(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に存在する段差部の高さまたは深さを測定する段差測定方法において、
前記段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る工程と、
前記変位曲線または変位曲線を変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する工程と、
前記微分曲線または前記差分曲線の値と基準となる値との比較によって基板端部を検出する工程と、
前記基板端部から前記基板の内側に所定距離だけ離れて位置する前記変位曲線の部分を元に、前記段差部の片端からの補外式を算出してベース線とする工程と、
前記変位曲線または前記データと、前記ベース線と、前記基板端部から前記ベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから前記段差部の高さまたは深さを算出する工程と、
を含むことを特徴とする段差測定方法。
【請求項２】
前記微分曲線または前記差分曲線として算出する工程の後に、必要に応じて前記微分曲線または前記差分曲線を加工する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の段差測定方法。
【請求項３】
前記基板が太陽電池素子用基板であり、前記段差部が導電ペーストであることを特徴とする請求項１または２に記載の段差測定方法。
【請求項４】
基板上に存在する段差部の高さまたは深さを測定する段差測定装置において、
前記段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る変位計測部と、
前記変位曲線または変位曲線を変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する微分曲線演算部と、
前記微分曲線または差分曲線の値と基準となる値との比較によって基板端部を検出する基板端部検出演算部と、
前記基板端部から前記基板の内側に所定距離だけ離れて位置する前記変位曲線または前記データの部分を元に、前記段差部の片端からの補外式を算出してベース線とするベース線演算部と、
前記変位曲線または前記データと、前記ベース線と、前記基板端部から前記ベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから前記段差部の高さまたは深さを算出する高低差演算部と、
を含むことを特徴とする段差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池素子などに用いられる半導体基板に印刷される導電ペーストの膜厚、または半導体基板のエッチング箇所における段差部分等の測定に好適な段差測定方法および段差測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な太陽電池素子は、ＰN接合を形成した半導体基板の表面に第１電極（受光面側電極）を、裏面に第２電極（非受光面側電極）をそれぞれ有している。このような太陽電池素子の電極は、銀またはアルミニウムなどを主成分とする導電ペーストをプリント印刷法により、半導体基板の表面と裏面に所定のパターンに形成されることが多い（下記の特許文献１および特許文献２を参照）。
【０００３】
プリント印刷法による電極形成において、印刷後の導電ペーストの膜厚が小さい場合、完成した太陽電池素子の直列抵抗成分が大きくなり、太陽電池素子の光電変換効率が低下する。このため、太陽電池素子の製造工程においては、印刷後の導電ペーストの膜厚を測定し、一定の値以上になるように管理することが重要となる。
【０００４】
印刷後の導電ペーストの膜厚の測定方法としては、レーザー変位計を用いて測定することが知られている（下記の特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１０６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３３７７号公報
【特許文献３】特開平３−２５７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池素子の基板は、光の反射を抑えるために、受光面側にエッチングなどで表面を粗面化することなどにより凹凸を設けることが多い。また、反射防止膜を窒化シリコン薄膜などで形成することが通常行われている。そして、これに起因して、基板に反りが発生することがある。
【０００７】
上述のレーザー変位計を用いて、印刷後の導電ペーストの膜厚を測定する方法において、このような凹凸または反りが存在する基板上の膜厚を測定すると誤差が大きくなり、正確な膜厚を求めることが難しい。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであり、凹凸または反りのある基板上の膜厚を正確に測定する段差測定方法および段差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る段差測定方法は、基板上に存在する段差部の高さまたは深さを測定する段差測定方法において、
前記段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る工程と、
前記変位曲線または前記変位曲線を変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する工程と、
前記微分曲線または前記差分曲線の値と基準となる値との比較によって基板端部を検出する工程と、
前記基板端部から前記基板の内側に所定距離だけ離れて位置する前記変位曲線または前記変換曲線の部分を元に、前記段差部の片端からの補外式を算出してベース線とする工程と、
前記変位曲線または前記変換曲線と、前記ベース線と、前記基板端部から前記ベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから前記段差部の高さまたは深さを算出する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一形態に係る段差測定装置は、基板上に存在する段差部の高さまたは深さを測定する段差測定装置において、
前記段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る変位計測部と、
前記変位曲線または変位曲線を変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する微分曲線演算部と、
前記微分曲線または差分曲線の値と基準となる値との比較によって基板端部を検出する基板端部検出演算部と、
前記基板端部から前記基板の内側に所定距離だけ離れて位置する前記変位曲線または前記データの部分を元に、前記段差部の片端からの補外式を算出してベース線とするベース線演算部と、
前記変位曲線または前記データと、前記ベース線と、前記基板端部から前記ベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから前記段差部の高さまたは深さを算出する高低差演算部と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
ここで変換とは、例えば、デジタル−アナログ変換、アナログ−デジタル変換、標本化、フーリエ変換、ラプラス変換、ウェーブレット変換等の信号変換、平滑化、フィルター処理、ノイズ除去処理、データの圧縮、展開、暗号化、符号化、復号化等の信号処理、微分、積分、畳み込み、平行移動、回転、定数倍、変数変換、座標変換等、可逆・不可逆変換を含むあらゆる写像およびこれらの組み合わせである。
【発明の効果】
【００１４】
上記段差測定方法および段差測定装置により、凹凸や反りのある基板上の膜厚などの段差部の高さや深さを正確に測定することが可能になる。
【００１５】
さらに、レーザー変位計または光干渉式変位計、共焦点式変位計等とコンピューターを組み合わせることにより、基板表面に光を照射・走査して変位曲線または変位曲線を変換して得たデータを得る工程以降の工程を全て自動化することができる。
【００１６】
ひいては、太陽電池素子やプリント基板の製造工程において、量産される太陽電池素子毎またはプリント基板毎の電極の膜厚を測定し、管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】太陽電池素子の一例を模式的に示すものであり、（ａ）は太陽電池素子の受光面側における外観を示す平面図であり、（ｂ）は太陽電池素子の裏面側の外観を示す平面図であり、（ｃ）は太陽電池素子の断面図である。
【図２】プリント印刷法を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一形態に係る段差測定方法を模式的に説明する断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の一形態に係る段差測定方法における算出方法を示す図である。
【図５】（ａ）は不純物拡散後の基板における断面構造の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、ＰN接合分離後の基板における断面構造の一例を示す断面図である。
【図６】ブラスト法の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）における断面図である。
【図７】本発明の一形態に係る段差測定方法を模式的に説明する図であり、除去部分の深さの測定方法を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の一形態に係る段差測定方法における除去部分の深さの算出方法を示す図である。
【図９】本発明の一形態に係る段差測定方法を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の一形態に係る段差測定装置を説明するブロック構成図である。
【図１１】本発明の一形態に係る段差測定装置を構成する変位計測部を説明するブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る段差測定方法および段差測定装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
＜実施形態１＞
〔太陽電池素子〕
図１に示すように、本発明の一形態に係る太陽電池素子１は、光が入射する第１面２ａと、この第１面２ａの裏側に配置された第２面２ｂとを有する基板２と、第１面２ａ上に設けられたバスバー電極３およびフィンガー電極４と、第２面２ｂ上に設けられた集電部５および出力取出電極６とを有する。
【００２０】
基板２は半導体基板であり、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどから成る。この基板２の内部には、Ｐ型シリコンとN型シリコンが接合したＰN接合部が形成される。
【００２１】
基板２の受光面である第１面２ａ側には反射防止膜７を形成することが望ましい。この反射防止膜７は、窒化シリコンや酸化チタンの薄膜から成り、所望の波長領域の光の反射率を低減させて、光生成キャリア量を増大させる役割を果たし、太陽電池素子１の光電流密度Ｊｓｃを向上させる。
【００２２】
第１面２ａ側に形成される電極は、幅１ｍｍ〜３ｍｍ程度の幅の広いバスバー電極３と、バスバー電極３に対して略垂直に交わるように設けられており、幅５０〜２００μｍ程度の幅の狭いフィンガー電極４とから成る。このようなバスバー電極３およびフィンガー電極４の厚みは、いずれも１０〜４０μｍ程度である。
【００２３】
第２面２ｂ側に形成される電極は、集電部５と出力取出電極６とを有する。この出力取出電極６の厚みは１０μｍ〜３０μｍ程度、幅は３．５ｍｍ〜７ｍｍ程度であり、また集電部５の厚みは１５μｍ〜５０μｍ程度である。
【００２４】
このようなフィンガー電極４および集電部５は、主に半導体基板２で発生したキャリアを集電する役割を有し、バスバー電極３および出力取出電極６は、フィンガー電極４および集電部５で集めたキャリア（電力）を集め、外部に出力する役割を有している。
【００２５】
〔導電ペーストの印刷〕
図２に示すように、基板２はスクリーン印刷装置のステージ１０上の所定の位置に載置される。この基板２上には、スクリーン枠１３により支持され、所定形状の開口を有するスクリーン部１２を備えるスクリーン版１１が配置されている。ペースト１４はスクリーン部１２上に供給される。連結シャフト１８によりドライブシャフト２０とスキージホルダー１６とが接続される。スキージホルダー１６で固定されたスキージ１７がスクリーン部１２の表面に当接された状態で移動する。これにより、基板２の表面上にスクリーン部１２の開口を通してペースト１４が所定形状に印刷される。
【００２６】
ペースト１４は、スキージ１７の進行方向１９に沿って配置されており、基板２の表面上にスクリーン部１２の開口を通して印刷される。このペースト１４は、例えば粘度が２００〜１０００ポイズ程度の導電性ペーストなどであり、導電性ペーストは銀またはアルミニウムからなる導電性金属粉末、および、有機バインダーと有機溶剤からなる有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。ここで、有機バインダーは、例えばセルロース系、アクリル系、ブチラール系等があり、有機溶剤は、例えばブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ等がある。これらは４００℃程度で分解して揮散するため、焼成後の電極にはその成分は残らない。また、導電性ペーストにガラス粉末を含有させてもよく、ガラスフリットは、鉛、ホウ素、珪素等の酸化物を含み、焼成後に一部は電極中に残り、シリコンと溶着するために電極と基板との間を接着する機能を持っている。
【００２７】
〔膜厚の測定〕
上記のように印刷された導電ペーストの膜厚が不十分であると、太陽電池素子の直列抵抗成分が大きくなり、太陽電池素子の光電変換効率が低下する。このため、導電ペーストの膜厚を測定して管理する必要がある。
【００２８】
図３において、２１は作業台、２２は基板２に印刷されたペースト、２３はレーザー変位計をそれぞれ示す。レーザー変位計２３は、図示の矢印方向へ直線状の動きが可能な可動部（不図示）に固定され、所定の距離をレーザー光を照射しながら動くように構成されている。このレーザー変位計２３は、光位置検出素子と受光レンズと半導体レーザー照射部と投光レンズとを備えるレーザー変位センサー部と、このレーザー変位センサー部からの信号を処理するＡ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器と演算制御部と入出力インターフェイスから成る演算制御部と、を備えている。光位置検出素子としてはＣＣＤ素子またはＣＭＯＳラインセンサ等が用いられ得る。光位置検出素子による測定のサンプリングレートは１００μｓ〜１ｓ程度である。レーザ照射部としては、ＧａＡｓもしくはＡｌＧａＡｓ等からなる半導体レーザまたはエキシマレーザが用いられ得る。レーザ光の波長は１００ｎｍ〜２μｍ程度であり、測定物が光を吸収や透過しない波長が選択され得る。レーザ光の出力は１０μＷ〜１ｍＷ程度であり、照射面上でのスポット径は０．１μｍ〜１００μｍ程度である。
【００２９】
作業台２１の所定の位置にペーストを印刷した基板２を載置した後、レーザー変位計２３は、基板２の一端部におけるペーストが印刷されていない部分から印刷されたペースト２２上を通り、基板２の他端部まで移動させる。
【００３０】
レーザー変位計２３による変位の測定は、まず、測定を開始する部分の表面上にレーザー光を照射しながら移動させ、その表面からのレーザー光の散乱光の一部を上記光位置検出素子で検出する。この場合、基板２の印刷されたペースト２２の存在する部分と無い箇所で高さが変位すると、三角原理により光位置検出素子上のビームスポットが移動し、この移動量を電気信号に変換し、演算制御部で測定結果を出力する。このように、レーザー光の照射および走査を行なって、照射されたレーザ光が移動された距離と高さ変位との関係を示す変位曲線を得る。
【００３１】
ここで、レーザ光の移動は、レーザ光と作業台２１もしくは基板２とが相対的に移動させられる方法であればよく、レーザ光が移動しても作業台２１または基板２が移動してもよい。また、この移動は、連続的に移動させられるほか、一定のピッチ、例えば０．００５〜０．５ｍｍ程度のピッチで離散的に移動させられてもよく、離散的に移動させられる場合にはレーザ変位計２３による測定タイミングと同期させられた方が測定精度を高める上で好ましい。
【００３２】
基板２上のバスバー電極３の１本を幅方向に測定した変位曲線の一例を図４（ａ）に示す。変位曲線２５において、２５ａは、基板２上に存在する段差部である印刷されたペースト２２が存在する箇所の測定部分であり、２５ｂと２５ｃは、それぞれペースト２２が無い箇所の測定部分を示す。
【００３３】
まず、変位曲線２５の微分曲線または差分曲線を算出する。例えば変位曲線２５がアナログデータとして出力されているような場合には、変位曲線２５の電気信号を微分回路に入力して微分曲線を得たり、変位曲線２５がデジタルデータとして出力されているような場合には算術的に差分曲線を得たり、あるいはアナログデータである変位曲線２５を一旦Ａ／Ｄ変換してデジタルデータとした後に差分曲線を得たりすることが可能である。
【００３４】
図４（ｂ）において、２６はこの変位曲線２５の微分曲線または差分曲線を示す。図４（ｂ）に示すように、変位曲線２５の微分曲線または差分曲線２６を算出することにより、変位曲線２５の基板２に印刷されたペースト２２の存在する箇所の測定部分２５ａと、ペースト２２の無い箇所の測定部分２５ｂおよび２５ｃとの境界部分は顕著なピークとして現れる。すなわち、高さ方向へのピーク（２６ａ）、深さ方向へのピーク（２６ｂ）が現れる。このようにして、予め設定しておいた閾値２７ａ（第１基準値），２７ｂ（第２基準値）を超える部分のうち、例えばピーク２点（第１基準値より高くなる最大値、および、前記第１基準値より低い第２基準値より低くなる最小値となる２点）を、ペースト２２の存在する箇所の測定部分２５ａの両端部２６ａ、２６ｂとして検出する。なお、この後、さらにピーク（２６ａ、２６ｂ）が多数ある場合などでは、必要に応じて、得られた微分曲線または差分曲線を再度微分または差分したり、移動平均を算出して平滑化したり、ハイパスフィルターを通してノイズ除去をしたり、高さ変位軸を対数変換したり、あるいは増幅または縮小等の適当な変換を行う（微分曲線または差分曲線を加工する）。
【００３５】
ここで、例えば、基板２の位置ずれ等により、所定の距離だけレーザ光を移動させただけでは第１基準値あるいは第２基準値の片方しか検出できなかったような場合には、位置ずれしているとしてエラーを出力したり、変位曲線２５を逐次微分または差分して微分曲線または差分曲線を算出しつつレーザ光を移動させて測定し、第１基準値および第２基準値の両方が検出されるまで移動距離を延長して測定することも可能である。
【００３６】
さらに図４（ｃ）に示すように、変位曲線２５において、検出したこの両端部２６ａ、２６ｂに相当する部分からペースト２２の無い箇所の測定部分２５ｂ，２５ｃの各々外側に向け一定領域部分Ｓ、Ｓ´（両端から所定距離だけ外側に位置する前記変位曲線の２つの部分）を取り、この領域部分Ｓ、Ｓ´の各点を最小二乗法などを用いて直線回帰させてベース直線２８（図４（ｃ）の鎖線）を算出する。この領域部分Ｓ、Ｓ´の長さは１０μｍ〜１ｍｍ程度であって、データの数はそれぞれ５以上であることが回帰直線の計算精度を高める上で好ましい。例えば前記領域部分Ｓ、Ｓ´のデータの数が５未満であるような場合には、領域部分Ｓ、Ｓ´のデータの数が少なすぎるとしてエラーを出力することも可能である。また、例えば、前記回帰直線の相関係数等を算出して回帰直線の適合度を判定し、十分な適合度がないような場合には、回帰直線の適合度が不足しているとしてエラーを出力することも可能である。また、前記回帰直線の傾きを算出して、傾きが一定の範囲内にない場合には、例えば、基板２の平面度が悪すぎるあるいは基板２の平面とレーザ光の移動平面とが十分平行でないとしてエラーを出力することも可能である。
【００３７】
このベース直線２８は、基板２の反りおよび／またはレーザー変位計自体の微小な傾き等の影響により、図４（ｃ）に示すように傾いていることが多い。このため、図４（ｄ）に示すように、このベース直線２８が水平になるように変位曲線２５全体を回転させる。
【００３８】
その後、図４（ｅ）に示すように、変位曲線２５とベース直線２８とで囲まれる面積を区間距離（両端の距離）Ｔで除して、印刷されたペースト２２の平均膜厚を算出する。また、変位曲線２５のうち区間Ｔ内の最大値をとって、印刷されたペースト２２の最大膜厚を算出する。また、変位曲線２５のうち区間Ｔ内のデータを直線回帰させた直線と、ベース直線との距離を算出して印刷されたペースト２２の中心線平均膜厚とする。このとき、基板２の凹凸などに起因する一定量Ｎは、ベース直線２８から引いてもよく、あるいは、一定量Ｎ以下のデータはノイズとみなして膜厚等の算出対象外としてもよい。
【００３９】
ここで、前記区間距離Ｔは、バスバー電極３の幅として予め所定の設計がなされている。例えば、バスバー電極３の印刷不具合等により、測定結果の区間距離Ｔが設計された幅に比して大きすぎるあるいは小さすぎるような場合であって、そのような箇所を測定したデータを基に膜厚を計算することが必ずしも妥当でないような場合には、区間距離Ｔが設計値に対して大きすぎるあるいは小さすぎるとしてエラーを出力することも可能である。
【００４０】
また、ここで、基板２の印刷されたペーストの存在する箇所の測定部分２５ａの高さ方向のばらつきの程度を（最大値−最小値）あるいは標準偏差等として算出する。そして、一定の値より大きい場合、すなわち例えば、バスバー電極３の印刷不具合等により基板２の印刷されたペーストの存在する箇所の測定部分２５ａの平滑性が十分でないような場合には、基板２の印刷されたペーストの存在する箇所の測定部分２５ａの高さ方向のばらつきが大きすぎるとしてエラーを出力することも可能である。
【００４１】
さらに、測定精度を高めるため、段差量が予め明らかである標準校正段差基板を使用して計測値の補正値を求めておき、逐次測定値に補正値を積除算および／または加減算等をして測定値の精度を高めることも可能である。
【００４２】
このように算出された平均膜厚、最大膜厚、中心線平均膜厚等は、所定の製品公差内にあるかどうか比較判定され、公差内であれば合格として判定される。
【００４３】
このように本発明の一形態に係る段差測定方法では、基板２の凹凸や反りなどを考慮して、印刷されたペーストの膜厚を正確に測定することが可能になる。さらに、レーザー変位計で得た変位曲線２５をコンピューター等で演算することで膜厚が自動で算出できるため、作業者が目視で確認しながら測定する従来の方法に比べ誤差、ばらつきが小さくなる。このようにして膜厚測定を自動化することができ、特に太陽電池素子のプリント印刷において、量産される太陽電池素子毎の電極の膜厚を測定、管理することが可能となり、高品質の太陽電池素子を提供することができる。
【００４４】
さらに算出した膜厚が所定の値以下である場合には警報を出すようにしてもよいし、さらにスクリーン印刷装置を自動的に停止するようにしてもよい。また、算出した膜厚の値をスクリーン印刷装置にフィードバックして、例えばスキージ１７とスクリーン部１２との角度を自動的に調整して、導電ペースト１４の膜厚が所定の範囲に入るようにしてもよい。
【００４５】
＜実施形態２＞
〔太陽電池素子製造工程のＰN分離〕
太陽電池素子に使用されるシリコン基板では、上述のようにその内部にＰN接合部が形成される。これは、図５（ａ）に示すように、例えばボロン（Ｂ）などのＰ型半導体不純物を微量含有するＰ型シリコン基板３０の全面に、オキシ塩化リンなどのN型半導体不純物雰囲気中で熱処理を行うなどしてリンなどを含有するN型シリコン層３１を形成する。このN型シリコン層３１の深さは０．２〜１．０μｍ程度である。その後、受光面側（N型層）と裏面側（Ｐ型層）の電気的短絡を防ぐため、ＰN分離を行う必要がある。
【００４６】
このＰN分離の方法として、例えば図５（ｂ）に示すように基板２の裏面側周辺端部３２を除去するブラスト法を用いることができる。
【００４７】
図６にこのブラスト法の一例を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、ブラスト処理により、基板２の裏面側の周辺端部３２に噴射ノズル３３からアルミナや炭化ケイ素などの噴射剤３４を高圧で直接吹きつけ、これにより周辺端部３２の表面のN型シリコン層３１を削り取るように除去する。
【００４８】
〔N型シリコン層除去部分の深さの測定〕
このN型シリコン層除去が不十分であるとリーク電流が大きくなり、太陽電池素子の光電変換効率を低下させるため、ブラスト処理後の周辺端部３２の除去部分の深さを測定する必要がある。
【００４９】
図７に本発明に係る除去部分の深さの測定方法を示す側面図である。これにおいて、作業台２１の所定の位置に、ブラスト処理を終了した基板２を載置する。その後、基板２の一辺の外側３〜１０ｍｍ程度のところから対向する一辺の外側３〜１０ｍｍ程度のところまで基板２の上を通り、レーザー変位計２３を直線状に移動させる。
【００５０】
図８（ａ）に、ブラスト処理後の基板２の一端部をレーザー変位計２３で測定した変位曲線の一例を示す。この変位曲線４０において、矢印３９の方向は基板２の中央部分側を示し、矢印３９の反対方向は、基板２の外周側を示す。
【００５１】
本発明に係る段差測定方法においては、まず変位曲線４０の微分曲線または差分曲線を算出する。図８（ｂ）において、４１はこの変位曲線４０の微分曲線または差分曲線を示す。図８（ｂ）に示すように、変位曲線４０の微分曲線または差分曲線４１を算出することにより、変位曲線４０の基板２の端部は顕著なピークとして現れる。ここで、予め設定しておいた閾値（基準値）４２を超える部分（基準値より低くなる部分）のピークの点４３を、基板端部Ｒ０として検出する。なお、この後、さらにピークが複数ある場合などでは、必要に応じて、得られた微分曲線または差分曲線を再度微分または差分したり、移動平均を算出して平滑化したり、ハイパスフィルターを通してノイズ除去をしたり、高さ変位軸を対数変換したり、あるいは増幅または縮小等の適当な変換を行う（微分曲線または差分曲線を加工する）。
【００５２】
さらに図８（ｃ）に示すように、変位曲線２５において、検出したこの基板端部Ｒ０に相当する部分から基板２の中央部分側に向け所定距離Ｖ離れた位置から一定領域部分Ｗを取り、この領域部分Ｗの各点を最小二乗法などを用いて直線回帰させてベース直線４４を算出する。このＲ０から離れた距離Ｖは、ブラスト処理されている部分から十分離れた距離をとることが望ましい。また領域部分Ｗの長さは１０μｍ〜１ｍｍ程度である。
【００５３】
次に、基板２の反りまたはレーザー変位計自体の微小な傾き等の影響により、図８（ｃ）に示すように、ベース直線４４は傾いていることが多い。このため、図８（ｄ）に示すように、ベース直線４４が水平になるように変位曲線４０全体を回転させる。その後図８（ｄ）に示すように、Ｒ０の点からベース直線４４に下ろした垂線４５と変位曲線４０とベース直線４４とで囲まれる面積Ｙを区間距離Ｘ（＝所定距離Ｖ）で除して除去部分の平均深さを算出する。また、変位曲線４０のうち区間Ｘ内の最小値をとって、除去部分の最大深さを算出する。また、変位曲線４０のうち区間Ｘ内のデータを直線回帰させた直線と、ベース直線との距離を算出して除去部分の中心線平均深さとする。
【００５４】
このように算出された平均深さ、最大深さ、中心線平均深さ等は、所定の公差内にあるかどうか比較判定され、交差内であれば合格として判定される。
【００５５】
このように、本発明の一形態に係る段差測定方法では、基板２の凹凸や反りなどを考慮してエッチングにより除去された部分の深さを正確に測定することが可能になる。また、レーザー変位計で得た変位曲線４０をコンピューターで演算することで膜厚が自動で算出できるため、ばらつきが小さくなると共に膜厚測定を自動化することができる。このため、量産される太陽電池素子毎のエッチング量（ＰＮ分離の状態）を測定し、管理することが可能となり、太陽電池製造工程での品質のばらつきを小さくすることができる。
【００５６】
なお、算出したエッチング除去部分の深さが所定の値以下なら警報を出すようにしてもよいし、ブラスト装置を自動的に停止するようにしてもよい。また、算出したエッチング深さの値をブラスト装置にフィードバックして、例えば噴射ノズル３３の移動速度や噴射剤３４の量および／または噴射圧力を自動的に調整して、エッチング深さの値が所定の範囲に入るようにしてもよい。
【００５７】
＜フローチャート＞
上述した実施形態１および実施形態２において、高さまたは深さを算出するフローチャートを図９に示す。
【００５８】
実施形態１の場合、ステップＳ１において、段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る。次に、変位曲線を変換する場合にはステップＳ２において変換してデータを得る。その後、ステップＳ３において、変位曲線または変換したデータから微分曲線または差分曲線として算出する。さらにピーク（２６ａ、２６ｂ）が多数ある場合などでは必要に応じてステップＳ４で、得られた微分曲線または差分曲線を平滑化、ノイズ除去、または変位軸の対数変換等の適当な変換２を行う（微分曲線または差分曲線を加工する）。次に、ステップＳ５において、微分曲線または差分曲線の値と基準になる値との比較によって段差部の両端または基板端部を検出する。ここで基準になる値とは、予め定められた定数であったり、微分曲線または差分曲線のなかの最大値または最小値等のように微分曲線または差分曲線のなかでの相対的な値であったりする。次に、ステップＳ６において、段差部の両端から所定距離だけ外側に位置する変位曲線または前記変換したデータの２つの部分を元に、段差部の両端間の補間式を算出してベース線とする、あるいは、段差部の片端からの補外式を算出してベース線とする。
【００５９】
このようにして、ステップＳ７において、両端部内の変位曲線または前記変換したデータとベース線とから段差部の高さまたは深さを算出できる。あるいは、このステップＳ７において、変位曲線または前記変換して得たデータと、ベース線と、基板端部からベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから段差部の高さまたは深さを算出できる。
【００６０】
なお、上記の「変換」とは、例えば、デジタル−アナログ変換、アナログ−デジタル変換、標本化、フーリエ変換、ラプラス変換、ウェーブレット変換等の信号変換、平滑化、フィルター処理、ノイズ除去処理、データの圧縮、展開、暗号化、符号化、復号化等の信号処理、微分、積分、畳み込み、平行移動、回転、定数倍、変数変換、座標変換等、可逆・不可逆変換を含むあらゆる写像およびこれらの組み合わせである。
【００６１】
＜段差測定装置＞
また、実施形態１に用いる段差測定装置は、図１０に示すように、段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る変位計測部Ｂ１と、変位曲線または変位曲線を変換演算部Ｂ２にて変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する微分曲線演算部Ｂ３と、得られた微分曲線または差分曲線を必要に応じて適当な形に直す（微分曲線または差分曲線を加工する）曲線加工演算部Ｂ４と、微分曲線または差分曲線の値と基準となる値との比較によって段差部の両端を検出する段差検出演算部Ｂ５と、段差部の両端から所定距離だけ外側に位置する変位曲線または前記データの２つの部分を元に、段差部の両端間の補間式を算出してベース線とするベース線演算部Ｂ６と、両端部内の変位曲線または前記データとベース線とから段差部の高さまたは深さを算出する高低差演算部Ｂ７とを含む。
【００６２】
また、実施形態２に用いる段差測定装置は、段差部を含む領域に対して光の照射および走査を行なって変位曲線を得る変位計測部Ｂ１と、変位曲線または変位曲線を変換して得たデータを、微分曲線または差分曲線として算出する微分曲線演算部Ｂ３と、得られた微分曲線または差分曲線を必要に応じて適当な形に直す（微分曲線または差分曲線を加工する）曲線加工演算部Ｂ４と、微分曲線または差分曲線の値と基準となる値との比較によって基板端部を検出する基板端部検出演算部Ｂ５と、基板端部から基板の内側に所定距離だけ離れて位置する変位曲線またはデータの部分を元に、段差部の片端からの補外式を算出してベース線とするベース線演算部Ｂ６と、変位曲線または前記データと、ベース線と、基板端部からベース線に下ろした垂線のうち最も短い垂線とから段差部の高さまたは深さを算出する高低差演算部Ｂ７とを含む。
【００６３】
ここで、変位計測部Ｂ１は、例えば図１１に示すような構成を有する。図１１において、Ｂ２１は作業台、Ｂ１９はペーストが印刷された基板である。作業台Ｂ２１はＸ移動モータＢ２０およびＹ移動モータＢ２２により、ＸＹ軸方向へ移動が可能である。変位計測部Ｂ１は、例えば電源Ｂ１１、光源Ｂ１２、投光レンズＢ１３、ハーフミラーＢ１４、対物レンズＢ１８、受光レンズＢ１５、光位置検出素子Ｂ１６および演算制御部Ｂ１７等で構成される。電源Ｂ１１に接続された光源Ｂ１２からの光は、投光レンズＢ１３で集光され、ハーフミラーＢ１４にて反射され、対物レンズＢ１８を通して基板Ｂ１９に照射される。変位の測定は、基板Ｂ１９で反射された光が対物レンズＢ１８を通して、ハーフミラーＢ１４から受光レンズＢ１５を通して、光位置検出素子Ｂ１６および演算制御部Ｂ１７へ入力されることにより測定される。
【００６４】
＜その他の変形例＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、バスバー電極３および出力取出電極６に、上述のように導電ペーストをプリント焼成後、これらの表面をハンダコートするためにハンダペーストをプリントする場合などにおいて、そのハンダペーストの膜厚測定に上記段差測定方法を適用してもよい。
【００６５】
また、本実施形態においてはベース線として回帰直線を利用しているが、例えば、基板２の凹凸や反りが大きいような場合や回帰直線の適合度が十分得られないような場合には、ｎ次の多項式曲線（ｎは１以上の整数）に回帰させたり、ベジェ曲線またはスプライン曲線を利用したりすることも可能である。計算速度を速くしたいような場合には３次以下の多項式曲線やベジェ曲線が好適に利用され得る。
【００６６】
ここで、直接方程式を解くことでベース線を得ることが非常に時間がかかる場合には、ベース線をコンピュータで算出するに際して、例えば、ガウスの消去法等の直接解法のほかニュートン法、二分法等の反復法等が利用され得る。また、ラグランジュ補間、ニュートン補間、ロンバーグ積分法、オイラー法、ルンゲ・クッタ法等の数値計算アルゴリズムが併用され得る。
【００６７】
また、本実施形態においては１階微分曲線を利用しているが、例えば、段差部および／または基板端部の検出精度が十分でないような場合には、２階微分曲線を利用したり、平滑回路やメディアンフィルターを通して平滑化処理した後微分曲線を求めたり、例えばＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１規定のカットオフ波長に基づくハイパスフィルター回路やバンドパスフィルター回路を通してノイズを除去した後微分曲線を求めたり、変位曲線の変位軸のみｌｏｇ変換した後微分曲線を求めたり、あるいは変位曲線の移動平均曲線を微分して微分曲線を求めたりする等、変位曲線をいったん変換した後に微分曲線を求めたりすることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１：太陽電池素子
２：基板
３：バスバー電極
４：フィンガー電極
５：集電部
６：出力取出電極
１０：ステージ
１１：スクリーン版
１２：スクリーン部
１２：スクリーン枠
１４：ペースト
１６：スキージホルダー
１７：スキージ
１８：連結シャフト
１９：スキージの進行方向
２０：ドライブシャフト
２１：作業台
２２：印刷されたペースト
２３：レーザー変位計
２５、４０：変位曲線
２５ａ：基板２の印刷されたペーストの存在する箇所の測定部分
２５ｂ、２５ｃ：ペーストの無い箇所の測定部分
２６、４１：変位曲線の微分曲線または差分曲線
２６ａ、２６ｂ、４３：変位曲線の微分曲線または差分曲線の閾値を超える部分のピーク部分
２７ａ、２７ｂ、４２：閾値
２８、４４：ベース直線
３０：Ｐ型シリコン基板
３１：N型シリコン層
３２：ブラスト処理された裏面側の周辺端部
３３：ブラスト装置の噴射ノズル
３４：噴射剤
３９：基板２の中央部分側を示す矢印
４５：Ｒ０の点からベース直線に下ろした垂線
Ｎ：基板の凹凸などに起因する量
Ｒ０：基板端部
Ｓ、Ｓ´、Ｗ：ベース直線の算出領域
Ｖ：ベース直線の算出領域の起点
Ｔ、Ｘ：区間距離
Ｙ：Ｒ０の点からベース直線に下ろした垂線と変位曲線とベース直線とで囲まれる面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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