(57)【要約】【課題】複数の基板を、同時に処理しテクスチャーを形成する装置であって、処理の際に、全ての基板と各々の基板面内のテクスチャーを均一に形成し、全ての基板と各々の基板面内の反射率を均一化することを実現すると共に、設備の小型化をも実現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】反応室内で、プロセスガスの流れと平行になるように基板を多段に載置する。流れの上流側に乱流発生ブレードを設置することで均一なエッチングを実現する。【選択図】図１
2014225634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な反応室と、
前記反応室と接続されプロセスガスを供給する供給口と、
前記反応室と接続され前記反応室内のガスを排気し、かつ、前記供給口と対向して配設される排気口と、
前記供給口と前記排気口との間に設置され基板を保持する基板保持機構と、
を備えるノンプラズマドライエッチング装置において、
前記基板保持機構のうち、前記基板を載置する面は、前記供給口から供給されるプロセスガスの流れ方向と平行に配置され、かつ、前記基板のうち供給口側の縁部にブレード状の乱流発生機構、または、１本乃至複数のワイヤー又は棒を備えること、
を特徴とするノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項２】
前記基板の表面上方に、前記基板の表面に対して前記供給口側に傾く複数の乱流導入板が設けられる、
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】
前記基板保持機構はステージであり、前記ステージの表面に前記基板が載置され、かつ、ステージは複数からなり、所定の間隔で一方向に設置されてなる、請求項１又は２に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項４】
前記基板保持機構は前記基板の端部を保持し、前記基板の内側領域を浮遊する構造であり、かつ、前記基板が所定の間隔で一方向に設置される機構を有する、請求項１又は２に記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項５】
前記供給口は、多数の細孔を有したシャワープレート、複数個配置したスリットノズル、
格子状に複数個配置したスプレーノズル、の何れかである、
請求項１〜４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６】
前記ブレード状の乱流発生機構は、
１）多数の突起を備えたブレード、
２）多数の凹み又は穴を有したブレード、
３）多数の突起と、凹みまたは穴とを交互に有したブレード、
４）波型形状のブレード、
５）第一のウイングと第二のウイングとを設け、双方のブレードに角度を有して交互に配置されたブレード、
の何れかである、
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】
前記乱流導入板は、
１）多数の突起を備えたブレード、
２）多数の凹み又は穴を有したブレード、
３）多数の突起と、凹みまたは穴とを交互に有したブレード、
４）波型形状のブレード、
５）第一のウイングと第二のウイングとを設け、双方のブレードに角度を有して交互に配置されたブレード、
の何れかである、
請求項２〜６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】
前記ワイヤーは、断面が円状のワイヤーである、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９】
前記ワイヤーは、断面が多角形のワイヤーである、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１０】
前記プロセスガスは、ＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５からなる群から選ばれる一以上のガスを含む、
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。
【請求項１１】
前記プロセスガスは、分子中に酸素原子を含有するガスをさらに含む、請求項１０記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項１２】
前記プロセスガスは、Ｎ２および希ガスをさらに含む、請求項１０記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項１３】
前記反応室内の圧力は、１ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲にある、請求項１〜１２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、ノンプラズマドライエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン太陽電池（光電変換素子）において、シリコン基板の受光面にテクスチャーと称される凹凸を設けて、受光面での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。
【０００３】
上述のテクスチャーの形成は、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ー形成は、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、シリコン基板の表面を汚染する恐れがあることに加え、コスト面からも不利であった。
【０００４】
一方で、ドライプロセスにて、シリコン基板の表面にテクスチャーを形成する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）を用いる方法、２）大気圧雰囲気下の反応室にシリコン基板を配置し、ＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５のいずれかのガスを導入することで、該シリコン基板の表面をエッチングする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記２）の方法の量産向け設備として、反応室内に移動可能なステージを設け、ステージ上に載置されたシリコン基板に向けて、エッチングガスを噴射させ、ステージを移動させながら連続的に複数枚のシリコン基板を処理するドライエッチング装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図２３は、特許文献１に記載のエッチング方法を具現化する装置の図である。
【０００７】
反応室１のステージ２上にシリコン基板３が直立して載置されている。反応室１は、圧力調整弁４に調節されながら、真空ポンプ５によりプロセスガス８が排気され、所定の圧力を保持している。プロセスガス８は、希釈ガスとしてＮ２ガス、反応ガスとしてガスボンベ６に貯蔵されるＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５のいずれかのガスである。
【０００８】
プロセスガス８は、マスフローコントローラー７を介して、反応室１に供給される。反応室１では、シリコン基板３とプロセスガス８が反応し、シリコン基板の表面に微細な凹凸を形成でき、太陽電池用のテクスチャーが製作される。
【０００９】
この技術を応用し、量産向けの製造装置として提案されている装置が、図２４に示す、特許文献２に記載の製造装置である。
【００１０】
反応室１は、ロードロック室９とアンロードロック室１０と連結され、シリコン基板３が載置されたトレイ状のステージ２が、ローラー１１を介して移動する仕組みになっている。ステージ２は、ローラー１１を介して移動する際に、ブレード状ノズル１２より、希釈ガスとしてのＮ２ガスと、反応ガスとしてのＣｌＦ３，ＸｅＦ２，ＢｒＦ３およびＢｒＦ５のいずれかのガスが、混合されたガスをプロセスガス８として噴射され、それと共に、ブレード状ノズル１３より冷却ガスが、噴射される。
【００１１】
シリコン基板３が、プロセスガス８に曝露されることにより、シリコン基板３とプロセスガス８が反応し、シリコン基板の表面に微細な凹凸が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−３１３１２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２のような従来の構成では、量産向けの製造装置として、トレイ状に載置されたシリコン基板すべてにわたって、一様なテクスチャーを形成させるのは困難であることが筆者らの検討で明らかになった。
【００１４】
図２５は、筆者らが、プロセスガスとしてＣｌＦ３ガスを用い、希釈ガスをＮ２ガスとして、面方位１１１の単結晶シリコン基板をエッチングした際に、形成されたテクスチャーのサイズとＣｌＦ３ガス濃度との関係を表した図である。
【００１５】
同図において、ＣｌＦ３ガス濃度が高くなるに従い、テクスチャーサイズが大きくなっていることが分かる。なお、テクスチャーサイズは、形成された凹凸の高低差とした。
【００１６】
また、図２６は、形成されたテクスチャーのサイズとその時のテクスチャー付きシリコン基板の反射率との関係を表した図である。同図において、テクスチャーサイズが大きくなるにつれて反射率が低くなることが分かる。
【００１７】
この知見は、シリコン基板が、その面内に異なる濃度のプロセスガスに曝露された場合、局所的に反射率が高い部分を製作してしまうことを表している。そして、特許文献２のような従来の構成においては、反応室１内での、シリコン基板３に曝露されるプロセスガス濃度が均一でないことも分かった。
【００１８】
図２７は、特許文献２のブレード状ノズル１２、ブレード状ノズル１３と、トレイ状のステージ２、シリコン基板３の構成部分を、拡大した図である。これを用いて筆者らの知見を説明する。
【００１９】
ブレード状ノズル１２からプロセスガス８が噴射され、ブレード状ノズル１３より冷却ガス１４が噴射されている場合、図２７の点線で囲まれた部分Ａは、ブレード状ノズル１２の直下に当たり、プロセスガス８の濃度が比較的濃い部分である。
【００２０】
一方、点線で囲まれた部分Ｂは、ブレード状ノズル１３の直下となり、冷却ガス１４の濃度が比較的濃い部分である。更に、点線で囲まれた部分Ｃは、プロセスガス８と冷却ガス１４のガス噴射が交わる部分である。便宜的に、点線で囲まれた部分Ａ、Ｂ、Ｃと区分けした場合、プロセスガスの濃度は、濃度が高い順に、「点線で囲まれた部分Ａ  ＞  点線で囲まれた部分Ｃ  ＞  点線で囲まれた部分Ｂ」の順序で表される。
【００２１】
この環境下で、図２７のように、ステージ２がシリコン基板３を載置して移動すると、シリコン基板３は、プロセスガスの濃度の濃い部分、プロセスガスの濃度の薄い部分を交互に曝露されながら移動することになる。すると、複数枚のシリコン基板３の各々に対して、一定濃度のプロセスガスを曝露させることが困難である。
【００２２】
具体的には、ブレード状ノズル１２から噴射されたプロセスガス８と、ブレード状ノズル１３から噴射された冷却ガス１４は、シリコン基板３の表面上で混ざり合わず、場合によっては、局所的にプロセスガスの濃度の高い部分と低い部分を作り出してしまう。その結果、シリコン基板３の面内に一様なテクスチャーを形成させ、基板面内に一様な反射率を実現させることが困難となる。
【００２３】
逆に、局所的にプロセスガスの濃度の高い部分と低い部分を作り出さないようにするためには、シリコン基板３とブレード状ノズル１２およびブレード状ノズル１３との距離を大きく取ればよい。そうすると、プロセスガス８と冷却ガス１４とがシリコン基板３に到達するまでに拡散され、プロセスガス８と冷却ガス１４とを均一に混ぜることが可能となる。但し、このような状態にすると、冷却ガス１４そもそもの冷却効果を低下させてしまうことになる。
【００２４】
また、特許文献２の製造装置は、複数のシリコン基板３をステージ２の平面上に平置きで載置する構成になっているため、設備の設置面積を大きく取らなければならず、量産向け設備として課題を有することになる。
【００２５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、複数の基板を同時に処理する装置であって、上記複数の基板を各々の基板面内で均一に処理することを可能とし、かつ、設備の設置面積を小さくすることをも実現する、ノンプラズマドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
〔１〕真空排気可能な反応室。
〔２〕反応室と接続されプロセスガスを供給する供給口。
〔３〕反応室と接続され反応室内のガスを排気し、かつ、供給口と対向して配設される排気口。
〔４〕供給口と排気口との間に設置され基板を保持する基板保持機構。
〔５〕基板保持機構のうち、基板を載置する面は、供給口から供給されるプロセスガスの流れ方向と平行に配置される点。
〔６〕基板のうち供給口側の縁部にブレード状の乱流発生機構、または、１本乃至複数のワイヤー又は棒を備える点。
【００２７】
このような構成によれば、反応室内では、プロセスガス供給口からプロセスガス排気口に向けて、プロセスガスが平行流の状態で、一方向に流れている。複数の基板は、基板保持機構にプロセスガスの流れ方向と平行に設置されているため、プロセスガスは、上流側であるプロセスガス供給口から下流側であるプロセスガス排気口に向けて、基板の面上を沿いながら、化学反応が成される。
【００２８】
一般的に、図２８のように一方向のガス流れの中に、流れ方向と平行に平板を置くと、平板の上流側縁から下流方向に境界層が形成される。境界層は、流れの進行に伴って発達し、境界層の厚さは増加していく。この境界層は、流れの上流側から下流側に向けて、層流境界層から乱流境界層へと変化し、層流境界層から乱流境界層へ変化する途中の状態を遷移領域という。
【００２９】
上記平板をシリコン基板、ガス流れのガスをプロセスガスとみなすと、層流境界層内での化学反応における反応生成物の挙動は図２９のようになり、乱流境界層内での化学反応における反応生成物の挙動は図３０のようになる。
【００３０】
図２９のように、層流境界層内では、ガス流れはシリコン基板に平行な方向のみであり、シリコン基板に垂直な方向へのガス流れは殆どないため、シリコン基板に垂直な方向に物質の移動が発生しにくい。
【００３１】
このため、シリコン基板の表面では、プロセスガスとシリコン基板との化学反応で生じた反応生成物は、シリコン基板の表面近傍で、ガス流れの下流側に流されていく。しかしながら、前述のように、シリコン基板面に垂直な方向に物質の移動が殆どないため、下流に行くに従い、シリコン基板の表面では、反応生成物の濃度が増し、プロセスガスの濃度が相対的に下がってしまう。
【００３２】
このため、層流境界層内では、上流側は化学反応が活発で、相対的に下流側は化学反応が不活発になり、エッチング進行度合いが変わってしまうという現象が生ずる。
【００３３】
一方、図３０のように、乱流境界層内でのガスの流れは、平均すると上流から下流にかけて一様であるが、微視的には、時々刻々と不規則な流れが生じる乱流である。シリコン基板に垂直な方向に物質の移動が発生する。
【００３４】
このため、シリコン基板の表面では、プロセスガスとシリコン基板との化学反応で生じた反応生成物と、プロセスガスとが、積極的に入れ替わる。このため、乱流境界層内では、上流側、下流側ともに、化学反応が活発でエッチング進行度合いが均一であるという現象が生じる。すなわち、シリコン基板の全面に渡って、乱流境界層が生じていれば、シリコン基板の全面に渡って、化学反応が活発でエッチング進行度合いが均一になる。
【００３５】
そこで、シリコン基板の全面に渡り乱流を発生させる機構として、本発明では、図１（Ｂ）のように、流れの上流側のシリコン基板の縁に、乱流発生機構を設置している。
【００３６】
この構成によると、ガス流れがシリコン基板より手前ですでに乱流化するため、上流から下流にかけて、シリコン基板の面全面に渡り、基板面内での化学反応の進行度合いを均一化させることができる。
【００３７】
その結果、シリコン基板の面内すべてのエッチングの進行度合いを均一化させることで、テクスチャーサイズを均一化に形成し、すべての基板の反射率を均一化することが可能となる。また、反応室内に複数のシリコン基板を対向して設置するため、ドライエッチング装置の設置面積を大幅に削減することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明のノンプラズマドライエッチング装置によれば、複数の基板の表面を均一にエッチングすることができるので、量産化にも対応できる。また、反応室内に複数の基板を対向して設置するため、ドライエッチング装置の設置面積を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（Ａ）本発明の実施の形態１における量産向けノンプラズマドライエッチング装置を示す図、（Ｂ）本発明の実施の形態１における量産向けノンプラズマドライエッチング装置の乱流発生機構とガス流れ模式図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプロセスガス供給口の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプロセスガス供給口の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態１におけるプロセスガス供給口の一例を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における基板保持機構の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図７】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態１における乱流発生機構の一例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態１のドライエッチング実験における基板配置と測定箇所を示す図
【図１５】本発明の実施の形態１のドライエッチング実験におけるテクスチャーサイズと反射率を測定した結果を示す図
【図１６】本発明の実施の形態２における量産向けノンプラズマドライエッチング装置を示す図
【図１７】平板上のガス流れと粘性底層を示す模式図
【図１８】本発明の実施の形態２における量産向けノンプラズマドライエッチング装置の乱流導入板とガス流れ模式図
【図１９】本発明の実施の形態３における量産向けノンプラズマドライエッチング装置を示す図
【図２０】本発明の実施の形態３における量産向けノンプラズマドライエッチング装置のガス流れ模式図
【図２１】本発明の実施の形態３における基板保持機構の一例を示す図
【図２２】本発明の実施の形態４における量産向けノンプラズマドライエッチング装置を示す図
【図２３】特許文献１に記載された従来のノンプラズマドライエッチング装置を示す図
【図２４】特許文献２に記載された従来の量産向けノンプラズマドライエッチング装置を示す図
【図２５】テクスチャーサイズとＣＬＦ３ガス濃度との関係を表す図
【図２６】テクスチャーサイズと基板反射率との関係を表す図
【図２７】特許文献２に記載された従来の量産向けノンプラズマドライエッチング装置の反応室内拡大図
【図２８】平板上のガス流れ模式図
【図２９】平板上のガス流れと層流境界層内での化学反応模式図
【図３０】平板上のガス流れと乱流境界層内での化学反応模式図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１に係るノンプラズマドライエッチング装置を示す図である。図１において、図２１及び図２２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４２】
図１（Ａ）に示す通り、本実施の形態のノンプラズマドライエッチング装置は、真空排気可能な反応室１内に、プロセスガス供給口１５およびプロセスガス排気口１６が対向して設置されており、プロセスガス供給口１５及びプロセスガス排気口１６は共に、一様な流れを実現するため、シャワープレート構造になっている。
【００４３】
この構造により、プロセスガス供給口１５からプロセスガス排気口１６にわたって、プロセスガスの一様な平行流を実現している。また、圧力計１７で反応室１内の圧力をモニターしながら、圧力調整弁４と真空ポンプ５によって反応室１内を所定の圧力に維持している。
【００４４】
複数のシリコン基板３は、一枚ごとにステージ２上に載置され、シリコン基板３はプロセスガスの流れと平行に載置されると共に、基板保持機構１８により、各々のシリコン基板３は対向して載置されている。更に、図１（Ｂ）のように、各々のシリコン基板３のプロセスガスの上流側に配置される基板の縁には、乱流発生機構１９が設置され、基板面全面にわたり、乱流を発生させる構成である。
【００４５】
プロセスガス供給口１５は、一様な平行流を実現できる構造なら良く、例えば、図２のような、無数の細孔を有したシャワープレート２０、図３のような、スリットノズル２１を複数並べたものでも良い。また、図４のように、スプレーノズル２２を格子状に複数並べたものでも良い。
【００４６】
基板保持機構１８は、プロセスガスがシリコン基板３の上流側から下流側にかけて一様に通過できる構造であればよく、例えば、図５のように、シリコン基板３を載置したステージ２の両端部を等間隔に配置した爪で保持する構造が望ましい。
【００４７】
乱流発生機構１９は、効率よく乱流を発生させる構造であればよく、例えば、図６のように無数の突起を有したブレード２３でも良いし、図７のように無数の凹みまたは穴を有するブレード２４でも良いし、図８のように、無数の突起と凹みまたは穴を交互に有するブレード２５でも良い。
【００４８】
また、図９のように、矩形状の波型を有するブレード２６でも良いし、図１０のように、第一のウイング２７上に垂直に第二のウイング２８を設け、第二のウイング２８に角度をつけ交互に配置するものでも良いし、図１１のように、複数のブレード２９をプロセスガスの上流側に対して仰角を有し、交互に配置するような構造でもよい。更に、ブレード状の乱流発生機構でなくても良く、図１２のように断面が円のワイヤーまたは棒３０を１本ないしは複数を載置しても良いし、図１３のように断面が多角形のワイヤーまたは棒３１でも良い。
【００４９】
この構成により、各々のシリコン基板３に対して、乱流発生機構１９で乱流化されたプロセスガス８が、各々のシリコン基板３の表面を乱流の状態で通過できる。乱流化されたプロセスガス８が通過の際に、所定の化学反応が促進され、プロセスガス８とシリコン基板３との化学反応で生じた反応生成物とプロセスガスとが効率良く入れ替わり、各々のシリコン基板３は全面に渡り、均一なエッチングが成される。
【００５０】
これにより、複数のシリコン基板３を同一濃度のガスに一様に曝露することが可能となり、すべてのシリコン基板３の表現を均一にエッチングすることができる。例えば、太陽電池向けのシリコン基板の場合には、テクスチャーサイズを均一化でき、すべてのシリコン基板３の反射率を均一化することが可能となる。
【００５１】
（実施例）
基板保持機構１８に、４枚の面方位（１１１）のシリコン基板を対向して配置し、希釈用ガスであるＮ２ガスと、Ｎ２ガスに対してＣｌＦ３ガス：５％、Ｏ２ガス：２０％が混合されるガスをプロセスガス８とし、反応室１内の圧力を９０ｋＰａとする条件下で、エッチング処理を行った。
【００５２】
ここで、面方位（１１１）のシリコン基板をＣｌＦ３とＯ２との混合ガスに曝露し、プラズマを発生させることなくドライエッチングするメカニズムについて述べる。
【００５３】
上記メカニズムは、筆者らの研究により、以下の化学反応のように解釈される。
【００５４】
３Ｓｉ＋４ＣｌＦ３→３ＳｉＦ４↑＋２Ｃｌ２↑  ・・・  （Ａ）
Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２  ・・・  （Ｂ）
シリコン基板が、ＣｌＦ３ガスに曝露されると、ＣｌＦ３は分解し、化学反応式（Ａ）のように、シリコンは反応し、ＳｉＦ４となる。ＳｉＦ４は気体であるため、シリコン基板より離脱する。
【００５５】
一方、混合ガス中には、Ｏ２が存在するため、化学反応（Ａ）でエッチングが進行すると共に、化学反応（Ｂ）により、ＳｉＯ２が微視的に形成される。ＳｉＯ２は、ＣｌＦ３と反応せずエッチングされないため、微視的に形成されたＳｉＯ２がセルフマスクとなり、それを起点として、面方位に沿ったエッチングが成される。混合ガスに曝露される面が（１１１）面である場合、（１００）面、（０１０）面、（００１）面による三面で囲まれたエッチピットを有するテクスチャーが形成される。
【００５６】
図１４は、ドライエッチング実験における基板の配置と測定箇所を示す図である。
【００５７】
同図のように、４枚のシリコン基板３を基板保持機構１８のステージ２に対向して載置した。なお、便宜上、４枚のシリコン基板３を上段部からＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４としている。また、Ｓ１〜Ｓ４のシリコン基板３における測定ポイントを、各々の基板において、上流側基板縁部中央をＰ１，基板中心部をＰ２，下流側基板縁部中央をＰ３としている。
【００５８】
これらすべての測定ポイントにおいて、テクスチャーサイズと反射率を測定したグラフを図１５に示す。
【００５９】
なお、測定したテクスチャーサイズは、電子顕微鏡を用いて、各測定ポイントの基板断面を５０００倍にて観察し、一視野内で観察された凹凸をランダムに１０個測定し、個々の凹凸の高低差の平均値を取った。また、反射率は、各測定ポイントを分光光度計で測定し、得られたプロファイルから、代表値として、波長６００ｎｍにおける反射率を抽出して比較した。
【００６０】
なお、乱流発生機構１９は、図７のような、無数の凹みを有するブレード２４を用いた。
【００６１】
図１５においては、概ねテクスチャーのサイズは、平均で３．２〜６．９ＵＭの間のばらつきに収まっており、均一化されている。更に、反射率についても、５．０〜５．６％と狭いばらつきに収まっており、均一化されている。
【００６２】
なお、本実施例では、太陽電池向けのシリコン基板にテクスチャーを形成する形態を示したが、本発明は、プラズマを使用せず、ＣｌＦ３などのプロセスガスをコントロールすることで、基板の表面をエッチングする技術であるため、半導体などの基板の平坦化や薄板化へ適用した場合にも好適な結果が得られる。
【００６３】
（実施の形態２）
図１６は、本発明の実施の形態２に係るノンプラズマドライエッチング装置の模式図を示す。本実施の形態は、上述の実施の形態１における乱流発生機構１９に加え、乱流導入板３２を設置する点が特徴である。
【００６４】
乱流導入板３２は、シリコン基板３の表面近傍にプロセスガスの上流側に対して仰角を有し、ガス流れに沿って配置されたブレードである。
【００６５】
一般に乱流境界層内のシリコン基板３の表面には、ガス流れの条件によっては、ごく僅かに、図１７のような粘性底層と呼ばれる、層流に近い流れが形成される。粘性底層が生じると、粘性底層内では、層流に近い流れとなるため、前述の図２９の層流境界層内と同じく、ガス流れは、シリコン基板３に平行な方向のみとなり、シリコン基板３に垂直な方向に物質の移動が発生しにくい。そのため、前述の層流境界層内と同じような、不均一なエッチングが生じてしまう。
【００６６】
これを防止するために、図１８のように乱流導入板３２を配置する。乱流導入板３２は、シリコン基板３の表面近傍にプロセスガス上流側に対して仰角を有するブレードである。乱流導入板３２は、境界層外のガス流れをシリコン基板３の表面まで導き、その流れを利用して、シリコン基板３の表面での流れを撹拌することで、粘性底層の発生を防止できる。
【００６７】
このような構成によって、乱流発生機構１９で乱流化されたプロセスガス８は、各々のシリコン基板３の表面を乱流の状態で通過し、かつ、乱流導入板３２によって、境界層外のガス流れも、シリコン基板３の表面まで導かれ撹拌される。その結果、プロセスガスとシリコン基板３との化学反応で生じた反応生成物とプロセスガスとが、更に効率よく入れ替わり、シリコン基板３は全面に渡り、均一なエッチングが促進される。
【００６８】
なお、乱流導入板３２の表面は、効率よく乱流を発生できる構造であればよく、前述の乱流発生機構１９と同じように、図６〜図１３に示すような構造であればよい。
【００６９】
（実施の形態３）
図１９は、本発明の実施の形態３に係るノンプラズマドライエッチング装置の模式図である。
【００７０】
本実施の形態の特徴は、ステージ２を無くし、シリコン基板３を浮遊させて保持すると共に、シリコン基板３の両面共に、乱流発生機構１９の効果を付加した点である。例えば、図２０のように、浮遊状態で保持するシリコン基板３の縁部に、表裏面に凸部を有するブレードを用いる乱流発生機構１９を設置すると、シリコン基板３の表裏面に上下対称の乱流境界層が発生し、シリコン基板３の両面を同時に加工することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、上述の図１９に示す乱流発生機構１９を一例として挙げたが、上下対称に乱流発生機構１９を設置すれば、前述の図６から図１３に示した機構でも同様な効果が得られる。
【００７２】
なお、シリコン基板３を浮遊させる機構は、例えば図２１に示すような基板保持機構１８が一例として挙げられる。具体的には、基板保持機構１８に溝部を設け、シリコン基板３の両側端部を挟むように保持するものである。このような構成にすれば、シリコン基板３の表面および裏面ともに、プロセスガスに曝露可能なため、両面加工が実現できる。
【００７３】
（実施の形態４）
図２２は、本発明の実施の形態４に係るノンプラズマドライエッチング装置の模式図である。
【００７４】
実施の形態１におけるステージ２を、表裏面ともに吸着可能な静電チャック構造にして、直流電源３３より給電することで、ステージ２の表裏面にそれぞれ、シリコン基板３を吸着させることが可能である。このような構成とすることで、実施の形態１に比べ、２倍の基板枚数を処理することが可能になり、量産装置としてより望ましい形態となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明のノンプラズマドライエッチング装置は、複数の基板の表面を均一にエッチングすることができるので量産化にも対応できる。具体的には、太陽電池向けのシリコン基板の形成や、半導体などの基板の平坦化や薄板化にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１  反応室
２  ステージ
３  シリコン基板
４  圧力調整弁
５  真空ポンプ
６  ガスボンベ
７  マスフローコントローラー
８  プロセスガス
１５  プロセスガス供給口
１６  プロセスガス排気口
１７  圧力計
１８  基板保持機構
１９  乱流発生機構
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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