專利名稱：波長選擇方法、膜厚計(jì)測方法、膜厚計(jì)測裝置及薄膜硅系設(shè)備的制造系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜的膜厚計(jì)測，特別是涉及對包含在薄膜硅系設(shè)備 的基板上成膜的結(jié)晶質(zhì)硅膜的膜厚測定所使用的波長進(jìn)行選擇的波長 選擇方法，使用由該波長選擇方法選擇的波長進(jìn)行膜厚計(jì)測的膜厚計(jì) 測方法及其裝置，以及包含薄膜形成的薄膜硅系設(shè)備的制造系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公知有一種利用物質(zhì)的光學(xué)吸收特性對在透光性基 板上成膜的薄膜的膜厚進(jìn)行計(jì)測的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
專利文獻(xiàn)1公開了如下技術(shù)，在薄膜太陽電池的生產(chǎn)線上，對施 以薄膜的太陽電池基板照射光，基于其透射光的光量求得基板被施以 的薄膜的膜厚。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-65727號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，基于上述特許文獻(xiàn)1的膜厚測定中，對基板或 薄膜表面的凸凹狀態(tài)不同的太陽電池基板的膜厚進(jìn)行評價(jià)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 透光量的變動(dòng)，存在計(jì)測結(jié)果中有包含允許范圍以上的計(jì)測誤差之虞。 此外，存在因?yàn)樵撜`差而不能以所希望的精度計(jì)測膜厚的問題，不能 提高膜厚監(jiān)視精度。
此外，在使用膜厚計(jì)測專用的膜厚計(jì)(分光偏振光橢圓率測量儀 或分光光度計(jì)等)時(shí)，需要使生產(chǎn)線的基板一度下線來進(jìn)行計(jì)測評價(jià)，而且在得到計(jì)測結(jié)果之前需要時(shí)間，存在不能對生產(chǎn)中的全數(shù)進(jìn)行在 線監(jiān)視。
本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，目的在于提供能降低膜厚 計(jì)測誤差的波長選擇方法、膜厚計(jì)測方法、膜厚計(jì)測裝置及薄膜硅系 設(shè)備的制造系統(tǒng)。
本發(fā)明的第1形式為一種選擇薄膜膜厚計(jì)測所使用的波長的波長 選擇方法，包括對將膜質(zhì)狀態(tài)及膜厚不同的薄膜膜制于基板上的多 個(gè)樣本照射不同波長的照明光，分別計(jì)測與照射各所述波長的照明光 時(shí)的透射光的光量相關(guān)的評價(jià)值，基于該計(jì)測結(jié)果，對所述每個(gè)波長， 作成表示各所述膜質(zhì)狀態(tài)中膜厚和所述評價(jià)值的相關(guān)關(guān)系的膜厚特 性，在各所述膜厚特性中選擇由膜質(zhì)狀態(tài)引起的所述評價(jià)值的計(jì)測差 在規(guī)定范圍內(nèi)的波長。
例如，在透光性基板層積一層以上的透明導(dǎo)電膜、硅系薄膜光電 變換層，層積金屬電極的薄膜硅系太陽電池中，透明導(dǎo)電膜的表面上 為了將入射光在光電變換層有效利用而存在凹凸構(gòu)造(晶體組織構(gòu) 造)，而且得知，成長的薄膜對其膜質(zhì)狀態(tài)產(chǎn)生影響，存在阻礙計(jì)測 硅系薄膜光電變換層的膜厚的精度提升的情況。
發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在硅系薄膜光電層的薄膜的膜質(zhì)狀態(tài)、特別是結(jié) 晶質(zhì)硅膜的膜質(zhì)狀態(tài)不同時(shí)，透射率將變化，由此產(chǎn)生膜厚的計(jì)測誤 差，提出以下的降低膜質(zhì)狀態(tài)引起的計(jì)測誤差的方案。
艮P，根據(jù)本發(fā)明的1種形式的波長選擇方法，準(zhǔn)備將膜質(zhì)狀態(tài)和 膜厚不同的薄膜形成于基板上的多個(gè)樣本，通過對這些樣本照射不同 的波長的照明光，對在照射各波長的光時(shí)的各樣本的透射光進(jìn)行檢測， 分別測定與該透射光的光量相關(guān)的評價(jià)值。此外，因?yàn)榛谶@些測定 結(jié)果，對每個(gè)波長，作成表示各膜質(zhì)狀態(tài)中膜厚和評價(jià)值的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性，選擇各膜厚特性中由膜質(zhì)狀態(tài)引起的透射率的計(jì)測差在 規(guī)定范圍內(nèi)的波長，所以，可以選擇由膜質(zhì)狀態(tài)引起的計(jì)測誤差少的 光的波長。
此外，通過基于選擇的波長的評價(jià)值對膜厚進(jìn)行計(jì)測，能減小測 定誤差。如專利文獻(xiàn)1那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，是選定與各薄膜的吸收 波長相近的波長，由透射光強(qiáng)度換算出膜厚，但本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，選擇 由膜質(zhì)狀態(tài)引起的計(jì)測誤差小的波長在計(jì)測精度的提升上極為重要。 在這里，與透射光的光量相關(guān)的評價(jià)值是例如光強(qiáng)度、透射率等。
另外，在使所述不同的波長的照明光照射薄膜的情況下，也可將 不同的單一波長的光順次照射，檢測每次光照射的透射光，得到所述
評價(jià)值?；蛘?，也可通過照射包含多個(gè)波長的白色光，檢測該透射光， 進(jìn)而進(jìn)行分光解析，得到對各波長的評價(jià)值。或者，也可照射分光的 照明光，檢測該透射光，得到評價(jià)值。此外，照射照明光的方向可以 是從透光性基板側(cè)，也可以是從形成的薄膜側(cè)，由于但薄膜表面上存 在很小的凸凹，照射光會(huì)散射，因此，從透光性基板側(cè)照射的情況下 對透射膜的光量穩(wěn)定，所以更好。
在所述選擇方法中，所述膜質(zhì)狀態(tài)例如是結(jié)晶性。
由此，可降低由結(jié)晶性引起的計(jì)測誤差。所述結(jié)晶性可通過例如 拉曼峰值強(qiáng)度比來評價(jià)。拉曼峰值強(qiáng)度比是表示結(jié)晶的拉曼峰值(約
波長520cm'1)的強(qiáng)度152()和表示非晶的拉曼峰值(約波長480cnT1)的 強(qiáng)度l480的比(I52Q/I48o)，可以說拉曼峰值強(qiáng)度比越大，結(jié)晶性越高。
"包含所述波長選擇方法選擇的波長的照明光"，是指通過波長 選擇方法選擇的波長的光，即概念上包含以單一波長的照明光的照明 光。
6在所述波長選擇方法中，所述膜質(zhì)狀態(tài)是例如所述薄膜的表面的 凸凹狀態(tài)。
由此，可以降低薄膜表面的凸凹狀態(tài)引起的計(jì)測誤差。
所述表面的凸凹程度能通過例如所述透明導(dǎo)電膜的霧度率、或者 所述結(jié)晶質(zhì)硅膜的霧度率評價(jià)。另外，霧度率的定義是散射透射光/全 透射光。
本發(fā)明的第2形式，是一種膜厚計(jì)測方法，包括 將包含通過所述波長選擇方法選擇的波長的照明光，對在包含薄 膜形成的生產(chǎn)線上搬運(yùn)的形成有薄膜的基板進(jìn)行照射，檢測透射所述 基板的光，基于檢測的光的強(qiáng)度，計(jì)測針對所述波長的所述評價(jià)值， 使用將評價(jià)值和膜厚預(yù)先建立關(guān)聯(lián)的所述波長的膜厚特性，求出與計(jì) 測的所述評價(jià)值對應(yīng)的膜厚。
根據(jù)所述膜厚計(jì)測方法，可實(shí)現(xiàn)求出在包含薄膜形成的生產(chǎn)線上 搬運(yùn)的薄膜膜厚的計(jì)測精度提升。特別是，將包含結(jié)晶質(zhì)硅膜的膜質(zhì) 所引起的計(jì)測誤差小的波長的照明光，照射于例如在太陽電池生產(chǎn)線 上搬運(yùn)的形成有薄膜(特別是結(jié)晶質(zhì)硅膜)后的太陽電池用基板，檢 測透射該基板的光，基于該透射光計(jì)測關(guān)于所述波長的評價(jià)值(例如 透射率或光強(qiáng)度)，基于該評價(jià)結(jié)果求出膜厚，所以，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)測 精度的提升。
在所述膜厚計(jì)測方法中，可以根據(jù)以其他方式另行求出的霧度率， 對已測定的所述膜厚進(jìn)行校正。
根據(jù)這樣的膜厚計(jì)測方法，基于膜厚、特別是作為結(jié)晶質(zhì)硅膜的 表面的凸凹狀態(tài)的評價(jià)值的霧度率，對計(jì)測的膜厚進(jìn)行校正，所以， 可以使計(jì)測精度進(jìn)一步提升。本發(fā)明第3種形式是一種膜厚計(jì)測裝置，具有光照射部，其將 包含通過所述波長選擇方法選擇的波長的照明光，對在包含薄膜形成 的生產(chǎn)線上搬運(yùn)的形成有薄膜的基板進(jìn)行照射；光檢測部，其檢測透 射所述基板的光；評價(jià)值計(jì)測部，其基于檢測的光的強(qiáng)度，計(jì)測針對 所述波長的所述評價(jià)值；膜厚計(jì)測部，其使用將評價(jià)值和膜厚預(yù)先建 立關(guān)聯(lián)的所述波長的膜厚特性，求出與計(jì)測的所述評價(jià)值對應(yīng)的膜厚。
根據(jù)所述膜厚計(jì)側(cè)裝置，將包含薄膜、特別是結(jié)晶質(zhì)硅膜的膜質(zhì) 引起的計(jì)測誤差少的波長的照明光，照射于薄膜、特別是形成有結(jié)晶 質(zhì)硅膜的基板、例如太陽電池用基板，檢測透射基板的光，基于該透 射光，計(jì)測與所述波長相關(guān)的評價(jià)值(例如透射率或光強(qiáng)度)，基于 該計(jì)測結(jié)果求出膜厚，所以，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)測精度的提升。
所述膜厚計(jì)測裝置適合用以設(shè)置于包含薄膜形成的生產(chǎn)線而監(jiān)視 薄膜形成狀況。
此外，本發(fā)明第4種形式是使用所述膜厚計(jì)側(cè)裝置生成的薄膜硅 系設(shè)備。本發(fā)明第5種形式是使用所述膜厚計(jì)測方法生成的薄膜硅系 設(shè)備。薄膜硅系設(shè)備例如是薄膜硅系太陽電池。
另外所述各種形式是可在能實(shí)現(xiàn)的范圍內(nèi)組合利用的發(fā)明。
作為薄膜硅系設(shè)備的薄膜硅系太陽電池，在邊長超過lm的大型 基板上將薄膜更均勻地、更均質(zhì)地形成，這在發(fā)電效率提升上很重要。 作為包含薄膜(特別是結(jié)晶質(zhì)硅膜)的太陽電池的結(jié)構(gòu)，例如，有結(jié) 晶質(zhì)硅單體型太陽電池、雙層型太陽電池、三層型太陽電池。在雙層
型太陽電池中，可在底電池上使用結(jié)晶質(zhì)硅膜。關(guān)于三層型太陽電池， 可在中間電池及底電池上使用結(jié)晶質(zhì)硅膜。
8本發(fā)明的膜厚計(jì)測方法及膜厚計(jì)測裝置適合用于這樣的結(jié)晶質(zhì)硅 膜、或包含結(jié)晶質(zhì)硅膜的薄膜的膜厚測定。
在這里，所謂硅系，是指包含硅(Si)、碳化硅(SiC)或硅鍺(SiGe)
的總稱，所謂結(jié)晶質(zhì)硅系，意味著非結(jié)晶質(zhì)硅系、即非晶質(zhì)硅系以外 的硅系，也包含結(jié)晶質(zhì)硅系或多結(jié)晶硅系。此外，所述薄膜硅系，包 含非晶硅系、結(jié)晶質(zhì)硅系、使非晶硅系和結(jié)晶質(zhì)硅系層積的多接合型 (雙層型、三層型)。
根據(jù)本發(fā)明，起到可以降低膜厚的計(jì)測誤差的效果。此外，根據(jù) 本發(fā)明可監(jiān)視膜厚變動(dòng)，因此，可起到所謂使發(fā)電效果提升、成品率 提升、制造效率提升的效果。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的基板的膜厚計(jì)測裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示光照射裝置及受光裝置的配置關(guān)系的圖。 圖3是表示波長選擇方法的順序的流程圖。
圖4是表示薄膜的結(jié)晶性不同時(shí)的各波長的膜厚特性的一例的圖。 圖5是表示薄膜表面的凸凹狀態(tài)不同時(shí)的各波長的膜厚特性的一 例的圖。
附圖標(biāo)記說明
1、 搬運(yùn)傳送帶
2、 受光裝置
3、 光照射裝置
4、 光源用電源
5、 光電開關(guān)
6、 回轉(zhuǎn)式編碼器
7、 計(jì)算機(jī)
8、 顯示裝置W、 基板
具體實(shí)施例方式
以下，對于本發(fā)明的波長選擇方法、膜厚計(jì)測方法、膜厚計(jì)測裝 置及薄膜硅系設(shè)備的制造系統(tǒng)的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的膜厚計(jì)測裝置是設(shè)在薄膜硅系設(shè)備、特別是薄膜硅 系太陽電池的制造系統(tǒng)的生產(chǎn)線的一部分上而加以利用的裝置，是為 了進(jìn)行成膜于太陽電池的基板上的薄膜、特別是結(jié)晶質(zhì)硅膜的膜厚計(jì) 測而利用且適用的裝置。此外，各實(shí)施方式的膜厚計(jì)測裝置，不管是
具有一層pin構(gòu)造光電變換層的單體型太陽電池、具有兩層pin構(gòu)造光 電變換層的雙層型太陽電池、具有三層pin構(gòu)造光電變換層的三層型太 陽電池、還是在透光性基板上有一層結(jié)晶質(zhì)硅膜單膜等太陽電池的構(gòu) 造，均是在制造具有結(jié)晶質(zhì)硅層太陽電池的制造系統(tǒng)廣泛適用的裝置。
第1實(shí)施方式
圖1是表示第1實(shí)施方式的膜厚計(jì)測裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖1所示膜厚計(jì)測裝置中，基板W被搬運(yùn)傳送帶1沿搬運(yùn)方向(圖 中Y方向)搬運(yùn)。該基板W為例如在透明玻璃基板上按順序通過熱 CVD裝置形成有透明導(dǎo)電膜、通過等離子CVD裝置形成有結(jié)晶質(zhì)硅膜 的光電變換層的基板?；蛘呖梢允窃谕该鞑ＡЩ迳习错樞蛲ㄟ^熱 CVD (化學(xué)氣相沉積)裝置形成有透明導(dǎo)電膜、通過等離子CVD裝置 形成有非晶硅膜的光電變換層、通過等離子CVD裝置形成有結(jié)晶質(zhì)硅 膜的光電變換層的基板。或者可以是在透明玻璃基板上通過等離子 CVD裝置形成有結(jié)晶質(zhì)硅膜的基板。圖1中基板W的搬運(yùn)傳送帶1側(cè) 是透明玻璃基板，向上(圖1中的受光裝置2側(cè))層積有透明導(dǎo)電膜、 由薄膜硅形成的光電變換層。
搬運(yùn)傳送帶1的下方配置有光照射裝置(光照射部)3，上方配置有受光裝置(光檢測部)2。光照射裝置3例如由多個(gè)LED線狀地配置 而構(gòu)成。在這里，作為LED可以使用單一波長的LED或組合有濾光鏡 的白色LED等。此外，不限于LED，也可以使用其他光源，例如燈泡 光源、在燈泡光源上組合有濾光鏡的光源單元等。從光照射裝置3照 射的光的波長使用后述的選定的波長。
光照射裝置通過光源用電源4基于從后述的計(jì)算機(jī)7送出的信號(hào) 動(dòng)作，來進(jìn)行光量調(diào)整及控制光源的開、關(guān)。
受光裝置2，如圖1及圖2所示，接受從光照射裝置3具有的各 LED射出的照射光L1透射基板W后的透射光L2。受光裝置2例如由 配置成線狀的多個(gè)受光元件構(gòu)成。各受光元件以與光照射裝置3具有 的各LED成對的方式配置，從各LED射出的照射光Ll透射基板W而 被對應(yīng)的受光元件接受。受光元件可以是相對于要計(jì)測的光的波長具 有靈敏度的元件等，例如，可以使用光電二極管、光電倍增管等，是 簡單且廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，希望在沒有基板W的狀態(tài)下調(diào)整為顯示大 致均勻的檢測靈敏度。
此外，從光照射裝置3發(fā)光照射白色光，作為受光裝置2，可以設(shè) 有能對光波長進(jìn)行分光計(jì)測的受光元件。此時(shí)，由于可自由地選定用 于評價(jià)透射量的光的波長，因此，能對評價(jià)對象膜的選擇進(jìn)行簡易地 對應(yīng)。
另外，在本實(shí)施方式中，搬運(yùn)傳送帶1的下方配置光照射裝置3， 上方配置受光裝置2，但也可以上方配置光照射裝置3，下方配置受光 裝置2。
在基板W上形成的薄膜表面上存在很小的凸凹，會(huì)使照射光散射， 因此，從透射膜內(nèi)的光量的穩(wěn)定方面來看優(yōu)選將光照射裝置3配置在 搬運(yùn)傳送帶1的下方，并從透明玻璃基板側(cè)照射照射光。搬運(yùn)傳送帶1上配置有光電開關(guān)5和回轉(zhuǎn)式編碼器6。光電開關(guān)5 在檢測到搬運(yùn)而來的基板W的頂端部分到達(dá)直線照明光Ll的入射位
置時(shí)，產(chǎn)生檢査開始信號(hào)S，發(fā)送給計(jì)算機(jī)7?；剞D(zhuǎn)式編碼器6在轉(zhuǎn)過 每個(gè)設(shè)定回轉(zhuǎn)角時(shí)，即在基板W每次移動(dòng)設(shè)定距離時(shí)，產(chǎn)生脈沖信號(hào) P，送給計(jì)算機(jī)7。
計(jì)算機(jī)7在接收檢査開始信號(hào)S后，每次接收脈沖信號(hào)P時(shí)，都 將觸發(fā)信號(hào)T送給受光裝置2。受光裝置2的各受光元件每次收到觸發(fā) 信號(hào)T時(shí)接受透射基板W而來的透射光L2，并將受光信號(hào)分別送至計(jì) 算機(jī)7。
計(jì)算機(jī)(評價(jià)值計(jì)測部及膜厚計(jì)測部)7在接收來自受光裝置2 的受光信號(hào)后，基于這些各受光信號(hào)，求出與規(guī)定的波長的光相對應(yīng) 的透射率(與光量相關(guān)的評價(jià)值)，使用該透射率和預(yù)先保有的膜厚 特性(膜厚和透射率的檢量特性)，進(jìn)行基板W的膜厚計(jì)測。對應(yīng)于 光照射裝置3和受光裝置2的對數(shù)的計(jì)測點(diǎn)接受觸發(fā)信號(hào)T算出膜厚， 每有基板W移動(dòng)通過則依次算出基板W寬度方向的膜厚。另外，對于 透射率的算出、膜厚計(jì)測的詳情在下文描述。
計(jì)算機(jī)7上連接有CRT等顯示裝置8，以在該顯示裝置8顯示基 板W的膜厚計(jì)測結(jié)果或其分布狀況等。
接下來，對于在圖1所示的膜厚計(jì)測裝置中選擇膜厚測定所使用 的光波長的選擇方法進(jìn)行說明。在這里，膜厚計(jì)測中，對應(yīng)于膜厚的 膜質(zhì)狀態(tài)，更為詳細(xì)地，對應(yīng)于結(jié)晶質(zhì)硅膜的結(jié)晶性，會(huì)產(chǎn)生計(jì)測誤 差。因此，本實(shí)施方式中，對于選擇將該結(jié)晶性所引起的計(jì)測誤差降 低的波長的波長選擇方法，參照圖3進(jìn)行說明。
首先，通過另外的計(jì)測裝置進(jìn)行計(jì)測、評價(jià)，準(zhǔn)備己形成有膜厚
12和結(jié)晶性各不相同的微晶硅膜的多個(gè)樣本。另外，此時(shí)準(zhǔn)備的樣本， 希望與實(shí)際的膜厚計(jì)測中基板W的膜構(gòu)造大致相同。例如，膜厚計(jì)測 中，在搬運(yùn)傳送帶1上搬運(yùn)的基板W為在透明玻璃基板上依次形成透 明導(dǎo)電膜和微晶硅膜的構(gòu)造時(shí)，通過在透明玻璃基板上形成透明導(dǎo)電 膜后，形成膜厚和結(jié)晶性不同的微晶硅膜，作成多個(gè)樣本。
此外，微晶硅膜的膜厚，例如，從包含作為實(shí)際測定范圍設(shè)想的 膜厚范圍dmin到dmax的范圍中選取規(guī)定的膜厚。此外，作為結(jié)晶性， 例如，準(zhǔn)備拉曼峰值強(qiáng)度比較小的樣本和較大的樣本兩種(圖3步驟 SA1)。在這里，拉曼峰值強(qiáng)度比，是指在評價(jià)微晶硅的結(jié)晶性中使用 的評價(jià)值，例如，使用拉曼光譜分析裝置等專用裝置計(jì)測。
拉曼峰值強(qiáng)度比是表示結(jié)晶的拉曼峰值(約波長520cm")的強(qiáng)度 1520和表示非晶的拉曼峰值(約波長480cm—1)的強(qiáng)度I48Q的比(152()/1480)， 在定義上可取0到無限大的值。拉曼峰值強(qiáng)度比為0時(shí)是非晶，可以 說拉曼峰值強(qiáng)度比越大，結(jié)晶性越高。在這里，太陽電池的制造工序 中，在可設(shè)想的范圍內(nèi)，適當(dāng)?shù)剡x擇大小兩個(gè)拉曼峰值強(qiáng)度比。
接下來，使用分光計(jì)測用于其它預(yù)備試驗(yàn)所準(zhǔn)備的透射光的裝置， 在這些各樣本上照射白色光(圖3中步驟SA2)，檢測此時(shí)的透射光 (圖3中步驟SA3)，由該透射光計(jì)測透射光譜(圖3中步驟SA4)。 由此，求得與個(gè)樣本相對應(yīng)的各波長入1至入5的透射率。通過將這些 透射率如圖4所示地標(biāo)繪在以橫軸表示膜厚、縱軸表示透射率的坐標(biāo) 軸系中，求出波長入1至入5每個(gè)的各膜質(zhì)狀態(tài)下的膜厚特性(圖3中 步驟SA5)。
膜厚特性是表示微晶硅膜的膜厚和透射率的相關(guān)關(guān)系的特性。此 時(shí)的各樣本的評價(jià)中，只要太陽電池的生產(chǎn)線中設(shè)置的膜厚計(jì)測裝置 是照射白色光并對透射光譜進(jìn)行分光計(jì)測的結(jié)構(gòu)，即可使用該膜厚計(jì) 測裝置。圖4中，虛線表示拉曼峰值強(qiáng)度比低時(shí)的各波長A 1至A 5的膜厚 特性，實(shí)線表示拉曼峰值強(qiáng)度比高時(shí)的各波長A 1至A5的膜厚特性。
接下來，圖4所示的各波長A1至入5的膜厚特性中，作為實(shí)際的 測定范圍設(shè)想的膜厚范圍dmin至dmax中，膜厚特性不震蕩而顯示平 緩地變化，并且，選擇拉曼峰值強(qiáng)度比的計(jì)測差A(yù)W在規(guī)定范圍內(nèi)的 波長(圖3中步驟SA6)。
例如，對每個(gè)波長，計(jì)測各膜厚中由拉曼峰值強(qiáng)度比引起的計(jì)測 差A(yù)W(參照圖4)，求出A W的平均值A(chǔ) Wave。然后，提取該AWave 在規(guī)定范圍內(nèi)的波長。其結(jié)果，提取拉曼峰值強(qiáng)度比的依存度低的波 長，即提取取決于拉曼峰值強(qiáng)度比的計(jì)測值的波動(dòng)小的波長。然后， 如果提取的波長為一個(gè)，則將該波長釆用于膜厚測定，此外，若提取 的波長為多個(gè)，則從這些波長中采用適當(dāng)?shù)牟ㄩL、例如釆用計(jì)測差的 平均值A(chǔ)Wave最小的波長作為用于計(jì)測對象即膜厚測定的波長。
接下來，對使用上述波長(例如，波長A1)進(jìn)行膜厚測定的情況 進(jìn)行說明。此時(shí)，計(jì)算機(jī)7具有的存儲(chǔ)裝置(圖示省略)中預(yù)先存儲(chǔ) 檢測與波長入1的膜厚對應(yīng)的透射率而得到的膜厚特性。
首先，計(jì)算機(jī)7在基板W的膜厚計(jì)測之前先在沒有基板W的狀 態(tài)下使光照射裝置3點(diǎn)亮。由此，從光照射裝置3射出的光被受光裝 置2接受，受光信號(hào)C被送入計(jì)算機(jī)7。計(jì)算機(jī)7基于接收的受光信號(hào)， 計(jì)測光強(qiáng)度。此時(shí)計(jì)測到光強(qiáng)度是透射率100%的光強(qiáng)度，被作為計(jì)測 基板W的透射率時(shí)的基準(zhǔn)光強(qiáng)度。
其次，計(jì)算機(jī)7在使光照射裝置3點(diǎn)亮的狀態(tài)下，使載置于搬運(yùn) 傳送帶1上的基板W沿搬運(yùn)方向Y搬運(yùn)。由此，從光照明裝置3射出 的照明光L1透射基板W例如透明玻璃基板、透明導(dǎo)電膜、微晶硅膜，作為透射光L2導(dǎo)入受光裝置2。
另一方面，對應(yīng)于該基板W的移動(dòng)，從回轉(zhuǎn)式編碼器6將脈沖信 號(hào)P送入計(jì)算機(jī)7。計(jì)算機(jī)7每次接收脈沖信號(hào)P，就將觸發(fā)信號(hào)T送 入受光裝置。由此，對應(yīng)于基板W的移動(dòng)，由受光裝置2接受透射光 L2，受光信號(hào)C向計(jì)算機(jī)送出。計(jì)算機(jī)7在接收來自受光裝置2的受 光信號(hào)C后，求出與通過上述波長選擇方法選擇的波長入1相對應(yīng)的光 強(qiáng)度，通過將該光強(qiáng)度與先行求出的基準(zhǔn)光強(qiáng)度進(jìn)行比較，算出透光 率。
另外，在上述實(shí)施方式中，照明光的波長選擇時(shí)，通過使以具有 多個(gè)波長的白色光作為照明光照射樣本，接受此時(shí)的透射光后，進(jìn)行 分光解析，作成各波長的膜厚特性，但是，也可以取而代之，通過以 不同的單一波長的照明光依次照射樣本，作成各波長的膜厚特性。例 如，可以選出多個(gè)短波長(約450nm)到長波長(約750nm)中的有 代表性的評價(jià)波長，使用發(fā)出該單一波長的各種LED，受光側(cè)元件使 用相對于要計(jì)測的光的波長具有靈敏度的光電二極管。
接下來，計(jì)算機(jī)7通過使用預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的該波長入1
的膜厚特性，取得與該透射率相對應(yīng)的膜厚，算出基板W的膜厚。可
在各計(jì)測點(diǎn)算出膜厚而求出基板W上膜厚分布。另外，此時(shí)參照的膜
厚特性，例如，可以使用圖4所示的拉曼峰值強(qiáng)度比高時(shí)的膜厚特性、
低時(shí)的膜厚特性、或者對二者進(jìn)行平均后的平均膜厚特性中的任意一 個(gè)。
計(jì)算機(jī)7如上所述地取得基板各處的膜厚后，將膜厚的計(jì)測結(jié)果 顯示在顯示裝置8中。另外，顯示方式可以由適當(dāng)設(shè)計(jì)決定。例如， 能將膜厚的適當(dāng)范圍預(yù)先注冊，只對上述基板W的二維圖像中表示適 當(dāng)范圍外的值的膜厚的區(qū)域進(jìn)行著色顯示?；蛘撸部梢詫⒛ず駞^(qū)分 為多個(gè)等級(jí)，每個(gè)區(qū)分以不同的顏色著色顯示。
15基于該膜厚分布的計(jì)測結(jié)果，對由等離子CVD裝置成膜的所有的 微晶硅膜的良好與否進(jìn)行判斷，在不合格產(chǎn)品被檢查出來時(shí)，在中途
工序?qū)⒉缓细窕逑戮€，可根據(jù)需要對等離子CVD裝置的成膜條件等 進(jìn)行調(diào)整。此外，在因等離子CVD裝置自身感知不到的故障而使得膜
形成不良時(shí)，也能即刻加以判斷，能盡早進(jìn)行修復(fù)、應(yīng)對。g卩，由于 通過對作為管理目標(biāo)的平均膜厚和膜厚分布的基準(zhǔn)值進(jìn)行評價(jià)，在線 監(jiān)視成膜狀況，能維持發(fā)電效率高的生產(chǎn)狀況，在不良產(chǎn)生時(shí)極短時(shí) 間內(nèi)做出判斷，因此，成膜的品質(zhì)穩(wěn)定，成品率提升。由此制造效率 提升。
如以上說明的，根據(jù)本實(shí)施方式的膜厚計(jì)測裝置，準(zhǔn)備結(jié)晶性、 更為詳細(xì)說是拉曼峰值強(qiáng)度比和膜厚不同的多個(gè)樣本，通過對這些樣 本照射不同的波長的照明光，對在照射各波長的光時(shí)的各樣本的透射 光進(jìn)行檢測，分別測定透射光譜。此外，因?yàn)榛谶@些測定結(jié)果，對 每個(gè)波長作成表示各結(jié)晶性的膜厚和透射率的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性，
選擇各膜厚特性中由結(jié)晶性引起的透射率的計(jì)測差A(yù)W在規(guī)定范圍內(nèi)
的波長，所以，可以選擇由結(jié)晶性引起的計(jì)測誤差少的光的波長。此 外，因?yàn)槭褂眠@樣選擇的波長進(jìn)行膜厚計(jì)測，因此，可以減小膜厚的 測定誤差。
在上述實(shí)施方式中，預(yù)先將多個(gè)只具有計(jì)測所使用波長的照明光、
即由LED等產(chǎn)生的單一波長的照明光排列成多個(gè)直線狀照射在基板 上，將此時(shí)的透射光根據(jù)以與LED對應(yīng)的方式多個(gè)直線狀地排列的光 電二極管的電壓值求出透射率，使用該透射率進(jìn)行膜厚計(jì)測。通過使 光電二極管的電壓值在沒有基板W的狀態(tài)下為100%，可由指示電壓 值求出透射率。這樣，預(yù)先將只具有膜厚計(jì)測所使用的波長的光作為
照明光加以利用，能容易且低成本地構(gòu)成得到所希望的波長的透射率 的膜厚計(jì)測裝置。此外，取而代之，可以將白色光照射于基板W，求出此時(shí)分光的 透射光的光強(qiáng)度，基于該分光的光強(qiáng)度，使用規(guī)定波長的透光率對膜 厚進(jìn)行計(jì)測。此時(shí)，可自由地選擇評價(jià)透光量的光的波長，因此，能 簡易地對應(yīng)評價(jià)對象膜的選擇。此外，對應(yīng)于每個(gè)波長作成表示各樣 本中膜厚和透射率的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性時(shí)，可以利用設(shè)在生產(chǎn)線上 的膜厚計(jì)測裝置。
此外，在上述實(shí)施方式中，直線狀地照射光，但也可以是點(diǎn)照射， 僅對規(guī)定位置進(jìn)行膜厚的計(jì)測及評價(jià)。
第2實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的2實(shí)施方式的膜厚計(jì)測裝置進(jìn)行說明。
薄膜的膜厚計(jì)測中，除上述的結(jié)晶性外，因薄膜的表面的凸凹狀 態(tài)也能產(chǎn)生計(jì)測誤差。因此，在本實(shí)施方式中，對照明光的波長進(jìn)行 選擇以降低該表面的凸凹狀態(tài)引起的計(jì)測誤差。
本實(shí)施方式中，準(zhǔn)備膜厚和表面的凸凹狀態(tài)的程度分別不同的多 個(gè)樣本。作為一種評價(jià)微晶硅膜的表面的凸凹程度的裝置，使用霧度 率。霧度率是指擴(kuò)散透射光/全透射光，例如，通過公知的霧影儀(例
如，村上色彩科技研究所制，HR-100 ASTM D100 3規(guī)格標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行 計(jì)測。
在這里，上述微晶硅膜的表面的凸凹狀態(tài)，實(shí)質(zhì)上受成為微晶硅 膜成膜基底的透明導(dǎo)電膜(TCO)的表面凸凹狀態(tài)的影響。因此，在 本實(shí)施方式中，通過使透明導(dǎo)電膜的凸凹狀態(tài)變化，使微晶硅膜的表 面狀態(tài)的凸凹度間接變化。
艮P，在本實(shí)施方式中，通過在凸凹狀態(tài)不同的透明導(dǎo)電膜上，進(jìn) 一步形成膜厚不同的微晶硅膜，制成表面凹凸?fàn)顟B(tài)及膜厚不同的多個(gè)
17樣本。此時(shí)，微晶硅的膜厚與上述第1實(shí)施方式的相同，例如，在包
含作為實(shí)際的測定范圍設(shè)想的膜厚范圍dmin到dmax的范圍中選取規(guī) 定的膜厚。
此外，作為表面凸凹狀態(tài)，例如準(zhǔn)備透明導(dǎo)電膜的霧度率小的樣 本和大的樣本兩種樣本。
接下來，在這些各樣本上，通過與上述第1實(shí)施方式相同的方法， 照射白色光，檢測此時(shí)的透射光，從該透射光計(jì)測透射光譜。由此， 與各樣本相對應(yīng)的波長A 1至入5的透射率被求出來。通過將這些透光 率如圖5所示地標(biāo)繪在橫軸表示膜厚、縱軸表示透射率的坐標(biāo)系中， 針對A 1至A 5的每個(gè)波長求得各膜質(zhì)狀態(tài)的膜厚特性。
圖5中，虛線表示霧度率低的情況下的各波長A 1至入5的膜厚特 性，實(shí)線表示霧度率高的情況下的各波長A 1至的膜厚特性。
接下來，圖5所示的各波長入1至入5的膜厚特性中，在作為實(shí)際 測定范圍設(shè)想的膜厚范圍dmin至dmax中，膜厚特性不振動(dòng)而顯現(xiàn)平 緩地變化，并且，選擇霧度率的變動(dòng)所致的計(jì)測差在規(guī)定范圍內(nèi)的波 長。S卩，選擇霧度率的依存度低的波長。此外，希望與計(jì)測范圍的膜 厚增加相對應(yīng)的透射率的變化單調(diào)地大幅減少變化。此外，在膜厚計(jì) 測時(shí)，將包含選擇的波長的光的照明光照射于基板W，然后，求出在 該波長下的透射率，基于該透射率計(jì)測膜厚。
如以上說明，根據(jù)本實(shí)施方式，準(zhǔn)備透明導(dǎo)電膜的表面狀態(tài)、即 微晶硅的表面狀態(tài)及膜厚不同的多個(gè)薄膜的樣本，通過對這些樣本照 射不同波長的照明光，檢測在照射各波長的光時(shí)的各樣本的透光率， 分別測定透射光譜。然后，基于這些測定結(jié)果，針對每個(gè)波長，作成 表示各表面狀態(tài)的膜厚和透射率的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性，選擇各膜厚 特性中由表面狀態(tài)引起的透射率的計(jì)測差在規(guī)定范圍內(nèi)的波長，因此，可以選擇薄膜的表面狀態(tài)所引起的計(jì)測誤差小的光的波長。
此外，由于使用這樣選擇的波長的光進(jìn)行膜厚計(jì)測，因此，可減 小膜厚的測定誤差。
另外，上述實(shí)施方式中，樣本作成之際，通過改變透明導(dǎo)電膜的 表面狀態(tài)，使微晶硅膜的表面狀態(tài)間接地變化，但可以取而代之，通 過使微晶硅膜的表面狀態(tài)間接地變化，作成霧度率不同的多個(gè)樣本。
此外，通過驗(yàn)證結(jié)果可知，上述薄膜的表面狀態(tài)引起的測定誤差 比上述結(jié)晶性引起的由微晶硅的膜質(zhì)差引起的測定誤差大。因此，可 以將通過上述方法計(jì)測的膜厚使用霧度率進(jìn)行校正。這樣，通過基于 霧度率對膜厚計(jì)測值進(jìn)行校正，可使計(jì)測精度進(jìn)一步提升。
對于由霧度率進(jìn)行的校正，例如，能夠采用將以霧度率和膜厚作 為變量的校正函數(shù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)7的存儲(chǔ)裝置，并將計(jì)測的膜厚和 霧度率代入該校正函數(shù)來進(jìn)行校正的方法?；蛘?，在計(jì)算機(jī)7的存儲(chǔ)
裝置中預(yù)先存儲(chǔ)使膜厚特性對應(yīng)每個(gè)霧度率存儲(chǔ)的檢量特性，使用與 該微晶硅膜的霧度率相應(yīng)的膜厚特性，求出膜厚。另外，在該情況下， 霧度率可以獨(dú)立于太陽電池的生產(chǎn)線中的該膜厚計(jì)測裝置而設(shè)置，將
其計(jì)測結(jié)果在線送入計(jì)算機(jī)。此外，也可通過獨(dú)立于生產(chǎn)線設(shè)置的單 獨(dú)裝置計(jì)測的結(jié)果送入計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種波長選擇方法，選擇薄膜膜厚計(jì)測所使用的波長，其中，對將膜質(zhì)狀態(tài)及膜厚不同的薄膜形成于基板上的多個(gè)樣本照射不同波長的照明光，分別計(jì)測與照射各所述波長的照明光時(shí)的透射光的光量相關(guān)的評價(jià)值，基于該計(jì)測結(jié)果，對所述每個(gè)波長，作成表示各所述膜質(zhì)狀態(tài)中膜厚和所述評價(jià)值的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性，在各所述膜厚特性中選擇由膜質(zhì)狀態(tài)引起的所述評價(jià)值的計(jì)測差在規(guī)定范圍內(nèi)的波長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長選擇方法，其特征在于， 所述膜質(zhì)狀態(tài)是結(jié)晶性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波長選擇方法，其特征在于， 所述膜質(zhì)狀態(tài)是所述薄膜的表面的凸凹狀態(tài)。
4. 一種膜厚計(jì)測方法，包括將包含通過權(quán)利要求1~3的任意一項(xiàng)所述的波長選擇方法選擇的 波長的照明光，對在包含薄膜形成的生產(chǎn)線上搬運(yùn)的形成有薄膜的基 板進(jìn)行照射，檢測透射所述基板的光，基于檢測的光的強(qiáng)度，計(jì)測針對所述波長的所述評價(jià)值， 使用將評價(jià)值和膜厚預(yù)先建立關(guān)聯(lián)的所述波長的膜厚特性，求出 與計(jì)測的所述評價(jià)值對應(yīng)的膜厚。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜厚計(jì)測方法，其特征在于，通過其他裝置計(jì)測所述薄膜的霧度率，基于計(jì)測的所述霧度率對 測定的所述膜厚進(jìn)行校正。
6. —種膜厚計(jì)測裝置，其特征在于，具有光照射部，其將包含通過權(quán)利要求1~3的任意一項(xiàng)所述的波長選 擇方法選擇的波長的照明光，對在包含薄膜形成的生產(chǎn)線上搬運(yùn)的形 成有薄膜的基板進(jìn)行照射；光檢測部，其檢測透射所述基板的光；評價(jià)值計(jì)測部，其基于檢測的光的強(qiáng)度，計(jì)測針對所述波長的所 述評價(jià)值； 膜厚計(jì)測部，其使用將評價(jià)值和膜厚預(yù)先建立關(guān)聯(lián)的所述波長的 膜厚特性，求出與計(jì)測的所述評價(jià)值對應(yīng)的膜厚。
7. —種薄膜硅系設(shè)備的制造系統(tǒng)，其特征在于， 將權(quán)利要求6所述的膜厚計(jì)測裝置設(shè)置于包含薄膜形成的生產(chǎn)線，監(jiān)視薄膜形成狀況。
8. —種薄膜硅系設(shè)備，其特征在于， 其使用權(quán)利要求6所述的膜厚計(jì)測裝置而制造。
9. 一種薄膜硅系設(shè)備，其特征在于，其采用權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的膜厚計(jì)測方法而制造。
全文摘要
本發(fā)明以降低膜厚的計(jì)測誤差為目的。對將膜質(zhì)狀態(tài)及膜厚不同的薄膜形成于基板上的多個(gè)樣本照射不同波長的照明光，分別計(jì)測與照射各波長的照明光時(shí)的透射光的光量相關(guān)的評價(jià)值，基于該計(jì)測結(jié)果，對每個(gè)波長作成表示各膜質(zhì)狀態(tài)中膜厚和評價(jià)值的相關(guān)關(guān)系的膜厚特性，在各膜厚特性中選擇由膜質(zhì)狀態(tài)引起的評價(jià)值的計(jì)測差在規(guī)定范圍內(nèi)的波長。
文檔編號(hào)G01B11/06GK101568797SQ20078004775
公開日2009年10月28日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者坂井智嗣, 川添浩平, 飯?zhí)镎?申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社