(57)【要約】  半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、含む。
2014208353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、
前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板が、結晶シリコン基板であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項３】
前記洗浄工程と前記エッチング工程とが、前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が大気よりも低い雰囲気において行われること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項４】
前記雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項５】
前記雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板に付着している前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去工程を前記洗浄工程と前記エッチング工程との間に有し、
前記洗浄工程と、前記洗浄液除去工程と、前記エッチング工程とを連続して行うこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ性水溶液が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むこと、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項８】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、２０℃以上の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項９】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、濃度０．０１ｖｏｌ％以上０．１ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
半導体インゴットをスライスして切り出した半導体基板の表面に酸化性薬剤を含む洗浄液を供給して前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを洗浄除去する洗浄処理を行う洗浄部と、
前記洗浄部において前記有機不純物と金属不純物とが洗浄除去された前記半導体基板の表面にアルカリ性水溶液を供給して前記半導体基板の表面を異方性エッチング処理することにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成するエッチング部と、
を備え、
前記洗浄部における処理に連続して前記エッチング部における処理が行われること、
を特徴とする太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１１】
前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における前記異方性エッチング処理とが、前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が大気よりも低い雰囲気において行われること、
を特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１２】
前記雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１３】
前記雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１４】
前記洗浄部における前記洗浄処理において前記半導体基板に付着した前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去処理が、前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における異方性エッチング処理との間に行われ、
前記洗浄処理と、前記洗浄液除去処理と、前記異方性エッチング処理とが連続して行われること、
を特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置用基板の製造方法および太陽光発電装置用基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置においては、製造コストの低減につながる発電効率の向上が望まれている。発電効率を向上させる手法の１つに、より多くの太陽光を効率良く吸収することを可能とするために太陽光発電装置のシリコン基板表面に凹凸構造を形成する手法がある。テクスチャと呼ばれるこの凹凸構造は、シリコン基板の表面に形成される微小凹凸の総称であり、たとえばシリコンの（１１１）面に囲まれた四角錐状の凸部を有する凹凸構造がある。このようなテクスチャによれば、テクスチャの表面で一度反射した太陽光が再度テクスチャ表面に到達するような反射が複数回繰り返されることを可能とし、より多くの太陽光を吸収すること（光閉じ込め効果）が可能となる。【０００３】
太陽光発電装置の製造においては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液に添加剤としてＩＰＡ等の有機物を加えた高温の薬液（ウェットエッチング液）にシリコン基板を浸漬し、シリコンの面方位によりエッチングレートが異なる性質を利用することにより、該シリコン基板の表面にテクスチャを形成するのが一般的である。【０００４】
太陽光発電装置の品質を向上するために、シリコンのインゴットをスライスして基板に加工する工程から該基板の表面にテクスチャ構造を形成する工程までに、種々の製造プロセスが提案されている。【０００５】
基板のスライス加工時には、ワイヤーが削れて生じる切り粉および研磨剤が基板に付着する。このような切り粉および研磨剤は、スライス加工後に洗浄除去される。また、スライスされた基板の表層には、ダメージ層と呼ばれるスライスによる加工ひずみが深さ５μｍ程度まで生じている。このダメージ層が太陽光発電装置に残っていると、該ダメージ層で電子の再結合を促進し、太陽光発電装置の特性の悪化を招く。このため、一般的にダメージ層の除去工程が必要とされる。【０００６】
ダメージ層を取り除くためには、たとえばアルカリ溶液、フッ酸と硝酸の混合液などを用いて基板表面のエッチングを行い、基板表面を削る工程が必要となる。このようなダメージ層除去工程を実施することにより、基板表面に残存する汚染物質である有機不純物と金属不純物とが自然酸化膜の剥離とともに除去される。【０００７】
しかし、このようなダメージ層の除去によりシリコンの活性面が表出すると、テクスチャの形成を阻害する有機不純物と金属不純物とが基板表面に付着しやすい状況となり、大気中に長時間放置しておくことができない。そこで、ダメージ層を除去した後に基板を空気中に長時間放置しても基板に不純物を付着させない方法として、たとえば特許文献１では、ダメージ層除去後の基板を酸化性薬液に浸漬することにより、基板表面に化学酸化膜を形成する方法が提案されている。【０００８】
特許文献１によると、ダメージ層が除去された活性なシリコン基板表面に化学酸化膜を形成して該活性なシリコン基板表面を保護することにより、汚染物質である有機不純物および金属不純物の付着を抑制できるとされている。そして、ダメージ層の除去後のシリコン基板を大気中に長時間放置できることから、次工程のテクスチャ形成のストレージを気にすることなく実施できるとされている。【０００９】
しかし、この場合には、ダメージ層除去用の装置と、テクスチャ形成用の装置とが必要となり、処理装置が最低でも２台必要となる。そして、乾燥プロセスなどがいずれの装置の処理においても必要となり、プロセスが冗長となる。【００１０】
また、特許文献１では、シリコン基板表面に形成された酸化膜上にも大気から有機不純物および金属不純物が付着するが、次工程のテクスチャ形成工程で酸化膜と一緒に除去されるため、問題はないとされている。【００１１】
しかしながら、シリコン基板表面に形成した酸化膜上に付着した有機不純物および金属不純物は、テクスチャ形成のためのアルカリ性水溶液（エッチング液）によるウェットエッチングで酸化膜とともにアルカリ性水溶液中に残存している。そして、エッチング液は、エッチング処理後に、一回のエッチング処理で消費されたアルカリおよび添加剤が追加されることにより、複数回使用される。したがって、シリコン基板から剥離した有機不純物および金属不純物はエッチング液中に蓄積されて、エッチング液の性能を劣化させる原因となる。このため、エッチング液の交換周期を早める必要があり、薬液コストが高くなる、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４９８９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、半導体基板の表面にテクスチャ構造を均一且つ安価に形成して表面における光反射率が低い高品質の太陽光発電装置用基板を安価に製造可能な太陽光発電装置用基板の製造方法および太陽光発電装置用基板の製造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法は、半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体基板の表面にテクスチャ構造を均一且つ安価に形成でき、表面における光反射率が低い高品質の太陽光発電装置用基板を安価に製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法により形成された太陽光発電装置用基板を用いて作製された太陽光発電装置の要部断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法により形成された太陽光発電装置用基板を用いて作製された太陽光発電装置の上面図である。
【図３】図３は、テクスチャ形成前にシリコン基板の洗浄を実施して、テクスチャが良好に形成された場合のエッチング処理面の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図４】図４は、テクスチャ形成前にシリコン基板の洗浄を実施せず、テクスチャ形成不良が生じた場合のエッチング処理面の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法のフローを説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造を実施する太陽光発電装置用基板の製造装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、酸化性薬剤を含む洗浄液を用いて洗浄したＰ型単結晶シリコン基板にテクスチャ形成を実施したときの光反射率の測定結果を示す特性図である。
【図８】図８は、酸化性薬剤を含む洗浄液を用いて洗浄したＰ型単結晶シリコン基板にテクスチャ形成を実施したときのテクスチャ形成工程における不良発生率（％）を示す特性図である。
【図９】図９は、酸化性薬剤を含む洗浄液による洗浄温度による基板洗浄後のＰ型単結晶シリコン基板の表面に残留する有機不純物総量を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法および太陽光発電装置用基板の製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１８】
実施の形態
本実施の形態は、単結晶シリコンを含むシリコン基板の表面に付着してシリコン基板の表面におけるテクスチャの形成を阻害する汚染物質である有機不純物および金属不純物の洗浄、およびウェットエッチングによるシリコン基板の表面へのテクスチャの形成に関するものである。
【００１９】
まず、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法を用いて作製される太陽光発電装置について説明する。図１および図２は、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法により形成された太陽光発電装置用基板を用いて作製された太陽光発電装置を示す図であり、図１は太陽光発電装置の要部断面図、図２は太陽光発電装置の上面図である。図１および図２に示す太陽光発電装置は、Ｐ型単結晶シリコン基板の基板表層にＮ型不純物拡散層１１ａを有する単結晶シリコン基板１１と、単結晶シリコン基板１１の受光面側の面（表面）に形成された反射防止膜１２と、単結晶シリコン基板１１の受光面側の面（表面）に形成された受光面側電極１３と、単結晶シリコン基板１１の受光面と反対側の面（裏面）に形成された裏面電極１４とを備える。受光面側電極１３は、単結晶シリコン基板１１の面方向において反射防止膜１２に囲まれて形成されている。
【００２０】
また、受光面側電極１３としては、グリッド電極１３ａおよびバス電極１３ｂを含み、図１においてはグリッド電極１３ａの長手方向に垂直な断面における断面図を示している。そして、単結晶シリコン基板１１には、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法を用いて基板表面にテクスチャ構造が形成された単結晶シリコン基板を使用して、太陽光発電装置を構成している。
【００２１】
つぎに、図１および図２に示す太陽光発電装置を製造するための工程を説明する。なお、ここで説明する工程は、シリコン基板を用いた一般的な太陽光発電装置の製造工程と同様であるため、特に図示しない。
【００２２】
まず、Ｐ型単結晶シリコン基板がシリコンインゴットからスライス加工により切り出される。シリコンインゴットからスライス加工により切り出されたＰ型単結晶シリコン基板の表面には、スライス加工時にワイヤーが削れて生じる切り粉、研磨剤などからなる汚染物質である有機不純物と金属不純物とが付着している。このため、シリコンインゴットから切り出されたＰ型単結晶シリコン基板に対してたとえば水洗処理等の洗浄処理が施される。しかし、洗浄後のＰ型単結晶シリコン基板の表面には、これらの汚染物質が除去しきれずに残留する。したがって、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着しているこれらの汚染物質を除去する洗浄が必要である。
【００２３】
また、スライスされた基板の表層には、ダメージ層と呼ばれるスライスによる加工ひずみが深さ５μｍ程度まで生じている。このダメージ層が太陽光発電装置に残っていると、該ダメージ層で電子の再結合を促進し、太陽光発電装置の特性の悪化を招く。このため、ダメージ層の除去が必要である。
【００２４】
また、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面には、太陽光発電装置がより多くの太陽光を吸収できるように、アルカリ性水溶液に添加剤としてＩＰＡ等の有機物を加えた高温の薬液（ウェットエッチング液）を用いた異方性エッチングによりたとえばシリコンの（１１１）面に囲まれた四角錐状の凸部を有する凹凸からなるテクスチャ構造が形成される。
【００２５】
したがって、本実施の形態においても、上述したＰ型単結晶シリコン基板の表面に付着しているこれらの汚染物質を除去する洗浄、ダメージ層の除去、テクスチャ構造の形成が行われるが、これらの処理については、後述する。
【００２６】
つぎに、表面にテクスチャが形成されたＰ型単結晶シリコン基板を熱酸化炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱してＰ型単結晶シリコン基板の表面にリンガラスを形成することによりＰ型単結晶シリコン基板中にリンを拡散させる。これにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表層にＮ型不純物拡散層１１ａが形成され、単結晶シリコン基板１１が形成される。
【００２７】
つぎに、フッ酸溶液中で単結晶シリコン基板１１の表面のリンガラス層を除去した後、反射防止膜１２としてプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をＮ型不純物拡散層１１ａ上に形成する。反射防止膜１２の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜１２は、スパッタリング法など、異なる成膜方法により形成してもよい。
【００２８】
つぎに、銀の混入したペーストを単結晶シリコン基板１１の受光面に櫛形にスクリーン印刷し、アルミニウムの混入したペーストを単結晶シリコン基板１１の裏面の全面にスクリーン印刷する。その後、印刷されたペーストに焼成処理を実施して受光面側電極１３と裏面電極１４とが形成される。以上のようにして、太陽光発電装置として、図１および図２に示す太陽光発電装置が作製される。
【００２９】
上記のように製造される太陽光発電装置では、通常、テクスチャ構造を形成する前のＰ型単結晶シリコン基板表面には、スライス加工後の洗浄で除去しきれずに残存してテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質として有機不純物および金属不純物が付着している。このような汚染物質が完全に除去されたＰ型単結晶シリコン基板を用いてその表面にテクスチャを形成した場合には、図３に示すようにシリコンの（１１１）面に囲まれたテクスチャ底面の一辺の長さが１μｍ〜１０μｍ程度の四角錐がＰ型単結晶シリコン基板の面内のすべての領域に均一かつ密に形成される。
【００３０】
図３は、テクスチャ形成前にシリコン基板の洗浄を実施して、テクスチャが良好に形成された場合のエッチング処理面の電子顕微鏡写真を示す図である。なお、図３に示す例では、水酸化ナトリウムを０．７５ｗｔ％、シリコンの面方位によってエッチングレートを制御するためのＩＰＡ等の添加剤と呼ばれる有機物を２．０ｖｏｌ％混合して８５℃に加熱したアルカリ性水溶液にＰ型単結晶シリコン基板を２０分間浸漬することによりテクスチャ構造が形成されている。
【００３１】
しかしながら、前述のようにテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に残留している場合には、例えば図４に示すようにＰ型単結晶シリコン基板の面内においてシリコンの（１１１）面に囲まれた四角錐が形成されない領域が生じる。図４は、テクスチャ形成前にシリコン基板の洗浄を実施せず、テクスチャ形成不良が生じた場合のエッチング処理面の電子顕微鏡写真を示す図である。このようにＰ型単結晶シリコン基板の面内においてテクスチャが正常に、すなわち均一かつ密に形成されない場合は、太陽光発電装置の特性悪化および外観上の問題を招く。したがって、これらの汚染物質を除去することが求められる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、シリコンインゴットからスライス加工により切り出されたＰ型単結晶シリコン基板に対して、表面に付着している汚染物質の除去、ダメージ層の除去、テクスチャ構造の形成を行って表面にテクスチャが形成された太陽光発電装置用基板を形成するために、図５に示す処理を実施する。図５は、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法のフローを説明するフローチャートである。
【００３３】
本実施の形態では、スライス加工後であってテクスチャを形成するためのエッチング工程の前にＰ型単結晶シリコン基板の表面のダメージ層除去工程を実施せずに、スライス加工後の洗浄後においてもＰ型単結晶シリコン基板の表面を覆う自然酸化膜上に付着している汚染物質である有機不純物および金属不純物を洗浄除去する。
【００３４】
具体的な工程としては、まずシリコンインゴットからスライス加工により切り出されたＰ型単結晶シリコン基板の表面を酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄処理（表面処理）する洗浄工程が実施される（ステップＳ１０）。この洗浄処理は、たとえば酸化性薬剤を含む洗浄液にＰ型単結晶シリコン基板を浸漬することにより行われる。この洗浄工程において、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を覆う自然酸化膜上に付着している汚染物質である有機不純物および金属不純物が除去される。ここで、酸化性薬剤を含む洗浄液としては、たとえば過酸化水素水、オゾン水等が用いられる。なお、Ｐ型単結晶シリコン基板は必ずしも酸化性薬剤を含む洗浄液に浸漬される必要はなく、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に酸化性薬剤を含む洗浄液を供給して洗浄できればよい。他の処理においても同様である。
【００３５】
つぎに、ステップＳ１０の洗浄工程でＰ型単結晶シリコン基板に付着した酸化性薬剤を含む洗浄液を水で洗い流して除去する水洗工程がステップＳ１０の実施後に連続して実施される（ステップＳ２０）。なお、酸化性薬剤を含む洗浄液は中和剤で洗い流して除去してもよい。中和剤としては、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等を含むアルカリ性水溶液等が用いられる。
【００３６】
つぎに、エッチング液としてのアルカリ性水溶液にＰ型単結晶シリコン基板を浸漬することにより、該Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にテクスチャを形成するウェットエッチング工程（表面処理）をステップＳ２０の実施後に連続して実施する（ステップＳ３０）。エッチング液としては、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むアルカリ性水溶液に添加剤としてＩＰＡ等の有機物を加えた高温の薬液が用いられる。
【００３７】
このようなエッチング液を用いてＰ型単結晶シリコン基板の表面を異方性エッチングすることにより、シリコンの(１１１)面に囲まれた四角錐状の凸部を有する凹凸からなるテクスチャ構造がＰ型単結晶シリコン基板の表面に形成される。また、この工程においては、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にテクスチャが形成されるとともに該Ｐ型単結晶シリコン基板の表面のダメージ層も除去される。これにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にテクスチャ構造が均一かつ密に形成された太陽光発電装置用基板が形成される。
【００３８】
なお、ステップＳ２０を省略する場合には、ステップＳ１０後に連続してステップＳ３０が実施される。ただし、エッチング液の清浄性を保ち、またＰ型単結晶シリコン基板の面内においてテクスチャを正常に、すなわち均一かつ密に形成するためには、ステップＳ２０を実施することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態では、上記のようにスライス加工後であってテクスチャを形成するためのエッチング工程の前にＰ型単結晶シリコン基板の表面のダメージ層を除去しないため、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にシリコン活性面を表出させることがない。そして、酸化性薬剤を含む洗浄液によるＰ型単結晶シリコン基板の洗浄後に、該Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を大気に長時間曝すことなく連続してテクスチャ形成を行うため、大気中に含まれてテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着することを防ぐことができる。
【００４０】
すなわち、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にシリコン活性面を一度も表出させることなくＰ型単結晶シリコン基板の表面の酸化膜上に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）を除去するため、汚染物質（有機不純物および金属不純物）によるエッチングの阻害が発生しない。これにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）に起因したテクスチャの形成不良を防止して、Ｐ型単結晶シリコン基板の面内にテクスチャを均一かつ密に安定して形成することができる。
【００４１】
また、エッチング液は、エッチング処理後に、一回のエッチング処理で消費されたアルカリおよび添加剤が追加されることにより、複数回使用される。ここで、本実施の形態では、上記のように大気中に含まれてテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着することを防ぐことができる。このため、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）がエッチング液中に蓄積されることを抑制してエッチング液の性能の劣化を最小限に抑えることができる。これにより、エッチング液の交換周期を長くすることができ、薬液のコストを低減できるため、表面にテクスチャ構造が均一かつ密に形成された太陽光発電装置用基板を安価に形成することができる。
【００４２】
また、本実施の形態では、上記のようにＰ型単結晶シリコン基板の表面にテクスチャ構造を形成する際にＰ型単結晶シリコン基板の表面のダメージ層を同時に除去する。これにより、テクスチャ構造の形成工程との他に別途必要であったダメージ層除去工程を省略することができる。
【００４３】
上述した本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法の洗浄工程（ステップＳ１０）〜ウェットエッチング工程（ステップＳ３０）は、図６に示す太陽光発電装置用基板の製造装置を用いて実施することができる。図６は、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造を実施する太陽光発電装置用基板の製造装置の概略構成を示す模式図である。図６に示す太陽光発電装置用基板の製造装置は、Ｐ型単結晶シリコン基板を酸化性薬液に浸漬して汚染物質（有機不純物、金属不純物）を除去したシリコン表面を大気に暴露させることなくテクスチャ形成可能な装置である。
【００４４】
図６に示す太陽光発電装置用基板の製造装置は、洗浄槽１０１と水洗槽１０２とテクスチャ形成槽１０３とが第１処理室１１１内に配置されている。また、水洗槽１０４と、中和槽１０５と、水洗槽１０６と、乾燥槽１０７とが第２処理室１１２内に配置されている。
【００４５】
洗浄槽１０１は、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を覆う自然酸化膜上に付着している汚染物質である有機不純物および金属不純物を洗浄除去するための酸化性薬剤を含む洗浄液が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。水洗槽１０２は、洗浄槽１０１に隣接して配置され、洗浄槽１０１から引き上げられたＰ型単結晶シリコン基板に付着している酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流すための水または中和剤が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。
【００４６】
テクスチャ形成槽１０３は、水洗槽１０２に隣接して配置され、水洗槽１０２から引き上げられたＰ型単結晶シリコン基板の表面に異方性エッチングを行ってテクスチャ構造を形成するためのアルカリ性水溶液が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。アルカリ性水溶液としては、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むアルカリ性水溶液に添加剤としてＩＰＡ等の有機物を加えた高温の薬液が用いられる。
【００４７】
水洗槽１０４は、第２処理室１１２内においてテクスチャ形成槽１０３に隣接した位置に配置され、テクスチャ形成槽１０３から引き上げられたＰ型単結晶シリコン基板に付着しているアルカリ性水溶液を洗い流すための水が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。中和槽１０５は、水洗槽１０４に隣接した位置に配置され、水洗槽１０４から引き上げられたＰ型単結晶シリコン基板に付着しているアルカリ性水溶液を中和するための中和剤が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。
【００４８】
水洗槽１０６は、中和槽１０５に隣接した位置に配置され、中和槽１０５から引き上げられたＰ型単結晶シリコン基板に付着している中和剤を洗い流すための水が貯留されてＰ型単結晶シリコン基板が浸漬される。乾燥槽１０７は、水洗槽１０６に隣接した位置に配置され、水洗槽１０６から引き上げられて濡れているＰ型単結晶シリコン基板を乾燥させる。
【００４９】
この太陽光発電装置用基板の製造装置は、上記の各槽をそれぞれ１槽以上有し、すべての槽は液を循環させるシステムを有してもよい。洗浄槽１０１から水洗槽１０６に貯留される薬液に用いる溶媒は、たとえばイオン交換水などの水が使用される。また、この太陽光発電装置用基板の製造装置において、たとえば基板の搬送は図示しない基板搬送手段により行われる。
【００５０】
この太陽光発電装置用基板の製造装置の設置場所は、クリーンルーム環境とされていることが好ましい。
【００５１】
また、この太陽光発電装置用基板の製造装置の設置場所がクリーンルーム環境でない場合に上述した本実施の形態にかかるＰ型単結晶シリコン基板の洗浄工程およびエッチング工程の効果を得るためには、太陽光発電装置用基板の製造装置内において酸化性薬液を用いた基板洗浄工程からテクスチャ形成のためのエッチング工程が実施される領域の雰囲気のみ、クリーンルーム環境と同等の清浄度（たとえばクラス１００００程度）を保てることが好ましい。このため、この太陽光発電装置用基板の製造装置では、少なくとも洗浄槽１０１、水洗槽１０２、テクスチャ形成槽１０３を含む領域である第１処理室１１１が、水洗槽１０４と中和槽１０５と水洗槽１０６と乾燥槽１０７とを含む領域である第２処理室１１２から隔離されている。
【００５２】
そして、第２処理室１１２から隔離された第１処理室１１１内の雰囲気は、汚染物質である有機不純物および金属不純物が除去されたクリーンルーム環境と同等の清浄な雰囲気とされている。第１処理室１１１内へは、汚染物質である有機不純物および金属不純物を除去するケミカルフィルタ（エアフィルタ）などを通って清浄化された雰囲気（空気）が給気される構造とされている。すなわち、第１処理室１１１には、汚染物質除去機能を有する装置内雰囲気給気口１２１から雰囲気ガスが供給される。また、第１処理室１１１内の雰囲気ガスは、装置内雰囲気排気口１２２から排気される。また、隔離された第１処理室１１１内に給気される雰囲気は、汚染物質である有機不純物および金属不純物が除去されたクリーンルーム環境と同等の清浄な不活性ガスであってもよい。
【００５３】
なお、上記のような第１処理室１１１内の雰囲気は、汚染物質である有機不純物と金属不純物との含有率が大気よりも低い雰囲気であれば、雰囲気中の汚染物質である有機不純物と金属不純物とが基板洗浄後のＰ型単結晶シリコン基板の表面に付着することを抑制できるが、テクスチャ構造をＰ型単結晶シリコン基板の面内のすべての領域に均一かつ密に形成するためには、上記のような雰囲気を用いることが好ましい。
【００５４】
この太陽光発電装置用基板の製造装置では、まずインゴットからスライスされてスライス加工後において表面のダメージ層除去が実施されていないＰ型単結晶シリコン基板が洗浄槽１０１に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、酸化性薬剤を含む洗浄液が貯留された洗浄槽１０１に浸漬されることによりＰ型単結晶シリコン基板の表面を覆う自然酸化膜上に付着している汚染物質である有機不純物および金属不純物が除去され、表面が洗浄される。
【００５５】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板は洗浄槽１０１から引き上げられて、引き続き水洗槽１０２に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流すための水または中和剤が貯留された水洗槽１０２に浸漬されることにより、表面に付着している酸化性薬剤を含む洗浄液が洗い流される。
【００５６】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板は水洗槽１０２から引き上げられて、引き続きテクスチャ形成槽１０３に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、Ｐ型単結晶シリコン基板表面にテクスチャ構造を形成するためのアルカリ性水溶液が貯留されたテクスチャ形成槽１０３に浸漬されることにより、異方性エッチングにより表面にテクスチャ構造が形成される。
【００５７】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板はテクスチャ形成槽１０３から引き上げられて、第１処理室１１１から第２処理室１１２に搬送されて水洗槽１０４に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、アルカリ性水溶液を洗い流すための水が貯留された水洗槽１０４に浸漬されることにより、表面に付着しているアルカリ性水溶液が洗い流される。
【００５８】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板は水洗槽１０４から引き上げられて、中和槽１０５に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、アルカリ性水溶液を中和するための中和剤が貯留された中和槽１０５に浸漬されることにより、表面に付着しているアルカリ性水溶液が中和される。
【００５９】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板は中和槽１０５から引き上げられて、水洗槽１０６に浸漬される。Ｐ型単結晶シリコン基板は、中和剤を洗い流すための水が貯留された水洗槽１０６に浸漬されることにより、表面に付着している中和剤が洗い流される。
【００６０】
つぎに、所定の時間の経過後、Ｐ型単結晶シリコン基板は水洗槽１０６から引き上げられて、乾燥槽１０７において乾燥される。
【００６１】
以上の処理は、少なくとも洗浄槽１０１と水洗槽１０２とテクスチャ形成槽１０３とにおける処理は連続して行われる。すなわち、Ｐ型単結晶シリコン基板の洗浄とテクスチャ形成とが連続して実施される。そして、第１処理室１１１内の雰囲気は、汚染物質である有機不純物および金属不純物が除去されたクリーンルーム環境と同等の清浄な雰囲気とされている。これにより、洗浄槽１０１におけるＰ型単結晶シリコン基板の洗浄後に、該Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を大気に長時間曝すことなく連続してテクスチャ形成が行われ、大気中に含まれてテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着することを防ぐことができる。
【００６２】
つぎに、具体的な実施例に基づいて、本実施の形態にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法について説明する。以下の実施例においては、図５に示した太陽光発電装置用基板の製造方法に従って行った。
【００６３】
（実施例１）
まず、スライス加工後において表面のダメージ層除去が実施されていないＰ型単結晶シリコン基板を酸化性薬剤を含む洗浄液中に３分間浸漬させることにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を覆う自然酸化膜上に付着している汚染物質である有機不純物および金属不純物を除去してＰ型単結晶シリコン基板を洗浄した（ステップＳ１０）。酸化性薬剤を含む洗浄液には、液温５５℃、濃度０．１ｖｏｌ％の過酸化水素水（過水）を用いた。
【００６４】
つぎに、Ｐ型単結晶シリコン基板を過酸化水素水中から引き上げて水洗することにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着している過酸化水素水を洗い流した（ステップＳ２０）。
【００６５】
つぎに、Ｐ型単結晶シリコン基板をアルカリ性水溶液中に２０分間浸漬することにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に異方性エッチングによりテクスチャ構造を形成した（ステップＳ３０）。テクスチャの形成は、一度に複数枚の基板を処理可能な連続バッチ処理方式を採用し、複数バッチ処理を行った。
【００６６】
テクスチャの出来栄えは、テクスチャ形成を行ったＰ型単結晶シリコン基板の表面の光反射率を測定することにより評価した。なお、光反射率の測定結果は、波長７００ｎｍの光に対する光反射率をＰ型単結晶シリコン基板の面内５点で測定して平均したもの（平均光反射率）である。
【００６７】
上記実験においては、過酸化水素水によりＰ型単結晶シリコン基板の表面を洗浄してからテクスチャを形成するまでの搬送の間に汚染物質である有機不純物および金属不純物をＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着させない工夫として、ケミカルフィルタを通して汚染物質である有機不純物および金属不純物を除去したクリーンルーム環境と同等の清浄な雰囲気中で行った。このときの光反射率の測定結果を図７に示す。図７は、酸化性薬剤を含む洗浄液を用いて洗浄したＰ型単結晶シリコン基板にテクスチャ形成を実施したときの光反射率の測定結果を示す特性図である。図７においては、同一のエッチング液を用いてＰ型単結晶シリコン基板にテクスチャ形成を行ったエッチング処理回数（バッチ数）を横軸に、平均光反射率（％）を縦軸に示している。
【００６８】
図７において、１バッチ目のＰ型単結晶シリコン基板の反射率は１０．３％である。そして、バッチ数が増えるにしたがって次第に光反射率は上昇するが、６バッチ目のＰ型単結晶シリコン基板の光反射率は１１．８％であり、実用レベルの良好な結果であった。なお、処理雰囲気をケミカルフィルタを通さない通常の大気雰囲気としたこと以外は、上記と同様にして同様の実験を行った場合には、１バッチ目から６バッチ目のＰ型単結晶シリコン基板の光反射率は１０．０〜１３．０％程度であり、実用レベルの良好な結果であった。ただし、ケミカルフィルタを通した雰囲気中で処理する方がより低い光反射率がえられるため、ケミカルフィルタを通した雰囲気中で処理することが好ましい。
【００６９】
（実施例２）
過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄では、過酸化水素水濃度と洗浄温度、洗浄時間等が洗浄効果に影響する。このため、まず過酸化水素水濃度を０．１ｖｏｌ％としたときに、洗浄温度が洗浄能力に与える影響を調べるため、２０℃、４０℃、５５℃、７０℃、８０℃の５条件の温度の過酸化水素水を用いて、特定の製造履歴のＰ型単結晶シリコン基板（基板Ａ）の基板洗浄を実施し、その後テクスチャ形成を行い、テクスチャの出来栄えを比較した。過酸化水素水の温度を変化させること以外は、実施例１と同様にして実験を行った。その結果を図８に示す。図８は、酸化性薬剤を含む洗浄液を用いて洗浄したＰ型単結晶シリコン基板にテクスチャ形成を実施したときのテクスチャ形成工程における不良発生率（％）を示す特性図である。図８においては、Ｐ型単結晶シリコン基板の洗浄処理温度（過酸化水素水の温度）（℃）を横軸に、テクスチャ形成工程における不良率（％）を縦軸に示している。
【００７０】
図８に示すテクスチャ形成工程における不良率とは、テクスチャ形成処理を施した基板枚数に対して、図４に示すようなテクスチャが正常に形成されない領域が存在するＰ型単結晶シリコン基板の割合であり、テクスチャ形成の出来栄えを表す指標になる。本実験の結果、洗浄温度が２０℃の場合には、不良率が８０％であったのに対し、洗浄温度が４０℃では不良率５０％に低下した。さらに洗浄温度が５５℃以上では、基板表面全域においてテクスチャが正常に形成されることがわかった。
【００７１】
また、過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の洗浄の実施前後で、基板表面に付着している有機不純物量の調査を行った。その結果を図９に示す。図９は、酸化性薬剤を含む洗浄液による洗浄温度による基板洗浄後のＰ型単結晶シリコン基板の表面に残留する有機不純物総量を示す特性図である。図９においては、洗浄温度（過水洗浄温度）を横軸に、基板表面の不純物である有機不純物量総量（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）を縦軸に示している。また、有機不純物総量は、基板洗浄実施前（洗浄無し）のＰ型単結晶シリコン基板の表面に残留している有機不純物総量を基準（＝１）として規格化した場合の、基板洗浄実施後の有機不純物総量の割合を示している。
【００７２】
図９から、洗浄温度が高温になるほど、有機不純物総量が減少することが分かる。さらに図８と図９に示した結果によると、有機不純物総量が基板洗浄前の６割まで減少したときに、テクスチャ形成不良がなくなることが分かる。
【００７３】
なお、様々な基板加工メーカが提供している基板の表面に付着する有機不純物および金属不純物は、基板加工メーカ毎に異なっている。このため、今回過酸化水素水を用いた洗浄で評価した特定の基板Ａでは洗浄温度を５５℃まで高める必要があった。しかし、他の特定の製造履歴のＰ型単結晶シリコン基板（基板Ｂ）について、上記と同様にして洗浄温度を２０℃として実験を行った。その結果を図８に併せて示す。この結果から、基板Ｂでは洗浄温度が２０℃であってもテクスチャ形成不良を抑制する洗浄の効果が見られた。したがって過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄では、洗浄温度は２０℃以上であることが好ましい。また、過酸化水素の揮発速度の観点から、過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄における洗浄温度の上限は１００℃である。
【００７４】
（実施例３）
つぎに過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の洗浄の基板洗浄における、過酸化水素水の濃度が基板洗浄能力に与える影響について検討した。過酸化水素水の濃度が洗浄能力に与える影響を調べるため、０．００１ｖｏｌ％、０．００５ｖｏｌ％、０．０１ｖｏｌ％、０．０２５ｖｏｌ％、０．０５ｖｏｌ％、０．１ｖｏｌ％、０．２ｖｏｌ％、０．５ｖｏｌ％、１．０ｖｏｌ％、２．０ｖｏｌ％の１０条件の濃度の過酸化水素水を用いて、特定の製造履歴のＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄を実施し、その後テクスチャ形成を行い、テクスチャの出来栄えを比較した。過酸化水素水の温度を変化させること以外は、実施例１と同様にして実験を行い、基板洗浄の温度は５５℃、洗浄時間は３分とした。その結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2014208353.tif 000003
【００７６】
表１に示すテクスチャの出来栄え評価の指標は、基板表面の全域にわたって良好にテクスチャが形成された場合に○、基板表面の一部分にテクスチャが形成されない箇所があった場合には△、基板表面の全域においてテクスチャが形成されなかった場合には×を記載した。
【００７７】
実験の結果、過酸化水素水の濃度が０．００１ｖｏｌ％の場合には基板洗浄の効果はほとんど見られず、過酸化水素水の濃度が０．００５ｖｏｌ％の場合に基板洗浄の効果が見えはじめて基板表面の一部分でテクスチャが形成されない領域を除いては、良好なテクスチャの出来栄えであった。さらに、過酸化水素水の濃度が０．０１ｖｏｌ％以上の場合には、基板表面の全領域においてテクスチャが良好に形成された。また、過酸化水素水の濃度を０．１ｖｏｌ％より高濃度にしても基板洗浄効果は飽和してさらなる向上はなく、過酸化水素水洗浄では反応律速になっていると考えられる。
【００７８】
また、他の特定の製造履歴のＰ型単結晶シリコン基板についても同様の条件で実験を行ったところ、上記と同様の傾向の結果が得られた。
【００７９】
したがって、酸化性薬剤を含む洗浄液として過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄において、過酸化水素水濃度が０．０１ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％であることが好ましい。
【００８０】
上述したように、本実施の形態においては、酸化性薬剤を含む洗浄液によるＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄後に、該Ｐ型単結晶シリコン基板の表面を大気に長時間曝すことなく連続してテクスチャ形成を行うため、大気中に含まれてテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着することを防ぐことができる。
【００８１】
すなわち、本実施の形態においては、スライス加工後であってテクスチャを形成するためのエッチング工程の前にＰ型単結晶シリコン基板の表面のダメージ層を除去しない。このため、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面にシリコン活性面を一度も表出させることなくＰ型単結晶シリコン基板の表面の酸化膜上に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）を除去でき、汚染物質（有機不純物および金属不純物）によるエッチングの阻害が発生しない。これにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）に起因したテクスチャの形成不良を防止して、Ｐ型単結晶シリコン基板の面内にテクスチャを均一かつ密に安定して形成することができる。
【００８２】
また、本実施の形態においては、基板洗浄後にＰ型単結晶シリコン基板を搬送する雰囲気を有機不純物と金属不純物とが除去された清浄な雰囲気とすることにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の搬送中に基板表面が大気に暴露されないようにしてテクスチャ形成を連続して実施する。このため、テクスチャ形成開始時の基板表面の清浄度を良好に保つことができる。これにより、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）に起因したテクスチャの形成不良を防止して、Ｐ型単結晶シリコン基板の面内にテクスチャを均一かつ密に、より安定して形成することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、上記のように大気中に含まれてテクスチャの形成不良の原因となる汚染物質（有機不純物および金属不純物）がＰ型単結晶シリコン基板の表面に吸着することを防ぐことができる。このため、Ｐ型単結晶シリコン基板の表面に付着した汚染物質（有機不純物および金属不純物）がエッチング液中に蓄積されることを抑制してエッチング液の性能の劣化を最小限に抑えることができる。これにより、エッチング液の交換周期を長くすることができ、薬液のコストを低減できるため、表面にテクスチャ構造が均一かつ密に形成された太陽光発電装置用基板を安価に形成することができる。
【００８４】
したがって、本実施の形態によれば、基板表面での光反射率が低く基板面内において均一な、シリコンの（１１１）面に囲まれた四角錐状の凸部を有する凹凸構造からなるテクスチャ構造を均一かつ密に、安定して安価に形成することができる。これにより、本実施の形態によれば、光閉じ込め効果に優れた太陽光発電装置用基板を安定して安価に得ることができる。そして、この太陽光発電装置用基板を用いることにより、発電特性に優れた高品質な太陽光発電装置を安定して安価に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法は、光反射率が低いテクスチャ構造をシリコン基板表面に安定して安価に形成する場合に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１１  単結晶シリコン基板、１１ａ  Ｎ型不純物拡散層、１２  反射防止膜、１３  受光面側電極、１３ａ  グリッド電極、１３ｂ  バス電極、１４  裏面電極、１０１  洗浄槽、１０２  水洗槽、１０３  テクスチャ形成槽、１０４  水洗槽、１０５  中和槽、１０６  水洗槽、１０７  乾燥槽、１１１  第１処理室、１１２  第２処理室、１２１  装置内雰囲気給気口、１２２  装置内雰囲気排気口。
【図１】
2014208353.tif 000004
【図２】
2014208353.tif 000005
【図５】
2014208353.tif 000006
【図６】
2014208353.tif 000007
【図７】
2014208353.tif 000008
【図８】
2014208353.tif 000009
【図９】
2014208353.tif 000010
【図３】
2014208353.tif 000011
【図４】
2014208353.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月8日(2015.7.8)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、
前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板が、結晶シリコン基板であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項３】
前記洗浄工程と前記エッチング工程とが、前記洗浄液が貯留されて前記洗浄工程が行われる洗浄部と前記アルカリ性水溶液が貯留されて前記エッチング工程が行われるエッチング部とが配置され、外部の環境の雰囲気から隔離されて前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が前記外部の環境の雰囲気よりも低い清浄化された雰囲気の処理室において行われ、
前記処理室において前記エッチング部よりも上流側に配置された装置内雰囲気給気口から前記清浄化された雰囲気のガスが前記処理室に供給され、前記処理室において前記エッチング部の上方に配置された装置内雰囲気排気口から前記処理室内の雰囲気のガスが前記処理室から排出されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項４】
前記雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項５】
前記雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板に付着している前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去工程を前記洗浄工程と前記エッチング工程との間に有し、
前記洗浄工程と、前記洗浄液除去工程と、前記エッチング工程とを連続して行うこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ性水溶液が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むこと、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項８】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、２０℃以上の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項９】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、濃度０．０１ｖｏｌ％以上０．１ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
半導体インゴットをスライスして切り出した半導体基板の表面に酸化性薬剤を含む洗浄液を供給して前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを洗浄除去する洗浄処理を行う洗浄部と、
前記洗浄部において前記有機不純物と金属不純物とが洗浄除去された前記半導体基板の表面にアルカリ性水溶液を供給して前記半導体基板の表面を異方性エッチング処理することにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成するエッチング部と、
を備え、
前記洗浄部における処理に連続して前記エッチング部における処理が行われること、
を特徴とする太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１１】
前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における前記異方性エッチング処理とが、前記洗浄部と前記エッチング部とが配置され、外部の環境の雰囲気から隔離されて前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が前記外部の環境の雰囲気よりも低い清浄化された雰囲気の処理室において行われ、
前記処理室において前記エッチング部よりも上流側に配置された装置内雰囲気給気口から前記清浄化された雰囲気のガスが前記処理室に供給され、前記処理室において前記エッチング部の上方に配置された装置内雰囲気排気口から前記処理室内の雰囲気のガスが前記処理室から排出されること、
を特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１２】
前記雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１３】
前記雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１４】
前記洗浄部における前記洗浄処理において前記半導体基板に付着した前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去処理が、前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における異方性エッチング処理との間に行われ、
前記洗浄処理と、前記洗浄液除去処理と、前記異方性エッチング処理とが連続して行われること、
を特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月2日(2015.10.2)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、
前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、
を含むことを特徴とする太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板が、結晶シリコン基板であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項３】
前記洗浄工程と前記エッチング工程とが、前記洗浄液が貯留されて前記洗浄工程が行われる洗浄部と前記アルカリ性水溶液が貯留されて前記エッチング工程が行われるエッチング部とが配置され、外部の環境の雰囲気から隔離されて前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が前記外部の環境の雰囲気よりも低い清浄化された雰囲気の処理室において行われ、
前記処理室において前記エッチング部よりも上流側に配置された装置内雰囲気給気口から前記清浄化された雰囲気のガスが前記処理室に供給され、前記処理室において前記エッチング部の上方に配置された装置内雰囲気排気口から前記処理室内の雰囲気のガスが前記処理室から排出されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項４】
前記清浄化された雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項３に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項５】
前記清浄化された雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項４に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板に付着している前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去工程を前記洗浄工程と前記エッチング工程との間に有し、
前記洗浄工程と、前記洗浄液除去工程と、前記エッチング工程とを連続して行うこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ性水溶液が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むこと、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項８】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、２０℃以上の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項９】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、濃度０．０１ｖｏｌ％以上０．１ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、
を特徴とする請求項８に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
半導体インゴットをスライスして切り出した半導体基板の表面に酸化性薬剤を含む洗浄液を供給して前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを洗浄除去する洗浄処理を行う洗浄部と、
前記洗浄部において前記有機不純物と前記金属不純物とが洗浄除去された前記半導体基板の表面にアルカリ性水溶液を供給して前記半導体基板の表面を異方性エッチング処理することにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成するエッチング部と、
を備え、
前記洗浄部における処理に連続して前記エッチング部における処理が行われること、
を特徴とする太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１１】
前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における前記異方性エッチング処理とが、前記洗浄部と前記エッチング部とが配置され、外部の環境の雰囲気から隔離されて前記有機不純物と前記金属不純物との含有率が前記外部の環境の雰囲気よりも低い清浄化された雰囲気の処理室において行われ、
前記処理室において前記エッチング部よりも上流側に配置された装置内雰囲気給気口から前記清浄化された雰囲気のガスが前記処理室に供給され、前記処理室において前記エッチング部の上方に配置された装置内雰囲気排気口から前記処理室内の雰囲気のガスが前記処理室から排出されること、
を特徴とする請求項１０に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１２】
前記清浄化された雰囲気は、エアフィルタを通して前記有機不純物と前記金属不純物とが除去された空気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１３】
前記清浄化された雰囲気は、不活性雰囲気であること、
を特徴とする請求項１１に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項１４】
前記洗浄部における前記洗浄処理において前記半導体基板に付着した前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去処理が、前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における異方性エッチング処理との間に行われ、
前記洗浄処理と、前記洗浄液除去処理と、前記異方性エッチング処理とが連続して行われること、
を特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
（実施例３）
つぎに過酸化水素水を用いたＰ型単結晶シリコン基板の洗浄の基板洗浄における、過酸化水素水の濃度が基板洗浄能力に与える影響について検討した。過酸化水素水の濃度が洗浄能力に与える影響を調べるため、０．００１ｖｏｌ％、０．００５ｖｏｌ％、０．０１ｖｏｌ％、０．０２５ｖｏｌ％、０．０５ｖｏｌ％、０．１ｖｏｌ％、０．２ｖｏｌ％、０．５ｖｏｌ％、１．０ｖｏｌ％、２．０ｖｏｌ％の１０条件の濃度の過酸化水素水を用いて、特定の製造履歴のＰ型単結晶シリコン基板の基板洗浄を実施し、その後テクスチャ形成を行い、テクスチャの出来栄えを比較した。過酸化水素水の濃度を変化させること以外は、実施例１と同様にして実験を行い、基板洗浄の温度は５５℃、洗浄時間は３分とした。その結果を表１に示す。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月9日(2016.8.9)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、
前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、
を含み、
前記洗浄工程の前記洗浄除去における洗浄処理温度が、５５℃以上、１００℃以下であり、
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、濃度が０．０１ｖｏｌ％以上、２．０ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、
を特徴とする太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項２】
前記洗浄処理温度が、８０℃以上、１００℃以下であること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板が、結晶シリコン基板であること、
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板に付着している前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去工程を前記洗浄工程と前記エッチング工程との間に有し、
前記洗浄工程と、前記洗浄液除去工程と、前記エッチング工程とを連続して行うこと、
を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項５】
前記アルカリ性水溶液が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムを含むこと、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽光発電装置用基板の製造方法。
【請求項６】
半導体インゴットをスライスして切り出した半導体基板の表面に酸化性薬剤を含む洗浄液を供給して前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを洗浄除去する洗浄処理を行う洗浄部と、
前記洗浄部において前記有機不純物と前記金属不純物とが洗浄除去された前記半導体基板の表面にアルカリ性水溶液を供給して前記半導体基板の表面を異方性エッチング処理することにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面にテクスチャ構造を形成するエッチング部と、
を備え、
前記洗浄部における処理に連続して前記エッチング部における処理が行われ、
前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、温度が５５℃以上、１００℃以下であり、かつ、濃度が０．０１ｖｏｌ％以上、２．０ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、
を特徴とする太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項７】
前記酸化性薬剤を含む洗浄液の温度が８０℃以上、１００℃以下であること、
を特徴とする請求項６に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【請求項８】
前記洗浄部における前記洗浄処理において前記半導体基板に付着した前記酸化性薬剤を含む洗浄液を洗い流す洗浄液除去処理が、前記洗浄部における前記洗浄処理と前記エッチング部における異方性エッチング処理との間に行われ、
前記洗浄処理と、前記洗浄液除去処理と、前記異方性エッチング処理とが連続して行われること、
を特徴とする請求項６または７に記載の太陽光発電装置用基板の製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽光発電装置用基板の製造方法は、半導体インゴットをスライスして半導体基板を切り出した後に前記半導体基板の表面に表面処理を施してテクスチャ構造を形成する太陽光発電装置用基板の製造方法であって、前記半導体基板の表面に付着した有機不純物と金属不純物とを酸化性薬剤を含む洗浄液により洗浄除去する洗浄工程と、前記洗浄工程後に連続して行われ、前記半導体基板の表面をアルカリ性水溶液により異方性エッチングすることにより、前記スライスにより生じた基板表面のダメージ層を除去するとともに前記半導体基板の表面に前記テクスチャ構造を形成するエッチング工程と、を含み、前記洗浄工程の前記洗浄除去における洗浄処理温度が、５５℃以上、１００℃以下であり、前記酸化性薬剤を含む洗浄液は、濃度が０．０１ｖｏｌ％以上、２．０ｖｏｌ％以下の過酸化水素水であること、を特徴とする。
【国際調査報告】
2014208353.tif 000013
2014208353.tif 000014