JP2009194016A - 半導体基板の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板に対して光学的な検査と電気的な検査を組み合わせ、μ単位の非常に精密な故障発生位置を検出する半導体基板の検査装置を提供すると共に、修正機構と組み合わせることによって、切り離す面積を最小にして効率の良い修正を実施することができる欠陥修正機構を具備した検査装置を提供する。
【解決手段】半導体基板を検査ステージに載置して駆動装置により走査する走査駆動機構と、半導体基板の照明領域を照明する照明装置と、照明領域の画像データに基づいて光学的欠陥を検出する光学的検査手段と、照明領域の位置を検出して位置情報を出力する位置検出手段と、半導体基板の光起電力に基づく電圧を検出する電圧検出手段と、光学的検出手段によって検出された欠陥位置及び電圧検出手段により測定された電圧の変化を組み合わせて欠陥種別を判定する欠陥判定手段とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板、特に薄膜太陽電池基板の良否（欠陥）を判定し、不良が短絡故障か否かを判定すると共に、短絡を発生させた微小な欠陥の位置を正確に検出する半導体基板の検査装置に関し、更に検査部からの欠陥位置情報に基づいて欠陥を修正する欠陥修正機構を具備した半導体基板の検査装置に関する。

薄膜太陽電池は、Ｎ型半導体層及びＰ型半導体層と、それら半導体層を挟持するように形成された集電用導電膜とで構成されている。また、透過する光を有効に活用するため、受光面と対向する側には、集電の抵抗値減少と透過光の反射を兼ねてアルミニウム、銀等の反射率の高い膜を形成することもある。図１３は薄膜太陽電池の一般的な断面構造を示しており、Ｎ型光電変換層（シリコン膜）１００及びＰ型光電変換層１０１が上部電極１０２及び下部電極付き基板１０３で挟持された構造になっている。

このような多層膜はＣＶＤ装置などの製造装置の内部で連続的に形成されるが、非常に薄く作られており、ピンホールなど中間層の欠損によって上下に形成された集電用導電膜が短絡を起こす故障を発生することがある。図１４は、Ｎ型光電変換層（シリコン膜）１００にピンホール状の欠損を生じて、上下の導電膜、つまり上部電極１０２及びＰ型光電変換層１０１が短絡故障した様子を断面構造で示している。

かかる短絡故障は、ガラス基板に元々付着していた異物や基板表面の微小な突起や傷、或いは製造装置内部の空間環境中に浮遊する１μ程度の微粒子によってもたらされるので、完全に回避することは難しく、大面積の半導体基板を使用するほど確率的に発生頻度は高くなり、製造歩留まりを落とす原因になっている。

そのため、かかる微小な短絡故障を検出し、修正して良品として正常な動作をさせるために、以下のような技術が開発されている。

短絡したセルを検知する方法としては、基板に実際に光を当て、発生する発電電圧を電圧計で確認し、設定された基準電圧と比較することによって、短絡故障を起こしたセルを見出すことは容易である。この方法によって仕分けされた不良セルに対して、短絡部分を焼き切るように充分強い電流を流すことの出来る直流電源を用意しておき、形成されたＰＮ接合の逆方向になる向きに電圧を印加すれば、微小な短絡部分を切断して正常に機能するセルに修正することができる。かかる検査・修正方法が特開２０００−２７７７６５号公報（特許文献１）に開示されている。

特許文献１に開示されている検査・修正方法は、高い電圧を発生させるために直列構造に形成された太陽電池に対しても、セル毎に発電電圧確認と修正のための端子を用意しておくことによって、容易に適用することができる。

特許文献１に開示されている検査・修正方法は非常に簡便なため、広く適用されている。しかしながら、短絡故障の程度によっては修正を行うことが出来ず、また、逆方向電圧を印加して大電流によって短絡部分を高温度で焼き切るため、短絡部分以外の半導体特性を変化させる恐れがあり、電池の長期信頼性に悪影響を及ぼす問題がある。更に、太陽電池セルから電力を取り出す電気的接合部分にも負荷を与えるので、２次的な故障を誘発する恐れもある。

その他の方法としては、弱いレーザ光で太陽電池の表面を走査し、電圧を測定することによって短絡故障した箇所を特定し、その後、レーザ光のパワーを上げて該当部分を切断する方法が特開２００６−２２９０５２号公報（特許文献２）に開示されている。

この方法によれば、レーザ光のパワーを適宜調整することによって、短絡箇所近辺の物性に影響を与えない修正を施すことが可能である。

しかしながら、この特許文献２の方法では、微小なレーザ光スポットを基板表面の全面に亙って走査するため、短絡箇所を特定するために多大な時間がかかり、また、位置を特定するために高価なレーザ光を連続使用して消耗させるため、運用費用が嵩む問題がある。更に、短絡欠陥箇所を特定するための情報が端子の測定電圧であるため、μ単位の精密な位置を特定することは不可能であり、短絡欠陥箇所を含む広い領域をレーザ光によって切断せざるを得ず、正常に機能するセル面積を失い、無駄の多い修正方法となっている。
特開２０００−２７７７６５号公報 特開２００６−２２９０５２号公報

特許文献１に開示の方法によれば、短絡故障を起こした太陽電池を容易に仕分けして簡便に修正を施すことが可能であるが、制御できない高温で故障箇所を焼き切るために、故障箇所近辺の物性を変化させ、電池の長期信頼性を損なう問題がある。また、高い電圧を得るために構成された直列構造の太陽電池においては、セル毎に検査と修正用の電気端子を設置しなければならず、費用がかかる上に検査操作も複雑になる問題がある。一方、特許文献２に開示された方法によれば、レーザ光を走査することによって短絡故障箇所が太陽電池表面のどの位置で発生したかを特定することができると共に、出力調整されたレーザ光によって切断部分の層の物性を変化させずに、特定した故障箇所を効果的に切断することができる。しかしながら、半導体基板の大型化に伴い、基板表面の走査に多大な時間がかかる上に、価格が高く、消耗し易いレーザ光を検査用途に使わなければならず、効率的な検査を行うことができない。また、短絡故障発生位置の特定が、故障発生箇所から距離的に離れた場所に設置されている太陽電池の出力端子に発生する発電電圧の監視であるため、精度の良い故障発生位置の特定を達成することができず、実際には修正しなくても機能するはずの広い範囲を切断しなければならない問題がある。本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、半導体基板に対して光学的な検査と電気的な検査を組み合わせることによってμ単位の非常に精密な故障発生（欠陥）位置を検出する半導体基板の検査装置を提供すると共に、レーザ光の照射による修正機構と組み合わせることによって、切り離す面積を最小にして効率の良い修正を実施することができる欠陥修正機構を具備した半導体基板の検査装置を提供することにある。また、検査に用いる光源を価格の安い電球やＬＥＤにすることで、高価で危険なレーザ光を用いる必要がなく、画像取得速度の速いラインセンサや２次元エリアセンサを用いることにより、基板大型化に伴う検査速度の低下を抑え、生産性の高い半導体基板の検査装置を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、上記検査機能に加えて欠陥修正機構を効果的に連携させ、比較的安価で生産効率の良い半導体基板の欠陥の修正をも行いえる半導体基板の修正機能付き検査装置を提供することにある。

本発明は半導体基板の検査装置に関し、本発明の上記目的は、半導体基板を検査ステージに載置して駆動装置により走査する走査駆動機構と、前記半導体基板の照明領域に光を照明する照明装置と、前記照明領域の画像データに基づいて光学的欠陥を検出する光学的検査手段と、前記照明領域の位置を検出して位置情報を出力する位置検出手段と、前記半導体基板の光起電力に基づく電圧を検出する電圧検出手段と、前記光学的検出手段によって検出された欠陥位置及び前記電圧検出手段により測定された電圧の変化を組み合わせて欠陥種別を判定する欠陥判定手段とを設けることにより達成され、前記照明装置を照明光源と、前面に開口部を有し、前記照明光源を内部に配設した筐体と、前面に配置された集光レンズとで構成し、ビームスプリッタを経て前記照明領域を照明することにより、或いは前記画像データをエリアセンサ又はラインセンサの走査で取得し、前記画像データと所定時間遅延された遅延データとの差に基づいて前記光学的欠陥を検出することにより、或いは前記電圧検出手段を、前記半導体基板の端部に設けられた電圧検出端子と、前記電圧検出端子の検出電圧を増幅してデジタル値に変換する手段とで構成することにより、或いは前記半導体基板の走査開始位置での前記電圧検出手段の検出電圧が規定値よりも小さいときに、前記半導体基板の検査を行うことにより、或いは前記半導体基板が太陽電池基板であることにより、より効果的に達成される。
また、本発明は半導体基板の修正機能付き検査装置に関し、本発明の上記目的は、半導体基板の欠陥を画像の光学的情報及び光起電力に基づく電圧で検出する検査部と、前記検査部で検出された前記欠陥を修正する修正部と、前記検査部の前記半導体基板を前記修正部に水平移動すると共に、表裏反転させる回転機構を有する搬送用ロボットとを設け、前記検査部で修正が必要と判定された個所を前記修正部で切断して欠陥修正することにより達成され、前記修正部がレーザ光又は刃物による修正用切断手段で成っていることにより、或いは前記半導体基板が太陽電池基板であることにより、より効果的に達成される。
更に、半導体基板の修正機能付き検査装置に関し、本発明の上記目的は、半導体基板を端部で把持して移動する移動機構と、空気により前記半導体基板を浮上させる空気浮上機構と、前記空気浮上機構の下方に配設され、前記半導体基板の欠陥を画像の光学的情報に基づいて検出する検査部と、前記半導体基板の上方に配設され、前記検査部で検出された欠陥位置に移動して前記欠陥を修正する修正部とを設けることにより達成され、前記修正部がレーザ光又は刃物による修正用切断手段で成っていることにより、より効果的に達成される。

本発明の検査装置によれば、半導体基板の短絡故障を発生している微小欠陥の位置を１ｍｍ以下の正確さで特定することができ、レーザなどの高価な光源を使うことなく、短絡故障個所の特定を行うことができる。また、本発明の検査装置によれば、画像取得するための高速読み取りが可能なラインセンサや２次元エリアセンサを用いることができ、大面積の半導体基板であっても短時間に高精度な短絡故障個所の位置を特定することができると共に、レーザ切断機や刃物切断機などの修正機能と組み合わせることによって、半導体基板の切断面積を最小にすることができ、効率の良い短絡故障修正機能を実現することができる。更に、太陽電池等の半導体基板の機能を光学的に検査する面の反対側の面から欠陥を修正することにより、精密で効率の良い修正機能を実現することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明に係る検査装置の検査対象たる半導体基板は、例えば薄膜太陽電池を構成する金属膜の生成された基板（一辺が１ｍを越える大型の基板を含む板状の基板）であり、本発明では、この基板上に形成された薄膜太陽電池の良否判定（欠陥検出）や、不良の場合には特に短絡故障の発生している部位の位置を正確に特定し、後工程に短絡故障発生箇所の正確な位置情報を与えることによって、該当欠陥箇所に精密にレーザ光を照射したり、刃物で切断して欠陥を修正することを可能にする欠陥修正機能を具備した半導体基板の検査装置に関する。以下の説明では太陽電池の基板を例に挙げて説明するが、他の半導体基板についても全く同様に適用可能である。

図１は、本発明に係る太陽電池の検査装置の構成例を示す斜視図であり、本発明の太陽電池の検査装置（以下、単に「検査装置」とする）は、検査対象となる矩形状の太陽電池基板７がＸＹ方向に移動して走査される検査ステージ８上に載置されて把持されており、太陽電池基板７はビームスプリッタ４を介して照明装置５で照明される。照明装置５によって太陽電池基板７は矩形の照明領域６を限定的に照明され、その照明領域６の画像がビームスプリッタ４及びレンズ系３を経て２次元のエリアセンサ２で取得され、画像信号ＩＳとして判定処理装置１に入力される。また、照明により太陽電池基板７に発生する光起電力に基づく電圧ＰＨを取り出すため、太陽電池基板７のコーナーには電圧検出端子１４及び１５が設けられており、電圧検出端子１４及び１５で検出された電圧ＰＨも判定処理装置１に入力される。太陽電池基板７を把持している検査ステージ８はステージ駆動装置１３によって、それぞれモータ１０及び送り機構９とモータ１２及び送り機構１１とを介して、ＸＹ方向に移動して走査されるようになっている。ステージ駆動装置１３による検査ステージ８の位置は、モータ１０若しくは送り機構９、モータ１２若しくは送り機構１１に取り付けられているエンコーダ、レゾルバ等の位置検出手段（図示せず）で正確に検出され、位置情報ＰＳとして判定処理装置１に入力されており、判定処理装置１からは良否の判定結果ＤＳが出力される。判定結果ＤＳは、例えば欠陥修正装置若しくは欠陥修正部に位置情報ＰＳと共に送られる。

図２は検査装置の内部構成例を示すブロック図であり、照明装置５は、エリアセンサ２が撮像する視野となる照明領域６の範囲内だけを照射し、照明領域６以外には光が漏れない構造になっている。そのため、照明装置５は、前面に開口部５ｂを有する照明光源５ｃの筐体５ａと、開口部５ｂとビームスプリッタ４の間に配設されている集光レンズ５ｄとで構成されており、照明装置５として一体に組み込まれている。なお、照明光源５ｃは安価な電球やＬＥＤであり、高価なレーザは使用しない。

エリアセンサ２からの画像信号ＩＳは判定処理装置１内のＡ／Ｄ変換部１ａに入力され、Ａ／Ｄ変換部１ａでデジタル化された画像データＩＳｇが遅延メモリ１ｂ及び比較部１ｃに入力される。遅延メモリ１ｂで時間遅延された画像データＩＳｄも比較部１ｃに入力され、比較部１ｃで画像データＩＳｇと画像データＩＳｄとが比較される。比較部１ｃにはスレッショルドとしての所定値ＴＨが設定入力されており、画像データＩＳｇ及びＩＳｄの差が所定値ＴＨ以上となったときに光学的な変化が現れたと判定して光学的欠陥情報ＣＭを出力する。光学的欠陥情報ＣＭは光学的欠陥情報フォーマッタ１ｄに位置情報ＰＳと共に入力され、位置情報ＰＳと組み合わされた光学的欠陥情報ＣＭｐとなり、光学的欠陥情報メモリ１ｅに格納される。また、電圧検出端子１４及び１５からの電圧ＰＨは増幅器１１を経てＡ／Ｄ変換部１ｇでデジタル信号ＰＨｄに変換され、位置情報ＰＳと共に電圧情報フォーマッタ１ｈに入力される。電圧情報フォーマッタ１ｈは、電圧ＰＨｄは位置情報ＰＳと組み合わされて位置電圧情報ＰＨｖとして位置電圧情報メモリ１ｊに格納される。なお、図示はしていないが、検査の初期位置で照明したときの電圧ＰＨは所定の規定値と比較され、電圧ＰＨが規定値以上の場合に良品と判定し、走査による検査をしないようになっている。

光学的欠陥情報メモリ１ｅの光学的欠陥情報ＣＭｐ及び位置電圧情報メモリ１ｊの位置電圧情報ＰＨｖは欠陥判定部１ｋに入力され、欠陥判定部１ｋは、光学的欠陥情報メモリ１ｅに格納された各光学的欠陥情報につき、位置電圧情報メモリ１ｊに格納された電圧ＰＨｖを参照することによって、全ての光学的に検出された欠陥の種別を判定して判別結果ＤＳを出力する。本実施の形態では、照明装置５は、ビームスプリッタ４を使って太陽電池基板７を所定の角度で明視野照明により照明する装置であり、太陽電池基板７からの直接反射光を、レンズ系２を経てエリアセンサ２により捉えることで、常に一定の角度の正反射光により２次元領域の画像を撮像できるように構成されている。また、図には示していないが、検査装置全体を光を遮断する筐体内に設置し、太陽電池を製造する工場内の照明装置や外来光による光起電力の測定の外乱を最小にするように工夫すると好適である。

また、図２に示された判定処理装置１の内部の機能ブロックは、判定処理装置１を高速なコンピュータで構成し、全ての機能をソフトウェアで処理するように構成しても良い。また、上述では２次元のエリアセンサで対象基板の画像情報を取得しているが、ラインセンサで走査して取得するようにすることも可能である。

更に、本実施形態では検査ステージ８をステージ駆動装置１３でＸＹ方向に移動させて走査するようにしているが、検査ステージ８を固定し、ビームスプリッタ４、レンズ系３及びエリアセンサ２を一体的に移動させて走査するようにしても良い。

このような構成において、図３に示す検査動作全体のフローチャート、図４に示す欠陥判定動作のフローチャートを参照して、本発明の検査動作を説明する。

検査開始になると図３に示すように、先ず検査ステージ８を第一走査の開始位置へ移動し（ステップＳ１）、電圧検出端子１４及び１５で検出された電圧ＰＨが所定の規定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、太陽電池基板２に対する走査の開始位置と走査の様子を、図５及び図６を参照して説明する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、単一のセル３０が太陽電池基板２９上に形成された構造の太陽電池に対して、検査装置が光学的走査を行う様子を示している。照明装置５が照明光をセル３０に照射し、光学式検査のための画像取得が行われる照明領域６は、同図（Ｂ）に示されるようにセル３０の左上から走査を開始し、“Ｌ１”で示される最初の第一走査を実行し、次に検査ステージ８は照明領域６を第一走査Ｌ１の直下に移動させ、第二走査Ｌ２を逆方向に行う。以下同じようにして検査ステージ８はセル３０の最下部まで走査を行うが、ここで最終走査Ｌ７はセル３０をはみ出さないように、直前の走査領域に重ねられるように走査位置が調整される。この調整により、全ての走査において、照明領域６がセル３０上を走査している期間中にセル３０が照明装置５から照明される光のエネルギーを均等にすることができる。

また、図６（Ａ）及び（Ｂ）は、高電圧を得るために２枚のセル３４及び３５が太陽電池基板３３上に形成された構造の太陽電池に対して、検査装置が光学的走査を行う様子を示している。同図（Ｂ）はセル３４及び３５に対する検査装置の走査の様子を示しており、この場合にも各セル３４及び３５に対して個別に、単一のセルが形成された太陽電池基板と同じように第一走査Ｌ１から順次走査を行い、各セル３４及び３５の最下端の走査Ｌ５を行う位置を直前の走査に重なるように位置調整すれば、照明光が該当セルに与える光のエネルギーを均一にすることが出来る。なお、本例では２枚のセル３４及び３５を示しているが、３枚以上でも同様である。

上述のように検査ステージ８をステージ駆動装置１３によって第一走査Ｌ１の開始位置へ移動させ、照明装置５で太陽電池基板７を照明すると、次に電圧検出端子１４及び１５からの電圧ＰＨが規定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。電圧ＰＨが規定値以上の場合は、太陽電池基板７が良品であると判定して終了となり（（ステップＳ３））、電圧ＰＨが規定値よりも小さい場合には上述の走査方法で全てのセルの検査を実行すると共に（ステップＳ４）、図４のフローチャートに詳細を示す欠陥判定処理を行う（ステップＳ１０）。

ここで、電圧ＰＨによる太陽電池基板７の良否判定について説明すると、図７は、短絡故障の発生していない太陽電池基板７を検査したときの、光学的検査のステージ走査に伴う光起電力による電圧ＰＨの変化例を示している。本例では、太陽電池基板７のセル領域を走査し始めた瞬間に規定値を超える電圧が測定されるので、継続する検査動作を即座に打ち切って、太陽電池基板７が正常動作する“良品”と判定する。また、図８は短絡故障の発生している太陽電池基板７を検査したときの光起電力による電圧ＰＨの変化例を示しており、電圧が基準値よりも小さくなっているので“不良品”と判定して、欠陥位置を特定するための走査を行う。一方、図９は図８の電圧波形を電圧軸で拡大して表示しており。電圧ＰＨは一定間隔毎にサンプリングされ、位置情報ＰＳと共に位置電圧情報メモリ１ｊに格納されている。電圧Ｖ１は短絡故障個所の直前を走査した電圧測定波形であり、電圧Ｖ２は短絡故障個所を走査した電圧測定波形であり、電圧Ｖ３は短絡故障個所の直後を走査した電圧測定波形であり、電圧Ｖ１〜Ｖ３はそれぞれ（ｎ−１）番目、ｎ番目、（ｎ＋１）番目の走査時に測定される電圧波形である。本例では、短絡故障はｎ番目の走査範囲内に含まれており、最も低い電圧値ＶＢｎが測定された近傍にある。何故ならば、光学式検査に使用する照明光による光起電力は、その光学的検査が行われる瞬間の照明領域６の部分だけに限定されて起きており、電圧検出端子１４及び１５で測定される電圧ＰＨは、光起電力が与えられた照明領域６の位置から短絡故障している個所までの膜抵抗値と、照明領域６から電圧検出端子１４及び１５までの距離の膜抵抗値に、判定処理装置１の増幅器１ｆの入力抵抗値を加えたものの並列抵抗値を負荷としたときの太陽電池基板７の出力電圧となり、照明領域６と短絡故障位置が最も近いときに短絡個所までの膜抵抗値が最小となるので、短絡故障個所を照明装置５が走査した瞬間が最小電圧値となるためである。

検出端子１４及び１５からの電圧ＰＨが基準値よりも小さい場合には全ての走査を行うが（ステップＳ３）、全ての走査を行う場合の欠陥判定処理（ステップＳ１０）の詳細は図４のフローチャートのようになる。

即ち、欠陥判定処理では先ず光学検査の欠陥点位置情報を取得し（ステップＳ１１）、該当走査番号の最小電圧値を検索する（ステップＳ１２）。欠陥は比較部１ｃで画像データＩＳｇと画像データＩＳｄの差が所定値ＴＨ以上になったことで検出され、そのときの位置情報ＰＳと組み合わせて光学的欠陥情報フォーマッタ１ｄで光学的欠陥情報ＣＭｐとして得られ、光学的欠陥情報メモリ１ｅに格納される。そして、電圧ＰＨｄと位置情報ＰＳに基づいて該当走査番号の前後の走査の最小電圧値を検索し（ステップＳ１３）、該当走査番号の最小電圧値が該当走査番号の前後の最小電圧値以下であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、該当走査番号の最小電圧値が該当走査番号の前後の最小電圧値以下である場合には更に、光学的欠陥位置と走査内の最小電圧値の位置とを比較する（ステップＳ１５）。そして、光学的欠陥位置と走査内の最小電圧値の位置とが遠い場合（例えば３ｍ幅の基板に対して１ｃｍ程度以上）には短絡欠陥ではないと判定し（ステップＳ１７）、光学的欠陥位置と走査内の最小電圧値の位置とが一致若しくは非常に近い場合（例えば３ｍ幅の基板に対して１ｃｍ程度以下）には短絡欠陥と
判定し（ステップＳ１６）、いずれの場合も最後の欠陥となるまで上記ステップＳ１１にリターンして（ステップＳ１８）、上記動作を繰り返す。最後の欠陥まで行って欠陥判定処理は終了となる。

なお、上記ステップＳ１４において、該当走査番号の最小電圧値が該当走査番号の前後の最小電圧値よりも大きい場合には短絡欠陥ではないと判定し（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。

次に、上述のようにして欠陥が判定された太陽電池基板の欠陥を修正するための欠陥修正機構を具備した検査装置を説明する。

図１０は欠陥修正機構を具備した検査装置の第１実施形態の構成を示しており、検査を行うために検査部の検査ステージ５０へ搬入された太陽電池基板５７に対して、上述のような一連の欠陥検査を実行する。太陽電池基板５７の裏面に対して、光学的検査機構５１による光学的検査を行う。検査部で短絡故障の修正が必要と判断された太陽電池基板５７は、水平移動機構５３及び回転機構５４を具備した搬送用ロボット５２によって検査部の検査ステージ５０から取り出され、更に水平移動機構５３で水平移動しながら回転機構５４によって表裏反転させられ、欠陥修正機構の修正ステージ５５上に搬入して載置される。太陽電池基板５７は、検査部で上述したように光学的検査機構５１による光学的検査と図示しない電気的検査とで検査され、正確に位置が特定された短絡欠陥の位置情報は欠陥修正機構に通知され、切断装置５６を移動して精密な欠陥修正を行う。つまり、切断装置５６は太陽電池基板５７の表面を移動しながら欠陥の修正を行う。

このような構成により、薄膜太陽電池が機能する太陽電池基板５７の裏面側から光学的検査機構５１により照明光を照射することにより光学的検査を行い、太陽電池の光起電力が発生する側の反対側の、薄膜が形成された表面側から太陽電池基板５７の欠陥を修正することができる。このため、例えば刃物による欠陥修正が可能であり、また、レーザ光を使用したときにはレーザ光をガラス内に透過させないために、減衰の少ない状態で運用することができるので、更に効率の良い修正が可能となる。

また、図１１及び図１２は欠陥修正機構を具備した検査装置の第２実施形態を示しており、本実施形態では検査対象となる太陽電池基板６８が前方空気浮上ステージ６０及び後方空気浮上ステージ６１の上に空気浮上して搬送され、太陽電池基板６８は端部を保持機構６６で保持され、所定領域内から食み出さないようになっている。空気浮上ステージ６０及び６１は、光学的検査機構６４が照射する照明光を遮らない距離の間隙をもって配置されており、保持機構６６は水平移動機構６７に搭載されており、端部を保持した太陽電池基板６８を空気浮上した状態で前後方向に水平走査する。ここで、光学的検査を行う照明機構と撮像機構が組み合わされた光学的検査機構６４は、空気浮上ステージ６０及び６１の下方に照明光が上向きになるように配置され、空気浮上ステージ６０及び６１の間隙から太陽電池基板６８を検査するように配置されている。光学的検査機構６４は、基板６８の走査方向と直交する方向に移動する移動機構６５に搭載されており、走査トラックの移動を実行する。太陽電池基板６８の上方には修正用切断機構６２が配置され、修正用切断機構６２は太陽電池基板６８の走査方向と直交する方向に移動する移動機構６３に搭載されている。

このような構成において、最初に光学的検査と電気的検査を保持機構６６と移動機構６５の協調動作により実行する。そして、短絡故障が見つかった場合には、保持機構６６と直交移動機構６３の協調動作によって短絡部分の切断操作を実行する。

この構成によれば、搬送機構による太陽電池基板６８の反転が不要であり、検査する面の反対側から修正することが可能な、非常にコンパクトな修正機能付き検査装置を実現することができる。

発明に係る太陽電池の検査装置の構成例を示す斜視構造図である。 発明に係る太陽電池の検査装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の検査動作の処理例を示すフローチャートである。 本発明による欠陥判定動作の処理例を示すフローチャートである。 単一セルが生成された薄膜太陽電池基板に対する走査の一例を示す図である。 複数セルが生成された薄膜太陽電池基板に対する走査の一例を示す図である。 良品を検査したときの測定電圧の一例を示す波形図である。 短絡故障を起こした基板を検査したときの測定電圧の一例を示す波形図である。 短絡故障を起こした基板を検査したときの測定電圧の波形を拡大表示した波形図である。 欠陥修正機構を具備した検査装置の第１実施形態を示す斜視構成図である。 欠陥修正機構を具備した検査装置の第２実施形態を示す斜視図である。 欠陥修正機構を具備した検査装置の第２実施形態の断面構造図である。 一般的な薄膜太陽電池の構造例を示す断面図である。 膜の欠損により短絡故障を起こした太陽電池の故障個所の断面図である。

符号の説明

１ 判定処理装置
１ａ、１ｇ Ａ／Ｄ変換部
１ｂ 遅延メモリ
１ｃ 比較部
１ｄ 光学的欠陥情報フォーマッタ
１ｅ 光学的欠陥情報メモリ
１ｆ 増幅器
１ｈ 電圧情報フォーマッタ
１ｊ 位置電圧情報メモリ
１ｋ 欠陥判定部
２ エリアセンサ
３ レンズ系
４ ビームスプリッタ
５ 照明装置
５ａ 筐体
５ｂ 開口部
５ｃ 照明光源
５ｄ 集光レンズ
６ 照明領域
７、２９、３３、５７、６８ 太陽電池基板
８、５０ 検査ステージ
９、１１ 送り機構
１０、１２ モータ
１３ ステージ駆動装置
１４、１５ 電圧検出端子
３０、３４、３５ セル
５１、６４ 光学的検査機構
５２ 搬送用ロボット
５３、６７ 水平移動機構
５４ 回転機構
５５ 修正ステージ
５６ 切断装置
６０ 前方空気浮上ステージ
６１ 後方空気浮上ステージ
６２ 修正用切断機構
６３、６５ 移動機構
６６ 保持機構

Claims (11)

1. 半導体基板を検査ステージに載置して駆動装置により走査する走査駆動機構と、前記半導体基板の照明領域に光を照明する照明装置と、前記照明領域の画像データに基づいて光学的欠陥を検出する光学的検査手段と、前記照明領域の位置を検出して位置情報を出力する位置検出手段と、前記半導体基板の光起電力に基づく電圧を検出する電圧検出手段と、前記光学的検出手段によって検出された欠陥位置及び前記電圧検出手段により測定された電圧の変化を組み合わせて欠陥種別を判定する欠陥判定手段とを具備したことを特徴とする半導体基板の検査装置。
2. 前記照明装置は照明光源と、前面に開口部を有し、前記照明光源を内部に配設した筐体と、前面に配置された集光レンズとで構成され、ビームスプリッタを経て前記照明領域を照明するようになっている請求項１に記載の半導体基板の検査装置。
3. 前記画像データをエリアセンサ又はラインセンサの走査で取得し、前記画像データと所定時間遅延された遅延データとの差に基づいて前記光学的欠陥を検出するようになっている請求項１又は２に記載の半導体基板の検査装置。
4. 前記電圧検出手段が、前記半導体基板の端部に設けられた電圧検出端子と、前記電圧検出端子の検出電圧を増幅してデジタル値に変換する手段とで構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体基板の検査装置。
5. 前記半導体基板の走査開始位置での前記電圧検出手段の検出電圧が規定値よりも小さいときに、前記半導体基板の検査を行うようになっている請求項４に記載の半導体基板の検査装置。
6. 前記半導体基板が太陽電池基板である請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体基板の検査装置。
7. 半導体基板の欠陥を画像の光学的情報及び光起電力に基づく電圧で検出する検査部と、前記検査部で検出された前記欠陥を修正する修正部と、前記検査部の前記半導体基板を前記修正部に水平移動すると共に、表裏反転させる回転機構を有する搬送用ロボットとを具備し、前記検査部で修正が必要と判定された個所を前記修正部で切断して欠陥修正することを特徴とする半導体基板の検査装置。
8. 前記修正部がレーザ光又は刃物による修正用切断手段で成っている請求項７に記載の半導体基板の検査装置。
9. 前記半導体基板が太陽電池基板である請求項８に記載の半導体基板の検査装置。
10. 半導体基板を端部で把持して移動する移動機構と、空気により前記半導体基板を浮上させる空気浮上機構と、前記空気浮上機構の下方に配設され、前記半導体基板の欠陥を画像の光学的情報に基づいて検出する検査部と、前記半導体基板の上方に配設され、前記検査部で検出された欠陥位置に移動して前記欠陥を修正する修正部とを具備したことを特徴とする半導体基板の検査装置。
11. 前記修正部がレーザ光又は刃物による修正用切断手段で成っている請求項１０に記載の半導体基板の検査装置。

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