JP2016133344A - Light intensity setting method, inspection method, and inspection apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for appropriately setting the intensity of light radiated to a semiconductor sample.SOLUTION: A first time waveform of terahertz wave LT1 emitted from a solar battery 9 in response to the radiation of inspection light LP11 at a first light intensity is acquired (step S11). Next, a second time waveform of the terahertz wave LT1 emitted from the solar battery 9 in response to the radiation of the inspection light LP11 at a second light intensity higher than the first light intensity is acquired (step S12). Furthermore, the generation of a field intensity oscillation in the second time waveform is detected on the basis of the comparison of the first time waveform with the second time waveform (step S13). When the generation of the field intensity oscillation has been detected, the light intensity of the inspection light LP11 for the inspection of the solar battery 9 is set to a third light intensity lower than the second light intensity (step S14).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

この発明は、半導体試料を検査する技術に関し、特に、半導体試料に照射する光の強度を最適化する技術に関する。   The present invention relates to a technique for inspecting a semiconductor sample, and more particularly to a technique for optimizing the intensity of light applied to a semiconductor sample.

例えば、フォトデバイスの一種である太陽電池に、所定波長のパルス光を照射すると、テラヘルツ波を発生させることができる(特許文献1)。特許文献1では、発生したテラヘルツ波の電界強度を検出することによって、当該太陽電池の性能測定や欠陥検出等の検査をする技術が開示されている。   For example, terahertz waves can be generated by irradiating a solar cell, which is a kind of photo device, with pulsed light having a predetermined wavelength (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a technique for performing inspections such as performance measurement and defect detection of the solar cell by detecting the electric field strength of the generated terahertz wave.

また、一般的には、フォトデバイスに照射するパルス光の光強度(光量)を強めることで、当該フォトデバイスから放射されるテラヘルツ波の電界強度を大きくすることができる(特許文献2)。しかしながら、光強度を過剰に強くした場合、フォトデバイスにダメージを与えてしまうおそれがある。そこで、特許文献2では、半導体試料であるフォトデバイスに照射するパルス光の光強度を好適に設定する技術を開示している。具体的には、パルス光の光強度を変更しながら、電界強度を測定することによって、電界強度が最大となるときの光強度(最大光強度)が決定される。そして、その最大光強度に基づいて、検査向けのパルス光の光強度が決定される。   In general, the electric field strength of the terahertz wave emitted from the photo device can be increased by increasing the light intensity (light quantity) of the pulsed light applied to the photo device (Patent Document 2). However, if the light intensity is increased excessively, the photo device may be damaged. Therefore, Patent Document 2 discloses a technique for suitably setting the light intensity of pulsed light applied to a photo device that is a semiconductor sample. Specifically, by measuring the electric field intensity while changing the light intensity of the pulsed light, the light intensity (maximum light intensity) when the electric field intensity becomes maximum is determined. Based on the maximum light intensity, the light intensity of the pulsed light for inspection is determined.

特開2013−19861号公報JP2013-19861A 特開2013−61219号公報JP 2013-61219 A

しかしながら、フォトデバイスを含む半導体試料に照射する光の光強度を最適化する技術は、特許文献2に記載の技術によるもの以外は知られておらず、半導体試料へダメージを与えることをより確実に防止するためにも、光強度をより好適に設定する新たな判定基準が望まれている。   However, a technique for optimizing the light intensity of light applied to a semiconductor sample including a photo device is not known except by the technique described in Patent Document 2, and it is more reliable to damage the semiconductor sample. In order to prevent this, a new criterion for setting the light intensity more appropriately is desired.

そこで、本発明は、半導体試料に照射する光強度を、好適な判定基準に基づいて設定する技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for setting the light intensity with which a semiconductor sample is irradiated based on a suitable determination criterion.

上記の課題を解決するため、第1の態様は、半導体試料に照射する光の強度を設定する光強度設定方法であって、(a)第1光強度の光の照射に応じて半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形を取得する第1取得工程と、(b)前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する第2取得工程と、(c)前記第1時間波形および前記第2時間波形の比較に基づいて、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出工程と、(d)前記(c)工程において、電界強度の振動の発生が検出された場合に、前記半導体試料に照射する前記光の光強度を、前記第2光強度よりも小さい第3光強度に設定する光強度設定工程とを含む。   In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect is a light intensity setting method for setting the intensity of light irradiated on a semiconductor sample. (A) From a semiconductor sample according to irradiation with light having a first light intensity. A first acquisition step of acquiring a first time waveform of the radiated terahertz wave; and (b) a terahertz wave radiated from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the first light intensity. A second acquisition step of acquiring the second time waveform, and (c) vibration for detecting occurrence of electric field intensity vibration in the second time waveform based on a comparison between the first time waveform and the second time waveform. And (d) in the step (c), when the occurrence of the vibration of the electric field intensity is detected, the light intensity of the light applied to the semiconductor sample is smaller than the second light intensity. And a light intensity setting step for setting to 3 light intensity. .

また、第2の態様は、第1の態様に係る光強度設定方法において、前記(c)工程は、前記第1時間波形および前記第2時間波形に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む。   The second aspect is the light intensity setting method according to the first aspect, wherein the step (c) is based on a change in the number of inflection points included in the first time waveform and the second time waveform. And detecting the occurrence of the vibration.

また、第3の態様は、第1または第2の態様に係る光強度設定方法において、前記(c)工程は、前記第1時間波形および前記第2時間波形における、1以上の位相区間に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含み、前記1以上の位相区間のそれぞれは、前記第1時間波形における変曲点の位相を含む区間である。   The third aspect is the light intensity setting method according to the first or second aspect, wherein the step (c) is included in one or more phase sections in the first time waveform and the second time waveform. A step of detecting the occurrence of the vibration based on a change in the number of inflection points to be generated, and each of the one or more phase sections is a section including a phase of the inflection point in the first time waveform.

また、第4の態様は、第3の態様に係る光強度設定方法において、前記(c)工程は、複数の前記位相区間に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む。   According to a fourth aspect, in the light intensity setting method according to the third aspect, the step (c) generates the vibration based on a change in the number of inflection points included in the plurality of phase sections. Detecting.

また、第5の態様は、第1から4のいずれか1項の態様に係る光強度設定方法において、前記(c)工程は、前記第1時間波形および前記第2時間波形をフーリエ変換することによって得られる周波数スペクトルに基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む。   The fifth aspect is the light intensity setting method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the step (c) includes Fourier transforming the first time waveform and the second time waveform. The generation of the vibration is detected based on the frequency spectrum obtained by the above.

また、第6の態様は、第5の態様に係る光強度設定方法において、前記(c)工程は、前記周波数スペクトルにおける、0.5THz以上の周波数領域に基づき、前記振動の発生を検出する工程を含む。   Further, a sixth aspect is the light intensity setting method according to the fifth aspect, wherein the step (c) is a step of detecting the occurrence of the vibration based on a frequency region of 0.5 THz or more in the frequency spectrum. including.

また、第7の態様は、半導体試料を検査する検査方法であって、(a)第1光強度の光の照射に応じて半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形を取得する第1取得工程と、(b)前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から照射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する第2取得工程と、(c)前記第1時間波形および前記第2時間波形を比較することによって、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出工程と、(d)前記(c)工程において、電界強度の振動の発生が検出された場合に、前記半導体試料に照射する前記光の光強度を、前記第2光強度よりも小さい第3光強度に設定する光強度設定工程と、(e)前記(d)工程にて設定された第3光強度の光の照射に応じて、前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出工程とを含む。   According to a seventh aspect, there is provided an inspection method for inspecting a semiconductor sample, wherein (a) a first time waveform of a terahertz wave emitted from a semiconductor sample in response to irradiation with light having a first light intensity is acquired. 1 acquisition step, and (b) a second acquisition step of acquiring a second time waveform of a terahertz wave irradiated from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the first light intensity; (C) a vibration generation detecting step of detecting occurrence of vibration of an electric field intensity in the second time waveform by comparing the first time waveform and the second time waveform; and (d) in the step (c). A light intensity setting step of setting the light intensity of the light applied to the semiconductor sample to a third light intensity smaller than the second light intensity when occurrence of vibration of the electric field intensity is detected; ) Third light set in step (d) In accordance with the irradiation of the degree of light, and a terahertz wave detecting step of detecting the terahertz wave radiated from the semiconductor sample.

また、第8の態様は、半導体試料を検査する検査装置であって、前記半導体試料に光を照射する照射部と、前記光の照射に応じて、前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の時間波形を取得する時間波形取得部と、前記照射部が前記半導体試料に照射する前記光の強度を設定する光強度設定部とを含み、前記光強度設定部は、第1光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形、および、前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する時間波形取得部と、前記第1時間波形および前記第2時間波形を比較することによって、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出部とを備える。   According to an eighth aspect, there is provided an inspection apparatus for inspecting a semiconductor sample, wherein an irradiation unit for irradiating the semiconductor sample with light, and detecting a terahertz wave emitted from the semiconductor sample in response to the light irradiation. A time waveform acquisition unit that acquires a time waveform of the terahertz wave based on the intensity of the terahertz wave detected by the detection unit, and the intensity of the light that the irradiation unit irradiates the semiconductor sample A light intensity setting unit that sets a first time waveform of a terahertz wave radiated from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a first light intensity, and the first light. A time waveform acquisition unit for acquiring a second time waveform of a terahertz wave emitted from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the intensity; and the first time waveform and the second time waveform Comparison By Rukoto, and a vibration generation detection unit that detects the occurrence of oscillation of the electric field intensity in the second time waveform.

第1の態様によると、検査光の検査向けの光強度を、テラヘルツ波の時間波形における、電界強度の振動の発生に基づいて、好適に設定することができる。これによって、半導体試料へダメージを与えることを抑制しつつ、かつ、高強度のテラヘルツ波を発生させることが可能な光強度に設定できる。   According to the first aspect, the light intensity for inspection of the inspection light can be suitably set based on the occurrence of the electric field intensity vibration in the time waveform of the terahertz wave. Thereby, it is possible to set the light intensity that can generate a high-intensity terahertz wave while suppressing damage to the semiconductor sample.

第2の態様によると、時間波形における変曲点の数量の変化を計測することによって、振動の発生を直接的に検出できる。   According to the second aspect, the occurrence of vibration can be directly detected by measuring the change in the number of inflection points in the time waveform.

第3の態様によると、第1時間波形において変曲点を取る位相を含んだ位相区間において、変曲点の数量を計測することによって、振動発生を容易に検出できる。   According to the third aspect, the occurrence of vibration can be easily detected by measuring the number of inflection points in the phase interval including the phase at which the inflection point is taken in the first time waveform.

第4の態様によると、複数の位相区間における変曲点の数量の変化を計測することによって、振動発生の検出精度を高めることができる。   According to the 4th aspect, the detection accuracy of a vibration generation can be improved by measuring the change of the number of inflection points in a plurality of phase sections.

第5の態様によると、周波数スペクトルの変化に基づいて、振動の発生を検出することによって、振動の発生の検出精度を高めることができる。   According to the fifth aspect, it is possible to improve the detection accuracy of the occurrence of vibration by detecting the occurrence of vibration based on the change of the frequency spectrum.

第6の態様によると、振動に関連性がある0.5THz以上の周波数領域に基づいて、振動発生を検出することによって、振動発生の検出精度を高めることができる。   According to the sixth aspect, the detection accuracy of vibration generation can be improved by detecting vibration generation based on a frequency region of 0.5 THz or more that is related to vibration.

実施形態に係るテラヘルツ波測定系の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a terahertz wave measurement system according to an embodiment. 太陽電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a solar cell. テラヘルツ波の時間波形を示す図である。It is a figure which shows the time waveform of a terahertz wave. 検査装置における制御部と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical connection of the control part and other element in a test | inspection apparatus. 検査装置の動作の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of operation | movement of an inspection apparatus. 光強度と電界強度の相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation of light intensity and electric field strength. 限界光強度および超過光強度の検査光の照射によって放射されるテラヘルツ波の時間波形を示す図である。It is a figure which shows the time waveform of the terahertz wave radiated | emitted by irradiation of the test | inspection light of limit light intensity and excess light intensity. 時間波形における第1位相区間の部分を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the part of the 1st phase area in a time waveform. 時間波形における第2位相区間の部分を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the part of the 2nd phase area in a time waveform. 時間波形における第3位相区間の部分を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the part of the 3rd phase area in a time waveform. 時間波形における第4位相区間の部分を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the part of the 4th phase area in a time waveform. 周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows a frequency spectrum. 低周波領域(0.5THz以下)の周波数スペクトルを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the frequency spectrum of a low frequency area | region (0.5 THz or less).

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the component described in this embodiment is an illustration to the last, and is not a thing of the meaning which limits the scope of the present invention only to them. In the drawings, the size and number of each part may be exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

<実施形態>
<検査装置の構成>
図1は、実施形態に係る検査装置100の概略構成図である。検査装置100は、検査光照射部22、テラヘルツ波検出部23および遅延部24、移動ステージ3、試料台4、カメラ6および制御部7を備えている。
<Embodiment>
<Configuration of inspection device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus 100 according to the embodiment. The inspection apparatus 100 includes an inspection light irradiation unit 22, a terahertz wave detection unit 23 and a delay unit 24, a moving stage 3, a sample stage 4, a camera 6, and a control unit 7.

検査装置100は、半導体試料に対して検査光(後述する検査光LP11)を照射し、該検査光の照射に応じて発生するテラヘルツ波を検出する。また、検査装置100は、検出されたテラヘルツ波(0.1THz〜30THzの電磁波)の強度を画像化する。   The inspection apparatus 100 irradiates a semiconductor sample with inspection light (inspection light LP11 described later), and detects a terahertz wave generated in response to the irradiation of the inspection light. Moreover, the inspection apparatus 100 images the intensity of the detected terahertz wave (electromagnetic wave of 0.1 THz to 30 THz).

ここで、半導体試料とは、トランジスタ、集積回路(ICやLSI)、抵抗またはコンデンサなどにより構成される電子デバイス(半導体デバイス)の他、フォトダイオード、CMOSセンサ若しくはCCDセンサなどのイメージセンサ、太陽電池またはLED等、半導体の光電効果を利用する電子デバイス(フォトデバイス)を含む。半導体試料の表面は、平面状に形成されているものとするが、曲面状などに形成されていてもよい。   Here, the semiconductor sample refers to an electronic device (semiconductor device) composed of a transistor, an integrated circuit (IC or LSI), a resistor or a capacitor, an image sensor such as a photodiode, a CMOS sensor, or a CCD sensor, or a solar cell. Alternatively, an electronic device (photo device) that utilizes the photoelectric effect of a semiconductor, such as an LED, is included. The surface of the semiconductor sample is assumed to be flat, but may be formed to be curved.

以下では、半導体試料として太陽電池9を検査する場合について説明するが、その他の半導体試料についても、同様に検査可能である。   Below, although the case where the solar cell 9 is test | inspected as a semiconductor sample is demonstrated, it can test | inspect similarly about another semiconductor sample.

検査光照射部22は、フェムト秒レーザ221を備えている。フェムト秒レーザ221は、例えば、360nm(ナノメートル)以上1.5μm(マイクロメートル)以下の可視光領域を含む波長のパルス光(パルス光LP1)を放射する。具体例としては、中心波長が800nm付近であり、周期が数kHz〜数百MHz、パルス幅が10〜150フェムト秒程度の直線偏光のパルス光が、フェムト秒レーザ221から放射される。もちろん、その他の波長領域(例えば、青色波長(450〜495nm)、緑色波長(495〜570nm)などの可視光波長)のパルス光が出射されるようにしてもよい。   The inspection light irradiation unit 22 includes a femtosecond laser 221. The femtosecond laser 221 emits pulsed light (pulsed light LP1) having a wavelength including a visible light region of, for example, 360 nm (nanometers) or more and 1.5 μm (micrometers) or less. As a specific example, linearly polarized pulsed light having a center wavelength of around 800 nm, a period of several kHz to several hundred MHz, and a pulse width of about 10 to 150 femtoseconds is emitted from the femtosecond laser 221. Of course, pulse light in other wavelength regions (for example, visible light wavelengths such as blue wavelength (450 to 495 nm) and green wavelength (495 to 570 nm)) may be emitted.

フェムト秒レーザ221から出射されたパルス光LP1は、ビームスプリッタBE1により2つに分割される。分割された一方のパルス光は、検査光LP11として、太陽電池9に照射される。このとき、検査光照射部22は、検査光LP11の照射を、受光面91側から行う。また、検査光LP11の光軸が、太陽電池9の受光面91に対して斜めに入射するように、検査光LP11が太陽電池9に対して照射される。本実施形態では、入射角度が45度となるように照射角度が設定されている。ただし、入射角度はこのような角度に限定されるものではなく、0度から90度の範囲内で適宜変更することができる。   The pulsed light LP1 emitted from the femtosecond laser 221 is divided into two by the beam splitter BE1. One of the divided pulse lights is irradiated to the solar cell 9 as the inspection light LP11. At this time, the inspection light irradiation unit 22 irradiates the inspection light LP11 from the light receiving surface 91 side. Further, the inspection light LP11 is applied to the solar cell 9 so that the optical axis of the inspection light LP11 is obliquely incident on the light receiving surface 91 of the solar cell 9. In the present embodiment, the irradiation angle is set so that the incident angle is 45 degrees. However, the incident angle is not limited to such an angle, and can be appropriately changed within the range of 0 to 90 degrees.

また、本例では、受光面91側に放射されるテラヘルツ波LT1を検出している。しかしながら、太陽電池9の受光面91に検査光LP11を照射し、太陽電池9の裏面に放射されるテラヘルツ波LT1を検出するようにしてもよい。この場合、電圧印加テーブル41や移動ステージ3などの太陽電池9を保持する保持部は、テラヘルツ波LT1を通す形状または素材で構成するとよい。また、太陽電池9の受光面91に対して垂直に(すなわち、入射角度が90度で)検査光LP11を照射し、太陽電池9の受光面91側であって、検査光LP11と同軸に放射されるテラヘルツ波を検出するようにしてもよい。この場合、検査光LP11およびテラヘルツ波LT1の光路上に、透明導電膜基板(ITO)を配置することが考えられる。透明導電膜基板は、検査光LP11を透過させる一方、テラヘルツ波LT1を反射させる性質を備えている。このため、透明導電膜基板によって、検査光LP11と同軸のテラヘルツ波LT1を外部に取り出すことで、検出することが考えられる。   In this example, the terahertz wave LT1 radiated to the light receiving surface 91 side is detected. However, the light receiving surface 91 of the solar cell 9 may be irradiated with the inspection light LP11 and the terahertz wave LT1 radiated to the back surface of the solar cell 9 may be detected. In this case, the holding unit that holds the solar cells 9 such as the voltage application table 41 and the moving stage 3 may be formed of a shape or material that allows the terahertz wave LT1 to pass. Further, the inspection light LP11 is irradiated perpendicularly to the light receiving surface 91 of the solar cell 9 (that is, at an incident angle of 90 degrees), and radiates coaxially with the inspection light LP11 on the light receiving surface 91 side of the solar cell 9. The terahertz wave to be detected may be detected. In this case, it is conceivable to dispose a transparent conductive film substrate (ITO) on the optical paths of the inspection light LP11 and the terahertz wave LT1. The transparent conductive film substrate has a property of transmitting the inspection light LP11 and reflecting the terahertz wave LT1. For this reason, it is conceivable to detect by taking out the terahertz wave LT1 coaxial with the inspection light LP11 to the outside by the transparent conductive film substrate.

図1に示すように、ビームスプリッタBE1から太陽電池9までの、検査光LP11の光路上には、減光フィルターND1が配置されている。減光フィルターND1は、検査光LP11の光量(光強度)を低減させる装置である。検査装置100においては、減光フィルターND1は、検査光LP11の光強度を調整する手段を構成している。   As shown in FIG. 1, a neutral density filter ND1 is disposed on the optical path of the inspection light LP11 from the beam splitter BE1 to the solar cell 9. The neutral density filter ND1 is a device that reduces the amount of light (light intensity) of the inspection light LP11. In the inspection apparatus 100, the neutral density filter ND1 constitutes means for adjusting the light intensity of the inspection light LP11.

減光フィルターND1と太陽電池9までの検査光LP11の光路上には、図示を省略する複数のレンズで構成されたビーム径変更機構、及び、パワーメータPM1が設けられている。パワーメータPM1は、減光フィルターND1によって光量が調整された検査光LP11の光量(光強度)を測定する。   On the optical path of the inspection light LP11 to the neutral density filter ND1 and the solar cell 9, a beam diameter changing mechanism including a plurality of lenses (not shown) and a power meter PM1 are provided. The power meter PM1 measures the light amount (light intensity) of the inspection light LP11 whose light amount has been adjusted by the neutral density filter ND1.

図2は、太陽電池9の概略断面図である。太陽電池9は、例えば、結晶シリコン系である太陽電池として構成されている。太陽電池9は、下から順にアルミニウムなどで形成された平板状の裏面側電極92と、p型半導体層93と、n型半導体層94と、反射防止膜95と、格子状の表面側電極96と、pn接合部97とで構成される積層構造を有する。反射防止膜95は、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化チタンなどで形成されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the solar cell 9. The solar cell 9 is configured as a solar cell that is based on crystalline silicon, for example. The solar cell 9 includes, in order from the bottom, a flat plate-like back side electrode 92 made of aluminum, a p-type semiconductor layer 93, an n-type semiconductor layer 94, an antireflection film 95, and a lattice-like front side electrode 96. And a pn junction 97. The antireflection film 95 is made of silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, or the like.

太陽電池9における両側の主面のうち、表面側電極96が設けられている側の主面が、受光面となっている。つまり、太陽電池9は、受光面側から光を受けることで好適に発電するように設計されている。表面側電極96には、透明電極が用いられていてもよい。   Of the main surfaces on both sides of the solar cell 9, the main surface on the side where the surface-side electrode 96 is provided is a light receiving surface. That is, the solar cell 9 is designed so as to suitably generate power by receiving light from the light receiving surface side. A transparent electrode may be used for the surface side electrode 96.

検査装置100は、結晶シリコン系以外の太陽電池(アモルファスシリコン系など)の検査に適用されてもよい。アモルファスシリコン系太陽電池の場合、一般的に、エネルギーギャップが1.75eV〜1.8eVといったように、結晶シリコン系太陽電池のエネルギーギャップ1.2eVに比べて大きい。このような場合、フェムト秒レーザ221の波長を、例えば700μm以下とすることで、アモルファスシリコン系太陽電池において、テラヘルツ波を良好に発生させることができる。同様の考え方で、他の半導体太陽電池(CIGS系、GaAS系など)にも適用可能である。   The inspection apparatus 100 may be applied to inspection of solar cells other than crystalline silicon (such as amorphous silicon). In the case of an amorphous silicon solar cell, the energy gap is generally larger than the energy gap of 1.2 eV of a crystalline silicon solar cell, such as 1.75 eV to 1.8 eV. In such a case, by setting the wavelength of the femtosecond laser 221 to, for example, 700 μm or less, terahertz waves can be generated satisfactorily in an amorphous silicon solar cell. The same concept can be applied to other semiconductor solar cells (CIGS type, GaAS type, etc.).

太陽電池9の内部電界が存在する部位に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ検査光LP11が照射されると、光キャリア(自由電子および正孔)が発生し、内部電界によって加速される。これにより、パルス状の電流が発生することとなり、それに応じて電磁波が発生することとなる。内部電界は、例えばpn接合部97やショットキー接合部などに発生していることが知られている。   When the portion of the solar cell 9 where the internal electric field exists is irradiated with the inspection light LP11 having energy exceeding the forbidden band width, photocarriers (free electrons and holes) are generated and accelerated by the internal electric field. As a result, a pulsed current is generated, and an electromagnetic wave is generated accordingly. It is known that the internal electric field is generated at, for example, the pn junction 97 or the Schottky junction.

マクスウェルの方程式によると、電流に変化が生じたとき、その電流の時間微分に比例した強度の電磁波が発生する。すなわち、空乏層などの光励起キャリア発生領域にパルス光が照射されることで、瞬間的に光電流の発生および消滅が起こる。この瞬間的に発生する光電流の時間微分に比例して、電磁波パルス(テラヘルツ波LT1)が発生する。   According to Maxwell's equation, when a change occurs in the current, an electromagnetic wave having an intensity proportional to the time derivative of the current is generated. That is, when a photoexcited carrier generation region such as a depletion layer is irradiated with pulsed light, generation and extinction of a photocurrent occurs instantaneously. An electromagnetic wave pulse (terahertz wave LT1) is generated in proportion to the temporal differentiation of the instantaneously generated photocurrent.

図1に示すように、ビームスプリッタBE1によって分割された他方のパルス光は、検出光LP12として遅延部24を経由し、テラヘルツ波検出部23のテラヘルツ波検出器231に入射する。また、検査光LP11の照射に応じて発生したテラヘルツ波LT1は、放物面鏡などによって適宜集光され、テラヘルツ波検出器231に入射する。   As shown in FIG. 1, the other pulse light split by the beam splitter BE1 enters the terahertz wave detector 231 of the terahertz wave detection unit 23 via the delay unit 24 as the detection light LP12. Further, the terahertz wave LT1 generated in response to the irradiation of the inspection light LP11 is appropriately condensed by a parabolic mirror or the like, and enters the terahertz wave detector 231.

テラヘルツ波検出器231は、電磁波検出素子として、例えば、光伝導スイッチ(光伝導アンテナ)を備えている。テラヘルツ波LT1がテラヘルツ波検出器231に入射する状態で、検出光LP12がテラヘルツ波検出器231に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的にテラヘルツ波LT1の電界強度に応じた電流が発生する。この電界強度に応じた電流は、不図示のロックインアンプ、I/V変換回路、A/D変換回路などを介してデジタル量に変換される。このようにして、テラヘルツ波検出部23は、検出光LP12の照射に応じて、太陽電池9を透過したテラヘルツ波LT1の電界強度を検出する。なお、光伝導スイッチとは異なる他の素子、例えばショットキーバリアダイオードまたは非線形光学結晶が、検出素子として採用されてもよい。   The terahertz wave detector 231 includes, for example, a photoconductive switch (photoconductive antenna) as an electromagnetic wave detecting element. When the terahertz wave LT1 is incident on the terahertz wave detector 231 and the detection light LP12 is applied to the terahertz wave detector 231, a current corresponding to the electric field strength of the terahertz wave LT1 is instantaneously generated in the photoconductive switch. . The current corresponding to the electric field strength is converted into a digital quantity via a lock-in amplifier (not shown), an I / V conversion circuit, an A / D conversion circuit, and the like. In this manner, the terahertz wave detection unit 23 detects the electric field intensity of the terahertz wave LT1 that has passed through the solar cell 9 in accordance with the irradiation of the detection light LP12. Note that another element different from the photoconductive switch, such as a Schottky barrier diode or a nonlinear optical crystal, may be employed as the detection element.

遅延部24は、検出光LP12のテラヘルツ波検出器231への到達時間を連続的に変更する光学装置である。遅延部24は、検出光LP12の入射方向に沿って直線移動する遅延ステージ241と遅延ステージ241を移動させる遅延ステージ駆動機構242とを備えている。遅延ステージ241は、検出光LP12をその入射方向に折り返させる折り返しミラー10Mを備えている。また、遅延ステージ駆動機構242は、制御部7の制御に基づいて、検出光LP12の入射方向に沿って遅延ステージ241を平行移動させる。遅延ステージ241が平行移動することによって、ビームスプリッタBE1からテラヘルツ波検出器231までの検出光LP12の光路長が連続的に変更される。   The delay unit 24 is an optical device that continuously changes the arrival time of the detection light LP12 to the terahertz wave detector 231. The delay unit 24 includes a delay stage 241 that moves linearly along the incident direction of the detection light LP12 and a delay stage drive mechanism 242 that moves the delay stage 241. The delay stage 241 includes a folding mirror 10M that folds the detection light LP12 in the incident direction. The delay stage driving mechanism 242 translates the delay stage 241 along the incident direction of the detection light LP12 based on the control of the control unit 7. As the delay stage 241 moves in parallel, the optical path length of the detection light LP12 from the beam splitter BE1 to the terahertz wave detector 231 is continuously changed.

遅延ステージ241は、テラヘルツ波LT1がテラヘルツ波検出器231に到達する時間と、検出光LP12がテラヘルツ波検出器231へ到達する時間との差(位相差)を変更する。具体的には、遅延ステージ241によって、検出光LP12の光路長を変化することによって、テラヘルツ波検出器231においてテラヘルツ波LT1の電界強度を検出するタイミング(検出タイミングまたはサンプリングタイミング)が遅延される。   The delay stage 241 changes the difference (phase difference) between the time when the terahertz wave LT1 reaches the terahertz wave detector 231 and the time when the detection light LP12 reaches the terahertz wave detector 231. Specifically, by changing the optical path length of the detection light LP12 by the delay stage 241, the timing (detection timing or sampling timing) at which the terahertz wave detector 231 detects the electric field strength of the terahertz wave LT1 is delayed.

なお、遅延ステージ241とは異なる構成によって、検出光LP12のテラヘルツ波検出器231への到達時間を変更することも可能である。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子として用いてもよい。   Note that the arrival time of the detection light LP12 at the terahertz wave detector 231 can be changed by a configuration different from that of the delay stage 241. Specifically, it can be considered to use the electro-optic effect. That is, an electro-optic element whose refractive index changes by changing the applied voltage may be used as the delay element.

また、検出光LP12の光路長を変更する代わりに、太陽電池9に向かう検査光LP11の光路長、もしくは、太陽電池9から放射されたテラヘルツ波LT1の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、テラヘルツ波検出器231に検出光LP12が到達する時間に対して、テラヘルツ波検出器231にテラヘルツ波LT1が到達する時間をずらすことができる。つまり、テラヘルツ波検出器231におけるテラヘルツ波LT1の検出タイミングを遅延させることができる。   Further, instead of changing the optical path length of the detection light LP12, the optical path length of the inspection light LP11 directed to the solar cell 9 or the optical path length of the terahertz wave LT1 emitted from the solar cell 9 may be changed. In any case, the time for the terahertz wave LT1 to reach the terahertz wave detector 231 can be shifted with respect to the time for the detection light LP12 to reach the terahertz wave detector 231. That is, the detection timing of the terahertz wave LT1 in the terahertz wave detector 231 can be delayed.

移動ステージ3は、ステージ駆動機構31によって、水平方向(X軸方向、Y軸方向)および鉛直方向(Z軸方向)の各方向に移動する。ステージ駆動機構31は、移動ステージ3をX軸方向に移動させるX軸方向移動機構、移動ステージ3をY軸方向に移動するY軸方向移動機構、移動ステージ3をZ軸方向に昇降させる昇降機構を備えている。さらに、ステージ駆動機構31は、Z軸周りの回転方向(θ軸方向)に移動させる回転機構を適宜備えている。   The moving stage 3 is moved in the horizontal direction (X-axis direction, Y-axis direction) and the vertical direction (Z-axis direction) by the stage drive mechanism 31. The stage drive mechanism 31 includes an X-axis direction moving mechanism that moves the moving stage 3 in the X-axis direction, a Y-axis direction moving mechanism that moves the moving stage 3 in the Y-axis direction, and an elevating mechanism that moves the moving stage 3 up and down in the Z-axis direction. It has. Furthermore, the stage drive mechanism 31 is appropriately provided with a rotation mechanism that moves in the rotation direction around the Z axis (θ axis direction).

ステージ駆動機構31は、移動ステージ3に取り付けられた試料台4に保持されている太陽電池9を、検査光照射部22に対して、XY平面内で相対的に移動させる。つまり、検査装置100は、太陽電池9の受光面91を検査光LP11で走査可能に構成されている。したがって、本実施形態では、ステージ駆動機構31は、走査機構を構成している。ただし、太陽電池9を移動させる代わりに、または、太陽電池9を移動させると共に、検査光照射部22およびテラヘルツ波検出部23をXY平面内で移動させる移動手段を設けてもよい。   The stage drive mechanism 31 moves the solar cell 9 held on the sample stage 4 attached to the moving stage 3 relative to the inspection light irradiation unit 22 in the XY plane. That is, the inspection apparatus 100 is configured to be able to scan the light receiving surface 91 of the solar cell 9 with the inspection light LP11. Accordingly, in the present embodiment, the stage drive mechanism 31 constitutes a scanning mechanism. However, instead of moving the solar cell 9 or moving the solar cell 9, a moving unit that moves the inspection light irradiation unit 22 and the terahertz wave detection unit 23 in the XY plane may be provided.

また、検査光LP11自体の光路を変更する走査機構を採用してもよい。具体的には、往復揺動するガルバノミラーによって、検査光LP11の光路を、太陽電池9の受光面91に平行なXY平面に沿って変更することが考えられる。また、ガルバノミラーの代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラーまたは音響光学素子などを採用してもよい。   Further, a scanning mechanism that changes the optical path of the inspection light LP11 itself may be employed. Specifically, it is conceivable to change the optical path of the inspection light LP11 along the XY plane parallel to the light receiving surface 91 of the solar cell 9 by a galvano mirror that reciprocally swings. Further, instead of the galvanometer mirror, a polygon mirror, a piezo mirror, or an acoustooptic device may be employed.

試料台4は、移動ステージ3の上面に取り付けられている。試料台4は、電圧印加テーブル41と、電極ピンユニット43を備えている。   The sample stage 4 is attached to the upper surface of the moving stage 3. The sample stage 4 includes a voltage application table 41 and an electrode pin unit 43.

電圧印加テーブル41は、例えば銅などの電気伝導性の高い素材で構成されており、さらにその表面が金メッキされている。また、電圧印加テーブル41の表面には、複数の吸着孔が形成されている。吸着孔は吸引ポンプに接続されており、当該吸引ポンプを駆動することによって、太陽電池9の裏面が電圧印加テーブル41に吸着される。これによって、太陽電池9が試料台4に固定される。なお、電圧印加テーブル41の表面に、複数の吸着溝を設け、当該各吸着溝内に、上記複数の吸着孔を形成してもよい。この場合、複数の吸着溝に沿って太陽電池9が吸着されることによって、強固に固定される。試料台4の電圧印加テーブル41は、保持部の一例である。   The voltage application table 41 is made of a material having high electrical conductivity such as copper, and the surface thereof is gold-plated. A plurality of suction holes are formed on the surface of the voltage application table 41. The suction hole is connected to a suction pump, and the back surface of the solar cell 9 is sucked to the voltage application table 41 by driving the suction pump. As a result, the solar cell 9 is fixed to the sample stage 4. A plurality of suction grooves may be provided on the surface of the voltage application table 41, and the plurality of suction holes may be formed in the suction grooves. In this case, the solar cell 9 is adsorbed along the plurality of adsorbing grooves, thereby being firmly fixed. The voltage application table 41 of the sample stage 4 is an example of a holding unit.

移動ステージ3がX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に移動することよって、移動ステージ3上の試料台4に保持された太陽電池9が、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向のそれぞれに移動する。   As the moving stage 3 moves in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, the solar cell 9 held on the sample stage 4 on the moving stage 3 moves in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction. Move to each.

太陽電池9について、テラヘルツ波測定を行う場合には、試料台4の電圧印加テーブル41および電極ピンユニット43を介して、太陽電池9に逆バイアス電圧を印加してもよい。これによって、太陽電池9から放射されるテラヘルツ波LT1の強度を高めることができる。また、電圧印加テーブル41および電極ピンユニット43間を短絡接続して、太陽電池9の表面側電極と裏面側電極92とを短絡することも考えられる。この場合においても、太陽電池9から放射されるテラヘルツ波LT1の強度を高めることができる。   When terahertz wave measurement is performed on the solar cell 9, a reverse bias voltage may be applied to the solar cell 9 via the voltage application table 41 and the electrode pin unit 43 of the sample table 4. Thereby, the intensity of the terahertz wave LT1 radiated from the solar cell 9 can be increased. It is also conceivable that the voltage application table 41 and the electrode pin unit 43 are short-circuited to short-circuit the front surface side electrode and the back surface side electrode 92 of the solar cell 9. Even in this case, the intensity of the terahertz wave LT1 radiated from the solar cell 9 can be increased.

次に、テラヘルツ波LT1の時間波形を復元する方法について説明する。図3は、テラヘルツ波LT1の時間波形80を示す図である。図3において、横軸は時間(位相)を示しており、縦軸は電界強度を示している。また、図3において、時間波形80を示すグラフの下側には、遅延ステージ241によって、テラヘルツ波検出器231に到達するタイミング(時間t1〜t8)が相互に異なる、複数の検出光LP12が概念的に示されている。   Next, a method for restoring the time waveform of the terahertz wave LT1 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a time waveform 80 of the terahertz wave LT1. In FIG. 3, the horizontal axis indicates time (phase), and the vertical axis indicates the electric field strength. Also, in FIG. 3, below the graph showing the time waveform 80, a plurality of detection lights LP <b> 12 having different timings (time t <b> 1 to t <b> 8) reaching the terahertz wave detector 231 by the delay stage 241 are conceptual. Has been shown.

テラヘルツ波検出器231に対して、例えば時間t1に検出光LP12が到達するよう、遅延ステージ241が調整された場合、テラヘルツ波検出器231によって値E1の電界強度が検出されることとなる。つまり、時間t1は、テラヘルツ波LT1がE1となる位相に対応する。同様に、検出タイミングが時間t2〜t8に遅延されることで、それぞれに対応する位相の電界強度(値E2〜E8)が検出されることとなる。   For example, when the delay stage 241 is adjusted so that the detection light LP12 reaches the terahertz wave detector 231 at time t1, the terahertz wave detector 231 detects the electric field intensity of the value E1. That is, the time t1 corresponds to the phase at which the terahertz wave LT1 becomes E1. Similarly, when the detection timing is delayed from time t2 to time t8, the electric field strengths (values E2 to E8) corresponding to the phases are detected.

遅延ステージ241を制御して、検出タイミングを細かく変更することによって、テラヘルツ波LT1の各位相の電界強度が取得される。取得された電界強度を時間軸に沿ってグラフ上にプロットされることで、テラヘルツ波LT1の時間波形80が復元される。   By controlling the delay stage 241 and finely changing the detection timing, the electric field strength of each phase of the terahertz wave LT1 is acquired. By plotting the acquired electric field intensity on the graph along the time axis, the time waveform 80 of the terahertz wave LT1 is restored.

また、テラヘルツ波LT1の時間波形を復元することによって、例えばテラヘルツ波LT1の電界強度が最大となる検出タイミングを特定できる。例えば、図3に示す時間波形80場合、時間t3で最大電界強度のテラヘルツ波を検出できることがわかる。そこで、時間波形を復元せずに、検出タイミングを固定してテラヘルツ波LT1を検出する場合には、事前に復元した時間波形において、電界強度が最大となる検出タイミングに合わせて遅延ステージ241を制御するとよい。これによって、テラヘルツ波の検出が容易となる。   Further, by restoring the time waveform of the terahertz wave LT1, for example, the detection timing at which the electric field strength of the terahertz wave LT1 is maximized can be specified. For example, in the case of the time waveform 80 shown in FIG. 3, it can be seen that the terahertz wave having the maximum electric field intensity can be detected at time t3. Therefore, when the terahertz wave LT1 is detected with the detection timing fixed without restoring the time waveform, the delay stage 241 is controlled in accordance with the detection timing at which the electric field strength becomes maximum in the time waveform restored in advance. Good. This facilitates detection of terahertz waves.

なお、遅延ステージ241とは異なる他の構成によって、検出光LP12のテラヘルツ波検出器231への到達時間を変更することも可能である。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子として用いてもよい。例えば、特許文献である特開2009−175127号公報に開示された電気光学素子を利用することができる。   Note that the arrival time of the detection light LP12 to the terahertz wave detector 231 can be changed by another configuration different from the delay stage 241. Specifically, it can be considered to use the electro-optic effect. That is, an electro-optic element whose refractive index changes by changing the applied voltage may be used as the delay element. For example, an electro-optic element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-175127, which is a patent document, can be used.

また、検査光LP11の光路長、もしくは、太陽電池9から放射されたテラヘルツ波LT1の光路長を変更するようにしてもよい。この場合においても、テラヘルツ波検出器231にテラヘルツ波LT1が到達する時間を、テラヘルツ波検出器231に検出光LP12が到達する時間に対して、相対的にずらすことができる。つまり、テラヘルツ波検出器231におけるテラヘルツ波LT1の電界強度の検出タイミングを遅延させることができる。   Further, the optical path length of the inspection light LP11 or the optical path length of the terahertz wave LT1 radiated from the solar cell 9 may be changed. Even in this case, the time for the terahertz wave LT1 to reach the terahertz wave detector 231 can be shifted relative to the time for the detection light LP12 to reach the terahertz wave detector 231. That is, the detection timing of the electric field strength of the terahertz wave LT1 in the terahertz wave detector 231 can be delayed.

制御部7は、検査装置100が備える各部と電気的に接続されており、各種の演算処理を実行しつつ検査装置100の各部の動作を制御する。   The control unit 7 is electrically connected to each unit included in the inspection apparatus 100, and controls the operation of each unit of the inspection apparatus 100 while executing various arithmetic processes.

図4は、検査装置100における制御部7と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。制御部7は、演算装置としてのCPU71、読み取り専用のROM72、主にCPU71のワーキングエリアとして使用されるRAM73および不揮発性の記録媒体である記憶部74を備えている。このように、制御部7は、CPU71、ROM72、RAM73および記憶部74を備えており、一般的なコンピュータとして構成されている。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an electrical connection between the control unit 7 and other elements in the inspection apparatus 100. The control unit 7 includes a CPU 71 as an arithmetic device, a read-only ROM 72, a RAM 73 mainly used as a working area of the CPU 71, and a storage unit 74 that is a non-volatile recording medium. As described above, the control unit 7 includes the CPU 71, the ROM 72, the RAM 73, and the storage unit 74, and is configured as a general computer.

ROM72は、基本プログラムなどを格納している。RAM73は、CPU71が所定の処理を行う際の作業領域として供される。記憶部74は、フラッシュメモリ、あるいは、ハードディスク装置などの不揮発性の記憶装置によって構成されている。記憶部74にはプログラムPG1がインストールされている。該プログラムPG1に記述された手順に従って、主制御部としてのCPU71が演算処理を行うことによって、各種機能(例えば、光強度設定部711、時間波形取得部712、振動発生検出部713など)が実現される。   The ROM 72 stores basic programs and the like. The RAM 73 is used as a work area when the CPU 71 performs a predetermined process. The storage unit 74 is configured by a non-volatile storage device such as a flash memory or a hard disk device. A program PG1 is installed in the storage unit 74. Various functions (for example, a light intensity setting unit 711, a time waveform acquisition unit 712, a vibration generation detection unit 713, etc.) are realized by the CPU 71 as the main control unit performing arithmetic processing according to the procedure described in the program PG1. Is done.

光強度設定部711は、太陽電池9に照射する光(検査光LP11)の光強度を設定する。光強度設定部711は、時間波形取得部712および振動発生検出部713を備えている。光強度設定部711が光強度を設定する手順については、後に詳述する。   The light intensity setting unit 711 sets the light intensity of the light (inspection light LP11) applied to the solar cell 9. The light intensity setting unit 711 includes a time waveform acquisition unit 712 and a vibration generation detection unit 713. The procedure by which the light intensity setting unit 711 sets the light intensity will be described in detail later.

時間波形取得部712は、太陽電池9から放射されたテラヘルツ波の時間波形を取得する。時間波形の取得は、図3で説明した要領で行われる。   The time waveform acquisition unit 712 acquires the time waveform of the terahertz wave emitted from the solar cell 9. The acquisition of the time waveform is performed as described in FIG.

振動発生検出部713は、時間波形における、微小な振動の発生を検出する。この詳細については、後述する。   The vibration generation detection unit 713 detects the occurrence of minute vibrations in the time waveform. Details of this will be described later.

プログラムPG1は、通常、予め記憶部74などのメモリに格納されて使用されるものであるが、CD−ROMあるいはDVD−ROM、外部のフラッシュメモリなどの記録媒体に記録された形態(プログラムプロダクト)で提供され(あるいは、ネットワークを介した外部サーバからのダウンロードなどにより提供され)、追加的または交換的に記憶部74などのメモリに格納されるものであってもよい。なお、制御部7において実現される一部あるいは全部の機能は、専用の論理回路などでハードウェア的に実現されてもよい。   The program PG1 is normally used by being previously stored in a memory such as the storage unit 74, but is recorded in a recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM or an external flash memory (program product). (Or provided by downloading from an external server via a network), and may be additionally or exchanged stored in a memory such as the storage unit 74. Note that some or all of the functions realized in the control unit 7 may be realized in hardware by a dedicated logic circuit or the like.

また、制御部7は、表示部61、操作部62、ステージ駆動機構31、遅延ステージ駆動機構242およびカメラ6といった検査装置100の各要素とバス配線、ネットワーク回線またはシリアル通信回線などを介して接続されている。制御部7は、これらの要素の動作制御を行ったり、これらの要素からデータを受け取ったりする。   The control unit 7 is connected to each element of the inspection apparatus 100 such as the display unit 61, the operation unit 62, the stage driving mechanism 31, the delay stage driving mechanism 242, and the camera 6 through a bus wiring, a network line, or a serial communication line. Has been. The control unit 7 controls the operation of these elements and receives data from these elements.

表示部61は、液晶ディスプレイなどの画像を表示する表示装置であって、例えばテラヘルツ波の時間波形、周波数スペクトルなどの各種情報を表示する。   The display unit 61 is a display device that displays an image such as a liquid crystal display, and displays various kinds of information such as a time waveform of a terahertz wave and a frequency spectrum.

操作部62は、例えば、キーボードおよびマウスによって構成される入力デバイスであり、オペレータからの各種の操作(コマンドや各種データの入力といった操作)を受け付ける。なお、操作部62は、各種スイッチ、タッチパネルなどにより構成されてもよい。   The operation unit 62 is an input device configured by, for example, a keyboard and a mouse, and receives various operations (operations such as inputting commands and various data) from the operator. The operation unit 62 may be configured with various switches, a touch panel, and the like.

<検査装置の動作>
次に、検査装置の動作について説明する。図5は、検査装置100の動作の流れを示す図である。図5に示すフローチャートは、検査装置100において、テラヘルツ波測定に基づいた、半導体試料である太陽電池9の検査を行うものである。
<Operation of inspection device>
Next, the operation of the inspection apparatus will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of operation of the inspection apparatus 100. The flowchart shown in FIG. 5 is for inspecting the solar cell 9 which is a semiconductor sample based on the terahertz wave measurement in the inspection apparatus 100.

図5に示すフローチャートのうち、ステップS11〜ステップS14までの処理は、太陽電池9に照射される検査光LP11の光強度を設定する、光強度設定処理である。また、ステップS15の処理は、当該光強度設定処理によって設定された光強度の検査光LP11を用いて、太陽電池9の検査を行う検査処理である。   In the flowchart shown in FIG. 5, the processes from step S <b> 11 to step S <b> 14 are light intensity setting processes for setting the light intensity of the inspection light LP <b> 11 irradiated on the solar cell 9. The process of step S15 is an inspection process for inspecting the solar cell 9 using the inspection light LP11 having the light intensity set by the light intensity setting process.

まず、検査用の光強度を設定する理由について説明する。図6は、光強度と電界強度の相関を示す図である。図6中、横軸は光強度を示しており、縦軸は電界強度を示している。   First, the reason for setting the light intensity for inspection will be described. FIG. 6 is a diagram showing a correlation between light intensity and electric field intensity. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the light intensity, and the vertical axis indicates the electric field intensity.

図6に示すデータは、電界強度の検出タイミング(位相)を固定し、光強度が異なる検査光LP11をそれぞれ太陽電池9に照射し、発生するテラヘルツ波の電界強度を測定したものである。図6に示すように、光強度が大きくなるにしたがって、電界強度が大きくなっている。しかしながら、ある特定の光強度を超えると、電界強度が減少に転じる。この電界強度が減少に転じる点を限界点P1と称し、このときの光強度を限界光強度LE1とする。また、減少に転じた点を超過点P2と称し、このときの光強度を超過光強度LE2とする。   The data shown in FIG. 6 is obtained by measuring the electric field intensity of the generated terahertz wave by fixing the detection timing (phase) of the electric field intensity, irradiating the solar cell 9 with the inspection light LP11 having different light intensity. As shown in FIG. 6, the electric field strength increases as the light intensity increases. However, when a certain light intensity is exceeded, the electric field strength starts to decrease. The point where the electric field intensity starts to decrease is referred to as a limit point P1, and the light intensity at this time is referred to as a limit light intensity LE1. Moreover, the point which turned to decrease is called excess point P2, and let the light intensity at this time be excess light intensity LE2.

図6に示すように、テラヘルツ波の検出感度を高めるためには、照射する検査光LP11の光強度を上げればよいが、限界点P1を越える光強度は逆に検出感度が落ちる事となる。また、検査光LP11の光強度が大きくなると、太陽電池9にダメージを与えてしまうおそれがある。そこで、太陽電池9の検査を良好に行うことができる好適な検査光LP11の光強度の設定が、図5に示すステップS11〜ステップS14で実行される。そして、この好適な検査光LP11を用いた太陽電池9の検査が、ステップS15で実行される。   As shown in FIG. 6, in order to increase the detection sensitivity of the terahertz wave, it is only necessary to increase the light intensity of the inspection light LP11 to be irradiated. However, if the light intensity exceeds the limit point P1, the detection sensitivity decreases. Further, when the light intensity of the inspection light LP11 increases, the solar cell 9 may be damaged. Therefore, a suitable setting of the light intensity of the inspection light LP11 that can satisfactorily inspect the solar cell 9 is executed in steps S11 to S14 shown in FIG. And the test | inspection of the solar cell 9 using this suitable test | inspection light LP11 is performed by step S15.

図5に戻って、各ステップS11〜ステップS15について説明する。   Returning to FIG. 5, each step S11 to step S15 will be described.

ステップS11は、所定の光強度(第1光強度)の検査光LP11を太陽電池9に照射し、これによって太陽電池9から放射されるテラヘルツ波LT1の時間波形(第1時間波形)を取得する第1取得工程である。   In step S11, the solar cell 9 is irradiated with the inspection light LP11 having a predetermined light intensity (first light intensity), and thereby the time waveform (first time waveform) of the terahertz wave LT1 radiated from the solar cell 9 is acquired. It is a 1st acquisition process.

ステップS12は、先の第1光強度よりも大きい第2光強度の検査光LP11を太陽電池9に照射し、これによって太陽電池9から放射されるテラヘルツ波LT1の時間波形(第2時間波形)を取得する第2取得工程である。   Step S12 irradiates the solar cell 9 with the inspection light LP11 having a second light intensity larger than the first light intensity, and thereby the time waveform (second time waveform) of the terahertz wave LT1 radiated from the solar cell 9 It is the 2nd acquisition process which acquires.

ステップS11およびステップS12における時間波形の取得は、時間波形取得部712の制御の下に実施される。   The acquisition of the time waveform in step S11 and step S12 is performed under the control of the time waveform acquisition unit 712.

ステップS13は、第1時間波形および第2時間波形の比較に基づいて、第2時間波形における電界強度の微小な振動の発生を検出する振動発生検出工程である。ここで、微小な振動とは、図3に示すような典型的なテラヘルツ波LT1の電界強度の上下振動に比べて、充分小さい電界強度の振動をいう。ステップS13において、振動発生が検出された場合(ステップS13においてYES)、次のステップS14に進む。振動発生が検出されなかった場合(ステップS13においてNO)、再びステップS12が実行される。すなわち、光強度がより強められて、改めて第2時間波形が取得される。   Step S13 is a vibration occurrence detection step of detecting the occurrence of minute vibrations of the electric field strength in the second time waveform based on the comparison between the first time waveform and the second time waveform. Here, the minute vibration means a vibration having a sufficiently small electric field strength as compared with the vertical vibration of the electric field strength of a typical terahertz wave LT1 as shown in FIG. If vibration is detected in step S13 (YES in step S13), the process proceeds to the next step S14. If no vibration is detected (NO in step S13), step S12 is executed again. That is, the light intensity is further increased and the second time waveform is acquired again.

図5に示すフローチャートの場合、ステップS13において、第1時間波形と第2時間波形を比較し、振動発生が検出されない場合、再びステップS12を実行することによって取得した第2時間波形(「新第2時間波形」と称する。)と、第1時間波形とが比較されることとなる。しかしながら、先に取得していた第2時間波形を第1時間波形(「新第1時間波形」)に置き換えて、新第1時間波形と新第2時間波形とが比較されるようにしてもよい。   In the case of the flowchart shown in FIG. 5, in step S13, the first time waveform and the second time waveform are compared. If no vibration is detected, the second time waveform (“new”) obtained by executing step S12 again. This will be referred to as a “2-hour waveform”) and the first time waveform. However, the previously acquired second time waveform may be replaced with the first time waveform (“new first time waveform”) so that the new first time waveform and the new second time waveform are compared. Good.

ここで、ステップS13における振動発生を検出する手法として、例示的に2つの検出方法を説明する。   Here, as a technique for detecting the occurrence of vibration in step S13, two detection methods will be exemplarily described.

<第1の検出方法>
まず、第1の検出方法は、時間波形に含まれる変曲点の増大に基づいて、振動発生を検出する手法である。すなわち、振動の発生を、変曲点の数量を計測するによって直接的に検出するものである。具体的に、図7〜図11を参照しつつ説明する。
<First detection method>
First, the first detection method is a method of detecting the occurrence of vibration based on the increase of the inflection point included in the time waveform. That is, the occurrence of vibration is directly detected by measuring the number of inflection points. This will be specifically described with reference to FIGS.

図7は、限界光強度LE1および超過光強度LE2の検査光LP11の照射によって放射されるテラヘルツ波の時間波形81,82を示す図である。時間波形81は、限界光強度LE1に対応しており、時間波形82は、限界光強度LE1よりも大きい超過光強度LE2に対応する。すなわち、時間波形81が第1時間波形に、時間波形82が第2時間波形にそれぞれ対応する。   FIG. 7 is a diagram showing time waveforms 81 and 82 of terahertz waves emitted by irradiation with the inspection light LP11 having the limiting light intensity LE1 and the excess light intensity LE2. The time waveform 81 corresponds to the limit light intensity LE1, and the time waveform 82 corresponds to the excess light intensity LE2 that is larger than the limit light intensity LE1. That is, the time waveform 81 corresponds to the first time waveform, and the time waveform 82 corresponds to the second time waveform.

時間波形81は、時間的に早い順に、主な4つの変曲点IP1,IP2,IP3およびIP4(以下、「IP1〜IP4」と表記する。)を有している。変曲点IP1,IP3は、下に凸の(すなわち、電界強度が減少から増加へ転じる)山の頂点である。また、変曲点IP2,IP4は、上に凸の(すなわち、電界強度が増加から減少へ転じる)山の頂点である。変曲点IP1〜IP4の電界強度を、それぞれE11,E12,E13およびE14とする。E11,E13は、負の電界強度であり、E12,E14は、正の電界強度となっている。変曲点IP1は第1の負のピークであり、変曲点IP2は第1の正のピークである。また、変曲点IP3は第2の負のピークであり、変曲点IP3は第2の負のピークである。   The time waveform 81 has four main inflection points IP1, IP2, IP3 and IP4 (hereinafter referred to as “IP1 to IP4”) in order from the earliest in time. The inflection points IP1 and IP3 are the peaks of peaks that are convex downward (that is, the electric field strength turns from decreasing to increasing). The inflection points IP2 and IP4 are the peaks of peaks that are convex upward (that is, the electric field strength turns from increasing to decreasing). The electric field strengths at the inflection points IP1 to IP4 are E11, E12, E13, and E14, respectively. E11 and E13 are negative electric field strengths, and E12 and E14 are positive electric field strengths. Inflection point IP1 is the first negative peak, and inflection point IP2 is the first positive peak. The inflection point IP3 is a second negative peak, and the inflection point IP3 is a second negative peak.

これに対して、時間波形82では、この主な変曲点IP1〜IP4をそれぞれ含む第1位相区間PS1〜第4位相区間PS4のそれぞれにおいて、電界強度が上下に振れる振動が発生している。この電界強度の振動は、コヒーレントフォトンの振動(コヒーレント振動現象)に起因するものと考えられる。   On the other hand, in the time waveform 82, in each of the first phase section PS1 to the fourth phase section PS4 including the main inflection points IP1 to IP4, vibrations in which the electric field strength swings up and down are generated. The vibration of the electric field strength is considered to be caused by the vibration of a coherent photon (coherent vibration phenomenon).

図8は、時間波形81,82における第1位相区間PS1の部分を示す部分拡大図である。図9は、時間波形81,82における第2位相区間PS2の部分を示す部分拡大図である。図10は、時間波形81,82における第3位相区間PS3の部分を示す部分拡大図である。図11は、時間波形81,82における第4位相区間PS4の部分を示す部分拡大図である。   FIG. 8 is a partially enlarged view showing a portion of the first phase section PS1 in the time waveforms 81 and 82. As shown in FIG. FIG. 9 is a partial enlarged view showing a portion of the second phase section PS2 in the time waveforms 81 and 82. As shown in FIG. FIG. 10 is a partially enlarged view showing a portion of the third phase section PS3 in the time waveforms 81 and 82. As shown in FIG. FIG. 11 is a partially enlarged view showing a portion of the fourth phase section PS4 in the time waveforms 81 and 82. As shown in FIG.

第1位相区間PS1においては、時間波形81では変曲点が1個(変曲点IP1)であるのに対して、時間波形82では5個存在する(図8参照)。また、第2位相区間PS2においては、時間波形81では変曲点が1個(変曲点IP2)であるのに対して、時間波形82では3個存在する(図9参照)。さらに、第3位相区間PS3においては、時間波形81では変曲点が1個(変曲点IP3)であるのに対して、時間波形82では変曲点が9個存在する(図10参照)。そして、第4位相区間PS4においては、時間波形81では変曲点が5個(変曲点IP4を含む。)存在するのに対して、時間波形82では変曲点が15個存在する(図11参照)。   In the first phase section PS1, the time waveform 81 has one inflection point (inflection point IP1), whereas the time waveform 82 has five (see FIG. 8). In the second phase section PS2, the time waveform 81 has one inflection point (inflection point IP2), whereas the time waveform 82 has three (see FIG. 9). Further, in the third phase section PS3, the time waveform 81 has one inflection point (inflection point IP3), whereas the time waveform 82 has nine inflection points (see FIG. 10). . In the fourth phase section PS4, there are five inflection points (including the inflection point IP4) in the time waveform 81, whereas there are fifteen inflection points in the time waveform 82 (FIG. 11).

このように、検査光LP11の光強度が限界光強度LE1から超過光強度LE2に強められることによって、時間波形に存在する変曲点の数量が増大する。この変曲点の増大を検出することによって、放射される電界強度が最大となる限界点を超えたか否かを判定できる。   Thus, the number of inflection points existing in the time waveform increases by increasing the light intensity of the inspection light LP11 from the limit light intensity LE1 to the excess light intensity LE2. By detecting the increase in the inflection point, it can be determined whether or not the limit point at which the radiated electric field intensity reaches the maximum is exceeded.

特に、時間波形82における変曲点の増大は、時間波形81の主な変曲点IP1〜変曲点IP4のそれぞれが含まれる第1位相区間PS1〜第4位相区間PS4において顕著に起こる。このため、第1位相区間PS1〜第4位相区間PS4のうち、少なくも1つの位相区間における変曲点の数量を取得すれば、電界強度の振動発生を容易に検出することができる。   In particular, the increase of the inflection point in the time waveform 82 occurs remarkably in the first phase section PS1 to the fourth phase section PS4 in which each of the main inflection points IP1 to IP4 of the time waveform 81 is included. For this reason, if the number of inflection points in at least one phase section among the first phase section PS1 to the fourth phase section PS4 is acquired, the occurrence of vibration of the electric field strength can be easily detected.

具体的には、光強度設定部711が、ステップS11において取得された第1時間波形について、1以上の変曲点を特定し、当該1以上の変曲点の位相が含まれる1以上の位相区間を決定する。ここで、特定される1以上の変曲点は、第1時間波形における第1の負のピーク(例えば変曲点IP1)、第1の正のピーク(例えば変曲点IP2)、第2の負のピーク(例えば変曲点IP3)、および第2の正のピーク(例えば変曲点IP4)となる変曲点のいずれかであることが望ましい。また、1つの位相区間の時間的長さは、任意に設定してよいが、互いに重複しないことが望ましい。ステップS13においては、ステップS12で取得された第2時間波形について、1以上の位相区間のみにおける変曲点の数量が計測される。これによって、振動発生の検出を効率的に行うことができる。   Specifically, the light intensity setting unit 711 specifies one or more inflection points for the first time waveform acquired in step S11, and one or more phases including the phases of the one or more inflection points. Determine the interval. Here, the specified one or more inflection points are the first negative peak (for example, the inflection point IP1), the first positive peak (for example, the inflection point IP2), the second in the first time waveform. It is desirable to be either a negative peak (for example, the inflection point IP3) or an inflection point that becomes the second positive peak (for example, the inflection point IP4). Moreover, although the time length of one phase area may be set arbitrarily, it is desirable not to mutually overlap. In step S13, the number of inflection points in only one or more phase sections is measured for the second time waveform acquired in step S12. Thereby, generation | occurrence | production of a vibration can be detected efficiently.

2以上の位相区間について、変曲点の数量を計測することによって、振動発生の検出精度を高めることができる。例えば、2以上の位相区間のうち、いずれか1つの位相区間において変曲点の数量が増大した場合に、振動が発生したと判定されてもよい。あるいは、2以上の位相区間のうち、2またはそれ以上の位相区間の全てで変曲点が増大した場合に、振動が発生したと判定されてもよい。   By measuring the number of inflection points in two or more phase sections, the detection accuracy of vibration generation can be increased. For example, it may be determined that vibration has occurred when the number of inflection points increases in any one of two or more phase sections. Alternatively, it may be determined that vibration has occurred when inflection points increase in all of two or more phase intervals among two or more phase intervals.

また、ステップS12においては、上記1以上の位相区間のみの時間波形が復元されるようにしてもよい。この場合、第2時間波形の復元に必要なテラヘルツ波LT1の測定時間を短縮できる。   In step S12, the time waveform of only the one or more phase sections may be restored. In this case, the measurement time of the terahertz wave LT1 necessary for restoring the second time waveform can be shortened.

なお、振動が発生したか否かを判定する際、例えば、変曲点の増大分が既定の数量を越えたか否かを判定基準とすればよい。また、ノイズが変曲点として検出されることを抑制するため、移動平均によって時間波形を平滑化するようにしてもよい。あるいは、時間的に連続する2つの変曲点の変化量が極めて小さい場合には、その2つの変曲点をカウントから除外してもよい。変化量が大きいか小さいかは、例えば、その変化量が、2つの変曲点のどちらか一方の電界強度に対して、既定の割合を超えるか否かで判定することが考えられる。すなわち、変化量が既定の割合を超える場合には、その2つの変曲点はカウントされ、変化量が既定の割合を越えない場合には、その2つの変曲点はカウントから除外されるようにすればよい。   When determining whether or not vibration has occurred, for example, it may be determined whether or not the increase in the inflection point exceeds a predetermined quantity. Moreover, in order to suppress that noise is detected as an inflection point, the time waveform may be smoothed by a moving average. Alternatively, when the amount of change between two inflection points that are continuous in time is extremely small, the two inflection points may be excluded from the count. Whether the amount of change is large or small can be determined, for example, by determining whether the amount of change exceeds a predetermined ratio with respect to the electric field strength of one of the two inflection points. That is, when the amount of change exceeds a predetermined ratio, the two inflection points are counted, and when the amount of change does not exceed a predetermined ratio, the two inflection points are excluded from the count. You can do it.

<第2の検出方法>
第2の検出方法は、周波数解析に基づいて、振動発生を検出する手法である。つまり、取得した第1時間波形および第2時間波形をフーリエ変換することによって、それぞれの周波数スペクトルを得る(テラヘルツ時間分光法)。そして、第1時間波形および第2時間波形の周波数スペクトルを比較することによって、振動発生を検出するものである。
<Second detection method>
The second detection method is a method of detecting vibration generation based on frequency analysis. That is, each acquired frequency spectrum is obtained by performing Fourier transform on the acquired first time waveform and second time waveform (terahertz time spectroscopy). And vibration generation | occurrence | production is detected by comparing the frequency spectrum of a 1st time waveform and a 2nd time waveform.

図12は、周波数スペクトルを示す図である。図12中、横軸は周波数を示しており、縦軸はスペクトル強度(電界強度)を示している。スペクトル波形F81およびスペクトル波形F82は、時間波形81および時間波形82の周波数スペクトルである。また、スペクトル波形F83およびスペクトル波形F84のそれぞれは、光強度がLE3およびLE4の検査光LP11のときに、太陽電池9から放射されるテラヘルツ波の周波数スペクトルである。光強度LE3およびLE4は、限界光強度LE1よりも小さい光強度であって、LE3はLE4よりも小さい光強度である(図6参照)。   FIG. 12 is a diagram showing a frequency spectrum. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the spectrum intensity (electric field intensity). The spectrum waveform F81 and the spectrum waveform F82 are frequency spectra of the time waveform 81 and the time waveform 82. Each of the spectrum waveform F83 and the spectrum waveform F84 is a frequency spectrum of a terahertz wave radiated from the solar cell 9 when the inspection light LP11 has light intensities LE3 and LE4. The light intensities LE3 and LE4 are light intensities smaller than the limit light intensity LE1, and LE3 is light intensities smaller than LE4 (see FIG. 6).

図12に示すように、振動が発生している時間波形82に対応するスペクトル波形F82では、他のスペクトル波形F81,F83およびF84と比較すると、0.5THz以上の高周波数領域において、スペクトル強度が顕著に強くなる。   As shown in FIG. 12, in the spectrum waveform F82 corresponding to the time waveform 82 in which the vibration is generated, the spectrum intensity is higher in the high frequency region of 0.5 THz or more than the other spectrum waveforms F81, F83, and F84. Remarkably stronger.

なお、図13は、低周波領域(0.5THz以下)の周波数スペクトルを示す図である。図13に示すように、検査光LP11の光強度をLE1,LE2,LE3,LE4というように順に強くすると、低周波領域におけるスペクトル強度が、LE3で頭打ちとなっている。   In addition, FIG. 13 is a figure which shows the frequency spectrum of a low frequency area | region (0.5 THz or less). As shown in FIG. 13, when the light intensity of the inspection light LP11 is increased in order, such as LE1, LE2, LE3, and LE4, the spectrum intensity in the low frequency region reaches a peak at LE3.

以上のことから、第1時間波形および第2時間波形についての周波数スペクトルのうち、0.5THz以上の高周波数領域におけるスペクトル強度が、電界強度の微小振動に関連性があると考えられる。そこで、この高周波領域を比較することによって、振動発生を高精度に検出することができる。その際、各スペクトル波形を、周波数の軸方向に沿って移動平均して平滑化することで、ノイズを除去することによって、スペクトル強度の比較を容易に行うことができる。また、振動の発生の有無を判定するため、あらかじめ判定基準が定められる。この判定基準は、例えば、比較元である第1時間波形についてのスペクトル強度に対する割合で設定することが考えられる。すなわち、例えば、第1時間波形および第2時間波形のスペクトル強度の差分値が、第1時間波形のスペクトル強度に対する所定の割合を越えた時に、スペクトル強度が増加したと判定される。   From the above, it is considered that the spectrum intensity in the high frequency region of 0.5 THz or higher in the frequency spectrum of the first time waveform and the second time waveform is related to the minute vibration of the electric field strength. Therefore, the occurrence of vibration can be detected with high accuracy by comparing the high frequency regions. At that time, the spectral intensities can be easily compared by removing the noise by moving each frequency waveform along the frequency axis direction and smoothing it. Further, in order to determine whether or not vibration has occurred, a determination criterion is set in advance. For example, this criterion may be set as a ratio to the spectrum intensity of the first time waveform as a comparison source. That is, for example, when the difference value of the spectrum intensity between the first time waveform and the second time waveform exceeds a predetermined ratio with respect to the spectrum intensity of the first time waveform, it is determined that the spectrum intensity has increased.

図5に戻って、ステップS14は、検査光LP11の測定用の光強度を設定する光強度設定工程である。具体的には、検査光LP11の検査向けの光強度を、ステップS13において振動の発生が検出された光強度(第2光強度)よりも小さい光強度(第3光強度)に設定する。この第3光強度は、例えば、ステップS11で照射した検査光LP11の光強度、および、ステップS13において振動は発生していないとされた第2時間波形を得る際に照射した検査光LP11の光強度のうち、最も大きいものとされる。あるいは、ステップS13において、振動の発生が検出された光強度(第2光強度)の8割〜9割の光強度に設定されてもよい。検査向けの光強度が、第2光強度よりも小さくすることによって、太陽電池9にダメージを与える可能性を小さくできるとともに、比較的高強度のテラヘルツ波を検出できる。   Returning to FIG. 5, step S <b> 14 is a light intensity setting step for setting the light intensity for measurement of the inspection light LP <b> 11. Specifically, the light intensity for inspection of the inspection light LP11 is set to a light intensity (third light intensity) smaller than the light intensity (second light intensity) at which occurrence of vibration is detected in step S13. The third light intensity is, for example, the light intensity of the inspection light LP11 irradiated in step S11 and the light of the inspection light LP11 irradiated when obtaining the second time waveform in which no vibration is generated in step S13. It is considered to be the largest of the strengths. Alternatively, in step S13, the light intensity may be set to 80% to 90% of the light intensity (second light intensity) at which occurrence of vibration is detected. By making the light intensity for inspection smaller than the second light intensity, the possibility of damaging the solar cell 9 can be reduced, and a relatively high-intensity terahertz wave can be detected.

ステップS15では、ステップS14で決定された第3光強度の検査光LP11を用いて、太陽電池9を検査する検査工程である。具体的には、太陽電池9に対して、任意の箇所に検査光LP11を照射し、放射されるテラヘルツ波を検出することによって、太陽電池9の特性が検査される。なお、放射されるテラヘルツ波の時間波形を復元することによって、テラヘルツ波の波形の形状、または、電界強度の大きさに基づいた検査を行うことができる。また、時間波形をフーリエ変換して、周波数スペクトルを取得し、該周波数スペクトルに基づいた検査を行うこともできる。また、太陽電池9の所定領域を検査光LP11で走査して、放射されるテラヘルツ波の強度分布を画像化する検査も実施可能である。   Step S15 is an inspection process for inspecting the solar cell 9 using the inspection light LP11 having the third light intensity determined in Step S14. Specifically, the solar cell 9 is inspected for characteristics of the solar cell 9 by irradiating the solar cell 9 with the inspection light LP11 and detecting a radiated terahertz wave. Note that by restoring the time waveform of the radiated terahertz wave, an inspection based on the shape of the terahertz wave waveform or the magnitude of the electric field strength can be performed. It is also possible to perform a Fourier transform on the time waveform to obtain a frequency spectrum and perform an inspection based on the frequency spectrum. Further, it is possible to perform an inspection by scanning a predetermined area of the solar cell 9 with the inspection light LP11 and imaging the intensity distribution of the radiated terahertz wave.

なお、図5に示すフローチャートでは、ステップS12,S13においては、検査光LP11の光強度を大きくして、振動が発生したかどうかを検出している。しかしながら、検査光LP11の光強度を弱めて、振動が消失したどうかを検出するように変形してもよい。具体的には、検査光LP11の光強度を、段階的に弱めていって、変曲点の数の減少が頭打ちとなったときの光強度を検出する。もしくは、スペクトル強度の高周波領域の増加が頭打ちとなったときの光強度を検出する。そして、ステップS14の光強度設定では、検査向けの光強度を、上記頭打ちとなった光強度と同じかそれよりも小さい光強度に設定する。これによって、太陽電池9にダメージを与えることを抑えつつ、かつ、高強度のテラヘルツ波を発生させることが可能な検査光LP11の光強度を決定できる。したがって、太陽電池9の検査処理を良好に行うことができる。   In the flowchart shown in FIG. 5, in steps S12 and S13, the light intensity of the inspection light LP11 is increased to detect whether vibration has occurred. However, the light intensity of the inspection light LP11 may be weakened so as to detect whether the vibration has disappeared. Specifically, the light intensity of the inspection light LP11 is weakened in stages, and the light intensity when the decrease in the number of inflection points reaches its peak is detected. Alternatively, the light intensity is detected when the increase in the high frequency region of the spectrum intensity reaches its peak. In the light intensity setting in step S14, the light intensity for inspection is set to a light intensity that is equal to or smaller than the light intensity that has reached the peak. Thereby, it is possible to determine the light intensity of the inspection light LP11 capable of generating a high-intensity terahertz wave while suppressing damage to the solar cell 9. Therefore, the inspection process of the solar cell 9 can be performed satisfactorily.

また、上記実施形態では、フェムト秒レーザ221からパルス光を出射させて、太陽電池9からパルス状のテラヘルツ波を放射させている。しかしながら、フェムト秒レーザ221の代わりに、発振周波数がわずかに相違する2つの連続光を出射する2つの光源を利用することも可能である(特開2013−170864号公報参照)。具体的には、2つの連続光を、光導波路である光ファイバなどで形成されたカプラによって重ね合わせることで、差周波に対応する光ビート信号を生成する。そして、この光ビート信号を、太陽電池9に照射することによって、その光ビート信号の周波数に応じた電磁波(テラヘルツ波)を放射させることができる。その際の光ビート信号の光強度を設定する際にも、本発明を適用することができる。   In the above embodiment, pulsed light is emitted from the femtosecond laser 221, and pulsed terahertz waves are emitted from the solar cell 9. However, instead of the femtosecond laser 221, it is also possible to use two light sources that emit two continuous lights having slightly different oscillation frequencies (see JP 2013-170864 A). Specifically, an optical beat signal corresponding to the difference frequency is generated by superimposing two continuous lights by a coupler formed by an optical fiber or the like that is an optical waveguide. Then, by irradiating the solar cell 9 with this optical beat signal, an electromagnetic wave (terahertz wave) corresponding to the frequency of the optical beat signal can be emitted. The present invention can also be applied when setting the light intensity of the optical beat signal at that time.

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。   Although the present invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present invention is not limited thereto. It is understood that countless variations that are not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the present invention. Moreover, each structure demonstrated by said each embodiment and each modification can be suitably combined or abbreviate | omitted unless it mutually contradicts.

100 検査装置
22 検査光照射部
23 テラヘルツ波検出部
24 遅延部
3 移動ステージ
4 試料台
61 表示部
62 操作部
7 制御部
71 CPU
711 光強度設定部
712 時間波形取得部
713 振動発生検出部
74 記憶部
80〜82 時間波形
9 太陽電池
F81〜F84 スペクトル波形
IP1〜IP4 変曲点
LE1 限界光強度
LE2 超過光強度
LE3,LE4 光強度
LP1 パルス光
LP11 検査光
LP12 検出光
LT1 テラヘルツ波
ND1 減光フィルター
P1 限界点
P2 超過点
PM1 パワーメータ
PS1 第1位相区間
PS2 第2位相区間
PS3 第3位相区間
PS4 第4位相区間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Inspection apparatus 22 Inspection light irradiation part 23 Terahertz wave detection part 24 Delay part 3 Moving stage 4 Sample stage 61 Display part 62 Operation part 7 Control part 71 CPU
711 Light intensity setting unit 712 Time waveform acquisition unit 713 Vibration generation detection unit 74 Storage unit 80 to 82 Time waveform 9 Solar cell F81 to F84 Spectrum waveform IP1 to IP4 Inflection point LE1 Limiting light intensity LE2 Excess light intensity LE3, LE4 Light intensity LP1 pulse light LP11 inspection light LP12 detection light LT1 terahertz wave ND1 neutral density filter P1 limit point P2 excess point PM1 power meter PS1 first phase section PS2 second phase section PS3 third phase section PS4 fourth phase section

Claims (8)

半導体試料に照射する光の強度を設定する光強度設定方法であって、
(a) 第1光強度の光の照射に応じて半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形を取得する第1取得工程と、
(b) 前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する第2取得工程と、
(c) 前記第1時間波形および前記第2時間波形の比較に基づいて、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出工程と、
(d) 前記(c)工程において、電界強度の振動の発生が検出された場合に、前記半導体試料に照射する前記光の光強度を、前記第2光強度よりも小さい第3光強度に設定する光強度設定工程と、
を含む、光強度設定方法。
A light intensity setting method for setting the intensity of light irradiated on a semiconductor sample,
(A) a first acquisition step of acquiring a first time waveform of a terahertz wave emitted from a semiconductor sample in response to irradiation with light of a first light intensity;
(B) a second acquisition step of acquiring a second time waveform of the terahertz wave emitted from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the first light intensity;
(C) a vibration generation detecting step for detecting occurrence of a vibration of an electric field strength in the second time waveform based on a comparison between the first time waveform and the second time waveform;
(D) In the step (c), when the occurrence of the vibration of the electric field intensity is detected, the light intensity of the light applied to the semiconductor sample is set to a third light intensity smaller than the second light intensity. A light intensity setting process,
Including a light intensity setting method.
請求項1に記載の光強度設定方法において、
前記(c)工程は、
前記第1時間波形および前記第2時間波形に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む、光強度設定方法。
The light intensity setting method according to claim 1,
The step (c)
A light intensity setting method including a step of detecting occurrence of the vibration based on a change in the number of inflection points included in the first time waveform and the second time waveform.
請求項1または2に記載の光強度設定方法において、
前記(c)工程は、
前記第1時間波形および前記第2時間波形における、1以上の位相区間に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含み、
前記1以上の位相区間のそれぞれは、前記第1時間波形における変曲点の位相を含む区間である、光強度設定方法。
The light intensity setting method according to claim 1 or 2,
The step (c)
Detecting the occurrence of the vibration based on a change in the number of inflection points included in one or more phase sections in the first time waveform and the second time waveform,
The light intensity setting method, wherein each of the one or more phase sections is a section including a phase of an inflection point in the first time waveform.
請求項3に記載の光強度設定方法において、
前記(c)工程は、
複数の前記位相区間に含まれる変曲点の数量の変化に基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む、光強度設定方法。
In the light intensity setting method according to claim 3,
The step (c)
A light intensity setting method including a step of detecting occurrence of the vibration based on a change in the number of inflection points included in a plurality of the phase sections.
請求項1から4のいずれか1項に記載の光強度設定方法において、
前記(c)工程は、
前記第1時間波形および前記第2時間波形をフーリエ変換することによって得られる周波数スペクトルに基づいて、前記振動の発生を検出する工程を含む、光強度設定方法。
In the light intensity setting method according to any one of claims 1 to 4,
The step (c)
A light intensity setting method including a step of detecting occurrence of the vibration based on a frequency spectrum obtained by performing Fourier transform on the first time waveform and the second time waveform.
請求項5に記載の光強度設定方法において、
前記(c)工程は、
前記周波数スペクトルにおける、0.5THz以上の周波数領域に基づき、前記振動の発生を検出する工程を含む、光強度設定方法。
In the light intensity setting method according to claim 5,
The step (c)
A light intensity setting method including a step of detecting occurrence of the vibration based on a frequency region of 0.5 THz or more in the frequency spectrum.
半導体試料を検査する検査方法であって、
(a) 第1光強度の光の照射に応じて半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形を取得する第1取得工程と、
(b) 前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から照射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する第2取得工程と、
(c) 前記第1時間波形および前記第2時間波形を比較することによって、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出工程と、
(d) 前記(c)工程において、電界強度の振動の発生が検出された場合に、前記半導体試料に照射する前記光の光強度を、前記第2光強度よりも小さい第3光強度に設定する光強度設定工程と、
(e) 前記(d)工程にて設定された第3光強度の光の照射に応じて、前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出工程と、
を含む、検査方法。
An inspection method for inspecting a semiconductor sample,
(A) a first acquisition step of acquiring a first time waveform of a terahertz wave emitted from a semiconductor sample in response to irradiation with light of a first light intensity;
(B) a second acquisition step of acquiring a second time waveform of the terahertz wave irradiated from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the first light intensity;
(C) a vibration generation detecting step of detecting occurrence of vibration of electric field strength in the second time waveform by comparing the first time waveform and the second time waveform;
(D) In the step (c), when the occurrence of the vibration of the electric field intensity is detected, the light intensity of the light applied to the semiconductor sample is set to a third light intensity smaller than the second light intensity. A light intensity setting process,
(E) a terahertz wave detecting step of detecting a terahertz wave radiated from the semiconductor sample in response to irradiation with light having the third light intensity set in the step (d);
Including an inspection method.
半導体試料を検査する検査装置であって、
前記半導体試料に光を照射する照射部と、
前記光の照射に応じて、前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の時間波形を取得する時間波形取得部と、
前記照射部が前記半導体試料に照射する前記光の強度を設定する光強度設定部と、
を含み、
前記光強度設定部は、
第1光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第1時間波形、および、前記第1光強度よりも大きい第2光強度の光の照射に応じて前記半導体試料から放射されるテラヘルツ波の第2時間波形を取得する時間波形取得部と、
前記第1時間波形および前記第2時間波形を比較することによって、前記第2時間波形における電界強度の振動の発生を検出する振動発生検出部と、
を備える、検査装置。
An inspection apparatus for inspecting a semiconductor sample,
An irradiation unit for irradiating the semiconductor sample with light;
A detection unit for detecting a terahertz wave emitted from the semiconductor sample in response to the light irradiation;
Based on the intensity of the terahertz wave detected by the detection unit, a time waveform acquisition unit that acquires a time waveform of the terahertz wave;
A light intensity setting unit that sets the intensity of the light that the irradiation unit irradiates the semiconductor sample; and
Including
The light intensity setting unit is
A first time waveform of a terahertz wave emitted from the semiconductor sample in response to irradiation with light having a first light intensity, and the semiconductor sample in response to irradiation with light having a second light intensity greater than the first light intensity. A time waveform acquisition unit for acquiring a second time waveform of the terahertz wave radiated from,
A vibration generation detector that detects the occurrence of vibration of the electric field strength in the second time waveform by comparing the first time waveform and the second time waveform;
An inspection apparatus comprising:
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