JP2017157692A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビームに対する半導体試料の好適な位置を低コストで決定する技術を提供する。【解決手段】太陽電池が、試料台に保持されるＳ１０。そして、太陽電池の主面を撮影して取得された主面画像に基づいて、太陽電池の厚さ方向における仮検査用位置が決定されるＳ２０。続いて、太陽電池を仮検査用位置及び仮検査用位置とはＺ軸方向に異なる鉛直位置に配された太陽電池にパルス光を照射することで放射されるテラヘルツ波各々の強度に基づいて、検査用位置が決定されるＳ３０。そして、検査用位置に配された太陽電池にパルス光が配された状態で、太陽電池の検査が行われるＳ４０。【選択図】図５

Description

この発明は、半導体試料を検査する技術に関する。

半導体試料に対して、所定波長の光ビームを照射し、それによって半導体試料から放射されるテラヘルツ波を検出することによって、当該半導体試料を検査する技術が知られている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１３−１９８６１号公報

ところで、平行光でない光ビームを光学系で集光して半導体試料に照射する場合、半導体試料の厚さ方向の位置に応じて、半導体試料から放射されるテラヘルツ波の強度が変化する場合がある。これは、光ビームに対する半導体試料の位置が変わることで、光ビームの照射状態が変化するためである。半導体試料を良好に検査するためには、半導体試料から高強度のテラヘルツ波を放射させる必要があり、そのためには、光ビームの光路に対して半導体試料を最適な位置に配する必要がある。

例えば、太陽電池を検査する場合、一般的には太陽電池セルの表面付近に光ビームを集光させることによって、高強度のテラヘルツ波を放射させることが可能である。そこで、従来は、光ビームの集光位置を太陽電池の表面付近に合わせるために、測長器を用いて表面位置が高精度に特定されている。しかしながら、測長器が比較的高価であることから、低コストで半導体試料の好適な位置を決定する技術が望まれている。

また、ワンセルモジュールと呼ばれる製品モジュールに近い状態では、太陽電池セルがエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）に封止され、さらに並板ガラス等が重ねられる場合がある。このようなワンセルモジュールの場合、太陽電池セルの表面の位置を測長器で正確に特定することが困難であるため、高強度のテラヘルツ波を発生させることが困難であった。

本発明は、光ビームに対する半導体試料の好適な位置を低コストで決定する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、光ビーム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を検出する検査装置であって、前記半導体試料を保持する保持部と、前記半導体試料からテラヘルツ波を放射させる光ビームを、光学系で集光して、前記保持部に保持されている前記半導体試料の主面に照射する光ビーム照射部と、前記保持部に保持されている前記半導体試料から放射される前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、前記光ビームの光路に対して、前記保持部を前記主面に交差する厚さ方向に移動させる第一移動機構と、前記主面の外観像を得る外観像取得部と、前記外観像に基づき、前記光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第一位置を決定する第一位置決定部と、前記第一位置及び前記第一位置とは前記厚さ方向に異なる位置に配された前記半導体試料に前記光ビームを照射することで放射される前記テラヘルツ波各々の強度に基づいて、前記光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第二位置を決定する第二位置決定部とを備える。

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記外観像取得部は、前記主面を撮影することによって主面画像を取得する撮影部を含み、前記第一位置決定部は、前記主面画像において、前記主面に形成されている表面構造物のエッジを抽出することによって、前記第一位置を決定する。

また、第３の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記外観像取得部は、前記主面を撮影することによって主面画像を取得する撮影部を含み、前記第一位置決定部は、前記主面画像において、前記主面に前記光ビームが照射されることで形成されるスポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する。

また、第４の態様は、第３の態様に係る検査装置であって、前記第一位置決定部は、前記主面に形成された表面構造物の表面に前記光ビームが照射されることで形成される前記スポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する。

また、第５の態様は、第４の態様に係る検査装置であって、前記表面構造物が、非透明性の電極である。

また、第６の態様は、第３から第５の態様のいずれか１つに係る検査装置であって、前記光ビーム照射部は、前記光ビームが前記主面に平行な第一方向に沿って、前記主面に斜めに入射するように前記光ビームを照射し、前記第一位置決定部は、前記スポットの、前記第一方向に直交する第二方向の幅が最も小さくなるときの前記半導体試料の位置に基づいて、前記第一位置を決定する。

また、第７の態様は、第３から第６の態様のいずれか１つに係る検査装置において、前記光路に対して、前記保持部を前記主面に平行な方向に移動させる第二移動機構、をさらに備え、前記第二移動機構は、前記光ビームの前記スポットが前記電極上の位置と、前記電極上外れる位置との間で移動するように、前記光路に対して前記保持部を移動させる。

また、第８の態様は、第１から第７の態様のいずれか１つに係る検査装置であって、前記光ビームはパルス状のレーザ光であり、前記テラヘルツ波検出部は、前記光ビームを分割して得られる検出用光ビームを受けて、前記テラヘルツ波の強度を検出する検出器と、前記テラヘルツ波に対して前記検出用光ビームに時間遅延を与える遅延部とを備える。

また、第９の態様は、第８の態様に係る検査装置であって、前記第二位置決定部は、前記第一位置に配されている前記半導体試料から放射される前記テラヘルツ波がピークを取るピーク遅延時間を特定し、前記遅延部が前記ピーク遅延時間を含む範囲内の複数の遅延時間を前記検出用光ビームに与えることで検出される前記テラヘルツ波の電界強度に基づき、前記第二位置決定部が前記第二位置を決定する。

また、第１０の態様は、光ビーム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を検出する検査方法であって、(a)半導体試料を保持する保持工程と、(b)前記半導体試料の主面の外観像に基づいて、前記半導体試料が配される前記主面に交差する厚さ方向における第一位置を決定する第一位置決定工程と、(c)前記第一位置及び前記第一位置とは前記厚さ方向に異なる位置に配された前記半導体試料に前記光ビームを照射することで放射される前記テラヘルツ波各々の強度に基づいて、前記光ビームの光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第二位置を決定する第二位置決定工程とを含む。

また、第１１の態様は、第１０の態様に係る検査方法であって、前記第一位置決定工程は、(b-1)前記主面を撮影することによって主面画像を取得する工程と、(b-2)前記主面画像において、前記主面に形成されている表面構造物のエッジを抽出することによって、前記第一位置を決定する工程とを含む。

また、第１２の態様は、第１０の態様に係る検査方法であって、前記第一位置決定工程は、(b-3)前記主面に前記光ビームを照射してスポットを形成する工程と、(b-4)前記外観像における前記スポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する工程とを含む。

第１の態様に係る検査装置によると、半導体試料の主面の外観像に基づき、半導体試料がテラヘルツ波を放射可能な第一位置が決定される。続いて、光ビームの光路に対して、半導体試料を第一位置から厚さ方向に移動させて、各位置で計測されるテラヘルツ波強度を計測することによって、高強度のテラヘルツ波が放射される第二位置を決定できる。これによって、検査に適した、半導体試料の第二位置を、低コストかつ高精度に決定できる。

また、第２の態様に係る検査装置によると、主面画像から抽出される表面構造物のエッジに基づき、表面構造物の位置を特定できる。これによって、半導体試料がテラヘルツ波を放射できる第一位置を好適に決定できる。

また、第３の態様に係る検査装置によると、光ビームのスポットの大きさを計測することによって、光ビームの集光位置を半導体試料の主面に合わせることができる。これによって、半導体試料がテラヘルツ波を放射可能な第一位置を好適に決定できる。

また、第４の態様に係る検査装置によると、主面のうち、表面構造物の表面に光ビームのスポットを良好に形成できるため、第一位置を好適に決定できる。

また、第５の態様に係る検査装置によると、非透明性の電極の表面に光ビームのスポットを良好に形成できるため、第一位置を好適に決定できる。

また、第６の態様に係る検査装置によると、入射方向に直交する方向の幅を基準とすることによって、スポットの大きさを精度よく測ることができる。このため、第一位置を好適に決定できる。

また、第７の態様に係る検査装置によると、電極上に光ビームを当てることで第一位置を決定した後、光ビームのスポットの位置を電極上から外れた位置に移動させて光ビームを照射することによって、テラヘルツ波を良好に放射させることが可能となる。これによって、第二位置を適切に決定できる。

また、第８の態様に係る検査装置によると、遅延部によって検出用光ビームに時間遅延を与えることによって、テラヘルツ波を異なる位相各々で検出できる。これによって、テラヘルツ波の時間波形を復元できるため、測定に好適な第二位置を好適に決定できる。

また、第９の態様に係る検査装置によると、半導体試料が第一位置から移動させることで光路長が変化することによって、テラヘルツ波、ピークを取る遅延時間が変動する。そこで、第一位置でのテラヘルツ波のピーク遅延時間を特定し、その他の位置でのテラヘルツ波を、前記ピーク遅延時間を含む範囲内の遅延時間で検出することで、放射されるテラヘルツ波各々のピークを検出することが容易となる。

第１０の態様に係る検査方法によると、半導体試料の主面の外観像に基づき、半導体試料がテラヘルツ波を放射可能な第一位置が決定される。続いて、光ビームの光路に対して、半導体試料を第一位置から厚さ方向に異なる位置に移動させて、各位置で計測されるテラヘルツ波強度を計測することによって、高強度のテラヘルツ波が放射される第二位置を決定できる。これによって、検査に適した、半導体試料の第二位置を、低コストかつ高精度に決定できる。

また、第１１の態様に係る検査方法によると、主面画像から抽出される表面構造物のエッジに基づき、表面構造物の位置を特定できる。これによって、半導体試料がテラヘルツ波を放射できる第一位置を好適に決定できる。

また、第１２の態様に係る検査方法によると、光ビームのスポットの大きさを計測することによって、光ビームの集光位置を半導体試料の主面に合わせることができる。これによって、半導体試料がテラヘルツ波を放射可能な第一位置を好適に決定できる。

第１実施形態に係る検査装置の概略側面図である。 第１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。 第１実施形態に係る検査装置における、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。 第１実施形態に係る制御部の機能モジュールを示すブロック図である。 第１実施形態に係る検査装置の動作を示す流れ図である。 仮検査用位置（第一位置）の決定処理の詳細を示す流れ図である。 主面画像の一例を示す図である。 検査用位置（第二位置）の決定処理の詳細を示す流れ図である。 復元されたテラヘルツ波ＬＴ１の時間波形を示す図である。 太陽電池の主面とパルス光の光路との位置関係を示す概略側面図である。 異なる鉛直位置に配された太陽電池から放射されるテラヘルツ波の時間波形を示す図である。

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。

＜１． 第１実施形態＞
＜検査装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る検査装置１００の概略側面図である。検査装置１００は、装置架台１、テラヘルツ波測定系２、移動ステージ３、試料台４、ルミネッセンス測定系５、カメラ６及び制御部７を備えている。検査装置１００は、各種の刺激（ここでは、光の照射及び電圧の印加）に応じて半導体試料から放射される放射電磁波を検出し、その放射電磁波の強度分布を画像化するように構成されている。具体的に、放射電磁波は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）によって発生するＥＬ光、ＰＬ（フォトルミネッセンス）によって発生するＰＬ光、及び、テラヘルツ波を含む。

図１及び以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする右手系のＸＹＺ直交座標系を適宜付している。ここでは、移動ステージ３の表面に平行な面を水平面（ＸＹ平面）とし、それに垂直な上下方向を鉛直方向（Ｚ軸方向）としている。また、ルミネッセンス測定系５から見て、テラヘルツ波測定系２が配置されている側を＋Ｙ側とし、その反対側を−Ｙ側としている。さらにまた、ルミネッセンス測定系５の側からテラヘルツ波測定系２の側を見たとき、右手側は＋Ｘ側とし、左手側は−Ｘ側としている。また、Ｚ軸方向の上側を＋Ｚ側とし、下側を−Ｚ側としている。

＜テラヘルツ波測定系２＞
テラヘルツ波測定系２は、半導体試料に対して光ビーム（後述するパルス光ＬＰ１１）を照射し、該光ビームの照射に応じて放射され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。テラヘルツ波測定系２の構成については、後に詳述する。

ここで、半導体試料とは、半導体によりトランジスタ、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。

本実施形態では、半導体試料が太陽電池９であるものとして説明する。太陽電池９は、太陽電池セル単独のものであってもよいし、ワンセルモジュールの太陽電池（太陽電池セルをＥＶＡ等の樹脂で封止し、並板ガラスで覆ったもの）であってもよく、また製品モジュールであってもよい。なお、検査装置１００によれば、太陽電池９以外の半導体試料についても、太陽電池９と同様に検査できる。

＜移動ステージ３＞
移動ステージ３は、ステージ駆動機構３１によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及び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備えている。

＜試料台４＞
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。

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が吸着されるため、太陽電池９を強固に固定できる。試料台４の電圧印加テーブル４１は、保持部の一例である。

移動ステージ３がＸ軸方向、Ｙ軸方向及び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軸方向及びＺ軸方向のそれぞれに移動する。

試料台４は、太陽電池９を、その主面９ＳがＸ軸方向及びＹ軸方向に平行となる姿勢で支持する。試料台４に支持された太陽電池９の厚さ方向は、Ｚ軸方向すなわち鉛直方向に一致する。以下の説明では、太陽電池９の、厚さ方向における位置を「鉛直位置」と称する。ステージ駆動機構３１が移動ステージ３及び試料台４をＺ軸方向に昇降させることによって、太陽電池９の鉛直位置が変更される。Ｚ軸方向は、第一方向に相当する。

また、ステージ駆動機構３１が移動ステージ３及び試料台４をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させることによって、太陽電池９の位置（水平方向の位置）が変更される。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、これらの合成方向は、第二方向に相当する。

図１が示すように、ステージ駆動機構３１のＹ軸方向移動機構は、移動ステージ３を位置Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれに移動させる。位置Ｌ１は、太陽電池９を電圧印加テーブル４１に設置するための位置である。位置Ｌ２は、位置Ｌ１より＋Ｙ側の位置であって、ルミネッセンス測定系５（第一検査部）において太陽電池９のＥＬ測定またはＰＬ測定を行う位置である。さらに、位置Ｌ３は、位置Ｌ２より＋Ｙ側の位置であって、太陽電池９のテラヘルツ波測定を行う位置である。

電極ピンユニット４３は、導電性の複数の電極ピン４３１と、当該複数の電極ピン４３１を支持する導電性の電極バー４３２を備えている。

電極バー４３２は、複数の棒状の電極ピン４３１を、Ｙ軸方向に所定の間隔をあけて、かつ、各々がＺ方向に沿って起立するように保持する。本実施形態では、電極バー４３２は、試料台４に保持された太陽電池９の表面側電極（不図示）に沿うように複数の電極ピン４３１を保持している。

試料台４は、電圧印加テーブル４１を太陽電池９の裏面側電極（不図示）に接触させ、かつ、複数の電極ピン４３１を、太陽電池９の表面側電極に接触させる。電圧印加テーブル４１及び電極ピンユニット４３は、電気的に接続されており、太陽電池９の表面側電極及び裏面側電極の間で電圧を印加する。

＜ルミネッセンス測定系５＞
ルミネッセンス測定系５は、ＥＬ測定またはＰＬ測定を行う。以下の説明では、ＥＬ測定及びＰＬ測定のそれぞれを、特に区別しない場合には、単に「ルミネッセンス測定」と称する場合がある。ルミネッセンス測定系５では、カバー部材５１によって太陽電池９が覆われ、その状態でルミネッセンス測定が行われる。

より具体的には、ルミネッセンス測定系５は、ＥＬ測定を行うためのイメージセンサ５３を備えている。ＥＬ測定を行う場合には、ルミネッセンス測定系５において、電圧印加テーブル４１及び電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９に順方向バイアスの電圧が印加される。これによって、ルミネッセンス測定系５は、太陽電池９をＥＬ発光させ、当該ＥＬ発光をイメージセンサ５３によって検出する。このように、電圧印加テーブル４１及び電極ピンユニット４３は、太陽電池９からＥＬ光（電磁波）を放射させる電磁波放射誘起部の一例である。また、イメージセンサ５３は、太陽電池９から放射されたＥＬ光の強度を検出する電磁波強度検出部の一例である。イメージセンサ５３から出力された信号は、制御部７に送られ、ＥＬ光の強度を画像化したＥＬ画像が生成される。イメージセンサ５３は、例えば波長が約８００ｎｍ〜１６００ｎｍの光を検出可能であることが好ましく、波長が約１０００ｎｍ〜１４００ｎｍの光を検出可能であることがより好ましい。

また、ルミネッセンス測定系５は、ＰＬ光ビーム源５５を備えている。ルミネッセンス測定系５は、ＰＬ光ビーム源５５から照射されたＰＬ光ビームによって、太陽電池９をＰＬ発光させ、当該ＰＬ発光をイメージセンサ５３によって検出する。ＰＬ光ビーム源５５は、太陽電池９にＰＬ光（電磁波）を放射させる電磁波放射誘起部の一例である。また、イメージセンサ５３は、太陽電池９から放射されたＰＬ光の強度（電磁波強度）を検出する電磁波強度検出部の一例である。なお、ＰＬ光ビームとＰＬ光とは、互いに波長が異なっている。イメージセンサ５３から出力された信号は、制御部７に送られ、ＰＬ光の強度を画像化したＰＬ画像が生成される。

以下の説明では、ＥＬ画像及びＰＬ画像のそれぞれを、特に区別しない場合には、単に「ルミネッセンス画像」と称する場合がある。

ルミネッセンス測定系５において、ＥＬ測定の構成及びＰＬ測定の構成が、１つのカバー部材５１内に収納されている。ただし、カバー部材５１を２つ設けて、ＥＬ測定の構成及びＰＬ測定の構成のそれぞれを、各カバー部材５１に個別に収容してもよい。また、検査装置１００がＥＬ測定の構成及びＰＬ測定の構成の双方を備えていることは必須ではなく、どちらか一方のみの構成を備えていてもよい。また、検査装置１００がテラヘルツ波測定系２及びルミネッセンス測定系５の双方を備えていることは必須ではなく、どちらか一方が省略されていてもよい。

図２は、第１実施形態に係るテラヘルツ波測定系２の概略構成図である。テラヘルツ波測定系２は、光ビーム照射部２２、テラヘルツ波検出部２３及び遅延部２４を備えている。

光ビーム照射部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状の光ビーム（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。

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ＬＰ１１（光ビーム）は、光学系２２２で集光され、太陽電池９に照射される。このとき、光ビーム照射部２２は、パルス光ＬＰ１１の照射を、太陽光を受光する受光面９２側から行う。また、パルス光ＬＰ１１の光軸が、太陽電池９の受光面９２に対して斜めとなるように、パルス光ＬＰ１１が太陽電池９に対して入射する。具体的には、パルス光ＬＰ１１の入射角度が４５度とされている。ただし、パルス光ＬＰ１１の入射角度は、０度から９０度の範囲内で適宜変更することができる。

なお、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）の検査にも適用可能である。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。同様の考え方に基づいて、他の半導体太陽電池（ＣＩＧＳ系、ＧａＡＳ系など）にも適用可能である。

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パルス光ＬＰ１１が照射されると、光キャリア（自由電子及び正孔）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。

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及び消滅が起こる。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。

図２が示すように、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、検出用光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、パルス光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。

なお、図１が示すように、パルス光ＬＰ１１は、Ｙ軸方向沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）太陽電池９に照射される。また、Ｙ軸方向に沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）放射されるテラヘルツ波ＬＴ１が、テラヘルツ波検出器２３１によって検出される。このように、本実施形態では、パルス光ＬＰ１１の照射方向、及び、検出されるテラヘルツ波ＬＴ１の放射方向が、複数の電極ピン４３１が所定間隔をあけて配列される方向（すなわち、Ｙ軸方向）に一致している。このため、複数の電極ピン４３１によって、光ビームであるパルス光ＬＰ１１が遮られたり、あるいは、発生したテラヘルツ波ＬＴ１が複数の電極ピン４３１によって遮られたりすることを抑制できる。

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、検出用光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、検出用光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、テラヘルツ波ＬＴ１の検出素子として採用されてもよい。

遅延部２４は、検出用光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、検出用光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、検出用光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、検出用光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までの検出用光ＬＰ１２の光路長が連続的に変更される。

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、検出用光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、検出用光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。このように、遅延部２４は、パルス光ＬＰ１１に対して、検出用光ＬＰ１２に遅延を与える。

なお、遅延ステージ２４１とは異なる構成によって、検出用光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。

また、検出用光ＬＰ１２の光路長を変更する代わりに、太陽電池９に向かうパルス光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に検出用光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。

ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３に取付けられた試料台４を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各々に移動させる。ステージ駆動機構３１は、ボールネジ式の電動アクチュエータ、リニアモータ式の電動アクチュエータ、またはこれらの組合せ等で構成される。

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、光ビーム照射部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の主面９Ｓをパルス光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、光ビーム照射部２２及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。例えば、光ビーム照射部２２及びテラヘルツ波検出部２３を１つの筐体（不図示）内に収納しておき、当該筐体をＸＹ平面内で移動させてもよい。

また、パルス光ＬＰ１１の光路自体を変更する走査機構（光路変更手段）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、パルス光ＬＰ１１の光路を、太陽電池９の主面９Ｓ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。

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及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及び電極バー４３２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。

図３は、第１実施形態に係る検査装置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。図４は、第１実施形態に係る制御部７の機能モジュールを示すブロック図である。

制御部７は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３及び不揮発性の記録媒体である記憶部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。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。これによって、図４が示すように、制御部７は、仮検査用位置決定部７１１及び検査用位置決定部７１２として機能する。

仮検査用位置決定部７１１は、太陽電池９の鉛直位置である仮検査用位置ＴＰ１（第一位置）を決定する。検査用位置決定部７１２は、パルス光ＬＰ１１に対する太陽電池９の相対的な鉛直位置である検査用位置ＴＰ２（第二位置）を決定する。仮検査用位置ＴＰ１及び検査用位置ＴＰ２の各々は、太陽電池９がテラヘルツ波ＬＴ１を放射可能な位置である。仮検査用位置ＴＰ１は、テラヘルツ波ＬＴ１を放射可能な検査用位置ＴＰ２を特定するために、検査用位置ＴＰ２よりも先に決定される。検査用位置ＴＰ２に配された太陽電池９は、通常、仮検査用位置ＴＰ１に配されたときよりも高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射する。

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などのメモリに保存されてもよい。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。

図３が示すように、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、ルミネッセンス測定系５、イメージセンサ５３及びカメラ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。

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を構成する。操作部６２は、例えば、キーボード及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。

＜検査装置の動作＞
図５は、第１実施形態に係る検査装置１００の動作を示す流れ図である。上述したように、検査装置１００は、光ビーム（パルス光ＬＰ１１）を光学系２２２で集光して半導体試料（太陽電池９）に照射し、それによって半導体試料から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１を検出する。パルス光ＬＰ１１の光路に対して、太陽電池９の相対的な位置（特に、厚さ方向（鉛直方向）に関する位置）が変わると、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度が変わる。これは、太陽電池９におけるテラヘルツ波ＬＴ１を放射させる部位（以下、「テラヘルツ波放射部位」と称する。）に対する、パルス光ＬＰ１１の照射状態が変化するためである。検査装置１００では、太陽電池９の検査（ステップＳ４０）に先だち、テラヘルツ波ＬＴ１を放射可能な太陽電池９の鉛直位置（仮検査用位置ＴＰ１）が決定される（ステップＳ２０）。そして、より高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射可能な太陽電池９の鉛直位置（検査用位置ＴＰ２）が決定される。

まず、検査対象の太陽電池９が、検査装置１００の試料台４（詳細には、電圧印加テーブル４１）に吸着保持される（ステップＳ１０）。

続いて、仮検査用位置決定部７１１が、仮検査用位置ＴＰ１（第一位置）を決定する（ステップＳ２０）。そして、検査用位置決定部７１２が、検査用位置ＴＰ２を決定する（ステップＳ３０）。これらの工程各々の詳細は、後述する。

検査用位置ＴＰ２が決定されると、太陽電池９についての検査が行われる。この検査では、検査用位置ＴＰ２に配された太陽電池９の主面９Ｓ（図７参照）に対して、任意の箇所にパルス光ＬＰ１１が照射される。そして、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて太陽電池９から放射されたテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度に基づいて、太陽電池９の欠陥や各種特性等が評価される。

＜仮検査用位置（第一位置）の決定処理＞
図６は、仮検査用位置ＴＰ１（第一位置）の決定処理の詳細を示す流れ図である。仮検査用位置ＴＰ１の決定処理（ステップＳ２０）が開始されると、太陽電池９の主面９Ｓに形成されている表面構造物の位置（主面９Ｓ上における位置）を特定する（ステップＳ２００）。表面構造物は、主面９Ｓのうち、他の部分よりも光（具体的には、パルス光ＬＰ１１）の反射率が高い表面を有する構造物とされる。ここでは、太陽電池９の主面９Ｓに形成されている電極９０が表面構造物とされる。電極９０は、具体的には、フィンガー電極またはバスバー電極等の電極である。フィンガー電極及びバスバー電極は、太陽電池セルの太陽光を受光する受光面９２を横断するように設けられる構造物である。バスバー電極は比較的太い電極であり、フィンガー電極はバスバー電極から延びる比較的細い線状の電極である。

ステップＳ２００では、例えば、ルミネッセンス測定系５によって取得されたルミネッセンス画像から、電極９０の位置が特定される。ルミネッセンス画像上では、電極９０は発光していないため、その位置を容易に特定できる。あるいは、カメラ６が主面９Ｓを撮影することで取得される主面画像（可視光画像）から、電極９０の位置が特定されてもよい。

続いて、太陽電池９の主面９Ｓに形成された電極９０に、パルス光ＬＰ１１が照射される（ステップＳ２０１）。そして、太陽電池９の主面９Ｓにおける、電極９０がカメラ６で撮影される（ステップＳ２０２）。より詳細には、電極９０のパルス光ＬＰ１１が照射されている部分がカメラ６で撮影される。カメラ６は、太陽電池９の主面９Ｓが写った主面画像（すなわち、主面９Ｓの外観像）を取得する外観像取得部の一例である。

図７は、主面画像の一例を示す図である。図７が示すように、ステップＳ２０２では、カメラ６の視野内に、電極９０のうちパルス光ＬＰ１１が照射されている部分が含められて、撮影が行われる。このため、ステップＳ２０２で取得される主面画像には、パルス光ＬＰ１１が電極９０上に照射されることによって形成されるスポットＳＰ１の像が含まれる。

図６に戻って、ステップＳ２０２で取得された主面画像において、スポットＳＰ１の短径が計測される（ステップＳ２０３）。スポットＳＰ１の短径ＳＬ１が計測されると、太陽電池９の鉛直位置が、所定の大きさ（変更量Ｈ１）だけ変更される（ステップＳ２０４）。そして、ステップＳ２０２と同様に、表面構造物を写した主面画像がカメラ６で撮影され（ステップＳ２０５）、取得された主面画像からスポットＳＰ１の短径ＳＬ１が計測される（ステップＳ２０６）。

続いて、ステップＳ２０６で計測された最新の短径ＳＬ１が、前回計測された短径ＳＬ１から増大したかどうかが判定される（ステップＳ２０７）。短径ＳＬ１が減少した場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０７が再び実行される。このように、最新の計測で得られた短径ＳＬ１が前回計測された値から増大するまで、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０７が繰り返し行われる。これによって、短径ＳＬ１が最小となる、すなわち、スポットＳＰ１が最小となるときの鉛直位置を特定できる。

短径ＳＬ１が前回計測時のものよりも増大した場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、前回計測時の短径ＳＬ１が最小値となる（すなわち、スポットＳＰ１が最小である）。そして、このスポットＳＰ１が最小となるときの太陽電池９の鉛直位置（装置的には、移動ステージ３の昇降機構のエンコーダが示す、試料台４の鉛直位置）が、仮検査用位置ＴＰ１（第一位置）に決定される（ステップＳ２０８）。

このようにステップＳ２０では、スポットＳＰ１が最小となる太陽電池９の鉛直位置が探索されることによって、電極９０の表面付近にパルス光ＬＰ１の集光位置（焦点）が合う鉛直位置が決定される。

本実施形態では、パルス光ＬＰ１１が、Ｙ軸方向（第一方向）に沿って、主面９Ｓに対し斜めに入射する。このため、図７が示すように、スポットＳＰ１は、Ｙ軸方向に延びた長円状となる。より詳細には、パルス光ＬＰ１１の進行方向側（−Ｙ側）で延びが発生し、明度が低下する。特に、太陽電池９がワンセルモジュールである場合、パルス光ＬＰ１１が斜めに入射することで、その進行方向において封止材、ガラス等の屈折率の影響を大きく受ける。このため、スポットＳＰ１のＹ軸方向の両端の位置を正確に特定することは困難である。これに対して、Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向については、延びの影響が小さいため、Ｘ軸方向の両端を正確に特定することができる。したがって、スポットＳＰ１のＸ軸方向の長さ（短径ＳＬ１）を測定することによって、スポットＳＰ１の大きさを精度良く測定できる。

電極９０が十分に薄い場合、電極９０の表面と電極９０以外の部分の表面（太陽光を受ける受光面９２、図７参照）との高低差がほとんど無視できる。すなわち、パルス光ＬＰ１１の集光位置ＦＰ１を電極９０の表面付近に合う仮検査用位置ＴＰ１に太陽電池９を配することで、集光位置ＦＰ１をテラヘルツ波放射部位である受光面９２の高さに合わせることができる。これによって、太陽電池９からテラヘルツ波ＬＴ１を良好に放射させることができる。

ステップＳ２０８にて、スポットＳＰ１が最小となる鉛直位置を仮検査用位置ＴＰ１とすることは必須ではない。例えば、電極９０の厚さが既知である場合、スポットＳＰ１が最小となる鉛直位置から、電極９０の厚さ分だけ＋Ｚ方向にシフトした鉛直位置を、仮検査用位置ＴＰ１としてもよい。これによって、スポットＳＰ１の集光位置を、受光面９２の鉛直位置に合わせてもよい。

＜検査用位置（第二位置）の決定処理＞
図８は、検査用位置ＴＰ２（第二位置）の決定処理の詳細を示す流れ図である。検査用位置ＴＰ２の決定処理（ステップＳ３０）では、まず、パルス光ＬＰ１１の入射位置を変更するかどうかが判断される（ステップＳ３０１）。この判断は、オペレータからの指示入力に基づいて行われる。具体的には、入射位置の変更が必要かどうかを問いかけて、操作入力を促す画像を表示部６１に表示し、それに従って、オペレータが操作部６２を介して所定の操作入力を行うことが考えられる。

ステップＳ２０が完了した時点では、主面９Ｓに対するパルス光ＬＰ１１の入射位置は、太陽電池９の主面９Ｓのうち、表面構造物である電極９０上に設定されている。電極９０がパルス光ＬＰ１１を略透過しない非透明性の素材（アルミ等）で構成されている場合、そのままの入射位置ではテラヘルツ波ＬＴ１を発生させることが困難である。この場合は、ステップＳ３０１にて入射位置の変更が必要と判断され、入射位置が変更される（ステップＳ３０２）。具体的には、電極９０の端部から数百μｍ以上（好ましくは２００μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）離れた位置に、パルス光ＬＰ１１の入射位置が変更される。ステージ駆動機構３１が試料台４を水平方向に移動させることによって、パルス光ＬＰ１１の入射位置が変更される。なお、ガルバノミラー等の光路変更手段によって、入射位置を変更してもよい。

電極９０が透明電極（例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極）の場合、パルス光ＬＰ１１の入射位置を変えずとも、テラヘルツ波ＬＴ１を発生させることが可能である。この場合は、ステップＳ３０１にて入射位置の変更は不要と判断され、ステップＳ３０２はスキップされる。

続いて、テラヘルツ波ＬＴ１の計測が行われる（ステップＳ３０３）。ここでは、仮検査用位置ＴＰ１に配された太陽電池９にパルス光ＬＰ１１が照射され、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度がテラヘルツ波検出部２３によって検出される。その際、遅延部２４が、パルス光ＬＰ１１に対して検出用光ＬＰ１２に時間遅延を与えることによって、テラヘルツ波検出部２３にてテラヘルツ波ＬＴ１の異なる位相毎の電界強度が検出される。これによって、テラヘルツ波ＬＴ１の時間波形が復元される。

図９は、復元されたテラヘルツ波ＬＴ１の時間波形８０を示す図である。図９が示すように、ステップＳ３０３では、仮検査用位置ＴＰ１に配された太陽電池９から放射されたテラヘルツ波ＬＴ１の時間波形８０が復元される。図９が示す例では、ｔ１０〜ｔ２０までの範囲内の複数の遅延時間の各々が検出用光ＬＰ１２に与えられることで、１パルス分のテラヘルツ波ＬＴ１が復元される。

図８に戻って、時間波形が復元されると、ピーク遅延時間が特定される（ステップＳ３０４）。ピーク遅延時間とは、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１がピーク値（最大値）を取るときに、検出用光ＬＰ１２に与えられている遅延時間である。本例では、ピーク遅延時間の特定は、仮検査用位置ＴＰ１（第一位置）に配された太陽電池９から放射されたテラヘルツ波ＬＴ１を復元した際に行われる。図９が示す時間波形８０の場合、電界強度が最大（ピーク値ＰＶ１）となる時間（ｔ１）が、ピーク遅延時間として特定される。

続いて、太陽電池９の鉛直位置が、所定の大きさ（変更量Ｈ２）だけ変更される（ステップＳ３０５）。そして、鉛直位置変更後の太陽電池９について、テラヘルツ波計測が行われる（ステップＳ３０６）。続いて、ステップＳ３０６で計測されたテラヘルツ波強度が、前回の計測によるテラヘルツ波強度から減少したかどうかが判定される（ステップＳ３０７）。テラヘルツ波強度が増加した場合（ステップＳ３０７においてＮｏ）、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７が再び実行される。すなわち、太陽電池９の鉛直位置が変更されて、テラヘルツ波計測が行われる。

ステップＳ３０５において、太陽電池９の鉛直位置を変更する際の移動方向は、太陽電池９がパルス光ＬＰ１１の光路に接近する方向（太陽電池９が光学系２２２に接近する方向、＋Ｚ方向）とされる場合もあれば、太陽電池９がパルス光ＬＰ１の光路から離隔する方向（太陽電池９が光学系２２２から離隔する方向、−Ｚ方向）とされる場合もあり得る。

図１０は、太陽電池９の主面９Ｓとパルス光ＬＰ１１の光路との位置関係を示す概略側面図である。図１０が示すように、太陽電池９が仮検査用位置ＴＰ１に配されたときに、パルス光ＬＰ１１の集光位置ＦＰ１が太陽電池９の主面９Ｓ（特に、受光面９２）に極めて近くなる場合、ステップＳ３０５にて太陽電池９をパルス光ＬＰ１１に接近させることが考えられる。これによって、パルス光ＬＰ１１の集光位置ＦＰ１を太陽電池９の主面９Ｓよりも深い位置に設定して、テラヘルツ波計測を行うことができる。したがって、太陽電池９がより高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射する鉛直位置を特定できる可能性がある。

一方、太陽電池９が仮検査用位置ＴＰ１に配されたときに、パルス光ＬＰ１１の集光位置ＦＰ１が主面９Ｓよりも比較的深くなる場合、ステップＳ３０５では太陽電池９をパルス光ＬＰ１１の光路から離隔させることが考えられる。これによって、パルス光ＬＰ１１の集光位置ＦＰ１を太陽電池９の主面９Ｓに近づけて、テラヘルツ波計測を行うことができる。したがって、太陽電池９がより高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射する鉛直位置を特定できる可能性がある。

図１１は、異なる鉛直位置に配された太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１の時間波形８０，８１，８２を示す図である。時間波形８０はステップＳ３０３のテラヘルツ波計測で復元される時間波形に対応する。時間波形８１，８２は、ステップＳ３０６のテラヘルツ波計測で復元される時間波形に対応する。

ステップＳ３０６のテラヘルツ波計測にて検出用光ＬＰ１２に与えられる遅延時間の範囲（ｔ２〜ｔ３）は、ステップＳ３０３のテラヘルツ波計測にて検出用光ＬＰ１２に与えられる遅延時間の範囲（ｔ１０〜ｔ２０）よりも狭い範囲である。また、遅延時間の範囲（ｔ２〜ｔ３）は、ピーク遅延時間であるｔ１を含む範囲である（ｔ２＜ｔ１＜ｔ３）。このように、ステップＳ３０６のテラヘルツ波計測（２回目以降の計測）では、ステップＳ３０３のテラヘルツ波計測（初回の計測）で特定されたピーク遅延時間ｔ１を含む範囲（ｔ２〜ｔ３）の遅延時間が検出用光ＬＰ１２に与えられる。これによって、ステップＳ３０６では、テラヘルツ波ＬＴ１の時間波形全体ではなく、部分的に復元されるため、テラヘルツ波計測に係る時間を短縮できる。

また、図１１が示す例では、時間波形８１，８２は、時間波形８０に対して、時間軸の負側にシフトしている。これは、太陽電池９が＋Ｚ方向に移動することで、パルス光ＬＰ１１及びテラヘルツ波ＬＴ１の光路長が短縮されるためである。本例では、時間波形８１，８２については、仮検査用位置ＴＰ１で特定されたピーク遅延時間ｔ１を含む遅延時間の範囲（ｔ２〜ｔ３）について復元される。このため、時間波形８１，８２各々が時間軸に関してシフトしても、それぞれのピーク値を特定することが可能とされている。したがって、ステップＳ３０７にてテラヘルツ波強度を比較する際に、ピーク値同士での比較が可能とされている。なお、ステップＳ３０７にてテラヘルツ波強度を比較する際、ピーク値同士ではなく、所定の時間範囲（例えば、ｔ２〜ｔ３）の積分値同士を比較するようにしてもよい。

なお、ステップＳ３０６のテラヘルツ波計測の際、ステップＳ３０３のテラヘルツ波計測のときと同じ範囲の遅延時間（ｔ１０〜ｔ２０）を検出用光ＬＰ１２に与え、同じ時間範囲の時間波形が復元されてもよい。この場合、ステップＳ３０４のピーク遅延時間の特定は省略できる。

図８に戻って、ステップＳ３０７にてテラヘルツ波強度が減少した場合（ステップＳ３０７でＹｅｓ）、前回計測時のテラヘルツ波強度が最大となる。そこで、前回計測時の太陽電池９の鉛直位置（装置的には、移動ステージ３の昇降機構のエンコーダが示す試料台４の鉛直位置）が、検査用位置ＴＰ２（第二位置）に決定される（ステップＳ３０８）。

このようにして決定された検査用位置ＴＰ２は、太陽電池９が高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射することが可能な、パルス光ＬＰ１１の光路に対する相対的な鉛直位置である。ステップＳ４０にて太陽電池９を検査する際に、太陽電池９を検査用位置ＴＰ２に配することによって、テラヘルツ波のＳ／Ｎ比を向上させることができる。したがって、太陽電池９の検査を好適に行うことができる。

検査用位置ＴＰ２を決定する際の太陽電池９の変更量Ｈ２は、仮検査用位置ＴＰ１を決定する際の太陽電池９の変更量Ｈ１よりも小さいことが望ましい。検査用位置ＴＰ２を決定する際に、太陽電池９の鉛直位置を細かく変更することによって、高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を放射できる鉛直位置を精密に特定できる。これによって、検査に最適な検査用位置ＴＰ２を決定できる。

本実施形態に係る検査装置１００によれば、太陽電池９が高強度のテラヘルツ波ＬＴ１を発生させるときの鉛直位置（検査用位置ＴＰ２）を、高価な測長器を用いることなく低コストでかつ精密に特定できる。また、太陽電池９がワンセルモジュールの太陽電池であったとき、太陽電池セルが樹脂等で覆われているため、測長器で太陽電池セルの表面位置を特定することが困難な場合がある。これに対して、本実施形態に係る検査装置１００によれば、ワンセルモジュールの太陽電池であっても、検査に最適な鉛直位置を低コストでかつ精密に特定できる。

＜第１実施形態の変形例＞
上記実施形態では、仮検査用位置ＴＰ１を決定する際、スポットＳＰ１の短径ＳＬ１を計測して最小となる鉛直位置が特定されている。しかしながら、スポットＳＰ１の長径（パルス光ＬＰ１１の照射方向に沿うＹ軸方向の長さ）を計測したり、あるいは、スポットＳＰ１の面積を画像解析等で求めたりすることによって、スポットＳＰ１が最小となる鉛直位置が決定されてもよい。

また、本実施形態では、ステップＳ３０６において、遅延部２４が検出用光ＬＰ１２に遅延時間を与えることで、テラヘルツ波ＬＴ１各々の時間波形を復元している。しかしながら、ステップＳ３０６では、遅延時間を特定値（例えば、ピーク遅延時間ｔ１）に固定して、テラヘルツ波ＬＴ１の電界強度を取得するようにしてもよい。以下、このようなテラヘルツ波計測を「１点計測」と称する。１点計測の場合、テラヘルツ波ＬＴ１の測定時間を大幅に短縮できるため、検査用位置ＴＰ２を高速に決定できる。

図１１が示すように、太陽電池９が鉛直方向に移動することで、テラヘルツ波ＬＴ１の時間波形がシフトする。すると、１点計測の場合、シフトによって、見かけ上テラヘルツ波強度が低下する場合がある。例えば、図１１が示す時間波形８１のピーク値を「ｐ８１」とし遅延時間がｔ１のときの強度値を「ｐ８１ａ」とすると、遅延時間をｔ１に固定した１点測定の場合、時間波形８１の強度値（ｐ８１ａ）は、真のピーク値（ｐ８１）よりも小さくなる。しかしながら、鉛直位置の変更によるテラヘルツ波強度の上昇が、シフトによる見かけ上の低下よりも十分に大きければ、１点計測でも検査用位置ＴＰ２を良好に決定することが可能である。

また、ステップＳ２０において、電極９０にパルス光ＬＰ１１を照射してスポットＳＰ１を形成し、その大きさに基づいて仮検査用位置ＴＰ１を特定している。しかしながら、電極９０以外の表面構造物にパルス光ＬＰ１１を照射するようにしてもよい。例えば、任意の形状（角形や円形等）のパルス光ＬＰ１１を反射する表面構造物を太陽電池９の所定箇所に形成しておき、当該表面構造物にパルス光ＬＰ１１が照射されるようにしてもよい。

太陽電池９の場合、受光面９２がパルス光ＬＰ１１の反射率が低いため、より反射率の高い表面構造物（電極９０）にパルス光ＬＰ１１を照射してスポットＳＰ１を形成している。しかしながら、パルス光ＬＰ１１を必ずしも表面構造物に照射することは必須ではなく、反射率が高い部分に照射されればよい。

ステップＳ２０において、仮検査用位置決定部７１１が、主面画像に対して画像処理を行うことによって仮検査用位置ＴＰ１を決定している。しかしながら、この決定処理をオペレータが行うようにしてもよい。例えば、オペレータが、ステージ駆動機構３１に指示を与えることで太陽電池９の鉛直位置に移動させていく。そして、オペレータが、カメラ６で取得される主面画像上で、スポットＳＰ１が最も小さくなる鉛直位置を特定してもよい。また、仮検査用位置決定部７１１によって、オペレータが特定した鉛直位置が仮検査用位置ＴＰ１に決定（設定）されるようにしてもよい。

カメラ６の代わりに、オペレータが主面９Ｓを観察するための観察手段（例えば、顕微鏡）を外観像取得部として設けて、主面９Ｓの外観像が取得されるようにしてもよい。例えば、電極９０に形成されたスポットＳＰ１を観察手段の視野内に含めた状態で、オペレータがスポットＳＰ１を観察して、当該スポットＳＰ１が最小となるときの鉛直位置を特定してもよい。また、観察手段は省略してもよく、この場合、オペレータが、主面９Ｓに形成されたスポットＳＰ１を直接肉眼で観察してもよい。

＜２． 第２実施形態＞
上記実施形態では、表面構造物（例えば、電極９０）に形成されるスポットＳＰ１を指標にして、仮検査用位置ＴＰ１が決定される。しかしながら、スポットＳＰ１以外を指標としてもよい。例えば、表面構造物自体を指標とすることも考えられる。

具体的には、太陽電池９の鉛直位置を所定の変更量Ｈ１で変更する度に取得される主面画像において、表面構造物のエッジ抽出を行えばよい。表面構造物（電極９０等）のエッジの太さ（エッジ幅）が最も小さくなるとき、カメラ６の既知の焦点位置に表面構造物の表面が位置することとなる。これに基づいて、パルス光ＬＰ１１の既知の集光位置ＦＰ１に表面構造物の表面が合うときの、太陽電池９の鉛直位置を特定できる。そして、この特定された鉛直位置を仮検査用位置ＴＰ１とすればよい。また、特定された鉛直位置から、表面構造物の厚さ分だけシフトさせた鉛直位置を、仮検査用位置ＴＰ１としてもよい。

また、半導体試料の主面において、適当な表面構造物が存在しない場合には、半導体試料自体の端部を抽出することによって、仮検査用位置ＴＰ１が決定されてもよい。

＜３． 変形例＞
上記実施形態では、フェムト秒レーザ２２１から出射されたパルス光ＬＰ１１（パルス状の光ビーム）を半導体試料に照射してテラヘルツ波ＬＴ１を発生させている。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、半導体試料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。

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、上記各実施形態及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。

１００ 検査装置
２ テラヘルツ波測定系
２２ 光ビーム照射部
２２１ フェムト秒レーザ
２２２ 光学系
２３ テラヘルツ波検出部
２３１ テラヘルツ波検出器
２４ 遅延部
３ 移動ステージ
３１ ステージ駆動機構
４ 試料台
５ ルミネッセンス測定系
６ カメラ
７ 制御部
７１１ 仮検査用位置決定部（第一位置決定部）
７１２ 検査用位置決定部（第二位置決定部）
８０，８１，８２ 時間波形
９ 太陽電池（半導体試料）
９Ｓ 主面
９０ 電極
９２ 受光面
ＢＥ１ ビームスプリッタ
ＦＰ１ 集光位置
ＬＰ１１ パルス光（光ビーム）
ＬＰ１２ 検出用光
ＬＴ１ テラヘルツ波
ＳＰ１ スポット
ＴＰ１ 仮検査用位置（第一位置）
ＴＰ２ 検査用位置（第二位置）
ｔ１ ピーク遅延時間

Claims (12)

1. 光ビーム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を検出する検査装置であって、
   前記半導体試料を保持する保持部と、
   前記半導体試料からテラヘルツ波を放射させる光ビームを、光学系で集光して、前記保持部に保持されている前記半導体試料の主面に照射する光ビーム照射部と、
   前記保持部に保持されている前記半導体試料から放射される前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
   前記光ビームの光路に対して、前記保持部を前記主面に交差する厚さ方向に移動させる第一移動機構と、
   前記主面の外観像を得る外観像取得部と、
   前記外観像に基づき、前記光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第一位置を決定する第一位置決定部と、
   前記第一位置及び前記第一位置とは前記厚さ方向に異なる位置に配された前記半導体試料に前記光ビームを照射することで放射される前記テラヘルツ波各々の強度に基づいて、前記光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第二位置を決定する第二位置決定部と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記外観像取得部は、前記主面を撮影することによって主面画像を取得する撮影部を含み、
   前記第一位置決定部は、前記主面画像において、前記主面に形成されている表面構造物のエッジを抽出することによって、前記第一位置を決定する、検査装置。
3. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記外観像取得部は、前記主面を撮影することによって主面画像を取得する撮影部を含み、
   前記第一位置決定部は、前記主面画像において、前記主面に前記光ビームが照射されることで形成されるスポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する、検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置であって、
   前記第一位置決定部は、前記主面に形成された表面構造物の表面に前記光ビームが照射されることで形成される前記スポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する、検査装置。
5. 請求項４に記載の検査装置であって、
   前記表面構造物が、非透明性の電極である、検査装置。
6. 請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記光ビーム照射部は、前記光ビームが前記主面に平行な第一方向に沿って、前記主面に斜めに入射するように前記光ビームを照射し、
   前記第一位置決定部は、
   前記スポットの、前記第一方向に直交する第二方向の幅が最も小さくなるときの前記半導体試料の位置に基づいて、前記第一位置を決定する、検査装置。
7. 請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の検査装置において、
   前記光路に対して、前記保持部を前記主面に平行な方向に移動させる第二移動機構、
   をさらに備え、
   前記第二移動機構は、前記光ビームの前記スポットが前記電極上の位置と、前記電極上外れる位置との間で移動するように、前記光路に対して前記保持部を移動させる、検査装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記光ビームはパルス状のレーザ光であり、
   前記テラヘルツ波検出部は、
   前記光ビームを分割して得られる検出用光ビームを受けて、前記テラヘルツ波の強度を検出する検出器と、
   前記テラヘルツ波に対して前記検出用光ビームに時間遅延を与える遅延部と、
   を備える、検査装置。
9. 請求項８に記載の検査装置であって、
   前記第二位置決定部は、前記第一位置に配されている前記半導体試料から放射される前記テラヘルツ波がピークを取るピーク遅延時間を特定し、
   前記遅延部が前記ピーク遅延時間を含む範囲内の複数の遅延時間を前記検出用光ビームに与えることで検出される前記テラヘルツ波の電界強度に基づき、前記第二位置決定部が前記第二位置を決定する、検査装置。
10. 光ビーム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を検出する検査方法であって、
    (a) 半導体試料を保持する保持工程と、
    (b) 前記半導体試料の主面の外観像に基づいて、前記半導体試料が配される前記主面に交差する厚さ方向における第一位置を決定する第一位置決定工程と、
    (c) 前記第一位置及び前記第一位置とは前記厚さ方向に異なる位置に配された前記半導体試料に前記光ビームを照射することで放射される前記テラヘルツ波各々の強度に基づいて、前記光ビームの光路に対して前記半導体試料が配される前記厚さ方向の第二位置を決定する第二位置決定工程と、
    を含む、検査方法。
11. 請求項１０に記載の検査方法であって、
    前記第一位置決定工程は、
    (b-1) 前記主面を撮影することによって主面画像を取得する工程と、
    (b-2) 前記主面画像において、前記主面に形成されている表面構造物のエッジを抽出することによって、前記第一位置を決定する工程と、
    を含む、検査方法。
12. 請求項１０に記載の検査方法であって、
    前記第一位置決定工程は、
    (b-3) 前記主面に前記光ビームを照射してスポットを形成する工程と、
    (b-4) 前記外観像における前記スポットの大きさに基づいて、前記第一位置を決定する工程と、
    を含む、検査方法。

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