(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶半導体ウエハの対向する２つの面をそれぞれ個別に撮像する撮像工程と、
撮像工程で撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する比較工程と、
比較工程で生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定する判定工程とを含み、
前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域であることを特徴とする多結晶半導体ウエハの外観検査方法。
【請求項２】
前記画像データは、汚れを表す画素の候補であるか否かを画素毎に示す汚れ候補画像データであり、
前記比較工程では、前記２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査方法。
【請求項３】
前記汚れ候補画像データを生成する生成工程をさらに含み、
前記撮像工程では、各面に対して複数の角度から光を順次照射し、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成工程では、前記撮像工程で複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を前記画素候補とする汚れ候補画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする請求項２に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査方法。
【請求項４】
前記汚れ候補画像データを生成する生成工程をさらに含み、
前記撮像工程では、各面に対して複数の角度から光を順次照射し、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成工程では、前記撮像工程で複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を前記画素候補とする汚れ候補輪郭画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする請求項２に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査方法。
【請求項５】
多結晶半導体ウエハの対向する２つの面をそれぞれ個別に撮像する撮像手段と、
撮像手段によって撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する比較手段と、
比較手段によって生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定する判定手段とを含み、
前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域であることを特徴とする多結晶半導体ウエハの外観検査装置。
【請求項６】
前記画像データは、汚れを表す画素の候補であるか否かを画素毎に示す汚れ候補画像データであり、
前記比較手段は、前記２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成することを特徴とする請求項５に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査装置。
【請求項７】
前記汚れ候補画像データを生成する生成手段と、
前記２つの面に対して複数の角度から光を照射する照射手段とをさらに含み、
前記撮像手段は、照射手段によって光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成手段は、前記撮像手段によって複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を前記画素候補とする汚れ候補画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする請求項６に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査装置。
【請求項８】
前記汚れ候補画像データを生成する生成手段と、
前記２つの面に対して複数の角度から光を照射する照射手段とをさらに含み、
前記撮像手段は、照射手段によって光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成手段は、前記撮像手段によって複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を前記画素候補とする汚れ候補輪郭画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする請求項６に記載の多結晶半導体ウエハの外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多結晶半導体ウエハの外観を検査する多結晶半導体ウエハの外観検査方法および外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハは、ワイヤーソーを用いて、シリコンインゴットを一定の厚さ、たとえば２００μｍの厚さに切断して形成される。ワイヤーソーは、互いに平行な一定ピッチのワイヤー列に、ワークたとえばシリコンインゴットを直線移動して押し当てて切断するものである。このとき、ワイヤーをその線方向に送りながら、ワークとワイヤーとの間に砥粒を含む加工液を供給することによって、ラッピング作用でワークを切断してウエハを形成する。このワイヤーソーは、一定の厚さのウエハを多数枚同時に得ることができる利点を有する。
【０００３】
切断されたウエハは、薬液洗浄工程に移されて洗浄されるが、洗浄後も汚れが残ることがある。汚れのあるウエハを用いて製造された太陽電池セルは特性が落ちるため、汚れのあるウエハをセル製造工程に流すことはできない。そこで、ウエハをセル製造工程に流すことを防ぐために、汚れが付着しているか否かを調べるウエハ外観検査が行われる。このウエハ外観検査は、作業員の官能検査すなわち目視検査に頼っているのが実情である。近年、太陽電池用シリコンは不足気味であり、ウエハを薄型化することによって数を増やしているが、ウエハ外観検査では、ウエハの薄型化にともない人手によるハンドリングが困難になりつつある。
【０００４】
人手によらないで、画像処理によって外観検査を行う第１の従来の技術として、太陽電池セル表面のクラック欠陥の存在の有無を判定する太陽電池セル検査装置がある。この太陽電池セル検査装置は、斜光照明と落射照明とを切換えて、ＩＴＶ（Industrial
Television）カメラによって撮像した太陽電池セル表面の画像の差に基づいて、太陽電池セル表面のクラック欠陥の存在を判定するものである（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
第２の従来の技術として、半導体デバイスまたは表示デバイスの製造に用いられる基板の外観を検査する基板外観検査装置がある。この基板外観検査装置は、ステージに載置された半導体デバイスまたは表示デバイスの製造に用いられる基板などの被検査物の表面を、被検査物に斜光照明をあててカメラで撮像し、撮像した画像をいわゆる画像認識技術を用いて解析することによって、表面に付着した異物を検出する。さらに、表面に付着した異物の個数と予め定める基準個数とを比較することによって、被検査物の良不良を判断するものである。斜光照明を、被検査物の表面に対して１０度ないし３０度傾けて斜め上方から照明するので、異物をより鮮明に映し出すことができる（たとえば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２１８０４５号公報
【特許文献２】特開２００１−３３３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１の従来の技術では、落射照明の場合、クラック欠陥はＩＴＶカメラで撮像された画像には現れないので、斜光照明で撮像した画像との差としてクラック欠陥を認識することができる。しかしながら、多結晶シリコンウエハの汚れおよび粒界はともに、落射照明で撮像した画像にも現れるため、汚れと粒界とを区別することができないという問題がある。
【０００８】
第２の従来の技術では、半導体デバイス用の単結晶のシリコンウエハおよび表示デバイス用のガラス板の表面は均一であり、かつ粒界のような模様がないので、斜光照明で撮像した画像に基づいて、汚れなどの異物を検出することができる。しかしながら、多結晶シリコンウエハには粒界による模様があるので、斜光照明で撮像した画像からは粒界と汚れとを区別することができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、汚れを検出することができる外観検査方法および外観検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、多結晶半導体ウエハの対向する２つの面をそれぞれ個別に撮像する撮像工程と、
撮像工程で撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する比較工程と、
比較工程で生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定する判定工程とを含み、
前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域であることを特徴とする多結晶半導体ウエハの外観検査方法である。
【００１１】
本発明に従えば、撮像工程では、多結晶半導体ウエハの対向する２つの面をそれぞれ個別に撮像し、比較工程では、撮像工程で撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成し、判定工程では、比較工程で生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定する。そして、前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域である。
【００１２】
このように、多結晶半導体ウエハの２つ面を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを比較するので、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができる。
【００１３】
また本発明は、前記画像データは、汚れを表す画素の候補であるか否かを画素毎に示す汚れ候補画像データであり、
前記比較工程では、前記２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成するので、多結晶半導体ウエハの粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。
【００１５】
また本発明は、前記汚れ候補画像データを生成する生成工程をさらに含み、
前記撮像工程では、各面に対して複数の角度から光を順次照射し、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成工程では、前記撮像工程で複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を前記画素候補とする汚れ候補画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、各面に対して複数の角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。
【００１７】
また本発明は、前記汚れ候補画像データを生成する生成工程をさらに含み、
前記撮像工程では、各面に対して複数の角度から光を順次照射し、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成工程では、前記撮像工程で複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を前記画素候補とする汚れ候補輪郭画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、各面に対して複数の角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。
【００１９】
また本発明は、多結晶半導体ウエハの対向する２つの面をそれぞれ個別に撮像する撮像手段と、
撮像手段によって撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する比較手段と、
比較手段によって生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定する判定手段とを含み、
前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域であることを特徴とする多結晶半導体ウエハの外観検査装置である。
【００２０】
本発明に従えば、撮像手段によって、多結晶半導体ウエハの対向する２つの面がそれぞれ個別に撮像され、比較手段によって、撮像手段によって撮像された２つの面の画像に基づくそれぞれの画像データが、２つの面が対向する位置の画素毎に比較されて、不一致である画素を不一致画素とする画像を表す不一致画像データが生成され、判定手段によって、比較手段によって生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、前記２つの面のうちいずれか１つの面に汚れがあると判定される。そして、前記予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、予め定める第１の画素数以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ予め定める第２の画素数以上隣接している領域である。
【００２１】
このように、多結晶半導体ウエハの２つの平行な面を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを比較するので、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができる。
【００２２】
また本発明は、前記画像データは、汚れを表す画素の候補であるか否かを画素毎に示す汚れ候補画像データであり、
前記比較手段は、前記２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成することを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、２つの面の汚れ候補画像データを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハの位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成するので、多結晶半導体ウエハの粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。
【００２４】
また本発明は、前記汚れ候補画像データを生成する生成手段と、
前記２つの面に対して複数の角度から光を照射する照射手段とをさらに含み、
前記撮像手段は、照射手段によって光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成手段は、前記撮像手段によって複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を前記画素候補とする汚れ候補画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、各面に対して複数の角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。
【００２６】
また本発明は、前記汚れ候補画像データを生成する生成手段と、
前記２つの面に対して複数の角度から光を照射する照射手段とをさらに含み、
前記撮像手段は、照射手段によって光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、
生成手段は、前記撮像手段によって複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を前記画素候補とする汚れ候補輪郭画像の画像データを前記汚れ候補画像データとして、面毎に生成することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、各面に対して複数の角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、複数の角度からそれぞれ撮像された画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができるので、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００２９】
さらに、この外観検査方法は、２つの面のいずれか１つに付着した汚れを検出することができるので、人手によって行われていた官能検査すなわち目視検査を代替し、多結晶半導体ウエハの外観検査を自動化することができる。そして、人手では扱えないような薄型化された多結晶半導体ウエハに対しても、汚れの有無を判定することができるので、汚れのないウエハを太陽電池のセル製造工程に提供することができる。
【００３０】
また本発明によれば、多結晶半導体ウエハの粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００３１】
また本発明によれば、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができるので、明度差が小さい粒界および汚れの部分のみを抽出することができる。
【００３２】
また本発明によれば、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができるので、明度差が小さい粒界および汚れの部分の輪郭を抽出することができる。輪郭によって、予め定める汚れ条件が満たされるか否かを判定するので、領域によって判定するよりも、少ない情報量で判定することができる。
【００３３】
また本発明によれば、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができるので、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００３４】
さらに、この外観検査装置は、２つの面のいずれか１つに付着した汚れを検出することができるので、人手によって行われていた官能検査すなわち目視検査を代替し、多結晶半導体ウエハの外観検査を自動化することができる。そして、人手では扱えないような薄型化された多結晶半導体ウエハに対しても、汚れの有無を判定することができるので、汚れのないウエハを太陽電池のセル製造工程に提供することができる。
【００３５】
また本発明によれば、多結晶半導体ウエハの粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００３６】
また本発明によれば、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができるので、明度差が小さい粒界および汚れの部分のみを抽出することができる。
【００３７】
また本発明によれば、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができるので、明度差が小さい粒界および汚れの部分の輪郭を抽出することができる。輪郭によって、予め定める汚れ条件が満たされるか否かを判定するので、領域によって判定するよりも、少ない情報量で判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明の実施の一形態である多結晶シリコンウエハ外観検査装置１の構成を模式的に示す。外観検査装置である多結晶シリコンウエハ外観検査装置１は、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の汚れを検出する外観検査装置であり、コンピュータ１０、表面撮像装置２０、多結晶シリコンウエハ反転装置３０、裏面撮像装置４０、および搬送装置５０を含む。
【００３９】
多結晶シリコンウエハ２は、ワイヤーソーを用いて、シリコンインゴットを一定の厚さ、たとえば２００μｍに切断して形成されたものであり、切断によって形成された２つの面を有する。以下これらの面のうちの１つの面をおもて面（以下表面と記す）、および他の面を裏面という。
【００４０】
コンピュータ１０は、たとえばモニタなどの出力装置およびキーボードなどの入力装置を含むパーソナルコンピュータによって構成される。コンピュータ１０は、さらにＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリで構成されるメモリ、およびハードディスクなどの記憶装置を含み、表面撮像装置２０、多結晶シリコンウエハ反転装置３０、裏面撮像装置４０、および搬送装置５０を制御する。
【００４１】
表面撮像装置２０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像する撮像装置であり、光源部２１、カメラ２２、拡散板２３、および橋脚２４を含む。光源部２１は４つの部分を含み、各部分はそれぞれ２つの光源を含む。光源部２１の４つの部分は、多結晶シリコンウエハ２を四方から囲うように設置される。各光源は、たとえば蛍光管などによって構成され、各部分に含まれる２つの光源のうち１つの光源は、多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、１０度ないし３０度の角度で光を照射するように配置され、他の光源は、多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、６０度ないし８０度の角度で光を照射するように配置される。
【００４２】
カメラ２２は、たとえば１００万画素のＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えたデジタルスチルカメラによって構成され、多結晶シリコンウエハ２の表面に対向するように、橋脚２４に設置される。カメラ２２は、コンピュータ１０からの指示によって、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像し、撮像された画像の画像データは、コンピュータ１０に転送される。拡散板２３は、光源部２１から照射された光を、拡散するためのものであり、光源部２１と多結晶シリコンウエハ２との間に設置される。
【００４３】
多結晶シリコンウエハ反転装置３０は、エアチャックすなわち空気吸引装置３１と、回転棒３２とを含む。空気吸引装置３１は、空気を吸引することによって多結晶シリコンウエハ２を吸着するものである。回転棒３２は、回転棒３２を回転軸にして、回転棒３２に取り付けられた空気吸引装置３１を１８０度回転することができ、空気吸引装置３１に吸着された多結晶シリコンウエハ２を裏返しにすることができる。すなわち上方を向いていた多結晶シリコンウエハ２の表面を下方に向け、裏面を上方に向けることができる。
【００４４】
裏面撮像装置４０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像する撮像装置であり、光源部４１、カメラ４２、拡散板４３、および橋脚４４を含む。光源部４１は４つの部分を含み、各部分はそれぞれ２つの光源を含む。光源部４１の４つの部分は、多結晶シリコンウエハ２を四方から囲うように設置される。各光源は、たとえば蛍光管などによって構成され、各部分に含まれる２つの光源のうち１つの光源は、多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、１０度ないし３０度の角度で光を照射するように配置され、他の光源は、多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、６０度ないし８０度の角度で光を照射するように配置される。
【００４５】
カメラ４２は、たとえば１００万画素のＣＣＤを備えたデジタルスチルカメラによって構成され、多結晶シリコンウエハ２の裏面に対向するように、橋脚４４に設置される。カメラ４２は、コンピュータ１０からの指示によって、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像し、撮像された画像の画像データは、コンピュータ１０に転送される。拡散板４３は、光源部４１から照射された光を、拡散するためのものであり、光源部４１と多結晶シリコンウエハ２との間に設置される。
【００４６】
搬送装置５０は、多結晶シリコンウエハ２を搬送する搬送装置であり、多結晶シリコンウエハ２を支える２本のレールと、多結晶シリコンウエハ２を載置して、移動または停止するステージとを含む。ステージは、多結晶シリコンウエハ２よりも小さいため図示されていない。表面撮像装置２０で撮像が終了した多結晶シリコンウエハ２を、多結晶シリコンウエハ反転装置３０に搬送し、多結晶シリコンウエハ反転装置３０で上下反転された多結晶シリコンウエハ２を、裏面撮像装置４０に搬送する。
【００４７】
コンピュータ１０は、光源部２１から照射される光の角度を変化させて、表面撮像装置２０によって、多結晶シリコンウエハ２の表面の画像を２種類撮像する。すなわち多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、１０度ないし３０度の角度で光を照射する照明で撮像した低角度画像、および多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、６０度ないし８０度の角度で光を照射する照明で撮像した高角度画像を撮像する。表面撮像装置２０によって撮像された２種類の画像の画像データは、コンピュータ１０に転送され、たとえばハードディスクに記憶される。
【００４８】
次に、コンピュータ１０は、光源部４１から照射される光の角度を変化させて、裏面撮像装置４０によって、多結晶シリコンウエハ２の裏面の画像を２種類撮像する。すなわち多結晶シリコンウエハ２の裏面に対する低角度画像および高角度画像を撮像する。裏面撮像装置４０によって撮像された２種類の画像の画像データは、コンピュータ１０に転送され、たとえばハードディスクに記憶される。
【００４９】
さらに、コンピュータ１０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像した２種類の画像データから表面の汚れ候補画像データ、および多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像した２種類の画像データから裏面の汚れ候補画像データを生成した後、生成された表面の汚れ候補画像データおよび裏面の汚れ候補画像データとを比較することによって、表面または裏面に付着した汚れの有無を判定する。汚れ候補画像データは、表面または裏面に付着した汚れを表す画素の候補を画素毎に示す汚れ候補画像の画像データである。汚れ候補画像には、汚れおよび粒界の部分が抽出される。
【００５０】
多結晶シリコンウエハ２は、たとえば厚さ２００μｍと薄いので、表面の粒界による模様と、裏面の粒界による模様とは、上下反転または左右反転すれば同じ模様になる。すなわち、表面の粒界による模様が表面の汚れ候補画像データが示す画像に現れ、かつ裏面の粒界による模様が裏面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、表面の汚れ候補画像データと裏面の汚れ候補画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に排他的論理和をとることによって、表面の粒界による模様と裏面の粒界による模様とを相殺することができ、汚れの部分のみが差として残り、差があれば、汚れがあると判定することができる。
【００５１】
撮像手段は、たとえばカメラ２２およびカメラ４２であり、比較手段、判定手段、および生成手段は、たとえばコンピュータ１０であり、照射手段は、たとえば光源部２１および光源部４１である。
【００５２】
多結晶シリコンウエハ２は、たとえば１２５ｍｍ角かつ２００μｍ厚の多結晶シリコンウエハであり、以下多結晶シリコンウエハ外観検査装置１が、表面に汚れが付着した多結晶シリコンウエハ２に対して行う外観検査の実施例について、図１を参照しつつ、詳細に説明する。
【００５３】
搬送装置５０で搬送される多結晶シリコンウエハ２は、表面を撮像するために、表面撮像装置２０の位置で停止する。光源部２１が多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、たとえば１５度の角度で光を照射すると、表面撮像装置２０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、表面の低角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。カメラ２２は、多結晶シリコンウエハ２の４つの辺のうち、搬送装置５０の搬送方向の辺が、コンピュータ１０のモニタの上部に映るように設置されている。
【００５４】
次に、光源部２１が多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、たとえば７５度の角度で光を照射すると、表面撮像装置２０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、表面の高角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。
【００５５】
図２は、図１に示した表面撮像装置２０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の表面の低角度画像の一例を示す。多結晶シリコンウエハ２の粒界による模様およびごみが示される。
【００５６】
図３は、図１に示した表面撮像装置２０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の表面の高角度画像の一例を示す。図３に示した高角度画像には、図２に示した低角度画像と同様に多結晶シリコンウエハ２の粒界による模様およびごみが示されるが、粒界およびごみの部分を除いて、図２に示した低角度画像よりも、全体的に明度が小さく暗い。
【００５７】
図１を参照して、表面撮像装置２０での撮像が終了すると、搬送装置５０は、表面の撮像が終了した多結晶シリコンウエハ２を多結晶シリコンウエハ反転装置３０まで搬送する。多結晶シリコンウエハ反転装置３０は、搬送装置５０によって搬送された多結晶シリコンウエハ２を、空気吸引装置３１で吸着し、回転棒３２を回転することによって、多結晶シリコンウエハ２の裏面が上方を向くように反転する。空気吸引装置３１は、吸着を解除することによって、反転されて裏面が上方に向いた多結晶シリコンウエハ２を搬送装置５０に置く。搬送装置５０は、反転された多結晶シリコンウエハ２を、裏面撮像装置４０まで搬送する。
【００５８】
搬送装置５０で搬送されてきた多結晶シリコンウエハ２は、裏面を撮像するために、裏面撮像装置４０の位置で停止する。光源部４１が多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、たとえば１５度の角度で光を照射すると、裏面撮像装置４０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、裏面の低角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。カメラ４２は、多結晶シリコンウエハ２の４つの辺のうち、搬送装置５０の搬送方向の辺が、コンピュータ１０のモニタの上部に映るように設置されている。
【００５９】
次に、光源部４１が多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、たとえば７５度の角度で光を照射すると、裏面撮像装置４０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、裏面の高角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。裏面撮像装置４０での撮像が終了すると、搬送装置５０は、裏面の撮像が終了した多結晶シリコンウエハ２を、次の工程へ搬送する。
【００６０】
コンピュータ１０は、まずハードディスクに記憶されている表面の低角度画像の画像データおよび表面の高角度画像の画像データについて、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出する。次に、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素を、汚れを表す画素の候補であるとする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを生成する。
【００６１】
さらに、ハードディスクに記憶されている裏面の低角度画像の画像データおよび裏面の高角度画像の画像データについても、同様に多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素を、汚れを表す画素の候補であるとする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを生成する。多結晶シリコンウエハ２の裏面は、多結晶シリコンウエハ２が多結晶シリコンウエハ反転装置３０よって１８０度反転された後で撮像されているので、多結晶シリコンウエハ２の裏面は、表面に対して上下反転している。したがって、裏面の汚れ候補画像データが示す汚れ候補画像の各画素の位置を、表面の汚れ候補画像データが示す汚れ候補画像の各画素の位置に一致させるために、コンピュータ１０は、裏面の汚れ候補画像データを、上下反転させた汚れ候補画像を表す反転画像データに変換する。
【００６２】
図４は、多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補画像の一例を示す。図４は、表面の低角度画像および表面の高角度画像に基づいて生成された汚れ候補画像を示しており、この実施例では、多結晶シリコンウエハ２の表面には汚れが付着しているので、粒界および汚れの部分が汚れ候補領域として示される。図４には、領域６１の中に汚れによる汚れ候補領域７１が示されている。
【００６３】
図５は、多結晶シリコンウエハ２の裏面の汚れ候補画像を上下反転させた反転画像の一例を示す。図５は、反転画像データが示す裏面の反転画像を示しており、この実施例では、裏面には汚れが付着していないので、粒界の部分のみが汚れ候補領域として示される。反転画像データは、多結晶シリコンウエハ２の裏面の低角度画像の画像データおよび高角度画像の画像データに基づいて生成された汚れ候補画像データを、上下反転させた汚れ候補画像を表す画像データに変換したものである。図５に示した領域６２の中には、汚れ候補領域はない。
【００６４】
コンピュータ１０は、表面の汚れ候補画像データと裏面の反転画像データとを同じ位置、つまり２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する。そして、不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域が、予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定する。
【００６５】
コンピュータ１０は、予め定める汚れ条件を満たす領域が、表面の汚れ候補画像に含まれる汚れ候補領域に対応する領域であるか、あるいは裏面の汚れ候補画像に含まれる汚れ候補領域に対応する領域であるかを判断する。その領域が、表面の汚れ候補画像の汚れ候補領域に対応する領域であれば、多結晶シリコンウエハ２の表面に汚れが付着していると特定し、あるいはその領域が、裏面の汚れ候補画像の汚れ候補領域に対応する領域であれば、多結晶シリコンウエハ２の裏面に汚れが付着していると特定することができる。
【００６６】
図６は、図４に示した汚れ候補画像の中の領域６１を拡大した画像を示す。領域６１は、多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補画像の一部である。領域６１は、縦横それぞれ８画素から構成される領域であり、１つの升目が１つの画素を示し、黒い画素が汚れ候補画素であり、白い画素は汚れ候補でない画素である。領域６１には、汚れによる汚れ候補領域７１が示されている。汚れ候補領域は、汚れまたは粒界による領域である。
【００６７】
図７は、図５に示した汚れ候補画像の中の領域６２を拡大した画像を示す。領域６２は、多結晶シリコンウエハ２の裏面の反転画像の一部であり、図６に示した領域６１に対応する領域である。領域６２は、領域６１と同様に、縦横それぞれ８画素から構成される領域であり、１つの升目が１つの画素を示し、黒い画素が汚れ候補画素であり、白い画素は汚れ候補でない画素である。領域６２には、汚れ候補領域は含まれていない。
【００６８】
図８は、図６に示した領域６１と図７に示した領域６２とを比較して得られる不一致画像データの画像を示す。不一致画像データは、コンピュータ１０が、表面の汚れ候補画像データと、裏面の汚れ候補画像データを上下反転させた反転画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する位置の画素を、不一致画素とする画像を表す画像データである。すなわち表面の汚れ候補画像データの画素毎のデータと、裏面の反転画像データの画素毎のデータとを、同じ位置の画素毎に排他的論理和をとったデータである。図８は、図６に示した領域６１の画像、つまり図４に示した表面の汚れ候補画像の一部と、図７に示した領域６２の画像、つまり図５に示した裏面の反転画像の対応する一部とを、同じ位置の画素毎に排他的論理和をとった画像である。
【００６９】
汚れがあると判定する予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域が、たとえば縦８画素および横８画素の区域内で、１６画素以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ３画素以上隣接している領域であるという条件である。
【００７０】
図８に示した不一致画素からなる領域８１は、縦８画素および横８画素の区域内で、２５画素から構成される領域であり、かつ縦方向の画素および横方向の画素ともそれぞれ３画素以上隣接している領域である。コンピュータ１０は、図８に示した不一致画素からなる領域８１が、予め定める汚れ条件、すなわち縦８画素および横８画素の区域内で、１６画素以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ３画素以上隣接している領域であるという条件を満たすので、多結晶シリコンウエハ２に汚れがあると判定する。
【００７１】
コンピュータ１０は、図８に示した不一致画素からなる領域８１が、図６に示した汚れ候補領域７１に対応するので、汚れは多結晶シリコンウエハ２の表面に付着していると特定する。
【００７２】
このように、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の２つの面、つまり表面および裏面を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを比較するので、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００７３】
さらに、外観検査装置である多結晶シリコンウエハ外観検査装置１は、２つの面のいずれか１つ、つまり表面または裏面に付着した汚れを検出することができるので、人手によって行われていた官能検査すなわち目視検査を代替し、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の外観検査を自動化することができる。そして、人手では扱えないような薄型化された多結晶半導体ウエハに対しても、汚れの有無を判定することができるので、汚れのないウエハを太陽電池のセル製造工程に提供することができる。
【００７４】
さらにまた、２つの面の汚れ候補画像データ、すなわち表面の汚れ候補画像データと裏面の汚れ候補画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成し、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定するので、多結晶半導体ウエハの粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【００７５】
さらに、各面に対して２つの角度、たとえば表面あるいは裏面に対して１０度ないし３０度の低角度および６０度ないし８０度の高角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、２つの角度からそれぞれ撮像された画像データ、たとえば低角度画像および高角度画像の画像データを、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。したがって、明度差が小さい粒界および汚れの部分のみを抽出することができる。
【００７６】
多結晶シリコンウエハ２は、たとえば１２５ｍｍ角の多結晶シリコンウエハであり、以下多結晶シリコンウエハ外観検査装置１が、表面に汚れが付着した多結晶シリコンウエハ２に対して行う外観検査の他の実施例について、図１を参照しつつ、詳細に説明する。
【００７７】
搬送装置５０で搬送される多結晶シリコンウエハ２は、表面を撮像するために、表面撮像装置２０の位置で停止する。光源部２１が多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、たとえば１５度の角度で光を照射すると、表面撮像装置２０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、表面の低角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。カメラ２２は、多結晶シリコンウエハ２の４つの辺のうち、搬送装置５０の搬送方向の辺が、コンピュータ１０のモニタの上部に映るように設置されている。
【００７８】
次に、光源部２１が多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、たとえば７５度の角度で光を照射すると、表面撮像装置２０は、多結晶シリコンウエハ２の表面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、表面の高角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。
【００７９】
表面撮像装置２０での撮像が終了すると、搬送装置５０は、表面の撮像が終了した多結晶シリコンウエハ２を多結晶シリコンウエハ反転装置３０まで搬送する。多結晶シリコンウエハ反転装置３０は、搬送装置５０によって搬送された多結晶シリコンウエハ２を、空気吸引装置３１で吸着し、回転棒３２を回転することによって、多結晶シリコンウエハ２の裏面が上方を向くように反転する。空気吸引装置３１は、吸着を解除することによって、反転されて裏面が上方に向いた多結晶シリコンウエハ２を搬送装置５０に置く。搬送装置５０は、反転された多結晶シリコンウエハ２を、裏面撮像装置４０まで搬送する。
【００８０】
搬送装置５０で搬送されてきた多結晶シリコンウエハ２は、裏面を撮像するために、裏面撮像装置４０の位置で停止する。光源部４１が多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、たとえば１５度の角度で光を照射すると、裏面撮像装置４０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、裏面の低角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。カメラ４２は、多結晶シリコンウエハ２の４つの辺のうち、搬送装置５０の搬送方向の辺が、コンピュータ１０のモニタの上部に映るように設置されている。
【００８１】
次に、光源部４１が多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、たとえば７５度の角度で光を照射すると、裏面撮像装置４０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面を撮像し、撮像された画像の画像データをコンピュータ１０に送る。コンピュータ１０は、受け取った画像データを、裏面の高角度画像の画像データとして、ハードディスクに記憶する。裏面撮像装置４０での撮像が終了すると、搬送装置５０は、裏面の撮像が終了した多結晶シリコンウエハ２を、次の工程へ搬送する。
【００８２】
コンピュータ１０は、まずハードディスクに記憶されている表面の低角度画像の画像データおよび表面の高角度画像の画像データについて、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出する。次に、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素、つまりその領域の輪郭を形成する画素を、汚れを表す画素の候補であるとする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データすなわち汚れ候補輪郭画像データを生成する。
【００８３】
さらに、ハードディスクに記憶されている裏面の低角度画像の画像データおよび裏面の高角度画像の画像データについても、同様に多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補であるとする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データすなわち汚れ候補輪郭画像データを生成する。多結晶シリコンウエハ２の裏面は、多結晶シリコンウエハ２が多結晶シリコンウエハ反転装置３０よって１８０度反転された後で撮像されているので、多結晶シリコンウエハ２の裏面は、表面に対して上下反転している。したがって、裏面の汚れ候補輪郭画像データが示す画像の各画素の位置を、表面の汚れ候補輪郭画像データが示す画像の各画素の位置に一致させるために、コンピュータ１０は、裏面の汚れ候補輪郭画像データを、上下反転させた汚れ候補輪郭画像を表す反転輪郭画像データに変換する。
【００８４】
図９は、多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補輪郭画像の一例を示す。図９は、表面の低角度画像および表面の高角度画像に基づいて生成された汚れ候補輪郭画像を示しており、この他の実施例では、表面には汚れが付着しているので、粒界および汚れの部分の輪郭が汚れ候補の輪郭として示される。図９には、領域６３の中に汚れによる汚れ候補の輪郭７３が示されている。
【００８５】
図１０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面の反転輪郭画像の一例を示す。図１０は、反転輪郭画像データが示す裏面の反転輪郭画像を示しており、この他の実施例では、裏面には汚れが付着していないので、粒界部分の画像の輪郭のみが汚れ候補の輪郭として示される。反転輪郭画像データは、多結晶シリコンウエハ２の裏面の低角度画像の画像データおよび高角度画像の画像データに基づいて生成された汚れ候補輪郭画像データを、上下反転させた汚れ候補輪郭画像を表す画像データに変換したものである。図１０に示した領域６４の中には、汚れ候補の輪郭はない。
【００８６】
コンピュータ１０は、表面の汚れ候補輪郭画像データと裏面の反転輪郭画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する。そして、不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素からなる領域の輪郭が、予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定する。
【００８７】
コンピュータ１０は、予め定める汚れ条件を満たす輪郭が、表面の汚れ候補輪郭画像に含まれる汚れ候補の輪郭に対応する輪郭であるか、あるいは裏面の候補輪郭画像に含まれる汚れ候補の輪郭に対応する輪郭であるかを判断する。その輪郭が、表面の汚れ候補輪郭画像の汚れ候補の輪郭に対応する輪郭であれば、多結晶シリコンウエハ２の表面に汚れが付着していると特定し、あるいはその輪郭が、裏面の汚れ候補輪郭画像の汚れ候補の輪郭に対応する輪郭であれば、多結晶シリコンウエハ２の裏面に汚れが付着していると特定することができる。
【００８８】
図１１は、図９に示した汚れ候補輪郭画像の中の領域６３を拡大した画像を示す。領域６３は、多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補輪郭画像の一部である。領域６３は、縦横それぞれ８画素から構成される領域であり、１つの升目が１つの画素を示し、黒い画素が汚れ候補画素であり、白い画素は汚れ候補でない画素である。領域６３には、汚れによる汚れ候補の輪郭７３が示されている。汚れ候補の輪郭は、汚れまたは粒界の輪郭である。
【００８９】
図１２は、図１０に示した汚れ候補輪郭画像の中の領域６４を拡大した画像を示す。領域６４は、多結晶シリコンウエハ２の裏面の反転輪郭画像の一部であり、図１１に示した領域６３に対応する領域である。領域６４は、領域６３と同様に、縦横それぞれ８画素から構成される領域であり、１つの升目が１つの画素を示し、黒い画素が汚れ候補画素であり、白い画素は汚れ候補でない画素である。領域６４には、汚れ候補の輪郭は含まれていない。
【００９０】
図１３は、図１１に示した領域６３と図１２に示した領域６４とを比較して得られる不一致画像データの画像を示す。不一致画像データは、コンピュータ１０が、表面の汚れ候補輪郭画像データと、裏面の汚れ候補輪郭画像データを上下反転させた反転輪郭画像データとを、同じ位置、つまり２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する位置の画素を、不一致画素とする汚れ候補輪郭画像を表す画像データである。すなわち表面の汚れ候補輪郭画像データの画素毎のデータと、裏面の反転輪郭画像データの画素毎のデータとを、同じ位置の画素毎に排他的論理和をとったデータである。図１３は、図１１に示した領域６３の画像、つまり図９に示した表面の汚れ候補輪郭画像の一部と、図１２に示した領域６４の画像、つまり図１０に示した裏面の反転輪郭画像の対応する一部とを、同じ位置の画素毎に排他的論理和をとった画像である。
【００９１】
汚れがあると判定する予め定める汚れ条件は、不一致画素からなる領域の輪郭が、たとえば縦８画素および横８画素の区域内で、８画素以上が連続して隣接する輪郭であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ３画素以上隣接している輪郭であるという条件である。
【００９２】
図１３に示した不一致画素からなる領域の輪郭８３は、縦８画素および横８画素の区域内で、１８画素が連続して隣接する輪郭であり、かつ縦方向の画素および横方向の画素ともそれぞれ３画素以上隣接している輪郭である。コンピュータ１０は、図１３に示した不一致画素からなる領域の輪郭８３が、予め定める汚れ条件、すなわち縦８画素および横８画素の区域内で、１６画素以上の画素から構成される領域であって、かつ縦方向の画素および横方向の画素がそれぞれ３画素以上隣接している領域であるという条件を満たすので、多結晶シリコンウエハ２に汚れがあると判定する。
【００９３】
コンピュータ１０は、図１３に示した不一致画素からなる領域の輪郭８３が、図１１に示した汚れによる汚れ候補の輪郭７３に対応するので、汚れは多結晶シリコンウエハ２の表面に付着していると特定する。
【００９４】
このように、各面に対して２つの角度、たとえば表面あるいは裏面に対して１０度ないし３０度の低角度および６０度ないし８０度の高角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、２つの角度からそれぞれ撮像された画像データ、たとえば低角度画像および高角度画像の画像データを、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。したがって、明度差が小さい粒界および汚れの部分の輪郭を抽出することができる。輪郭によって、予め定める汚れ条件が満たされるか否かを判定するので、領域によって判定するよりも、少ない情報量で判定することができる。
【００９５】
図１４は、本発明の実施の他の形態である外観検査方法による処理工程を示すフローチャートである。このフローチャートは、多結晶シリコンウエハ外観検査装置１によって、処理される工程を示している。搬送装置５０のステージに多結晶シリコンウエハ２が載置されると、ステップＳ１に移る。
【００９６】
ステップＳ１では、光源部２１から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射される光の角度を変化させて、表面の画像を２種類撮像し、さらに光源部４１から多結晶シリコンウエハ２の裏面に照射される光の角度を変化させて、裏面の画像を２種類撮像する。２種類の画像は、表面あるいは裏面に対して、光を１０度ないし３０度の角度で照射して撮像した低角度画像と、光を６０度ないし８０度の角度で照射して撮像した高角度画像の２種類である。撮像された画像は、表面の低角度画像および高角度画像、ならびに裏面の低角度画像および高角度画像として、ハードディスクに記憶される。
【００９７】
ステップＳ２では、ハードディスクに記憶されている表面の低角度画像および高角度画像を、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを生成し、さらにハードディスクに記憶されている裏面の低角度画像および高角度画像を、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを生成する。
【００９８】
ステップＳ３では、表面の汚れ候補画像データと裏面の汚れ候補画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する。
【００９９】
ステップＳ４では、不一致画像データが示す画像の画素のうちで、不一致画素からなる領域が、予め定める汚れ条件を満たすか否かを判定する。予め定める汚れ条件を満たすとき、ステップＳ５に進み、予め定める汚れ条件がみたされないとき、ステップＳ６に進む。ステップＳ５では、汚れがあると判定して、終了する。ステップＳ６では、汚れがないと判定して終了する。
【０１００】
このように、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハの２つの面、つまり表面および裏面を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを比較するので、両方の面が対向する位置に現れる画像を相殺し、いずれか１つの面に現れる画像のみ抽出することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【０１０１】
さらに、この外観検査方法は、２つの面のいずれか１つ、つまり表面または裏面に付着した汚れを検出することができるので、人手によって行われていた官能検査すなわち目視検査を代替し、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の外観検査を自動化することができる。そして、人手では扱えないような薄型化された多結晶半導体ウエハに対しても、汚れの有無を判定することができるので、汚れのないウエハを太陽電池のセル製造工程に提供することができる。
【０１０２】
さらにまた、２つの面の汚れ候補画像データ、すなわち表面の汚れ候補画像データと裏面の汚れ候補画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを生成し、不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定するので、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の粒界の部分が２つの面の汚れ候補画像データが示す画像に現れても、粒界の部分は相殺されて不一致画素とはならずに、汚れの部分だけを不一致画素として抽出することができ、抽出した不一致画素からなる領域が予め定める汚れ条件を満たすとき、汚れがあると判定することができる。したがって、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、両方の面に現れる粒界による模様を相殺し、いずれか１つの面に付着した汚れを検出することができる。
【０１０３】
さらに、各面に対して２つの角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、２つの角度からそれぞれ撮像された画像データ、たとえば低角度画像および高角度画像の画像データを、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。したがって、明度差が小さい粒界および汚れの部分のみを抽出することができる。
【０１０４】
図１５は、本発明の実施のさらに他の形態である外観検査方法による処理工程を示すフローチャートである。このフローチャートは、多結晶シリコンウエハ外観検査装置１によって、処理される工程を示している。搬送装置５０のステージに多結晶シリコンウエハ２が載置されると、ステップＴ１に移る。
【０１０５】
ステップＴ１では、光源部２１から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射される光の角度を変化させて、表面の画像を２種類撮像し、さらに光源部４１から多結晶シリコンウエハ２の裏面に照射される光の角度を変化させて、裏面の画像を２種類撮像する。２種類の画像は、表面あるいは裏面に対して、光を１０度ないし３０度の角度で照射して撮像した低角度画像と、光を６０度ないし８０度の角度で照射して撮像した高角度画像の２種類である。撮像された画像は、表面の低角度画像および高角度画像、ならびに裏面の低角度画像および高角度画像として、ハードディスクに記憶される。
【０１０６】
ステップＴ２では、ハードディスクに記憶されている表面の低角度画像および高角度画像を、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データすなわち汚れ候補輪郭画像データを生成する。さらにハードディスクに記憶されている裏面の低角度画像および高角度画像を、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データすなわち汚れ候補輪郭画像データを生成する。
【０１０７】
ステップＴ３では、表面の汚れ候補輪郭画像データと裏面の汚れ候補輪郭画像データとを、２つの面が対向する位置の画素毎に比較して、汚れを表す画素候補であるか否かを示すデータが不一致である対向する画素の位置に対応する多結晶シリコンウエハ２の位置の画素を、不一致画素とする画像を表す不一致画像データを生成する。
【０１０８】
ステップＴ４では、不一致画像データが示す画像の画素のうちで、不一致画素からなる領域の輪郭が、予め定める汚れ条件を満たすか否かを判定する。予め定める汚れ条件を満たすとき、ステップＴ５に進み、予め定める汚れ条件がみたされないとき、ステップＴ６に進む。ステップＴ５では、汚れがあると判定して、終了する。ステップＴ６では、汚れがないと判定して終了する。
【０１０９】
このように、各面に対して２つの角度から光を順次照射して、光が照射される角度毎に各面の画像を撮像し、２つの角度からそれぞれ撮像された画像データ、たとえば低角度画像および高角度画像の画像データを、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の画素毎に明度差を算出し、算出された明度差が予め定める明度差より小さい明度差である位置の画素からなる領域のうち、その領域の最外縁にある画素を、汚れを表す画素の候補とする汚れ候補輪郭画像を表す汚れ候補画像データを面毎に生成するので、画像データの明度差が小さい部分の輪郭を抽出した汚れ候補画像データを生成することができる。したがって、明度差が小さい粒界および汚れの部分の輪郭を抽出することができる。輪郭によって、予め定める汚れ条件が満たされるか否かを判定するので、領域によって判定するよりも、少ない情報量で判定することができる。
【０１１０】
上述した実施のいずれの形態も、光源部２１および光源部４１は、それぞれ多結晶シリコンウエハ２を四方から囲むように設置された４つの部分に含まれる光源から同時に光を照射、つまり４つの方向から同時に光を照射しているが、必ずしも４つの方向から同時に光を照射する必要はなく、順次各方向から光を照射してもよい。撮像される画像の数が増え、コンピュータ１０に転送される画像データの情報量が増えるが、同じ位置の画素毎に算出される明度差の情報量が増えるので、明度差の精度を向上することができ、汚れを検出する精度を上げることができる。
【０１１１】
さらに上述した実施のいずれの形態も、光源部２１および光源部４１の各部分は、それぞれ２つの光源、すなわち多結晶シリコンウエハ２の表面あるいは裏面に対して１０度ないし３０度の角度で光を照射する光源と、多結晶シリコンウエハ２の表面あるいは裏面に対して６０度ないし８０度の角度で光を照射する光源によって、光を照射して２種類の画像、つまり低角度画像および高角度画像を撮像したが、光源を増やして、光を照射する角度を、１０度ないし３０度の角度および６０度ないし８０度の角度以外の角度でも照射することができるようにして、多結晶シリコンウエハ２の表面および裏面を撮像する画像の種類を増やしてもよい。撮像される画像の数が増え、コンピュータ１０に転送される画像データの情報量が増えるが、同じ位置の画素毎に算出される明度差の情報量が増えるので、明度差の精度を向上することができ、汚れを検出する精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施の一形態である多結晶シリコンウエハ外観検査装置１の構成を模式的に示す。
【図２】図１に示した表面撮像装置２０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の表面の低角度画像の一例を示す。
【図３】図１に示した表面撮像装置２０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の表面の高角度画像の一例を示す。
【図４】多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補画像の一例を示す。
【図５】多結晶シリコンウエハ２の裏面の汚れ候補画像を上下反転させた反転画像の一例を示す。
【図６】図４に示した汚れ候補画像の中の領域６１を拡大した画像を示す。
【図７】図５に示した汚れ候補画像の中の領域６２を拡大した画像を示す。
【図８】図６に示した領域６１と図７に示した領域６２とを比較して得られる不一致画像データの画像を示す。
【図９】多結晶シリコンウエハ２の表面の汚れ候補輪郭画像の一例を示す。
【図１０】多結晶シリコンウエハ２の裏面の反転輪郭画像の一例を示す。
【図１１】図９に示した汚れ候補輪郭画像の中の領域６３を拡大した画像を示す。
【図１２】図１０に示した汚れ候補輪郭画像の中の領域６４を拡大した画像を示す。
【図１３】図１１に示した領域６３と図１２に示した領域６４とを比較して得られる不一致画像データの画像を示す。
【図１４】本発明の実施の他の形態である外観検査方法による処理工程を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施のさらに他の形態である外観検査方法による処理工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１  多結晶シリコンウエハ外観検査装置
２  多結晶シリコンウエハ
１０  コンピュータ
２０  表面撮像装置
２１，４１  光源部
２２，４２  カメラ
２３，４３  拡散板
２４，４４  橋脚
３０  多結晶シリコンウエハ反転装置
３１  空気吸引装置
３２  回転棒
４０  裏面撮像装置
５０  搬送装置
７１  汚れ候補領域
７３  汚れ候補の輪郭
【図１】
0004713278.tif 000002
【図４】
0004713278.tif 000003
【図５】
0004713278.tif 000004
【図６】
0004713278.tif 000005
【図７】
0004713278.tif 000006
【図８】
0004713278.tif 000007
【図９】
0004713278.tif 000008
【図１０】
0004713278.tif 000009
【図１１】
0004713278.tif 000010
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004713278.tif 000014
【図２】
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【図３】
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