JP2002124507A - 化学処理工程用ウエハキャリア及びそれを用いたシリコンウエハの化学処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 太陽電池製造ライン等のシリコンウエハの化
学処理工程において、角形の多結晶シリコンウエハと非
角形の単結晶シリコンウエハに対して共通して用いるこ
とができる化学処理用工程用ウエハキャリアを提供す
る。 【解決手段】 化学処理工程用ウエハキャリア１６は、
上面と底面にそれぞれ開口部２０を有する箱状の本体部
１と、本体部内に収容される複数のシリコンウエハ２，
３が互いに間隔を空けて平行に整列されるように本体部
の一対の対向する内面にそれぞれ設けられて各シリコン
ウエハ間の間隔を規定する複数の突出リブ１７と、収容
されるシリコンウエハ２，３に対して実質的に直交する
方向に本体部１の底面開口部２０に設けられてシリコン
ウエハ２，３を支持するバー１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、化学処理工程用
ウエハキャリア及びそれを用いたシリコンウエハの化学
処理方法に関し、詳しくは、例えば太陽電池などの製造
工程において使用される化学処理工程用ウエハキャリア
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、一般的な太陽電池製造工程につい
て図５（ａ）〜図５（ｄ）に基づいて説明する。なお、
図示しないが、以下に説明する図５（ａ）〜図５（ｄ）
の工程において、通常、板状のシリコンウエハはウエハ
キャリアに複数枚まとめて収容され、自動搬送システム
によって各工程間を搬送される。

【０００３】図５（ａ）：Ｐ型多結晶のシリコンウエハ
４入荷 シリコンウエハ４の表面にはシリコンインゴット（図示
せず）からスライス加工した際の欠陥層５が残留してい
る。

【０００４】図５（ｂ）：シリコンエッチング工程 シリコンウエハ４をアルカリ性の水溶液が満たされた薬
液槽（図示せず）に浸漬してエッチング処理し、欠陥層
５を除去する。なお、シリコンエッチング工程では複数
枚のシリコンウエハを収容したウエハキャリアごと薬液
槽に浸漬するのが通常である。

【０００５】図５（ｃ）：Ｎ⁺ 拡散工程 シリコンウエハ４の受光面になるおもて側に熱処理等に
てＮ⁺ 拡散層６を形成する。 図５（ｄ）：反射防止膜形成工程 ＣＶＤ法などの成膜方法にてシリコンウエハ４のおもて
側に光の吸収を向上させる反射防止膜７を形成する。

【０００６】図５（ｅ）：電極形成工程 印刷法などのパターニング方法にてシリコンウエハ４の
裏側に全面電極８及びコンタクト電極９を形成し、さら
にシリコンウエハ４のおもて側にコンタクト電極１０を
形成する。

【０００７】以上のような太陽電池製造工程において採
用されている樹脂成型タイプのウエハキャリアとして図
６及び図７に示すようなものが一般に知られている。図
６及び図７において、ウエハキャリア２１は、加工性、
自動搬送システムで搬送される際の耐久性、使用温度、
耐薬品性、製造コスト等を考慮し、例えばＰＰＳ樹脂
（ポリフェニレンサルファイド）等で一体成型されてい
る。

【０００８】また、特に図７において示されるように、
ウエハキャリア２１の底面には開口部２０が設けられて
いる。これは、ウエハキャリア２１の成型に使う樹脂の
量、射出成型時の金型抜き、上述のシリコンエッチング
工程において薬液槽に浸漬する際の薬液の循環等を考慮
してのことである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在、住宅用等の需要
が大幅に拡大している太陽電池発電システムにおいて、
最も大きな課題は太陽電池システム全体の単位発電量当
たりの製造コストを下げることである。

【００１０】太陽電池システム全体の製造コストの中
で、太陽電池本体の製造コストは非常に大きなウエイト
を占めている。従って、太陽電池システムを構成する各
構成品の中でも太陽電池本体の製造コスト低減は、太陽
電池システム全体の製造コスト低減を図る上で最も効果
が大きい。

【００１１】現在、太陽電池製造ラインは、他のエレク
トロニクス産業と同様に量産のための自動化が進んでい
る。しかし、他の高付加価値デバイスと少し考え方が異
なり、いかに安価な製造ラインで安定した生産を行うか
が太陽電池製造ラインにとっては非常に重要な課題とな
っている。

【００１２】そのような課題を達成するための手段のひ
とつとして、太陽電池製造ラインにおける搬送システム
の自動化がある。自動化された搬送システムでは、複数
種類の製品に対応しつつ各製造工程にシリコンウエハを
確実に搬送することが求められる。そのような要求を達
成するための手段としてウエハキャリアの使用は大変効
果的である。

【００１３】現在、シリコンウエハは、ほぼ正方形の形
をした角形の多結晶シリコンウエハが主流であるが、発
電効率の面では正方形の四隅の角を丸くしたような形を
した非角形の単結晶シリコンウエハも根強い需要があ
る。なお、単結晶シリコンウエハが非角形であるのは丸
型のシリコンインゴットから切り出して製作される為で
ある。

【００１４】ところで、図７に示すように、ウエハキャ
リア２１に角形多結晶シリコンウエハ２と非角形の単結
晶シリコンウエハ３とを一緒に収容した場合、非角形の
単結晶シリコンウエハ３は開口部２０に落ち込んだ状態
で収容される。すなわち、開口部２０の存在のために角
形の多結晶シリコンウエハ２と非角形の単結晶シリコン
ウエハ３とはウエハキャリア２１内において同じ高さで
収容することができない。

【００１５】このため、自動化された搬送システムを持
つ太陽電池の製造ラインでは、角形の多結晶シリコンウ
エハ２と非角形の単結晶シリコンウエハ３に対してウエ
ハキャリア２１を共通して用いることができなかった。

【００１６】また、上述したように太陽電池の製造工程
には、複数枚のシリコンウエハを収容したウエハキャリ
アごとアルカリ性の水溶液が満たされた薬液槽に浸漬す
るシリコンエッチング工程がある。

【００１７】しかし、シリコンエッチング工程は激しい
化学反応を薬液槽中で起こすので、その影響を受けたウ
エハキャリアが薬液槽中で移動することがある。これは
次のような原因が考えられる。つまり、従来の一般的な
樹脂成型タイプのウエハキャリアの材質はＰＰＳ樹脂で
ある。この樹脂はＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテル
ケトン）より安価で、ＰＦＡ樹脂（テトラフルオロエチ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）
より使用可能温度が高く、高温での剛性も強いため化学
処理工程用のウエハキャリアの材質として大変優れてい
る。しかし、材料の比重が低いため、薬液槽中での安定
性が悪く、少しの振動で転倒することもある。これを自
動搬送設備の改善によって対策するには多額の費用が必
要となり、太陽電池本体の製造コストを上昇させる要因
となってしまう。

【００１８】この発明は以上のような事情を考慮してな
されたものであり、太陽電池製造ライン等におけるシリ
コンウエハの化学処理工程において、角形の多結晶シリ
コンウエハと非角形の単結晶シリコンウエハに対して共
通して用いることができる化学処理用工程用ウエハキャ
リアを提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上面と底面
にそれぞれ開口部を有する箱状の本体部と、本体部内に
収容される複数のシリコンウエハが互いに間隔を空けて
平行に整列されるように本体部の一対の対向する内面に
それぞれ設けられて各シリコンウエハ間の間隔を規定す
る複数の突出リブと、収容されるシリコンウエハに対し
て実質的に直交する方向に本体部の底面開口部に設けら
れてシリコンウエハを支持するバーとを備えた化学処理
工程用ウエハキャリアを提供するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】この発明において、化学処理工程
用ウエハキャリアとは、例えば、シリコンウエハ表面の
汚れや欠陥層を除去するためにウエハキャリアごと薬液
槽に浸漬されるシリコンエッチング工程などに適したも
のを指している。また、この発明による化学処理工程用
ウエハキャリアが用いられるのは、上述の太陽電池製造
工程以外であってもよく、シリコンウエハを化学処理す
る工程を有する製品の製造工程において広く用いること
ができる。

【００２１】この発明による化学処理工程用ウエハキャ
リアは、本体部がＰＰＳ樹脂からなり、バーがＰＥＥＫ
樹脂からなることが好ましい。というのは、ＰＰＳ樹脂
は安価で、高温での使用にも優れているので本体部の材
料として好適であり、ＰＥＥＫ樹脂は柔軟性に優れてい
るので収容されるシリコンウエハとバーが直接接触する
際にシリコンウエハに衝撃を与えないため好適である。

【００２２】また、この発明による化学処理工程用ウエ
ハキャリアは、バーがおもりを更に備えることが好まし
い。というのは、このように構成すると化学処理時のウ
エハキャリアの薬液槽中での安定性をより一層向上させ
ることができるからである。

【００２３】また、この発明による化学処理工程用ウエ
ハキャリアは、おもりが金属棒であり、この金属棒は樹
脂コーティングされていることが好ましい。というの
は、金属棒はおもりとして好適であり、さらにその金属
棒に樹脂コーティングを施すと、薬液の金属汚染を防止
できるからである。

【００２４】なお、上記金属棒の具体的な材質として
は、例えば、ステンレス３１６Ｌ材などを挙げることが
できる。ステンレス３１６Ｌ材は耐腐食性と耐薬品性に
優れるので、薬液を金属汚染する可能性が小さい。ま
た、樹脂コーティングの材料としては、例えば、耐薬品
性に優れるＰＦＡ樹脂などを挙げることができる。つま
り、ＰＦＡ樹脂でステンレス３１６Ｌ材からなる金属棒
をコーティングすれば、万が一、樹脂コーティングにピ
ンホールが発生した場合でも薬液の金属汚染が防止され
る。

【００２５】また、この発明による化学処理工程用ウエ
ハキャリアは、バーとおもりが共通の熱収縮性のチュー
ブによって被覆され一体化されていてもよい。なお具体
的な熱収縮チューブとしては、例えば、耐薬品性に優れ
るＰＦＡ樹脂からなる熱収縮チューブを用いることがで
きる。

【００２６】また、この発明による化学処理工程用ウエ
ハキャリアは、バーが本体部よりも比重の高い材料から
なることが好ましい。というのは、このように構成する
とバーが化学処理工程用ウエハキャリアに対するおもり
の役目も果たし、化学処理時においてウエハキャリアの
薬液槽中での安定性が向上するからである。これは、化
学処理時にウエハキャリアが薬液槽中で移動又は転倒す
るのを防止することになる。

【００２７】また、上述のように構成するために、この
発明による化学処理工程用ウエハキャリアは、バーが樹
脂でコーティングされた金属棒であってもよい。このよ
うに構成すると、おもりがバーの役割を兼ねることがで
き、より簡単な構成の化学処理工程用ウエハキャリアと
することができる。

【００２８】また、この発明は、複数のシリコンウエハ
をこの発明による化学処理工程用ウエハキャリアに収容
して薬液中に浸し、本体部の上面開口部と底面開口部と
を介してシリコンウエハ表面に薬液を接触させ、これら
シリコンウエハの表面を化学処理するシリコンウエハの
化学処理方法を提供するものでもある。つまり、この発
明による化学処理工程用ウエハキャリアは、角形の多結
晶シリコンウエハと非角形の単結晶シリコンウエハに対
して共通して用いることができるので、シリコンウエハ
の化学処理方法を合理化することができる。

【００２９】

【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定
されるものではない。

【００３０】この発明の実施例に係る化学処理工程用ウ
エハキャリアについて図１〜図４に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例に係る化学処理工程用ウエハキ
ャリアの平面図、図２は図１に示される化学処理工程用
ウエハキャリアの断面図、図３は図１に示される化学処
理工程用ウエハキャリアの側面図である。また、図４は
実施例の変形例に係る化学処理工程用ウエハキャリアの
断面図である。

【００３１】図１〜３に示されるように、化学処理工程
用ウエハキャリア１６は、上面と底面にそれぞれ開口部
２０を有する箱状の本体部１と、本体部１内に収容され
る複数のシリコンウエハ２、３が互いに間隔を空けて平
行に整列されるように本体部１の一対の対向する内面に
それぞれ設けられて各シリコンウエハ間の間隔を規定す
る複数の突出リブ１７と、収容されるシリコンウエハ
２、３に対して実質的に直交する方向に本体部の底面開
口部に設けられてシリコンウエハを支持するバー１２と
を備えている。

【００３２】以下、化学処理工程用ウエハキャリア１６
をその作製手順に沿って説明する。 （１）本体部作製 図１〜３に示される本体部１と突出リブ１７は、ＰＰＳ
樹脂を射出成型することによって一体の成型品として作
製する。なお、本体部１にはバー１２を本体部１に固定
するために突起２３を有するＵ字形のバー固定溝２２を
形成しておく。バー固定溝２２は、上述の射出成型によ
って形成されるようにしてもよいし、本体部１作製後に
加工を施すことによって形成してもよい。 （２）バー作製 図１〜３に示されるバー１２はシリコンウエハ２と直接
接触する際にシリコンウエハ２に衝撃を与えないように
するために、柔軟性を備えたＰＥＥＫ樹脂材等で成型す
る。また、バー１２には丸棒状のものを使用し、その両
端に本体部１のバー固定溝２２に嵌められる細径部分１
１を形成しておく。

【００３３】（３）おもり作製 図１〜３に示されるおもり１３は、万が一のことを考
え、耐腐食性の強いＳＵＳ３１６Ｌ材等からなる金属棒
に耐薬品性に優れたＰＦＡ樹脂からなる被覆膜１４で被
覆（コーティング）することにより作製する。

【００３４】（４）おもり取り付け 図１〜３に示されるバー１２とおもり１３は、耐薬品性
に優れたＰＦＡ樹脂からなる熱収縮チューブ１５にバー
１２とおもり１３を通し、熱収縮チューブ１５に熱を加
えて収縮させることにより熱収縮チューブ１５でバー１
２とおもり１３を被覆して一体化しておく。その後、バ
ー１２の細径部分１１を、本体部１のバー固定溝２２に
嵌め込み、細径部分１１を突起２３に係止させることに
より化学処理工程用ウエハキャリア１６が完成する。

【００３５】なお、図４に示すように、本体部１にバー
固定孔２４を形成し、バー１２をたわませながらバー１
２の細径部分１１をバー固定孔２４へ嵌め込むことによ
り、バー１２を本体部１へ取り付けてもよい。バー１２
は柔軟性に優れたＰＥＥＫ樹脂で形成されるので、たわ
ませた際にバー１２が破損することはない。

【００３６】このようにして本体部１の底面開口部２０
にバー１２を設けると、図２に示すように、角型の多結
晶シリコンウエハ２と非角形の単結晶シリコンウエハ３
は共にバー１２によって支持されることになる。従っ
て、化学処理工程用ウエハキャリア１６内において角型
の多結晶シリコンウエハ２と非角形の単結晶シリコンウ
エハ３の両方が同じ高さの位置に収納されるようにな
る。

【００３７】つまり、化学処理工程用ウエハキャリア１
を用いれば、角形の単結晶シリコンウエハ２と非角形の
単結晶シリコンウエハ３とを一緒に薬液槽（図示せず）
中に浸漬してシリコンエッチングすることが可能とな
る。従って、化学処理工程用ウエハキャリア１６が用い
られる太陽電池製造ラインなどの合理化を図ることがで
きる。

【００３８】また、図１〜３に示すように、本体部１に
取り付けたバー１２にはおもり１３が取り付けられてい
るので、化学処理工程用ウエハキャリア１６は薬液槽中
での安定性が向上している。従って、化学処理工程用ウ
エハキャリア１６が激しい化学反応の影響を受けても薬
液槽中で移動したり転倒したりすることが防止される。
また、おもり１３に耐薬品性に優れたステンレス３１６
Ｌ材を用いているので、万が一、被覆膜１４にピンホー
ルが発生した場合でも薬液を金属汚染する可能性が小さ
い。

【００３９】なお、図示しないが、ステンレス３１６Ｌ
材からなる金属棒をＰＦＡ樹脂からなる被覆膜で被覆し
たもの、すなわち上述のおもり１３（図１〜３）と同じ
ものをバーとして用いることにより構造の簡略化を図っ
てもよい。この場合は、バーをたわませながら本体部へ
取り付けることができないので、図４に示したバー固定
孔２４を用いることはできず、図１〜３に示したバー固
定溝２２を用いる必要がある。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、化学処理工程用ウエ
ハキャリアの開口部にバーを設け、バーが収容されたシ
リコンウエハを支持するので、角形の多結晶シリコンウ
エハと非角形の単結晶シリコンウエハとを同じ高さの位
置に収納できるようになり、結果として多結晶シリコン
ウエハと単結晶シリコンウエハに対して共通して用いる
ことができる化学処理工程用ウエハキャリアを得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る化学処理工程用ウエハ
キャリアを示す平面図である。

【図２】図１に示される化学処理工程用ウエハキャリア
の断面図である。

【図３】図１に示される化学処理工程用ウエハキャリア
の側面図である。

【図４】実施例の変形例に係る化学処理工程用ウエハキ
ャリアを示す断面図である。

【図５】一般的な太陽電池の製造工程を示す工程図であ
る。

【図６】従来のウエハキャリアを示す平面図である。

【図７】図５に示されるウエハキャリアの断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・本体部 ２・・・多結晶シリコンウエハ ３・・・単結晶シリコンウエハ １１・・・細径部分 １２・・・バー １３・・・おもり １４・・・被覆膜 １５・・・熱収縮チューブ １６・・・化学処理工程用ウエハキャリア １７・・・突出リブ ２２・・・バー固定溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面と底面にそれぞれ開口部を有する箱
   状の本体部と、本体部内に収容される複数のシリコンウ
   エハが互いに間隔を空けて平行に整列されるように本体
   部の一対の対向する内面にそれぞれ設けられて各シリコ
   ンウエハ間の間隔を規定する複数の突出リブと、収容さ
   れるシリコンウエハに対して実質的に直交する方向に本
   体部の底面開口部に設けられてシリコンウエハを支持す
   るバーとを備えた化学処理工程用ウエハキャリア。
2. 【請求項２】 本体部がＰＰＳ樹脂からなり、バーがＰ
   ＥＥＫ樹脂からなる請求項１に記載の化学処理工程用ウ
   エハキャリア。
3. 【請求項３】 バーがおもりを更に備える請求項１又は
   ２に記載の化学処理工程用ウエハキャリア。
4. 【請求項４】 おもりが金属棒であり、前記金属棒は樹
   脂コーティングされている請求項３に記載の化学処理工
   程用ウエハキャリア。
5. 【請求項５】 バーとおもりは、共通の熱収縮性のチュ
   ーブによって被覆され一体化されている請求項３又は４
   に記載の化学処理工程用ウエハキャリア。
6. 【請求項６】 バーが本体部よりも比重の高い材料から
   なる請求項１に記載の化学処理工程用ウエハキャリア。
7. 【請求項７】 バーが樹脂でコーティングされた金属棒
   である請求項１又は６に記載の化学処理工程用ウエハキ
   ャリア。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のウエハキャリアを用
   い、複数のシリコンウエハを前記ウエハキャリアに収容
   して薬液中に浸し、本体部の上面開口部と底面開口部と
   を介してシリコンウエハ表面に薬液を接触させ、これら
   シリコンウエハの表面を化学処理するシリコンウエハの
   化学処理方法。