1の錐面に入射角θ1で照射された平行光は反射角θ2で反射されてその反射光をカメラ3によって測定する。
【0016】
円錐状もしくは角錐状の突起1の錐面の母線mが直線の場合、入射角θ1と反射角θ2は等しくなるが、錐面の母線mが部分的に湾曲したり屈曲している場合などは必ずしも等しくならない。また、円錐状もしくは角錐状の突起1が基板の表面に多数ある場合、他の突起1の錐面とは異なる入射角θ1を有する突起1があると、その突起1は他の突起1の反射光との比較でその突起1の形状が異常であることを検知できる。つまり、この方法では、突起1の形状に部分的に異常がある場合や多数の突起1と比較して形状が異常な突起1があるかないかを検査することができる。したがって、本発明では錐面に対する入射角θ1とは予め設定された円錐状もしくは角錐状の突起1の母線に対する入射角をいい、反射角θ2とはあらかじめ設定された円錐状もしくは角錐状の突起1の母線に対する入射角をいう。
【0017】
図2は、本発明に係る他の基板の検査方法と検査装置を説明するための図である。図2においても1は円錐状もしくは角錐状の突起、2は光源、3はカメラを示し、4は基準面を示す。基準面4から円錐状もしくは角錐状の突起1の半頂角αの角度を中心として、半頂角α+β1の角度の延長線上に光源2を設置する。また、半頂角α−β2(β2=β1)の延長線上にカメラ3を設置する。
【0018】
このときも光源2は平行光を発するものが望ましく、カメラ3はその反射光の輝度の測定が可能なものである。
【0019】
また、円錐状もしくは角錐状の突起1の錐面の母線mが直線の場合、基準面4から半頂角αに対する所定角度のβ1とβ2は等しくなるが、錐面の母線mが部分的に湾曲したり屈曲している場合などは必ずしも等しくならない。また、円錐状もしくは角錐状の突起1が基板の表面に多数ある場合、他の突起1の母線mとは異なる入射角θ1を有する突起1があると、その突起1は他の突起1とは反射光の輝度が異なることになり、他の突起1の反射光との比較でその突起1の形状が異常であることを検知できる。したがって、本発明で半頂角αとは、あらかじめ設定された円錐状もしくは角錐状の突起1の半頂角をいう。
【0020】
この方法では、一つ一つの突起が設計どおりの突起になっているかどうかを測定できる。つまり、この方法によれば円錐状もしくは角錐状の突起1の半頂角αとのずれを測定することが可能となる。例えば面方位が〈100〉面の単結晶シリコン基板を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に凹凸が形成されて基板の表面の反射を低減させることができる。これはシリコンの結晶方位によるエッチング速度の違いを利用したもので、エッチング速度の遅い〈111〉面でエッチングがとまるため、表面に凹凸を形成することができる。シリコンの〈111〉面は〈100〉面と27.37°の角度で存在する面であることから、本来半頂角aは35.26°となる。この角度をαとして光源2とカメラ3の位置を決めることにより、半頂角αのずれの発生を検知することができる。
【0021】
図1および図2には、1つの円錐状もしくは角錐状の突起1しか記載していないが、本発明は表面に円錐状もしくは角錐状の突起1を多数有する基板の凹凸形状の検査を可能にするものである。つまり、例えば15cm×15cmのようにある一定の面積をもった基板の表面に形成された突起1の形状およびその突起1の形状の均一性を短時間に測定することが可能になる。これは基板の全面に平行光を照射し、その基板の全面を画像として平面で取り込むことにより可能になる。このようにすることにより、基板の全面の状態を数値で管理できることになる。
【0022】
また、例えばこの画像に面内分布を表示させる機能を付加することにより、面内の形状分布を検査することが可能になる。つまり、カメラ3で測定した基板表面の輝度を突起1の形状の面内分布として表示装置(不図示)に表示する。したがって、この方法によれば、突起形状が所定値以上の面内分布があるものを排除することができ、例えば太陽電池の製造工程では反射率の低いシリコン基板を次工程に流すことができ、検査工程を迅速かつ正確に行うことができる。さらに、一度局所的にSEM観察や分光感度測定を行い理想状態を確認しておけば、その測定点と同一面の他の部分との違いや、他の面との違いを数値として得ることが可能になり、短時間でのより正確な検査を行うことが可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、請求項1に係る基板の検査方法によれば、円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ1の延長線上から光を照射して反射光を反射角θ2の延長線上で受光することから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができる。
【0024】
また、請求項2に係る基板の検査方法によれば、基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α+β1の延長線上から光を照射して反射光を前記半頂角α−β2(β2=β1)の延長線上に設置したカメラで受光することから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができるとともに、形成予定形状とのずれを検知することが可能となる。
【0025】
また、請求項3に係る基板の検査装置によれば、円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ1の延長線上に光源を設置するとともに、この光源の反射光の反射角θ2の延長線上にカメラを設置したことから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができる。
【0026】
また、請求項4に係る基板の検査装置によれば、基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α+β1の延長線上に光源を設置するとともに、上記基準面から上記半頂角α−β2(β2=β1)の延長線上にカメラを設置したことから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができるとともに、形成予定形状とのずれを検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板の検査方法を説明するための図である。
【図2】本発明に係る基板の検査装置を説明するための図である。
【符号の説明】
1・・・円錐状もしくは角錐状の突起、2・・・光源、3・・・カメラ、4・・・基準面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a substrate, and more particularly, to a method and an apparatus for inspecting a substrate suitable as an inspecting method and an inspecting apparatus for a substrate having many fine protrusions on its surface.
[0002]
2. Description of the Related Art
A solar cell converts light energy such as sunlight radiated to the surface into electric energy. Various attempts have been made in the past to improve the conversion efficiency into electric energy. One of the techniques is a technique for reducing the reflection of light applied to the surface of the substrate. By reducing the reflection of the applied light, conversion efficiency into electric energy can be increased.
[0003]
In the case where a solar cell element is formed using a silicon substrate, if the surface of the substrate is etched with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide, unevenness is formed on the surface, so that reflection on the surface of the substrate can be reduced.
[0004]
For example, when a single crystal silicon substrate having a <100> plane orientation is used, irregularities called a texture structure are formed on the surface of the substrate by such a method. If the irregularities cannot be formed uniformly on the surface, the reflectance of the solar cell surface cannot be effectively reduced, and the electrical characteristics will not be improved.
[0005]
Therefore, to inspect the shape, observation was performed using, for example, an SEM. However, in recent years, in order to suppress the production cost of the solar cell, the substrate to be used has been increased in size. For example, it takes a long time to observe the entire surface of the substrate using a device having a small observation area such as an SEM. In mass production, it is difficult to perform SEM observation of each substrate one by one. Conventionally, visual inspection has been performed, but there has been a problem that the inspection results vary depending on the observer.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and inspects the in-plane distribution of the shape of unevenness formed on the surface of a large-area substrate in a short time, or reduces the unevenness of the shape of unevenness. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for performing a quantitative inspection by time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for inspecting a substrate according to
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the method for inspecting a substrate having a large number of conical or pyramid-shaped protrusions having a half-vertical angle α on the surface, the substrate is placed on a reference surface. Then, light is emitted from an extension of the half-vertical angle α + β 1 , and reflected light is received by a camera installed on an extension of the half-vertical angle α−β 2 (β 2 = β 1 ).
[0009]
The inspection device substrate according to
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate inspection apparatus having a large number of conical or pyramid-shaped protrusions having a half apex angle α on a surface thereof, wherein the substrate is placed on a reference surface. , A light source is installed on an extension of the half apex angle α + β 1 , and a camera is installed on an extension of the half apex angle α−β 2 (β 2 = β 1 ) from the reference plane.
[0011]
In the substrate inspection apparatus, the luminance of the substrate surface measured by the camera can be displayed on a display device as an in-plane distribution of the shape of the protrusion.
[0012]
Further, in the substrate inspection apparatus, it is preferable that the light source is a halogen lamp.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a substrate inspection method and an inspection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view for explaining an inspection method and an inspection apparatus according to the present invention. In the figure,
[0014]
The
[0015]
Further, the
[0016]
When the generatrix m of the cone surface of the conical or
[0017]
FIG. 2 is a diagram for explaining another substrate inspection method and inspection device according to the present invention. 2, 1 is a conical or pyramidal projection, 2 is a light source, 3 is a camera, and 4 is a reference plane. Around the angle of the half apex angle alpha of conical or
[0018]
Also at this time, it is desirable that the
[0019]
When the generating line m of the conical or
[0020]
In this method, it is possible to measure whether each projection is a designed projection. That is, according to this method, it is possible to measure the deviation from the half apex angle α of the conical or
[0021]
1 and 2 show only one conical or pyramid-shaped
[0022]
Further, for example, by adding a function of displaying an in-plane distribution to this image, it is possible to inspect the in-plane shape distribution. That is, the luminance of the substrate surface measured by the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the substrate inspection method according to the first aspect , light is irradiated from an extension of the incident angle θ 1 with respect to the generatrix of the conical or pyramid-shaped pyramid, and the reflected light is reflected at the reflection angle θ 2 . Since the light is received on the extension line, the shape of the surface of the substrate can be inspected in a short time by a simple method.
[0024]
Further, according to the inspection method of a substrate according to
[0025]
According to the substrate inspection apparatus of the third aspect, the light source is installed on an extension of the incident angle θ 1 with respect to the generating line of the conical or pyramid-shaped pyramid, and the reflection angle θ 2 of the reflected light of the light source is set. Since the camera is installed on an extension of the above, the shape of the surface of the substrate can be inspected in a short time by a simple method.
[0026]
Further, according to the inspection apparatus for a substrate according to claim 4, together with the substrate is placed on a reference plane, placing the light source on the extension of the half apex angle alpha + beta 1 from the reference plane, said from the reference plane Since the camera is installed on an extension of the half apex angle α-β 2 (β 2 = β 1 ), the shape of the substrate surface can be inspected in a short time by a simple method, and the The displacement can be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a substrate inspection method according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a substrate inspection apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002341451A JP2004177185A (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Inspection method and inspection device for substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002341451A JP2004177185A (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Inspection method and inspection device for substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004177185A true JP2004177185A (en) | 2004-06-24 |
Family
ID=32703809
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JP2002341451A Pending JP2004177185A (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Inspection method and inspection device for substrate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007514155A (en) * | 2003-12-12 | 2007-05-31 | シェル・ゾラール・ゲーエムベーハー | Pyramid size measurement on textured surface |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002341451A patent/JP2004177185A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007514155A (en) * | 2003-12-12 | 2007-05-31 | シェル・ゾラール・ゲーエムベーハー | Pyramid size measurement on textured surface |
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