(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する第１の照射手段と、
第１の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、
多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線を照射する第２の照射手段と、
第２の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像手段と、
第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較手段と、
比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定手段とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査装置。
【請求項２】
前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段であり、
前記第１の照射手段と前記第２の照射手段とは、多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置され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割れ検査装置。
【請求項３】
多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する照射手段と、
照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、
照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像手段と、
第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較手段と、
比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定手段とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査装置。
【請求項４】
前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段とは、多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置されることを特徴とする請求項３に記載の多結晶半導体ウエハの割れ検査装置。
【請求項５】
前記比較手段は、前記第１の撮像手段によって撮像された画像の画像データと前記第２の撮像手段によって撮像された画像の画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値の差分が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、
前記判定手段は、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、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することを特徴とする請求項１または３に記載の多結晶半導体ウエハの割れ検査装置。
【請求項６】
前記特性値は、明度または輝度であ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割れ検査装置。
【請求項７】
多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する第１の照射工程と、
第１の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像工程と、
多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線を照射する第２の照射工程と、
第２の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像工程と、
第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較工程と、
比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定工程とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査方法。
【請求項８】
多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する照射工程と、
照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像工程と、
照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像工程と、
第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較工程と、
比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定工程とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査方法。
【請求項９】
前記比較工程では、前記第１の撮像工程で撮像された画像の画像データと前記第２の撮像工程で撮像された画像の画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値の差分が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、
前記判定工程では、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、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することを特徴とする請求項７または８に記載の多結晶半導体ウエハの割れ検査方法。
【請求項１０】
前記特性値は、明度または輝度であることを特徴とする請求項９に記載の多結晶半導体ウエハの割れ検査方法。
【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割れを検査する多結晶半導体ウエハの割れ検査装置および割れ検査方法に関する。
【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洗浄された後、出荷検査が行われる。これらの出荷までの工程で、ウエハの表面には現れずに、ウエハの内部にのみクラックつまり割れが発生することがある。以下この内部のクラックを内部クラックと呼ぶ。
【０００４】
この内部クラックの有り無しの判定を行うウエハ割れ検査は、作業員の打音検査によって行われる。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、ウエハ割れ検査では、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。
【０００５】
人手によらないで、画像処理によってクラック検査を行う第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）。
【０００６】
第２の従来の技術として、赤外線を用いたセラミック基板の探傷方法がある。このセラミック基板の探傷方法は、セラミック基板の一方の面から赤外線を照射し、セラミック基板の他方の面側に透過した赤外線を検出することによって、セラミック基板の欠陥の有無を検査するものである（たとえば特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２１８０４５号公報
【特許文献２】特開平２−１０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、第１の従来の技術では、落射照明を用いても斜光照明を用いても、ＩＴＶカメラによってウエハの表面を撮像するだけであるので、内部クラックは、ＩＴＶカメラで撮像された画像には現われず、内部クラックを検出することができないという問題がある。第２の従来の技術では、多結晶シリコンウエハには粒界による模様があるので、ウエハを赤外線で透過して撮像した画像からは粒界と内部クラック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、内部クラックを検出することができる多結晶半導体ウエハの割れ検査装置および割れ検査方法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１つの面に赤外線を照射する第１の照射手段と、
第１の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、
多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線を照射する第２の照射手段と、
第２の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像手段と、
第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較手段と、
比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定手段とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である。
【００１１】
本発明に従えば、第１の照射手段によって、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線が照射され、第１の撮像手段によって、第１の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像が撮像され、第２の照射手段によって、多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線が照射され、第２の撮像手段によって、第２の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像が撮像され、比較手段によって、第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとが、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較され、さらに、判定手段によって、比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定される。
【００１２】
このように、多結晶半導体ウエハを裏面から透過した赤外線の透過光および表面で反射された赤外線の反射光を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。
【００１３】
また本発明は、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段であり、
前記第１の照射手段と前記第２の照射手段とは、多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、第２の撮像手段は、第１の撮像手段であり、第１の照射手段と第２の照射手段とが多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置されるので、第１の照射手段による画像の画素と第２の照射手段による画像の画素とは、多結晶半導体ウエハが第１の撮像手段に対して同じ位置にあるとき、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素となる。
【００１５】
また本発明は、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する照射手段と、
照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、
照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像手段と、
第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較手段と、
比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定手段とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である。
【００１６】
本発明に従えば、照射手段によって、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線が照射され、第１の撮像手段によって、照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像が撮像され、第２の撮像手段によって、照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像が撮像され、比較手段によって、第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとが、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較され、判定手段によって、比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定される。
【００１７】
このように、多結晶半導体ウエハの表面から入射した透過光および表面での反射光を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。
【００１８】
また本発明は、前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段とは、多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、第１の撮像手段と第２の撮像手段とが多結晶半導体ウエハを通過する１つの直線上に配置されるので、透過光による画像と反射光による画像とを、同時に同じ位置を撮像することができる。
【００２０】
また本発明は、前記比較手段は、前記第１の撮像手段によって撮像された画像の画像データと前記第２の撮像手段によって撮像された画像の画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値の差分が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、
前記判定手段は、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、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、比較手段によって、第１の撮像手段によって撮像された画像の画像データつまり透過光による画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像の画像データつまり反射光による画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かが比較され、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値の差分が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データが比較結果として生成され、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、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定されるので、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出した不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することができる。
【００２２】
また本発明は、前記特性値は、明度または輝度であることを特徴とする。
本発明に従えば、特性値は、明度または輝度であるので、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができる。
【００２３】
また本発明は、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する第１の照射工程と、
第１の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像工程と、
多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線を照射する第２の照射工程と、
第２の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像工程と、
第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較工程と、
比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定工程とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査方法である。
【００２４】
本発明に従えば、まず、第１の照射工程では、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射し、第１の撮像工程では、第１の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像し、第２の照射工程では、多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線を照射し、第２の撮像工程では、第２の照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する。次に、比較工程では、第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、判定工程では、比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する。
【００２５】
このように、多結晶半導体ウエハの１つの面に照射された赤外線の透過光による画像、および多結晶半導体ウエハの他の面に照射された赤外線の反射光による画像を撮像し、撮像された透過光による画像を表す画像データと撮像された反射光による画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。
【００２６】
また本発明は、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射する照射工程と、
照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像する第１の撮像工程と、
照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する第２の撮像工程と、
第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する比較工程と、
比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する判定工程とを含むことを特徴とする多結晶半導体ウエハの割れ検査方法である。
【００２７】
本発明に従えば、まず、照射工程では、多結晶半導体ウエハの１つの面に赤外線を照射し、第１の撮像工程では、照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像を撮像し、第２の撮像工程では、照射工程で照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像を撮像する。次に、比較工程では、第１の撮像工程で撮像された画像を表す画像データと第２の撮像工程で撮像された画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、判定工程では、比較工程で比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定する。
【００２８】
このように、多結晶半導体ウエハの１つの面に照射された赤外線の透過光による画像、およびその面で反射された赤外線の反射光による画像を撮像し、撮像された透過光による画像を表す画像データと撮像された反射光による画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。
【００２９】
また本発明は、前記比較工程では、前記第１の撮像工程で撮像された画像の画像データと前記第２の撮像工程で撮像された画像の画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値の差分が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、
前記判定工程では、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、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、透過光による画像データと反射光による画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定するので、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出された不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定することができる。
【００３１】
また本発明は、前記特性値は、明度または輝度であることを特徴とする。
本発明に従えば、特性値は、明度または輝度であるので、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができるので、多結晶半導体ウエハの割れ検査装置は、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００３３】
また本発明によれば、第１の照射手段による画像の画素と第２の照射手段による画像の画素とは、多結晶半導体ウエハが第１の撮像手段に対して同じ位置にあるとき、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素となるので、第１の照射手段によって画像を撮像するために多結晶半導体ウエハを移動させる範囲と、第２の照射手段によって画像を撮像するために多結晶半導体ウエハを移動させる範囲とを同じにすることができ、多結晶半導体ウエハを移動させるための搬送装置は、透過光による画像および反射光による画像の撮像するために同じ制御を行えばよい。
【００３４】
また本発明によれば、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができるので、多結晶半導体ウエハの割れ検査装置は、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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、透過光による画像と反射光による画像とを、同時に同じ位置を撮像することができるので、画像を撮像する時間を短縮することができる。
【００３６】
また本発明によれば、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出した不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定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、両方の画像に現れる粒界による模様を相殺し、透過光による画像にのみに現れる内部クラックを検出することができる。
【００３７】
また本発明によれば、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができるので、各画素の明度または輝度を求めるだけで、簡単に内部クラックを検出することができる。
【００３８】
また本発明によれば、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができるので、多結晶半導体ウエハの割れ検査方法を用いれば、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００３９】
また本発明によれば、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができるので、多結晶半導体ウエハの割れ検査方法を用いれば、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００４０】
また本発明によれば、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出された不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定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、両方の画像に現れる粒界による模様を相殺し、透過光による画像にのみに現れる内部クラックを検出することができる。
【００４１】
また本発明によれば、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができるので、各画素の明度または輝度を求めるだけで、簡単に内部クラックを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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割れ検査装置１の構成を模式的に示す。多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置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の内部クラックつまり内部にある割れを検出する割れ検査装置であり、コンピュータ１０、透過用赤外線投光器２０、反射用赤外線投光器３０、赤外線カメラ４０、および搬送装置５０を含む。
【００４３】
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。
【００４４】
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、透過用赤外線投光器２０、反射用赤外線投光器３０、赤外線カメラ４０、および搬送装置５０を制御する。
【００４５】
透過用赤外線投光器２０は、多結晶シリコンウエハ２の裏面に赤外線を照射する投光器である。反射用赤外線投光器３０は、多結晶シリコンウエハ２の表面に赤外線を照射する投光器である。透過用赤外線投光器２０と反射用赤外線投光器３０とは、一直線上に配置することがのぞましい。なぜならば、透過光の画像と反射光の画像とは、ポジネガ関係になるので、多結晶シリコンウエハ２の内部にクラックなどの異常がなければ、反射光の画像をポジネガ反転すると、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の透過光の画素の明暗とポジネガ反転された反射光の画素との明暗はほぼ同じになるからである。
【００４６】
明暗がほぼ同じになるのは、次の理由からである。赤外線は、シリコンに対して反射と透過する特性をもっている。多結晶シリコンは、いくつかの粒からできている。ある粒に対して、透過用赤外線投光器２０からでた光は、一部裏面で反射されて、残りが透過されて表面に届く。その粒に対して、反射用赤外線投光器３０からでた光は、一部表面で反射されて、残りが透過されて裏面に届く。透過用赤外線投光器２０と反射用赤外線投光器３０とを、一直線上に配置すると、その粒に対して、透過用赤外線投光器２０からでた光が裏面で反射される量と、反射用赤外線投光器３０からでた光が表面で反射される量は同じである。同様に、その粒に対して、透過用赤外線投光器２０からでた光が透過される量と、反射用赤外線投光器３０からでた光が透過される量は同じである。よって、透過用赤外線投光器２０からの透過光の画像と反射用赤外線投光器３０の反射光の画像はポジネガ関係になり、反射光の画像をポジネガ反転すると、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の透過光の画素の明暗とポジネガ反転された反射光の画素との明暗はほぼ同じになる。
【００４７】
赤外線カメラ４０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で、多結晶シリコンウエハ２の表面に対向するように設置される。赤外線カメラ４０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を裏面から透過してきた透過光を撮像し、撮像された画像の画像データは、コンピュータ１０に送られる。さらに、赤外線カメラ４０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の表面で反射された赤外線の反射光を撮像し、撮像された画像データは、コンピュータ１０に送られる。
【００４８】
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。ステージは、透過用赤外線投光器２０および反射用赤外線投光器３０から、多結晶シリコンウエハ２に赤外線を照射する時には、多結晶シリコンウエハ２の外側に移動される。
【００４９】
コンピュータ１０は、赤外線カメラ４０によって、透過用赤外線投光器２０から多結晶シリコンウエハ２の裏面に照射された赤外線の透過光による画像を撮像する。赤外線カメラ４０によって撮像された画像データは、コンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、受け取った画像データを、たとえばハードディスクに記憶する。次に、コンピュータ１０は、赤外線カメラ４０によって、反射用赤外線投光器３０から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光による画像を撮像する。赤外線カメラ４０によって撮像された画像データは、コンピュータ１０に送られ、コンピュータ１０は、受け取った画像データを、たとえばハードディスクに記憶する。
【００５０】
さらに、コンピュータ１０は、ハードディスクに記憶された２種類の画像データ、すなわち透過光と反射光とによって多結晶シリコンウエハ２を撮像した２種類の画像データを比較することによって、内部クラックの有無を判定する。
【００５１】
内部クラックがある場合、多結晶シリコンウエハ２の裏面から透過してきた透過光による画像には、粒界による模様とともに内部クラックが含まれる。内部クラックは、反射用赤外線投光器３０から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光には現れないので、多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光による画像には、粒界による模様のみが含まれる。
【００５２】
透過光の画像データと反射光による画像をポジネガ反転した画像データとを、多結晶シリコンウエハ２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に差分をとることによって、透過光の画像データに含まれる粒界による模様と反射光の画像データに含まれる粒界による模様とを相殺することができ、内部クラックのみが差として残る。したがって、差があれば、内部クラックがあると判定することができる。
【００５３】
図１を参照しつつ、多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１が、内部クラックをもった多結晶シリコンウエハ２、たとえば１２５ｍｍ角かつ２００μｍ厚の多結晶シリコンウエハに対して行う割れ検査の適用例について、詳細に説明する。
【００５４】
搬送装置５０で搬送される多結晶シリコンウエハ２は、画像を撮像するために、赤外線カメラ４０の下方の位置で停止する。透過用赤外線投光器２０と反射用赤外線投光器３０とは、向かい合わせに一直線上に配置されている。
【００５５】
透過用赤外線投光器２０が多結晶シリコンウエハ２の裏面に対して、赤外線を照射すると、赤外線カメラ４０は、多結晶シリコンウエハ２を透過した赤外線の透過光による画像を撮像し、撮像された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、透過光の画像データとして、ハードディスクに記憶する。次に、反射用赤外線投光器３０が多結晶シリコンウエハ２の表面に対して、赤外線を照射すると、赤外線カメラ４０は、多結晶シリコンウエハ２の表面で反射された赤外線の反射光による画像を撮像し、撮像された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、反射光の画像データとして、ハードディスクに記憶する。
【００５６】
図２は、図１に示した赤外線カメラ４０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の透過光による画像の一例を示す。図２には、多結晶シリコンウエハ２の粒界による模様および内部クラックが示されている。
【００５７】
図３は、図１に示した赤外線カメラ４０が撮像した多結晶シリコンウエハ２での反射光による画像の一例を示す。図３には、多結晶シリコンウエハ２の粒界による模様が示されているが、内部クラックは示されていない。
【００５８】
図４は、図３に示した透過光による画像をネガポジ反転した画像を示す。この画像は、コンピュータ１０が、ハードディスクに記憶されている反射光の画像データをポジネガ反転した画像データが示す画像である。
【００５９】
図１を参照して、コンピュータ１０は、この反転した画像データと、ハードディスクに記憶されている透過光の画像データとを、多結晶シリコンウエハ２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に、画素の特性を表す特性値の差たとえば明度差を算出する。算出された明度差が予め定める明度差より大きい位置の画素を不一致画素とする不一致画素データを生成する。
【００６０】
図５は、図２に示した透過光による画像と図４に示したネガポジ反転した画像とに基づいて生成された不一致画素データが示す画像の一例を示す。図５には、不一致画素部分２２が示されている。領域２１は、不一致画素を含む領域の一例である。
【００６１】
図６は、図５に示した領域２１を拡大した画像を示す。領域２１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、黒い画素が不一致画素であり、白い画素は不一致でない画素である。
【００６２】
この不一致画素が、予め定める割れ条件を満たすとき、割れがあると判定する。割れがあると判定するための予め定める割れ条件は、たとえば縦８画素および横８画素の領域内で、連続して隣接する５画素以上の不一致画素を含むという条件である。上述した実施の形態では、画素の特性値として、明度を用いたが、輝度を用いてもよい。
【００６３】
このように、第１の照射手段たとえば透過用赤外線投光器２０によって、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１つの面に赤外線が照射され、第１の撮像手段たとえば赤外線カメラ４０によって、第１の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像が撮像され、第２の照射手段たとえば反射用赤外線投光器３０によって、多結晶半導体ウエハの他の面に赤外線が照射され、第２の撮像手段たとえば赤外線カメラ４０によって、第２の照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像が撮像され、比較手段たとえばコンピュータ１０によって、第１の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像を表す画像データとが、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較され、さらに、判定手段たとえばコンピュータ１０によって、比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定される。
【００６４】
すなわち、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２を裏面から透過した赤外線の透過光および表面で反射された赤外線の反射光を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。したがって、多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１は、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００６５】
さらに、第１の撮像手段および第２の撮像手段はいずれもたとえば赤外線カメラ４０であり、第１の照射手段たとえば透過用赤外線投光器２０と第２の照射手段たとえば反射用赤外線投光器３０とが多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２を通過する１つの直線上に配置されるので、第１の照射手段による画像の画素と第２の照射手段による画像の画素とは、多結晶半導体ウエハが第１の撮像手段に対して同じ位置にあるとき、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素となる。したがって、第１の照射手段によって画像を撮像するために多結晶半導体ウエハを移動させる範囲と、第２の照射手段によって画像を撮像するために多結晶半導体ウエハを移動させる範囲とを同じにすることができ、多結晶半導体ウエハを移動させるための搬送装置は、透過光による画像および反射光による画像の撮像するために同じ制御を行えばよい。
【００６６】
図７は、本発明の実施の他の形態である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１０１の構成を模式的に示す。多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１０１は、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ１０２の内部クラックを検出する割れ検査装置であり、コンピュータ１１０、赤外線投光器１３０、反射用赤外線カメラ１４０、透過用赤外線カメラ１５０、および搬送装置１６０を含む。
【００６７】
多結晶シリコンウエハ１０２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。
【００６８】
コンピュータ１１０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１１０は、さらにＣＰＵ、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、赤外線投光器１３０、反射用赤外線カメラ１４０、透過用赤外線カメラ１５０、および搬送装置１６０を制御する。
【００６９】
赤外線投光器１３０は、多結晶シリコンウエハ１０２の表面に赤外線を照射する投光器である。反射用赤外線カメラ１４０および透過用赤外線カメラ１５０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で、それぞれ多結晶シリコンウエハ１０２の表面および裏面に対向するように設置される。透過用赤外線カメラ１５０は、コンピュータ１１０からの指示によって、多結晶シリコンウエハ１０２を表面から透過してきた透過光を撮像し、撮像された画像データは、コンピュータ１１０に送られる。さらに反射用赤外線カメラ１４０は、コンピュータ１１０からの指示によって、多結晶シリコンウエハ１０２の表面で反射されてきた反射光を撮像し、撮像された画像データは、コンピュータ１１０に送られる。
【００７０】
反射用赤外線カメラ１４０と透過用赤外線カメラ１５０とは一直線上に配置されることがのぞましい。なぜならば、透過光の画像と反射光の画像とは、ポジネガ関係になるので、多結晶シリコンウエハ２の内部にクラックなどの異常がなければ、反射光の画像をポジネガ反転すると、多結晶シリコンウエハ２の同じ位置の透過光の画素の明暗とポジネガ反転された反射光の画素との明暗がほぼ同じになるからである。
【００７１】
明暗がほぼ同じになるのは、次の理由からである。赤外線は、シリコンに対して反射と透過する特性をもっている。多結晶シリコンは、いくつかの粒からできている。ある粒に対して、赤外線投光器１３０からでた光は、一部表面で反射されて、残りが透過されて裏面に届く。反射用赤外線カメラ１４０と透過用赤外線カメラ１５０とを一直線上に配置すると、その粒に対して、赤外線投光器１３０からでた光が表面で反射された光が反射用赤外線カメラ１４０に撮像され、残りが透過されて透過用赤外線カメラ１５０に撮像される。そのため、反射用赤外線投光器１３０からの反射光の画像と透過光の画像はポジネガ関係になり、反射光の画像をポジネガ反転すると、透過光の画素との明暗はほぼ同じになる。
【００７２】
搬送装置１５０は、多結晶シリコンウエハ１０２を搬送する搬送装置であり、多結晶シリコンウエハ１０２を支える２本のレールと、多結晶シリコンウエハ１０２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１０２よりも小さいため図示されていない。ステージは、赤外線投光器１３０から、多結晶シリコンウエハ１０２に赤外線を照射する時には、多結晶シリコンウエハ１０２の外側に移動される。
【００７３】
コンピュータ１１０は、透過用赤外線カメラ１５０によって、赤外線投光器１３０から多結晶シリコンウエハ１０２の表面に照射された赤外線の透過光による画像を撮像する。透過用赤外線カメラ１５０によって撮像された透過光の画像データは、コンピュータ１１０に送られ、コンピュータ１１０は、受け取った画像データを、たとえばハードディスクに記憶する。次に、コンピュータ１１０は、反射用赤外線カメラ１４０によって、赤外線投光器１３０から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光による画像を撮像する。反射用赤外線カメラ１４０によって撮像された反射光の画像データは、コンピュータ１１０に送られ、コンピュータ１１０は、受け取った画像データを、たとえばハードディスクに記憶する。
【００７４】
さらに、コンピュータ１１０は、ハードディスクに記憶された２種類の画像データ、すなわち透過光と反射光とによって多結晶シリコンウエハ１０２を撮像した２種類の画像データを比較することによって、内部クラックの有無を判定する。
【００７５】
内部クラックがある場合、多結晶シリコンウエハ１０２を透過してきた透過光による画像には、粒界による模様とともに内部クラックが含まれる。内部クラックは、赤外線投光器１３０から多結晶シリコンウエハ１０２の表面に照射された赤外線の反射光による画像には現れないので、多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光による画像には、粒界による模様のみが含まれる。
【００７６】
透過光の画像データと反射光による画像をポジネガ反転した画像データとを、多結晶シリコンウエハ２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に差分をとることによって、透過光の画像データに含まれる粒界による模様と反射光の画像データに含まれる粒界による模様とを相殺することができ、内部クラックのみが差として残る。したがって、差があれば、内部クラックがあると判定することができる。
【００７７】
図７を参照しつつ、多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１０１が、内部クラックをもった多結晶シリコンウエハ１０２、たとえば１２５ｍｍ角かつ２００μｍ厚の多結晶シリコンウエハに対して行う割れ検査の適用例について、詳細に説明する。
【００７８】
搬送装置１５０で搬送される多結晶シリコンウエハ１０２は、画像を撮像するために、反射用赤外線カメラ１４０の下方の位置で停止する。反射用赤外線カメラ１４０と透過用赤外線カメラ１５０とは向かい合わせに一直線上に配置されている。
【００７９】
赤外線投光器１３０が多結晶シリコンウエハ１０２の表面に対して、赤外線を照射すると、透過用赤外線カメラ１５０は、多結晶シリコンウエハ１０２を透過した赤外線の透過光による画像を撮像し、撮像された画像データをコンピュータ１１０に送る。コンピュータ１１０は、受け取った画像データを、透過光の画像データとして、ハードディスクに記憶する。次に、反射用赤外線カメラ１４０は、前述の赤外線投光器１３０から照射された赤外線が、多結晶シリコンウエハ１０２の表面で反射された反射光による画像を撮像し、撮像された画像データをコンピュータ１１０に送る。コンピュータ１１０は、受け取った画像データを、反射光の画像データとして、ハードディスクに記憶する。
【００８０】
図８は、図７に示した透過用赤外線カメラ１５０が撮像した多結晶シリコンウエハ１０２の透過光による画像の一例を示す。図８には、多結晶シリコンウエハ１０２の粒界による模様および内部クラックが示されている。
【００８１】
図９は、図７に示した反射用赤外線カメラ１４０が撮像した多結晶シリコンウエハ１０２での反射光による画像の一例を示す。図９には、多結晶シリコンウエハ２の粒界による模様が示されているが、内部クラックは示されていない。透過光による画像と反射光による画像とは、反射用赤外線カメラ１４０および透過用赤外線カメラ１５０の設置方向によって、上下または左右が反転する。
【００８２】
図１０は、図９に示した透過光による画像をネガポジ反転した画像を示す。上下反転するように反射用赤外線カメラ１４０を設置した場合は、コンピュータ１１０は、まずハードディスクに記憶されている反射光の画像データを上下反転する。次に、コンピュータ１１０は、上下反転した反射光の画像データをポジネガ反転する。
【００８３】
図７を参照して、コンピュータ１１０は、この反転した反射光の画像データと、ハードディスクに記憶されている透過光の画像データとを、多結晶シリコンウエハ１０２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に、画素の特性を表す特性値の差たとえば明度差を算出する。算出された明度差が予め定める明度差より大きい位置の画素を不一致画素とする不一致画素データとして生成する。
【００８４】
図１１は、図８に示した透過光による画像と図１０に示した上下反転およびネガポジ反転した画像とに基づいて生成された不一致画素データが示す画像の一例を示す。図１１には、不一致画素部分６２が示されている。領域６１は、不一致画素を含む領域の一例である。
【００８５】
図１２は、図１１に示した領域６１を拡大した画像を示す。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、黒い画素が不一致画素であり、白い画素は不一致でない画素である。
【００８６】
この不一致画素が、予め定める割れ条件を満たすとき、割れがあると判定する。割れがあると判定するための予め定める割れ条件は、たとえば縦８画素および横８画素の領域内で、連続して隣接する５画素以上の不一致画素を含むという条件である。上述した実施の形態では、画素の特性値として、明度を用いたが、輝度を用いてもよい。
【００８７】
このように、照射手段たとえば赤外線投光器１３０によって、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ１０２の１つの面に赤外線が照射され、第１の撮像手段たとえば透過用赤外線カメラ１５０によって、照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハを透過した赤外線の透過光による画像が撮像され、第２の撮像手段たとえば反射用赤外線カメラ１４０によって、照射手段から照射され、多結晶半導体ウエハで反射された赤外線の反射光による画像が撮像され、比較手段たとえばコンピュータ１１０によって、第１の撮像手段によって撮像された画像の画像データと第２の撮像手段によって撮像された画像の画像データとが、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較され、判定手段たとえばコンピュータ１１０によって、比較手段によって比較された比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定される。
【００８８】
すなわち、多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ１０２の表面から入射した透過光および表面での反射光を撮像した画像に基づくそれぞれの画像データを、多結晶半導体ウエハの同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。したがって、多結晶半導体ウエハの割れ検査装置である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１０１は、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００８９】
さらに、第１の撮像手段たとえば透過用赤外線カメラ１５０と第２の撮像手段たとえば反射用赤外線カメラ１４０とが多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ２を通過する１つの直線上に配置されるので、透過光による画像と反射光による画像とを、同時に同じ位置を撮像することができる。したがって、画像を撮像する時間を短縮することができる。
【００９０】
上述した実施のいずれの形態も、透過光による画像データと反射光による画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かが比較され、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データが比較結果として生成され、生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定されるので、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出された不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラック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、両方の画像に現れる粒界による模様を相殺し、透過光による画像にのみ表れる内部クラックを検出することができる。
【００９１】
さらに、特性値は、明度または輝度であるので、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができる。したがって、各画素の明度または輝度を求めるだけで、簡単に内部クラックを検出することができる。
【００９２】
図１３は、本発明の実施の第３の形態である多結晶シリコンウエハ割れ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割れ検査装置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。
【００９３】
ステップＳ１では、透過用赤外線投光器２０から多結晶シリコンウエハ２の裏面に照射された赤外線の透過光による画像と、反射用赤外線投光器３０から多結晶シリコンウエハ２の表面に照射された赤外線の反射光による画像とが赤外線カメラ４０によって撮像され、撮像された２種類の画像データがハードディスクに記憶される。
【００９４】
ステップＳ２では、透過光の画像データと反射光の画像データとを、多結晶シリコンウエハ２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較して、画素の特性値の差たとえば画素の明度差あるいは輝度差が予め定める値より大きいか否かを判定し、予め定める値より大きい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。
【００９５】
ステップＳ３では、不一致画像データが示す画像の画素のうちで、不一致画素を含む領域が、予め定める割れ条件を満たすか否かを判定する。予め定める割れ条件を満たすとき、ステップＳ４に進み、予め定める割れ条件が満たされないとき、ステップＳ５に進む。ステップＳ４では、割れがあると判定して、終了する。ステップＳ５では、割れがないと判定して終了する。
【００９６】
このように、透過用赤外線投光器２０から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１つの面に照射された赤外線の透過光による画像を赤外線カメラ４０によって撮像し、反射用赤外線投光器３０から多結晶半導体ウエハの他の面に照射された赤外線の反射光による画像を赤外線カメラ４０によって撮像する。さらに、撮像された透過光による画像を表す画像データと撮像された反射光による画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。したがって、多結晶半導体ウエハの割れ検査方法を用いれば、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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。
【００９７】
図１４は、本発明の実施の第４の形態である多結晶シリコンウエハ割れ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割れ検査装置１０１によって処理される工程を示している。搬送装置１６０のステージに多結晶シリコンウエハ１０２が載置されると、ステップＴ１に移る。
【００９８】
ステップＴ１では、赤外線投光器１３０から多結晶シリコンウエハ１０２の表面に照射された赤外線の透過光の画像が透過用赤外線カメラ１５０によって撮像され、多結晶シリコンウエハ１０２の表面に照射された赤外線の反射光の画像が反射用赤外線カメラ１４０によって撮像され、撮像された２種類の画像データがハードディスクに記憶される。
【００９９】
ステップＴ２では、透過光の画像データと反射光の画像データとを、多結晶シリコンウエハ２のいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較して、画素の特性値の差たとえば画素の明度差あるいは輝度差が予め定める値より大きいか否かを判定し、予め定める値より大きい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。
【０１００】
ステップＴ３では、不一致画像データが示す画像の画素のうちで、不一致画素を含む領域が、予め定める割れ条件を満たすか否かを判定する。予め定める割れ条件を満たすとき、ステップＴ４に進み、予め定める割れ条件が満たされないとき、ステップＴ５に進む。ステップＴ４では、割れつまりクラックがあると判定して、終了する。ステップＴ５では、割れがないと判定して終了する。
【０１０１】
このように、赤外線投光器１３０から多結晶半導体ウエハたとえば多結晶シリコンウエハ１０２の１つの面に照射された赤外線の透過光による画像を透過用赤外線カメラ１５０によって撮像し、その面で反射された赤外線の反射光による画像を反射用赤外線カメラ１４０によって撮像する。さらに、撮像された透過光による画像を表す画像データと撮像された反射光による画像を表す画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較し、比較結果が予め定める割れ条件を満たすとき、多結晶半導体ウエハの内部にクラックがあると判定するので、２つの画像データに現れる粒界による模様を相殺することができ、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラックを検出することができる。したがって、多結晶半導体ウエハの割れ検査方法を用いれば、粒界のある多結晶半導体ウエハでも、内部クラック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割れ検査を代替し、多結晶半導体ウエハの割れ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、内部クラックの有無を判定することができるので、割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】
上述した実施の第３および第４の形態では、透過光による画像データと反射光による画像データとを、多結晶半導体ウエハのいずれか１つの面の同じ位置に対応する画素毎に比較する際、画素の特性を表す特性値の差分が予め定める値より大きいか否かを比較し、多結晶半導体ウエハの同じ位置の画素の特性値が予め定める値より大きい位置の画素を、不一致画素とする不一致画像データを比較結果として生成し、生成された不一致画像データが示す画像の画素のうち、不一致画素を含む領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラックがあると判定するので、多結晶半導体ウエハの粒界による模様が透過光による画像と反射光による画像とに現れても、粒界による模様のみの部分は特性値の差が予め定める値より小さいので不一致画素とはならずに、画素の特性値の差が予め定める値より大きい位置の画素だけを不一致画素として抽出し、さらに抽出された不一致画素からなる領域が予め定める割れ条件を満たすとき、内部にクラック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、両方の画像に現れる粒界による模様を相殺し、透過光による画像にのみに現れる内部クラックを検出することができる。
【０１０３】
さらに、特性値は、明度または輝度であるので、画素毎の明度差または輝度差によって、内部クラックを抽出することができる。したがって、各画素の明度または輝度を求めるだけで、簡単に内部クラックを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【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割れ検査装置１の構成を模式的に示す。
【図２】図１に示した赤外線カメラ４０が撮像した多結晶シリコンウエハ２の透過光による画像の一例を示す。
【図３】図１に示した赤外線カメラ４０が撮像した多結晶シリコンウエハ２での反射光による画像の一例を示す。
【図４】図３に示した透過光による画像をネガポジ反転した画像を示す。
【図５】図２に示した透過光による画像と図４に示したネガポジ反転した画像とに基づいて生成された不一致画素データが示す画像の一例を示す。
【図６】図５に示した領域２１を拡大した画像を示す。
【図７】本発明の実施の他の形態である多結晶シリコンウエハ割れ検査装置１０１の構成を模式的に示す。
【図８】図７に示した透過用赤外線カメラ１５０が撮像した多結晶シリコンウエハ１０２の透過光による画像の一例を示す。
【図９】図７に示した反射用赤外線カメラ１４０が撮像した多結晶シリコンウエハ１０２での反射光による画像の一例を示す。
【図１０】図９に示した透過光による画像をネガポジ反転した画像を示す。
【図１１】図８に示した透過光による画像と図１０に示した上下反転およびネガポジ反転した画像とに基づいて生成された不一致画素データが示す画像の一例を示す。
【図１２】図１１に示した領域６１を拡大した画像を示す。
【図１３】本発明の実施の第３の形態である多結晶シリコンウエハ割れ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１４】本発明の実施の第４の形態である多結晶シリコンウエハ割れ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】
【０１０５】
１，１０１  多結晶シリコンウエハ割れ検査装置
２，１０２  多結晶シリコンウエハ
１０，１１０  コンピュータ
２０  透過用赤外線投光器
３０  反射用赤外線投光器
４０  赤外線カメラ
５０，１６０  搬送装置
１３０  赤外線投光器
１４０  反射用赤外線カメラ
１５０  透過用赤外線カメラ
【図１】
0004575886.tif 000002
【図５】
0004575886.tif 000003
【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１２】
0004575886.tif 000007
【図１３】
0004575886.tif 000008
【図１４】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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