(57)【要約】      （修正有）【課題】開口プレートを基板上に保持した場合に異常放電を起こすことなく安定して放電させ、エッチングの面内分布を向上させることができるエッチング装置並びにこのエッチング装置を用いた太陽電池素子の製造方法を提供する。【解決手段】被エッチング体である基板と、基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、基板と開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁１４と、を具備したエッチング装置であって、側壁１４は、その内面が複数の平面の組合せもしくは複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面（１８ｃと１８ｄもしくは１８ｅと１８ｆ）同士が、直接接続せず曲面１９ａを介して接続されるか、もしくは内面に向かって９０°よりも大きい角度βで交わるように構成した。【選択図】図２
2005217132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、
前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された隣接する二つの平面同士が前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わるエッチング装置。
【請求項２】
被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、
前記側壁は、その内面が複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士が直接接続せず、曲面を介して接続されたエッチング装置。
【請求項３】
前記任意に選択された二つの平面は、相互を互いに交差するまで延長させたときに、前記内面に向かって６０°以上となるような角度で交わる請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、
前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せもしくは複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、
この組合せから任意に選択された二つの平面同士が、直接接続せず曲面を介して接続されるか、もしくは前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わるエッチング装置。
【請求項５】
前記側壁は、前記開口プレートと接するように配設されるとともに、前記側壁の内面と前記開口プレートの基板側に向けて配置された表面との境界は、曲面もしくは、いずれの面とも内側へ向けて鈍角をなす面で接続される請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記エッチング装置は、反応性イオンエッチング装置である請求項１から請求項５のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項７】
半導体基板を用いた太陽電池素子の製造方法であって、請求項１から請求項６のいずれかに記載のエッチング装置を用いて前記半導体基板をエッチングする工程を備えた太陽電池素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に太陽電池等に用いられるシリコン基板を粗面状にするのに適したエッチング装置と、このエッチング装置を用いた太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は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って結晶系、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。
【０００３】
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、太陽電池を形成する単結晶シリコン基板の品質がよいために高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造が高コストになるという短所を有する。これに対して多結晶型のシリコン太陽電池は、太陽電池を形成する多結晶シリコン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、最近では多結晶シリコン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。
【０００４】
一方、量産レベルの多結晶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、低コストでより高い変換効率が求められるようになった。
【０００５】
このような太陽電池では電気エネルギーへの変換効率を向上させるため、従来から様々な試みがなされてきた。そのひとつに太陽電池素子表面に入射する光の反射を低減する技術があり、太陽電池素子表面での光の反射を低減することで電気エネルギーへの変換効率を高めることができる。
【０００６】
図５は一般的な太陽電池素子を示す図であり、１はシリコン基板、２は微細な凹凸、３は受光面側に設けられた逆導電型の不純物拡散領域、４は裏面側の不純物拡散層（ＢＳＦ層）、５は反射防止膜、６は表面電極、７は裏面電極である。
【０００７】
シリコン基板１は単結晶もしくは多結晶のｐ型、ｎ型を呈する半導体のシリコン基板である。シリコン基板１の表面側には、逆導電型の半導性を呈する不純物が拡散された逆導電型半導体領域３と反射防止膜５が形成されている。また、シリコン基板１の裏面側には、一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された層（ＢＳＦ層）４を形成されている。シリコン基板１の表面側および裏面側には、表面電極６および裏面電極７が形成されている。この表面電極６および裏面電極７はＡｇペーストをスクリーン印刷して焼成し、その上に半田層を設けて形成する。
【０００８】
シリコン基板を用いて太陽電池素子を形成する場合、基板の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、基板の表面に微細な凹凸２が形成され、反射をある程度低減できる。例えば、面方位が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いた場合、このような方法でテクスチャ構造と呼ばれるピラミッド構造を基板の表面に均一に形成することができる。しかしながら、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。
【０００９】
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で形成する場合に、基板の表面に微細な突起をドライエッチングの一種である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（例えば、特許文献１参照）。これは、真空引きされたチャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカルなどの作用により基板の表面をエッチングするものである。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、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。
【００１０】
この方法を用いることにより、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、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することができる。
【００１１】
反応性イオンエッチング法に用いられる装置は一般に平行平板電極型をしており、基板を配設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する。このチャンバ内部を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基板をエッチングし、エッチングが完了した後にチャンバ内部を大気圧に戻す。
【００１２】
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、製造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。
【００１３】
これについて出願人は、種々検討を行い、エッチングされた残渣をマスクとして用いるエッチング法を考案するに至り開示した（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された方法について図６および図７に示す。装置内にマスフローコントローラ８部分からエッチングガスを導入するとともに、ＲＦ電源１２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９の上部に配設されたシリコン基板１の表面に作用させてエッチングする。図６に示す装置では、ＲＦ電極９を装置内に配設して一枚のシリコン基板１の表面をエッチングするが、図７に示す装置では、ＲＦ電極９を装置の外壁に配設してトレイ１３上に載置された複数枚のシリコン基板１の表面を同時にエッチングするようにしている。
【００１４】
これによりシリコン基板の表面には凹凸２が形成される。エッチング中はシリコンがエッチングされて基本的には気化するが、一部は気化しきれずに分子同士が吸着して基板１の表面に残渣として残る。この、ガス条件、反応圧力、ＲＦパワーなどの条件をシリコンから成るエッチングの残渣が基板１の表面に残るような条件に設定することによって、このエッチングされた残渣をマスクとして用いて凹凸２を確実に形成することができ、凹凸の形成速度を向上させることができる。
【特許文献１】特開昭５５−１０５３８２号公報
【特許文献２】特開２００２−７６４０４号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述のような反応性イオンエッチング法による凹凸の形成条件は繊細であり、また装置の構造によっても変化するために条件を設定することは非常に難しいことが多い。凹凸を均一に形成できない場合は、入射する光を太陽電池に有効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、そのコストを低減するには、太陽電池の変換効率を向上させなければならない。
【００１６】
このように処理枚数を多くし、なおかつ太陽電池の変換効率を十分向上させるような形状の凹凸を形成するためには、エッチング条件が十分に安定していることが必要不可欠である。
【００１７】
この課題に関して出願人は、このエッチングの条件安定化及び処理速度の向上のために、シリコン基板の表面を開口部が一様に多数形成された開口プレートで覆蓋してエッチングを行う方法を見出し開示した（特許文献３参照）。図８（ａ）にこの開口プレートを備えたエッチング装置の構成図、図８（ｂ）は開口プレートの斜視図を示す。
【００１８】
図８（ａ）のエッチング装置の主要部は、図７に示したものと同様であるが、基板１の表面を開口プレート１１６で覆蓋した状態でエッチングを行うように構成されている。この開口プレート１１６は、図８（ｂ）に示すように、開口部１１５が一様に多数形成されており、シリコン基板１の表面と所定距離離間して配置され、基板１と開口プレート１１６との間の空間を取り囲むように配設された側壁１１４が存在している。
【００１９】
このような構成とすることでエッチングされた後の残渣の前駆体を基板１の上と開口プレート１１６との間に閉じ込める効果を発生させ、エッチング残渣の発生を促進させて基板１への微細な凹凸２の形成速度を向上すると同時に、残渣の生成も均一化する効果がある。そのため、トレイ１３上に配設された基板１全体のエッチングの均一性を向上することができる。
【００２０】
しかしながら、上述のように基板１を開口部１１５が一様に多数形成された開口プレート１１６で覆蓋してエッチングを行った場合、開口プレート１１６とエッチングする基板１との間の空間で全面均一な放電にならず、エッチングの面内分布が悪化したり、異常放電したりする問題があることがわかった。
【００２１】
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、開口プレートを基板上に保持した場合に異常放電を起こすことなく安定して放電させ、エッチングの面内分布を向上させることができるエッチング装置並びにこのエッチング装置を用いた太陽電池素子の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、発明者は開口プレート１１６を基板上に覆蓋してエッチング装置を運転する際に起こる異常放電現象について注意深く観察した結果、開口プレート１１６とエッチングする基板１の間の空間内のうち、開口プレート１１６の側壁１１４近傍で異常放電が発生するか、もしくは放電が強いことがわかった。さらに開口プレート１１６の内側に残る異常放電の痕跡を調べた結果、この開口プレート１１６と側壁１１４との接続部分や、側壁１１４の角部に該当するところで放電が集中しやすい傾向があることがわかった。
【００２３】
これらの知見に鑑み、発明者は開口プレート１１６と基板１との間の空間において、特に空間が狭くなっている箇所や、多くの壁で囲まれている箇所に放電が集中しやすくなるという仮説を立て、実験を繰り返した結果、本発明にかかる構成に到達した。
【００２４】
本発明の請求項１にかかるエッチング装置は、被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された隣接する二つの平面同士が前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わるようにした。
【００２５】
本発明の請求項２にかかるエッチング装置は、被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、前記側壁は、その内面が複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士が直接接続せず、曲面を介して接続されるようにした。
【００２６】
本発明の請求項３にかかるエッチング装置は、請求項２に記載のエッチング装置において、前記任意に選択された二つの平面は、相互を互いに交差するまで延長させたときに、前記内面に向かって６０°以上となるような角度で交わるようにした。
【００２７】
本発明の請求項４にかかるエッチング装置は、被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せもしくは複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士が、直接接続せず曲面を介して接続されるか、もしくは前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わるようにした。
【００２８】
本発明の請求項５にかかるエッチング装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッチング装置において、前記側壁は、前記開口プレートと接するように配設されるとともに、前記側壁の内面と前記開口プレートの基板側に向けて配置された表面との境界は、曲面もしくは、いずれの面とも内側へ向けて鈍角をなす面で接続されるようにした。
【００２９】
本発明の請求項６にかかるエッチング装置は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のエッチング装置において、前記エッチング装置は、反応性イオンエッチング装置である。
【００３０】
本発明の請求項７にかかる太陽電池素子の製造方法は、半導体基板を用いた太陽電池素子の製造方法であって、請求項１から請求項６のいずれかに記載のエッチング装置を用いて前記半導体基板をエッチングする工程を備えている。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明のエッチング装置は、被エッチング体である基板と、前記基板の表面側に所定距離を離間して配置された、多数の開口部を有する開口プレートと、前記基板と前記開口プレートとの間の空間を取り囲むように配設された側壁と、を具備したエッチング装置であって、次のような構造を取るようにした。
【００３２】
（１）前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された隣接する二つの平面同士が前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わる。
【００３３】
（２）前記側壁は、その内面が複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士が直接接続せず、曲面を介して接続される。なお、前記任意に選択された二つの平面は、相互を互いに交差するまで延長させたときに、前記内面に向かって６０°以上となるような角度で交わるようにするとより効果的である。
【００３４】
（３）前記側壁は、その内面が複数の平面の組合せもしくは複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士が、直接接続せず曲面を介して接続されるか、もしくは前記内面に向かって９０°よりも大きくなるような角度で交わる。
【００３５】
（４）前記側壁は、前記開口プレートと接するように配設されるとともに、前記側壁の内面と前記開口プレートの基板側に向けて配置された表面との境界は、曲面もしくは、いずれの面とも内側へ向けて鈍角をなす面で接続される。
【００３６】
以上のような構成としたので、空間が狭くなっている箇所や、多くの壁で囲まれている箇所を排除することができ、放電が集中したり、異常放電を起こしたりすることなく安定して放電させることができる開口プレートの形状を提供できる。その結果、開口プレートを基板上に保持した場合でもエッチング条件を十分に安定させることができる。
【００３７】
以上のような本発明の構成は、反応性イオンエッチング装置において高い効果を得ることができる。そして、特に、太陽電池素子の製造方法において、その半導体基板をエッチングする工程に用いれば、エッチングの面内分布が安定した状態で処理速度を増大させることができるので、太陽電池の変換効率を十分向上させるような形状の凹凸を生産性よく形成することができるので、極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００３９】
図５は本発明の装置を用いて形成される太陽電池素子を示す断面構造図であり、１はシリコン基板、２は微細な凹凸、３は受光面側に設けられた逆導電型の不純物拡散層、４は裏面側の不純物拡散層（ＢＳＦ）、（ＢＳＦ層：Back Surface Field）、５は反射防止膜、６は表面電極、７は裏面電極である。
【００４０】
シリコン基板１は単結晶もしくは多結晶のシリコン基板である。この基板はｐ型、ｎ型いずれでもよいが、ここでは便宜上ドーピング不純物元素としてＢ（ホウ素）を含有したｐ型の半導体シリコン基板によって説明する。
【００４１】
単結晶シリコンの場合はＣＺ法・ＦＺ法などの引き上げ法などによって形成され、多結晶シリコンの場合はキャスト法などによって鋳造される。多結晶シリコンは、大量生産が可能で製造コスト面で単結晶シリコンよりもきわめて有利である。
【００４２】
上述の方法により形成されたインゴットを１５ｃｍ×１５ｃｍ程度の大きさに切断して、３００μｍ程度の厚みにスライスしてシリコン基板１を得る。
【００４３】
なおシリコン基板１のドーピングはドーピング不純物元素単体を適量シリコンインゴット製造時に含ませてもよいし、既にドープ濃度の分かっているシリコン塊を適量含ませてもよい。
【００４４】
シリコン基板１の表面側は、本発明にかかるエッチング装置を用いて、基板の表面をエッチングし、微細な凹凸２を形成して粗面化する。この微細な凹凸２によって、入射する光を反射させずに有効に取り込むことが可能となる。詳細については後述するが、このエッチング方法としては、例えば、真空引きされたチャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカルなどの作用により基板の表面をエッチングする反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を好適に利用することができる。
【００４５】
上述のように表面側に凹凸２を設けたシリコン基板１は、その表面側にさらに太陽電池素子のＰＮ接合部を形成するため逆導電型半導体不純物が拡散された逆導電型半導体領域３が形成され、その上に反射防止膜５が形成されている。
【００４６】
この逆導電型半導体領域３の形成は、一般に気相拡散の方法として、シリコン基板１を設置した容器内に加熱しながらキャリアガスを用いてＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を流すことで不純物拡散源となるリンガラスをシリコン基板１の表面に形成し、同時に拡散も行う。ＰＯＣｌ３を拡散源とした熱拡散法を用いた場合、例えば、温度７００〜１０００℃程度で、シリコン基板１の表面にドーピング元素を拡散することによって、逆導電型半導体領域３を形成することができる。このとき拡散層厚は０．２〜１μｍ程度とするが、これは拡散温度と拡散時間を調節することで、所望の厚さとすることができる。
【００４７】
また、シリコン基板１の裏面側には、一導電型半導体不純物が高濃度に拡散された層（ＢＳＦ）４を形成することが望ましい。ドーピング元素としてはＢやＡｌを用いることができ、ドーピング元素濃度を高濃度として、ｐ＋型とすることによって裏面電極７との間にオーミックコンタクトを得ることができる。製法としてはＢＢｒ３を拡散源とした熱拡散法を用いて温度８００〜１１００℃程度で形成したり、特にＡｌの場合はＡｌ粉末とガラスフリット、有機溶剤、バインダーなどから成るＡｌペーストを印刷法で塗布したのち温度７００〜８５０℃程度で熱処理（焼成）してＡｌを拡散したりする方法を用いることができる。
【００４８】
シリコン基板１の表面側および裏面側には、表面電極６および裏面電極７が形成されている。この表面電極６および裏面電極７はＡｇペーストをスクリーン印刷して焼成し、その上に半田層を設けて形成する。
【００４９】
ここで上述した、基板の表面をエッチングし微細な凹凸を形成するための本発明にかかるエッチング装置について説明する。まず本発明に用いられる一般的なエッチング装置の構成について、図６および図７に示す。
【００５０】
アースされたチャンバの内部を真空ポンプ１１によって、十分真空引きした後、チャンバ内にマスフローコントローラ８によって所定流量のエッチングガスを導入し、圧力調整器１０により所定圧力となるように調整する。その後、ＲＦ電源１２からＲＦ電力をＲＦ電極９に供給することによって、エッチングガスを励起分解しプラズマを発生させる。そしてイオンやラジカルを励起活性化して、ＲＦ電極９の上部に設置した半導体の基板１の表面をエッチングする。いずれの装置においてもチャンバ自体がＲＦ電極９に対する対向電極として構成されている。図６に示す装置では、ＲＦ電極９を装置内に配設して一枚のシリコン基板１の表面をエッチングするが、図７に示す装置では、ＲＦ電極９を装置の外壁に配設してトレイ１３上に載置された複数枚のシリコン基板１の表面を同時にエッチングするようにしている。
【００５１】
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り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法に限らず、プラズマエッチング法全般に対して有効である。また、プラズマを用いないでガスのみでエッチングを行うことも、ガス種によっては可能である。狭義にはこれをドライエッチングと呼ぶが、広義には反応性イオンエッチングも含めたプラズマエッチング、プラズマを用いないドライエッチングの両方を合わせてドライエッチングと呼ぶ。本発明はこの広義のドライエッチング全てに対して有効である。
【００５２】
本発明では、例えば、塩素系ガスとフッ素系ガスと酸素を所定流量で流しながら、反応圧力を５〜１５Ｐａ程度とし、ＲＦ電力を５〜１０ｋＷ程度で印加してプラズマを発生させて所定時間エッチングする。これによりシリコン基板１の表面には凹凸２が形成される。
【００５３】
シリコンはエッチングすると基本的には気化するが、一部は気化しきれずに分子同士が吸着してシリコン基板１の表面に残渣として残る。つまり、シリコン基板１の表面を反応性イオンエッチング法および類似のドライエッチング法で粗面化する際に、エッチングされた半導体材料を主成分とするエッチング残渣をシリコン基板１の表面に再付着させる速度を促進させ、これをエッチングのマイクロマスクとして利用することでシリコン基板１の表面側に微細な凹凸２を形成するものである。
【００５４】
また、ガス条件、反応圧力、ＲＦパワーなどをシリコンのエッチングの残渣が基板１の表面に残るような条件に設定すると、微細な凹凸２を確実に形成することができる（例えば、特許文献２参照）。ただし、その微細な凹凸２のアスペクト比は条件によって最適化が必要である。逆に、基板１の表面に残渣が残らないような条件では微細な凹凸２を形成することは困難である。
【００５５】
次に、本発明のエッチング装置の具体的な構成について、図１に示す。図１（ａ）は、本発明にかかる開口プレートを備えたエッチング装置の構成図、図１（ｂ）は本発明にかかる開口プレートの斜視図を示す。
【００５６】
図１（ａ）のエッチング装置の主要部は、図７に示したものと同様であり、符号も共通であるが、基板１の表面を開口プレート１６で覆蓋した状態でエッチングを行うように構成されている点が異なっている。この開口プレート１６は、図１（ｂ）に示すように、開口部１５が一様に多数形成されており、被エッチング体であるシリコン基板１の表面と所定距離離間して配置され、基板１と開口プレート１６との間の空間を取り囲むように配設された側壁１４が存在している。
【００５７】
上述において説明したエッチングにおける残渣は、基板１の表面の微細な凹凸２形成のエッチングの際にエッチングされて気化しきれないものや、気化してさらに分子同士が吸着して粒径が大きくなったものが再度表面に付着することにより、表面に残渣として現れるものである。基板表面に付着する残渣の生成速度を大きくすると、微細な凹凸２を形成するのに必要なマスクの形成速度が向上するため、微細な凹凸２の形成速度も向上する。
【００５８】
ここで、図１（ａ）に示したような構成とすることで、エッチングされた後の残渣の前駆体を基板１の上と開口プレート１６との間に閉じ込める効果が発生し、エッチング残渣の発生を促進させて基板１への微細な凹凸２の形成速度を向上すると同時に、残渣の生成も均一化する効果がある。そのため、トレイ１３上に配設された基板１全体のエッチングの均一性を向上することができる。
【００５９】
従来の開口プレートは、その内部に収容された被エッチング体である基板と開口プレート間の空間が全面均一な放電にならず、エッチングの面内分布が悪化したり、異常放電したりする問題があったが、本発明のエッチング装置にかかる開口プレート１６は、その内部を以下に説明するような構成とすることにより、かかる問題を解決している。なお、開口プレート１６と側壁１４とは別々の部材同士を組み合わせたものであっても、一体的に形成された一つの部材であってもよいが、本明細書の説明では便宜上、側壁１４は、開口プレート１６の一部と見なしている。
【００６０】
図２に本発明のエッチング装置にかかる側壁部を図１（ｂ）のＡ−Ａ方向から見た模式図を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、いずれも本発明のエッチング装置にかかる側壁部の実施形態の例を示す。なお、開口プレート１６の内面の構造については便宜上省略している。
【００６１】
図２（ａ）に示した例では、側壁１４は、その内面が複数の平面の組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された隣接する二つの平面同士、例えば、内側平面１８ａと内側平面１８ｂとが、内面に向かって交わる角度αが、９０°よりも大きくなるように構成されている。
【００６２】
図２（ｂ）に示した例では、側壁１４は、その内面が複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士、例えば内側平面１８ｃと内側平面１８ｄとが直接接続せず、曲面、例えば内側曲面１９ａを介して接続されるように構成されている。
【００６３】
図２（ｃ）に示した例では、側壁１４は、その内面が複数の平面の組合せもしくは複数の平面と複数の曲面との組合せからなるとともに、この組合せから任意に選択された二つの平面同士、例えば、内側平面１８ｃと内側平面１８ｄとが、直接接続せず、曲面、例えば内側曲面１９ａを介して接続されるか、もしくはこの組合せから任意に選択された二つの平面同士、例えば、内側平面１８ｅと内側平面１８ｆとが内面に向かって交わる角度βが９０°よりも大きくなるように構成されている。
【００６４】
側壁１４の内面が、図２（ａ）〜（ｃ）で説明したように構成されていれば、空間が狭くなっている箇所や、多くの壁で囲まれている箇所を排除することができ、放電が集中したり、異常放電を起こしたりすることなく安定して放電させることができる。その結果、開口プレート１６を基板１上に保持した場合でもエッチング条件を十分に安定させることができる。
【００６５】
次に、図２（ｂ）や図２（ｃ）において述べた、曲面およびこの曲面を介して接続される二つの平面について、より望ましい例を図３を用いて説明する。図３は、内側曲面１９を介して接続される内側平面１８ｇと内側平面１８ｈの模式図であるが、これらの任意に選択された二つの平面は、図の右側に示すように、相互を互いに交差するまで延長させたときに、内面の方向に向かって交わる角度γが、６０°以上となるように構成することが望ましい。
【００６６】
このように平面同士が直接接続している場合（例えば、図２（ａ）など）に比べて、曲面を介して接続されている場合は、より緩やかになる傾向があるが、これは平面同士を直接接続している場合は、接続部に近づくに連れて空間がどんどん狭くなるが、曲面を介して接続している場合は、空間の狭くなる度合いが緩やかだからであろうと推測する。
【００６７】
なお、曲面を介して接続した２つの平面同士がなす角度γが９０°よりも小さい場合は、これらの平面同士を接続する曲面は、ある一定以上の曲率を有するようにすることが望ましい。具体的には、この曲面のうち、最小の曲率半径が２ｍｍ以上となるようにすることが望ましい。
【００６８】
次に図４を用いて、開口プレート１６の内部の表面と側壁１４の内面との関係について説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明のエッチング装置にかかる開口プレートおよび側壁の実施形態の例を示す。なお、開口プレート１６の開口部１５の構造については便宜上省略している。
【００６９】
図４に示すように、側壁１４は、開口プレート１６と接するように配設されるとともに、側壁１４の内表面１４ａと開口プレート１６の基板側に向けて配置された内表面１６ａとの境界は、図４（ａ）に示すような境界曲面２０、もしくは、図４（ｂ）に示すようないずれの面とも内側へ向けて鈍角、すなわち角度δ１、角度δ２をなす境界平面２１、を介して接続されている。なお、図４（ｂ）では境界平面２１の一つで示したが、いずれの隣接した面とも鈍角で接続した複数の境界平面によって接続されるようにしてもよい。
【００７０】
開口プレート１６の内表面１６ａと側壁１４の内表面１４ａとが、図４で説明したように構成されていれば、空間が狭くなっている箇所や、多くの壁で囲まれている箇所を排除することができ、放電が集中したり、異常放電を起こしたりすることなく安定して放電させることができる。その結果、開口プレート１６を基板１上に保持した場合でもエッチング条件を十分に安定させることができる。
【００７１】
また、以上述べたような構成を相互に組み合わせることによって、本発明のエッチング装置にかかる開口プレート１６および側壁１４は、互いに相補的に作用し合うことによって、さらに優れた効果を奏することができる。
【００７２】
このような上述の構成によって、本発明の効果が得られる理由は完全には明確になっていないが、空間が狭くなっている箇所や、多くの壁で囲まれている箇所は、プラズマを励起させるために印加した電力密度が高くなりやすかったり、プラズマのシース（プラズマ中の物体の外側に形成される空間電荷の薄い層）が重なったりするなど、異常放電が起きる契機となる要因が多いと思われる。それに対して、本発明の構成によって、このような放電が起こりやすい箇所を開口プレート１６および側壁１４の内部から排したことによって、異常放電を抑制することができるものと推測する。
【００７３】
以上のような本発明の構成は、反応性イオンエッチング装置において高い効果を得ることができる。そして、特に、太陽電池素子の製造方法において、エッチングを行う工程に用いれば、エッチングの面内分布が安定した状態で処理速度を増大させることができるので、太陽電池の変換効率を十分向上させるような形状の凹凸を生産性よく形成することができるので、極めて有効である。
【００７４】
微細な凹凸２は円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈し、ＲＩＥ法によってガス濃度もしくはエッチング時間を制御することにより、その大きさを変化させることができる。この微細な凹凸２の幅と高さはそれぞれ２μｍ以下に形成される。この微細な凹凸２をシリコン基板１の必要部分全面にわたって均一かつ正確に制御性を持たせて形成するためには、１μｍ以下が好適である。
【００７５】
この微細な凹凸２のアスペクト比（凹凸２の高さ／幅）は最適化する必要があり、０．１〜２の範囲とすることが望ましい。この範囲を超えると太陽電池素子の製造過程で微細な微細な凹凸２が破損し、太陽電池素子を形成した場合にリーク電流が大きくなって良好な出力特性が得られないという問題があり、この範囲未満では、例えば波長５００〜１０００ｎｍの光の平均反射率が２５％程度となり基板表面での反射率が大きくなるという問題がある。
【００７６】
反応性イオンエッチング装置あるいは類似のプラズマエッチング装置で微細な凹凸２を形成した後、シリコン基板１の表面に残ったエッチング残渣を除去する。これにより形成する太陽電池の特性を向上させることができる。エッチング残渣を除去する方法としては、例えば微細な凹凸２を形成して粗面化した基板１を取り出した後に水槽内で超音波をかける方法などがある。この超音波を印加する装置の種類としては、通常市販されている主な洗浄用超音波装置の周波数は数十ｋＨｚから数百ｋＨｚで、印加する振動子も材質、形状、出力などが様々なタイプがあるが、この装置のタイプは表面の残渣除去の容易さによって選択することができる。残渣除去の容易さは凹凸の形状、大きさ、残渣の残量、基板の厚みなどによっても変化し、さらに超音波の周波数によっても変化するが、比較的残渣の除去が困難な条件であっても印加時間を長くすることで残渣の除去が可能である。
【００７７】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ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内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００７８】
例えば、側壁１４や開口プレート１６の内表面を構成している平面としては、幾何学的に厳密に平坦となっている平面に限るものではない。実際の装置の部品については、世間一般の加工レベルにしたがって、表面にうねりがあったり、表面仕上げによっては細かい凹凸が存在した状態となっているが、このような場合であっても、表面仕上げに基づく細かい凹凸部分については、その凹凸部分の中心線を基準に判断し、表面のうねりについては、うねり部を本発明における曲面と平面との組合せとみなして判断し、本発明に含まれるかどうかを判断すればよい。また、平面の大きさについては、無限に小さくしていけば表面粗さレベルの凹凸も平面と見なしてしまう恐れがあるが、本発明においては、その面の差し渡しの最小長さが３ｍｍ以上の場合を平面と見なして判断すればよい。
【００７９】
そして、側壁１４や開口プレート１６の内表面を構成している曲面については、一種類の曲面に限らず、複数の曲面が集合して新たな曲面となっていても、問題なく本発明の効果を奏する。なお、このような場合、曲面の集合のうち、曲率半径が最小となる曲面の曲率半径が１ｍｍ以上となっていることが望ましい。
【００８０】
さらに、図２の説明では、側壁１４の下面からみた内側平面１８や内側曲面１９の形状が側壁１４の上から下まで一様であることを前提に説明したが、これに限るものではなく、側壁１４の下部と上部が別々の平面もしくは曲面からなっていてもよい。ただしそれぞれの面は、本発明の構成にしたがって、平面同士は間に曲面を介して接続するか、もしくは直接接続するときは内面に向けて９０°より大きな角度となっている必要がある。
【００８１】
また、被エッチング体の基板としてシリコンを例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、例えばガラスやアルミニウムなどの材料に適用することも可能である。このときのエッチング条件は前述のものではなく材料に合せて選択すればよい。
【００８２】
また、基板の用途として、太陽電池を例にとって説明したが、これも限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】（ａ）は、本発明のエッチング装置にかかる開口プレートを備えたエッチング装置の構成図であり、（ｂ）は本発明にかかる開口プレートの斜視図を示す。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のエッチング装置にかかる側壁部の実施形態の例であり、図１（ｂ）のＡ−Ａ方向から見た模式図である。
【図３】図２（ｂ）、図２（ｃ）に示した曲面を介して接続される平面を示す模式図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明のエッチング装置にかかる開口プレートおよび側壁の実施形態の例を示す図であり、図１（ａ）のＢ部である。
【図５】エッチング装置を用いて形成される一般的な太陽電池素子を示す断面構造図である。
【図６】一般的なエッチング装置の構成を示す図である。
【図７】一般的なエッチング装置の構成を示す図である。
【図８】（ａ）は、従来のエッチング装置の構成を示す図であり、（ｂ）は、従来のエッチング装置における開口プレートの斜視図である。
【符号の説明】
【００８４】
１：基板（シリコン基板）
２：微細な凹凸
３：逆導電型半導体領域
４：不純物拡散層（ＢＳＦ層）
５：反射防止膜
６：表面電極
７：裏面電極
８：マスフローコントローラ
９：ＲＦ電極
１０：圧力調整器
１１：真空ポンプ
１２：ＲＦ電源
１３：トレイ
１４：側壁
１４ａ：内表面
１５：開口部
１６：開口プレート
１６ａ：内表面
１７：絶縁体
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｇ、１８ｈ：内側平面
１９、１９ａ：内側曲面
２０：境界曲面
２１：境界平面
１１４：側壁
１１５：開口部
１１６：開口プレート
α、β、γ、δ１、δ２：角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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