(57)【要約】  【課題】  短時間で精度良くシリコンウェハのクラックの有無を検査できる検出方法を提供すること。  【解決手段】  シリコンウェハにひねりを加え、さらに前記シリコンウェハをひねった時に発生する音の強度の周波数分布を測定し、前記シリコンウェハのクラックの有無を検出するシリコンウェハのクラック検出方法であって、前記音の強度の周波数分布が周波数４〜３５ｋＨｚの範囲内で所定のレベルを超える点の有無を測定して前記シリコンウェハのクラックの有無を検出することを特徴とするシリコンウェハのクラック検出方法。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェハにひねりを加え、さらに前記シリコンウェハをひねった時に発生する音の強度の周波数分布を測定し、前記シリコンウェハのクラックの有無を検出するシリコンウェハのクラック検出方法であって、前記音の強度の周波数分布が周波数４〜３５ｋＨｚの範囲内で所定のレベルを超える点の有無を測定して前記シリコンウェハのクラックの有無を検出することを特徴とするシリコンウェハのクラック検出方法。
【請求項２】
マイクロフォンを内蔵した検出体に前記シリコンウェハを接触させた状態で前記シリコンウェハにひねりを加えることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェハのクラック検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェハのクラック検出方法、特にシリコンウェハにひねりを加えることによりシリコンウェハのクラックの有無を検出するシリコンウェハのクラック検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単結晶や多結晶の結晶系太陽電池素子の基板などとして用いられるシリコンウェハは、コストダウンやシリコン材料の削減等の理由によりその大型化、薄型化が進められている。このためシリコンウェハを製造する工程やデバイス工程においてクラックが発生しやすくなっている。
【０００３】
例えば太陽電池素子では、太陽電池素子を直・並列に組みモジュール化した場合、このようなクラックのある太陽電池素子が１枚でも存在すると、そのモジュールの出力電力を大きく低下させてしまう。このため太陽電池素子をモジュール化する前にクラックの有無検査し、クラックの有るものを精度良く検出し、取り除くことが重要である。
【０００４】
このようなシリコンウェハのクラックの検出方法としては、シリコンウェハに衝撃を加えて振動を発生させ、このシリコンウェハの振動周波数をマイクロフォンを介して電気信号に変換して、この振動周波数のパワースペクトルの積分値を算出し、さらにあらかじめ求めておいた振動周波数のパワースペクトルの積分値と比較する方法が本出願人より提案されている。（特許文献１参照）
図５は上記のシリコンウェハのクラック検出方法に係る装置の構成の一例を示す図である。
【０００５】
図５において１はシリコンウェハ、２は障害物、３はマイクロフォン、４はアナライザー、５はコンピューターを示す。シリコンウェハ１は、通常一辺が１００〜２００ｍｍ程度の正方形または長方形か直径５０〜２００ｍｍの円形であることが多い。障害物２は直径３ｃｍ程度の球状であることが望ましく、これに直径１ｃｍ程度の穴を開け、これにアルミニウム等からなり、長さ１０〜２０ｃｍ程度の棒と台座を付けたものである。
【０００６】
このようなシリコンウェハ１の一辺を作業者が指で持って保持し、１〜５ｃｍの高さから落下させるような状態で障害物２に当て、シリコンウェハ１に衝撃を加え、シリコンウェハ１から振動を発生させる。この振動を近傍に配置したマイクロフォン３で集音して、電気信号に変換する。これをＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザー４及びコンピューター５で分析し、さらにパワースペクトルの積分値を算出する。
【０００７】
この算出したパワースペクトルの積分値を、予め求めておいたクラックがありかつクラックの大きさを測定してあるシリコンウェハの振動周波数のパワースペクトルの積分値と比較することにより、検査するシリコンウェハ１におけるクラックの有無及びクラックのあった場合のそのクラックの大きさが解る。
【０００８】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【特許文献１】特開２００４−２８８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のようにシリコンウェハに衝撃を加えて振動を発生させ、このシリコンウェハの振動周波数をマイクロフォンを介して電気信号に変換して、この振動周波数のパワースペクトルの積分値を算出し、さらにあらかじめ求めておいた振動周波数のパワースペクトルの積分値と比較する方法では、検出精度を上げるためには１枚のシリコンウェハについて数カ所、上述のようなシリコンウェハを障害物に当てる必要がある。例えばシリコンウェハが１５０ｍｍ角程度のものであれば、４カ所について障害物に当てる必要がある。このように１枚のシリコンウェハについて数カ所、障害物に当てる必要があるとクラック検査に時間がかかり、シリコンウェハの検査コストを上げる要因になるという問題があった。
【００１０】
このような問題点に鑑み、本発明の目的は短時間で精度良くシリコンウェハのクラックの有無を検査できるシリコンウェハのクラック検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のシリコンウェハのクラック検出方法は、シリコンウェハにひねりを加え、さらに前記シリコンウェハをひねった時に発生する音の強度の周波数分布を測定し、前記シリコンウェハのクラックの有無を検出するシリコンウェハのクラック検出方法であって、前記音の強度の周波数分布が周波数４〜３５ｋＨｚの範囲内で所定のレベルを超える点の有無を測定して前記シリコンウェハのクラックの有無を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他のシリコンウェハのクラック検出方法は、マイクロフォンを内蔵した検出体に前記シリコンウェハを接触させた状態で前記シリコンウェハにひねりを加えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のシリコンウェハのクラック検出方法によれば、シリコンウェハにひねりを加え、さらに前記シリコンウェハをひねった時に発生する音の強度の周波数分布を測定し、前記シリコンウェハのクラックの有無を検出するシリコンウェハのクラック検出方法であって、前記音の強度の周波数分布が周波数４〜３５ｋＨｚの範囲内で所定のレベルを超える点の有無を測定して前記シリコンウェハのクラックの有無を検出するようにしたことにより、一枚のシリコンウェハについて、１回のひねりを行うだけで済むため、短時間でシリコンウェハ中のクラックの検出ができるようになる。
【００１４】
また、本発明の他のシリコンウェハのクラック検出方法によれば、マイクロフォンを内蔵した検出体に前記シリコンウェハを接触させた状態で前記シリコンウェハにひねりを加えるようにしたことにより、クラック検出の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るシリコンウェハのクラックを検出するための装置の一例を示す図である。
【００１７】
図１において１１は検出体、１２はマイクロフォン、１４は増幅器、１５はコンピューター、１６は信号機を示す。
【００１８】
検出体１１はシリコンウェハから発する音を検出するためのものであり、検出体１１はゴムや樹脂などで作製されており、その内部にマイクロフォン１２が内蔵されている。その形状は図１に示すように先端が丸みを帯びているものでも良いし、円柱状のものでも良い。マイクロフォン１２は音を電気信号に変換するものである。増幅器１４は微弱な電気信号を増幅するためのものである。コンピューター１５は、検出された音の強度の周波数分布と予め定められた所定のレベルの強度と較べ、シリコンウェハのクラックの有無の判断を行うものである。信号機１６はクラック有り、無しを別個のランプを点滅させることにより、作業者に知らしめるものであり、さらにブザーなどを併用しても良い。
【００１９】
図２は本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法の一例を示す図である。
【００２０】
符号１１、１２は図１と同様に１１は検出体、１２はマイクロフォンを示し、さらに２０はシリコンウェハ、２１は検出体１１を支持するための金属製の中空の棒、２２は台座、２３はマイクロフォン１２に接続されているリード線、２４ａ、２４ｂはシリコンウェハ２０のひねり方向を示す。
【００２１】
マイクロフォン１２に接続されているリード線２３は検出体１１を支持するための中空の棒２１の内部や台座２２の下部を通り、外部に導出されている。
【００２２】
この検出体１１にシリコンウェハ２０のほぼ中心部が接するように保持し、２４ａ、２４ｂに示す方向にシリコンウェハ２０の対向する辺が互いに異なる方向に回転するように３〜１５度程度、好ましくは５〜１０度ひねる。本発明者らが繰り返し行なった実験結果によると、ひねる角度が３度より小さいとシリコンウェハ２０にクラックがあっても音が発生しない場合があり、１５度を超すとシリコンウェハ２０が割れてしまう場合がある。ひねる角度が５から１０度の場合がシリコンウェハ２０にダメージを与えることなく、精度良くクラックの検出が可能となる。
【００２３】
また、シリコンウェハ２０をひねる位置は、マイクロフォン１２を内蔵している検出体１１上でなくとも、それより少し離れた位置でも検出は可能であるが、シリコンウェハ２０が検出体１１に接するようにすることにより、シリコンウェハ２０をひねった時にその発生する音を周辺の雑音の影響をあまり受けることなくマイクロフォン１２に伝えることができるため、本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法ではマイクロフォン１２を内蔵した検出体１１上でシリコンウェハ２０にひねりを加えることが望ましい。
【００２４】
このように、検出体１１上でシリコンウェハ２０をひねることにより発生した音は、マイクロフォン１２で電気信号に変換される。
【００２５】
図３は、あるシリコンウェハをひねった時に測定された音の強度の周波数分布の波形の一例を表すものである。
【００２６】
これを増幅器１４で必要レベルまで増幅し、コンピューター１５に送る。
【００２７】
図４は予め求めておいたクラックのないシリコンウェハの波形の一例を示すものである。
【００２８】
この予め波形を求めておくクラックのないシリコンウェハには、そのクラックの検出精度を上げるために、できるだけ検査するシリコンウェハと同じ種類で同じ厚み、大きさ、形状のものを１０〜２０枚程度使用することが望ましい。
【００２９】
このようなクラックのないシリコンウェハを上記の方法で、各々のシリコンウェハの音の強度の周波数分布の波形を求める。それらについて検出対象の周波数領域における音の強度の周波数分布の最大値Ｐを求める。
【００３０】
コンピューター１５には、この判定の基準となる音の強度の周波数分布の最大値Ｐが入力されており、この中で強度の周波数分布の最大値Ｐを超える部分があるかどうかを調べるようにプログラムする。
【００３１】
例えば、寸法１５０×１５０ｍｍ、厚さ０．２６〜０．２９ｍｍ程度のデバイス工程投入前の太陽電池素子用多結晶シリコンウェハでは、本発明に係るクラック検出方法でテストした結果、クラックの無いものでは、測定数２０枚で４ｋＨｚから３５ｋＨｚの間の周波数領域で音の強度は全て３０ｄＢ未満であった。それに対しクラックのあるものでは、測定数５０枚で同じく４ｋＨｚから３５ｋＨｚの間の周波数領域で音の強さは全て３３〜４５ｄＢであった。
【００３２】
また、４ｋＨｚより低い周波数もしくは３５ｋＨｚより大きい周波数においては、クラックのあるシリコンウェハとクラックのないシリコンウェハとは音の強度の周波数分布から判別することができなかった。
【００３３】
したがって、このような多結晶シリコンウェハでは、本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法で検査した場合、周波数４ｋＨｚ〜３５ｋＨｚにおいて、３０ｄＢ未満のものをクラックのないもの、３０ｄＢ以上のものをクラックのあるものと判定すればよい。すなわち、このときの所定のレベルは一例として３０ｄＢとすることができる。
【００３４】
また、直径１００ｍｍ、厚さ０．２８〜０．３０ｍｍ程度のデバイス工程投入前の単結晶シリコンウェハでは、本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法でテストした結果、クラックの無いものでは、測定数２０枚で４ｋＨｚから３５ｋＨｚの間の周波数領域で、音の強度は全て２５ｄＢ未満であった。それに対しクラックのあるものでは、測定数５０枚で同じく４ｋＨｚから３５ｋＨｚの間の周波数領域で音の強さは全て２９〜４０ｄＢであった。
【００３５】
また、４ｋＨｚより低い周波数もしくは３５ｋＨｚより大きい周波数においては、クラックのあるシリコンウェハとクラックのないシリコンウェハとは音の強度の周波数分布から判別することができなかった。
【００３６】
したがって、このような多結晶シリコンウェハでは、本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法で検査した場合、周波数４ｋＨｚ〜３５ｋＨｚにおいて、２５ｄＢ未満のものをクラックのないもの、２５ｄＢ以上のものをクラックのあるものと判定すればよい。すなわち、このときの所定のレベルは一例として２５ｄＢとすることができる。
【００３７】
上記の例は周波数領域４〜３５ｋＨｚにおける音の強度の周波数分布を測定することで、シリコンウェハのクラックを検出するシリコンウェハのクラック検出方法を示しているが、シリコンウェハの種類、サイズによっては４〜３５ｋＨｚより狭い周波数範囲の音の強度の周波数分布が所定のレベルを超える点を測定することでシリコンウェハのクラックの有無を判別することもできる。
【００３８】
上述の方法で検査したシリコンウェハに、もしクラックがあった場合は、シリコンウェハをひねることによりそのクラック部分が擦れ、特有の音が発生するため、図３のようにその波形に突出部分２８が現れる。しかしクラックのないシリコンウェハではそれをひねっても、特有の音が発生しないためそのような突出部が現れない。よって、検査領域の振動周波数帯において一定レベル以上の突出部２８の有無により、検査したシリコンウェハのクラックを精度良く検出することができる。
【００３９】
これによりコンピューター１５が、検査したシリコンウェハにクラックが有ると判定した時には信号機１６のクラック有りのランプを点灯し、またクラックがないと判定した時には信号機１６のクラック無しのランプを点灯させることにより、作業者に検査結果を知らせる。
【００４０】
上述のように本発明のシリコンウェハのクラック検出方法によると、一枚のシリコンウェハについて１回の検査で良いため、障害物にシリコンウェハの数カ所を当てて、この時の音を高速フーリエ変換アナライザー等で分析するものに較べ半分以下の検査時間で済むという大きな効果が得られる。
【００４１】
さらに、高価な高速フーリエ変換アナライザーを必要としないため、検査装置も安価なものとなり、上記の効果と合わせシリコンウェハの検査コストをダウンさせることができる。
【００４２】
本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法は、デバイス工程への投入前でもデバイス工程途中のものでも、デバイス工程後のものでも対応可能である。
【００４３】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るシリコンウェハのクラックを検出するための装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係るシリコンウェハのクラック検出方法の一例を示す図である。
【図３】本発明に係るシリコンウェハをひねった時に測定された音の強度の周波数分布の波形の一例を表すものである。
【図４】クラックのないシリコンウェハの波形の一例を示すものである。
【図５】従来技術におけるシリコンウェハのクラック検出方法に係る装置の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、２０：シリコンウェハ
２；障害物
３、１２：マイクロフォン
４；アナライザー
５、１５：コンピューター
１１：検出体
１３：フィルター
１４：増幅器
１６：信号機
２１：検出体を支持するための棒
２２：台座     
２３：リード線
２４ａ、２４ｂ：シリコンウェハのひねり方向
２８：波形の突出部
【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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