(57)【要約】【課題】テクスチャ構造を有するウェハの所望の範囲外がエッチングされることを防止したエッチング用マスクを得ること。【解決手段】表裏にテクスチャ構造が設けられたウェハ１を複数積層してウェハ１の各々の側面をエッチングする際に、ウェハ１の側面側からテクスチャ構造の内部にエッチングガスが侵入することを防止するエッチング用マスク５０であって、複数積層したウェハ１の側面のテクスチャ構造が形成された部分に当接させる複数の保護板８と、複数の保護板８の各々を互いの間隔を等しく保って保持する保護板支持部を備える。【選択図】図１
2013222880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏にテクスチャ構造が設けられたウェハを複数積層して該ウェハの各々の側面をエッチングする際に、前記ウェハの側面側から前記テクスチャ構造の内部にエッチングガスが侵入することを防止するエッチング用マスクであって、
複数積層した前記ウェハの側面の前記テクスチャ構造が形成された部分に当接させる複数の保護板と、
前記複数の保護板の各々を互いの間隔を等しく保って支持する保護板支持部とを備えることを特徴とするエッチング用マスク。
【請求項２】
前記保護板支持部は、前記複数の保護板の各々が載置される複数の保護板保持部材と、前記複数の保護板保持部材の各々を互いの間隔を等しく保って支持する保護板保持部材支持部と、前記保護板及び前記保護板保持部材支持部が取り付けられるベースとを有することを特徴とする請求項１に記載のエッチング用マスク。
【請求項３】
前記保護板支持部は、前記複数の保護板を互いの間隔を変更可能に支持することを特徴とする請求項２に記載のエッチング用マスク。
【請求項４】
前記保護板保持部材支持部は、前記ベースに対する傾きを変えられるように該ベースに取り付けられており、
前記ベースに対する前記保護板保持部材支持部の傾きを変化させて、前記保護板同士の間隔を調整するネジ送り機構を備えることを特徴とする請求項３に記載のエッチング用マスク。
【請求項５】
前記複数の保護板が、弾性部材で連結されたことを特徴とする請求項３又は４に記載のエッチング用マスク。
【請求項６】
前記複数の保護板は、前記ウェハの各々の表裏いずれか一方の前記テクスチャ構造が形成された部分の側面に当接することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエッチング用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの作製プロセスにおいて、少数キャリア（例えばリン）をシリコンウェハに拡散して内部にｐｎ接合を形成した後、ウェハ側面をドライエッチングして受光面と裏面との導通状態を分離する際に用いるエッチング用マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの作製プロセスにおいては、少数キャリア（例えばリン）をシリコンウェハに拡散して内部にｐｎ接合を形成した後、ウェハ側面をドライエッチングして受光面と裏面との導通状態を分離する。以下、この処理を「ｐｎ分離」という。
【０００３】
従来のドライエッチングによるｐｎ分離装置では、複数枚のウェハを積層し、かつ、上下２枚をダミーウェハに置き換えるか、又は上下を板状の治具で挟んでウェハ側面のみが露出するようにホルダ等の固定具で保持し、エッチング処理する。
【０００４】
これは、ウェハ側面のみをエッチングし、かつ、複数枚のウェハを同時に処理することで作業の効率化を図るためである。
【０００５】
ｐｎ分離の際にはウェハ側面のみをエッチングする点が重要であり、ウェハ表面にまでエッチングが及ぶと、太陽電池セルの受光面に占める発電領域（ｐｎ接合領域）が減少し、セル効率の低下が懸念される。
【０００６】
上記の内容を実現するために、例えば、特許文献１のような方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００３−５３３００８号公報（第９頁第１４行〜第１０頁第２行、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、太陽電池セルの受光面での光の反射によるロスを抑えるため、受光面となるウェハ表面にテクスチャ構造と呼ばれる凹凸形状を形成する方法がある。
【０００９】
しかし、このテクスチャ構造を持つウェハをドライエッチングでｐｎ分離する場合、表面の凹凸形状が存在するため、積層したウェハ同士の間に隙間が生じる。この隙間にエッチングガスが流入することで、所望の範囲外の領域（ウェハ表面等）がエッチングされてしまう。
【００１０】
積層したウェハを上下から押さえる荷重を大きくすれば、隙間が圧縮されてエッチングガスの流入を減らせる可能性があるが、テクスチャ構造が欠けたり、セルが割れたりといった破損の可能性が増加する。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、テクスチャ構造を有するウェハの所望の範囲外がエッチングされることを防止したエッチング用マスクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、表裏にテクスチャ構造が設けられたウェハを複数積層してウェハの各々の側面をエッチングする際に、ウェハの側面側からテクスチャ構造の内部にエッチングガスが侵入することを防止するエッチング用マスクであって、複数積層したウェハの側面のテクスチャ構造が形成された部分に当接させる複数の保護板と、複数の保護板の各々を互いの間隔を等しく保って支持する保護板支持部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、テクスチャ構造を有するウェハの所望の範囲外がエッチングされることを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態１の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるエッチング用マスクの上面図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるエッチング用マスクとウェハとの接触部分の拡大断面図である。
【図４】図４は、積層したウェハにｐｎ分離処理を施す準備段階での手順を説明するための図である。
【図５】図５は、積層したウェハをセットした状態のドライエッチング装置の断面図である。
【図６】図６は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態２の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るエッチング用マスクのマスク高さ初期状態での保護板周辺の模式図である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクのマスク高さ調整時の保護板周辺の模式図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクの高さ初期状態でのネジ送り機構周辺の側面模式図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクの高さ調整時でのネジ送り機構周辺の側面模式図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態３の構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態４の断面拡大図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態５の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態１の構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるエッチング用マスクの上面図である。エッチング用マスク５０は、積層した複数枚のウェハ１の側面に接触させて所望の範囲外がエッチングされないように保護する保護板８と、保護板８を載置するように保護板８同士の間に挿入された保護板保持部材としての複数のスペーサ９と、複数のスペーサ９を一定間隔を維持して支持する保護板保持部材支持部としてのスペーサ支持部１０と、保護板８及びスペーサ支持部１０とを取り付けるベース１１とを備える。複数のスペーサ９及びスペーサ支持部１０及びベース１１は、複数の保護板８の各々を互いの間隔を等しく保って支持する保護板支持部をなしている。
【００１７】
スペーサ９及びスペーサ支持部１０は、一つのベース１１に複数個所設けても良い。
【００１８】
保護板８、スペーサ９、スペーサ支持部１０及びベース１１は、シリコンのエッチングに使われるＣＦ４（四フッ化炭素）やＣＨＦ３（三フッ化メタン）等のフッ素系ガスにエッチングされない材料である必要があり、ステンレスやアルミニウムを材料とする。また、保護板８やスペーサ９は、少なくとも積層したウェハ１と同数である必要がある。ただし、積層するウェハ１の枚数に合わせて保護板８の枚数を調整したり、保護板８の枚数に対して不足するウェハ１の枚数分のダミーウェハを追加で積層したりしてもよい。
【００１９】
図２に示すように、ベース１１は二つで１セットとし、積層したウェハ１を両側面から挟むように取り付ける。二つのベース１１は、留め具やボルトなどで互いに連結して固定する。ベース１１は、ウェハ１の形状やサイズに合わせて三つ以上に分割し、積層したウェハ１の側面を囲うように取り付ける構成でも良い。
【００２０】
図３は、実施の形態１にかかるエッチング用マスクとウェハとの接触部分の拡大断面図である。エッチング用マスク５０の保護板８は、板面が水平面と平行になるように、かつ、スペーサ９によって垂直方向に等間隔の隙間を空けて積み重ね支持している。そして、ウェハ１と保護板８の側面同士が対向する状態で、エッチング用マスク５０の保護板８がウェハ１とウェハ１のとの隙間を覆うように積層したウェハ１の側面に押し当てる。
【００２１】
テクスチャ構造１２は、一般的にウェハ１の裏表両面に形成される。なお、本明細書ではテクスチャ構造１２がピラミッド形状である場合を例とする。
【００２２】
例えば、テクスチャ構造１２のウェハ１の厚さ方向の寸法（高さ）を２０μｍとした場合、ウェハ１を２枚重ねた際に生じる隙間のウェハ１の厚さ方向の寸法は、４０μｍである、そのため、エッチング用マスク５０の保護板８の厚さは少なくとも４０μｍ必要となる。このように、保護板８の厚さは、テクスチャ構造１２の高さの２倍以上とする。
【００２３】
処理の手順としては、積層したウェハ１の上下を板部材２で挟み、固定治具３で固定する。そして、エッチング用マスク５０を取り付けた状態で、ドライエッチング装置４にセットしてエッチング処理を開始する。
【００２４】
図４は、積層したウェハにｐｎ分離処理を施す準備段階での手順を説明するための図である。複数枚のウェハ１を積層し、積層したウェハ１の上下をダミーウェハ等の板部材２で挟み、固定治具３で固定する。そして、積層したウェハ１を両側から挟むようにエッチング用マスク５０を取り付ける。この時、ウェハ１は側面のテクスチャ構造１２が形成されていない部分のみが露出した状態となる。
【００２５】
ウェハ１は、例えば、図１、図２に示すように四隅を面取りした八角形状とし、寸法は１５６ｍｍ×１５６ｍｍ、厚さは２００μｍとする。ドライエッチング時の積層数を２００〜３００枚とした場合、積層したウェハ１全体の厚さは、４０〜５０ｍｍとなる。
【００２６】
図５は、積層したウェハをセットした状態のドライエッチング装置の断面図である。積層したウェハ１は、ドライエッチング装置４のチャンバ５内の回転テーブル６の上に設置する。チャンバ５を真空に維持した状態で、積層したウェハ１の平面方向と平行に一方向からエッチングガス７を流す。回転テーブル６は一定速度で回転し、積層したウェハ１の側面が満遍なくエッチングされる。
【００２７】
ウェハ１の側面の保護板８が接触していないエッチング領域１３は、エッチングガス７に晒されるが、ウェハ１表面のテクスチャ構造１２によって生じた隙間は保護板８が覆っており、エッチングガス７が流入しにくいため、ウェハ１表面がエッチングされることを抑制できる。
【００２８】
保護板８の面方向の幅寸法が広いと、ウェハ１をエッチングした後の生成ガスが保護板８の間に滞留しやすく、エッチングガス７の流入の妨げになることが懸念される。例えば、保護板８の幅を１０〜２０ｍｍとし、エッチングガス７の流れが十分でない場合は、幅寸法を調整する必要がある。
【００２９】
なお、上記の説明で示した数値はあくまでも一例であり、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
【００３０】
本実施の形態では、ｐｎ分離時にウェハ表面にエッチングが及ばないため、太陽電池セルの受光面に占める発電領域の割合を高くすることができ、変換効率を向上させることができる。したがって、変換効率の高い太陽電池セルで太陽電池モジュールを構成することで、所望の出力を有するモジュールを小型化することが可能となる。
【００３１】
実施の形態２．
図６は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態２の構成を示す斜視図である。エッチング用マスク５０は、積層したウェハ１の側面に接触させて所望の範囲外をエッチングから保護する保護板８と、保護板８同士の間に挿入し、一定間隔を維持するためのスペーサ９と、複数のスペーサ９を回転支持し、回転可動するスペーサ支持部１０と、保護板８とスペーサ支持部１０とを可動状態で取り付けるベース１１とを有する保護板支持部に加え、保護板８間の隙間を調整するための着脱式のネジ送り機構１４を備える。
【００３２】
なお、各部材の材質や寸法、複数のベース１１を１セットとして用いる点については実施の形態１と同様である。
【００３３】
また、スペーサ支持部１０は、一つのベース１１に複数個所設けても良い。
【００３４】
図７は、実施の形態２に係るエッチング用マスクのマスク高さ初期状態での保護板周辺の模式図である。図８は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクのマスク高さ調整時の保護板周辺の模式図である。図９は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクの高さ初期状態でのネジ送り機構周辺の側面模式図である。図１０は、実施の形態２にかかるエッチング用マスクの高さ調整時でのネジ送り機構周辺の側面模式図である。
【００３５】
図７、図８に基づいてマスク高さ調整時の保護板８の動作について説明する。図７に示すように、円柱形状のスペーサ９が一定間隔で、スペーサ支持部１０に回転支持されており、各スペーサ９の上に保護板８が載っている。なお、スペーサ形状は、板状であっても良い。スペーサ支持部１０の下端は、ベース１１に回転支持されている。また、保護板８は上下方向に可動の状態でベース１１に取り付けられている。
【００３６】
このように、スペーサ支持部１０が水平面に対して垂直の状態を、エッチング用マスク５０の高さの初期状態とする。
【００３７】
図８に示すように、エッチング用マスク５０の高さ調整時は、スペーサ支持部１０の回転支持部を回転中心にして傾ける。このとき、スペーサ９同士の垂直方向の間隔は常に一定のため、スペーサ９の上に載っている保護板８も一定間隔を維持したままエッチング用マスク５０全体の高さが低くなる。
【００３８】
図９、図１０に基づいて、マスク高さ調整時のネジ送り機構の動作について説明する。図９に示すように、スペーサ支持部１０の上端は、ベース１１上を一方向へスライド可能なスライドブロック１６に取り付けられている。スライドブロック１６は、ベース１１に設けられた溝に嵌っており、ベース１１の上方向には移動できない（ベース１１から離間できない）ように取り付けられている。なお、スペーサ支持部１０の上端とスライドブロック１６との取り付け部は、上下方向に可動となっている。着脱式のネジ送り機構１４をベース１１上に位置決めピンなどで位置決めして取り付け、スピンドル１７がスライドブロック１６の当て面に接触する位置に調整する。
【００３９】
図７と同様に、スペーサ支持部１０が水平面に対して垂直の状態をエッチング用マスク５０の高さの初期状態とする。図１０に示すように、エッチング用マスク５０の高さ調整時は、ネジ送り機構１４を回転し、スピンドル１７を押し込んでいく。これによりスライドブロック１６が水平方向に移動してスペーサ支持部１０が傾き、エッチング用マスク５０全体の高さが低くなる、スペーサ支持部１０が傾くにつれ、スペーサ支持部１０の上端とスライドブロック１６との取り付け部は下方向へ移動する。
【００４０】
エッチング用マスク５０の高さ調整後の固定は、スライドブロック１６に取り付けてある固定用ネジ１８を締めて行う。固定用ネジ１８を締めることにより、固定用ネジ１８の先端がベース１１に強く押し付けられ、スライドブロック１６のスライド移動が規制される。ベース１１の高さ調整後に、積層したウェハ１を挟んで固定し、ネジ送り機構１４を取り外してドライエッチング装置４にセットする。
【００４１】
太陽電池セルの仕様変更等により、使用するウェハ１の厚さやウェハ１をスライスする際に発生したダメージ層を除去する際のエッチング量（ダメージエッチング量）が変わると、積層したウェハ１の全体の厚さが変わってくる。また、積層する枚数が多くなるほど、積層したウェハ１の全体の厚さの変化の影響は大きくなる。しかし、エッチング用マスク５０の保護板８同士の間隔を等間隔に維持したままエッチング用マスク５０全体の高さを調節することで、ウェハ１の厚さの変化に対応できる。
【００４２】
なお、ネジ送り機構１４として、マイクロメータを適用することが可能である。この場合、マイクロメータの固定軸の部分に保護板８の間隔に対応するように目盛を振っておくことで、保護板８の間隔が所望の値となるようにエッチング用マスク５０の高さを調整することが容易になる。
【００４３】
実施の形態３．
図１１は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態３の構成を示す模式図である。図１１に示すように、複数枚の保護板８を板バネ等の弾性部材１９で連結する構成である。その他の構成については実施の形態２と同様である。
【００４４】
保護板８を弾性部材１９で連結することで、エッチング用マスク５０の高さを調整する際に、保護板８同士が引き合うため、保護板８の上下方向のがたつきを抑えることができる。
【００４５】
実施の形態４．
図１２は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態４の断面拡大図である。エッチング用マスク５０の構成は実施の形態１と同様である。図１２に示すように、２枚のウェハ１に対してエッチング用マスク５０の保護板８を１枚としている。
【００４６】
この理由は、ウェハ１表面のうちで受光面２０として使用するのは片面のみであり、受光面２０の裏側となる残りの片面はｐｎ接合がエッチングされても、太陽電池セルの特性に影響を及ぼさないと考えられる点と、ｐｎ分離を実施する工程では、まだウェハ１の裏表の区別がなく、どちらを受光面２０としても良い点である。そのため、ウェハ１を表裏交互に積層していると見なし、受光面２０として使用する面同士が向かい合った部分のみエッチング用マスク５０で保護すればよい。そのため、ウェハ１側面、及びウェハ１裏面がエッチング領域１３となる。
【００４７】
なお、ｐｎ分離後は、ＡＲ（Anti-Reflection）膜を成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）工程前に、１枚ごとにウェハ１を反転して向きを揃える。
【００４８】
本実施の形態では、保護板８の枚数が半分でよく、部品点数を削減できる。また、スペーサ９の寸法の裕度が増し、部品加工が容易になる。
【００４９】
実施の形態５．
図１３は、本発明にかかるエッチング用マスクの実施の形態５の断面拡大図である。図１３に示すように、積層するウェハ１同士の間に、弾性体シート２１を挟む構成とする。エッチング用マスク５０のその他の構成については、実施の形態１と同様である。すなわち、保護板８の厚さは、テクスチャ構造の高さの２倍＋弾性体シート２１の厚さ以上となっている。また、保護板８の間隔は、ウェハ１の厚さ＋弾性体シート２１の厚さとなっている。
【００５０】
弾性体シート２１は、例えば、耐プラズマ性のシリコーンゴムや、フッ素ゴム等の高分子材料を使用し、厚さは例えば１ｍｍ程度とする。ウェハ１の側面がエッチング領域１３となる。
【００５１】
これにより、ウェハ１を積層した際に、ウェハ１同士の接触により、テクスチャ構造１２の先端が欠けるといったダメージを抑制することができる。また、エッチング用マスク５０と合わせて、弾性体シート２１によるエッチングガスのウェハ１表面への流入抑制効果が向上する。さらに、弾性体シート２１の厚さ分、保護板８の厚さ寸法に裕度が増し、部品加工が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるエッチング用マスクは、テクスチャ構造を有するウェハの所望の範囲外がエッチングされることを防止できる点で有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ウェハ
２  板部材
３  固定治具
４  ドライエッチング装置
５  チャンバ
６  回転テーブル
７  エッチングガス
８  保護板
９  スペーサ
１０  スペーサ支持部
１１  ベース
１２  テクスチャ構造
１３  エッチング領域
１４  ネジ送り機構
１６  スライドブロック
１７  スピンドル
１８  固定用ネジ
１９  弾性部材
２０  受光面
２１  弾性体シート
５０  エッチング用マスク
【図１】
2013222880.tif 000003
【図２】
2013222880.tif 000004
【図３】
2013222880.tif 000005
【図４】
2013222880.tif 000006
【図５】
2013222880.tif 000007
【図６】
2013222880.tif 000008
【図７】
2013222880.tif 000009
【図８】
2013222880.tif 000010
【図９】
2013222880.tif 000011
【図１０】
2013222880.tif 000012
【図１１】
2013222880.tif 000013
【図１２】
2013222880.tif 000014
【図１３】
2013222880.tif 000015