JPH09266322A - 光電変換素子のリーク箇所検出リペア装置 - Google Patents

光電変換素子のリーク箇所検出リペア装置

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JPH09266322A
JPH09266322A JP8072816A JP7281696A JPH09266322A JP H09266322 A JPH09266322 A JP H09266322A JP 8072816 A JP8072816 A JP 8072816A JP 7281696 A JP7281696 A JP 7281696A JP H09266322 A JPH09266322 A JP H09266322A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】大面積の光電変換素子について、そのリーク箇
所を検出し、効率良く、かつ高精度でリペアする。 【解決手段】逆バイアス印加手段2により逆バイアスさ
れた光電変換素子1の被測定面から出射される赤外線の
2次元座標を赤外線検知手段3で検知し、この2次元座
標上の各赤外線のエネルギー強度を基準値と比較してリ
ーク箇所であるか否かをリーク箇所判別手段4で判別す
る。次にリーク箇所であると判別された箇所の2次元座
標情報を記憶手段5で記憶する。記憶手段5に記憶され
たリーク箇所の2次元座標に基づき、光電変換素子1に
対してレーザ光照射位置制御手段6によりレーザ光照射
位置を判定し、そこへレーザ光照射手段7によりレーザ
光を照射してリペアする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリコン太
陽電池などの薄膜光電変換素子の欠陥であるリーク箇所
を検出しリペアする装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】非晶質シリコン太陽電池等の薄膜光電変
換素子の製造においては、薄膜形成の際にピンホールま
たはコンタミネーション等が必然的に発生し、このよう
な欠陥のために電極間における短絡または微細な電流の
リークが生じる。これらの欠陥は出力特性を低下させる
ものであるため、例えばレーザ照射やエッチング等によ
り欠陥箇所の一方の電極を除去することによりリペアが
行われている。
【0003】リーク箇所の検出は、全面にわたって顕微
鏡等で観察したり、あるいは光電変換素子に逆バイアス
を印加し、欠陥箇所に発熱を生じさせ、この時の発光を
肉眼で観察するなどの方法により行われている。また発
熱箇所の特定のため、赤外線を検知するいわゆるサーモ
ビュアを用い、逆バイアス印加時の発熱箇所の特定等も
行われている。このようにしてリーク箇所を発見した後
には、手動によりマーキング等を行い、次にリペア用レ
ーザ照射装置を用いて、マーキングした部分に一定の大
きさ及び形状を有するレーザ光を照射しリペアを行って
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光電変
換素子の大面積化が進むにつれて、上記のような従来の
リーク箇所の発見及びリペアでは対処することができな
くなってきている。すなわち、光電変換素子が大面積化
するに伴い、リーク箇所の発生する確率が高くなると共
に、1つの光電変換素子において多数のリーク箇所が存
在するようになり、顕微鏡等を用いての肉眼による検出
や、サーモビュアを利用した肉眼による検出では精度の
良い検出及びリペアを行うことができなくなっている。
特に、逆バイアスを印加させて発熱による発光を検知す
る場合に、発光が瞬時になされるため、発光箇所が多く
なると欠陥箇所の検出を精度良く行うことができないと
いう問題があった。
【0005】本発明の目的は、大きな面積を有する光電
変換素子のリーク箇所をリペアすることができ、かつ効
率よく精度の高いリペアを実現することにより不良品の
発生を低減することができる光電変換素子のリーク箇所
検出リペア装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換素子の
リーク箇所検出リペア装置は、光電変換素子に逆バイア
スを印加する逆バイアス印加手段と、逆バイアスを印加
された光電変換素子の被測定面から出射される赤外線を
被測定面の2次元座標で特定して検知する赤外線検知手
段と、赤外線検知手段で検知した2次元座標上の各赤外
線のエネルギ強度を基準値と比較しリーク箇所であるか
否かを判別するリーク箇所判別手段と、リーク箇所判別
手段でリーク箇所であると判別された箇所の2次元座標
情報を記憶する記憶手段と、光電変換素子のリーク箇所
に対してレーザ光を出射するため記憶手段に記憶された
リーク箇所の2次元座標情報に基づき光電変換素子に対
するレーザ光照射位置を制御するレーザ光照射位置制御
手段と、レーザ光照射位置制御手段によって位置決めさ
れた光電変換素子のリーク箇所にレーザ光を照射するレ
ーザ光照射手段とを備えている。
【0007】本発明において、レーザ光照射位置制御手
段は、好ましくは、少なくとも2次元方向に移動する、
光電変換素子を載せるための駆動テーブルを有してい
る。このような駆動テーブルの駆動を制御することによ
り光電変換素子に対するレーザ光照射位置を制御するこ
とができる。
【0008】また、本発明においてリーク箇所判別手段
は、例えば、検知した赤外線のエネルギ強度に対応する
絶対温度と、基準値としての室温とを比較することによ
り、リーク箇所であるか否かを判別する。このような温
度による比較では、例えば10K以上の差が室温との間
である場合に、リーク箇所であると判別する。
【0009】本発明における好ましい一実施形態では、
レーザ光照射位置制御手段が、光電変換素子の被測定面
の2次元座標に対応して光透過領域を制御することがで
きる透過領域可変マスクを有している。このような透過
領域可変マスクとしては、例えば液晶マスクが挙げられ
る。このような液晶マスクでは、液晶を挟む電極間に電
圧を印加することにより、液晶分子を配向させ、透過状
態または不透過状態を実現することができる。このよう
な透過領域可変マスクを用いることにより、検知したリ
ーク箇所の2次元座標上の位置に対応して透過領域可変
マスクの光透過領域を制御し、これによってレーザ光照
射位置を制御することができる。また、このような透過
領域可変マスクを用いることにより、リーク箇所の形状
及び寸法に合わせてレーザ光ビームの寸法及び形状を制
御することができ、リペアに伴う無効面積の増加を抑制
することができ、効率の良いリペアを実現することがで
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のリーク箇所検出
リペア装置の基本的構成を示す機能ブロック図である。
本発明に従えば、光電変換素子1の半導体層を挟む電極
間に、逆バイアス印加手段2により逆バイアスが印加さ
れる。これによりリーク箇所で電流が短絡し発熱するこ
とによって、赤外線が出射される。この出射された赤外
線は、赤外線検知手段3により検知される。この際、光
電変換素子1の被測定面における赤外線出射箇所の2次
元座標を特定して赤外線が検知される。赤外線検知手段
3で検知した2次元座標上の各赤外線のエネルギ強度
は、リーク箇所判別手段4により、基準値と比較され、
リーク箇所であるか否かが判別される。上述のように、
例えば、赤外線のエネルギ強度をプランクの熱放射の法
則に従い絶対温度に変換し、この絶対温度と室温との差
を算出することによってリーク箇所であるか否かを判別
することができる。
【0011】リーク箇所判別手段4でリーク箇所である
と判別された場合には、このリーク箇所の2次元座標情
報が記憶手段5に記憶される。次に、記憶手段5に記憶
されたリーク箇所の2次元座標情報に基づき、レーザ光
照射位置制御手段6により、レーザ光照射手段7から照
射されるレーザ光がリーク箇所に照射されるように、レ
ーザ光照射位置が位置決めされる。具体的には、例えば
光電変換素子1の位置を移動することにより位置決めし
てもよいし、あるいはレーザ光出射手段7から出射され
るレーザ光の光路を変更させることにより位置決めして
もよい。また、これらの両方の方法を併用して位置決め
してもよい。さらに、上述のように液晶マスクなどの透
過領域可変マスクを用いる場合には、これによりレーザ
光照射手段7からのレーザ光の照射位置、及びレーザ光
のビーム形状及び寸法を制御して位置決めしてもよい。
【0012】以上のようにして、光電変換素子1のリー
ク箇所にレーザ光を照射し、例えばリーク箇所の一方の
電極を除去するなどにより、リーク箇所をリペアするこ
とができる。
【0013】図2は、本発明に従う一実施形態のリーク
箇所検出リペア装置を示す構成図である。図2を参照し
て、被加工物駆動テーブル17の上には、光電変換素子
10が載せられている。光電変換素子10は、基板上
に、第1電極層、半導体層、及び第2電極層を積層する
ことにより形成されている。この光電変換素子10の半
導体層には、ピンホール10aが存在しており、このピ
ンホール10aがリーク箇所となる。光電変換素子10
の第1電極層と第2電極層にバイアス印加装置11によ
り逆バイアスを印加することによりピンホール10aの
部分が発熱し、この部分から赤外線が出射される。逆バ
イアスは、通常0.1〜5.0V程度の電圧が印加され
る。
【0014】ピンホール10aから出射された赤外線
は、赤外線センサー12により検知される。赤外線セン
サーは、2次元座標を特定して赤外線のエネルギ強度を
測定できるものであれば特に限定されるものではない。
このような赤外線センサーとしては、走査型赤外線セン
サーまたはIRCCD等の被測定面の2次元座標を特定
可能な赤外線センサーを挙げることができ、さらには熱
電型放射温度計、光電型放射温度計、またはこれらをア
レー状に配置したアレーセンサーなどが挙げられる。
【0015】赤外線センサー12により検知された信号
は、制御用コンピュータ13に送られる。本実施形態で
は、バイアス印加装置11も制御用コンピュータ13に
接続されており、制御用コンピュータ13により逆バイ
アスの印加のタイミングが制御されている。赤外線セン
サー12から送られる検知信号は、光電変換素子10の
2次元座標としての検知箇所のX軸座標情報及びY軸座
標情報とともに検知した赤外線のエネルギ強度の情報が
含まれており、これらの情報信号が制御用コンピュータ
13に送られる。制御コンピュータ13では、赤外線の
エネルギ強度からこれに対応する温度を算出し、この温
度と室温との差が所定の値以上の場合にリーク箇所とし
て判別し、リーク箇所の2次元座標情報、すなわちX軸
及びY軸の座標情報が記憶される。これにより、光電変
換素子10のリーク箇所の全ての2次元座標情報が記憶
され、この2次元座標情報に基づいて、リペアが行われ
る。
【0016】リペアにおいては、まず制御用コンピュー
タ13から被加工物駆動テーブル17に、2次元座標情
報に基づいて駆動テーブルを移動させる信号が送られ
る。これにより、被加工物駆動テーブル17が移動す
る。被加工物駆動テーブル17は、エキシマレーザ14
から金属マスク15を通りミラー16で反射されたレー
ザ光が照射される位置に、リーク箇所であるピンホール
10aが位置する位置まで移動する。移動が完了する
と、制御用コンピュータ13からエキシマレーザ14に
信号が送られ、エキシマレーザ14からレーザ光が照射
される。照射されたレーザ光は金属マスク15を通りミ
ラー16で反射され、ピンホール10a上の第2電極層
の部分に照射される。このレーザ光の照射により、ピン
ホール10aの上方の第2電極層が取り除かれ、リーク
箇所がリペアされる。このようにして、制御用コンピュ
ータ13に蓄えられたリーク箇所の2次元座標情報に基
づき、順次被加工物駆動テーブル17を移動させ、レー
ザ光を照射してリーク箇所をリペアする。
【0017】図3は、図2に示す装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。図3を参照して、まず光
電変換素子に逆バイアス電圧が印加される(S1)。次
に、逆バイアス電圧の印加により、光電変換素子から赤
外線が放射される。zは全欠陥数を示している(S
2)。光電変換素子から放射された赤外線は、赤外線セ
ンサーにより、光電変換素子の2次元座標情報とともに
そのエネルギ強度が検出される。本実施形態では、この
エネルギ強度に対応する温度として測定される(S
3)。
【0018】次に、赤外線センサーにより測定された温
度は、制御用コンピュータにおいて室温との差が10K
以上であるか否かが判定され、10K以上である場合に
は、リーク箇所、すなわち欠陥であるとして欠陥が存在
する座標情報が記録される。次に、赤外線センサーによ
る検知が、光電変換素子の被測定面の全面を走査したか
否かが判断される。全面走査が完了していない場合に
は、再び赤外線センサーによる検知が繰り返される(S
4)。
【0019】光電変換素子の被測定面の全面におけるリ
ーク箇所の2次元座標情報、すなわち欠陥存在座標情報
が記録された後、リーク箇所のリペアが行われる。記録
された欠陥存在座標データに基づき、被加工物駆動テー
ブルがレーザを照射すべき位置状態まで移動する(S
5)。移動が完了すると、レーザ発振器よりレーザ光が
発振され、光電変換素子の欠陥箇所にレーザ光が照射さ
れ、欠陥がリペアされる(S6)。
【0020】制御用コンピュータで全欠陥がリペアされ
たか否かを判断し、全欠陥がリペアされていない場合に
は、被加工物駆動テーブルの移動とレーザ照射によるリ
ペアが繰り返される。全欠陥のリペアを完了することに
より動作が終了する(S7)。
【0021】上記フローチャートに示す実施形態では、
赤外線のエネルギ強度から対応する温度を測定している
が、本発明は、これに限定されるものではなく、赤外線
のエネルギ強度を直接エネルギ強度の基準値と比較しリ
ーク箇所か否かを判別してもよい。
【0022】図4は、2次元座標のX軸方向及びY軸方
向のサンプリング間隔について説明するための平面図で
ある。図4に示すように、サンプリング間隔Tがレーザ
スポット31の直径に相当すれば、サンプリング間隔T
内にある欠陥30をレーザスポット31で包括すること
ができる。従って、サンプリング間隔Tはレーザスポッ
トの直径以下であることが好ましい。なお、図4に示す
欠陥30は、引っかき傷によりできた欠陥を示してい
る。
【0023】図5は、本発明に従う他の実施形態のリー
ク箇所検出リペア装置を示す構成図である。図5におい
ては、光電変換素子10の基板が上方に位置し第2電極
層が下方に位置するように、光電変換素子10が被加工
物駆動テーブル17上に載せられている。ここで示す光
電変換素子10においては、半導体層に微結晶化部10
bが存在しており、この部分がリーク箇所となってい
る。また本実施形態では、エキシマレーザ18の出射側
前方にビームエキスパンダー19が設けられており、こ
のビームエキスパンダー19からのレーザ光が液晶マス
ク20を通り、ミラー16に反射されて、光電変換素子
10上に照射される。液晶マスク20は光透過領域、す
なわち開口部の寸法及び形状を自由に制御できるもので
あり、図5に示すように、該当領域に複数のリーク箇所
が存在する場合には、複数の開口部を形成し、同時に複
数のレーザビームを光電変換素子10上に照射しリペア
を行うことができる。
【0024】図6は、液晶マスク20によるレーザ照射
領域の制御を説明するための斜視図である。光電変換素
子に対応する2次元座標40において、リーク箇所、す
なわち欠陥と判定された座標は、ハッチングを付して図
示している。また液晶マスク20の各画素は、それぞれ
の座標に対応して設けられており、ここでは座標40に
おいてハッチングを付した、欠陥として判定された座標
にレーザ光を照射するため、図示するように最下段の右
側の2つを開口状態としてレーザ光を照射している。ハ
ッチングを付した画素は閉状態の画素である。このよう
に、液晶マスク等の光透過領域を制御できるマスクを用
いることにより、欠陥箇所の寸法及び形状等に応じてレ
ーザ光の照射領域を制御することができる。従って、欠
陥がないにもかかわらずレーザ照射により無効となって
しまう領域を低減することができる。液晶マスクの画素
サイズ(ドットサイズ)としては、通常数百μmであ
り、100μm〜1.0mmの範囲のものが一般的であ
る。
【0025】図6に示す液晶マスク20は、TFT駆動
の液晶素子を用いているが、液晶マスクとしてはこれに
限定されるものではなく、単純マトリクス駆動等の液晶
マスクも使用することができる。さらには、透過領域可
変マスクは液晶マスクに限定されるものではなく、照射
領域を制御できるマスクであれば、その他のマスクを用
いることができる。
【0026】図2及び図5に示す実施形態では、被加工
物駆動テーブルを用いて光電変換素子を移動させること
によりレーザ光照射位置を制御しているが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例えば、液晶マスクなど
の透過領域可変マスクにより光電変換素子の全面をカバ
ーすることができれば、このような透過領域可変マスク
のみでレーザ光の照射領域を制御することが可能であ
る。
【0027】上記実施形態では、リーク箇所をリペアす
るためのレーザとしてエキシマレーザを用いたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、リペア箇所の構成
材料に応じてYAGレーザ等その他のレーザも用いるこ
とができる。
【0028】
【発明の効果】本発明に従えば、リーク箇所が多数存在
しても、光電変換素子に逆バイアスを印加して発光させ
る僅かな時間内に、全てのリーク箇所を測定することが
でき、また測定後レーザ光を照射してリペアすることが
できる。従って、効率良くかつ精度の高いリペアを実現
することができ、不良品の発生を著しく低減させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的な構成を示す機能ブロック図。
【図2】本発明に従う一実施形態のリーク箇所検出リペ
ア装置を示す構成図。
【図3】図2に示す実施形態における動作を示すフロー
チャート図。
【図4】本発明におけるサンプリング間隔を説明するた
めの平面図。
【図5】本発明に従う他の実施形態のリーク箇所検出リ
ペア装置を示す構成図。
【図6】図5に示す実施形態において用いる液晶マスク
の光透過領域の制御を説明するための斜視図。
【符号の説明】
1…光電変換素子 2…逆バイアス印加手段 3…赤外線検知手段 4…リーク箇所判別手段 5…記憶手段 6…レーザ光照射位置制御手段 7…レーザ光照射手段 10…光電変換素子 10a…ピンホール 11…バイアス印加装置 12…赤外線センサー 13…制御用コンピュータ 14…エキシマレーザ 15…金属マスク 16…ミラー 17…被加工物駆動テーブル 18…エキシマレーザ 19…ビームエキスパンダー 20…液晶マスク 30…欠陥 31…レーザビームスポット 40…光電変換素子に対応する2次元座標

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電変換素子のリーク箇所を検出しリペ
    アするための装置であって、 前記光電変換素子に逆バイアスを印加する逆バイアス印
    加手段と、 逆バイアスを印加された前記光電変換素子の被測定面か
    ら出射される赤外線を前記被測定面の2次元座標で特定
    して検知する赤外線検知手段と、 前記赤外線検知手段で検知した2次元座標上の各赤外線
    のエネルギ強度を基準値と比較してリーク箇所であるか
    否かを判別するリーク箇所判別手段と、 前記リーク箇所判別手段でリーク箇所であると判別され
    た箇所の2次元座標情報を記憶する記憶手段と、 前記光電変換素子のリーク箇所に対してレーザ光を照射
    するため、前記記憶手段に記憶された前記リーク箇所の
    2次元座標情報に基づき前記光電変換素子に対するレー
    ザ光照射位置を制御するレーザ光照射位置制御手段と、 前記レーザ光照射位置制御手段によって位置決めされた
    前記光電変換素子のリーク箇所にレーザ光を照射するレ
    ーザ光照射手段とを備える光電変換素子のリーク箇所検
    出リペア装置。
  2. 【請求項2】 前記レーザ光照射位置制御手段が、少な
    くとも2次元方向に移動する、前記光電変換素子を載せ
    るための駆動テーブルを有しており、該駆動テーブルの
    駆動を制御することにより前記光電変換素子に対するレ
    ーザ光照射位置を制御する請求項1に記載の光電変換素
    子のリーク箇所検出リペア装置。
  3. 【請求項3】 前記リーク箇所判別手段が、検知した赤
    外線のエネルギ強度に対応する絶対温度と基準値として
    の室温とを比較し、10K以上の差がある2次元座標上
    の箇所をリーク箇所であると判別する請求項1または2
    に記載の光電変換素子のリーク箇所検出リペア装置。
  4. 【請求項4】 前記レーザ光照射位置制御手段が、前記
    光電変換素子の被測定面の2次元座標に対応させて光透
    過領域を制御することができる透過領域可変マスクを有
    しており、検出したリーク箇所の2次元座標上の位置に
    対応して前記透過領域可変マスクの光透過領域を制御す
    ることによりレーザ光照射位置を制御する請求項1〜3
    のいずれか1項に記載の光電変換素子のリーク箇所検出
    リペア装置。
  5. 【請求項5】 前記透過領域可変マスクが液晶マスクで
    ある請求項4に記載の光電変換素子のリーク箇所検出リ
    ペア装置。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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