JP2008058270A - Inspection method of polycrystal silicon substrate, inspection method of photovoltaic cell, and infrared inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多結晶シリコン基板の検査方法および太陽電池セルの検査方法、並びに赤外線検査装置に関するものである。 The present invention relates to a polycrystalline silicon substrate inspection method, a solar battery cell inspection method, and an infrared inspection apparatus.
赤外散乱光を単結晶シリコンウエハに照射し、その反射光による赤外線画像から、微小なクラックを検出する半導体ウエハ検査装置がある。
つまり、赤外散乱光を単結晶シリコンウエハに入射すると、単結晶部分では入射角に応じて一定の方向に反射するため、反射光による赤外線画像は通常一様な画像になるが、クラック部分では赤外線の吸収および散乱が起こるため、反射光による赤外線画像において影として出現し、影の画像から微小なクラックを検出することができる(例えば特許文献1参照)。
また、ソーラーパネルは太陽電池セルを複数枚組み合わせたものを樹脂によりガラスに貼り付けたものであり、ソーラーパネルにおけるクラックなどの欠陥を検出する欠陥検査システムとして、ソーラーパネルのガラス面での乱反射防止のために、近赤外線を線形偏光してソーラーパネルに入射させたものがある(例えば特許文献2参照)。
There is a semiconductor wafer inspection apparatus that irradiates a single crystal silicon wafer with infrared scattered light and detects minute cracks from an infrared image by the reflected light.
In other words, when infrared scattered light is incident on a single crystal silicon wafer, the single crystal part reflects in a certain direction according to the incident angle, so the infrared image by the reflected light is usually a uniform image, but in the crack part. Since infrared absorption and scattering occur, it appears as a shadow in an infrared image by reflected light, and minute cracks can be detected from the shadow image (see, for example, Patent Document 1).
In addition, solar panels are a combination of multiple solar cells that are bonded to glass with resin. As a defect inspection system that detects defects such as cracks in solar panels, the solar panel glass surface is protected from irregular reflection. Therefore, there is one in which near infrared rays are linearly polarized and incident on a solar panel (for example, see Patent Document 2).
多結晶シリコン基板は、単結晶シリコンからなるものとは異なり、結晶表面が複数の面方位を有するため、特許文献1に示す半導体ウエハ検査装置を用いて、多結晶シリコン基板を検査すると、反射光による赤外線画像において、クラック部分だけでなく、正常な結晶面も部分的に影として出現する場合がある。このため、クラック部分を明確に区別して検出することが困難であるという課題があった。
また、特許文献2に示す検査システムでは、ガラス面での乱反射を防止するためだけに赤外線を偏光しているので、多結晶シリコン基板におけるクラック部分を明確に区別して検出することができないという課題があった。
Since a polycrystalline silicon substrate has a plurality of plane orientations unlike a single crystal silicon substrate, when a polycrystalline silicon substrate is inspected using the semiconductor wafer inspection apparatus disclosed in
Moreover, in the inspection system shown in
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、多結晶シリコン基板のクラック部分を明確に区別して検出することができる多結晶シリコン基板の検査方法を得ることを目的とする。また、太陽電池セルの検査方法と赤外線検査装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a method for inspecting a polycrystalline silicon substrate that can clearly distinguish and detect a crack portion of the polycrystalline silicon substrate. Moreover, it aims at obtaining the inspection method and infrared rays inspection apparatus of a photovoltaic cell.
本発明に係る多結晶シリコン基板の検査方法は、多結晶シリコン基板に赤外線を照射し、上記多結晶シリコン基板における上記赤外線の反射光を撮像して上記多結晶シリコン基板のクラック部分を検出する多結晶シリコン基板の検査方法において、上記多結晶シリコン基板に偏光赤外線を照射し、上記多結晶シリコン基板における上記偏光赤外線の反射光を、偏光特性に基づいて選択して撮像することにより、上記多結晶シリコン基板のクラック部分を検出する方法である。 The method for inspecting a polycrystalline silicon substrate according to the present invention includes a method for irradiating a polycrystalline silicon substrate with infrared rays, imaging the reflected light of the infrared rays on the polycrystalline silicon substrate, and detecting a crack portion of the polycrystalline silicon substrate. In the method for inspecting a crystalline silicon substrate, the polycrystalline silicon substrate is irradiated with polarized infrared rays, and the reflected light of the polarized infrared rays on the polycrystalline silicon substrate is selected and imaged based on polarization characteristics, whereby the polycrystalline This is a method for detecting a crack portion of a silicon substrate.
多結晶シリコン基板における偏光赤外線の反射光を、偏光方向を調整して偏光することにより、クラック部分以外の結晶面における反射光が撮像されることを抑制し、クラック部分における反射光を明るい像として撮像されるように選択して、クラック部分を他と区別して明確に検出する。 By polarizing polarized infrared reflected light on the polycrystalline silicon substrate by adjusting the polarization direction, it is possible to suppress the reflected light on the crystal surface other than the crack part from being imaged, and to make the reflected light at the crack part a bright image. The image is selected so as to be imaged, and the crack portion is clearly detected separately from others.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の多結晶シリコン基板の検査方法に係わる多結晶シリコン基板は、面方位が一定である単結晶シリコン単独で構成されているのではなく、上記単結晶の結晶粒界が組み合わさったもので、主として面方位が(100)面および(111)面の結晶面を有している。また、上記多結晶シリコン基板には、製造工程や装置搬送時のトラブル等により微小なクラック(異常部分)が発生する場合があり、クラックの存在する基板は不良品となるため製品出荷時に除外する必要がある。
The polycrystalline silicon substrate according to the method for inspecting a polycrystalline silicon substrate of the first embodiment of the present invention is not composed of single crystal silicon having a constant plane orientation, but the crystal grain boundary of the single crystal is These are combined, and mainly have crystal planes with (100) planes and (111) planes. The polycrystalline silicon substrate may have micro cracks (abnormal parts) due to troubles during the manufacturing process or transportation of the device. The cracked substrate is a defective product and is excluded at the time of product shipment. There is a need.
図1は、本実施の形態に係わる、多結晶シリコン基板における赤外線の反射状態を示す模式図であり、赤外光源2からの赤外散乱光3が第1の偏光フィルタ6を透過して偏光され、偏光赤外線5が被検体である多結晶シリコン基板1へ入射する場合で、図中、散乱光を点線、偏光光を実線で示し、散乱光および偏光光における、振動面方向と振動面の数とを、上記点線又は実線に直交する円内の矢印で模式的に示す。なお、図2には比較例として、赤外光源2からの赤外散乱光3が被検体である多結晶シリコン基板1へ入射する場合を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an infrared reflection state on a polycrystalline silicon substrate according to the present embodiment. Infrared scattered
図2に示すように、赤外光源2から照射され、3つの振動面方向3Aを有する赤外散乱光3が多結晶シリコン基板1面に到達する。多結晶シリコン基板1面に斜めに入射した赤外散乱光3は、多結晶シリコン基板における面方位(100)面の結晶面部分xでは、一部は吸収され入射された角度に対応してそれぞれ一定方向に様々な方向に、3つの振動面方向3Aを有する反射光13xが出射される。
また、赤外散乱光3は、多結晶シリコン基板における例えば面方位(111)面の結晶面部分yでは、一部は吸収され、面方位(100)面の結晶面部分xとは異なる反射方向であるが、入射された角度に対応してそれぞれ一定方向に様々な方向に、3つの振動面方向3Aを有する反射光13yが出射される。
また、クラック部分zでは入射した赤外散乱光3は、吸収されると共に乱反射して、様々な方向に、3つの振動面方向3Aを有する反射光13zが出射される。
上記のように、赤外散乱光3が多結晶シリコン基板1に入射した場合は、多結晶シリコン基板1におけるクラック部分z、面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yにおいて、反射状態に明確な差異が認められず、異常部分であるクラック部分zと、正常部分である面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yとを区別することが困難である。
As shown in FIG. 2, infrared scattered
In addition, the infrared scattered
Further, the infrared scattered
As described above, when the infrared scattered
一方、図1に示すように、本実施の形態においては、赤外光源2から照射された赤外散乱光3が光源に平行に設置された第1の偏光フィルタ6を透過して偏光されて、一定方向の振動面5Aに揃えられた偏光赤外線5が多結晶シリコン基板1面に到達すると、多結晶シリコン基板1に斜めに入射された偏光赤外線5は、多結晶シリコン基板における面方位(100)面の結晶面部分xでは入射された角度に対応して一定方向に、一定方向の振動面方向5xAを有する反射光15xが出射される。また、偏光赤外線5は、多結晶シリコン基板における面方位(111)面の結晶面部分yでは、面方位(100)面の結晶面部分xとは異なる反射方向ではあるが、入射された角度に対応して一定方向に、一定方向の振動面方向5yAを有する反射光15yが出射される。また、クラック部分zでは入射した偏光赤外線5は、吸収されると共に乱反射して様々な方向に、3つの振動面方向3zAを有する反射光15zが出射される。
上記のように、多結晶シリコン基板に偏光赤外線5が入射した場合、クラック部分zと、面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yとで、反射状態において、特に反射光の振動面の数が違う等の差異が生じる。
また、上記反射光15x〜15zが、第2の偏光フィルタ7を透過して後、赤外線レンズ14により集光されて撮像される際に、第2の偏光フィルタ7の偏光方向を、赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に回転させる等の偏光方向調整手段17により調整して、第2の偏光フィルタ7を透過する光の振動面方向の偏光特性に基づいて選択される。
On the other hand, as shown in FIG. 1, in this embodiment, the infrared scattered
As described above, when the polarized
When the reflected lights 15x to 15z are transmitted through the second polarizing filter 7 and then collected by the
本実施の形態において、多結晶シリコン基板に特定の方向から入射した入射光に対しては、面方位(100)面の結晶面部分と面方位(111)面の結晶面部分のどちらかにおける反射光の方が少なくなり、その箇所が黒く見えることになる。そこで、例えば、特定の方向からの入射光に対して、面方位(100)面の結晶面部分における反射光が、面方位(111)面の結晶面部分における反射光より少ない場合、偏光方向調整手段17により、第2の偏光フィルタ7の偏光方向を調整して、面方位(111)面の結晶面部分からの反射光が撮像されることを抑制して像を暗くし、多結晶シリコン基板のクラック部分zにおける反射光の一部が選択されて明るい像として撮像され、上記クラック部分を他の部分と明確に区別し検出することができる。
これは、図1に示すように、多結晶シリコン基板の正常な結晶面部分{面方位(100)面の結晶面部分、面方位(111)面の結晶面部分}では赤外線を一定の振動面で反射するのに対して、クラック部分では赤外線を様々な振動面に反射しているからであり、上記のような第2の偏光フィルタ7の回転位置において、被検体1における反射光を撮像し、撮像画像によりクラック部分を検出することができる。
なお、クラック部分が実質的に無い場合は、画像全体が暗状態になっり、クラックに起因する線上の明ラインが存在しないことにより確認する。
In the present embodiment, the incident light incident on the polycrystalline silicon substrate from a specific direction is reflected at either the crystal plane part of the plane orientation (100) plane or the crystal plane part of the plane orientation (111) plane. There will be less light and the area will appear black. Thus, for example, when the incident light from a specific direction has less reflected light at the crystal plane portion of the plane orientation (100) plane than the reflected light at the crystal plane portion of the plane orientation (111) plane, the polarization direction adjustment is performed. The
As shown in FIG. 1, the normal crystal plane portion of the polycrystalline silicon substrate {the crystal plane portion of the plane orientation (100) plane, the crystal plane portion of the plane orientation (111) plane} has a constant vibration plane. In contrast, the infrared rays are reflected on various vibration surfaces at the crack portion, and the reflected light from the
In addition, when there is substantially no crack part, the whole image will be in a dark state, and it confirms by the absence of the bright line on the line resulting from a crack.
本実施の形態に係わる多結晶シリコン基板は太陽電池セルに用いられるが、この場合、多結晶シリコン基板の表面には光を閉じこめるために反射防止膜が形成され、多結晶シリコン基板における(100)と(111)のどちらか一方の面方位の結晶面部分での反射光の方が、他方の面方位の結晶面部分での反射光より少なくなるように膜厚と屈折率を計算して堆積される。
また、例えば、結晶の表面に面方位(111)面の結晶面部分の方が多ければ、この面での反射が少なくなるように反射防止膜を形成して、光の閉じこめ効果を高め、反射防止膜の膜厚と屈折率の調整では抑制できなかった、例えば面方位(100)面の結晶面部分における反射光が第2の偏光フィルタ7を透過して撮像されることが抑制され、クラック部分zにおける反射光が選択されて第2の偏光フィルタ7を透過し、明るい像として撮像されるように、第2の偏向フィルタ7の偏光方向を偏光方向調整手段17により調整することで、クラック部分を検出することができる。
The polycrystalline silicon substrate according to the present embodiment is used for a solar battery cell. In this case, an antireflection film is formed on the surface of the polycrystalline silicon substrate to confine light, and (100) in the polycrystalline silicon substrate. And (111) are deposited by calculating the film thickness and refractive index so that the reflected light at the crystal plane part of one of the plane orientations is less than the reflected light at the crystal plane part of the other plane orientation. Is done.
In addition, for example, if there are more crystal plane parts of the plane orientation (111) on the surface of the crystal, an antireflection film is formed so as to reduce reflection on this plane, thereby enhancing the light confinement effect and reflecting. For example, the reflected light in the crystal plane portion of the plane orientation (100) plane that has not been suppressed by adjusting the thickness and refractive index of the prevention film is suppressed from being imaged through the second polarizing filter 7 and cracks. By adjusting the polarization direction of the second deflection filter 7 by the polarization direction adjusting means 17 so that the reflected light in the portion z is selected and transmitted through the second polarization filter 7 and picked up as a bright image, cracks are generated. The part can be detected.
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2の赤外線検査装置の概略構成図である。
被検体1が載置される微動台8は、水平方向および垂直方向に微動するもので、被検体1の水平位置および垂直位置を適宜調整することができる。被検体1の一方の面側の上方に赤外光源2が設けられ、赤外光源2と被検体1との間に第1の偏光フィルタ6が設けられている。第1の偏光フィルタ6により、赤外光源2から被検体1に斜めに照射された赤外散乱光3は偏光され、赤外光源2と第1の偏光フィルタ6により被検体1の表面に偏光赤外線5を照射する赤外線照射手段18となる。
赤外線カメラ4は、赤外光源2が設けられたと同じ面側の上方に、被検体1における反射光15を集光して撮像できるように設けられ、赤外線カメラ4からの電気信号を受け画像を表示するモニタ9が接続されている。第2の偏光フィルタ7が、赤外線カメラ4と被検体1のと間に、赤外線カメラ4の赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に設けられ、被検体1で反射された赤外線15が偏光される偏光手段7となる。被検体1における反射光15が、偏光フィルタ7により偏光された偏光赤外線16を赤外線レンズ14により集光し、モニタ9により光電変換して電気信号に変えて撮像する撮像手段19となる。また、第2の偏光フィルタ7には、第2の偏光フィルタの偏光方向を調整する偏光方向調整手段17が接続されている。
多結晶シリコン基板1におけるクラック部分は、検査者が、モニタ9における画像を見ながら、偏光方向調整手段17により第2の偏光フィルタ7の偏光方向を手動で調整し、第2の偏光フィルタ7の偏光方向を、クラック部分以外における反射光が第2の偏光フィルタ7を透過するのを抑制して、主としてクラック部分における反射光が第2の偏光フィルタ7を透過して、クラック部分が明るい画像になるように調整することにより検出する。
上記のように、本実施の形態においては、検出手段20として、検査者がモニタ9を目視しながら偏光方向調整手段17により第2の偏光フィルタ7の偏光方向を調整して検査する場合を示したが、赤外線カメラ4の出力するビデオ信号を解析するための適切なコンピュータプログラムを作成し、赤外線カメラ4またはモニタ9を適切なコンピュータに接続し、コンピュータのメモリ部に上記のコンピュータプログラムを搭載してコンピュータによりビデオ信号を解析して、シリコン基板の異常部分の解析を自動的に行う検出手段20を用いてもよい。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the infrared inspection apparatus according to
The fine movement table 8 on which the
The infrared camera 4 is provided above the same surface side where the infrared
An inspector manually adjusts the polarization direction of the second polarizing filter 7 by the polarization direction adjusting means 17 while viewing the image on the
As described above, in the present embodiment, the
赤外線カメラ4において、赤外線レンズ14とモニタ9の間に、可視光線をカットできるフィルタを設けることにより、可視光領域下での検査においてもモニタ9上の画像を鮮明にすることができる。
また、赤外線カメラ4における赤外線レンズ14を可視光線も集光し電気信号に変換して出力するものとした上で、可視光による撮像と、可視光をカットした赤外線による撮像とを同時に行わせ、モニタ9において両方の撮像による像を比較表示して異常部分の位置を精度良く特定できるようにしてもよい。
In the infrared camera 4, by providing a filter capable of cutting visible light between the
In addition, the
以下、本実施の形態の赤外線検査装置を用いて、被検体1として多結晶シリコン基板を用いて構成された太陽電池セルを検査する場合を説明するが、多結晶シリコン基板も同様に検査することができる。
太陽電池セル1を微動台8に載置し、微動台8を適宜操作することにより、赤外光源2および赤外線カメラ4に対して太陽電池セル1を適切な位置に保持する。赤外光源2としては、遠赤外線を照射可能な赤外線ヒータや近赤外線を照射可能なハロゲンランプ等が用いられ、赤外光源2から照射された赤外散乱光3は第1の偏光フィルタ6で偏光されて偏光赤外線5となり、太陽電池セル1に斜めに入射する。偏光赤外線5は太陽電池セル1に入射され、太陽電池セル1で反射された反射光15は、赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に設けられている第2の偏光フィルタ7で再び偏光されて偏光赤外線16となり、赤外線レンズ14により集光される。赤外線カメラ4に備わる赤外線レンズ14は、赤外線カメラ4付属の操作手段により、赤外光源2と赤外線カメラ4とを結ぶ線上を被検体1と赤外線レンズ14とを適宜平行移動させることにより、赤外線カメラ4内部の受光素子上に被検体1の像を結ぶように被検体1にピントを合わせる。
画像を目視しながら、偏光方向調整手段17により第2の偏光フィルタ7を、赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に回転させることにより、太陽電池セル1に用いられた多結晶シリコン基板の、面方位(100)面の結晶面部分または面方位(111)面の結晶面部分における反射光が第2の偏光フィルタ7を透過することを抑制し、主としてクラック部分における反射光が第2の偏光フィルタを透過し明るい像となるようにして、太陽電池セル1の多結晶シリコン基板のクラック部分を正常な結晶面と区別して明確に検出することができる。
Hereinafter, although the case where the solar cell comprised using the polycrystalline-silicon substrate as the
The
While visually observing the image, the second polarizing filter 7 is rotated in the direction perpendicular to the optical axis of the
また、図示していないが、赤外光源2として遠赤外光源を用いる場合には、被検体1との間に、一定面積で均一に照射するために、遠赤外線を拡散する拡散板としてアルミニウム板やセラミックコートの金属板などが設置されることが好ましい。
Although not shown, when a far-infrared light source is used as the infrared
実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3の赤外線検査装置の概略構成図であり、太陽電池セルを披検体1とする場合であり、太陽電池セル1のpn接合の順方向に直流バイアスを印加するための電極10と電源11を備えたものである。なお、太陽電池セル1の表面および裏面には、製品の特性上、金属電極が設けられているため、本実施の形態の赤外線検査装置の電極10として用いることができ、電極10間に、太陽電池セル1の順方向(太陽電池セルの多くはpnダイオードで構成されている)に直流バイアスを印加すると、太陽電池セル1の内部で発熱(自発光)し外部に放出される。この発光波長は約1〜1.3μm程度の赤外線で、検査に用いる赤外線領域内の波長である。
なお、上記印加するバイアスを高くし、太陽電池セル1内部に流れる電流量を増大させると、シリコンの発光強度が増大し、太陽電池セル1からの発光赤外線と、赤外光源2から照射され太陽電池セル1表面で反射された赤外線15の両方を第2の偏光フィルタ7で偏光し、赤外線レンズ14で集光することにより、集光できる赤外線量が増加するため赤外線カメラ4での測定強度を高くすることができる。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an infrared inspection apparatus according to
In addition, when the bias to be applied is increased and the amount of current flowing inside the
多結晶シリコン基板を用いた太陽電池セルを検査する場合等、太陽電池セルの表面に形成されている反射防止膜や、太陽電池セルの表面に形成されている光を閉じこめるためのテクスチャ構造の影響で多結晶シリコン基板表面において反射する赤外線の強度が減少し、反射光の強度が通常の半導体ウエハで同様の検査を行った場合に比べて弱くなることがあっても、本実施の形態の赤外線検査装置を用いることにより赤外線レンズ14により集光される光強度を高くすることができ、クラック部分での発光の程度がクラック部分以外の結晶面部分で発光の程度より多いためコントラストを増加させることができ、クラック部分を明確に区別することができる。
When inspecting solar cells using a polycrystalline silicon substrate, the influence of the antireflection film formed on the surface of the solar cell and the texture structure for confining the light formed on the surface of the solar cell Even if the intensity of the infrared ray reflected on the surface of the polycrystalline silicon substrate is reduced and the intensity of the reflected light may be weaker than when the same inspection is performed on a normal semiconductor wafer, the infrared ray of the present embodiment By using the inspection device, the intensity of light collected by the
実施の形態4.
図5は、本発明の実施の形態4の多結晶シリコン基板の検査方法に係わる、多結晶シリコン基板1における赤外線の透過状態を示す模式図であり、赤外光源2からの赤外線の散乱光3が第1の偏光フィルタ6を透過して偏光され、偏光赤外線5が被検体である多結晶シリコン基板1へ入射し透過する場合で、図中、散乱光を点線、偏光を実線で示し、散乱光と偏光の振動面方向と振動面の数を点線又は実線に直交する円内の矢印で模式的に示す。図6には本実施の形態の比較例として、赤外光源2からの赤外線が様々な方向に散乱されながら、赤外散乱光3が被検体である多結晶シリコン基板1へ入射し透過する場合を示。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an infrared transmission state in the
図6に示すように、赤外光源2から照射された赤外散乱光3は3つの振動面方向3Aを有する赤外散乱光3が多結晶シリコン基板1面に到達する。赤外散乱光3は、多結晶シリコン基板1における面方位(100)面の結晶面部分xを透過し、様々な方向に、3つの振動面方向3xAを有する透過光23xが出射される。
また、赤外散乱光3は、多結晶シリコン基板1における例えば面方位(111)面の結晶面部分yを透過し、様々な方向に、3つの振動面方向3Aを有する透過光23yが出射される。
また、クラック部分zでは入射した赤外散乱光3は、吸収されると共に乱反射して透過し、様々な方向に、3つの振動面方向3Aを有する透過光23zが出射される。
上記のように、赤外散乱光3が多結晶シリコン基板1を透過した場合は、多結晶シリコン基板1におけるクラック部分z、面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yにおいて、各透過光に明確な差異が認められず、異常部分であるクラック部分zと、正常部分である面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yとを区別することが困難である。
As shown in FIG. 6, the infrared scattered light 3 emitted from the infrared
Further, the infrared scattered
Further, the infrared scattered
As described above, when the infrared scattered
一方、図5に示すように、本実施の形態においては、赤外光源2から照射された赤外散乱光3が光源に平行に設置された第1の偏光フィルタ6を透過して偏光されて、ある一定方向の振動面5Aに揃えられた偏光赤外線5が多結晶シリコン基板1面に到達すると、多結晶シリコン基板1に入射した偏光赤外線5は、多結晶シリコン基板における面方位(100)面の結晶面部分xでは全てが透過して一定方向の振動面方向25xAを有する透過光25xが出射される。また、多結晶シリコン基板における面方位(111)面の結晶面部分yでは、入射光の一部が透過され入射された角度に対応して一定方向に、一定方向の振動面方向25yAを有する透過光25yが出射される。また、クラック部分zでは入射した偏光赤外線5は、吸収されると共に乱反射して様々な方向に、3つの振動面方向25zAを有する透過光25zが出射される。
上記のように、多結晶シリコン基板1に入射した偏光赤外線5は、多結晶シリコン基板1における面方位(100)面の結晶面部分xおよび面方位(111)面の結晶面部分yと、クラック部分zとで透過状態において、特に透過光で振動面の数が違う等の差異が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the infrared scattered light 3 emitted from the infrared
As described above, the polarized
また、透過光25x〜25zは、赤外線レンズ14により集光されて撮像される際に、第2の偏光フィルタ7を赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に回転させることにより、第2の偏光フィルタ7の偏光方向を調整して、第2の偏光フィルタ7を透過する光の振動面方向を選択することにより、実施の形態1と同様にしてクラック部分zを検出することができる。
Further, when the transmitted light 25x to 25z is collected by the
実施の形態5.
図7は、本発明の実施の形態5の赤外線検査装置の概略構成図である。
被検体1が微動台8に載置され、被検体1の一方の面側の上方に赤外光源2が設けられ、赤外光源2と被検体1の間に第1の偏光フィルタ6が設けられている。第1の偏光フィルタ6により、赤外散乱光3は偏光され、赤外光源2と第1の偏光フィルタ6により被検体1の表面に偏光赤外線5を照射する赤外線照射手段18となる。
赤外線カメラ4は、赤外光源2が設けられた被検体1の面と反対側に、被検体1を透過した透過光25を集光して撮像するように設けられている。第2の偏光フィルタ7が、赤外線カメラ4と被検体1との間に、赤外線カメラ4の赤外線レンズ14の光軸に対して垂直方向に設けられ、被検体1を透過した赤外線25が偏光されて透過する偏光手段7となる。赤外線カメラ4には赤外線カメラ4からの電気信号を受け、赤外線カメラ4が撮像した画像を表示するモニタ9が接続され、被検体1を透過した透過光25が、偏光フィルタ7により偏光された赤外線26を赤外線レンズ14により集光し、光電変換して電気信号に変えて撮像する撮像手段19となる。また、第2の偏光フィルタ7には、第2の偏光フィルタの偏光方向を調整する偏光方向調整手段17が接続されている。
多結晶シリコン基板1におけるクラック部分は、実施の形態1と同様にして、モニタ9における画像を見ながら、偏光方向調整手段17により第2の偏光フィルタ7の偏光方向を調整し、第2の偏光フィルタ7の偏光方向を、主としてクラック部分を透過した透過光が第2の偏光フィルタ7を透過し、明るい像となるようにしてクラック部分を検出することができる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an infrared inspection apparatus according to
The
The infrared camera 4 is provided on the side opposite to the surface of the subject 1 on which the infrared
In the same manner as in the first embodiment, the crack portion in the
本実施の形態の赤外線検査装置を用いて、被検体1として多結晶シリコン基板や太陽電池セルを検査するが、太陽電池セルを検査する場合、赤外光源2から出射され、第1の偏光フィルタ6により偏光された偏光赤外線5は、被検体1の一方の主面から照射されるが、裏面の大部分は金属電極19で覆われているため金属電極22部分では透過しない。しかし、太陽電池セル1端部の周辺は上部電極との短絡防止のため下部電極22を形成しないのが一般的である。そのため、透過光25は、第2の偏光フィルタ7により偏光され、偏光赤外線26は赤外線レンズ14によって集光され赤外線カメラ4で光電変換されてモニタ9に表示される。
また、太陽電池セルの製造工程の途中で形成されるクラックは、装置搬送トラブル等により多結晶シリコン基板端が装置等の強固な部分に接触することで発生する場合が多いため、太陽電池セルのクラックは上記基板端部に起点があることがほとんどである。したがって、上記基板端部を全周に渡って検査すれば上記基板にクラックが存在するか否かは大旨特定することができる。このように、上記基板端部のみを簡易的に観測する場合には赤外線の透過による検査が可能となる。
また、本実施の形態において、実施の形態3のように太陽電池セルに形成されている金属電極を利用して、自発光による赤外線を組み合わせることにより、クラックの検査をより感度よく行うことができる。
Using the infrared inspection apparatus of the present embodiment, a polycrystalline silicon substrate or a solar battery cell is inspected as the
In addition, cracks formed during the manufacturing process of solar cells often occur when the end of the polycrystalline silicon substrate comes into contact with a solid part of the device or the like due to equipment transfer troubles, etc. Most cracks have a starting point at the edge of the substrate. Therefore, if the substrate end is inspected over the entire circumference, it can be specified whether or not there is a crack in the substrate. In this way, when only the substrate edge is simply observed, inspection by infrared transmission is possible.
In the present embodiment, cracks can be inspected with higher sensitivity by using the metal electrodes formed in the solar battery cells as in the third embodiment and combining infrared rays by self-light emission. .
1 被検体(多結晶シリコン基板、太陽電池セル)、2 赤外光源、3 赤外散乱光、4 赤外線カメラ、14 赤外線レンズ、5 偏光赤外線、6 第1のフィルタ、7 第2の偏光フィルタ、9 モニタ、10 電極、11 電源、15、15x、15y、15z 反射光、25、25x、25y、25z 透過光、17 偏光方向調整手段、18 赤外線照射手段、19 撮像手段、x 多結晶シリコン基板における面方位(100)面の結晶面部分、y 多結晶シリコン基板における面方位(111)面の結晶面部分、z 多結晶シリコン基板におけるクラック部分。 1 subject (polycrystalline silicon substrate, solar cell), 2 infrared light source, 3 infrared scattered light, 4 infrared camera, 14 infrared lens, 5 polarized infrared ray, 6 first filter, 7 second polarization filter, 9 monitor, 10 electrode, 11 power source, 15, 15x, 15y, 15z reflected light, 25, 25x, 25y, 25z transmitted light, 17 polarization direction adjusting means, 18 infrared irradiation means, 19 imaging means, x in polycrystalline silicon substrate A crystal plane part of the plane orientation (100) plane, a crystal plane part of the plane orientation (111) plane in the y polycrystalline silicon substrate, and a crack part in the z polycrystalline silicon substrate.
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