(57)【要約】      （修正有）【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。【選択図】図４
2012015135.tif 000002
【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。
【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
【図１】
2012015135.tif 000003
【図２】
2012015135.tif 000004
【図３】
2012015135.tif 000005
【図４】
2012015135.tif 000006
【図５】
2012015135.tif 000007
【図６】
2012015135.tif 000008
【図７】
2012015135.tif 000009
【図８】
2012015135.tif 000010
【図９】
2012015135.tif 000011
【図１０】
2012015135.tif 000012
【図１１】
2012015135.tif 000013
【図１２】
2012015135.tif 000014
【図１３】
2012015135.tif 000015
【図１４】
2012015135.tif 000016
【図１５】
2012015135.tif 000017
【図１６】
2012015135.tif 000018
【図１７】
2012015135.tif 000019
【図１８】
2012015135.tif 000020