JP2007526631A

JP2007526631A - ウエハに液状ドーパント溶液を塗布するための機器

Info

Publication number: JP2007526631A
Application number: JP2006552628A
Authority: JP
Inventors: アードルフミュンツァー
Original assignee: シェルゾーラーゲーエムベーハー
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: DE502005000868D1; US20080210158A1; JP4845742B2; CN100378913C; EP1714309A1; ATE364900T1; CN1918692A; EP1714309B1; WO2005081286A1

Abstract

ウエハに液状ドーパント溶液を塗布するための機器は、ドーパント分配機器と、第一ローラ位置及び第二ローラ位置の間で水平方向に並進可能な回転可能ドーパント移送ローラと、ウエハを保持するためのワークテーブルと、を備えて成り、分配機器は、ドーパント移送ブロックと端部によって囲まれた開放側面を有する流体容器とを備えて成り、当該開放側面はドーパント移送ブロック方に向けられ、ブロックホルダーは、ドーパント移送ブロックが流体容器の開放側面の下にある第一ブロック位置と、ドーパント移送ブロックが回転可能ドーパント移送ロールにその第一ロール位置で接触する第二ブロック位置との間で水平方向に並進可能であり、通常運転の間に、第二ロール位置では、回転可能ドーパント移送ロールは、ウエハの表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハと接触してきている。

Description

本発明は、液状ドーパント溶液をウエハ表面に塗布することに関する。そのようなウエハは、適当には、光電池を製造する際に用いられるシリコンウエハである。

USA Patent specification No.5972784 USA Patent specification No.4557195 International patent application publication No. 93/09950 International patent application publication No. 02/08243 International patent application publication No. 02/061854

ウエハが光電池を製造する際に用いられる場合、それは、バルクドーピングを与えられる。ウエハの２つの表面の１つは、受光表面（light receiving surface）と称され、ウエハの当該側面が受光側である。その受光側で、ウエハは、バルクドーピングとは異なるドーピングを有する薄い層を与えられる。バルク領域と薄い領域の間の移行部は、接合部（junction）と呼ばれる。

ウエハの裏面（受光側のウエハ反対側）にも同様にドーピングを塗布する傾向がある。これはいわゆる裏面電解（back surface field）を作り出すためになされ、当該裏面電解は、少数担体を偏向させ、裏面で再結合速度を減少させる裏面の内蔵電解である。

ウエハの受光側に、又は、その裏側に薄くドープされた層を３つの方法で得ることができる。（１）高温においてガス状形態でドーパントを堆積させ、ウエハの中へガス状ドーパントを拡散させる。（２）ウエハ表面にドーパントを含んだペーストを塗布し、ウエハの中へドーパントを拡散させるためにウエハを加熱する。（３）ウエハ表面に液状ドーパント溶液を塗布し、溶媒を蒸発させ、且つ、ウエハの中へドーパントを拡散させるためにウエハ表面にドーパント溶液の付いたウエハを加熱する。

液状ドーパント溶液の塗布を異なる技術でなすことが可能であり、当該技術は、特許文献１に開示される。一つめの技術は、ウエハ表面に液状ドーパント溶液をスプレーする。別の技術は、回転するウエハの表面に少量の液状ドーパント溶液を落とし、表面上に均一に液状ドーパント溶液を広げさせる。３つめの技術は、ドーパント溶液にウエハを浸す。

本発明も、ウエハ表面に液状ドーパント溶液を塗布することに関係する。

ドーパント溶液を与えることができるウエハの数である、公知技術の生産速度は低い。太陽エネルギーのコストを減少するために、より高い生産速度が要求される。

本発明の目的は、高い生産速度を許容する、ウエハ表面に液状ドーパント溶液を塗布するための機器を提供することである。

この目的を達成するために、ウエハ表面に液状ドーパント溶液を塗布するための機器は、ドーパント分配機器と、第一ロール位置及び第二ロール位置の間でドーパント移送ロールの回転軸に垂直な方向で水平方向に並進可能な回転可能ドーパント移送ロールと、通常運転の間ドーパント溶液を与えられるべきウエハを保持するためのワークテーブルと、を備えて成り、ドーパント分配機器は、ブロックホルダーによって支持されるドーパント移送ブロックと、端部で囲まれた開放側面を有する流体容器とを備えて成り、当該開放側面はドーパント移送ブロックの方に向けられ、当該端部はドーパント移送ブロック、ブロックホルダー、又はその両方とドーパント溶液のリークを防止するために協働し、ブロックホルダーと流体容器とは、互いに対して変位させることができ、ブロックホルダーは、ドーパント移送ブロックが流体容器の開放側面の下にある第一ブロック位置と、ドーパント移送ブロックが回転可能ドーパント移送ロールにその第一ロール位置で接触する第二ブロック位置との間で、ドーパント移送ロールの回転軸に垂直な方向で水平方向に並進可能であり、第二ロール位置では通常運転の間に、回転可能ドーパント移送ロールは、ウエハの表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハと接触してきている。

完全を期すために、特許文献２が参照される。この文献は、対象物を印刷するための機器に関し、当該機器は、印刷ブロックにインクをつけるための機器を含む。公知の機器は、ブロックホルダーによって支持される印刷ブロックと、端部によって囲まれた開放側面を有するインク容器と、を備えるインク分配機器を備えて成り、当該開放側面は印刷ブロックの方に向けられ、当該端部はインクのリークを防止するために印刷ブロックとブロックホルダーと協働し、ブロックホルダーとインク容器とは互いに対して変位させることができ、ブロックホルダーは、印刷ブロックがインク容器の開放側面の下にある第一ブロック位置と印刷ブロックが流体容器から自由である露光位置との間で水平方向に並進可能である。

通常運転の間に、彫り込まれた印刷ブロック（クリシェとも呼ばれる）は静止状態に保たれ、インク容器は印刷ブロックがインクをつけられる第一位置から露光位置まで変位させられる。露光位置で、ラバーパッドが、印刷ブロックからインクを受け取るために印刷ブロック上に押圧される。インクを受け取った後、パッドは、対象物を印刷するために向きを変えられる。

上記機器の変形例が特許文献３に開示される。この文献に開示される機器は、通常運転の間、印刷ブロックが静止状態に保たれ、インク容器が印刷ブロックに対して変位させられるという点で、印刷ブロックにインクをつけるための上述の機器とは異なる。

更に特許文献４が参照される。この文献は、連続するバンド形態のスクリーンを用いるスクリーン印刷によってサブストレートに薄い層を塗布することに関する。

更に特許文献５が参照される。この文献は、サブストレートに適用される酸化物層を構築する方法に関し、スクリーン印刷法にしたがって、酸化物をエッチングするための成分を含むペーストが酸化物層に塗布され、印刷されたペーストは、酸化物層で所定の間作用した後、取り除かれる。

本発明は、添付の図面を参照してより詳細に例示を介して論じられ、図１ａ、１ｂ、１ｃは、３つの異なる運転位置で、本発明にしたがう液状ドーパント溶液を塗布するための機器を概略的且つノンスケールで示す。

ウエハ３の表面に液状ドーパント溶液を塗布するための機器１は、ドーパント分配機器５、回転可能ドーパント移送ロール７、及び、通常運転の間ドーパント溶液を与えられるべきウエハ３を保持するためのワークテーブル９を備えて成る。

回転可能ドーパント移送ロール７は、第一ロール位置１５と第二ロール位置１７との間で、ドーパント移送ロール７の回転軸１２に垂直な方向で水平方向に並進可能である。軸１２は図平面に垂直に延びることに注意されたい。

分配機器５は、ブロックホルダー２１によって支持されるドーパント移送ブロック２０と、シール端部２６によって囲まれる開放下側側面を有する流体容器２４とを備えて成る。開放側面はドーパント移送ブロック２０の方に向けられる。シール端部２６は、ドーパント溶液のリークを防止するために、ドーパント移送ブロック２０、ブロックホルダー２１、又は、ドーパント移送ブロック２０とブロックホルダー２１の両方と協働する。

ドーパント移送ブロック２０を支持するブロックホルダー２１と流体容器２４とは、互いに対して変位させることができる。ブロックホルダー２１は、ドーパント移送ブロック２０が流体容器２４の開放側面の下にある第一ブロック位置３０と、ドーパント移送ブロック２０が回転可能ドーパント移送ロール７にその第一ロール位置１５で接触する第二ブロック位置３１との間で、ドーパント移送ロール７の回転軸１２に垂直な方向で水平方向に並進可能である。

回転可能ドーパント移送ロール７の第二ロール位置１７は、第二ロール位置１７では、ドーパント移送ロール７がウエハ３の表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハ３と接触してきているように選ばれる。

ブロックホルダー２１とドーパント移送ロール７とを案内し、支持するための手段と、ワークテーブル９を支持するための手段とは、図に示されていない。

通常運転の間、ドーパント溶液を与えられるべきウエハ３は、ワークテーブル９に固定される。流体容器２４は、ドーパント溶液で満たされる。ブロックホルダー２１は、その第一ブロック位置３０にあり、ドーパント移送ロール７は、その第一位置１５にある。ブロック２０は、その第一位置で、流体容器の開放側面の下にあり、ドーパント溶液は、ドーパント移送ブロック２０を濡らすことができる。この初期位置が、図１ａに示される。

その後、ブロックホルダ２１は、第一ブロック位置３０から、ドーパント移送ブロック２０が回転可能ドーパント移送ロール７にその第一ロール位置１５で接触する第二ブロック位置３１まで、ドーパント移送ロール７の回転軸１２に垂直な方向で水平方向に並進させられる。この位置は、図１ｂに示される。ブロック２０、ブロックホルダー２１、又は、その両方と協働するシール端部２６は、ドーパント溶液のリークを防止する。

ブロックホルダー２１の並進移動の間、ドーパント移送ロール７は、持上げられるので、ドーパント移送ブロック２０がドーパント移送ロール７の下を移動する。その並進移動方向におけるドーパント移送ブロック２０の大きさは、ドーパント移送ロール７の外周に少なくとも等しい。

その後、回転可能ドーパント移送ロール７は、ドーパント移送ブロック２０と回転可能ドーパント移送ロールを接触させるために降ろされ、その後、回転可能ドーパント移送ロール７は、第一ロール位置１５から第二ロール位置１７まで、ドーパント移送ロール７の回転軸１２に垂直な方向で水平方向に並進させられる。第二ロール位置１７では、ドーパント移送ロール７は、ウエハ３の表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハ３と接触してきている。これは、最終位置であり、図１ｃに示される。

ドーパント移送ロール７は、並進移動の一部分の間に、ドーパント移送ブロック２０の上で且つそれに接触して動き、ドーパント溶液はドーパント移送ロール７に移送される。ドーパント移送ロール７上のドーパント溶液は、並進移動の最後の部分の間に、ドーパント溶液を与えられるべきウエハ３の表面に移送される。ドーパント移送ロール７の外周は、適当には、ドーパント移送ロール７の並進移動方向においてウエハ３の大きさとほぼ等しい。

その後、ドーパント移送ロール７とブロックホルダー２１とは、図１ａに示されるように、それらそれぞれの第一位置に戻り、ドーパント溶液を与えられたウエハ３は取り外され、新しいウエハがワークテーブルに置かれる。

ドーパント移送ロール７を第二ロール位置１７まで並進させるのと同時にブロックホルダー２１を第一ブロック位置３０まで戻し、その後、ドーパント移送ロール７を第一ロール位置１５に戻すことで、図１ａに示されるような初期位置に達することもできることが理解される。

適当には、ドーパント移送ブロック２０は、プラスチック、スチール、又は、セラミック材料から作られ、適した構造で設けられる。ドーパント移送ロール７は、適当には、シリコーンゴムから作られる。

ドーパント溶液が塗布されるウエハ表面は、平坦な表面又は構造化された表面であることができる。

本発明にしたがう機器は、一時間あたり約１０００枚のウエハをドープすることを許容する。さらに、本発明は、ドーパント溶液の薄く均一な層を塗布することを許容し、ドーパント溶液の層の厚さは、１〜１０マイクロメーターの間である。大きな表面領域（１００ｃｍ^２以上）上で、薄いウエハ（約１００マイクロメーター以下）に層を塗布することができる。

ブロックホルダー２１が第一ブロック位置３０にあり、その第一ブロック位置３０で、流体容器２４の開放側面の下にあるドーパント移送ブロック２０が、ドーパント溶液で濡らされる初期位置を示す図である。ブロックホルダー２１が、第一ブロック位置３０から、ドーパント移送ブロック２０が回転可能ドーパント移送ロール７にその第一ロール位置１５で接触させられる第二ブロック位置３１まで、ドーパント移送ロール７の回転軸に対して垂直な方向で水平方向に並進させられた位置を示す図である。ドーパント移送ロール７が第二ロール位置１７でウエハ３の表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハ３と接触してきた位置を示す図である。

符号の説明

１機器
３ウエハ
５ドーパント分配機器
７ドーパント移送ロール
９ワークテーブル
１２ドーパント移送ロールの回転軸
１５第一ロール位置
１７第二ロール位置
２０ドーパント移送ブロック
２１ブロックホルダー
２４流体容器
２６シール端部
３０第一ブロック位置
３１第二ブロック位置

Claims

ウエハ（３）の表面に液状ドーパント溶液を塗布するための機器（１）であって、機器（１）は、ドーパント分配機器（５）と、第一ロール位置（１５）及び第二ロール位置（１７）の間でドーパント移送ロール（７）の回転軸（１２）に垂直な方向で水平方向に並進可能な回転可能ドーパント移送ロール（７）と、通常操作の間にドーパント溶液を与えられるべきウエハ（３）を保持するためのワークテーブル（９）と、を備えて成り、ドーパント分配機器（５）は、ブロックホルダー（２１）によって支持されるドーパント移送ブロック（２０）と、端部（２６）によって囲まれた開放側面を有する流体容器（２４）と、を備えて成り、開放側面は、ドーパント移送ブロック（２０）の方に向けられ、端部（２６）は、ドーパント移送ブロック（２０）、ブロックホルダー（２１）、又はその両方と、ドーパント溶液のリークを防止するために協働し、ブロックホルダー（２１）と流体容器（２４）とは、互いに対して変位させることができ、ブロックホルダー（２１）は、ドーパント移送ブロック（２０）が流体容器（２４）の開放側面の下にある第一ブロック位置（３０）と、ドーパント移送ブロック（２０）が回転可能ドーパント移送ロール（７）にその第一ロール位置（１５）で接触する第二ブロック位置（３１）との間で、ドーパント移送ロール（７）の回転軸（１２）に垂直な方向で水平方向に並進可能であり、通常運転の間に第二ロール位置（１７）では、回転可能ドーパント移送ロール（７）は、ウエハ（３）の表面上にドーパント溶液を与えるためにウエハ（３）と接触してきている機器。