接触装置

专利摘要:
本発明は、液体に沈んでいる間、ウェーハと接触する装置に関する。装置は、移送装置に取り付けられる本体、ウェーハと接触する電気接点、および電気接点をウェーハに向けて押しつける圧力要素を備える。
公开号:JP2011516733A
申请号:JP2011503929
申请日:2009-03-31
公开日:2011-05-26
发明作者:カール・イーファル・ルンダール；キルステン・カバナス−ホルメン；ケティル・アーモルド；ビヨルン・スユルセト；ルネ・レンシュスロッケン
申请人:エルエーセー・ソーラー・アーエス；
IPC主号:C25D17-08

专利说明:

[0001] 本発明は、太陽電池ウェーハと接触する装置に関する。]
背景技術

[0002] 英国特許出願第0709619.1号には、太陽電池ウェーハを液体に曝す装置が記載されており、この装置は、液体で満たされている容器、ウェーハを液体中で移送する移送装置、および移送装置と共にウェーハを担持するキャリア装置を備える。]
[0003] 英国特許出願第0719805.4号には、液体に少なくとも部分的に沈められるウェーハに電力を供給する装置が示されている。装置は、液体で満たされている液体容器、ウェーハキャリア装置を有する少なくとも部分的に沈められるウェーハを液体中で移送する移送装置、および電力をウェーハに供給する電源装置を備える。]
[0004] これらの刊行物は、例えばNi、Cu、Snおよび/またはAgがウェーハに付着される、例えば電気めっきプロセスで使用される。]
[0005] このプロセスにおける課題は、ウェーハにその破損を引き起こす恐れがある強い機械力を加えることなくウェーハとの電気的接触を実現することである。さらに、太陽電池の大規模生産のためにプロセス速度を改善することが必要である。このことは、電気めっきでは、ウェーハ表面上に析出する金属原子の数がウェーハに流される電流に直接比例するので、ウェーハに流される電流密度を増大することによってなされる。しかし、限界拡散電流密度(limiting diffusion current density)IL(IL=(nFDOXcb)/δ)と呼ばれる電流密度の上限がある(M Paunovic、M. Schlesinger、「Fundamentals of Electrochemical Deposition 第2版」、97頁、John Wiley and Sons、2006年、97頁参照)。ILは、電極/溶液界面へのイオンの質量の輸送が総反応率の制限要因になり始めるときの電流値である。溶液/電極界面における攪拌を増大することによって、ネルンスト拡散層δはより小さくなる。その結果として、これは、ILが増大し、理論上の金属析出率が増大され得ることを意味する。]
[0006] 英国特許出願第0709619.1号
英国特許出願第0719805.4号]
先行技術

[0007] M Paunovic、M. Schlesinger、「Fundamentals of Electrochemical Deposition 第2版」、97頁、John Wiley and Sons、2006年]
発明が解決しようとする課題

[0008] 本発明の目的は、上記の条件が満たされ得るようにウェーハとの電気的接触を改善することである。具体的には、装置は、ウェーハが同時にプロセスを通って連続的に先に移動している間に、接点がウェーハに接触されるのと同じ側から、乱流攪拌することを可能にする。]
課題を解決するための手段

[0009] 本発明は、液体に沈んでいる間ウェーハと接触する装置であって、
-移送装置に取り付けられる本体と、
- ウェーハと接触する電気接点と、
- 電気接点をウェーハに向けて押しつける圧力要素と
を備える装置に関する。]
[0010] 本発明の一態様では、電気接点は、圧力要素上に設けられる。]
[0011] 本発明の一態様では、圧力要素は、本体に移動可能に連結される。]
[0012] 本発明の一態様では、圧力要素は、浮動要素を含む。]
[0013] 本発明の一態様では、本体は、ウェーハの端部を受けるように構成されるグルーブを含む。]
[0014] 本発明の一態様では、電気接点は、上に突き出た接点を含む。]
[0015] 本発明の一態様では、上に突き出た接点は、バスバーと接続するバスコネクタに接続される。]
[0016] 本発明の一態様では、上に突き出た接点は、電線によってバスコネクタに接続される。]
[0017] 本発明の一態様では、装置は、独立浮動要素を有する独立して移動可能ないくつかの圧力要素を備える。]
[0018] 次に、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0019] 2枚のウェーハを保持する3つの保持装置の斜視図である。
図1の側面図である。
図2の保持装置のうちの1つの拡大側面図である。
図2の保持装置のうちの1つの下からの斜視図である。
いくつかの部品が省かれた、図2の保持装置の側面図である。
図5の保持装置の斜視図である。
保持装置の第2の実施形態の斜視図である。
第2の実施形態の側面図である。
第2の実施形態の浮動要素の図である。
第2の実施形態の正面図である。
保持装置およびバスバーの第3の実施形態の斜視図である。
図8aの保持装置およびバスバーの側面図である。
図8aの保持装置およびバスバーの正面図である。
本体が取り除かれた、第3の実施形態の斜視図である。
本体の正面図である。
第4の実施形態の半透視斜視図である。
第5の実施形態の半透視斜視図である。
図10aの第5の実施形態の側面図である。]
実施例

[0020] 次に、3つの保持装置10a、10b、10cが示される、図1、2を参照する。保持装置は、例えば上述の刊行物に記載されるもののような、移送装置(図示せず)上に取り付けられる。保持装置10aと保持装置10bの間で1つの太陽電池ウェーハ1aが保持され、保持装置10bと保持装置10cの間で1つの太陽電池ウェーハ1bが保持される。したがって、保持装置は、両側でウェーハの一方の端部を保持するようにされている。保持装置へのウェーハのロードおよびアンロードについても上述の刊行物に記載されている。]
[0021] 上述の刊行物には、保持装置10が連続移送装置に取り付けられ、ウェーハが移送装置の第1の端部で2つの保持装置の間に連続的に受容され、一方他のウェーハが移送装置の第2の端部で移送装置から連続的に解放されることが述べられていることに留意されたい。ウェーハは、第1の端部から第2の端部に移送中、液体に沈められ、電気めっきされるなどのプロセスを受ける。第1の保持装置は、ウェーハの前方端部を受容かつ保持し、一方第2の保持装置は、ウェーハの後方端部を受容かつ保持する。ここで、「前方」および「後方」という用語は、移送方向を指している。したがって、各ウェーハは2つの保持装置10の間で保持される。]
[0022] 次に、保持装置10a、10b、10cのうちの1つに対応する保持装置10を示す図3、4を参照する。]
[0023] 保持装置10は、それぞれの側部に実質的に楔形の開口14a、14bがある本体12を備える。実質的に楔形の開口14a、14bは、図2に示されるように、ウェーハ1の端部を受容するように構成される。保持装置10を移送装置に固定するように、グルーブ16が本体12の下側部分に設けられる。]
[0024] 本体12は、図4に示されるように、回転軸I-Iを画定する長手方向開口18を備える。開口18は、本体12の下側部分に設けられる。]
[0025] 圧力要素20は、回転軸I-Iまわりに枢動され得るように、本体12に設けられるグルーブ内で開口18に移動可能すなわち枢動するように連結される。図4では、圧力要素20aが左側に、圧力要素20bが右側に設置される、3対の圧力要素20a、20bが本体12の下側部分に設置されることが示される。圧力要素20の枢動連結は、例えば、円筒形のピン18aによって行われ得る。円筒形のピン18aは、本体12の開口18および圧力要素20の対応する開口(図6参照)を通って挿入される。図示のように、ピン18aは、圧力要素20a、20bの両方に共通である。]
[0026] 圧力要素20は、正の浮力を有する材料で作製される浮動要素30を備える。図面では、浮動要素30は、外側の開口に設けられる(すなわちピン18aから離れて設けられる)別個の円筒形浮動要素30として設けられる。浮動要素30は、両端が封じられしたがって正の浮力を最大にするように空気を含む中空の円筒である。構造20a、20bは、好ましくは、めっき液(例えばポリプロピレン)に関して正の浮力を有する材料で作製される。接点からウェーハへの所望の力に達するように、浮動要素30の寸法は変更可能であり、および/または浮動要素30の、軸18までの距離は変えられ得る。別法として、浮動要素30は、全ての圧力要素20aについて1つの共通浮動要素、および全ての圧力要素20bについて1つの共通浮動要素として設けられてもよい。別法として、浮動要素は、圧力要素20の一部として組み込まれてもよい(すなわち、圧力要素が正の浮力を有する材料で作製される)。]
[0027] ウェーハと接触するように、上に突き出た電気接点40が各圧力要素20上に設けられる。図3では、液体に沈められるとき浮動要素30により生じる正の浮力によって圧力要素20が上方(矢印Aの方向)に枢動されると、上に突き出た電気接点40が、ウェーハを実質的に楔形の開口14の上面に向かって押しつけることになることが見られる。]
[0028] したがって、圧力要素がこの上方すなわち閉位置にあるとき、保持装置は、ウェーハを保持するだけでなく、同時に、ウェーハとの電気的接触ももたらす。圧力要素がその下方すなわち開位置にあるとき、ウェーハは、保持装置に受容またはそれから解放され得る。]
[0029] 上に突き出た電気接点40は、電流伝導材料で作製されるプレート42に連結される。プレート42は、圧力要素20に取り付けられる。]
[0030] バスコネクタ44は、本体12の頂部に設けられる。バスコネクタ44は、本体12内の溝(図示せず)に設置される電線46によって、プレート42および電気接点40と電気的に接触する。電線46は、圧力要素20の運動を可能にするように可撓性である。バスコネクタ44は、電源に接続されるバスバー(図示せず)と電気的に接触するように構成される。バスコネクタ44は、バスバーに沿った妨げられない摺動を可能にするように、横に向いたU字形またはV字形の形状である。]
[0031] 図5、6では、バスコネクタ44が右側圧力要素20aと左側圧力要素20bの両方の電気接点40に接続されることが示される。もちろん、6個全ての圧力要素に1つの共通のバスコネクタを有することも可能である。]
[0032] もちろん、ウェーハの各側面に3つより多い接点40を使用することによって電気的接触をもたらす、および/またはそれらの間の距離を調整することができる。]
[0033] ウェーハの一面について、1つの連続する電気接点が3つの個別の電気接点40に取って代わることも可能である。]
[0034] 第2の実施形態
図7a〜7dでは、保持装置の第2の実施形態が示される。この保持装置は参照番号110で示される。第2の実施形態に関する多くの詳細は、上述のものと同様であるので、ここでは詳しく説明しない。]
[0035] 第1の実施形態を参照して詳細に述べたように、装置110は、それぞれの側部に実質的に楔形の開口114a、114bがある本体112を備える。]
[0036] 本体112は、その下側部分に設けられる長手方向開口118を備える。圧力要素120は開口118に設置され、圧力要素120が矢印Bの方向に実質的に直線運動で上方に移動できるようにする。圧力要素120は、浮動材料すなわち使用される液体中で正の浮力を有する材料で作製される。あるいは、圧力要素120は、例えば、圧力要素の本体に組み込まれた浮動要素(図示せず)を備える。理想的には、圧力要素120には浮動要素が組み込まれ、圧力要素120の材料が使用される液体に関して正の浮力を有する材料で作製される。]
[0037] 次に、図7cを参照すると、図では、圧力要素120が、実質的に垂直の中央部材150および実質的に水平の交差部材152を備える実質的にT字形(逆T字形、すなわち上下逆さまのT字形)であることが示される。]
[0038] 図7b、7cで見ることができるように、浮動要素120は、上に突き出た実質的にT字形の要素121を備える。T字形の要素121は、開口118内における圧力要素120の上方向の移動のみならず下方向の移動も制限する。実質的にT字形の要素121は、圧力要素120の実質的に垂直の中央部材150に対応する。]
[0039] ウェーハと接触するように、上に突き出た電気接点140は、圧力要素120の実質的に水平の交差部材152上に設けられる。これらは、上述の実施形態を参照して述べたように、バスコネクタ(図示せず)と電気的に接触する。実質的に水平の交差部材152によって、各ウェーハは、実質的に楔形の開口114a、114bの上面に向けて、実質的に垂直の中央部材150に平行な方向に押しつけられる。]
[0040] 圧力要素120が液体に沈められると、その正の浮力によって圧力要素が矢印Bの方向に上方に動かされ、したがって、電気接点140が実質的に楔形の開口114a、114bに設置されるウェーハと接触することになる。]
[0041] したがって、圧力要素がこの上方すなわち閉位置にあるとき、保持装置はウェーハを保持するだけでなく、同時に、ウェーハとの電気的接触ももたらす。圧力要素がその下方すなわち開位置にあるとき、ウェーハは、保持装置に受容またはそれから解放され得る。]
[0042] 第3の実施形態
図8a〜8dでは、保持装置の第3の実施形態が示される。この保持装置は、参照番号210で示される。第3の実施形態に関する多くの詳細は、上述のものと同様であるので、ここでは詳しく説明しない。]
[0043] 第1の実施形態を参照して詳細に述べたように、装置210は、それぞれの側部に実質的に楔形の開口214a、214bがある本体212を備える。]
[0044] くぼみすなわち開口218は本体212の下側部分に設けられる(図8e参照)。圧力要素220は開口218に設置される。本体212内には、図8cにおいて破線で示されるような3つの実質的に円筒形の溝219が設けられる。3つの実質的に円筒形のポール222がそれぞれの溝219に設置される。ポール222は、それらの下側端部で圧力要素220に取り付けられる。ポール222は、それらの上側端部に、電流伝導材料で作製されるバスコネクタすなわちノブ244を備える。ノブ244は、実質的に球形を有し、ポール222よりも大きな直径を有する。図8b、8cに見られるように、ポール222は、溝219よりも長い。]
[0045] したがって、圧力要素220は、ポール222およびノブ244と共に、矢印Cの方向に実質的に直線運動で上下に移動することができる。運動は、溝219よりも大きなノブ244、および本体212の下側部分に衝突する圧力要素220によって制限される。]
[0046] ウェーハと接触するように、上に突き出た電気接点240は、圧力要素220上に設けられる。これらは、ノブ244と電気的に接触する。本実施形態では、バスバー248は、間隔を置いて配置される2本のバーの複数の対を含む。各バーの間の距離はポール222がその間を通れるようにする。さらに、バスバー248は、傾斜端部249を有する。]
[0047] 本実施形態においても、圧力要素は、実質的に垂直の中央部材250および実質的に水平の交差部材252を備える実質的にT字形であるとみなされてよい(図8d参照)。ここでは、実質的に垂直の中央部材250はポール222に対応する。実質的に水平の交差部材252は、接点240が取り付けられる圧力要素に対応する。]
[0048] ここでもやはり、実質的に水平の交差部材252によって、各ウェーハは、実質的に楔形の開口214a、214bの上面に向けて、実質的に垂直の中央部材に平行な方向に押しつけられる。]
[0049] したがって、圧力要素がこの上方すなわち閉位置にあるとき、保持部材はウェーハを保持するだけでなく、同時に、ウェーハとの電気的接触ももたらす。圧力要素がその下方すなわち開位置にあるとき、ウェーハは、保持装置に受容またはそれから解放され得る。第3の実施形態では、圧力要素220の運動をもたらすのは浮力ではない。はじめに、圧力要素220はその下方位置にある。バスバー248の端部249に近づくと、ポール222はバーの間を通り、一方ノブ244は傾斜端部249のために上方に案内すなわち押されることになる。その結果として、ポールおよび圧力要素は、矢印Cの方向に上方に案内されることになり、電気接点240はウェーハの表面と接触することになる。もちろん、バスバー248は、液体の上の適当な位置に配置されることになる。]
[0050] 圧力要素220、ポール222およびノブ244は、圧力要素の圧力および運動を抑えるばね機構(図示せず)を備えることができる。別法として、ポール222が可撓性材料で作製されてもよく、またはバスバーがばね機構を備えてもよい。]
[0051] 上述の詳細な説明は、特に、本発明の好ましい実施形態を例示しかつ説明するために提供される。しかし、この説明は、決して本発明を特定の実施形態に限定しない。]
[0052] 第4の実施形態
図9では、保持装置の第4の実施形態が示される。この保持装置は、参照番号310で示される。第4の実施形態に関する多くの詳細は、上述のものと同様であるので、ここでは詳しく説明しない。]
[0053] 第1の実施形態を参照して詳細に述べたように、装置310は、それぞれの側部に実質的に楔形の開口314a、314bがある本体312を備える。]
[0054] 2つのくぼみすなわち開口318は本体312の下側部分に設けられる。2つの実質的に円筒形の溝319は、本体312内に下側部分から上側部分まで実質的に垂直に設けられる。実質的に垂直の中央部材350および実質的に水平の交差部材352をそれぞれが備える、2つの実質的にT字形の圧力要素320が設置される。実質的に垂直の中央部材350は、実質的に円筒形の溝319を通って設置されるポール322を備える。実質的に水平の交差部材352は、各ポール322に連結される。各交差部材352の先端は、上を向き、電気接点340を形成する。]
[0055] したがって、実質的に水平の交差部材352によって、各ウェーハは、実質的に楔形の開口314a、314bの上面に向けて、実質的に垂直の中央部材に平行な方向に押しつけられる。]
[0056] 本実施形態では、実質的に水平の交差部材352だけでなく実質的に垂直の中央部材350も電流伝導性であり、電源との電気的接続を形成する。]
[0057] ポール322は、それらの上側端部において、各溝319から突き出し、1つの共通の磁気バスコネクタ344を備える。磁気バスコネクタ344は、保持装置が磁気バス348の下で移動すると、上方に引き寄せられるように設けられる。やはりまた磁気バスコネクタ344および磁気バス348も圧力要素320と電源の間に電気的接触をもたらす。]
[0058] したがって、保持装置がバス348の下で移動すると、圧力要素320が実質的に直線運動で上方に移動されることになる。したがって、圧力要素がこの上方すなわち閉位置にあるとき、保持装置はウェーハを保持するだけでなく、同時に、ウェーハとの電気的接触ももたらす。圧力要素がその下側すなわち開位置にあるとき、ウェーハは、保持装置に受容またはそれから解放され得る。]
[0059] 第5の実施形態
図10a、10bでは、保持装置の第5の実施形態が示される。この保持装置は、参照番号410で示される。第5の実施形態に関する多くの詳細は、上述のものと同様であるので、ここでは詳しく説明しない。]
[0060] 第1の実施形態を参照して詳細に述べたように、装置410は、それぞれの側部に実質的に楔形の開口414a、414bがある本体412を備える。]
[0061] 開口418は本体412に設けられる。開口418は、第4の実施形態の開口と第2の実施形態の開口の組合せである。開口418は、本体の下側部分の長手方向に設けられる長手方向開口418a、および長手方向開口を横切るように設けられる2つの開口418bを含む。]
[0062] 本実施形態では、圧力要素420は、第4の実施形態の圧力要素と同様であり、ここでは詳しく説明しない。圧力要素は、本体の横向き開口418bに設置される。さらに、圧力要素420は、長手方向開口418aに設置される浮力要素422を含む。浮力要素422は、実質的に垂直の中央部材450またはポール422に取り付けられ、かつ開口418a内において垂直方向に移動可能である。したがって、保持装置が液体に沈められると、浮力要素422が上方に押され、圧力装置がウェーハに向けて押しつけられることになる。保持装置が液体から上がると、浮力要素422が下方に動くことになり、ウェーハが保持装置から解放され得る。]
[0063] 本実施形態では、実質的に水平の交差部材452だけでなく実質的に垂直の中央部材450も電流伝導性であり、電源との電気的接続を形成する。]
[0064] したがって、圧力要素がこの上方すなわち閉位置にあるとき、保持装置はウェーハを保持するだけでなく、同時に、ウェーハとの電気的接触ももたらす。圧力要素がその下方すなわち開位置にあるとき、ウェーハは、保持装置に受容またはそれから解放され得る。]
[0065] 上述の実施形態では、圧力要素は、本体に対して移動可能である。より具体的には、圧力要素は、ウェーハを受容/解放する開位置と、ウェーハを保持しかつそれと接触する閉位置との間で移動可能である。閉位置において、ウェーハは、本体と圧力要素の間で保持される。]
[0066] 1ウェーハ
10保持装置
12 本体
14a 開口
14b 開口
16グルーブ
18 開口
18aピン
20圧力要素
30浮動要素
40電気接点
42プレート
44バスコネクタ
46電線
110 保持装置
112 本体
114a 開口
114b 開口
118 開口
120 圧力要素、浮動要素
121 要素
140 電気接点
150中央部材
152交差部材
210 保持装置
212 本体
214a 開口
214b 開口
218 開口
219 溝
220 圧力要素
222ポール
240 電気接点
244 バスコネクタ、ノブ
248バスバー
249 傾斜端部
250 中央部材
252 交差部材
310 保持装置
312 本体
314a 開口
314b 開口
318 開口
319 溝
320 圧力要素
322 ポール
340 電気接点
344磁気バスコネクタ
348 磁気バス
350 中央部材
352 交差部材
410 保持装置
412 本体
414a 開口
414b 開口
418 開口
420 圧力要素
422浮力要素、ポール
450 中央部材
452 交差部材]

权利要求:

請求項1
液体の中でウェーハを移送する移送装置であって、前記移送装置は、第1の端部でウェーハを連続的に受容し、かつウェーハを解放する前に第2の端部までそれらを実質的に水平に移送するために設けられており、前記移送装置は、液体の中を移送中、各ウェーハを少なくとも2つの接触装置の間で保持しかつそれと電気的に接触する少なくとも2つの保持装置(10;110;210)を備え、各保持装置が、各ウェーハの端部を受容する、実質的に楔形の開口(14a、14b;114a、114b;214a、214b)を備える、本体(12;112;212)と、各ウェーハの前記端部と接触する、電源に接続される電気接点(40;140;240)と、前記電気接点(40;140;240)を各ウェーハの前記端部に向かって押しつける、前記本体に移動可能に連結される圧力要素(20;120;220)とを備える、移送装置。
請求項2
前記本体が、各側部に1つの実質的に楔形の開口(14a、14b;114a、114b;214a、214b)を備える、請求項1に記載の移送装置。
請求項3
前記電気接点(40;140;240)が、前記圧力要素(20;120;220)上に設けられる、請求項1または2に記載の移送装置。
請求項4
前記圧力要素が、各ウェーハを前記実質的に楔形の開口(14a、14b;114a、114b;214a、214b)の上面に向かって押しつけるようにされている、請求項1から3のいずれか一項に記載の移送装置。
請求項5
前記圧力要素が、実質的に垂直の中央部材と実質的に水平の交差部材を備える実質的にT字形であり、前記実質的に水平の交差部材が、各ウェーハを、前記実質的に楔形の開口(14a、14b;114a、114b;214a、214b)の前記上面に向けて、前記実質的に垂直の中央部材に平行な方向に押しつけるようにされている、請求項4に記載の移送装置。
請求項6
前記実質的に垂直の中央部材が、前記本体内を通る溝に移動可能に設置される、請求項5に記載の移送装置。
請求項7
前記圧力要素(20)が、前記本体の開口(18)に挿入されるピン(18a)によって前記本体に枢動可能に連結される、請求項4に記載の移送装置。
請求項8
前記電気接点(40;140;240)が、バスバーと接続するバスコネクタによって電源に接続される、請求項1に記載の移送装置。
請求項9
前記電気接点(40;140;240)が、前記本体内を通る溝に設置される電気導体によって前記バスコネクタに接続される、請求項8に記載の移送装置。
請求項10
前記電気接点(40;140;240)が、上に突き出ている、請求項3に記載の移送装置。
請求項11
前記圧力要素が、前記本体の開口(18;118;218)に設置される、請求項1に記載の移送装置。
請求項12
前記圧力要素が、浮力による前記圧力要素の前記本体に対する移動をもたらす浮動要素を備える、請求項1に記載の移送装置。
請求項13
前記圧力要素が、磁気力による前記圧力要素の前記本体に対する移動をもたらす磁石を備える、請求項1に記載の移送装置。
請求項14
前記圧力要素(220)が、前記本体内の溝(219)に移動可能に設置されるポール(222)に連結される、請求項1に記載の装置。
請求項15
前記ポール(222)よりも大きい直径を有するバスコネクタ(244)が前記ポール(222)の端部に連結され、前記圧力要素(220)の移動が前記バスコネクタ(244)を案内する傾斜バスバーによって引き起こされる、請求項14に記載の装置。