半導体装置の製造方法およびそれに用いられる基板カセット
【課題】リブと半導体基板との間の貼り付きを防止し、洗浄液、エッチング液を半導体基板表面にスムーズに流し、均一なエッチングが実現できる方法を提供する。
【解決手段】基板カセットに設けられた複数のリブ10の間に、単結晶シリコン基板を配置し、基板カセットをエッチング液が収容された槽内に浸漬し、単結晶シリコン基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、基板カセットのリブ10の表面に単結晶シリコン基板との接触面積を低下させる穴部101が設けられている。
【解決手段】基板カセットに設けられた複数のリブ10の間に、単結晶シリコン基板を配置し、基板カセットをエッチング液が収容された槽内に浸漬し、単結晶シリコン基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、基板カセットのリブ10の表面に単結晶シリコン基板との接触面積を低下させる穴部101が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは半導体製造プロセスにおける半導体基板の表面処理を行う方法およびそれに用いられる基板カセットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、エネルギーの枯渇問題や地球環境問題などからクリーンなエネルギーの開発が望まれており、特に、太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギー源として注目されている。
【0003】
太陽電池などの半導体素子において、その表面はスライスダメージ層の除去等基板表面の品質確保或いは表面形状の形成の点で重要な要素であり、処理の方法としては、気相や液相における化学反応が利用されることが多い。特に、太陽電池の分野では、エッチング等の表面処理が、スライスされた半導体基板表面のダメージ層の除去、受光面のテクスチャー形成において用いられる。
【0004】
従来、このエッチング処理は、複数の半導体基板をカセットに入れ、カセットごとエッチング槽内のエッチング液に浸漬される。太陽電池のエッチング処理に用いられるカセットとしては、特許文献1に記載されているように、複数の半導体基板を収容するために、複数のリブ(または溝)が設けられたものが知られている。
【0005】
前記リブ(または溝)は、エッチング並びにエッチングの前後の洗浄処理において、半導体基板同士の距離をある程度保持し、良好な洗浄面を得ることにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平10−303443号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の方法では、半導体基板の厚さが薄くなるにつれ、エッチング処理時に、リブ(または溝)に半導体基板が貼り付いたり、リブ(または溝)があることにより洗浄液やエッチング液が半導体基板表面に十分に流れず、リブ(または溝)部分にエッチングのムラが発生することがある。
【0008】
この発明は、リブと半導体基板との間の貼り付きや、洗浄液、エッチング液を半導体基板表面にスムーズに流し、均一なエッチングが実現できる方法及びそれに用いる基板カセットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明は、基板カセットに設けられた複数のリブの間に、半導体基板を配置し、前記基板カセットを処理液が収容された槽内に浸漬し、前記半導体基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記基板カセットのリブ表面に前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部が設けられていることを特徴とする。
【0010】
また、この発明は、複数の半導体基板を保持して表面処理を行う槽内に浸漬される基板カセットであって、前記基板カセットに設けられた複数のリブと、前記リブ表面に設けられ前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
前記リブ表面に上下方向に延びる凸部を形成すればよく、また、前記リブ表面に溝部を形成すればよい。
【0012】
また、前記溝部は前記リブ表面に上下方向に沿って形成すればよい
【発明の効果】
【0013】
この発明によれば、エッチング液や洗浄液等の処理液がリブと半導体基板との間に回り込み、半導体基板とリブとの間の貼り付きが抑制され、処理液を半導体基板表面にスムーズに流し、均一な基板表面処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す斜視図である。
【図2】この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す概略断面図である。
【図3】この発明の実施形態に係る基板表面処理装置の概略図である。
【図4】この発明の基板カセットのリブの第1の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図5】この発明の基板カセットのリブの第2の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図6】この発明の基板カセットのリブの第3の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図7】この発明の基板カセットのリブの第4の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図8】この発明の基板カセットのリブの第5の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図9】この発明の基板カセットのリブの第6の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図10】この発明の基板カセットのリブの第7の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図11】この発明の基板カセットのリブの第8の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図12】この発明の基板カセットのリブの第9の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図13】この発明の基板カセットのリブの第10の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図14】この発明の第10の実施例に係る基板カセットを示す概略断面図である。
【図15】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図16】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図17】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図18】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【0016】
この発明の基板カセットに保持される基板として、単結晶シリコン、多結晶シリコン等の半導体基板が挙げられる。
【0017】
この実施の形態においては、住宅用太陽光発電システムとして最も普及しており、より一層の低コスト化が望まれる太陽電池用の単結晶シリコン基板を用いた。前記単結晶シリコン基板は、通常、n型あるいはp型の極性を有しているが、どちらの極性を有していてもよい。シリコン基板において、p型を与える不純物としては、ホウ素のようなIII族元素又はその化合物が挙げられ、n型を与える不純物としては、リン、砒素等のV族元素が挙げられる。
【0018】
この発明に係るエッチングプロセスの概略について、図を参照して説明する。図1は、この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す斜視図、図2は、この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す概略断面図、図3は、この発明の実施形態に係る基板表面処理装置の概略図である。
【0019】
インゴットからスライスされた状態(アズスライス状態)の単結晶シリコン基板2は、エッチング液であるNaOHなどのアルカリ溶液30の入ったエッチング槽3に投入され、エッチングされる。一般的に、大量生産にて自動搬送装置を用いる場合は、アズスライス状態の単結晶シリコン基板2を基板カセット1に複数枚保持させ、基板カセット1ごとエッチング槽3に投入して一括してエッチングするバッチ処理が行われる。
【0020】
基板カセット1の材質は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)としたが、PTFE、PFA,FEP等のフッ素樹脂やポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂材料を用いても良い。エッチング終了後、エッチング槽3からエッチングされた単結晶シリコン基板2が取り出され、水洗、乾燥が行われる。
【0021】
図2は、図1に示す基板カセット1の概略断面図を示している。図1及び図2に示すように基板カセット1の上部は開口し、基板2を挿入できる構造となっている。図示する様に基板カセット1の側面には、複数のリブ10が設けられ、このリブ10、10間に単結晶シリコン基板1が挿入され、保持される。
【0022】
この基板カセット1のリブ10には、単結晶シリコン基板2との接触面積を低下させ、両者が貼り付くのを防止するための凹部または凸部が設けられている。
【0023】
図4は、基板カセット1のリブ10の第1の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図4に示すように、この第1の実施例では、リブ10の表面には、複数個の凹部としての穴101が設けられている。リブ10の表面に複数個の穴101を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。この結果、リブ10周辺のエッチング液や洗浄液の流れが全体的に改善し、均一なエッチングが実現できる。さらに、後のエッチング液の洗浄も容易に行なうことができる。
【0024】
図5は、基板カセット1のリブ10の第2の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図5に示すように、この第2の実施例では、リブ10の表面には、複数個の突起102が設けられている。リブ10の表面に複数個の凸部としての突起102を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0025】
図6は、基板カセット1のリブ10の第3の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図6に示すように、この第3の実施例では、リブ10の表面には、複数個のリブの上下方向に延びる立て溝103が設けられている。リブ10の表面に複数個の立て溝103を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0026】
図7は、基板カセット1のリブ10の第4の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図7に示すように、この第4の実施例では、リブ10の表面には、複数個の高さ方向と略垂直に横溝104が設けられている。リブ10の表面に複数個の横溝104を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0027】
図8は、基板カセット1のリブ10の第5の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図8に示すように、この第5の実施例では、リブ10の表面には、複数個の横溝105が設けられている。この横溝105は、リブ10の両面を貫通して形成されている。表面に複数個の横溝105を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0028】
図9は、基板カセット1のリブ10の第6の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第6の実施例では、リブ10の先端部に、上下に連なる突出部106が設けられている。リブ10の先端部に突出部106を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0029】
図10は、基板カセット1のリブ10の第7の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第7の実施例では、リブ10の中央部分に、上下に連なる突出部107が設けられている。リブ10の中央部分に突出部107を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0030】
図11は、基板カセット1のリブ10の第8の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第8の実施例では、リブ10の先端部と中央部分に、上下に連なる突出部108がそれぞれ設けられている。リブ10の先端部と中央部に突出部108設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0031】
図12は、基板カセット1のリブ10の第9の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図12に示すように、この第9の実施例では、リブ10の表面が、上下に連なる段部109が設けられている。リブ10の表面に段部109を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0032】
図13は、基板カセット1のリブ10の第10の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図、図14は、この第10の実施例に係る基板カセットを示す概略断面図である。図13、図14に示すように、この第10の実施例では、リブ10がカセット1の側面側が狭く中央に向かって広くなる逆台形状に形成されている。この逆台形状に形成されたリブ10の先端部が凸部110を構成することになる。逆台形状のリブ10に形成して先端部が凸部110を構成することで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0033】
上記した基板カセット1のリブ10、10の間に単結晶シリコン基板2を配置し、単結晶シリコン基板2を複数枚保持した基板カセット1を処理液としてエッチング液が収容されたエッチング槽3に投入し、単結晶シリコン基板2の表面をエッチングする。この処理で単結晶シリコン基板2にテクスチャーを形成する表面処理が行なえ、かつダメージ層の除去も同時に行える。さらに、単結晶シリコン基板2は、リブ10に貼り付くことなくエッチングが行え、均一なエッチング処理が行える。そして、後のエッチング液の洗浄も容易に行なうことができる。
【0034】
上記した実施形態においては、単結晶シリコン基板2の表面処理について説明したが、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。尚、多結晶シリコン基板において、テクスチャー形成を行う際には、エッチング液として、沸酸と硝酸の混酸溶液を用いればよい。
【0035】
次に、この発明の基板の表面処理を用いて太陽電池を作成するプロセスにつき説明する。
【0036】
まず、図15に示すように、約1Ω・cmの抵抗率と約150μmの厚みとを有するn型単結晶シリコン基板2をこの発明にかかる基板カセット1に保持し、洗浄することにより不純物を除去し、エッチング槽に浸漬してエッチングを行い、テクスチャ構造を形成する。
【0037】
続いて、図16に示すように、RFプラズマCVD法を用いて、n型単結晶シリコン基板2の上面上に約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層22と、約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層23とをこの順番で形成する。
【0038】
そして、n型単結晶シリコン基板2の下面上に約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層26と、約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層27とをこの順番で形成する。
【0039】
尚、非晶質シリコン層の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR法、熱CVD法、LPCVD法等の公知手法を用いることができる。又、非晶質シリコン層としては、水素、フッ素の少なくとも一方を含む、非晶質又は微結晶のSi、SiGe、SiGeC、SiC、SiN、SiGeN、SiSn、SiSnN、SiSnO等が用いられる。
【0040】
次に、図17に示すように、p型非晶質シリコン層4及びn型非晶質シリコン層8の各々の上に、30〜100nmの厚みを有する酸化インジウムからなる透明導電膜24及び28をそれぞれ形成する。具体的には、WO3粉末を3wt%混入したIn2O3粉末の焼結体をターゲットとして用い、イオンプレーティング法により、形成する。形成条件としては、ArとO2の混合ガスを流して圧力を1.2〜2.0Paに保ち、形成する。尚、Ar分圧は、1.0Paと一定とする。Arの他に、He、Ne、Kr、Xe等の不活性ガス又はこれらの混合気体を用いることもできる。
【0041】
そして、透明導電膜24及び28の各々の上の所定領域にスクリーン印刷法を用いて、エポキシ樹脂に銀(Ag)を練り込んだAgペーストを、高さ10〜30μm、幅100〜500μmに形成する。その後、200℃で80分焼成して銀ペーストを硬化させる。これにより、集電極25及び29を形成する。このようにして、図18に示すこの実施形態に係る太陽電池が形成される。
【0042】
次に、多結晶シリコン基板を用いた太陽電池作製プロセスについて、以下に簡単に説明する。
【0043】
まず、p型多結晶シリコン基板をエッチング処理し、表面に緻密な凹凸を形成する。この基板表面エッチング工程に本発明が適用される。
【0044】
続いて、リンを含む液体を表面に塗布し、800℃〜900℃の気相雰囲気中に60分間前記基板を放置し、リンを浸透させて、n+層を形成する。
【0045】
続いて、受光面側にTiO2の反射防止膜800Åを形成する。
【0046】
続いて、裏面にAlペーストを印刷し、750℃で焼成することにより裏面の表面層にp+層を形成する(BSF処理)。
【0047】
続いて、受光面、裏面の前記TiO2膜および前記Al印刷焼成面上に銀ペーストを印刷して700℃で焼成し銀電極を形成してBSF型太陽電池が製造される。
【0048】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0049】
1 基板カセット
2 単結晶シリコン基板
10 リブ
【技術分野】
【0001】
この発明は、基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは半導体製造プロセスにおける半導体基板の表面処理を行う方法およびそれに用いられる基板カセットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、エネルギーの枯渇問題や地球環境問題などからクリーンなエネルギーの開発が望まれており、特に、太陽電池を用いた太陽光発電が新しいエネルギー源として注目されている。
【0003】
太陽電池などの半導体素子において、その表面はスライスダメージ層の除去等基板表面の品質確保或いは表面形状の形成の点で重要な要素であり、処理の方法としては、気相や液相における化学反応が利用されることが多い。特に、太陽電池の分野では、エッチング等の表面処理が、スライスされた半導体基板表面のダメージ層の除去、受光面のテクスチャー形成において用いられる。
【0004】
従来、このエッチング処理は、複数の半導体基板をカセットに入れ、カセットごとエッチング槽内のエッチング液に浸漬される。太陽電池のエッチング処理に用いられるカセットとしては、特許文献1に記載されているように、複数の半導体基板を収容するために、複数のリブ(または溝)が設けられたものが知られている。
【0005】
前記リブ(または溝)は、エッチング並びにエッチングの前後の洗浄処理において、半導体基板同士の距離をある程度保持し、良好な洗浄面を得ることにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平10−303443号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の方法では、半導体基板の厚さが薄くなるにつれ、エッチング処理時に、リブ(または溝)に半導体基板が貼り付いたり、リブ(または溝)があることにより洗浄液やエッチング液が半導体基板表面に十分に流れず、リブ(または溝)部分にエッチングのムラが発生することがある。
【0008】
この発明は、リブと半導体基板との間の貼り付きや、洗浄液、エッチング液を半導体基板表面にスムーズに流し、均一なエッチングが実現できる方法及びそれに用いる基板カセットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明は、基板カセットに設けられた複数のリブの間に、半導体基板を配置し、前記基板カセットを処理液が収容された槽内に浸漬し、前記半導体基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記基板カセットのリブ表面に前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部が設けられていることを特徴とする。
【0010】
また、この発明は、複数の半導体基板を保持して表面処理を行う槽内に浸漬される基板カセットであって、前記基板カセットに設けられた複数のリブと、前記リブ表面に設けられ前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部と、を備えたことを特徴とする。
【0011】
前記リブ表面に上下方向に延びる凸部を形成すればよく、また、前記リブ表面に溝部を形成すればよい。
【0012】
また、前記溝部は前記リブ表面に上下方向に沿って形成すればよい
【発明の効果】
【0013】
この発明によれば、エッチング液や洗浄液等の処理液がリブと半導体基板との間に回り込み、半導体基板とリブとの間の貼り付きが抑制され、処理液を半導体基板表面にスムーズに流し、均一な基板表面処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す斜視図である。
【図2】この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す概略断面図である。
【図3】この発明の実施形態に係る基板表面処理装置の概略図である。
【図4】この発明の基板カセットのリブの第1の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図5】この発明の基板カセットのリブの第2の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図6】この発明の基板カセットのリブの第3の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図7】この発明の基板カセットのリブの第4の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図8】この発明の基板カセットのリブの第5の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図9】この発明の基板カセットのリブの第6の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図10】この発明の基板カセットのリブの第7の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図11】この発明の基板カセットのリブの第8の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図12】この発明の基板カセットのリブの第9の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図13】この発明の基板カセットのリブの第10の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図14】この発明の第10の実施例に係る基板カセットを示す概略断面図である。
【図15】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図16】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図17】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【図18】この発明を用いて製造する太陽電池の工程別の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【0016】
この発明の基板カセットに保持される基板として、単結晶シリコン、多結晶シリコン等の半導体基板が挙げられる。
【0017】
この実施の形態においては、住宅用太陽光発電システムとして最も普及しており、より一層の低コスト化が望まれる太陽電池用の単結晶シリコン基板を用いた。前記単結晶シリコン基板は、通常、n型あるいはp型の極性を有しているが、どちらの極性を有していてもよい。シリコン基板において、p型を与える不純物としては、ホウ素のようなIII族元素又はその化合物が挙げられ、n型を与える不純物としては、リン、砒素等のV族元素が挙げられる。
【0018】
この発明に係るエッチングプロセスの概略について、図を参照して説明する。図1は、この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す斜視図、図2は、この発明の実施形態に係る基板表面処理に用いられる基板カセットを示す概略断面図、図3は、この発明の実施形態に係る基板表面処理装置の概略図である。
【0019】
インゴットからスライスされた状態(アズスライス状態)の単結晶シリコン基板2は、エッチング液であるNaOHなどのアルカリ溶液30の入ったエッチング槽3に投入され、エッチングされる。一般的に、大量生産にて自動搬送装置を用いる場合は、アズスライス状態の単結晶シリコン基板2を基板カセット1に複数枚保持させ、基板カセット1ごとエッチング槽3に投入して一括してエッチングするバッチ処理が行われる。
【0020】
基板カセット1の材質は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)としたが、PTFE、PFA,FEP等のフッ素樹脂やポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂材料を用いても良い。エッチング終了後、エッチング槽3からエッチングされた単結晶シリコン基板2が取り出され、水洗、乾燥が行われる。
【0021】
図2は、図1に示す基板カセット1の概略断面図を示している。図1及び図2に示すように基板カセット1の上部は開口し、基板2を挿入できる構造となっている。図示する様に基板カセット1の側面には、複数のリブ10が設けられ、このリブ10、10間に単結晶シリコン基板1が挿入され、保持される。
【0022】
この基板カセット1のリブ10には、単結晶シリコン基板2との接触面積を低下させ、両者が貼り付くのを防止するための凹部または凸部が設けられている。
【0023】
図4は、基板カセット1のリブ10の第1の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図4に示すように、この第1の実施例では、リブ10の表面には、複数個の凹部としての穴101が設けられている。リブ10の表面に複数個の穴101を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。この結果、リブ10周辺のエッチング液や洗浄液の流れが全体的に改善し、均一なエッチングが実現できる。さらに、後のエッチング液の洗浄も容易に行なうことができる。
【0024】
図5は、基板カセット1のリブ10の第2の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図5に示すように、この第2の実施例では、リブ10の表面には、複数個の突起102が設けられている。リブ10の表面に複数個の凸部としての突起102を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0025】
図6は、基板カセット1のリブ10の第3の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図6に示すように、この第3の実施例では、リブ10の表面には、複数個のリブの上下方向に延びる立て溝103が設けられている。リブ10の表面に複数個の立て溝103を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0026】
図7は、基板カセット1のリブ10の第4の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図7に示すように、この第4の実施例では、リブ10の表面には、複数個の高さ方向と略垂直に横溝104が設けられている。リブ10の表面に複数個の横溝104を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0027】
図8は、基板カセット1のリブ10の第5の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図8に示すように、この第5の実施例では、リブ10の表面には、複数個の横溝105が設けられている。この横溝105は、リブ10の両面を貫通して形成されている。表面に複数個の横溝105を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0028】
図9は、基板カセット1のリブ10の第6の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第6の実施例では、リブ10の先端部に、上下に連なる突出部106が設けられている。リブ10の先端部に突出部106を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0029】
図10は、基板カセット1のリブ10の第7の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第7の実施例では、リブ10の中央部分に、上下に連なる突出部107が設けられている。リブ10の中央部分に突出部107を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0030】
図11は、基板カセット1のリブ10の第8の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図9に示すように、この第8の実施例では、リブ10の先端部と中央部分に、上下に連なる突出部108がそれぞれ設けられている。リブ10の先端部と中央部に突出部108設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0031】
図12は、基板カセット1のリブ10の第9の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図である。図12に示すように、この第9の実施例では、リブ10の表面が、上下に連なる段部109が設けられている。リブ10の表面に段部109を設けることで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0032】
図13は、基板カセット1のリブ10の第10の実施例を示し、(a)は斜視図、(b)は断面図、図14は、この第10の実施例に係る基板カセットを示す概略断面図である。図13、図14に示すように、この第10の実施例では、リブ10がカセット1の側面側が狭く中央に向かって広くなる逆台形状に形成されている。この逆台形状に形成されたリブ10の先端部が凸部110を構成することになる。逆台形状のリブ10に形成して先端部が凸部110を構成することで、リブ10と基板2との接触面積が低下し、両者の貼り付きが抑制される。さらに、エッチング液や洗浄液がリブ10と単結晶シリコン基板2表面との間に回り込み、単結晶シリコン基板2とリブ10との間の貼り付きがより一層抑制される。
【0033】
上記した基板カセット1のリブ10、10の間に単結晶シリコン基板2を配置し、単結晶シリコン基板2を複数枚保持した基板カセット1を処理液としてエッチング液が収容されたエッチング槽3に投入し、単結晶シリコン基板2の表面をエッチングする。この処理で単結晶シリコン基板2にテクスチャーを形成する表面処理が行なえ、かつダメージ層の除去も同時に行える。さらに、単結晶シリコン基板2は、リブ10に貼り付くことなくエッチングが行え、均一なエッチング処理が行える。そして、後のエッチング液の洗浄も容易に行なうことができる。
【0034】
上記した実施形態においては、単結晶シリコン基板2の表面処理について説明したが、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。尚、多結晶シリコン基板において、テクスチャー形成を行う際には、エッチング液として、沸酸と硝酸の混酸溶液を用いればよい。
【0035】
次に、この発明の基板の表面処理を用いて太陽電池を作成するプロセスにつき説明する。
【0036】
まず、図15に示すように、約1Ω・cmの抵抗率と約150μmの厚みとを有するn型単結晶シリコン基板2をこの発明にかかる基板カセット1に保持し、洗浄することにより不純物を除去し、エッチング槽に浸漬してエッチングを行い、テクスチャ構造を形成する。
【0037】
続いて、図16に示すように、RFプラズマCVD法を用いて、n型単結晶シリコン基板2の上面上に約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層22と、約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層23とをこの順番で形成する。
【0038】
そして、n型単結晶シリコン基板2の下面上に約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層26と、約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層27とをこの順番で形成する。
【0039】
尚、非晶質シリコン層の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR法、熱CVD法、LPCVD法等の公知手法を用いることができる。又、非晶質シリコン層としては、水素、フッ素の少なくとも一方を含む、非晶質又は微結晶のSi、SiGe、SiGeC、SiC、SiN、SiGeN、SiSn、SiSnN、SiSnO等が用いられる。
【0040】
次に、図17に示すように、p型非晶質シリコン層4及びn型非晶質シリコン層8の各々の上に、30〜100nmの厚みを有する酸化インジウムからなる透明導電膜24及び28をそれぞれ形成する。具体的には、WO3粉末を3wt%混入したIn2O3粉末の焼結体をターゲットとして用い、イオンプレーティング法により、形成する。形成条件としては、ArとO2の混合ガスを流して圧力を1.2〜2.0Paに保ち、形成する。尚、Ar分圧は、1.0Paと一定とする。Arの他に、He、Ne、Kr、Xe等の不活性ガス又はこれらの混合気体を用いることもできる。
【0041】
そして、透明導電膜24及び28の各々の上の所定領域にスクリーン印刷法を用いて、エポキシ樹脂に銀(Ag)を練り込んだAgペーストを、高さ10〜30μm、幅100〜500μmに形成する。その後、200℃で80分焼成して銀ペーストを硬化させる。これにより、集電極25及び29を形成する。このようにして、図18に示すこの実施形態に係る太陽電池が形成される。
【0042】
次に、多結晶シリコン基板を用いた太陽電池作製プロセスについて、以下に簡単に説明する。
【0043】
まず、p型多結晶シリコン基板をエッチング処理し、表面に緻密な凹凸を形成する。この基板表面エッチング工程に本発明が適用される。
【0044】
続いて、リンを含む液体を表面に塗布し、800℃〜900℃の気相雰囲気中に60分間前記基板を放置し、リンを浸透させて、n+層を形成する。
【0045】
続いて、受光面側にTiO2の反射防止膜800Åを形成する。
【0046】
続いて、裏面にAlペーストを印刷し、750℃で焼成することにより裏面の表面層にp+層を形成する(BSF処理)。
【0047】
続いて、受光面、裏面の前記TiO2膜および前記Al印刷焼成面上に銀ペーストを印刷して700℃で焼成し銀電極を形成してBSF型太陽電池が製造される。
【0048】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0049】
1 基板カセット
2 単結晶シリコン基板
10 リブ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板カセットに設けられた複数のリブの間に、半導体基板を配置し、前記基板カセットを処理液が収容された槽内に浸漬し、前記半導体基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記基板カセットのリブ表面に前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
複数の半導体基板を保持して表面処理を行う槽内に浸漬される基板カセットであって、
前記基板カセットに設けられた複数のリブと、
前記リブ表面に設けられ前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部と、を備えたことを特徴とする基板カセット。
【請求項3】
前記リブ表面に上下方向に延びる凸部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の基板カセット。
【請求項4】
前記リブ表面に溝部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の基板カセット。
【請求項5】
前記溝部は前記リブ表面に上下方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項4に記載の基板カセット。
【請求項1】
基板カセットに設けられた複数のリブの間に、半導体基板を配置し、前記基板カセットを処理液が収容された槽内に浸漬し、前記半導体基板の表面処理を行う半導体装置の製造方法であって、前記基板カセットのリブ表面に前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
複数の半導体基板を保持して表面処理を行う槽内に浸漬される基板カセットであって、
前記基板カセットに設けられた複数のリブと、
前記リブ表面に設けられ前記半導体基板との接触面積を低下させる凹部または凸部と、を備えたことを特徴とする基板カセット。
【請求項3】
前記リブ表面に上下方向に延びる凸部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の基板カセット。
【請求項4】
前記リブ表面に溝部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の基板カセット。
【請求項5】
前記溝部は前記リブ表面に上下方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項4に記載の基板カセット。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【公開番号】特開2012−15135(P2012−15135A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−147039(P2010−147039)
【出願日】平成22年6月29日(2010.6.29)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年6月29日(2010.6.29)
【出願人】(000001889)三洋電機株式会社 (18,308)
【Fターム(参考)】
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