JP2007180064A

JP2007180064A - カセット

Info

Publication number: JP2007180064A
Application number: JP2005373423A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ito; 元伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】半導体基板に負荷をかけることなく、半導体基板へのウォーターマークの発生を抑制することのできるカセットを提供する。
【解決手段】複数枚の半導体基板１１を互いに隔てて収納し、液槽内の溶液に浸漬して半導体基板１１を処理するカセット１であって、半導体基板１１の対向端部近傍に配置され、流液路３を有する仕切り部２と、半導体基板１１を下方から支持する支持部５とを有し、流液路３は仕切り部２の表面に設けられた溝である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の半導体基板を隔てて収納するカセットに関し、特に太陽電池基板に溶液処理を行なう際に用いられるカセットに関する。

太陽電池は表面に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に照射された光の反射を少なくする技術があり、基板の表面に照射された光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。

太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型シリコン太陽電池は基板の品質がよいため、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが大きいという短所を有する。それに対し、多結晶型シリコン太陽電池は基板品質が劣るために高効率化が難しいという弱点はあるものの、低コストで製造できるというメリットがある。また、最近では多結晶シリコン基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されている。

一方、量産レベルの多結晶シリコン太陽電池は低コストであったために、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、基板の薄型化とともに、より高い変換効率が求められるようになった。

シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合には、シリコン基板の洗浄やエッチング、コーティング等のようにシリコン基板を液体中に浸漬させて処理する各種の溶液処理工程が存在する。例えば、基板の表面に微細な凹凸を形成して、基板の表面の反射をある程度低減させるために、基板の表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液に浸漬してエッチングを行なう工程や、また、ｐ型のシリコン基板の表面（受光面）側にｎ型の不純物を拡散させる場合、ＰＯＣｌ_３を用いた気相拡散法、Ｐ_２Ｏ_５を用いた塗布拡散法、及びＰ^＋イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成されるが、半導体基板の表面に形成されたリンガラスを除去するために、希釈したフッ酸溶液などの薬品に浸漬して除去する工程等がある。

このような溶液処理工程においては、生産性を高めるため、カセットに多数のシリコン基板を収納し、各々異なる溶液を貯留している複数の液槽内に搬送ロボットを用いて浸漬することにより、複数枚のシリコン基板を一括して溶液で浸漬処理するとともに、このカセットに収納された基板を液槽から引き上げて、液槽の上部にエアーナイフを設けて、カセットに清浄空気を吹付けて基板に付着した溶液を除去したり、また、乾燥部に搬送して、エアーナイフやスピンドライヤにより溶液を乾燥させたりしていた。（例えば、特許文献１参照）
このとき、カセットには対向する両側面にシリコン基板を支持するための仕切り部が形成されており、この仕切り部によってシリコン基板を個別に収納するための仕切り凹部が形成されており、各シリコン基板はカセットに形成された仕切り凹部に保持されて起立状態で収納されている。
特開平１−１２０８２８号公報

しかしながら、エアーナイフ等による乾燥では、基板に付着している溶液を充分に水切りするのが難しかった。特に、矩形状の基板においてはカセットの仕切り部と接触する部分、つまり基板側端部に溶液が残りやすく、溶液を充分に除去できないと基板にウォーターマークが発生し、太陽電池素子の特性が低下したり、太陽電池素子の外観が悪くなるといった問題があった。

そのため、ブロー圧をあげて大量の空気を吹付けることによって、基板に付着している溶液を除去することもできるが、空気の供給量に対して充分な水切り効果を得ることができず、また、基板厚みを２００μ以下と薄くした場合は、特に、基板強度が弱いため、基板に負荷がかかり、基板にクラックが生じたり、割れたりする可能性があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、基板に負荷をかけることなく基板へのウォーターマークの発生を抑制することのできるカセットを提供することを目的とする。

本発明は、複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納し、液槽内の溶液に浸漬するカセットであって、前記半導体基板の対向端部近傍に配置され、流液路を有する仕切り部と、前記半導体基板を下方から支持する支持部と、を有して成ることを特徴とするものである。

前記流液路は、前記仕切り部の表面に設けられた溝からなることを特徴とする。特に、前記溝の幅をカセット上方よりも下方で小さく構成すること、或いは、前記溝の深さをカセット上方よりも下方で小さく構成することが好ましい。

また、一の前記仕切り部に複数の前記流液路が設けられ、該流液路が互いに合流して成ることが好ましい。

さらに、前記支持部は、前記半導体基板の支持される面に対して、所定角度を成す傾斜部を有することが好ましい。

本発明に係るカセットは、複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納し、液槽内の溶液に浸漬するカセットであって、前記半導体基板の対向端部近傍に配置され、流液路を有する仕切り部と、前記半導体基板を下方から支持する支持部と、を有して成るため、半導体基板と仕切り部との間に付着した溶液を毛細管現象により流液路に吸い取らせることで、半導体基板に付着した溶液を充分に除去することができる。その結果、半導体基板にウォーターマークが発生するのを抑制し、太陽電池素子の特性が低下したり、太陽電池素子の外観が悪くなるといった問題を抑制することができる。

また、ブロー圧をあげて大量の空気を吹付けなくても、半導体基板に付着している溶液を除去することができるため、特に基板厚みを２００μｍ以下と薄くした場合においても、半導体基板に負荷をかけることなく、半導体基板にクラックが生じたり、割れるといった問題を抑制することができる。

また、流液路は仕切り部の表面に設けられた溝からなることが好ましく、これによって効果的に半導体基板に付着した溶液を除去することが可能となる。特に、溝の幅をカセット上方よりも下方で小さく構成すること、或いは、溝の深さをカセット上方よりも下方で小さく構成することが好ましく、これにより溝に吸い取った溶液が下方向へ移動しやすくなり、カセットの下部分で溶液を集め、ある一定の体積に成長させることによって溶液が半導体基板から除去されやすくすることができる。

また、一の仕切り部に複数の流液路が設けられ、該流液路が互いに合流して成ることが好ましく、これによって、吸い取った溶液をより積極的に下方向に移動させることにより、溶液が除去された溝にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

さらに、支持部は、半導体基板の支持される面に対して、所定角度を成す傾斜部を有することが好ましく、これによって、半導体基板と仕切り部との間隔を確保することにより、溝により下部分に集められた溶液を効果的に除去することができ、溶液が除去された溝にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。この具体的構成として、（ａ）支持部が仕切り部の下端部に設けられ、支持部の半導体基板と接する面に凹部を設けること、（ｂ）支持部が仕切り部の下端部に設けられ、支持部の半導体基板と接する面側の一部を水平方向に対して所定角度傾けること、（ｃ）支持部が仕切り部の下端部に設けられ、流液路の下端部が支持部の端部と所定間隔を有すること、（ｄ）支持部が仕切り部の下端部に設けられ、流液路の下端部が前記支持部の端部に接すること、などが好適である。

太陽電池素子を作製するために、半導体基板は、フッ酸等の酸溶液や水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液など溶液処理工程が用いられる。

この溶液処理装置としては、図１０に示されるように、種々の溶液１４を貯留した複数の液槽１２を一列に備え、処理される半導体基板１１を複数枚収納したカセット１を搬送手段１３により、これらの液槽１２に順次浸漬させて自動的に処理される。通常、最後に純水等を用いて洗浄される。そして、洗浄後の半導体基板１１をカセット１と共にエアーナイフ等を用いて、基板に付着した純水等の溶液を除去する。

カセット１は、図１に示されるように、対向する両側面に半導体基板を支持するための仕切り部２が形成されており、この仕切り部２によって半導体基板１１を個別に収納するための仕切り凹部４が形成されている。また、カセット１下部には、収納された半導体基板１１が落下しないように通常、仕切り凹部４の下に支持部５が設けられている。材質としてはフッ素樹脂（ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロオロエチレン）等）やエンジニアリング・プラスチック（ＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等）等の耐薬品性樹脂や、耐薬品性樹脂で被複されたＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。また、半導体基板１１の厚み等により異なるが、仕切り凹部４の深さＨは３ｍｍ以上１５ｍｍ以下、幅Ｗとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

＜第一実施形態＞
そして、本発明におけるカセットの第一実施形態は、仕切り部２の半導体基板１１との接触面に略垂直方向の流液路３を有することを特徴とする。本発明のカセットを用いることにより、半導体基板１１と仕切り部２との間に付着した溶液を毛細管現象により流液路３に吸い取らせることで、半導体基板１１に付着した溶液を充分に除去することができる。よって半導体基板１１にウォーターマークが発生するのを抑制し、太陽電池素子の特性が低下したり、太陽電池素子の外観が悪くなるといった問題を抑制することができる。また、ブロー圧をあげて大量の空気を吹付けなくても、基板に付着している溶液を除去することができるため、特に基板厚みを２００μ以下と薄くした場合においても、半導体基板１１に負荷をかけることなく、半導体基板１１にクラックが生じたり、割れるといった問題を抑制することができる。特に、矩形状の半導体基板１１を用いた場合には、本発明の効果は大きい。

図２は仕切り部２に設けた流液路３の拡大図である。仕切り部２に設ける流液路の幅３ａは、０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上であることが好ましく、また、仕切り凹部４の深さＨの１／３、または５ｍｍ、より好ましくは３ｍｍのどちらか小さい値以下が好ましい。上記範囲よりも広いと充分な毛細管現象が働かず、半導体基板１１に付着した溶液を流液路３に吸い取らせる効果が薄まり、また上記範囲よりも細いと半導体基板１１に付着した溶液を充分に吸収することができず、ウォーターマークが発生する可能性があるため好ましくない。

流液路の深さ３ｂは、５０μｍ以上より好ましくは１００μｍ以上であることが好ましく、また、仕切り部の厚み２ａの１／３以下、より好ましくは１／４以下が好ましい。上記範囲より浅いと、半導体基板１１に付着した溶液を充分に吸収することができず、ウォーターマークが発生する可能性があり、上記範囲より深いと仕切り部２の強度が落ちて、仕切り部２が欠けたりする可能性があるため好ましくない。

＜第二実施形態＞
図３に、本発明におけるカセットの第二実施形態を示す。

図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、流液路の幅３ａを下方向に細くしたことを特徴としている。さらには、図３（ａ）、（ｃ）に示されるように、流液路の深さ３ｂを下方向に浅くしたことを特徴としている。このように、流液路の幅３ａを細く又は流液路の深さ３ｂを浅くする、つまり、流液路３の水平方向に切断したときに占める面積を下方向に小さくすることによって、流液路３に吸い取った溶液が毛細管現象の影響で下方向へ移動しやすくなり、カセットの下部分で溶液を集め、ある一定の体積に成長させることによって溶液が半導体基板１１から除去されやすくすることができる。また、吸い取った溶液をより積極的に下方向に移動させることにより、溶液が除去された流液路３にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

＜第三実施形態＞
図４に、本発明におけるカセットの第三実施形態を示す。

図４に示されるように、複数の流液路（３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ）を合流させることを特徴としている。このような構造にすることによって、カセットの下部分で溶液を集め、ある一定の体積に成長させることによって溶液が半導体基板１１から除去されやすくすることができる。また、吸い取った溶液をより積極的に下方向に移動させることにより、溶液が除去された流液路３にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。また、図４に示されるように、合流点の流液路３ｇの幅を細くして、その後下方向に広がるようにすることによって、より効果的に溶液を除去することができる。

＜第四実施形態＞
図５に、本発明におけるカセットの第四実施形態を示す。

図５に示されるように、支持部５の半導体基板１１と接する面に凹部５ａを設けたことを特徴としている。このように、支持部５にＶ字型またはＵ字型の凹部５ａを設けることによって、半導体基板１１の下端部と仕切り部２との接触をなるべく抑えることが可能となり、半導体基板１１と仕切り部２との間隔を確保することにより、流液路３により下部分に集められた溶液を効果的に除去することができ、溶液が除去された流液路３にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

＜第五実施形態＞
図６に、本発明のカセットの第五実施形態を示す。

図６に示されるように、支持部５の半導体基板１１と接する面側を水平方向に対して所定角度傾けたことを特徴としている。このように、支持部５を水平方向に対して半導体基板端部方向に所定角度、例えば、１５度以上傾けることによって、流液路３により下部分に集められた溶液を支持部５に伝わらせてより効果的に除去することができ、溶液が除去された流液路３にまだ半導体基板に付着している溶液を直ぐに吸い取ることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

＜第六実施形態＞
図７に、本発明のカセットの第六実施形態を示す。

図７に示されるように、流液路３の下端部が支持部５の端部と所定間隔を有していることを特徴とする。このような構造にすることによって、流液路３を通って下方向に移動した溶液は、支持部５に遮られることなく落下することができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

＜第七実施形態＞
図８に、本発明のカセットの第七実施形態を示す。

図８に示されるように、流液路３の下端部が支持部５の端部に接していることを特徴とする。このような構造にすることによって、流液路３を通って下方向に移動した溶液は、支持部５に遮られることなく落下することができると共に、支持部５の端部を伝わらせて効果的に落下させることができるため、水切り性が向上し、ウォーターマークの発生を極力抑えることができる。

尚、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。特に、上記各実施形態におけるそれぞれの特徴部分を適宜組み合わせることができるのは言うまでもない。

例えば、流液路３の形状は図１のような角形状でなくてもよく、図９（ａ）に示されるように曲線形状でもよく、また、図９（ｂ）に示されるように、半導体基板１１と接触する部位を曲線形状にしてもよく、このような形状にすることで、半導体基板１１と仕切り部２との接触面積を減らすことができるため、処理ムラを抑えることができる共に、半導体基板１１に付着した溶液を充分に除去することができる。また、図９（ｃ）に示されるように、仕切り部２の両側面に設けられたそれぞれの流液路３は仕切り部の中心線に対して線対称となる位置に設ける必要もない。

また、支持部５の半導体基板端部方向の長さは図５に示すように、仕切り部の半導体基板端部方向の長さより長くてもよいし、半導体基板１１を支えることができるならば同等又は短くても特に問題はない。

本発明に係るカセットの第一実施形態を示し、（ａ）は上視断面図、（ｂ）は側面概略図である。本発明に係るカセットの第一実施形態の部分拡大図を示す。本発明に係るカセットの第二実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向に見た断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向に見た断面図である。本発明に係るカセットの第三実施形態を示す。本発明に係るカセットの第四実施形態を示す。本発明に係るカセットの第五実施形態を示す。本発明に係るカセットの第六実施形態を示す。本発明に係るカセットの第七実施形態を示す。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係るカセットのその他の実施形態を示す。溶液処理工程に用いられる一般的な溶液処理装置の外観を示す概略図である。

符号の説明

１：カセット
２：仕切り部
２ａ：仕切り部の厚み
３：流液路
３ａ：流液路の幅
３ｂ：流液路の深さ
３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ：流液路
４：仕切り凹部
５：支持部
５ａ：凹部
１１：半導体基板
１２：液槽
１３：搬送手段
１４：溶液
Ｈ：仕切り凹部の深さ
Ｗ：仕切り凹部の幅

Claims

複数枚の半導体基板を互いに隔てて収納し、液槽内の溶液に浸漬するカセットであって、
前記半導体基板の対向端部近傍に配置され、流液路を有する仕切り部と、
前記半導体基板を下方から支持する支持部と、を有して成ることを特徴とするカセット。
前記流液路は、前記仕切り部の表面に設けられた溝からなることを特徴とする請求項１に記載のカセット。
前記溝の幅は、カセット上方よりも下方で小さいことを特徴とする請求項２に記載のカセット。
前記溝の深さは、カセット上方よりも下方で小さいことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のカセット。
一の前記仕切り部に複数の前記流液路が設けられ、該流液路が互いに合流して成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカセット。
前記支持部は、前記半導体基板の支持される面に対して、所定角度を成す傾斜部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカセット。