JP2017017082A - ウェハ処理装置、ウェハカセット搬送装置、太陽電池用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理中におけるウェハカセットへのウェハの貼り付きを防止して、ウェハの面方向において均一に処理が可能なウェハ処理装置を得ること。【解決手段】ウェハ処理装置１は、ウェハカセットと、処理槽３と、ウェハカセットを処理槽３に対して搬入および搬出するウェハカセット搬送部４と、を備える。ウェハカセット搬送部４は、ウェハカセット２を把持して移送する移送部３３と、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置されてウェハ５を上方から押さえるウェハ押さえ部３２と、ウェハ押さえ部３２を保持溝の並列方向に移動させることによりウェハカセット２におけるウェハ５の保持溝の並列方向における位置を保持溝内において移動させるウェハ押さえ移動部３５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハを多数枚収容したウェハカセットを処理槽に浸漬させてウェハの表面処理を行うウェハ処理装置、ウェハカセット搬送装置、および太陽電池用基板の製造方法に関する。

太陽電池セルにおいては、光電変換効率の向上のために、太陽電池セルの表面にテクスチャー構造と呼ばれる光の閉じ込め効果を発揮する構造が形成される。テクスチャー構造は、太陽電池セルにおける半導体ウェハの表面が凸凹形状に処理された構造である。テクスチャー構造は、太陽電池セルに入射した光を凸凹形状で反射させ、凸凹形状における一つの面で反射した光を凸凹形状における他の面へ入射させて半導体ウェハ内に導く。これにより、太陽電池セルの受光面における光反射を低減して、半導体ウェハ内に入射する光を増加させることができる。

太陽電池セルの製造工程において、テクスチャー構造の形成には、多数枚の半導体ウェハが収容されたウェハカセットを移送手段により自動的にエッチング処理槽に浸漬させるウェハ処理装置が用いられる。ウェハカセットは、底面に垂直な方向にウェハを挿入するために、対向する側面の内側および底面にウェハ挿入用の保持溝を備えている。これにより、半導体ウェハは、起立した状態でウェハカセット内に収容される。

ここで、シリコンウェハをエッチング槽に浸漬して該シリコンウェハの表面をエッチングすることによりテクスチャー構造を形成する際、エッチング液とシリコンとが反応して、シリコンウェハの表面がエッチングされると同時にシリコンウェハの表面にガスが発生する。そして、発生したガスがシリコンウェハの表面に付着することにより該シリコンウェハに浮力が生じ、シリコンウェハが浮き易くなる。

これに対して、特許文献１には、シリコン基板の浮き上がりを押さえる押さえ板部をシリコン基板の上方に配置することにより、シリコン基板の浮き上がりを押さえつつエッチング処理が可能な基板キャリアが開示されている。

特開２０１４−２０４０２８号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、基板浮き押さえ部材の４本の骨格辺が交差する角の部分には、垂直方向下向きに突起が形成されている。そして、基板浮き押さえ部材は、シリコンウェハの上方に配置される際に、基板キャリアの上部の四隅に設けられた保持穴に突起が挿入されて基板キャリアに固定される。すなわち、特許文献１の技術では、エッチング処理中のシリコンウェハの位置を補正する機構が無く、エッチング処理中のシリコンウェハの位置を補正することができない。このため、基板キャリアに収容されたシリコンウェハが、適正な位置からずれた状態で基板浮き押さえ部材が基板キャリアに固定された場合には、シリコンウェハが収容部の保持溝の側面に貼り付いた状態でエッチングが行われるおそれがある。

エッチング液は、基板キャリアに収容されたシリコンウェハが該基板キャリアの保持溝の側面に貼り付いた部分には、均一に回りこめない。このため、エッチング処理によりシリコンウェハの表面に形成されるテクスチャー構造には、シリコンウェハの面方向において乱れが生じる。すなわち、シリコンウェハの面方向において均一にエッチング処理が行われないため、テクスチャー構造が、シリコンウェハの面方向において不均一に形成される。この結果、太陽電池セルの性能低下および外観異常が発生する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、処理中におけるウェハカセットへのウェハの貼り付きを防止して、ウェハの面方向において均一に処理が可能なウェハ処理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、並列配置された複数の保持溝に複数のウェハを立てた状態で収容するとともに上下方向に処理液が流通可能なウェハカセットと、前記ウェハを表面処理する処理液が貯留される処理槽と、前記ウェハカセットを前記処理槽に対して搬入および搬出するウェハカセット搬送部と、を備えるウェハ処理装置であって、前記ウェハカセット搬送部は、前記ウェハカセットを把持して移送する移送部と、前記ウェハカセットに収容された前記ウェハの上部に載置されて前記ウェハを上方から押さえるウェハ押さえ部と、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハカセットにおける前記ウェハの前記保持溝の並列方向における位置を移動させるウェハ押さえ移動部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、処理中におけるウェハカセットへのウェハの貼り付きを防止して、ウェハの面方向において均一に処理が可能なウェハ処理装置が得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置を示す模式図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハカセットを示す斜視図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハカセットを示す上面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハカセットを示す下面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハ押さえ部を示す側面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハ押さえ部を下面側から見た斜視図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハ押さえ部がウェハカセットに収容されたウェハの上部に載置された状態を示す上面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハ押さえ部がウェハカセットに収容されたウェハの上部に載置された状態を拡大して示す要部断面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハ押さえ部がウェハカセットに収容されたウェハの上部に載置された状態を模式的に示す断面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハカセットに収容されたウェハの上部に載置されたウェハ押さえ部が、ウェハカセットの前面側の方向に移動した状態を模式的に示す断面図 本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置のウェハカセットに収容されたウェハの上部に載置されたウェハ押さえ部が、ウェハカセットの後面側の方向に移動した状態を模式的に示す断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの要部断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの上面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを製造するための手順を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置、ウェハカセット搬送装置、太陽電池用基板の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１を示す模式図である。図１においては、ウェハカセット搬送部４がウェハカセット２を処理槽３の中に浸漬した状態を、処理槽３の側面を透過して見た状態を示している。図２は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハカセット２を示す斜視図である。図２においては、四角形状のウェハカセット２に四角形状のウェハ５が出し入れされる上部側からウェハカセット２を見た状態を示している。図３は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハカセット２を示す上面図である。図４は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハカセット２を示す下面図である。

本実施の形態にかかるウェハ処理装置１は、太陽電池セルの製造においてシリコンウェハのエッチング処理に用いて好適なウェハ処理装置である。本実施の形態にかかるウェハ処理装置１は、複数のウェハ５を立てた状態で並列して収容するとともに上下方向に処理液が流通可能なウェハカセット２と、ウェハ５を処理する処理液３ａが貯留される処理槽３と、ウェハカセット２を処理槽３に対して搬入および搬出するウェハカセット搬送部４と、を備える。

ウェハカセット２は、図２に示すように、ウェハ５を収容する箱状の構造体である。ウェハカセット２の上部は、図２および図３に示すように、ウェハ５を出し入れするために、且つ処理液３ａを図２において矢印Ａで示す上下方向に流通可能とするために、ウェハカセット２の前面１１ａ、後面１１ｂ、および対向する一対の側面である左側面１１ｃ、右側面１１ｄの端面部分以外が開放されている。また、ウェハカセット２の底部は、処理液３ａを上下方向に流通可能とするために、図４に示すようにウェハカセット２の前面１１ａ、後面１１ｂ、および対向する一対の左側面１１ｃ、右側面１１ｄの端面部分以外が開放されている。前面１１ａおよび後面１１ｂは、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の面方向と平行な面である。対向する一対の側面である左側面１１ｃ、右側面１１ｄは、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の面方向と垂直な面である。

また、図４に示すように、ウェハカセット２の底部の中央領域には、ウェハカセット２に収容されたウェハ５を載置して支持する下部支持部１２が、ウェハカセット２の前面１１ａと後面１１ｂとの中央領域間を接続して掛け渡されている。ウェハカセット２の前面１１ａおよび後面１１ｂは、処理液３ａがウェハカセット２内に流通できるように、中央部および上部が開放されたＵ字形状とされている。

左側面１１ｃおよび右側面１１ｄの内壁には、図２から図４に示すように、複数のリブ１３が上下方向にわたって設けられている。リブ１３は、本実施の形態においては上下方向の全幅にわたって設けられているが、上下方向における一部分に設けられてもよい。複数のリブ１３は、図２において矢印Ｂで示すウェハカセット２の前後方向において既定の間隔で、且つ既定の幅で並列配置されている。前後方向は、リブ１３および保持溝１４の配列方向と同一方向である。そして、リブ１３同士の間にはウェハ５を１枚ずつ保持する保持溝１４が形成されている。保持溝１４は、ウェハカセット２の前後方向においてウェハ５の厚みよりも幅広の既定の溝幅で並列配置されている。このため、保持溝１４に収容されたウェハ５は、保持溝１４内において前方に位置するリブ１３および後方に位置するリブ１３のどちらにも、もたれ掛かる可能性がある。

また、下部支持部１２の内面には、保持溝１４と同じ間隔および溝幅を有し、前後方向における位置が保持溝１４と同じ位置とされた図示しない下部保持溝が形成されている。なお、下部支持部の構成はこれに限定されない。一例として、下部支持部は、ウェハカセット２の底部において、側面の下端部に繋がって、側面と垂直方向に延在して設けられてもよい。この場合は、下部保持溝の両端は、左右の側面の内壁の保持溝と繋がっている。なお、ウェハカセット２の構成はこれに限定されない。

処理槽３は、ウェハカセット２に収容された複数のウェハ５を一括で処理する処理液３ａが貯留される。処理槽３は、ウェハ５の表面をエッチングするためのエッチング液が貯留されたエッチング処理槽、およびウェハ５の表面を洗浄するための純水等の洗浄液が貯留された洗浄槽が用いられる。貯留する処理液３ａが異なる複数の処理槽３を１列に配置し、ウェハカセット２をウェハカセット搬送部４で処理槽３の処理液３ａに順次積層させることにより、自動でウェハ５のエッチング処理を効率的に行うことができる。以下では、処理槽３としてエッチング処理槽を用いる場合について説明する。

また、処理槽３は、内底部におけるウェハカセット２が載置される領域の処理液３ａをウェハカセット２の下方から上方に向けて流動させることができる、すなわちウェハカセット２の底部から上方に向けて処理液３ａを流入させることができる、図示しない流動装置を備えることが好ましい。これにより、ウェハカセット２に収容された複数のウェハ５を効率的に且つ均一にエッチング処理することができる。処理槽３は、貯留される処理液３ａに対して耐性のある材料により構成される。

ウェハカセット搬送部４は、図１に示すように、複数のウェハ５が収容されたウェハカセット２を把持する把持部であるチャックフック３１を備えてチャックフック３１で把持したウェハカセット２を移送する移送部３３と、ウェハカセット２に収容された複数のウェハ５の上部に載置されてウェハ５を一括して上方から押さえるウェハ押さえ部３２と、を有する。チャックフック３１は、ウェハカセット２の両側面に設けられた固定用フック溝１５に係止される。

また、ウェハカセット搬送部４は、チャックフック３１と、移送部３３を駆動する駆動部３６と、駆動部３６および後述するウェハ押さえ移動部３５の制御を行ってウェハカセット搬送部４の制御を行う制御部３７と、を備える。移送部３３は、駆動部３６の駆動により移動する。また、移送部３３は、制御部３７の制御によりチャックフック３１でウェハカセット２を把持する。そして、移送部３３は、駆動部３６により駆動してウェハカセット２を処理槽３に搬入して浸漬させ、また処理槽３から搬出して次の処理槽３または次の処理部に移送する。なお、ウェハカセット搬送部４は、処理槽３ごとに設けられてもよい。

ウェハ押さえ部３２は、図１に示すように、ウェハカセット搬送部４の下面に設けられたウェハ押さえ支持部３４により支持されて、ウェハカセット搬送部４の下側に配置される。ウェハ押さえ支持部３４は、１箇所に設けられてもよく、複数箇所に設けられてもよい。

図５は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハ押さえ部３２を示す側面図である。図６は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハ押さえ部３２を下面側から見た斜視図である。ウェハ押さえ部３２は、図５および図６に示すように、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置された際にウェハ５の上部に対向する下面３２ａに、複数の三角柱形状の突起部３２ｂが並列配置されている。すなわち、ウェハ押さえ部３２の下面３２ａは、三角柱形状の突起部３２ｂがクシ歯状に突出した形状を有する。そして、ウェハ押さえ部３２は、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置された際に、隣接する三角柱形状の突起部３２ｂ間の三角柱形状の溝部３２ｃにウェハ５の上部が挿入されることにより、ウェハ５を押さえる。

ウェハ押さえ支持部３４は、少なくとも処理液３ａに接触する部分は、該処理液３ａに対して耐性のある材料により構成される。

図７は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハ押さえ部３２が、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置された状態を示す上面図である。図７においては、ウェハ押さえ支持部３４等の他の部材を省略して示している。図８は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハ押さえ部３２が、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置された状態を拡大して示す要部断面図である。図９は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハ押さえ部３２が、ウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置された状態を模式的に示す断面図である。図９は、図７におけるＣ−Ｃ断面を示している。また、図９においては、リブ１３および保持溝１４と、ウェハ５と、の位置関係を示すために、前面１１ａ、後面１１ｂおよびリブ１３の一部を併せて示している。なお、図１０および図１１においては、ウェハ押さえ部３２とウェハカセット２とに注目して示しており、ウェハ処理装置１における他の部材の図示を省略している。

たとえばシリコンウェハをエッチング槽に浸漬して該シリコンウェハの表面をエッチングしてテクスチャー構造を形成する際、エッチング液とシリコンとが反応し、シリコンウェハの表面がエッチングされると同時にシリコンウェハの表面にガスが発生する。この発生ガスがシリコンウェハの表面に付着することにより、シリコンウェハが浮き易くなる。

そこで、ウェハ処理装置１においては、エッチング中にウェハ５がエッチング液から浮いて出てこないように、ウェハカセット搬送部４にウェハ押さえ部３２を備えている。ウェハカセット搬送部４は、ウェハカセット２を処理槽３であるエッチング処理槽に浸漬してエッチング処理する際に、エッチング処理槽内においてもチャックフック３１によりウェハカセット２を把持し、図９に示すようにウェハ押さえ部３２を複数のウェハ５の上部に載置して複数のウェハ５を一括して上方から押さえる。ウェハ押さえ部３２は、制御部３７の制御によるウェハ押さえ移動部３５の駆動により複数のウェハ５の上部において既定の高さ位置まで移動してウェハ５を上方から押さえ、またウェハ５の上部から上方に離間する。

このとき、ウェハ押さえ部３２の三角柱形状の溝部３２ｃにウェハ５の上部が挿入され、該三角柱形状の溝部３２ｃの対向する内側面のそれぞれが、ウェハ５の端面において長手方向に延在して対向する２つの辺のそれぞれに当接する。そして、ウェハ押さえ部３２はウェハ５に対して不要な応力を与えない既定の高さ位置で複数のウェハ５を下方に押さえる。これにより、ウェハ５はウェハカセット２の下部支持部１２とウェハ押さえ部３２との間に挟持された状態で保持される。このため、ウェハ５は、エッチング時に発生するガスがウェハ５の表面に付着した場合でも、エッチング液から浮き出ることが防止される。これにより、エッチング液から浮き出ることに起因した、ウェハ５の面方向におけるエッチング処理の不均一が防止される。

したがって、ウェハ処理装置１を用いて太陽電池セルの製造に用いられるシリコンウェハの表面にテクスチャー構造を形成するエッチングを行うことにより、エッチング時に発生するガスがシリコンウェハの表面に付着することに起因してシリコンウェハがエッチング液から浮き出ることが防止される。これにより、シリコンウェハに対して、該シリコンウェハの面方向において均一にエッチング処理を行うことができ、テクスチャー構造を均一にシリコンウェハの表面に形成できる。

ここで、ウェハ５は、ウェハ５の上部の端面の角部で、三角柱形状の溝部３２ｃの内部の対向する２つの内側面に接触する。すなわち、ウェハ５の表裏面は、三角柱形状の溝部３２ｃの対向する内側面と接触しない。このため、ウェハ押さえ部３２のウェハ５への接触に起因した、ウェハ５の表裏面のエッチングむらが発生することがない。

なお、三角柱形状の突起部３２ｂおよび三角柱形状の溝部３２ｃは、断面形状が完全な三角柱でなくてもよく、上記と同様に三角柱形状の突起部３２ｂの傾斜した側面においてウェハ５の上部の端面の角部と接触してウェハ５を押さえられればよい。すなわち、三角柱形状の突起部３２ｂは、長手方向に垂直な断面形状が、高さ方向において上方に向かって左右方向の幅が均等にすぼまる断面形状を有していればよい。そして、三角柱形状の溝部３２ｃは、反対に、長手方向に垂直な断面形状が、高さ方向において下方に向かって左右方向の幅が均等にすぼまる断面形状を有していればよい。したがって、三角柱形状の突起部３２ｂは、全ての三角柱形状の突起部３２ｂにおいて両側面の傾斜が等しく統一されていれば、断面形状がＵ字型でもよく、また頂部が丸まっている等の変形を有していてもよい。

また、ウェハ５の上端部における左右方向に両端部においては、隣り合うウェハ５の間にリブ１３が入り込んでいる。また、ウェハ５の上端部においては、隣り合うウェハ５の間に三角柱形状の突起部３２ｂが入り込んでいる。このため、隣り合うウェハ５が貼り付くことが防止される。このため、隣り合うウェハ５が貼り付くことに起因した、ウェハ５の表裏面のエッチングむらが発生することがない。

さらに、ウェハ押さえ部３２は、三角柱形状の溝部３２ｃにウェハ５の上部が入りこんだ状態で、図９において矢印Ｂで示すウェハカセット２の前後方向において移動することにより、ウェハ５を保持溝１４内において前後方向において移動させることが可能とされている。すなわち、ウェハ押さえ部３２は、三角柱形状の溝部３２ｃにウェハ５の上部が入りこんだ状態で、ウェハカセット２の前後方向において移動または微振動可能とされている。図１０は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置されたウェハ押さえ部３２が、ウェハカセット２の前面１１ａ側の方向に移動した状態を模式的に示す断面図である。図１１は、本発明の実施の形態にかかるウェハ処理装置１のウェハカセット２に収容されたウェハ５の上部に載置されたウェハ押さえ部３２が、ウェハカセット２の後面１１ｂ側の方向に移動した状態を模式的に示す断面図である。図１０および図１１は、図９に対応した断面図である。

図９においては、ウェハ５は、ウェハカセット２の前後方向において保持溝１４の中央領域に起立した状態で保持されている。この場合は、ウェハ５は、該ウェハ５の前面１１ａ側に位置する前面側のリブの側面１３ａと、該ウェハ５の後面１１ｂ側に位置する後面側のリブの側面１３ｂとから同じ距離だけ離間して保持されている。

ウェハ押さえ部３２が、図１０の矢印Ｄに示すようにウェハカセット２の前面１１ａ側に移動した場合には、ウェハカセット２に収容されたウェハ５における後面１１ｂ側の面であるウェハの後面５ｂと、後面側のリブの側面１３ｂとの間の隙間が広げられる。これにより、後面側のリブの側面１３ｂと、この後面側のリブの側面１３ｂと対向しているウェハの後面５ｂの外周縁部との間の領域にも、図１０の矢印Ｅに示すようにウェハカセット２の下部から上部に向かって処理液がスムーズに流れることができる。これにより、ウェハの後面５ｂの外周縁部におけるリブ１３に対向する領域においても、処理液によるエッチングを、ウェハ５の面方向において均等に処理できる。

また、ウェハ押さえ部３２が、図１１の矢印Ｆに示すようにウェハカセット２の後面１１ｂ側に移動した場合には、ウェハカセット２に収容されたウェハ５における前面１１ａ側の面であるウェハの前面５ａと、前面側のリブの側面１３ａとの間の隙間が広げられる。これにより、前面側のリブの側面１３ａと、この前面側のリブの側面１３ａと対向しているウェハの前面５ａの外周縁部との間の領域にも、図１１の矢印Ｇに示すように処理液３ａがスムーズに流れることができる。これにより、ウェハの前面５ａの外周縁部におけるリブ１３に対向する領域においても、処理液３ａによるエッチングを、ウェハ５の面方向において均等に実施することができる。

そして、ウェハ押さえ部３２は、ウェハ５の種類およびエッチング条件に適した周期および時間で微振動を繰り返して、図１０の状態と図１１の状態とを交互に繰り返す。すなわち、ウェハ押さえ部３２を前後方向に交互に移動させることにより、ウェハ５を前後方向に交互に移動させる。これにより、ウェハ処理装置１では、ウェハの前面５ａおよびウェハの後面５ｂに対して、処理液３ａによるエッチングをウェハ５の面方向において均等に実施することができる。

また、ウェハ押さえ部３２は、たとえば図１０の状態で既定の時間だけエッチングを行った後、図１１の状態で既定の時間だけエッチングを行う１サイクルを微振動よりも遅い周期で複数サイクル繰り返すことにより、ウェハ５の両面に対して同じ条件でエッチングを行ってもよい。すなわち、ウェハ押さえ部３２を振動させる場合よりも遅いペースで、ウェハ押さえ部３２をウェハカセット２の前後方向に移動させてもよい。この場合も、これにより、ウェハ処理装置１では、ウェハの前面５ａおよびウェハの後面５ｂに対して、処理液３ａによるエッチングをウェハ５の面方向において均等に実施することができる。

ウェハ押さえ部３２は、ウェハの後面５ｂと後面側のリブの側面１３ｂとが当接する位置、またはウェハの前面５ａと前面側のリブの側面１３ａとが当接する位置、を最大の移動位置として、ウェハカセット２の前後方向において微振動または移動する。これにより、ウェハ処理装置１では、ウェハカセット２の保持溝１４に収容されたウェハ５が前面側のリブの側面１３ａまたは後面側のリブの側面１３ｂに強く押し当てられることにより破損することが防止される。

このように、ウェハ処理装置１は、ウェハ押さえ部３２の三角柱形状の溝部３２ｃにウェハ５の上部が入りこんだ状態で、該ウェハ押さえ部３２をウェハカセット２の前後方向に振動または移動させる。これにより、ウェハ処理装置１は、リブ１３の側面と、該リブ１３の側面と対向するウェハ５の外周縁部領域との間の隙間を広げることができ、ウェハ５の表面をウェハ５の面方向において均等に処理することができる。

ウェハカセット２の保持溝１４の内部は、エッチング液の流速が遅いため、エッチングレートが小さく、ウェハ５の表面に対してウェハ５の面内方向において均一なエッチングができない。このため、エッチング処理によりウェハ５の表面に形成されるテクスチャー構造に乱れが生じる。そして、このウェハ５を用いて作製された太陽電池セルには、性能低下および外観異常が発生する。ここで、保持溝１４の内部のエッチング液の流速が遅くなる原因は、エッチング中に保持溝１４の側面とウェハ５との距離が近い状況が維持されることに起因する。また、ウェハ５が保持溝１４の側面に貼り付いた場合には、リブ１３の側面とウェハ５の外周縁部領域との間のエッチング液の流れが妨げられ、エッチングが進まなくなる。

そこで、上述したようにウェハ押さえ部３２によりウェハ５を保持した状態でウェハ押さえ部３２をウェハカセット２の前後方向に移動させることにより、保持溝１４の側面とウェハ５との距離を広げて保持溝１４の内部におけるエッチング液の流速を早くすることができる。そして、ウェハ押さえ部３２をウェハカセット２の前後方向に微振動または移動させることにより、ウェハ５を保持溝１４の内部において前後方向の一方に偏らせることなく、保持溝１４の内部におけるウェハ５の前面１１ａ側および後面１１ｂ側の両側において、エッチング液の流速を均等に早くすることができる。これにより、ウェハ５の両面の全面に対して、ウェハ５の面方向において均一なエッチングを行うことができる。

ウェハ押さえ部３２の振動または移動は、移送部３３に備えられたウェハ押さえ移動部３５により行われる。このとき、チャックフック３１がウェハカセット２を把持して固定しているため、ウェハ押さえ部３２が振動または移動しても、ウェハカセット２が動くことがない。ウェハ押さえ移動部３５は、制御部３７の制御によりウェハ押さえ部３２を駆動する。

また、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１では、ウェハ押さえ部３２がウェハカセット２に固定されるのではなく、ウェハカセット搬送部４にウェハ押さえ部３２を設けている。ウェハカセット搬送部４にウェハ押さえ部３２を設けることにより、エッチング処理槽におけるウェハ押さえ部３２を用いたエッチング処理以外の工程では、ウェハカセット２の上部を開放することができる。これにより、エッチング処理槽におけるエッチングの前後の工程での、ウェハカセット２にシリコン基板を挿入する作業と、ウェハカセット２からシリコン基板を取り出す作業と、を容易に行うことができる。

また、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１では、エッチング槽でウェハ５のエッチングを行う工程以外の、洗浄槽における洗浄処理ではウェハ押さえ部３２をウェハ５上に載置しなくてもよい。したがって、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１では、ウェハカセット搬送部４にウェハ押さえ部３２を設けているため、エッチング槽へのウェハ５の搬送に用いられるウェハカセット搬送部４のみにウェハ押さえ部３２を設けることができる。すなわち、ウェハカセット搬送部４を各処理槽３に対して個別に設ける場合には、洗浄槽へのウェハ５の搬送に用いられるウェハカセット搬送部４にはウェハ押さえ部３２を設けないことが可能である。この場合には、ウェハカセット２の上部を開放することができる。これにより、ウェハ５上部にまで洗浄水が均一に流れることができ、洗浄処理後のウェハ５の表面にエッチング液が残存することはない。

なお、上記においては、シリコンウェハをエッチング槽に浸漬して該シリコンウェハの表面をエッチングする場合を想定して説明した。しかしながら、上述したウェハ処理装置１の対象はシリコンウェハに限定されない。すなわち、エッチング液とウェハとが反応し、ウェハの表面がエッチングされると同時にウェハの表面にガスが発生する場合には、ウェハ処理装置１を用いることにより、シリコンウェハのエッチングの場合と同様に上述した効果が得られる。

つぎに、上述したウェハ処理装置１を用いて作製される太陽電池セルについて説明する。図１２および図１３は、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１を用いてテクスチャー構造が形成された太陽電池セル用基板を用いて作製された太陽電池セル１００を示す図であり、図１２は本実施の形態にかかる太陽電池セル１００の要部断面図、図１３は本実施の形態にかかる太陽電池セル１００の上面図である。図１２および図１３に示す太陽電池セル１００は、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの基板表層にｎ型不純物拡散層１０１ｂを有する単結晶シリコン基板１０１と、単結晶シリコン基板１０１の受光面側のおもて面に形成された反射防止膜１０２と、単結晶シリコン基板１０１の受光面側のおもて面に形成された受光面側電極１０３と、単結晶シリコン基板１０１の受光面と対向する裏面に形成された裏面側電極１０４とを備える。受光面側電極１０３は、単結晶シリコン基板１０１の面方向において反射防止膜１０２に囲まれて形成されている。

また、受光面側電極１０３としては、グリッド電極１０３ａおよびバス電極１０３ｂを含み、図１２においてはグリッド電極１０３ａの長手方向に垂直な断面における断面図を示している。そして、単結晶シリコン基板１０１には、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１を用いて基板表面にテクスチャー構造が形成された単結晶シリコン基板を使用して、太陽電池セル１００を構成している。

つぎに、図１２および図１３に示す太陽電池セルを製造するための工程を説明する。図１４は、本実施の形態にかかる太陽電池セル１００を製造するための手順を示すフローチャートである。なお、ここで説明する工程は、シリコン基板を用いた一般的な太陽電池セルの製造工程と同様であるため、特に図示しない。

まず、ステップＳ１０において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａがシリコンインゴットからスライス加工により切り出される。シリコンインゴットからスライス加工により切り出されたｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表面には、スライス加工時にワイヤーが削れて生じる切り粉、研磨剤などからなる汚染物質である有機不純物と金属不純物とが付着している。このため、ステップＳ２０において、シリコンインゴットから切り出されたスライス基板であるｐ型単結晶シリコン基板１０１ａに対してたとえば水洗処理、洗剤洗浄処理またはＲＣＡ洗浄処理等の洗浄処理が施される。

また、スライスされた基板の表層には、ダメージ層と呼ばれるスライス加工による加工ひずみが深さ５μｍ程度まで生じている。このダメージ層が太陽電池セルに残っていると、該ダメージ層で電子の再結合を促進し、太陽電池セルの特性の悪化を招く。このため、ステップＳ３０において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表面をエッチングすることにより、ダメージ層が除去される。

また、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表面には、太陽電池セルがより多くの太陽光を吸収できるように、ステップＳ４０において、異方性エッチングによりテクスチャー構造が形成される。テクスチャー構造としては、アルカリ性水溶液に添加剤としてイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol：ＩＰＡ）等の有機物を加えた高温のエッチング液を用いた異方性エッチングにより、たとえばシリコンの（１１１）面に囲まれた四角錐状の凸部を有する凹凸からなるテクスチャー構造が形成される。ステップＳ４０における異方性エッチングは、上述した本実施の形態にかかるウェハ処理装置１を用いて、エッチング液にｐ型単結晶シリコン基板１０１ａを浸漬することにより行われる。

つぎに、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表面のエッチング液の残液を除去し、その後の高温熱処理時におけるシリコン基板への不純物汚染を極力減らすために、ステップＳ５０において、ＲＣＡ洗浄等によりエッチング後の洗浄処理が実施される。

つぎに、ステップＳ６０において、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａを乾燥させることにより、太陽電池セル用基板が得られる。

つぎに、ステップＳ７０において、表面にテクスチャー構造が形成されたｐ型単結晶シリコン基板１０１ａを熱拡散炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）蒸気の存在下で加熱してｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表面にリンガラスを形成することによりｐ型単結晶シリコン基板１０１ａ中にリンを拡散させる。これにより、ｐ型単結晶シリコン基板１０１ａの表層にｎ型不純物拡散層１０１ｂが形成され、ｐｎ接合を有する単結晶シリコン基板１０１が形成される。

つぎに、フッ酸溶液中で単結晶シリコン基板１０１の表面のリンガラス層を除去した後、ステップＳ８０において、反射防止膜１０２としてプラズマ化学気相成長(Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ)法により窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）がｎ型不純物拡散層１０１ｂ上に形成される。反射防止膜１０２の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜１０２は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成してもよい。

つぎに、ステップＳ９０において、銀の混入したペーストを単結晶シリコン基板１０１の受光面に櫛形にスクリーン印刷し、アルミニウムの混入したペーストを単結晶シリコン基板１０１の裏面の全面にスクリーン印刷する。その後、印刷されたペーストに焼成処理を実施して受光面側電極１０３と裏面側電極１０４とが形成される。以上のようにして、図１２および図１３に示す太陽電池セル１００が作製される。

上述したように、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１においては、ウェハカセット２に収容されて処理槽３に浸漬されたウェハ５が、隣接するウェハ５およびウェハカセット２のリブ１３と貼り付くことがない。このため、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１においては、ウェハ５の両面に対する均一な表面処理が可能となる。すなわち、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１においては、ウェハカセット２に収容されて処理槽３に浸漬されたウェハ５が隣接するウェハ５およびウェハカセット２のリブ１３と貼り付くことに起因した、ウェハ５の面内における表面処理の不均一の発生が防止される。

そして、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１を用いてシリコンウェハのエッチングを行うことにより、シリコンウェハの表面に均一なテクスチャー構造を形成することが可能である。これにより、シリコンウェハの面内におけるテクスチャー構造の不均一に起因した太陽電池セルの性能低下および外観異常が防止された、高品質な太陽電池用基板および太陽電池セルを作製することができる。

本実施の形態にかかるウェハ処理装置１は、シリコンウェハ以外の半導体基板にテクスチャー構造を形成する場合にも有効である。また、本実施の形態にかかるウェハ処理装置１は、太陽電池用基板を製造工程において、半導体基板にテクスチャー構造を形成する工程以外のエッチング処理および洗浄処理の表面処理工程においても有効である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ウェハ処理装置、２ ウェハカセット、３ 処理槽、４ ウェハカセット搬送部、５ ウェハ、５ａ ウェハの前面、５ｂ ウェハの後面、１１ａ 前面、１１ｂ 後面、１１ｃ 左側面、１１ｄ 右側面、１２ 下部支持部、１３ リブ、１３ａ 前面側のリブの側面、１３ｂ 後面側のリブの側面、１４ 保持溝、１５ 固定用フック溝、３１ チャックフック、３２ ウェハ押さえ部、３２ａ 下面、３２ｂ 三角柱形状の突起部、３２ｃ 三角柱形状の溝部、３３ 移送部、３４ ウェハ押さえ支持部、３５ ウェハ押さえ移動部、３６ 駆動部、３７ 制御部、１００ 太陽電池セル、１０１ 単結晶シリコン基板、１０１ａ ｐ型単結晶シリコン基板、１０１ｂ ｎ型不純物拡散層、１０２ 反射防止膜、１０３ 受光面側電極、１０３ａ グリッド電極、１０３ｂ バス電極、１０４ 裏面側電極。

Claims (13)

1. 並列配置された複数の保持溝に複数のウェハを立てた状態で収容するとともに上下方向に処理液が流通可能なウェハカセットと、
   前記ウェハを表面処理する処理液が貯留される処理槽と、
   前記ウェハカセットを前記処理槽に対して搬入および搬出するウェハカセット搬送部と、
   を備えるウェハ処理装置であって、
   前記ウェハカセット搬送部は、
   前記ウェハカセットを把持して移送する移送部と、
   前記ウェハカセットに収容された前記ウェハの上部に載置されて前記ウェハを上方から押さえるウェハ押さえ部と、
   前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハカセットにおける前記ウェハの前記保持溝の並列方向における位置を移動させるウェハ押さえ移動部と、
   を備えることを特徴とするウェハ処理装置。
2. 前記保持溝が、前記ウェハの厚みよりも幅広であり、
   前記ウェハ押さえ移動部は、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハを前記保持溝内において前記保持溝の並列方向に移動させること、
   を特徴とする請求項１に記載のウェハ処理装置。
3. 前記ウェハ押さえ移動部は、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝における対向する２つ側面の方向に交互に移動させること、
   を特徴とする請求項２に記載のウェハ処理装置。
4. 前記ウェハ押さえ部は、長手方向に垂直な断面において下方に向かって幅がすぼまる断面形状を有して並列配置された複数の溝部に前記ウェハの上部を挿入した状態で前記ウェハカセットに収容された前記ウェハの上部に載置されること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のウェハ処理装置。
5. 前記処理液がエッチング液であること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のウェハ処理装置。
6. 並列配置された複数の保持溝に複数のウェハを立てた状態で収容するとともに上下方向に処理液が流通可能なウェハカセットを、前記ウェハを表面処理する処理液が貯留される処理槽に対して搬入および搬出するウェハカセット搬送装置であって、
   前記ウェハカセットを把持して移送する移送部と、
   前記ウェハカセットに収容された前記ウェハの上部に載置されて前記ウェハを上方から押さえるウェハ押さえ部と、
   前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハカセットにおける前記ウェハの前記保持溝の並列方向における位置を移動させるウェハ押さえ移動部と、
   を備えることを特徴とするウェハカセット搬送装置。
7. 前記ウェハ押さえ移動部は、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハを前記ウェハの厚みよりも幅広な前記保持溝内において前記保持溝の並列方向に移動させること、
   を特徴とする請求項６に記載のウェハカセット搬送装置。
8. 前記ウェハ押さえ移動部は、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝における対向する２つ側面の方向に交互に移動させること、
   を特徴とする請求項７に記載のウェハカセット搬送装置。
9. 前記ウェハ押さえ部は、長手方向に垂直な断面において下方に向かって幅がすぼまる断面形状を有して並列配置された複数の溝部に前記ウェハの上部を挿入した状態で前記ウェハカセットに収容された前記ウェハの上部に載置されること、
   を特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載のウェハカセット搬送装置。
10. 並列配置された複数の保持溝に複数のウェハを立てた状態で収容するとともに上下方向に処理液が流通可能なウェハカセットの前記保持溝に複数の半導体ウェハを収容する第１工程と、
    ウェハカセット搬送部が、前記複数の半導体ウェハを収容した前記ウェハカセットをエッチング液が貯留された処理槽に浸漬するとともに前記ウェハカセットに収容された前記半導体ウェハの上部にウェハ押さえ部を載置して前記半導体ウェハを押さえた状態で前記半導体ウェハをエッチングする第２工程と、
    ウェハカセット搬送部が、前記処理槽に浸漬した前記ウェハカセットを前記処理槽から搬出する第３工程と、
    を含み、
    前記第２工程では、前記ウェハ押さえ部が前記保持溝の並列方向に移動することにより、前記ウェハカセットにおける前記ウェハの前記保持溝の並列方向における位置を移動させること、
    を特徴とする太陽電池用基板の製造方法。
11. 前記第２工程では、前記ウェハ押さえ移動部が、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝の並列方向に移動させることにより、前記ウェハを前記ウェハの厚みよりも幅広な前記保持溝内において前記保持溝の並列方向に移動させること、
    を特徴とする請求項１０に記載の太陽電池用基板の製造方法。
12. 前記第２工程では、前記ウェハ押さえ移動部が、前記ウェハ押さえ部を前記保持溝における対向する２つ側面の方向に交互に移動させること、
    を特徴とする請求項１１に記載の太陽電池用基板の製造方法。
13. 前記処理液がエッチング液であること、
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の太陽電池用基板の製造方法。

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