(57)【要約】【課題】接触装置の望ましくない電気化学処理、特に接触装置の金属化が大部分低減される方法及び装置を提供すること。【解決手段】１つ以上の基板（２）が水平通過で浴液（１４）を通して案内される、平坦な壊れやすい基板（２）を処理するための方法及び装置が記載されている。この場合、基板（２）の接触面は接触装置（７）と接触させられ、浴液（１４）内に配置された対向電極（５）の電位と区別されるような電位にされる。接触装置（７）における金属の望ましくない析出を回避するために、この少なくとも１つの吹付け又は吸引装置（１１）が付設される。この吹付け又は吸引装置は、接触装置（７）と基板（２）との間の接触領域に処理液（１４）を自由に吹き付けるか又はそれから浴液を吸引する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理するための方法であって、
前記基板が水平通過で浴液を通して案内され、また前記基板の少なくとも１つの接触面が、前記水平通過で接触装置と接触して、前記浴液内に配置された対向電極の電位と区別される電位にされる方法において、
前記接触装置（７）と前記基板（２）の接触面との間の前記接触領域が、処理液（１４）によって自由吹付け又は吸引されることを特徴とする、
処理方法。
【請求項２】
自由吹付け用のガスとして、空気が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
自由吹付け用のガスとして、窒素が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の処理方法。
【請求項４】
前記基板（２）の移動経路が追跡され、また前記接触装置（７）が前記基板（２）の接触面と接触している時間中のみ、前記基板（２）を処理するために必要な電位が前記少なくとも１つの接触装置（７）に印加されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
前記接触装置（７）が前記基板（２）の接触面と接触していない時間中、前記第１の電位による処理の際に進行する反応を反転させるために適切である第２の電位が、前記少なくとも１つの接触装置（７）に印加されることを特徴とする、請求項４に記載の処理方法。
【請求項６】
特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理するための装置であって、
ａ）規定液面まで処理液が充填された浴容器と、
ｂ）前記基板を水平通過で浴液を通して案内することができる運搬装置と、
ｃ）処理電源と、
ｄ）前記基板に取り付けられた少なくとも１つの接触面と接触させることができ、次に前記接触面と前記処理電源の１つの極とを結合する少なくとも１つの接触装置と、
ｅ）処理液内に配置されかつ前記処理電源の他方の極と結合される少なくとも１つの対向電極と、を有するものにおいて、
ｆ）前記少なくとも１つの接触装置（７）に、前記接触装置（７）と前記基板（２）の接触面との間の接触領域を自由吹付け又は吸引できるように装備される、少なくとも１つの吹付け又は吸引装置（１１）が付設されることを特徴とする、
処理装置。
【請求項７】
ガスが、自由吹付けのために使用される空気であることを特徴とする、請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
ガスが、自由吹付けのために使用される窒素であることを特徴とする、請求項６に記載の処理装置。
【請求項９】
ａ）各々の基板（２）のそれぞれの位置を検出できる位置決め装置（１０）が設けられ、
ｂ）前記位置決め装置（１０）の出力信号に従って、前記接触装置（７）が前記基板（２）の接触面と接触している時間中のみ、前記基板（２）を処理するために必要な電位を前記少なくとも１つの接触装置（７）に印加する、制御部（９）が設けられることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記接触装置（７）が前記基板（２）の接触面と接触していない時間中、前記制御部が、前記第１の電位による処理の際に進行する反応を反転させるために適切である第２の電位を、前記少なくとも１つの接触装置（７）に印加することを特徴とする、請求項９に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理するための方法であって、
基板が水平通過で浴液を通して案内され、また基板の少なくとも１つの接触面が、水平通過で接触装置と接触して、浴液内に配置された対向電極の電位と区別される電位にされる方法と、
特に半導体及び太陽エネルギ産業用の平坦な壊れやすい基板を処理するための装置であって、
ａ）規定液面まで処理液が充填された浴容器と、
ｂ）基板を水平通過で浴液を通して案内することができる運搬装置と、
ｃ）処理電源と、
ｄ）基板に取り付けられた少なくとも１つの接触面と接触させることができ、次に接触面と処理電源の１つの極とを結合する少なくとも１つの接触装置と、
ｅ）処理液内に配置されかつ処理電源の他方の極と結合される少なくとも１つの対向電極と、を有する装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体及び太陽エネルギ産業では、シリコンディスク（ウェーハ）、シリコンプレート及びガラスプレートのような非常に平坦で薄い基板に、非常に多様な種類の湿式処理が施される。本発明の関連で、特に興味深いのは、このような基板の電気化学処理である。この処理では、基板は、電気的に接触されかつ電気分解処理され、例えば洗浄され、電気めっきされ又はエッチングされる。電気化学処理の場合、基板表面は、陰極又は陽極に切り換えることができる。電気めっきのため、基板表面は、常に陰極に分極され、エッチング及び洗浄のために陽極に分極される。
【０００３】
この場合、一般に、対向電極も配置される浴液内の通過の際に下方を指す平坦な基板の片側のみが処理され、一方、接触は、基板の上方を指す側面の接触面を介して行われる。この場合、接触面は、処理電源の極と結合している接触装置によって接触される。この場合、接触装置それ自体に、望ましくない電気化学処理が施され、すなわち、例えばまた特に電気めっきされるという問題が生じる。
【０００４】
ローラ接触は、特許文献１及び特許文献２から公知である。これらの文献に記載された接触装置は、時々金属除去しなければならず、費用がかかる。例えば金めっきの場合、接触装置の金属除去は、困難又は完全に不可能である。接触装置の電気分解による金属除去はしたがって不可能であり、それは特許文献３に記載されている。むしろ、接触装置は、この場合、周期的に交換されなければならない。公知の設備では、このことは、ほぼ１２〜２４時間にわたって行われる必要がある。これは、多くの時間を浪費させ、生産プラントの非常に長い休止時間をもたらす。
【０００５】
さらに、特許文献４から、水平通過で基板表面の片側を処理するための方法が公知である。この方法では、通過する基板の下側のみが湿らされ、場合によっては、なお外側の上方縁部が湿らされる。しかし、実際には、正確に平坦な基板では、このことは、基板が小さく湾曲している場合、実施が非常に困難であるか又はそもそも不可能である。
【特許文献１】独国特許第196 28 784 A号明細書
【特許文献２】独国特許第196 33 797 A号明細書
【特許文献３】欧州特許第0 578 699 B1号明細書
【特許文献４】国際公開第2005/093 788 A1号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、接触装置の望ましくない電気化学処理、特に接触装置の金属化が大部分低減される冒頭に述べた種類の方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本方法が取り組む上記課題は、接触装置と基板との間の接触領域に浴液が自由吹付けされるか又はそこから浴液が吸引されることによって解決される。
【０００８】
本発明によれば、すなわち、基板は、従来技術と異なり、浴液内に完全に浸漬されるが、浴液の液面の下方に比較的短い距離にのみ浸漬される。この場合、吹付け又は吸引装置を用いて、動的工程における接触装置を浴液から大部分離すことも可能である。この場合、接触装置と浴液との間には接触がないか又はほんの僅かにあるに過ぎないので、接触装置と浴液との間の望ましくない反応も、非常に限定的にのみ行われるに過ぎない。
【０００９】
自由吹付け用のガスとして、空気中の酸素の存在が問題を生じない場合は、空気を最も簡単に使用することができる。
【００１０】
しかし、多くの場合、浴液は空気中の酸素に対し敏感であるので、ガスとして、不活性ガス、好ましくは窒素が使用される。
【００１１】
上述の本発明の措置によって、接触装置の望ましくない電気化学的変化、特に金属化を大部分回避でき、いずれにしろ、著しく低減できる。接触装置のなお残りの障害となる変化、特に金属化が残る場合、方法の変形例を選択することができ、この変形例では、基板の移動経路が追跡され、また接触装置が基板の接触面と接触している時間中のみ、基板を処理するために必要な電位が少なくとも１つの接触装置に印加される。このようにして、接触装置に対し望ましくない電気化学作用が行われることができる時間が著しく短縮される。
【００１２】
多くの電気化学処理では、極性の反転によって反応を反転できる。この場合、接触装置が基板の接触面と接触していない時間中、第１の電位による処理の際に進行する反応を反転させるために適切である第２の電位が少なくとも１つの接触装置に印加されるように、方法を実施することができる。金属化の場合、このことは、接触装置が基板の接触面に当接しない時間に、接触装置における金属析出が溶液内の対応する電位の選択によってもたらされることを意味する。このようにして、接触装置の耐用時間をなおさらに延長できる。
【００１３】
装置が取り組む上述の課題は、
ｆ）少なくとも１つの接触装置に、接触装置と基板の接触面との間の接触領域を自由吹付け又は吸引できるように装備される、少なくとも１つの吹付け又は吸引装置が付設されることによって解決される。
【００１４】
本発明による装置の有利な発展形態は、請求項９又は１０に示されている。本発明による装置及びそれらの発展形態の利点は、本発明による方法及びその様々な変形例の上に既述した利点に対応する。
【００１５】
本発明の実施例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
太陽電池を製造するために、後に太陽に対し活性の側面となる側面に蒸着された薄い金属の電気導体列を備える約０．２ｍｍの厚さのシリコンプレートが使用される。これらの導体路は、電気めっきにより１〜２０μｍの層厚に強化されなければならない。強化材料
では、銅、錫、銀又は金を対象とすることができる。基板の対向する側面に、このために必要な、例えば接触ストリップ及び／又は接触窓の形態の接触面があり、これらの接触面は、“太陽に対し活性の”側面に蒸着された電気導体列と電気的に結合している。
【００１７】
図１は、全体が参照番号１で示された装置を示しており、この装置により、このようなシリコン基板の蒸着された導体路を強化することができる。図１には、このような３つのシリコン基板が示され、参照番号２ａ、２ｂ及び２ｃで示されている。これらのシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃは、複数の被駆動ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄを備えるローラ搬送システムを用いて、電気めっき浴液１４を通して貫通案内される。移送方向は、矢印４で示されている。
【００１８】
浴液１４の液面１５は、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの上側の上方に、近接して、例えば０．１〜１０ｍｍに位置する。シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃは、すなわち電気めっき浴を通した貫通の際に、浴液内に完全に浸漬する。
【００１９】
この場合、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの導体列が設けられた“太陽に対し活性の”側面は、下方を指し、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面を備える側面は上方を示す。
【００２０】
シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの移動経路の下方に、またそれに沿って、電気めっき電流源６のプラス極と結合される板状の陽極５が延びる。強化金属で銅、錫又は銀が対象とされる場合、可溶性の消費される陽極５を使用することができる。しかし、金浴が対象とされる場合、不溶性の陽極５が使用される。
【００２１】
シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの強化すべき導体路は、陰極電位にしなければならない。このことは、接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄを用いて行われ、これらのローラは、搬送ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄに対向するシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの側面に配置され、また非常に小さな圧力で、好ましくは弾性的にばね的に、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面を備える上方を指す側面に対し押圧される。これらの接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄの各々は、制御可能な電子スイッチ８ａ、８ｂ及び８ｃを介して、電気めっき電流源６のマイナス極と結合される。電子スイッチ８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄは、機械制御部９からそれらの制御信号を受信し、これらの信号により電子スイッチが開くか、又は再び閉じることができる。
【００２２】
移送方向４で見て、第１の接触ローラ７ａの前に、通り過ぎる様々なシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの前部及び後部エッジの通過を検出できるセンサ１０が配置される。センサ１０は、機械制御部９のこれらの時点を伝送する。機械制御部は、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの移動速度及び設備の幾何学的データに基づき、電気めっき浴内のすべてのシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの正確な位置を常に算出できる。特に、機械制御部９は、したがって、接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄのどれがシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面とまさに電気接触しているか、またどれが接触していないかを検出できる。機械制御部９は、後になお明らかになる理由から、対応する接触ローラ７ａ、７ｂ及び７ｄがこのような接触面とまさに接触している当該電子スイッチ８ａ、８ｂ及び８ｄのみが閉じるように機能する。これに対し、対応する接触ローラ７ｃがシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面と接触していない電子スイッチ８ｃが、開く。
【００２３】
移送方向４で見て、各々の接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄの前に、吹付け装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄが配置される。図２から最善に理解されるように、吹付け装置１１は、管状の吹付けノズルの形状を有し、このノズルに、矢印１２の方向に圧力下のガスを供給でき、また矢印１３の方向に、対応する接触ローラ７の近傍にあるシリコン基板２の上側の当該領域にガスが加えられる。
【００２４】
設備１に入る前に、上に既述したように、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃが用意される。すなわち、“太陽に対し活性の”側面に蒸着することによって、シリコン基板に、非常に薄い金属導体路が設けられる。シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの対向する側面に、接触面が被着されて、金属導体路と結合される。次に、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃは、搬送ローラシステムに載置され、このシステムは、両側で、装置１のハウジング壁部（図示せず）内の狭いスリットを通して貫通案内される。
【００２５】
次に、基板２の経路が設備１を通して追跡される。
【００２６】
基板２は、浴液面１５の下方の既述のハウジングスリットを通して電気めっき浴内に進入する。基板の前縁がセンサ１０を通過すると、センサは当該の時点を機械制御部９に伝送する。この時点に、すべての接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄの電子スイッチ８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄはなお開いており、この結果、接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄに電圧はかかっておらず、接触ローラに金属の析出物は形成されない。
【００２７】
機械制御部９は、機械制御部に既知のシリコン基板２の移動速度と、センサ１０と移送方向４の第１の接触ローラ７ａとの間の距離とに基づき、接触ローラ７ａがシリコン基板２の接触面と接触する時点を算出する。この時点に、機械制御部９は電子スイッチ８ａを閉じ、この結果、接触ローラ７ａの電位がもたらされ、電気めっきによる強化工程が開始できる。
【００２８】
第１の接触ローラ７ａに付設される吹付け装置１１ａは、図２に示したように、シリコン基板２の上方に位置する側面で、接触ローラ７ａの近傍の領域に浴液１４を自由に吹き付け、この結果、この時点にも、印加電圧にもかかわらず、接触ローラ７ａはほとんど金属化されない。これに対し、シリコン基板２ａの強化すべき導体路を備える下方を指す側面は浴液１４内に完全にあるので、この浴液内で所望の電気めっきによる強化工程を行うことができる。
【００２９】
その間、センサ１０は、シリコン基板２ａの移動方向に後部の縁部の通過を検出しており、このことを機械制御部９に伝送している。機械制御部は、その既知のデータに基づき、シリコン基板２ａの接触面が接触ローラ７ａを通過する時点を新たに算出し、スイッチ８ａを開くことによって接触ローラ７ａに対する電流供給を遮断する。
【００３０】
同一のプロセスが、接触ローラ７ｂ、７ｃ及び７ｄの領域で繰り返される。
【００３１】
実用では、装置１を通過するのは１つのみの個々のシリコン基板２ａだけではないことは当然である。むしろ、図１に示したように、多くのシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃが互いに比較的小さな間隔で装置１を通して搬送される。電子スイッチ８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄの開閉は、この場合同様に行われる。図１の実施例では、第１のシリコン基板２ａの接触ローラ７ａが接触面のほぼ中央で接触し、このため、対応するスイッチ８ａが閉じている状態が示されている。第２のシリコン基板２ｂの場合、対応する接触ローラ７ｂは移動方向に後方の接触面の領域にすでにあり、対応するスイッチ８ｂは依然として閉じられている。しかし、第３の接触ローラ７ｃは、シリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの接触面と接触しておらず、この結果、対応するスイッチ８ｃが開かれている。
【００３２】
第３の接触ローラ７ｃの近傍にシリコン基板はないが、対応する吹付け装置１１ｃが動作する。この吹付け装置は、浴液１４と接触することなしに、接触ローラ７ｃの下部領域がある浴液１４内に吹き付けて“へこみ（Ｄｅｌｌｅ）”を作る。すなわち、スイッチ１１ｄの開放は必ずしも必要ではないであろう。しかし、この開放は追加の安全措置を提供するが、この理由は、おそらくは浴液１４の飛沫が、接触ローラ７ｃに到達するからである。
【００３３】
移動方向の第４の接触ローラ７ｄは、図１では、そこに存在するシリコン基板２ｃの接触面の始めの領域にある。対応する電子スイッチ８ｄは、したがって閉じられている。
【００３４】
このことがそれぞれの工程の化学を許容する限り、吹付け装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄに供給されるガスとして、空気を簡単に使用することができる。しかし、電気めっき浴が空気中の酸素に敏感に反応する限り、ガスとして窒素が選択される。この場合、装置１のハウジング内部で吸引して、循環運転のために使用される送風機によって、吹付け装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄに供給される。処理室全体は小さな窒素過圧下に置かれ、この結果、周囲空気からの酸素の進入が阻止される。
【００３５】
簡単な管状の吹付け装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄの代わりに、ベンチュリノズルも使用できる。これらの方法では、送風機によって移動されたガスは周囲ガスで濃縮されることができ、これによって、ガスの総量が上昇し、効率が高まる。
【００３６】
吹付け装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄの出口開口部は、円形である必要はない。出口開口部は、むしろ、対応する接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄを囲むリングとしても形成できる。
【００３７】
最後に、吹付けによる代わりに、接触ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄの周りのシリコン基板２ａ、２ｂ及び２ｃの上方を指す側面の周囲を吸引ノズルによって、浴液１４から離間することも可能である。
【００３８】
図示していない第２の実施例では、対応する接触ローラ７を選択的に電気めっき電流源６の両方の極と結合するために電子スイッチ８が使用される。対応する接触ローラ７がシリコン基板２の接触面と接触している限り、電気めっき電流源６のプラス極との従来の方法による結合が行われ、この場合、代わりに所望の電気めっきによる強化が行われる。これに対し、連続するシリコン基板２の接触面の間で、接触ローラ７は、電気めっき電流源６のマイナス極と結合される。このようにして、接触ローラ７に存在する金属の析出物は、溶液内に再溶解することができ、これにより、接触ローラ７の耐用時間がさらに延長される。しかし、この措置は、電気分解で溶液にされかつ金の使用の際に析出する強化金属の場合にのみ可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】シリコン基板に被着された金属導体列を電気めっきにより強化するための装置の概略側面図である。
【図２】図１の細部の拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    処理装置
２    シリコン基板
３    駆動ローラ
４    移送方向
５    陽極
６    電気めっき電流源
７    接触ローラ(接触装置)
８    電子スイッチ
９    機械制御部
１０    センサ（位置決め装置）
１１    吹付け装置（吸引装置）
１２    ガス供給方向
１３    ガス供給方向
１４    電気めっき浴液
１５    浴液面
【図１】
2008025030.tif 000003
【図２】
2008025030.tif 000004