JP3967089B2 - Substrate screening apparatus and substrate screening method - Google Patents

Substrate screening apparatus and substrate screening method Download PDF

Info

Publication number
JP3967089B2
JP3967089B2 JP2001141349A JP2001141349A JP3967089B2 JP 3967089 B2 JP3967089 B2 JP 3967089B2 JP 2001141349 A JP2001141349 A JP 2001141349A JP 2001141349 A JP2001141349 A JP 2001141349A JP 3967089 B2 JP3967089 B2 JP 3967089B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
stress
vibration
silicon substrate
screening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001141349A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002343989A (en
Inventor
正一郎 原
貴文 河嵜
英之 村山
浩之 笹井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001141349A priority Critical patent/JP3967089B2/en
Publication of JP2002343989A publication Critical patent/JP2002343989A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3967089B2 publication Critical patent/JP3967089B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/045Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/12Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/269Various geometry objects
    • G01N2291/2697Wafer or (micro)electronic parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板スクリーニング装置および基板スクリーニング方法に関し、特に、基板に処理を施す際にクラックが生じる可能性の高い基板をあらかじめ排除するための基板スクリーニング装置と、そのような基板スクリーニング方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として太陽電池のセルを形成する工程について説明する。まず、インゴットの状態のシリコンの単結晶をスライスすることで、図13に示すように、所定の厚さ0.3mmのP型のシリコン基板1を形成する。次に、図14に示すように、シリコン基板1の一方の表面に適当なエッチングを施すことにより、反射率低減のための微小な凹凸21を形成する。その後、n型の不純物をシリコン基板1に拡散する。
【0003】
次に、図15に示すように、凹凸21を覆うようにシリコン基板1上に反射率低減のための反射防止膜22を形成する。次に、シリコン基板1の他方の面に裏面電極24を形成し、一方の表面に表面電極23を形成する。
【0004】
その後、表面電極22および裏面電極24が形成されたシリコン基板1を組合わせてモジュール(図示せず)を作製することで太陽電池セルが形成される。このようにして太陽電池セルが完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、太陽電池セルの製造において、シリコン基板の表面には、たとえば電極を形成したり反射防止膜を形成するなどの所定の処理が施される。特に、電極を形成する際に電極材料とシリコン基板との線膨張係数の違いに起因してシリコン基板が反ることがある。
【0006】
このことについて説明する。電極は次の3つの工程により形成される。すなわち、まず、アルミニウムおよび銀の電極をシリコン基板の表面に印刷し乾燥させる。次に電極を焼成する。その後、はんだをディップする。
【0007】
図16に示すように、電極を焼成させた後のシリコン基板1の裏面1bには、銀25とアルミニウム26からなる電極24が形成されている。一方、図17に示すように、シリコン基板1の表面1aには銀27からなる電極23が形成されている。
【0008】
ここで、シリコン基板1の線膨張係数とシリコン基板1の裏面の大部分を占めるアルミニウム26の電極24の線膨張係数が1桁異なる(アルミニウムの線膨張係数が高い)。そのため、図18に示すように、電極24を焼成する際に、バイメタル効果によってシリコン基板1の裏面1bが凸になるようにシリコン基板1が反ってしまう。
【0009】
これにより、シリコン基板1には曲げ応力が発生することになる。シリコン基板として、もともと残留応力を有していたシリコン基板や、マイクロクラックなどの欠陥を有していたシリコン基板の場合、発生した曲げ応力によりクラックが成長して、場合によってはシリコン基板が割れてしまったり、欠けてしまうことがある。
【0010】
また、クラックの入ったシリコン基板は、後の工程においてさらにクラックが成長するなどして最終的には不良品として除かれることになる。
【0011】
これらの結果、そのようなシリコン基板に対する処理が無駄になるという問題があった。
【0012】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、1つの目的は基板に所定の処理を施す際に基板が割れたり欠けたりするおそれのある基板を、製造ラインに投入する前にあらかじめ取除くための基板のスクリーニング装置を提供することであり、他の目的はそのような基板のスクリーニング方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの局面における基板スクリーニング装置は、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力によって基板に損傷が生じるおそれのある基板を、製造ラインに投入する前にあらかじめ排除するための基板スクリーニング装置であって、応力付加手段と加振手段と検出手段とを備えている。応力付加手段は、所定の処理の際に基板が受ける応力と実質的に同じ応力を基板に与え、所定の処理の際に基板が受ける応力に伴って生じる基板の反りの形状に対応した凹状部を有する歪生成型部と、凹状部に基板を押し付けるための基板押付部とを含んでいる。加振手段は、応力付加手段によって応力が付加された基板に振動を与える。検出手段は、加振手段により基板が振動することによって発生する音を捉え、その捉えられた音の信号に基づいて基板の損傷の有無を検出する。
【0014】
この構成によれば、まず、応力付加手段によって、基板を凹状部へ押し付けることで基板が凹状部に沿って変形し、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力と実質的に同じ応力基板にあらかじめ付加されることになる。そして、そのような応力が付加された基板を、加振手段と検出手段によりクラック等の損傷が生じている基板と生じていない基板と区別することができる。これにより、製造ラインにおける所定の処理の際にクラック等の損傷が生じるおそれのある基板について、そのような基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0015】
具体的に歪生成型部の凹状部は、所定の処理として、シリコン基板を適用した太陽電池セルの製造において、電極を形成するための熱処理を施す際に電極材料とシリコン基板との熱膨張係数の差に起因して生じる応力に伴って反ったシリコン基板の形状に対応した凹状プロファイルを有していることが好ましい。
【0016】
これにより、太陽電池セルの製造において、電極を形成する際の熱処理によってクラック等の損傷が生じるおそれのあるシリコン基板について、そのようなシリコン基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0017】
その基板押付部は、ガスの圧力を利用して基板を歪生成型部の凹状部に押付けることが好ましい。
【0018】
これにより、基板の全体をほぼ均一に凹状部に押付けることができる。
そのようなガスの圧力を利用するために、基板押付部は、歪生成型部の凹状部と対向し、ガスの導入口が設けられた押さえ治具と、押さえ治具と歪生成型部との間に装着され、押さえ治具との間でガスが送込まれる閉空間を形成するための可撓性を有するシート部材とを含んでいることがより好ましい。
【0019】
この場合には、閉空間に送込まれたガスの圧力がシート部材を介して基板に作用する。
【0020】
また、加振手段は、インパルスハンマにより基板を叩く手段を含んでいることが好ましい。
【0021】
これにより、加振力をほぼ一定にして基板を叩くことができる。
そして、検出手段は、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含んでいることが好ましい。
【0022】
これにより、特有の周波数領域の音圧波形において一定時間の振動が認められる場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0023】
あるいは加振手段は、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させる手段を含んでいることが好ましい。
【0024】
この場合には、1回の加振において周波数を変えながら連続加振することができるので、基板の判別をより早く行うことができる。
【0025】
そして、検出手段は、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含んでいることが好ましい。
【0026】
これにより、特定の周波数以上の周波数域において音のレベルが高くなっている場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0027】
本発明の他の局面における基板スクリーニング方法は、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力により基板に損傷が生じるおそれのある基板を、製造ラインに投入する前にあらかじめ排除するための基板スクリーニング方法であって、応力付加工程と加振工程と検出工程とを備えている。応力付加工程では、所定の処理の際に基板が受ける応力に伴って生じる基板の反りの形状に対応した凹状部に基板を押し付けて、その所定の処理の際に基板が受ける応力と実質的に同じ応力を基板に与える。加振工程では、応力付加工程において応力が付加された基板に振動を与える。検出工程では、加振工程において基板が振動することによって発生する音を捉え、その捉えられた音の信号に基づいて基板の損傷の有無を検出する。
【0028】
この方法によれば、まず、応力付加工程によって、基板を凹状部へ押し付けることで基板が凹状部に沿って変形し、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力と実質的に同じ応力基板にあらかじめ付加されることになる。そして、そのような応力が付加された基板を、加振工程と検出工程によりクラック等の損傷が生じている基板と生じていない基板と区別することができる。これにより、製造ラインにおける所定の処理の際にクラック等の損傷が生じるおそれのある基板について、そのような基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0029】
その応力付加工程では、ガスの圧力により基板に応力を付加することが好ましい。
【0030】
これにより、基板の全体をほぼ均一に凹状部に押付けることができて、所定の応力を基板に容易に付加することができる。
【0031】
また、加振工程では、インパルスハンマによって基板を叩き、検出工程では、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を検出することが好ましい。
【0032】
これにより、特有の周波数領域の音圧波形において一定時間の振動が認められる場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0033】
あるいは、加振工程では、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させ、検出工程では、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出することが好ましい。
【0034】
これにより、特定の周波数以上の周波数域において音のレベルが高くなっている場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る基板スクリーニング装置とそれを用いたスクリーニング方法について説明する。まず、図1に基板スクリーング装置のブロック図を示す。図1に示すように、基板スクリーニング装置は、応力付加手段13、マイクロクラック検出手段14および良品・不良品仕分け手段15を備えている。
【0036】
応力付加手段13は、加工が施される前の未加工のシリコン基板に所定の応力を付加する。マイクロクラック検出手段14は、応力が付加された後のシリコン基板に衝撃を与え、そのシリコン基板が発生する音を捉えて基板の損傷の有無を検出する。良品・不良品仕分け手段15は、マイクロクラック検出手段14によって得られた情報に基づいてシリコン基板を振り分ける。
【0037】
次に、基板スクリーニング装置を用いた基板のスクリーニング方法について具体的に説明する。図2に示すように、まず、歪プロファイル生成型2をあらかじめ用意する。その歪プロファイル生成型2にシリコン基板1を載置する。
【0038】
この歪プロファイル生成型2には、所定の処理によって生じる応力に伴って反ったシリコン基板の形状(プロファイル)とほぼ一致した凹状プロファイル部2aが設けられている。この場合には、たとえば、従来の技術の項において説明した電極を焼成する際に生じる応力に伴って反ったシリコン基板の形状に対応した凹状プロファイル部2aが設けられている。
【0039】
次に、図3に示すように、シリコン基板を載置した歪プロファイル生成型2を覆うように、たとえばポリエチレンシート3をかぶせる。次に、図4に示すように、凹部4aを有する押さえ治具4を用意する。この押さえ治具4の凹部4aの中央付近には、乾燥空気を送込むためのポート5が形成されている。
【0040】
次に、図5に示すように、押さえ治具4の凹部4aがシリコン基板1を載置した歪プロファイル生成型2と向かい合うように、押さえ治具4を歪プロファイル生成型2の上に載置する。
【0041】
次に、図6に示すように、押さえ治具4を歪プロファイル生成型2にしっかりと押付けて、押さえ治具4の外周部をポリエチレンシート3に密着させる。これにより、押さえ治具4の凹部4aが気密された閉空間となる。押さえ治具4の開口部5に取り付けられた配管6から乾燥空気7をその閉空間に送込む。
【0042】
閉空間に乾燥空気7が送込まれることによって、ポリエチレンシート3を介してシリコン基板1は乾燥空気の圧力を受けて、歪プロファイル生成型2に押付けられる。シリコン基板1が歪プロファイル生成型2に押付けられることで、シリコン基板1は、歪プロファイル生成型2の凹状プロファイル部2aに沿って変形することになる。これにより、シリコン基板1には、所定の処理が施された場合におけるシリコン基板の反りに対応する応力と実質的に同じ応力が作用することになる。
【0043】
その後、乾燥空気を送込むのをやめて、押さえ治具4およびポリエチレンシート3を取り外し、歪プロファイル生成型2からシリコン基板1を取り出す。
【0044】
もともと残留応力やマイクロクラックなどの欠陥を有していたシリコン基板の場合、この応力が付加されることで、シリコン基板のクラックが成長した状態となる。一方、もともと欠陥を有していないシリコン基板においては、この応力を付加することによって何らダメージを受けることはない。
【0045】
次に、図7に示すように、シリコン基板1を基板支え治具9上に載置する。そして、シリコン基板1の中央付近をインパルスハンマ8にて叩いて、発生した音をマイクロフォン10で捉える。なお、インパルスハンマとは、加振力を検出するセンサを内蔵したハンマであり、一定の加振力をもってシリコン基板1を叩くことができる。
【0046】
マイクロフォン10によって捉えられた音の音圧波形のデータを、図8および図9にそれぞれ示す。図8(a)、(c)、(e)は、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)の場合の音圧波形であり、図8(b)、(d)、(f)は、それぞれについてフィルタ処理(3.5KHzハイパスフィルタ)を施した処理波形である。
【0047】
図9(a)、(c)、(e)は、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合の音圧波形であり、図9(b)、(d)、(f)は、それぞれについて同様のフィルタ処理を施した処理波形である。
【0048】
特に、図8(b)、(d)、(f)と、図9(b)、(d)、(f)とを比較すると、クラックが生じているシリコン基板の場合には、そうでないシリコン基板に比べて加振後の振幅が大きく、一定時間振動が持続していることが認められる。
【0049】
これは、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)の場合には、加振により共振周波数付近における振幅が大きく、3.5KHz以上の高周波数域成分は小さくなっているのに対して、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合には、クラックに起因して共振周波数が複数存在するため高周波数域成分が比較的大きいためであると考えられ、このことにより、処理波形において一定時間の振動が認められると考えられる。
【0050】
このように、検出された音圧波形をたとえばコンピュータにより演算処理することによって、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)とクラックが生じているシリコン基板(NG品)とを容易に識別することができる。
【0051】
この判定により、クラックの生じているシリコン基板(NG品)をあらかじめ取り除き、クラックの生じていないシリコン基板(OK品)のみを製造ラインに送込むことができる。
【0052】
このように、本基板スクリーニング装置によれば、応力付加手段13によって、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力と実質的に同じ応力を基板にあらかじめ付加することができ、そして、その基板に対して加振手段14とマイクロクラック検出手段15によりクラック等の損傷が生じている基板と生じていない基板とを区別することができる。
【0053】
これにより、たとえば太陽電池セルを製造する製造ラインにおける所定の処理の際にクラック等の損傷が生じるおそれのある基板について、そのような基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0054】
なお、歪プロファイル生成型2に載置されたシリコン基板1を覆い歪プロファイル生成型2と押さえ治具4との間に挟み込まれるシートとしてポリエチレンシート3を例に挙げた。このシートとしては可撓性を有し気密性を有するシートであればよく、たとえばポリカーボネートシートなども適用することができる。
【0055】
また、押さえ治具4の凹状部に送込むガスとして乾燥空気を例に挙げた。このガスとしては、乾燥空気の他に、たとえば窒素(N2)などの不活性ガスを適用してもよい。
【0056】
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る基板スクリーニング装置とそれを用いたスクリーニング方法について説明する。ここでは、前述した応力付加手段によって応力を付加した後のシリコン基板を、周波数を変えながら連続加振する場合について説明する。
【0057】
図10に示すように、応力を付加したシリコン基板1の四隅を加振台11上にクランプ11aにより固定する。次に、加振台11に内蔵されたシグナルジェネレータ(図示せず)により周波数を変えながらシリコン基板1を矢印12に示すように加振する。シリコン基板1の加振により発生する音をマイクロフォン10で捉える。
【0058】
マイクロフォン10によって捉えられた音のパワースペクトルのデータを、図11および図12にそれぞれ示す。なお、パワースペクトルとは、時間軸上の音圧波形からある一定時間の音圧波形の周波数成分の分析を行い、これを周波数軸に変換して音のレベルを算出したものである。
【0059】
図11(a)、(b)、(c)は、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)の場合のパワースペクトルであり、図12(a)、(b)、(c)は、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合のパワースペクトルである。
【0060】
図11(a)、(b)、(c)と、図12(a)、(b)、(c)とを比較すると、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合には、そうでないシリコン基板(OK品)に比べて、周波数3.5KHz以上の周波数域において音のレベルが高くなっていることが認められる。
【0061】
これは、前述したように、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合には、クラックに起因して共振周波数が複数存在することで高周波数域成分が比較的大きくなるためであると考えられる。
【0062】
このように、検出されたパワースペクトルのデータをたとえばコンピュータにより演算処理することによって、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)とクラックが生じているシリコン基板(NG品)とを容易に識別することができる。
【0063】
この判定により、クラックの生じているシリコン基板(NG品)をあらかじめ取り除き、クラックの生じていないシリコン基板(OK品)のみを製造ラインに送込むことができる。
【0064】
特に、本基板スクリーニング装置によれば、前述した基板スクリーニング装置に比べて、シリコン基板1の1回の加振によりパワースペクトルのデータを得ることができ、シリコン基板の検査をより高速に行うことができる。
【0065】
また、クラックが生じているシリコン基板(NG品)の場合には、高周波数域成分が比較的大きくなることから、比較的高い周波数域(たとえば8KHz以上)に限定して加振することで、加振力を大きくすることができる。これにより、クラックが生じていないシリコン基板(OK品)とクラックが生じているシリコン基板(NG品)との差が拡大されて、容易に判定することができる。
【0066】
なお、上述した各実施の形態では、シリコン基板に施される処理として、太陽電池セルを製造する場合の電極形成処理を例に挙げて説明した。この基板スクリーニング装置によれば、太陽電池にセルを製造する場合に施される処理に限られず、基板に処理が施されることでクラック等の損傷が生じるおそれのある基板を製造ラインに投入する前にあらかじめ排除することができ、製造ラインにおける無駄を省いて効率的な生産を図ることができる。
【0067】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0068】
【発明の効果】
本発明の1つの局面における基板スクリーニング装置によれば、まず、応力付加手段によって、基板を凹状部へ押し付けることで基板が凹状部に沿って変形し、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力と実質的に同じ応力基板にあらかじめ付加されることになる。そして、そのような応力が付加された基板を、加振手段と検出手段によりクラック等の損傷が生じている基板と生じていない基板と区別することができる。これにより、製造ラインにおける所定の処理の際にクラック等の損傷が生じるおそれのある基板について、そのような基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0069】
具体的に歪生成型部の凹状部は、所定の処理として、シリコン基板を適用した太陽電池セルの製造において、電極を形成するための熱処理を施す際に電極材料とシリコン基板との熱膨張係数の差に起因して生じる応力に伴って反ったシリコン基板の形状に対応した凹状プロファイルを有していることが好ましい。
【0070】
その基板押付部は、ガスの圧力を利用して基板を歪生成型部の凹状部に押付けることが好ましく、これにより、基板の全体をほぼ均一に凹状部に押付けることができる。
【0071】
そのようなガスの圧力を利用するために、基板押付部は、歪生成型部の凹状部と対向し、ガスの導入口が設けられた押さえ治具と、押さえ治具と歪生成型部との間に装着され、押さえ治具との間でガスが送込まれる閉空間を形成するための可撓性を有するシート部材とを含んでいることがより好ましく、この場合には、閉空間に送込まれたガスの圧力がシート部材を介して基板に作用する。
【0072】
また、加振手段は、インパルスハンマにより基板を叩く手段を含んでいることが好ましく、これにより、加振力をほぼ一定にして基板を叩くことができる。
【0073】
そして、検出手段は、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含んでいることが好ましく、これにより、特有の周波数領域の音圧波形において一定時間の振動が認められる場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0074】
あるいは加振手段は、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させる手段を含んでいることが好ましく、この場合には、1回の加振において周波数を変えながら連続加振することができるので、基板の判別をより早く行うことができる。
【0075】
そして、検出手段は、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含んでいることが好ましく、これにより、特定の周波数以上の周波数域において音のレベルが高くなっている場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0076】
本発明の他の局面における基板スクリーニング方法によれば、まず、応力付加工程によって、基板を凹状部へ押し付けることで基板が凹状部に沿って変形し、製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力と実質的に同じ応力基板にあらかじめ付加されることになる。そして、そのような応力が付加された基板を、加振工程と検出工程によりクラック等の損傷が生じている基板と生じていない基板と区別することができる。これにより、製造ラインにおける所定の処理の際にクラック等の損傷が生じるおそれのある基板について、そのような基板を製造ラインに投入する前に排除することができ、製造ラインの処理における無駄を省くことができる。
【0077】
その応力付加工程では、ガスの圧力により基板に応力を付加することが好ましく、これにより、基板の全体をほぼ均一に凹状部に押付けることができて、所定の応力を基板に容易に付加することができる。
【0078】
また、加振工程では、インパルスハンマによって基板を叩き、検出工程では、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を検出することが好ましく、これにより、特有の周波数領域の音圧波形において一定時間の振動が認められる場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【0079】
あるいは、加振工程では、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させ、検出工程では、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出することが好ましく、これにより、特定の周波数以上の周波数域において音のレベルが高くなっている場合には基板にクラックが生じていると判断することができ、そのような基板を容易に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る基板スクリーニング装置のブロック図である。
【図2】 同実施の形態において、基板スクリーニング方法を説明するための一工程を示す斜視図である。
【図3】 同実施の形態において、図2に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図4】 同実施の形態において、図3に示す工程の後に行われる工程を説明するための押さえ治具を示す斜視図である。
【図5】 同実施の形態において、図3に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図6】 同実施の形態において、図5に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図7】 同実施の形態において、図6に示す工程の後に行われる工程を示す側面図である。
【図8】 同実施の形態において、図7に示す工程において得られる音圧波形を示し、(a)(c)および(e)は、シリコン基板にクラックが生じていない場合の音圧波形を示し、(b)(d)および(f)は、それぞれ(a)(c)および(e)の音圧波形にフィルタ処理を施した後の音圧波形を示す図である。
【図9】 同実施の形態において、図7に示す工程において得られる音圧波形を示し、(a)(c)および(e)は、シリコン基板にクラックが生じている場合の音圧波形を示し、(b)(d)および(f)は、それぞれ(a)(c)および(e)の音圧波形にフィルタ処理を施した後の音圧波形を示す図である。
【図10】 本発明の実施の形態2に係るスクリーニング方法を説明するための一工程を示す側面図である。
【図11】 同実施の形態において、図10に示す工程において得られるパワースペクトルを示し、(a)(b)および(c)は、シリコン基板にクラックが生じていない場合のパワースペクトルを示す図である。
【図12】 同実施の形態において、図10に示す工程において得られるパワースペクトルを示し、(a)(b)および(c)は、シリコン基板にクラックが生じている場合のパワースペクトルを示す図である。
【図13】 太陽電池の製造方法を説明するための一工程を示す断面図である。
【図14】 図13に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図15】 図14に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図16】 電極を形成した後のシリコン基板を示す一斜視図である。
【図17】 電極を形成した後のシリコン基板を示す他の斜視図である。
【図18】 電極を形成した後のシリコン基板の問題点を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板、1a 表面、1b 裏面、2 歪プロファイル生成型、2a 凹状プロファイル部、3 ポリエチレンシート、4 押さえ治具、4a 凹部、5 ポート、6 配管、7 乾燥空気、8 インパルスハンマ、9 基板支え治具、10 マイクロフォン、11 加振台、12 矢印、13 応力付加手段、14 マイクロクラック検出手段、15 良品・不良品仕分け手段、25、27 Ag、26 Al。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate screening apparatus and a substrate screening method, and more particularly to a substrate screening apparatus and a substrate screening method for excluding a substrate that is likely to cause cracks when processing the substrate in advance. is there.
[0002]
[Prior art]
A process of forming a solar cell as a conventional technique will be described. First, by slicing a silicon single crystal in an ingot, a P-type silicon substrate 1 having a predetermined thickness of 0.3 mm is formed as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 14, by performing appropriate etching on one surface of the silicon substrate 1, minute irregularities 21 for reducing the reflectance are formed. Thereafter, n-type impurities are diffused into the silicon substrate 1.
[0003]
Next, as shown in FIG. 15, an antireflection film 22 for reducing the reflectance is formed on the silicon substrate 1 so as to cover the unevenness 21. Next, the back electrode 24 is formed on the other surface of the silicon substrate 1, and the surface electrode 23 is formed on one surface.
[0004]
Then, a solar cell is formed by producing a module (not shown) by combining the silicon substrate 1 on which the surface electrode 22 and the back electrode 24 are formed. In this way, the solar battery cell is completed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the manufacture of solar cells, the silicon substrate surface is subjected to a predetermined treatment such as forming an electrode or forming an antireflection film. In particular, when the electrode is formed, the silicon substrate may warp due to the difference in linear expansion coefficient between the electrode material and the silicon substrate.
[0006]
This will be described. The electrode is formed by the following three steps. That is, first, aluminum and silver electrodes are printed on the surface of a silicon substrate and dried. Next, the electrode is fired. Thereafter, the solder is dipped.
[0007]
As shown in FIG. 16, an electrode 24 made of silver 25 and aluminum 26 is formed on the back surface 1b of the silicon substrate 1 after the electrodes have been baked. On the other hand, as shown in FIG. 17, an electrode 23 made of silver 27 is formed on the surface 1 a of the silicon substrate 1.
[0008]
Here, the linear expansion coefficient of the silicon substrate 1 and the linear expansion coefficient of the electrode 24 of the aluminum 26 occupying most of the back surface of the silicon substrate 1 are different by one digit (the linear expansion coefficient of aluminum is high). Therefore, as shown in FIG. 18, when the electrode 24 is baked, the silicon substrate 1 warps so that the back surface 1b of the silicon substrate 1 becomes convex due to the bimetal effect.
[0009]
As a result, bending stress is generated in the silicon substrate 1. In the case of a silicon substrate originally having a residual stress or a silicon substrate having a defect such as a microcrack as a silicon substrate, a crack grows due to the generated bending stress, and in some cases, the silicon substrate breaks. It may be lost or chipped.
[0010]
In addition, the cracked silicon substrate is eventually removed as a defective product due to further growth of cracks in a later process.
[0011]
As a result, there is a problem that processing for such a silicon substrate is wasted.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object is to provide a substrate that may be cracked or chipped when the substrate is subjected to a predetermined treatment before the substrate is put into the production line. It is to provide a substrate screening apparatus for removing in advance, and another object is to provide a method for screening such a substrate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  A substrate screening apparatus according to one aspect of the present invention eliminates in advance a substrate that may be damaged by a stress generated by a predetermined process performed on the substrate in the production line before the substrate is put into the production line. This is a substrate screening apparatus for providing a stress applying means, a vibrating means, and a detecting means. The stress applying means applies substantially the same stress to the substrate as that applied to the substrate during a predetermined process.A strain generating mold portion having a concave portion corresponding to the shape of the warp of the substrate caused by the stress applied to the substrate during a predetermined process, and a substrate pressing portion for pressing the substrate against the concave portion.. The vibrating means applies vibration to the substrate to which the stress is applied by the stress applying means. The detection means captures a sound generated by the vibration of the substrate by the vibration means, and detects whether the substrate is damaged based on the captured sound signal.
[0014]
  According to this configuration,First,By stress applying means,By pressing the substrate against the concave part, the substrate deforms along the concave part,Stress that is substantially the same as the stress generated by a given process on the substrate in the production lineButPre-attached to the boardWill be.AndA substrate to which such stress is appliedBy vibration means and detection means,A substrate with or without damage such as cracksInCan be distinguished. As a result, it is possible to eliminate a substrate that may be damaged such as a crack during a predetermined process in the production line before putting such a substrate in the production line, thereby eliminating waste in the process of the production line. be able to.
[0015]
  SpecificallyThe concave portion of the strain generating mold part is a predetermined treatment in the difference in thermal expansion coefficient between the electrode material and the silicon substrate when a heat treatment for forming the electrode is performed in the manufacture of the solar cell using the silicon substrate. With a concave profile corresponding to the shape of the silicon substrate warped with the resulting stressPreferably it is.
[0016]
  ThisIn the production of solar cells, silicon substrates that may cause damage such as cracks due to heat treatment when forming electrodes can be eliminated before putting such silicon substrates into the production line. Waste in processing can be eliminated.
[0017]
The substrate pressing portion preferably presses the substrate against the concave portion of the strain generating mold portion using the pressure of gas.
[0018]
Thereby, the whole board | substrate can be pressed on a concave part substantially uniformly.
In order to use such a gas pressure, the substrate pressing portion is opposed to the concave portion of the strain generating mold portion, and includes a pressing jig provided with a gas inlet, a pressing jig, and the strain generating mold portion. And a flexible sheet member for forming a closed space into which gas is sent to and from the holding jig.
[0019]
In this case, the pressure of the gas sent into the closed space acts on the substrate via the sheet member.
[0020]
Moreover, it is preferable that the vibration means includes means for hitting the substrate with an impulse hammer.
[0021]
As a result, the substrate can be struck with a substantially constant excitation force.
The detection means includes means for obtaining a sound pressure waveform from the captured sound signal and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the attenuation pattern of the sound pressure waveform in a specific frequency region caused by the crack. It is preferable.
[0022]
Thereby, when vibration for a certain time is recognized in the sound pressure waveform in the specific frequency region, it can be determined that the substrate is cracked, and such a substrate can be easily eliminated.
[0023]
Alternatively, the excitation means preferably includes means for vibrating the substrate while changing the frequency by the signal generator.
[0024]
In this case, continuous excitation can be performed while changing the frequency in one excitation, so that the substrate can be identified earlier.
[0025]
The detecting means preferably includes means for obtaining a power spectrum from the captured sound signal and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the level of the power spectrum in the specific frequency domain caused by the crack. .
[0026]
As a result, when the sound level is high in a frequency range above a specific frequency, it can be determined that a crack has occurred in the substrate, and such a substrate can be easily eliminated.
[0027]
  According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate screening method that eliminates in advance a substrate that may be damaged by a stress caused by a predetermined process performed on the substrate in the production line before putting the substrate in the production line. This is a substrate screening method for providing a stress adding step, a vibrating step, and a detecting step. In the stress application process,The substrate is pressed against the concave portion corresponding to the shape of the warp of the substrate caused by the stress applied to the substrate during a predetermined treatment, and theA stress is applied to the substrate that is substantially the same as the stress experienced by the substrate during a given process. In the vibration process, vibration is applied to the substrate to which the stress is applied in the stress application process. In the detection step, a sound generated by the vibration of the substrate in the vibration step is captured, and the presence or absence of damage to the substrate is detected based on the captured sound signal.
[0028]
  According to this method,First,By the stress application process,By pressing the substrate against the concave part, the substrate deforms along the concave part,Stress that is substantially the same as the stress generated by a given process on the substrate in the production lineButPre-attached to the boardWill be.AndA substrate to which such stress is appliedBy the excitation process and detection process,A substrate with or without damage such as cracksInCan be distinguished. As a result, it is possible to eliminate a substrate that may be damaged such as a crack during a predetermined process in the production line before putting such a substrate in the production line, thereby eliminating waste in the process of the production line. be able to.
[0029]
In the stress applying step, it is preferable to apply stress to the substrate by gas pressure.
[0030]
Thereby, the whole board | substrate can be pressed on a concave part substantially uniformly, and predetermined stress can be easily added to a board | substrate.
[0031]
In the excitation process, the substrate is hit with an impulse hammer, and in the detection process, a sound pressure waveform is obtained from the captured sound signal, and the substrate is based on the attenuation pattern of the sound pressure waveform in a specific frequency domain caused by the crack. It is preferable to detect the presence or absence of damage.
[0032]
Thereby, when vibration for a certain time is recognized in the sound pressure waveform in the specific frequency region, it can be determined that the substrate is cracked, and such a substrate can be easily eliminated.
[0033]
Alternatively, in the vibration process, the substrate is vibrated while changing the frequency by a signal generator, and in the detection process, a power spectrum is obtained from the captured sound signal, and the power spectrum level in a specific frequency region caused by the crack is obtained. It is preferable to detect the presence or absence of damage to the substrate based on this.
[0034]
As a result, when the sound level is high in a frequency range above a specific frequency, it can be determined that a crack has occurred in the substrate, and such a substrate can be easily eliminated.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
A substrate screening apparatus and a screening method using the same according to Embodiment 1 of the present invention will be described. First, FIG. 1 shows a block diagram of the substrate screening apparatus. As shown in FIG. 1, the substrate screening apparatus includes a stress applying unit 13, a microcrack detecting unit 14, and a good / defective product sorting unit 15.
[0036]
The stress applying means 13 applies a predetermined stress to the unprocessed silicon substrate before being processed. The microcrack detection means 14 gives an impact to the silicon substrate after the stress is applied, and detects the presence or absence of damage to the substrate by capturing the sound generated by the silicon substrate. The non-defective product / defective product sorting means 15 sorts the silicon substrates based on the information obtained by the microcrack detection means 14.
[0037]
Next, a substrate screening method using the substrate screening apparatus will be specifically described. As shown in FIG. 2, first, a strain profile generation type 2 is prepared in advance. The silicon substrate 1 is placed on the strain profile generation mold 2.
[0038]
The strain profile generation mold 2 is provided with a concave profile portion 2a that substantially matches the shape (profile) of the silicon substrate warped with a stress caused by a predetermined process. In this case, for example, the concave profile portion 2a corresponding to the shape of the silicon substrate warped with the stress generated when the electrode described in the section of the prior art is fired is provided.
[0039]
Next, as shown in FIG. 3, for example, a polyethylene sheet 3 is covered so as to cover the strain profile generation mold 2 on which the silicon substrate is placed. Next, as shown in FIG. 4, a holding jig 4 having a recess 4a is prepared. A port 5 for feeding dry air is formed near the center of the concave portion 4a of the pressing jig 4.
[0040]
Next, as shown in FIG. 5, the holding jig 4 is placed on the strain profile generating mold 2 so that the concave portion 4a of the pressing jig 4 faces the strain profile generating mold 2 on which the silicon substrate 1 is placed. To do.
[0041]
Next, as shown in FIG. 6, the pressing jig 4 is firmly pressed against the strain profile generation mold 2, and the outer peripheral portion of the pressing jig 4 is brought into close contact with the polyethylene sheet 3. Thereby, the recessed part 4a of the pressing jig 4 becomes an airtight closed space. Dry air 7 is sent into the closed space from a pipe 6 attached to the opening 5 of the holding jig 4.
[0042]
When the dry air 7 is fed into the closed space, the silicon substrate 1 receives the pressure of the dry air through the polyethylene sheet 3 and is pressed against the strain profile generation mold 2. When the silicon substrate 1 is pressed against the strain profile generation mold 2, the silicon substrate 1 is deformed along the concave profile portion 2 a of the strain profile generation mold 2. As a result, the silicon substrate 1 is subjected to substantially the same stress as the stress corresponding to the warp of the silicon substrate when a predetermined treatment is performed.
[0043]
Thereafter, the supply of dry air is stopped, the holding jig 4 and the polyethylene sheet 3 are removed, and the silicon substrate 1 is taken out from the strain profile generation mold 2.
[0044]
In the case of a silicon substrate originally having defects such as residual stress and microcracks, the crack is grown on the silicon substrate by applying this stress. On the other hand, a silicon substrate that does not have a defect is not damaged by applying this stress.
[0045]
Next, as shown in FIG. 7, the silicon substrate 1 is placed on a substrate support jig 9. Then, the vicinity of the center of the silicon substrate 1 is hit with an impulse hammer 8 and the generated sound is captured with the microphone 10. The impulse hammer is a hammer with a built-in sensor for detecting the excitation force, and can strike the silicon substrate 1 with a constant excitation force.
[0046]
The sound pressure waveform data of the sound captured by the microphone 10 are shown in FIGS. 8 and 9, respectively. FIGS. 8A, 8C, and 8E are sound pressure waveforms in the case of a silicon substrate (OK product) in which no cracks are generated. FIGS. 8B, 8D, and 8F are It is the processing waveform which performed the filter process (3.5 KHz high pass filter) about each.
[0047]
FIGS. 9A, 9C and 9E are sound pressure waveforms in the case of a silicon substrate (NG product) in which cracks are generated. FIGS. 9B, 9D and 9F are It is the processing waveform which performed the same filter process about each.
[0048]
In particular, when FIG. 8B, FIG. 8D, and FIG. 9F are compared with FIG. 9B, FIG. 8D, and FIG. It can be seen that the amplitude after vibration is larger than that of the substrate, and the vibration continues for a certain time.
[0049]
This is because, in the case of a silicon substrate (OK product) in which cracks do not occur, the amplitude in the vicinity of the resonance frequency is large due to vibration, and the high frequency region component of 3.5 KHz or more is small. In the case of a silicon substrate (NG product) in which a high frequency band component is generated due to cracks, it is considered that the high frequency region component is relatively large. It is thought that the vibration of time is recognized.
[0050]
In this way, the detected sound pressure waveform is processed by a computer, for example, so that a silicon substrate (OK product) in which no crack is generated can be easily distinguished from a silicon substrate (NG product) in which a crack is generated. Can do.
[0051]
By this determination, a silicon substrate (NG product) in which cracks are generated can be removed in advance, and only a silicon substrate (OK product) in which cracks are not generated can be sent to the production line.
[0052]
As described above, according to the present substrate screening apparatus, the stress applying means 13 can apply in advance to the substrate substantially the same stress as that generated by a predetermined process applied to the substrate in the production line. And the board | substrate with which damages, such as a crack, have arisen with respect to the board | substrate with the vibration means 14 and the microcrack detection means 15 can be distinguished.
[0053]
As a result, for example, a substrate that may cause damage such as cracks during a predetermined process in a production line for producing solar cells can be eliminated before the substrate is put into the production line. Waste in line processing can be eliminated.
[0054]
In addition, the polyethylene sheet 3 was mentioned as an example as a sheet | seat which covers the silicon substrate 1 mounted in the distortion profile production | generation type | mold 2, and is pinched | interposed between the distortion profile production | generation type | mold 2 and the pressing jig 4. FIG. As this sheet, any sheet having flexibility and airtightness may be used. For example, a polycarbonate sheet can also be applied.
[0055]
In addition, dry air is used as an example of the gas sent into the concave portion of the holding jig 4. As this gas, in addition to dry air, for example, nitrogen (N2An inert gas such as) may be applied.
[0056]
Embodiment 2
A substrate screening apparatus and a screening method using the same according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Here, a case will be described in which the silicon substrate after the stress is applied by the stress applying means described above is continuously vibrated while changing the frequency.
[0057]
As shown in FIG. 10, the four corners of the silicon substrate 1 to which stress is applied are fixed on the vibration table 11 by clamps 11a. Next, the silicon substrate 1 is vibrated as indicated by an arrow 12 while changing the frequency by a signal generator (not shown) built in the vibration table 11. Sound generated by the vibration of the silicon substrate 1 is captured by the microphone 10.
[0058]
The data of the power spectrum of the sound captured by the microphone 10 are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. The power spectrum is obtained by analyzing the frequency component of the sound pressure waveform for a certain time from the sound pressure waveform on the time axis, and converting this to the frequency axis to calculate the sound level.
[0059]
FIGS. 11A, 11B, and 11C are power spectra in the case of a silicon substrate (OK product) in which no crack is generated, and FIGS. 12A, 12B, and 12C are cracks. It is a power spectrum in the case of the silicon substrate (NG product) in which the above occurs.
[0060]
When comparing FIGS. 11A, 11B, and 11C with FIGS. 12A, 12B, and 12C, in the case of a silicon substrate (NG product) in which cracks are generated, It can be seen that the sound level is higher in the frequency range of 3.5 KHz or higher than that of the non-silicon substrate (OK product).
[0061]
This is because, as described above, in the case of a silicon substrate (NG product) in which a crack has occurred, the high frequency region component becomes relatively large due to the presence of a plurality of resonance frequencies due to the crack. Conceivable.
[0062]
In this way, the detected power spectrum data is arithmetically processed by a computer, for example, so that a silicon substrate (OK product) in which no crack is generated and a silicon substrate (NG product) in which a crack is generated are easily identified. be able to.
[0063]
By this determination, a silicon substrate (NG product) in which cracks are generated can be removed in advance, and only a silicon substrate (OK product) in which cracks are not generated can be sent to the production line.
[0064]
In particular, according to the present substrate screening apparatus, power spectrum data can be obtained by a single vibration of the silicon substrate 1 and the silicon substrate can be inspected at a higher speed than the above-described substrate screening apparatus. it can.
[0065]
In addition, in the case of a silicon substrate (NG product) in which a crack has occurred, since the high frequency region component is relatively large, by limiting the vibration to a relatively high frequency region (for example, 8 KHz or more), The excitation force can be increased. Thereby, the difference between the silicon substrate (OK product) in which no crack is generated and the silicon substrate (NG product) in which the crack is generated is enlarged and can be easily determined.
[0066]
In each of the above-described embodiments, the electrode forming process in the case of manufacturing a solar battery cell has been described as an example of the process performed on the silicon substrate. According to this substrate screening apparatus, the processing is not limited to the case where cells are manufactured in a solar battery, but a substrate that may be damaged such as cracks when the substrate is processed is put into the production line. It can be eliminated in advance, and efficient production can be achieved while eliminating waste in the production line.
[0067]
The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0068]
【The invention's effect】
  According to the substrate screening apparatus in one aspect of the present invention,First,By stress applying means,By pressing the substrate against the concave part, the substrate deforms along the concave part,Stress that is substantially the same as the stress generated by a given process on the substrate in the production lineButPre-attached to the boardWill be.AndA substrate to which such stress is appliedBy vibration means and detection means,A substrate with or without damage such as cracksInCan be distinguished. As a result, it is possible to eliminate a substrate that may be damaged such as a crack during a predetermined process in the production line before putting such a substrate in the production line, thereby eliminating waste in the process of the production line. be able to.
[0069]
  SpecificallyThe concave portion of the strain generating mold part is a predetermined treatment in the difference in thermal expansion coefficient between the electrode material and the silicon substrate when a heat treatment for forming the electrode is performed in the manufacture of the solar cell using the silicon substrate. With a concave profile corresponding to the shape of the silicon substrate warped with the resulting stressPrefer to beYes.
[0070]
The substrate pressing portion preferably presses the substrate against the concave portion of the strain generating mold portion using the pressure of the gas, whereby the entire substrate can be pressed almost uniformly against the concave portion.
[0071]
In order to use such a gas pressure, the substrate pressing portion is opposed to the concave portion of the strain generating mold portion, and includes a pressing jig provided with a gas inlet, a pressing jig, and the strain generating mold portion. And a flexible sheet member for forming a closed space into which gas is sent to and from the holding jig. The pressure of the fed gas acts on the substrate via the sheet member.
[0072]
The vibration means preferably includes a means for hitting the substrate with an impulse hammer, whereby the substrate can be hit with a substantially constant excitation force.
[0073]
The detection means includes means for obtaining a sound pressure waveform from the captured sound signal and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the attenuation pattern of the sound pressure waveform in a specific frequency region caused by the crack. It is preferable that it can be determined that a crack has occurred in the substrate when vibration for a certain time is observed in the sound pressure waveform in the specific frequency range, and such a substrate can be easily removed. Can do.
[0074]
Alternatively, the vibration means preferably includes means for vibrating the substrate while changing the frequency by the signal generator. In this case, continuous vibration can be performed while changing the frequency in one vibration. The substrate can be identified more quickly.
[0075]
The detection means preferably includes means for obtaining a power spectrum from the captured sound signal and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the level of the power spectrum in the specific frequency domain caused by the crack. Thus, when the sound level is high in a frequency range above a specific frequency, it can be determined that a crack has occurred in the substrate, and such a substrate can be easily eliminated.
[0076]
  According to the substrate screening method in another aspect of the present invention,First,By the stress application process,By pressing the substrate against the concave part, the substrate deforms along the concave part,Stress that is substantially the same as the stress generated by a given process on the substrate in the production lineButPre-attached to the boardWill be.AndA substrate to which such stress is appliedBy the excitation process and detection process,A substrate with or without damage such as cracksInCan be distinguished. As a result, it is possible to eliminate a substrate that may be damaged such as a crack during a predetermined process in the production line before putting such a substrate in the production line, thereby eliminating waste in the process of the production line. be able to.
[0077]
In the stress applying step, it is preferable to apply stress to the substrate by gas pressure, whereby the entire substrate can be pressed almost uniformly against the concave portion, and predetermined stress is easily applied to the substrate. be able to.
[0078]
In the excitation process, the substrate is hit with an impulse hammer, and in the detection process, a sound pressure waveform is obtained from the captured sound signal, and the substrate is based on the attenuation pattern of the sound pressure waveform in a specific frequency domain caused by the crack. It is preferable to detect the presence or absence of damage to the substrate, so that it is possible to determine that a crack has occurred in the substrate when vibration for a certain period of time is recognized in the sound pressure waveform in a specific frequency region. The substrate can be easily eliminated.
[0079]
Alternatively, in the vibration process, the substrate is vibrated while changing the frequency by a signal generator, and in the detection process, a power spectrum is obtained from the captured sound signal, and the power spectrum level in a specific frequency region caused by the crack is obtained. It is preferable to detect the presence or absence of damage to the substrate based on this, so that if the sound level is high in a frequency range above a specific frequency, it can be determined that the substrate is cracked, Such a substrate can be easily eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a substrate screening apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a step for explaining the substrate screening method in the embodiment.
3 is a perspective view showing a process performed after the process shown in FIG. 2 in the embodiment. FIG.
4 is a perspective view showing a holding jig for explaining a step performed after the step shown in FIG. 3 in the embodiment. FIG.
5 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 3 in the embodiment. FIG.
6 is a cross-sectional view showing a process performed after the process shown in FIG. 5 in the same Example; FIG.
7 is a side view showing a step performed after the step shown in FIG. 6 in the same embodiment. FIG.
8 shows a sound pressure waveform obtained in the step shown in FIG. 7 in the same embodiment, and (a), (c) and (e) show the sound pressure waveforms when a crack is not generated in the silicon substrate. (B), (d), and (f) are diagrams showing sound pressure waveforms after the filter processing is performed on the sound pressure waveforms of (a), (c), and (e), respectively.
9 shows the sound pressure waveform obtained in the step shown in FIG. 7 in the same embodiment. (A), (c) and (e) show the sound pressure waveform when a crack is generated in the silicon substrate. (B), (d), and (f) are diagrams showing sound pressure waveforms after the filter processing is performed on the sound pressure waveforms of (a), (c), and (e), respectively.
FIG. 10 is a side view showing one step for explaining a screening method according to Embodiment 2 of the present invention.
11 shows a power spectrum obtained in the step shown in FIG. 10 in the embodiment, and (a), (b) and (c) show the power spectrum when no cracks are generated in the silicon substrate. It is.
12 shows a power spectrum obtained in the step shown in FIG. 10 in the embodiment, and (a), (b) and (c) show the power spectrum when a crack is generated in the silicon substrate. It is.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step for explaining the method for manufacturing a solar cell.
14 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG.
15 is a cross-sectional view showing a step performed after the step shown in FIG. 14;
FIG. 16 is a perspective view showing a silicon substrate after electrodes are formed.
FIG. 17 is another perspective view showing the silicon substrate after electrodes are formed.
FIG. 18 is a perspective view for explaining a problem of the silicon substrate after electrodes are formed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate, 1a surface, 1b back surface, 2 strain profile generation type, 2a concave profile part, 3 polyethylene sheet, 4 holding jig, 4a recessed part, 5 ports, 6 piping, 7 dry air, 8 impulse hammer, 9 board support Jig, 10 microphone, 11 shaking table, 12 arrows, 13 stress applying means, 14 micro crack detecting means, 15 good / defective product sorting means, 25, 27 Ag, 26 Al.

Claims (12)

製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力によって基板に損傷が生じるおそれのある基板を、製造ラインに投入する前にあらかじめ排除するための基板スクリーニング装置であって、
所定の処理の際に基板が受ける応力と実質的に同じ応力を基板に与えるための応力付加手段と、
前記応力付加手段によって応力が付加された基板に振動を与える加振手段と、
前記加振手段により基板が振動することによって発生する音を捉え、その捉えられた音の信号に基づいて基板の損傷の有無を検出する検出手段と
を備え
前記応力付加手段は、
所定の処理の際に基板が受ける応力に伴って生じる基板の反りの形状に対応した凹状部を有する歪生成型部と、
前記凹状部に基板を押し付けるための基板押付部と
を含む、基板スクリーニング装置。
A substrate screening apparatus for preliminarily removing a substrate that may be damaged by a stress caused by a predetermined process performed on the substrate in the production line before putting it into the production line,
Stress applying means for giving the substrate substantially the same stress as that applied to the substrate during a predetermined process;
Vibration means for applying vibration to the substrate to which stress is applied by the stress applying means;
Detecting the sound generated when the substrate vibrates by the vibration means, and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the signal of the captured sound ,
The stress applying means is
A strain generating mold portion having a concave portion corresponding to the shape of the warp of the substrate caused by the stress received by the substrate during a predetermined treatment;
A substrate pressing portion for pressing the substrate against the concave portion;
A substrate screening apparatus.
前記歪生成型部の前記凹状部は、前記所定の処理として、シリコン基板を適用した太陽電池セルの製造において、電極を形成するための熱処理を施す際に電極材料とシリコン基板との熱膨張係数の差に起因して生じる応力に伴って反ったシリコン基板の形状に対応した凹状プロファイルを有する、請求項1記載の基板スクリーニング装置。 The concave portion of the strain generating mold portion is a thermal expansion coefficient between the electrode material and the silicon substrate when the heat treatment for forming the electrode is performed in the manufacture of the solar cell using the silicon substrate as the predetermined treatment. The substrate screening apparatus according to claim 1, wherein the substrate screening apparatus has a concave profile corresponding to the shape of the silicon substrate warped in accordance with the stress caused by the difference . 前記基板押付部は、ガスの圧力を利用して基板を前記歪生成型部の前記凹状部に押付ける、請求項2記載の基板スクリーニング装置。  The substrate screening apparatus according to claim 2, wherein the substrate pressing unit presses a substrate against the concave portion of the strain generating mold unit using gas pressure. 前記基板押付部は、
前記歪生成型部の前記凹状部と対向し、ガスの導入口が設けられた押さえ治具と、
前記押さえ治具と前記歪生成型部との間に装着され、前記押さえ治具との間でガスが送込まれる閉空間を形成するための可撓性を有するシート部材と
を含む、請求項3記載の基板スクリーニング装置。
The substrate pressing portion is
A pressing jig provided with a gas inlet, facing the concave portion of the strain generating mold portion;
And a flexible sheet member that is mounted between the pressing jig and the strain generating mold portion and forms a closed space into which gas is fed between the pressing jig. 3. The substrate screening apparatus according to 3.
前記加振手段は、インパルスハンマにより基板を叩く手段を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の基板スクリーニング装置。  The said screening means is a substrate screening apparatus in any one of Claims 1-4 containing a means which taps a board | substrate with an impulse hammer. 前記検出手段は、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含む、請求項5記載の基板スクリーニング装置。  The detection means includes means for obtaining a sound pressure waveform from a captured sound signal and detecting presence / absence of damage to the substrate based on an attenuation pattern of a sound pressure waveform in a specific frequency region caused by a crack. 5. The substrate screening apparatus according to 5. 前記加振手段は、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させる手段を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の基板スクリーニング装置。  The said screening means is a board | substrate screening apparatus in any one of Claims 1-4 containing the means to vibrate a board | substrate, changing a frequency with a signal generator. 前記検出手段は、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出する手段を含む、請求項7記載の基板スクリーニング装置。  8. The detection unit according to claim 7, further comprising a unit that obtains a power spectrum from the captured sound signal and detects whether or not the substrate is damaged based on a level of a power spectrum in a specific frequency region caused by a crack. Substrate screening device. 製造ラインにおいて基板に施される所定の処理に伴って発生する応力により基板に損傷が生じるおそれのある基板を、製造ラインに投入する前にあらかじめ排除するための基板スクリーニング方法であって、
所定の処理の際に基板が受ける応力と実質的に同じ応力を基板に与えるための応力付加工程と、
前記応力付加工程において応力が付加された基板に振動を与える加振工程と、
前記加振工程において基板が振動することによって発生する音を捉え、その捉えられた音の信号に基づいて基板の損傷の有無を検出する検出工程と
を備え
前記応力付加工程では、所定の処理の際に基板が受ける応力に伴って生じる基板の反りの形状に対応した凹状部に基板が押し付けられる、基板スクリーニング方法。
A substrate screening method for preliminarily removing a substrate that may be damaged by a stress caused by a predetermined process performed on the substrate in the production line before putting it into the production line,
A stress applying step for applying to the substrate substantially the same stress as that applied to the substrate during a predetermined process;
An excitation process for applying vibration to the substrate to which stress is applied in the stress application process;
Detecting the sound generated when the substrate vibrates in the vibration step, and detecting the presence or absence of damage to the substrate based on the captured sound signal ,
The substrate screening method, wherein, in the stress applying step, the substrate is pressed against a concave portion corresponding to the shape of the warp of the substrate caused by the stress applied to the substrate during a predetermined process.
前記応力付加工程ではガスの圧力により基板に応力を付加する、請求項9記載の基板スクリーニング方法。  The substrate screening method according to claim 9, wherein stress is applied to the substrate by gas pressure in the stress applying step. 前記加振工程では、インパルスハンマによって基板を叩き、
前記検出工程では、捉えられた音の信号から音圧波形を求め、クラックに起因する特有の周波数領域の音圧波形の減衰パターンに基づいて基板の損傷の有無を判断する、請求項9または10に記載の基板スクリーニング方法。
In the vibration step, the substrate is hit with an impulse hammer,
The detection step obtains a sound pressure waveform from a captured sound signal, and determines whether or not the substrate is damaged based on an attenuation pattern of a sound pressure waveform in a specific frequency region caused by a crack. A method for screening a substrate as described in 1. above.
前記加振工程では、シグナルジェネレータにより周波数を変化させながら基板を振動させ、
前記検出工程では、捉えられた音の信号からパワースペクトルを求め、クラックに起因する特有の周波数領域のパワースペクトルのレベルに基づいて基板の損傷の有無を検出する、請求項9または10に記載の基板スクリーニング方法。
In the vibration step, the substrate is vibrated while changing the frequency by a signal generator,
11. The detection step according to claim 9, wherein in the detection step, a power spectrum is obtained from a captured sound signal, and the presence or absence of damage to the substrate is detected based on a level of a power spectrum in a specific frequency region caused by a crack. Substrate screening method.
JP2001141349A 2001-05-11 2001-05-11 Substrate screening apparatus and substrate screening method Expired - Fee Related JP3967089B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001141349A JP3967089B2 (en) 2001-05-11 2001-05-11 Substrate screening apparatus and substrate screening method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001141349A JP3967089B2 (en) 2001-05-11 2001-05-11 Substrate screening apparatus and substrate screening method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002343989A JP2002343989A (en) 2002-11-29
JP3967089B2 true JP3967089B2 (en) 2007-08-29

Family

ID=18987824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001141349A Expired - Fee Related JP3967089B2 (en) 2001-05-11 2001-05-11 Substrate screening apparatus and substrate screening method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3967089B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10345577A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-12 Hans Thoma Sound-based device for checking for hairline cracks in silicon slices used in the manufacture of solar cells comprises a sound source that transmits sound waves towards the slice and a recorder for detecting transmitted sound
JP2005142495A (en) 2003-11-10 2005-06-02 Sharp Corp Crack-detecting method for substrate, crack detecting apparatus therefor, and solar cell module manufacturing method
JP4925598B2 (en) * 2005-03-29 2012-04-25 京セラ株式会社 Solar cell element and solar cell module using the same
KR101290520B1 (en) * 2009-02-10 2013-07-26 삼성테크윈 주식회사 Photovoltaic cell inspecting device
KR101140306B1 (en) 2009-11-05 2012-05-02 주식회사 제우스 Dual line producing apparatus for solar battery
US9068909B2 (en) * 2010-12-17 2015-06-30 Gates Corporation Nondestructive test for flexible composites
JP5496147B2 (en) * 2011-05-09 2014-05-21 京セラ株式会社 Solar cell module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002343989A (en) 2002-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7191656B2 (en) Substrate crack inspecting method, substrate crack inspection apparatus, and solar battery module manufacturing method
JP3967089B2 (en) Substrate screening apparatus and substrate screening method
Dallas et al. Resonance ultrasonic vibrations for crack detection in photovoltaic silicon wafers
AU2008226491B2 (en) A method and apparatus for in-line quality control of wafers
CN101529575A (en) Chip pickup method and chip pickup apparatus
US9933394B2 (en) Method and apparatus for detecting cracks and delamination in composite materials
JP2004146727A (en) Transferring method of wafer
CN101529577A (en) Fixed jig, chip pickup method and chip pickup apparatus
JP2012526275A5 (en)
TWI591745B (en) Method and apparatus for inspecting a semiconductor chip prior to bonding
JP5773734B2 (en) Board pre-inspection method
CN107228990A (en) The method of testing and test device of piezoelectric piezoelectric modulus
EP1630551A1 (en) Substrate crack acoustic inspection apparatus and method
US7712370B2 (en) Method of detecting occurrence of sticking of substrate
JP2001144037A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
JP5789384B2 (en) Wafer crack detection apparatus, crack detection method thereof, solar cell or semiconductor element manufacturing apparatus, and manufacturing method thereof
JP2013504873A (en) Method and apparatus for detecting a wafer release event in a plasma processing chamber
JP3435380B2 (en) Si wafer inspection apparatus and Si wafer inspection method
JP2004335583A (en) Wafer dicing method
Ostapenko et al. Crack detection and analyses using resonance ultrasonic vibrations in crystalline silicon wafers
TWI398634B (en) Chip defect detecting apparatus
JP2002343992A (en) Internal crack inspection method for solar battery and inspection device therefor
CN108069386B (en) Ceramic substrate structure and cutting method
JPH04148549A (en) Evaluation of semiconductor device
JPH0252705A (en) Dividing method for semiconductor wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070522

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100608

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110608

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120608

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130608

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees