(57)【要約】【課題】太陽電池を製造する際に、半導体ウエハをカセットに収納する際の半導体ウエハ間の接触を抑制する技術を提供する。【解決手段】第１アーム１０ａ、第２アーム１０ｂでは、半導体ウエハを吸着させるための平らな第１吸着面１４ａ、第２吸着面１４ｂが上面側にそれぞれ配置されている。連結部材１２は、第１アーム１０ａと第２アーム１０ｂとのそれぞれの片側端を連結する。第１アーム１０ａと第２アーム１０ｂのそれぞれの第１吸着面１４ａと第２吸着面１４ｂにおいて、互いに対向した内側が、内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを吸着させるための平らな吸着面が上面側にそれぞれ配置された１対のアームと、
前記１対のアームのそれぞれの片側端を連結する連結部材とを備え、
前記１対のアームのそれぞれの吸着面において、互いに対向した内側が、前記内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜することを特徴とする半導体ウエハ搬送装置。
【請求項２】
半導体ウエハに対して、エッチングを行うステップと、
半導体ウエハの両端縁部を支持することによって、複数の半導体ウエハを並置可能なカセットに、エッチングを行った半導体ウエハを収納するステップと、
エッチングを行った半導体ウエハが収納されたカセットを移動させるステップと、
移動させたカセットに収納された半導体ウエハに対して、アモルファスシリコン層を形成するステップとを備え、
前記収納するステップでは、半導体ウエハ搬送装置に含まれた１対のアームのそれぞれの上面側に配置された吸着面であって、かつ互いに対向した内側が、前記内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜した吸着面に半導体ウエハを吸着させ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】
本発明は、太陽電池の製造技術に関し、特に、半導体ウエハを搬送する半導体ウエハ搬送装置およびそれを利用した太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の製造工程において、ガラス基板上に透明電極膜を形成したり、薄膜トランジスタを形成したりする処理の前の段階では、複数のガラス基板が、所定間隔をおいて上下複数段に収容可能な基板カセットに収容されている。基板カセットからガラス基板を取り出すために、基板取り出し用ピックが使用される。基板取り出し用ピックは、一対のアームを含み、各アームの基板持ち上げ面がアームのカセットに対する出入方向に対し垂直な断面において山形を呈するように形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池の製造工程では、半導体ウエハに対して、エッチング処理等がなされる。エッチング処理がなされた半導体ウエハも、カセットに複数収納される。その際、半導体ウエハの両端縁部がカセットに支持される。エッチング処理がなされた半導体ウエハの厚みは元の半導体ウエハの厚みよりも薄くなるので、エッチング処理前に比べて半導体ウエハの中央部が下方に撓みやすい。このような半導体ウエハがカセットに既に収納されている状況下において、新たな半導体ウエハをカセットに挿入する際、半導体ウエハ間の接触が抑制されるべきである。一方、カセットに半導体ウエハを挿入したり、カセットから半導体ウエハを取り出したりする場合には、半導体ウエハ搬送装置が使用される。特に、半導体ウエハ搬送装置におけるアームの上面側に半導体ウエハが吸着される。しかしながら、アームの断面が山形を呈している場合、半導体ウエハの吸着には不十分な吸着力しか得ることができない。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、太陽電池を製造する際に、半導体ウエハをカセットに収納する際の半導体ウエハ間の接触を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の半導体ウエハ搬送装置は、半導体ウエハを吸着させるための平らな吸着面が上面側にそれぞれ配置された１対のアームと、１対のアームのそれぞれの片側端を連結する連結部材とを備える。１対のアームのそれぞれの吸着面において、互いに対向した内側が、内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜する。
【０００７】
本発明の別の態様は、太陽電池の製造方法である。この方法は、半導体ウエハに対して、エッチングを行うステップと、半導体ウエハの両端縁部を支持することによって、複数の半導体ウエハを並置可能なカセットに、エッチングを行った半導体ウエハを収納するステップと、エッチングを行った半導体ウエハが収納されたカセットを移動させるステップと、移動させたカセットに収納された半導体ウエハに対して、アモルファスシリコン層を形成するステップとを備える。収納するステップでは、半導体ウエハ搬送装置に含まれた１対のアームのそれぞれの上面側に配置された吸着面であって、かつ互いに対向した内側が、内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜した吸着面に半導体ウエハを吸着させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、太陽電池を製造する際に、半導体ウエハをカセットに収納する際の半導体ウエハ間の接触を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る太陽電池の製造手順を示すフローチャートである。
【図２】図２（ａ）−（ｅ）は、図１に示す太陽電池の製造手順の各工程における、太陽電池の断面を示す図である。
【図３】実施形態に係る半導体ウエハ搬送装置の構成を示す上面図である。
【図４】図３の半導体ウエハ搬送装置の構成を示す断面図である。
【図５】図３の半導体ウエハ搬送装置に半導体ウエハを吸着させた場合の構成を示す上面図である。
【図６】図５の半導体ウエハ搬送装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るカセットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態を具体的に説明する前に、概要を述べる。本実施形態は、太陽電池を製造する途中において、エッチングを実行した半導体ウエハを真空成膜装置まで移動させる工程に関する。移動には、複数の半導体ウエハを収納可能なカセットが使用される。カセット内部の両側面には、半導体ウエハの両端縁部のそれぞれを支持するための支持棚が設けられる。この支持棚は、複数の半導体ウエハを支持するために、側面の縦方向に複数段設けられる。前述のごとく、エッチングを実行した半導体ウエハは非常に薄いので、支持棚で支持されると、中央部分が下向きに撓む。上方の支持棚から順に半導体ウエハを挿入していくと、新たな挿入すべき半導体ウエハが、既に挿入した半導体ウエハの中央部分に接触してしまうおそれがある。これに対応するために、本実施形態では、半導体ウエハをカセットに挿入する際に、半導体ウエハ搬送装置における１対のアームの吸着面に半導体ウエハを吸着させる。さらに、半導体ウエハ搬送装置に吸着させた半導体ウエハの撓み方が、カセットに既に収納された半導体ウエハの撓み方に近くなるように、吸着面に傾斜が設けられる。
【００１１】
図１は、実施形態に係る太陽電池の製造手順を示すフローチャートである。図２（ａ）−（ｅ）は、図１に示す太陽電池の製造手順の各工程における、太陽電池の断面を示す図である。スライス工程では、インゴットをスライスすることによって半導体ウエハが生成される（Ｓ１０）。太陽電池の場合、インゴットからスライスされたままの半導体ウエハを使用することが多い。一方、図２（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０には、スライス時に生じた傷による表面ダメージ、汚染が存在する。
【００１２】
除去工程では、半導体ウエハの表面ダメージ、汚染が除去される（Ｓ１２）。除去工程において、半導体ウエハの表面の１０〜２０μｍ程度がエッチングされる。図２（ｂ）に示すように、半導体ウエハ２０の表面の傷が除去される。除去工程によるエッチングが不十分であると、開放電圧（Ｖｏｃ）が低下する。開放電圧は、太陽電池の正極と負極との間に何も接続しない状態での電圧である。
【００１３】
エッチング工程では、半導体ウエハに対して、エッチングを行うことによって、受光面に凹凸形状が形成される（Ｓ１４）。図２（ｃ）に示すように、凹凸形状が半導体ウエハ２０の表面に形成されることによって、平坦な受光面であれば１回の反射で外部へと逃げてしまう光であっても、傾斜面を何回か反射させて、半導体ウエハ２０の内部への導入が可能になる。その結果、より多くの光を太陽電池内部に吸収させることができ、太陽電池の特性が向上する。なお、エッチングを行うことによって、半導体ウエハの厚さがさらに薄くなる。
【００１４】
収納工程では、図示しない半導体ウエハ搬送装置を使用することによって、エッチングを行った半導体ウエハがカセットに収納される（Ｓ１６）。一般的に、太陽電池の製造工場では、太陽電池の製造が自動化され、後述の真空成膜装置への半導体ウエハのロード、アンロードがロボット等を用いて自動化されている。このような半導体ウエハのロード、アンロード時には半導体ウエハ搬送装置が使用される。半導体ウエハ搬送装置には、１対のアームが含まれており、１対のアームのそれぞれの上面側に配置された吸着面に、エッチングを行った半導体ウエハが吸着される。ここで、１対のアームの吸着面における互いに対向した内側が外側よりも下がるように傾斜しているので、１対のアームに吸着された半導体ウエハは、１対のアームの中央部分付近にて、下方向に撓む。
【００１５】
カセットは、半導体ウエハの両端縁部を支持することによって、複数の半導体ウエハを並置可能である。両端縁部の支持によって、カセットに収納された半導体ウエハは、１対のアームに載置された半導体ウエハと同様に、中央部分付近にて下方向に撓む。両者が同様の形状になっているので、半導体ウエハ搬送装置に吸着された半導体ウエハをカセットに挿入する際に、当該半導体ウエハと、既に収納されている半導体ウエハとの接触が防止される。移動工程では、エッチングを行った半導体ウエハが収納されたカセットが真空成膜装置に移動される（Ｓ１８）。
【００１６】
形成工程では、移動されたカセットに収納された半導体ウエハに対して、真空成膜装置にてアモルファスシリコン層が形成される（Ｓ２０）。図２（ｄ）に示すように、ｎ型の結晶性シリコン基板の半導体ウエハ２０上に、ｎ型アモルファスシリコン層３０を形成し、半導体ウエハ２０のｎ型アモルファスシリコン層３０を形成した面と反対の面に、ｐ型アモルファスシリコン層３２を形成する。半導体ウエハ２０とｎ型アモルファスシリコン層３０との間、および半導体ウエハ２０とｐ型アモルファスシリコン層３２との間に、パッシベーション層を設けてもよい。パッシベーション層は、例えば、実質的に真性なｉ型アモルファスシリコン、窒化シリコン、酸化シリコンが用いられる。ｎ型アモルファスシリコン層３０およびｐ型アモルファスシリコン層は、例えばＣＶＤ法などの真空成膜法が用いて形成される。ｎ型アモルファスシリコン層３０、ｐ型アモルファスシリコン層３２の上には、透明導電層３４、３６が設けられる。透明導電層３４、３６は、例えば、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛を含む。透明導電層３４、３６は、例えばスパッタリング法などの真空成膜法を用いて形成される。印刷工程では、受光面と裏面に銀ペースト電極が印刷される（Ｓ２２）。図２（ｅ）に示すように、透明導電層３４、３６の上に、スクリーン印刷法を用いて、銀ペースト電極３８を形成する。銀ペースト電極３８は、焼成または乾燥させて硬化させてもよい。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態に係る半導体ウエハ搬送装置１００の構成を示す上面図である。半導体ウエハ搬送装置１００は、アーム１０と総称される第１アーム１０ａ、第２アーム１０ｂ、連結部材１２、吸着面１４と総称される第１吸着面１４ａ、第２吸着面１４ｂを含む。
【００１８】
第１アーム１０ａと第２アーム１０ｂは、略平行に配置されており、１対のアーム１０を形成する。連結部材１２は、１対のアーム１０のそれぞれの片側端を連結する。このような連結部材１２は、第１アーム１０ａと第２アーム１０ｂとのそれぞれの１端を支持するともいえる。そのため、アーム１０は、半導体ウエハの搬送方向に連結部材１２から突出せしめられている。
【００１９】
第１アーム１０ａの上面側には、第１吸着面１４ａが配置され、第２アーム１０ｂの上面側には、第２吸着面１４ｂが配置される。吸着面１４は図示しない孔を備え、孔から空気を吸引することによって、吸着面１４に半導体ウエハが吸着される。このような吸着によって、１対のアーム１０には、半導体ウエハが載置される。吸着面１４を詳しく説明するために、図４を使用する。図４は、半導体ウエハ搬送装置１００の構成を示すＡ−Ａ’断面図である。第１吸着面１４ａと第２吸着面１４ｂは、平らな面であり、互いに対向した内側が、内側とは反対の外側よりも下がるように傾斜している。そのため、各アーム１０を水平に配置した場合の第１吸着面１４ａと第２吸着面１４ｂの高さは、外側よりも内側において低くなる。アーム１０の第１吸着面１４ａ、第２吸着面１４ｂと反対の面の構成は特に限定されないが、第１吸着面１４ａ、第２吸着面１４ｂと同様に傾斜させることが好適である。
【００２０】
図５は、半導体ウエハ搬送装置１００に半導体ウエハ２０を吸着させた場合の構成を示す上面図である。これは、図１のステップ１６に対応し、図３に示した半導体ウエハ搬送装置１００に半導体ウエハ２０が載置されている。半導体ウエハ２０は、中央部２２、端側縁部２４と総称される第１端側縁部２４ａ、第２端側縁部２４ｂを含む。ここでの半導体ウエハ２０には、前述のごとく、エッチングがなされている。
【００２１】
１対のアーム１０における吸着面１４は、搬送すべき半導体ウエハ２０のうち、互いに対向する第１端側縁部２４ａ、第２端側縁部２４ｂの内側部分にそれぞれ当接される。また、１対のアーム１０の対称軸に対して線対称となるように、半導体ウエハ２０が１対のアーム１０に載置されることが望ましい。そのため、１対のアーム１０と半導体ウエハ２０との相対位置関係として、第１端側縁部２４ａと第１アーム１０ａとの距離と、第２端側縁部２４ｂと第２アーム１０ｂとの距離が略同一になるように、１対のアーム１０が半導体ウエハ２０に当接配置される。
【００２２】
このような配置によって、半導体ウエハ２０の中央部２２は、対称軸を通過する。中央部２２は、半導体ウエハ２０の中心部であり、重心を含む。なお、中央部２２は、一点である必要はなく、所定の広さを有した領域であってもよい。図５においては、１対のアーム１０の長さが、半導体ウエハ２０の上下方向の長さよりも短い。なお、搬送すべき半導体ウエハ２０によっては、１対のアーム１０の長さが、半導体ウエハ２０の上下方向の長さより長くなってもよい。
【００２３】
図６は、半導体ウエハ搬送装置１００構成を示すＢ−Ｂ’断面図である。半導体ウエハ２０は、第１吸着面１４ａにおいて第１アーム１０ａに吸着されるとともに、第２吸着面１４ｂにおいて第２アーム１０ｂに吸着される。第１吸着面１４ａと第２吸着面１４ｂとの間において、半導体ウエハ２０は、中央部２２を中心にして、凹状態に反りを生じている。そのため、図６の上下方向において、中央部２２は、第１吸着面１４ａおよび第２吸着面１４ｂの最下部よりも下方に配置される。一方、中央部２２を中心とした凹状態の反りの結果、第１端側縁部２４ａおよび第２端側縁部２４ｂは、第１吸着面１４ａおよび第２吸着面１４ｂの最上部よりも上方に配置される。
【００２４】
ここで、第１吸着面１４ａおよび第２吸着面１４ｂにおける傾斜であって、かつ外側から内側へ下がるような傾斜の角度は、半導体ウエハ２０の自重による凹状態の反りの連続性を維持するような角度とされる。また、前述のごとく、第１吸着面１４ａおよび第２吸着面１４ｂは平面であるので、半導体ウエハ２０との接触面積が広くなり、半導体ウエハ２０の吸着力が大きくなる。
【００２５】
図７は、実施形態に係るカセット５０の構成を示す断面図である。これは、図１のステップ１６に対応する。カセット５０は、支持棚５２と総称される第１支持棚５２ａ、第２支持棚５２ｂを含む。なお、図面を明りょうにするために、１つの半導体ウエハ２０に関連した構成要素だけに符号を付与し、残りでは符号を省略する。また、図７は、図６と同一の方向で示されているので、図の奥方向が、図５の上方向に相当する。カセット５０内の両側の壁部には、第１支持棚５２ａおよび第２支持棚５２ｂが、図７の上下方向に間隔をあけて複数段突設されており、カセット５０は、複数の半導体ウエハ２０を上下方向に並置可能である。
【００２６】
図５、６に示した半導体ウエハ搬送装置１００は、図示しない搬送ロボットに取り付けられ、カセット５０内の第１支持棚５２ａおよび第２支持棚５２ｂの間に挿入される。具体的に説明すると、図７の手前から奥方向へ所定位置まで１対のアーム１０が送り込まれることによって、半導体ウエハ２０が所定位置まで挿入される。その後、１対のアーム１０をわずかに下降させて、第１支持棚５２ａが第１端側縁部２４ａを支持し、第２支持棚５２ｂが第２端側縁部２４ｂを支持することによって、半導体ウエハ２０がカセット５０に収納される。
【００２７】
次に、下側に収納した半導体ウエハ２０に接触しないように注意しながら、１対のアーム１０をカセット５０から引き出すように半導体ウエハ搬送装置１００が動かされる。このようにして第１支持棚５２ａおよび第２支持棚５２ｂに収納された半導体ウエハ２０は、第１端側縁部２４ａおよび第２端側縁部２４ｂが支持されることによって、中央部２２が下方へ垂れ下がるように撓む。このときの半導体ウエハ２０の反りは、１対のアーム１０に半導体ウエハ２０を載置した際に生じる反りと同様の凹状の向きであり、かつ同程度の自重による反りである。そのため、１対のアーム１０上の半導体ウエハ２０の上面は、上段に収納された半導体ウエハに接触しない。また、１対のアーム１０上の半導体ウエハ２０の下面は、下段に収納された半導体ウエハに接触しない。
【００２８】
本実施形態によれば、平らな吸着面において内側が外側よりも下がるように傾斜しているので、半導体ウエハを載置するための十分な吸着力を得ることができる。また、内側が外側よりも下がるように傾斜しているので、半導体ウエハを載置した場合に、１対のアーム間の中央部分において半導体ウエハを下向きに撓ませることができる。また、１対のアーム間の中央部分において半導体ウエハが下向きに撓んでいるので、カセットに既に収納された他の半導体ウエハと同様の形状を実現できる。また、これから挿入すべき半導体ウエハが、カセットに既に収納された他の半導体ウエハと同様の形状を実現しているので、太陽電池を製造する際に、半導体ウエハをカセットに収納する際の半導体ウエハ間の接触を抑制できる。また、アームの吸着面と反対の面も吸着面と同様に傾斜させているため、アーム半導体ウエハとの接触をさらに抑制できる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、半導体ウエハがもっとも薄くなるエッチング工程Ｓ１４のから形成工程Ｓ２０までの期間に、内側が外側よりも下がるように傾斜した吸着面を備えるアームを用いて半導体ウエハを搬送する。これによって、太陽電池を製造する際に、半導体ウエハをカセットに収納する際の半導体ウエハ間の接触を一層抑制できる。
【００３０】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３１】
実施形態において、太陽電池としてアモルファスシリコン太陽電池が製造されている。しかしながらこれに限らず例えば、太陽電池として結晶シリコン太陽電池が製造されてもよい。その際、真空成膜装置におけるアモルファスシリコン層の形成の代わりに、リンやボロンを熱的に拡散することによって、ｐ−ｎ接合が形成される。本変形例によれば、本実施形態をさまざまなタイプの太陽電池の製造に使用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  アーム、  １２  連結部材、  １４  吸着面、  ２０  半導体ウエハ、  ２２  中央部、  ２４  端側縁部、  ５０  カセット、  ５２  支持棚、  １００  半導体ウエハ搬送装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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