(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写部の形状を半導体基板の表面に転写する半導体製造装置であって、
シート状の弾性体で構成された前記転写部は、前記半導体基板の表面と対向する平面と、前記転写部の表面及び裏面を貫通する穴とを有し、かつ、前記転写部の前記平面は、溶液の触媒として作用する触媒を備え、
前記半導体製造装置は、
前記溶液を、前記転写部の裏面に供給する供給手段と、
前記転写部の裏面を挿入部により押圧することによって、該挿入部により押圧された前記転写部の平面だけを、前記半導体基板の表面に接触させる押圧手段と、
前記転写部の裏面を押圧したまま、前記押圧手段を水平移動する水平移動手段と、
を備え、
前記挿入部の押圧によって、前記転写部の前記平面が接触した前記半導体基板の表面が、前記穴から供給された前記溶液と前記触媒との反応によりエッチングされることによって、前記転写部の形状が前記半導体基板の表面に転写されることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記供給手段が、前記押圧手段を水平移動する領域に前記溶液を供給することを特徴する請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記供給手段が、前記水平移動手段が前記水平移動する前、または前記水平移動するとともに、前記溶液を供給することを特徴する請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記供給手段は、前記半導体基板毎に所定量の溶液を供給することを特徴する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記溶液は、粘性のある溶液であることを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記触媒は、前記溶液の分解触媒であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記溶液は、前記半導体基板を酸化しかつ溶解する機能を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記半導体基板は太陽電池用であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記溶液は、温度を加熱保温していることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
転写部の形状を半導体基板の表面に転写する半導体製造装置による半導体製造方法であって、
シート状の弾性体で構成された前記転写部は、前記半導体基板の表面と対向する平面と、前記転写部の表面及び裏面を貫通する穴とを有し、かつ、前記転写部の前記平面は、溶液の触媒として作用する触媒を備え、
前記溶液を、前記転写部の裏面に供給する供給工程と、
前記転写部の裏面を挿入部により押圧することによって、該挿入部により押圧された前記転写部の平面だけを、前記半導体基板の表面に接触させる押圧工程と、
前記転写部の裏面を押圧したまま、前記挿入部を水平移動する水平移動工程と、
を含み、
前記挿入部の押圧によって、前記転写部の前記平面が接触した前記半導体基板の表面が、前記穴から供給された前記溶液と前記触媒との反応によりエッチングされることによって、前記転写部の形状が前記半導体基板の表面に転写されることを特徴とする半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、結晶系太陽電池においては、シリコン基板における平面状の表面を凹凸状に変形させることにより、いわゆる「光トラップ効果」を利用したエネルギー変換効率の向上が図られている。これは、基板表面が平面である場合に比べて、凹凸の斜面で一旦反射した光をも隣接する凹凸の斜面で受光して取込むことにより、実質的に表面からの反射率を低減させることが可能となるためである。その結果、入射光の総量が増大することになるため、変換効率の増加が実現される。
溶液にシリコンウエハを浸漬させて、シリコンウエハ全表面に凹部に形成する技術としては以下のような技術が開示されている。
【０００３】
先行文献１においては、シリコンウエハ表面に凹部に形成するために、過酸化水素とフッ酸溶液との混合溶液の中に浸漬させて、全表面を凸部に加工しかつ全表面に白金を成膜したシリコンウエハ表面と、凹部を形成させたいシリコンウエハ表面を接触させる技術が開示されている。
基板の表面に転写するスクリーンを接触させる技術としては以下のような技術が開示されている。
先行文献２においては、印刷スクリーンを印刷対象である基板の表面に接触させて、印刷インクのパターンを基板表面に転写する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】（雑誌名）「Electrochemical andSolid-State Letters」（タイトル）「Fabrication of LowReflectivity Poly-Crystalline Si Surface by Structure Transfer Method」2010.11.18発行 Vol.14,No2,p.B13-B15
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３０６３０５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術における半導体基板表面を浸漬して転写処理する場合には、半導体基板表面が浸漬可能な大量の溶液が必要になり、転写処理自体に必要な量を超えた溶液を準備する必要があり、少枚数の半導体基板を転写処理する場合においては、浸漬するために大量の溶液を使用することが、溶液のコストアップとなってしまい、転写処理に十分な量のだけの溶液を使用したいといった課題を解決することはできないという問題がある。
本願発明は、半導体基板を溶液に浸漬しないで半導体基板表面に転写部の形状を転写できる仕組み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】
【０００７】
本願発明は、転写部の形状を半導体基板の表面に転写する半導体製造装置であって、シート状の弾性体で構成された前記転写部は、前記半導体基板の表面と対向する平面と、前記転写部の表面及び裏面を貫通する穴とを有し、かつ、前記転写部の前記平面は、溶液の触媒として作用する触媒を備え、前記半導体製造装置は、前記溶液を、前記転写部の裏面に供給する供給手段と、前記転写部の裏面を挿入部により押圧することによって、該挿入部により押圧された前記転写部の平面だけを、前記半導体基板の表面に接触させる押圧手段と、前記転写部の裏面を押圧したまま、前記押圧手段を水平移動する水平移動手段とを備え、前記挿入部の押圧によって、前記転写部の前記平面が接触した前記半導体基板の表面が、前記穴から供給された前記溶液と前記触媒との反応によりエッチングされることによって、前記転写部の形状が前記半導体基板の表面に転写されることを特徴とする。
また、前記供給手段が、前記押圧手段を水平移動する領域に前記溶液を供給することを特徴する。
また、前記供給手段が、前記水平移動手段が前記水平移動する前、または前記水平移動するとともに、前記溶液を供給することを特徴する。
また、前記供給手段は、前記半導体基板毎に所定量の溶液を供給することを特徴する。
また、前記溶液は、粘性のある溶液であることを特徴する。
また、前記転写部の部材は、前記転写部の表面及び裏面がともに伸びる弾性体であることを特徴する。
また、前記触媒は、前記溶液の分解触媒であることを特徴とする。
また、前記溶液は、前記半導体基板を酸化しかつ溶解する機能を備えることを特徴とする。
また、前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする。
また、前記半導体基板は太陽電池用であることを特徴とする。
また、前記溶液は、温度を加熱保温していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明は、半導体基板を溶液に浸漬しないで半導体基板表面に転写部の形状を転写できる仕組みを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハードウエア構成（断面図）を示す図である。
【図２】転写部の表面を示す図である。
【図３】転写部及び基板の断面図を示す図である。
【図４】処理ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、転写部の形状を半導体基板表面に転写する半導体製造装置のハードウエア構成を示す図である。
図１は、本願発明の半導体製造装置を横から見た図の断面図である。挿入部押圧制御部１１３が挿入部１０２を押下していない状態を示す図である。
１００は基板であり、本願発明の転写処理の対象となるものである。
１０１は基板保持部である。転写処理中に基板保持部は同じ位置を保持する。
基板保持部１０１の部材としては、基板１００との相性からシリコンにしてもよい。
これにより、転写処理により基板１００が破損することを回避することができる。
【００１１】
１０２は挿入部であり、挿入部水平移動制御部１１２による挿入部１０２の水平移動とともに、供給制御部１１１が裏面に供給した粘性溶液４０４を、挿入部押圧制御部１１３により接触している転写部の表面及び半導体基板の表面に貫通している、転写部の裏面の穴に挿入することができる（挿入手段）。
【００１２】
１０３はスクリーン転写部であり、挿入部１０２により、粘性溶液４０４が穴から挿入されると、基板１００の表面と表面に触媒（白金）がコーティングされたスクリーン転写部１０３が接触するように配置された場所（図３の反応スペース）において、白金が粘性溶液４０４（過酸化水素水とフッ化水素水の混合溶液）中に存在する過酸化水素水の分解触媒として作用することで、図３に示すように基板１００の表面がエッチング３０２される。
スクリーン転写部１０３の表面には白金である触媒を備えている。
またスクリーン転写部１０３の部材としては粘性溶液４０４に対する耐食性を備えることが望ましい。
スクリーン転写部１０３の部材は、転写部の表面及び裏面がともにゴムのように伸びる弾性体である。
スクリーン転写部１０３の形状は、シート状である。
【００１３】
１１０は固定部であり、シート状であるスクリーン転写部１０３の両端を固定（接続）するためのものである。両端を固定することで、転写部の裏面を押圧していない場合と比べてスクリーン転写部１０３の表面の長さ及び裏面の長さがともにゴムのように伸びることで、図３に示すように挿入部１０２によりスクリーン転写部１０３の裏面を押圧されたスクリーン転写部１０３の表面の領域だけを基板１００の表面に接触させることができる。
１１１は供給制御部であり、転写処理回数（例えば半導体基板毎に）単位で所定の量（例えば５０ｃｃ）の粘性溶液４０４を供給することができる。
供給制御部１１１により、粘性のあるゲル状の溶液４０４を、溶液の触媒として作用するスクリーン転写部１０３の裏面に供給することができる（供給手段）。
供給制御部１１１は、挿入部１０２をスクリーン転写部１０３の裏面に押圧して水平移動する領域に溶液を供給する。
供給制御部１１１は、挿入部水平移動制御部１１２により、挿入部１０２がスクリーン転写部１０３の裏面を水平移動するとともに溶液を供給する。
【００１４】
図１とは異なり、供給制御部１１１と挿入部１０２が同期して移動しないハードウエア構成を設計する場合には、挿入部水平移動制御部１１２により、挿入部１０２がスクリーン転写部１０３の裏面を水平移動する前に、供給制御部１１１だけが、挿入部１０２がスクリーン転写部１０３の裏面を水平移動する領域を先に水平移動して溶液を供給してもよい。
【００１５】
供給制御部１１１は、スクリーン転写部１０３の裏面上にあり、スクリーン転写部１０３の裏面よりも上方（高い）の位置からスクリーン転写部１０３の裏面に粘性溶液４０４を供給することができる。
供給制御部１１１は、挿入部１０２がスクリーン転写部１０３の裏面を水平移動する領域（挿入部と転写部が接触する領域）に粘性溶液４０４を供給する。
【００１６】
１１２は挿入部水平移動制御部であり、図３に示すようにスクリーン転写部１０３の表面が基板１００と接触するように、挿入部押圧制御部１１３が、挿入部１０２下の位置に下げて、スクリーン転写部１０３の裏面を押圧したままで、挿入部１０２が所定の速度を維持するように、直進方向（水平方向）に移動することができる。
挿入部水平移動制御部１１２により、スクリーン転写部１０３の裏面押圧を維持したまま、挿入部１０２を水平移動することができる（水平移動手段）。
挿入部水平移動制御部１１２が、挿入部１０２を水平移動する場合には、所定の速度（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する。
【００１７】
１１３は挿入部押圧制御部であり、スクリーン転写部１０３の表面と半導体基板１００の表面とが接触するように、スクリーン転写部１０３の裏面を、挿入部１０２により押圧することができる（押圧手段）。
【００１８】
本願発明の粘性溶液４０４は、フッ化水素酸水溶液（ＨＦ）濃度が５．４Ｍであり、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）濃度が７．２Ｍの混合溶液、または濃度が２．７Ｍであり、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）濃度が８．１Ｍの混合溶液を使用して転写処理を行った。
【００１９】
本願発明の粘性溶液４０４の温度は、室温放置温度（例えば２５℃）、または溶液を加熱して溶液温度を所定範囲に保持した温度（例えば６０℃）に制御して転写処理を行った。常温だと反応速度が遅く、反応熱で６０℃になると速度が速くなることが測定された。そのため、穴から注入する溶液は、６０℃に加熱保温しておくことが望ましい。
図２を説明する。（転写部の表面）
【００２０】
図２は、図１においてスクリーン転写部１０３の半導体基板１００の表面と対向することが可能な平面（スクリーン転写部の表面）を見た図である。つまりこの平面が図４の転写処理中に基板１００と順次接触する平面である。
２０１の領域は転写部の領域であり、転写部の表面には触媒である白金がコーティングされている。
【００２１】
２０２の領域は、転写部に開いた穴であり、半導体基板１００の表面と対向することが可能な平面（スクリーン転写部の表面）とスクリーン転写部の裏面を貫通している。つまり、この穴により、図３に示すように、供給制御部１１により供給された所定の量の溶液を半導体基板の表面近傍に送ることができる。
【００２２】
転写部に開いた穴は丸型でなくてもよく、どのような形状でもよく、例えば四角型、三角型、星型、アルファベット文字、直線、曲線、ＬＳＩの配線パターン等の形状であってもよい。さらに穴の数は特に限定されるものではない。さらに穴同士の配置関係は、一定間隔に整列する必要はなく特に限定されるものではない。
【００２３】
なお、スクリーン転写部１０３の半導体基板１００の表面と対向することが可能な平面（転写部の表面）を上か見た図の形は、四角形に限定されたものではなく、円形型や、その他、本願発明の転写処理を実行可能な形状であればよい。
なお、図２のスクリーン転写部１０３の表面にある円形の穴２０２の直径は２０μｍ程度である。
なお、図２のスクリーン転写部１０３の表面にある触媒２０１の最短のスペースは２μｍ程度である。
図３を説明する。
【００２４】
図３は図１を拡大し、挿入部押圧制御部１１３が挿入部１０２を押下した状態を示す図である。供給された粘性溶液４０４は、スクリーン転写部１０３及び基板と接触する位置（反応スペース４０３）において、基板がエッチング（転写部の形状を基板に転写）される。
【００２５】
粘性溶液４０４が触媒と基板と接触する領域で（反応スペース４０３）において、触媒及び基板と反応することにより、基板がエッチング（転写部の形状を基板の表面に転写）されている。
【００２６】
挿入部１０２の水平移動にともなって、スクリーン転写部１０３の間にあるで穴２０２に、スクリーン転写部１０３の裏面に既に供給されている粘性溶液４０４を挿入している。
【００２７】
なお、触媒２０１（白金）はスクリーン転写部１０３の全面（表面全て）を被覆する必要はなく、転写処理中において基板１００に接触する面（スクリーン転写部の表面）にあればよい。
図４を説明する。
図４は、転写部の形状を半導体基板表面に転写する半導体製造装置による半導体製造方法（処理ステップ）である。
ステップＳ１０１では、挿入部水平移動制御部１１２が、挿入部１０２を、基板の端に配置する（配置工程）。
さらに、ステップＳ１０１では、粘性溶液を、溶液の触媒として作用する転写部の裏面に供給する（供給工程）。
ステップＳ１０２では、転写部の表面を半導体基板の表面に接触するように、挿入部１０２が転写部の裏面を押圧したまま、状態を保持する（押圧工程）。
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で転写部の裏面を押圧したまま、挿入部１０２の水平移動を開始する（水平移動工程）。
【００２８】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で水平移動とともに、ステップＳ１０１で裏面に供給された溶液を、ステップＳ１０２で接触している転写部の表面及び半導体基板の表面に貫通する、転写部の裏面の穴に挿入する（挿入工程）。
ステップＳ１０５では、スクリーン転写部１０３が、スクリーン転写部１０３の表面の形状を基板１００の表面に転写する（転写工程）。
転写処理を終了する。
＜変形例＞
【００２９】
尚、本願発明において使用する溶液は、半導体基板を酸化する機能を備える酸化剤である過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、二クロム酸カリウム水溶液（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）、マンガン酸カリウム水溶液（ＫＭｎＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、酸素（Ｏ２）又はオゾン（Ｏ３）を溶解させた水、の中から選ばれる少なくとも１種の酸化剤を含んでいればよい。かつ、半導体基板を溶解する機能を備える溶解剤であるフッ化水素酸を含んでいればよい。つまり酸化剤と溶解剤の混合水溶液であればよい。
【００３０】
尚、本願発明において使用する触媒は、溶液中の酸化剤の分解触媒であり、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、それらの内少なくとも１つを含む合金、の中から選ばれる少なくとも１種であればよい。
【００３１】
尚、本願発明において使用する触媒は、スパッタリング法、メッキ法、ＣＶＤ法によって形成された膜、あるいは化合物の塗布被膜から還元生成して形成した膜が採用されるが、膜に限定されない。
【００３２】
尚、本願発明において転写処理する対象の半導体は、太陽電池、光デバイス、ＭＥＭＳ構造を備えたデバイス、または大規模集積回路（ＬＳＩ）を備えたデバイスであってもよい。
尚、本願発明における転写処理する対象の基板は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓであってもよい。
【００３３】
尚、基板の転写処理枚数を高める（スループットの向上）ために、本願発明における転写処理の転写部ユニット１０４を複数にして、複数の基板を同時に転写処理することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  半導体基板（太陽電池用シリコン基板）
１０２  挿入部
１０３  スクリーン転写部
２０１  触媒（白金）
２０２  穴
４０４  粘性溶液（過酸化水素水とフッ化水素水の混合溶液をゲル状にしたもの）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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