(57)【要約】【課題】プレート部材の洗浄を簡略化したエッチング装置とエッチング方法を提供する。【解決手段】基板２の表面側に開口部１０が多数形成されたプレート部材９を配置してドライエッチング法で粗面状にするエッチング方法であって、上記プレート部材９の表裏面の双方を使用できるようにして、上記基板２をエッチングすると同時に上記プレート部材９の表裏面を交互に洗浄する。【選択図】　図３
2004087982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライエッチングによって粗面状にされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置したエッチング装置において、前記プレート部材がその表裏面の双方を使用できることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記プレート部材の表裏面が略同一形状であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチング法で粗面状にするエッチング方法において、前記基板をエッチングすると同時に、前記プレート部材の表面側を洗浄することを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
前記ドライエッチング法が反応性イオンエッチング法であることを特徴とする請求項３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
エッチングされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチングを行うことによって前記基板の表面を粗面状にするエッチング装置の洗浄方法において、前記基板を搬出してエッチングすることによって前記プレート部材を洗浄することを特徴とするエッチング装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエッチング装置とエッチング方法とエチング装置の洗浄方法に関し、特に太陽電池などに用いられるシリコン基板等を粗面化するのに好適に用いることができるエッチング装置とエッチング方法とエッチング装置の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
太陽電池は表面に入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池のうち主要なものは使用材料の種類により結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類される。このうち、現在市場で流通しているのはほとんどが結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池はさらに単結晶型、多結晶型に分類される。単結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質がよいため、高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが大きいという短所を有する。これに対し、多結晶型のシリコン太陽電池は基板の品質が劣るために高効率化が難しいという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。また、最近では多結晶型のシリコン太陽電池でも基板の品質の向上やセル化技術の進歩により、研究レベルでは１８％程度の変換効率が達成されている。
【０００３】
一方、量産レベルの多結晶型のシリコン太陽電池は低コストであったため、従来から市場に流通してきたが、近年環境問題が取りざたされる中でさらに需要が増してきており、より高い変換効率が求められるようになった。
【０００４】
電気エネルギーへの変換効率を向上させるために従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに基板の表面に入射する光の反射を少なくする技術があり、入射する光の反射を低減することで電気エネルギーヘの変換効率を高めることができる。
【０００５】
シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合に、基板表面を水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でエッチングすると、表面に微細な凹凸が形成され、基板表面の反射をある程度低減させることができる。
【０００６】
面方位が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いた場合は、このような方法でテクスチャー構造と呼ばれるピラミッド構造を基板表面に均一に形成することができるものの、アルカリ水溶液によるエッチングは結晶の面方位に依存することから、多結晶シリコン基板で太陽電池素子を形成する場合、ピラミッド構造を均一には形成できず、そのため全体の反射率も効果的には低減できないという問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するために、太陽電池素子を多結晶シリコン基板で形成する場合に、基板表面に微細な凹凸を反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法で形成することが提案されている（たとえば特公昭６０−２７１９５号、特開平５−７５１５２号、特開平９−１０２６２５号公報参照）。すなわち、多結晶シリコンにおける不規則な結晶の面方位に左右されずに微細な凹凸を均一に形成し、特に多結晶シリコンを用いた太陽電池素子においても、反射率をより効果的に低減しようとするものである。
【０００８】
しかしながら、凹凸の好適な形成条件は微妙であり、また装置の構造によっても変化する。微細な凹凸を均一に形成できない場合は、入射する光を有効に太陽電池に取りこむことができず、太陽電池の光電変換効率は向上しない。個々の太陽電池の価値はその発電効率で決まることから、その製造コストを低減するためには、太陽電池の変換効率を向上させなければならない。
【０００９】
また、反応性イオンエッチング法で用いられる反応性イオンエッチング装置は一般に平行平板電極型をしており、基板を設置している電極の側にＲＦ電圧を印加し、他の一方の側および内部の側壁をアースに接続してある。この容器内部を真空ポンプで真空引きしてエッチングガスを導入して圧力を一定に保持しながら内部に搬入した基板をエッチングする。エッチングが完了した後に大気圧に戻す。
【００１０】
このような手順を踏むことから、反応性イオンエッチング装置では真空引きおよび大気リークの待ち時間が長い。また、反応性イオンエッチング装置はＬＳＩなどの精密な小型半導体素子に用いられる場合が多いが、太陽電池に用いる際には太陽電池自身の面積が大きいため、１回あたりの処理枚数が少なく、コストが高くなるという問題があった。そのため反応性イオンエッチング装置を太陽電池の製造工程に用いる場合には、いかに高タクトで１回あたりの処理枚数を増やすかが重要なポイントである。
【００１１】
タクトを向上させるための方法の一つとして、特願２００１−２９８６７１による方法がある。この方法では凹凸を形成する基板の表面にエッチング残渣を付着させながらエッチングした後、このエッチング残渣を除去するが、マスクとなる残渣を速く形成して凹凸の形成を促進させるために、エッチングされる基板を多数の開口部が形成されたプレート部材で覆ってエッチングする。この方法によれば凹凸の形成速度が向上すると同時にバッチ内での凹凸の均一性が向上し、１回あたりの処理枚数を増やすことができる。
【００１２】
しかしながら、この方法によればエッチングされる基板の表面にエッチング残渣が付着すると同時に、これと対向するプレート部材の基板側の面にもエッチング残渣が付着する。そして、エッチングを繰り返すうちにプレート部材に付着する残渣量が増えやがて粉状の粒子が基板上に落下する。この落下した粉がエッチングマスクとなり、その部分のみエッチングされずに残るという問題が発生する。
【００１３】
この問題を回避するためには、プレート部材を定期的に洗浄する必要がある。エッチング残渣はシリコンが主成分であるために酸やアルカリなどの溶液を用いたウエットエッチングなどの方法で簡単に洗浄することができる。しかし、１回あたりの処理枚数を増やすために装置を大型化すると、それに応じてプレート部材も大型化することから、エッチング装置と同等の大型の洗浄槽が必要になったり、危険物の取り扱いが必要になるという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プレート部材の洗浄を簡略化したエッチング装置とエッチング方法とエッチング装置の洗浄方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るエッチング装置では、ドライエッチングによって粗面状にされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置したエッチング装置において、前記プレート部材がその表裏面の双方を使用できることを特徴とする。
【００１６】
上記エッチング装置では、前記プレート部材の表裏面が略同一形状であることが望ましい。
【００１７】
また、請求項３に係るエッチング方法では、基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチング法で粗面状にするエッチング方法において、前記基板をエッチングすると同時に、前記プレート部材の表面側を洗浄することを特徴とする。
【００１８】
上記エッチング方法では、前記ドライエッチングが反応性イオンエッチングであることが望ましい。
【００１９】
また、請求項５に係るエッチング装置の洗浄方法では、エッチングされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチングを行うことによって前記基板の表面を粗面状にするエッチング装置の洗浄方法において、前記基板を搬出してエッチングすることによって前記プレート部材を洗浄することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面を用いて詳細に説明する。
図１および図２は本発明に係るエッチング装置の一実施形態を示す図であり、１はマスフローコントローラ、２はシリコン基板、３はＲＦ電極（陰極）、４は圧力調整器、５は真空ポンプ、６はＲＦ電源である。
【００２１】
装置内にマスフローコントローラ１部分からエッチングガスとエッチング残渣生成用ガスを導入するとともに、ＲＦ電極３からＲＦ電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してＲＦ電極３の上部に配設されたシリコン基板２の表面に作用させてエッチングする。図１に示す装置では、ＲＦ電極３を装置内に設置して１枚のシリコン基板２の表面をエッチングするが、図２に示す装置では、ＲＦ電極３を装置の外壁に設置して複数枚のシリコン基板２の表面を同時にエッチングするようにしている。
【００２２】
発生した活性種のうちイオンがエッチングに作用する効果を大きくした方法を一般に反応性イオンエッチング法と呼んでいる。類似する方法にプラズマエッチングなどがあるが、プラズマ発生の原理は基本的に同じであり、基板２に作用する活性種の種類の分布をチャンバ構造、電極構造、あるいは発生周波数等によって異なる分布に変化させているだけである。そのため、本発明は反応性イオンエッチング装置に限らず、プラズマエッチング装置などのドライエッチング装置全般に対して有効である。
【００２３】
本発明によるエッチング装置の構造の一例を図３に示す。図３において、２はシリコン基板、３はＲＦ電極、６はＲＦ電源、７はチャンバ、８はトレイ、９はプレート部材、１１は取付け部材、１２は絶縁体を示す。
【００２４】
チャンバ壁１３はアースに接続されて陽極となる。陰極となるＲＦ電極３上にトレイ８を載置してその上にエッチングされるシリコン基板２を載置する。チャンバ７内にガスを導入してＲＦ電極３からＲＦ電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してＲＦ電極３の上部に配設されたトレイ８上のシリコン基板２の表面をエッチングする。
【００２５】
このときシリコン基板２上に開口部１０が多数形成されたプレート部材９を設置する。このプレート部材９は取付け部材１１をスペーサーとしてシリコン基板２との間で一定の間隔に維持される。これによりエッチングするときにマスクとなる残渣をプレート部材９と基板２との間に閉じ込めることができ、凹凸の形成を促進させることができる。また、凹凸の形成速度が向上すると同時にバッチ内でのエッチングの均一性が向上し、１回あたりの処理枚数を増やすことができる。
【００２６】
しかしながら、この方法によれば、シリコン基板２の表面にエッチング残渣が付着すると同時に、これと対向するプレート部材９の基板２側の面にもエッチング残渣が付着する。
【００２７】
本発明では、このようなエッチング残渣を洗浄するために、プレート部材９をエッチング装置内で洗浄する。つまり、シリコン基板２をチャンバ７内に搬入せずにガスを導入してＲＦ電極３からＲＦ電力を導入することでプラズマを発生させてイオンやラジカルを励起活性化してプレート部材９の表面に作用させて付着したエッチング残渣を洗浄する。
【００２８】
また、プレート部材９を反転可能な構造とすることにより、プレート部材９のエッチング残渣が付着した面を陽極１３側と対向させて洗浄する。これによりエッチング残渣の洗浄スピードを向上させることができる。
【００２９】
さらに、プレート部材９の表裏面を略同一形状とすることにより、プレート部材９の表裏面を反転させながら繰り返して使用することが可能となる。
【００３０】
図３を用いてこの方法をさらに詳しく説明する。最初にプレート部材９のシリコン基板２に対向している面をＡ面とし、反対側をＢ面とする。この状態でシリコン基板２の表面に凹凸を形成して粗面化するとプレート部材９のＡ面に残渣が付着する。次にプレート部材９の表裏面を反転させ、Ｂ面をシリコン基板２と対向させれば、Ｂ面にはもともと残渣が付着していないので、シリコン基板２上に残渣が落ちるという問題は発生しない。さらにこのとき、陽極１３側と対向しているＡ面はエッチングガスとプラズマに曝されているため、Ａ面の表面に付着した残渣はこれらの作用を受けてエッチングされる。つまりシリコン基板２の粗面化と同時にプレート部材９の洗浄ができ、プレート部材９を反転させながら繰り返して使用することが可能となる。
【００３１】
エッチング装置は上述のものに限定されるものではない。例えばプレート部材９は基板２と一定の間隔を確保できればその保持方法は問わない。また、装置を横型の並行平板型で示したが、これに限定されるものではない。また、エッチングされる基板としてバルク型シリコン太陽電池を例に説明したが、アモルファスシリコン太陽電池などに応用できる。さらにまた、シリコンや太陽電池の基板に限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエッチング装置によれば、ドライエッチングによって粗面状にされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置したエッチング装置において、上記プレート部材がその表裏面の双方を使用できることから、基板の粗面化と同時にプレート部材を洗浄することができるようになる。もって、基板を高タクトで粗面化できると同時に、薬液などによる洗浄の必要がなくなり、大型の洗浄槽や危険物を使用することなく洗浄できる。
【００３３】
また、請求項３に係るエッチング方法によれば、基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチング法で粗面状にするエッチング方法において、上記基板をエッチングすると同時に、上記プレート部材の表面側を洗浄することから、基板を高タクトで粗面化できると同時に、薬液などによる洗浄の必要がなくなり、大型の洗浄槽や危険物を使用することなく洗浄できる。
【００３４】
また、請求項５に係るエッチング装置の洗浄方法によれば、エッチングされる基板の表面側に開口部が多数形成されたプレート部材を配置してドライエッチングを行うことによって前記基板の表面を粗面状にするエッチング装置の洗浄方法において、上記基板を搬出して上記装置を駆動することによって上記プレート部材を洗浄することから、薬液などによる洗浄の必要がなくなり、大型の洗浄槽や危険物を使用することなく洗浄できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッチング装置の構造を示す図である。
【図２】本発明に係るエッチング装置の他の構造を示す図である。
【図３】本発明に係るエッチング装置の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１；マスフローコントローラ、２；シリコン基板、３；ＲＦ電極、４；圧力調整器、５；真空ポンプ、６；ＲＦ電源、７；チャンバ、８；トレイ、９；プレート部材、１０；開口部、１１；取付け部材、１２；絶縁体、１３；チャンバ壁
【図１】
2004087982.tif 000003
【図２】
2004087982.tif 000004
【図３】
2004087982.tif 000005