基板検査装置および基板検査方法
【課題】従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能な基板検査装置および基板検査方法を提供する。
【解決手段】基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置である。また、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けて表面電位を測定する基板検査方法である。
【解決手段】基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置である。また、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けて表面電位を測定する基板検査方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査装置および基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン薄膜太陽電池に用いられている基板としては、透明導電膜が堆積したガラス基板が用いられている。近年、シリコン薄膜太陽電池は大面積化が進み、たとえば幅１．１ｍ×長さ１．４ｍの大面積の透明導電膜付きガラス基板上にシリコン半導体層を積層して作製されている。
【０００３】
ガラス基板上に透明導電膜が局所的に存在していない箇所（以下、「膜抜け箇所」という。）がある場合には、その膜抜け箇所で短絡電流（Ｉsc）が低下して、シリコン薄膜太陽電池の光電変換効率が低下するため、膜抜け箇所は少ない方が望ましい。そのため、シリコン薄膜太陽電池の量産現場においては、シリコン半導体層を積層する前に基板の膜抜け箇所を検出しておくことが強く求められている。
【０００４】
たとえば特許文献１および特許文献２には、膜抜け箇所の検査装置として、基板に光を照射し、その透過光または反射光を受光して画像処理することにより検査する検査装置および検査方法が開示されている。また、一般的には、熟練者の目視によって、膜抜け箇所の有無を判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８８０４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の検査装置および検査方法においては、振動や照明輝度の変化等の外的要因によって微小な膜抜け箇所を検出することができないという問題があった。
【０００７】
また、熟練者の目視による方法は官能検査となるため、膜抜け箇所の定量的な評価が困難であるという問題もあった。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能な基板検査装置および基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を検査するための基板検査装置であって、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置である。
【００１０】
ここで、本発明の基板検査装置において、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の基板検査装置において、金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の基板検査装置において、ガス吹き付けユニットは、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するようにガスを吹き付けることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の基板検査装置において、ガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。
また、本発明の基板検査装置において、ガス吹き付けユニットは、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下でガスを吹き付けることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明は、ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を用意する工程と、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付ける工程と、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定する工程と、を含む、基板検査方法である。
【００１５】
ここで、本発明の基板検査方法は、表面電位が局所的に異なる箇所が透明導電膜の膜抜け箇所であると判断する工程を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の基板検査方法において、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の基板検査方法において、金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の基板検査方法においては、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するようにガスを吹き付けることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の基板検査方法において、ガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。
また、本発明の基板検査方法においては、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下でガスを吹き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能な基板検査装置および基板検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態の基板検査装置の構成図である。
【図２】実施例１で用いられた基板の模式的な平面図である。
【図３】実施例１で用いられた透明導電膜の表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにおける表面の表面電位（Ｖ）と、透明導電膜の表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの基板の幅方向における位置（ｍｍ）と、の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
＜基板検査装置＞
図１に、本発明の基板検査装置の一例である本実施の形態の基板検査装置の構成を示す。本実施の形態の基板検査装置は、ガス吹き付けユニット１００１と、表面電位測定ユニット１００２と、を備えている。
【００２４】
ガス吹き付けユニット１００１は、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが設けられた基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるために設けられている。ガス吹き付けユニット１００１は、ガスが充填されたボンベ２００と、金属粒子が充填されたチャンバ３００と、金属粒子を含むガスを吐出するためのガス吐出器４００と、ボンベ２００とチャンバ３００とを接続する配管９００ａと、チャンバ３００とガス吐出器４００とを接続する配管９００ｂと、を備えている。
【００２５】
表面電位測定ユニット１００２は、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定するために設けられている。表面電位測定ユニット１００２は、プローブ５００と、表面電位差計６００と、アルミニウム箔などの金属箔７００と、金属箔７００と電気的に接続する導体８００と、プローブ５００と表面電位差計６００とを電気的に接続する導線１１００ａと、導体８００と表面電位差計６００とを電気的に接続する導線１１００ｂと、を備えている。ここで、金属箔７００は、導体８００を介してアースされている。
【００２６】
ボンベ２００にはガス吐出器４００から吐出するためのガスが充填されている。ボンベ２００に充填されるガスは特に限定されないが、不活性ガスが充填されていることが好ましい。不活性ガスは化学的に安定な性質を有し、チャンバ３００に充填された金属粒子とは化学反応をしない傾向にある。不活性ガスとしては、たとえば、窒素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスからなる群から選択された少なくとも１種を含むガスを用いることができる。
【００２７】
チャンバ３００にはガス吐出器４００から上記のガスとともに吐出するための金属粒子が充填されている。チャンバ３００に充填される金属粒子は特に限定されないが、長周期型周期表の第１１族の元素（銅、銀および金）の少なくとも１種の粒子であることが好ましく、なかでも金粒子であることがより好ましい。金属粒子として、長周期型周期表の第１１族の元素（銅、銀および金）の少なくとも１種の粒子を用いた場合、特に金粒子を用いた場合には、金は常圧の大気中で酸化しない特性を有していることから物性的な変化がなく安定していることにより、大気中のラインで、高温多湿等のいかなる環境下においても用いることができるため、生産技術から見て、非常に好ましい傾向にある。
【００２８】
また、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることがより好ましい。金属粒子の径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合、特に５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である場合には、金属粒子がプラズモン共鳴を介した散乱により、たとえば０．５μｍ〜０．６μｍのような短波長領域の光を１．８倍程度増幅させることができ、本実施の形態の基板検査装置で検査された基板を用いて作製されたシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscが増大する傾向にある。その詳細は、Appl. Phys. Lett. 86, 063106（2005）で議論されている。
【００２９】
なお、本明細書において、金属粒子の径とは、金属粒子の直径を意味しており、ゾル−ゲル法による粒子作製時において、光子相関分光方法、すなわちブラウン運動をする粒子にレーザ光を照射して散乱された光の強度の変動を解析することによって測定することができる。
【００３０】
金属粒子の製造方法は、特に限定されず、たとえば、粉砕法、またはコロイド粒子を用いたゾル−ゲル法などを用いることができる。なかでも、金属粒子の製造方法としては、ゾル−ゲル法を用いることが好ましい。この場合には、微小な径の金属粒子を得ることができる傾向にある。
【００３１】
ガス吐出器４００は、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に、金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように金属粒子を含むガス４０１を吹き付けることが好ましい。ガス吐出器４００が、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に、金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた場合には、本実施の形態の基板検査装置で検査された基板を用いて作製されたシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscが増大するとともに、曲線因子（Ｆ．Ｆ）が増大する傾向にある。すなわち、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する金属粒子の密度が１×１０7個／ｃｍ2未満である場合には、金属粒子が少なすぎて、金属粒子の存在によるシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscの増大効果が得られない傾向にある。また、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する金属粒子の密度が１×１０9個／ｃｍ2を超える場合には、直列抵抗成分および漏れ電流に起因する並列抵抗成分の増加により曲線因子が低下する傾向にある。
【００３２】
ガス吐出器４００は、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で金属粒子を含むガス４０１を吹き付けることが好ましい。５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下の吹き付け圧力で金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた場合には、表面電位測定ユニット１００２による基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位の測定に影響を与えることなく、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する微粒子を除去することができる傾向にある。
【００３３】
すなわち、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未満である場合には、基板１００の透明導電膜１００ａの表面粗さおよび／または湿気による表面張力によって付着している微粒子を除去することができない傾向にある。たとえば、基板１００の透明導電膜１００ａの表面上に５００μｍ程度の径を有する微粒子を１０個設置したところ、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未満である場合には当該微粒子をほとんど除去できないことが１００倍の倍率の光学顕微鏡による観察で確認された。その一方、吹き付け圧力を５ｋｇ／ｃｍ2以上とした場合には当該微粒子をすべて除去することが確認できた。また、吹き付け圧力が１０ｋｇ／ｃｍ2を超える場合には当該微粒子を除去することはできるが、透明導電膜１００ａの表面での摩擦に起因して発生する静電気が観測された。このような静電気は、表面電位測定ユニット１００２による表面電位の測定に影響を与えるおそれがある。
【００３４】
また、たとえば基板１００を矢印１２００の方向に移動させることによって、ガス吹き付けユニット１００１で金属粒子を含むガス４０１を基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に吹き付けた後に、表面電位測定ユニット１００２で基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定することができる。
【００３５】
そのため、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた後に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定することができるように基板１００を移動させることができる基板移動ユニットをさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
＜基板検査方法＞
以下、本発明の基板検査方法の一例として、図１に示す本実施の形態の基板検査装置を用いた本実施の形態の基板検査方法について説明する。
【００３７】
まず、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが設けられた基板１００を用意する工程を行なう。
【００３８】
ここで、ガラス基板１００ｂとしては、ＳｉＯ2からなるガラス基板を用いることができる。また、透明導電膜１００ａとしては、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛および酸化錫からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。透明導電膜１００ａは、ガラス基板１００ｂ上に、たとえば、スパッタリング法またはＣＶＤ法などの方法で堆積することができる。また、基板１００としては、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが予め設けられた市販の基板を用いることもできる。
【００３９】
また、透明導電膜１００ａは、パターンニングされていてもよい。透明導電膜１００ａのパターンニングは、たとえば、レーザスクライブ法などで透明導電膜１００ａにストライプ状の溝などを形成することによって行なうことができる。
【００４０】
また、基板１００としては、透明導電膜１００ａの表面が洗浄されたものを用意してもよい。一般的に、シリコン薄膜太陽電池の製造工程においては、透明導電膜１００ａ上にシリコン半導体層を積層する前に透明導電膜１００ａの表面の洗浄が行なわれる。透明導電膜１００ａの表面の洗浄は、たとえば、純水、超純水、またはエタノールを用いた超音波洗浄により行なうことができる。これにより、透明導電膜１００ａの表面の微粒子や油分を除去することができるとともに、透明導電膜１００ａにパターンニングが行なわれた場合には透明導電膜１００ａの切り屑を除去することができる。
【００４１】
次に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガス４０１を吹き付ける工程を行なう。
【００４２】
ここで、金属粒子を含むガス４０１は、ボンベ２００に充填されたガスが配管９００ａを通ってチャンバ３００に流れ込み、チャンバ３００に充填された金属粒子を含んだ状態で配管９００ｂを通ってガス吐出器４００に流れ込み、ガス吐出器４００から基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に吹き付けられる。
【００４３】
金属粒子を含むガス４０１に用いられるのに好適なガスおよび金属粒子の条件、ならびに金属粒子を含むガス４０１の好適な吹き付け条件は上記と同様であるため、ここではその説明については省略する。
【００４４】
次に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定する工程を行なう。ここで、表面電位は、たとえば、アースされた金属箔７００をガラス基板１００ｂに接触させた状態で、プローブ５００を透明導電膜１００ａの表面に接触させることなく、透明導電膜１００ａの表面上方を移動させることなどの方法により行なうことができる。これにより、基板１００のガラス基板１００ｂ側の表面に対する基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の電位差（表面電位）を表面電位差計６００によって測定することができる。なお、表面電位の検出装置は、測定のための電極と、被測定物との間の静電容量を検出するものであって、その検出理論は公知であり、市販もされている。
【００４５】
金属箔７００をガラス基板１００ｂに接触させるとともにプローブ５００に電圧を印加した状態で、プローブ５００を透明導電膜１００ａの表面に接触させながら移動させる。そして、表面電位差計６００によって測定された表面電位が局所的に異なる箇所が透明導電膜１００ａの膜抜け箇所となる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、透明導電膜１００ａの膜抜け箇所は、他の箇所と比べて表面電位が局所的に異なることを見い出したことによるものである。その理由は、以下のような理由であると推測される。
【００４６】
すなわち、透明導電膜１００ａと、膜抜けによってガラス基板１００ｂの表面が露出した箇所と、では帯電のしやすさが異なる。透明導電膜１００ａは帯電し難い性質を有し、電離電圧が小さいＳｉＯ2（ガラス基板１００ｂ）は正に帯電しやすい性質を有している。さらに、金属粒子は、電離電圧が大きいために負に帯電しやすい性質を有している。
【００４７】
負に帯電した金属粒子が基板１００に到達すると、透明導電膜１００ａの膜抜けによって露出したＳｉＯ2領域では、負に帯電した金属粒子と正に帯電したＳｉＯ2とがクーロン力により引き合うことによって、金属粒子が膜抜け箇所のＳｉＯ2領域に吸着される。このとき、静電誘導によって金属粒子からＳｉＯ2領域に電子は移動するが、ＳｉＯ2領域では正電荷が圧倒的に多いため、ＳｉＯ2領域は正に帯電した状態を維持する。
【００４８】
その一方、金属粒子はＳｉＯ2領域への電子の移動により正に帯電するため、クーロン力によって、正に帯電した状態を維持しているＳｉＯ2領域から離れる。
【００４９】
また、透明導電膜１００ａの表面上に金属粒子が到達した場合には、透明導電膜１００ａは当該金属粒子によって、見かけ上、負に帯電しているようになる。そのため、透明導電膜１００ａと、膜抜け箇所において露出しているＳｉＯ2領域と、は、異なる極性で帯電していると考えられるため、膜抜け箇所はその他の透明導電膜１００ａの設置箇所と局所的に表面電位が異なることになり、これが表面電位の差異として検出されることになる。
【００５０】
なお、上記の各工程の前後にはそれぞれ他の工程が含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００５１】
本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、透明導電膜１００ａの表面電位の差異に基づいて膜抜け箇所を検出することができるため、従来よりも振動や照明輝度の変化等の外的要因を排除して微小な膜抜け箇所も検出することができる。
【００５２】
また、本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、熟練者の目視などによる官能検査を必要としないため、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となる。
【００５３】
以上により、本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となる。
【実施例１】
【００５４】
実施例１においては、図１に示す構成の基板検査装置を用いて透明導電膜の膜抜けの検査を行なった。
【００５５】
まず、厚さ４ｍｍのガラス（ＳｉＯ2）基板１００ｂ上に、厚さ１μｍの酸化錫と厚さ０．０１０μｍの酸化亜鉛とを積層することによって透明導電膜１００ａが形成された基板１００を用意した。
【００５６】
次に、図２の模式的平面図に示すように、基板１００を幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍに切り出し、透明導電膜１００ａの一部を除去してガラス基板１００ｂの表面を露出させて人工的に膜抜け箇所１０１，１０２，１０３を形成した。
【００５７】
なお、基板１００の表面領域を長さ方向に３つの領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃに分けたときに、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにそれぞれ膜抜け箇所１０１，１０２，１０３が配置されるように膜抜け箇所１０１，１０２，１０３を形成した。
【００５８】
また、膜抜け箇所１０１は直径１ｍｍの円形状の孔とし、膜抜け箇所１０２は直径５００μｍの円形状の孔とし、膜抜け箇所１０３は直径３００μｍの円形状の孔とした。
【００５９】
その後、第２高調波ＹＡＧレーザ光を用いたレーザスクライブ法により、透明導電膜１００ａにスクライブ幅６０μｍの溝（図示せず）を形成し、透明導電膜１００ａを純水で超音波洗浄した。
【００６０】
次に、図１に示すボンベ２００に窒素ガスを充填するとともに、チャンバ３００に１００ｎｍ径の金粒子（レーザースクライブ法により形成された溝の幅＜金粒子の径）を充填した。
【００６１】
そして、ガス吐出器４００から上記のようにして作製した図２に示す基板１００の透明導電膜１００ａの表面に金属粒子を含むガス４０１として金粒子を含む窒素ガスを吹き付けた。ここで、金粒子を含む窒素ガスの吹き付け圧力は７ｋｇ／ｃｍ2とされ、１秒間の吹き付けで基板１００の透明導電膜１００ａの表面に７×１０7個／ｃｍ2〜２×１０8個／ｃｍ2の金粒子が存在するように金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった。
【００６２】
そして、図示しない基板移動ユニットによって基板１００を矢印１２００の方向に移動させて、金粒子を含む窒素ガスが吹き付けられた透明導電膜１００ａの表面電位を測定した。
【００６３】
基板１００の透明導電膜１００ａの表面から上方１０ｍｍの位置にプローブ５００を保持し、基板１００のガラス基板１００ｂの表面にアルミニウム箔である金属箔７００を接触させることによってアースを取りながら、透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの上方でプローブ５００を基板１００の幅方向に１０ｍｍ／秒の速度で移動させた。
【００６４】
これにより、表面電位差計６００で透明導電膜１００ａの表面の表面電位の測定を行なった。その結果を図３に示す。なお、図３の縦軸は表面電位差計６００で測定された透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにおける表面の表面電位（Ｖ）を示し、横軸は透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの基板１００の幅方向における位置（ｍｍ）を示している。
【００６５】
図３に示すように、透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのいずれにおいても、透明導電膜１００ａが存在する領域では表面電位差計６００において−９６０Ｖの表面電位が観測されたが、膜抜け箇所１０１，１０２，１０３では表面電位差計６００において＋３２０Ｖの表面電位が観測された。
【００６６】
以上により、実施例１においては、透明導電膜１００ａの表面電位の差異に基づいて膜抜け箇所を検出できることが確認できたため、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となることが実証された。
【実施例２】
【００６７】
まず、幅１．１×長さ１．４ｍのガラス基板の表面上に均一に透明導電膜を堆積させた基板を用意し、その基板の透明導電膜にレーザ光を照射してレーザスクライブ法によりスクライブ幅６０μｍの溝を有するように透明導電膜をパターンニングした。
【００６８】
次に、レーザスクライブ法による残渣をエアブローによって除去し、パターンニングされた透明導電膜の表面上にＣＶＤ（化学気相成長）装置にてシリコン半導体層を堆積した。
【００６９】
ここで、シリコン半導体層は、ｐ型シリコン層、０．３５μｍの厚さを有するアモルファスシリコンからなるｉ型半導体層およびｎ型シリコン半導体層を順次積層することによって形成し、ｐｉｎ構造とした。
【００７０】
その後、シリコン半導体層の表面上にマグネトロンスパッタ装置にてＡｌドープＺｎＯ透明導電膜およびＡｇ電極を順次形成することによって比較例のシリコン薄膜太陽電池を作製した。
【００７１】
ここで、通常のシリコン薄膜太陽電池モジュールの製造方法においては、透明導電膜を形成する前に直列のセル接続をするためのコンタクトラインを形成する工程と、透明導電膜およびＡｇ電極を形成した後、直列接続方向に隣接するセル間を分離するための分離溝を形成する工程と、を行なうことにより、直列に形成する所望のセルの段数を形成し、目的とする発電電圧のモジュールを実現する。
【００７２】
一方、上記の洗浄工程までを経た基板に、図１に示すボンベ２００に窒素を充填するとともに、チャンバ３００に１００ｎｍ程度の径を有する金粒子（レーザースクライブ法により形成された溝の幅＜金粒子の径）を充填した。
【００７３】
そして、ガス吐出器４００から基板の透明導電膜の表面に金属粒子を含むガス４０１として金粒子を含む窒素ガスを吹き付けた。ここで、金粒子を含む窒素ガスの吹き付け圧力は７ｋｇ／ｃｍ2とされ、１秒間の吹き付けで基板の透明導電膜の表面に７×１０7個／ｃｍ2〜２×１０8個／ｃｍ2の金粒子が存在するように金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった。
【００７４】
金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった透明導電膜の表面上に、上記と同様にしてシリコン半導体層、ＡｌドープＺｎＯ透明導電膜およびＡｇ電極をこの順序で形成して実施例のシリコン薄膜太陽電池を作製した。
【００７５】
上記のようにして作製した実施例のシリコン薄膜太陽電池および比較例のシリコン薄膜太陽電池のそれぞれに対してスペクトル分布ＡＭ１．５、エネルギ密度１００ｍＷ／ｃｍ2の１ＳＵＮ疑似太陽光を照射し、雰囲気温度とこれらのシリコン薄膜太陽電池の温度とをそれぞれ２５℃にして出力特性を測定した。
【００７６】
その結果、比較例のシリコン薄膜太陽電池の特性は、開放電圧Ｖocが０．８３Ｖ、短絡電流密度Ｊscが１３．９ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子Ｆ．Ｆが０．６７、光電変換効率Ｅffが７．７％であった。
【００７７】
それに対して、実施例のシリコン薄膜太陽電池の特性は、開放電圧Ｖocが０．８２Ｖ、短絡電流密度Ｊscが１５．８ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子Ｆ．Ｆが０．６６、光電変換効率Ｅffが８．６％であった。
【００７８】
したがって、実施例のシリコン薄膜太陽電池は、比較例のシリコン薄膜太陽電池と比べて、短絡電流密度Ｊscおよび光電変換効率が高くなる傾向にあった。
【００７９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、基板検査装置および基板検査方法に利用することができ、特にシリコン薄膜太陽電池用の基板の透明導電膜の膜抜け箇所の検出に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００ 基板、１００ａ 透明導電膜、１００ｂ ガラス基板、１０１，１０２，１０３ 膜抜け箇所、２００ ボンベ、３００ チャンバ、４００ ガス吐出器、４０１ 金属粒子を含むガス、５００ プローブ、６００ 表面電位差計、７００ 金属箔、８００ 導体、９００ａ，９００ｂ 配管、１００１ ガス吹き付けユニット、１００２ 表面電位測定ユニット、１１００ａ，１１００ｂ 導線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査装置および基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン薄膜太陽電池に用いられている基板としては、透明導電膜が堆積したガラス基板が用いられている。近年、シリコン薄膜太陽電池は大面積化が進み、たとえば幅１．１ｍ×長さ１．４ｍの大面積の透明導電膜付きガラス基板上にシリコン半導体層を積層して作製されている。
【０００３】
ガラス基板上に透明導電膜が局所的に存在していない箇所（以下、「膜抜け箇所」という。）がある場合には、その膜抜け箇所で短絡電流（Ｉsc）が低下して、シリコン薄膜太陽電池の光電変換効率が低下するため、膜抜け箇所は少ない方が望ましい。そのため、シリコン薄膜太陽電池の量産現場においては、シリコン半導体層を積層する前に基板の膜抜け箇所を検出しておくことが強く求められている。
【０００４】
たとえば特許文献１および特許文献２には、膜抜け箇所の検査装置として、基板に光を照射し、その透過光または反射光を受光して画像処理することにより検査する検査装置および検査方法が開示されている。また、一般的には、熟練者の目視によって、膜抜け箇所の有無を判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８８０４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の検査装置および検査方法においては、振動や照明輝度の変化等の外的要因によって微小な膜抜け箇所を検出することができないという問題があった。
【０００７】
また、熟練者の目視による方法は官能検査となるため、膜抜け箇所の定量的な評価が困難であるという問題もあった。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能な基板検査装置および基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を検査するための基板検査装置であって、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置である。
【００１０】
ここで、本発明の基板検査装置において、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の基板検査装置において、金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の基板検査装置において、ガス吹き付けユニットは、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するようにガスを吹き付けることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の基板検査装置において、ガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。
また、本発明の基板検査装置において、ガス吹き付けユニットは、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下でガスを吹き付けることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明は、ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を用意する工程と、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付ける工程と、基板の透明導電膜側の表面の表面電位を測定する工程と、を含む、基板検査方法である。
【００１５】
ここで、本発明の基板検査方法は、表面電位が局所的に異なる箇所が透明導電膜の膜抜け箇所であると判断する工程を含むことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の基板検査方法において、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の基板検査方法において、金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の基板検査方法においては、基板の透明導電膜側の表面に金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するようにガスを吹き付けることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の基板検査方法において、ガスは、不活性ガスを含むことが好ましい。
また、本発明の基板検査方法においては、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下でガスを吹き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能な基板検査装置および基板検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態の基板検査装置の構成図である。
【図２】実施例１で用いられた基板の模式的な平面図である。
【図３】実施例１で用いられた透明導電膜の表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにおける表面の表面電位（Ｖ）と、透明導電膜の表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの基板の幅方向における位置（ｍｍ）と、の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２３】
＜基板検査装置＞
図１に、本発明の基板検査装置の一例である本実施の形態の基板検査装置の構成を示す。本実施の形態の基板検査装置は、ガス吹き付けユニット１００１と、表面電位測定ユニット１００２と、を備えている。
【００２４】
ガス吹き付けユニット１００１は、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが設けられた基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるために設けられている。ガス吹き付けユニット１００１は、ガスが充填されたボンベ２００と、金属粒子が充填されたチャンバ３００と、金属粒子を含むガスを吐出するためのガス吐出器４００と、ボンベ２００とチャンバ３００とを接続する配管９００ａと、チャンバ３００とガス吐出器４００とを接続する配管９００ｂと、を備えている。
【００２５】
表面電位測定ユニット１００２は、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定するために設けられている。表面電位測定ユニット１００２は、プローブ５００と、表面電位差計６００と、アルミニウム箔などの金属箔７００と、金属箔７００と電気的に接続する導体８００と、プローブ５００と表面電位差計６００とを電気的に接続する導線１１００ａと、導体８００と表面電位差計６００とを電気的に接続する導線１１００ｂと、を備えている。ここで、金属箔７００は、導体８００を介してアースされている。
【００２６】
ボンベ２００にはガス吐出器４００から吐出するためのガスが充填されている。ボンベ２００に充填されるガスは特に限定されないが、不活性ガスが充填されていることが好ましい。不活性ガスは化学的に安定な性質を有し、チャンバ３００に充填された金属粒子とは化学反応をしない傾向にある。不活性ガスとしては、たとえば、窒素ガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガスおよびキセノンガスからなる群から選択された少なくとも１種を含むガスを用いることができる。
【００２７】
チャンバ３００にはガス吐出器４００から上記のガスとともに吐出するための金属粒子が充填されている。チャンバ３００に充填される金属粒子は特に限定されないが、長周期型周期表の第１１族の元素（銅、銀および金）の少なくとも１種の粒子であることが好ましく、なかでも金粒子であることがより好ましい。金属粒子として、長周期型周期表の第１１族の元素（銅、銀および金）の少なくとも１種の粒子を用いた場合、特に金粒子を用いた場合には、金は常圧の大気中で酸化しない特性を有していることから物性的な変化がなく安定していることにより、大気中のラインで、高温多湿等のいかなる環境下においても用いることができるため、生産技術から見て、非常に好ましい傾向にある。
【００２８】
また、金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることがより好ましい。金属粒子の径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である場合、特に５０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である場合には、金属粒子がプラズモン共鳴を介した散乱により、たとえば０．５μｍ〜０．６μｍのような短波長領域の光を１．８倍程度増幅させることができ、本実施の形態の基板検査装置で検査された基板を用いて作製されたシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscが増大する傾向にある。その詳細は、Appl. Phys. Lett. 86, 063106（2005）で議論されている。
【００２９】
なお、本明細書において、金属粒子の径とは、金属粒子の直径を意味しており、ゾル−ゲル法による粒子作製時において、光子相関分光方法、すなわちブラウン運動をする粒子にレーザ光を照射して散乱された光の強度の変動を解析することによって測定することができる。
【００３０】
金属粒子の製造方法は、特に限定されず、たとえば、粉砕法、またはコロイド粒子を用いたゾル−ゲル法などを用いることができる。なかでも、金属粒子の製造方法としては、ゾル−ゲル法を用いることが好ましい。この場合には、微小な径の金属粒子を得ることができる傾向にある。
【００３１】
ガス吐出器４００は、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に、金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように金属粒子を含むガス４０１を吹き付けることが好ましい。ガス吐出器４００が、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に、金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた場合には、本実施の形態の基板検査装置で検査された基板を用いて作製されたシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscが増大するとともに、曲線因子（Ｆ．Ｆ）が増大する傾向にある。すなわち、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する金属粒子の密度が１×１０7個／ｃｍ2未満である場合には、金属粒子が少なすぎて、金属粒子の存在によるシリコン薄膜太陽電池の短絡電流Ｉscの増大効果が得られない傾向にある。また、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する金属粒子の密度が１×１０9個／ｃｍ2を超える場合には、直列抵抗成分および漏れ電流に起因する並列抵抗成分の増加により曲線因子が低下する傾向にある。
【００３２】
ガス吐出器４００は、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で金属粒子を含むガス４０１を吹き付けることが好ましい。５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下の吹き付け圧力で金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた場合には、表面電位測定ユニット１００２による基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位の測定に影響を与えることなく、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に存在する微粒子を除去することができる傾向にある。
【００３３】
すなわち、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未満である場合には、基板１００の透明導電膜１００ａの表面粗さおよび／または湿気による表面張力によって付着している微粒子を除去することができない傾向にある。たとえば、基板１００の透明導電膜１００ａの表面上に５００μｍ程度の径を有する微粒子を１０個設置したところ、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2未満である場合には当該微粒子をほとんど除去できないことが１００倍の倍率の光学顕微鏡による観察で確認された。その一方、吹き付け圧力を５ｋｇ／ｃｍ2以上とした場合には当該微粒子をすべて除去することが確認できた。また、吹き付け圧力が１０ｋｇ／ｃｍ2を超える場合には当該微粒子を除去することはできるが、透明導電膜１００ａの表面での摩擦に起因して発生する静電気が観測された。このような静電気は、表面電位測定ユニット１００２による表面電位の測定に影響を与えるおそれがある。
【００３４】
また、たとえば基板１００を矢印１２００の方向に移動させることによって、ガス吹き付けユニット１００１で金属粒子を含むガス４０１を基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に吹き付けた後に、表面電位測定ユニット１００２で基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定することができる。
【００３５】
そのため、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガス４０１を吹き付けた後に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定することができるように基板１００を移動させることができる基板移動ユニットをさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
＜基板検査方法＞
以下、本発明の基板検査方法の一例として、図１に示す本実施の形態の基板検査装置を用いた本実施の形態の基板検査方法について説明する。
【００３７】
まず、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが設けられた基板１００を用意する工程を行なう。
【００３８】
ここで、ガラス基板１００ｂとしては、ＳｉＯ2からなるガラス基板を用いることができる。また、透明導電膜１００ａとしては、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛および酸化錫からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。透明導電膜１００ａは、ガラス基板１００ｂ上に、たとえば、スパッタリング法またはＣＶＤ法などの方法で堆積することができる。また、基板１００としては、ガラス基板１００ｂ上に透明導電膜１００ａが予め設けられた市販の基板を用いることもできる。
【００３９】
また、透明導電膜１００ａは、パターンニングされていてもよい。透明導電膜１００ａのパターンニングは、たとえば、レーザスクライブ法などで透明導電膜１００ａにストライプ状の溝などを形成することによって行なうことができる。
【００４０】
また、基板１００としては、透明導電膜１００ａの表面が洗浄されたものを用意してもよい。一般的に、シリコン薄膜太陽電池の製造工程においては、透明導電膜１００ａ上にシリコン半導体層を積層する前に透明導電膜１００ａの表面の洗浄が行なわれる。透明導電膜１００ａの表面の洗浄は、たとえば、純水、超純水、またはエタノールを用いた超音波洗浄により行なうことができる。これにより、透明導電膜１００ａの表面の微粒子や油分を除去することができるとともに、透明導電膜１００ａにパターンニングが行なわれた場合には透明導電膜１００ａの切り屑を除去することができる。
【００４１】
次に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に金属粒子を含むガス４０１を吹き付ける工程を行なう。
【００４２】
ここで、金属粒子を含むガス４０１は、ボンベ２００に充填されたガスが配管９００ａを通ってチャンバ３００に流れ込み、チャンバ３００に充填された金属粒子を含んだ状態で配管９００ｂを通ってガス吐出器４００に流れ込み、ガス吐出器４００から基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面に吹き付けられる。
【００４３】
金属粒子を含むガス４０１に用いられるのに好適なガスおよび金属粒子の条件、ならびに金属粒子を含むガス４０１の好適な吹き付け条件は上記と同様であるため、ここではその説明については省略する。
【００４４】
次に、基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の表面電位を測定する工程を行なう。ここで、表面電位は、たとえば、アースされた金属箔７００をガラス基板１００ｂに接触させた状態で、プローブ５００を透明導電膜１００ａの表面に接触させることなく、透明導電膜１００ａの表面上方を移動させることなどの方法により行なうことができる。これにより、基板１００のガラス基板１００ｂ側の表面に対する基板１００の透明導電膜１００ａ側の表面の電位差（表面電位）を表面電位差計６００によって測定することができる。なお、表面電位の検出装置は、測定のための電極と、被測定物との間の静電容量を検出するものであって、その検出理論は公知であり、市販もされている。
【００４５】
金属箔７００をガラス基板１００ｂに接触させるとともにプローブ５００に電圧を印加した状態で、プローブ５００を透明導電膜１００ａの表面に接触させながら移動させる。そして、表面電位差計６００によって測定された表面電位が局所的に異なる箇所が透明導電膜１００ａの膜抜け箇所となる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、透明導電膜１００ａの膜抜け箇所は、他の箇所と比べて表面電位が局所的に異なることを見い出したことによるものである。その理由は、以下のような理由であると推測される。
【００４６】
すなわち、透明導電膜１００ａと、膜抜けによってガラス基板１００ｂの表面が露出した箇所と、では帯電のしやすさが異なる。透明導電膜１００ａは帯電し難い性質を有し、電離電圧が小さいＳｉＯ2（ガラス基板１００ｂ）は正に帯電しやすい性質を有している。さらに、金属粒子は、電離電圧が大きいために負に帯電しやすい性質を有している。
【００４７】
負に帯電した金属粒子が基板１００に到達すると、透明導電膜１００ａの膜抜けによって露出したＳｉＯ2領域では、負に帯電した金属粒子と正に帯電したＳｉＯ2とがクーロン力により引き合うことによって、金属粒子が膜抜け箇所のＳｉＯ2領域に吸着される。このとき、静電誘導によって金属粒子からＳｉＯ2領域に電子は移動するが、ＳｉＯ2領域では正電荷が圧倒的に多いため、ＳｉＯ2領域は正に帯電した状態を維持する。
【００４８】
その一方、金属粒子はＳｉＯ2領域への電子の移動により正に帯電するため、クーロン力によって、正に帯電した状態を維持しているＳｉＯ2領域から離れる。
【００４９】
また、透明導電膜１００ａの表面上に金属粒子が到達した場合には、透明導電膜１００ａは当該金属粒子によって、見かけ上、負に帯電しているようになる。そのため、透明導電膜１００ａと、膜抜け箇所において露出しているＳｉＯ2領域と、は、異なる極性で帯電していると考えられるため、膜抜け箇所はその他の透明導電膜１００ａの設置箇所と局所的に表面電位が異なることになり、これが表面電位の差異として検出されることになる。
【００５０】
なお、上記の各工程の前後にはそれぞれ他の工程が含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【００５１】
本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、透明導電膜１００ａの表面電位の差異に基づいて膜抜け箇所を検出することができるため、従来よりも振動や照明輝度の変化等の外的要因を排除して微小な膜抜け箇所も検出することができる。
【００５２】
また、本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、熟練者の目視などによる官能検査を必要としないため、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となる。
【００５３】
以上により、本実施の形態の基板検査装置および基板検査方法によれば、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となる。
【実施例１】
【００５４】
実施例１においては、図１に示す構成の基板検査装置を用いて透明導電膜の膜抜けの検査を行なった。
【００５５】
まず、厚さ４ｍｍのガラス（ＳｉＯ2）基板１００ｂ上に、厚さ１μｍの酸化錫と厚さ０．０１０μｍの酸化亜鉛とを積層することによって透明導電膜１００ａが形成された基板１００を用意した。
【００５６】
次に、図２の模式的平面図に示すように、基板１００を幅１００ｍｍ×長さ１００ｍｍに切り出し、透明導電膜１００ａの一部を除去してガラス基板１００ｂの表面を露出させて人工的に膜抜け箇所１０１，１０２，１０３を形成した。
【００５７】
なお、基板１００の表面領域を長さ方向に３つの領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃに分けたときに、領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにそれぞれ膜抜け箇所１０１，１０２，１０３が配置されるように膜抜け箇所１０１，１０２，１０３を形成した。
【００５８】
また、膜抜け箇所１０１は直径１ｍｍの円形状の孔とし、膜抜け箇所１０２は直径５００μｍの円形状の孔とし、膜抜け箇所１０３は直径３００μｍの円形状の孔とした。
【００５９】
その後、第２高調波ＹＡＧレーザ光を用いたレーザスクライブ法により、透明導電膜１００ａにスクライブ幅６０μｍの溝（図示せず）を形成し、透明導電膜１００ａを純水で超音波洗浄した。
【００６０】
次に、図１に示すボンベ２００に窒素ガスを充填するとともに、チャンバ３００に１００ｎｍ径の金粒子（レーザースクライブ法により形成された溝の幅＜金粒子の径）を充填した。
【００６１】
そして、ガス吐出器４００から上記のようにして作製した図２に示す基板１００の透明導電膜１００ａの表面に金属粒子を含むガス４０１として金粒子を含む窒素ガスを吹き付けた。ここで、金粒子を含む窒素ガスの吹き付け圧力は７ｋｇ／ｃｍ2とされ、１秒間の吹き付けで基板１００の透明導電膜１００ａの表面に７×１０7個／ｃｍ2〜２×１０8個／ｃｍ2の金粒子が存在するように金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった。
【００６２】
そして、図示しない基板移動ユニットによって基板１００を矢印１２００の方向に移動させて、金粒子を含む窒素ガスが吹き付けられた透明導電膜１００ａの表面電位を測定した。
【００６３】
基板１００の透明導電膜１００ａの表面から上方１０ｍｍの位置にプローブ５００を保持し、基板１００のガラス基板１００ｂの表面にアルミニウム箔である金属箔７００を接触させることによってアースを取りながら、透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの上方でプローブ５００を基板１００の幅方向に１０ｍｍ／秒の速度で移動させた。
【００６４】
これにより、表面電位差計６００で透明導電膜１００ａの表面の表面電位の測定を行なった。その結果を図３に示す。なお、図３の縦軸は表面電位差計６００で測定された透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃにおける表面の表面電位（Ｖ）を示し、横軸は透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのそれぞれの基板１００の幅方向における位置（ｍｍ）を示している。
【００６５】
図３に示すように、透明導電膜１００ａの表面の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのいずれにおいても、透明導電膜１００ａが存在する領域では表面電位差計６００において−９６０Ｖの表面電位が観測されたが、膜抜け箇所１０１，１０２，１０３では表面電位差計６００において＋３２０Ｖの表面電位が観測された。
【００６６】
以上により、実施例１においては、透明導電膜１００ａの表面電位の差異に基づいて膜抜け箇所を検出できることが確認できたため、従来よりも外的要因による膜抜け箇所の検出への影響を抑えることができるとともに、膜抜け箇所の定量的な評価が可能となることが実証された。
【実施例２】
【００６７】
まず、幅１．１×長さ１．４ｍのガラス基板の表面上に均一に透明導電膜を堆積させた基板を用意し、その基板の透明導電膜にレーザ光を照射してレーザスクライブ法によりスクライブ幅６０μｍの溝を有するように透明導電膜をパターンニングした。
【００６８】
次に、レーザスクライブ法による残渣をエアブローによって除去し、パターンニングされた透明導電膜の表面上にＣＶＤ（化学気相成長）装置にてシリコン半導体層を堆積した。
【００６９】
ここで、シリコン半導体層は、ｐ型シリコン層、０．３５μｍの厚さを有するアモルファスシリコンからなるｉ型半導体層およびｎ型シリコン半導体層を順次積層することによって形成し、ｐｉｎ構造とした。
【００７０】
その後、シリコン半導体層の表面上にマグネトロンスパッタ装置にてＡｌドープＺｎＯ透明導電膜およびＡｇ電極を順次形成することによって比較例のシリコン薄膜太陽電池を作製した。
【００７１】
ここで、通常のシリコン薄膜太陽電池モジュールの製造方法においては、透明導電膜を形成する前に直列のセル接続をするためのコンタクトラインを形成する工程と、透明導電膜およびＡｇ電極を形成した後、直列接続方向に隣接するセル間を分離するための分離溝を形成する工程と、を行なうことにより、直列に形成する所望のセルの段数を形成し、目的とする発電電圧のモジュールを実現する。
【００７２】
一方、上記の洗浄工程までを経た基板に、図１に示すボンベ２００に窒素を充填するとともに、チャンバ３００に１００ｎｍ程度の径を有する金粒子（レーザースクライブ法により形成された溝の幅＜金粒子の径）を充填した。
【００７３】
そして、ガス吐出器４００から基板の透明導電膜の表面に金属粒子を含むガス４０１として金粒子を含む窒素ガスを吹き付けた。ここで、金粒子を含む窒素ガスの吹き付け圧力は７ｋｇ／ｃｍ2とされ、１秒間の吹き付けで基板の透明導電膜の表面に７×１０7個／ｃｍ2〜２×１０8個／ｃｍ2の金粒子が存在するように金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった。
【００７４】
金粒子を含む窒素ガスの吹き付けを行なった透明導電膜の表面上に、上記と同様にしてシリコン半導体層、ＡｌドープＺｎＯ透明導電膜およびＡｇ電極をこの順序で形成して実施例のシリコン薄膜太陽電池を作製した。
【００７５】
上記のようにして作製した実施例のシリコン薄膜太陽電池および比較例のシリコン薄膜太陽電池のそれぞれに対してスペクトル分布ＡＭ１．５、エネルギ密度１００ｍＷ／ｃｍ2の１ＳＵＮ疑似太陽光を照射し、雰囲気温度とこれらのシリコン薄膜太陽電池の温度とをそれぞれ２５℃にして出力特性を測定した。
【００７６】
その結果、比較例のシリコン薄膜太陽電池の特性は、開放電圧Ｖocが０．８３Ｖ、短絡電流密度Ｊscが１３．９ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子Ｆ．Ｆが０．６７、光電変換効率Ｅffが７．７％であった。
【００７７】
それに対して、実施例のシリコン薄膜太陽電池の特性は、開放電圧Ｖocが０．８２Ｖ、短絡電流密度Ｊscが１５．８ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子Ｆ．Ｆが０．６６、光電変換効率Ｅffが８．６％であった。
【００７８】
したがって、実施例のシリコン薄膜太陽電池は、比較例のシリコン薄膜太陽電池と比べて、短絡電流密度Ｊscおよび光電変換効率が高くなる傾向にあった。
【００７９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、基板検査装置および基板検査方法に利用することができ、特にシリコン薄膜太陽電池用の基板の透明導電膜の膜抜け箇所の検出に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００ 基板、１００ａ 透明導電膜、１００ｂ ガラス基板、１０１，１０２，１０３ 膜抜け箇所、２００ ボンベ、３００ チャンバ、４００ ガス吐出器、４０１ 金属粒子を含むガス、５００ プローブ、６００ 表面電位差計、７００ 金属箔、８００ 導体、９００ａ，９００ｂ 配管、１００１ ガス吹き付けユニット、１００２ 表面電位測定ユニット、１１００ａ，１１００ｂ 導線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を検査するための基板検査装置であって、
前記基板の前記透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置。
【請求項２】
前記金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子である、請求項１または２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記ガス吹き付けユニットは、前記基板の前記透明導電膜側の前記表面に前記金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように前記ガスを吹き付ける、請求項１から３のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記ガスは、不活性ガスを含む、請求項１から４のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記ガス吹き付けユニットは、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で前記ガスを吹き付ける、請求項１から５のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項７】
ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を用意する工程と、
前記基板の前記透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付ける工程と、
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面の表面電位を測定する工程と、を含む、基板検査方法。
【請求項８】
前記表面電位が局所的に異なる箇所が前記透明導電膜の膜抜け箇所であると判断する工程を含む、請求項７に記載の基板検査方法。
【請求項９】
前記金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項７または８に記載の基板検査方法。
【請求項１０】
前記金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子である、請求項７から９のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１１】
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面に前記金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように前記ガスを吹き付ける、請求項７から１０のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１２】
前記ガスは、不活性ガスを含む、請求項７から１１のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１３】
吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で前記ガスを吹き付ける、請求項７から１２のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１】
ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を検査するための基板検査装置であって、
前記基板の前記透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付けるためのガス吹き付けユニットと、
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面の表面電位を測定するための表面電位測定ユニットと、を備えた、基板検査装置。
【請求項２】
前記金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子である、請求項１または２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記ガス吹き付けユニットは、前記基板の前記透明導電膜側の前記表面に前記金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように前記ガスを吹き付ける、請求項１から３のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記ガスは、不活性ガスを含む、請求項１から４のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記ガス吹き付けユニットは、吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で前記ガスを吹き付ける、請求項１から５のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項７】
ガラス基板上に透明導電膜が設けられた基板を用意する工程と、
前記基板の前記透明導電膜側の表面に金属粒子を含むガスを吹き付ける工程と、
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面の表面電位を測定する工程と、を含む、基板検査方法。
【請求項８】
前記表面電位が局所的に異なる箇所が前記透明導電膜の膜抜け箇所であると判断する工程を含む、請求項７に記載の基板検査方法。
【請求項９】
前記金属粒子の径は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項７または８に記載の基板検査方法。
【請求項１０】
前記金属粒子は、長周期型周期表の第１１族の元素の少なくとも１種の粒子である、請求項７から９のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１１】
前記基板の前記透明導電膜側の前記表面に前記金属粒子が１×１０7個／ｃｍ2以上１×１０9個／ｃｍ2以下で存在するように前記ガスを吹き付ける、請求項７から１０のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１２】
前記ガスは、不活性ガスを含む、請求項７から１１のいずれかに記載の基板検査方法。
【請求項１３】
吹き付け圧力が５ｋｇ／ｃｍ2以上１０ｋｇ／ｃｍ2以下で前記ガスを吹き付ける、請求項７から１２のいずれかに記載の基板検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３２７４７（Ｐ２０１２−１３２７４７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４１８０（Ｐ２０１０−２８４１８０）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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