(57)【要約】【課題】作業員の負担を軽減させるとともに、製造効率と歩留まりを向上させることができ、さらに、膜質の計測を高精度で行うことができる結晶質シリコン膜の膜質計測装置、結晶質シリコン膜の膜質計測方法、及び結晶質シリコン膜の膜質評価方法を提供する。【解決手段】結晶質シリコン膜が形成された基板Ｗに対して結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置１１と、白色光が照射されている状態での基板Ｗからの反射光を検出するカラーラインカメラ１２と、カラーラインカメラ１２の検出結果に基づいて反射光の輝度に係るパラメータを計測し、この反射光の輝度に係るパラメータに基づいて基板Ｗ上の結晶質シリコン膜の膜質を計測する演算装置１３と、カラーラインカメラ１２の周囲を覆う遮光部材１４とを設け、遮光部材１４の基板Ｗに対向する部位に、反射光の通過を許容する反射光通過部１４ａを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された結晶質シリコン膜の膜質を計測する膜質計測装置であって、
前記基板に対して前記結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置と、
前記白色光が照射されている状態での前記基板からの反射光を検出する反射光検出装置と、
前記反射光検出装置の検出結果に基づいて前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、該反射光の輝度に係るパラメータに基づいて前記基板上の前記結晶質シリコン膜の膜質を計測する演算装置と、
前記反射光検出装置の周囲を覆う遮光部材とを有し、
該遮光部材が、前記基板に対向する部位に、前記反射光の通過を許容する反射光通過部を有している結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項２】
前記基板を搬送する搬送装置による前記基板の搬送経路上に設けられる請求項１記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置であって、
前記光源装置は、線状の光源本体を有し、
該光源本体は、前記搬送経路に対して前記基板の前記膜面の向く側に対向配置され、長手方向が前記搬送経路上の前記基板の前記膜面に沿う平面上でかつ前記基板の搬送方向に交差する向きにして配置されており、
該光源本体は、前記長手方向の両端部を、それぞれ前記搬送経路の前記基板が通過する領域よりも前記搬送方向に交差する方向に張り出して配置されている結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項３】
前記反射光検出装置が、カラー画像の取得が可能な撮像装置であり、
該反射光検出装置の撮像範囲内に、該反射光検出装置の取得する画像のホワイトバランス調整に用いられる基準白色板が設けられている請求項１または２に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項４】
前記反射光検出装置が取得した画像情報中の前記基準白色板の色情報に基づいて、前記反射光検出装置のホワイトバランスを自動調整するホワイトバランス調整装置を有している請求項３に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項５】
前記光源装置による前記白色光の照射範囲内で、かつ前記反射光検出装置の反射光検出範囲内に、前記光源装置の光量調整に用いられる基準色板が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項６】
前記反射光検出装置が取得した前記基準色板からの反射光の輝度の情報に基づいて、前記光源装置の出力を自動調整する照度調整装置を有している請求項５に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項７】
前記基準色板が、灰色板である請求項５または６に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測装置。
【請求項８】
基板上に形成された結晶質シリコン膜の膜質を計測する膜質計測方法であって、
前記基板に対して前記結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置と、
前記白色光が照射されている状態での前記基板からの反射光を検出する反射光検出装置と、
前記反射光検出装置の周囲を覆うとともに、前記基板に対向する部位に前記反射光の通過を許容する反射光通過部を有する遮光部材とを用い、
前記反射光検出装置の検出結果に基づいて前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、該反射光の輝度に係るパラメータに基づいて前記基板上の前記結晶質シリコン膜の膜質を計測する結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項９】
搬送装置によって搬送経路上を搬送されている前記基板を対象とした請求項８記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法であって、
前記光源装置を、線状の光源本体を有する構成とし、
該光源本体を、前記搬送経路に対して前記基板の前記膜面の向く側に対向配置し、
前記光源本体の長手方向を前記搬送経路上の前記基板の前記膜面に沿う平面上でかつ前記基板の搬送方向に交差する向きにし、
該光源本体を、前記長手方向の両端部が、それぞれ前記搬送経路の前記基板が通過する領域よりも前記搬送方向に交差する方向に張り出して配置する結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１０】
前記反射光検出装置として、カラー画像の取得が可能な撮像装置を用い、
該反射光検出装置の撮像範囲内に基準白色板を設け、
前記反射光検出装置の取得した画像情報中の、前記基準白色板の色情報に基づいて、前記反射光検出装置の取得する画像のホワイトバランスを調整する請求項８または９に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１１】
前記光源装置による前記白色光の照射範囲内で、かつ前記反射光検出装置の反射光検出範囲内に基準色板を設け、
前記反射光検出装置の取得した反射光の輝度情報中の、前記基準色板からの反射光の輝度情報に基づいて、前記光源装置が発する前記白色光の強度が適正範囲内になるよう前記光源装置の光量調整を行う請求項８から１０のいずれか１項に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１２】
前記基準色板として、灰色板を用いる請求項１１に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１３】
前記反射光検出装置として、カラー画像の取得が可能な撮像装置を用い、
前記結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている標準基板を計測サンプルとして、該標準基板に対して前記光源装置から前記白色光を照射し、
前記反射光検出装置の取得した画像中の前記標準基板の色情報に基づいて、該反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得を行う請求項８または９に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１４】
基準白色板を計測サンプルとして、該基準白色板に対して前記光源装置から前記白色光を照射し、
前記反射光検出装置の取得した画像中の前記基準白色板の色情報と、前記標準基板の色情報との比に基づいて、前記反射光検出装置の較正情報を取得し、
以降は、前記反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得にあたって、前記基準白色板を計測サンプルとして用い、
前記反射光検出装置の取得した画像中の前記基準白色板の色情報を前記較正情報に基づいて較正して、前記反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得を行う請求項１３に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか１項に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法を用いて、前記基板の各部位について、複数回に分けて前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、
前記基板の各部位の前記反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値と比較して、この比較結果に基づいて前記基板の各部位の膜質評価の良否を判定するとともに、
前記基板の各部位のうち、同時に前記反射光の輝度に係るパラメータの計測が行われた部位について、それぞれ前記反射光の輝度に係るパラメータの標準偏差を算出し、
該標準偏差が、予め設定された閾値よりも膜質評価の悪い側に位置している部位について、膜質不良と評価する結晶質シリコン膜の膜質評価方法。
【請求項１６】
請求項８から１４のいずれか１項に記載の結晶質シリコン膜の膜質計測方法を用いて、前記基板の各部位について前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、
前記基板の各部位の前記反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値と比較して、この比較結果に基づいて前記基板の各部位の膜質評価の良否を判定し、
前記基板の各部位のうち、膜質評価が不良と判定された部位の位置関係に基づいて、基板全体の膜質の良否を判定する結晶質シリコン膜の膜質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶質シリコン膜の膜質計測装置、結晶質シリコン膜の膜質計測方法、及び結晶質シリコン膜の膜質評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜シリコン系デバイスのなかで、薄膜シリコン系太陽電池がある。従来、薄膜シリコン系太陽電池の分野では、ｐｉｎ構造の光電変換層として結晶質シリコン膜が用いられることが知られている。例えば、薄膜シリコン系太陽電池に分類される多接合型太陽電池の一つであるタンデム型太陽電池を例に挙げると、このタンデム型太陽電池では、アモルファス質のｉ層を含む光電変換層のトップセルと裏面電極との間にボトムセルを形成する。ボトムセルは、ｐｉｎ構造の光電変換層を有し、ｉ層に結晶質シリコンを用いる。結晶質シリコンは、微小サイズの結晶とアモルファス領域とが混在した状態の薄膜である。
【０００３】
従来、結晶質シリコン膜の膜質計測方法としては、例えば、シリコン系薄膜を堆積した基板に対し３５度以上の入射角で赤外線ビームを入射し、（基板からの）反射光の強度を測定して、堆積したシリコン系薄膜中の結合水素またはフッ素をモニターする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、赤外光に対する透過率が小さい基板上に製膜された太陽電池用シリコン系薄膜に対して赤外光を照射して、シリコン系薄膜で反射された反射波のスペクトルを分析することによってシリコン系薄膜の膜質を評価する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、結晶質シリコンの膜質評価方法として、例えば、ラマン分光法によるラマンピーク強度比を用いた評価方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。具体的には、ラマン分光分析装置等を用いて、結晶質シリコンのラマン分光計測を行い、結晶性シリコンを表すラマンピーク（波長５２０ｃｍ-1付近）の強度Ｉ520とアモルファス性シリコンを表すラマンピーク（波長４８０ｃｍ-1付近）の強度Ｉ480との比（Ｉ520／Ｉ480）を求め、このラマンピーク強度比（Ｉ520／Ｉ480）によって結晶質シリコンの膜質を評価する。ラマンピーク強度比は定義上０から無限大の値をとりうる。ラマンピーク強度比がゼロの場合、アモルファスであり、ラマン比が大きい結晶質シリコン膜は結晶性が高いといえる。
太陽電池に用いられる結晶質シリコンの場合、ラマンピーク強度比の適正範囲は、要求される品質に応じて決定され、例えば、ラマンピーク強度比の計測値が、この適正範囲内であるか否かにより膜質の評価が行われる。
【特許文献１】特開平４−３５４３２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８９９３号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した、基板に対して赤外線ビームを入射した際の、基板からの反射光に基づいて、シリコン系薄膜の膜質を計測する手法では、微結晶シリコン膜のラマン比を計測することはできない。
一方、上述したラマンピーク強度比を用いた膜質評価においては、ラマンピーク強度比の測定にラマン分光測定装置等を用いる必要がある。そのため、評価検査を行う場合には、製造ラインからラインアウトした基板から試験片を切り取り、この試験片を製造ラインとは個別に設けられているラマン分光分析装置に載置し、この状態で試験片の評価を行う。
従って、検査を行うために用いた薄膜シリコンを形成した基板は、商品として使用できなくなり、製造効率が低下するという不都合があった。また、作業員がシリコン基板から試験片を切り出し、検査を行う必要があることから、作業員の負担が大きいという問題があった。特に基板が１ｍを越えるような大型サイズになると、基板における膜質分布が多少なりとも存在し、この膜質分布を考慮した評価が重要になるため、分布を把握できるような多くの測定点を得るには作業員の負担はますます大きくなる。
更に、全ての基板を検査することができず、評価結果が出るまで時間を要し、製造ラインへの結果のフィードバックが出来ずに生産の安定性を低下し歩留まりが低下する要因になっていた。
また、製造ラインにおいては簡単かつ高精度で膜質をオンライン評価できる手法が望まれている。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、作業員の負担を軽減させるとともに、製造効率と歩留まりを向上させることができ、さらに、膜質の計測や膜質の分布評価を高精度で行うことができる結晶質シリコン膜の膜質計測装置、結晶質シリコン膜の膜質計測方法、及び結晶質シリコン膜の膜質評価方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、基板上に形成された結晶質シリコン膜の膜質を計測する膜質計測装置であって、前記基板に対して前記結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置と、前記白色光が照射されている状態での前記基板からの反射光を検出する反射光検出装置と、前記反射光検出装置の検出結果に基づいて前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、該反射光の輝度に係るパラメータに基づいて前記基板上の前記結晶質シリコン膜の膜質を計測する演算装置と、前記反射光検出装置の周囲を覆う遮光部材とを有し、該遮光部材が、前記基板に対向する部位に、前記反射光の通過を許容する反射光通過部を有している結晶質シリコン膜の膜質計測装置を提供する。
【０００８】
発明者らは、ラマンピーク強度比に応じて結晶質シリコン膜の表面形状の凸凹形状が変化し、その形状変化に応じて、光の散乱の挙動が変化する現象を新たに見出した。この発見に基づいて、発明者らは、従来用いられていたラマンピーク強度比による結晶性計測に代えて、光の散乱の挙動に関するパラメータ、例えば、反射光の輝度に係わるパラメータを用いてシリコン系薄膜、特に結晶質シリコン膜の膜質を計測することを発案した。
【０００９】
本発明に係る結晶質シリコン膜の膜質計測装置（以下、「本発明に係る膜質計測装置」とする）では、太陽電池等に用いられる基板上に形成された結晶質シリコン膜の表面で反射された反射光の輝度に係るパラメータに基づいて、結晶質シリコン膜の膜質の計測を行う。このように、本発明に係る膜質計測装置では、ラマンピーク強度比ではなく、反射光の輝度に係るパラメータを用いて結晶質シリコンの膜質の計測を行うこととしたので、ラマン分光測定装置等の専用の評価装置を用いずに、計測を行うことが可能となる。これにより、製造ライン上を搬送される基板に対して膜面側から光を照射し、この反射光に基づいて上記膜質計測を行うことが可能となり、全数の基板の非破壊検査が可能となり、歩留まりが向上する。製造ラインからラインアウトした基板からの試験片の切り出しを不要にでき、作業員の負担を軽減することができる。
ここで、本発明で用いられる反射光検出装置としては、例えば、ＣＣＤカメラ、ラインカメラ、エリアカメラ等の撮像装置を用いることができる。
【００１０】
さらに、本発明に係る膜質計測装置では、遮光部材によって反射光検出装置の周囲が囲まれていて、反射光検出装置には、遮光部材のうち基板に対向する反射光通過部を通過した光（主に基板による反射光）以外の光が当たりにくい。このため、この膜質計測装置では、反射光検出装置への外乱による影響が低減されて、高精度な膜質の計測が可能となる。
【００１１】
ここで、遮光部材の光通過部は、遮光部材に設けられた開口部によって構成されていてもよく、また、基板による反射光のうち少なくとも膜質の判定に利用される波長域の光を透過する材質からなる窓によって構成されていてもよい。
また、遮光部材は、反射光検出装置の周囲を覆うだけでなく、さらに、基板における白色光の照射位置の周囲を、光源装置から基板への白色光の照射を許容しつつ覆う形状・配置とすることが好ましい。このように、遮光部材を、反射光検出装置の周囲だけでなく基板における白色光の照射位置の周囲も覆う形状・配置とすることで、反射光検出装置に対して基板からの反射光以外の光がさらに当たりにくくなるとともに、基板における白色光の照射位置に対しても、光源装置からの白色光以外の光が当たりにくくなる。すなわち、反射光検出装置に検出される反射光のうち、光源装置の白色光に由来する反射光量が他からの入射光量より十分に大きくなるので、反射光検出装置への外乱による影響がさらに低減されて、より高精度な膜質の計測が可能となる。
【００１２】
ここで、本発明に係る膜質計測装置が、前記基板を搬送する搬送装置による前記基板の搬送経路上に設けられ、前記光源装置が、線状の光源本体を有する構成とされ、該光源本体が、前記搬送経路上に対して前記基板の前記膜面の向く側に対向配置され、長手方向が前記搬送経路上の前記基板の前記膜面に沿う平面上でかつ前記基板の搬送方向に交差する向きにして配置されており、該光源本体は、長手方向の両端部を、それぞれ前記搬送経路の前記基板が通過する領域よりも前記搬送方向に交差する方向に張り出して配置されていてもよい。
【００１３】
このように本願発明の膜質計測装置を構成した場合には、搬送装置によって搬送される基板は、搬送方向前方側の端部から、光源本体による白色光の照射位置に順次送り込まれてゆく。これにより、基板の搬送と並行して、基板の搬送方向の各部について、順次本願発明の膜質計測装置による膜質の計測が行われる。
【００１４】
ここで、光源本体が線状の光源である場合、照射対象として、この光源本体と略平行な平面に対して光源本体から光を照射すると、この平面のうち、光源本体の長手方向の各端部に対向する部位の照度は、光源本体の他の部分に対向する部位（光源本体の長手方向の中間部に対向する部位）に比べて照度が低くなる。
そこで、上記のように、光源本体の長手方向の両端部を、搬送経路上の基板（白色光の照射対象）が通過する領域よりも搬送方向に交差する方向に張り出して配置することで、光源本体の長手方向の端部以外の領域（照射対象の照度が均一となる長手方向中間部）が基板に対向することになる。これにより、この基板のうち、白色光の照射部位における照度が均一になり、高精度な膜質の計測が可能となる。
ここで、光源本体の長手方向の両端部を、搬送経路上の基板が通過する領域よりも張り出させる長さは、照明対象である基板における白色光の照射部位の、光源本体の長手方向に沿った方向での照度分布が、膜質の計測に好適な照度の範囲内に収まるような長さ以上に設定する。
なお、本発明に係る膜質計測装置は、基板を搬送する搬送装置に対して設けてもよく、また、本発明に係る膜質計測装置自体が搬送装置を備えていてもよい。
【００１５】
本発明に係る膜質計測装置は、前記反射光検出装置が、カラー画像の取得が可能な撮像装置であり、該反射光検出装置の撮像範囲内に、該反射光検出装置の取得する画像のホワイトバランス調整に用いられる基準白色板が設けられている構成とされていてもよい。
【００１６】
ここで、一般的に、カラーＣＣＤカメラ、カラーラインカメラ、カラーエリアカメラ等のカラー画像の取得が可能な撮像装置では、撮像対象の正確な色情報を取得するために、ホワイトバランスの調整が適宜行われる。しかし、反射光検出装置を構成する撮像装置のホワイトバランスを調整するために、膜質計測装置を停止させてしまうと、膜質計測装置及び膜質計測装置を備える製膜システムのスループットが低下してしまう。
そこで、上記のように、反射光検出装置を構成する撮像装置の撮像範囲内に基準白色板を設けることで、反射光検出装置を構成する撮像装置が、基板だけでなく、基準白色板についても、カラー画像情報（言い換えると基板及び基準白色板からの反射光のカラー画像情報）を取得することになる。このようにして取得した画像情報中の基準白色板の色情報に基づいて、反射光検出装置のホワイトバランスを調整することで、膜質計測作業と並行して、反射光検出装置のホワイトバランスを調整することができるので、反射光検出装置のホワイトバランスの調整のために膜質計測装置を停止する必要がなく、膜質計測装置、及び膜質計測装置を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、反射光検出装置を構成する撮像装置が、基板だけでなく、基準白色板についても、カラー画像情報を取得するので、たとえ反射光検出装置のホワイトバランスがずれていた状態で基板のカラー画像情報を取得したとしても、このカラー画像情報中の基準白色板の色情報に基づいて、取得したカラー画像情報の色情報を補正して、基板の正確な色情報を取得することができる。
【００１７】
また、本発明に係る膜質計測装置は、前記反射光検出装置が取得した画像情報中の前記基準白色板の色情報に基づいて、前記反射光検出装置のホワイトバランスを自動調整するホワイトバランス調整装置を有していてもよい。
このような構成を採用することで、常に反射光検出装置のホワイトバランスが適正に保たれるので、常に基板の膜質の計測を正確に行うことができる。
【００１８】
ここで、光源装置の劣化等によって、光源装置から基板に照射される白色光の光量が低下すると、基板からの反射光の輝度が低下してしまい、正確な膜質の計測を行うことができなくなる。このため、光源装置から基板に照射される白色光の光量が常に一定となるよう、光源装置の出力の調整を行う必要がある。しかし、光源装置から基板に照射される白色光の光量を測定するために、膜質計測装置を停止させてしまうと、膜質計測装置及び膜質計測装置を備える製膜システムのスループットが低下してしまう。また、更には白色光の光量変化が生じると、計測された膜質判断に差異が生じて歩留まりに影響をきたすことがある。
【００１９】
そこで、本発明に係る膜質計測装置において、前記光源装置による前記白色光の照射範囲内で、かつ前記反射光検出装置の反射光検出範囲内に、前記光源装置の光量調整に用いられる基準色板を設けることで、この基準色板からの反射光の輝度に基づいて、光源装置から基板に照射される白色光の光量を検出することができる。このようにして取得した、光源装置から基板に照射される白色光の光量に基づいて、光源装置から基板に照射される白色光の光量が膜質計測作業に適した適正範囲内となるように、光源装置の出力を調整することができる。すなわち、上記のように、光源装置による白色光の照射範囲内で、かつ反射光検出装置の反射光検出範囲内に基準色板を設けることで、膜質計測作業と並行して光源装置の出力を調整することができるので、光源装置から基板に照射される白色光の光量の計測や光量の調整のために膜質計測装置を停止する必要がなく、膜質計測装置、及び膜質計測装置を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、反射光検出装置が、基板の反射光の情報と同時に、基準色板の情報を取得することにより、たとえ光源装置の光量が低下していても、基準色板からの反射光の輝度の情報に基づいて、取得した基板からの反射光の輝度の情報を補正して、基板からの反射光の正確な強度の情報を取得することができる。
【００２０】
ここで、上記のように基準色板を備えた本発明に係る膜質計測装置において、前記反射光検出装置が取得した前記基準色板からの反射光の輝度の情報に基づいて、前記光源装置の出力を自動調整する照度調整装置を有していてもよい。
この場合には、常に光源装置の出力が適正に保たれるので、常に基板の膜質の計測を正確に行うことができる。
【００２１】
また、前記基準色板が、灰色板であってもよい。
灰色板は、他の色板に比べて、微結晶シリコンの色度（ａ*，ｂ*）に近く、灰色の濃さ（グレーレベル）を適切に選定することで、微結晶シリコンの明度（Ｌ*）に近い色を得ることができる。従って、基準色板として、適切な色の濃さの灰色板を用いることで、基準色板の照度に変化があった場合に、実際の膜質の計測に及ぼす影響を評価しやすい。このため、基準色板としては、灰色板を用いることが好ましい。ここで、Ｌ*，ａ*，ｂ*とは、ＪＩＳ Ｚ ８７２９において規定されるＬ*ａ*ｂ*（エルスター・エイスター・ビースター）表色系における明度Ｌ*、色度ａ*，ｂ*を指す。
【００２２】
また、本発明は、基板上に形成された結晶質シリコン膜の膜質を計測する膜質計測方法であって、前記基板に対して前記結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置と、前記白色光が照射されている状態での前記基板からの反射光を検出する反射光検出装置と、前記反射光検出装置の周囲を覆うとともに、前記基板に対向する部位に前記反射光の通過を許容する反射光通過部を有する遮光部材とを用い、前記反射光検出装置の検出結果に基づいて前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、該反射光の輝度に係るパラメータに基づいて前記基板上の前記結晶質シリコン膜の膜質を計測する結晶質シリコン膜の膜質計測方法を提供する。
【００２３】
本発明に係る結晶質シリコン膜の膜質計測方法（以下、「本発明に係る膜質計測方法」とする）では、太陽電池等に用いられる基板上に形成された結晶質シリコン膜の表面で反射された反射光の輝度に係るパラメータに基づいて、結晶質シリコン膜の膜質の計測を行う。このように、本発明に係る膜質計測方法では、ラマンピーク強度比ではなく、反射光の輝度に係るパラメータを用いて結晶質シリコンの膜質の計測を行うこととしたので、ラマン分光測定装置等の専用の評価装置を用いずに、計測を行うことが可能となる。これにより、製造ライン上を搬送される基板に対して膜面側から光を照射し、この反射光に基づいて上記膜質計測を行うことが可能となり、全数の基板の非破壊検査が可能となり、歩留まりが向上する。製造ラインからラインアウトした基板からの試験片の切り出しを不要にでき、作業員の負担を軽減することができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る結晶質シリコン膜の膜質計測方法では、遮光部材によって反射光検出装置の周囲を囲った状態で、反射光検出装置による反射光の検出を行う。このため、反射光検出装置には、遮光部材のうち基板に対向する反射光通過部を通過した光（主に基板による反射光）以外の光が当たらないので、反射光検出装置への外乱による影響が低減されて、高精度な膜質の計測が可能となる。
ここで、遮光部材によって反射光検出装置の周囲を覆うだけでなく、さらに、基板における白色光の照射位置の周囲を、光源装置から基板への白色光の照射を許容しつつ覆うことが好ましい。このように、遮光部材によって、反射光検出装置の周囲だけでなく基板における白色光の照射位置の周囲も覆うことで、反射光検出装置に対して基板からの反射光以外の光が当たりにくくなるとともに、基板における白色光の照射位置に対しても、光源装置からの白色光以外の光が当たりにくくなる。すなわち、反射光検出装置に検出される反射光のうち、光源装置の白色光に由来する反射光量が他からの入射光量より十分に大きくなることになるので、反射光検出装置への外乱による影響がさらに低減されて、より高精度な膜質の計測が可能となる。
【００２５】
ここで、本発明に係る膜質計測方法の適用対象を、搬送装置によって搬送経路上を搬送されている前記基板として、前記光源装置を、線状の光源本体を有する構成とし、該光源本体を、前記搬送経路に対して前記基板の前記膜面の向く側に対向配置し、前記光源本体の長手方向を前記搬送経路上の前記基板の前記膜面に沿う平面上でかつ前記基板の搬送方向に交差する向きにし、該光源本体を、前記長手方向の両端部が、それぞれ前記搬送経路の前記基板が通過する領域よりも前記搬送方向に交差する方向に張り出して配置することとしてもよい。
【００２６】
このように、光源本体の長手方向の両端部を、搬送経路上の基板（白色光の照射対象）が通過する領域よりも搬送方向に交差する方向に張り出して配置することで、光源本体の長手方向の端部以外の領域（照射対象の照度が均一となる長手方向中間部）が基板に対向することになる。これにより、この基板のうち、白色光の照射部位における照度が均一になり、高精度な膜質の計測が可能となる。
ここで、光源本体の長手方向の両端部を、搬送経路上の基板が通過する領域よりも張り出させる長さは、照明対象である基板における白色光の照射部位の、光源本体の長手方向に沿った方向での照度分布が、膜質の計測に好適な照度の範囲内に収まるような長さ以上に設定する。
【００２７】
ここで、上記本発明に係る膜質計測方法において、前記反射光検出装置として、カラー画像の取得が可能な撮像装置を用い、該反射光検出装置の撮像範囲内に基準白色板を設け、前記反射光検出装置の取得した画像情報中の、前記基準白色板の色情報に基づいて、前記反射光検出装置の取得する画像のホワイトバランスを調整するようにしてもよい。
【００２８】
上記のように、反射光検出装置を構成する撮像装置の撮像範囲内に基準白色板を設けることで、反射光検出装置を構成する撮像装置が、基板だけでなく、基準白色板についても、カラー画像情報（言い換えると基板及び基準白色板からの反射光のカラー画像情報）を取得することになる。このようにして取得した画像情報中の基準白色板の色情報に基づいて、反射光検出装置のホワイトバランスを調整することで、膜質計測作業と並行して、反射光検出装置のホワイトバランスを調整することができるので、反射光検出装置のホワイトバランスの調整のために膜質計測装置を停止する必要がなく、本発明が適用される膜質計測装置、及びこの膜質計測装置を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、反射光検出装置を構成する撮像装置が、基板だけでなく、基準白色板についても、カラー画像情報を取得するので、たとえ反射光検出装置のホワイトバランスがずれていた状態で基板のカラー画像情報を取得したとしても、このカラー画像情報中の基準白色板の色情報に基づいて、取得したカラー画像情報の色情報を補正して、基板の正確な色情報を取得することができる。
【００２９】
また、上記本発明に係る膜質計測方法において、前記光源装置による前記白色光の照射範囲内で、かつ前記反射光検出装置の反射光検出範囲内に基準色板を設け、前記反射光検出装置の取得した反射光の輝度情報中の、前記基準色板からの反射光の輝度情報に基づいて、前記光源装置が発する前記白色光の強度が適正範囲内になるよう前記光源装置の光量調整を行ってもよい。
【００３０】
このように、光源装置による白色光の照射範囲内で、かつ反射光検出装置の反射光検出範囲内に基準色板を設けることで、この基準色板からの反射光の輝度に基づいて、光源装置から基板に照射される白色光の光量を検出することができる。このようにして取得した、光源装置から基板に照射される白色光の光量に基づいて、光源装置から基板に照射される白色光の光量が膜質計測作業に適した適正範囲内となるように、光源装置の出力を調整することができる。すなわち、上記のように、光源装置による白色光の照射範囲内で、かつ反射光検出装置の反射光検出範囲内に基準色板を設けることで、膜質計測作業と並行して光源装置の出力を調整することができるので、光源装置から基板に照射される白色光の光量の計測や光量の調整のために膜質計測装置を停止する必要がなく、膜質計測装置、及び膜質計測装置を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、反射光検出装置が、基板の反射光の情報と同時に、基準色板の情報を取得することにより、たとえ光源装置の光量が低下していても、基準色板からの反射光の輝度の情報に基づいて、取得した基板からの反射光の輝度の情報を補正して、基板からの反射光の正確な強度の情報を取得することができる。
【００３１】
また、前記基準色板として、灰色板を用いてもよい。
灰色板は、他の色板に比べて、微結晶シリコンの色度（ａ*，ｂ*）に近く、灰色の濃さ（グレーレベル）を適切に選定することで、微結晶シリコンの明度（Ｌ*）に近い色を得ることができる。従って、基準色板として、適切な色の濃さの灰色板を用いることで、基準色板の照度に変化があった場合に、実際の膜質の計測に及ぼす影響を評価しやすい。このため、基準色板としては、灰色板を用いることが好ましい。
【００３２】
ここで、上記のように、反射光検出装置を構成する撮像装置の撮像範囲内に基準白色板を設け、反射光検出装置が取得した画像情報中の基準白色板の色情報に基づいて、反射光検出装置のホワイトバランスを調整する場合、基準白色板からの反射光は、白色光の反射が行われた部位（反射部位）の反射光検出装置に対する位置（反射部位の反射光検出装置の撮像範囲における位置）によってそれぞれ異なる角度で入射する。例えば、基準白色板によって反射光検出装置の光軸上に位置する部位で反射された反射光のうち、反射光検出装置に入射する反射光は、反射光検出装置に対して、反射光検出装置の光軸に沿って入射する。一方、基準白色板によって反射光検出装置の光軸上から外れた部位で反射された反射光のうち、反射光検出装置に入射する反射光は、反射光検出装置の光軸に対して斜めに入射する。
同様に、膜質計測時における基板からの反射光も、反射光検出装置に対して、それぞれ基板の各部位ごと（各反射部位ごと）に異なる角度で入射する。
また、基準白色板が理想的な散乱体であっても、その散乱光強度は角度依存性を持つため、反射光検出装置が取得する画像情報中の色情報は、反射光検出装置を構成する撮像装置の撮像範囲内であっても、測定対象物の位置によって異なる。このため、色情報の評価のためには、反射光検出装置の取得する画像への、基準白色板の散乱強度の角度依存性による影響を解析するため基準データが必要となる。
【００３３】
さらに、基準白色板と膜質の計測対象である基板とは、光学特性（散乱特性）が相違するので、基準白色板と膜質の計測対象である基板とでは、反射光検出装置に対する位置が同じ部位での反射光であっても、反射光検出装置に対する位置によっては、反射光の特性（輝度）が異なる場合がある。このため、基準白色板を用いて解析用基準データ取得を行った場合、その後の実際の基板の膜質計測時において、必ずしも実際の基板による反射光の特性を正確に反映することができるとは限らない。
【００３４】
そこで、本発明に係る膜質計測方法において、前記反射光検出装置として、カラー画像の取得が可能な撮像装置を用い、前記結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている標準基板を計測サンプルとして、該標準基板に対して前記光源装置から前記白色光を照射し、前記反射光検出装置の取得した画像中の前記標準基板の色情報に基づいて、該反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得を行うことで、実際の基板の反射光の特性に基づいて解析用基準データ取得を行うことができ、その後の実際の基板の膜質計測時において、より高精度な膜質計測を行うことが可能となる。
標準基板としては、例えば、結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている領域を切り出して張り合わせた基板を用いることができる。
【００３５】
ここで、標準基板は、薄膜シリコン系デバイスに用いられる基板から作成されるものであって、高価であるので、標準基板の破損に備えて予備の標準基板を用意したり、複数の膜質計測装置について各膜質計測装置ごとに標準基板を用意すると、コストがかかってしまう。
そこで、基準白色板を計測サンプルとして、該基準白色板に対して前記光源装置から前記白色光を照射し、前記反射光検出装置の取得した画像中の前記基準白色板の色情報と、前記標準基板の色情報との比に基づいて、前記反射光検出装置の較正情報を取得し、以降は、前記反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得にあたって、前記基準白色板を計測サンプルとして用い、前記反射光検出装置の取得した画像中の前記基準白色板の色情報を前記較正情報に基づいて較正して、前記反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得を行うようにしてもよい。
【００３６】
このように、反射光検出装置の取得する画像の解析用基準データ取得にあたって、標準基板による反射光の画像情報と、基準白色板による反射光の画像情報とを取得し、これら画像情報の比（反射光の特性の比）に基づいて、基準白色板による反射光の画像情報を較正することで、以降は、反射光検出装置の解析用基準データ取得にあたって、基準白色板を用いて解析用基準データ取得を行うことができる。
これにより、標準基板の数を最低限に抑えて、コストを低減することができる。
【００３７】
ここで、基板の各部位の反射光の輝度に係るパラメータは、基板の各部位ごとにばらつきがあり、たとえ隣接する部位であっても、反射光の輝度に係るパラメータにはばらつきがある。基板の各部位の反射光の輝度に係るパラメータの計測を複数回に分けて行った場合には、各計測における計測条件の差によって、各計測ごとに、得られる反射光の輝度に係るパラメータにばらつきが生じる。
このため、膜質の評価基準として、単純に基板全体での特性の平均値を用いると、正確な膜質の評価ができなくなる可能性がある。
【００３８】
そこで、本発明は、本発明に係る結晶質シリコン膜の膜質計測方法を用いて、前記基板の各部位について、複数回に分けて各部位の前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、前記基板の各部位の前記反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値と比較して、この比較結果に基づいて前記基板の各部位の膜質評価の良否を判定するとともに、前記基板の各部位のうち、同時に前記反射光の輝度に係るパラメータの計測が行われた部位について、それぞれ前記反射光の輝度に係るパラメータの標準偏差を算出し、該標準偏差が、予め設定された閾値よりも膜質評価の悪い側に位置している部位について、膜質不良と評価する結晶質シリコン膜の膜質評価方法を提供する。
【００３９】
この結晶質シリコン膜の膜質評価方法によれば、例えば、本来膜質が不良であるはずが、各計測における計測条件の差によって生じる、各計測ごとの反射光の輝度に係るパラメータのばらつきによって、良否判定基準値に基づく膜質評価で膜質が良と判定された部位についても、同時に計測を行った部位間で再度膜質の評価が行われるので、膜質の不良を見落としにくくなる。
この結晶質シリコン膜の膜質評価方法においては、良否判定基準値に基づく膜質評価を行った後に標準偏差に基づく膜質評価を行ってもよく、この逆の順番で膜質評価をおこなってもよい。
【００４０】
ここで、基板の膜質評価は、例えば、基板全体に占める膜質不良箇所の割合に基づいて行うことができる。しかし、基板の用途によっては、基板全体に占める膜質不良箇所の割合だけでなく、基板における膜質不良箇所同士の位置関係が問題になる場合がある。例えば、基板を短冊状の細長いセルを直列接続するように集積させた太陽電池用の基板として用いる場合、基板において１つのセルが形成されている長手方向の多くの領域に膜質不良箇所が存在すると、その膜質不良箇所がボトルネックとなって、膜質不良のあるセルに沿った領域での発電効率が低下する。これにより、太陽電池用の基板では、同一のセルが形成される領域に沿って複数の膜質不良箇所が存在すると、各セルを直列接続した時に不良セルが電流通過の大きな抵抗になり、太陽電池の発電効率が基準値に達しなくなる可能性がある。このため、単純に基板全体に占める膜質不良箇所の割合のみに基づいて基板全体の膜質の良否の判定を行うと、基板全体としての膜質の良否を正確に判定することができなくなる可能性がある。
【００４１】
そこで、本発明は、本発明に係る結晶質シリコン膜の膜質計測方法を用いて、前記基板の各部位について前記反射光の輝度に係るパラメータを計測し、前記基板の各部位の前記反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値と比較して、この比較結果に基づいて前記基板の各部位の膜質評価の良否を判定し、前記基板の各部位のうち、膜質評価が不良と判定された部位の位置関係に基づいて、基板全体の膜質の良否を判定する結晶質シリコン膜の膜質評価方法を提供する。
この結晶質シリコン膜の膜質評価方法によれば、基板の各部位のうち、膜質評価が不良と判定された部位の位置関係に基づいて、基板全体の膜質の良否を判定するので、基板の用途に応じて、基板全体としての膜質の良否を適切に判定することができる。
例えば、太陽電池に用いられる基板において、同一のセルが形成される長手方向領域に、基準値以上の数の膜質不良箇所が存在している場合には、基板全体について膜質が不良であると判定する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、作業員の負担を軽減させるとともに、生産効率を向上させることができるという効果を奏する。
また、本発明によれば、製膜処理終了後に早々に、製膜基板を非破壊で膜質変動を監視できるので、発電効率を高く、歩留まりを向上し、製造効率を向上させるという効果を奏する。
さらに、本発明によれば、反射光検出装置への外乱による影響が低減されるので、高精度な膜質の計測が可能となり、基板の膜質を正確に評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に、本発明に係る膜質計測装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
ここで、本実施形態に係る膜質計測装置は、薄膜シリコン系デバイス、特に薄膜シリコン系太陽電池の製造装置の製造工程の一部に設けられて利用されるものであって、太陽電池の基板上に製膜された薄膜、特に、結晶質シリコン膜の膜質計測を行うために利用されて好適なものである。ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む総称であり、結晶質シリコン系とは、アモルファスシリコン系すなわち非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコン系や多結晶シリコン系も含まれる。また薄膜シリコン系とは、アモルファスシリコン系、結晶質シリコン系、アモルファスシリコン系と結晶質シリコン系とを積層させた多接合型（タンデム型）を含むものを表す。
【００４４】
また、本実施形態に係る膜質計測装置は、一層のｐｉｎ構造光電変換層を有するシングル型の太陽電池、二層のｐｉｎ構造光電変換層を有するタンデム型の太陽電池、三層のｐｉｎ構造光電変換層を有するトリプル型の太陽電池、透光性基板上の一層の結晶質シリコン膜単膜等、太陽電池の構造にかかわらず、結晶質シリコン層を有する太陽電池を製造する製造システムにおいて広く適用されるものである。ここでは、一例として、タンデム型太陽電池の製造工程において、裏面電極とアモルファスシリコンｉ層を含むトップセルとの間に形成される結晶質シリコンｉ層を含むボトムセルの膜質の計測、換言すると、結晶質シリコン層の膜質の計測を行う場合について説明する。
【００４５】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る膜質計測装置１の主要部の構成を示す斜視図であり、図２は、膜質計測装置１の各構成要素と計測対象であるガラス基板Ｗ（以下、「基板Ｗ」とする）との位置関係を示す図であり、図３は、膜質計測装置１の、計測対象である基板Ｗの搬送方向に略直交する断面を示す縦断面図である。
本実施形態に係る膜質計測装置１は、基板Ｗの表面に対して製膜処理を施す製膜システム（図示せず）上に設けられて、基板Ｗの表面に形成された結晶質シリコン膜の膜質を計測するものである。ここで、基板Ｗは、例えば、透明ガラス基板の上に、熱ＣＶＤ装置で透明導電膜、プラズマＣＶＤ装置でアモルファスシリコン膜の光電変換層、プラズマＣＶＤ装置で結晶質シリコン膜の光電変換層がこの順で製膜されたものである。あるいは、透明ガラス基板の上に、熱ＣＶＤ装置で透明導電膜、プラズマＣＶＤ装置で結晶質シリコン膜の光電変換層がこの順で製膜されたものでもよい。あるいは、透明ガラス基板の上に、プラズマＣＶＤ装置で結晶質シリコン膜が製膜されたものでもよい。
【００４６】
製膜システムは、プラズマＣＶＤ装置や熱ＣＶＤ装置等の製膜装置（図示せず）と、この製膜装置によって結晶質シリコン膜の製膜処理が行われた基板Ｗを製膜装置の後段に搬送する搬送装置２とを有している。
ここで、製膜装置は、基板Ｗを、製膜される面が斜め上方を向くように、鉛直面に対して傾斜させた状態で保持し、この状態で基板Ｗに製膜処理を施す構成とされている。基板Ｗのサイズは例えば１１００ｍｍ×１４００ｍｍという１０００ｍｍを越える大型サイズであってもよく、本実施形態による膜質計測装置１は、この大型サイズの基板に対しても精度良く計測できるよう工夫されたものである。
【００４７】
図１に示すように、搬送装置２は、製膜装置による製膜処理時における基板Ｗの姿勢を維持したまま、基板Ｗを、横方向（基板Ｗの幅方向）に搬送するものである。搬送装置２は、基板Ｗの搬送方向に沿って設けられて基板Ｗの下端部を支持する下側支持部３と、基板Ｗの搬送方向に沿って設けられて基板Ｗの上端部を支持する上側支持部４と、基板Ｗを下側支持部３及び上側支持部４に沿って移動させる移動装置（図示せず）とを有している。
【００４８】
下側支持部３は、基板Ｗの搬送方向に沿って設けられる下部フレーム５と、下部フレーム５に対して長手方向に間隔をあけて複数設けられる搬送ローラ６とを有している。各搬送ローラ６は、それぞれ搬送装置２によって搬送される基板Ｗの下縁部を、基板Ｗの搬送を許容しつつ保持するものである。各搬送ローラ６は、基板Ｗが常に複数の搬送ローラ６によって支持されるように、搬送方向における基板Ｗの幅よりも狭い間隔で配置されている。図３に示すように、搬送ローラ６は、ローラ本体６ａと、ローラ本体６ａを下部フレーム５の上面側で、下部フレーム５の長手方向に略直交する水平軸回りに回転可能にして支持するステー６ｂとを有している。ローラ本体６ａの外周面には、全周にわたって断面略Ｕ字状の溝６ｃが形成されており、この溝６ｃの内面によって、基板Ｗの下縁を受けることができるようになっている。ローラ本体６ａを図示しない移動装置により回転させることで、基板Ｗを搬送方向へ移動させることが可能である。
【００４９】
図１に示すように、上側支持部４は、下部フレーム５の上方に、下部フレーム５と略平行にして配置された上部フレーム７と、上部フレーム７に対して上部フレーム７の長手方向に間隔をあけて複数設けられる搬送ローラ８とを有している。図３に示すように、上部フレーム７は、下部フレーム５に対して、長手方向からみて水平方向に位置をずらして配置されている。各搬送ローラ８は、それぞれ搬送装置２によって搬送される基板Ｗのうち、結晶性シリコン膜が形成されていない側の面の上端部を、基板Ｗの搬送を許容しつつ受けるものである。
【００５０】
図１に示すように、各搬送ローラ８は、基板Ｗが常に複数の搬送ローラ８によって受けられるように、搬送方向における基板Ｗの幅よりも狭い間隔で配置されている。本実施形態では、各搬送ローラ８は略円柱形状をなしており、上部フレーム７のうち、下部フレーム５側を向く側面に対して、搬送される基板Ｗの面に略平行でかつ上部フレーム７の長手方向に略直交する軸回りに回転可能にして設けられている。これら搬送ローラ８は、それぞれの外周面で、搬送装置２による基板Ｗの搬送を許容しつつ、基板Ｗの結晶性シリコン膜が形成されていない側の面（斜め下方を向く面）の上端部を受けるようになっている。
【００５１】
搬送装置２は、上記の各構成を採用することにより、製膜装置による製膜時と同様に、基板Ｗを、製膜された面が斜め上方を向くように、鉛直面に対して傾斜させた状態で搬送するものである。搬送時における基板Ｗの、鉛直面に対する傾斜角度は７°から１２°とされている。本実施形態では、搬送装置２は、基板Ｗを、鉛直面に対して略１０°傾斜させた状態で搬送する構成とされている。
【００５２】
また、搬送装置２は、搬送経路において膜質計測装置１による基板Ｗの膜質の計測が行われる計測位置Ｐに基板Ｗの先端が到達したことを検出する基板先端位置検出装置（図示せず）と、基板Ｗの移動量を検出する基板移動量検出装置（図示せず）とを備えている。本実施形態に係る膜質検査装置１は、これら基板先端位置検出装置の出力及び基板移動量検出装置の出力に基づいて、搬送路上を搬送される基板Ｗのそれぞれに対する膜質検査処理の開始／終了タイミングを検出する構成とされている。基板先端位置検出装置としては、例えば光電スイッチ等、計測位置Ｐに基板Ｗの先端が到達したことを非接触にて検出する非接触型センサが用いられる。また、基板移動量検出装置としては、例えば各搬送ローラ６，８の回転量の情報等を検出するロータリエンコーダ等が用いられる。
【００５３】
本実施形態では、基板先端位置検出装置として光電スイッチを用いており、光電スイッチは、搬送されてきた基板Ｗの先端部分が計測位置Ｐに到達したことを検出した場合に、検査スタート信号を発生して、膜質計測装置１の後述する演算装置１３（図３参照）に送信する構成とされる。また、本実施形態では、基板移動量検出装置としてロータリエンコーダを用いており、各搬送ローラ６，８が予め設定した所定の回転角ごと、即ち、基板Ｗが予め設定した所定の距離移動するごとに、パルス信号を発生して演算装置１３に送る構成とされる。
【００５４】
本実施形態に係る膜質計測装置１は、上記の製膜システムのうち、基板Ｗの表面に結晶質シリコン膜を形成する製膜装置の後段に配置されており、製膜装置によって製膜処理が行われて、搬送装置２によって製膜装置の後段に搬送される基板Ｗの膜質を、製膜装置のアンローダ部分の搬送装置２による基板Ｗの搬送経路上で計測する構成とされている。また、製膜装置から搬出されて、別装置へ移動する搬送の途中で、基板Ｗの膜質を計測してもよい。すなわち、本実施形態に係る膜質計測装置１は、タンデム型太陽電池の製造ラインにおいて、製膜装置の後段の早々にて、製膜処理を終えた基板Ｗの膜質の計測を、製造ラインを稼働させた状態で製膜処理基板の全数を対象にすみやかに行う構成とされている。
【００５５】
膜質計測装置１は、搬送装置２によって搬送経路上の所定の計測位置Ｐ（図２参照）に搬送された基板Ｗに対して、結晶質シリコン膜の形成された膜面側から白色光を照射する光源装置１１を有している。また、膜質計測装置１は、前記所定の計測位置で白色光が照射されている状態での基板Ｗからの反射光を検出する反射光検出装置１２と、反射光検出装置１２の検出結果に基づいて反射光の輝度に係るパラメータを計測し、この反射光の輝度に係るパラメータに基づいて基板Ｗ上の結晶質シリコン膜の膜質を計測する演算装置１３（図３参照）とを有している。
さらに、本実施形態に係る膜質計測装置１は、反射光検出装置１２の周囲を覆う遮光部材１４を有している。この遮光部材１４には、基板Ｗに対向する部位に、基板Ｗからの反射光の通過を許容する反射光通過部１４ａが設けられている。
以下、上記の膜質計測装置１を構成する各構成要素について詳細に説明する。
【００５６】
図３に示すように、光源装置１１は、線状の光源本体１１ａと、光源本体１１ａの出力（照度）を制御する出力制御装置１１ｂを有している。
本実施形態では、光源本体１１ａは、複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を、互いの光軸を略平行にした状態で、光軸に略直交する方向に直線状に連結した構成とされている（以下では、「光源本体１１ａ」を、「ＬＥＤライン光源１１ａ」と記載する）。また、出力制御装置１１ｂは、ＬＥＤライン光源１１ａに供給する電力を制御する電力供給制御部によって構成されている。出力制御装置１１ｂは、ＬＥＤライン光源１１ａに供給する電力を制御することで、ＬＥＤライン光源１１ａの出力（ＬＥＤライン光源１１ａが発する白色光の照度）を制御することができるものである。複数の白色ＬＥＤのほかに蛍光灯を利用することも可能である。蛍光灯を利用する場合には、白色ＬＥＤより照度の均一性が得られるよう、背面反射板や蛍光灯の長手方向の照明範囲を調整することが望ましい。ここで、光源本体１１ａとしてＬＥＤライン光源１１ａを用いた場合には、光源本体１１ａの寿命が長いため、メンテナンス費用を低減することができる。また、光源本体１１ａとして蛍光灯を用いた場合には、光源本体１１ａの低コスト化を図ることができる。
【００５７】
ＬＥＤライン光源１１ａは、基板Ｗの搬送経路に対して、基板Ｗの膜面の向く側に対向配置されている。ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向が搬送経路上の基板Ｗの膜面に沿う平面上でかつ基板Ｗの搬送方向に交差する向きにして配置されている。本実施形態では、ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向を基板Ｗの搬送方向に略直交させて配置されている。また、図２に示すように、ＬＥＤライン光源１１ａは、その光軸Ｏ１を、基板Ｗに対して、基板Ｗの搬送方向前方に向けて傾斜させて配置されており、これによって、ＬＥＤライン光源１１ａから基板Ｗの膜面に照射された白色光が、基板Ｗの表面に形成された膜によって反射され、その反射光が、反射光検出装置１２に向けて反射される。本実施形態では、ＬＥＤライン光源１１ａの光軸Ｏ１は、基板Ｗの表面に対して４５°傾斜させられている。すなわち、ＬＥＤライン光源１１ａの光軸Ｏ１上においては、ＬＥＤライン光源１１ａから基板Ｗの表面への白色光の入射角は４５°となっている。
上記の構成により、搬送装置２によって搬送される基板Ｗは、搬送方向前方側の端部から、光源装置１１による白色光の照射位置（計測位置Ｐ）に順次送り込まれてゆく。これにより、基板Ｗの搬送と並行して、基板Ｗにおける搬送方向の各部（搬送方向に略直交する向きに延びる帯状の領域）について、順次膜質計測装置１による膜質の計測が行われる。
【００５８】
図３に示すように、ＬＥＤライン光源１１ａの長さは、基板Ｗにおいて搬送方向に略直交する方向の寸法よりも長く設定されている。さらに、ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向の両端部を、それぞれ搬送経路の基板Ｗが通過する領域よりも搬送方向に交差する方向に張り出して設けられている。言い換えると、ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向の両端部を除いた中間部のみが基板Ｗに対向させられている。また、ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向において基板Ｗとの距離が略等しくなるように設置することが、照度の均一性確保のために好ましい。
ＬＥＤライン光源１１ａは、長手方向と略平行な平面が照射対象である場合、長手方向の端部では、長手方向の中間部に比べて、照射対象の照度が低下しやすい。そこで、上記のように、ＬＥＤライン光源１１ａにおいて、照射対象の照度が均一となる長手方向の中間部のみを基板Ｗに対向させることで、この基板Ｗのうち、白色光の照射部位における照度が均一になり、高精度な膜質の計測が可能となる。
【００５９】
ここで、ＬＥＤライン光源１１ａのうち、搬送経路の基板Ｗが通過する領域よりも張り出させる領域の長さは、照明対象である基板Ｗにおける白色光の照射部位の、ＬＥＤライン光源１１ａの長手方向に沿った方向での照度分布が、膜質の計測に好適な範囲内に収まるように設定する。本実施形態では、基板Ｗの膜面のうち、ＬＥＤライン光源１１ａの長手方向に沿った方向の寸法（基板Ｗの搬送方向に略直交する方向の寸法）を基板Ｗの高さとして１１００ｍｍとすると、ＬＥＤライン光源１１ａの長手方向寸法は、１３００ｍｍ以上とすることで、基板Ｗの照明領域の照度の均一性を確保している。
【００６０】
反射光検出装置１２としては、例えば、ＣＣＤカメラ、カラーラインカメラ、カラーエリアカメラ等の、カラー画像の取得が可能な撮像装置が用いられる。本実施形態では、反射光検出装置１２を、カラー撮影が可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）を撮像素子として用いたカラーラインカメラによって構成している（以下では、「反射光検出装置１２」を、「カラーラインカメラ１２」と記載する）。このカラーラインカメラ１２は、光源装置１１から基板Ｗの表面に照射された白色光の、基板Ｗによる反射光が入射される位置に配置されている。本実施形態では、図３に示すように、カラーラインカメラ１２は、搬送経路上を搬送される基板Ｗにおいて光源装置１１によって白色光が照射される領域の長手方向の中心位置に対して、光軸Ｏ２を基板Ｗの膜面に対して略直交させて配置されている。また、本実施形態では、図２に示すように、カラーラインカメラ１２は、搬送経路上を搬送される基板Ｗの表面においてＬＥＤライン光源１１ａの光軸Ｏ１と交差する部位に対して、光軸Ｏ２を略直交させて配置されている。この構成により、光源装置１１から基板Ｗに白色光が照射された際に、基板Ｗの膜面によって反射された反射光のうちの少なくとも一部（光源装置１１の光軸上に位置する部位によって反射された反射光）が、カラーラインカメラ１２に入射する。
【００６１】
カラーラインカメラ１２は、光源装置１１から白色光を照射された基板Ｗからの反射光の画像情報を取り込み、基板Ｗのうち、搬送方向に交差する方向に延びる帯状の領域についての画像情報を持つカラー画像信号Ｃを生成し、これを演算装置１３に送る。このカラー画像信号Ｃは、例えば、赤色成分画像信号Ｒと、緑色成分画像信号Ｇと、青色成分画像信号Ｂを含んでいる。
【００６２】
前記演算装置１３は、例えばコンピュータ等によって構成されるものであって、搬送装置２に設けられた基板先端位置検出装置の出力及び基板移動量検出装置の出力から、計測位置Ｐに基板Ｗの先端が到達したこと、及び基板Ｗの移動量の情報を得て、この情報に基づいて、搬送路上を搬送される基板Ｗのそれぞれに対する膜質検査処理の開始／終了タイミングを検出する構成とされている。
具体的には、演算装置１３は、基板先端位置検出装置から検査スタート信号を受信した後において、基板移動量検出装置からパルス信号を受信するごとに、トリガ信号Ｔをカラーラインカメラ１２に送るようになっている。
カラーラインカメラ１２は、演算装置１３からトリガ信号Ｔを受けるごとに、基板Ｗの撮影動作を行い、各撮影動作ごとに、光源装置１１から白色光を照射された基板Ｗからの反射光を取り込んで基板Ｗの搬送方向に略直交する方向に伸びる帯状の領域の画像情報を持つカラー画像信号Ｃを生成し、これを演算装置１３に送る構成とされている。
演算装置７は、カメラ１２からのカラー画像信号Ｃを受信すると、これらのカラー画像信号Ｃをメモリ上で二次元的に配列することにより、基板Ｗの表面画像を示す二次元画像、膜質分布状態を作成する。
【００６３】
演算装置１３は、作成した二次元画像に対して後述する膜質評価処理を実行することにより、基板Ｗ上に形成された結晶質シリコン膜の膜質評価を行う。また、演算装置１３、ＣＲＴ等の図示せぬ表示装置が接続されており、この表示装置に、カラー画像信号Ｃの波形や、画像処理した二次元画像、評価結果等が表示されるようになっている。
また、演算装置１３は、光源装置１１の、出力制御装置１１ｂに対して、ＬＥＤライン光源１１ａの出力調整指示を送ることによって、ＬＥＤライン光源１１ａの出力を調整することができるようになっている。
【００６４】
遮光部材１４は、少なくとも膜質の判定に利用される波長域の光を通さない材質によって構成されており、基板Ｗの搬送路に対向する部位には、反射光の通過を許容する反射光通過部１４ａが設けられている。反射光通過部１４ａは、遮光部材１４に設けられた開口部によって構成されていてもよく、また、基板Ｗによる反射光（後述）のうち少なくとも膜質の判定に利用される波長域の光を透過する材質からなる窓によって構成されていてもよい。また、遮光部材１４は、カラーラインカメラ１２の周囲を覆うだけでなく、さらに、基板Ｗにおける白色光の照射位置の周囲を、光源装置１１から基板Ｗへの白色光の照射を許容しつつ覆う形状・配置とすることが好ましい。
【００６５】
このように、遮光部材１４を、カラーラインカメラ１２の周囲だけでなく基板Ｗにおける白色光の照射位置の周囲も覆う形状・配置とすることで、カラーラインカメラ１２に対して基板Ｗからの反射光以外の光がさらに当たりにくくなるとともに、基板Ｗにおける白色光の照射位置に対しても、光源装置１１からの白色光以外の光が当たりにくくなる。すなわち、カラーラインカメラ１２に検出される反射光のうち、光源装置１１の白色光に由来する反射光量が他からの入射光量より十分に大きくなることになるので、カラーラインカメラ１２への外乱による影響がさらに低減されて、より高精度な膜質の計測が可能となる。
【００６６】
本実施形態では、図１に示すように、遮光部材１４は、鉛直方向に延びる中空直方体形状をなし、内部にカラーラインカメラ１２が収納される遮光箱１５を有している。遮光箱１５は、光源装置１１による白色光の照射位置（計測位置）に対向配置されており、基板Ｗに対向する部位には、基板Ｗから反射光検出装置２に向う反射光の通過を許容する光通過部１４ａが形成されている。本実施形態では、遮光箱１５は、基板Ｗに対向する部位全体が開口部とされており、この開口部によって光通過部１４ａが構成されている。また、遮光箱１５には、ＬＥＤライン光源１１ａを支持するステー１５ａが設けられており、ＬＥＤライン光源１１ａは、このステー１５ａによって、遮光箱１５の開口部よりも基板Ｗの搬送路側に突出した状態にして、遮光箱１５に保持されている。また、遮光箱１５には、カラーラインカメラ１２を支持するステー１５ｂが設けられており、カラーラインカメラ１２は、このステー１５ｂによって、遮光箱１５内の開口部よりも奥方の位置で保持されている。
【００６７】
また、本実施形態では、図２に示すように、光源装置１１による白色光の照射位置（計測位置）の周囲が、遮光部材１４を構成する遮光板１６によって囲われている。遮光板１６としては、遮光箱１５の開口部から基板Ｗの搬送方向後方に向けて搬送経路上の基板Ｗに略平行にして配置されている第一遮光板１６ａと、遮光箱１５の開口部から基板Ｗの搬送方向前方に向けて搬送経路上の基板Ｗに略平行にして配置されている第二遮光板１６ｂと、第一、第二遮光板１６ａ，１６ｂに対して基板Ｗの搬送経路を挟んで略平行にして対向配置される第三遮光板１６ｃとを有している。また、本実施形態では、遮光部材１４として、第一、第二遮光板１６ａ，１６ｂと第三遮光板１６ｃの上端同士を接続する第四遮光板（図示せず）と、第一、第二遮光板１６ａ，１６ｂと第三遮光板１６ｃの上端同士を接続する第五遮光板（図示せず）とが設けられている。このように、上記した各遮光板及び遮光箱１５とによって、搬送経路上の計測位置Ｐが、基板Ｗの搬送方向の前後も含めて、全周にわたって囲まれている。
【００６８】
ここで、図２に示すように、搬送方向における基板Ｗの長さをＬとし、計測位置における基板Ｗの膜面から反射光検出装置２までの距離をｂとすると、基板Ｗの膜面から遮光箱１５の反射光通過部１４ａまでの距離ａは、ｂ≧２ａで表される。また、遮光箱１５の基板搬送方向の寸法をＷ１、遮光箱１５の基板搬送方向後方での遮光板１６の基板搬送方向の長さをＷ２、遮光箱１５の基板搬送方向前方での遮光板１６の基板搬送方向の長さをＷ３とすると、これらＷ１，Ｗ２，Ｗ３の関係は、Ｗ２＝Ｗ３≧Ｗ１×（２〜５）という式で表される。
【００６９】
このように、遮光部材１４を、カラーラインカメラ１２の周囲だけでなく基板Ｗにおける白色光の照射位置の周囲も覆う形状・配置とすることで、カラーラインカメラ１２に対して基板Ｗからの反射光以外の光が当たりにくくなるとともに、基板Ｗにおける白色光の照射位置に対しても、光源装置からの白色光以外の光が当たりにくくなる。すなわち、反射光検出装置に検出される反射光のうち、光源装置の白色光に由来する反射光量が他からの入射光量より大きくなることになるので、反射光検出装置への外乱による影響がさらに低減されて、より高精度な膜質の計測が可能となる。
【００７０】
ここで、本実施形態では、カラーラインカメラ１２の撮像範囲内に、カラーラインカメラ１２の取得する画像のホワイトバランス調整に用いられる基準白色板１８が、着脱を可能にして設けられている。
本実施形態では、搬送装置２の上部フレーム７に、先端を搬送経路上の基板Ｗの上方に突出させた状態にしてステー１８ａが設けられており、基準白色板１８は、このステー１８ａの先端に、着脱を可能にして取り付けられている。
本実施形態では、基準白色板１８は、ステー１８ａの先端に対して、面ファスナー等を介して着脱可能にして取り付けられている。
この基準白色板１８は、基準となる輝度情報を取得するために用いられるものである。この基準白色板１８の材料については特に指定はなく、画像撮影の技術分野において、輝度情報の基準とみなせる材質でかつ均一性の高いものであれば使用可能である。ここでは便宜上、白色と書いているが、色彩学的に厳密に白である必要はなく、固有の色を有していてもよい。例えば、分光計測用で常用される白板（硫酸アルミニウム粉末をペレット状に固めたもの）や、紙、市販の色差計で常用される白色基準、その他、均一性の高い、かつ輝度情報の基準となりうる物体などが使用できる。
【００７１】
また、本実施形態では、光源装置１１による白色光の照射範囲内で、かつカラーラインカメラ１２の反射光検出範囲内に、光源装置１１の光量調整に用いられる基準色板１９が、着脱を可能にして設けられている。本実施形態では、基準色板１９は、面ファスナー等を介して、ステー１８ａの先端に着脱可能にして取り付けられている。この基準色板１９は、基準白色板１８と入れ替えにしてステー１８ａの先端に取り付けられるようになっている。すなわち、膜質計測装置１に施す調整の内容に応じて、基準白色板１８と基準色板１９とを使い分けることができるようになっている。また、本実施形態では、基準色板１９として、灰色板を用いている。
【００７２】
また、前記演算装置１３は、カラーラインカメラ１２が取得した画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを自動調整するホワイトバランス調整装置を構成している。
また、演算装置１３は、カラーラインカメラ１２が取得した基準色板１９からの反射光の輝度の情報に基づいて、光源装置１１の出力調整装置１１ｂの動作を制御して、ＬＥＤライン光源１１ａの出力を適正な出力に自動調整する照度調整装置を構成している。
【００７３】
このように構成される膜質計測装置１は、本発明者らが新たに発見した、「ラマンピーク強度比に応じて結晶質シリコン膜の表面形状の凸凹形状が変化し、その形状変化に応じて、光の散乱の挙動が変化する」という現象を利用して、基板Ｗに形成された膜の膜質を計測するものである。具体的には、この膜質計測装置１では、従来用いられていたラマンピーク強度比による結晶性計測に代えて、光の散乱の挙動に関するパラメータ、例えば、反射光の輝度に係わるパラメータを用いてシリコン系薄膜、特に結晶質シリコン膜の膜質を計測するものである。
【００７４】
以下、本実施形態に係る膜質計測装置１による、膜質の計測作業について説明する。
まず、所定位置に基板Ｗが搬入されると、光源装置１１のＬＥＤライン光源１１ａが点灯した状態になり、搬送装置２によって基板Ｗを搬送方向に搬送させる。これにより、ＬＥＤライン光源１１ａから発せられた白色光は、基板Ｗのうち、計測位置Ｐ上に位置する部位の表面に形成されている結晶質シリコン膜上において反射される。また、この基板Ｗの移動に応じて、移動量検出装置からパルス信号が演算装置１３に送られる。演算装置１３は、このパルス信号を受信するごとに、トリガ信号Ｔをカラーラインカメラ１２に送る。これにより、基板Ｗの移動に応じてカラーラインカメラ１２により基板Ｗからの反射光が検出され、基板Ｗの搬送方向の各部ごとのカラー画像信号Ｃが、次々と演算装置１３に送られることとなる。演算装置１３は、カラーラインカメラ１２からの複数のカラー画像信号Ｃを受信すると、これらを二次元配置することにより、二次元画像を作成する。
このようにして二次元画像が作成されると、演算装置１３は、次に示す膜質評価処理を実行することにより、膜質評価を行う。ＬＥＤライン光源１１ａは常時点灯していてもよいが、時間の経過とともに照度が低下してくることを極力抑制するためには、基板Ｗを搬入して、二次元画像が作成されるときのみに点灯していることが好ましい。以下、薄膜評価処理について具体的に説明する。
【００７５】
まず、演算装置１３では、得られた二次元画像に対してさらに画像処理を施すことにより、輝度に関するパラメータを計測する。膜質の評価にあたっては、単なる反射光強度ではなく、膜質と輝度との相関関係を見出して、これを利用したものである。本実施形態では、例えば、ＲＧＢ画像データからＣＩＥ−ＸＹＺ表色系に変換する（図４のステップＳＡ１）。この変換は、公知の手法を用いることで容易に行うことができる。
続いて、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系をＣＩＥ−Ｌ*ａ*ｂ*表色系に変換する（ステップＳＡ２）。Ｌ*ａ*ｂ*は、ＪＩＳ Ｚ ８７２９において規定されるＬ*ａ*ｂ*（エルスター・エイスター・ビースター）表色系であり、色差を表す。ここで、Ｌ*は明度（輝度）、ａ*は赤−緑色相のクロマティックネス指数、ｂ*は黄−青色相のクロマティックネス指数をそれぞれ表している。このようにして、二次元画像におけるＬ*値（輝度）が求まると、演算装置１３は、カラーラインカメラ１２で取り込んだ各単位画像ごと（例えば撮像装置の各画素ごと）に、Ｌ*値が予め設定されている適正範囲に入るか否かを判定することにより、２次元画像全体を適正領域と不適正領域とに区分する（ステップＳＡ３）。これにより、基板Ｗを適正領域と不適正領域とに分けることができる。
続いて、適正領域の面積が基板全体の面積に占める割合を求め（ステップＳＡ４）、この割合が予め設定されている基準範囲以上であるかを判断し（ステップＳＡ５）、基準範囲以上であれば、良品であると判断し（ステップＳＡ６）、基準範囲未満であれば不具合品であると判断して（ステップＳＡ７）、本処理を終了する。
【００７６】
そして、反射光検出装置２から送られてくるカラー画像信号に基づいて２次元画像を作成するごとに、演算装置１３が図４に示した薄膜評価処理を繰り返し実行することにより、各基板における膜質評価を実施する。
【００７７】
次に、上記ステップＳＡ３において参照されるＬ*値の適正範囲の設定方法について、図５を参照して説明する。
【００７８】
まず、別途ラマン分光分析装置などにより計測・評価して、互いに異なる既知のラマンピーク強度比を持つ評価対象膜と略類似の材質・略同一な膜厚のサンプルを用意し、このサンプルを、搬送装置２の搬送ライン上に載置し、このサンプルに対して、光源装置１１のＬＥＤライン光源１１ａから白色光を照射し、反射光をカラーラインカメラ１２で取り込み、演算装置１３で画像処理をする。各サンプルのＬ*値を上述の方法で取得する（図５のステップＳＢ１）。これにより、それぞれ異なるラマンピーク強度比に対応するＬ*値を取得することができる。続いて、取得したＬ*値とラマンピーク強度比とを関係付ける輝度特性を作成する（ステップＳＢ２）。ここでは、横軸にラマンピーク強度比をとり、縦軸にＬ*値をとる座標軸を作成し、この座標軸上に実験結果をプロットすることにより、輝度特性を作成する。例えば、図６に輝度特性の一例を示す。
ここで、膜表面における散乱特性は表面形状に影響を受けるため、下地膜、たとえば太陽電池における透明導電膜の凹凸の直接的影響を受ける。このためサンプル膜質にもとづく図６のような輝度特性を作成する際は、サンプルにおける下地膜とその膜厚は、実際に評価する基板Ｗの下地膜と膜厚とほぼ同一であることが、より好ましい。
各種下地膜について処理した製膜を評価するためには、各種下地膜に対して製膜処理を行ったサンプルの膜質にもとづく輝度特性のテーブルを準備しておき、製膜装置の製膜処理形態に対比して適切な輝度特性を選択できるようになっていると、さらに好ましい。
【００７９】
続いて、この輝度特性において、従来から用いていたラマンピーク強度比の適正範囲に相当するＬ*値の適正範囲を特定し（ステップＳＢ３）、本処理を終了する。例えば、従来、用いていたラマンピーク強度比の適正範囲が図６における値ｂから値ａの範囲であった場合、値ａに対応するＬ*の値ａ´及び値ｂに対応するＬ*の値ｂ´を取得することにより、Ｌ*値における適正範囲をａ´からｂ´の範囲と特定する。これにより、図４に示したステップＳＡ３での基準値範囲を設定することができる。
【００８０】
そして、上述した評価処理の実行時においては、Ｌ*値がこの適正範囲ａ´からｂ´内であるか否かにより、上述した領域の区分を行うこととなる。なお、上記は、コンピュータ７により全ての処理が自動的に行われる場合について説明したが、この適正範囲の特定については、技術者により行われるものとしても良い。つまり、上述したような方法により求められたＬ*値の適正範囲が、膜質評価時において、コンピュータ７に登録されていれば良く、その具体的な求め方については、特に限定されない。
【００８１】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る膜質評価装置によれば、ラマンピーク強度比ではなく、Ｌ*値を用いて結晶質シリコンの膜質評価を行うこととしたので、ラマン分光測定装置等の専用の評価装置を用いずに、膜質評価を行うことが可能となる。これは評価対象膜である結晶質シリコン膜の表面形状がラマンピーク強度比に応じて変化し、その形状変化に応じて、光の散乱の挙動が変化する現象を新たに見出し、ＣＩＥ−Ｌ*ａ*ｂ*表色系のＬ*値と結晶化状態を評価するラマンピーク強度比の相関関係を見出したことによる。
【００８２】
これにより、製造ライン上、好ましくは膜質の評価対象の製膜処理を行うプラズマＣＶＤ装置のアンローダ付近の基板搬出部やプラズマＣＶＤ装置から搬出され別装置へ搬送される基板Ｗに対してＬＥＤライン光源１１ａから白色光を照射し、この基板Ｗからの反射光に基づいて上記膜質評価を行うことが可能となり、製造ラインからラインアウトした基板からの試験片の切り出しを不要にでき、作業員の負担を軽減することができる。また、この膜質分布の計測結果に基づいて、プラズマＣＶＤ装置により製膜形成された全数の結晶質シリコン膜の良否をすみやかに判断し、不具合品が検出された場合には途中工程にて不具合基板をラインアウトし、必要に応じてプラズマＣＶＤ装置の製膜条件などを調整することができる。またプラズマＣＶＤ装置自体が感知できないトラブルで膜形成が不良となった場合も即刻に判断がつき、素早い修復対応が可能となる。すなわち、管理目標とする平均膜質と膜質分布の基準値に対して評価し、製膜状況をオンラインで監視することで、発電効率が高い生産状況を維持し、不良発生時には極めて短時間で判断が付くので、製膜形成の品質が安定し歩留まりが向上する。これにより製造効率が向上する。
【００８３】
さらに、本実施形態に係る膜質計測装置１では、遮光部材１４によってカラーラインカメラ１２の周囲が囲まれていて、カラーラインカメラ１２には、遮光部材１４のうち基板Ｗに対向する反射光通過部１４ａを通過した光（主に基板Ｗによる反射光）以外の光が当たらない。このため、この膜質計測装置１では、カラーラインカメラ１２への外乱による影響が低減されて、高精度な膜質の計測・評価が可能となる。
【００８４】
更に、本実施形態に係る膜質評価装置によれば、予め決定されているラマンピーク強度比の適正範囲に対応するＬ*値を求めることにより、Ｌ*値の適正範囲を特定し、この適正範囲を用いて結晶質シリコンの膜質評価を行うので、従来から用いていたラマンピーク強度比の適正範囲と同等の範囲を用いて、結晶質シリコンの膜質評価を行うことができる。これにより、膜質評価の基準を維持することができる。
【００８５】
なお、上述した本実施形態においては、輝度に係るパラメータとして、Ｌ*値を採用したが、輝度に係るパラメータは、これに限られない。例えば、Ｌ*値に代えて、反射率、或いは、反射光の光強度を用いることとしてもよい。
輝度に係るパラメータとして反射率を用いる場合、コンピュータ７は、カラー画像信号に基づいて反射率を検出する。なお、反射率の計測方法については、公知の手法を適宜採用することが可能である。そして、このようにして計測した反射率が所定の適正範囲内であるか否かにより２次元画像を適正領域と不適正領域とに区分し、適正領域が全体面積に占める割合によって、当該基板が不具合品か否かを判定する。
【００８６】
なお、上述のように輝度に関するパラメータとして反射率を採用したときの所定範囲の決定方法についても、上述したＬ*値と同様の方法により特定される。ここで、輝度に関するパラメータとして反射率を用いる場合の輝度特性の一例を図７に示す。
このように、ラマンピーク強度比がａからｂの範囲に対応する反射率ｃ´からｄ´を求め、この範囲を反射率に係る適正範囲として実際の膜質評価にて用いればよい。
【００８７】
なお、上述した実施形態においては、予めラマンピーク強度比の適正範囲に対応する輝度に係るパラメータの適正範囲を求め、この適正範囲を用いて評価を行っていたが、これに代えて、二次元画像から取得された各Ｌ*または反射率に対応するラマンピーク強度比を図６または図７に示した輝度特性から取得し、取得したラマンピーク強度比が予め設定されている適性範囲内であるか否かにより、膜質評価を行うこととしても良い。このような手法によっても、同様の判断基準で膜質評価を行うことができる。
【００８８】
ここで、一般的に、カラーラインカメラ１２等のカラー画像の取得が可能な撮像装置では、撮像対象の正確な色情報を取得するために、ホワイトバランスの調整が適宜行われる。
膜質計測装置１では、カラーラインカメラ１２の撮像範囲内に基準白色板１８を設けることができるようになっている。このため、カラーラインカメラ１２が、基板Ｗだけでなく、基準白色板１８についても、カラー画像情報（言い換えると基板Ｗ及び基準白色板１８からの反射光のカラー画像情報）を取得することができる。
このようにして取得した画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを調整することができる。具体的には、カラーラインカメラ１２が取得したカラー画像情報のうち、基準白色体１８の画像情報に含まれる、赤色成分画像信号Ｒの強度と、緑色成分画像信号Ｇの強度と、青色成分画像信号Ｂの強度とが、同レベルになるよう、各色の画像信号のゲインを調整することで、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを調整することができる。
【００８９】
このため、この膜質計測装置１では、膜質計測作業と並行して、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを調整することができる。これにより、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整のために膜質計測装置１を停止する必要がなく、膜質計測装置１、及び膜質計測装置１を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、カラーラインカメラ１２が、基板Ｗだけでなく、基準白色板１８についても、同時にカラー画像情報を取得することができるので、たとえカラーラインカメラ１２のホワイトバランスがずれていた状態で基板Ｗのカラー画像情報を取得したとしても、このカラー画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて、取得したカラー画像情報の色情報を補正して、基板Ｗの正確な色情報を取得することができる。
【００９０】
ここで、上記のカラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整は、演算装置１３によって自動的に行われるようにすることができる。すなわち、演算装置１３を、カラーラインカメラ１２が取得した画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを自動調整するホワイトバランス調整装置として機能させることで、常にカラーラインカメラ１２のホワイトバランスが適正に保たれるので、常に基板Ｗの膜質の計測を正確に行うことができる。
【００９１】
この膜質計測装置１では、光源装置１１による白色光の照射範囲内で、かつカラーラインカメラ１２の撮像範囲内に、光源装置１１の光量調整に用いられる基準色板１９を設けることができるようになっているので、この基準色板１９からの反射光の輝度に基づいて、光源装置１１から基板Ｗに照射される白色光の光量を検出することができる。具体的には、カラーラインカメラ１２の取得した画像情報のうち、基準色板１９の画像情報の輝度を、予め定めた適正範囲内になるよう、光源装置１１の光量を調整する。ここで、この基準色板１９の画像情報の輝度の適正範囲は、予め、光源装置１１から基板Ｗに照射される白色光の光量を膜質計測作業に適した適正範囲内とした状態での、基準色板１９の実際の画像情報の輝度を基準として設定される。
【００９２】
これにより、光源装置１１による白色光の照射範囲内で、かつカラーラインカメラ１２の撮像範囲内に基準色板１９を設けることで、膜質計測作業と並行して光源装置１１の出力を調整することができるので、光源装置１１から基板Ｗに照射される白色光の光量の計測や光量の調整のために膜質計測装置１を停止する必要がなく、膜質計測装置１、及び膜質計測装置１を備える製膜システムのスループットを向上させることができる。
また、このように、カラーラインカメラ１２が、基板Ｗの反射光の情報と同時に、基準色板１９の情報を取得することにより、たとえ光源装置１１の光量が低下していても、基準色板１９からの反射光の輝度の情報に基づいて、取得した基板Ｗからの反射光の輝度の情報を補正して、基板Ｗからの反射光の正確な強度の情報を取得することができる。
【００９３】
ここで、上記の光源装置１１の出力の調整は、演算装置１３によって自動的に行われるようにすることができる。すなわち、演算装置１３を、カラーラインカメラ１２が取得した基準色板１９からの反射光の輝度の情報に基づいて、光源装置１１の出力を自動調整する照度調整装置として機能させることで、常に光源装置１１の出力が適正に保たれるので、常に基板Ｗの膜質の計測を正確に行うことができる。
【００９４】
さらに、本実施形態では、基準色板１９として、灰色板を用いる。灰色板は、他の色板に比べて、微結晶シリコンの色度（ａ*，ｂ*）に近く、灰色の濃さ（グレーレベル）を適切に選定することで、微結晶シリコンの明度（Ｌ*）に近い色を得ることができるので、基準色板として、適切な色の濃さの灰色板を用いることで、基準色板１９の照度に変化があった場合に、実際の膜質の計測に及ぼす影響を評価しやすい。
【００９５】
以下、上記のホワイトバランス調整作業及び光量調整作業を実施するタイミングの一例について、図９のフローチャートを参照して説明する。
これらホワイトバランス調整作業及び光量調整作業は、例えば、膜質計測装置１の点検の際や定期的校正確認などに、制御装置１３によって自動的に、または手動によって行うことができる（これらの作業は、膜質計測装置１の動作中に行ってもよい）。
【００９６】
まず、膜質計測装置１の、週次点検（ステップＳＣ１）が終了した以降の、日常点検において、まず、カラーラインカメラ１２の取得した画像情報のうち、基準色板１９の画像情報の輝度に基づいて、光源装置１１の光量が算出される（照度モニター作業；ステップＳＣ２）。次に、光源装置１１の光量が、膜質の計測に要求される規格の範囲内であるかどうかが判定される（ステップＳＣ３）。光源装置１１の光量が、膜質の計測に要求される規格の範囲内にあると判定された場合には、膜質計測装置１が使用可能であると判定される（ステップＳＣ４）。
【００９７】
一方、光源装置１１の光量が、規格を下回っていると判定された場合には、基準となる白色板を用いてカラーラインカメラ１２の感度点検を行う。このとき、基準となる白色板はカラーラインカメラ１２の撮影範囲をカバーできる、基板Ｗと同形同寸法の基準白色板や、撮影幅よりも少し広い範囲のみに白色板のある基準白色板でも良い。また、簡易的な調整には、撮影範囲の一部に基準白色板があるものでも良い。基準白色板１８を用いて、カラーラインカメラ１２の感度点検が行われる（ステップＳＣ５、ＳＣ６）。具体的には、カラーラインカメラ１２の取得する画像情報のうち、基準白色板１８の画像情報に含まれる、赤色成分画像信号Ｒの強度と、緑色成分画像信号Ｇの強度と、青色成分画像信号Ｂの強度とが計測され、これら各色の画像信号強度がいずれも予め定めた規格内に収まっているかどうかが判定される。各色の画像信号の強度が規格内に収まっていると判定された場合には、実際の基板Ｗの特性に合致した基準基板を計測位置Ｐに設置した状態で、再度カラーラインカメラ１２の感度点検が行われる（ステップＳＣ７、ＳＣ８）。
尚、この実際の基板Ｗの特性に合致した基準基板を用いる理由は次である。
反射光は、白色光の反射が行われた部位（反射部位）のカラーラインカメラ１２に対する位置（カラーラインカメラ１２の撮像範囲における反射部位の位置）によってそれぞれ異なる角度で入射するので、カラーラインカメラ１２に対する位置によっては、反射光の特性（輝度）が異なる場合がある。このため、結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている、基板Ｗと同形状同寸法の標準基板を計測サンプルとして用い、この標準基板に対して光源装置１１から白色光を照射し、カラーラインカメラ１２の取得した画像情報中の標準基板の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整を行うことで、実際の基板Ｗの反射光の特性に基づいて解析用基準データ取得を行うことができ、その後の実際の基板Ｗの膜質計測時において、より高精度な膜質計測を行うことが可能となる。
この感度点検において各色の画像信号の強度が規格内に収まっていると判定された場合には、膜質計測装置１が使用可能であると判定される（ステップＳＣ４）。
【００９８】
一方、ステップＳＣ６またはステップＳＣ８において、各色の画像信号の強度が規格の範囲を外れていると判定された場合には、基準色板１９を用いて照度調整作業が行われる（ステップＳＣ９，ＳＣ１０）。具体的には、カラーラインカメラ１２の取得した画像情報のうち、基準色板１９の画像情報の輝度に基づいて、光源装置１１の光量が算出され、この光量が、膜質の計測に要求される規格の範囲内であるかどうかが判定される。光源装置１１の光量が、膜質の計測に要求される規格の範囲を外れていると判定された場合には、ラインＬＥＤ光源１１ａの交換や再校正が行われ（ステップＳＣ１１）、再度ステップＳＣ２以降の調整作業が行われる。
【００９９】
ステップＳＣ１０において、光源装置１１の光量が、膜質の計測に要求される規格の範囲内にあると判定された場合には、基準白色板１８を用いて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整が行われる。その後、基準白色板１８を用いた感度点検が行われ（ステップＳＣ１３、ＳＣ１４）、この感度点検において各色の画像信号の強度が規格の範囲から外れていると判定された場合には、ラインＬＥＤ光源１１ａの交換や再校正が行われ（ステップＳＣ１１）、再度ステップＳＣ２以降の調整作業が行われる。
【０１００】
一方、ステップＳＣ１４において、各色の画像信号の強度が規格の範囲内に収まっていると判定された場合には、実際の基板Ｗの特性に合致した基準基板を計測位置Ｐに設置した状態で、再度カラーラインカメラ１２の感度点検が行われる（ステップＳＣ１５、ＳＣ１６）。この感度点検において各色の画像信号の強度が規格内に収まっていると判定された場合には、膜質計測装置１が使用可能であると判定される（ステップＳＣ４）。
【０１０１】
ここで、この膜質計測装置１では、基準白色板１８を用いてカラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整を行うにあたり、搬送装置２上の計測位置Ｐに、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８を設け、カラーラインカメラ１２が取得した画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスを調整する。また、カラーラインカメラ１２の撮影幅よりも少し広い範囲のみに白色板のある基準白色板１８を用いることが可能である。さらには、カラーラインカメラ１２の撮像範囲のうち、基板Ｗが位置する領域から外れた領域に基準白色板１８を設けても、簡易的な調整を行うことが可能である。
【０１０２】
以下、解析用基準データ取得について説明する。この作業は膜質計測装置１の点検の際などに、制御装置１３によって自動的に、または手動によって行うことができる。
解析用基準データ取得は、搬送装置２上の計測位置Ｐに、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８を設け、カラーラインカメラ１２が取得した画像情報中の基準白色板１８の色情報に基づいて行うことが可能である。基準白色板１８は、カラーラインカメラ１２の撮影幅よりも少し広い範囲のみをカバーする基準白色板１８でもよい。
この場合、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８からの反射光は、白色光の反射が行われた部位（反射部位）のカラーラインカメラ１２に対する位置（カラーラインカメラ１２の撮像範囲における反射部位の位置）によってそれぞれ異なる角度で入射する。例えば、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８によってカラーラインカメラ１２の光軸Ｏ２上に位置する部位で反射された反射光のうち、カラーラインカメラ１２に入射する反射光は、カラーラインカメラ１２に対して、光軸Ｏ２に沿って入射する。一方、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８によってカラーラインカメラ１２の光軸Ｏ２上から外れた部位で反射された反射光のうち、カラーラインカメラ１２に入射する反射光は、カラーラインカメラ１２の光軸Ｏ２に対して斜めに入射する。
同様に、膜質計測時における基板Ｗからの反射光も、カラーラインカメラ１２に対して、それぞれ基板Ｗの各部位ごと（各反射部位ごと）に異なる角度で入射する。
【０１０３】
基準白色板１８と膜質の計測対象である基板Ｗとは、光学特性（散乱特性）が相違するので、基準白色板１８と膜質の計測対象である基板Ｗとでは、カラーラインカメラ１２に対する位置が同じ部位での反射光であっても、カラーラインカメラ１２に対する位置によっては、反射光の特性（輝度）が異なる場合がある。このため、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８を用いて解析用基準データ取得を行った場合、その後の実際の基板Ｗの膜質計測時において、必ずしも実際の基板Ｗによる反射光の特性を正確に反映することができるとは限らない。
【０１０４】
そこで、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８の代わりに、結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている、基板Ｗと同形状同寸法の標準基板を計測サンプルとして用い、この標準基板に対して光源装置１１から白色光を照射し、カラーラインカメラ１２の取得した画像情報中の標準基板の色情報に基づいて、カラーラインカメラ１２のホワイトバランスの調整を行うことで、実際の基板Ｗの反射光の特性に基づいて解析用基準データ取得を行うことができ、その後の実際の基板Ｗの膜質計測時において、より高精度な膜質計測を行うことが可能となる。
標準基板としては、例えば、結晶質シリコン膜の膜質が評価基準を満たしている領域を切り出して張り合わせた基板を用いることができる。
【０１０５】
ここで、標準基板は、薄膜シリコン系デバイスに用いられる基板から作成されるものであって、高価であるので、標準基板の破損に備えて予備の標準基板を用意したり、複数の膜質計測装置について各膜質計測装置ごとに標準基板を用意すると、コストがかかってしまう。
そこで、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８を計測サンプルとして、この基準白色板に対して光源装置１１から白色光を照射し、カラーラインカメラ１２の取得した画像中の基準白色板１８の色情報と、標準基板の色情報との比に基づいて、カラーラインカメラ１２の較正情報を取得し、以降は、カラーラインカメラ１２の取得する画像のホワイトバランスの調整にあたって、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８を計測サンプルとして用い、カラーラインカメラ１２の取得した画像中の基準白色板１８の色情報を前記較正情報に基づいて較正して、カラーラインカメラ１２の解析用基準データ取得を行うようにしてもよい。
【０１０６】
このように、カラーラインカメラ１２の取得する画像のホワイトバランスを調整するにあたって、標準基板による反射光の画像情報と、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板１８による反射光の画像情報とを取得し、これら画像情報の比（反射光の特性の比）に基づいて、基準白色板による反射光の画像情報を較正することで、以降は、カラーラインカメラ１２の解析用基準データ取得にあたって、基板Ｗと同形状同寸法の基準白色板を用いて解析用基準データ取得を行うことができる。
これにより、標準基板の作成数を最低限に抑えて、コストを低減することができる。
【０１０７】
〔第２の実施形態〕
以下、上記第１の実施形態に示す膜質計測装置１を用いた、膜質評価方法の他の例について説明する。
【０１０８】
評価方法１：閾値を用いた評価方法
この評価方法では、まず、第１の実施形態に示した膜質計測方法を用いて、基板Ｗの各部位について、複数回に分けて各部位の反射光の輝度に係るパラメータ（例えば明度Ｌ*）を計測する（図１０のステップＳＤ１）。ここでは、図１１に示すように、基板Ｗ上に、測定点を縦方向（基板Ｗの搬送方向に略直交する方向）に例えば１００点ずつ（これらの測定点は同時にパラメータの測定が行われる）、横方向（基板Ｗの搬送方向）に例えば１００点ずつ、計１００００点の計測点を設定し、各計測点について、明度Ｌ*を計測する。以下、各計測点について、基板Ｗの最も右下に位置する測定点を原点（０，０）として、各測定点を、座標（ｍ，ｎ）で表す。ここで、ｍの値は、原点から数えた横方向の測定点の順番であり、ｎの値は、原点から数えた縦方向の測定点の順番である。また、各測定点の明度Ｌ*は、各測定点の座標を用いて、Ｌ*（ｍ，ｎ）として表す。
【０１０９】
次に、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準範囲値Ｌ*Ｓ、Ｌ*Ｒと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＤ２）。
ステップＳＤ２において、膜質評価が悪かった場合（Ｌ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たさない場合）には、その基板Ｗを、高輝度反射領域が形成された不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＤ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＤ４）。
一方、ステップＳＤ２においてＬ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たすと判定された基板Ｗについては、その基板Ｗを、良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＤ５）、膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＤ６）。
このような膜質評価方法では、基板Ｗ全体に対して膜質の評価を行うことができる。
【０１１０】
評価方法２：標準偏差を用いた評価方法
この評価方法では、上記評価方法１と同様にして、基板Ｗの各部位について、複数回に分けて明度Ｌ*を計測する（図１２のステップＳＥ１）。
次に、各回の測定ごとに、同時に測定の行われた測定点について、明度Ｌ*の標準偏差σ（ｍ）を求め、この標準偏差σ（ｍ）と、予め設定された閾値σｓと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＥ２）。
ステップＳＥ２において、膜質評価が悪かった場合（σ（ｍ）≧σＳを満たさない場合）には、その基板Ｗを、高輝度反射領域が形成された不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＥ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する。
【０１１１】
一方、ステップＳＥ２においてσ（ｍ）≧σＳを満たすと判定された基板Ｗについては、その基板Ｗを、良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＥ５）、膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＥ６）。
このような膜質評価方法では、同時に膜質の計測が行われた計測点の組において、測定条件のばらつき等によって他の計測点の組に比べてカラーラインカメラ１２が取得した画像が暗くなっていて、実際に高輝度反射領域が形成されているのに評価方法１によっては高輝度反射領域が形成されていることが検出されず、不良基板と判定されない場合であっても、高輝度反射領域の有無を判定することができる。
【０１１２】
ここで、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータは、基板Ｗの各部位ごとにばらつきがあり、たとえ隣接する部位であっても、反射光の輝度に係るパラメータにはばらつきがある。
【０１１３】
また、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータの計測を複数回に分けて各部位に行った場合には、各計測における計測条件の差によって、各計測ごとに、得られる反射光の輝度に係るパラメータにばらつきが生じる。
このため、膜質の評価基準として、単一の評価基準のみを用いると、正確な膜質の評価ができなくなる可能性がある。そこで、基板Ｗの膜質評価に当たっては、以下のいずれかのような評価方法を用いることが好ましい。
【０１１４】
評価方法３：閾値を用いた評価の後に標準偏差を用いた評価を行う評価方法
この評価方法では、まず、上記評価方法１と同様にして、基板Ｗの各部位について、複数回に分けて反射光の輝度に係るパラメータ（例えば明度Ｌ*）を計測する（図１３のステップＳＦ１）。
次に、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値Ｌ*Ｓと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＦ２）。
ステップＳＦ２において、膜質評価が悪かった場合（Ｌ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たさない場合）には、その基板Ｗを不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＦ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＦ４）。
【０１１５】
一方、ステップＳＦ２においてＬ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たすと判定された基板Ｗについては、各回の測定ごとに、同時に測定の行われた測定点について、明度Ｌ*の標準偏差σ（ｍ）を求め、この標準偏差σ（ｍ）と、予め設定された閾値σｓと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＦ５）。
ステップＳＦ５において、膜質評価が悪かった場合（σ（ｍ）≧σＳを満たさない場合）には、その基板Ｗを不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＦ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＦ４）。
一方、ステップＳＦ５においてσ（ｍ）≧σＳを満たすと判定された基板Ｗについては、良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＦ６）、その基板Ｗを膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＦ７）。
【０１１６】
評価方法４：標準偏差を用いた評価の後に標準偏差を用いた評価を行う評価方法
この評価方法では、まず、上記評価方法２と同様にして、基板Ｗの各部位について、複数回に分けて明度Ｌ*を計測する（図１４のステップＳＧ１）。
次に、各回の測定ごとに、同時に測定の行われた測定点について、明度Ｌ*の標準偏差σ（ｍ）を求め、この標準偏差σ（ｍ）と、予め設定された閾値σｓと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＧ２）。
ステップＳＧ２において、膜質評価が悪かった場合（σ（ｍ）≧σＳを満たさない場合）には、その基板Ｗを不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＧ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＧ４）。
【０１１７】
一方、ステップＳＧ２においてσ（ｍ）≧σＳを満たす基板Ｗ）については、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値Ｌ*Ｓと比較して、この比較結果に基づいて基板Ｗの各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＧ５）。
ステップＳＧ５において、膜質評価が悪かった場合（Ｌ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たさない場合）には、その基板Ｗを不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＧ３）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＧ４）。
一方、ステップＳＧ５においてＬ*Ｒ≧Ｌ*（ｍ，ｎ）≧Ｌ*Ｓを満たすと判定された基板Ｗについては、良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＧ６）、その基板Ｗを、膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＧ７）。
【０１１８】
〔第３の実施形態〕
以下、上記第１の実施形態に示す膜質計測装置１を用いた、膜質評価方法の他の例について説明する。この膜質評価方法は、第１の実施形態に示した膜質評価方法よりも高精度な膜質評価を行うためのものである。
ここで、基板Ｗの用途によっては、基板Ｗ全体に占める膜質不良箇所の割合だけでなく、基板Ｗにおける膜質不良箇所同士の位置関係が問題になる場合がある。例えば、基板Ｗを短冊状のセルが直列接続するように集積する太陽電池用の基板として用いる場合、基板Ｗにおいて１つのセルが形成される長手方向の多くの領域に膜質不良箇所が存在すると、その膜質不良箇所がボトルネックとなって、膜質不良のあるセルに沿った領域での発電効率が低下する。これにより、太陽電池用の基板Ｗでは、同一のセルが形成される領域に沿って複数の膜質不良箇所が存在すると、各セルを直列接続した時に不良セルが電流通過の大きな抵抗になり、太陽電電池の発電効率が基準値に達しなくなる可能性がある。
このため、基板Ｗの膜質評価を、第１の実施形態に示すように、基板Ｗ全体に占める膜質不良箇所の割合のみに基づいて基板Ｗ全体の膜質の良否の判定を行うと、基板Ｗ全体としての膜質の良否を正確に判定することができなくなる可能性がある。
【０１１９】
そこで、本実施形態では、第１の実施形態に示した膜質評価装置１による膜質評価処理において、演算装置１３によって、下記の処理を行うようにした。
まず、第１の実施形態に示した膜質計測方法を用いて、基板Ｗの各部位について反射光の輝度に係るパラメータ（例えばＬ*）を計測し（図１５のステップＳＨ１）、基板Ｗの各部位の反射光の輝度に係るパラメータを、予め設定された膜質評価の良否判定基準値Ｌ*Ｓと比較して、この比較結果に基づいて基板の各部位の膜質評価の良否を判定する（ステップＳＨ２）。ステップＳＨ２において、膜質評価が良好であった場合（例えばＬ*Ｒ≧Ｌ*≧Ｌ*Ｓであった場合）、その基板Ｗを良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＨ３）、その基板Ｗを、膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＨ４）。
【０１２０】
一方、基板Ｗの各部位のうち、膜質評価が悪かった場合（例えばＬ*＜Ｌ*Ｓであった場合）には、基板Ｗの各部位のうち、膜質評価が不良と判定された部位の位置関係に基づいて、基板Ｗ全体の膜質の良否を判定する（ステップＳＨ５）。本実施形態では、膜質評価対象の基板Ｗとして太陽電池用の基板をとして用いており、基板Ｗにおいて同一のセルが形成される領域に、一つのみ不良箇所が存在している場合には、その基板Ｗを良品（ＯＫ基板）と判定し（ステップＳＨ３）、その基板Ｗを、膜質評価工程の後段の工程に移行させる（ステップＳＨ４）。ステップＳＨ５において、複数の不良箇所が存在していると判定された基板Ｗについては、その基板Ｗを不具合品（ＮＧ基板）と判定し（ステップＳＨ６）、この基板Ｗをロットアウトして、作業員が膜質を再度判定する（ステップＳＨ７）。
【０１２１】
ここで、上記各上記実施形態においては、タンデム型太陽電池における結晶質シリコン膜の膜質を評価する場合について説明したが、これに限られず、本発明の膜質計測装置は、薄膜シリコン系デバイスや薄膜太陽電池に用いられる結晶質シリコン膜の膜質評価に幅広く適用することができる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る膜質計測装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る膜質計測装置の各構成要素と計測対象である基板との位置関係を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る膜質計測装置の、計測対象である基板の搬送方向に略直交する断面を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る膜質計測装置において実行される膜質評価処理の手順を示したフローチャートである。
【図５】本発明の膜質評価処理にて用いられる適用範囲を決定するための処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図５に示した処理において作成される輝度特性の一例を示した図である。
【図７】Ｌ*値に代えて、反射率を用いる場合の輝度特性の一例を示した図である。
【図８】結晶質シリコンとアモルファス化したものの分光反射スペクトルを示した図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る膜質計測装置の調整手順を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る膜質評価の手順の一例を示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る膜質評価方法を説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る膜質評価の手順の一例を示したフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る膜質評価処理の手順の一例を示したフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る膜質評価処理の手順の一例を示したフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る膜質評価処理の手順を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  膜質計測装置
１１  光源装置
１１ａ  ＬＥＤライン光源（光源本体）
１１ｂ  出力調整装置（照度調整装置）
１２  カラーラインカメラ（反射光検出装置）
１３  演算装置（照度調整装置、ホワイトバランス調整装置）
１４  遮光部材
１４ａ  反射光通過部
１８  基準白色板
１９  基準色板
Ｗ  基板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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