JP5824984B2 - 太陽電池セル検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池セル検査装置に関する。

後記特許文献１には、大きさが１５６ｍｍ角かつ厚さが１８０μｍ程である多結晶半導体ウエハの内部に欠陥があるか否かを判定する検査方法が開示されている。このような検査方法によれば、多結晶半導体ウエハの下面（一方の面）に向かって赤外光（９００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を照射し、多結晶半導体ウエハの上面（他方の面）側に配置した赤外線カメラにより多結晶半導体ウエハを透過した赤外光を受光して、透過画像を得ている。そして、得られた透過画像に基づいて、多結晶半導体ウエハの内部に欠陥があるか否かを判定している。すなわち、多結晶半導体ウエハの内部にボイドやクラック等の欠陥が存在すると、照射した赤外光が欠陥により散乱され、透過する赤外光の強度が低下するため、透過画像に暗い部分として現れる。

また、後記特許文献２には、多結晶半導体ウエハの表面に欠陥があるか否かを判定する検査方法が開示されている。このような検査方法によれば、多結晶半導体ウエハの上面に向かってレーザ光を照射し、多結晶半導体ウエハの上面側に配置したカメラにより多結晶半導体ウエハで反射したレーザ光を受光して、反射画像を得ている。そして、得られた反射画像に基づいて、多結晶半導体ウエハの表面に欠陥があるか否かを判定している。すなわち、多結晶半導体ウエハの表面に欠陥が存在すると、照射したレーザ光が欠陥により散乱され、反射するレーザ光の強度が低下するため、反射画像に暗い部分として現れる。

ところで、上述したような検査方法では、多結晶半導体ウエハの内部に欠陥があるか否かを判定するか、あるいは、多結晶半導体ウエハの表面に欠陥があるか否かを判定するかのいずれかであった。
また、多結晶半導体ウエハに欠陥があるか否かを次々と確実に判定するクラック検出装置も開示されている（例えば、特許文献３参照）。図７は、従来のクラック検出装置の一例を示す概略構成図である。

このようなクラック検出装置２０１は、多結晶シリコンウエハ２０２を搬送するウエハ搬送部２０３と、搬送される多結晶シリコンウエハ２０２の斜め上部より白色光を照射するメタルハライドランプ（白色光源）２０４と、メタルハライドランプ２０４により白色光が照射された多結晶シリコンウエハ２０２の上部表面を撮像する第一ＣＣＤラインセンサカメラ２０５と、多結晶シリコンウエハ２０２の下部より赤外光（９００ｎｍ以上）を照射する赤外線管２０６と、多結晶シリコンウエハ２０２を透過した赤外線を撮像する第二ＣＣＤラインセンサカメラ２０７と、第一ＣＣＤラインセンサカメラ２０５で撮像した反射画像（画像データ）と第二ＣＣＤラインセンサカメラ２０７で撮像した透過画像（画像データ）とで多結晶シリコンウエハ２０２のクラックを検出する画像処理部２０８を有するホストコンピュータ２０９と、ホストコンピュータ２０９によるクラックの有無の判別により、多結晶シリコンウエハ２０２をクラックのあるものとないものとに分別収納するウエハ収納部２１０とで構成されている。

ここで、第一ラインセンサカメラ２０５と第二ラインセンサカメラ２０７とは、４０００画素程度のものであり、一画素当り８ビットの画像データとして撮像して、明度を２５６諧調に分けたデータとして取り扱うものである。
また、ウエハ搬送部２０３は、複数個のローラ２１８が一列に配設されたものであり、各ローラ２１８の両端部はベルト２１９で互いに連結されている。搬送駆動部２１１と接続された１個のローラ２１８が回転することでベルト２１９が回転し、これにより、他のローラ２１８も回転して、多結晶シリコンウエハ２０２を搬送する。ローラ２１８の回転の運転及び停止と、回転速度とは搬送駆動部２１１で制御されるようになっている。これにより、多結晶シリコンウエハ２０２は、ウエハ供給部よりウエハ搬送部２０３上に載置され、左から右方向へ搬送されることになる。
よって、クラック検出装置２０１によれば、ウエハ搬送部２０３の前段に配置された第一ラインセンサカメラ２０５で撮影された後、ウエハ搬送部２０３の後段に配置された第二ラインセンサカメラ２０７で撮影されることにより、多結晶シリコンウエハ２０２に欠陥があるか否かを、次々と確実に判定することができる。

ところで、結晶シリコン（多結晶、単結晶を含む）製の半導体ウエハを基板に用いた太陽電池セルが、現状のデバイスの構成技術と製造技術との観点から最もコストパフォーマンスがよいため、販売されている太陽電池セルの９割を占めている。図２は、太陽電池セルの一例を示す斜視図である。
このような太陽電池セル２の生産ラインでは、太陽電池セル２に欠陥（クラック、端部の欠け、反射防止膜の抜け（ピンホール）、膜厚のばらつき、フィンガー電極のパターン異常（抜け、幅異常））等があるか否かを判定する検査は、検査員の目、すなわち目視に頼って実施されていた（ただし、膜厚のばらつきは、目視による色検査と膜厚測定装置（エリプソメトリ）による抜き取り検査である）。

しかしながら、太陽電池セル２の生産ラインでは、利益を上げるために、最低でも１５００枚／時間〜３０００枚／時間の規模の生産スループットが必要となってきており、ライン構成や検査装置の数にも依存するが、１枚の太陽電池セル２の検査に許容される検査時間は１秒〜２秒であり、目視では難しくなってきた。また、目視では検査員により判別レベルに差があり、検査のミスがありうるという問題点があった。
そのため、太陽電池セル２のクラック、欠け、ピンホール、電極等の欠陥を一定の判定レベルで、極めて短時間（例えば２秒以下）で、かつ、コストメリットの出る安価な装置を生産ラインに導入し、インラインで検査する検査方法が工業的に必要とされている。

特開２００６−３５１６６９号公報 特開２００２−１２２５５２号公報 特開２０１０−０３４１３３号公報

そこで、上述したクラック検出装置２０１を用いて、太陽電池セル２の反射画像と透過画像とを撮影することで、太陽電池セル２に欠陥があるか否かを判定することが考えられる。しかし、反射画像を撮影する装置（メタルハライドランプ２０４及び第一ＣＣＤラインセンサカメラ２０５）と、透過画像を撮影する装置（赤外線管２０６及び第二ＣＣＤラインセンサカメラ２０７）とが、別々の場所に配置された２台の装置であるので、装置コストが上がり、コストメリットが出ない。また、搬送ラインの異なる位置での撮像を実施しているのでズレ等が発生するため、画像処理部２０８が反射画像と透過画像との間の演算を実施する際に問題が発生する可能性がある。
よって、同じ位置での撮像を実施するため、反射画像を撮影する装置と、透過画像を撮影する装置とを一体化させようとした。ところが、使用する光の波長が近赤外領域と可視光領域と異なるので、照明が異なるだけでなく、結像レンズも収差補正の波長範囲が異なる。したがって、同じ位置での撮像を実施することは困難であった。

本件発明者らは、上記課題を解決するために、反射画像を撮影する装置と、透過画像を撮影する装置とを一体化することについて検討を行った。まず、反射画像と透過画像とを撮像可能とする可視光から赤外光までの波長範囲（４７０ｎｍ〜１１００ｎｍ）をカバーする１つの撮像光学系を構築しようとした。ところが、可視光から赤外光までの波長範囲をカバーする光学レンズは、技術的には可能で販売もされているが、市場要求が少ないため、非常に高価なレンズ（４０万円）であり、コストパフォーマンスを重視する太陽電池セル２の検査装置で採用することは難しい。さらに実際には、可視光から赤外光までの波長範囲をカバーする光学レンズであっても、赤外光のフォーカス位置と可視光のフォーカス位置との最適フォーカスポイントがずれており、透過画像の撮影から反射画像の撮影に移行する際にフォーカスを合わせなおしたり、絞りを動的に調整したりすることが必要になる。また、透過画像の撮影から反射画像の撮影に移行するまでの時間が必要になるので、ごく短時間（例えば２秒以下）で検査を終了することができなくなる。

そこで、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影するために、透過光像と反射光像とを振り分けるビームスプリッタ（あるいは、波長を選択反射するフィルタ）を用いることを見出した。さらに、解像度が要求されるクラックやピンホールや欠けや電極の検査用の解像度の高いＣＣＤカメラ（例えば５Ｍ（２４５６×２０５８）ピクセル）と、解像度が要求されない膜厚検査用の解像度の低い安価なＣＣＤカメラ（例えば０．４Ｍ（７６８×４９４）ピクセル）とを用いることを見出した。

すなわち、本発明の太陽電池セル検査装置は、平板形状の半導体ウエハの第一面に向かって可視光を照射する第一照射部と、前記半導体ウエハで反射した可視光を受光することにより、前記半導体ウエハの反射画像を取得する第一撮像部と、前記半導体ウエハの第一面に対向する前記半導体ウエハの第二面に向かって赤外光を照射する第二照射部と、前記半導体ウエハを透過した赤外光を受光することにより、前記半導体ウエハの透過画像を取得する第二撮像部と、前記反射画像及び透過画像に基づいて、前記半導体ウエハに膜厚及びクラックの欠陥があるか否かを判定する判定部とを備える太陽電池セル検査装置であって、前記第一撮像部と前記第二撮像部との間に配置され、前記第一撮像部及び前記第二撮像部と前記半導体ウエハとの間に配置されるビームスプリッタを備え、前記第一照射部は、青色光源、緑色光源及び赤色光源を備え、前記ビームスプリッタは、設定波長未満の光を第一撮像部に導くとともに、設定波長以上の光を第二撮像部に導くようにしている。

ここで、「設定波長」とは、設計者等によって予め決められた任意の波長であり、例えば、６００ｎｍ等となる。
本発明の太陽電池セル検査装置によれば、第一照射部は半導体ウエハの第一面に向かって可視光を照射するとともに、第二照射部は半導体ウエハの第二面に向かって赤外光を照射する。つまり、可視光と赤外光とを同時に照射する。そして、ビームスプリッタは、設定波長未満の光を第一撮像部に導くとともに、設定波長以上の光を第二撮像部に導く。これにより、第一撮像部は、設定波長以上の光を検出せずに、半導体ウエハの画像を撮像する。一方、第二撮像部は、設定波長未満の光を検出せずに、半導体ウエハの画像を撮像する。

以上のように、本発明の太陽電池セル検査装置によれば、設定波長未満の光を第一撮像部に導くとともに、設定波長以上の光を第二撮像部に導くビームスプリッタを備えるため、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の太陽電池セル検査装置は、平板形状の半導体ウエハの第一面に向かって可視光を照射する第一照射部と、前記半導体ウエハで反射した可視光を受光することにより、前記半導体ウエハの反射画像を取得する第一撮像部と、前記半導体ウエハの第一面に対向する前記半導体ウエハの第二面に向かって赤外光を照射する第二照射部と、前記半導体ウエハを透過した赤外光を受光することにより、前記半導体ウエハの透過画像を取得する第二撮像部と、前記反射画像及び透過画像に基づいて、前記半導体ウエハに膜厚及びクラックの欠陥があるか否かを判定する判定部とを備える太陽電池セル検査装置であって、前記第一照射部は、青色光源、緑色光源及び赤色光源を備え、前記第一撮像部の受光面の前方には、第一設定波長未満の光を透過するとともに、第一設定波長以上の光を反射する第一フィルタが配置されており、前記第二撮像部の受光面の前方には、第二設定波長以上の光を透過するとともに、第二設定波長未満の光を反射する第二フィルタが配置されているようにしている。

ここで、「第一設定波長」とは、設計者等によって予め決められた任意の波長であり、例えば、６００ｎｍ等となる。また、「第二設定波長」とは、設計者等によって予め決められた任意の波長であり、例えば、６００ｎｍ等となる。
以上のように、本発明の太陽電池セル検査装置によれば、各撮像部の受光面の前方には、波長を選択反射するフィルタがそれぞれ配置されているため、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影することができる。

また、上記の発明において、前記第一撮像部と前記第二撮像部との間に配置され、前記第一撮像部及び前記第二撮像部と前記半導体ウエハとの間に配置されるハーフミラーを備え、前記ハーフミラーは、一部の光を第一撮像部に導くとともに、残りの光を第二撮像部に導くようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記第一設定波長は、前記第二設定波長より長波長であるようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記第二撮像部の解像度は、前記第一撮像部の解像度より高いようにしてもよい。
本発明の太陽電池セル検査装置によれば、クラックやピンホールや欠けの検査には高解像度の第二撮像部で、膜厚検査には低解像度の第一撮像部で撮像するため、コストメリットが出る。

そして、上記の発明において、前記第一照射部は、青色光源と緑色光源と赤色光源とを備え、前記第二照射部は、赤外光源を備えるようにしてもよい。
さらに、上記の発明において、前記半導体ウエハは、太陽電池セルであり、前記判定部は、前記半導体ウエハに、膜厚、クラック、電極検査、欠け、及び、表面欠陥の内から選択される少なくとも１つの欠陥があるか否かを判定するようにしてもよい。

本発明の第一実施形態の太陽電池セル検査装置の一例を示す概略構成図。 太陽電池セルの一例を示す斜視図。 太陽電池セルの検査項目の一例を示す表。 検査方法について説明するためのフローチャート。 本発明の第二実施形態の太陽電池セル検査装置の一例を示す概略構成図。 検査方法について説明するためのフローチャート。 従来のクラック検出装置の一例を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態である太陽電池セル検査装置の一例を示す概略構成図である。なお、上述したクラック検出装置２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
太陽電池セル検査装置１は、太陽電池セル２を搬送するウエハ搬送部（図示せず）と、ウエハ搬送部の途中に設置された撮像装置１０と、太陽電池セル検査装置１全体の制御を行うコンピュータ２０とを備える。また、撮像装置１０は、箱状の筐体を備え、その筐体内部に、搬送される太陽電池セル２の上部より光を照射する第一照射部４と、太陽電池セル２を撮像する第一ＣＣＤセンサカメラ（第一撮像部）５と、太陽電池セル２の下部より光を照射する第二照射部６と、太陽電池セル２を撮像する第二ＣＣＤセンサカメラ（第二撮像部）７と、第一ＣＣＤセンサカメラ５と第二ＣＣＤセンサカメラ７との間に配置されたビームスプリッタ１１とを有する。
なお、地面に水平な右方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な上方向をＺ方向とする。

まず、本発明で検査対象となる太陽電池セル２について説明する。図２は、太陽電池セル２の一例を示す斜視図である。
太陽電池セル２は、大きさが１５６ｍｍ角かつ厚さが１８０μｍ程である略平板形状であり、結晶シリコン（多結晶、単結晶を含む）製の半導体ウエハを基板に用いたものである。
なお、上記太陽電池セルは、基板切り出し状態のもの、洗浄後のもの、表面テクスチャ形成後のもの、反射防止膜成膜後のもの、表面フィンガー電極付のものであってもよい。ただし、裏面電極（アルミ）形成後は赤外光が透過されないので、その場合は、赤外光を表面から照射し、裏面電極から反射してきた像を使用することになる。

次に、太陽電池セル検査装置１で検査することになる太陽電池セル２の検査項目について説明する。図３は、太陽電池セルの検査項目を示す表である。図３（ａ）は、第一実施形態である太陽電池セル２の検査項目の一例を示す表である。
（１）膜厚
太陽電池セル２の上面（第一面、表面）に向かって３色（ＢｌｕｅとＧｒｅｅｎとＲｅｄ）の各光をそれぞれ照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ５、７で太陽電池セル２の上面で反射した各光をそれぞれ受光して、３枚の反射画像を得ることにより、得られた３枚の反射画像の相対強度比（スペクトル）に基づいて、膜厚を算出する。
なお、予めＢｌｕｅ若しくはＧｒｅｅｎの反射強度と膜厚との相関を取得して検量線を作成しておき、画素毎若しくは一定の画素領域のＢ、Ｇ強度から検量線を参照して、膜厚変化、膜厚分布を求めてもよい。

（２）クラック
太陽電池セル２の下面（第二面、裏面）に向かって赤外光（９００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ７で太陽電池セル２を透過した赤外光を受光して、透過画像を得ることにより、得られた透過画像に基づいて、太陽電池セル２の内部にクラックがあるか否かを判定する。
（３）電極検査
太陽電池セル２の上面に向かってＲｅｄの光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ７で太陽電池セル２の上面で反射したＲｅｄの光を受光して、反射画像を得ることにより、得られた反射画像に基づいて、電極があるか否かを判定する。

（４）欠け
太陽電池セル２の下面に向かって白色光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ５で太陽電池セル２を通過した白色光を受光して、端部を強調する通過画像を得ることにより、得られた通過画像に基づいて、太陽電池セル２に欠けがあるか否かを判定する。
（５）表面欠陥
太陽電池セル２の上面に向かってＲｅｄの光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ７で太陽電池セル２の上面で反射したＲｅｄの光を受光して、反射画像を得ることにより、得られた反射画像に基づいて、表面欠陥があるか否かを判定する。

ここで、太陽電池セル検査装置１の構成について説明する。
第一照射部４は、４７０ｎｍの光を出射する青色光源４ａと、５２５ｎｍの光を出射する緑色光源４ｂと、６６０ｎｍの光を出射する赤色光源４ｃと、太陽電池セル２の上面を均一な光強度で照明するためのドーム型の反射型拡散板４ｄとを備える。なお、青色光源４ａと緑色光源４ｂと赤色光源４ｃとは、ＸＹ面上で同一の円周上に等間隔を空けて配置されている。そして、第一照射部４は、太陽電池セル２の上部に配置されている。
これにより、４７０ｎｍの光が出射されれば、４７０ｎｍの光が反射型拡散板４ｄで反射した後、太陽電池セル２の上面を−Ｚ方向で照射するようになっている。また、５２５ｎｍの光が出射されれば、５２５ｎｍの光が反射型拡散板４ｄで反射した後、太陽電池セル２の上面を−Ｚ方向で照射するようになっている。さらに、６６０ｎｍの光が出射されれば、６６０ｎｍの光が反射型拡散板４ｄで反射した後、太陽電池セル２の上面を−Ｚ方向で照射するようになっている。

第二照射部６は、９７０ｎｍの近赤外光を出射する赤外線管と、白色光を出射する白色光源とを備える。そして、第二照射部６は、太陽電池セル２の下部に配置されている。これにより、９７０ｎｍの赤外光が出射されれば、９７０ｎｍの赤外光が太陽電池セル２の下面をＺ方向で照射するようになっている。また、白色光が出射されれば、白色光が太陽電池セル２の下面をＺ方向で照射するようになっている。

第一撮像部５は、０．４Ｍ（７６８×４９４）ピクセルのＣＣＤカメラである。そして、第一撮像部５は、第一撮像部５の受光面が右方（Ｙ方向）を向くようにして太陽電池セル２の上部に配置されている。
第二撮像部７は、５Ｍ（２４５６×２０５８）ピクセルのＣＣＤカメラである。そして、第二撮像部７は、第二撮像部７の受光面が下方（−Ｚ方向）を向くようにして太陽電池セル２の上部に配置されている。

ビームスプリッタ１１は、平板形状であり、６００ｎｍ（設定波長）未満の光を反射するとともに６００ｎｍ以上の光を透過するものである。そして、ビームスプリッタ１１は、太陽電池セル２の上方（Ｚ方向）に設置されるとともに、６００ｎｍ未満の光を左方（−Ｙ方向）に反射して第一撮像部５の受光面に導くとともに、６００ｎｍ以上の光をＺ方向に透過して第二撮像部７の受光面に導くように配置されている。

このような太陽電池セル検査装置１によれば、青色光源４ａから４７０ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した４７０ｎｍの光がビームスプリッタ１１で反射した後、第一撮像部５の受光面で受光される。つまり、第一撮像部５で４７０ｎｍの光による反射画像が撮像される。また、緑色光源４ｂから５２５ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した５２５ｎｍの光がビームスプリッタ１１で反射した後、第一撮像部５の受光面で受光される。つまり、第一撮像部５で５２５ｎｍの光による反射画像が撮像される。さらに、第二照射部６の白色光源から白色光がＺ方向で出射されれば、太陽電池セル２をＺ方向に通過した白色光の一部がビームスプリッタ１１で反射した後、第一撮像部５の受光面で受光される。つまり、第一撮像部５で白色光の一部による通過画像が撮像される。

また、赤色光源４ｃから６６０ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した６６０ｎｍの光がビームスプリッタ１１を透過した後、第二撮像部７の受光面で受光される。つまり、第二撮像部７で６６０ｎｍの光による反射画像が撮像される。そして、第二照射部６の赤外光源から９７０ｎｍの近赤外光がＺ方向で出射されれば、太陽電池セル２をＺ方向に透過した９７０ｎｍの近赤外光がビームスプリッタ１１を透過した後、第二撮像部７の受光面で受光される。つまり、第二撮像部７で９７０ｎｍの赤外光による透過画像が撮像される。

コンピュータ２０は、ＣＰＵ（制御部）２１を備え、さらにメモリ（図示せず）とモニタ（図示せず）と操作部（図示せず）とが連結されている。ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、ＣＰＵ２１は、ローラの回転の運転及び停止と回転速度とを制御する搬送駆動部２１ａと、第一照射部４及び第二照射部６を制御する光源駆動部２１ｂと、第一撮像部５及び第二撮像部７を制御する画像取得部２１ｃと、反射画像及び透過画像に基づいて太陽電池セル２に欠陥があるか否かを判定する判定部２１ｄとを有する。

次に、太陽電池セル検査装置１で太陽電池セル２を次々と撮影する検査方法について説明する。図４は、検査方法について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、太陽電池セル２の個数を示す個数パラメータＮ＝１とする。
次に、ステップＳ１０２の処理において、搬送駆動部２１ａは、太陽電池セル２を左から右方向（Ｘ方向）へ搬送させて、撮像装置１０内の所定の位置に太陽電池セル２を配置させる。そして、搬送駆動部２１ａは、Ｓｔｏｐ信号（太陽電池セルセット完了、撮像ＯＫ信号）を出力する。

次に、ステップＳ１０３の処理において、光源駆動部２１ｂは、青色光源４ａから４７０ｎｍの光照射を開始（ＯＮに）する。次に、ステップＳ１０４の処理において、画像取得部２１ｃは、第一撮像部５で４７０ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ１０３’の処理にて４７０ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ１０３の処理〜ステップＳ１０３’の処理を０．１秒間で実施する。
一方、ステップＳ１０３の処理〜ステップＳ１０３’の処理を実行すると同時に、ステップＳ１０５の処理において、光源駆動部２１ｂは、赤色光源４ｃから６６０ｎｍの光照射を開始する。次に、ステップＳ１０６の処理において、画像取得部２１ｃは、第二撮像部７で６６０ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ１０５’の処理にて６６０ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ１０５の処理〜ステップＳ１０５’の処理を０．１秒間で実施する。つまり、０．１秒間で４７０ｎｍの光による反射画像と、６６０ｎｍの光による反射画像との２枚の画像を取得することになる。

次に、ステップＳ１０７の処理において、光源駆動部２１ｂは、緑色光源４ｂから５２５ｎｍの光照射を開始する。次に、ステップＳ１０８の処理において、画像取得部２１ｃは、第一撮像部５で５２５ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ１０７’の処理にて５２５ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ１０３の処理〜ステップＳ１０３’の処理を０．１秒間で実施する。
一方、ステップＳ１０７の処理〜ステップＳ１０７’の処理を実行すると同時に、ステップＳ１０９の処理において、光源駆動部２１ｂは、第二照射部６の赤外光源から９７０ｎｍの赤外光照射を開始する。次に、ステップＳ１１０の処理において、画像取得部２１ｃは、第二撮像部７で９７０ｎｍの赤外光による透過画像を撮像させ、ステップＳ１０９’の処理にて９７０ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ１０９の処理〜ステップＳ１０９’の処理を０．１秒間で実施する。つまり、０．１秒間で５２５ｎｍの光による反射画像と、９７０ｎｍの赤外光による透過画像との２枚の画像を取得することになる。

次に、ステップＳ１１１の処理において、光源駆動部２１ｂは、第二照射部６の白色光源から白色光照射を開始する。次に、ステップＳ１１２の処理において、画像取得部２１ｃは、第一撮像部５で白色光による通過画像（透過画像）を撮像させ、ステップＳ１１１’の処理にて白色光をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ１１１の処理〜ステップＳ１１１’の処理を０．１秒間で実施する。そして、白色光による通過画像を撮像した後、画像取得部２１ｃは、撮影完了信号を出力する。
次に、ステップＳ１１３の処理において、Ｎ＝Ｎ_ｍａｘであるか否かを判定する。Ｎ＝Ｎ_ｍａｘでないと判定したときには、ステップＳ１１４の処理において、Ｎ＝Ｎ＋１とする。そして、ステップＳ１１５の処理において、搬送駆動部２１ａは、Ｎ−１の太陽電池セル２を左から右方向（Ｘ方向）へ搬送させて、撮像装置１０内の所定の位置から取り除いて、ステップＳ１０２の処理に戻る。
一方、Ｎ＝Ｎ_ｍａｘであると判定したときには、本フローチャートを終了させることになる。

以上のように、太陽電池セル検査装置１によれば、６００ｎｍ未満の光を第一撮像部５に導くとともに、６００ｎｍ以上の光を第二撮像部７に導くビームスプリッタ１１を備えるため、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影することができ、１個の太陽電池セル２を０．３秒間で検査することができる。また、クラックやピンホールや欠けの検査には高解像度の第二撮像部７で、膜厚検査には低解像度の第一撮像部５で撮像するため、コストメリットを出すことができる。

＜第二実施形態＞
図５は、本発明の第二実施形態である太陽電池セル検査装置の一例を示す概略構成図である。なお、上述した太陽電池セル検査装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
太陽電池セル検査装置１０１は、太陽電池セル２を搬送するウエハ搬送部（図示せず）と、ウエハ搬送部の途中に設置された撮像装置１０と、太陽電池セル検査装置１０１全体の制御を行うコンピュータ１２０とを備える。また、撮像装置１０は、箱状の筐体を備え、その筐体内部に、搬送される太陽電池セル２の上部より光を照射する第一照射部４と、太陽電池セル２を撮像する第一ＣＣＤセンサカメラ１０５と、太陽電池セル２の下部より光を照射する第二照射部１０６と、太陽電池セル２を撮像する第二ＣＣＤセンサカメラ１０７と、第一ＣＣＤセンサカメラ１０５の受光面の前方に配置された第一フィルタ１１２と、第二ＣＣＤセンサカメラ１０７の受光面の前方に配置された第二フィルタ１１１とを有する。

次に、太陽電池セル検査装置１０１で検査することになる太陽電池セル２の検査項目について説明する。図３（ｂ）は、太陽電池セル２の検査項目の一例を示す表である。
（１’）膜厚
太陽電池セル２の上面（第一面、表面）に向かって３色（ＢｌｕｅとＧｒｅｅｎとＲｅｄ）の各光をそれぞれ照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ１０５で太陽電池セル２の上面で反射した各光をそれぞれ受光して、３枚の反射画像を得ることにより、得られた３枚の反射画像の相対強度比（スペクトル）に基づいて、膜厚を算出する。

（２）クラック
太陽電池セル２の下面（第二面、裏面）に向かって赤外光（９００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ１０７で太陽電池セル２を透過した赤外光を受光して、透過画像を得ることにより、得られた透過画像に基づいて、太陽電池セル２の内部にクラックがあるか否かを判定する。
（３）電極検査
太陽電池セル２の上面に向かってＲｅｄの光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ１０７で太陽電池セル２の上面で反射したＲｅｄの光を受光して、反射画像を得ることにより、得られた反射画像に基づいて、電極があるか否かを判定する。

（４’）欠け
太陽電池セル２の上面に向かってＲｅｄの光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ１０７で太陽電池セル２の上面で反射したＲｅｄの光を受光して、反射画像を得ることにより、得られた反射画像に基づいて、太陽電池セル２に欠けがあるか否かを判定する。
（５）表面欠陥
太陽電池セル２の上面に向かってＲｅｄの光を照射し、太陽電池セル２の上面側に配置したＣＣＤセンサ１０７で太陽電池セル２の上面で反射したＲｅｄの光を受光して、反射画像を得ることにより、得られた反射画像に基づいて、表面欠陥があるか否かを判定する。

ここで、太陽電池セル検査装置１０１の構成について説明する。
第二照射部１０６は、９７０ｎｍの赤外光を出射する赤外線管を備える。そして、第二照射部１０６は、太陽電池セル２の下部に配置されている。これにより、９７０ｎｍの赤外光が出射されれば、９７０ｎｍの赤外光が太陽電池セル２の下面をＺ方向で照射するようになっている。

第一撮像部１０５は、０．４Ｍ（７６８×４９４）ピクセルのＣＣＤカメラである。そして、第一撮像部１０５は、第一撮像部１０５の受光面が下方（−Ｚ方向）を向くようにして太陽電池セル２の上部に配置されている。また、第一撮像部１０５の受光面の前方（−Ｚ方向）には、７００ｎｍ（第一設定波長）以上の光を反射するとともに７００ｎｍ未満の光を透過する第一フィルタ１１２が配置されている。
第二撮像部１０７は、５Ｍ（２４５６×２０５８）ピクセルのＣＣＤカメラである。そして、第二撮像部１０７は、第一撮像部１０５の受光面が下方（−Ｚ方向）を向くようにして太陽電池セル２の上部に配置されている。また、第二撮像部１０７の受光面の前方（−Ｚ方向）には、６００ｎｍ（第二設定波長）未満の光を反射するとともに６００ｎｍ以上の光を透過する第二フィルタ１１１が配置されている。なお、第一撮像部１０５と第二撮像部１０７とは隣り合うように配置されている。

このような太陽電池セル検査装置１０１によれば、赤色光源４ｃから６６０ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した６６０ｎｍの光が第一フィルタ１１２と第二フィルタ１１１とを透過した後、第一撮像部１０５の受光面と第二撮像部１０７の受光面とで受光される。つまり、第一撮像部１０５と第二撮像部１０７とで６６０ｎｍの光による反射画像が撮像される。
また、青色光源４ａから４７０ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した４７０ｎｍの光が第一フィルタ１１２を透過した後、第一撮像部１０５の受光面で受光される。つまり、第一撮像部１０５で４７０ｎｍの光による反射画像が撮像される。さらに、緑色光源４ｂから５２５ｎｍの光が−Ｚ方向で出射されれば、太陽電池セル２の上面でＺ方向に反射した５２５ｎｍの光が第一フィルタ１１２を透過した後、第一撮像部１０５の受光面で受光される。つまり、第一撮像部１０５で５２５ｎｍの光による反射画像が撮像される。
そして、第二照射部１０６の赤外光源から９７０ｎｍの近赤外光がＺ方向で出射されれば、太陽電池セル２をＺ方向に透過した９７０ｎｍの近赤外光が第二フィルタ１１１を透過した後、第二撮像部１０７の受光面で受光される。つまり、第二撮像部１０７で９７０ｎｍの赤外光による透過画像が撮像される。

コンピュータ１２０は、ＣＰＵ（制御部）１２１を備え、さらにメモリ（図示せず）とモニタ（図示せず）と操作部（図示せず）とが連結されている。ＣＰＵ１２１が処理する機能をブロック化して説明すると、ＣＰＵ１２１は、ローラの回転の運転及び停止と回転速度とを制御する搬送駆動部１２１ａと、第一照射部４及び第二照射部１０６を制御する光源駆動部１２１ｂと、第一撮像部１０５及び第二撮像部１０７を制御する画像取得部１２１ｃと、反射画像及び透過画像に基づいて太陽電池セル２に欠陥があるか否かを判定する判定部１２１ｄとを有する。

次に、太陽電池セル検査装置１０１で太陽電池セル２を次々と撮影する検査方法について説明する。図６は、検査方法について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１の処理において、太陽電池セル２の個数を示す個数パラメータＮ＝１とする。
次に、ステップＳ２０２の処理において、搬送駆動部１２１ａは、太陽電池セル２を左から右方向（Ｘ方向）へ搬送させて、撮像装置１０内の所定の位置に太陽電池セル２を配置させる。そして、搬送駆動部１２１ａは、Ｓｔｏｐ信号（太陽電池セルセット完了、撮像ＯＫ信号）を出力する。

次に、ステップＳ２０３の処理において、光源駆動部１２１ｂは、赤色光源４ｃから６６０ｎｍの光照射を開始する。次に、ステップＳ２０４の処理において、画像取得部１２１ｃは、第一撮像部１０５と第二撮像部１０７とで６６０ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ２０３’の処理にて６６０ｎｍの光照をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ２０３の処理〜ステップＳ２０３’の処理を０．１秒間で実施する。つまり、０．１秒間で６６０ｎｍの光による反射画像を、第一撮像部１０５と第二撮像部１０７とで取得することになる。なお、図３（ｂ）に示すように、赤色光源４ｃで第一撮像部１０５で取得した画像は膜厚検査に、第二撮像部１０７で取得した画像は電極検査、欠け、表面欠陥の検査に使う。

次に、ステップＳ２０５の処理において、光源駆動部１２１ｂは、青色光源４ａから４７０ｎｍの光照射を開始する。次に、ステップＳ２０６の処理において、画像取得部１２１ｃは、第一撮像部１０５で４７０ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ２０５’の処理にて４７０ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ２０５の処理〜ステップＳ２０５’の処理を０．１秒間で実施する。
次に、ステップＳ２０７の処理において、光源駆動部１２１ｂは、緑色光源４ｂから５２５ｎｍの光照射を開始する。次に、ステップＳ２０８の処理において、画像取得部１２１ｃは、第一撮像部１０５で５２５ｎｍの光による反射画像を撮像させ、ステップＳ２０７’の処理にて５２５ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ２０７の処理〜ステップＳ２０７’の処理を０．１秒間で実施する。

一方、ステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理を実行すると同時に、ステップＳ２０９の処理において、光源駆動部１２１ｂは、赤外光源２０６から９７０ｎｍの赤外光照射を開始する。次に、ステップＳ２１０の処理において、画像取得部１２１ｃは、第二撮像部１０７で９７０ｎｍの赤外光による透過画像を撮像させ、ステップＳ２０９’の処理にて９７０ｎｍの光照射をＯＦＦにする。このとき、ステップＳ２０９の処理〜ステップＳ２０９’の処理を０．２秒間で実施する。つまり、０．２秒間で４７０ｎｍの光による反射画像と、５２５ｎｍの光による反射画像と、９７０ｎｍの赤外光による透過画像との３枚の画像を取得することになる。そして、９７０ｎｍの赤外光による透過画像を撮像した後、画像取得部１２１ｃは、撮影完了信号を出力する。

次に、ステップＳ２１１の処理において、Ｎ＝Ｎ_ｍａｘであるか否かを判定する。Ｎ＝Ｎ_ｍａｘでないと判定したときには、ステップＳ２１２の処理において、Ｎ＝Ｎ＋１とする。そして、ステップＳ２１３の処理において、搬送駆動部１２１ａは、Ｎ−１の太陽電池セル２を左より右方向（Ｘ方向）へ搬送させて、撮像装置１０内の所定の位置から取り除いて、ステップＳ２０２の処理に戻る。
一方、Ｎ＝Ｎ_ｍａｘであると判定したときには、本フローチャートを終了させることになる。

以上のように、太陽電池セル検査装置１０１によれば、第一撮像部１０５の受光面の前方には、７００ｎｍ以上の光を反射するとともに７００ｎｍ未満の光を透過する第一フィルタ１１２が配置され、第二撮像部１０７の受光面の前方には、６００ｎｍ未満の光を反射するとともに６００ｎｍ以上の光を透過する第二フィルタ１１１が配置されているため、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影することができ、感度の必要な赤外透過像の撮影時間を長くとりつつ、１個の太陽電池セル２を０．３秒間で検査することができる。また、クラックやピンホールや欠けの検査には高解像度の第二撮像部１０７で、膜厚検査には低解像度の第一撮像部１０５で撮像するため、コストメリットを出すことができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述したような太陽電池セル検査装置１では、第一撮像部５と第二撮像部７との２台の撮像部を備える構成としたが、３台の撮像部を備えるような構成としてもよい。
（２）上述したような太陽電池セル検査装置１では、第一撮像部５等は、０．４Ｍ（７６８×４９４）ピクセルのＣＣＤカメラである構成としたが、撮像部はＣＣＤラインセンサやＣＭＯＳカメラやカラーカメラであるような構成としてもよい。

（３）上述したような太陽電池セル検査装置１では、第一照射部４は、４７０ｎｍの光を出射する青色光源４ａと、５２５ｎｍの光を出射する緑色光源４ｂと、６６０ｎｍの光を出射する赤色光源４ｃとを備える構成としたが、４７０ｎｍの光を出射する青色光源と、５２５ｎｍの光を出射する緑色光源と、６６０ｎｍの光を出射する赤色光源と、９７０ｎｍの赤外光を出射する赤外光源とを備えるような構成としてもよい。
（４）上述したような太陽電池セル検査装置１０１では、第一撮像部１０５と第二撮像部１０７とは隣り合うように配置されている構成としたが、第一撮像部１０５は、第一撮像部１０５の受光面が右方（Ｙ方向）を向くようにして配置され、第二撮像部１０７は、第二撮像部１０７の受光面が下方（−Ｚ方向）を向くようにして配置され、ハーフミラーが５０％の光を左方（−Ｙ方向）に反射して第一撮像部１０５の受光面に導くとともに、５０％の光をＺ方向に透過して第二撮像部１０７の受光面に導くように配置されているような構成としてもよい。

本発明は、太陽電池セル検査装置等に利用することができる。

１ 太陽電池セル検査装置
２ 太陽電池セル（半導体ウエハ）
４ 第一照射部
５ 第一撮像部
６ 第二照射部
７ 第二撮像部
１１ ビームスプリッタ
２１ｄ 判定部

Claims (7)

1. 平板形状の半導体ウエハの第一面に向かって可視光を照射する第一照射部と、
   前記半導体ウエハで反射した可視光を受光することにより、前記半導体ウエハの反射画像を取得する第一撮像部と、
   前記半導体ウエハの第一面に対向する前記半導体ウエハの第二面に向かって赤外光を照射する第二照射部と、
   前記半導体ウエハを透過した赤外光を受光することにより、前記半導体ウエハの透過画像を取得する第二撮像部と、
   前記反射画像及び透過画像に基づいて、前記半導体ウエハに膜厚及びクラックの欠陥があるか否かを判定する判定部とを備える太陽電池セル検査装置であって、
   前記第一撮像部と前記第二撮像部との間に配置され、前記第一撮像部及び前記第二撮像部と前記半導体ウエハとの間に配置されるビームスプリッタを備え、
   前記第一照射部は、青色光源、緑色光源及び赤色光源を備え、
   前記ビームスプリッタは、設定波長未満の光を第一撮像部に導くとともに、設定波長以上の光を第二撮像部に導くことを特徴とする太陽電池セル検査装置。
2. 平板形状の半導体ウエハの第一面に向かって可視光を照射する第一照射部と、
   前記半導体ウエハで反射した可視光を受光することにより、前記半導体ウエハの反射画像を取得する第一撮像部と、
   前記半導体ウエハの第一面に対向する前記半導体ウエハの第二面に向かって赤外光を照射する第二照射部と、
   前記半導体ウエハを透過した赤外光を受光することにより、前記半導体ウエハの透過画像を取得する第二撮像部と、
   前記反射画像及び透過画像に基づいて、前記半導体ウエハに膜厚及びクラックの欠陥があるか否かを判定する判定部とを備える太陽電池セル検査装置であって、
   前記第一照射部は、青色光源、緑色光源及び赤色光源を備え、
   前記第一撮像部の受光面の前方には、第一設定波長未満の光を透過するとともに、第一設定波長以上の光を反射する第一フィルタが配置されており、
   前記第二撮像部の受光面の前方には、第二設定波長以上の光を透過するとともに、第二設定波長未満の光を反射する第二フィルタが配置されていることを特徴とする太陽電池セル検査装置。
3. 前記第一撮像部と前記第二撮像部との間に配置され、前記第一撮像部及び前記第二撮像部と前記半導体ウエハとの間に配置されるハーフミラーを備え、
   前記ハーフミラーは、一部の光を第一撮像部に導くとともに、残りの光を第二撮像部に導くことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池セル検査装置。
4. 前記第一設定波長は、前記第二設定波長より長波長であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の太陽電池セル検査装置。
5. 前記第二撮像部の解像度は、前記第一撮像部の解像度より高いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池セル検査装置。
6. 前記第一照射部は、青色光源と緑色光源と赤色光源とを備え、
   前記第二照射部は、赤外光源を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池セル検査装置。
7. 前記半導体ウエハは、太陽電池セルであり、
   前記判定部は、前記半導体ウエハに、膜厚及びクラックの欠陥に加え、電極検査、欠け、及び、表面欠陥の内から選択される少なくとも１つの欠陥があるか否かを判定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池セル検査装置。

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