(57)【要約】【課題】基板面方位（１１１）のシリコン基板の表面に、ノンプラズマドライエッチング法によってプロセスガスを均一に対流させながら、新しいテクスチャ形成面を有する、ノンプラズマドライエッチング装置を提供すること。【解決手段】本発明は、ノンプラズマドライエッチングによる大気圧以下に減圧可能な反応室に、プロセスガスを対流させながら均一にシリコン基板に晒し、シリコン基板の外周縁部をシリコン基板と同材の基板で隙間なく水平に取り囲み、シリコン基板面方位（１１１）表面に３つの斜面を有する突起が複数形成されるテクスチャを形成する。プロセスガスには、ＣｌＦ３、ＸｅＦ２、ＢｒＦ３、およびＢｒＦ５からなる群から選ばれる一以上のガスが含まれる。【選択図】図１
2014022533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧以下に減圧可能な反応室と、
前記反応室の内部にシリコン基板を保持するステージと、
前記ステージに載置される前記シリコン基板の表面に向けてエッチング混合ガスを噴射するノズルと、
前記シリコン基板の外周部を囲むように構成されるシリコン部材と、
前記シリコン部材の外側に配設される均一化リングと、
前記均一化リングよりも外側に配置され、前記エッチング混合ガスを排気する排気口と、を有するノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項２】
前記シリコン基板に間接的に噴射するノズルを１から複数本、有する請求項１記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項３】
前記シリコン基板に直接的に噴射するノズルを１から複数本、有する請求項１記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項４】
前記ノズルは、放射状に噴射するように構成されてなる、請求項２または３に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項５】
前記ノズルは、直線状に噴射するように構成されてなる、請求項２または３に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項６】
前記均一化リングは、前記反応室の一部と結合されてなる、請求項１〜５の何れか一項に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項７】
前記シリコン部材は、前記シリコン基板の外周縁部を隙間なく水平に取り囲むように配設置されてなる、請求項１〜６の何れか一項に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項８】
前記シリコン部材の短手方向は、５ｍｍ以上の直径を有する、請求項１〜７の何れか一項に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項９】
前記排気口は、前記反応室の底部に配置される、請求項１〜８の何れか一項に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項１０】
前記シリコン基板の反応温度を２００℃以下に保持する、請求項１〜９の何れか一項に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板の表面にテクスチャを形成する、ノンプラズマドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン太陽電池（光電変換素子）などにおいて、シリコン基板の受光面にテクスチャと称される凹凸形状を設けて、入射光の反射を抑え、かつ、シリコン基板に取り込んだ光を外部に漏らさないようにしている。シリコン基板の表面へのテクスチャ形成は、一般的にアルカリ（ＫＯＨ）水溶液をエッチャントとするウェットプロセスにより行われている。ウェットプロセスによるテクスチャ形成は、後処理としてフッ化水素による洗浄工程や、熱処理工程などが必要とされる。そのため、シリコン基板表面を汚染する恐れがあるばかりか、廃液処理による環境側面への影響やコスト面からも不利な点があった。
【０００３】
一方で、シリコン基板の表面へのテクスチャ形成を、ドライプロセスにて行う方法も提案されている。例えば、１）プラズマによる反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）と言われる手法を用いる方法、２）シリコン基板のある大気圧雰囲気下の反応室に、ＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５の何れかのガスを導入することで、シリコン基板表面をエッチングする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、設備構成として均一なドライエッチング反応を達成させるため、プラズマリアクタ内部に均一化リングを設けて行う方法も提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１３１２８号公報
【特許文献２】特表２００３−５０３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の通り、ウェットプロセスによりテクスチャ形成できるシリコン基板は、基板面方位（１００）のシリコン基板に限られていた。そのため、他の基板面方位のシリコン基板にテクスチャを形成することで、これまでとは異なるユニークなテクスチャが得られることが期待される。
【０００７】
例えば、ウェットプロセスにより形成されたテクスチャは、１０μｍ〜２０μｍの高さの突起を有する。そのため、シリコン基板全体の厚みはそれ以上にならざるを得ず、太陽電池のシリコン基板として必要とされる厚み以上の厚みにならざるを得なかった。これに対して、テクスチャをより微細な構造で構成できれば、シリコン基板全体の厚みを低減することができ、シリコンの材料効率を高めることができる。
【０００８】
また、前述の通り、プラズマによる反応性イオンエッチングを用いると、シリコン基板の表面がプラズマによってダメージを受けやすく、デバイス（例えば太陽電池）としての性能に悪影響を及ぼすことがあった。また、プラズマ発生装置などが必要なため、装置コストが高くなるという問題もあった。
【０００９】
一方で、特許文献１に記載のように、シリコン基板表面のテクスチャの形成をドライプロセスにて行う方法も提案されている。しかしながら、当該手法によっては、所望のテクスチャ構造が得られない場合があった。
【００１０】
その理由の一つは、ＣｌＦ３、ＸｅＦ２、ＢｒＦ３およびＢｒＦ５などのガスは、シリコン基板と発熱反応を起こし、シリコン基板の温度を上昇させて、異方的なエッチングができない場合があるためである。更には、エッチングガスの組成も好適化されていなかったため、適切なテクスチャ構造が得られにくかった。
【００１１】
また、特許文献２に記載のように、プラズマリアクタ内部に均一化リングを設けることで、中性反応物、特に高密度中性反応物の基板内に拡散するのを抑制することができるが、基板縁部の末端部までは、均一にエッチングすることができない構造となっていた。
【００１２】
そこで本発明は、ノンプラズマドライエッチング法により、シリコン基板と発熱反応を起こすガス、ＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５を含むプロセスガスの組成を好適化し、常時フレッシュなプロセスガスを対流させながら効果的に排気することで、シリコン基板にダメージを与えることなく、シリコン基板の全域に均一性良くテクスチャ構造を形成可能な、ノンプラズマドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のノンプラズマドライエッチング装置は、以下に示す構成要件からなる。
〔１〕大気圧以下に減圧可能な反応室。
〔２〕前記反応室内にてシリコン基板を保持するステージ。
〔３〕前記ステージに載置される前記シリコン基板の表面に向けてエッチング混合ガスを噴射するノズル。
〔４〕前記シリコン基板の外周部を囲むように構成されるシリコン部材。
〔５〕前記シリコン部材の外側に配設される均一化リング。
〔６〕前記均一化リングよりも外側に配置され、前記エッチング混合ガスを排気する排気口。
【００１４】
この構成により、シリコン基板の表面エッチングを効果的にエッチングすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のノンプラズマドライエッチング装置は、大気圧以下に減圧可能な反応室とシリコン基板表面に向けてエッチング混合ガスを噴射、対流するノズルと、シリコン基板の外周部を取り囲むように構成された均一化リング、及び、シリコン基板と同材の基板外周縁部用基板と、エッチング混合ガスを排気する排気口を有しており、シリコン基板の表面エッチングを効果的にエッチングすることができる。
【００１６】
また、シリコン基板はテクスチャ形成面を有しており、その反射率が低い。
【００１７】
よって、テクスチャ形成面を受光とすることで、太陽電池用シリコン基板として好適に用いられる。しかも、本発明のテクスチャは微細構造からなるので、シリコン基板を薄くすることができ、シリコン基板の材料効率を高めることができ、更にはデバイス設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係るノンプラズマドライエッチング装置の概要を示す図
【図２】上方に向けて直線状或いは放射状にガス噴射する１個又は複数本のノズルを示す図
【図３】下方に向けて直線状或いは放射状にガス噴射する１個又は複数本のノズルを示す図
【図４】均一化リングとシリコン部材との配置関係を示す図
【図５】本発明の実施例に係るシリコン基板のテクスチャ形成面の電子顕微鏡写真を示す図
【図６】３つの斜面を有する突起を概念的に説明する図
【図７】（Ａ）は、基板面方位（１１１）のシリコン基板のテクスチャ未形成表面（参考例）および実施例で得たシリコン基板のテクスチャ形成面における反射率を示す図であり、（Ｂ）は、基板面方位（１１１）のシリコン基板のテクスチャ未形成のシリコン基板の表面（参考例）および実施例で得たシリコン基板のテクスチャ形成面における吸光率を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．ノンプラズマドライエッチング装置について：
本発明のノンプラズマドライエッチング装置は、以下の構成要件を有する。
〔１〕大気圧以下に減圧可能な反応室。
〔２〕反応室内においてシリコン基板を保持するように構成されるステージ。
〔３〕ステージに載置されるシリコン基板の表面に向けてエッチング混合ガスを噴射，対流させるノズル。
〔４〕シリコン基板の外周部を取り囲むように構成される均一化リング。
〔５〕シリコン基板の外周縁部を取り囲むように構成され、かつ、該シリコン基板と同材のシリコン部材。
〔６〕均一化リングよりも外側に配置され、該エッチング混合ガスを排気する排気口。
【００２０】
そして、本発明でのノンプラズマドライエッチング方法は、以下のステップで構成される。
【００２１】
大気圧以下に減圧可能な反応室に、基板面方位（１１１）のシリコン基板を用意するステップと、シリコン基板の外周部を取り囲むように構成されたシリコン基板と同材のシリコン部材を用意するステップと、シリコン基板にエッチング混合ガスを吹き付けるステップと、シリコン基板の外周部を取り囲むように構成された均一化リングを含むステップと、エッチング混合ガスを排気するステップとを含む。
【００２２】
大気圧以下に減圧可能な反応室は、大気圧〜１０-2Ｐａの範囲であることが好ましい。
【００２３】
基板面方位（１１１）のシリコン基板とは、主面方位が（１１１）面である単結晶シリコン基板である。シリコン基板は半導体ウェハであっても良いし、他の基板に積層された半導体層半導体層であっても良い。何れにしても、主面方位である（１１１）面にテクスチャを形成する。
【００２４】
また、用意するシリコン基板は、真性シリコンであってもよく、ｐ型またはｎ型にドーピングされたシリコンであっても良い。太陽電池用シリコン基板を得る場合には、ｐ型にドーピングされたシリコン基板を用意することが多い。
【００２５】
シリコン基板の外周部を取り囲むように構成されたシリコン基板と同材の基板とは、シリコン基板と水平に直径５ｍｍ〜３０ｍｍ以下の短冊状の基板を載置することが好ましい。更に、１５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
シリコン基板の外周部に同材の基板を載置することで、シリコン基板にダメージを与えることなく、基板全域に、特に基板末端部まで均一性良くテクスチャ構造を形成することができる。その理由は、特に限定されないが、例えば、エッチング混合ガスがシリコン基板と反応して表面を凹凸加工される中で、基板末端部は排気の面からも反応が弱くなる傾向なため、基板反応範囲を拡げることで基板末端部に至り反応が促進される。
【００２７】
シリコン基板へのエッチング混合ガス噴き付けは、大気圧〜８０ＫＰａ条件下にて行われることが好ましい。更に、９０ＫＰａ以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、噴き付けは直接的にシリコン基板へ噴き付けることが好ましく、間接的にシリコン基板へ噴き付けることも好ましい。
【００２９】
更に、噴射は放射状に噴射するのが好ましく、直線状に噴射するのも好ましい。
【００３０】
シリコン基板の外周部を取り囲むように構成された均一化リングとは、シリコン基板と垂直に５ｍｍ〜５０ｍｍ以下のリング状、或いは、四角形の壁を載置することが好ましい。更に、３０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
その理由は、特に限定されないが、エッチング混合ガスを効果的に対流させることができ、基板全面において反応が促進される。
【００３２】
エッチング混合ガスを排気するとは、シリコン基板と反応したエッチング混合ガスを反応室底部より排気することが好ましい。
【００３３】
シリコン基板と反応したエッチング混合ガスには、反応副生成物が生成され、これがシリコン基板への反応に悪影響を及ぼすと考えられ、常にフレッシュなエッチング混合ガスを噴出させながらシリコン基板表面に対流させ、同時に効果的に排出させることができる。
【００３４】
エッチング混合ガスには、少なくともＣｌＦ3、ＸｅＦ2、ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、及び、ＮＦ3、のうち少なくとも一つのガス（これらを「フッ素含有ガス」とも称する）を含む。エッチングガスに含まれるフッ素含有ガスは、これらのガスの２種類以上の混合ガスであっても良い。
【００３５】
フッ素含有ガスの分子は、シリコン基板の表面に物理吸着して、エッチングサイトに移動する。エッチングサイトに到達したガス分子は分解し、シリコンと反応して揮発性のフッ素化合物を生成する。それにより、シリコン基板表面がエッチングされ、テクスチャが形成される。
【００３６】
エッチング混合ガスには、フッ素ガス含有ガスと共に不活性ガスが含まれていることが好ましい。不活性ガスとは、窒素ガス、アルゴンやヘリウムなどであり、シリコンとの反応性を有さないガスであれば良い。エッチング混合ガスに含まれる不活性ガスは、２種以上のガスの混合ガスであっても良い。
【００３７】
エッチングガスにおける不活性ガスの合計濃度（体積濃度）は、フッ素含有ガスの合計濃度に対して、３倍以上であることが好ましく、１０倍以上または２０倍以上であっても良い。エッチングガスにおけるフッ素含有ガスの合計濃度が高いほど、反応温度が高温となり反応が顕著となることで、３つの斜面を有する複数の突起が大きくなる（突起の高さが大きくなる）傾向がある。よって、突起を小さくしたい場合には、不活性ガスの濃度を高めてフッ素含有ガスの濃度を相対的に下げる、又は、反応温度を下げることが好ましい（後述の実施例１を参照）。
【００３８】
エッチングガスにおける不活性ガスの濃度が低く、フッ素含有ガスの濃度が相対的に高くなると、シリコン基板表面を等方的にエッチングしやすくなる場合があり、シリコン基板の表面に所望のテクスチャを形成しにくいことがある。
【００３９】
更に、エッチングガスには、フッ素含有ガスとともに、その分子内に酸素原子を含有するガスが含まれていることが好ましい。酸素原子を含有するガスとは、典型的には酸素ガス（Ｏ2）であるが、二酸化炭素（ＣＯ2）や二酸化窒素（ＮＯ2）などであっても良い。
【００４０】
エッチングガスにおける酸素原子含有ガスの濃度（体積濃度）は、フッ素含有ガスの合計濃度の２倍超であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。また、エッチングガスにおける酸素原子含有ガスの濃度（体積濃度）は、フッ素含有ガスと不活性ガスとの合計濃度に対して、３０〜８０％であることが好ましい。エッチングガスにおける酸素原子含有ガスの濃度が低すぎると、オーバーエッチングによって所望のテクスチャが得られない場合がある。
【００４１】
エッチングガスに酸素原子含有ガスを含ませることで、太陽電池用のテクスチャとして適切な凹凸形状を、シリコン基板の表面に形成することができる。その理由は、特に限定されないが、例えばＣｌＦ3ガスがシリコン表面に物理吸着すると、シリコンと反応してＳｉＦ4となってガス化する。このとき、シリコンネットワーク構造のダングリングボンドに酸素原子がターミネートすることで、Ｓｉ−Ｏ結合が部分的に構成される。それにより、エッチングされやすい領域（Ｓｉ−Ｓｉ）と、エッチングされにくい領域（Ｓｉ−Ｏ）とができる。そのエッチングレートの差でケミカルな反応が促進され、形状制御が可能となると考えられる。
【００４２】
本発明のシリコン基板の製造方法では、エッチング中のシリコン基板の温度を１５０℃〜２００℃に維持することが重要である。シリコン基板の温度を１５０℃〜２００℃に維持するために、シリコン基板を載置するステージの温度を８０℃〜１２０℃以下に維持することが好ましい。
【００４３】
エッチングガスによって、シリコン基板の表面に所望のテクスチャが形成されたら、シリコン基板に残存したエッチングガス、又は、その分解物を除去することが好ましい。例えば、シリコン基板を水素ガス雰囲気下において、残留したフッ素成分を除去しても良い。
２．テクスチャ形成面を有するシリコン基板について：
本発明のシリコン基板は、基板表面にテクスチャが形成されていることを特徴とする。また、テクスチャが形成されたシリコン基板の表面を、テクスチャ形成面という。
【００４４】
シリコン基板は、単結晶シリコンであることが好ましく；ｐ型ドーピングされていても良いし、ｎ型ドーピングされていても良く、また真性シリコンであっても良い。何れにしても、シリコン基板は、基板面方位（１１１）のシリコン基板である。基板面方位（１１１）以外の基板面方位を有するシリコン基板には、本発明におけるテクスチャ形成面が実現されにくい。
【００４５】
本発明のテクスチャ形成面を有するシリコン基板の特徴の一つ目は、シリコン基板面方位が（１１１）であることである。これまでのウェットエッチング法により基板面方位（１００）のシリコン基板にテクスチャを形成することはできたが、基板面方位（１１１）のシリコン基板にテクスチャを形成することはできず、等方的にエッチングされてしまう。
【００４６】
テクスチャ形成面とは、低反射表面を意味する。低反射表面とは、０．５〜１．０μｍの波長の光に対する鏡面の反射率を１００％とした場合の反射率が、約２０％以下の表面であることが好ましく、１０％以下の表面であることがより好ましく、実質的に反射率が０％の表面をいう。
【００４７】
また、本発明のテクスチャ形成面を有するシリコン基板の吸光率（波長領域０．５〜１．０μｍ）は、８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。吸光率は、積分球分光光度計にて測定することができ、式「吸光率（％）＝１００×｛入射光強度−（反射光強度＋透過光強度）｝／入射光強度」で求めることができる。
【００４８】
本発明のテクスチャ形成面は、具体的には、３つの斜面を有する複数の突起を有する（図５（Ａ）に示す図を参照）。テクスチャ形成面には、３つの斜面を持つ突起が密集していることが好ましい。３つの斜面とは、面方位１１１以外の１１０、１０１、０１１であり、一面が５４．７°±１０°の角度θとなるのが好ましく、頭頂点を有していることが好ましい。
【００４９】
３つの斜面を有する突起の高さＨ（図６参照）は、通常１００ｎｍ〜３μｍであり、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。３つの斜面を有する突起の底面の一辺の長さＬ（図６参照）は、通常１００ｎｍ〜３μｍであり、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。また、頭頂点の角度θ（図６参照）は５４．７°±１０°であることが好ましい。
【００５０】
本発明のテクスチャ形成面を有するシリコン基板の特徴の二つ目は、テクスチャを構成する突起が小さいことである。これまでのウェットエッチング法やイオンプラズマエッチング法で形成されたテクスチャの突起の高さははるかに大きく（例えばウェットエッチング法で形成されたテクスチャの突起の高さは１０〜２０μｍである）、本発明のように微細な突起は形成できなかった。テクスチャの構造が微細であるほど、テクスチャ形成面での光の反射は抑制される。例えば、テクスチャの加工精度を１μｍ以下とすれば、テクスチャ形成面での波長１μｍの光の反射をほぼ０にすることができる。
【００５１】
本発明のテクスチャ形成面を有するシリコン基板の更なる特徴（三つ目）は、シリコン基板を薄くすることができることである。すなわち、テクスチャを構成する突起が微細であるが故に、その分のシリコン基板厚みを低減することができる。本発明のシリコン基板の厚みは、突起の高さを含めて、２０μｍ以下とすることができ、好ましくは１５μｍ以下とすることができ、より好ましくは１０μｍ以下である。シリコン基板の厚みの下限は特に限定されず、基板としての強度を保つことができればよく、通常は１０μｍ以上である。
【００５２】
テクスチャ形成面には、３つの斜面を有する突起が複数個あるが、３つの斜面を有する複数の突起は、それぞれ別個の形状を有していても良い。また、テクスチャ形成面における突起の密度は、単位面積（１００μｍ2）あたり１０〜１０００個であることが好ましい。
【００５３】
また、シリコン基板表面の全面にテクスチャが形成されていても良く、その一部にテクスチャが形成されていても良い。例えば、本発明のシリコン基板を太陽電池用のシリコン基板として用いる場合に、受光面側に配置する表面電極（コネクタ電極，バー電極，グリッド電極などを含む）を配置する領域には、テクスチャを形成することなく、平坦状にされていることが好ましい。
３．テクスチャ形成面を有するシリコン基板の用途について：
このように、本発明のシリコン基板は、太陽電池用のシリコン基板として用いられることが好ましい。太陽電池用のシリコン基板とするには、シリコン基板のテクスチャ形成面にエミッタ層を形成してｐｎ接合を形成することが好ましい。例えば、ｐ型シリコン基板にテクスチャ形成面を形成した場合には、オキシ塩化リンガス雰囲気中でテクスチャ形成面を加熱して、テクスチャ形成面にｎ型エミッタ層を形成し、ｐｎ接合を形成する。
【００５４】
また、エミッタ層に反射防止層を積層することで、太陽電池としての反射率を更に低下させることができ、光電変換率が向上する。反射防止層とは、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化チタン膜などであり得る。更に、テクスチャ形成面である受光面に表面電極を配置し、非受光面に裏面電極を配置することで、太陽電池が得られる。無論、太陽電池の態様が上述したものに限定されるわけではない。
【実施例】
【００５５】
図１は、実施例で用いたノンプラズマドライエッチング装置の概要を示し、ノンプラズマドライエッチング装置の外観および内部の概要図である。
【００５６】
図１に示されるノンプラズマドライエッチング装置は、減圧チャンバ１０内に、シリコン基板７０を載置するためのステージ２０と、エッチング混合ガスを噴出するノズル３０と、均一化リング５０と、シリコン部材６０（シリコン基板７０の外周縁部に配置されるシリコン基板と同材の部材）と、減圧配管８０とを有する。ノズル３０は、エッチング混合ガス供給配管４０と、エッチングガスボンベ９０に接続している。ステージ２０に載置されたシリコン基板７０に、エッチング混合ガスを噴射することで、テクスチャ形成面を有するシリコン基板を製造した。
【００５７】
［実施例１］
図１と図２（１）に示されるノンプラズマドライエッチング装置の減圧チャンバ１０のステージ２０に、基板面方位（１１１）のシリコン基板７０を載置した。ノズル３０は、シリコン基板７０に向かって間接的に、且つ、直線状に噴射口１個で噴射するように、減圧チャンバ１０の上方に向かって噴射するように設定した。
【００５８】
減圧チャンバ１０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１００ｍｍ以下が好ましい。図１に示されるシリコン基板７０の基板面積は、１２５ｍｍ×１２５ｍｍであり、シリコン基板７０の外周縁部にシリコン部材６０を配設した。シリコン部材６０の１辺の短手方向の直径は５ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、長手方向の直径は１３０ｍｍ〜１５０ｍｍが好ましく、外周縁部を隙間なく取り囲むように４辺のシリコン部材６０を載置する。
【００５９】
更に、シリコン基板７０とシリコン部材６０とを取り囲むように、均一化リング５０を載置した。均一化リング５０は、ステージ２０に対し垂直方向に壁があり、四角形状の均一化リングであれば、短手方向の直径は５ｍｍ〜５０ｍｍ以下が好ましく、長手方向の直径は１６０ｍｍ〜２００ｍｍが好ましい。リング状の均一化リングであれば、直径２３０ｍｍ〜２９０ｍｍが好ましい。
【００６０】
また、ステージ２０の温度は８０℃に設定した。減圧チャンバの圧力を９０ＫＰａに調整した後、ノズル３０からのエッチング混合ガスを２ステップに分けて噴射した。１ステプ目は、６０秒〜９０秒噴出し、２ステップ目は、６０秒〜９０秒かけて噴出した。噴出したエッチング混合ガスの組成は、１ステップ目は、「ＣｌＦ３／Ｎ２＝５０ｃｃ〜２０００ｃｃ／２０００ｃｃ〜１５０００ｃｃ」、２ステップ目は、「ＣｌＦ３／Ｏ２／Ｎ２＝５０ｃｃ〜２０００ｃｃ／１０００ｃｃ〜５０００ｃｃ／２０００ｃｃ〜１５０００ｃｃ」とした。
【００６１】
得られたシリコン基板のテクスチャ形成面を図５に示す。
【００６２】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）、または、図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）に示される通り（なお、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の拡大図であり、図５（Ｅ）は、図５（Ｄ）の拡大図である。）、３つの斜面を有する突起が密集して形成されていることがわかる。そして、図５（Ｃ）及び図５（Ｆ）に示されるように、３つの斜面を有する突起の高さは、約１．６μｍ（図面では、１．５μｍ〜１．７μｍと表記）であることがわかる。
【００６３】
なお、図５（Ａ）は、テクスチャ形成面を有するシリコン基板のうち、シリコン基板の外周部での電子顕微鏡写真の斜視図であり、図５（Ｄ）は同基板のうち、基板の中央部での電子顕微鏡写真の斜視図を示す図である。
【００６４】
実施例１で得られたシリコン基板のテクスチャ形成面での反射率と吸光率とを測定した。また、参照例として、基板面方位（１１１）のシリコン基板のテクスチャ未形成表面での反射率と吸光率とを測定した。反射率および吸光率の測定は、積分球分光光度計（Ｕ４０００，日立ハイテクフィールディング）で行った。
【００６５】
図７（Ａ）は、基板面方位（１１１）のシリコン基板のテクスチャ未形成表面（参考例）および実施例で得たシリコン基板のテクスチャ形成面における反射率を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、基板面方位（１１１）のシリコン基板のテクスチャ未形成のシリコン基板の表面（参考例）および実施例で得たシリコン基板のテクスチャ形成面における吸光率を示すグラフである。
【００６６】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示されるように、実施例１のシリコン基板のテクスチャ形成面での反射率（波長５００ｎｍ〜１０００ｎｍ）は２０％以下に抑制されており、かつ吸光率（波長５００ｎｍ〜１０００ｎｍ）は８０％以上にまで高められている。
【００６７】
［実施例２］
図２（２）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって間接的に、且つ、直線状に噴射口複数個で噴射する例を示す。減圧チャンバ１０の上方に向かって噴射するように設定した。減圧チャンバ１０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１００ｍｍ以下が好ましい。
【００６８】
［実施例３］
図２（３）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって間接的に、且つ、放射状に噴射口１個で噴射する例を示す。減圧チャンバ１０の上方に向かって噴射するように設定した。減圧チャンバ１０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１００ｍｍ以下が好ましい。
【００６９】
［実施例４］
図２（４）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって間接的に、且つ、放射状に噴射口複数個で噴射する例を示す。減圧チャンバ１０の上方に向かって噴射するように設定した。減圧チャンバ１０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１００ｍｍ以下が好ましい。
【００７０】
［実施例５］
図３（１）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって直接的に、且つ、直線状に噴射口１個で噴射する例を示す。シリコン基板７０に向かって下方噴射するように設定した。シリコン基板７０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１５０ｍｍ以下が好ましい。
【００７１】
［実施例６］
図３（２）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって直接的に、且つ、直線状に噴射口複数個で噴射する例を示す。シリコン基板７０に向かって下方噴射するように設定した。シリコン基板７０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１５０ｍｍ以下が好ましい。
【００７２】
［実施例７］
図３（３）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって直接的に、且つ、放射状に噴射口１個で噴射する例を示す。シリコン基板７０に向かって下方噴射するように設定した。シリコン基板７０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１５０ｍｍ以下が好ましい。
【００７３】
［実施例８］
図３（４）は、実施例１で示されるノンプラズマドライエッチング装置で、ノズル３０はシリコン基板７０に向かって直接的に、且つ、放射状に噴射口複数個で噴射する例を示す。シリコン基板７０に向かって下方噴射するように設定した。シリコン基板７０からノズル３０の噴出口までの距離は、５ｍｍ〜１５０ｍｍ以下が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のノンプラズマドライエッチング装置によれば、シリコン基板の表面を効率的にノンプラズマドライエッチングすることができる。しかも、プロセス中のシリコン基板の反応温度をモニタしながらエンドポイントをモニタすることができるので、量産化にも対応できる。更に、エッチングガスの組成を好適化することで、これまで実現されなかった微細凹凸のテクスチャ構造をシリコン基板表面に形成することができる。その結果、光反射率を低減し、ライフタイムを向上させることができる。よって、太陽電池の製造プロセスに、特に好適に応用され得る。
【符号の説明】
【００７５】
１０  減圧チャンバ
２０  ステージ
３０  ノズル
４０  エッチング混合ガス供給配管
５０  均一化リング
６０  シリコン部材
７０  シリコン基板
８０  減圧配管
９０  エッチングガスボンベ
【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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