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情報処理

多結晶太陽電池ウェハの高精度欠陥検査装置開発に向けた基礎技術の開発に成功!

徳島県

徳島電制株式会社

2020年4月8日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 多結晶太陽電池ウェハの高精度欠陥検査装置の開発
基盤技術分野 情報処理
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、食品、化学品製造
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(精度向上)
キーワード 画像処理、赤外線照明、多結晶シリコンウエハー、マイクロクラック
事業化状況 研究実施中
事業実施年度 平成22年度~平成24年度

プロジェクトの詳細

事業概要

太陽電池用の多結晶シリコンウェハ製造時の検査工程において,現状の検査装置では微弱な汚れや微小マイクロクラックが自動で十分に検出できず問題となっている。多結晶シリコンは,表面の結晶方位の違いから観測される明暗の強度が異なるため画像検査が難しいが,これまでに開発してきた面方位の違いを識別する技術と微弱欠陥の検出技術,赤外線検出技術を融合し高度化することにより新しい多結晶ウェハ欠陥検査装置を開発する

開発した技術のポイント

多結晶太陽電池ウェハの面方位の違いを識別する技術と微弱欠陥の検出技術、赤外線検出技術、超並列処理技術を融合し高度化することにより新しい多結晶ウェハ高精度欠陥検査装置を開発する
(新技術)
・欠陥種別に応じた最適画像取得の方法や赤外線を利用した高精度マイクロクラック検出技術の開発を行う
・高速で処理可能な並列計算アルゴリズムの開発を行う
(新技術の特徴)
人海戦術での検査ではなく、機械的処理による高精度かつ高速な欠陥検査が可能になる

具体的な成果

・RGBドーム照明を用いる照明方法の確立により100μm程度の異物の検出に成功
-人工的にマイクロクラックを作成し、画像上で300μmのマイクロクラックの撮影に成功し、検出することができた
・電子線回折と撮影角度を変化させた画像方位識別実験の実施
-画像識別では面方位だけでなく、結晶面の回転角度情報も含んでいることが判明した
・画像サイズ4096X4000、画像深度8bitX3の画像1枚に対して、15X15サイズのガウシアンフィルタとエッジ保存型フィルタの0.15秒での畳み込みに成功
・マイクロクラックサンプル画像800枚(クラックあり400枚、なし400枚)に対して、検出率92.8%、誤検出率6.0%を達成

研究開発成果の利用シーン

・結晶系太陽電池の材料となる多結晶シリコンウェハの汚れとマイクロクラックを検出できる検査装置
・多結晶シリコンウェハ以外にも、開発した画像検査技術は医薬・食品関係へも応用可能

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・ウェハ進行方向と直角な方向のマイクロクラック検出および照明のエネルギー効率向上に向けて、照明方法の改良で対応することを想定している
・実サンプルを用いた試験までは至っていないものの、機械的に作成した画像を用いた処理システムについて証明方法に関する課題を除いて概ね実用化の目途はたっている

提携可能な製品・サービス内容

共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

自動で高精度な欠陥検査が可能であり、人件費削減、製品歩留まり向上に寄与する
・既存の検査装置では、多結晶シリコンウェハ表面のマイクロクラックは自動検出は不可能であり、メーカでは24時間体制の人海戦術により全検査を行っていた
・今回開発した高精度な欠陥検査により、マイクロクラック検出の自動化が可能である
・クラックは高コントラストで撮影する方法、異物はドーム照明による撮影方法を確立した
・また、高輝度ドーム照明装置の開発に成功するとともに、処理アルゴリズムの高速化も達成した

今後の実用化・事業化の見通し

・照明方法の改良等により、さらなる性能向上を期して補完研究を実施中である
・多結晶シリコンウェハの主要な市場が海外に移ったため、アジア市場等への展開を予定している
・開発した高度な検査技術は他分野へも応用可能であり、医療機器メーカーや食品メーカーへの売り込みも予定している

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 徳島電制株式会社
事業管理機関 公益財団法人とくしま産業振興機構
研究等実施機関 徳島県立工業技術センター
東西電工株式会社
国立大学法人徳島大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 徳島電制株式会社(法人番号:6480001001464)
事業内容 検査機・性能試験機、工場自動化システム、汎用開発機器、そのほかの各種測定器の受託開発、及び製造
社員数 42 名
本社所在地 〒771-0202 徳島県板野郡北島町太郎八須備後江家6番1
ホームページ http://denseigr.co.jp/index.html
連絡先窓口 代表取締役 仁木茂博
メールアドレス s-niki@denseigr.co.jp
電話番号 088-697-2005