JP5490187B2 - 薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板の反り量を簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知する薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法に関するものである。

従来から、半導体基板等の薄板形状の測定対象物に振動を与えて、発生した音を解析することによってクラック（欠陥）を検知する技術がある。その一例として、セルに振動を与え、振動の状態から薄板のクラックを判断するようにした基板クラック検査装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４２４９５号公報（実施例１、図２等）

特許文献１に記載されている基板クラック検査装置においては、測定対象物を保持した状態で、測定対象物に直接振動を与え、測定対象物のクラックの有無に基づく音響解析からクラックを検知するようにしている。測定対象物に振動を与える際、その振動の伝播や音の発生状況は、その測定対象物の状態に大きく左右される。しかしながら、特許文献１に記載されている基板クラック検査装置では、測定対象物の状態、つまり測定対象物の反りの状態を考慮することなく、基板のクラックを検知している。すなわち、測定対象物の製造公差によっては、必ずしも安定した検知精度が得られないといった課題がある。

特に、測定対象物が薄板（たとえばシリコン基板あるいは太陽電池用セル等の半導体ウェハ基板、金属材料等の薄い板状のもの等）であり、この薄板に印刷や塗工、焼成処理を行なったような場合、製造公差が検知精度に顕著に影響を及ぼす。すなわち、薄板に印刷や塗工、焼成処理を行なうと、薄板に反りが発生することになり、これが測定のバラツキ要因になってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易かつ短時間で不良率を高めずに測定対象物となる薄板の反りを測定することが可能な薄板検査装置、薄板検査方法、及び、薄板の製造方法を得ることを目的とするものである。

本発明に係る薄板検査装置は、測定対象物が載置される支持手段と、前記測定対象物に振動を与える加振部と、前記測定対象物の振動の状態を検知する振動検知部と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうち少なくとも１つにより前記測定対象物の加振力を調節する情報処理部と、を有し、前記情報処理部は、前記振動検知部での検知値と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうちの少なくとも１つとから、前記測定対象物の反り量を算出するものである。

本発明に係る薄板検査方法は、載置されている測定対象物に加振部から超音波を放射し、前記測定対象物と前記超音波の放射部材との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、該記憶した距離とそのときの前記超音波の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出するものである。

本発明に係る薄板の製造方法は、上記の薄板検査装置を適用し、上記の薄板検査方法を用いて、太陽電池セル及び複数の太陽電池セルのモジュールを製造するものである。

本発明によれば、測定対象物の反り量を、簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る薄板検査装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る薄板検査装置の情報処理部を構成する回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る薄板検査装置の情報処理部の制御処理の流れを示すフローチャートである。 測定対象物と振動板との距離Δｈと、測定対象物にかかる音圧レベルＰ及び測定対象物の変位量Δｒと、の関係を表すグラフである。 測定対象物と振動板との距離Δｈと、測定対象物の反り量と、の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る薄板検査装置１００の概略構成図である。以下、図１を参照しながら、薄板検査装置１００の構成について説明する。また、図１を含め、以下の図面においては、各構成部材同士の大きさの関係を限定するものではなく、実際のものとは異なる場合がある。

［薄板検査装置１００の全体構成］
本実施の形態に係る薄板検査装置１００は、少なくとも、薄板である測定対象物１に対して超音波を放射する超音波発生部２０、測定対象物１を固定させずに設置させる支持手段３０、超音波発生部２０の高さ方向の位置を調整する加振高さ調節部４０、超音波発生部２０によって加振された測定対象物１から発生する振動を検知する振動検知部５０、超音波発生部２０、加振高さ調節部４０、振動検知部５０に接続され、全体の動作を制御する情報処理部６０を有している。

超音波発生部２０は、少なくとも、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電素子１０ａが設けられた振動部１０、その振動部１０の一端側（紙面下側）に取り付けられ、円錐台形状に構成されたホーン１１、そのホーン１１の一端側（紙面下側）に固着され、金属板（剛体）で構成された振動板（放射部材）１２、及び、振動部１０の圧電素子１０ａにパルス電圧を印加する発振部１３を有している。なお、超音波発生部２０は、本発明の「加振部」に相当する。

支持手段３０は、少なくとも、錐状の先端で測定対象物１を固定させずに支持する突起部３１と、この突起部３１が設置される棒状の突起部設置部３２と、測定対象物１の位置決めを容易にする位置決定部３３と、を有している。

加振高さ調節部４０は、稼動ステージ４１と、ステージ動力部４２と、を有している。稼動ステージ４１は、超音波発生部２０を支持する機能を有している。ステージ動力部４２は、稼動ステージ４１を上下方向に移動させる機能を有している。よって、ステージ動力部４２が動作することで、稼動ステージ４１の上下方向の移動に伴い、超音波発生部２０も上下方向に移動することになる。

振動検知部５０は、超音波発生部２０から照射される超音波により支持手段３０に支持された測定対象物１の振動状態を光や音から検知する検知部５１と、その検知部５１によって検知されたデータを解析する振動解析部５２と、を有している。なお、振動検知部５０は、本発明の「検知部」に相当する。

情報処理部６０は、後段で詳述するが、超音波発生部２０から超音波を発生させ、振動検知部５０からの情報に基づいて、加振高さ調節部４０を制御し、測定対象物１の加振力を調節し、測定対象物１の反りを検知するものである。また、図２で詳細に説明するが、情報処理部６０には、測定対象物検知部６５も接続されている。

（測定対象物１）
測定対象物１は、薄板検査装置１００の構成ではないが被検体であるのでここで詳しく説明しておく。測定対象物１は、たとえばシリコン基板あるいは太陽電池用セル等の半導体ウェハ基板、又は、金属材料等の薄い板状のもの、つまり薄板であるとする。また、測定対象物１の平面形状を特に限定するものではなく、たとえば平面形状が四角形状であってもよく、円形状であってもよい。この測定対象物１は、振動板１２と検知部５１との間の空気層において、振動板１２におけるホーン１１が設置された面とは反対側の面に対向するように、支持手段３０における突起部３１の上に固定されずに載置される。

ここで、超音波発生部２０、支持手段３０、加振高さ調節部４０、振動検知部５０、及び、情報処理部６０について更に詳しく説明する。

（超音波発生部２０）
振動部１０は、１５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ帯域内に共振周波数ｆ０を有する圧電素子１０ａを挟み込んで備えており、その圧電素子１０ａで発生した振動を伝播する金属（剛体）によって形成されている。

圧電素子１０ａは、正電極端子及び負電極端子を介して発振部１３に接続され、その発振部１３から印加されるパルス電圧によって振動する。このとき、圧電素子１０ａは、発振部１３から共振周波数ｆ０近傍のパルス電圧が印加されることによって、共振周波数ｆ０近傍にピークを有する振動を発振する。

ホーン１１は、圧電素子１０ａを備えた振動部１０から発生する振動の振幅を増幅する機能を有している。このホーン１１は、上下両端面が開口され、内部に振動部１０から発振された振動を増幅して振動板１２に伝播させる音響通路が形成されている。そして、ホーン１１は、振動部１０と振動板１２との間に挟持されている。また、ホーン１１は、略円錐台形状に構成され、振動部１０側から振動板１２に向けて徐々に縮径されているのが好ましい。ホーン１１の形状には円錐台形状以外にもステップ型、指数型等の形状が一般的に存在するが、円錐台形状とし、振動部１０側から振動板１２に向けて徐々に縮径する方が、圧電素子１０ａとの周波数ずれを少なくすることができ、振動板１２の振動の仕方を制御しやすい。

振動板１２は、金属板（剛体）によって構成され、ホーン１１の両端の開口部のうち、振動部１０側に固定された一方の開口部の反対側の開口部にネジ止め又は接着等によって固着されている。また、振動板１２は、振動部１０から発生する振動の振動エネルギーがホーン１１を介して伝播され、振動部１０の振動と共振して強力な共振波を発生する。すなわち、振動板１２は、振動部１０の圧電素子１０ａが共振周波数ｆ０で振動することによって、同様に共振周波数ｆ０によって共振するように構成されている。
なお、正確には圧電素子１０ａの共振周波数ｆ０と振動板１２の共振周波数ｆ０については、振動板１２の接合方法やホーン１１の形状により０．１ｋＨｚ程度のずれが生じる場合がある。

発振部１３は、圧電素子１０ａに接続され、圧電素子１０ａに共振周波数ｆ０近傍のパルス電圧を印加する機能を有している。

振動板１２は、振動によってその両面（ホーン１１側の面及びその反対側の面）の全体から超音波の音響流を放射する。振動板１２を、振動部１０から発生する高周波数の振動の「腹」の部分に当たるように固着すれば、振動板１２が特定の振動モードで振動することになり、振動板１２と測定対象物１との間には、空気の疎密を繰り返す定在波による音響流が発生することになる。また、この振動板１２の平面の面積である板面積は、測定対象物１の板面積と同等以上であることが望ましい。これによって、振動板１２の振動によって、測定対象物１全体に縦波を主とする均一な振動による音波を与えることができ、測定対象物１の形状及び支持手段３０の設置位置に関わらず、測定対象物１の反りの安定した測定が可能となる。

なお、図１で示されるように、振動部１０と振動板１２との間にホーン１１が設置される構成としているが、これに限定されるものではなく、ホーン１１を設けず、振動板１２を振動部１０に直接取り付けるものとしてもよい。たとえば、振動板１２を密度が小さく弾性の高い素材であるアルミ等の軽量な素材によって構成し、さらに、圧電素子１０ａが、発振部１３からより高電圧なパルス電圧を印加されることによって、ホーン１１を設けなくても高周波数の音波を放射することが可能であり、ホーン１１が必ずしも必要というわけではない。

本実施の形態では、超音波発生部２０を用いて測定対象物１を超音波によって加振させる場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。測定対象物１を加振させるものであれば、例えば加振器などを用いて測定対象物１を加振させるようにしてもよい。ただし、測定対象物１を欠損させないためにも、超音波発生部２０のように測定対象物１を非接触で加振できるものが望ましい。

（支持手段３０）
突起部３１は、小さな面積の先端で測定対象物１と接触し、測定対象物１を固定させずに支持するものである。このように、測定対象物１と突起部３１との接触面積を小さくすることで、振動板１２から放射される超音波によって測定対象物１の振動に対する支持手段３０の影響を小さくしている。つまり、測定対象物１と突起部３１との接触面積を小さくすることで、測定対象物１の振動を抑制しないようにしているのである。

また、突起部３１の構成材料としては、シリコンゴム等の樹脂材料が望ましい。ただし、測定対象物１を超音波によって振動させる必要があるため、振動を吸収低減しないような剛性が要求される。さらに、突起部３１は、測定対象物１の大きさや平面形状にもよるが、測定対象物１を下側から支持するために少なくとも２つ以上備えていればよい。突起部３１は、先端面積が小さいほど好ましい。たとえば、先端部の直径を１ｍｍ程度にすればよい。なお、突起部３１の先端部分が錐状、つまり測定対象物１との接触部分が点（点に近い形状）になっていればよく、その全体が錐状である必要はない。上記のような機能を発揮できればよく、突起部３１の大きさや形状を特に限定するものではない。

ただし、突起部３１の状態によって、測定対象物１の振動状態は大きく変動する。例えば突起部３１の先端が磨耗する等の状態変化が、測定対象物１の振動状態に影響を及ぼす可能性が考えられる。そのため、突起部３１の状態を常に確認できるようにしておくとともに、交換が容易な構成とするのが望ましい。

突起部設置部３２は、測定対象物１の外側から内側に向かって測定対象物１と略平行となるように延設された部分を有している。突起部設置部３２の測定対象物１の外周外側に延びている一端はたとえば支持台（図示省略）に固定されている。そして、突起部設置部３２の他端側に突起部３１が設置されている。突起部設置部３２を備えることによって、測定対象物１を可能な限り露出させることを可能にしている。すなわち、突起部設置部３２は、測定対象物１の下面部分の露出を多くすることを可能にし、測定対象物１の下側空間を広くでき、測定対象物１を透過した超音波の反響を抑制し、振動の安定性を向上させることができる。また、突起部設置部３２は、突起部３１とともに、測定対象物１の振動を抑制しないようにしているのである。

また、突起部設置部３２の構成材料としては、たとえば、金属材料や樹脂材料、木材等が考えられる。ただし、振動板１２から放射される超音波によって突起部設置部３２が振動してしまうと、測定対象物１の振動に影響を与えることになってしまう。そこで、振動板１２から放射される超音波の影響を受けやすい材料で突起部設置部３２を構成した場合には、任意の振動低減部材を突起部設置部３２に巻くようにするとよい。

さらに、突起部設置部３２は、突起部３１の個数に応じて設置個数を決定するとよい。なお、突起部設置部３２は、先端側に突起部３１を設置するとともに、測定対象物１を支持できるような形状であればよく、長さや太さ、断面形状等を特に限定するものではない。また、突起部設置部３２を、まっすぐなものに限定するものではなく、途中で曲げるようにしてあってもよい。

位置決定部３３は、予め決定されている測定対象物１の載置位置の外周のうち少なくとも２箇所に設置された棒状部材又は壁部で構成されている。なお、測定対象物１を検査する際に、測定対象物１が位置決定部３３に接触してしまうと、測定対象物１の振動が抑制されてしまうことに留意しなければならない。そこで、位置決定部３３は、測定対象物１の設置範囲よりも外側に設けるようにしている。

（加振高さ調節部４０）
加振高さ調節部４０は、上述した通り、稼動ステージ４１及びステージ動力部４２によって、超音波発生部２０の高さ方向の位置を変更する機能を持っている。稼動ステージ４１は、超音波発生部２０を支持し、ステージ動力部４２によって上下方向に稼動されるものである。ステージ動力部４２は、情報処理部６０からの指令によって稼動ステージ４１を動作させるものである。例えば、加振高さ調節部４０は、ステージ動力部４２に特定の入力信号が与えられることで、一定速度で稼動ステージ４１を動作させるように構成するとよい。このとき、超音波発生部２０の位置を０．１ｍｍよりも小さい精度で調節可能にしておくとよい。

なお、ここにおいて超音波発生部２０の位置制御の精度を０．１ｍｍよりも小さい精度が望ましいとしているが、測定対象物１を加振させる手段によっては必ずしもこれに該当させる必要はない。ただし、図１に示すように、測定対象物１を強力超音波で加振させるものにおいては、強力超音波の波長が数ｍｍとなり、少なくとも０．１ｍｍの精度で高さ位置の調整ができなければ、測定対象物１の反り量を検知するのが困難となる。

また、図１に示すように、稼動ステージ４１及びステージ動力部４２を支持する支持台４３を設けておくとよい。そして、支持台４３に支柱４４を設置し、この支柱４４を介してステージ動力部４２が稼動ステージ４１を駆動可能にしておくとよい。

（振動検知部５０）
検知部５１は、例えば、マイクロホン、音センサー、超音波センサー、赤外線センサー、光センサー又はこれらのいずれかを組み合わせたものによって構成され、測定対象物１の振動状態を、非接触にて検知するものである。この検知部５１によって検知された情報は、振動解析部５２に送信される。

なお、図１で示されるように、検知部５１は、１つだけ備えられる構成としているが、これに限定されるものではなく、複数備えられる構成としてもよい。また、検知部５１を走査型としてもよい。いずれの方式においても、振動を複数個所で測定が可能となり、複数個所の測定を行うことで、単純な変位量のみではなく、測定対象物１の振動のモードを把握することが可能となる。すなわち、振動を複数個所で測定することにより、測定対象物１の反りの量だけではなく、測定対象物１の反りの形状まで３次元的に捉えることが可能となる。

振動解析部５２は、検知部５１から受信した測定対象物１からの情報に基づいて、その振動状態を解析するものである。検知部５１が赤外線等を含む光線を検知するものである場合、反射率の変化から測定対象物１の変位量を計算、振動有無を判断する。あるいは、検知部５１が音を検知するもので有る場合、測定対象物１を加振する超音波の透過波のゆらぎから、振動有無を判断する。薄板検査装置１００では、測定対象物１の振動を検知することを目的としているため、検知部５１が測定対象物１から得る信号の強度が一定以上で有れば、信号の強弱には依存しないという特性がある。従って、薄板検査装置１００によれば、検知部５１の設置位置を細かく定義せずとも精度の高い測定ができるといった利点が有る。

ただし、検知部５１の位置を一度決定したら、動かさず、常に固定することが望ましい。検知部５１を動かすことで、測定対象物１の状態に依存する音場環境や振動状態の変動の捉え方が変動してしまうことがある。そのため、検知部５１を動かすと測定誤差が大きくなってしまう場合がある。

なお、このとき、振動解析部５２は、いずれの検知手段を検知部５１として用いたとしても、音情報を同時に取得可能にしておくとよい。この場合、たとえばその音情報に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を実施し、その音の音圧レベルを周波数の関数に変換し、その音の音響エネルギーを解析することによって、測定対象物１におけるクラックの有無も検知することが可能になる。そうすれば、薄板検査装置１００にクラック検知機能をも併せ持たせることができる。振動解析部５２によってクラックの有無を検知する場合、その検知結果を報知する報知手段を設けてもよい。

（情報処理部６０）
図２は、薄板検査装置１００の情報処理部６０を構成する回路構成を示すブロック図である。図３は、薄板検査装置１００の情報処理部６０の制御処理の流れを示すフローチャートである。図２及び図３に基づいて、情報処理部６０、つまり薄板検査装置１００の制御体系について説明する。

まず、図２に基づいて情報処理部６０の構成について説明する。図２に示すように、情報処理部６０は、主制御部６１及び主計算部６２を主要な構成として備えている。主制御部６１には、発振部１３、ステージ動力部４２及び制御パネル６３が接続されている。主計算部６２には、振動解析部５２、表示部６４、制御パネル６３及び測定対象物検知部６５が接続されている。

情報処理部６０は、測定対象物検知部６５からの信号を受けて薄板検査装置１００の動作を開始する。具体的には、主計算部６２が、測定対象物検知部６５の信号を受けて動作を開始し、振動解析部５２の測定結果（検知値）に基づき結果を記憶、解析し、その結果に基づいて主制御部６１に信号を発する。主制御部６１は、主計算部６２の発する信号に基づいて発振部１３及びステージ動力部４２に信号を送り、発振部１３やステージ動力部４２の動作を制御する。この一連の制御の完了後、主制御部６１は主計算部６２に制御結果を送り、再度、主計算部６２は振動解析部５２から測定対象物１の振動状態の情報を得るという動作を繰り返す。このような動作を数回〜数十回行うことで、主計算部６２は測定対象物１の反り量を導き出す。導き出した結果は、表示部６４にて出力される。

制御パネル６３は、使用者からの指示を受け付ける操作部としての機能を果たす。ただし、制御パネル６３は、必須なものではない。つまり、ここにおいては、主制御部６１は主計算部６２の信号によって動作を行っているが、制御パネル６３にて信号を手動で送り、動作させるようにしてもよい。また、制御パネル６３では、主計算部６２に対して、どのような動作を行うかを指示する信号を送ることも可能にしておくとよい。表示部６４は、画像や文字、色彩などにより、測定対象物１の反り量を表示するものである。測定対象物検知部６５は、測定対象物１が支持手段３０に載置されたことを検知するものである。例えば、測定対象物検知部６５を光センサーや赤外線センサー等で構成するとよい。なお、さらに、報知手段を設け、導き出した反り量を報知するようにしてもよい。

次に、図３に基づいて情報処理部６０の制御処理の流れについて説明する。まず、薄板検査装置１００による検査対象である測定対象物１が、支持手段３０に載置される。そうすると、測定対象物検知部６５が測定対象物１の載置を検知する（ステップＳ１０１）。情報処理部６０は、測定対象物検知部６５が測定対象物１を検知したことにより動作を開始する。主計算部６２は、測定対象物検知部６５からの信号を受けると、その情報を主制御部６１に伝達する（ステップＳ１０２）。主制御部６１は、発振部１３に信号を送る（ステップＳ１０３）。信号を受けた発振部１３は、圧電素子１０ａに対して、圧電素子１０ａ及び振動板１２の共振周波数ｆ０近傍のパルス電圧を印加する（ステップＳ１０４）。

圧電素子１０ａは、印加されたパルス電圧によって、共振周波数ｆ０近傍の周波数で振動し、この圧電素子１０ａを挟持した振動部１０にその振動が伝播する。この振動部１０の振動は、ホーン１１によってその振幅が増幅され、振動板１２に伝播する。そして、振動板１２は、その全体が共振し、その共振に伴う高い音圧レベルを有する超音波が放射される（ステップＳ１０５）。これにより、測定対象物１は、その全体が加振され、振動する。

ここで、圧電素子１０ａ及び振動板１２の共振周波数ｆ０は、以下の（１）及び（２）の理由によって、１５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ帯域内となるようにするとよい。
（１）１５ｋＨｚ未満だと人間の可聴領域となるため、人間の聴覚で感じ取ることが可能となり、使用者に不快感を与える可能性がある。
（２）４５ｋＨｚを超えると周波数が大き過ぎて、十分な振幅が得られないため、音圧レベルが低下することになる。

測定対象物１の振動状態は、検知部５１で検知され、振動解析部５２を介して主計算部６２に情報として伝達される（ステップＳ１０６）。主計算部６２は、振動解析部５２から送られてきた測定結果（検知値）を記憶、解析する（ステップＳ１０７）。主計算部６２は、解析した結果に対応した信号を主制御部６１に発信する（ステップＳ１０８）。主計算部６２から発信された信号を受信した主制御部６１は、受信した信号に基づいて発振部１３及びステージ動力部４２に信号を送る（ステップＳ１０９）。この信号によって、発振部１３及びステージ動力部４２が所定の動作を実行する。

それから、主制御部６１は、発振部１３及びステージ動力部４２の制御結果を主計算部６２に送る（ステップＳ１１０）。発振部１３及びステージ動力部４２の制御結果を受けた主計算部６２は、再度、振動解析部５２から送られてくる測定対象物１の振動状態の情報を記憶、解析する（ステップＳ１１１）。主計算部６２及び主制御部６１によって、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１１が所定の回数繰り返される（ステップＳ１１２）。所定の回数が繰り返された後（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、主計算部６２は、今まで記憶していた測定対象物１の振動状態から、測定対象物１の反り量を算出する（ステップＳ１１３）。最後に、主計算部６２は、算出結果を表示部６４を介して表示する（ステップＳ１１４）。

［薄板検査装置１００による振動検知動作］
図４は、測定対象物１と振動板１２との距離Δｈと、測定対象物１にかかる音圧レベルＰ及び測定対象物１の変位量Δｒと、の関係を表すグラフである。図５は、測定対象物１と振動板１２との距離Δｈと、測定対象物１の反り量と、の関係を示すグラフである。図４及び図５を参照しながら、薄板検査装置１００による測定対象物１の振動検知から反り量を算出する際の動作について説明する。

図３で説明したように、薄板検査装置１００では、測定対象物１の全体を加振し、測定対象物１を変位量Δｒで振動させる。測定対象物１によって振動するのに必要なエネルギーは異なるが、測定対象物１がたとえば半導体ウェハ又は太陽電池用セルである場合、その振動には１３０ｄＢ以上の音圧レベルが必要であることがわかっている。そこで、超音波発生部２０は、１３０ｄＢ以上の音圧レベルの超音波が発生できるように構成されている。振動板１２から放射される超音波は、空気中にゆらぎを発生させ、超音波の波長に伴って、空気中に音圧（気圧）の「疎」の部分（減圧される部分）と「密」の部分（加圧される部分）とを生成する。つまり、「疎」の部分から「密」の部分に向かって空気の移動が発生する。

これによって、支持手段３０上に載置された測定対象物１は、振動板１２から放射される超音波の音圧によってその全体が振動することになる。ただし、その振動の状態は測定対象物１と振動板１２との距離関係によって大きく異なる。図４に示す通り、測定対象物１は、超音波の音圧レベルにおいての疎と密の中間点（つまり、超音波の「節」となる部分）に設置されている時に最も強く振動する。逆に、疎や密と同じ点（つまり、超音波の「節」となる部分）に測定対象物１が設置された状態となる場合、振動はまったく起こらないことになる。

超音波の音圧レベルにおいての疎と密の中間点に測定対象物１が設置されている時に最も強く振動することが分かっているが、測定対象物１の形の状態によって、測定対象物１の重心は異なる。測定対象物１を強く振動させるためには、重心に対して効率良く力をかける必要が有る。そのため、測定対象物１と振動板１２との距離Δｈは、測定対象物１の状態によって大きく異なるということが分かる。つまり、図５に示すように、測定対象物１の反り量によって、測定対象物１を振動させることが可能となる測定対象物１と振動板１２との距離Δｈは異なってくるのである。

以上のように、測定対象物１の反り量に応じた測定対象物１と振動板１２との最適な距離Δｈｍａｘが存在するということが分かる。このことから、測定対象物１の振動の有無を検知しつつ、測定対象物１と振動板１２との距離Δｈを変更することで、Δｈｍａｘを検知し、そこから測定対象物１の反りの状態を判定することができるのである。

より具体的には、薄板検査装置１００は、情報処理部６０にて超音波発生部２０の入力、周波数及び初期位置を記憶し、測定対象物１と振動板１２の距離を徐々に調節しながら、振動検知部５０の情報に基づき、測定対象物１の振動の有無を検知する。こうすることで、薄板検査装置１００では、測定対象物１が振動する時の測定対象物１と振動板１２との距離Δｈを記憶し、記憶したΔｈと超音波発生部２０の入力、周波数により測定対象物１の反り量を算出する動作を行う。これにより、薄板検査装置１００は、測定対象物１の反り量の測定を簡単かつ正確に行うことができる。

特に、上述したように超音波を利用するものにおいては、超音波を、測定対象物１を振動させることを目的として発生させているため、一般的な超音波の非破壊検査等による透過損失等は測定に対する影響が小さく、厚みムラ等の影響を大きく受けずに、測定ができるという利点がある。

以上より、薄板検査装置１００は、測定対象物検知部６５より測定対象物１が設置されたのを検知し、動作を開始し、超音波発生部２０の高さを徐々に、例えば段階的に変更しながら、振動検知部５０により変位量を測定する。こうすることで、薄板検査装置１００は、測定対象物１と振動板１２との最適な距離Δｈｍａｘを把握し、Δｈｍａｘより測定対象物１の反り量を計算し、検知することが可能となるのである。なお、ここでは、Δｈを変更することで、測定対象物１の加振力を調節する場合を例に説明したが、超音波発生部２０の入力条件、つまり発生させる超音波の周波数を変更することで、測定対象物１の加振力を調節してもよく、双方を変更することで、測定対象物１の加振力を調節してもよい。

このような薄板検査装置１００を、振動により測定対象物１のクラックを検査するクラック検査装置の前工程に設置するとよい。そうすれば、測定対象物１の反り量に応じて測定対象物１を分別することができるので、事前に、クラック検査装置にて測定できない測定対象物１を除外したり、クラック検査装置の設定変更をしたりする等の対応を取ることができる。したがって、薄板製造工程におけるライン全体の検査の効率を飛躍的に向上することが可能になる。特に、薄板検査装置１００にクラック検査の機能を持たせたり、他のクラック検査装置との連動機能を持たせることで、より検査効率が上がる。この場合、情報処理部６０の結果をアウトプットできる出力ポートを情報処理部６０に設けておくとよい。

測定対象物１が太陽電池セルであり、太陽電池セル又は複数の太陽電池セルのモジュールを製造する製造方法において、薄板検査装置１００を適用すれば、太陽電池セルの反り量の測定、管理が高効率かつ簡易に実行できる。そのため、生産される太陽電池セル及び太陽電池セルのモジュールの品質が飛躍的に向上することになる。なお、薄板検査装置１００に接続可能な機器を、クラック検査装置に限定するものではなく、他の測定機器（測定対象物１の最終工程で使用される電機的な特性を検査する装置や、測定対象物１の外観を検査する装置等）に接続させてもよい。この場合も、情報処理部６０に設けた出力ポートを介して、接続した測定機器に情報を伝達可能にしておけばよい。

なお、薄板検査装置１００については、測定対象物１を加振したり、その状態を把握する作業を非接触で行なっているため、測定対象物１を傷つけることなく、測定対象物１の反り量を測定することが可能である。したがって、薄板製造工程に薄板検査装置１００を導入しても、反り量を検知する工程において、測定対象物１を不良品とするようなことはない。

また、ここでは加振手段として超音波を用いた構成としているが、安定的に測定対象物１を加振することができるのであれば必ずしも超音波を用いる必要はない。ただし、前述するように、測定対象物１の反り量を測定するには空間内に安定的に疎密を作り出す必要があり、超音波が最も安定した数値を得るのに適している。

［薄板検査装置１００効果］
薄板検査装置１００では、超音波発生部２０の高さを変更しながら、振動検知部５０により変位量を測定するので、測定対象物１と振動板１２との最適な距離Δｈｍａｘを把握でき、Δｈｍａｘから測定対象物１の反り量を計算、検知することが可能となる。したがって、薄板検査装置１００によれば、測定対象物１の反り量を、簡易かつ短時間で不良率を高めずに検知することが可能になる。

特に表示部６４や報知部を備えたものにおいては、測定対象物１の反りの状態を表示や報知でき、測定対象物１の製造ライン内にて発生する反り量を全数検査することができ、そのバラつき度合を容易に判断し、管理することが可能となる。

上記実施の形態では、超音波発生部２０が上、振動検知部５０が下に設置されている状態を例に示しているが、これらが逆の位置関係になってもよい。測定対象物１を挟んで構成することで、超音波発生部２０から発生する超音波が直接的に振動検知部５０に放射されることを防ぎ、検知する音と超音波の干渉による雑音発生を抑制し、検知精度を更に高める効果がある。

１ 測定対象物、１０ 振動部、１０ａ 圧電素子、１１ ホーン、１２ 振動板、１３ 発振部、２０ 超音波発生部、３０ 支持手段、３１ 突起部、３２ 突起部設置部、３３ 位置決定部、４０ 加振高さ調節部、４１ 稼動ステージ、４２ ステージ動力部、４３ 支持台、４４ 支柱、５０ 振動検知部、５１ 検知部、５２ 振動解析部、６０ 情報処理部、６１ 主制御部、６２ 主計算部、６３ 制御パネル、６４ 表示部、６５ 測定対象物検知部、１００ 薄板検査装置。

Claims (11)

1. 測定対象物が載置される支持手段と、
   前記測定対象物に振動を与える加振部と、
   前記測定対象物の振動の状態を検知する振動検知部と、
   前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうち少なくとも１つにより前記測定対象物の加振力を調節する情報処理部と、を有し、
   前記情報処理部は、
   前記振動検知部での検知値と、前記加振部への入力条件及び前記加振部と前記測定対象物との距離のうちの少なくとも１つとから、前記測定対象物の反り量を算出する
   ことを特徴とする薄板検査装置。
2. 前記情報処理部が前記加振部と前記測定対象物との距離により前記測定対象物の加振力を調節するものにおいて、
   前記情報処理部は、
   前記加振部への入力、周波数及び初期位置を記憶した状態で、
   前記測定対象物と前記加振部との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、
   前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、
   該記憶した距離と前記加振部の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄板検査装置。
3. 前記加振部側を駆動させて、前記加振部と前記測定対象物との距離を変更可能な加振高さ調節部を設け、
   前記情報処理部は、
   前記加振高さ調節部を制御して、前記測定対象物の加振力を調節する
   ことを特徴とする請求項２に記載の薄板検査装置。
4. 前記測定対象物側を駆動させて、前記加振部と前記測定対象物との距離を変更可能な加振高さ調節部を設け、
   前記情報処理部は、
   前記加振高さ調節部を制御して、前記測定対象物の加振力を調節する
   ことを特徴とする請求項２に記載の薄板検査装置。
5. 前記加振部は、
   非接触で前記測定対象物を加振する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄板検査装置。
6. 前記加振部は、
   超音波にて前記測定対象物を加振する
   ことを特徴とする請求項５に記載の薄板検査装置。
7. 前記振動検知部は、
   非接触で前記測定対象物の振動を検知する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の薄板検査装置。
8. 前記振動検知部に音検知機能を併せて持たせ、
   前記情報処理部は、
   前記測定対象物のクラック検知も可能としている
   ことを特徴とする請求項７に記載の薄板検査装置。
9. 前記情報処理部は、
   前記測定対象物の反り量をアウトプットする出力ポートを有し、
   前記出力ポートを介して、他の測定機器と連動可能に構成された
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の薄板検査装置。
10. 載置されている測定対象物に加振部から超音波を放射し、
    前記測定対象物と前記超音波の放射部材との距離により前記測定対象物の加振力を調節し、
    前記測定対象物の最大振動時の前記測定対象物と前記加振部との距離を記憶し、
    該記憶した距離とそのときの前記超音波の周波数との関係により、前記測定対象物の反り量を算出する
    ことを特徴とする薄板検査方法。
11. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の薄板検査装置を適用し、請求項１０に記載の薄板検査方法を用いて、太陽電池セル及び複数の太陽電池セルのモジュールを製造する
    ことを特徴とする薄板の製造方法。

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