JP2006332509A - Method for roughening surface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は粗面化法に関し、特に基体の位置ずれを制御した粗面化法に関する。 The present invention relates to a surface roughening method, and more particularly to a surface roughening method in which a positional deviation of a substrate is controlled.
太陽電池は表面に入射した太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この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。そのひとつに基板の表面に照射された光の反射を少なくする技術があり、基板の表面に照射された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。 A solar cell converts light energy such as sunlight incident on a surface into electric energy. Various attempts have been made to improve the conversion efficiency into electric energy. One of them is a technique for reducing the reflection of the light irradiated on the surface of the substrate, and the conversion efficiency to electric energy can be increased by reducing the reflection of the light irradiated on the surface of the substrate.
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。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。それに対し、多結晶型シリコン太陽電池は基板品質が劣るために高効率化が難しいという弱点はあるものの、低コストで製造できるというメリットがある。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。 Major solar cells are classified into crystalline, amorphous, and compound types depending on the type of materials used. Of these, most of the crystalline silicon solar cells currently on the market are in the market. This crystalline silicon solar cell is further classified into a single crystal type and a polycrystalline type. Single crystal silicon solar cells have the advantage that the substrate quality is good, and thus it is easy to increase the efficiency, but the substrate manufacturing cost is high. On the other hand, polycrystalline silicon solar cells have the merit that they can be manufactured at a low cost, although the substrate quality is inferior and it is difficult to increase the efficiency. In recent years, conversion efficiency of about 18% has been achieved at the research level due to the improvement of the quality of the polycrystalline silicon substrate and the advancement of cell technology.
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に、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、基板の薄型化とともに、より高い変換効率が求められるようになった。 On the other hand, mass-produced polycrystalline silicon solar cells have been distributed to the market because of their low cost, but in recent years, demand has increased further as environmental issues have been addressed. Higher conversion efficiency has been demanded.
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が形成され、基板の表面の反射をある程度低減させることができる。 When forming a solar cell element using a silicon substrate, if the substrate surface is etched with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, fine irregularities are formed on the surface of the substrate, and the reflection on the surface of the substrate is reduced to some extent. Can do.
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の表面に均一に形成することができるものの、多結晶シリコン基板で太陽電池素子を形成する場合、アルカリ水溶液によるエッチングでは結晶の面方位に依存することから、ピラミッド構造を均一には形成できず、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。 For example, when a single crystal silicon substrate having a (100) plane orientation is used, a pyramid structure called a texture structure can be uniformly formed on the surface of the substrate by such a method. In the case of forming a solar cell element, since etching with an alkaline aqueous solution depends on the crystal plane orientation, the pyramid structure cannot be formed uniformly, and the overall reflectance cannot be effectively reduced.
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、基板の表面に微細な突起を反応性イオンエッチング(Reactive IonEtching)法で形成することが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。すなわち、多結晶シリコンの不規則な結晶の面方位に左右されずに、その表面に微細な突起であるテクスチャー構造を均一に形成し、多結晶シリコンを用いた太陽電池素子であっても、反射率をより効果的に低減しようとするものである。 In order to solve such problems, it has been proposed that when a solar cell element is formed of a polycrystalline silicon substrate, a fine protrusion is formed on the surface of the substrate by a reactive ion etching (Reactive Ion Etching) method. (For example, refer to Patent Document 1). In other words, the texture structure, which is a fine protrusion, is uniformly formed on the surface of the polycrystalline silicon, regardless of the plane orientation of the irregular crystal of polycrystalline silicon. It is intended to reduce the rate more effectively.
しかしながら、凹凸形成の条件は非常に微妙であり、また、装置の構造によっても変化するため、条件の検討は非常に難しいことが多い。シリコン表面に微細な突起を均一に形成できない場合は、太陽電池の光電変換効率が低下する。すなわち、太陽電池素子の特性を上げるためには、シリコン表面に微細な突起を均一に形成し、太陽電池の変換効率を向上させることが望ましい。 However, the conditions for forming the irregularities are very delicate, and change depending on the structure of the apparatus, so it is often very difficult to examine the conditions. When fine projections cannot be formed uniformly on the silicon surface, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is lowered. That is, in order to improve the characteristics of the solar cell element, it is desirable to uniformly form fine protrusions on the silicon surface to improve the conversion efficiency of the solar cell.
ここで、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、他の一方の側及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、真空引き完了後、エッチングガスを導入し、圧力を一定に保持しながら内部の被エッチング基板をエッチングする。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及び大気リークの待ち時間が多い。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製造工程に用いる場合には、いかに高タクトで処理を行うかも重要なポイントである。 Here, the reactive ion etching apparatus used in the reactive ion etching method is generally a parallel plate electrode type, and an RF voltage is applied to the side of the electrode on which the substrate is placed, and the other side and the inside The side wall is connected to ground. The inside of the container is evacuated by a vacuum pump, and after the evacuation is completed, an etching gas is introduced, and the substrate to be etched is etched while keeping the pressure constant. Since such a procedure is followed, the reactive ion etching apparatus has a long waiting time for evacuation and air leakage. Reactive ion etching apparatuses are often used for precision small semiconductor elements such as LSIs, but when used for solar cells, the area of the solar cell itself is large, so the number of treatments per process is small and the cost is low. There was a problem that became high. Therefore, when a reactive ion etching apparatus is used in a solar cell manufacturing process, it is an important point how high-tact processing is performed.
これまで、反応性イオンエッチングで表面に形成される残渣をマスクとして用いるエッチング法が検討されてきた(例えば特許文献2参照)。これにより凹凸形成速度が向上するが、被エッチング基板の周囲は凹凸が形成されないという問題があった。 Until now, an etching method using a residue formed on the surface by reactive ion etching as a mask has been studied (for example, see Patent Document 2). This increases the unevenness formation speed, but there is a problem that unevenness is not formed around the substrate to be etched.
図7に従来のエッチング処理を経たシリコン表面の上視図を示す。図7において、101はシリコン基板、104aはエッチングが不十分な部分、104bはエッチングが均一に形成された部分を示す。エッチングが不十分な部分104aには、エッチング処理中によって十分なシリコン化合物(残渣)が生成されず、シリコン基板の中央と比較すると不十分なエッチングとなる。
FIG. 7 shows a top view of a silicon surface that has undergone a conventional etching process. In FIG. 7, 101 is a silicon substrate, 104a is a portion where etching is insufficient, and 104b is a portion where etching is uniformly formed. In the insufficiently etched
そこで、シリコン基板の周囲に基板と同一の材質からなるダミーのシリコン片を配置することにより、シリコン基板の周囲にも凹凸を形成させるようにした。(例えば特許文献3参照)
しかしながら、この方法ではエッチングされるシリコン基板はダミーのシリコン片と5mm以下に近接させて配設する必要がある。このように5mm以下に近接させてエッチングされる基板を配設することは、トレイや装置が小さいときは比較的容易であるが、大面積になってくると困難になるため、位置決めの精度が重要となり、シリコン基板とシリコン片との距離が長い場合にはシリコン基板のエッチングが不十分な領域が存在し、基板表面に凹凸を均一に形成することができないといった問題があった。 However, in this method, the silicon substrate to be etched needs to be disposed close to the dummy silicon piece to 5 mm or less. In this way, it is relatively easy to arrange the substrate to be etched close to 5 mm or less when the tray or the apparatus is small, but it becomes difficult when the tray becomes large, so positioning accuracy is high. Importantly, when the distance between the silicon substrate and the silicon piece is long, there is a region where etching of the silicon substrate is insufficient, and unevenness cannot be formed uniformly on the substrate surface.
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、基体又は基体群、の表面全面に凹凸を効率よく均一に形成した基体又は基体群の粗面化法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and provides a method of roughening a substrate or substrate group in which irregularities are efficiently and uniformly formed on the entire surface of the substrate or substrate group. With the goal.
上記目的を達成するために、請求項1に係る基体又は基体群の粗面化法では、基体又は基体群の表面をドライエッチング法で粗面状にする粗面化法において、前記基体又は基体群の周囲に、前記基体と同成分からなる部材を備え、前記基体又は基体群の表面よりも前記部材の上端部の方が高い位置とした第1工程を含むようにした。
In order to achieve the above object, in the roughening method for a substrate or group of substrates according to
そして、請求項2に係る基体又は基体群の粗面化法は、請求項1に係る基体又は基体群の粗面化法であって、前記第1工程は、前記基体又は基体群が載置されたプレートの周囲に、溝部を有するとともに、この溝部に前記部材を固定するようにした。
A roughening method for a substrate or a group of substrates according to claim 2 is a roughening method for a substrate or a group of substrates according to
また、請求項3に係る基体又は基体群の粗面化法は、請求項1に係る基体又は基体群の粗面化法であって、前記第1工程は、前記基体又は基体群が載置されたプレートに、前記基体又は基体群が並設される凹部を備えるようにした。
Further, a roughening method for a substrate or a group of substrates according to claim 3 is a roughening method for a substrate or a group of substrates according to
以上のように、本発明に係る基体の粗面化法は、基体又は基体群の表面をドライエッチング法で粗面状にする粗面化法において、前記基体又は基体群の周囲に、前記基体と同成分からなる部材を備え、前記基体又は基体群の表面よりも前記部材の上端部の方が高い位置とした第1工程を含むようにした。この結果、この基体の表面よりも高い位置に、部材の上端部を備えることで、部材が位置決めの役割を果たすため、基体を部材近傍に載置しやすくなり、また、部材が基体と同成分であるため、基体の表面に均一なエッチング残渣を付着させることが可能となる。また、基体の位置ずれを抑制することも可能となる。この結果、基体又は基体群の表面を均一に粗面化することができる。 As described above, the roughening method for a substrate according to the present invention is a roughening method in which the surface of a substrate or a group of substrates is roughened by a dry etching method. And a first step in which the upper end portion of the member is positioned higher than the surface of the base body or the base group. As a result, by providing the upper end portion of the member at a position higher than the surface of the substrate, the member plays a role of positioning, so that the substrate can be easily placed near the member, and the member has the same component as the substrate. Therefore, it becomes possible to adhere a uniform etching residue to the surface of the substrate. In addition, it is possible to suppress the positional deviation of the substrate. As a result, the surface of the substrate or the substrate group can be uniformly roughened.
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。文中、便宜的に基体の一つとして、シリコン基板を例に挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the text, a silicon substrate will be described as an example of a substrate for convenience.
図1は本発明の方法を用いて形成される太陽電池素子を示す図である。図1において1はシリコン基板、1aは表面凹凸構造、1bは表面側不純物拡散層、1cは裏面側不純物拡散層(BSF)、1dは反射防止膜、1eは表面電極、1fは裏面電極を示している。 FIG. 1 is a view showing a solar cell element formed by using the method of the present invention. In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 1a is an uneven surface structure, 1b is a front side impurity diffusion layer, 1c is a back side impurity diffusion layer (BSF), 1d is an antireflection film, 1e is a front electrode, and 1f is a back electrode. ing.
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。単結晶シリコンの場合は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鋳造法などによって形成される。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。引き上げ法や鋳造法によって形成されたインゴットを10cm×10cmもしくは15cm×15cm程度の大きさに切断し、300μm程度の厚みにスライスしてシリコン基板1となる。
The
シリコン基板1の表面側には、入射した光を反射させずに有効に取り込むために微細な表面凹凸構造1aを形成する。これは、真空引きされたチャンバー内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバー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・ラジカル等の作用により基板の表面をエッチングするものである。
On the surface side of the
図2および図3に、本発明にかかるドライエッチング法の一つである反応性イオンエッチング(RIE)法の構造を示す。図2及び図3において、2aはマスフローコントローラー、2bはシリコン基板、2cはRF電極、2dは圧力調整器、2eは真空ポンプ、2fはRF電源である。装置内にマスフローコントローラー2a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2c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2cの上部に設置されたシリコン基板2bの表面に作用させてエッチングする。図2に示す装置では、RF電極2cを装置内に設置して一枚のシリコン基板2bの表面をエッチングするが、図3に示す装置のように、RF電極2cを装置の外壁に設置して複数枚のシリコン基板2bの表面を同時にエッチングしてもよい。
2 and 3 show the structure of a reactive ion etching (RIE) method, which is one of the dry etching methods according to the present invention. 2 and 3, 2a is a mass flow controller, 2b is a silicon substrate, 2c is an RF electrode, 2d is a pressure regulator, 2e is a vacuum pump, and 2f is an RF power source. An etching gas and etching residue generation gas are introduced into the apparatus from the
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、基体に作用する活性種の種類の分布をチャンバー構造あるいは電極構造・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だけに限らず、例えばプラズマCVDなど広くプラズマ処理方法に対して有効である。 Of the generated active species, a method that increases the effect of ions on etching is generally called a reactive ion etching method. Plasma etching is a similar method, but the principle of plasma generation is basically the same, and the distribution of the active species acting on the substrate is changed to a different distribution depending on the chamber structure, electrode structure, generation frequency, etc. There is only. Therefore, the present invention is effective not only for the reactive ion etching method but also for a wide range of plasma processing methods such as plasma CVD.
本発明では、例えば三フッ化メタン(CHF3)を20sccm、塩素(Cl2)を50sccm、酸素(O2)を10sccm、SF6を80sccm、さらにこれらに加えてH2Oを1sccm流しながら、反応圧力7Pa、プラズマを発生させるRFパワー500Wで3分間程度エッチングする。これによりシリコン基板の表面には凹凸構造が形成される。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の表面に残渣として残る。
In the present invention, for example, methane trifluoride (
また、ガス条件、反応圧力、RFパワーなどの凹凸形成条件をエッチング後にシリコンの残渣がシリコン基板の表面に残るような条件に設定すると、凹凸を確実に形成することができる。ただし、その凹凸のアスペクト比に関しては、条件により最適化が必要である。逆に、基板の表面に残渣が残らないような条件ではいかなる条件でも凹凸を形成することは不可能である。 Further, when the unevenness forming conditions such as gas conditions, reaction pressure, and RF power are set such that a silicon residue remains on the surface of the silicon substrate after etching, the unevenness can be reliably formed. However, the aspect ratio of the irregularities needs to be optimized depending on conditions. On the contrary, it is impossible to form irregularities under any conditions under which no residue remains on the surface of the substrate.
本発明では、基体又は基体群の表面をドライエッチング法で粗面状にする粗面化法において、この基体又は基体群の周囲に基体と同成分からなる部材を備え、且つ基体又は基体群の表面よりも部材の上端部の方が高い位置とした第1工程を含むようにした。 In the present invention, in a roughening method in which the surface of a substrate or a group of substrates is roughened by a dry etching method, a member made of the same component as the substrate is provided around the substrate or the group of substrates, and The first step was made such that the upper end of the member was higher than the surface.
このように、基体と同成分からなる部材の上端部を基体又は基体群の表面よりも高い位置で周囲に配置することにより、部材が位置決めの役割を果たし、基体を部材近傍に載置しやすくなり、また、部材が基体と同成分であるため、基体の外周部にもエッチング残渣を付着させることが可能となる。さらに、部材の上端部が基体の表面よりも高い位置にあるため部材がガイドの役割を果たし、基体の位置ずれを抑制することも可能となり、基体の近傍には他の基板や部材が存在することとなる。この結果、基体又は基体群の表面を均一に粗面化することができる。また、部材の上端部と基体表面との距離を5mm以下とすれば、基体又は基体群の表面をより均一に粗面化することができる。 In this way, by arranging the upper end portion of the member made of the same component as the base at a position higher than the surface of the base or the base group, the member plays a role of positioning, and the base can be easily placed near the member. In addition, since the member has the same component as the base, the etching residue can be attached to the outer peripheral portion of the base. Furthermore, since the upper end portion of the member is located higher than the surface of the base, the member serves as a guide, and it is possible to suppress the positional deviation of the base, and there are other substrates and members in the vicinity of the base. It will be. As a result, the surface of the substrate or the substrate group can be uniformly roughened. Further, if the distance between the upper end of the member and the surface of the base is 5 mm or less, the surface of the base or the base group can be more uniformly roughened.
図4に本発明に係る粗面化法の一例を示す。図4において5aは基体、5bは部材を示す。図4(b)に示されるように、部材5bの厚みを基体5aの厚みよりも厚くすることによって、部材の上端部が基体5a又は基体群の表面よりも高い位置にあるため、部材5bが位置決めの役割を果たすことができる。また、このような部材を用いることによって、従来よりも部材5bの重量が増すため、搬送時に生じる振動等の影響により部材5bが動くことが防止される。さらに、部材の上端部が基体5aの表面よりも高い位置にあるので、部材5bにより基体5aの位置ずれも防止でき、この結果、基体5a又は基体群の表面を均一に粗面化することができる。また、部材5bは特に接着剤などで固定する必要もない。
FIG. 4 shows an example of the roughening method according to the present invention. In FIG. 4, 5a indicates a substrate and 5b indicates a member. As shown in FIG. 4B, by making the thickness of the
また、基体5aは太陽電池用のシリコン基板に限ることはなく、例えばガラス基板などにも適宜応用することができる。
The
図5に本発明に係る粗面化法の他の例を示す。図5において、5aは基体、5bは部材、6はプレート、7は溝部を示す。上述した第1工程において、RF電極上2cにプレート6を配し、基体5a又は基体群が載置されたプレート6の周囲に溝部7を有するとともに、この溝部7に部材5bを固定することが好ましい。
FIG. 5 shows another example of the roughening method according to the present invention. In FIG. 5, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, and 7 is a groove. In the first step described above, the
この溝部7に部材5bを備えることで、部材5bを確実に固定することができるため部材5bによる位置決めの効果が高く、また基体5aの位置ずれに対しても大きな効果が得られる。
By providing the groove 5 with the
プレート6は、ガラス系の材質やアルミニウムなどが使用される。プレート6の加工方法としては、特に限定されないが、プレート6が金属からなる場合にはプレス加工して溝部7を設けても構わないし、またその他の材質からなる場合は切削して溝部7を形成しても構わない。さらには、溝部7が設けられた別部材を作製して、その別部材をプレート6に固定してもよい。
The
図6に本発明に係る粗面化法の他の例を示す。図6において、5aは基体、5bは部材、6はプレート、8は凹部を示す。図6に示す通り、プレート6に基体5a又は基体群が並設される凹部8を備えることが好ましい。この凹部8に基体5a又は基体群を並設させることで、部材の上端部が基体5a又は基体群の表面よりも高い位置にあるため、部材5bが位置決めの役割を果たすことができ、また基体5aの位置ずれに対しても大きな効果が得られる。
FIG. 6 shows another example of the roughening method according to the present invention. In FIG. 6, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, and 8 is a recess. As shown in FIG. 6, it is preferable to provide the
図6に示すような凹部8に基体5a又は基体群を並設した場合、その周囲に配置した部材5bはシリコン片であってもよいし、シリコン基板の厚みより厚いシリコンブロックであってもよい。さらには、シリコンの溶射を行うことにより、プレート6にシリコンが固着するため部材5bを確実に固定でき、位置決めの効果が高くなる。
When the
上述の第1工程を経た後の基体5a又は基体群の表面には、微細な凹凸1aが形成される。この微細な凹凸1aは円錐形もしくはそれが連なったような形状を呈し、RIE法により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1a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1aをシリコン基板1の必要部分全面にわたって均一且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。この微細な凹凸1aのアスペクト比(凹凸1aの高さ/幅)は、2以下であることが望ましい。このアスペクト比が2以上の場合、製造過程で微細な凹凸1aが破損し、太陽電池セル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。
そして、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基体5a又は基体群の表面に凹凸形成を行った後、基体5aの表面に残ったエッチング残渣を除去する。さらに、形成された残渣を除去した凹凸構造を有することで、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、例えば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によって凹凸を形成して基体5aを取り出した後に水槽内で超音波をかける。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・基体5a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。
Then, after forming irregularities on the surface of the
また、シリコン基板1の表面側には、逆導電型半導体不純物が拡散された表面側不純物拡散層1bが形成されている。この表面側不純物拡散層1bは、シリコン基板1内に半導体接合部を形成するために設けるものであり、例えばn型の不純物を拡散させる場合、POCl3を用いた気相拡散法、P2O5を用いた塗布拡散法、及びp+イオンを直接拡散させるイオン打ち込み法などによって形成される。この表面側不純物拡散層1bは0.3〜0.5μm程度の深さに形成される。
Further, on the surface side of the
このシリコン基板1の表面側には、反射防止膜1dが形成されている。この反射防止膜1dは、シリコン基板1の表面で光が反射するのを防止して、シリコン基板1内に光を有効に取り込むために設ける。この反射防止膜1dは、シリコン基板1との屈折率差等を考慮して、屈折率が2程度の材料で構成され、厚み500〜2000Å程度の窒化シリコン膜や酸化シリコン(SiO2)膜などで構成される。
An
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裏面側不純物拡散層1cを形成することが望ましい。この裏面側不純物拡散層1cは、シリコン基板1の裏面近くでキャリアの再結合による効率の低下を防ぐために、シリコン基板1の裏面側に内部電界を形成するものである。
On the back side of the
シリコン基板1の表面側および裏面側には、表面電極1eおよび裏面電極1fが形成されている。この表面電極1e及び裏面電極1fは主にAg紛、バインダー、フリットなどからなるAgペーストをスクリーン印刷して焼成して形成される。
A
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。図8は、本発明に係る他の実施形態の断面を示す構造図である。図8において、5aは基体、5bは部材、6はプレート、9はパッドである。上述の例では平坦なプレート6に基体5aを載置していたが、図8に示されるように基体5aの下に基体固定用のパッド9を配置してもよい。このようにすることによって、搬送時に生じる振動等の影響により基体5aがずれるのを防止することができ、基体5aの表面を均一に粗面化することができる。
The embodiments of the present invention are not limited to the above-described examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. FIG. 8 is a structural view showing a cross section of another embodiment according to the present invention. In FIG. 8, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, and 9 is a pad. In the above-described example, the
図9、図10に本発明に係る基体を斜めに載置した図を示す。図9において、5aは基体、5bは部材、6はプレート、7は溝部である。また、図10において、5aは基体、5bは部材、6はプレート、7は溝部、9はパッドである。 9 and 10 are views in which the base according to the present invention is placed obliquely. In FIG. 9, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, and 7 is a groove. In FIG. 10, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, 7 is a groove, and 9 is a pad.
このように、図9、10に示されるように基体5aを傾けて載置しても構わない。500μm程度の高低差をつけて基体5aを載置することによって、基体5aにずれが生じても基体5a同士が重なる問題や、またずれた際にも一方向にずれるため基体5a同士の間隔が開いてしまう問題を防止することができ、基体5aの表面を均一に粗面化することが可能となる。図9のようにプレート6の表面自体に傾きを設けても構わないし、図10のようにパッド9に高低差をつけて載置しても構わない。さらに、基体5a載置面にすべり易い材質を設けて、故意に基体5aを一方向に滑らせても構わない。例えば、基体5aが太陽電池素子用シリコン基板であった場合には、コスト削減の観点からシリコン基板の厚みが100〜200μmという厚さとなる。この程度の厚みを有する基体5aなどは、重量が軽いためにずれやすいので上記方法を行うことにより基体5aのずれを防止する効果は大きくなる。また、上記方法はエッチング装置に限らず、複数枚の基体5aを搬送する搬送機構を備えた基体処理装置にも併用することができる。
Thus, as shown in FIGS. 9 and 10, the
さらに、図11に本発明に係る他の実施形態を示す。図11中、5aは基体、5bは部材、6はプレート、7は溝部である。図11に示されるように部材5bをL字型に加工して、基体5aを部材5bに重ねて載置しても構わない。このように載置することによって、基体5aの表面をより均一に粗面化することが可能となる。
Furthermore, FIG. 11 shows another embodiment according to the present invention. In FIG. 11, 5a is a base, 5b is a member, 6 is a plate, and 7 is a groove. As shown in FIG. 11, the
また、図3から図6において、基体5a同士や、基体5aと部材5bとが距離を有して配置されているが、この距離は5mm以下であるほうが好ましく、さらにこの距離がない方が好ましい。
Further, in FIGS. 3 to 6, the
(b)本発明に係る一実施形態を示す断面を表す構造図である
1;シリコン基板
1a;表面凹凸構造
1b;表面不純物拡散層
1c;裏面不純物拡散層
1d;反射防止膜
1e;表面電極
1f;裏面電極
2a;マスフローコントローラー
2b;シリコン基板
2c;RF電極
2d;圧力調整器
2e;真空ポンプ
2f;RF電源
5a;基体
5b;部材
6 ;プレート
7 ;溝部
8 ;凹部
9 ;パッド
101;シリコン基板
104a;エッチング不十分な部分
104b;エッチングが均一形成されている部分
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基体又は基体群の周囲に、前記基体と同成分からなる部材を備え、前記基体又は基体群の表面よりも前記部材の上端部の方が高い位置とした第1工程を含む粗面化法。 In the roughening method for roughening the surface of the substrate or group of substrates by dry etching,
A roughening method comprising a first step comprising a member comprising the same component as the substrate around the substrate or substrate group, wherein the upper end of the member is positioned higher than the surface of the substrate or substrate group. .
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008173733A (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Fujitsu Ltd | Capillary needle for micro-injection, method and apparatus for manufacturing the same |
WO2008105411A1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Solar cell module and method for manufacturing solar cell module |
US7619196B2 (en) | 2006-01-31 | 2009-11-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Imaging device including a multiplier electrode |
KR20150042314A (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-21 | 주식회사 디엠에스 | Tray assembly for dry etching and Dry etching apparatus using the same |
US10453986B2 (en) | 2008-01-23 | 2019-10-22 | Solvay Fluor Gmbh | Process for the manufacture of solar cells |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7619196B2 (en) | 2006-01-31 | 2009-11-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Imaging device including a multiplier electrode |
JP2008173733A (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Fujitsu Ltd | Capillary needle for micro-injection, method and apparatus for manufacturing the same |
WO2008105411A1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Solar cell module and method for manufacturing solar cell module |
US10453986B2 (en) | 2008-01-23 | 2019-10-22 | Solvay Fluor Gmbh | Process for the manufacture of solar cells |
KR20150042314A (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-21 | 주식회사 디엠에스 | Tray assembly for dry etching and Dry etching apparatus using the same |
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