JP2015035502A

JP2015035502A - シリコン基板のエッチング方法

Info

Publication number: JP2015035502A
Application number: JP2013165815A
Authority: JP
Inventors: 弘臣豊場; Hiroomi Toyoba; 崇暁中島; Takaaki Nakajima; 良則増成; Yoshinori Masunari; 島　正樹; Masaki Shima; 正樹島; 理絵新川; Rie Arakawa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-19

Abstract

【課題】シリコン基板の表面に均一に凹凸を形成することができるシリコン基板のエッチング方法を提供する。【解決手段】太陽電池に用いるシリコン基板１０の表面をエッチングし、表面に凹凸を形成するためのシリコン基板１０のエッチング方法であって、底面５に開口部５ａが形成された基板カセット１を準備する工程と、基板カセット１に複数の矩形状のシリコン基板１０を収納する工程と、シリコン基板１０が収納された基板カセット１を、エッチング液３０が入れられた処理槽２０内に浸漬し、シリコン基板１０をエッチングする工程とを備え、処理槽２０内に支持棒２２が設けられており、基板カセット１を処理槽２０内に浸漬した際、支持棒２２が開口部５ａを通って基板カセット１内に入り、シリコン基板１０の底辺部１０ａを持ち上げて基板カセット１の底面５から離した状態で、シリコン基板１０をエッチングする。【選択図】図５

Description

本発明は、シリコン基板のエッチング方法に関する。

太陽電池に用いる単結晶シリコン基板などのシリコン基板の表面をエッチングし、その表面にテクスチャと呼ばれる凹凸構造を形成することが知られている（特許文献１）。このエッチングは、一般に、複数のシリコン基板を基板カセット内に収納し、基板カセットをエッチング液中に浸漬することにより行われている。

特開２０１２−１５１３５号公報

しかしながら、シリコン基板の表面により均一な凹凸を形成する方法が望まれている。

本発明の目的は、シリコン基板の表面に均一に凹凸を形成することができるシリコン基板のエッチング方法を提供することにある。

本発明は、太陽電池に用いるシリコン基板の表面をエッチングし、表面に凹凸を形成するためのシリコン基板のエッチング方法であって、底面に開口部が形成された基板カセットを準備する工程と、前記基板カセットに複数の矩形状のシリコン基板を収納する工程と、前記シリコン基板が収納された前記基板カセットを、エッチング液が入れられた処理槽内に浸漬し、前記シリコン基板をエッチングする工程とを備え、前記処理槽内に支持棒が設けられており、前記基板カセットを前記処理槽内に浸漬した際、前記支持棒が前記開口部を通って前記基板カセット内に入り、前記シリコン基板の底辺部を持ち上げて前記基板カセットの前記底面から離した状態で、前記シリコン基板をエッチングする。

本発明によれば、シリコン基板の表面に均一に凹凸を形成することができる。

実施形態において用いる基板カセットを示す斜視図である。実施形態において複数のシリコン基板を収納した基板カセットを示す平面図である。図２に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。実施形態において用いる処理槽を示す断面図である。実施形態において、複数のシリコン基板を収納した基板カセットを、エッチング液が入れられた処理槽内に浸漬した状態を示す断面図である。支持棒の支持面がシリコン基板の底辺部と接触した状態を示す断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

図１は、本実施形態において用いる基板カセットを示す斜視図である。図２は、本実施形態において複数のシリコン基板を収納した基板カセットを示す平面図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１及び図２に示すように、基板カセット１の側面２の内側には、縦方向（ｚ方向）に複数のリブ６が形成されている。リブ６間の溝７に、シリコン基板１０の両端部が挿入され、シリコン基板１０が基板カセット１内に収納される。基板カセット１の前面３には切り欠き部３ａが形成されている。同様に、基板カセット１の後面４にも、切り欠き部４ａが形成されている。なお、基板カセット１のリブ６間は、セル割れを抑制する観点からシリコン基板１０の辺の長さの１〜５％程度の間隔とすることが好ましい。

図３に示すように、基板カセット１内に収納されたシリコン基板１０の底辺部１０ａは、基板カセット１の底面５に接して支持される。基板カセット１の底面５には、開口部５ａが形成されている。図３に示すように、シリコン基板１０は、矩形状を有しており、基板カセット１内に収納された状態において、シリコン基板１０の上辺部１０ｂは、基板カセット１内に位置しており、基板カセット１から突き出た状態になっていない。なお、本実施形態ではシリコン基板１０として、７５μｍ〜２００μｍの厚さで一辺が１００ｍｍ〜１６０ｍｍ程度の略正方形を有するものを用いた。基板カセット１の材質としては、特に限定されるものではないが、ＰＰＳ（ポリフェニエンサルファイド）、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂材料等が挙げられる。

図４は、本実施形態において用いる処理槽を示す断面図である。図４に示すように、処理槽２０の底面２１には、支持棒２２が設けられている。本実施形態において、支持棒２２は、シリコン基板１０の配列方向であるｘ方向に２本並べて設けられている。支持棒２２は、その両端部２２ｂを底面２１に取り付けることにより、処理槽２０内に設けられている。支持棒２２の中央部は、底面２１からの高さがｈとなるように設けられている。なお、支持棒２２はシリコン基板１０の辺の長さを３等分する位置に接触するように配置される。

支持棒２２は、二点鎖線で示す基板カセット１が処理槽２０内において設置される位置に設けられている。具体的には、基板カセット１が処理槽２０内に設置された際、支持棒２２が基板カセット１の開口部５ａを通って基板カセット１内に入り込む位置に、支持棒２２が設けられている。

支持棒２２の材質としては、エッチング液に対する耐久性を有するものであればよく、例えば、ステンレスやフッ素樹脂、ポリプロピレン等の合成樹脂材料等が挙げられる。

図５は、本実施形態において、複数のシリコン基板を収納した基板カセットを、エッチング液が入れられた処理槽内に浸漬した状態を示す断面図である。図５に示すように、処理槽２０内には、エッチング液３０が入れられている。本実施形態では、エッチング液３０として、水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ水溶液を用いている。

エッチング液３０が入れられた処理槽２０内には、複数のシリコン基板１０を収納した基板カセット１が浸漬されている。処理槽２０内に設けられた支持棒２２は、基板カセット１の底面５に形成された開口部５ａを通って、基板カセット１内に入り、シリコン基板１０の底辺部１０ａを持ち上げている。したがって、シリコン基板１０の底辺部１０ａは、基板カセット１の底面５から離れた状態になっている。

支持棒２２は、処理槽２０の底面２１から高さｈの位置に設けられているので、シリコン基板１０の底辺部１０ａは、底面２１から高さｈの位置に位置している。基板カセット１の底面５の底面２１から高さは、ｈ_０であるので、シリコン基板１０の底辺部１０ａは、底面５からの高さがｈ_１となるように、支持棒２２によって持ち上げられている。支持棒２２によって持ち上げられる高さｈ_１は、シリコン基板１０の長さ（ｚ方向の長さ）の５〜１０％程度であることが好ましい。

シリコン基板１０の底辺部１０ａが、底面５から持ち上げられることにより、シリコン基板１０の底辺部１０ａ近傍に、エッチング液３０が十分に供給される。このため、従来に比べ、シリコン基板１０の表面に均一に凹凸を形成することができる。また、シリコン基板１０の底辺部１０ａを支持棒２２で支持しているので、シリコン基板１０の底辺部１０ａが底面５と接している場合に比べ、シリコン基板１０の底辺部１０ａが移動しやすくなっている。このため、エッチング処理の際、シリコン基板１０が揺動しやすくなっており、シリコン基板１０の表面がエッチング液３０と、より均一に接触しやすくなっている。このため、従来に比べ、シリコン基板１０の表面に均一に凹凸を形成することができる。

また、シリコン基板１０と基板カセット１との間に隙間ができやすくなるので、エッチング処理の際に発生した気泡が、シリコン基板１０と基板カセット１との間に留まることが少なくなり、気泡が抜けやすくなる。この点からも、シリコン基板１０の表面に均一に凹凸を形成することができる。

また、本実施形態では、シリコン基板１０の上辺部１０ｂが、基板カセット１から上方に突出した状態となっている。図２を参照して、基板カセット１内でのシリコン基板１０のｙ方向の揺動は、基板カセット１の溝７によって制約されるが、シリコン基板１０が上方に移動すると、シリコン基板１０は、溝７内でより揺動しやすくなる。したがって、シリコン基板１０は、エッチング処理の際、エッチング液と接触しやすくなる。本実施形態では、この点からも、シリコン基板１０の表面に均一に凹凸を形成することができる。

シリコン基板１０の上辺部１０ｂが、基板カセット１から上方に突出する高さｈ_２は、シリコン基板１０の長さ（ｚ方向の長さ）の５〜１０％程度であることが好ましい。

図６は、支持棒の支持面がシリコン基板の底辺部と接触した状態を示す断面図である。図６に示すように、支持棒２２の支持面２３が、シリコン基板１０の底辺部１０ａと面接触して、シリコン基板１０を支持している。支持棒２２の支持面２３が面接触しているので、シリコン基板１０の底辺部１０ａに欠け等が生じにくくなっている。

支持棒２２の長さ方向と垂直な方向における断面形状は、図６に示すように、矩形状である。本実施形態において、矩形状の角部２２ａは、面取り処理が施されている。面取り処理に代えて、アール処理が施されていてもよい。面取り処理またはアール処理を施すことにより、シリコン基板１０の底辺部１０ａに欠け等が生じるのを防止することができる。

本実施形態において、支持棒２２の長さ方向と垂直な方向における支持面２３の幅Ｗは、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。このような範囲とすることにより、エッチング処理の際、シリコン基板１０が揺動しやすくなり、より均一にシリコン基板１０の表面に凹凸を形成することができる。

なお本実施形態では、支持棒２２を２本としたが、１本でもよい。この場合、支持棒２２はシリコン基板１０の中央を支持するように配置されることが好ましい。

上記実施形態では、シリコン基板１０として、単結晶シリコン基板を用いたが、多結晶シリコン基板に対しても同様の処理を行うことができる。この場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸と硝酸の混酸溶液を用いることができる。

１…基板カセット
２…側面
３…前面
３ａ，４ａ…切り欠き部
４…後面
５…底面
５ａ…開口部
６…リブ
７…溝
１０…シリコン基板
１０ａ…底辺部
１０ｂ…上辺部
２０…処理槽
２１…底面
２２…支持棒
２２ａ…角部
２２ｂ…両端部
２３…支持面
３０…エッチング液

Claims

太陽電池に用いるシリコン基板の表面をエッチングし、表面に凹凸を形成するためのシリコン基板のエッチング方法であって、
底面に開口部が形成された基板カセットを準備する工程と、
前記基板カセットに複数の矩形状のシリコン基板を収納する工程と、
前記シリコン基板が収納された前記基板カセットを、エッチング液が入れられた処理槽内に浸漬し、前記シリコン基板をエッチングする工程とを備え、
前記処理槽内に支持棒が設けられており、前記基板カセットを前記処理槽内に浸漬した際、前記支持棒が前記開口部を通って前記基板カセット内に入り、前記シリコン基板の底辺部を持ち上げて前記基板カセットの前記底面から離した状態で、前記シリコン基板をエッチングする、シリコン基板のエッチング方法。
前記支持棒の支持面が前記シリコン基板の底辺部と面接触して、前記シリコン基板を支持する、請求項１に記載のシリコン基板のエッチング方法。
前記支持棒の長さ方向と垂直な方向における前記支持面の幅が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲である、請求項２に記載のシリコン基板のエッチング方法。
前記支持棒の長さ方向と垂直な方向における断面形状が、矩形状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン基板のエッチング方法。
前記矩形状の角部が、面取り処理またはアール処理されている、請求項４に記載のシリコン基板のエッチング方法。