(57)【要約】【課題】発電効率の高いバックコンタクト型太陽電池に求められる、片面のみ均一にテクスチャを形成することが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。【解決手段】テクスチャを形成するシリコン基板を載置するステージを、複数層から構成される土台とし、複数層は、シリコン基板が載置される側から静電チャック層、耐熱ガラス層、空間層とからなるノンプラズマドライエッチング装置を構成することで、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉可能な処理容器と、
前記処理容器の内部にガスを噴霧するノズルと、
前記ノズルと接続されるガスボンベと、
前記処理容器の内部を排気するポンプと、
前記処理容器の内部を所定圧力に制御する調圧弁と、
前記処理容器の内部に配置され、かつシリコン基板を載置するステージと、を有するノンプラズマドライエッチング装置において、
前記ステージは、複数層から構成される土台であって、前記シリコン基板が載置される側から静電チャック層、耐熱ガラス層、空間層とからなる、ノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項２】
前記土台は、前記処理容器の底面に配置される、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】
前記耐熱ガラス層の厚みは０．５ｍｍ以上であり、前記空間層の厚みは０．０１ｍｍ以上である、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】
前記耐熱ガラス層の厚みは２ｍｍ以上であり、前記空間層の厚みは２ｍｍ以上である、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】
前記空間層はテフロン（登録商標）からなる部材で形成されてなる、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】
前記空間層は、前記土台と、前記耐熱ガラス層との接触熱抵抗部である、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】
前記接触熱抵抗部は、耐熱ガラス層または前記土台であって、その表面粗さはＪＩＳ表記でＲａ＝６．３以上である、請求項６記載のノンプラズマドライエッチング装置。
【請求項８】
前記耐熱ガラス層は、テフロン（登録商標）を含む複数層で構成されてなる、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】
前記静電チャック層、前記耐熱ガラス層、及び、前記空間層の合計熱抵抗値は、０．７Ｋ／Ｗ以上である、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】
前記静電チャック層、前記耐熱ガラス層、及び、前記空間層の合計熱抵抗値は、５Ｋ／Ｗ以上である、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１１】
枠を有するトレイと、枠上に載置された耐熱ガラスと、耐熱ガラス上に貼り付けられた静電吸着ステージを有し、これらで構成されたステージに基板を複数枚載置し、三フッ化塩素ガスに曝露し、エッチングすること、
を特徴とするノンプラズマドライエッチング装置。
【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し、特に、太陽電池用のシリコン基板の表面にテクスチャを形成する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン基板表面にテクスチャを形成する方法としては、アルカリ溶液などによるウエットエッチングによる方法が主流であったが、近年、反応性イオンエッチングによる方法への移行が進み始めている。
【０００３】
一方、反応性イオンエッチングを用いないドライエッチングによるテクスチャの形成方法として、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）を用いた大気圧下でのドライエッチング方法が知られる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図１３は、特許文献１に記載の三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）を用いた大気圧下でのドライエッチング方法を示す図である。
【０００５】
同図におけるドライエッチングの方法は、大気圧下のチャンバー１内に、ステージ２を設け、シリコン基板４を串状に載置し、ガスボンベ５からマスフローコントローラー６を介して、所定の流量のＣＬＦ３ガスを導入し、シリコン基板４にＣｌＦ３ガスを暴露させることで、気層中の化学反応のみでシリコンと反応させ、テクスチャを形成する方法である。
【０００６】
同様に、特許文献２及び３に記載の方法のように、ＣｌＦ３ガスを用いて、シリコン基板の両面にテクスチャを形成する方法も知られる。これらの方法は、ＣｌＦ３ガスによるドライエッチング後に、先端が鋭利になりすぎたエッチピットに、ウエットエッチング処理を施すことで、滑らかにする方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１７８１９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０１１１１号公報
【特許文献３】特開２００５−１５０６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に示す、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチングにより、テクスチャを形成する製造装置は、ＣｌＦ３ガス雰囲気内にシリコン基板を曝露し、エッチング処理を行うものであり、基板両面を処理することを主体としている。そのため、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を使って形成された、テクスチャ付きシリコン基板を用いて、バックコンタクト型太陽電池を製作するためには、片面のみのテクスチャ形成を可能にしなければならないという制約を有するという課題を有する。
【０００９】
また、上記特許文献２及び３に示す、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチングによりテクスチャを形成方法であると、エッチング反応の制御が困難となる部分と、エッチング反応の進行が促進されない部分とが発生することになる。そのため、基板面内でエッチングに分布が生じ、基板全面に渡り、均一なエッチングが成されないという課題があった。
【００１０】
そこで、本発明では、上記従来の課題を解決するものであり、発電効率の高いバックコンタクト型太陽電池に求められる、片面のみ均一にテクスチャを形成する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、筆者らは、ＣｌＦ３ガスを用いた大気圧近傍下でのドライエッチング装置を製作し、片面のみのテクスチャ形成の検討を行った。
【００１２】
図１０は、その際に用いた実験装置図である。
【００１３】
チャンバー１内にＳＵＳからなるステージ２を設けた。このステージ２は耐腐食性に優れたステンレス製であり、ステージ内部には、流路を設け、チラー３により、オイルまたは水を循環させることにより、ステージ２の温度を均一にコントロールすることが可能である。ステージ２上にシリコン基板４を載置し、ガスボンベ５−１には、ＣｌＦ３ガス、ガスボンベ５−２にはＯ２ガス、ガスボンベ５−３には希釈ガスとして、Ｎ２ガスを供給できるようにしている。
【００１４】
これらのガスはそれぞれ、マスフローコントローラー６−１、６−２、６−３を介して、流量制御された後、シャワーノズル７より、シリコン基板４表面に、噴霧される。その際、チャンバー１内のガスは、圧力計８と圧力調整弁９により、設定圧力に調圧されながら、ブロワー１０により排気される。
【００１５】
この装置を用いて、面方位（１１１）基板を、ＣｌＦ３ガスを含む混合ガスに曝露させエッチング処理を行った。処理条件としては、ステージ２の温度を３０℃にコントロールし、チャンバー１内の圧力を９０ｋＰａの条件に調圧し、希釈用ガスであるＮ２ガスに対して、ＣｌＦ３ガス：５％、Ｏ２ガス：２０％の混合ガスを、噴霧した。
【００１６】
その結果、シリコン基板は、化学反応が進むに従い、片面のみ、ガスが曝露されるため、熱によるひずみで基板が、凹状に反り、反りあがった裏面にガスが回り込み、裏面をエッチングしてしまうばかりか、反った個所は、表面、裏面両側で化学反応が起こるため、基板が過熱し溶けてしまうほど反応が暴走した。一方、基板が反らずにステージに接触したままの箇所では、反応が進まずエッチングされず、テクスチャの形成が成されなかった。
【００１７】
次に、図１１の実験装置図のような、実験機を構成した。
【００１８】
ステージ２上に、銅箔電極パッドをポリイミド樹脂でコーティングした双極型の静電吸着ステージ１１を設け、シリコン基板４を静電吸着ステージ１１上に載置、吸着させ、エッチング中の基板の反りを防止ししたうえで、図１０の構成の場合と同じ処理条件で、エッチング処理を行った。
【００１９】
その結果、シリコン基板の化学反応が進まず、テクスチャの形成が成されなかった。図１２はその時の、処理後の面方位（１１１）基板表面の電子顕微鏡写真である。図１２の写真より、化学反応に十分に促進されず、テクスチャ形成ができないことが分かる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。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ともに、化学反応（Ｂ）により、ＳｉＯ２が微視的に形成される。
【００２３】
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が形成される。
【００２４】
一般に、化学反応は、反応に必要なエネルギーを得て反応が促進される。上記反応の場合、エネルギー源は熱であり、その熱源は、化学反応（Ａ）、および化学反応（Ｂ）の反応熱である。
【００２５】
このことから、図１１の構成による検討の場合、静電吸着ステージ１１の吸着力により、シリコン基板４がステージ上に密着しているため、化学反応（Ａ）、及び、化学反応（Ｂ）で発生した熱は、シリコン基板４の裏面より、静電吸着ステージ１１を介し、ＳＵＳ３１６のステンレス製のステージ２へ放熱してしまう。そして、次の瞬間の化学反応（Ａ）、及び、化学反応（Ｂ）の反応エネルギーとして使用できる熱エネルギーが不足してしまっていると推測される。
【００２６】
また、図１０の構成による検討の場合、シリコン基板４は、ステージ２上に、吸着力なく載置されているのみである。そのため、シリコン基板４が反り、ステージ２より浮いてしまった箇所では、化学反応（Ａ）、および化学反応（Ｂ）で発生した熱が、そのまま、次の瞬間の化学反応（Ａ）および、化学反応（Ｂ）の反応エネルギーとして、使用されるため、反応が暴走したと推測される。
【００２７】
以上の課題を解決するため、本発明は、片面のみのテクスチャ形成が可能な、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置のステージの構成において、以下の三点を特徴としている。一点目、シリコン基板を密着させる層を有すること、二点目、反応熱を蓄熱する層を有すること、三点目、反応熱の放熱を抑制する層を有することである。
【００２８】
上記三点を特徴とした本発明は、それらの特徴により、静電吸着ステージに載置されたシリコン基板を、静電吸着ステージに密着させ、シリコン基板の裏面に反応ガスが回り込まないようにすると同時に、発生した反応熱を、次の瞬間の反応エネルギーとして有効活用する機構を有している。
【００２９】
本構成によって、片面のみのテクスチャ形成が可能な、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を提供できるだけでなく、設備コストを抑制することも可能である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のステージの機構を有したＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を用いれば、バックコンタクト型太陽電池に必要な、シリコン基板に、片面のみテクスチャが形成された基板を製作できるドライエッチング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るドライエッチング装置図
【図２】本発明の実施の形態１に係るエッチングした時のシリコン基板表面の電子顕微鏡写真
【図３】本発明の実施の形態２に係るドライエッチング装置図
【図４】本発明の実施の形態１に係るエッチングした時のシリコン基板表面の電子顕微鏡写真
【図５】本発明の実施の形態３に係るドライエッチング装置図
【図６】本発明の実施の形態３に係るドライエッチング装置のステージ部拡大模式図
【図７】本発明の実施の形態４におけるドライエッチング装置図
【図８】本発明の実施の形態５におけるドライエッチング装置図
【図９】本発明の実施の形態５におけるドライエッチング装置図
【図１０】実験装置図
【図１１】実験装置図
【図１２】図１１の構成による実験機によりエッチングした時のシリコン基板表面電子顕微鏡写真
【図１３】特許文献１に記載されたテクスチャを形成する装置図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１を示すドライエッチング装置の図である。
【００３４】
なお、図１において、図１０、図１１、図１３と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態においては、図１０、図１１の構成と同様に、チャンバー１内にＳＵＳからなるステージ２を設けた。このステージ２は、一般的に耐腐食性に優れるステンレス製であり、ＳＵＳステージ内部には、流路を設け、チラー３により、オイルまたは水を循環させることにより、ステージ２の温度を均一にコントロールすることが可能である。但し、ステンレスは金属で、熱伝導性に優れることから、直接、シリコン基板４を載置することは、反応熱の放熱性が高いため好ましくない。一方、シリコン基板４は、反応中の基板の反りやガスの裏面への回り込みを防止するために、ステージに吸着させねばならない。
【００３６】
そこで、耐熱ガラスステージ１２を用意し、静電吸着ステージ１１を、耐熱ガラスステージ１２上に貼りつけ、シリコン基板４は、その静電吸着ステージ１１上に載置し、吸着させた。さらに、耐熱ガラスステージ１２とステージ２との間に、空間１３を設けた。
【００３７】
耐熱ガラスステージ１２に貼りつけた静電吸着ステージ１１を、シリコン基板を密着さる層として構成し、耐熱ガラスステージを、反応熱を蓄熱する層として構成し、空間１３を、反応熱の放熱を抑制する層として構成した。
【００３８】
ここで、実施の形態１の効果について説明する。一般に、熱の伝わりにくさを表す特性として、熱抵抗が挙げられる。熱抵抗は値が高いと熱を伝わり難いことを示している。熱抵抗Ｒ［Ｋ／Ｗ］は熱伝導率をκ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、厚みをＬ［ｍ］、表面積をＡ［ｍ２］とすると、次式で示される。
【００３９】
Ｒ＝Ｌ／（κ・Ａ）・・・（Ｃ）
本実施の形態においては、以下のような値を設定し、その値に基づき、熱抵抗値を算出した。
【００４０】
シリコン基板４の熱伝導率：κ４、厚み：Ｌ４、表面積：Ａ４、熱抵抗値：Ｒ４
静電吸着ステージ１１の熱伝導率：κ１１、厚み：Ｌ１１、表面積：Ａ１１、熱抵抗値：Ｒ１１
耐熱ガラスステージ１２の熱伝導率：κ１２、厚み：Ｌ１２、表面積：Ａ１２、熱抵抗値：Ｒ１２
空間１３の熱伝導率：κ１３、厚み：Ｌ１３、表面積：Ａ１３、熱抵抗値：Ｒ１３
ステージ２の熱伝導率：κ２、厚み：Ｌ２、表面積：Ａ２、熱抵抗値：Ｒ２
表１は、上記部材の熱抵抗値を算出した表である。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
なお、ここで、ポリイミドでコーティングされた双曲型の静電吸着ステージは、ポリイミド層、接着層、電極層の複数の積層膜からなる部材であるが、電極層は、無視できるほど薄く、接着層は、ポリイミドに近い熱伝導率であるため、静電吸着ステージの熱伝導率はポリイミドの熱伝導率とした。
【００４３】
また、空間１３は、エッチング処理前のチャンバー１は、予めＮ２ガスにより、調圧され、また、空間１３部分は積極的な強制対流は発生しないことから、Ｎ２ガスの伝導伝熱がなされるとした。また、表面積は、縦１２５ｍｍ×横１２５ｍｍのシリコン基板を用いたことから、表面積はすべてＡ４＝Ａ１１＝Ａ１２＝Ａ１３＝１５．６３×１０-3［ｍ２］とした。
【００４４】
算出した結果から、ステージ２の熱抵抗値Ｒ２＝０．０３１［Ｋ／Ｗ］とステージを構成する部材の中では最も低い値を示しており、熱を素早く放熱する部材であることが分かる。また、シリコン基板４の熱抵抗値Ｒ４＝６８．７２４×１０-6［Ｋ／Ｗ］と極めて低いことから、シリコン基板４表面で発生した反応熱は、直ちに裏面に伝わることを示している。
【００４５】
しかし、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、空間１３の熱抵抗値は、それぞれ、Ｒ１１＝０．０９６［Ｋ／Ｗ］、Ｒ１２＝０．１０７［Ｋ／Ｗ］、Ｒ１３＝４．９２３［Ｋ／Ｗ］であり、その合計熱抵抗値Ｒ＝０．０９６＋０．１０７＋４．９２３＝５．１２６［Ｋ／Ｗ］となり、これはステージ２の熱抵抗値Ｒ２＝０．０３１の約１６５倍の熱抵抗値となっており、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、空間１３の構成要素が、ステージ２への放熱を、ブロックすることを示している。
【００４６】
つまり、シリコン基板４表面で発生した反応熱は、直ちに裏面に伝わるが、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、空間１３の構成要素が、ステージ２への放熱を、ブロックし、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２の構成要素に蓄熱した熱が、基板裏面より伝わり、次の化学反応の反応エネルギーとして使用されることとなる。
【００４７】
また、特に空間１３の熱抵抗値Ｒ１３が高く、空間層を設けることで効率的に、ステージ２への放熱を抑制することを示している。逆に、図１１のような、ステージに空間層を設けない実験機の構成の場合、シリコン基板４とステージ２との間の熱抵抗層は静電吸着ステージ１１しかなく、ＳＵＳステージの熱抵抗値Ｒ２＝０．０３１［Ｋ／Ｗ］に対して静電吸着ステージ１１の熱抵抗値Ｒ１１＝０．０９６［Ｋ／Ｗ］と約３倍の熱抵抗しかなく、本発明の実施の形態１と比べ、シリコン基板４表面で発生した反応熱は直ちにステージ２に放熱してしまうことが分かる。
【００４８】
本実施の形態の構成を用いて、ステージ２の温度を３０℃にコントロールし、希釈用ガスであるＮ２ガスに対して、ＣｌＦ３ガス：５％、Ｏ２ガス：２０％、チャンバー１内の圧力を９０ｋＰａとする条件下で、面方位（１１１）基板のエッチング処理を行った。
【００４９】
図２に、本発明の実施の形態１におけるシリコン基板表面電子顕微鏡写真を示す。反応熱による基板の反りが発生しなかったことはもとより、ＣｌＦ３とＯ２とＮ２の混合ガスに曝露された面のみ、エッチングが成され、（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良好なテクスチャが形成された。
【００５０】
図１１の構成の場合には、最高でも約６０℃までしか昇温しなかったのに対して、本発明の実施の形態１では、シリコン基板表面温度は、化学反応開始前は、３０℃であったが、反応開始後直ちに昇温を開始し、最高約１６０℃に達した。本発明の実施の形態１の場合には、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、空間１３の構成要素が、ステージ２への放熱を、ブロックし、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２の構成要素に蓄熱した熱が、次の化学反応の反応エネルギーとして使用されたためである。
【００５１】
このように、実施の形態１のような、耐熱ガラスステージ１２に貼りつけた静電吸着ステージ１１を、シリコン基板を密着さる層として構成し、耐熱ガラスステージを、反応熱を蓄熱する層として構成し、さらに空間１３を、反応熱の放熱を抑制する層として構成したこと。これらを特徴とするステージの機構を有した、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を用いれば、バックコンタクト型太陽電池に必要な、シリコン基板に、片面のみテクスチャが形成された基板を製作できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２を示すドライエッチング装置の図である。
【００５３】
なお、同図において、図１、図１０、図１１、図１３と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００５４】
本実施の形態においては、耐熱ガラスステージ１２を用意し、静電吸着ステージ１１を、耐熱ガラスステージ１２上に貼りつけ、シリコン基板４は、その静電吸着ステージ１１上に載置し、吸着させた。本実施の形態においては、実施の形態１と比較して、空間１３の代わりに、テフロン（登録商標）ステージ１４を構成した。
【００５５】
耐熱ガラスステージ１２に貼りつけた静電吸着ステージ１１を、シリコン基板を密着さる層として構成し、耐熱ガラスステージ１２とテフロン（登録商標）ステージ１４を、反応熱を蓄熱する層と反応熱の放熱を抑制する層の両方の効果を有する構成とした。
【００５６】
ここで、本実施の形態の効果について説明する。
【００５７】
本実施の形態においては、テフロン（登録商標）ステージ１４の熱伝導率をκ１４、厚みをＬ１４、表面積をＡ１４、熱抵抗値をＲ１４とし、他の値は、実施の形態１と同じである。
【００５８】
表２は、上記部材の熱抵抗値を算出した表である。
【００５９】
【表２】
2014120493.tif 000004
【００６０】
算出した結果から、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、テフロン（登録商標）ステージ１４の熱抵抗値は、それぞれ、Ｒ１１＝０．０９６［Ｋ／Ｗ］、Ｒ１２＝０．１０７［Ｋ／Ｗ］、Ｒ１４＝０．５１２［Ｋ／Ｗ］であり、その合計熱抵抗値Ｒ＝０．０９６＋０．１０７＋０．５１２＝０．７１５［Ｋ／Ｗ］となり、これはステージ２の熱抵抗値Ｒ２＝０．０３１の約２３倍の熱抵抗値となっており、実施の形態１に対して、熱抵抗値が比較的低いが、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、テフロン（登録商標）ステージ１４の構成要素の場合でも、ステージ２への放熱を、十分にブロックする効果を有する。
【００６１】
本実施の形態の構成を用いて、面方位（１１１）基板を、実施の形態１における処理条件と同じ条件で、エッチング処理を行った。
【００６２】
図４は、その時のシリコン基板表面電子顕微鏡写真を示す。実施の形態１の場合と同様、反応熱による基板の反りが発生しなかったことはもとより、ＣｌＦ３とＯ２とＮ２の混合ガスに曝露された面のみ、エッチングが成され、（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良好なテクスチャが形成された。
【００６３】
図１１の構成の場合には、最高でも約６０℃までしか昇温しなかったのに対して、本実施の形態では、シリコン基板表面温度は、化学反応開始前は、３０℃であったが、反応開始後直ちに昇温を開始し、最高１２０℃に達した。本実施の形態の場合には、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、テフロン（登録商標）ステージ１４の構成要素が、ステージ２への放熱を、ブロックし、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、テフロン（登録商標）ステージ１４の構成要素に蓄熱した熱が、次の化学反応の反応エネルギーとして使用されたためである。
【００６４】
このように、実施の形態２のような、耐熱ガラスステージ１２に貼りつけた静電吸着ステージ１１を、シリコン基板を密着さる層として構成し、耐熱ガラスステージをとテフロン（登録商標）ステージを、反応熱を蓄熱する層と反応熱の放熱を抑制する層の両方の要素として構成した。これにより、これらを特徴とするステージの機構を有した、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を用いれば、バックコンタクト型太陽電池に必要な、シリコン基板に、片面のみテクスチャが形成された基板を製作できる。
【００６５】
なお、本実施の形態のように、ステージ２より上部でシリコン基板４より下の構成要素の合計熱抵抗値Ｒが、０．７［Ｋ／Ｗ］以上あれば、反応熱の蓄熱の機能と反応熱の放熱の抑制の機能を十分に発揮できる。このため、実施の形態１では、耐熱ガラスステージの厚みは、実施の形態１では、２ｍｍとし、空間１３の厚みを２ｍｍとしたが、合計熱抵抗値Ｒは、耐熱ガラスステージ１２の厚みＬ１２＝０．１［ｍｍ］、空間１３の厚みＬ１３＝０．０１［ｍｍ］以上あれば、０．７［Ｋ／Ｗ］以上を満足できる。耐熱ガラスステージ厚みＬ１２は、静電吸着層を貼りつけ、シリコン基板４を保持する機能も必要であるため、剛性を確保するため、０．５［ｍｍ］以上が望ましい。
【００６６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３を示すドライエッチング装置の図である。
【００６７】
なお、同図において、図１、図３、図１０、図１１、図１３と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００６８】
本発明の実施の形態３については、実施の形態１のような空間１３は存在せず、実施の形態２のようなテフロン（登録商標）ステージ１４も存在しない。耐熱ガラスステージ１２を用意し、静電吸着ステージ１１を、耐熱ガラスステージ１２上に貼りつけ、シリコン基板４は、その静電吸着ステージ１１上に載置し、吸着させた。本実施の形態においては、耐熱ガラスステージ１２はステージ２上に載置されているのみである。
【００６９】
図６に、ステージ部拡大模式図を示す。説明のため、横軸に部材温度、縦軸に距離を示す軸と各ステージの温度を模式的に示している。
【００７０】
一般に、物体と物体が接触して伝導伝熱が行われる場合、物体の表面の微小な凹凸同士が点接触し、微小な空間を有することで、接触熱抵抗層が存在する。実施の形態３においても、ステージ２と耐熱ガラスステージ１２との間に、ステージ２と耐熱ガラスステージ１２との点接触によって発生した微小な隙間により、接触熱抵抗層１５が発生する。この接触熱抵抗層１５を利用して、静電吸着ステージ１１と耐熱ガラスステージ１２と接触熱抵抗層１５の合計熱抵抗値を概ね０．７［Ｋ／Ｗ］以上にすれば、実施の形態２と同様の効果が期待できる。
【００７１】
つまり、耐熱ガラスステージ１２に貼りつけた静電吸着ステージ１１を、シリコン基板を密着させる層として構成し、耐熱ガラスステージ１２を、反応熱を蓄熱する層として構成し、接触熱抵抗層１５を、反応熱の放熱を抑制する層として構成したことを特徴としている。
【００７２】
これらのステージの機構を有した、ＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を用いれば、バックコンタクト型太陽電池に必要な、シリコン基板に、片面のみテクスチャが形成された基板を製作できる。
【００７３】
耐熱ガラスステージは、ガラスであるため表面粗さは、無視できるほど小さく、接触熱抵抗層１５の微小空間は、ステージ２の表面粗さでほとんど決まり、概ね、ＪＩＳにもとづく表面粗さ表記ＲａでＲａ＝６．３以上の表面粗さであれば、その効果が期待できる。また、表面粗さは、微小空間を確保するためのものであり、ステージ２側のみに限定されない。耐熱ガラスステージ側にあってもよいし、その両方にあってもよい。
【００７４】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４を示すドライエッチング装置の図である。
【００７５】
なお、同図において、図１、図３、図５、図１０、図１１、図１３と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態における構成は、実施の形態１における空間１３と実施の形態２におけるテフロン（登録商標）ステージ１４を、図７のように、熱抵抗の異なる部材を複数組み合わせたものである。
【００７７】
上記構成にすれば、本発明の、反応熱を蓄熱すると反応熱の放熱を抑制をより効果的に得ることができる。
【００７８】
図７では、ステージ構成の順番を、上から、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２、テフロン（登録商標）ステージ１４、空間１３としたが、上から、静電吸着ステージ１１、テフロン（登録商標）ステージ１４、耐熱ガラスステージ１２、空間１３としてもよく、また、さらに複数組み合わせてもよいし、テフロン（登録商標）や耐熱ガラス以外でも、合計熱抵抗値が０．７［Ｋ／Ｗ］以上であり、ＣｌＦ３ガスに腐食されにくい物質であれば、他の物質でも良い。
【００７９】
（実施の形態５）
図８、図９は、本発明の実施の形態５を示すドライエッチング装置の図である。
【００８０】
なお、図８、図９において、図１、図３、図５、図７、図１０、図１１、図１３と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００８１】
本発明の実施の形態１において、図１によると、空間１３を有している。これは、反応熱の放熱を抑制する層として、用いているが、この空間１３を応用して、図８のような、基板を複数枚できる搬送トレイとして、用いることができる。格子状に複数の枠で構成されたＳＵＳトレイ１６の各々の枠内に、それぞれ、静電吸着ステージ１１を貼りつけた耐熱ガラスステージ１２を載置し、搬送トレイとする。複数の静電吸着ステージ１１にシリコン基板４を載置、吸着させる。
【００８２】
このような構成の基板が載置された搬送トレイを、図９のような、複数のシャワーノズル７より反応ガスが噴霧されるチャンバー１内をローラー１７により、搬送トレイが搬送されながら、エッチング処理が成される構成にする。
【００８３】
搬送トレイに載置、吸着されたシリコン基板が、ＣｌＦ３ガスに曝露され、化学反応により発熱すると、耐熱ガラスステージ裏面側は空間であるため、搬送されながら、実施の形態１のように、シリコン基板４表面で発生した反応熱は、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２に蓄熱される。一方で格子状の枠により構成された空間が、反応熱の放熱をブロックし、静電吸着ステージ１１、耐熱ガラスステージ１２の構成要素に蓄熱した熱が、次の化学反応の反応エネルギーとして使用されることとなる。
【００８４】
このような構成によると、余分な加熱機構など必要とせず、複数の基板を連続して処理することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のステージの機構を有したＣｌＦ３ガスを用いたドライエッチング装置を用いれば、シリコン基板に片面のみテクスチャが形成された基板を製作できる装置を提供できる。これにより、イオンダメージの無いドライエッチングにより、片面のみに形成されたテクスチャ付きシリコン基板を用いて、バックコンタクト型太陽電池を製作することが可能となる。また、この技術は、テクスチャ形成だけでなく、ＣｌＦ３を用いた加工用途すべてに応用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１  チャンバー
２  ステージ
３  チラー
４  シリコン基板
５  ガスボンベ
５−１  ＣｌＦ３ガスボンベ
５−２  Ｏ２ガスボンベ
５−３  Ｎ２ガスボンベ
６  マスフローコントローラー
６−１  ＣｌＦ３マスフローコントローラー
６−２  Ｏ２マスフローコントローラー
６−３  Ｎ２マスフローコントローラー
７  シャワーノズル
８  圧力計
９  圧力調整弁
１０  ブロワー
１１  静電吸着ステージ
１２  耐熱ガラスステージ
１３  空間
【図１】
2014120493.tif 000005
【図２】
2014120493.tif 000006
【図３】
2014120493.tif 000007
【図４】
2014120493.tif 000008
【図５】
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【図６】
2014120493.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
2014120493.tif 000013
【図１０】
2014120493.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月13日(2013.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
密閉可能な処理容器と、
前記処理容器の内部にガスを噴霧するノズルと、
前記ノズルと接続されるガスボンベと、
前記処理容器の内部を排気するポンプと、
前記処理容器の内部を所定圧力に制御する調圧弁と、
前記処理容器の内部に配置され、かつシリコン基板を載置するステージと、を有するノンプラズマドライエッチング装置において、
前記ステージは、複数層から構成される土台であって、前記シリコン基板が載置される側からチャック層、耐熱ガラス層、空間層とからなる、ノンプラズマドライエッチング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記空間層は耐食性樹脂からなる部材で囲われて形成される、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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記耐熱ガラス層は、耐食性樹脂を含む複数層で構成されてなる、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。