JP2005166845A - 光起電力装置パネルの加工検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で精度よく検査し、オンライン検査、ひいては全数検査を可能とする。
【解決手段】 透明基板上に積層された導電性透明電極膜、非晶質半導体膜および金属電極膜の各膜に、パルス状のレーザビームを照射して溝６〜８を形成してなる光起電力装置パネル１において、溝６〜８の加工状態を検査する加工検査方法であって、透明基板側から溝６〜８を撮像するステップと、撮像された画像を画像処理することにより溝６〜８の形状を含む特徴を抽出するステップと、抽出された特徴に基づいて、溝６〜８の加工状態を判定するステップとを備える光起電力装置パネルの加工検査方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光起電力装置パネルの加工検査方法および装置に関し、特に、レーザエッチング加工により各膜に形成される溝の加工状態を検査する方法および装置に関するものである。

従来、透明基板上に導電性透明電極膜、非晶質導体膜および金属電極膜を積層し、各膜に対してレーザビームを照射して溝を形成し、透明基板上に相互に分離された複数のセルを構成し、それらのセルを直列に接続することにより構成された太陽電池等の光起電力装置が知られている。
溝のレーザエッチング加工は、通常、円形パターンを有するレーザビームをパルス状に照射しつつ、連続的にあるいは断続的に移動させることにより、円形パターンを相互に重ね合わせた形態の連続溝を形成するように行われる。
また、レーザの出力を高めることなく加工速度を高める方法として、略楕円形状パターンのレーザビームをその長径軸方向に移動させることも行われている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、このようにして製造される光起電力装置パネルの加工品質を管理するには、レーザエッチング加工により各膜に形成される溝の形状を検査する必要がある。

光起電力装置パネルに形成される溝は、その溝幅が数１０μｍと極めて微細であるため、顕微鏡等を用いて拡大しながら検査する必要がある。
従来、溝の加工状態は、顕微鏡により拡大された画像を熟練の技術者が観察することにより、その良否を判断していた。
なお、一般的な技術として、薄膜金属材料のエッチング部形状を管理する方法として走査型レーザ顕微鏡で測定した画像データを３次元画像として画像表示する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−３３４９５号公報（段落［００１３］，図１等） 特開平１０−１５８８６４号公報（段落［０００７］，図５，図６等）

しかしながら、レーザエッチング加工により形成される溝は、上述したように極めて微細であるうえに、複雑な形状をしているために、熟練の技術者であってもその加工状態の良否を判定するには長時間を要していた。また、レーザエッチング加工により各膜にバリが形成されると、透明電極膜と接触あるいは短絡することにもなり、光電変換効率が著しく低下するという問題があるため、加工状態の検査においては、バリの有無の検査が行われるが、広いパネル全体にわたって数μｍ程度のバリを人間が捜索することは非現実的であり、可能であるとしても多大な検査時間を要するという不都合があった。

また、略楕円形パターンのレーザビームにより加工された場合の溝形状は、長径と短径との差異による扁平度という新たなパラメータが加わるために、加工状態の良否判定が、真円状のパターンの場合と比較して著しく困難なものとなる。このため、検査する技術者ごとにその判定結果が異なるという個人差が生ずる不都合があるとともに、検査時間がさらに長期化することにもなる。

さらに、レーザエッチング加工により形成された溝の輪郭には、グラデーションがかかってはっきりしない部分も存在し、その判断にも個人差や測定条件による相違が生ずるため、良否判定の精度が低下してしまうという問題であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、短時間で精度よく検査し、オンライン検査、ひいては全数検査を可能とする光起電力装置パネルの加工検査方法および装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、透明基板上に積層された導電性透明電極膜、非晶質半導体膜および金属電極膜の各膜に、パルス状のレーザビームを照射して溝を形成してなる光起電力装置パネルにおいて、溝の加工状態を検査する加工検査方法であって、透明基板側から前記溝を撮像するステップと、撮像された画像を画像処理することにより前記溝の形状を含む特徴を抽出するステップと、抽出された特徴に基づいて、溝の加工状態を判定するステップとを備えることを特徴とする光起電力装置パネルの加工検査方法を提供する。
この発明によれば、撮像された画像を画像処理して溝の形状を含む特徴を抽出するので、検査技術者の熟練に頼ることなく、短時間で精度よく溝の加工状態を判定することができる。

上記発明においては、前記特徴が加工により形成されたバリであり、前記特徴の抽出ステップが、溝の外側エッジ画像から突出する画像の画素数に基づいてバリか否かを判断することが好ましい。
また、上記発明において、前記特徴が加工により形成されたバリであり、前記特徴の抽出ステップが、溝の外側エッジ画像に接する接線から突出する画像の画素数に基づいてバリか否かを判断することとしてもよい。
これらの発明によれば、広い光起電力装置パネルの全面にわたって、検査技術者が目視で微細なバリを探索するという非現実的な検査作業をなくして、精度よくバリの有無を判断することができる。その結果、バリによる膜間の短絡を未然に防止して、光電変換効率の低下を防止することができる。

また、上記発明においては、前記溝が、複数の略楕円状のレーザエッチングパターンを重ねることにより形成され、前記特徴が、各略楕円状パターンの輪郭形状であることとしてもよい。
この発明によれば、略楕円形状のレーザエッチングパターンにおいても、検査技術者の熟練に頼ることなく、相似の楕円形状に当てはめ、あるいは、楕円方程式により算出する等の演算処理により、精度よく溝の輪郭形状を把握して、加工状態の良否を判定することができる。

さらに、上記発明においては、前記溝が、複数の略楕円状のレーザエッチングパターンを重ねることにより、前記金属電極膜と前記非晶質半導体膜とを前記導電性透明電極膜まで貫通して形成され、前記特徴が、各略楕円状パターンの内側に形成される、前記非晶質半導体膜と前記導電性透明電極膜との境界線の形状であり、前記特徴の抽出ステップが、撮像された画像を２値化して前記境界線を抽出することとしてもよい。
この発明によれば、撮像された画像を予め設定されたしきい値によって２値化するので、検査技術者の熟練や主観によることなく、また、測定条件の変化にかかわらず、グラデーションを生ずるような輪郭形状の境界線を精度よく抽出して、加工状態の良否を判定することができる。

また、本発明は、透明基板上に積層された導電性透明電極膜、非晶質半導体膜および金属電極膜の各膜に、パルス状のレーザビームを照射して溝を形成してなる光起電力装置パネルにおいて、溝の加工状態を検査する加工検査装置であって、透明基板側から前記溝を撮像するカメラと、該カメラにより撮像された画像を画像処理することにより前記溝の形状を含む特徴を抽出する画像処理部と、抽出された特徴に基づいて、溝の加工状態を判定する加工状態判定部とを備えることを特徴とする光起電力装置パネルの加工検査装置を提供する。
この発明によれば、カメラの作動により透明基板を介して、各膜に形成された溝の輪郭形状が撮像される。撮像された画像は、画像処理部の作動により画像処理されることによって特徴を抽出され、加工状態判定部の作動により、特徴に基づいて溝の加工状態が判定される。その結果、迅速にかつ精度よく加工状態の良否を判定することができるという効果を奏する。

上記発明においては、前記光起電力装置パネルを搬送してくる搬送手段と、該搬送手段により搬送されてきた光起電力装置パネルに対して前記透明基板表面に沿う方向に前記カメラを移動させるカメラ移動手段とを備えることが好ましい。
この発明によれば、搬送手段の作動により搬送されてきた光起電力装置パネルに対して、カメラを透明基板表面に沿って移動させつつ検査するので、光起電力装置の製造ラインに組み入れてオンラインで光起電力装置パネルの加工状態の良否判定を行うことができる。その結果、全数検査を可能として、製品の信頼性を向上することができる。

本発明によれば、光起電力装置パネルの各膜に形成された複雑な形状を有する溝の加工状態を、迅速に、かつ、精度よく検査することができるので、オンライン検査や全数検査を可能として、製品の信頼性を向上することができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る光起電力装置パネルの加工検査方法および装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の各実施形態を説明する前に、検査対象である光起電力装置パネルの構造について、図１〜図４を参照して以下に説明する。

光起電力装置パネル１は、図１に示されるように、ガラスなどの透明基板２の表面に酸化錫などの材質からなる導電性透明電極膜３と、珪素などの材質からなる非晶質半導体膜４と、アルミニウム等の材料からなる金属電極膜５とをこの順序で積層することにより構成されている。各膜３〜５には、それぞれの膜を複数に分離する複数の溝が形成されている。具体的には、透明基板２に隣接する導電性透明電極膜３には、該導電性透明電極膜３のみを貫通して透明基板２まで達する溝６が形成されている。また、導電性透明電極膜３に隣接する非晶質半導体膜４には、該非晶質半導体膜４のみを貫通して導電性透明電極膜３まで達する溝７が形成されている。また、非晶質半導体膜４および金属電極膜５には、これら非晶質半導体膜４および金属電極膜５を貫通して導電性透明電極膜３にまで達する溝８が形成されている。

また、光起電力装置パネル１を製造するには、まず、透明基板２上に導電性透明電極膜３を形成した後に、該導電性透明電極膜３に溝６を形成し、溝６が形成された導電性透明電極膜３の上から非晶質半導体膜４を形成することにより溝６内に非晶質半導体膜４の一部を充填する。次いで、非晶質半導体膜４に溝７を形成し、溝７が形成された非晶質半導体膜４の上から金属電極膜５を形成する。そして、このようにして積層された非晶質半導体膜４と金属電極膜５とを同時に貫通するように溝８を形成する。
導電性透明電極膜３の形成は、例えば、スパッタ法や熱ＣＶＤ法により行う。また、非晶質半導体膜４の形成は、例えば、プラズマＣＶＤ法による。さらに、金属電極膜５は、例えば、スパッタ法により形成する。

溝６および該溝６に充填された非晶質半導体膜４の材料により導電性透明電極膜３が分離され、溝７および該溝７に充填された金属電極膜５の材料により、非晶質半導体膜４が分離され、溝８によって非晶質半導体膜４および金属電極膜５が分離される。これにより、透明基板２上に複数のセルが分離された状態で形成されるとともに、溝７内に充填された金属電極膜５により隣接するセル同士が直列に接続された光起電力装置パネル１が製造される。

これら全ての溝６〜８は、透明基板２または導電性透明電極膜３のいずれかまで達するように形成されているので、透明基板２側から観察したときに、図２に示されるように、それらの輪郭形状が把握できるようになっている。
導電性透明電極膜３および非晶質半導体膜４に形成される溝６，７は、パルス状のレーザビームを一方向に連続的に移動させながら照射することにより、それぞれ、１筋のほぼなめらかな直線溝状に形成されている。
また、非晶質半導体膜４と金属電極膜５とを貫通して形成される溝８は、略楕円状パターンのレーザビームを一方向に断続的に移動させながら照射することにより、凹凸のある連続的な直線溝状に形成されている。

また、光起電力パネル１には、その周囲に、光電効果を奏する領域と奏しない領域とを絶縁状態に分離する絶縁溝９が形成されている。この絶縁溝９は、図３に示されるように、全ての膜３〜５が積層状態に形成された状態で、パルス状のレーザビームを照射することによって、導電性透明電極膜３には狭い溝幅の溝９ａ、非晶質半導体膜４および金属電極膜５には広い溝幅の溝９ｂからなる２段に形成されている。この絶縁溝９も、透明基板２まで達するように形成されているので、図４に示されるように、透明基板２側からその輪郭形状を観察することができるようになっている。

［第１実施形態］
次に、本実施形態に係る光起電力装置パネル１の加工検査装置および方法について、図５〜図２３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る加工検査装置１０は、図５に示されるように、製造された光起電力装置パネル１を搭載して搬送してくるコンベア１１と、コンベア１１上面に対向配置させられて、コンベア１１に搭載されている光起電力パネル１を透明基板２側から観察するカメラを含む顕微鏡観察装置１２と、該顕微鏡観察装置１２を水平２軸方向移動させることにより、光起電力パネル１を全面にわたって観察可能にするＸＹステージ１３と、該顕微鏡観察装置１２により撮像された画像信号を処理する画像処理装置（画像処理部、加工状態判定部）１４と、画像処理装置１４による処理の結果を出力するモニタ１５と、画像処理の結果、加工状態の良否に基づいてその旨を報知する警報手段１６とを備えている。画像処理装置１４は、ＸＹステージ１３に対して位置指令信号を出力し、カメラ位置を制御する機能も備えている。

前記画像処理装置１４は、カメラから送信されている画像信号を処理するとともに、該画像信号から光起電力装置パネル１に形成された各溝６〜８の形状を含む特徴を抽出し、抽出された特徴に基づいて、溝６〜８の加工状態を判定するようになっている。
具体的には、画像処理装置１４は、図６のフローチャートに示される加工検査方法を実施する。以下の説明において、画像の方向を示すときは、図面に向かって左右方向をＸ方向、上下方向をＹ方向として説明する。

すなわち、画像処理装置１４は、ステップＳ１において画像の有無を判定し、画像信号が入力されている場合には、ステップＳ２に進行し、画像信号が入力されていない場合には処理を終了する。
ステップＳ２においては、画像信号の種別を選択する。画像信号には、導電性透明電極膜３に形成された溝６、非晶質半導体膜４に形成された溝７、非晶質半導体膜４および金属電極膜５に形成された溝８の３本の溝６〜８が同時に撮像されている第１画像信号、導電性透明電極膜３と非晶質半導体膜４に形成された２本の溝６，７が同時に撮像されている第２画像信号、絶縁溝９のみが撮像されている第３画像信号の３種類の画像信号がある。

入力されている画像信号が第１画像信号である場合には、まず、非晶質半導体膜４および金属電極膜５に形成されている溝８について解析し（ステップＳ３）、次いで、非晶質半導体膜４に形成されている溝７について解析し（ステップＳ４）、そして、導電性透明電極膜３に形成されている溝６について解析する（ステップＳ５）。さらに、溝８にバリが形成されているか否かについて解析し（ステップＳ６）、解析結果を表示し保存する（ステップＳ７）。

まず、ステップＳ３について説明する。
非晶質半導体膜４および金属電極膜５に形成されている溝８についての解析は、山谷差解析（ステップＳ３１）、内側楕円解析（ステップＳ３２）、外側楕円解析（ステップＳ３３）、楕円パターンマッチング（ステップＳ３４）を含んでいる。

山谷差解析Ｓ３１は、図７に示されるように、まず第１に、初期設定（ステップＳ３１０）した後、カメラにより撮像された画像（例えば、ＲＧＢ画像のうちのＲ画像）を所定のしきい値によって２値化する（ステップＳ３１１）。図８は２値化により得られた溝８の画像である。
第２に、２値化された画像をＹ方向に沿って下から上に向かって走査して、２値化画像の有無を判定し、下側の外形をトレースする。この処理をＸ方向に繰り返すことにより、図９に示されるように、溝８の下側外形画像が抽出される（ステップＳ３１２）。なお、抽出の過程において、下側外形から離れている不要画像については除去する。

第３に、得られた下側外形画像をＸ方向に走査して、各山谷の位置を検出し隣接する山谷どうしのＹ方向の距離Δを求める（ステップＳ３１３）。
求められた距離Δは、加工ドット凹凸（パラメータＲ０）として記録される。
第４に、求められた距離Δが、予め定められた規定値以上の箇所が、例えば４カ所以上ある場合には処理を終了し、４カ所より少ない場合には、上側外形画像の検出に進行する（ステップＳ３１４）。４カ所としたのは、後続の楕円解析に必要なデータ数を確保するためであり、任意の数でよい。

上側外形の検出は、下側外形位置からＹ方向上方に向かって２値化画像の有無を判定する処理を、Ｘ方向に繰り返すことにより行われる。（ステップＳ３１５）。
次いで、得られた上側外形画像をＸ方向に走査して、各山谷の位置を検出し隣接する山谷どうしの距離Δを求める（ステップＳ３１６）。
上記と同様に、求められた距離Δが、予め定められた規定値以上の箇所が、例えば４カ所以上ある場合には処理を終了し、４カ所より少ない場合には、フラグＦ＝１を設定（ステップＳ３１８）して処理を終了する（ステップＳ３１７）。
なお、ステップＳ３５は、上述した山谷差解析Ｓ３１の結果、下側外形画像または上側外形画像のいずれもが４カ所以上の所定の山谷差を有していない場合に、フラグＦ＝１であることを検出して処理を終了させるステップである。

前記内側楕円解析Ｓ３２は、溝８の画像を構成する各楕円状パターンの中心付近に形成される楕円状の白色領域（図８の符号１７）を解析するステップであり、溝８が導電性透明電極膜３まで達している領域として把握される。
この白色領域１７は、まず第１に、図１０に示されるように、カメラにより撮像された画像を所定のしきい値によって２値化する（ステップＳ３２１）。このステップＳ３２１は、上記ステップＳ３１１と共通化してもよい。
第２に、得られた２値化画像内に存在する所定面積の白色領域１７、例えば、１５０画素以上３０００画素以下の白色領域１７を検出する（ステップＳ３２２）。
第３に、上記のようにして検出された白色領域１７が４カ所より少ない場合は、加工ドットの連結がないとして、解析を終了する（Ｓ３２３：パラメータＲ６）。
第４に、所定面積の白色領域１７が４カ所以上ある場合には、各白色領域１７の中心位置を求め、図１１に示されるように、上記ステップＳ３１で抽出された下側外形画像の最下端と上側外形画像の最上端との間の幅（最大幅：ＭＡＸ）の７５％より上側に、中心位置がある白色領域１７′については除外する（ステップＳ３２４）。
そして、このようにして求められた各白色領域１７について、図１２に示されるように、中心座標、外接矩形１８の始点座標、白色領域の面積、白色領域の幅（パラメータＲ８）、白色領域の高さ（パラメータＲ９）等の各情報を取得する（ステップＳ３２５）。

前記外側楕円解析Ｓ３３は、上記内側楕円解析ステップＳ３２で検出した白色領域１７に対応する位置において溝８の外形を構成する外形輪郭線について以下の処理を行う（図１３）。
まず第１に、図１４に示されるように、検出した外形輪郭線に対して、前記白色領域１７の中心座標の左側を走査して谷位置を検出し、中心座標の下側を走査して山位置を検出する。これにより、外形輪郭領域の山谷が検出される（ステップＳ３３１）。
次いで、前記中心座標を中心とし、かつ、前記山位置および前記谷位置を通過する楕円１９を求める（ステップＳ３３２）。
そして、求められた楕円１９を用いて、図１５に示されるように、該楕円１９に外接する矩形２０の始点座標、高さ（パラメータＲ１）および長さ、外側輪郭形状の谷と谷との間の距離（パラメータＲ２）、外側楕円１９の面積、外側楕円１９と内側楕円１７の面積比（パラメータＲ７）、外側楕円１９の短軸側長さ、外側楕円１９の長軸側長さ、重ね代（パラメータＲ３）等の各情報を取得する（ステップＳ３３３）。

なお、外側楕円１９の重ね代については、上記のようにして描かれた楕円１９の重なりの１／２を算出することにより求める方法（パラメータＲ３（１））の他、外形輪郭線上の各画素の座標位置に基づいて、楕円方程式を利用して楕円１９の長径を算出し、隣接する楕円１９の中心座標と長径との関係から算出される重なりの１／２を算出することにより求める方法（パラメータＲ３（２））や、２値化後の隣接する白色領域１７間に形成される黒色領域の幅の１／２として求める方法（パラメータＲ３（３））のいずれでもよい。

前記パターンマッチングＳ３４は、検出した外側輪郭形状から任意の位置、例えば、最も左側の楕円パターンを含む画像をモデル画像として記憶し、該モデル画像と他の領域に配されている画像との間で類似度を算出することにより行われる。
類似度は，既知の方法としてモデル画像と被対象画像とを重ね合わせて不一致部分の面積を求める方法や正規化相関係数により求める方法があり類似度を表現できる手法であれば方法は問わない。前者は図形の僅かな変形や諸雑音で認識率は低くなるため一般的には後者の正規化相関係数を用いる手法が多用されている。これは正規化相関係数が最大になる位置を探すことによって位置と参照モデルの類似度を知ることができる。（パラメータＲ５）。

次に、ステップＳ４について説明する。
カメラにより得られたＲ画像に対して、空間フィルタ処理を施し、溝の輪郭形状を検索する。画像が大きく途切れることなく連続する部分を溝７の輪郭線とみなす、２本の輪郭線が検索されたところで、両輪郭線の間隔を算出する（パラメータＴ１）。間隔寸法が、所定範囲内に配されている場合には、その位置を記憶する。しきい値を更新して上記作業を繰り返し、最も多く検出された位置に溝７が存在したものとする。画像が大きく途切れている場合には溝７が連続していないものと判断する（パラメータＴ２）。
また、ステップＳ５についても、ステップＳ４と同様の処理を行う（パラメータＳ１，Ｓ２）。
なお、上記処理において溝７，６が検出されない場合には、Ｇ画像に切り替えて同様の処理を行う。

次にステップＳ６について説明する。
ステップＳ６は、図１６に示されるように、ステップＳ６１〜Ｓ６６により構成されている。
まず第１に、カメラにより得られたＲ画像を所定のしきい値によって２値化する（ステップＳ６１）。
第２に、得られた２値化画像を加工して、白色領域１７を穴埋めする（ステップＳ６２）。これにより、図１７に示されるように、外形輪郭線により挟まれる領域を全て黒色で塗り潰された２値化画像が得られる。

第３に、得られた２値化画像に対して、上側トレース（ステップＳ６３）および下側トレース（ステップＳ６４）を実施する。
上側トレースＳ６３は、上記２値化画像の上側の輪郭線に対して、黒色領域２１の外側から走査することによって、外形輪郭形状を検出する上側外トレースＳ６３１と、同上側の輪郭線に対して、黒色領域２１の内側から走査することによって外形輪郭形状を検出する上側内トレースＳ６３２とを含んでいる。バリを有する実際の上側輪郭線２２の形状が図１８（ａ）に示される形状である場合に、上側外トレースＳ６３１は、Ｙ方向下向きに走査する処理をＸ方向に繰り返していくものであり、検出される外側輪郭形状２３は図１８（ｂ）のようになる。また、上側内トレースＳ６３２は、Ｙ方向上向きに１８（ｃ）のようになる。
同様に、下側トレースＳ６４においても、２値化画像の下側の輪郭線に対して下側外トレースＳ６４１と下側内トレースＳ６４２とを行う。

第４に、上記のようにして得られた上側内トレースＳ６３２の結果、上下方向に３画素以上離れている箇所Ａの有無を検査する（ステップＳ６５１）。そして３画素以上離れている箇所Ａが存在する場合には、その位置から±２０画素の範囲内において、上側外トレースＳ６３１の結果を検索し、その結果においても３画素以上離れている箇所Ｂが存在するか否かを検査する（ステップＳ６５２）。３画素以上離れている箇所Ｂが存在する場合には、その箇所Ｂにおいて、図１８（ｄ）に示されるように、上側外トレースＳ６３１により検出された外側輪郭形状２３と上側内トレースＳ６３２により検出された外側輪郭形状２４との距離Ｃを計算する（ステップＳ６５３）。そして、この距離Ｃが５画素以上離れているか否かが検査され（ステップＳ６５４）、離れている場合にはバリが存在すると判定する（ステップＳ６５５）。
下側バリ検出Ｓ６６においても同様である。
検出されたバリの数は、１０μｍ以上のものについて積算され、パラメータＲ４として記憶される。

また、３本の溝６〜８間の間隔寸法についても算出され、パラメータＡ１，Ａ２として記憶される。
そして、このようにして行われた種々の画像処理の結果は、モニタ１５に表示されるとともに、適当な記憶媒体に記憶され、画像処理装置１４によって、後述する加工状態の良否判定が行われることになる。

次に、ステップ２において入力されている画像信号が、第２画像信号である場合には、上記ステップＳ４〜Ｓ６と同様の処理（ステップＳ８〜Ｓ１０）が行われる。処理内容は同様であるので省略する。

次に、ステップ２において入力されている画像信号が、第３画像信号である場合には、絶縁溝９の形状解析が行われる。
まず第１に、第３画像信号のうちＲ画像信号に対して背景画像の一部が抽出され、その平均輝度が算出される（ステップＳ１１）。

第２に、外側エッジ処理（ステップＳ１２）と内側エッジ処理（ステップＳ１３）が行われる。外側エッジは、２段の絶縁溝９の内、非晶質半導体膜４と金属電極膜５とを貫通して導電性透明電極膜３まで達している部分９ｂの溝壁輪郭を示している。内側エッジは、２段の絶縁溝９の幅方向の中央近傍に配されていて、導電性透明電極膜３を貫通して透明基板２まで到達している部分９ａの溝壁輪郭である。

外側エッジ処理Ｓ１２は、図１９に示されるように、エッジ検出処理Ｓ１２１と、エッジ接線検出処理Ｓ１２２とを含んでいる。
エッジ検出Ｓ１２１は、図２０に示されるように、第３画像信号のＲ画像信号を背景画像側からＹ方向下向きに走査して、輝度が大きく変化する箇所を検出し、それをＸ方向に繰り返すことにより行われる。エッジ検出Ｓ１２１は、画像に対して、Ｙ方向の上側と下側の両方向から行われる。これにより、外側エッジ２５が検出される。

エッジ接線検出Ｓ１２２は、例えば、図２０に示されるように、Ｘ方向に外側エッジが存在する画素数を積算して、Ｘ方向の全画素数に対する割合が２０％以上となる位置を外側エッジの山側の接線２６位置と判断する。同様にして、山側の接線位置からＹ方向下側に１５画素程度移動した位置から上記割合が１０％以上となる位置をＹ方向上向きに検索し、その位置を外側エッジの谷側の接線２７位置と判断する。エッジ接線検出Ｓ１２２も、画像に対して、Ｙ方向の上側と下側の両方向から行われる。２本の山側のエッジ接線２６間の距離が算出され、パラメータＩ１として記憶される。

内側エッジ処理Ｓ１３も、図２１に示されるように、エッジ検出処理Ｓ１３１と、エッジ接線検出処理Ｓ１３２とを含んでいる。
エッジ検出処理Ｓ１３１は、図２２に示されるように、外側エッジ２５の内側に配される各画素の輝度を検査して、最も高い輝度の画素３０の内側に検出される最も低い輝度の画素３１が配される位置を内側エッジであると認識する。内側エッジ処理Ｓ１３も、画像信号の上側と下側の両方向から行われる。
エッジ接線検出Ｓ１３２は、外側エッジ２５に対するエッジ接線検出Ｓ１２２と同様の方法で行われる。また、同様にして、２本の谷側のエッジ接線２８間の距離が算出され、パラメータＩ２として記憶される。

また、Ｙ方向の上下に配される、山側の外側エッジ接線２６と谷側の内側エッジ接線２８間の距離の差も算出され、パラメータＩ３として記憶される（図４参照）。
また、内側エッジの２本の谷側のエッジ接線２８の中心線Ｏを算出し、２本の外側エッジの山側のエッジ接線２６間の幅寸法Ｗに対するいずれかの外側エッジのエッジ接線２６から中心線Ｏまでの距離ｄとの比ｄ／Ｗが算出され対称度として記憶される（パラメータＩ７）。

第３に、絶縁溝の連結判定を行う（ステップＳ１４）。連結判定Ｓ１４は、外側エッジ２５の検出時に、エッジ検出ができなかった箇所が上下のいずれかにおいて、例えば、１０カ所以上存在していれば、絶縁溝９が切断されているものと判断するものとしている（パラメータＩ５）。あるいは、絶縁溝９内においてＸ方向に輝度を検査し背景画像の平均輝度と同等（例えば、平均輝度−１０以上）の輝度を有する画素が連続した場合に、絶縁溝９が切断しているものと判断してもよい。

第４に、絶縁溝９にバリが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。バリ判定Ｓ１５は、例えば、外側エッジ画像の各画素が隣接する画素と３画素以上Ｙ方向に離れている箇所が存在する場合に、バリが発生している可能性があると判断し、その数が積算される（パラメータＩ４（１））。あるいは、外側エッジ画像が、外側エッジ接線２５よりはみ出している画素数を積算し、所定以上の画素がはみ出している場合に、バリ発生と判定し、その数を積算してもよい（パラメータＩ４（２））。

第５に、絶縁溝９のＹ方向の上下に配されている外側エッジ２５の形状の類似度を算出する（ステップＳ１６）。
具体的には、まず、カメラにより撮像されて得られた画像のうち、Ｒ画像を所定のしきい値によって２値化する（ステップＳ１６１）。次いで、上下いずれかの外側エッジを含む画像を所定の範囲にわたって切り取ることによりモデル画像を作成する（ステップＳ１６２）。そして、モデル画像をＸ方向に沿う直線によって反転し、得られた反転モデル画像と、他方の外側エッジを含む画像とパターンマッチングにより比較する。
類似度を求める方法は上記パラメータＲ５と同様である（パラメータＩ６）。

第６に、ステップＳ１２２により検出した山側のエッジ接線２６と谷側のエッジ接線２７とによって囲まれるエッジ画像を２値化して、図２３に示されるように白色領域２９を構成し、当該白色領域２９のＹ方向高さと面積とを算出する。これをＹ方向の上下の外側エッジについて行い、それぞれの白色領域２９の面積を算出する（ステップＳ１７）。また、白色領域２９の面積の差（パラメータＩ８）および、高さの差（パラメータＩ９）を算出する。
そして、算出されたこれらの種々の値をモニタ１５に表示し、適当な記録媒体に記録する（ステップＳ１８）。

各パラメータについては、予め合格基準値を設定しておき、該合格基準値とともに上記により求められた計算値をモニタに表示することとすればよい。そして、計算値が合格基準値から外れている場合には、モニタに表示（例えば、赤色表示）し、あるいは、警報手段によってオペレータに対して報知することにすればよい。

また、パラメータの種類によって、合格基準値を外れた原因を報知することにしてもよい。例えば、パラメータＲ４，Ｉ４に示されるバリの発生や、パラメータＴ１，Ｔ２，Ｉ１，Ｒ１等の溝幅寸法が不良の場合には、膜質改善が必要である場合が多く、その旨の警報を報知することにしてもよい。それ以外のパラメータが合格基準値を外れた場合には、加工装置に不具合が発生している可能性があり、その旨の警報を報知することにすれば、加工装置のメインテナンスを早期に行うことができるので効果的である。

以上説明したように、本実施形態に係る光起電力装置パネルの加工検査方法および装置によれば、撮像された画像を画像処理して溝６〜９の形状を含む特徴を抽出するので、検査技術者の熟練に頼ることなく、短時間で精度よく溝の加工状態を判定することができるという効果がある。
特に、溝の加工状態をバリの本数により把握し、広い光起電力装置パネルの全面にわたって、検査技術者が目視で微細なバリを探索するという非現実的な検査作業をなくして、精度よくバリの有無を判断することができる。その結果、バリによる膜間の短絡を未然に防止して、光電変換効率の低下を防止することができるという効果もある。

また、本実施形態に係る光起電力装置パネルの加工検査方法および装置によれば、略楕円形状のレーザエッチングパターンを採用して、出力を押さえつつ加工速度を高める際においても、検査技術者の熟練に頼ることなく、相似の楕円形状に当てはめ、あるいは、楕円方程式により算出する等の演算処理により、精度よく溝８の輪郭形状を把握して、加工状態の良否を判定することができる。
特に、略楕円状のレーザエッチングパターンを重ねて加工された溝８の各略楕円状パターンの内側に形成される、前記非晶質半導体膜と前記導電性透明電極膜との境界線の形状がグラデーションを伴う場合においても、撮像された画像を予め設定されたしきい値によって２値化するので、検査技術者の熟練や主観によることなく、また、測定条件の変化にかかわらず、境界線を精度よく抽出して、加工状態の良否を判定することができる。

そしてこのような加工検査方法を行う加工検査装置を採用することにより、光起電力装置の製造ラインに組み入れてオンラインで光起電力装置パネルの加工状態の良否判定を行うことができる。その結果、全数検査を可能として、製品の信頼性を向上することができるという効果がある。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、溝の加工状態を示す特徴として、他の任意の特徴を採用してもよいことは言うまでもない。

この発明に係る加工検査方法において検査する光起電力装置パネルの一例を示す縦断面図である。 図１の光起電力装置パネルを示す平面図である。 図１の光起電力装置パネルの絶縁溝近傍の断面を示す縦断面図である、 図３の光起電力装置パネルを示す平面図である。 この発明の一実施形態に係る光起電力装置パネルの加工検査装置を示すブロック図である。 この発明の一実施形態に係る光起電力装置パネルの加工検査方法を示すフローチャートである。 図６の方法における山谷差解析ルーチンを示すフローチャートである。 非晶質半導体膜と金属電極膜とを貫通して形成された溝の２値化画像を示す図である。 図８の画像の下側外形画像を示す図である。 図６の方法における内側楕円解析ルーチンを示すフローチャートである。 図１０の中心ずれ白色領域除外ブロックを説明する模式図である。 図１９の各種情報取得ブロックを説明する模式図である。 図６の方法における外側楕円解析ルーチンを示すフローチャートである。 図１３の山谷検出ブロックを説明する図である。 図１３の楕円算出ブロックを説明する図である。 図６の方法におけるバリ解析ルーチンを示すフローチャートである。 図１６の白色領域塗潰しブロックを説明する模式図である。 図１６の上側トレースブロックを説明する模式図であり、（ａ）は実際の輪郭形状、（ｂ）は上側外トレース、（ｃ）は上側内トレース、（ｄ）は上側外トレースと上側内トレースとの間隔を説明する図である。 図６の方法における外側エッジ検出ルーチンを示すフローチャートである。 図１９のルーチンにより検出された外側エッジを示す図である。 図６の方法における内側エッジ検出ルーチンを示すフローチャートである。 図２１の内側エッジ検出ルーチンを説明する模式図である。 図６の外側エッジ面積ブロックを説明するための山側エッジ接線と谷側エッジ接線とによって囲まれるエッジ画像の２値化画像を示す図である。

符号の説明

１ 光起電力装置パネル
２ 透明基板
３ 導電性透明電極膜
４ 非晶質半導体膜
５ 金属電極膜
６，７，８ 溝
９ 絶縁溝（溝）
１０ 加工検査装置
１１ コンベア（搬送手段）
１２ 顕微鏡観察装置（カメラ）
１３ ＸＹステージ（カメラ移動手段）
１４ 画像処理装置（画像処理部、加工状態判定部）
２５ 外側エッジ

Claims (7)

1. 透明基板上に積層された導電性透明電極膜、非晶質半導体膜および金属電極膜の各膜に、パルス状のレーザビームを照射して溝を形成してなる光起電力装置パネルにおいて、溝の加工状態を検査する加工検査方法であって、
   透明基板側から前記溝を撮像するステップと、
   撮像された画像を画像処理することにより前記溝の形状を含む特徴を抽出するステップと、
   抽出された特徴に基づいて、溝の加工状態を判定するステップとを備えることを特徴とする光起電力装置パネルの加工検査方法。
2. 前記特徴が加工により形成されたバリであり、
   前記特徴の抽出ステップが、溝の外側エッジ画像から突出する画像の画素数に基づいてバリか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置パネルの加工検査方法。
3. 前記特徴が加工により形成されたバリであり、
   前記特徴の抽出ステップが、溝の外側エッジ画像に接する接線から突出する画像の画素数に基づいてバリか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置パネルの加工検査方法。
4. 前記溝が、複数の略楕円状のレーザエッチングパターンを重ねることにより形成され、
   前記特徴が、各略楕円状パターンの輪郭形状であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置パネルの加工検査方法。
5. 前記溝が、複数の略楕円状のレーザエッチングパターンを重ねることにより、前記金属電極膜と前記非晶質半導体膜とを前記導電性透明電極膜まで貫通して形成され、
   前記特徴が、各略楕円状パターンの内側に形成される、前記非晶質半導体膜と前記導電性透明電極膜との境界線の形状であり、
   前記特徴の抽出ステップが、撮像された画像を２値化して前記境界線を抽出することを特徴とする請求項１に記載の光起電力装置パネルの加工検査方法。
6. 透明基板上に積層された導電性透明電極膜、非晶質半導体膜および金属電極膜の各膜に、パルス状のレーザビームを照射して溝を形成してなる光起電力装置パネルにおいて、溝の加工状態を検査する加工検査装置であって、
   透明基板側から前記溝を撮像するカメラと、
   該カメラにより撮像された画像を画像処理することにより前記溝の形状を含む特徴を抽出する画像処理部と、
   抽出された特徴に基づいて、溝の加工状態を判定する加工状態判定部とを備えることを特徴とする光起電力装置パネルの加工検査装置。
7. 前記光起電力装置パネルを搬送してくる搬送手段と、
   該搬送手段により搬送されてきた光起電力装置パネルに対して前記透明基板表面に沿う方向に前記カメラを移動させるカメラ移動手段とを備えることを特徴とする請求項６に記載の光起電力装置パネルの加工検査装置。

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