JP4906602B2 - Defect inspection apparatus and defect inspection method for polycrystalline silicon substrate - Google Patents

Defect inspection apparatus and defect inspection method for polycrystalline silicon substrate Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect inspection device and defect inspection method capable of removing a false crack image by X-ray scattering on a substrate surface occurring when a sample such as a solar cell substrate having a surface texture structure constituted by a polycrystal silicon substrate is inspected by X-ray. <P>SOLUTION: Data related to, for example, spatial variation of the differential value of concentration between pixels and X-ray absorption rate of each part of the sample is calculated from X-ray transmission data taken while the sample is rotated, and a plane image is reconstituted and operated using the spatial variation data. Thus, the plane image where part having high spatial variation of the X-ray absorption rate is emphasized inside the sample is obtained, and a minute crack or the like on the substrate can be clearly imaged. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関し、特に、X線を用いた多結晶シリコン基板の欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。   The present invention relates to a defect inspection apparatus and a defect inspection method, and more particularly to a defect inspection apparatus and a defect inspection method for a polycrystalline silicon substrate using X-rays.

産業用のX線検査装置においては、一般に、互いに対向配置されたX線源とX線検出器との間に測定に供すべき試料を配置し、その試料に回転を与えるか、あるいはX線源とX線検出器の対を試料に対して回転させつつ、試料にX線を照射して得られるX線透過データを取り込み、そのX線透過データを用いた断層像再構成演算によって、回転軸に直交する平面に沿った試料の断層像を構築する。このようなX線装置を用いることにより、例えば物品内部に存在するクラックなどの欠陥の有無等を、非破壊のもとに調査することができる(例えば、特許文献1参照)。   In an industrial X-ray inspection apparatus, generally, a sample to be used for measurement is placed between an X-ray source and an X-ray detector that are arranged opposite to each other, and the sample is rotated or an X-ray source is provided. X-ray transmission data obtained by irradiating the sample with X-rays while the pair of X-ray detectors is rotated with respect to the sample, and a rotational axis is obtained by tomographic image reconstruction calculation using the X-ray transmission data Construct a tomographic image of the sample along a plane perpendicular to. By using such an X-ray apparatus, for example, the presence or absence of defects such as cracks existing in the article can be investigated non-destructively (see, for example, Patent Document 1).

特開平9−145641号公報JP-A-9-145541

しかしながら、上述のようなX線透過データを用いて試料の断層像を再構成する従来のX線装置によると、測定対象試料によっては、所望の部位の断層像を正確に得ることができない場合がある。すなわち、例えば、太陽電池のような多結晶シリコン基板の場合には、基板表面に形成されたテクスチャー構造によるX線の散乱により、あたかも微少なクラックが存在しているように見える場合があり、誤検出してしまう可能性があるという問題点があった。   However, according to the conventional X-ray apparatus that reconstructs a tomographic image of a sample using the X-ray transmission data as described above, a tomographic image of a desired part may not be obtained accurately depending on the sample to be measured. is there. That is, for example, in the case of a polycrystalline silicon substrate such as a solar cell, X-ray scattering due to the texture structure formed on the surface of the substrate may appear as if there are minute cracks. There was a problem that it might be detected.

また、測定対象が金属のようなX線吸収率の高い物質と樹脂のようなX線吸収率の低い物質など、複数の材質からなる物質が混在しているような物品の場合、樹脂内部の微小なクラックなどの微妙なコントラストが、吸収率の高い物質の影響でうまく画像化できない場合があり、そのような場合には、精度よく検出を行うことができないという問題点があった。   In addition, in the case where the object to be measured is an article in which substances made of a plurality of materials such as a substance having a high X-ray absorption rate such as a metal and a substance having a low X-ray absorption rate such as a resin are mixed, In some cases, fine contrast such as minute cracks cannot be imaged well due to the influence of a substance having a high absorption rate. In such a case, there is a problem that detection cannot be performed with high accuracy.

この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、例えば、多結晶シリコン基板、特に、太陽電池基板で基板表面に形成されたテクスチャー構造のためにX線が散乱し、あたかも微少なクラックが存在しているように見えるような試料での微少なクラック等を適切に検査することが可能な多結晶シリコン基板の欠陥検査装置および欠陥検査方法を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem. For example, X-rays are scattered due to a texture structure formed on a substrate surface of a polycrystalline silicon substrate, particularly a solar cell substrate. An object of the present invention is to obtain a defect inspection apparatus and defect inspection method for a polycrystalline silicon substrate capable of appropriately inspecting a minute crack or the like in a sample that seems to have a crack.

この発明は、X線源とX線検出器との間に多結晶シリコン基板を配置し、上記X線源と上記X線検出器の対と上記多結晶シリコン基板とに相対的な回転を与えつつ、上記多結晶シリコン基板にX線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、上記多結晶シリコン基板の粒界とクラックとを区別して、欠陥の有無を検査する多結晶シリコン基板の欠陥検査装置であって、上記X線透過データに基づいて、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の空間的変動に係る空間的変動データを算出する空間的変動データ算出手段と、上記空間的変動データを用いて、上記多結晶シリコン基板の平面像を構築して、上記多結晶シリコン基板内部でX線吸収率の空間的変動が大きな部位が強調された平面像を生成する強調画像再構成演算手段と、上記多結晶シリコン基板の粒界のサイズに基づいて上記クラックに対する閾値を設定する閾値設定手段と、上記強調画像再構成演算手段により生成された上記平面像内の上記部位の大きさを上記閾値と比較して、当該閾値よりも大きい部位があれば、それを欠陥として検出する欠陥検出手段とを備えている多結晶シリコン基板の欠陥検査装置である。   In the present invention, a polycrystalline silicon substrate is disposed between an X-ray source and an X-ray detector, and a relative rotation is applied to the X-ray source, the pair of X-ray detectors, and the polycrystalline silicon substrate. However, the polycrystalline silicon substrate is irradiated with X-rays, and the X-ray transmission data taken at every predetermined rotation angle is used to distinguish between the grain boundaries and cracks of the polycrystalline silicon substrate and inspect for defects. A defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate, wherein spatial variation data for calculating spatial variation data relating to spatial variation in X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate is calculated based on the X-ray transmission data. Using the variation data calculation means and the spatial variation data, a planar image of the polycrystalline silicon substrate was constructed, and the portion where the spatial variation of the X-ray absorption rate was large inside the polycrystalline silicon substrate was emphasized. Emphasis to generate a planar image Reconstruction calculation means, threshold setting means for setting a threshold value for the crack based on the grain boundary size of the polycrystalline silicon substrate, and the region in the planar image generated by the enhanced image reconstruction calculation means. A defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate comprising defect detection means for comparing a size with the threshold value and detecting a portion larger than the threshold value as a defect.

この発明は、X線源とX線検出器との間に多結晶シリコン基板を配置し、上記X線源と上記X線検出器の対と上記多結晶シリコン基板とに相対的な回転を与えつつ、上記多結晶シリコン基板にX線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、上記多結晶シリコン基板の粒界とクラックとを区別して、欠陥の有無を検査する多結晶シリコン基板の欠陥検査装置であって、上記X線透過データに基づいて、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の空間的変動に係る空間的変動データを算出する空間的変動データ算出手段と、上記空間的変動データを用いて、上記多結晶シリコン基板の平面像を構築して、上記多結晶シリコン基板内部でX線吸収率の空間的変動が大きな部位が強調された平面像を生成する強調画像再構成演算手段と、上記多結晶シリコン基板の粒界のサイズに基づいて上記クラックに対する閾値を設定する閾値設定手段と、上記強調画像再構成演算手段により生成された上記平面像内の上記部位の大きさを上記閾値と比較して、当該閾値よりも大きい部位があれば、それを欠陥として検出する欠陥検出手段とを備えている多結晶シリコン基板の欠陥検査装置であるので、多結晶シリコン基板、特に、太陽電池基板で基板表面に形成されたテクスチャー構造のためにX線が散乱し、あたかも微少なクラックが存在しているように見えるような基板での微少なクラック等を適切に検査することが可能である。   In the present invention, a polycrystalline silicon substrate is disposed between an X-ray source and an X-ray detector, and a relative rotation is applied to the X-ray source, the pair of X-ray detectors, and the polycrystalline silicon substrate. However, the polycrystalline silicon substrate is irradiated with X-rays, and the X-ray transmission data taken at every predetermined rotation angle is used to distinguish between the grain boundaries and cracks of the polycrystalline silicon substrate and inspect for defects. A defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate, wherein spatial variation data for calculating spatial variation data relating to spatial variation in X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate is calculated based on the X-ray transmission data. Using the variation data calculation means and the spatial variation data, a planar image of the polycrystalline silicon substrate was constructed, and the portion where the spatial variation of the X-ray absorption rate was large inside the polycrystalline silicon substrate was emphasized. Emphasis to generate a planar image Reconstruction calculation means, threshold setting means for setting a threshold value for the crack based on the grain boundary size of the polycrystalline silicon substrate, and the region in the planar image generated by the enhanced image reconstruction calculation means. The polycrystalline silicon substrate is a defect inspection device for a polycrystalline silicon substrate that includes a defect detection means that detects a portion having a size larger than the threshold value by comparing it with the threshold value. In particular, X-rays are scattered due to the texture structure formed on the substrate surface of the solar cell substrate, and minute cracks and the like on the substrate that appear as if there are minute cracks are appropriately inspected. It is possible.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る多結晶シリコン基板の欠陥検査装置の構成を示した概略構成図である。図1において、1はX線源、2はX線源1から照射されたX線、3は測定に供すべき検査対象の被検体(試料)、4は被検体3を載置するための試料ステージである。5は被検対3を透過したX線2を検出するためのX線受光素子から構成されたX線検出器、6はX線検出器5で検出されたX線透過データを取り込む画像取込装置、7は画像取込装置6で取り込んだX線透過データの解析を行う演算装置である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is an X-ray source, 2 is an X-ray irradiated from the X-ray source 1, 3 is a subject to be examined (sample) to be subjected to measurement, and 4 is a sample on which the subject 3 is placed. It is a stage. Reference numeral 5 denotes an X-ray detector composed of an X-ray light receiving element for detecting the X-ray 2 transmitted through the test pair 3, and reference numeral 6 denotes an image capturing for capturing X-ray transmission data detected by the X-ray detector 5. An apparatus 7 is an arithmetic unit that analyzes the X-ray transmission data captured by the image capturing apparatus 6.

X線源1はX線2を被検体3に対して照射し、被検体3を透過させる。被検体3は例えば多結晶シリコン基板より構成された太陽電池基板である。太陽電池基板は、テクスチャー構造と呼ばれる、表面に無数の凹凸を形成した構造を持っている特徴がある。   The X-ray source 1 irradiates the subject 3 with X-rays 2 and transmits the subject 3. The subject 3 is a solar cell substrate made of, for example, a polycrystalline silicon substrate. The solar cell substrate is characterized by having a structure called a texture structure in which numerous irregularities are formed on the surface.

通常の半導体基板に対して、X線2を照射した場合には、基板を透過したX線量に応じた透過画像を得ることができる。しかし、基板表面にテクスチャー構造と呼ばれる無数の凹凸が存在する場合には、テクスチャー部分でX線2が散乱するため、散乱したX線同士の衝突部分の境界で透過量が増大するため、この境界部分で線状の画像が得られることがある。このため、この線状画像と、欠陥によるそれとを区別することが難しい。   When a normal semiconductor substrate is irradiated with X-rays 2, a transmission image corresponding to the X-ray dose transmitted through the substrate can be obtained. However, when there are innumerable irregularities called texture structures on the substrate surface, X-rays 2 are scattered at the texture portion, and the amount of transmission increases at the boundary between the collision portions of the scattered X-rays. In some cases, a linear image may be obtained. For this reason, it is difficult to distinguish this linear image from that due to defects.

但し、上記境界部分で見られる線状の画像は、被検体3に対するX線2の照射角度を変化させると、被検体3の透過画像上に検出される位置が異なるという特徴がある。   However, the linear image seen at the boundary part has a feature that the position detected on the transmission image of the subject 3 differs when the irradiation angle of the X-ray 2 with respect to the subject 3 is changed.

また、被検体3が多結晶シリコンよりなる基板の場合、X線の入射角度や観察条件により結晶間の粒界がX線透過像に見られることがあり、この粒界部分も欠陥と区別することが難しい。   When the object 3 is a substrate made of polycrystalline silicon, a grain boundary between crystals may be seen in an X-ray transmission image depending on an X-ray incident angle and observation conditions, and this grain boundary part is also distinguished from a defect. It is difficult.

被検体3は試料ステージ4上に配置される。試料ステージ4は、被検体3をz軸方向(高さ方向)に沿った回転軸を中心として回転させるための回転機構と、そのz軸を含む互いに直交する3軸(x,y,z)方向に移動させるための機構、および、ステージの中心に対してz軸の上下方向に回転させる機構を備えている。これらの機構のうちの少なくとも1つを用いて、X線源1とX線検出器5の対と被検対3とに相対的な回転を与える。   The subject 3 is placed on the sample stage 4. The sample stage 4 includes a rotation mechanism for rotating the subject 3 around a rotation axis along the z-axis direction (height direction) and three axes (x, y, z) orthogonal to each other including the z-axis. And a mechanism for rotating in the vertical direction of the z axis with respect to the center of the stage. At least one of these mechanisms is used to provide relative rotation to the pair of X-ray source 1 and X-ray detector 5 and the test pair 3.

したがって、測定は、試料ステージ4上の被検体3を例えばz軸の上下方向に回転させつつ、所定の回転角度ごとに、X線検出器5により透過したX線2を検出し、そうして得られた、所定の回転角度ごとのX線検出器5の出力、つまりX線透過データが、画像取込装置6を介して、演算装置7に逐次取り込まれる。   Therefore, the measurement is performed by detecting the X-ray 2 transmitted by the X-ray detector 5 at every predetermined rotation angle while rotating the subject 3 on the sample stage 4 in the vertical direction of the z-axis, for example. The obtained output of the X-ray detector 5 at every predetermined rotation angle, that is, X-ray transmission data, is sequentially taken into the arithmetic device 7 via the image taking device 6.

演算装置7は、例えば、コンピュータとその周辺機器および解析プログラムより構成されるシステムである。演算装置7は、X線源1とX線検出器5の対と被検対3とに相対的な回転を与えながらX線2を照射して、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、例えば、互いに隣接する画素間のX線強度データ(あるいは、256階調で表現した画素の濃度データ)の差分値などの、被検体3の各部位のX線吸収率の空間的変動に係る空間的変動データを算出する空間的変動データ算出手段と、当該空間的変動データを用いて、被検体3の平面像を構築して、被検体3内部でX線吸収率の空間的変動が大きな部位が強調された平面像を生成する強調画像再構成演算手段と、多結晶シリコン基板の粒界のサイズに基づいて検出したいクラックに対する閾値を設定する閾値設定手段と、強調画像再構成演算手段により生成された平面像内の各部位の大きさを設定された閾値と比較して、当該閾値よりも大きい部位があれば、それを欠陥として検出する欠陥検出手段とを備えている。   The arithmetic device 7 is, for example, a system that includes a computer, its peripheral devices, and an analysis program. The arithmetic unit 7 irradiates the X-ray 2 while giving a relative rotation to the pair of the X-ray source 1 and the X-ray detector 5 and the pair 3 to be examined, and transmits the X-ray transmitted at every predetermined rotation angle. Using the data, for example, the space of the X-ray absorption rate of each part of the subject 3 such as a difference value of X-ray intensity data (or pixel density data expressed in 256 gradations) between adjacent pixels. Variation data calculating means for calculating the spatial variation data related to the spatial variation, and a plane image of the subject 3 is constructed using the spatial variation data, and the space of the X-ray absorption rate inside the subject 3 Enhanced image reconstruction calculating means for generating a planar image in which a portion having a large variation is emphasized, threshold setting means for setting a threshold for a crack to be detected based on the grain boundary size of the polycrystalline silicon substrate, enhanced image reconstruction In the plane image generated by the configuration calculation means Compared to set the size of the site threshold, if there is greater site than the threshold value, and a defect detection means for detecting it as defective.

なお、ここでは、試料ステージ4を回転させることでX線2の被検体3への入射角度を変化させたが、もちろん試料ステージ4を固定しておき、X線源1およびX線検出器5を回転させることで被検体3へのX線の入射角度を変化させても構わない。   Here, the incident angle of the X-ray 2 to the subject 3 is changed by rotating the sample stage 4, but of course the sample stage 4 is fixed and the X-ray source 1 and the X-ray detector 5 are fixed. The angle of incidence of X-rays on the subject 3 may be changed by rotating.

画像取込装置6を介して取り込んだX線検出器5のデータは、演算装置7で逐次解析され、例えば、差分値演算処理を行って、被検体3の各部位におけるX線吸収率の空間変動データを求め、その空間変動データを用いて被検体3の平面像を構築するので、データ上には上記の境界部分での線状の画像データや結晶粒界像は相殺処理されて、被検体3内部でX線吸収率の空間的変化が大きな部位が強調された平面像が得られ、欠陥画像による画像だけを得ることができる。このとき、被検体3を構成している多結晶シリコン基板の粒界の大きさに基づいて閾値を設定しておき、当該閾値よりもサイズの大きい欠陥をクラックとして判別する。これにより、多結晶シリコン基板の粒界とその粒界と同じオーダーのサイズをもつクラックとを区別して、真のクラックのみを欠陥として検出することができる。このように、本実施の形態においては、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、当該回転角度毎に取り込んだ複数のX線透過データから被検体3のX線像を合成する際に、被検対3の各部位のX線吸収率の空間的変動に係るデータを算出し、そのX線吸収率の空間的変動データを用いて、X線検出器5の出力に基づく回転角度ごとのX線強度分布画像を積算していき、平面像を合成するようにしたので、X線の散乱がある基板においても、適切に精度よくクラックの検出を行うことができる。   Data of the X-ray detector 5 captured via the image capturing device 6 is sequentially analyzed by the arithmetic device 7, for example, a differential value arithmetic process is performed, and the X-ray absorption rate space in each part of the subject 3 is analyzed. Since the fluctuation data is obtained and the plane image of the subject 3 is constructed using the spatial fluctuation data, the linear image data and the crystal grain boundary image at the boundary portion are offset on the data, and the object is thus corrected. A planar image is obtained in which a portion where the spatial change in the X-ray absorption rate is large is emphasized inside the specimen 3, and only an image based on a defect image can be obtained. At this time, a threshold value is set based on the size of the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate constituting the object 3, and a defect having a size larger than the threshold value is determined as a crack. Thereby, it is possible to distinguish between the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate and the crack having the same order size as the grain boundary, and to detect only the true crack as a defect. As described above, in the present embodiment, the X-ray transmission data acquired at each predetermined rotation angle is used to synthesize the X-ray image of the subject 3 from the plurality of X-ray transmission data acquired at each rotation angle. In this case, data related to the spatial variation of the X-ray absorption rate of each part of the test pair 3 is calculated, and based on the output of the X-ray detector 5 using the spatial variation data of the X-ray absorption rate. Since the X-ray intensity distribution images for each rotation angle are integrated and the planar images are synthesized, cracks can be detected appropriately and accurately even on a substrate with X-ray scattering.

また、本実施の形態ではX線源1とX線検出器5を一組のみ用いた場合を示したが、X線源1とX線検出器5をそれぞれ二組以上使用して、二組以上のX線検出器5から取り込んだX線透過データを用いて、上記回転の中心軸の平面に沿った像を再構成する際に互いのX線強度分布画像を積算するような画像再構成演算手段を用いることで、試料ステージ4およびX線源1の可動を行わないようにしても構わない。   In this embodiment, only one set of X-ray source 1 and X-ray detector 5 is used. However, two or more sets of X-ray source 1 and X-ray detector 5 are used. Image reconstruction that integrates the X-ray intensity distribution images when reconstructing an image along the plane of the central axis of rotation using the X-ray transmission data acquired from the X-ray detector 5 described above. By using the calculation means, the sample stage 4 and the X-ray source 1 may not be moved.

以上のように、本実施の形態にかかる欠陥検査装置は、X線源1とX線検出器5との間に試料である被検体3を配置し、試料ステージ4を回転させることにより、X線源1とX線検出器5の対と被検体3とに相対的な回転を与えつつ、被検体3にX線2を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、例えば互いに隣接する画素間のX線強度データ(濃度データ)の差分値などの、被検体3の各部位におけるX線吸収率の空間変動データを求め、その空間変動データを用いて被検体3の平面像を構築するので、被検体3内部でX線吸収率の空間的変化が大きな部位が強調された平面像が得られる。また、X線強度データの差分値を用いることで太陽電池基板をX線観察する場合に現れる特有の散乱像を除外した平面像を得ることができる。以上により、本実施の形態によれば、多結晶シリコン基板、特に、太陽電池基板で基板表面に形成されたテクスチャー構造のためにX線が散乱し、あたかも微少なクラックが存在しているように見えるような基板での微少なクラック等を適切に検査することが可能である。   As described above, the defect inspection apparatus according to the present embodiment arranges the subject 3 as the sample between the X-ray source 1 and the X-ray detector 5 and rotates the sample stage 4 to rotate the sample stage 4. The X-ray transmission data acquired at every predetermined rotation angle is used by irradiating the subject 3 with the X-ray 2 while giving a relative rotation to the pair of the radiation source 1 and the X-ray detector 5 and the subject 3. Thus, for example, spatial variation data of the X-ray absorption rate in each part of the subject 3 such as a difference value of X-ray intensity data (density data) between adjacent pixels is obtained, and the subject is used using the spatial variation data. 3 is constructed, a planar image is obtained in which a region where the spatial change in the X-ray absorption rate is large is emphasized inside the subject 3. Further, by using the difference value of the X-ray intensity data, it is possible to obtain a planar image excluding a specific scattered image that appears when the solar cell substrate is observed by X-ray. As described above, according to the present embodiment, X-rays are scattered due to the texture structure formed on the substrate surface of the polycrystalline silicon substrate, particularly the solar cell substrate, as if minute cracks exist. It is possible to properly inspect minute cracks and the like on the visible substrate.

実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2に係る多結晶シリコン基板の欠陥検査装置の構成を示した概略構成図である。図1と同じ構成については同一符号により示し、ここでは、その説明を省略する。なお、図2において、10は、X線源1およびX線検出器5が固定され、それらを同時に回転させるための固定回転治具である。また、11は、固定回転治具10を回転駆動させるための回転駆動モータである。
Embodiment 2. FIG.
2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of a defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here. In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a fixed rotating jig for fixing the X-ray source 1 and the X-ray detector 5 and rotating them simultaneously. Reference numeral 11 denotes a rotation drive motor for driving the fixed rotation jig 10 to rotate.

X線源1はX線2を照射し、被検体3を透過させる。被検体3は例えば多結晶シリコン基板より構成された太陽電池基板である。太陽電池基板の表面には、テクスチャー構造と呼ばれる、表面に無数の凹凸を形成した構造を持っている特徴がある。X線源1とX線検出器5は垂直沿上に設置され、互いに垂直沿上の対角に位置しながら、固定回転治具10により回転する。また、X線源1の横には可視光源および可視光像検出器(図示せず)が、配置されている。可視光像検出器はCCDカメラ等から構成される。可視光源と可視光像検出器は固定回転治具10に固着されているので、X線源1とX線検出器5と共に回転する。なお、X線源1と可視光源および可視光像検出器とを一体に構成してもよい。   The X-ray source 1 emits X-rays 2 and transmits the subject 3. The subject 3 is a solar cell substrate made of, for example, a polycrystalline silicon substrate. The surface of the solar cell substrate is characterized by having a structure called a texture structure in which numerous irregularities are formed on the surface. The X-ray source 1 and the X-ray detector 5 are installed along the vertical axis, and are rotated by the fixed rotating jig 10 while being positioned diagonally along the vertical axis. A visible light source and a visible light image detector (not shown) are arranged beside the X-ray source 1. The visible light image detector is composed of a CCD camera or the like. Since the visible light source and the visible light image detector are fixed to the fixed rotation jig 10, they rotate together with the X-ray source 1 and the X-ray detector 5. Note that the X-ray source 1, the visible light source, and the visible light image detector may be configured integrally.

本実施の形態における画像取込装置6は、可視光による画像とX線による画像とを読み取る手段と、該X線による画像読み取り手段から、X線の基板表面での散乱による画像情報を検出する手段と、該可視光の読み取り手段から得られた画像情報によるクラックと基板表面のテクスチャー部分で散乱したX線による線状画像の情報に基づいて基板面上のクラックを補正する補正手段とを有している。画像取込装置6によるクラックと該線状画像との判定は閾値によって判定され、該閾値は該読み取り手段の解像度および積算回数に応じて変化するようにする手段を有している。閾値は、閾値a、閾値bの二つから構成し、閾値の少なくとも1つが読み取り解像度に対して非連続的に変化するか、もしくは閾値の少なくとも一つが読み取り解像度を引数とする関数で表すようにする。さらにもう一方の閾値は解像度とは無関係に積算関数に対して非連続的に変化するか、もしくは積算回数を引数とする関数で表わされる。   The image capturing device 6 according to the present embodiment detects image information due to scattering of X-rays on the substrate surface from a means for reading an image by visible light and an image by X-rays and an image reading means by X-rays. And a correcting means for correcting cracks on the substrate surface based on information on cracks based on image information obtained from the reading means for visible light and information on linear images based on X-rays scattered on textured portions of the substrate surface. is doing. The determination of the crack and the linear image by the image capturing device 6 is made by a threshold value, and the threshold value has means for changing according to the resolution of the reading means and the number of integrations. The threshold is composed of two thresholds a and b, and at least one of the thresholds changes discontinuously with respect to the reading resolution, or at least one of the thresholds is expressed by a function having the reading resolution as an argument. To do. Further, the other threshold value changes discontinuously with respect to the integration function regardless of the resolution, or is expressed by a function having the number of integrations as an argument.

次に、具体的な検出の流れについて、図2および図3〜図5のフローチャートに基づいて説明する。まず、図3に示すように、図2(a)の画像取込工程1において、被検体3表面の可視光画像を撮像する(ステップS1)。可視光源は被検体3上部に設置され被検体3表面で反射した可視光像を可視光源とほぼ同一位置に取り付けたCCDカメラにより撮影する。また、この撮影したときの基板位置情報および解像度、倍率を可視光画像とともに取込しておく(ステップS2)。次に、X線源1よりX線2を照射し、被検体3を透過したX線2をX線検出器5により検出し、X線透過画像を撮像する(ステップS3)。   Next, a specific flow of detection will be described based on the flowcharts of FIGS. 2 and 3 to 5. First, as shown in FIG. 3, in the image capturing step 1 of FIG. 2A, a visible light image on the surface of the subject 3 is captured (step S1). The visible light source is set on the subject 3 and a visible light image reflected from the surface of the subject 3 is photographed by a CCD camera attached at substantially the same position as the visible light source. Further, the substrate position information, resolution, and magnification at the time of photographing are captured together with the visible light image (step S2). Next, the X-ray 2 is irradiated from the X-ray source 1, the X-ray 2 transmitted through the subject 3 is detected by the X-ray detector 5, and an X-ray transmission image is captured (step S3).

ところで、多結晶シリコン基板より成る被検体3の太陽電池セル表面には、一例として銀を主成分とする金属電極配線が形成されている。一般に、金属電極配線ではX線を透過しないか、もしくは透過してもその透過量は多結晶シリコン部分と比較してごく僅かとなる。このため、X線透過画像では多結晶シリコン部分のX線透過量が多くなり、金属電極配線ではX線透過量がゼロ、もしくはごく僅かとなる。X線の透過画像をX線の透過量に応じて256階調で表現する場合には、仮に100%のX線が透過した部分を255とし、白で表現したとすると、0%すなわち、X線が全く透過してこなかった部分を0とし、黒で表現する。もちろん、階調数を256以上に設定したり、白黒の二値化表現で行わなくても構わない。ここで、多結晶シリコン基板のX線の透過量を80%と仮定し、このように表現したとすると、X線の透過画像上では多結晶シリコン部分が200階調程度の灰色で表現され、金属電極配線部分は、黒く表現される。一方、被検体の表面および内部にクラックが存在していた場合には、そのクラック部分でX線が散乱または吸収されるため、X線の透過量が増大または減少することとなる。このため、クラック部分は白または黒く表現されることとなる。また、基板表面にテクスチャー構造と呼ばれる無数の凹凸が存在する場合には、テクスチャー部分でX線が散乱するため、散乱したX線同士の衝突部分の境界で透過量が増大または減少するため、この境界部分で線状の白または黒の画像(以下、線状画像とする。)が得られることがある。   By the way, a metal electrode wiring mainly composed of silver is formed on the surface of the solar battery cell of the subject 3 made of a polycrystalline silicon substrate as an example. In general, the metal electrode wiring does not transmit X-rays or transmits only a small amount compared to the polycrystalline silicon portion. For this reason, in the X-ray transmission image, the X-ray transmission amount of the polycrystalline silicon portion is large, and in the metal electrode wiring, the X-ray transmission amount is zero or very small. When expressing an X-ray transmission image with 256 gradations according to the amount of X-ray transmission, if a portion where 100% of X-rays are transmitted is 255 and expressed in white, 0%, that is, X The portion where the line has not been transmitted at all is set to 0 and expressed in black. Of course, the number of gradations may be set to 256 or more, or it may not be performed in black and white binary representation. Here, assuming that the amount of X-ray transmission of the polycrystalline silicon substrate is 80% and expressed in this way, the polycrystalline silicon portion is expressed in gray of about 200 gradations on the X-ray transmission image, The metal electrode wiring portion is expressed in black. On the other hand, if there are cracks on the surface and inside of the subject, X-rays are scattered or absorbed by the cracks, so that the amount of X-ray transmission increases or decreases. For this reason, a crack part will be expressed white or black. In addition, when there are innumerable irregularities called texture structures on the substrate surface, X-rays are scattered at the textured portion, so that the amount of transmission increases or decreases at the boundary between the scattered X-ray collisions. A linear white or black image (hereinafter referred to as a linear image) may be obtained at the boundary portion.

そのため、ステップS3により得られたX線透過画像から、ステップS1およびS2で得られた可視光画像の金属電極配線部分の位置情報をもとに、この金属電極配線部分のみの画像処理を行い、X線透過画像から配線位置情報を除去する(ステップS4)。なお、除去する処理として、ここでは仮に、金属電極配線部分の画像を、多結晶シリコン部分と同じ階調200の灰色に変換する。また、ステップS3でX線透過画像情報を取得する際にも、可視光像を取得した時と同様に基板位置情報および解像度、倍率を取り込んでおく。当然のことながら、前記金属電極配線部分のみの画像処理を行う場合には、基板の位置情報および画像の解像度、倍率等、種々の画像取り込みに関わる情報を可視光画像およびX線透過画像で一致または調整しておく必要がある。また、太陽電池セルの裏面にも一例としてアルミを主成分とする金属電極が形成されているが、表面と異なり、裏面全面に均一に形成されているためX線の透過量は一様に減少するだけである。   Therefore, based on the position information of the metal electrode wiring part of the visible light image obtained in steps S1 and S2, from the X-ray transmission image obtained in step S3, image processing of only this metal electrode wiring part is performed, Wiring position information is removed from the X-ray transmission image (step S4). Note that, as the removal processing, here, the image of the metal electrode wiring portion is converted into gray having the same gradation 200 as that of the polycrystalline silicon portion. Further, when acquiring the X-ray transmission image information in step S3, the substrate position information, the resolution, and the magnification are captured in the same manner as when the visible light image is acquired. Naturally, when image processing is performed only on the metal electrode wiring portion, information relating to various image captures, such as substrate position information, image resolution, and magnification, is consistent between the visible light image and the X-ray transmission image. Or it needs to be adjusted. In addition, a metal electrode mainly composed of aluminum is formed on the back surface of the solar cell as an example, but unlike the front surface, it is uniformly formed on the entire back surface, so that the amount of X-ray transmission is uniformly reduced. Just do it.

また、太陽電池セルの電気的な短絡を防止するため、裏面側端部には前記アルミを主成分とする金属電極を形成しない部分が存在する場合がある。このように裏面電極を形成した部分としなかった部分では、X線透過状態が異なるため、この境界部分でクラックと同様な線画像が得られる。このような線画像は、上記ステップS1からステップS4を裏面側に適用することで除去することが可能となる。   Moreover, in order to prevent the electrical short circuit of a photovoltaic cell, the part which does not form the metal electrode which has the said aluminum as a main component may exist in a back surface side edge part. Since the X-ray transmission state is different in the portion where the back electrode is not formed as described above, a line image similar to a crack is obtained at this boundary portion. Such a line image can be removed by applying steps S1 to S4 to the back side.

さらに、太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを組み立てる際に、太陽電池セル同士を接続するためのモジュール電極を接続するために電極パッドを太陽電池セルの裏面の一部分に形成する場合がある。この電極パッドは一例として銀を主成分とする電極が形成される。このように裏面電極として材質の異なる電極が形成されている場合には、X線透過状態が異なるため、異種材質の境界部分でクラックと同様な線画像が得られる。この線画像も、上記ステップS1からステップS4を裏面側に適用することで除去することが可能となる。   Furthermore, when assembling a solar cell module using solar cells, an electrode pad may be formed on a part of the back surface of the solar cells in order to connect module electrodes for connecting the solar cells. As an example of this electrode pad, an electrode mainly composed of silver is formed. In this way, when an electrode made of a different material is formed as the back electrode, the X-ray transmission state is different, so that a line image similar to a crack is obtained at the boundary portion of the different material. This line image can also be removed by applying steps S1 to S4 to the back side.

次に、X線透過画像から表面の金属電極配線部分の情報を除外した画像、および、X線透過画像を取り込んだ際の画像の解像度、倍率等の情報を用いて、クラックがあるか否かを判定し、クラック部分と仮定した箇所について、順次、その基板面内での座標位置、および面積、長さなどを特定し、クラック検出位置特定テーブル(1)へ書き込んでいって、クラック検出位置特定テーブル(1)を完成させ、最後に、それらの数量を算出する(ステップS5)。なお、この判定処理は、図4に示すフローの手順により行われる。これについては後述する。   Next, whether or not there is a crack using information obtained by excluding information on the surface metal electrode wiring portion from the X-ray transmission image, and information such as resolution and magnification of the image when the X-ray transmission image is captured For the location assumed to be a crack portion, the coordinate position, area, length, etc. in the substrate surface are sequentially specified and written to the crack detection location specification table (1), and the crack detection location is determined. The specific table (1) is completed, and finally, the quantity thereof is calculated (step S5). This determination process is performed according to the flow procedure shown in FIG. This will be described later.

ステップS5の判定の結果、クラックが存在していた場合には、ステップS7に進む。一方、クラックが存在してなかった場合には、ステップS13に進み、基板位置の移動または基板交換を行った後、ステップS1の処理に戻る。   As a result of the determination in step S5, if a crack exists, the process proceeds to step S7. On the other hand, if there is no crack, the process proceeds to step S13, the substrate position is moved or the substrate is replaced, and then the process returns to step S1.

ステップS7に進んだ場合について説明する。まず、図2(b)の画像取込工程2のように、X線源1およびX線検出器5を、図の矢印A方向に所定回転角度だけ回転させて、再び、ステップS1〜S6と同様の処理を行う(ステップS7〜S11)。なお、ここでは、回転角度を5度程度として処理を実施し、クラック検出位置特定テーブル(2)を完成させ、最後に、それらの数量を算出する。このようにして得られたクラック検出位置特定テーブル(1)およびクラック検出位置特定テーブル(2)を出力する(ステップS12)。   The case where it progresses to step S7 is demonstrated. First, as in the image capturing step 2 in FIG. 2B, the X-ray source 1 and the X-ray detector 5 are rotated by a predetermined rotation angle in the direction of arrow A in the figure, and steps S1 to S6 are performed again. Similar processing is performed (steps S7 to S11). Here, the processing is performed with the rotation angle set to about 5 degrees, the crack detection position specifying table (2) is completed, and finally the quantity thereof is calculated. The crack detection position specification table (1) and the crack detection position specification table (2) thus obtained are output (step S12).

つづいて、図5の処理に移り、クラックと線状画像との識別を行う。まず、クラック検出位置特定テーブル(1)に書き込まれているクラックの情報を読み込む(ステップS41)。次に、クラック検出位置特定テーブル(2)に書き込まれているクラックの情報を読み込む(ステップS42)。次に、クラック検出位置特定テーブル(1)およびクラック検出位置特定テーブル(2)から読み出したクラック情報の比較を実施する(ステップS43)。   Subsequently, the process proceeds to the process of FIG. 5 to identify the crack and the linear image. First, the crack information written in the crack detection position specifying table (1) is read (step S41). Next, the crack information written in the crack detection position specifying table (2) is read (step S42). Next, the crack information read from the crack detection position specification table (1) and the crack detection position specification table (2) is compared (step S43).

基板表面にテクスチャー構造に起因して発生する、散乱したX線による線状画像は、X線の入射角度を変化させると、その出現位置が異なるという特徴を持っている。これは、基板表面にテクスチャー構造が形成された多結晶シリコン基板においてのみ発生する特異な現象である。したがって、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)において、同一座標上に同程度の大きさのクラックが検出されていれば、それは真のクラックと判定することができ、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)で書き込まれているクラックの位置座標が異なっていれば、それは偽のクラック、すなわち線状画像であると判定できる。   A linear image of scattered X-rays generated due to the texture structure on the substrate surface has a feature that the appearance position thereof changes when the X-ray incident angle is changed. This is a unique phenomenon that occurs only in a polycrystalline silicon substrate having a texture structure formed on the substrate surface. Therefore, in the crack detection position specification tables (1) and (2), if a crack of the same size is detected on the same coordinate, it can be determined as a true crack, and the crack detection position specification table If the position coordinates of the cracks written in (1) and (2) are different, it can be determined that it is a fake crack, that is, a linear image.

従って、ステップS43による比較の結果に基づいて、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)に書き込まれているクラックの位置座標が同じか否かを判定し(ステップS44)、同じであった場合には、クラックと判定し(ステップS45)、同じでなかった場合には、線状画像と判定して(ステップS48)、ステップS49に進む。   Therefore, based on the comparison result in step S43, it is determined whether or not the position coordinates of the cracks written in the crack detection position specification tables (1) and (2) are the same (step S44). In this case, it is determined as a crack (step S45), and when they are not the same, it is determined as a linear image (step S48), and the process proceeds to step S49.

ステップS45でクラックと判定した場合には、次に、当該クラックの位置座標と大きさを特定し(ステップS46)、それを確定クラック検出位置特定テーブルに書き込み(ステップS47)、ステップS49に進む。   If it is determined as a crack in step S45, then the position coordinates and size of the crack are specified (step S46), and the crack is written in the fixed crack detection position specification table (step S47), and the process proceeds to step S49.

クラック検出位置特定テーブル(1)に書き込まれているすべてのクラックを読み出したか否かを判定する(ステップS49)。すべて終わっていた場合には、そのまま処理を終了し(ステップS50)、終わっていなければ、ステップS41に戻り、すべてのクラック情報について繰り返し処理を行う(ステップS51)。   It is determined whether all cracks written in the crack detection position specifying table (1) have been read (step S49). If all have been completed, the process is terminated as it is (step S50), and if not completed, the process returns to step S41 to repeat the process for all the crack information (step S51).

なお、上記の処理において、さらに検出精度を高めるためには、X線の入射角度をさらに変化させた場合の画像取り込みを行い、クラック検出位置特定テーブルをより多く作成し、判定に用いればよい。また、複数の画像解像度で取り込んだ画像情報を総合的に判断して検出精度を高めることも可能である。   In the above processing, in order to further improve the detection accuracy, it is only necessary to capture images when the X-ray incident angle is further changed, create more crack detection position specification tables, and use them for determination. It is also possible to improve the detection accuracy by comprehensively determining image information captured at a plurality of image resolutions.

以上のようにして、真のクラックと判定されたクラックを持つ太陽電池セル基板を特定することが可能となる。   As described above, it is possible to specify a solar cell substrate having a crack determined to be a true crack.

ここで、図4に示したクラック判定処理(図3のステップS5,S9)について説明する。図4(a)が図3のステップS5の処理であり、図4(b)が図3のステップS9の処理である。まず、図4(a)について説明する。まず、X線透過画像を取り込んだ際の画像の解像度、倍率等の情報を読み出し(ステップS21)、その情報と図3のステップS1からS4の処理により得られた、X線透過画像から表面の金属電極配線部分の情報および裏面の金属電極により線画像を排出する影響部分の情報を除外した画像とに基づいて、判定するクラックのサイズ情報をクラック判定サイズ閾値テーブルから読み込み(ステップS22)、クラック検出判定サイズを決定する(ステップS23)。なお、判定したいクラックサイズの閾値情報は、多結晶シリコン基板の粒界とその粒界と同じオーダーのサイズをもつクラックとを区別できるように設定する。すなわち、閾値を多結晶シリコン基板の粒界の大きさと同じ値に設定しておき、閾値よりも大きい欠陥があれば、それをクラックとして判別する。また、クラックサイズの閾値情報は、検査後の製造工程において基板割れや欠け等が影響を及ぼす大きさ等の情報をフィードバックさせることで充実化を計る。あるいは、経年変化により製品に著しい劣化を招くクラックサイズを製品の加速試験等の品質検査工程より算出しフィードバックすることもできる。太陽電池セルの品質検査工程から不良品として除外したいクラックを持つ基板のクラックサイズが決定されると、クラック検査工程の画像の解像度、倍率等を考慮し、判定すべきクラックサイズを決定し、クラック判定サイズ閾値テーブルに予め書き込んでおく。   Here, the crack determination process shown in FIG. 4 (steps S5 and S9 in FIG. 3) will be described. FIG. 4A is the process of step S5 in FIG. 3, and FIG. 4B is the process of step S9 in FIG. First, FIG. 4A will be described. First, information such as the resolution and magnification of the image when the X-ray transmission image is taken in is read (step S21), and the information and the X-ray transmission image obtained by the processing of steps S1 to S4 in FIG. Based on the information on the metal electrode wiring portion and the image excluding the information on the influence portion that discharges the line image by the metal electrode on the back surface, the size information of the crack to be determined is read from the crack determination size threshold table (step S22). A detection determination size is determined (step S23). The threshold value information of the crack size to be determined is set so that the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate and the crack having the same order size as the grain boundary can be distinguished. That is, the threshold value is set to the same value as the grain boundary size of the polycrystalline silicon substrate, and if there is a defect larger than the threshold value, it is determined as a crack. Further, the threshold information of the crack size is enhanced by feeding back information such as the size of the influence of the substrate crack or chipping in the manufacturing process after the inspection. Alternatively, a crack size that causes significant deterioration of the product due to aging can be calculated and fed back from a quality inspection process such as an accelerated test of the product. When the crack size of the substrate having cracks that are to be excluded as defective products from the quality inspection process of the solar battery cell is determined, the crack size to be judged is determined in consideration of the resolution, magnification, etc. of the image in the crack inspection process, and cracks are determined. It is previously written in the judgment size threshold table.

そして、クラック判定サイズの閾値情報により、多結晶シリコン部分の基準階調度よりも急峻に変化し、かつ、閾値情報よりその長さや幅および面積のうちいずれか一つでも値が大きいものをクラック部分と仮定し(ステップS24)、そのようなものが検出された場合には(ステップS25)、その基板面内での座標位置、および面積、長さなどを特定し(ステップS26)、クラック検出位置特定テーブル(1)へ書き込む(ステップS27)。さらに、クラック判定を繰り返し、基板面内での座標位置、および面積、長さなどの情報を検出位置特定テーブル(1)へ書き込み、最後にその数量を算出する。このようにして、クラック判定を行い、検出位置特定テーブル(1)を完成させる。   Then, the crack judgment size threshold value information changes sharply than the reference gradation of the polycrystalline silicon portion, and any one of the length, width and area of the crack information is larger than the threshold information. (Step S24), if such a thing is detected (Step S25), the coordinate position, area, length, etc. in the substrate surface are specified (Step S26), and the crack detection position Write to the specific table (1) (step S27). Furthermore, crack determination is repeated, information such as the coordinate position in the substrate surface, area, and length is written to the detection position specifying table (1), and finally the quantity is calculated. In this way, crack determination is performed, and the detection position specifying table (1) is completed.

また、判定されたクラックのサイズや数量によっては、太陽電池セルそのものを不良品として除外する場合には、検出位置特定テーブル(1)への書き込みを完成させることなく途中で終了し、計測時間の短縮を行うようにしても構わない。   Further, depending on the size and quantity of the determined crack, in the case where the solar cell itself is excluded as a defective product, the writing to the detection position specifying table (1) is completed in the middle without completing the measurement time. You may make it shorten.

図4(b)においては、図4(a)と同様の処理を行い、クラック検出位置特定テーブル(2)を完成させる。図4(b)の処理は、図4(a)と基本的に同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。   In FIG. 4B, the same process as in FIG. 4A is performed to complete the crack detection position specifying table (2). Since the process of FIG. 4B is basically the same as that of FIG. 4A, detailed description thereof is omitted here.

なお、他の動作については実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。   Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.

以上のように、本実施の形態にかかる欠陥検査装置は、X線源1とX線検出器5との間に試料である被検体3を配置し、固定回転治具10により、X線源1とX線検出器5とを回転させることにより、X線源1とX線検出器5の対と被検体3とに相対的な回転を与えつつ、被検体3にX線2を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、例えば互いに隣接する画素間のX線強度データ(濃度データ)の差分値などの、被検体3の各部位におけるX線吸収率の空間変動データを求め、その空間変動データを用いて被検体3の平面像を構築するので、被検体3内部でX線吸収率の空間的変化が大きな部位が強調された平面像が得られる。また、X線強度データの差分値を用いることで太陽電池基板をX線観察する場合に現れる特有の散乱像を除外した平面像を得ることができる。以上により、本実施の形態によれば、多結晶シリコン基板、特に、太陽電池基板で基板表面に形成されたテクスチャー構造のためにX線が散乱し、あたかも微少なクラックが存在しているように見えるような基板での微少なクラック等を適切に検査することが可能である。   As described above, in the defect inspection apparatus according to the present embodiment, the subject 3 as the sample is disposed between the X-ray source 1 and the X-ray detector 5, and the X-ray source is provided by the fixed rotation jig 10. 1 and the X-ray detector 5 are rotated to irradiate the subject 3 with the X-ray 2 while giving a relative rotation to the subject 3 and the pair of the X-ray source 1 and the X-ray detector 5. Using the X-ray transmission data captured at every predetermined rotation angle, for example, the X-ray absorption rate of each part of the subject 3 such as the difference value of the X-ray intensity data (density data) between adjacent pixels. Since spatial variation data is obtained and a planar image of the subject 3 is constructed using the spatial variation data, a planar image in which a region where the spatial change of the X-ray absorption rate is large is emphasized inside the subject 3 is obtained. Further, by using the difference value of the X-ray intensity data, it is possible to obtain a planar image excluding a specific scattered image that appears when the solar cell substrate is observed by X-ray. As described above, according to the present embodiment, X-rays are scattered due to the texture structure formed on the substrate surface of the polycrystalline silicon substrate, particularly the solar cell substrate, as if minute cracks exist. It is possible to properly inspect minute cracks and the like on the visible substrate.

実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3に係る多結晶シリコン基板の欠陥検査装置の構成のうち、X線源およびX線検出器をそれぞれ二組用いた場合を示した概略構成図である。図1と同じ構成については同一符号により示し、ここでは、その説明を省略する。なお、図6において、1−1は、一組目のX線源(1)、1−2は、二組目のX線源(2)、2−1は一組目のX線源1−1から照射されたX線、2−2は二組目のX線源1−2から照射されたX線、5−1は一組目のX線検出器(1)、5−2は二組目のX線検出器(2)である。本実施の形態においては、それぞれのX線源1−1および1−2から照射されるX線が交差するようにそれぞれのX線源1−1および1−2とX線検出器5−1および5−2との組は配置されており、X線2−1および2−2が交差する位置に被検体3を配置し、それぞれのX線検出器5−1および5−2から取り込んだX線透過データを用いて、それぞれのX線2−1および2−2が交差する位置の被検体3の面に沿った像を再構成する際に互いのX線強度分布画像を積算する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a case where two sets of X-ray sources and X-ray detectors are used in the configuration of the defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to Embodiment 3 of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here. In FIG. 6, 1-1 is the first set of X-ray sources (1), 1-2 is the second set of X-ray sources (2), and 2-1 is the first set of X-ray sources 1. X-rays irradiated from -1 2-2 X-rays irradiated from a second set of X-ray sources 1-2, 5-1 a first set of X-ray detectors (1), 5-2 A second set of X-ray detectors (2). In the present embodiment, the X-ray sources 1-1 and 1-2 and the X-ray detector 5-1 so that the X-rays emitted from the X-ray sources 1-1 and 1-2 intersect each other. And 5-2 are arranged, the subject 3 is arranged at a position where the X-rays 2-1 and 2-2 intersect, and taken in from the respective X-ray detectors 5-1 and 5-2. The X-ray transmission data is used to integrate the X-ray intensity distribution images when reconstructing an image along the surface of the subject 3 at a position where the X-rays 2-1 and 2-2 intersect.

まず、X線源1−1および1−2は、X線2−1および2−2をそれぞれ照射し、被検体3を透過させる。被検体3は例えば多結晶シリコン基板より構成された太陽電池基板である。太陽電池基板の表面には、テクスチャー構造と呼ばれる、表面に無数の凹凸を形成した構造を持っている特徴がある。X線源1−1とX線検出器5−1は垂直沿上に設置されており、また、X線源1−2とX線検出器5−2も互いに垂直沿上に設置されている。   First, the X-ray sources 1-1 and 1-2 emit X-rays 2-1 and 2-2, respectively, and transmit the subject 3. The subject 3 is a solar cell substrate made of, for example, a polycrystalline silicon substrate. The surface of the solar cell substrate is characterized by having a structure called a texture structure in which numerous irregularities are formed on the surface. The X-ray source 1-1 and the X-ray detector 5-1 are installed along the vertical line, and the X-ray source 1-2 and the X-ray detector 5-2 are also installed along the vertical line. .

本実施の形態における画像取込装置6は、可視光による画像とX線による画像とを読み取る手段と、該X線による画像読み取り手段により得られた画像からX線の基板表面での散乱による画像情報を検出する手段と、該可視光の読み取り手段により得られた画像の画像情報によるクラックと基板表面のテクスチャー部分で散乱したX線による線状画像の情報に基づいて基板面上のクラックを補正する補正手段とを有している。画像取込装置6によるクラックと該線状画像との判定は閾値によって判定され、該閾値については、該読み取り手段の解像度および積算回数に応じて変化するように制御する手段を有している。閾値は、閾値a、閾値bの二つから構成し、閾値の少なくとも1つが読み取り解像度に対して非連続的に変化するか、もしくは、閾値の少なくとも一つが読み取り解像度を引数とする関数で表すようにする。さらにもう一方の閾値は解像度とは無関係に積算関数に対して非連続的に変化するか、もしくは、積算回数を引数とする関数で表される。   The image capturing device 6 according to the present embodiment includes a means for reading an image by visible light and an image by X-ray, and an image by scattering of X-rays on the substrate surface from the image obtained by the image reading means by X-ray. Corrects cracks on the substrate surface based on information on the image information obtained by the means for detecting information and the visible light reading means and information on the linear image by X-rays scattered at the textured portion of the substrate surface And a correcting means. The determination of the crack and the linear image by the image capturing device 6 is made based on a threshold value, and the threshold value has means for controlling the threshold value so as to change according to the resolution of the reading means and the number of integrations. The threshold is composed of two thresholds a and b, and at least one of the thresholds changes discontinuously with respect to the reading resolution, or at least one of the thresholds is expressed by a function having the reading resolution as an argument. To. Further, the other threshold value changes discontinuously with respect to the integration function regardless of the resolution, or is expressed by a function having the number of integrations as an argument.

また、X線源1−1の横には可視光源および可視光像検出器(図示せず)が、配置されている。可視光像検出器はCCDカメラ等から構成される。   A visible light source and a visible light image detector (not shown) are arranged beside the X-ray source 1-1. The visible light image detector is composed of a CCD camera or the like.

次に、具体的な検出の流れについて、図6および図3〜図5のフローチャートに基づいて説明する。まず、図3に示すように、図6のX線源1−1の横に設置した可視光像検出器により被検体3表面の可視光画像を撮像する(ステップS1)。可視光源は被検体3上部に設置され、被検体3表面で反射した可視光像を可視光源とほぼ同一位置に取り付けたCCDカメラにより撮影する。また、この撮影したときの基板位置情報および解像度、倍率を可視光画像とともに取込しておく(ステップS2)。次に、X線源1−1よりX線2−1を照射し、被検体3を透過したX線2−1をX線検出器5−1により検出し、X線透過画像を撮像する(ステップS3)。   Next, a specific detection flow will be described based on the flowcharts of FIGS. 6 and 3 to 5. First, as shown in FIG. 3, a visible light image on the surface of the subject 3 is picked up by a visible light image detector installed beside the X-ray source 1-1 in FIG. 6 (step S1). The visible light source is installed on the top of the subject 3 and a visible light image reflected from the surface of the subject 3 is photographed by a CCD camera attached at substantially the same position as the visible light source. Further, the substrate position information, resolution, and magnification at the time of photographing are captured together with the visible light image (step S2). Next, the X-ray 2-1 is irradiated from the X-ray source 1-1, the X-ray 2-1 transmitted through the subject 3 is detected by the X-ray detector 5-1, and an X-ray transmission image is captured ( Step S3).

ところで、多結晶シリコン基板より成る被検体3の太陽電池セル表面には、一例として銀を主成分とする金属電極配線が形成されている。一般に、金属電極配線ではX線を透過しないか、もしくは透過してもその透過量は多結晶シリコン部分と比較してごく僅かとなる。このため、X線透過画像では多結晶シリコン部分のX線透過量が多くなり、金属電極配線ではX線透過量がゼロ、もしくはごく僅かとなる。X線の透過画像をX線の透過量に応じて256階調で表現する場合には、仮に100%のX線が透過した部分を255とし、白で表現したとすると、0%、すなわち、X線が全く透過してこなかった部分を0とし、黒で表現する。もちろん、階調数を256以上に設定してもよく、必ずしも白黒の二値化表現で行う必要はない。ここで、多結晶シリコン基板のX線の透過量を80%と仮定し、このように表現したとすると、X線の透過画像上では多結晶シリコン部分が200階調程度の灰色で表現され、金属電極配線部分は、黒く表現される。一方、被検体の表面および内部にクラックが存在していた場合には、そのクラック部分でX線が散乱または吸収されるため、X線の透過量が増大または減少することとなる。このため、クラック部分は白または黒く表現されることとなる。また、基板表面にテクスチャー構造と呼ばれる無数の凹凸が存在する場合には、テクスチャー部分でX線が散乱するため、散乱したX線同士の衝突部分の境界で透過量が増大または減少するため、この境界部分で線状の白または黒の画像(以下、線状画像とする。)が得られることがある。   By the way, a metal electrode wiring mainly composed of silver is formed on the surface of the solar battery cell of the subject 3 made of a polycrystalline silicon substrate as an example. In general, the metal electrode wiring does not transmit X-rays or transmits only a small amount compared to the polycrystalline silicon portion. For this reason, in the X-ray transmission image, the X-ray transmission amount of the polycrystalline silicon portion is large, and in the metal electrode wiring, the X-ray transmission amount is zero or very small. In the case where an X-ray transmission image is expressed in 256 gradations according to the amount of X-ray transmission, if a portion through which 100% of X-rays are transmitted is 255 and expressed in white, 0%, that is, The portion where no X-rays have been transmitted is represented by 0 and expressed in black. Of course, the number of gradations may be set to 256 or more, and it is not always necessary to use black and white binary representation. Here, assuming that the amount of X-ray transmission of the polycrystalline silicon substrate is 80% and expressed in this way, the polycrystalline silicon portion is expressed in gray of about 200 gradations on the X-ray transmission image, The metal electrode wiring portion is expressed in black. On the other hand, if there are cracks on the surface and inside of the subject, X-rays are scattered or absorbed by the cracks, so that the amount of X-ray transmission increases or decreases. For this reason, a crack part will be expressed white or black. In addition, when there are innumerable irregularities called texture structures on the substrate surface, X-rays are scattered at the textured portion, so that the amount of transmission increases or decreases at the boundary between the scattered X-ray collisions. A linear white or black image (hereinafter referred to as a linear image) may be obtained at the boundary portion.

そのため、ステップS3により得られたX線透過画像から、ステップS1およびS2で得られた可視光画像の金属電極配線部分の位置情報をもとに、この金属電極配線部分のみの画像処理を行い、X線透過画像から配線位置情報を除去する(ステップS4)。なお、除去する処理として、ここでは仮に、金属電極配線部分の画像を、多結晶シリコン部分と同じ階調200の灰色に変換する。また、ステップS3でX線透過画像情報を取得する際にも、可視光像を取得した時と同様に基板位置情報および解像度、倍率を取り込んでおく。当然のことながら、前記金属電極配線部分のみの画像処理を行う場合には、基板の位置情報および画像の解像度、倍率等、種々の画像取り込みに関わる情報を可視光画像およびX線透過画像で一致または調整しておく必要がある。また、太陽電池セルの裏面にも一例としてアルミを主成分とする金属電極が形成されているが、表面と異なり、裏面全面に均一に形成されているためX線の透過量は一様に減少するだけである。   Therefore, based on the position information of the metal electrode wiring part of the visible light image obtained in steps S1 and S2, from the X-ray transmission image obtained in step S3, image processing of only this metal electrode wiring part is performed, Wiring position information is removed from the X-ray transmission image (step S4). Note that, as the removal processing, here, the image of the metal electrode wiring portion is converted into gray having the same gradation 200 as that of the polycrystalline silicon portion. Further, when acquiring the X-ray transmission image information in step S3, the substrate position information, the resolution, and the magnification are captured in the same manner as when the visible light image is acquired. Naturally, when image processing is performed only on the metal electrode wiring portion, information relating to various image captures, such as substrate position information, image resolution, and magnification, is consistent between the visible light image and the X-ray transmission image. Or it needs to be adjusted. In addition, a metal electrode mainly composed of aluminum is formed on the back surface of the solar cell as an example, but unlike the front surface, it is uniformly formed on the entire back surface, so that the amount of X-ray transmission is uniformly reduced. Just do it.

また、太陽電池セルの電気的な短絡を防止するため、裏面側端部には前記アルミを主成分とする金属電極を形成しない部分が存在する場合がある。このように裏面電極を形成した部分としなかった部分では、X線透過状態が異なるため、この境界部分でクラックと同様な線画像が得られる。このような線画像は、上記ステップS1からステップS4を裏面側に適用することで除去することが可能となる。   Moreover, in order to prevent the electrical short circuit of a photovoltaic cell, the part which does not form the metal electrode which has the said aluminum as a main component may exist in a back surface side edge part. Since the X-ray transmission state is different in the portion where the back electrode is not formed as described above, a line image similar to a crack is obtained at this boundary portion. Such a line image can be removed by applying steps S1 to S4 to the back side.

さらに、太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを組み立てる際に、太陽電池セル同士を接続するためのモジュール電極を接続するために電極パッドを太陽電池セルの裏面の一部分に形成する場合がある。この電極パッドは一例として銀を主成分とする電極が形成される。このように裏面電極として材質の異なる電極が形成されている場合には、X線透過状態が異なるため、異種材質の境界部分でクラックと同様な線画像が得られる。この線画像も、上記ステップS1からステップS4を裏面側に適用することで除去することが可能となる。   Furthermore, when assembling a solar cell module using solar cells, an electrode pad may be formed on a part of the back surface of the solar cells in order to connect module electrodes for connecting the solar cells. As an example of this electrode pad, an electrode mainly composed of silver is formed. In this way, when an electrode made of a different material is formed as the back electrode, the X-ray transmission state is different, so that a line image similar to a crack is obtained at the boundary portion of the different material. This line image can also be removed by applying steps S1 to S4 to the back side.

次に、X線透過画像から表面の金属電極配線部分の情報を除外した画像、および、X線透過画像を取り込んだ際の画像の解像度、倍率等の情報を用いて、クラックがあるか否かを判定し、クラック部分と仮定した箇所について、順次、その基板面内での座標位置、および面積、長さなどを特定し、クラック検出位置特定テーブル(1)へ書き込んでいって、クラック検出位置特定テーブル(1)を完成させ、最後に、それらの数量を算出する(ステップS5)。なお、この判定処理は、図4に示すフローの手順により行われる。これについては後述する。   Next, whether or not there is a crack using information obtained by excluding information on the surface metal electrode wiring portion from the X-ray transmission image, and information such as resolution and magnification of the image when the X-ray transmission image is captured For the location assumed to be a crack portion, the coordinate position, area, length, etc. in the substrate surface are sequentially specified and written to the crack detection location specification table (1), and the crack detection location is determined. The specific table (1) is completed, and finally, the quantity thereof is calculated (step S5). This determination process is performed according to the flow procedure shown in FIG. This will be described later.

ステップS5の判定の結果、クラックが存在していた場合には、ステップS7に進む。一方、クラックが存在してなかった場合には、ステップS13に進み、基板位置の移動または基板交換を行った後、ステップS1の処理に戻る。   As a result of the determination in step S5, if a crack exists, the process proceeds to step S7. On the other hand, if there is no crack, the process proceeds to step S13, the substrate position is moved or the substrate is replaced, and then the process returns to step S1.

ステップS7に進んだ場合について説明する。まず、図6のX線源1−2よりX線2−2を照射し、被検体3を透過したX線2−2をX線検出器5−2により検出し、X線透過画像を撮像する(ステップS7)。以下、ステップS4〜S6と同様の処理を行い(ステップS8〜S11)、クラック検出位置特定テーブル(2)を完成させ、最後に、それらの数量を算出する。このようにして得られたクラック検出位置特定テーブル(1)およびクラック検出位置特定テーブル(2)を出力する(ステップS12)。   The case where it progresses to step S7 is demonstrated. First, the X-ray 2-2 is irradiated from the X-ray source 1-2 in FIG. 6, the X-ray 2-2 transmitted through the subject 3 is detected by the X-ray detector 5-2, and an X-ray transmission image is taken. (Step S7). Thereafter, the same processing as in steps S4 to S6 is performed (steps S8 to S11), the crack detection position specifying table (2) is completed, and finally the quantities thereof are calculated. The crack detection position specification table (1) and the crack detection position specification table (2) thus obtained are output (step S12).

ここでは、X線2−1とX線2−2の交差角度が30度程度となるようにX線源1−1およびX線源1−2を配置したが、この角度は結晶粒径や基板表面に形成されたテクスチャーサイズにより結晶粒界による影響を受けにくい最適な角度を選択することが好ましい。もちろん、この角度を任意に設定できるような角度調整機能を有する装置構成としても構わない。   Here, the X-ray source 1-1 and the X-ray source 1-2 are arranged so that the intersection angle between the X-ray 2-1 and the X-ray 2-2 is about 30 degrees. It is preferable to select an optimum angle that is not easily affected by the crystal grain boundary due to the texture size formed on the substrate surface. Of course, an apparatus configuration having an angle adjustment function capable of arbitrarily setting this angle may be used.

つづいて、図5の処理に移り、クラックと線状画像との識別を行う。まず、クラック検出位置特定テーブル(1)に書き込まれているクラックの情報を読み込む(ステップS41)。次に、クラック検出位置特定テーブル(2)に書き込まれているクラックの情報を読み込む(ステップS42)。次に、クラック検出位置特定テーブル(1)およびクラック検出位置特定テーブル(2)から読み出したクラック情報の比較を実施する(ステップS43)。   Subsequently, the process proceeds to the process of FIG. 5 to identify the crack and the linear image. First, the crack information written in the crack detection position specifying table (1) is read (step S41). Next, the crack information written in the crack detection position specifying table (2) is read (step S42). Next, the crack information read from the crack detection position specification table (1) and the crack detection position specification table (2) is compared (step S43).

基板表面にテクスチャー構造に起因して発生する、散乱したX線による線状画像は、X線の入射角度を変化させると、その出現位置が異なるという特徴を持っている。これは、基板表面にテクスチャー構造が形成された多結晶シリコン基板においてのみ発生する特異な現象である。したがって、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)において、同一座標上に同程度の大きさのクラックが検出されていれば、それは真のクラックと判定することができ、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)で書き込まれているクラックの位置座標が異なっていれば、それは偽のクラック、すなわち線状画像であると判定できる。   A linear image of scattered X-rays generated due to the texture structure on the substrate surface has a feature that the appearance position thereof changes when the X-ray incident angle is changed. This is a unique phenomenon that occurs only in a polycrystalline silicon substrate having a texture structure formed on the substrate surface. Therefore, in the crack detection position specification tables (1) and (2), if a crack of the same size is detected on the same coordinate, it can be determined as a true crack, and the crack detection position specification table If the position coordinates of the cracks written in (1) and (2) are different, it can be determined that it is a fake crack, that is, a linear image.

従って、ステップS43による比較の結果に基づいて、クラック検出位置特定テーブル(1)と(2)に書き込まれているクラックの位置座標が同じか否かを判定し(ステップS44)、同じであった場合には、クラックと判定し(ステップS45)、同じでなかった場合には、線状画像と判定して(ステップS48)、ステップS49に進む。   Therefore, based on the comparison result in step S43, it is determined whether or not the position coordinates of the cracks written in the crack detection position specification tables (1) and (2) are the same (step S44). In this case, it is determined as a crack (step S45), and when they are not the same, it is determined as a linear image (step S48), and the process proceeds to step S49.

ステップS45でクラックと判定した場合には、次に、当該クラックの位置座標と大きさを特定し(ステップS46)、それを確定クラック検出位置特定テーブルに書き込み(ステップS47)、ステップS49に進む。   If it is determined as a crack in step S45, then the position coordinates and size of the crack are specified (step S46), and the crack is written in the fixed crack detection position specification table (step S47), and the process proceeds to step S49.

クラック検出位置特定テーブル(1)に書き込まれているすべてのクラックを読み出したか否かを判定する(ステップS49)。すべて終わっていた場合には、そのまま処理を終了し(ステップS50)、終わっていなければ、ステップS41に戻り、すべてのクラック情報について繰り返し処理を行う(ステップS51)。   It is determined whether all cracks written in the crack detection position specifying table (1) have been read (step S49). If all have been completed, the process is terminated as it is (step S50), and if not completed, the process returns to step S41 to repeat the process for all the crack information (step S51).

なお、上記の処理において、さらに検出精度を高めるためには、X線の入射角度をさらに変化させた場合の画像取り込みを行い、クラック検出位置特定テーブルをより多く作成し、判定に用いればよい。また、複数の画像解像度で取り込んだ画像情報を総合的に判断して検出精度を高めることも可能である。   In the above processing, in order to further improve the detection accuracy, it is only necessary to capture images when the X-ray incident angle is further changed, create more crack detection position specification tables, and use them for determination. It is also possible to improve the detection accuracy by comprehensively determining image information captured at a plurality of image resolutions.

以上のようにして、真のクラックと判定されたクラックを持つ太陽電池セル基板を特定することが可能となる。   As described above, it is possible to specify a solar cell substrate having a crack determined to be a true crack.

ここで、図4に示したクラック判定処理(図3のステップS5,S9)について説明する。図4(a)が図3のステップS5の処理であり、図4(b)が図3のステップS9の処理である。まず、図4(a)について説明する。まず、X線透過画像を取り込んだ際の画像の解像度、倍率等の情報を読み出し(ステップS21)、その情報と図3のステップS1からS4の処理により得られた、X線透過画像から表面の金属電極配線部分の情報および裏面の金属電極により線画像を排出する影響部分の情報を除外した画像とに基づいて、判定するクラックのサイズ情報をクラック判定サイズ閾値テーブルから読み込み(ステップS22)、クラック検出判定サイズを決定する(ステップS23)。なお、判定したいクラックサイズの閾値情報は、多結晶シリコン基板の粒界とその粒界と同じオーダーのサイズをもつクラックとを区別できるように設定する。すなわち、閾値を多結晶シリコン基板の粒界の大きさと同じ値に設定しておき、閾値よりも大きい欠陥があれば、それをクラックとして判別する。また、クラックサイズの閾値情報は、検査後の製造工程において基板割れや欠け等が影響を及ぼす大きさ等の情報をフィードバックさせることで充実化を計る。あるいは、経年変化により製品に著しい劣化を招くクラックサイズを製品の加速試験等の品質検査工程より算出しフィードバックすることもできる。太陽電池セルの品質検査工程から不良品として除外したいクラックを持つ基板のクラックサイズが決定されると、クラック検査工程の画像の解像度、倍率等を考慮し、判定すべきクラックサイズを決定し、クラック判定サイズ閾値テーブルに予め書き込んでおく。   Here, the crack determination process shown in FIG. 4 (steps S5 and S9 in FIG. 3) will be described. FIG. 4A is the process of step S5 in FIG. 3, and FIG. 4B is the process of step S9 in FIG. First, FIG. 4A will be described. First, information such as the resolution and magnification of the image when the X-ray transmission image is taken in is read (step S21), and the information and the X-ray transmission image obtained by the processing of steps S1 to S4 in FIG. Based on the information on the metal electrode wiring portion and the image excluding the information on the influence portion that discharges the line image by the metal electrode on the back surface, the size information of the crack to be determined is read from the crack determination size threshold table (step S22). A detection determination size is determined (step S23). The threshold value information of the crack size to be determined is set so that the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate and the crack having the same order size as the grain boundary can be distinguished. That is, the threshold value is set to the same value as the grain boundary size of the polycrystalline silicon substrate, and if there is a defect larger than the threshold value, it is determined as a crack. Further, the threshold information of the crack size is enhanced by feeding back information such as the size of the influence of the substrate crack or chipping in the manufacturing process after the inspection. Alternatively, a crack size that causes significant deterioration of the product due to aging can be calculated and fed back from a quality inspection process such as an accelerated test of the product. When the crack size of the substrate having cracks that are to be excluded as defective products from the quality inspection process of the solar battery cell is determined, the crack size to be judged is determined in consideration of the resolution, magnification, etc. of the image in the crack inspection process, and cracks are determined. It is previously written in the judgment size threshold table.

そして、クラック判定サイズの閾値情報により、多結晶シリコン部分の基準階調度よりも急峻に変化し、かつ、閾値情報よりその長さや幅および面積のうちいずれか一つでも値が大きいものをクラック部分と仮定し(ステップS24)、そのようなものが検出された場合には(ステップS25)、その基板面内での座標位置、および面積、長さなどを特定し(ステップS26)、クラック検出位置特定テーブル(1)へ書き込む(ステップS27)。さらに、クラック判定を繰り返し、基板面内での座標位置、および面積、長さなどの情報を検出位置特定テーブル(1)へ書き込み、最後にその数量を算出する。このようにして、クラック判定を行い、検出位置特定テーブル(1)を完成させる。   Then, the crack judgment size threshold value information changes sharply than the reference gradation of the polycrystalline silicon portion, and any one of the length, width and area of the crack information is larger than the threshold information. (Step S24), if such a thing is detected (Step S25), the coordinate position, area, length, etc. in the substrate surface are specified (Step S26), and the crack detection position Write to the specific table (1) (step S27). Furthermore, crack determination is repeated, information such as the coordinate position in the substrate surface, area, and length is written to the detection position specifying table (1), and finally the quantity is calculated. In this way, crack determination is performed, and the detection position specifying table (1) is completed.

また、判定されたクラックのサイズや数量によっては、太陽電池セルそのものを不良品として除外する場合には、検出位置特定テーブル(1)への書き込みを完成させることなく途中で終了し、計測時間の短縮を行うようにしても構わない。   Further, depending on the size and quantity of the determined crack, in the case where the solar cell itself is excluded as a defective product, the writing to the detection position specifying table (1) is completed in the middle without completing the measurement time. You may make it shorten.

図4(b)においては、図4(a)と同様の処理を行い、クラック検出位置特定テーブル(2)を完成させる。図4(b)の処理は、図4(a)と基本的に同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。   In FIG. 4B, the same process as in FIG. 4A is performed to complete the crack detection position specifying table (2). Since the process of FIG. 4B is basically the same as that of FIG. 4A, detailed description thereof is omitted here.

なお、他の動作については実施の形態1と同様であるため、ここでは説明を省略する。   Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.

以上のように、本実施の形態にかかる欠陥検査装置は、X線源1−1とX線検出器5−1、および、X線源1−2とX線検出器5−2との間に、試料である被検体3を配置し、各々のX線源とX線検出器との組み合わせごとに取り込んだX線透過データを用いて、例えば互いに隣接する画素間のX線強度データ(濃度データ)の差分値などの、被検体3の各部位におけるX線吸収率の空間変動データを求め、その空間変動データを用いて被検体3の平面像を構築するので、被検体3内部でX線吸収率の空間的変化が大きな部位が強調された平面像が得られる。また、X線強度データの差分値を用いることで太陽電池基板をX線観察する場合に現れる特有の散乱像を除外した平面像を得ることができる。以上により、本実施の形態によれば、多結晶シリコン基板、特に、太陽電池基板で基板表面に形成されたテクスチャー構造のためにX線が散乱し、あたかも微少なクラックが存在しているように見えるような基板での微少なクラック等を適切に検査することが可能である。   As described above, the defect inspection apparatus according to this embodiment includes the X-ray source 1-1 and the X-ray detector 5-1, and the X-ray source 1-2 and the X-ray detector 5-2. The X-ray transmission data acquired for each combination of the X-ray source and the X-ray detector is arranged using the X-ray transmission data acquired for each combination of the X-ray source and the X-ray detector. Since the spatial variation data of the X-ray absorption rate in each part of the subject 3 such as the difference value of the data) is obtained and the planar image of the subject 3 is constructed using the spatial variation data, A planar image is obtained in which a region where the spatial change of the linear absorptance is large is emphasized. Further, by using the difference value of the X-ray intensity data, it is possible to obtain a planar image excluding a specific scattered image that appears when the solar cell substrate is observed by X-ray. As described above, according to the present embodiment, X-rays are scattered due to the texture structure formed on the substrate surface of the polycrystalline silicon substrate, particularly the solar cell substrate, as if minute cracks exist. It is possible to properly inspect minute cracks and the like on the visible substrate.

なお、上記の実施の形態3においては、X線源とX線検出器とを二組設ける例について説明したが、その場合に限らず、さらにそれ以上設けるようにしてもよい。なお、その場合にも、同様の効果が得られることは言うまでもない。   In the third embodiment, an example in which two sets of X-ray sources and X-ray detectors are provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and more may be provided. In this case, it goes without saying that the same effect can be obtained.

この発明の実施の形態1に係る欠陥検査装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る欠陥検査装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る欠陥検査方法の処理の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the process of the defect inspection method which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る欠陥検査方法の処理の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the process of the defect inspection method which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る欠陥検査方法の処理の流れを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of the process of the defect inspection method which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る欠陥検査装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the defect inspection apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1−1,1−2 X線源、2,2−1,2−2 X線、3 被検体、4 試料ステージ、5,5−1,5−2 X線検出器、6 画像取込装置、7 演算装置、10 固定回転治具、11 回転駆動モータ。   1,1-1,1-2 X-ray source, 2,2-1,2-2 X-ray, 3 subject, 4 sample stage, 5,5-1, 5-2 X-ray detector, 6 image acquisition Insertion device, 7 arithmetic device, 10 fixed rotation jig, 11 rotation drive motor.

Claims (5)

X線源とX線検出器との間に多結晶シリコン基板を配置し、上記X線源と上記X線検出器の対と上記多結晶シリコン基板とに相対的な回転を与えつつ、上記多結晶シリコン基板にX線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、上記多結晶シリコン基板の粒界とクラックとを区別して、欠陥の有無を検査する多結晶シリコン基板の欠陥検査装置であって、
上記X線透過データに基づいて、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の空間的変動に係る空間的変動データを算出する空間的変動データ算出手段と、
上記空間的変動データを用いて、上記多結晶シリコン基板の平面像を構築して、上記多結晶シリコン基板内部でX線吸収率の空間的変動が大きな部位が強調された平面像を生成する強調画像再構成演算手段と、
上記多結晶シリコン基板の粒界のサイズに基づいて上記クラックに対する閾値を設定する閾値設定手段と、
上記強調画像再構成演算手段により生成された上記平面像内の上記部位の大きさを上記閾値と比較して、当該閾値よりも大きい部位があれば、それを欠陥として検出する欠陥検出手段と
を備えていることを特徴とする多結晶シリコン基板の欠陥検査装置。
A polycrystalline silicon substrate is disposed between the X-ray source and the X-ray detector, and the polycrystalline silicon substrate is provided with relative rotation between the X-ray source and the pair of X-ray detectors and the polycrystalline silicon substrate. Polycrystalline silicon that inspects the presence or absence of defects by irradiating a crystalline silicon substrate with X-rays and using the X-ray transmission data taken at every predetermined rotation angle to distinguish the grain boundaries and cracks of the polycrystalline silicon substrate. A substrate defect inspection apparatus,
Spatial variation data calculation means for calculating spatial variation data related to the spatial variation of the X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate based on the X-ray transmission data;
Emphasizing the use of the spatial variation data to construct a planar image of the polycrystalline silicon substrate, and generating a planar image in which the portion where the spatial variation of the X-ray absorption rate is large is enhanced in the polycrystalline silicon substrate Image reconstruction calculation means;
Threshold setting means for setting a threshold for the crack based on the size of the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate,
Comparing the size of the part in the planar image generated by the enhanced image reconstruction calculation means with the threshold value, if there is a part larger than the threshold value, a defect detection means for detecting it as a defect. A defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate, comprising:
上記空間的変動データ算出手段は、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の上記空間的変動データとして、上記X線検出器の出力に基づく回転角度ごとのX線強度分布画像における互いに隣接する画素間の濃度データの差分値を算出することを特徴とする請求項1に記載の多結晶シリコン基板の欠陥検査装置。   The spatial variation data calculating means uses the spatial variation data of the X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate as an X-ray intensity distribution image for each rotation angle based on the output of the X-ray detector. 2. The defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to claim 1, wherein a difference value of density data between adjacent pixels is calculated. 上記強調画像再構成演算手段は、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の上記空間的変動データを用いて上記平面像を構築する際に、上記X線検出器の出力に基づく回転角度ごとのX線強度分布画像を積算していくことを特徴とする請求項1または2に記載の多結晶シリコン基板の欠陥検査装置。   The enhanced image reconstruction calculation means rotates based on the output of the X-ray detector when constructing the planar image using the spatial variation data of the X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate. The defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to claim 1 or 2, wherein X-ray intensity distribution images for each angle are integrated. 上記X線源と上記X線検出器とがそれぞれ二組以上あり、
それぞれの上記X線源から照射されるX線が交差するようにそれぞれの上記X線源と上記X線検出器との組は配置されており、上記X線が交差する位置に多結晶シリコン基板を配置し、それぞれの上記X線検出器から取り込んだX線透過データを用いて、それぞれの上記X線が交差する位置の上記多結晶シリコン基板の面に沿った像を再構成する際に互いのX線強度分布画像を積算することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多結晶シリコン基板の欠陥検査装置。
There are two or more sets of the X-ray source and the X-ray detector,
Each set of the X-ray source and the X-ray detector is arranged so that the X-rays irradiated from the respective X-ray sources intersect, and the polycrystalline silicon substrate is located at the position where the X-rays intersect. Are used to reconstruct an image along the plane of the polycrystalline silicon substrate at the position where each X-ray intersects using the X-ray transmission data acquired from each X-ray detector. The defect inspection apparatus for a polycrystalline silicon substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the X-ray intensity distribution images are integrated.
X線源とX線検出器との間に多結晶シリコン基板を配置し、上記X線源と上記X線検出器の対と上記多結晶シリコン基板とに相対的な回転を与えつつ、上記多結晶シリコン基板にX線を照射し、所定の回転角度ごとに取り込んだX線透過データを用いて、上記多結晶シリコン基板の粒界とクラックとを区別して、欠陥の有無を検査する多結晶シリコン基板の欠陥検査方法であって、
上記X線透過データに基づいて、上記多結晶シリコン基板の各部位のX線吸収率の空間的変動に係る空間的変動データを算出する空間的変動データ算出ステップと、
上記空間的変動データを用いて、上記多結晶シリコン基板の平面像を構築して、上記多結晶シリコン基板内部でX線吸収率の空間的変動が大きな部位が強調された平面像を生成する強調画像再構成演算ステップと、
上記多結晶シリコン基板の粒界のサイズに基づいて上記クラックに対する閾値を設定する閾値設定ステップと、
上記強調画像再構成演算ステップにより生成された上記平面像内の上記部位の大きさを上記閾値と比較して、当該閾値よりも大きい部位があれば、それを欠陥として検出する欠陥検出ステップと
を備えていることを特徴とする多結晶シリコン基板の欠陥検査方法。
A polycrystalline silicon substrate is disposed between the X-ray source and the X-ray detector, and the polycrystalline silicon substrate is provided with relative rotation between the X-ray source and the pair of X-ray detectors and the polycrystalline silicon substrate. Polycrystalline silicon that inspects the presence or absence of defects by irradiating a crystalline silicon substrate with X-rays and using the X-ray transmission data taken at every predetermined rotation angle to distinguish the grain boundaries and cracks of the polycrystalline silicon substrate. A defect inspection method for a substrate,
Spatial variation data calculation step for calculating spatial variation data related to the spatial variation of the X-ray absorption rate of each part of the polycrystalline silicon substrate based on the X-ray transmission data;
Emphasizing the use of the spatial variation data to construct a planar image of the polycrystalline silicon substrate, and generating a planar image in which the portion where the spatial variation of the X-ray absorption rate is large is enhanced in the polycrystalline silicon substrate An image reconstruction calculation step;
A threshold setting step for setting a threshold for the crack based on the size of the grain boundary of the polycrystalline silicon substrate;
Comparing the size of the part in the planar image generated by the emphasized image reconstruction calculation step with the threshold value, and detecting a defect larger than the threshold value as a defect; A defect inspection method for a polycrystalline silicon substrate, comprising:
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