JP6436672B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池を検査する技術に関する。

太陽電池の欠陥等を検査する技術として、ＥＬ（Electro-Luminescence）測定またはＰＬ（Photo-Luminescence）測定が知られている。ＥＬ測定は、太陽電池に順バイアス電圧を印加してＥＬ発光させ、これを撮影するものである。また、ＰＬ測定は、赤外線光等を太陽電池に照射してＰＬ発光させ、これを撮影するものである。

また、最近では、太陽電池の検査手法として、パルス光の照射に応じて、太陽電池から放射されるテラヘルツ波を測定することが提案されている（例えば、特許文献１）。このテラヘルツ波測定では、太陽電池をパルス光で走査することによって、太陽電池からテラヘルツ波を放射させる。そしてその放射されたテラヘルツ波の強度を測定することによって、太陽電池の欠陥などを検査する。

特開２０１３−１９８６１号公報

ところで、一般的な太陽電池の表面には、集電のために、比較的幅の広い長尺状のバスバー電極が形成されている。このバスバー電極上にパルス光を照射した場合、パルス光がバスバー電極によって遮られてしまう。このような場合、パルス光が光キャリア発生領域まで到達せず、テラヘルツ波を有効に発生させることは困難であった。つまり、バスバー電極上をパルス光で走査しても、検査上有効なデータを得ることは困難な場合があり、計測時間のロスとなる虞があった。このため、太陽電池を効率的に検査する技術が求められていた。

本発明は、テラヘルツ波を放射させるプローブ光での走査を効率的に行う技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、電極の配線パターンが形成された太陽電池を検査する検査装置において、太陽電池を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記太陽電池をプローブ光で走査する走査機構と、前記プローブ光の照射に応じて、前記太陽電池から放射される電磁波を検出する検出部と、前記配線パターンの位置を示す配線パターン情報を取得する配線パターン情報取得部と、前記太陽電池における検査対象領域から前記配線パターンの少なくとも一部を除いた走査領域に基づいて、前記走査機構が前記プローブ光で走査する走査位置を示す走査位置情報を決定する走査位置決定部と、前記走査位置情報に基づく前記走査位置を、前記プローブ光で走査するように前記走査機構を制御する制御部とを備える。

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置において、前記走査機構は、前記プローブ光に対し、前記太陽電池の表面に平行な主走査方向に沿って前記太陽電池を相対的に移動させる主走査機構と、前記プローブ光に対し、前記太陽電池の表面に平行で、かつ、前記主走査方向に直交する副走査方向に前記太陽電池を相対的に移動させる副走査機構とを含み、前記制御部は、前記配線パターンのうち、前記主走査方向に延びる部分を除いて前記プローブ光で走査するように、前記副走査機構を制御する。

また、第３の態様は、第２の態様に係る検査装置において、前記主走査方向に延びる部分が、バスバー電極の部分を含む。

また、第４の態様は、第３の態様に係る検査装置であって、前記保持部に保持された前記太陽電池における前記バスバー電極の延びる方向に沿って、所定の間隔をあけて配列される複数の電極ピン、をさらに備え、前記走査機構は、前記主走査方向と平行に前記プローブ光を照射し、前記検出部は、前記主走査方向と平行に放射される前記電磁波を検出する。

また、第５の態様は、第１から第４の態様のいずれか１態様に係る検査装置であって、前記配線パターン情報取得部が、前記太陽電池を撮影して得られた画像から、前記配線パターンを検出することによって、前記配線パターン情報を取得する。

また、第６の態様は、表面に電極の配線パターンが形成された太陽電池を検査する検査方法であって、（ａ）太陽電池を保持部で保持する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程にて保持された前記太陽電池の表面に形成された配線パターンの位置を示す配線パターン情報を取得する工程と、（ｃ）前記太陽電池における検査対象領域から前記配線パターンの少なくとも一部を除いた走査領域に基づいて、前記走査機構が前記プローブ光で走査する走査位置を示す走査位置情報を決定する走査位置工程と、（ｄ）前記（ｃ）工程にて決定された前記走査位置情報に基づく前記走査位置を、前記プローブ光で走査するとともに、前記プローブ光の照射に応じて前記太陽電池から放射される電磁波を検出する工程とを含む。
また、第７の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、配線パターン情報取得部は、前記配線パターンが走査方向に対して斜めである場合に、前記配線パターンの一部または全部を含むように設定される前記走査方向に平行に延びる矩形領域を配線パターン情報として取得する。
また、第８の態様は、第６の態様に係る検査方法であって、前記（ｂ）工程は、前記配線パターンが走査方向に対して斜めである場合に、前記配線パターンの一部または全部を含むように設定される前記走査方向に平行に延びる矩形領域を配線パターン情報として取得する工程を含む。

第１の態様に係る検査装置によると、配線パターンの少なくとも一部について、無駄に走査を行うことを抑制できる。このため、検査時間を短縮できる。

第２の態様に係る検査装置によると、主走査を行う回数を低減できるため、検査時間を短縮できる。

第３の態様に係る検査装置によると、バスバー電極は、フィンガー電極よりも幅が広い。このため、このバスバー電極の部分を除いて走査することによって、検査時間を短縮できる。

第４の態様に係る検査装置によると、電極ピンをバスバー電極に接触させることによって、太陽電池に電圧を印可する検査が可能となる。また、複数の電極ピンが配列される方向が、主走査方向と平行になる。このため、複数の電極ピンによって、プローブ光が遮られたり、あるいは、発生した電磁波が複数の電極ピンによって遮られたりすることを抑制できる。

第５の態様に係る検査装置によると、各太陽電池に形成された配線パターンを撮影して検出する。このため、保持部に保持された太陽電池毎に、配線パターン位置を正確に検出できる。

実施形態に係る検査装置の概略側面図である。 テラヘルツ波測定系の概略構成図である。 検査装置における制御部と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。 検査装置におけるデータ処理の流れを示す図である。 太陽電池の受光面を示す概略平面図である。 太陽電池上に設定された、検査対象領域、配線パターン領域および走査領域を示す図である。 パルス光で走査される太陽電池を示す概略平面図である。 他のパルス光の照射例を概念的に示す概略平面図である。 テラヘルツ波強度分布画像の概略図である。 配線パターン領域の設定例を説明するための概略平面図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

図１は、実施形態に係る検査装置１００の概略側面図である。検査装置１００は、フォトデバイスである検査対象物である太陽電池９に対して、パルス光を照射し、該パルス光の照射に応じて太陽電池９から放射される電磁波（主に、周波数が０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出することによって、検査対象物の検査を行う。

検査装置１００は、装置架台１、テラヘルツ波測定系２、移動ステージ３、試料台４、ＥＬ／ＰＬ測定系５、カメラ６及び制御部７を備えている。

図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする右手系のＸＹＺ直交座標系を適宜付している。移動ステージ３の表面に平行な面を水平面（ＸＹ平面）とし、それに垂直な上下方向を鉛直方向（Ｚ軸方向）としている。また、ＥＬ／ＰＬ測定系５から見て、テラヘルツ波測定系２が配置されている側を＋Ｙ側とし、その反対側を−Ｙ側とする。また、ＥＬ／ＰＬ測定系５の側からテラヘルツ波測定系２の側を見たとき、右手側は＋Ｘ側とし、左手側は−Ｘ側としている。さらに、Ｚ軸方向の上側を＋Ｚ側とし、下側を−Ｚ側とする。

テラヘルツ波測定系２は、下方に配された太陽電池９に対して、上方からパルス光を照射し、放射されるテラヘルツ波パルスを検出する装置である。テラヘルツ波測定系２の構成については、後に詳述する。

移動ステージ３は、ステージ駆動機構３１によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向に移動する。ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３をＸ方向に移動させるＸ軸方向移動機構、移動ステージ３をＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動機構、移動ステージ３をＺ軸方向に昇降させる昇降機構を備えている。

試料台４は、移動ステージ３の上面に取り付けられている。試料台４は、電圧印加テーブル４１と、電極ピンユニット４３を備えている。

電圧印加テーブル４１は、例えば銅などの電気伝導性の高い素材で構成されており、さらにその表面が金メッキされている。また、電圧印加テーブル４１の表面には、複数の吸着孔が形成されている。吸着孔は吸引ポンプに接続されており、当該吸引ポンプを駆動することによって、太陽電池９の裏面が電圧印加テーブル４１に吸着される。これによって、太陽電池９が試料台４に固定される。なお、電圧印加テーブル４１の表面に、複数の吸着溝を設け、当該各吸着溝内に、上記複数の吸着孔を形成してもよい。この場合、複数の吸着溝に沿って太陽電池９が吸着されるため、太陽電池９を強固に固定できる。試料台４の電圧印加テーブル４１は、保持部の一例である。

移動ステージ３がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することによって、移動ステージ３上の試料台４に保持された太陽電池９が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに移動することとなる。

電極ピンユニット４３は、導電性の複数の電極ピン４３１と、当該複数の電極ピン４３１を支持する導電性の電極バー４３２を備えている。

電極バー４３２は、複数の棒状の電極ピン４３１を、Ｙ軸方向に所定の間隔をあけて、かつ、各々がＺ方向に沿って起立するように保持する。本実施形態では、電極バー４３２は、試料台４に保持された太陽電池９の表面側電極であるバスバー電極９３に沿うように保持する。

試料台４は、電圧印加テーブル４１を太陽電池９の裏面側電極に接触させ、かつ、複数の電極ピン４３１を、太陽電池９の表面側電極（ここでは、後述するバスバー電極９３）に接触させる。電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３は、電気的に接続されており、太陽電池９の表面側電極および裏面側電極の間で電圧を印加する。

ＥＬ／ＰＬ測定系５は、ＥＬ（Electro-Luminescence）測定またはＰＬ（Photo-Luminescence）測定を行う。ＥＬ／ＰＬ測定系５は、カバー部材５１で太陽電池９を覆いつつ、ＥＬ測定およびＰＬ測定を行う。

より具体的には、ＥＬ／ＰＬ測定系５は、ＥＬ測定を行うためのイメージセンサ５３を備えている。ＥＬ測定を行う場合には、ＥＬ／ＰＬ測定系５において、電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９に順方向バイアスの電圧が印加される。これによって、太陽電池９をＥＬ発光させ、当該ＥＬ発光をイメージセンサ５３で検出する。イメージセンサ５３は、例えば波長が約８００ｎｍ〜１６００ｎｍの光を検出可能であることが好ましく、波長が約１０００ｎｍ〜１４００ｎｍの光を検出可能であることがより好ましい。

また、ＥＬ／ＰＬ測定系５は、ＰＬ測定を行うために、ＰＬプローブ光源５５を備えている。ＥＬ／ＰＬ測定系５は、ＰＬプローブ光源５５から照射されたＰＬプローブ光によって、太陽電池９をＰＬ発光させ、当該ＰＬ発光をイメージセンサ５３で検出する。

なお、検査装置１００において、ＥＬ／ＰＬ測定系５は、必ずしも必須の構成ではなく、省略することも考えられる。また、ＥＬ／ＰＬ測定系５が、ＥＬ測定またはＰＬ測定のどちらか一方のみを測定できるように構成されていてもよい。

図２は、テラヘルツ波測定系２の概略構成図である。テラヘルツ波測定系２は、プローブ光照射部２２、テラヘルツ波検出部２３および遅延部２４を備えている。

プローブ光照射部２２は、フェムト秒レーザ２２１を備えている。フェムト秒レーザ２２１は、例えば、３６０ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域を含む波長のパルス光（パルス光ＬＰ１）を放射する。具体例としては、中心波長が８００ｎｍ付近であり、周期が数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚ、パルス幅が１０〜１５０フェムト秒程度の直線偏光のパルス光が、フェムト秒レーザ２２１から放射される。もちろん、その他の波長領域（例えば、青色波長（４５０〜４９５ｎｍ）、緑色波長（４９５〜５７０ｎｍ）などの可視光波長）のパルス光が出射されるようにしてもよい。

フェムト秒レーザ２２１から出射されたパルス光ＬＰ１は、ビームスプリッタＢ１により２つに分割される。分割された一方のパルス光（パルス光ＬＰ１１）は、太陽電池９に照射される。このとき、プローブ光照射部２２は、パルス光ＬＰ１１の照射を、受光面９１側から行う。また、パルス光ＬＰ１１の光軸が、太陽電池９の受光面９１に対して斜めに入射するように、パルス光ＬＰ１１が太陽電池９に対して照射される。本実施形態では、入射角度が４５度となるように照射角度が設定されている。ただし、入射角度はこのような角度に限定されるものではなく、０度から９０度の範囲内で適宜変更することができる。

太陽電池９などフォトデバイスは、例えば、ｐ型とｎ型の半導体が接合されたｐｎ接合部を有している。このｐｎ接合部付近では電子と正孔とが互いに拡散して結びつく拡散電流が生じることによって、ｐｎ接合部付近に電子と正孔とがほとんど存在しない空乏層が形成されている。この領域では、電子と正孔をそれぞれｎ型、ｐ型領域に引き戻す力が生じるため、フォトデバイスの内部に電場（内部電界）が生じている。

仮に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ光がｐｎ接合部に照射された場合、ｐｎ接合部において発生した自由電子および自由正孔が、内部電界によって、自由電子がｎ型半導体側へ、取り残された自由正孔がｐ型半導体側へ移動する。フォトデバイスでは、この電流がｎ型半導体およびｐ型半導体のそれぞれに取り付けられた電極を介して、外部に取り出される。例えば太陽電池の場合、ｐｎ接合部の空乏層に光が照射されたときに生じる自由電子と自由正孔の移動が、直流電流として利用される。

マクスウェルの方程式によると、電流に変化が生じたとき、その電流の時間微分に比例した強度の電磁波が発生する。すなわち、空乏層などの光励起キャリア発生領域にパルス光が照射されることで、瞬間的に光電流の発生および消滅が起こる。この瞬間的に発生する光電流の時間微分に比例して、電磁波パルス（テラヘルツ波パルスＬＴ１）が発生する。

図２に示すように、ビームスプリッタＢ１によって分割された他方のパルス光は、検出光ＬＰ１２として遅延部２４を経由し、テラヘルツ波検出部２３のテラヘルツ波検出器２３１に入射する。また、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて発生したテラヘルツ波パルスＬＴ１は、放物面鏡などによって適宜集光され、テラヘルツ波検出器２３１に入射する。

なお、図１に示すように、パルス光ＬＰ１１は、Ｙ軸方向沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）太陽電池９に照射される。また、Ｙ軸方向に沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１が、テラヘルツ波検出器２３１によって検出される。このように、本実施形態では、パルス光ＬＰ１１の照射方向、および、検出されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の放射方向が、複数の電極ピン４３１が所定間隔をあけて配列される方向（すなわち、Ｙ軸方向）に一致している。このため、複数の電極ピン４３１によって、プローブ光であるパルス光ＬＰ１１が遮られたり、あるいは、発生したテラヘルツ波パルスＬＴ１が、複数の電極ピン４３１によって遮られたりすることを抑制している。

テラヘルツ波検出器２３１は、電磁波検出素子として、例えば、光伝導スイッチを備えている。テラヘルツ波パルスＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に入射する状態で、検出光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的にテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度に応じた電流が発生する。この電界強度に応じた電流は、Ｉ／Ｖ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路などを介してデジタル量に変換される。このようにして、テラヘルツ波検出部２３は、検出光ＬＰ１２の照射に応じて、太陽電池９を透過したテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度を検出する。なお、光伝導スイッチとは異なる他の素子、例えば非線形光学結晶を採用することも考えられる。

遅延部２４は、検出光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を連続的に変更する光学装置である。遅延部２４は、検出光ＬＰ１２の入射方向に沿って直線移動する遅延ステージ２４１と遅延ステージ２４１を移動させる遅延ステージ駆動機構２４２とを備えている。遅延ステージ２４１は、検出光ＬＰ１２をその入射方向に折り返させる折り返しミラー１０Ｍを備えている。また、遅延ステージ駆動機構２４２は、制御部７の制御に基づいて、検出光ＬＰ１２の入射方向に沿って遅延ステージ２４１を平行移動させる。遅延ステージ２４１が平行移動することによって、ビームスプリッタＢ１からテラヘルツ波検出器２３１までの検出光ＬＰ１２の光路長が連続的に変更される。

遅延ステージ２４１は、テラヘルツ波パルスＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に到達する時間と、検出光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１へ到達する時間との差（位相差）を変更する。具体的には、遅延ステージ２４１によって、検出光ＬＰ１２の光路長を変化することによって、テラヘルツ波検出器２３１においてテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度を検出するタイミング（検出タイミングまたはサンプリングタイミング）が遅延される。

なお、遅延ステージ２４１とは異なる構成によって、検出光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を変更することも可能である。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子として用いてもよい。例えば、特許文献である特開２００９−１７５１２７号公報に開示された電気光学素子を利用することができる。

また、検出光ＬＰ１２の光路長を変更する代わりに、太陽電池９に向かうパルス光ＬＰ１１の光路長、もしくは、太陽電池９から放射されたテラヘルツ波パルスＬＴ１の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、テラヘルツ波検出器２３１に検出光ＬＰ１２が到達する時間に対して、テラヘルツ波検出器２３１にテラヘルツ波パルスＬＴ１が到達する時間をずらすことができる。つまり、テラヘルツ波検出器２３１におけるテラヘルツ波パルスＬＴ１の検出タイミングを遅延させることができる。

太陽電池９について、テラヘルツ波測定を行う場合には、試料台４の電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９に逆バイアス電圧を印加してもよい。これによって、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の強度を高めることができる。また、電圧印加テーブル４１および電極バー４３２間を短絡接続して、太陽電池９の表面側電極と裏面側電極とを短絡することも考えられる。この場合においても、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の強度を高めることができる。

図３は、検査装置１００における制御部７と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。制御部７は、演算装置としてのＣＰＵ７１、読み取り専用のＲＯＭ７２、主にＣＰＵ７１のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ７３および不揮発性の記録媒体である記憶部７４を備えている。制御部７は、表示部６１、操作部６２、ＥＬ／ＰＬ測定系５、ステージ駆動機構３１、遅延ステージ駆動機構２４２、カメラ６といった検査装置１００の各要素とバス配線、ネットワーク回線またはシリアル通信回線などによって接続されている。制御部７は、これらの要素の動作制御を行ったり、これらの要素からデータを受け取ったりする。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２内に格納されているプログラム７５を読み取りつつ実行することによって、ＲＡＭ７３または記憶部７４に記憶されている各種データについての演算処理を行う。このように、制御部７は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３及び記憶部７４を備えており、一般的なコンピュータとして構成されている。

表示部６１は、液晶表示装置などで構成されており、各種情報をオペレータに提示する。操作部６２は、マウス、キーボードなどの各種入力装置として構成されており、オペレータが制御部７に与える指令のための操作を受け付ける。なお、表示部６１がタッチパネル機能を備えることによって、表示部６１が操作部６２の機能の一部または全部を備えていてもよい。

図４は、検査装置１００におけるデータ処理の流れを示す図である。図４に示す配線パターン情報取得部７１１、走査位置決定部７１３、画像生成部７１５は、ＣＰＵ７１がプログラム７５に従って動作することによって、ソフトウェア的に実現される機能である。なお、これらの機能の一部または全部が、専用の論理回路等によってハードウェア的に実現されてもよい。また、図４に示す例では、各データが記憶部７４を介して行われているが、各データの一部または全部が、ＲＡＭ７３を介して行われてもよい。

まず、本実施形態では、太陽電池９をカメラ６で撮影することによって取得された撮影画像データ８１が、記憶部７４に保存される。

配線パターン情報取得部７１１は、太陽電池９についての配線パターン情報を取得する。配線パターン情報とは、太陽電池９の受光面９１に形成されている表面側電極の少なくとも一部の領域を示す情報である。配線パターン情報を取得する態様は、種々考えられるが、一例として、配線パターン情報取得部７１１は、記憶部７４に保存された撮影画像データ８１について、エッジ強調処理または二値化処理などの各種画像処理を適宜実行する。これによって、太陽電池９に形成された配線パターンを検出し、配線パターン情報を取得する。

図５は、試料台４の電圧印加テーブル４１に保持された太陽電池９を示す概略平面図である。図５に示す太陽電池９の受光面９１に形成された表面側電極は、一方向に沿って延びる２本の長尺矩形板状のバスバー電極９３，９３と、これらバスバー電極９３，９３の双方に直交するように延びる多数の細長板状のフィンガー電極９５とで構成されている。

太陽電池９は、あらかじめ、バスバー電極９３の長手方向がＹ軸方向に沿うように、試料台４に設置される。また図示のように、太陽電池９に電圧を印可する場合には、Ｙ軸方向に沿って一定間隔で並ぶ複数の電極ピン４３１が、各バスバー電極９３のそれぞれに当接される。

バスバー電極９３は、フィンガー電極９５に比べて幅広に形成されている。本実施形態では、配線パターン情報取得部７１１は、バスバー電極９３およびフィンガー電極９５からなる表面側電極のうち、バスバー電極９３の位置を取得する。

なお、上記説明では、配線パターン情報を得るため、カメラ６で撮影して得た撮影画像データ８１が用いられている。しかしながら、撮影画像データ８１の代わりに、ＥＬ／ＰＬ測定系５のイメージセンサ５３によって取得されたＥＬ画像データまたはＰＬ画像データが用いられてもよい。太陽電池９においては、バスバー電極９３の部分からはＥＬ光またはＰＬ光は発生しないため、これらが示す画像によっても、バスバー電極９３を他の部分から識別できる。つまり、バスバー電極９３の位置は、ＥＬ画像またはＰＬ画像から特定可能である。

また、太陽電池の配線パターンを規定するＣＡＤデータなどから、バスバー電極９３の位置が特定されてもよい。しかしながら、試料台４への固定状況によって、バスバー電極９３が理想位置からずれる場合が考えられる。このため、撮影画像データ８１，ＥＬ画像データまたはＰＬ画像データに基づき、バスバー電極９３を検出することによって、バスバー電極９３の位置を高精度に特定できる。

図４に戻って、配線パターン情報取得部７１１によって取得された配線パターンの領域を示す配線パターン情報８３は、記憶部７４に保存される。この配線パターン情報８３は、走査位置決定部７１３によって読み出される。走査位置決定部７１３は、テラヘルツ波測定系２において、パルス光ＬＰ１１で走査する位置を決定する。具体的には、走査位置決定部７１３は、操作部６２を介してオペレータが所望する検査すべき領域（以下、「検査対象領域」と称する。）の操作指令を受け付ける。そして、走査位置決定部７１３は、指令を受けた検査対象領域、および、配線パターン情報８３に基づいて、パルス光で走査する位置（以下、「走査位置」と称する。）を決定する。走査位置決定部７１３は、この決定した走査位置を示す走査位置情報８５を記憶部７４に保存する。走査位置情報８５は、制御部７がステージ駆動機構３１を制御するために読み出される。

図６は、太陽電池９上に設定された、検査対象領域Ｒ１、配線パターン領域Ｒ２および走査領域Ｒ３を示す図である。図６では、太陽電池９の全域が検査対象領域Ｒ１とされた場合を示している。このような太陽電池９について、配線パターン情報取得部７１１によって、配線パターン情報が示すバスバー電極９３の領域（配線パターン領域Ｒ２）が取得される。すると、走査位置決定部７１３は、検査対象領域Ｒ１から配線パターン領域Ｒ２を差し引いた領域を、走査領域Ｒ３とする。そして、走査位置決定部７１３は、当該走査領域Ｒ３に基づいて、走査位置を決定する。

太陽電池９において、表面側電極の部分にパルス光ＬＰ１１を照射した場合、その光は表面側電極に遮られてしまう。このため、パルス光ＬＰ１１は、ｐｎ接合部（光キャリア発生領域）まで到達せず、テラヘルツ波パルスＬＴ１を有効に発生させることが困難である。したがって、表面側電極の部分にパルス光ＬＰ１１を照射することは、測定時間のロスとなる場合がある。そこで、本実施形態に係る検査装置１００では、オペレータが指定した検査対象領域Ｒ１に、表面側電極のうちのバスバー電極９３に相当する配線パターン領域Ｒ２が含まれていた場合、これを除いた残余の領域を走査領域Ｒ３とし、走査位置を決定する。このため、検査装置１００によると、余計なパルス光ＬＰ１１の照射が軽減されるため、主走査の回数を低減でき、検査時間を短縮できる。このため、効率的に検査対象領域Ｒ１を検査できる。特に、表面側電極のバスバー電極９３は、フィンガー電極９５に比べて幅が大きい。このため、バスバー電極９３を避けてパルス光ＬＰ１１で走査することは、極めて有効である。

ここで、検査装置１００において、太陽電池９をパルス光で走査する機構について説明する。図７は、パルス光ＬＰ１１で走査される太陽電池９を示す概略平面図である。図７においては、太陽電池９におけるパルス光ＬＰ１１の照射位置が、略円形の照射スポットＳＰ１として概念的に示されている。

図７に示すように、検査装置１００においては、パルス光ＬＰ１１を出射した状態で、ステージ駆動機構３１を駆動して、太陽電池９をＹ軸方向に移動させる。これによって、矢符ＡＲ１１で示すように、太陽電池９の走査領域Ｒ３におけるＹ軸方向の一方端部から他方端部までが、パルス光ＬＰ１１で走査される。そして、テラヘルツ波検出器２３１は、パルス光ＬＰ１１が所定のピッチ（Ｐ１）進む毎に、テラヘルツ波パルスＬＴ１の検出を行う。以下、このＹ軸方向の走査を、主走査と称する。この主走査において、検査装置１００は、テラヘルツ波検出器２３１によって検出された電界強度を示す情報（テラヘルツ波強度情報８７）を記憶部７４に保存する（図４参照）。

この主走査が完了すると、検査装置１００は、移動ステージ３をＸ軸方向に所定のピッチ（Ｐ２）分移動させる。これによって、図７中、矢符ＡＲ２１で示すように、太陽電池９におけるパルス光ＬＰ１１の照射位置が、Ｘ軸方向に沿って移動する。以下、このＸ軸方向の走査を、副走査と称する。なお、主走査時におけるデータ取得間隔（ピッチＰ１）および副走査における照射位置の移動距離（ピッチＰ２）は、任意に定めることができるが、例えば、パルス光ＬＰ１１のビーム径（照射スポットＳＰ１の直径、例えば１０〜１００μｍ）よりも大きくすることによって、検査時間を短縮してもよい。あるいは、ピッチＰ１，Ｐ２をパルス光ＬＰ１１のビーム径以下とし、テラヘルツ波パルスＬＴ１の測定値を平均化することによって、太陽電池９を高精度に検査するようにしてもよい。

検査装置１００は、副走査を行った後、パルス光ＬＰ１１を出射しつつ、先の主走査とは反対の方向に、太陽電池９を移動させる。これによって、走査領域Ｒ３におけるＹ軸方向の他方端部から一方端部までが、パルス光ＬＰ１１で走査される。

検査装置１００は、このように、主走査と副走査を繰り返して行うことによって、検査対象領域Ｒ１をパルス光ＬＰ１１で走査する。プローブ光照射部２２、移動ステージ３およびステージ駆動機構３１は、太陽電池９を、パルス光ＬＰ１１で走査する走査機構の一構成例である。

上述したように、検査装置１００は、配線パターン領域Ｒ２については、走査を行わないものとされるが、これは次のようにして実現される。

例えば、ｎ回目の主走査（矢符ＡＲ１２で示す）が配線パターン領域Ｒ２の−Ｘ側に設定されており、次の副走査でピッチＰ２移動させた場合に、パルス光ＬＰ１１の照射位置が配線パターン領域Ｒ２に重なるとする。この場合、検査装置１００は、ｎ回目の主走査の後の副走査で、配線パターン領域Ｒ２の幅（ここでは、バスバー電極９３の幅に対応する。）に対応するピッチＰ３（＞Ｐ２）分だけ、照射位置を移動させる。そして、ｎ＋１回目の主走査（矢符ＡＲ１３）を行う。このような走査が行われるように、走査位置決定部７１３が走査位置を決定する。このため、図７中、矢符ＡＲ２２で示すように、パルス光ＬＰ１１の照射位置（照射スポットＳＰ１）を、配線パターン領域Ｒ２の幅に対応した分移動させる副走査を行う。

図７に示す例では、走査領域Ｒ３が、配線パターン領域Ｒ２に重ならないように設定されている。このため、配線パターン領域Ｒ２の両側部分における主走査では、パルス光ＬＰ１１の照射スポットＳＰ１が配線パターン領域Ｒ２に重ならないように走査位置が近接している。しかしながら、パルス光ＬＰ１１の走査位置はこれに限定されるものではない。

図８は、他のパルス光ＬＰ１１の照射例を概念的に示す概略平面図である。図８に示す例では、パルス光ＬＰ１１の照射スポットＳＰ１が、配線パターン領域Ｒ２に重なるように、パルス光ＬＰ１１の走査位置が決定されている。この場合、パルス光ＬＰ１１のうちバスバー電極９３に重なる部分からテラヘルツ波パルスＬＴ１を発生させることは困難であるものの、バスバー電極９３の端部まで検査できる。

図９は、テラヘルツ波強度分布画像ｉ１の概略図である。画像生成部７１５（図４参照）は、テラヘルツ波強度情報８７に基づいて、太陽電池９におけるテラヘルツ波強度の分布を示すテラヘルツ波強度分布画像ｉ１を生成する。そして、検査装置１００は、オペレータの指令等に基づいて、当該画像を表示部６１に表示する。図９に示すテラヘルツ波強度分布画像ｉ１は、太陽電池９における一部の領域のみにおける強度分布を示している。このように、テラヘルツ波強度分布画像ｉ１によると、太陽電池９において発生したテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度分布を、視覚的に把握することができる。したがって、例えば、太陽電池９の不良箇所の特定を容易に行うことができる。

図１０は、配線パターン領域の設定例を説明するための概略平面図である。図１０に示すように、太陽電池９全体が斜めに配置された場合や、あるいは、そもそもバスバー電極９３が矩形の太陽電池９の側辺に対して斜めに形成されている場合、バスバー電極９３がＹ軸方向に対して傾斜するように配置される場合がある。

このようなバスバー電極９３に対しては、配線パターン情報取得部７１１が、バスバー電極９３を全て含まれ、かつ、Ｙ軸方向に延びる矩形領域Ｒ２ａを配線パターン領域としてもよい。この場合、バスバー電極９３の全てを走査領域Ｒ３から除くことができる。これによって、テラヘルツ波パルスＬＴ１の強度が取得されない主走査が行われないため、検査効率を高めることができる。また、配線パターン情報取得部７１１が、バスバー電極９３に含まれ、かつ、Ｙ軸方向に延びる矩形領域Ｒ２ｂを配線パターン領域としてもよい。この場合、バスバー電極９３の周縁部分を走査領域Ｒ３に含めることができる。したがって、バスバー電極９３の境界部分まで検査できる。

また、パルス光ＬＰ１１自体の光路を変更する走査機構を採用してもよい。具体的には、往復揺動するガルバノミラーによって、パルス光ＬＰ１１の光路を、太陽電池９の受光面９１に平行なＸＹ平面に沿って変更することが考えられる。また、ガルバノミラーの代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラーまたは音響光学素子などを採用してもよい。

また、上記実施形態では、フェムト秒レーザ２２１からパルス光を出射させて、太陽電池９からパルス状のテラヘルツ波を放射させている。しかしながら、フェムト秒レーザ２２１の代わりに、発振周波数がわずかに相違する２つの連続光を出射する２つの光源を利用することも可能である（特開２０１３−１７０８６４号公報）。具体的には、２つの連続光を、光導波路である光ファイバなどで形成されたカプラによって重ね合わせることで、差周波に対応する光ビート信号を生成する。そして、この光ビート信号を、太陽電池９に照射することによって、その光ビート信号の周波数に応じた電磁波（テラヘルツ波）を放射させることができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ 検査装置
１ 装置架台
２ テラヘルツ波測定系
２２ プローブ光照射部
２２１ フェムト秒レーザ
２３ テラヘルツ波検出部
２３１ テラヘルツ波検出器
２４ 遅延部
３ 移動ステージ
３１ ステージ駆動機構
４ 試料台
４１ 電圧印加テーブル
４３ 電極ピンユニット
４３１ 電極ピン
４３２ 電極バー
５ ＥＬ／ＰＬ測定系
６ カメラ
７ 制御部
７１ ＣＰＵ
７１１ 配線パターン情報取得部
７１３ 走査位置決定部
７１５ 画像生成部
７４ 記憶部
８１ 撮影画像データ
８３ 配線パターン情報
８５ 走査位置情報
８７ テラヘルツ波強度情報
９ 太陽電池
９１ 受光面
９３ バスバー電極
９５ フィンガー電極
ｉ１ テラヘルツ波強度分布画像
ＬＰ１１ パルス光（プローブ光）
ＬＴ１ テラヘルツ波パルス
Ｐ１〜Ｐ３ ピッチ
Ｒ１ 検査対象領域
Ｒ２ 配線パターン領域
Ｒ３ 走査領域
ＳＰ１ 照射スポット

Claims (8)

1. 電極の配線パターンが形成された太陽電池を検査する検査装置において、
   太陽電池を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記太陽電池をプローブ光で走査する走査機構と、
   前記プローブ光の照射に応じて、前記太陽電池から放射される電磁波を検出する検出部と、
   前記配線パターンの位置を示す配線パターン情報を取得する配線パターン情報取得部と、
   前記太陽電池における検査対象領域から前記配線パターンの少なくとも一部を除いた走査領域に基づいて、前記走査機構が前記プローブ光で走査する走査位置を示す走査位置情報を決定する走査位置決定部と、
   前記走査位置情報に基づく前記走査位置を、前記プローブ光で走査するように前記走査機構を制御する制御部と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記走査機構は、
   前記プローブ光に対し、前記太陽電池の表面に平行な主走査方向に沿って前記太陽電池を相対的に移動させる主走査機構と、
   前記プローブ光に対し、前記太陽電池の表面に平行で、かつ、前記主走査方向に直交する副走査方向に前記太陽電池を相対的に移動させる副走査機構と、
   を含み、
   前記制御部は、前記配線パターンのうち、前記主走査方向に延びる部分を除いて前記プローブ光で走査するように、前記副走査機構を制御する、検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置において、
   前記主走査方向に延びる部分が、バスバー電極の部分を含む、検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置であって、
   前記保持部に保持された前記太陽電池における前記バスバー電極の延びる方向に沿って、所定の間隔をあけて配列される複数の電極ピン、
   をさらに備え、
   前記走査機構は、前記主走査方向と平行に前記プローブ光を照射し、前記検出部は、前記主走査方向と平行に放射される前記電磁波を検出する、検査装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記配線パターン情報取得部が、
   前記太陽電池を撮影して得られた画像から、前記配線パターンを検出することによって、前記配線パターン情報を取得する、検査装置。
6. 表面に電極の配線パターンが形成された太陽電池を検査する検査方法であって、
   （ａ）太陽電池を保持部で保持する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程にて保持された前記太陽電池の表面に形成された配線パターンの位置を示す配線パターン情報を取得する工程と、
   （ｃ）前記太陽電池における検査対象領域から前記配線パターンの少なくとも一部を除いた走査領域に基づいて、前記走査機構が前記プローブ光で走査する走査位置を示す走査位置情報を決定する走査位置工程と、
   （ｄ）前記（ｃ）工程にて決定された前記走査位置情報に基づく前記走査位置を、前記プローブ光で走査するとともに、前記プローブ光の照射に応じて前記太陽電池から放射される電磁波を検出する工程と、
   を含む、検査方法。
7. 請求項１に記載の検査装置であって、
   配線パターン情報取得部は、前記配線パターンが走査方向に対して斜めである場合に、前記配線パターンの一部または全部を含むように設定される前記走査方向に平行に延びる矩形領域を配線パターン情報として取得する、検査装置。
8. 請求項６に記載の検査方法であって、
   前記（ｂ）工程は、前記配線パターンが走査方向に対して斜めである場合に、前記配線パターンの一部または全部を含むように設定される前記走査方向に平行に延びる矩形領域を配線パターン情報として取得する工程を含む、検査方法。