特許 6395206 検査装置および検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6395206

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20180913BHJP

   G01M 11/00 20060101ALI20180913BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20180913BHJP

   H02S 50/15 20140101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/64 Z

   G01M11/00 T

   H01L21/66 C

   H02S50/15

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-61679(P2014-61679)

(22)【出願日】2014年3月25日

(65)【公開番号】特開2015-184170(P2015-184170A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2017年1月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】中西 英俊

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 明

(72)【発明者】

【氏名】川山 巌

(72)【発明者】

【氏名】斗内 政吉

【審査官】 伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１６１８６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２１７９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３９１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２４７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１８１４５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Guan Sun, Ruolin Chen, Yujie J. Ding, Hongping Zhao, Guangyu Liu, Jing Zhang，Strikingly Different Behaviors of Photoluminescence and Terahertz Generation in InGaN/GaN Quantum Wells，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，米国，IEEE，２０１２年１０月２５日，VOL. 19, NO. 1，8400106 (1-6)，Digital Object Identifier 10.1109/JSTQE.2012.2218093

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

Ｇ０１Ｍ １１／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０２Ｓ ５０／００−５０／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体デバイスまたはフォトデバイスを含む検査対象物を検査する検査装置であって、
光源から出射されたパルス光を前記検査対象物に照射する照射部と、前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射される電磁波を検出する電磁波検出部と、
前記検査対象物から前記電磁波を発生させる前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射されるフォトルミネッセンス光を検出するＰＬ光検出部と、
前記検査対象物における検査対象領域を前記パルス光で走査する走査機構と、
前記検査対象領域において発生した前記電磁波の強度分布を示す電磁波強度分布画像を生成する電磁波強度分布画像生成部と、
前記検査対象領域において発生した前記フォトルミネッセンス光の強度分布を示すＰＬ光強度分布画像を生成するＰＬ光強度分布画像生成部と、
前記ＰＬ光強度分布画像および前記電磁波強度分布画像を合成する画像合成部と、
を備え、
前記電磁波検出部および前記ＰＬ光検出部は、前記走査機構による一度の走査により、前記検査対象領域から放射される前記電磁波の強度および前記フォトルミネッセンスの強度を検出し、
前記画像合成部は、前記電磁波強度分布画像と前記ＰＬ光強度分布画像との差分画像を生成する、検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置において、
前記パルス光が、前記検査対象物における空乏層よりも深い部分に到達可能な光である、検査装置。

【請求項3】

請求項１に記載の検査装置において、
前記パルス光が、前記検査対象物における空乏層で吸収される光である、検査装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記光源は、フェムト秒レーザであり、
前記電磁波検出部は、
前記フェムト秒レーザから出射されたプローブ光を受光することによって、前記電磁波の電界強度を検出する検出器と、
前記プローブ光が前記検出器に入射するタイミングを、前記電磁波が前記検出器に入射するタイミングに対して相対的に遅延させる遅延部と、
を備え、
前記検査装置は、
前記遅延部を動作させることによって検出される前記電磁波の電界強度に基づいて、前記電磁波の時間波形を復元する時間波形復元部、
をさらに備えている、検査装置。

【請求項5】

請求項４に記載の検査装置において、
前記時間波形を復元するために、前記照射部が前記パルス光を照射する位置を設定する検査位置設定部、
をさらに備えている、検査装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置において、
前記ＰＬ光検出部によって検出された前記フォトルミネッセンス光の強度が、予め定められた基準値を満たすか否かを判定する判定部、
をさらに備え、
前記走査機構が、前記基準値を満たさなかった領域を、前記パルス光で走査し、
前記電磁波検出部が、当該走査によって発生する電磁波を検出する、検査装置。

【請求項7】

半導体デバイスまたはフォトデバイスを含む検査対象物を検査する検査方法であって、
(a) 前記検査対象物の検査対象領域を、光源から出射されたパルス光で走査する工程と、
(b) 前記(a)工程にて前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物の前記検査対象領域から放射される電磁波を検出する工程と、
(c) 前記(a)工程にて前記検査対象物から前記電磁波を発生させる前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射されるフォトルミネッセンス光を検出する工程と、
(d) 前記(b)工程にて前記検査対象領域において発生した前記電磁波の強度分布を示す電磁波強度分布画像を生成する工程と、
(e) 前記(c)工程にて前記検査対象領域において発生した前記フォトルミネッセンス光の強度分布を示すＰＬ光強度分布画像を生成する工程と、
(f) 前記ＰＬ光強度分布画像および前記電磁波強度分布画像を合成する工程と、
を含み、
前記(b)工程および前記(c)工程は、前記(a)工程における一度の走査で前記検査対象領域から放射される前記電磁波の強度および前記フォトルミネッセンス光の強度を検出する工程であり、
前記(f)工程は、前記電磁波強度分布画像と前記ＰＬ光強度分布画像との差分画像を生成する工程である、検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、半導体デバイスまたはフォトデバイスを検査する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスまたはフォトデバイスを検査する技術は、これまでにもいくつか提案されている（例えば、特許文献１，２）。

【0003】

特許文献１では、フォトデバイスである太陽電池に特定の発光波長のＬＥＤ光を照射することによって、太陽電池からフォトルミネッセンス光（以下、ＰＬ光と称する。）を発生させる。発生したＰＬ光を検出することによって、太陽電池を検査している。また、特許文献２では、フォトデバイスである太陽電池にパルス光を照射することによって、電磁波を放射させる。放射された電磁波パルスを検出することによって、フォトデバイスを検査している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２２４４３２号公報

【特許文献2】特開２０１３−０１９８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、検査対象物について、より多くの情報を得るためには、ＰＬ光および電磁波を、同一の装置で検査できることが望ましい。しかしながら、特許文献１においては、光源としてＬＥＤ（連続光）が用いられており、太陽電池全面を照射している。これに対して、特許文献２においては、パルス光を光源（具体的には、フェムト秒レーザ）が用いられており、当該パルス光を太陽電池に対してスポット状に照射している。すなわち、従来は、ＰＬ光および電磁波を発生させる光源および照射態様が互いに相違していた。このため、単にＰＬ光および電磁波を発生させるシステムを組み合わせた場合、１つの装置にそれぞれの照射装置が必要となってしまい、装置のコスト増大、および、大型化を招いてしまう。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検査対象物から放射される電磁波およびＰＬ光を検出する装置のコスト増大および大型化を抑制する技術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】

上記の課題を解決するため、第１の態様は、半導体デバイスまたはフォトデバイスを含む検査対象物を検査する検査装置であって、光源から出射されたパルス光を前記検査対象物に照射する照射部と、前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射される電磁波を検出する電磁波検出部と、前記検査対象物から前記電磁波を発生させる前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射されるフォトルミネッセンス光を検出するＰＬ光検出部と、前記検査対象物における検査対象領域を前記パルス光で走査する走査機構と、前記検査対象領域において発生した前記電磁波の強度分布を示す電磁波強度分布画像を生成する電磁波強度分布画像生成部と、前記検査対象領域において発生した前記フォトルミネッセンス光の強度分布を示すＰＬ光強度分布画像を生成するＰＬ光強度分布画像生成部と、前記ＰＬ光強度分布画像および前記電磁波強度分布画像を合成する画像合成部と、を備え、前記電磁波検出部および前記ＰＬ光検出部は、前記走査機構による一度の走査により、前記検査対象領域から放射される前記電磁波の強度および前記フォトルミネッセンスの強度を検出し、前記画像合成部は、前記電磁波強度分布画像と前記ＰＬ光強度分布画像との差分画像を生成する。

【0008】

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置において、前記パルス光が、前記検査対象物に形成された空乏層よりも深い部分に到達可能な光である。

【0009】

また、第３の態様は、第１の態様に係る検査装置において、前記パルス光が、前記検査対象物に形成された空乏層で吸収される光である。

【0012】

また、第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１態様に係る検査装置において、前記光源は、フェムト秒レーザであり、前記電磁波検出部は、前記フェムト秒レーザから出射されたプローブ光を受光することによって、前記電磁波の電界強度を検出する検出器と、前記プローブ光が前記検出器に入射するタイミングを、前記電磁波が前記検出器に入射するタイミングに対して相対的に遅延させる遅延部とを備え、前記検査装置は、前記遅延部を動作させることによって検出される前記電磁波の電界強度に基づいて、前記電磁波の時間波形を復元する時間波形復元部、をさらに備えている。

【0013】

また、第５の態様は、第４の態様に係る検査装置において、前記時間波形を復元するために、前記照射部が前記パルス光を照射する位置を設定する検査位置設定部、をさらに備えている。

【0016】

また、第６の態様は、第１から第５の態様のいずれか１態様に係る検査装置において、前記ＰＬ光検出部によって検出された前記フォトルミネッセンス光の強度が、予め定められた基準値を満たすか否かを判定する判定部、をさらに備え、前記走査機構が、前記基準値を満たさなかった領域を、前記パルス光で走査し、前記電磁波検出部が、当該走査によって発生する電磁波を検出する。

【0017】

また、第７の態様は、半導体デバイスまたはフォトデバイスを含む検査対象物を検査する検査方法であって、(a)前記検査対象物の検査対象領域を、光源から出射されたパルス光で走査する工程と、(b)前記(a)工程にて前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物の前記検査対象領域から放射される電磁波を検出する工程と、(c)前記(a)工程にて前記検査対象物から前記電磁波を発生させる前記パルス光の照射に応じて、前記検査対象物から放射されるフォトルミネッセンス光を検出する工程と、(d)前記(b)工程にて前記検査対象領域において発生した前記電磁波の強度分布を示す電磁波強度分布画像を生成する工程と、(e)前記(c)工程にて前記検査対象領域において発生した前記フォトルミネッセンス光の強度分布を示すＰＬ光強度分布画像を生成する工程と、(f)前記ＰＬ光強度分布画像および前記電磁波強度分布画像を合成する工程と、を含み、前記(b)工程および前記(c)工程は、前記(a)工程における一度の走査で前記検査対象領域から放射される前記電磁波の強度および前記フォトルミネッセンス光の強度を検出する工程であり、前記(f)工程は、前記電磁波強度分布画像と前記ＰＬ光強度分布画像との差分画像を生成する工程である。

【発明の効果】

【0019】

第１の態様に係る検査装置によると、同一の光源を利用して、検査対象物から放射される電磁波、および、フォトルミネッセンス光（ＰＬ光）を検出できる。このため、装置のコストの増大および大型化を抑えつつ、電磁波およびＰＬ光に基づく検査を行うことができる。
また、検査対象領域に効率的にパルス光を照射して、電磁波またはＰＬ光を発生させることができる。
また、電磁波強度分布を視覚的に把握することが可能となる。これによって、欠陥箇所などの特定を容易に行うことができる。
また、ＰＬ光強度分布を視覚的に把握することが可能となる。したがって、欠陥箇所などの特定を容易に行うことができる。
また、電磁波強度分布とＰＬ光強度分布を同時に把握可能な合成画像を得ることができる。

【0020】

また、第２の態様に係る検査装置によると、空乏層よりも深い部分で光キャリアを励起させることができる。このため、電磁波検出に基づいて、空乏層を検査できるとともに、ＰＬ光検出に基づいて、検査対象物における空乏層よりも深い部分を検査できる。

【0021】

また、第３の態様に係る検査装置によると、パルス光を空乏層で吸収される光とすることによって、空乏層よりも浅い部分で光キャリアを発生させることができる。このため、電磁波検出に基づいて、空乏層を検査できるとともに、ＰＬ光検出に基づいて、空乏層よりも浅い部分を検査できる。

【0024】

また、第４の態様に係る検査装置によると、電磁波の時間波形を復元できるため、検査対象物の特性をより詳細に解析することができる。

【0025】

また、第５の態様に係る検査装置によると、比較的時間を要する電磁波を復元する検査が、設定された位置のみで行うことができるため、検査の効率化を図ることができる。

【0028】

また、第６の態様に係る検査装置によると、比較的検査に時間がかかる電磁波の検出を、領域を限定して行うことができるため、検査の効率化を図ることができる。

【0029】

また、第７の態様に係る検査方法によると、同一の光源を利用して、検査対象物から放射される電磁波、および、フォトルミネッセンス光（ＰＬ光）を検出できる。このため、検査コスト増大、および、検査エリアの大スペース化を抑えつつ、電磁波およびＰＬ光に基づく検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】第１実施形態に係るフォトデバイス検査装置の概略構成図である。

【図2】図１に示す照射部、電磁波検出部およびＰＬ光検出部の概略構成図である。

【図3】太陽電池の概略断面図である。

【図4】受光面側から見た太陽電池の平面図である。

【図5】裏面側から見た太陽電池の平面図である。

【図6】太陽電池の検査例１を示す流れ図である。

【図7】電磁波強度分布画像を示す図である。

【図8】ＰＬ光強度分布画像を示す図である。

【図9】時間波形復元部によって復元された電磁波パルスの時間波形の一例を示す図である。

【図10】電磁波パルスのスペクトル分布一例を示す図である。

【図11】太陽電池の検査例２を示す流れ図である。

【図12】第２実施形態に係るフォトデバイス検査装置が備える照射部および検出部の概略構成図である。

【図13】第３実施形態に係るフォトデバイス検査装置が備える照射部および検出部の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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、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。

【0032】

＜１． 第１実施形態＞
＜１．１． フォトデバイス検査装置の構成および機能＞
図１は、第１実施形態に係る検査装置１００の概略構成図である。また、図２は、図１に示す照射部１２、電磁波検出部１３およびＰＬ光検出部１４の概略構成図である。

【0033】

検査装置１００は、フォトデバイスが形成された基板の一種である太陽電池９０の特性検査に適するように構成されている。太陽電池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。

【0034】

ここで、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。

【0035】

フォトデバイスに所定波長のパルス光を照射したとき、特定波長の電磁波パルスが発生する。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、電磁波パルスが発生する。

【0036】

ここで、光電流の発生は、空乏層などの光励起キャリア発生領域の特性を反映したものである。したがって、発生した電磁波パルスを解析することによって、空乏層などの光励起キャリア発生領域の特性を検査することができる。このような原理に基づき、検査装置１００は、太陽電池９０に向けて所定波長のパルス光を照射したときに発生する電磁波パルスを検出するように構成されている。

【0037】

図１に示すように、検査装置１００は、ステージ１１、照射部１２、電磁波検出部１３、ＰＬ光検出部１４、ステージ移動機構１５、制御部１６、モニター１７および操作入力部１８を備えている。

【0038】

ステージ１１は、所要の固定手段によって、太陽電池９０をステージ１１上に保持する。固定手段としては、基板を挟持する挟持具を利用したもの、粘着性シート、または、ステージ１１の表面に形成される吸着孔などが想定される。ただし、太陽電池９０を固定できるのであれば、これら以外の固定手段が採用されてもよい。本実施形態では、ステージ１１は、太陽電池９０の受光面９１Ｓ側に照射部１２および電磁波検出部１３が配置されるよう、太陽電池９０を保持する。

【0039】

図２に示すように、照射部１２は、フェムト秒レーザ１２１を備えている。フェムト秒レーザ１２１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ＧＨｚ、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。

【0040】

フェムト秒レーザ１２１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９０に照射される。このとき、照射部１２は、パルス光ＬＰ１１の照射を、受光面９１Ｓ側から行う。また、パルス光ＬＰ１１の光軸が、太陽電池９０の受光面９１Ｓに対して斜めに入射するように、パルス光ＬＰ１１が太陽電池９０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。

【0041】

図３は、太陽電池９０の概略断面図である。また、図４は、受光面９１Ｓ側から見た太陽電池９０の平面図である。さらに、図５は、裏面側から見た太陽電池９０の平面図である。太陽電池９０は、結晶シリコン系である太陽電池として構成されている。太陽電池９０は、下から順にアルミニウムなどで形成された平板状の裏面電極９２と、ｐ型シリコン層９３と、ｎ型シリコン層９４と、反射防止膜９５と、格子状の受光面電極９６とで構成される積層構造を有する結晶シリコン系太陽電池として構成されている。反射防止膜９５は、酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化チタンなどで形成されている。

【0042】

太陽電池９０の主面のうち、受光面電極９６が設けられている側の主面が、受光面９１Ｓとなっている。つまり、太陽電池９０は、受光面９１Ｓ側から光を受けることで発電するように設計されている。受光面電極９６には、透明電極が用いられていてもよい。なお、検査装置１００は、結晶シリコン系以外の太陽電池（アモルファスシリコン系など）の検査に適用してもよい。アモルファスシリコン系太陽電池の場合、一般的に、エネルギーギャップが１．７５ｅＶ〜１．８ｅＶといったように、結晶シリコン系太陽電池のエネルギーギャップ１．２ｅＶに比べて大きい。このような場合、フェムト秒レーザ１２１の波長を、例えば７００μｍ以下とすることで、アモルファスシリコン系太陽電池において、テラヘルツ波を良好に発生させることができる。同様の考え方で、他の半導体太陽電池（ＣＩＧＳ系、ＧａＡＳ系など）にも適用可能である。

【0043】

太陽電池９０の受光面９１Ｓは、光の反射損失を抑えるために、所要のテクスチャー構造を有している。具体的には、異方性エッチングなどにより形成される数μｍ〜数十μｍの凹凸、または機械的方法によるＶ字状の溝などが形成されている。このように、太陽電池９０の受光面９１Ｓは、一般的に、できるだけ効率良く採光できるように形成されている。したがって、所定波長のパルス光が照射されたときに、該パルス光はｐｎ接合部９７に届きやすくなっている。例えば、太陽電池の場合、主に可視光の波長領域を有する波長１μｍ以下の光であれば、ｐｎ接合部９７に容易に到達し得る。このように、使用状態において受光する側の主面がパルス光ＬＰ１１の受光面９１Ｓとなるように、太陽電池９０を検査装置１００に設置すれば、良好に電磁波パルスＬＴ１を発生させることができる。

【0044】

また、ｐ型シリコン層９３とｎ型シリコン層９４との接合部分は、空乏層が形成されるｐｎ接合部９７となっている。この部分にパルス光ＬＰ１１が照射されることによって、電磁波パルスが発生し、外部に放射される。本実施形態において、電磁波検出部１３において検出される電磁波パルスは、主にテラヘルツ領域（周波数０．０１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ）の電磁波パルス（以下、電磁波パルスＬＴ１と称する。）となっている。

【0045】

なお、検査装置１００において、検査対象となる基板は、太陽電池９０に限定されるものではない。他のフォトデバイスまたは半導体デバイスも、検査対象となりうる。本願においては、フォトデバイスとは、フォトダイオード、ＣＭＯＳセンサ若しくはＣＣＤセンサなどのイメージセンサ、太陽電池またはＬＥＤ、レーザ等、半導体の光電効果を利用する電子デバイスをいう。また、半導体デバイスとは、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどの半導体で形成されたトランジスタ、集積回路（ＩＣやＬＳＩ）、抵抗またはコンデンサ、ワイドギャップ半導体を用いたパワーデバイスなどの電子デバイスであって、フォトデバイスとは相違するものをいう。検査対象物の表面は、平面状に形成されているものとするが、曲面状などに形成されていてもよい。

【0046】

なお、イメージセンサの中には、使用状態においてフォトデバイスが形成された基板の裏面側となる部分に受光素子が形成されているものが知られている。このような基板であっても、使用状態において受光する側の主面を受光面として検査装置１００に設置すれば、良好に電磁波パルスＬＴ１を検出することができる。

【0047】

図２に戻って、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、プローブ光ＬＰ１２として遅延部１３１およびミラーなどを経由して、検出器１３２に入射する。また、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて発生した電磁波パルスＬＴ１は、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２において集光されて検出器１３２に入射する。

【0048】

検出器１３２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。電磁波パルスが検出器１３２に入射する状態で、プローブ光ＬＰ１２が検出器１３２に照射されると、この光伝導スイッチに瞬間的に電磁波パルス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、電磁波検出部１３は、プローブ光ＬＰ１２の照射に応じて、太陽電池９０で発生した電磁波パルスＬＴ１の電界強度を検出する。検出器１３２に、その他の素子、例えば非線形光学結晶を適用することも考えられる。

【0049】

遅延部１３１は、遅延ステージ１３１ａおよび遅延ステージ移動機構１３１ｂを備えている。遅延部１３１は、ビームスプリッタＢ１から検出器１３２までのプローブ光ＬＰ１２の到達時間を連続的に変更するための光学素子である。遅延ステージ１３１ａは、遅延ステージ移動機構１３１ｂによって、プローブ光ＬＰ１２の入射方向に沿って直線移動する。また、遅延ステージ１３１ａは、プローブ光ＬＰ１２を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。

【0050】

より詳細には、遅延ステージ１３１ａは、制御部１６の制御に基づいて遅延ステージ移動機構１３１ｂを駆動して折り返しミラー１０Ｍを移動させることによって、プローブ光ＬＰ１２の光路長を精密に変更する。これにより、遅延ステージ１３１ａは、電磁波パルスＬＴ１が電磁波検出部１３（検出器１３２）に到達する時間と、プローブ光ＬＰ１２が電磁波検出部１３（検出器１３２）へ到達する時間との時間差を変更する。したがって、遅延ステージ１３１ａでプローブ光ＬＰ１２の光路長を変化させることによって、電磁波検出部１３（検出器１３２）において電磁波パルス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）を遅延させることができる。

【0051】

なお、その他の態様でプローブ光ＬＰ１２の検出器１３２への到達時間を変更することも考えられる。具体的には、電気光学効果を利用すればよい。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。具体的には、特開２００９−１７５１２７号公報に開示されている電気光学素子を利用することができる。

【0052】

また、パルス光ＬＰ１１（ポンプ光）の光路長、もしくは、太陽電池９０から放射された電磁波パルスＬＴ１の光路長を変更するようにしてもよい。この場合においても、検出器１３２に電磁波パルスＬＴ１が到達する時間を、検出器１３２にプローブ光ＬＰ１２が到達する時間に対して、相対的にずらすことができる。これにより、検出器１３２における電磁波パルスＬＴ１の電界強度の検出タイミングを遅延させることができる。

【0053】

太陽電池９０には、検査時に裏面電極９２と受光面電極９６との間に逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加回路９９が接続される。逆バイアス電圧が電極間に印加されることによって、ｐｎ接合部９７の空乏層の幅が大きくなり、内部電界を大きくすることができる。これによって、パルス光ＬＰ１１によって発生する電流量を増大することができる。また、検出器１３２において検出される電磁波パルスＬＴ１の電界強度を増大できるため、検出器１３２における電磁波パルスＬＴ１の検出感度を向上できる。なお、逆バイアス電圧印加回路９９は、省略することも可能である。

【0054】

ＰＬ光検出部１４は、分光器１４１および光検出器１４３を備えている。光検出器１４３は、フォトダイオードで構成される。ＰＬ光検出部１４は、パルス光ＬＰ１１（例えば、８０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの繰り返し周波数）が照射されることによって、太陽電池９０で発生するフォトルミネッセンス光（ＰＬ光）ＰＬ１を検出する。太陽電池９０に照射されるパルス光ＬＰ１１は、連続光に近似することができるが、パルス状である。このため、発生するＰＬ光ＰＬ１も厳密にはパルス状となる。

【0055】

従来の検査装置（例えば、特許文献１に記載の検査装置）では、検査対象物（太陽電池）の全面に光を照射する。このため、光検出器が、比較的広い検出面を有している必要があった。これに対して、本実施形態では、パルス光ＬＰ１１が、太陽電池９０に対してスポット状に照射される。このため、光検出器１４３の検出面は比較的小さくて済む。したがって、比較的少ないフォトダイオードで光検出器１４３を構成できる。よって、従来に比べて装置コストを抑えることができる。

【0056】

ＰＬ光ＰＬ１を発生させる光（パルス光ＬＰ１１）は、電磁波パルスＬＴ１を発生させる光である。これらの光は、いずれも同一の光源であるフェムト秒レーザ１２１から出射されるものである。

【0057】

ＰＬ光は、物質に光を照射し、励起された電子が基底状態に遷移する際に発生する光である。この発光現象は、検査対象物中の不純物や欠陥の影響を受けやすい。このため、発生した光を分光器１４１によって分光し、解析することによって、検査対象物中の不純物や欠陥の情報を得ることができる。

【0058】

上述したように、パルス光ＬＰ１１によって発生する電磁波（テラヘルツ波）は、主に空乏層の内部電界によって加速された光キャリアの移動、すなわち、光電流の時間変化によって発生するものである。このため、ＰＬ光とは発生メカニズムが異なる。したがって、その発生原理の差異を利用することで、フォトデバイスのより詳細な解析が可能となる。

【0059】

ＰＬ光検出部１４にバンドパスフィルターを採用することによって、ＰＬ光とは異なる波長の光を除外するようにしてもよい。また、分光器１４１の代わりに、バンドパスフィルターを用いてもよい。

【0060】

なお、フェムト秒レーザ１２１から出射されたパルス光ＬＰ１１の波長と、ＰＬ光ＰＬ１の波長が近接している場合、ＰＬ光ＰＬ１をパルス光ＬＰ１１から分離するためには、高精度の分光器１４１を用いる必要がある。しかしながら、パルス光ＬＰ１１を直線偏光とし、分光器１４１の手前に該パルス光ＬＰ１１の偏向方向に直交する偏向子を設置すれば、光検出器１４３において、パルス光ＬＰ１１を除くことができる。

【0061】

検査装置１００は、ＣＣＤカメラおよび撮影用の光源としてＬＥＤまたはレーザを備えていてもよい。ＣＣＤカメラは、太陽電池９０の全体像の撮影、または、パルス光ＬＰ１１が照射される位置を撮影するのに用いることができる。ＣＣＤカメラによって取得された画像データは、制御部１６へ送信され、モニター１７などに表示されてもよい。

【0062】

ステージ移動機構１５は、ステージ１１を二次元平面内で移動させるＸ−Ｙテーブルを備えている。ステージ移動機構１５は、このＸ−Ｙテーブルを駆動することによって、ステージ１１に保持された太陽電池９０を、照射部１２に対して相対的に移動させる。検査装置１００は、ステージ移動機構１５により、太陽電池９０を２次元平面内で任意の位置に移動させることができる。検査装置１００は、ステージ移動機構１５によって、太陽電池９０のある程度の広い範囲（検査対象領域）をパルス光ＬＰ１１で走査することができる。

【0063】

なお、ステージ移動機構１５は、走査機構の一例である。例えば、太陽電池９０を移動させる代わりに、もしくは、太陽電池９０を移動させると共に、照射部１２および電磁波検出部１３を２次元平面内で移動させる移動手段を設けてもよい。これらの場合においても、太陽電池９０の各領域にパルス光ＬＰ１１を照射できる。また、パルス光ＬＰ１１の光路を変更することによって、検査対象領域をパルス光ＬＰ１１で走査することも考えられる。具体的には、ガルバノミラーを設けて、太陽電池９０の受光面９１Ｓに平行であって、かつ、互いに直交する二方向に、パルス光ＬＰ１１を走査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用いることも考えられる。また、ステージ移動機構１５を省略して、ステージ１１を人手で移動できるようにしてもよい。

【0064】

制御部１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび補助記憶部（例えばハードディスク）などを備えた一般的なコンピュータとしての構成を備えている。制御部１６は、照射部１２のフェムト秒レーザ１２１、電磁波検出部１３の遅延ステージ１３１ａおよび検出器１３２、並びにステージ移動機構１５に接続されており、これらの動作を制御したり、これらからデータを受け取ったりする。

【0065】

より詳細には、制御部１６は、検出器１３２から電磁波パルスＬＴ１の電界強度に関するデータを受け取る。また、制御部１６は、遅延ステージ１３１ａを移動させる遅延ステージ移動機構１３１ｂを制御する。さらに制御部１６は、該遅延ステージ１３１ａに設けられたリニアスケールなどから、折り返しミラー１０Ｍの移動距離などの遅延ステージ１３１ａの位置に関連するデータを受け取る。

【0066】

また、制御部１６は、時間波形復元部２１、電磁波パルス解析部２３、電磁波強度分布画像生成部２５、ＰＬ光強度分布画像生成部２７、画像合成部２８および検査位置設定部２９を備えている。これら各処理部は、ＣＰＵがプログラムに従って動作することにより実現される機能である。ただし、これらの処理部の機能の一部または全部が、専用の演算回路によってハードウェア的に実現されるようにしてもよい。

【0067】

時間波形復元部２１は、太陽電池９０において発生した電磁波パルスＬＴ１について、電磁波検出部１３（検出器１３２）にて検出される電界強度に基づいて、電磁波パルスＬＴ１の時間波形を復元する。具体的には、時間波形復元部２１は、遅延ステージ１３１ａの折り返しミラー１０Ｍを移動させることで、プローブ光ＬＰ１２の光路長（第１光路の光路長）を変更し、プローブ光ＬＰ１２が検出器１３２に到達する時間を変更する。これによって、検出器１３２において電磁波パルスＬＴ１の電界強度を検出するタイミング（位相）が変更される。すると、時間波形復元部２１は、電磁波パルスＬＴ１の電界強度を、異なる位相毎に検出し、検出された電界強度を、時間軸に沿ってプロットしていく。これによって、時間波形復元部２１は、電磁波パルスＬＴ１の時間波形を復元する。

【0068】

電磁波パルス解析部２３は、時間波形復元部２１により復元された時間波形を解析する。電磁波パルス解析部２３は、時間波形復元部２１によって復元された電磁波パルスＬＴ１の時間波形における、電界強度のピーク検出、あるいは、フーリエ変換による周波数分析などを行う。これによって、太陽電池９０の特性が、電磁波パルスに基づいて解析される。

【0069】

電磁波強度分布画像生成部２５は、太陽電池９０の検査対象領域（太陽電池９０の一部または全部）に関して、電磁波強度分布画像を生成する。電磁波強度分布画像は、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて放射された電磁波パルスＬＴ１の電界強度の分布を視覚化した画像である。電磁波強度分布画像は、パルス光ＬＰ１１の照射箇所毎に、検出された電磁波パルスＬＴ１の電界強度に応じた色または模様を付した画像である。

【0070】

ＰＬ光強度分布画像生成部２７は、太陽電池９０の検査対象領域に関して、ＰＬ光強度分布画像を生成する。ＰＬ光強度分布画像は、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて、太陽電池９０から放射されたＰＬ光ＰＬ１の強度分布を視覚化した画像である。ＰＬ光強度分布画像は、パルス光ＬＰ１１の照射箇所毎に、検出されたＰＬ光の強度に応じた色または模様を付した画像である。

【0071】

画像合成部２８は、電磁波強度分布画像生成部２５が生成した電磁波強度分布画像と、ＰＬ光強度分布画像生成部２７が生成したＰＬ光画像とを、画素演算によって、双方の電磁波強度分布およびＰＬ光強度分布の情報を含んだ新たな合成画像を生成する。

【0072】

例えば、合成画像を、電磁波強度分布画像とＰＬ光画像との差分画像とした場合、電磁波の放射またはＰＬ光の発生のどちらかに異常がある箇所を、この合成画像から容易に特定することができる。

【0073】

ここで、光の波長と検査対象物に対する進入長との関係について説明する。検査対象物にＩ_０という強さを持った光が入射したとする。この光が検査対象物中をｘ（ｃｍ）進んだとき、光吸収係数をαとすると、光の強さＩ（ｘ）は、以下の式（１）で表される。

【0074】

Ｉ（ｘ）＝Ｉ_０・ｅ^−αｘ・・・式（１）

【0075】

例えば、α＝１０^４ｃｍ^−１の場合、ｘ＝１／α＝１０^−４（ｃｍ）進んだとき、入射光の１／ｅ＝０．３７に減衰する。例えば、厚み３μｍの場合では、光強度は５％以下となる。光吸収係数αは、物質と波長に依存して決まるものである。このため、検査対象物の材料が既知であれば、特定の波長の光が当該検査対象物に侵入する深さを特定することが可能である。

【0076】

具体的には、図３に示す太陽電池９０において、ｎ型シリコン層９４が結晶シリコンで構成されており、その厚みが０．３μｍであるとする。また、太陽電池９０に対して、３６５ｎｍまたは５００ｎｍのパルス光ＬＰ１１を照射する場合を想定する。

【0077】

波長が３６５ｎｍの場合、結晶シリコンの光吸収係数αは１０^５（ｃｍ^−１）である。このため、パルス光ＬＰ１１が０．３μｍ進んだとき、透過率Ｉ（ｘ）／Ｉ_０は、０．０５となる。すなわち、ｎ型シリコン層９４において９５％吸収され、ｐ型シリコン層９３までほとんど到達できないこととなる。

【0078】

一方、波長が５００ｎｍの場合、結晶シリコンの光吸収係数αは１０^４（ｃｍ^−１）である。このため、パルス光ＬＰ１１が０．３μｍ進んだとき、透過率Ｉ（ｘ）／Ｉ_０は０．７４となる。すなわち、ｎ型シリコン層９４において２６％吸収され、残りはｐ型シリコン層９３にまで到達することとなる。

【0079】

このような原理に基づいて、検査対象物である太陽電池９０に照射するパルス光ＬＰ１１の波長を適宜に選択することによって、検査対象物の深さ方向に関してより詳細な検査を行うことができる。

【0080】

すなわち、上述したように、空乏層は、図３に示す太陽電池９０の場合、ｐｎ接合部９７に形成される。パルス光ＬＰ１１の波長を、このｐｎ接合部９７まで到達可能な波長とすれば、空乏層に依存して発生する電磁波パルスＬＴ１と、ｎ型シリコン層９４で励起された光キャリアによって発生するＰＬ光ＰＬ１を検出できる。

【0081】

この場合、特定の検査箇所において、電磁波パルスＬＴ１の強度のみに異常があった場合は、当該検査箇所における空乏層付近に欠陥などがあることを推定できる。また、ＰＬ光ＰＬ１の強度のみに異常があった場合は、当該検査箇所におけるｎ型シリコン層９４（太陽電池９０の表面付近）における欠陥などがあることを推定できる。

【0082】

空乏層まで到達可能なパルス光ＬＰ１１としては、ｎ型シリコン層９４が０．３μｍである場合、例えば、波長を３６５ｎｍとすればよい。なぜなら、上述したように、波長が３６５ｎｍの光は、結晶シリコン層を０．３μｍ進んだところで、９５％吸収されるからである。なお、本願においては、光が到達可能な深さ（侵入長）を、その透過率Ｉ（ｘ）／Ｉ_０が０．３７となるときの深さ（すなわち、６３％吸収されるときの深さ）とする。

【0083】

一方、空乏層よりも深い部分に到達可能、すなわち、ｐ型シリコン層９３にまで到達可能なパルス光ＬＰ１１を照射すれば、ｎ型シリコン層９４およびｐ型シリコン層９３の双方において光キャリアを励起させることができる。したがって、ｎ型シリコン層９４およびｐ型シリコン層９３の双方で発生した光キャリアに依存するＰＬ光ＰＬ１を検出できる。

【0084】

ｐ型シリコン層９３まで到達可能なパルス光ＬＰ１１を照射した場合において、特定の検査箇所において、電磁波パルスＬＴ１の強度のみに異常があった場合は、当該検査箇所における空乏層付近に欠陥などがあることが推定できる。また、ＰＬ光ＰＬ１の強度のみに異常があった場合は、当該検査箇所におけるｎ型シリコン層９４またはｐ型シリコン層９３に欠陥などがあることを推定できる。

【0085】

空乏層よりも深い部分に到達可能なパルス光ＬＰ１１としては、ｎ型シリコン層９４が０．３μｍである場合、例えば、波長を５００ｎｍとすればよい。なぜなら、上述したように、波長が５００ｎｍの光は、結晶シリコン層を０．３μｍ進んだところで、２６％しか吸収されないからである。

【0086】

検査位置設定部２９は、電磁波強度分布またはＰＬ光強度分布を取得するために、パルス光ＬＰ１１を照射する領域を設定する。検査位置設定部２９は、後述するモニター１７に、領域指定用画面を表示し、オペレータが操作入力部１８を介して行う指定入力を受け付ける。そして、検査位置設定部２９は、指定入力に基づいて、パルス光ＬＰ１１を照射する領域を設定する。制御部１６は、このようにして設定された領域を、パルス光ＬＰ１１で走査するように、照射部１２およびステージ移動機構１５を制御する。

【0087】

制御部１６には、モニター１７および操作入力部１８が接続されている。モニター１７は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、オペレータに対して各種画像情報を表示する。モニター１７には、例えばＣＣＤカメラで撮影された太陽電池９０の受光面９１Ｓの画像、時間波形復元部２１によって復元された電磁波パルスＬＴ１の時間波形、電磁波パルス解析部２３による解析結果が表示される。また、モニター１７には、電磁波強度分布画像生成部２５が生成した電磁波強度分布画像、ＰＬ光強度分布画像生成部２７が生成したＰＬ光強度分布画像、画像合成部２８が生成した合成画像、および、検査位置設定部２９が指定操作を受け付けるための画面が表示される。また、モニター１７には、検査の条件設定などをするために必要なＧＵＩ（Graphical User Interface）画面が適宜表示される。

【0088】

操作入力部１８は、マウスおよびキーボードなどの各種入力デバイスで構成されている。オペレータは、操作入力部１８を介して検査装置１００に対して各種操作入力を行うことができる。なお、モニター１７がタッチパネルとして構成されることによって、モニター１７が操作入力部１８として機能するようにしてもよい。

【0089】

以上が、検査装置１００の構成についての説明である。次に、検査装置１００において実行可能な太陽電池９０の検査の具体例を説明する。

【0090】

＜１．２． 太陽電池の検査＞
＜１．２．１． 検査例１＞
図６は、太陽電池９０の検査例１を示す流れ図である。なお、以下の説明においては、特に断らない限り、検査装置１００の各動作が制御部１６による制御下のもとに行われるものとする。また、各工程の内容に応じて、複数の工程が並列に実行されたり、複数の工程の実行順序が適宜変更されたりしてもよい。

【0091】

まず、ステージ１１に検査対象となる太陽電池９０が設置される（ステップＳ１１）。このとき、上述したように、受光面９１Ｓ（すなわち、太陽電池９０が使用される状態において、太陽光を受光する側の主面）に向けて、パルス光ＬＰ１１が照射されるように、太陽電池９０が設置される。

【0092】

太陽電池９０が設置されると、太陽電池９０の裏面電極９２および受光面電極９６に逆バイアス電圧印加回路９９が接続され、逆バイアス電圧が印加される（ステップＳ１２）。なお、逆バイアス電圧を印加しない場合は、このステップＳ１２を省略することも可能である。

【0093】

次に、電磁波検出部１３による電磁波パルスＬＴ１の検出タイミングが設定される（ステップＳ１３）。具体的には、制御部１６が遅延ステージ１３１ａを制御することによって、プローブ光ＬＰ１２が検出器１３２に到達するタイミングが所要の検出タイミングに固定されるように、折り返しミラー１０Ｍの位置が調整される。なお、検出される電磁波強度ができるだけ大きくなるように検出タイミングが設定することで、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。

【0094】

検出タイミングが設定されると、ステージ移動機構１５が駆動されることによって、太陽電池９０を２次元平面内で移動させる。これによって、検査対象領域がパルス光ＬＰ１１で走査される（ステップＳ１４）。そして、パルス光ＬＰ１１の各照射位置で放射される電磁波パルスＬＴ１の電界強度が検出器１３２によって検出されるのと同時に、パルス光ＬＰ１１の各照射位置で発生するＰＬ光ＰＬ１がＰＬ光検出部１４によって検出される。

【0095】

ステップＳ１４において、パルス光ＬＰ１１の照射位置毎の電磁波パルスＬＴ１の電界強度およびＰＬ光ＰＬ１の光強度が取得されると、電磁波強度分布画像生成部２５およびＰＬ光強度分布画像生成部２７によって、電磁波強度分布画像およびＰＬ光強度分布画像が生成される。そして、それらの画像がモニター１７の同一画面上に表示される（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５において、電磁波強度分布画像およびＰＬ光強度分布画像を合成した合成画像が画像合成部２８によって生成され、該画像がモニター１７に表示されてもよい。

【0096】

図７は、電磁波強度分布画像ｉ１を示す図である。また、図８は、ＰＬ光強度分布画像ｉ２を示す図である。電磁波強度分布画像ｉ１によると、太陽電池９０における電界強度分布を容易に把握することができる。また、ＰＬ光強度分布画像ｉ２によると、太陽電池９０における電界強度分布を容易に把握することができる。

【0097】

図６に戻って、各画像の表示が完了すると、検査位置設定部２９は、電磁波パルスＬＴ１の時間波形を復元して検査する領域（時間波形復元検査領域）の指定を受け付ける（ステップＳ１６）。ステップＳ１６においては、オペレータが、モニター１７に表示された電磁波強度分布画像ｉ１、ＰＬ光強度分布画像ｉ２、または、これらの合成画像を確認しつつ、詳細な検査が必要な領域を、操作入力部１８を介して、指定する。そして、検査位置設定部２９が、指定された領域を時間波形復元検査領域に設定する。

【0098】

なお、時間波形復元検査領域は、自動で設定されるようにすることも考えられる。例えば、電磁波強度またはＰＬ光強度が正常とされる基準値の範囲を予め定めておき、この基準値の範囲から外れる電磁波強度またはＰＬ光強度が検出された位置を、検査位置設定部２９が時間波形復元検査領域として自動的に設定するようにしてもよい。

【0099】

検査装置１００は、ステップＳ１６において設定された時間波形復元検査領域に関して、再びパルス光ＬＰ１１を照射し、電磁波パルスＬＴ１の復元および解析を行う（ステップＳ１７）。電磁波パルスＬＴ１の復元および解析については、図９を参照しつつ説明する。

【0100】

図９は、時間波形復元部２１によって復元された電磁波パルスＬＴ１の時間波形４０の一例を示す図である。図９に示すグラフの横軸は、時間を示しており、縦軸は電界強度を示している。また、図９における、時間波形４０を示すグラフの下側には、遅延ステージ１３１ａによって遅延されたために、検出器１３２に到達するタイミング（ｔ１〜ｔ８）が相互に異なる、複数のプローブ光ＬＰ１２が概念的に示されている。

【0101】

太陽電池９０に、パルス光ＬＰ１１が照射されると、検出器１３２には、図９に示すような時間波形４０を示す電磁波パルスＬＴ１が、パルス光ＬＰ１１のパルス周期に一致する周期で繰り返し到来する。

【0102】

例えば、検出器１３２に対して、検出タイミングｔ１でプローブ光ＬＰ１２が到達するように遅延ステージ１３１ａが調整された場合、検出器１３２では、値Ｅ１の電界強度が検出される。また、遅延ステージ１３１ａが調整されることによって、検出タイミングがｔ２〜ｔ８にそれぞれ遅延されると、それぞれ値Ｅ２〜Ｅ８の電界強度が電磁波検出部１３において検出されることとなる。このように、遅延ステージ１３１ａが制御されることで検出タイミングが細かく変更されることによって、各検出タイミング（各位相）での電磁波パルスＬＴ１の電界強度が測定される。そして、時間波形復元部２１が、取得された電界強度値を時間軸に沿ってグラフ上にプロットしていくことによって、電磁波パルスＬＴ１の時間波形４０が復元される。

【0103】

時間波形４０は、パルス光ＬＰ１１の照射に応じた光励起キャリアの発生、移動、および、消滅の各過程の情報を含んでいる。すなわち、時間波形４０を取得することによって、光励起キャリアのダイナミクスを解析することが可能となる。これによって、太陽電池９０の欠陥（例えば、結晶の格子欠陥など）または不純物などをより詳細に解析することができる。

【0104】

また、上述のステップＳ１３においては、試験的に時間波形が復元され、この時間波形に基づいて、検出タイミングが設定されてもよい。例えば、検査対象領域内の任意の位置において、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて放射される電磁波パルスＬＴ１の時間波形を、図９において説明した手法で復元することが考えられる。復元された時間波形から、電界強度が大きくなるタイミング（位相）を容易に把握できる。このため、Ｓ／Ｎ比が十分高くなるように検出タイミングを適切に設定できる。

【0105】

図１０は、電磁波パルスＬＴ１のスペクトル分布５０の一例を示す図である。図１０中、縦軸はスペクトル強度を示し、横軸は周波数を示している。電磁波パルス解析部２３が、時間領域を周波数空間に変換するフーリエ変換を実行することによって、図９に示す時間波形４０から、図１０に示すスペクトル分布５０を取得してもよい。スペクトル分布５０を取得することによって、検査対象領域における物性情報をさらに詳細に分析することが可能となる。

【0106】

以上のように、本実施形態に係る検査装置１００によると、電磁波強度のデータと、ＰＬ光強度のデータとを、同一の光源（フェムト秒レーザ１２１）から出射されたパルス光ＬＰ１１を使って取得することができる。このため、それぞれのデータを取得するために個別に光源を用意せずに済む。したがって、装置のコスト増大、および、大型化を抑制できる。また、検査コストを抑えることができ、かつ、検査エリアの大スペースかを抑制できる。

【0107】

また、図６に示す検査例１によると、同一のパルス光ＬＰ１１で太陽電池９０を一度走査することによって、電磁波強度のデータおよびＰＬ光強度のデータを同時に収集することができる。したがって、効率的にデータ収集を行うことができる。ただし、検査対象領域をパルス光ＬＰ１１で二度走査することによって、電磁波強度のデータおよびＰＬ光強度のデータが別の走査で収集されるようにしてもよい。

【0108】

電磁波パルスＬＴ１は、パルス光ＬＰ１１の照射によって発生した光励起キャリアの移動、すなわち光電流の時間微分に比例して発生するものである。一方、ＰＬ光ＰＬ１は、パルス光ＬＰ１１の照射によって発生した光励起キャリアである電子および正孔が、再結合することによって発生するものである。このように、発生原理が異なる２種の物理現象を計測することによって、検査装置１００において、異なる角度から太陽電池９０を検査できる。

【0109】

また、時間波形を復元する検査は、遅延ステージ１３１ａの調整を伴うため、電磁波強度のデータの取得に比較的長い時間を要する。これに対して、検査例１では、電磁波強度分布およびＰＬ光強度分布に基づいて、時間波形の復元を伴う検査の領域を限定するため、太陽電池９０の検査を効率的に行うことが可能となっている。

【0110】

＜１．２．２． 検査例２＞
図１１は、太陽電池９０の検査例２を示す流れ図である。図１１に示す検査例２の流れにおいて、太陽電池９０の設置（ステップＳ２０）、逆バイアス電圧の印加（ステップＳ２１）および検出タイミングの設定（ステップＳ２２）は、図６に示す検査例１のステップＳ１１〜Ｓ１３のそれぞれと同様であるため、説明を省略する。

【0111】

ステップＳ２２の検出タイミングの設定が完了すると、検査装置１００は、検査対象領域をパルス光ＬＰ１１で走査した際、太陽電池９０におけるパルス光ＬＰ１１の照射部分にて発生したＰＬ光ＰＬ１の強度データのみを検出する（ステップＳ２３）。そして、ステップＳ２３にて取得されたＰＬ光強度データに基づいて、ＰＬ光強度分布画像がＰＬ光強度分布画像生成部２７によって生成され、該画像がモニター１７に表示される（ステップＳ２４）。

【0112】

次に、検査位置設定部２９が、電磁波パルスＬＴ１の電界強度を取得すべき領域の指定を受け付け、指定された領域を電磁波検査領域に設定する（ステップＳ２５）。具体的には、オペレータが、モニター１７に表示されたＰＬ光強度分布画像を確認しつつ、電磁波検査領域を指定する操作入力を行う。これに基づき、検査位置設定部２９が電磁波検査領域を設定する。

【0113】

なお、ステップＳ２５における電磁波検査領域の設定は、自動で設定されるようにすることも考えられる。例えば、ＰＬ光強度が正常とされる基準値の範囲を予め定めておく。そして、検査対象領域のうち、当該基準値の範囲から外れたＰＬ光強度が検出された位置が含まれるように、電磁波検査領域が自動的に設定する。この場合、検査位置設定部２９は、ＰＬ光強度が予め定められた基準値を満たすか否かを判定する判定部として機能することとなる。

【0114】

電磁波検査領域が設定されると、検査装置１００は、電磁波検査領域をパルス光ＬＰ１１で走査し、放射された電磁波パルスＬＴ１の電界強度を検出する（ステップＳ２６）。ＰＬ光強度に異常がある領域は、欠陥候補領域または不純物含有領域と考えられる。このため、この領域を電磁波検査領域として引き続き検査することによって、より有益な情報を得ることができる。そして、収集された電磁波強度データに基づく電磁波強度分布画像が電磁波強度分布画像生成部２５によって生成され、該画像がモニター１７に表示される（ステップＳ２７）。

【0115】

電磁波強度分布画像がモニター１７に表示されると、検査位置設定部２９が、時間波形復元分析領域指定を設定する（ステップＳ２８）。そして、時間波形復元分析領域における時間波形の復元および解析が行われる（ステップＳ２９）。このステップＳ２８，Ｓ２９は、図６に示す検査例１のステップＳ１６，Ｓ１７のそれぞれと略同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0116】

信頼性の高い電磁波強度データを取得するためには、パルス光ＬＰ１１を同じ箇所に所要回数繰り返し照射する必要がある。このため、一般的には、電磁波強度の取得は、ＰＬ光強度の取得よりも長い測定時間を要する。図１１に示す検査例２では、電磁波強度を取得する範囲（電磁波検査領域）が、先に取得した検査対象領域のＰＬ光強度分布に基づいて絞り込まれる。このため、太陽電池９０における検査対象領域の検査を効率的に行うことができる。

【0117】

なお、ステップＳ２３の実行中（すなわち、ＰＬ光強度データ取得のための走査中）、ある地点にパルス光ＬＰ１１を照射した際に、得られたＰＬ光強度データが予め定められた基準値の範囲から外れている場合、当該地点での電磁波強度を直ちに取得するようにしてもよい。この場合、一度の走査で、検査対象領域のＰＬ光強度データと、特定箇所の電磁波データとを取得することができるため、検査の効率化を図ることができる。

【0118】

また、図１１に示す検査例２では、検査対象領域におけるＰＬ光強度データの収集が行われた後に、電磁波検査領域における電磁波強度データの収集が行われている。しかしながら、先に、検査対象領域についての電磁波強度データの収集が行われた後、検査対象領域よりも狭い領域において、ＰＬ光強度データの収集が行われてもよい。

【0119】

また、電磁波強度を取得する電磁波検査領域は、必ずしも、ＰＬ光強度を取得した領域（ＰＬ光検査領域）に含まれている必要はない。例えば、電磁波検査領域とＰＬ光検査領域とが、互いの一部分のみ重複する、あるいは、全く重複しないように設定されてもよい。

【0120】

また、電磁波検査領域、ＰＬ光検査領域および電磁波復元検査領域は、検査を開始する前に、検査位置設定部２９によって設定されるようにしてもよい。この場合、例えばオペレータが、ＣＣＤカメラで撮影された画像上で、各検査領域を指定できるようにすればよい。

【0121】

＜２． 第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る検査装置１００Ａが備える照射部１２Ａおよび電磁波検出部１３Ａの概略構成図である。なお、以下の説明において、第１実施形態に係る検査装置１００の構成要素と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

【0122】

図１２に示すように、検査装置１００Ａにおいては、ビームスプリッタＢ１によって分割されたパルス光ＬＰ１１が、透明導電膜基板（ＩＴＯ）１９を透過して、太陽電池９０の受光面９１Ｓに対して垂直にパルス光ＬＰ１１に入射する。そして、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて、太陽電池９０から放射される電磁波パルスＬＴ１のうち、受光面９１Ｓ側に放射される電磁波パルスＬＴ１が、透明導電性基板１９を反射した後、レンズによって集光されて、検出器１３２に入射する。

【0123】

また、検査装置１００Ａにおいては、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて太陽電池９０から放射されたＰＬ光ＰＬ１が、透明導電性基板１９を通過して、ＰＬ光検出部１４に入射する。図１２に示すＰＬ光検出部１４の設置態様は一例であり、これに限定されるものではない。

【0124】

このような検査装置１００Ａによっても、第１実施形態に係る検査装置１００と同様に、太陽電池９０から放射される電磁波パルスＬＴ１を検出することができる。また、太陽電池９０に接続されたＰＬ光検出部１４によって、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて太陽電池９０で発生するＰＬ光ＰＬ１を検出できる。

【0125】

＜３． 第３実施形態＞
図１３は、第３実施形態に係る検査装置１００Ｂが備える照射部１２Ｂおよび電磁波検出部１３Ｂの概略構成図である。検査装置１００Ｂにおいては、ビームスプリッタＢ１によって分割されたパルス光ＬＰ１１が、太陽電池９０の受光面９１Ｓに対して垂直に入射する。そして、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて、太陽電池９０から放射される電磁波パルスＬＴ１のうち、太陽電池９０の裏面側に放射される（すなわち透過する）電磁波パルスＬＴ１が、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２などを介して、検出器１３２に入射する。

【0126】

また、検査装置１００Ｂにおいては、太陽電池９０に入射するパルス光ＬＰ１１と同軸の方向に放射されたＰＬ光ＰＬ１が、ＰＬ光検出部１４によって検出される。図１３に示すＰＬ光検出部１４の設置態様は一例であり、これに限定されるものではない。

【0127】

このような検査装置１００Ｂによっても、太陽電池９０から放射される電磁波パルスＬＴ１を検出することができる。また、太陽電池９０に接続されたＰＬ光検出部１４によって、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて太陽電池９０で発生するＰＬ光ＰＬ１を検出できる。

【0128】

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、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、適宜組み合わせたることができる。

【符号の説明】

【0129】

１００，１００Ａ，１００Ｂ 検査装置
１２，１２Ａ，１２Ｂ 照射部
１２１ フェムト秒レーザ（光源）
１３，１３Ａ，１３Ｂ 電磁波検出部
１３１ 遅延部
１３２ 検出器
１４ ＰＬ光検出部
１５ ステージ移動機構
１６ 制御部
１７ モニター（表示部）
１８ 操作入力部
２１ 時間波形復元部
２３ 電磁波パルス解析部
２５ 電磁波強度分布画像生成部
２７ ＰＬ光強度分布画像生成部
２８ 画像合成部
２９ 検査位置設定部
４０ 時間波形
９０ 太陽電池
９１Ｓ 受光面
９２ 裏面電極
９６ 受光面電極
９９ 逆バイアス電圧印加回路
Ｂ１ ビームスプリッタ
ＬＰ１１ パルス光
ＬＰ１２ プローブ光
ＬＴ１ 電磁波パルス
ｉ１ 電磁波強度分布画像
ｉ２ ＰＬ光強度分布画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】