JP2013161811A - 基板洗浄方法及び基板洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】洗浄液104を収容した洗浄槽105と、複数の基板101を互いに所定間隔で離間させて配置した状態で保持収納するキャリアカセット102と、キャリアカセット102を洗浄槽105に入出させるキャリア搬送機103と、洗浄槽105に浸漬したキャリアカセット102内の基板101間の洗浄液に気泡を混入存在させる気泡供給手段(気泡導入凹部106、気泡発生供給器107)とを備え、基板101を洗浄液104に浸漬して洗浄すると共に、基板101間の洗浄液に気泡を混入させ、気泡混入洗浄液が基板101間に存在している状態においてキャリアカセット102を洗浄槽105から引き上げて基板101を洗浄液104から取り出す制御を行う。
【選択図】図1
Description
〔請求項1〕
キャリアカセット内に互いに所定間隔で離間して配置した状態で保持収納された複数の基板を洗浄槽内の洗浄液に浸漬して上記基板を洗浄する工程と、上記基板間の洗浄液中に気泡を混入する工程と、上記基板間に気泡混入洗浄液が存在している状態で上記キャリアカセットを引き上げて上記基板を洗浄液から取り出す工程とを有することを特徴とする基板洗浄方法。
〔請求項2〕
上記基板が太陽電池製造用の厚さ50〜250μmのシリコン基板であることを特徴とする請求項1に記載の基板洗浄方法。
〔請求項3〕
上記キャリアカセット内に基板相互を1〜8mmの間隔で離間させた状態で配置させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板洗浄方法。
〔請求項4〕
上記洗浄液の表面張力が20mN/m以上76mN/m以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板洗浄方法。
〔請求項5〕
上記気泡混入洗浄液における気泡の密度が50個/ml以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の基板洗浄方法。
〔請求項6〕
洗浄液を収納した洗浄槽と、複数の基板を所定間隔で離間させて配置した状態で保持収納するキャリアカセットと、このキャリアカセットを上記洗浄槽へ入出させるキャリア搬送手段と、上記キャリアカセットが洗浄槽内に搬入されることにより洗浄液に浸漬された基板間の洗浄液に気泡を混入存在させる気泡供給手段とを備え、
上記基板を洗浄液に浸漬して洗浄すると共に、上記基板間の洗浄液中に気泡を混入させ、気泡混入洗浄液が上記基板間に存在している状態において上記キャリアカセットを洗浄槽から引き上げて上記基板を洗浄液から取り出す制御を行うことを特徴とする基板洗浄装置。
図1は、本発明に係る基板洗浄装置の構成例(1)を示す断面概略図である。
本発明の構成例(1)に係る基板洗浄装置は、複数の基板101が互いに所定間隔で離間して収納されたキャリアカセット102と、洗浄液104が入った洗浄槽105と、キャリアカセット102の洗浄槽105への浸漬及び洗浄槽105からの取り出しを行うキャリア搬送手段であるキャリア搬送機103とを有する。
キャリアカセット102は、従来より基板洗浄用に使用されているものであり、板状であって互いに対向させて配置された一対のフレーム102b,102bと、フレーム102b,102b間が所定の間隔となるように一対のフレーム102b,102bそれぞれの両端部を連結するフレーム102a,102aとを有する箱型のケース部材であり、少なくとも箱型の一方向、例えば洗浄槽105に浸漬したときの上下方向(図2において紙面垂直方向)に液体が通過可能に開口したものとなっている。また、フレーム102b,102bの内面側には、それぞれ互いに対向した状態で複数の間仕切り102cがキャリアカセット102における液体通過方向と直交する方向に等間隔で立設されている。これにより、互いに隣接する間仕切り102c間に1枚の基板101の両端部がそれぞれ挿入され、所定枚数の基板101が各基板101間で隙間が確保された状態でキャリアカセット102において保持されるようになる。
また、続いてpn接合形成のための不純物拡散処理を行った後には、基板表面に不純物ガラス層が副次的に形成されるため、これを除去するためのエッチング洗浄のために洗浄液としてフッ酸を用いる。
また、太陽電池を高性能化するために、基板最表面の欠陥であるシリコンの未結合手を低減する誘電体膜でのパッシベーションを行うが、パッシベーション効果を高めるためにシリコン表面の清浄性を極力高める必要がある。この目的のために、洗浄液として、過酸化水素水、硝酸、フッ酸、硫酸、塩酸などの酸溶液や、アンモニア水やテトラメチルアンモニウム水溶液などのアルカリ溶液が複合的に用いられる。
さらに、シリコン基板に拡散層や絶縁膜、また金属膜をパターン形成する場合には、酸レジストやフォトレジストなどの有機材料によりマスキングを行う。例えば、太陽電池の電極を受光面と反対の裏面にのみ形成する裏面電極型太陽電池では、裏面側に正極と負極の両方を形成するため、両極にあたる拡散層をパターン形成する必要がある。拡散層のパターニングは酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの誘電体膜をマスクに用いるが、これらの膜のパターニングには例えば酸レジストを用い、所望の拡散を行う領域の酸化膜を露出させ、フッ酸で酸化膜を除去する。酸化膜のパターニング後は酸レジストを除去するが、これには通常、アセトンやメタノールなどの有機溶剤を粗洗浄剤として用いる。
(手順1) 基板101が収納されたキャリアカセット102をキャリア搬送機103によって洗浄槽105内の洗浄液104に浸漬する。このとき、キャリアカセット102に収納された基板101は、洗浄槽105の底部の気泡導入凹部106を跨ぐように配置されている。
(手順2) 基板101の洗浄処理を行う。基板101の洗浄処理は公知の処理でよい。
(手順3) 基板101の洗浄処理が終了すると、気泡発生供給器107への気体及び洗浄液104の供給を開始する。これにより、気泡発生供給器107が気泡混入洗浄液を生成し、気泡導入凹部106へ供給する。
(手順4) 気泡発生供給器107への気体及び洗浄液104の供給をキャリアカセット102の取り出しが完了するまで継続して行う。これにより、気泡発生供給器107から気泡混入洗浄液が一定の圧力で気泡導入凹部106へ継続して供給され、気泡導入凹部106から気泡混入洗浄液がキャリアカセット102内の基板101間に供給される。
(手順5) キャリアカセット102内に入った気泡混入洗浄液は、キャリアカセット102内の基板101間を通って上方に流れる。このとき、基板101間の洗浄液中では気泡が存在することにより、気液界面の面積が増大し、基板101にかかる洗浄液104の表面張力に起因した引力は大幅に低減される。その結果、隣り合う基板101同士は貼り付かずに両者の間隔が維持された状態となる。
(手順6) ついで、キャリアカセット102をキャリア搬送機103によって洗浄槽105から取り出す。このとき、キャリアカセット102内の隣り合う基板101同士は貼り付かずに両者の間隔が維持された状態で洗浄液面から外部に取り出されるため、基板101同士の貼り付きに起因する洗浄不良を防止することができる。
〔実施例1〕
以下の条件で、基板の洗浄を行った。
(基板洗浄処理)
(1)使用基板
・基板101;太陽電池用シリコン基板(15cm角、厚さ150μm)
(2)基板洗浄装置(図1に示すもの)
・キャリアカセット102;間仕切り幅w=2mm、間仕切り設置間隔p=4mm
・洗浄液104;工業用メタノール(表面張力(20℃):22.11mN/m)
・洗浄槽105;石英製洗浄槽(容積80L)
・気泡発生供給器107;加圧溶解方式、使用気体:Ar)
(3)基板洗浄手順
(i) キャリアカセット102に厚さ90μmの基板101を50枚収納し、キャリア搬送機103により該キャリアカセット102を洗浄槽105内の洗浄液104として工業用メタノールに浸漬し、基板101が十分洗浄される時間だけ保持した。
(ii) つぎに、気泡発生供給器107に対して、ポンプ111を起動させて洗浄液104を供給すると共に、バルブ109を調整して所定流量のArガスを供給し、気泡混入洗浄液を生成させ、気泡導入凹部106を経由してキャリアカセット102内に該気泡混入洗浄液を供給した。このときの気泡導入凹部106における気泡混入洗浄液の気泡密度をレーザー光遮断方式のパーティクルカウンターで測定した。
(iii) 基板101間に気泡が十分供給されたところで、気泡混入洗浄液の供給を継続しながら、キャリア搬送機103によりキャリアカセット102を洗浄槽105から取り出した。
気泡発生供給器107の条件を変更することにより、ステップS22における気泡混入洗浄液の気泡密度を0個/ml(気泡なし)と80個/mlに変化させ、それぞれの気泡密度ごとで基板洗浄処理を行った後、キャリアカセット102から基板101を取り出し、目視により基板101の表面に汚れが認められるものを不良、汚れが認められないものを良と判定して、基板101同士の貼り付きに起因する不良率(不良の試料数/50)を調べた。
なお、気泡混入洗浄液の各気泡密度において同じ実験を3回行い、不良率の平均値を求めた。
その結果を表1に示す。
実施例1において、基板101(太陽電池用シリコン基板)の厚さを90μmとし、気泡発生供給器107の条件を変更することにより、ステップS22における気泡混入洗浄液の気泡密度を0個/ml(気泡なし)と120個/mlに変化させ、それ以外は実施例1と同じ条件で基板洗浄処理を行い、同様にして基板101同士の貼り付きに起因する不良率を調べた。
その結果を表2に示す。
102 キャリアカセット
102a,102b フレーム
102c 間仕切り
103 キャリア搬送機
104 洗浄液
105,105’,105'' 洗浄槽
106,106’ 気泡導入凹部
107,107’ 気泡発生供給器
107a 気泡混入洗浄液供給管
108 気体供給管
109 バルブ
110 洗浄液循環管
111 ポンプ
112 洗浄液供給器
w 間仕切り幅
p 間仕切り設置間隔
Claims (6)
- キャリアカセット内に互いに所定間隔で離間して配置した状態で保持収納された複数の基板を洗浄槽内の洗浄液に浸漬して上記基板を洗浄する工程と、上記基板間の洗浄液中に気泡を混入する工程と、上記基板間に気泡混入洗浄液が存在している状態で上記キャリアカセットを引き上げて上記基板を洗浄液から取り出す工程とを有することを特徴とする基板洗浄方法。
- 上記基板が太陽電池製造用の厚さ50〜250μmのシリコン基板であることを特徴とする請求項1に記載の基板洗浄方法。
- 上記キャリアカセット内に基板相互を1〜8mmの間隔で離間させた状態で配置させたことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板洗浄方法。
- 上記洗浄液の表面張力が20mN/m以上76mN/m以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基板洗浄方法。
- 上記気泡混入洗浄液における気泡の密度が50個/ml以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の基板洗浄方法。
- 洗浄液を収納した洗浄槽と、複数の基板を所定間隔で離間させて配置した状態で保持収納するキャリアカセットと、このキャリアカセットを上記洗浄槽へ入出させるキャリア搬送手段と、上記キャリアカセットが洗浄槽内に搬入されることにより洗浄液に浸漬された基板間の洗浄液に気泡を混入存在させる気泡供給手段とを備え、
上記基板を洗浄液に浸漬して洗浄すると共に、上記基板間の洗浄液中に気泡を混入させ、気泡混入洗浄液が上記基板間に存在している状態において上記キャリアカセットを洗浄槽から引き上げて上記基板を洗浄液から取り出す制御を行うことを特徴とする基板洗浄装置。
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