JP5409902B2 - ウェットエッチング用治具 - Google Patents

Description

本発明は、ウェットエッチング用治具、特に板状の被加工物を吸引して保持するウェットエッチング用治具に関する。

太陽光発電の発電コストは未だに高く、太陽電池としては材料コスト、製造コストを削減しつつ、変換効率を向上させる事が求められている。そこで、材料コストの多くを占めるウェハの薄型化が図られている。ウェハの薄型化により、光の吸収層は少なくなるとともに、表面の相対的重要度が増してくる。そのため、変換効率の高い太陽電池を製造するためには、光の閉じ込め技術や表裏面のパッシベーション（不活性化）技術が重要となる。

現在の結晶系Ｓｉ太陽電池のほとんどは、受光面にテクスチャー（以下、Ｔｅｘ．と記述）と呼ばれる微小凹凸を設ける事で表面の反射率を低減し、裏面には使用するウェハと同じ導電型の高濃度拡散層を設け、この接合の持つ内蔵電界によって裏面をパッシベートしている。この裏面の拡散層をＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｉｅｌｄ）層と呼ぶ。一般にはｐ型ウェハを使用し、裏面にＡｌペーストを印刷・焼成することでＢＳＦ層を形成している（以下、このＢＳＦをＡｌ−ＢＳＦという）。

しかしながら、ウェハの薄型化とＡｌ−ＢＳＦの相性はあまり良くないことが知られており、ウェハの薄型化を阻害する要因になっている。より具体的には、ＡｌとＳｉには熱膨張率に差があるため、焼成後のウェハには内部応力がかかっている。そのため、ウェハが薄くなるにつれてセルの反りが顕著になり、その後のモジュール作製工程に影響を与えてしまう。このためＡｌ−ＢＳＦに代わる技術として、絶縁膜によって裏面をパッシベートする技術が研究されている。

裏面を絶縁膜でパッシベートするタイプの太陽電池において、裏面のＴｅｘ．が存在すると裏面パッシベーション特性を劣化させる要因となることが知られており、裏面にはＴｅｘ．が存在しないことが好ましい。

Ｔｅｘ．形成には、量産性の高さからウェットエッチングが用いられる事が多い。ウェットエッチングを行う場合、ウェハの表面にだけＴｅｘ．を形成し、裏面へのＴｅｘ．の形成を防ぐにためには、ウェハの片面をレジスト等でマスクした状態でエッチングする必要がある。しかしながら、レジストの形成や除去のために製造コストが増加してしまうという問題が生じる。

このような問題の解決策として、板状の被加工物を吸着した状態で薬液に浸漬する事により被加工物の片面のみをエッチングする技術が、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

特開平０３−１０２７２８号公報 特開平０９−２４６２３５号公報

しかしながら、上記に開示した技術では、被加工物と真空ポンプやチューブなどが略１対１の関係で設けられているため、太陽電池の大量生産に対応することが難しいという問題があった。例えば、一度に１００枚以上の被加工物を一括処理する場合に、その枚数に応じた真空ポンプなどを準備することは現実的ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池の大量生産に対応可能であり、製造コストの抑制を図ることのできるウェットエッチング用治具を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、板状の被加工物をウェットエッチングする際に、被加工物を保持するウェットエッチング用治具であって、空気を吸引するための吸引口が形成された吸引部と、吸引部の周囲を囲むように設けられるとともに被加工物の第１面の所定の領域を囲むように第１面に密着可能とされた第１密着部と、を有して構成される保持部と、吸引口と連通される排気通路と、排気通路に設けられて、吸引部に向かう空気の流れを遮り、吸引部からの空気の流れを許容する逆止弁と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるウェットエッチング用治具によれば、太陽電池の大量生産に対応可能であり、製造コストの抑制を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るウェットエッチング用治具の外観を示す正面図である。 図２は、図１に示すウェットエッチング用治具の側面図である。 図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。 図４は、ウェットエッチング用治具にウェハを保持させる状態を示す図である。 図５は、ウェハを保持するウェットエッチング用治具の断面図である。 図６は、ウェハを保持するウェットエッチング用治具の正面図である。 図７は、ウェットエッチング用治具がカセットに収容された状態を示す平面図である。 図８は、図７に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。 図９は、図７に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視図である。 図１０は、ウェットエッチング用治具からウェハを離脱させる状態を示す図である。

以下に、本発明にかかるウェットエッチング用治具の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、こ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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るウェットエッチング用治具の外観を示す正面図である。図２は、図１に示すウェットエッチング用治具の側面図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。ウェットエッチング用治具１は、本体２、逆止弁１２、Ｏリング１５,１６を備える。

本体２は、略直方体形状を呈する。本体２を構成する複数の面のうち、互いに反対の方向を向く２面は、被加工物を保持する保持面４として機能する。保持面４には、保持面４の略全域を囲むように周状の第１Ｏリング（第１密着部）１５が取り付けられている。ここで、第１Ｏリング１５に囲まれる領域の形状および面積は、被加工物の一方の面（後述するウェハ７の第１面７ａ，図４も参照）の形状および面積と略等しくされる。これにより、被加工物の一方の面の略全域（所定の領域）を囲むように、その一方の面に第１Ｏリング１５を密着させることができる。

また、保持面４には、第１Ｏリング１５よりも内側に、周状の第２Ｏリング（第２密着部）１６が取り付けられている。各Ｏリング１５,１６は、例えばゴムなどの弾性材料で構成される。

保持面４のうち、第１Ｏリング１５と第２Ｏリング１６との間には、溝５が形成されている。また、溝５の底面５ａには、空気を吸引するための吸引口１７が、並べて形成されている。溝５は、吸引口１７が形成された吸引部として機能するが、吸引部は溝形状である必要はなく、保持面４全体が平坦に形成されていてもよい。この場合にも、第１Ｏリング１５と第２Ｏリング１６との間の領域が、吸引口１７の形成された吸引部として機能する。また、吸引口１７は１つだけであってもよい。

本体２の内部には、吸引口１７と連通される排気通路６が形成されている。本体２には、真空ポンプ（図示せず）から延びるチューブ（図示せず）が接続される接続口１１が形成されている。排気通路６は、その一端側が吸引口１７に連通し、その他端側が接続口１１に連通する。

ウェットエッチング用治具１は、接続口１１が上方に位置する状態が通常の使用状態となる。以下、上方や下方という場合には、ウェットエッチング用治具１の通常の使用状態における上方や下方を意味する。本体２は、保持面４同士の間隔が、下方に向かうにしたがって狭くなるように形成されている。したがって、図２に示すように、本体２を側方から見ると、下方に向けて細くなる形状となっている。

本体２には、保持面４と異なる側方の面に張出部１３が形成されている。張出部１３は、後述するカセット内でウェットエッチング用治具１を位置決めする位置決め部として機能する。

逆止弁１２は、排気通路６の途中に設けられる。逆止弁１２は、吸引口１７から接続口１１に向かう空気の流れ（矢印Ｐに示す流れ）を許容し、接続口１１から吸引口１７に向かう空気の流れ（矢印Ｑに示す流れ）を遮る。

図４は、ウェットエッチング用治具１にウェハを保持させる状態を示す図である。図５は、ウェハを保持するウェットエッチング用治具１の断面図である。図６は、ウェハを保持するウェットエッチング用治具１の正面図である。

図４に示すように、被加工物としてのウェハ７を載置するための載置溝８ａが形成されたウェハセッティング用治具８を用いて、ウェットエッチング用治具１にウェハ７を保持させる。ウェハセッティング用治具８の載置溝８ａは、保持面４の傾きに沿って形成されており、底面に向かって幅が狭くなっている。載置溝８ａの両壁にウェハ７を立て掛けて、ウェットエッチング用治具１を挿入させることで、各Ｏリング１５,１６をウェハ７の第１面７ａに密着させることができる。なお、図４では、ウェットエッチング用治具１を完全に挿入する前の状態を示しているため、各Ｏリング１５,１６とウェハ７とは未だ密着していない。図４に示す状態からさらにウェットエッチング用治具１を挿入することで、各Ｏリング１５,１６とウェハ７とを密着させることができる。

そして、ウェハ７が各Ｏリング１５,１６と密着した状態で、接続口１１に接続されて真空ポンプによって吸引口１７から空気を吸引する。保持面４に形成された溝５とウェハ７との間の空間が減圧されることで、ウェハ７が吸着されて、ウェットエッチング用治具１に保持される。このように、吸引口１７が形成された溝５と、各Ｏリング１５,１６とで、ウェハ７を保持する保持部を構成する。

ここで、排気通路６の途中に逆止弁１２が設けられているので、溝５とウェハ７との間の空間を減圧すれば、その後、接続口側から空気が流入することはない。真空ポンプと接続口１１との接続を解除しても、ウェハ７が保持される状態が維持される。したがって、ウェットエッチング用治具１の数に合わせて、真空ポンプやチューブを準備する必要がなくなり、ウェハ７の大量の処理に対応可能となり、太陽電池の製造コストの抑制に寄与することができる。また、１つのウェットエッチング用治具１で複数のウェハ７を保持することができるので、ウェハ７の大量の処理に、より一層対応しやすくなる。

ウェハ７を保持した状態のウェットエッチング用治具１は、カセットに収容される。図７は、ウェットエッチング用治具がカセットに収容された状態を示す平面図である。図８は、図７に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。図９は、図７に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視図である。

ウェットエッチング用治具１は、保持されたウェハ７同士が向かい合うように、カセット９内に並べて収容される。このとき、カセット９に形成された保持溝９ａに、ウェットエッチング用治具１の張出部１３が嵌まることで、カセット９内でのウェットエッチング用治具１の位置決めがなされる。また、張出部１３が保持溝９ａに嵌まるので、カセット９内でのウェットエッチング用治具１の移動が制限されるので、隣接するウェハ同士が衝突して破損してしまうのを防ぐことができる。

ウェットエッチング用治具１が収容されたカセット９を、薬液に浸漬させることで、ウェハ７をエッチングすることができる。ここで、ウェハ７の第１面７ａは、そのほとんどの領域が第１Ｏリング１５に囲まれているため、薬液と接触せずエッチングが行われない。したがって、第１面７ａの反対側の面のみにエッチングによるＴｅｘ．を形成することができる。なお、第１Ｏリング１５の形状や大きさを変えることで、ウェハ７の第１面７ａのうち、第１Ｏリング１５に囲まれる所定の領域の形状や大きさを変えることができる。すなわち、第１Ｏリング１５の形状や大きさを変えることで、ウェハ７の第１面７ａのうち、薬液によってエッチングされる領域を所望の形状や大きさにすることができる。

また、第１Ｏリング１５の内側に第２Ｏリング１６が設けられており、それらの間に吸引口１７が形成されているため、ウェハ７の第１面７ａのうち、実際に吸着されているのは、外周部分だけとなる。したがって、第２Ｏリング１６を設けずにウェハ７の全体を吸引する場合に比べて、ウェハ７の撓みを抑えることができ、ウェハ７の破損防止や、エッチング処理の均一化を図ることができる。

図１０は、ウェットエッチング用治具１からウェハ７を離脱させる状態を示す図である。ウェハ７のエッチングが終了すると、カセット９からウェットエッチング用治具１が取り出され、ウェットエッチング用治具１からウェハ７が離脱させられる。例えば、接続口１１とは別に排気通路６に連通する連通口を本体２に形成しておき、その連通口に設けられたバルブを開くことで、排気通路６内に空気を流入させ、ウェハ７と溝５との間の減圧を解除する。

上述したように、保持面４同士は、下方に向けて互いの間隔が狭くなるように形成されているので、ウェハ７も下方に向けて互いの間隔が狭くなるように保持されることとなる（図５も参照）。したがって、ウェハ７は、ウェットエッチング用治具１から離脱する際に、矢印Ｒに示す方向に倒れることとなり、その倒れる方向はほぼ一意的に定まる。ウェハ７の倒れる方向が一意的に定まるので、離脱後のウェハ７同士の接触が起こりにくくなり、例えば、離脱後のウェハ７のピックアップなどの作業を円滑に行うことができる。また、離脱後のウェハ７の挙動が把握しやすいので、離脱後のウェハ７同士が衝突しないようなウェットエッチング用治具１の間隔も把握しやすい。

なお、第２Ｏリング１６を設けずに保持部を構成しても構わない。ウェハ７が撓みにくい場合、例えばウェハ７の面積が小さい場合などには、第２Ｏリング１６を設けずにウェハ全体を吸引しても、ウェハ７の変形が問題になりにくい。

以上のように、本発明にかかるウェットエッチング用治具は、ウェハのウェットエッチングに有用であり、特に、ウェハの片面だけをウェットエッチングする場合に適している。

１ ウェットエッチング用治具
２ 本体
４ 保持面
５ 溝
５ａ 底面
６ 排気通路
７ ウェハ
７ａ 第１面
８ ウェハセッティング用治具
８ａ 載置溝
９ カセット
９ａ 保持溝
１１ 接続口
１２ 逆止弁
１３ 張出部
１５ 第１Ｏリング（第１密着部）
１６ 第２Ｏリング（第２密着部）
１７ 吸引口
Ｐ，Ｑ，Ｒ 矢印

Claims (3)

1. 板状の被加工物をウェットエッチングする際に、前記被加工物を保持するウェットエッチング用治具であって、
   空気を吸引するための吸引口が形成された吸引部と、前記吸引部の周囲を囲むように設けられるとともに前記被加工物の第１面の所定の領域を囲むように前記第１面に密着可能とされた第１密着部と、を有して構成される保持部と、
   前記吸引口と連通される排気通路と、
   前記排気通路に設けられて、前記吸引部に向かう空気の流れを遮り、前記吸引部からの空気の流れを許容する逆止弁と、を備え、
   前記保持部は少なくとも２つ設けられ、互いに反対の方向を向くように設けられ、
   前記２つの保持部は、前記被加工物のウェットエッチングを行う際に、前記保持部に保持された前記被加工物同士の間隔が下方に向けて狭くなるように形成されることを特徴とするウェットエッチング用治具。
2. 前記保持部は、前記第１密着部よりも内側に周状に設けられた第２密着部をさらに有し、
   前記吸引口は、前記第１密着部と前記第２密着部との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のウェットエッチング用治具。
3. 前記逆止弁は、鉛直上方に設けられることを特徴とする請求項２に記載のウェットエッチング用治具。

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