(57)【要約】【課題】ＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチング方法において、人体に有害な物質を発生させることなく、かつ、低コストでテクスチャーを形成することが可能な、テクスチャー形成方法を提供すること。【解決手段】チャンバーの内部に不活性ガスを導入した後、前記チャンバーの内部を大気圧近傍に保持し、前記チャンバーの内部をＣｌＦ３を含むガスで充満させた状態で、前記チャンバーの内部に配置されたシリコン基板をエッチングすることで解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの内部に不活性ガスを導入した後、前記チャンバーの内部を大気圧近傍に保持し、前記チャンバーの内部をＣｌＦ３を含むガスで充満させた状態で、前記チャンバーの内部に配置されたシリコン基板をエッチングすること、
を特徴とするテクスチャー形成方法。
【請求項２】
前記大気圧近傍の圧力範囲は、大気圧から８０ｋＰａである、請求項１記載のテクスチャー形成方法。
【請求項３】
前記不活性ガスは、窒素である、請求項１または２に記載のテクスチャー形成方法。
【請求項４】
前記不活性ガスは、希ガスである、請求項１〜３の何れか一項に記載のテクスチャー形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば多結晶シリコン基板の表面を処理する技術に関し、特に、太陽電池用のシリコン基板の表面にテクスチャーを形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽電池において、セルとなるシリコン基板に太陽光が到達した場合、基板内部に進入する光と、基板表面で反射する光とに分離する。これらの光のうち、基板内部に進入する光のみが光起電力効果に寄与することから、基板表面における反射率を低減するため、基板表面において多数の凹凸部分が連続するテクスチャー形状に形成するようにしている。
【０００３】
従来、このようなシリコン基板表面のテクスチャー化としては、ウエットエッチングによる方法（例えば、特許文献１及び２参照）が主流であったが、近年、半導体や液晶分野がそうであったように、反応性イオンエッチングによる方法（例えば、特許文献３参照）などのドライエッチングへの移行が進み始めている。
【０００４】
図４は、特許文献３に記載の反応性イオンエッチングによる従来のフローを示す図であり、図５は、その実施の形態を示す図である。
【０００５】
図４のプロセスフローを、図５を用いて説明する。Ｐ５において、真空ポンプ１６を用いて、チャンバー１内を予め真空排気を行い、好ましい雰囲気を保持し、別途、移載室より、ステージ２上にシリコン基板４が載置される。次に、Ｐ６で、ガスボンベ５より、ＮＦ３、Ｃｌ２、Ｏ２等を含むプロセスガスが、マスフローコントローラー６を介し、圧力調整弁７で調圧され、チャンバー１内に所定量導入される。その後、Ｐ７で、高周波電源１７により、ステージ２に高周波電圧が印加され、チャンバー１内に、プラズマが発生し、反応性イオンエッチングにより、テクスチャーを形成する方法である。
【０００６】
一方、反応性イオンエッチングを用いないドライエッチングによるテクスチャーの形成方法として、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）を用いた大気圧下でのドライエッチング方法（例えば、特許文献４参照）がある。
【０００７】
図６は、特許文献４に記載の三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ３）を用いた大気圧下でのドライエッチング方法を示す図である。図６におけるドライエッチングの方法は、大気圧下のチャンバー１内に、ステージ２を設け、シリコン基板４を載置し、ガスボンベ５からマスフローコントローラー６を介して、所定の流量のＣＬＦ３ガスを導入し、シリコン基板４にＣｌＦ３ガスを暴露させることで、気層中の化学反応のみでシリコンと反応させ、テクスチャーを形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４４７６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４４８５号公報
【特許文献３】特開２０１０−０２１１９６号公報
【特許文献４】特開平１０−１７８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献３に記載の反応性イオンエッチングによるテクスチャーの形成方法では、真空雰囲気を形成するための真空ポンプや、プラズマを発生させるための高周波電源などの高コスト部材が必要となる課題を有していた。また、上記特許文献４に記載のＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチング方法は、大気中の水分とＣｌＦ３ガスと反応し、人体に有害なフッ酸（ＨＦ）が発生するという課題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、ＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチング方法において、人体に有害な物質を発生させることなく、かつ、低コストでテクスチャーを形成することが可能な、テクスチャー形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のテクスチャー形成方法は、ＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチング方法であって、チャンバーを窒素や希ガスなどの不活性ガスにより大気圧を保持し、さらにその保持された状態のチャンバー内に、シリコン基板を載置し、ＣｌＦ３ガスを含むプロセスガスを導入しエッチングを行う方法を特徴とするものである。
【００１２】
本構成によって、人体に有害なフッ酸（ＨＦ）が発生するという課題を克服することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明のＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチング方法を用いれば、人体に有害な物質を発生させることなく、かつ、反応性ドライエッチングのような高コストの設備を導入することなく、テクスチャーを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態におけるエッチングフローを示す図
【図２】本発明の実施の形態を示す装置図
【図３】本発明の実施の形態を示す装置図
【図４】特許文献３に記載されたテクスチャーを形成する従来の方法を示す図
【図５】特許文献３に記載されたテクスチャーを形成する従来の装置図
【図６】特許文献４に記載されたテクスチャーを形成する従来の方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態におけるエッチングフローを示す図である。
【００１７】
また、図２は、図１を実施するための装置構成の図である。図１のプロセスフローに基づき、図２を用いて説明する。また、図１及び図２において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１８】
Ｐ１で、チャンバー１にガスボンベ１１より、窒素や希ガスなどの不活性ガスを予め導入する。次に、Ｐ２で、圧力計１０をモニターしながら、ブロワー３を操作して、大気圧の保持を行う。ガスボンベ１１より、不活性ガスを導入したが、ノズル８を介して、ガスボンベ５より導入してもよい。そして、大気圧保持をしたのち、図２には記述していないが、別途、移載室などから、シリコン基板４の搬送を行う。このとき、移載室も予め不活性ガスで保持されていることが望ましい。
【００１９】
なお、不活性ガスであれば何を選んでもよいが、コストを考えて窒素ガスを選択することが最も望ましいと考えられる。十分に空気との置換ができた場合には、チャンバー内の水分が存在しないため、後述の化学反応人体に有害なフッ酸のチャンバー１のステージ２上にシリコン基板４を載置したのち、Ｐ３で、ガスボンベ５から、マスフローコントローラー６を通して流量制御を行い、圧力調整弁７で圧力を制御され、混合されたプロセスガスが、チャンバー１内のノズル８よりシリコン基板４に噴射される。
【００２０】
ノズル８は、自動スライダー９に連結されており、シリコン基板４全面にプロセスガスを均一に暴露させるため、シリコン基板４上をノズル８が往復運動するようになっている。
【００２１】
ここでＰ４に示すように、ＣｌＦ３ガスを含むプロセスガスに暴露されたシリコンは、直ちに化学反応しながらテクスチャーを形成する。ＣｌＦ３ガスを含むプロセスガスの噴射量と同量のガスは、大気圧を維持しながら、ブロワー３より排気されている。ガスボンベ５が複数記載しているのは、プロセスガスを複数種類、想定しているためである。ＣｌＦ３ガスだけでなく、添加ガスとして酸素、キャリアガスとして窒素を混合して導入すれば、より好ましいテクスチャーを形成できるためである。
【００２２】
ここで、ＣｌＦ３ガスを含むテクスチャーを形成するメカニズムについて触れる。技術的に明確に説明できない部分もあるが、次のように推測される。
【００２３】
ＣｌＦ３ガスにシリコンが暴露されると、ＣｌＦ３ガスは非常に反応性が高いため、シリコンと化学反応し、ＳｉＦ４になり気層中に拡散していく。このとき、添加ガスである酸素が反応中に介在すると、シリコン表面は、特に面方位（１．１．１）方向から選択的に、ＳｉＯ２膜が形成される。このＳｉＯ２膜がセルフマスクになり、テクスチャーが形成されると考えられている。
【００２４】
このＣｌＦ３ガスと酸素ガスの流量比は、最適にコントロールされなければならない。チャンバー１内を空気で大気圧保持されている場合、空気中の酸素量が不安定なため、見かけの流量比と実際の流量比が異なるため、所望のテクスチャーが形成できない可能性がある。この意味でも、チャンバー１内を予め不活性ガスで保持することは重要である。
【００２５】
仮にこのプロセス中にＣｌＦ３と空気中の水分Ｈ２Ｏが化学反応した場合、人体に有害なフッ酸（ＨＦ）が生成され、チャンバー内部材に付着し、装置メンテナンス時に、人体に害を及ぼすことが考えられる。
【００２６】
図３は、図２の構成の装置から、連続処理を可能にさせた実施の形態を示す図である。シリコン基板４は複数枚処理させるため、搬送トレイ１５上に、複数枚載置されており、搬送トレイ１５が搬送ローラー１４上を走行する仕組みになっている。ノズル８は、チャンバー１に固定され、上述の図２の構造とは逆に、シリコン基板４がノズル８下を走行するようになる。なお、チャンバー１２、１３のように、チャンバーを複数個設けてもよい。
【００２７】
チャンバー１２、１３は、チャンバー１の構成と同様に、エッチングが可能なチャンバーでもよいし、そうでなくてもよいが、予め不活性ガスで大気圧の保持を行うことは言うまでもない。この構成の場合でも、このプロセス中にＣｌＦ３と空気中の水分Ｈ２Ｏが化学反応した場合、人体に有害なフッ酸（ＨＦ）が生成され、チャンバー内部材だけでなく搬送トレイ１５にも付着する可能性があるので、危険度はより高くなる。
【００２８】
なお、前記実施の形態を示す方法で、大気圧での保持は、チャンバー１からのガス漏えいを防止するために、大気圧より弱減圧下で実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のＣｌＦ３ガスを用いた大気圧下でのドライエッチングによるテクスチャー形成方法は、フッ酸などの人体に有害な物質を生成するだけでなく、ＣｌＦ３ガスと酸素なとの混合ガスでエッチングする場合には、ガス比のコントロールを容易にさせる効果も期待できる。この技術は、テクスチャー形成方法だけでなく、ＣｌＦ３を用いた加工用途すべてに応用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１，１２，１３  チャンバー
２  ステージ
３  ブロワー
４  シリコン基板
５  ガスボンベ
６  マスフローコントローラー
７  圧力調整弁
８  ノズル
９  自動スライダー
１０  圧力計
１１  ガスボンベ
【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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