(57)【要約】【課題】基板を水平搬送方式で処理する基板表面処理装置において、基板面内の処理の安定性、均一性を高め処理プロセスを安定的に実現することができる基板表面処理装置を得ること。【解決手段】基板７０表面を処理する処理液を貯留する処理槽１１と、処理槽１１の上部に基板７０の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有し、基板７０の下面と接触しながら回転して基板７０を搬送する搬送ローラ１３と、処理槽１１内の処理液を所定の温度に調整する処理液温度制御部と、を備える基板表面処理装置１０Ａにおいて、搬送ローラ１３の温度が処理液の温度と同等となるように、搬送ローラ１３の温度を調整する搬送ローラ温度制御部５１を備える。【選択図】図１
2013143491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面を処理する処理液を貯留する処理槽と、
前記処理槽の上部に前記基板の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有し、前記基板の下面と接触しながら回転して前記基板を搬送する搬送手段と、
前記処理槽内の前記処理液を所定の温度に調整する処理液温度調整手段と、
を備える基板表面処理装置において、
前記搬送手段の温度が前記処理液の温度と同等となるように、前記搬送手段の温度を調整する温度調整手段を備えることを特徴とする基板表面処理装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、表面に導電性材料からなる電極部材を備え、
前記電極部材に配線を介して電流を流す電源手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板表面処理装置。
【請求項３】
前記電極部材は、
導電性材料からなる芯材と、
導電性軟質材からなり、前記芯材の表面に設けられる導電性保護膜と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の基板表面処理装置。
【請求項４】
前記搬送手段は、内部に温度調整用液体用の流路を有する搬送ローラであり、
前記温度調整手段は、前記温度調整用液体を所定の温度にしながら貯留し、前記搬送ローラ内の前記流路に配管を介して前記温度調整用液体を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板表面処理装置。
【請求項５】
処理槽に所定の温度に調整された処理液を供給する処理液供給工程と、
前記処理槽の上部に設けられ、基板の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有する搬送手段によって、前記基板の下面を前記処理液に接触させながら前記基板を搬送する搬送工程と、
前記搬送手段の温度が前記処理液の温度と同等となるように、前記搬送手段の温度を調整する温度調整工程と、
を含むことを特徴とする基板表面処理方法。
【請求項６】
前記搬送手段は、表面に導電性材料からなる電極部材を備え、
前記搬送工程では、前記電極部材に配線を介して電流を流し、前記基板の下面にめっき膜を形成することを特徴とする請求項５に記載の基板表面処理方法。
【請求項７】
請求項５に記載の基板表面処理方法を用いて表面を処理した半導体基板を用いて太陽電池を製造することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の基板表面処理方法を用いて半導体基板にめっき膜からなる電極を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板表面処理装置と方法および太陽電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいては、デバイスを構成するために基板に対して化学的な表面処理が数多く行われている。基板に対する化学的な表面処理には、反応性ガスによるドライ（乾式）プロセスと、化学的薬液によるウェット（湿式）プロセスとがあるが、使用される装置のコストを低く抑えられるなどの点でウェットプロセスが多く用いられている。また、このウェットプロセスには、平板状基板の片面のみを処理液に接触させて処理する枚葉処理があり、ガラス基板、シリコンウェハなどを対象として、たとえば洗浄、表面変質層の除去、薄肉化、表面形状の加工、めっき処理などに多用されている。そのため、従来では、種々の枚葉処理式の基板表面処理装置が提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、処理液槽に収容される処理液中に一部が浸漬され、回転自在に処理液槽の上部に設けられる複数の搬送ローラを有し、搬送ローラは、その回転軸線方向の長さが基板幅以上であり、その表面の少なくとも基板に接する部位に溝が設けられる構造の基板表面処理装置が開示されている。このような構造によって、搬送ローラで基板を搬送しながら、基板の下面に処理液を接触させ、そのときに発生する気体を、搬送ローラの溝を通じて容易に除去している。
【０００４】
また、特許文献２には、上側の接触面を乾燥状態に保持しかつ処理側の面を処理液に浸漬しながら、外部電流を印加することによって、製品の処理側の面に対して電解的処理および／または湿式化学処理を行うインライン型の電気的接触装置が開示されている。ここで、上側および下側の輸送および／または接触手段を有する輸送装置で、上側の接触子の領域において下降管を設けることで、液位を下げる構成としている。これによって、製品が接触子の領域内に存在しない場合にも、上側の接触子が処理液に接触して濡れてしまうことを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９６７８１号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された基板表面処理装置においては、エッチング対象の基板とエッチング液との反応によって、搬送ローラが加熱し搬送ローラの表面温度が高くなってしまうという問題点があった。また、特許文献２に開示されたインライン型の電気的接触装置においては、めっき用電極が通電により加熱するため、めっき対象の基板とめっき用電極の接触部と非接触部で、成膜しためっき膜に膜質差が生じてしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、基板を水平搬送方式で処理する基板表面処理装置において、基板面内の処理の安定性、均一性を高め処理プロセスを安定的に実現することができる基板表面処理装置と方法を得ることを目的とする。また、この基板表面処理方法を用いた太陽電池の製造方法を得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる基板表面処理装置は、基板表面を処理する処理液を貯留する処理槽と、前記処理槽の上部に前記基板の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有し、前記基板の下面と接触しながら回転して前記基板を搬送する搬送手段と、前記処理槽内の前記処理液を所定の温度に調整する処理液温度調整手段と、を備える基板表面処理装置において、前記搬送手段の温度が前記処理液の温度と同等となるように、前記搬送手段の温度を調整する温度調整手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、水平搬送方式の基板表面処理装置において搬送ローラの温度制御を行うことで、基板面内の処理の安定性および均一性を高めることが可能となり、処理プロセスを安定的に再現性よく実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１による基板表面処理装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１による太陽電池の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３−１】図３−１は、実施の形態１による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図３−２】図３−２は、実施の形態１による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【図４】図４は、実施の形態２による基板表面処理装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２による太陽電池の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６−１】図６−１は、実施の形態２による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その１）。
【図６−２】図６−２は、実施の形態２による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる基板表面処理装置と方法および太陽電池の製造方法を詳細に説明する。なお、これら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、以下の実施の形態で用いられる太陽電池の製造工程を示す断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による基板表面処理装置の概略構成を模式的に示す図である。ここでは、基板表面処理装置１０Ａとして、基板の一方の主面のエッチングを行うエッチング装置を例に挙げて説明する。
【００１３】
基板表面処理装置１０Ａは、エッチング液１２Ａを貯留する処理槽１１と、処理槽１１の上部に所定の間隔で複数並行して配置され、エッチング対象である基板７０の下面をエッチング液１２Ａに接触させながら搬送する搬送ローラ１３と、を備える。
【００１４】
処理槽１１には、配管２１と循環ポンプ２２を通じて、エッチング液１２Ａを処理槽１１に補給する補給タンク３１が接続される。また、処理槽１１は、処理槽１１から溢れ出たエッチング液１２Ａを回収する外槽４１の内部に設けられている。外槽４１の下部には排出口４２が設けられ、補給タンク３１に配管４３を介して接続される。外槽４１の下面は、たとえば排出口４２に向かって傾斜を有し、処理槽１１から溢れ出たエッチング液１２Ａが自然落下により補給タンク３１へと供給されるようになっている。
【００１５】
処理槽１１と補給タンク３１内には、調温用配管１４，３２がそれぞれ設けられており、調温用配管１４，３２には、図示しない処理液温度制御部によってエッチング液１２Ａが所定の温度となるように温度調整された温度調整用液体が流される。調温用配管１４，３２は、処理液温度制御部を介してループ構造を有しており、処理液温度制御部で温度調整された温度調整用液体が循環される。温度調整用液体は、エッチング液の加熱または冷却に応じて、適宜選択されるが、たとえば水などを用いることができる。
【００１６】
搬送ローラ１３は、基板７０の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有し、図示しない駆動機構によって、所定の方向に回転される。ここで、搬送ローラ１３の回転軸方向の長さは、基板７０の搬送方向に直交する方向の幅以上とされる。また、搬送ローラ１３には、搬送ローラ１３の表面の温度を所定の温度に維持する搬送ローラ温調機構が設けられている。ここでは、搬送ローラ温調機構は、搬送ローラ１３の温度を調整する温度調整用液体５２を所定の温度で貯留するとともに送出することができる搬送ローラ温度制御部５１と、搬送ローラ温度制御部５１と搬送ローラ１３との間を接続する配管５３と、を有する。この配管５３は、搬送方向の両端部に位置する搬送ローラ１３に接続されている。また、各搬送ローラ１３内を温度調整用液体５２が順に流れるように、各搬送ローラ１３間には図示しない配管が接続される構成となっている。搬送ローラ１３の内部は、温度調整用液体５２を流すことができるように二重構造となっており、温度調整用液体５２が流れる流路が形成されている。この流路は配管５３や図示しない配管と接続される。さらに、搬送ローラ１３の表面近傍内部には、熱電対などの図示しない温度測定部が設けられ、その結果が搬送ローラ温度制御部５１へと出力されるようになっている。
【００１７】
このような構造の基板表面処理装置１０Ａでの動作について説明する。処理液温度制御部によって温度制御された温度調整用液体が調温用配管３２に流され、補給タンク３１内に溜められたエッチング液１２Ａは、所定の温度となるように制御される。所定の温度になると循環ポンプ２２によって補給タンク３１から処理槽１１へとエッチング液１２Ａが送出される。処理槽１１でも、処理液温度制御部によって温度制御された温度調整用液体が調温用配管１４に流され、処理槽１１内のエッチング液１２Ａが所定の温度となるように制御される。
【００１８】
その後、搬送ローラ１３上に、エッチング対象となる面を下向きにして、複数並べられた搬送ローラ１３上に基板７０が水平に載置される。搬送ローラ１３が回転されると、搬送ローラ１３上を基板７０が移動していく。このとき、搬送ローラ１３間の領域で、基板７０の下側の面がエッチング液１２Ａと接触し、エッチングが行われることになる。ここで、処理槽１１の搬送方向の距離を、搬送ローラ１３によって搬送される基板７０が横切るまでの間に、基板７０の下面が所望量エッチングされるように、搬送ローラ１３の回転速度が決定される。
【００１９】
エッチング中も、処理槽１１内のエッチング液１２Ａの温度が所定の温度となるように制御される。また、補給タンク３１からエッチング液１２Ａが処理槽１１へと供給されるが、処理槽１１の容量をオーバーした分は、処理槽１１の上部から溢れ出し、外槽４１へと流れ込む。外槽４１に流れ込んだエッチング液１２Ａは、排出口４２から配管４３を介して補給タンク３１へと戻る。そして、補給タンク３１で再び温度調整され、循環ポンプ２２で処理槽１１へと供給されるという処理が繰り返される。
【００２０】
ところで、エッチング中には、基板７０とエッチング液１２Ａとのエッチング反応熱によって搬送ローラ１３の表面温度が徐々に上昇していき、エッチングレートの不安定要因となる。そこで、温度測定部で測定した搬送ローラ１３の温度をフィードバックし、搬送ローラ１３の温度が所定の温度となるように、搬送ローラ温度制御部５１は温度調整用液体５２の温度を制御し、配管５３を介して搬送ローラ１３へと送出する。送出された温度調整用液体５２は、各搬送ローラ１３の内部を通って、配管５３を介して再び搬送ローラ温度制御部５１へと戻ってくる。このようにして、搬送ローラ１３の表面の温度が、エッチング液１２Ａの温度と略一致するようにしている。
【００２１】
なお、図１では、インラインタイプの基板表面処理装置で、搬送ローラ１３の温度を一括して一つの搬送ローラ温度制御部５１で制御する構造としている。このような装置で、基板７０が所定の間隔で連続的に投入される場合には、搬送ローラ１３の温度上昇は各搬送ローラ１３間で一定となるため、搬送ローラ１３の温度の制御性に関する問題は生じない。
【００２２】
また、図１の例では、搬送ローラ１３を一括して一つの搬送ローラ温度制御部５１で制御しているが、１本の搬送ローラ１３毎または複数本を単位としたブロック毎に搬送ローラ温度制御部５１を設置してもよい。このように個別制御する方が、より精度の高い搬送ローラ１３の温度制御を実施することができる。ただし、この場合には、搬送ローラ温度制御部５１を複数台設置する必要がある。
【００２３】
つぎに、このようなエッチング装置を用いた太陽電池の製造方法について説明する。図２は、実施の形態１による太陽電池の製造方法の手順の一例を示すフローチャートであり、図３−１〜図３−２は、実施の形態１による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である。
【００２４】
まず、図３−１（ａ）に示されるように、単結晶半導体基板としての比抵抗２Ω・ｃｍ程度のボロン（Ｂ）をドープしたＰ型の単結晶シリコン基板１１２を用意する。ついで、単結晶シリコン基板１１２を、７０℃に加熱したアルカリ溶液中、たとえば１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬し、基板表面をエッチングおよび洗浄する（ステップＳ１１）。これによって、基板スライス時に基板表面近くに生じるダメージ領域を取り除くと同時に基板表面洗浄を実施する。
【００２５】
ついで、アルカリ溶液、たとえば上記と同じ１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液と、アルコール溶液、たとえばイソプロピルアルコールを１％程度添加した溶液との混合溶液中で、８０℃程度で５分間異方性エッチングを用い、単結晶シリコン基板１１２の表面にテクスチャ構造を形成する（ステップＳ１２）。なお、図では、テクスチャ構造の図示を省略している。
【００２６】
その後、図３−１（ｂ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２を熱酸化炉へ投入し、Ｎ型の不純物としてのリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱し、単結晶シリコン基板１１２表面にリンを拡散させ、導電型を反転させたＮ＋層１１３を形成する。ここでは、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）ガス雰囲気中で約９００℃で、２０分間程度加熱することによって単結晶シリコン基板１１２の表面に半導体のＰＮ接合領域を形成する（ステップＳ１３）。ついで、これを５％程度のフッ化水素酸水溶液中に５分間程度浸漬して単結晶シリコン基板１１２の表面に形成されたリンガラス膜を除去する。
【００２７】
その後、図３−１（ｃ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の一方の主面（以下、表面という）上に反射防止膜１１４を形成する（ステップＳ１４）。反射防止膜１１４として、シラン、アンモニアおよび窒素ガスを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法によって形成されたシリコン窒化膜を用いることができる。シリコン窒化膜の膜厚および屈折率は、光反射を抑制する値に設定することができ、たとえば屈折率を約２．０とし、膜厚を約８０ｎｍとすることができる。
【００２８】
ついで、図３−１（ｄ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の他方の主面（以下、裏面という）のＮ＋層１１３をエッチングによって除去する（ステップＳ１５）。このときに、たとえば図１に示した基板表面処理装置１０Ａを用いることができる。単結晶シリコン基板１１２からなる太陽電池を製造する際のエッチング液１２Ａとして、たとえばフッ酸５０％水溶液と硝酸６０％水溶液を１：１の割合で混合した溶液を用いることができる。このエッチング液１２Ａを用いて単結晶シリコン基板１１２をエッチングする場合には、１５℃程度の温度とすることで、エッチングレートの安定性が増し制御し易くなる。そのため、図示しない処理液温度制御部は、処理槽１１中と補給タンク３１中のエッチング液１２Ａの温度が１５℃程度となるように、所定の温度に調整された温度調整用液体を調温用配管１４，３２中に循環させる。
【００２９】
また、エッチング液１２Ａの温度を１５℃程度とするので、搬送ローラ１３の温度もエッチング液１２Ａの温度と同程度となるように、搬送ローラ温度制御部５１は、所定の温度に調整された温度調整用液体５２を配管５３を介して送出し、搬送ローラ１３間を循環させる。搬送ローラ１３内の流路に流す温度調整用液体５２として、たとえば純水に５０％程度のアルコールを添加した不凍液を用いることができる。
【００３０】
このようなエッチング液１２Ａを満たした処理槽１１上部に設けられた搬送ローラ１３上に、単結晶シリコン基板１１２を、裏面が下側となるように載置し、搬送ローラ１３で搬送する。これによって、単結晶シリコン基板１１２の裏面がエッチング液１２Ａと接触し、裏面のＮ＋層１１３がエッチングされ、除去される。
【００３１】
なお、１５６ｍｍ角の太陽電池用基板を１０ｍｍ間隔で連続処理する際に、搬送速度を０．５ｍ／ｓｅｃとし、ローラ間隔を５０ｍｍピッチとする場合には、搬送ローラ温度制御部５１の温度を７℃に設定すると搬送ローラ１３の表面温度を１５℃に保つことができる。このような搬送ローラ１３の温調機能が存在しない従来の装置を用いる場合には、単結晶シリコン基板１１２とエッチング液１２Ａとのエッチング反応熱によって搬送ローラ１３の表面温度が徐々に上昇してゆき、エッチングレートの不安定要因となる。その結果、Ｎ＋層１１３の除去ができない場合が生じ得る。
【００３２】
ついで、図３−２（ａ）に示されるように、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１１２の裏面にスクリーン印刷法で印刷して裏面側電極層１１６ａを形成する（ステップＳ１６）。また、図３−２（ｂ）に示されるように、銀を混入したペーストを単結晶シリコン基板１１２の表面に櫛形にスクリーン印刷法で印刷して受光面側電極層１１５ａを形成する（ステップＳ１７）。
【００３３】
そして、図３−２（ｃ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の焼成処理を実施する（ステップＳ１８）。焼成処理は、たとえば、大気雰囲気中、８００〜９００℃で実施し、表面には受光面側電極１１５が形成され、裏面には裏面側電極１１６が形成される。このとき、図示していないが、受光面側電極１１５は、接合部分において、反射防止膜１１４を突き抜けＮ＋層１１３とコンタクトする。これによって、Ｎ＋層１１３は受光面側電極１１５と良好な抵抗性接合を得ることができる。また、裏面に形成されたアルミニウムの混入したペーストからアルミニウムの一部が単結晶シリコン基板１１２中に拡散し、単結晶シリコン基板１１２の裏面側にＢＳＦ（Back  Surface  Field）機能を有するＰ＋層１１７が形成される。以上の工程によって、太陽電池１１１が作製される。
【００３４】
以上説明したように、実施の形態１では、エッチング時に基板７０を搬送する搬送ローラ１３の温度をエッチング液１２Ａと同等の温度となるように制御するようにした。これによって、エッチングレートの安定性が増し、基板面内の処理の安定性と均一性を高めることができ、エッチングプロセスの制御性を高くすることができるという効果を有する。
【００３５】
また、この基板表面処理装置１０Ａをたとえば太陽電池セルの裏面のＮ＋層１１３の除去などに使用すれば、従来に比して安価にかつ確実に裏面側のＮ＋層１１３を除去した高性能の太陽電池セルを得ることができるという効果を有する。
【００３６】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による基板表面処理装置の概略構成を模式的に示す図である。ここでは、基板表面処理装置１０Ｂとして、基板７０の一方の主面にめっきを行うめっき装置を例に挙げて説明する。
【００３７】
基板表面処理装置１０Ｂは、めっき液１２Ｂを貯留する処理槽１１と、処理槽１１の上部に所定の間隔で複数並行して配置され、めっき対象である基板７０の下面をめっき液１２Ｂに接触させながら搬送する搬送ローラ１３と、を備える。
【００３８】
処理槽１１には、配管２１と循環ポンプ２２を通じて、めっき液１２Ｂを処理槽１１に補給する補給タンク３１が接続される。また、処理槽１１は、処理槽１１から溢れ出ためっき液１２Ｂを回収する外槽４１の内部に設けられている。外槽４１の下部には排出口４２が設けられ、補給タンク３１に配管４３を介して接続される。外槽４１の下面は、たとえば排出口４２に向かって傾斜を有し、処理槽１１から溢れ出ためっき液１２Ｂが自然落下により補給タンク３１へと供給されるようになっている。
【００３９】
処理槽１１内には、調温用ヒータ１５が設けられ、調温用ヒータ１５には、調温用ヒータ１５への電流を制御してめっき液１２Ｂの温度を制御する図示しない処理液温度制御部が接続される。
【００４０】
また、補給タンク３１と処理槽１１との間を接続する配管２１には、循環ポンプ２２によって処理槽１１に供給されるめっき液１２Ｂを加熱する循環ラインヒータ２３が設けられている。この循環ラインヒータ２３によっても、めっき液１２Ｂの温度が所定の温度となるように調整される。なお、図４の例では、調温用ヒータ１５と循環ラインヒータ２３の両方が設けられているが、めっき液１２Ｂの加熱方法はこれに限定されるものではなく、種々の方式のものを用いることができる。たとえば、調温用ヒータ１５と循環ラインヒータ２３のうちのいずれか一方のみが設けられる構成でもよいし、処理槽１１内に調温用ヒータ１５を設けるのではなく、処理槽１１を外周部より加温するような方式でもよい。
【００４１】
搬送ローラ１３は、基板７０の搬送方向に垂直な方向に回転軸を有し、図示しない駆動機構によって、所定の方向に回転される。ここで、搬送ローラ１３の回転軸方向の長さは、基板７０の搬送方向に直交する方向の幅以上とされる。また、搬送ローラ１３の外周部には、めっき電極１３０が設けられている。めっき電極１３０は、電極材料の芯材１３１と、この芯材１３１の表面に設けられ、搬送対象の基板７０が接触して傷ついてしまうことを防ぐ導電性保護膜１３２と、を有する。芯材１３１としてめっき液１２Ｂに対する耐腐食性を有する金属材料（導電性材料）が用いられ、導電性保護膜１３２として、たとえば１ｍｍの厚さのカーボンを多量に含む導電性の軟質材を用いることができる。このような軟質材として、たとえば、導電性ゴムや導電性の軟質樹脂があげられる。各搬送ローラ１３のめっき電極１３０は、めっき電極線６２を介してめっき電源６１と接続されている。
【００４２】
また、搬送ローラ１３には、搬送ローラ１３の表面の温度を所定の温度に維持する搬送ローラ温調機構が設けられている。ここでは、搬送ローラ温調機構は、搬送ローラ１３の温度を調整する温度調整用液体５２を所定の温度で貯留するとともに送出することができる搬送ローラ温度制御部５１と、搬送ローラ温度制御部５１と搬送ローラ１３との間を接続する配管５３と、を有する。この配管５３は、搬送方向の両端部に位置する搬送ローラ１３に接続されている。また、各搬送ローラ１３内を温度調整用液体５２が順に流れるように、各搬送ローラ１３間には図示しない配管が接続される構成となっている。搬送ローラ１３の内部は、温度調整用液体５２を流すことができるように二重構造となっており、温度調整用液体５２が流れる流路が形成されている。この流路は配管５３や図示しない配管と接続される。さらに、搬送ローラ１３（めっき電極１３０）の表面近傍内部には、熱電対などの図示しない温度測定部が設けられ、その結果が搬送ローラ温度制御部５１へと出力されるようになっている。なお、温度調整用液体５２は、めっき電極１３０からのリーク電流を防止するために、１０ＭΩｃｍ以上の比抵抗を有していることが望ましい。ただし、めっき電極１３０と温度調整用液体５２との間の絶縁性が十分に確保されている場合には、１０ＭΩｃｍ未満の比抵抗を有する温度調整用液体５２を用いてもよい。
【００４３】
このような構造の基板表面処理装置１０Ｂでの動作について説明する。補給タンク３１内に溜められためっき液１２Ｂは、循環ポンプ２２によって補給タンク３１から処理槽１１へと送出される。このとき、循環ラインヒータ２３によってめっき液１２Ｂは所定の温度となるように加熱される。処理槽１１でも、処理液温度制御部によって調温用ヒータ１５が加熱され、処理槽１１内のめっき液１２Ｂが所定の温度となるように制御される。
【００４４】
また、めっき液１２Ｂは継続的に補給タンク３１から処理槽１１へと供給されるが、処理槽１１の容量をオーバーした分は、処理槽１１の上部から溢れ出し、外槽４１へと流れ込む。外槽４１に流れ込んだめっき液１２Ｂは、排出口４２から配管４３を介して補給タンク３１へと戻る。そして、補給タンク３１から循環ポンプ２２で処理槽１１へと加熱されて供給されるという処理が繰り返される。
【００４５】
その後、搬送ローラ１３上に、めっき対象となる面を下向きにして、複数並べられた搬送ローラ１３上に導電性を有するまたは導電性を有するように処理された基板７０が水平に載置される。搬送ローラ１３が回転されると、搬送ローラ１３上を基板７０が移動していく。そして、めっき電源６１からめっき電極線６２を介して各搬送ローラ１３のめっき電極１３０に電流を印加して、電解めっきを実施する。このとき、めっき電極１３０と基板７０の下側の面とが接触することによって、基板７０に電流が流れ、基板７０の下側の面にめっき膜が形成されることになる。めっき中も、処理槽１１内のめっき液１２Ｂの温度が所定の温度となるように処理液温度制御部と調温用ヒータ１５によって制御される。ここで、処理槽１１の搬送方向の距離を、搬送ローラ１３によって搬送される基板７０が横切るまでの間に、基板７０の下面に所望の厚さのめっき膜が形成されるように搬送ローラ１３の回転速度が決定される。
【００４６】
ところで、めっき中には、めっき電極１３０が通電によって加熱されるため、基板７０のめっき電極１３０との接触部と非接触部とで温度差が生じ、めっき膜の膜質に差が生じることがある。そこで、温度測定部で測定した搬送ローラ１３の温度をフィードバックし、搬送ローラ１３の温度がめっき液１２Ｂと略同じ温度となるように、搬送ローラ温度制御部５１は温度調整用液体５２の温度を制御し、配管５３を介して搬送ローラ１３へと送出する。送出された温度調整用液体５２は、各搬送ローラ１３の内部を通って、配管５３を介して再び搬送ローラ温度制御部５１へと戻ってくる。このようにして、搬送ローラ１３の表面の温度が、めっき液１２Ｂの温度と略一致するようにしている。
【００４７】
なお、図４では、インラインタイプの基板表面処理装置で、搬送ローラ１３の温度を一括して一つの搬送ローラ温度制御部５１で制御する構造としている。このような装置で、基板７０が所定の間隔で連続的に投入される場合には、搬送ローラ１３の温度上昇は各搬送ローラ１３間で一定となるため、搬送ローラ１３の温度の制御性に関する問題は生じない。
【００４８】
また、図４の例では、搬送ローラ１３を一括して一つの搬送ローラ温度制御部５１で制御しているが、１本の搬送ローラ１３毎または複数本を単位としたブロック毎に搬送ローラ温度制御部５１を設置してもよい。このように個別制御する方が、より精度の高い搬送ローラ１３の温度制御を実施することができる。ただし、この場合には、搬送ローラ温度制御部５１を複数台設置する必要がある。
【００４９】
さらに、図４の例では温度調整用液体５２を搬送ローラ１３内部に循環させることで、めっき電極１３０の温度制御を実施しているが、めっき電極１３０の内部にペルチェ素子と温度測定子を内包させておき、めっき電極１３０を直接温度制御するような方式にしてもよい。
【００５０】
つぎに、このようなエッチング装置を用いた太陽電池の製造方法について説明する。図５は、実施の形態２による太陽電池の製造方法の手順の一例を示すフローチャートであり、図６−１〜図６−２は、実施の形態２による太陽電池の製造方法の処理手順の一例を模式的に示す断面図である。
【００５１】
まず、図６−１（ａ）に示されるように、単結晶半導体基板としての比抵抗２Ω・ｃｍ程度のボロン（Ｂ）をドープしたＰ型の単結晶シリコン基板１１２を用意する。ついで、単結晶シリコン基板１１２を、７０℃に加熱したアルカリ溶液中、たとえば１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液に１０分間浸漬し、基板表面をエッチングおよび洗浄する（ステップＳ３１）。これによって、基板スライス時に基板表面近くに生じるダメージ領域を取り除くと同時に基板表面洗浄を実施する。
【００５２】
ついで、アルカリ溶液、たとえば上記と同じ１０％程度の水酸化ナトリウム水溶液と、アルコール溶液、たとえばイソプロピルアルコールを１％程度添加した溶液との混合溶液中で、８０℃程度で５分間異方性エッチングを用い、単結晶シリコン基板１１２の表面にテクスチャ構造を形成する（ステップＳ３２）。なお、図では、テクスチャ構造の図示を省略している。
【００５３】
その後、図６−１（ｂ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２を熱酸化炉へ投入し、Ｎ型の不純物としてのリン（Ｐ）の雰囲気下で加熱し、単結晶シリコン基板１１２表面にリンを拡散させ、導電型を反転させたＮ＋層１１３を形成する。ここでは、オキシ塩化リンガス雰囲気中で約９００℃で、２０分間程度加熱することにより単結晶シリコン基板１１２の表面に半導体のＰＮ接合領域を形成する（ステップＳ３３）。ついで、これを５％程度のフッ化水素酸水溶液中に５分間程度浸漬して単結晶シリコン基板１１２の表面に形成されたリンガラス膜を除去する。
【００５４】
その後、図６−１（ｃ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の一方の主面（以下、表面という）上に反射防止膜１１４を形成する（ステップＳ３４）。反射防止膜１１４として、シラン、アンモニアおよび窒素ガスを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコン窒化膜を用いることができる。シリコン窒化膜の膜厚および屈折率は、光反射を抑制する値に設定することができ、たとえば屈折率を約２．０とし、膜厚を約８０ｎｍとすることができる。
【００５５】
ついで、図６−１（ｄ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の他方の主面（以下、裏面という）のＮ＋層１１３上にＮｉめっき膜からなる裏面側電極１１６を形成する（ステップＳ３５）。このときに、たとえば図４に示した基板表面処理装置１０Ｂを用いることができる。めっき液１２Ｂとして、たとえばメルテックス社製のＮｉめっき液「メルブライト（登録商標）ＥＦ−２２０（商品名）」等を用いることができる。このめっき液１２Ｂは、５０℃程度の温度で用いることが好ましい。そのため、図示しない処理液温度制御部は、処理槽１１中のめっき液１２Ｂの温度が５０℃程度となるように調温用ヒータ１５と循環ラインヒータ２３の温度を制御する。また、このめっき液１２Ｂを用いて５０℃でＮｉめっきを施す際には、めっき電源６１からめっき電極線６２を介して、搬送ローラ１３に対して５Ａ／本程度の電流（１０Ｖの場合）を印加することができる。なお、めっき電極１３０の芯材１３１としては、酸性のめっき液に対する耐腐食性を有する構造であることが望ましく、たとえばＴｉによって構成される。
【００５６】
さらに、めっき液１２Ｂの温度を５０℃程度とするので、搬送ローラ１３の温度もめっき液１２Ｂの温度と同程度となるように、搬送ローラ温度制御部５１は、所定の温度に調整された温度調整用液体５２を配管５３を介して送出し、搬送ローラ１３間を循環させる。搬送ローラ１３内の流路に流す温度調整用液体５２として、たとえば純水を用いることができるが、このほかにも純水にアルコールを添加した不凍液を用いることができる。
【００５７】
このようなめっき液１２Ｂを満たした処理槽１１上部に設けられた搬送ローラ１３上に、単結晶シリコン基板１１２を、裏面が下側となるように載置し、搬送ローラ１３で搬送する。これによって、単結晶シリコン基板１１２の裏面がめっき液１２Ｂと接触し、Ｎ＋層１１３上にＮｉめっき膜からなる裏面側電極１１６が形成される。
【００５８】
なお、１５６ｍｍ角の太陽電池用基板を１０ｍｍ間隔で連続処理する際に、搬送速度を０．５ｍ／ｓｅｃとし、ローラ間隔を５０ｍｍピッチとする場合には、搬送ローラ温度制御部５１の温度を４２℃に設定するとめっき電極１３０の表面温度を５０℃に保つことができる。このようなめっき電極１３０の温調機能が存在しない場合には、めっき電極１３０が通電によって加熱されるため、基板７０のめっき電極１３０との接触部と非接触部でのめっき膜に膜質差が生じることとなる。
【００５９】
その後、図６−２（ａ）に示されるように、銀を混入したペーストを単結晶シリコン基板１１２の表面に櫛形にスクリーン印刷法で印刷して受光面側電極層１１５ａを形成する（ステップＳ３６）。そして、図６−２（ｂ）に示されるように、単結晶シリコン基板１１２の焼成処理を実施する（ステップＳ３７）。焼成処理は、たとえば、大気雰囲気中、８００〜９００℃で実施し、表面には受光面側電極１１５が形成される。このとき、図示していないが、受光面側電極１１５は、接合部分において、反射防止膜１１４を突き抜けＮ＋層１１３とコンタクトする。これによって、Ｎ＋層１１３は受光面側電極１１５と良好な抵抗性接合を得ることができる。以上の工程によって、太陽電池１１１が作製される。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態２では、めっき時に基板７０を搬送する搬送ローラ１３の温度をめっき液１２Ｂと同等の温度となるように制御するようにした。これによって、めっき成膜時の安定性が増し、基板面内の処理の安定性と均一性を高めることができ、めっきプロセスの制御性を高くすることができるという効果を有する。
【００６１】
また、この基板表面処理装置１０Ｂをたとえば太陽電池セルの裏面のＮ＋層１１３上への裏面側電極１１６の形成などに使用すれば、従来に比して安価にかつ確実に裏面側のＮ＋層１１３上に裏面側電極１１６としてＮｉ膜が形成された高性能の太陽電池セルを得ることができるという効果を有する。
【００６２】
なお、実施の形態１，２では、単結晶シリコン基板を用いて太陽電池を製造する場合を説明したが、多結晶シリコン基板を用いてもよいし、ゲルマニウムやガリウム砒素など他の半導体材料からなる単結晶基板または多結晶基板を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ａ，１０Ｂ  基板表面処理装置
１１  処理槽
１２Ａ  エッチング液
１２Ｂ  めっき液
１３  搬送ローラ
１４，３２  調温用配管
１５  調温用ヒータ
２１，４３，５３  配管
２２  循環ポンプ
２３  循環ラインヒータ
３１  補給タンク
４１  外槽
４２  排出口
５１  搬送ローラ温度制御部
５２  温度調整用液体
６１  めっき電源
６２  めっき電極線
７０  基板
１１１  太陽電池
１１２  単結晶シリコン基板
１１３  Ｎ＋層
１１４  反射防止膜
１１５  受光面側電極
１１５ａ  受光面側電極層
１１６  裏面側電極
１１６ａ  裏面側電極層
１１７  Ｐ＋層
１３０  めっき電極
１３１  芯材
１３２  導電性保護膜
【図１】
2013143491.tif 000003
【図２】
2013143491.tif 000004
【図３−１】
2013143491.tif 000005
【図３−２】
2013143491.tif 000006
【図４】
2013143491.tif 000007
【図５】
2013143491.tif 000008
【図６−１】
2013143491.tif 000009
【図６−２】
2013143491.tif 000010