(57)【要約】【課題】  二つのガス系でＳｉＯ２のデポジション（堆積層）をセルフマスクにしてテクスチャーを形成する、自然酸化膜を利用した太陽電池用テクスチャーの形成方法及び装置を提供する。【解決手段】  結晶系太陽電池の製造に用いられる基板の表面にテクスチャーの形成において、塩素ガスと酸素ガスとの二つのガス系を用い、基板のエッチング中に生成されるＳｉＯ２のポジションをセルフマスクとしてテクスチャーを形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理チャンバ内で、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板の表面にテクスチャーを形成する方法において、塩素系ガスと酸素系ガスとの二つのガス系を用い、基板のエッチング中に生成されるＳｉＯ２のデポジションをセルフマスクとしてテクスチャーを形成することを特徴とする太陽電池用テクスチャーの形成方法。
【請求項２】
酸素ガスと塩素ガスと分圧比（Ｃｌ２／Ｏ２）が１５〜７１であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用テクスチャーの形成方法。
【請求項３】
酸素ガスと塩素ガスと分圧比を制御することにより、形成されるテクスチャーの形状を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池用テクスチャーの形成方法。
【請求項４】
真空処理チャンバ内で、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板の表面にテクスチャーを形成する装置において、
真空処理チャンバ内に設けられ、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板を装着し高周波電源に接続された基板電極と、
塩素ガスを真空処理チャンバ内に供給する塩素ガス供給装置と、
酸素ガスを真空処理チャンバ内に供給する酸素ガス供給装置と
を有し、
塩素ガス供給装置及び酸素ガス供給装置がそれぞれ真空処理チャンバ内へのガス供給量を調節する流量調節手段を備え、
これら流量調節手段の動作を制御する制御装置が設けられていること
を特徴とする太陽電池用テクスチャーの形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然酸化膜を利用した太陽電池用テクスチャーの形成方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の問題から二酸化炭素（ＣＯ２）などの温室効果ガスの放出を抑える低炭素革命が叫ばれ、温室効果ガスの削減に役立つ太陽光エネルギーの利用を進めるため太陽電池の開発が進められ、実用に供されてきており、その普及には太陽電池自体のコストの低減化と共に光電変換効率の向上が急務となっている。
【０００３】
知られているように、結晶系Si太陽電池分野において、シリコン基板に照射する太陽光のうちシリコン基板内部へ進む光のみが発電に寄与し、基板の表面で反射する太陽光は発電に寄与していない。そのため、基板の表面に入射した光の反射を低減する技術が開発され提案されている。例えば、太陽電池用シリコン基板の表面に反応性イオンエッチングにより凹凸形状を形成して粗面化する方法（特許文献１参照）太陽電池用シリコン基板の表面にドライエッチングにより凹凸形状を形成して粗面化する方法（特許文献２参照）、基板表面に微細な凹凸構造をもつシリコン系太陽電池（特許文献３参照）を挙げることができる。
【０００４】
本出願人は、先にシリコン材料の表面にドライエッチング法でテクスチャーを形成し、形成したテクスチャーをウェットエッチング法で処理して、シリコン材料の表面積を大きくししかも表面反射率を低減する方法及び装置を提案した（特許文献４及び特許文献５参照）。
【０００５】
本出願人が咲きに提案した特許文献４及び特許文献５に記載の発明では、ドライエッチングによって基板表面にテクスチャーを形成する際、Ｃｌ２／Ｏ２／Ｆ系ガスの三つのガス系が用いられている。これは、CF等のデポジション（堆積）がセルフマスクとなると考えられているからである。しかし、三つのガス系を用いることは装置の構成が複雑となるだけでなく、それらの制御系も複雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０１０５１公開特許公報
【特許文献２】特開２００３−１９７９４０公開特許公報
【特許文献３】特開２００２−１１１０１７公開特許公報
【特許文献４】特願２００８−１９２５９７明細書
【特許文献５】特願２００８−１９２５９８明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、先に提案した三つのガス系のうち、F系のガスを用いず二つのガス系でＳｉＯ２のデポジション（堆積層）をセルフマスクにしてテクスチャーを形成する、自然酸化膜を利用した太陽電池用テクスチャーの形成方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によれば、真空処理チャンバ内で、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板の表面にテクスチャーを形成する方法において、塩素ガスと酸素ガスとの二つのガス系を用い、基板のエッチング中に生成されるＳｉＯ２のデポジションをセルフマスクとしてテクスチャーを形成することを特徴としている。
【０００９】
本発明による太陽電池用テクスチャーの形成方法においては、酸素ガスと塩素ガスと分圧比（Ｃｌ２／Ｏ２）は１５〜７１であるのが好ましい。
【００１０】
酸素ガスと塩素ガスと分圧比を制御することにより、形成されるテクスチャーの形状は調整され得る。
【００１１】
本発明の第２の発明によれば、真空処理チャンバ内で、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板の表面にテクスチャーを形成する装置において、真空処理チャンバ内に設けられ、結晶系太陽電池の製造に用いられる基板を装着し高周波電源に接続された基板電極と、塩素ガスを真空処理チャンバ内に供給する塩素ガス供給装置と、酸素ガスを真空処理チャンバ内に供給する酸素ガス供給装置とを有し、塩素ガス供給装置及び酸素ガス供給装置がそれぞれ真空処理チャンバ内へのガス供給量を調節する流量調節手段を備え、これら流量調節手段の動作を制御する制御装置が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による太陽電池用テクスチャーの形成方法においては、塩素ガスと酸素ガスとの二つのガス系を用い、基板のエッチング中に生成されるＳｉＯ２のデポジションをセルフマスクとしてテクスチャーを形成するので、レジストによるマスクを使用せずにテクスチャーを形成することができる。また二つのガス系を使用することによりガス種を削減できしかもプロセス制御が容易となる。また自然酸化膜を除去する工程がないのでスループットを向上させることができる。そしてプロセスの簡素化によりプロセス制御が容易となるだけでなく使用するガスの費用も削減することができる。
【００１３】
また、本発明による太陽電池用テクスチャーの形成方法においては、酸素ガスと塩素ガスと分圧比を制御することにより、形成されるテクスチャーの形状例えば角度を調整することができる。例えば、酸素ガスと塩素ガスと分圧比において、酸素ガスの分圧を大きくすると、形成されるテクスチャーは鈍角となる。
【００１４】
また、本発明による太陽電池用テクスチャーの形成装置においては、塩素ガスを真空処理チャンバ内に供給する塩素ガス供給装置と、酸素ガスを真空処理チャンバ内に供給する酸素ガス供給装置とを有し、塩素ガス供給装置及び酸素ガス供給装置がそれぞれ真空処理チャンバ内へのガス供給量を調節する流量調節手段を備え、これら流量調節手段の動作を制御する制御装置を設けた構成とすることにより、プロセス装置の構築が容易となり、その動作制御も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施しているテクスチャーの形成装置の一実施形態を示す概略線図。
【図２】本発明によるテクスチャー形成の原理を示す概略図
【図３】本発明に従って形成したテクスチャーのSEMプロファイルを示す図。
【図４】本発明に従って形成したテクスチャーの別のSEMプロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下添付図面を参照して本発明を実施している装置の一実施形態について説明する。
図１には、本発明の一実施形態による太陽電池用テクスチャーの形成装置を示し、１は真空処理チャンバであり、この真空処理チャンバ１内には、太陽電池の製造に用いられるシリコン基板２を装着する基板電極をなす基板ホルダー３が設けられ、基板ホルダー３は高周波電源４に接続されている。また基板ホルダー３に対向した位置で真空処理チャンバ１内にはシャワープレート５が設けられている。真空処理チャンバ１は真空排気系６に接続され、プロセス中、真空処理チャンバ１内を所望の真空レベルにできるようにされている。
【００１７】
また、真空処理チャンバ１には、酸素ガス供給装置７及び塩素ガス供給装置８がそれぞれ接続されている。酸素ガス供給装置７は流量調節弁７ａ、酸素ガス源７ｂ及び導管７ｃを備えている。すなわち、酸素ガスは、酸素ガス源７ｂから導管７ｃを通り流量調節弁７ａで流量調節されて真空処理チャンバ１内へ供給される。
【００１８】
また、塩素ガス供給装置８は流量調節弁８ａ、塩素ガス源８ｂ及び導管８ｃを備えている。すなわち、塩素ガスは、塩素ガス源８ｂから導管８ｃを通り流量調節弁８ａで流量調節されて真空処理チャンバ１内へ供給される。
【００１９】
こうして真空処理チャンバ１内へ供給された酸素ガス及び塩素ガスは、真空処理チャンバ１内に設けたシャワープレート５を通って混合拡散され、シリコン基板２の表面へ導かれる。
【００２０】
さらに、図示装置においては、酸素ガス供給装置７の流量調節弁７ａ及び塩素ガス供給装置８の流量調節弁８ａの動作を制御する制御装置９が設けられ、この制御装置９は、例えば真空チャンバ１に供給される酸素ガスと塩素ガスの分圧比を形成すべきテクスチャーの形状に応じて制御するように構成されている。
【００２１】
このように構成した図示装置の動作において、まず、真空排気系６を駆動して真空チャンバ１内は予定の真空レベル（例えば      Ｐａ）に排気され、そして、制御装置９により酸素ガス供給装置７の流量調節弁７ａ及び塩素ガス供給装置８の流量調節弁８ａの開度を制御して、酸素ガス及び塩素ガスが予定の分圧比で真空チャンバ１内に導入される。この場合、酸素ガス及び塩素ガスの分圧比（Ｃｌ２／Ｏ２）は、好ましくは１５〜７１    の範囲となるように設定される。そして真空チャンバ１内の圧力は例えば５〜４０Ｐａに維持され得る。
【００２２】
基板ホルダー３に装着されたシリコン基板２には高周波電源４から高周波電力（例えば
１３．５６ＭＨｚ、２．０〜２．８ｋＷ）が印加される。これにより、シリコン基板２上の空間にプ
ラズマが生成され、その結果シリコン基板２の表面がドライエッチングされ、テクスチャーが形成される。この場合、図２の（ａ）に示すようにＳｉＯ２の層１０が堆積される。この堆積層１０はプラズマによるエッチングを阻止するセルフマスクとして作用する。その結果、図２の（ｂ）に示すように堆積層１０のない部分に符号１１で示すように深く微細なテクスチャーを形成することができる。そしてまた真空チャンバ１に供給される酸素ガスの分圧を高く設定すると、形成されるテクスチャーの角度は鈍角となる。
【００２３】
このようにして形成したテクスチャーを電子顕微鏡で撮影した写真を図３及び図４に示す。これらの写真から明らかなように、得られたテクスチャーは微細で深い凹凸構造となっており、しかも全体にわたってテクスチャーサイズが一様となっている。
【符号の説明】
【００２４】
１：真空処理チャンバ
２：シリコン基板
３：基板電極をなす基板ホルダー
４：高周波電源
５：シャワープレート
６：真空排気系
７：酸素ガス供給装置
８：塩素ガス供給装置
９：制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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