JP5398696B2 - ウェットエッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェットエッチング装置に関する。

基板のウェットエッチングでは、エッチング液と基板との反応によって反応生成物が発生する。エッチング液中における反応生成物の濃度が高くなると、基板における反応生成物の付着箇所でエッチャントの供給が不足するため、エッチングの進行が阻害されて、基板のエッチングレートの面内均一性が低下する可能性があり、所望のエッチング形状が得られない可能性がある。そこで、このようなエッチング液と基板との反応によって発生した反応生成物をエッチング液中から除去するための技術が提案されている。

特許文献１には、半導体ウェーハのウェットエッチング装置において、ポンプの動作により、エッチング槽からオーバフロー槽へオーバフローしたエッチング液の一部が流量調整弁、金属不純物除去カラム、開閉弁、及びフィルタを通ってエッチング槽に供給され、エッチング液の残りがバイパス配管及びフィルタを通ってエッチング槽に供給されることが記載されている。このウェットエッチング装置では、オーバフローしたエッチング液中の金属不純物の含有量に応じて流量調整弁の開度を調整し、金属不純物除去カラムに流すエッチング液の流量を変えるものとされている。これにより、特許文献１によれば、半導体ウェーハに影響を与えない程度に金属不純物の濃度を抑え循環ラインを流すエッチング液の流量を増大し、従来の循環サイクルより早くすることができるとされている。

特許文献２には、表示パネルの基板（ガラス基板）のウェットエッチング装置において、エッチング槽内に貯留されているエッチング液を攪拌部材により攪拌するとともに、エッチング槽内のエッチング液が循環路へ排出され固液分離槽及びフィルタで反応生成物が除去された後に再びエッチング槽に送られることが記載されている。これにより、特許文献２によれば、エッチング槽内の反応生成物の大部分がエッチング液中へ分散してエッチング液とともにエッチング槽の外に排出されるので、従来例に比べて反応生成物の除去率を向上することができるとされている。

特開平６−２３６８６９号公報 特開２００８−１９２７６６号公報

特許文献１に記載の発明では、エッチング槽の上部からオーバフロー槽へオーバフローしたエッチング液を循環ライン経由でエッチング槽の底部に戻す構成が前提となっている。これにより、エッチング槽内では、エッチング槽の底部から上部への対流が発生するため、エッチング槽の底部に堆積した反応生成物がエッチング液中に吹き上げられて分散していると考えられる。このように反応生成物がエッチング液中に分散すると、基板のエッチングレートが低下したり、所望のエッチング形状が得られなくなったりする可能性がある。

特許文献２に記載の発明では、エッチング槽内でエッチング液を攪拌部材により攪拌して、エッチング槽内の反応生成物の大部分をエッチング液中へ分散させている。このように反応生成物がエッチング液中に分散すると、基板のエッチングレートが低下したり、所望のエッチング形状が得られなくなったりする可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エッチング液と基板との反応で発生した反応生成物によるエッチング処理への影響を抑制できるウェットエッチング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、本発明の１つの側面にかかるウェットエッチング装置は、エッチング液を収容するエッチング槽を備え、前記エッチング槽は、基板がエッチング液中に浸漬され前記基板のエッチング処理が行われるエッチング部と、前記エッチング槽における前記エッチング部より底面側に配された沈殿部と、前記エッチング部と前記沈殿部とを隔てるとともに、前記エッチング部と前記沈殿部とをそれぞれ連通する複数の開口部を有する隔離板と、前記沈殿部に連通され、前記沈殿部におけるエッチング液を排出する排出路と、前記排出路により排出されたエッチング液に含まれる反応生成物を除去して供給路へ導く除去部と、前記除去部により導かれたエッチング液を前記エッチング部へ再び供給する前記供給路と、を有し、前記沈殿部には、前記エッチング処理における反応生成物が沈殿し、前記排出路は、前記反応生成物を含めて前記沈殿部におけるエッチング液を排出することを特徴とする。

本発明によれば、エッチング部におけるエッチング処理で発生した反応生成物が自重により開口部を介して沈殿部へと沈殿させることができるとともに、エッチング部内で対流が発生しても沈殿部に沈殿した反応生成物がエッチング部のエッチング液中へ分散しにくい。これにより、エッチング液と基板との反応で発生した反応生成物によるエッチング処理への影響を抑制できる。

図１は、実施の形態１にかかるウェットエッチング装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における隔離板の構成を示す図である。 図３は、実施の形態１の変形例における隔離板の構成を示す図である。 図４は、実施の形態２にかかるウェットエッチング装置の構成を示す図である。 図５は、実施の形態２における隔離板の構成を示す図である。 図６は、実施の形態２における開口の構成を示す図である。 図７は、実施の形態２の変形例における隔離板の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかるウェットエッチング装置の実施の形態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。

実施の形態１．
実施の形態１にかかるウェットエッチング装置１００について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかるウェットエッチング装置１００の構成を示す模式図である。

ウェットエッチング装置１００は、エッチング液１を用いて基板９に対してウェットエッチング処理を行う。基板９は、例えば、半導体基板（例えば、太陽電池セル）、又は絶縁基板（例えば、ガラス基板）である。ウェットエッチング処理は、例えば、結晶シリコン太陽電池セル表面のテクスチャー形成プロセスである。以下では、基板９を例示的に太陽電池セル９とするとともに、ウェットエッチング処理を例示的に結晶シリコン太陽電池セル表面のテクスチャー形成プロセスとして説明する。

結晶シリコン太陽電池セルの表面にテクスチャーを形成する場合、エッチング液１として、一般的にＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ溶液にプロパノール溶液を少量添加したものを用い、そのエッチング液１中に８０℃程度で太陽電池セル９を浸漬させてウェットエッチング処理を行う。このとき、エッチング反応により反応生成物として例えばケイ酸ナトリウム１２が発生する。

太陽電池セル９はキャリア１０に例えば５０枚程度、等間隔に挿入され、前述のプロパノール溶液が少量添加されたアルカリ溶液からなるエッチング液１が充填されたエッチング槽３中に浸漬される。

エッチング反応により発生した反応生成物はケイ酸ナトリウム１２で、密度が大きいため自重によりエッチング槽３の底面３ｃに溜まりやすい。そこで、図１のようにエッチング槽３内を（一定間隔に複数の開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋ（ｋは２以上の整数）が並べられた）隔離板１１で２つに区切り、ケイ酸ナトリウム１２の沈殿部３ｂを設けることで、ケイ酸ナトリウム１２によるエッチング反応阻害を抑制することができる。

すなわち、ウェットエッチング装置１００は、エッチング部３ａ、沈殿部３ｂ、及び隔離板１１を有するエッチング槽３を備える。エッチング部３ａでは、太陽電池セル９がエッチング液１中に浸漬され、太陽電池セル９のエッチング処理が行われる。

沈殿部３ｂは、エッチング槽３におけるエッチング部３ａより底面３ｃ側に配されている。沈殿部３ｂには、太陽電池セル９のエッチング処理で発生したケイ酸ナトリウム１２がエッチング部３ａから複数の開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋを介して沈殿される。

隔離板１１は、エッチング槽３内をエッチング部３ａと沈殿部３ｂとに区切るように、すなわちエッチング部３ａと沈殿部３ｂとを互いに隔てるように、エッチング槽３の底面３ｃに沿って延びている。

また、隔離板１１は、図１に示すように、エッチング部３ａと沈殿部３ｂとをそれぞれ連通する複数の開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋを有する。これにより、複数の開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋは、エッチング部３ａで発生したケイ酸ナトリウム１２を沈殿部３ｂに導く。

各開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋの形状は、例えば、図２に示すように、太陽電池セル９の表面と交差する方向に延びた溝状である。あるいは、各開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋの形状は、例えば、太陽電池セル９の表面に沿った方向に延びた溝状であっても良い。なお、図２は、エッチング槽３における隔離板１１を斜め方向から透視した斜視透視図である。

また、ウェットエッチング装置１００では、エッチング液１は循環ポンプ７により循環路６を循環するようになっている。エッチング槽３から循環路６へのエッチング液１の排出はエッチング槽３の沈殿部３ｂから行い、ケイ酸ナトリウム１２を含んだエッチング液１を循環路６へ排出するようにする。そして、循環路６内でケイ酸ナトリウム１２を除去し、ケイ酸ナトリウム１２が除去されたエッチング液は循環路６からエッチング槽３に供給される。これにより、ケイ酸ナトリウム１２によるエッチング阻害の影響を抑制しながらエッチングを行うことが可能である。

すなわち、ウェットエッチング装置１００は、排出路６ａ、循環ポンプ７、連絡路６ｃ、反応生成物除去部８、及び供給路６ｂを有する循環路６を備える。排出路６ａは、エッチング槽３の底面３ｃに設けられた開口３ｃ１を介して沈殿部３ｂに連通されている。これにより、排出路６ａは、沈殿部３ｂにおけるエッチング液１を排出する。このとき、循環ポンプ７により、沈殿部３ｂに沈殿されたケイ酸ナトリウム１２も含んだ形で沈殿部３ｂにおけるエッチング液１が排出路６ａから排出され連絡路６ｃへ導かれる。

連絡路６ｃは、循環ポンプ７と反応生成物除去部８とを連絡する。これにより、連絡路６ｃは、排出路６ａから導かれた（ケイ酸ナトリウム１２を含む）エッチング液を反応生成物除去部８へさらに導く。

反応生成物除去部８は、排出路６ａにより排出された（ケイ酸ナトリウム１２を含む）エッチング液が導かれる。すなわち、反応生成物除去部８は、排出路６ａにより排出されエッチング液が循環ポンプ７及び連絡路６ｃ経由で導かれる。反応生成物除去部８は、例えば、濾過フィルタや固液分離装置等を有している。反応生成物除去部８は、濾過フィルタや固液分離装置等を用いて、エッチング液に含まれるケイ酸ナトリウム１２を除去して供給路６ｂへ導く。

供給路６ｂは、反応生成物除去部８により導かれた（ケイ酸ナトリウム１２が除去された）エッチング液をエッチング槽３のエッチング部３ａに供給する。供給路６ｂは、例えば、図１に示すように、エッチング液をエッチング部３ａの上方からエッチング部３ａ内へ供給する。

以上のように、実施の形態１では、エッチング槽３の底面３ｃ付近に、エッチング部３ａと沈殿部３ｂとを隔てるとともに、エッチング部３ａと沈殿部３ｂとをそれぞれ連通する複数の開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋを有する隔離板１１を設ける。これにより、エッチング部３ａにおけるエッチング処理で発生したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２が自重により開口部１１ａ−１〜１１ａ−ｋを介して沈殿部３ｂへと沈殿させることができるとともに、エッチング部３ａ内で対流が発生しても沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２がエッチング部３ａのエッチング液１中へ分散しにくい。したがって、エッチング液１と太陽電池セル（基板）９との反応で発生したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２によるエッチング処理への影響を抑制できる。

この結果、太陽電池セル（基板）９のエッチングレートの低下を抑制でき、エッチングレートの面内均一性（安定性）を改善することができる。同時に、部分的なエッチング不足による形状欠陥を抑制することが可能であり、所望のエッチング形状が得られやすくなるため、形状欠陥に起因する不良を効果的に低減できる。

また、実施の形態１では、排出路６ａが、沈殿部３ｂに連通され、沈殿部３ｂにおけるエッチング液１を排出する。これにより、沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２を含めてエッチング液１を排出することができる。特に、隔離板１１により沈殿部３ｂが擬似的な閉空間とされているので、沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２をエッチング液１に効率的に含めて（ケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２を多く含むエッチング液１を）排出することができる。

また、実施の形態１では、反応生成物除去部８が、排出路６ａにより排出されたエッチング液に含まれるケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２を除去して供給路６ｂへ導く。これにより、ケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２が除去され再利用可能な状態となったエッチング液を供給路６ｂへ導くことができる。

さらに、実施の形態１では、供給路６ｂが、反応生成物除去部８により導かれたエッチング液をエッチング槽３のエッチング部３ａへ再び供給する。これにより、エッチング部３ａにおいて、ケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２によるエッチング阻害の影響を抑制しながらエッチング処理が行われるようにすることができる。この結果、太陽電池セル（基板）９におけるエッチングレートの面内均一性を向上させることができる。

なお、隔離板１１は、エッチング液１を加熱するヒーターとして用いても良い。例えば、隔離板１１自体を抵抗加熱可能な材料（例えば、ニッケルクロム合金）で形成しても良いし、隔離板１１内部に抵抗加熱線を含んでも良い。

また、ウェットエッチング装置１００ｉでは、エッチング槽３ｉ内の隔離板１１ｉにおける各開口部の形状が溝状以外の形状であっても良い。隔離板１１ｉにおける各開口部１１ａｉ−１〜１１ａｉ−ｋの形状は、例えば、図３に示すように、孔状であってもよい。各開口部１１ａｉ−１〜１１ａｉ−ｋは、隔離板１１ｉが例えばパンチングされることにより形成されてもよい。この場合も、エッチング部３ａにおけるエッチング処理で発生したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２が自重により開口部１１ａｉ−１〜１１ａｉ−ｋを介して沈殿部３ｂへと沈殿させることができるとともに、エッチング部３ａ内で対流が発生しても沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム（反応生成物）１２がエッチング部３ａのエッチング液１中へ分散しにくい。なお、図３は、エッチング槽３ｉにおける隔離板１１ｉを斜め方向から透視した斜視透視図である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるウェットエッチング装置２００について図４〜図６を用いて説明する。図４は、実施の形態２にかかるウェットエッチング装置２００の構成を示す模式図である。図５は、エッチング槽２０３における隔離板２１１を斜め方向から透視した斜視透視図である。図６は、隔離板２１１における開口部の断面形状を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

ウェットエッチング装置２００では、ケイ酸ナトリウム１２が隔離板２１１の上面に沈殿したり、再度エッチング部２０３ａへ分散したりするのを抑制するため、隔離板２１１における各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋは、隔離板下部の間隔が上部より狭くなっている形状が好ましい。

すなわち、ウェットエッチング装置２００は、エッチング槽２０３及び循環路２０６を備える。

エッチング槽２０３は、隔離板２１１を有する。隔離板２１１における各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋは、例えば、図５に示すように、エッチング部２０３ａに近い部分の溝の幅が沈殿部３ｂに近い部分の溝の幅より大きい。例えば、各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋは、エッチング部２０３ａに近い部分から沈殿部３ｂに近づくにつれて徐々に溝の幅が少なくなっている構造になっている方が良い。

すなわち、溝の長手方向に垂直な断面において、隔離板２１１における各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋは、図６に示すように、エッチング部２０３ａに近い部分の幅Ｗ１が沈殿部３ｂに近い部分の幅Ｗ２より大きい。各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋの断面形状は、順テーパ状であることが好ましい。例えば、図６に示すように、開口部２１１ａ−１の底面２１１ａ−１１と側面２１１ａ−１２との成す角θ１が鈍角であるとともに、開口部２１１ａ−１の底面２１１ａ−１１と側面２１１ａ−１３との成す角θ２が鈍角であることが好ましい。

また、本実施の形態では、図４に示すように、循環させたエッチング液をエッチング槽２０３のエッチング部２０３ａへ水平方向から供給することで沈殿部３ｂに溜まった（沈殿した）ケイ酸ナトリウム１２の吹き上げを防ぎ、エッチング液１中への分散を抑制することでエッチングレートの面内均一性を向上させることができる。

すなわち、エッチング槽２０３は、エッチング部２０３ａを有する。エッチング部２０３ａは、側面部の開口２０３ａ１を有する。また、循環路２０６は、供給路２０６ｂを有する。供給路２０６ｂは、側面部の開口２０３ａ１を介してエッチング部２０３ａに連通されている。これにより、供給路２０６ｂは、反応生成物除去部８により導かれたエッチング液を隔離板２１１の上面に沿った方向からエッチング部２０３ａへ供給する。

以上のように、実施の形態２では、隔離板２１１における各開口部２１１ａ−１〜２１１ａ−ｋは、エッチング部２０３ａに近い部分の幅Ｗ１が沈殿部３ｂに近い部分の幅Ｗ２より大きい（図６参照）。これにより、エッチング部２０３ａに近い部分の幅Ｗ１を容易に大きくできるので、ケイ酸ナトリウム１２が隔離板２１１の上面に沈殿することを抑制しながらケイ酸ナトリウム１２を沈殿部３ｂへと沈殿させることができる。また、沈殿部３ｂに近い部分の幅Ｗ２を容易に小さくできるので、沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム１２が再度エッチング部２０３ａへ分散するのを効果的に抑制できる。

また、実施の形態２では、供給路２０６ｂが、反応生成物除去部８により導かれたエッチング液を隔離板２１１の上面に沿った方向からエッチング部２０３ａへ供給する。すなわち、横方向からのエッチング部２０３ａへの液循環により、沈殿部３ｂからの反応生成物の分散をさらに抑制できる。

なお、ウェットエッチング装置２００ｉでは、エッチング槽２０３ｉ内の隔離板２１１ｉにおける各開口部の形状が溝状以外の形状であっても良い。隔離板２１１ｉにおける各開口部２１１ａｉ−１〜２１１ａｉ−ｋの形状は、例えば、図７に示すように、孔状であってもよい。各開口部２１１ａｉ−１〜２１１ａｉ−ｋは、隔離板２１１ｉが例えばパンチングされることにより形成されてもよい。この場合も、エッチング部２０３ａに近い部分の幅Ｗ１を容易に大きくできるので、ケイ酸ナトリウム１２が隔離板２１１ｉの上面に沈殿することを抑制しながらケイ酸ナトリウム１２を沈殿部３ｂへと沈殿させることができる。また、沈殿部３ｂに近い部分の幅Ｗ２を容易に小さくできるので、沈殿部３ｂに沈殿したケイ酸ナトリウム１２が再度エッチング部２０３ａへ分散するのを効果的に抑制できる。

１ エッチング液
３、３ｉ、２０３、２０３ｉ エッチング槽
３ａ、２０３ａ エッチング部
３ｂ 沈殿部
６、２０６ 循環路
６ａ 排出路
６ｂ、２０６ｂ 供給路
６ｃ 連絡路
７ 循環ポンプ
８ 反応生成物除去部
９ 太陽電池セル（基板）
１０ キャリア
１１、１１ｉ、２１１、２１１ｉ 隔離板
１１ａ−１等、１１ａｉ−１等、２１１ａ−１等、２１１ａｉ−１等 開口部
１２ ケイ酸ナトリウム（反応性生物）
１００、１００ｉ、２００、２００ｉ ウェットエッチング装置

Claims (4)

1. エッチング液を収容するエッチング槽を備え、
   前記エッチング槽は、
   基板がエッチング液中に浸漬され前記基板のエッチング処理が行われるエッチング部と、
   前記エッチング槽における前記エッチング部より底面側に配された沈殿部と、
   前記エッチング部と前記沈殿部とを隔てるとともに、前記エッチング部と前記沈殿部とをそれぞれ連通する複数の開口部を有する隔離板と、
   前記沈殿部に連通され、前記沈殿部におけるエッチング液を排出する排出路と、
   前記排出路により排出されたエッチング液に含まれる反応生成物を除去して供給路へ導く除去部と、
   前記除去部により導かれたエッチング液を前記エッチング部へ再び供給する前記供給路と、
   を有し、
   前記沈殿部には、前記エッチング処理における反応生成物が沈殿し、
   前記排出路は、前記反応生成物を含めて前記沈殿部におけるエッチング液を排出する
   ことを特徴とするウェットエッチング装置。
2. 前記供給路は、前記エッチング部に連通され、前記除去部により導かれたエッチング液を前記隔離板の上面に沿った方向から前記エッチング部へ供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェットエッチング装置。
3. 前記隔離板は、前記エッチング液を加熱できる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のウェットエッチング装置。
4. 前記複数の開口部のそれぞれは、前記エッチング部に近い部分の幅が前記沈殿部に近い部分の幅より大きい
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のウェットエッチング装置。

Images