(57)【要約】【課題】大面積の基板の表面に形成された凹凸の形状の面内分布を短時間で検査したり、凹凸の形状の短時間で定量的に検査する方法と装置を提供する【解決手段】表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起１を多数有する基板の検査方法であって、上記基板を基準面４上に載置するとともに、この基準面４から上記半頂角α＋β１の延長線上から光２を照射して反射光を上記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上に設置したカメラ３で受光する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上から光を照射して反射光を反射角θ２の延長線上で受光することを特徴とする基板の検査方法。
【請求項２】
表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上から光を照射して反射光を前記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上に設置したカメラで受光することを特徴とする基板の検査方法。
【請求項３】
表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上に光源を設置するとともに、この光源の反射光の反射角θ２の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項４】
表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上に光源を設置するとともに、前記基準面から前記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする基板の検査装置。
【請求項５】
前記カメラで測定した前記基板表面の輝度を前記突起の形状の面内分布として表示装置に表示することを特徴とする請求項３または４に記載の基板の検査装置。
【請求項６】
前記光源がハロゲンランプであることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の基板の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板の検査方法と検査装置に関し、特に表面に微細な突起を多数有する基板の検査方法や検査装置として好適な基板の検査方法と検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
太陽電池は表面に照射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に照射された光の反射を少なくする技術があり、照射された光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。
【０００３】
シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合に、基板の表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に凹凸が形成されて基板の表面の反射を低減させることができる。
【０００４】
例えば面方位が〈１００〉面の単結晶シリコン基板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造と呼ばれる凹凸を基板の表面に形成する。この凹凸が表面に均一に形成できないと、太陽電池表面の反射率を有効に低減させることができず、電気特性が向上しない。
【０００５】
そこで、その形状を検査するには例えばＳＥＭなどを用いて観察していた。しかし、近年太陽電池は生産コストを抑えるため、使用する基板が大型化しており、例えばＳＥＭなどの観察領域の小さい装置で基板の全面を観察するには長時間を要する。また、量産する場合、基板を１枚ずつＳＥＭ観察することは困難であり、従来は目視による検査を実施していたが、観察者によって検査結果にバラツキが生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、大面積の基板の表面に形成された凹凸の形状の面内分布を短時間で検査したり、凹凸の形状の短時間で定量的に検査する方法と装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る基板の検査方法は、表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上から光を照射して反射光を反射角θ２の延長線上で受光することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る基板の検査方法は、表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査方法において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上から光を照射して反射光を前記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上に設置したカメラで受光することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る基板の検査装置は、表面に円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上に光源を設置するとともに、この光源の反射光の反射角θ２の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る基板の検査装置は、表面に半頂角αの円錐状もしくは角錐状の突起を多数有する基板の検査装置において、前記基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上に光源を設置するとともに、前記基準面から前記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上にカメラを設置したことを特徴とする。
【００１１】
上記基板の検査装置では、前記カメラで測定した前記基板表面の輝度を前記突起の形状の面内分布として表示装置に表示することができる。
【００１２】
また、上記基板の検査装置では、前記光源がハロゲンランプであることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板の検査方法および検査装置の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明に係る検査方法と検査装置を説明するための図である。図中の１は円錐状もしくは角錐状の突起、２は光源、３はカメラを示す。
【００１４】
円錐状もしくは角錐状の突起１の錐面の母線ｍに対する入射角θ１の角度の延長線上に光源２を設置する。この光源２は平行光を発するものが望ましく、被測定物がシリコンの場合はハロゲンランプが適している。
【００１５】
また、光源２の反射光の反射角θ２（θ２＝θ１）の延長線上にカメラ３を設置する。このカメラ３は輝度を数値化して測定できるものである。また輝度だけでなく色彩を数値化して測定できるものでもよい。  光源２から円錐状もしくは角錐状の突起１の錐面に入射角θ１で照射された平行光は反射角θ２で反射されてその反射光をカメラ３によって測定する。
【００１６】
円錐状もしくは角錐状の突起１の錐面の母線ｍが直線の場合、入射角θ１と反射角θ２は等しくなるが、錐面の母線ｍが部分的に湾曲したり屈曲している場合などは必ずしも等しくならない。また、円錐状もしくは角錐状の突起１が基板の表面に多数ある場合、他の突起１の錐面とは異なる入射角θ１を有する突起１があると、その突起１は他の突起１の反射光との比較でその突起１の形状が異常であることを検知できる。つまり、この方法では、突起１の形状に部分的に異常がある場合や多数の突起１と比較して形状が異常な突起１があるかないかを検査することができる。したがって、本発明では錐面に対する入射角θ１とは予め設定された円錐状もしくは角錐状の突起１の母線に対する入射角をいい、反射角θ２とはあらかじめ設定された円錐状もしくは角錐状の突起１の母線に対する入射角をいう。
【００１７】
図２は、本発明に係る他の基板の検査方法と検査装置を説明するための図である。図２においても１は円錐状もしくは角錐状の突起、２は光源、３はカメラを示し、４は基準面を示す。基準面４から円錐状もしくは角錐状の突起１の半頂角αの角度を中心として、半頂角α＋β１の角度の延長線上に光源２を設置する。また、半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上にカメラ３を設置する。
【００１８】
このときも光源２は平行光を発するものが望ましく、カメラ３はその反射光の輝度の測定が可能なものである。
【００１９】
また、円錐状もしくは角錐状の突起１の錐面の母線ｍが直線の場合、基準面４から半頂角αに対する所定角度のβ１とβ２は等しくなるが、錐面の母線ｍが部分的に湾曲したり屈曲している場合などは必ずしも等しくならない。また、円錐状もしくは角錐状の突起１が基板の表面に多数ある場合、他の突起１の母線ｍとは異なる入射角θ１を有する突起１があると、その突起１は他の突起１とは反射光の輝度が異なることになり、他の突起１の反射光との比較でその突起１の形状が異常であることを検知できる。したがって、本発明で半頂角αとは、あらかじめ設定された円錐状もしくは角錐状の突起１の半頂角をいう。
【００２０】
この方法では、一つ一つの突起が設計どおりの突起になっているかどうかを測定できる。つまり、この方法によれば円錐状もしくは角錐状の突起１の半頂角αとのずれを測定することが可能となる。例えば面方位が〈１００〉面の単結晶シリコン基板を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に凹凸が形成されて基板の表面の反射を低減させることができる。これはシリコンの結晶方位によるエッチング速度の違いを利用したもので、エッチング速度の遅い〈１１１〉面でエッチングがとまるため、表面に凹凸を形成することができる。シリコンの〈１１１〉面は〈１００〉面と２７．３７°の角度で存在する面であることから、本来半頂角ａは３５．２６°となる。この角度をαとして光源２とカメラ３の位置を決めることにより、半頂角αのずれの発生を検知することができる。
【００２１】
図１および図２には、１つの円錐状もしくは角錐状の突起１しか記載していないが、本発明は表面に円錐状もしくは角錐状の突起１を多数有する基板の凹凸形状の検査を可能にするものである。つまり、例えば１５ｃｍ×１５ｃｍのようにある一定の面積をもった基板の表面に形成された突起１の形状およびその突起１の形状の均一性を短時間に測定することが可能になる。これは基板の全面に平行光を照射し、その基板の全面を画像として平面で取り込むことにより可能になる。このようにすることにより、基板の全面の状態を数値で管理できることになる。
【００２２】
また、例えばこの画像に面内分布を表示させる機能を付加することにより、面内の形状分布を検査することが可能になる。つまり、カメラ３で測定した基板表面の輝度を突起１の形状の面内分布として表示装置（不図示）に表示する。したがって、この方法によれば、突起形状が所定値以上の面内分布があるものを排除することができ、例えば太陽電池の製造工程では反射率の低いシリコン基板を次工程に流すことができ、検査工程を迅速かつ正確に行うことができる。さらに、一度局所的にＳＥＭ観察や分光感度測定を行い理想状態を確認しておけば、その測定点と同一面の他の部分との違いや、他の面との違いを数値として得ることが可能になり、短時間でのより正確な検査を行うことが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る基板の検査方法によれば、円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上から光を照射して反射光を反射角θ２の延長線上で受光することから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができる。
【００２４】
また、請求項２に係る基板の検査方法によれば、基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上から光を照射して反射光を前記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上に設置したカメラで受光することから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができるとともに、形成予定形状とのずれを検知することが可能となる。
【００２５】
また、請求項３に係る基板の検査装置によれば、円錐状もしくは角錐状の錐面の母線に対する入射角θ１の延長線上に光源を設置するとともに、この光源の反射光の反射角θ２の延長線上にカメラを設置したことから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができる。
【００２６】
また、請求項４に係る基板の検査装置によれば、基板を基準面上に載置し、この基準面から前記半頂角α＋β１の延長線上に光源を設置するとともに、上記基準面から上記半頂角α−β２（β２＝β１）の延長線上にカメラを設置したことから、基板の表面の形状を簡易な方法で短時間に検査することができるとともに、形成予定形状とのずれを検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板の検査方法を説明するための図である。
【図２】本発明に係る基板の検査装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・円錐状もしくは角錐状の突起、２・・・光源、３・・・カメラ、４・・・基準面
【図１】
2004177185.tif 000003
【図２】
2004177185.tif 000004