JP2011091261A - 基板処理装置、基板処理方法及びこの方法によって処理された基板 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面に形成されるべき凹凸構造のパターンを高精度に制御することができ、粒子の無駄をなくすことができる基板処理装置、基板処理方法、及びこの方法によって処理された基板を提供すること。
【解決手段】基板処理装置１００は、搬送機構４０と、転写機構５０とを備える。転写機構５０は、電子写真方式を用いて微粒子１１を基板１０に転写する機構である。転写機構５０は、感光ドラム２５、転写ローラ２８、現像ユニット６０、光源２３、帯電器２４、除電器２６及びクリーニングブレード２７を備える。転写機構５０により、潜像パターンを現像するように微粒子１１が感光ドラム２５に選択的に付着され、その付着した微粒子１１が基板１０に転写される。微粒子１１が付着される基板１０上の位置が高精度に制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の表面に微細な凹凸構造を形成するための基板処理装置、基板処理方法、及びこの方法によって処理された基板に関する。

近年、太陽電池デバイス等の光電変換デバイスの開発が盛んに進められている。光電変換デバイスは、光電変換層を有している。この光電変換層に光を効率よく取り込むことが、デバイスの高性能化に不可欠である。中でも、デバイスの光入射面に微細な凹凸構造を形成して、界面における光の反射を極力低減させることが知られている（例えば特許文献１，２参照）。

基板の表面に微細な凹凸構造を形成する方法として、特許文献１には、インクジェット方式で基板表面にレジスト材をパターン描画した後、当該レジスト材をマスクとして基板をエッチングする方法が開示されている。また、特許文献２には、基板の表面に散布したシリカ微粒子をマスクとして基板をエッチングした後、残留する微粒子を除去する方法が開示されている。

特開２００６−２１０３９４号公報 特開２０００−２６１００８号公報

しかしながら、従来における微細な凹凸構造を形成するための基板処理方法では、基板外や、粒子が散布される必要のない非パターニング領域にまで、粒子が散布される可能性がある。したがって、無駄に使用される粒子が多くなる。

一方、凹凸構造の凹凸ピッチ等のパターンを高精度に制御することで、光電変換デバイスの光電変換の効率を高めることができると考えられる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板表面に形成されるべき凹凸構造のパターンを高精度に制御することができ、粒子の無駄をなくすことができる基板処理装置、基板処理方法、及びこの方法によって処理された基板を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板処理装置は、支持機構と、転写機構とを具備する。
前記支持機構は、基板を支持する。
前記転写機構は、感光体と、前記基板の表面に凹凸構造を形成するために、前記凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画することが可能な光源とを有し、前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に付着した粒子を、前記支持された基板の表面に転写する。

本発明の一形態に係る基板処理方法、または基板の製造方法は、基板の表面に形成すべき凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画する。
前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に粒子が付着される。前記感光体に付着した前記粒子が前記基板の表面に転写される。そして、前記転写された粒子をマスクとして、前記基板の表面がエッチングされる。

本発明の一形態に係る基板は、表面と、前記表面に形成された凹凸構造とを具備する。
前記表面には、感光体に描画された潜像パターンに応じて感光体に選択的に付着した粒子が転写される。
前記凹凸構造は、前記粒子をマスクとして、前記表面をエッチングすることで前記表面に形成される。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す側面から見た模式図である。 図２Ａは、露光された感光ドラムの感光層の電位分布を模式的に示すグラフである。図２Ｂは、基板に微粒子が転写された基板の表面の一部を示す拡大平面図である。 直流電源から転写ローラを介して基板に印加される電圧の波形の例を示す図である。 基板表面のうち、凹凸構造が形成されるべき処理対象領域を説明するための図である。 本発明に係る一実施形態による基板処理方法を説明する概略工程図である。 微粒子を用いたエッチング方法によって処理された基板の適用例を説明するデバイスの概略構成図である。 微粒子を用いたエッチング方法によって処理された基板の適用例を説明する他のデバイスの概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置は、支持機構と、転写機構とを具備する。
前記支持機構は、基板を支持する。
前記転写機構は、感光体と、前記基板の表面に凹凸構造を形成するために、前記凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画することが可能な光源とを有し、前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に付着した粒子を、前記支持された基板の表面に転写する。

従来のように、基板上に粒子が散布されるのではなく、潜像パターンを現像するように粒子が感光体に選択的に付着され、付着した粒子が基板に転写される。したがって、基板表面に形成されるべき凹凸構造のパターンを高精度に制御することができ、粒子の無駄をなくすことができる。

「転写」とは、感光体に付着した１層でなる１つまたは複数の粒子が、基板の表面に移動する場合と、感光体に付着した複数層でなる複数の粒子のうち、感光体の感光表面から遠い側である上層側にある１つまたは複数の粒子が、基板の表面に移動する（つまりコピーされる）場合の両方の意味を含む。すなわち、パターン形成に寄与する粒子が感光体の感光表面に残らない場合と、残る場合の両方が含まれる。

前記転写機構は、前記感光体から前記基板の表面に前記粒子を転写させるための電界を形成するように、前記基板に電圧を印加する電圧印加部を有してもよい。

前記電圧印加部は、パルス状の電圧を前記基板に印加してもよい。基板の種類や基板の厚みによっては、高電圧の印加が必要になる場合もある。その場合、何も対策を講じない場合、アーク放電が発生するとも考えられる。パルス状の電圧が印加されることにより、アーク放電を防止することができる。

「パルス状の電圧」とは、矩形波、三角波等を含む概念である。矩形波は、方形波、台形波等を含む。三角波は、二等辺三角形状波、鋸波等を含む。

前記光源は、青色及び青紫色の領域のうちいずれか１つの領域の波長の光を前記感光体に照射してもよい。光電変換デバイスの凹凸構造は、基板への入射光の波長以下の凹凸ピッチで形成されていることにより、基板表面での入射光の反射率が低減される。このような利点を考慮する場合、感光体に照射される光は、青色及び青紫色の領域である短波長の光が用いられればよい。

本発明の一形態に係る基板処理方法、または基板の製造方法は、基板の表面に形成すべき凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画する。
前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に粒子が付着される。前記感光体に付着した前記粒子が前記基板の表面に転写される。そして、前記転写された粒子をマスクとして、前記基板の表面がエッチングされる。

潜像パターンを現像するように粒子が感光体に選択的に付着され、付着した粒子が基板に転写されるので、基板表面に形成されるべき凹凸構造のパターンを高精度に制御することができ、粒子の無駄をなくすことができる。

前記エッチングは、前記エッチングにより前記マスクを除去することを含んでもよい。この方法によれば、凹凸構造の形成後、基板表面からマスクを除去する工程が不要となる。したがって、基板表面への凹凸構造の形成に必要な工程数が大幅に削減されるので、生産性の大きな向上を図ることが可能となる。

マスクとしての粒子のエッチング速度は、基板のエッチング速度よりも遅くてもよいし速くてもよい。つまり、形成する凹凸構造の凹部の深さに応じて、最適なエッチング選択比が得られる材料で粒子を構成することができる。

基板の表面に転写される粒子の形状、大きさ、構成材料等は特に限定されず、基板表面に形成されるべき凹凸構造の形態に応じて適宜選定される。当該粒子は、基板のエッチングの際に基板材料と同時にエッチングされることが可能な材料であれば特に限定されず、典型的には、ポリスチレンやジベニルベンゼン共重合体などの有機物材料が好適に用いられる。エッチングはドライエッチング（プラズマエッチング）で行われるが、ウェットエッチングで行ってもよい。

本発明の基板処理方法を実施することにより、基板の表面に微細な凹凸構造を形成することができる。以上のようにして処理された基板は、表面に発光層が形成される発光ダイオード用のサファイア基板として用いたり、表面に光電変換層が形成される太陽電池用のシリコン基板として用いたりすることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す側面から見た模式図である。

基板処理装置１００は、搬送機構４０と、転写機構５０とを備える。

搬送機構４０は、基板１０を支持する支持機構としても機能し、基板１０を支持しながら所定の方向に搬送する。搬送機構４０は、例えばプーリ４１及びベルト４２を備えたベルト式のものであり、図示しないモータによりプーリ４１を駆動し、基板１０を図１中、左側へ搬送する。あるいは、搬送機構４０はベルト式に限られず、搬送方向に並べられた回転する複数のローラが基板１０を支持して搬送するようなローラ式であってもよい。

基板１０としては、シリコン基板、サファイア基板等が用いられるが、これ以外にも、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板等が用いられる。基板１０としては、一辺が数ｃｍ〜数十ｃｍの矩形のものが用いられるが、もちろんそのような範囲及び形状に限られない。

転写機構５０は、電子写真方式を用いて微粒子１１を基板１０に転写する機構である。転写機構５０は、感光ドラム２５、転写ローラ２８、現像ユニット６０、光源２３、帯電器２４、除電器２６及びクリーニングブレード２７を備える。現像ユニット６０、光源２３、帯電器２４、除電器２６及びクリーニングブレード２７は、感光ドラム２５の周囲に、感光ドラム２５の回転方向（例えば矢印Ａで示す時計回りの方向）とは逆方向に、その順序で配置されている。

帯電器２４は、感光ドラム２５の表面に対面するように配置され、その表面に設けられた図示しない感光層の種類に応じて、感光層が所定極性に一様に帯電される。その電位は、１００〜１０００（Ｖ）程度であるが、この範囲に限られない。帯電器２４としては、コロナ型、あるいは接触ローラ型が用いられればよい。

光源２３は、感光ドラム２５に光を照射する。光源２３は、後述するエッチング工程により基板１０に形成されるべき凹凸構造に対応する静電潜像のパターンを、感光ドラム２５の感光層に描画する。感光層において、そのように描画された部分、つまり、上記光源２３からの光が照射された部分の電位の絶対値が、光が照射されない部分の電位（上記帯電器２４により形成された電位）の絶対値より低くなる。これにより、静電潜像のパターンが感光層に形成されるようになっている。

光源２３としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられてもよいし、半導体レーザ、つまりレーザダイオードが用いられてもよい。ＬＥＤが用いられる場合、例えば少なくとも１列で複数のＬＥＤ素子が感光ドラム２５の回転軸方向に並ぶように構成されたバー状の光源デバイスが用いられてもよい。光源２３にレーザダイオードが用いられる場合、図示しない回転するポリゴンミラーでレーザビームが反射させられることにより、そのレーザビームが感光ドラム２５上でスキャンされながら照射されてもよい。レーザダイオードが用いられる場合でも、複数のレーザダイオード素子が少なくとも１列に並べられて構成されたバー状の光源デバイスが用いられてもよい。

なお、転写機構５０は、光源２３の発光を駆動する図示しないドライバや、その駆動を制御する制御部も備えている。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、あるいは、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、あるいは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現される。

現像ユニット６０は、微粒子１１を収容するハウジング６６と、感光ドラム２５に対面するように配置され感光ドラム２５に描画された潜像パターンを現像する現像ローラ６１と、ハウジング６６内で現像ローラ６１に対面するように配置された、微粒子１１を現像ローラ６１に供給する供給ローラ６２とを有する。また、現像ユニット６０は、現像ローラ６１に付着した微粒子１１の層厚を規制する規制ブレード６７を有する。

微粒子１１は、ポリスチレンやジベニルベンゼン共重合体などの絶縁性有機物材料で構成されるが、これらの材料に限られない。微粒子１１は、例えば０．０１μｍ以上１０μｍ以下の直径を有する粒子１１であるが、この範囲に限られない。

供給ローラ６２及び現像ローラ６１には、直流電源６３及び６４がそれぞれ接続されている。これら直流電源６３及び６４は、例えば攪拌されることにより摩擦帯電した微粒子１１が供給ローラ６２から現像ローラ６１へ移動するような電界を、供給ローラ６２及び現像ローラ６１間に形成する。これら直流電源６３及び６４により、例えば負極性に帯電する微粒子１１が用いられる場合、供給ローラ６２が正極性の第１の電圧値になるように帯電され、かつ、現像ローラ６１が第１の電圧値より高い正極性の第２の電圧値になるように帯電される。もちろん、正極性に帯電する微粒子１１が用いられる場合、それら供給ローラ６２及び現像ローラ６１の帯電極性は逆になる。

現像ローラ６１は、感光ドラム２５の感光層に形成された上記静電潜像パターンに応じて、微粒子１１をその感光層に選択的に付着させることで、潜像パターンを現像する。

ハウジング６６内には、供給ローラ６２のほか、上述したように微粒子１１を攪拌するための図示しない攪拌部材が設けられる場合もある。供給ローラ６２は、磁気ブラシ方式のものが採用される場合もある。この場合、微粒子１１は、磁性キャリア粒子と、基板１０の表面１０ｓの凹凸構造の形成に用いられる粒子１１と混合したものであってもよい。基板１０の表面１０ｓの凹凸構造の形成に用いられる粒子１１のサイズは、各々同一サイズのものである場合に限られず、異なる粒子径の微粒子１１からなる混合粒子であってもよい。

感光ドラム２５は、上記感光層として、無機感光層、有機感光層のどちらを有するものであってもよい。どちらの感光ドラム２５においても、例えば導電性ベースローラ上にそれら無機または有機感光層が設けられる。導電性のベースローラの材料としては、アルミニウムや銅が用いられる。

無機感光層としては、セレン、非晶質シリコン等が用いられればよい。セレンが用いられる場合、セレン単層が、電荷輸送層及び電荷発生層の機能を有する。セレン単層型の感光層は、４００〜８００ｎｍの波長領域の光で感度がよい、すなわち、赤色、緑色だけでなく、４００〜４５０ｎｍ程度の青色、青紫色の光に対しても感度が良好である。

有機感光層としては、例えば、無金属フタロシアニンを含有する電荷発生層、及び、正孔輸送分子としてトリフェニルジアミンを含有する正孔輸送層が積層された積層型が用いられればよい。あるいは、特に、青色、青紫色の光に対しても感度が高い有機感光層として、例えば、特開２００２−４０６８７号公報の明細書段落[００３４]〜[００４９]に挙げられているような材料が用いられてもよい。

有機感光層のその他の例として、特に青色、青紫色の短波長の光に対して高い感度を持つ材料としては、アゾ顔料を用いたものがある。電荷発生層及び電荷輸送層の両方に、アゾ顔料を用いることができる。例えば、電荷発生層の材料として、対称型のビスアゾ顔料、非対称型のビスアゾ顔料を用いることができる。例えば、電荷輸送層の材料として、ヒドラゾン化合物を用いることができる。

有機感光層の材料として、上記フタロシアニン及びアゾが混合されたものが用いられてもよい。

転写ローラ２８は、感光ドラム２５と転写ローラ２８との間で、搬送機構４０により支持される基板１０を挟むことができるような位置に配置されている。転写ローラ２８には、帯電した微粒子１１の極性とは逆の極性に転写ローラ２８が帯電するような直流電源２９が接続されている。この直流電源２９は、転写ローラ２８に電圧を印加するための電圧印加部として機能する。このような転写ローラ２８により、感光ドラム２５に付着した微粒子１１が、その転写ローラ２８との間の静電気力により基板１０に転写される。

転写ローラ２８は、このようなローラ型に限られず、転写用のチャージャと、交流電圧が印加される分離用のチャージャとを有する固定型の転写デバイス、あるいはその他のタイプの転写デバイスが用いられてもよい。

クリーニングブレード２７は、感光ドラム２５に残留している余分な微粒子１１を除去する。除電器２６は、感光ドラム２５の感光層に付着した電荷を除去する。なお、除電器２６及びクリーニングブレード２７は、互いに逆の位置に配置されてもよい。除電器２６及びクリーニングブレード２７が１つのクリーニングユニットとして設けられていてもよい。クリーニングブレード２７の代わりに、ブラシ状のクリーナが設けられていてもよい。

以上のような基板処理装置１００は、チャンバ７０を有する単独の装置であってもよいし、図示しないエッチング装置またはその他の処理装置に、搬送装置を介して接続されていてもよい。その接続方式としては、インライン接続、クラスタ型接続、またはその他の接続が用いられればよい。その搬送装置としては、上記のような搬送機構４０、あるいは、基板１０を保持する保持部（ハンド）を有する搬送ロボット等が用いられればよい。基板処理装置１００はエッチング装置のチャンバ内に配置されてもよい。

次に、基板処理装置１００の動作について説明する。

帯電器２４により一様に帯電された回転する感光ドラム２５の感光層に、光源２３から例えばドット状の光が照射される。これにより、基板１０に形成されるべき凹凸構造の潜像パターンが形成される。図２Ａは、このときの感光ドラム２５の感光層上（感光面上）の電位分布を模式的に示すグラフである。このグラフ中、横軸は、例えば感光ドラム２５の回転軸に沿う方向の座標軸に対応する。（あるいは、その横軸は、その感光ドラム２５の回転方向に沿う座標軸に対応していると見てもよい。）なお、図２Ａのグラフは、微粒子１１が摩擦帯電により負の極性に帯電する材料が用いられる場合の実施形態を示している。

図２Ａに示すように、例えば感光層上において帯電器２４により電荷が付着した部分は−７００（Ｖ）程度に帯電し、光源２３により露光された部分は、実質的に０（Ｖ）に近いｎ（Ｖ）になり、つまりグランド電位に落ちる。グランド電位に落ちた部分に、負極性に帯電した微粒子１１が付着する。

基板処理装置１００の動作の説明に戻る。現像ローラ６１により、潜像パターンが形成された感光層に、その潜像パターンに応じて選択的に微粒子１１が付着することで、そのパターンが現像される。微粒子１１の帯電極性とは反対極性の例えば数百〜数千（Ｖ）の直流電圧が、転写ローラ２８を介して基板１０に印加されている。搬送機構４０により基板１０が支持されて搬送されながら、その基板１０の表面に、その転写ローラ２８からの静電気力により感光ドラム２５上の微粒子１１が転写される。

「転写」とは、感光ドラム２５の感光層に付着した１層でなる１つまたは複数の粒子１１が、基板１０の表面に移動する場合と、感光層に付着した複数層でなる複数の粒子１１のうち、感光層から遠い側である上層側にある１つまたは複数の粒子１１が、基板１０の表面に移動する（つまりコピーされる）場合の両方の意味を含む。すなわち、パターン形成に寄与する粒子１１が感光層に残らない場合と、残る場合の両方が含まれる。

ここで、直流電源２９から転写ローラ２８を介して基板１０に印加される電圧は、図３Ａに示すように実質的に一定の電圧でもよいし、図３Ｂに示すようにパルス状の電圧であってもよい。基板１０の種類や基板１０の厚みによっては、高電圧の印加が必要になる場合もある。その場合、何も対策を講じない場合、アーク放電が発生するとも考えられる。特にパルス状の電圧が基板１０に印加されることにより、そのようなアーク放電を防止することができる。

パルス状の電圧としては、例えばアーク放電が発生しない程度のバイアス電圧が印加された直流パルス電圧が用いられる。

「パルス状の電圧」とは、矩形波、三角波等を含む概念である。矩形波は、方形波、台形波等を含む。三角波は、二等辺三角形状波、鋸波等を含む。

このように直流電源２９により、基板１０の裏面への高電圧が印加されることにより、基板１０の厚み方向に分極現象が起こり得る場合、直流電源２９による直流電圧の極性が考慮されればよい。具体的には、分極現象が起こり得る場合、基板１０の表面１０ｓ側が、微粒子１１の帯電極性とは反対側の極性に帯電されればよいので、基板１０の裏面側は、その微粒子１１の帯電極性と同じ極性に帯電されるようにすればよい。

図２Ｂは、基板１０に微粒子１１が転写された基板１０の表面１０ｓの一部を示す拡大平面図である。図２Ｂでは、図２Ａで示したように、感光層のグランド電位の部分に付着した微粒子１１が基板１０に転写されて付着していることが示されている。

なお、微粒子１１が転写される基板１０の表面１０ｓは、典型的には平坦面であるが、曲面でも波状面であってもかまわない。

以上のように、本実施形態では、基板１０上に粒子１１が散布されるのではなく、潜像パターンを現像するように微粒子１１が感光ドラム２５に選択的に付着され、その付着した微粒子１１が基板１０に転写される。すなわち、本実施形態では、基板１０の表面１０ｓの微粒子１１の付着のパターンを高精度に制御することができる。つまり、光源２３からの光が感光ドラム２５の感光層へ照射されるときに、その光によるドットの照射密度を高精度に制御することができる。したがって、基板１０表面の微粒子１１同士の間隔を高精度に制御することができる。その結果、後述するように、エッチング後においては高精度な凹凸構造のパターンを基板１０の表面に形成することができる。

微粒子１１同士の間隔は適宜設定の変更が可能である。単位面積（平方メートル）あたりの微粒子１１の個数（転写密度）は、微粒子１１の粒子１１径によって異なる。例えば、粒子１１径が０．０１μｍ〜０．１μｍの場合の転写密度は、２×１０の９乗個〜２×１０の１０乗個、粒子１１径が０．１μｍ〜１μｍの場合の転写は、２×１０の７乗個〜２×１０の８乗個、粒子１１径が１μｍ〜１０μｍの場合の転写密度は、２×１０の５乗個〜２×１０の６乗個である。

図４は、基板１０の表面１０ｓのうち、凹凸構造が形成されるべき処理対象領域を説明するための図である。本実施形態では、凹凸構造が形成されるべき処理対象領域１０ｔの周囲の領域である、基板１０のエッジ領域１０ｅはエッチングされる必要がない場合がある。その場合、そのエッジ領域１０ｅには微粒子１１が付着されなくてもよい。本実施形態に係る基板処理装置１００は、上記のように基板１０の表面１０ｓの微粒子１１の付着のパターンを高精度に制御することができるので、図４に示すような部分的に微粒子１１が付着されない領域を形成することも容易である。また、これにより、無駄に使用される微粒子１１を減らすことができる。

次に、このように基板１０の表面に転写された微粒子１１をマスクとして、基板１０の表面１０ｓをエッチングする工程について説明する。このエッチング工程は、上記基板処理装置１００で処理された基板１０が、エッチング装置へ搬入された後の、そのエッチング装置内での処理工程を示すものである。

図５は、そのエッチング工程を順に説明するための基板１０の表面１０ｓを示す図である。

図５Ａは、基板処理装置１００で処理された後の基板１０、つまり、基板１０の表面１０ｓに微粒子１１が転写された状態の基板１０を示している。

続いて、転写された微粒子１１をマスクとして基板１０の表面１０ｓをエッチングする。本実施形態において、エッチングはドライエッチング（プラズマエッチング）で行われる。このエッチング工程では、微粒子１１が付着した基板１０を図示しないエッチングチャンバに装填した後、チャンバ内を所定の真空度に減圧する。そして、基板１０及び微粒子１１の各構成材料に応じて適切なエッチングガスをチャンバ内に導入し、当該エッチングガスのプラズマを発生させることで、微粒子１１をマスクとする基板表面１０ｓのエッチングを行う。

エッチングガスのプラズマを発生させる方法としては、誘導結合（ＩＣＰ）型、容量結合（ＣＣＰ）型、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型などの種々の方式があるが、いずれの方式を採用してもよい。また、基板１０に高周波バイアス電力を印加することで、プラズマ中のイオンを周期的に基板上へ照射させるようにしてもよい。エッチングガスとしては、基板１０がシリコン基板である場合には、ＳＦ６やＮＦ３、ＣｏＦ２等のフッ素系ガスを用いることができ、基板１０がサファイア基板である場合には、Ｃｌ２等の塩素系ガスのほか、ＣＨＦ３等のフロロカーボン系ガスを用いることができる。

基板１０のエッチング工程において、微粒子１１は、エッチングマスクとして機能する。したがって図１Ｂに示すように、微粒子１１が付着していない基板１０の表面領域は選択的にエッチングされて凹部１２ａが形成される。一方、このエッチング工程と同時に、図示するように微粒子１１もエッチングされる結果、マスクの厚みが減少する。

エッチングが更に進行すると、基板表面１０ｓに形成される凹部も深くなり、図１Ｃに示すように所定深さの凹部１２ｂが形成された時点で、マスク１１が当該エッチング処理によって除去される。この凹部１２ｂの深さは、エッチング条件、マスクとしての微粒子１１の構成材料等によって制御される。

以上のようにして、基板１０の表面１０ｓに、凹凸構造１２が形成される（図１Ｄ）。

図５では、エッチングにより凹部１２ａが形成され、さらにそのエッチング処理が進行することでマスク１１、つまり微粒子１１も除去される方法を示した。しかし、微粒子１１として、エッチング速度が遅いものが用いられ、そのエッチング処理とは別の工程により微粒子１１が除去されてもよい。その場合の微粒子１１の除去方法としては、例えばドライエッチング、ウェットエッチング等でよい。

図５で示したエッチング方法によれば、凹凸構造１２の形成後、基板表面１０ｓからマスク１１を除去する工程が不要となる。これにより、基板表面１０ｓへの凹凸構造１２の形成に必要な工程数が大幅に削減されるので、基板１０の処理効率、すなわち生産性の大きな向上を図ることが可能となる。

凹部１２ｂの深さやピッチは、基板１０に対する微粒子１１のエッチング選択比によっても制御され得る。具体的に、微粒子１１として、基板１０よりもエッチング速度が速い材料を用いた場合、微粒子１１の耐エッチング性が低下するため、基板表面１０ｓに比較的浅い凹部が形成される。一方、微粒子１１として、基板１０よりもエッチング速度が遅い材料を用いた場合、微粒子１１がエッチングによって消失するまでの間に基板表面が受けるエッチング処理時間が長くなるため、基板表面１０ｓに比較的深い凹部が形成される。

図６及び図７は、表面に上述の凹凸構造の形成処理が施された基板１０を用いた光学デバイスの概略構成図である。

図６は面発光ダイオードへの適用例を示している。基板１０はサファイア基板からなり、凹凸構造１２が形成された面上には発光層２１がバッファ層２２を介して積層されている。発光層２１は、例えば窒化ガリウム系の半導体発光層で形成されている。発光層２１で発生した光は、主に正面側（図中上方側）に出射される。発光層２１の背面側（図中下方側）に出射した光Ｌ１は、バッファ層２２を透過して基板１０の表面で反射される。

図示の例では、基板１０の表面には微細な凹凸構造１２が形成されているので、発光層２１から背面側に出射した光Ｌ１は、基板表面の凹凸構造１２によって反射あるいは屈折透過することで、正面側へ配向される。これにより、発光層２１の正面側への集光性が高められるため、光取り出し効率の向上を図ることが可能となる。

一方、図７は太陽電池への適用例を示している。基板１０はシリコン基板からなり、例えばｐ型半導体層を構成している。この基板１０の表面には、ｎ型半導体層３１が形成されている。これらｐ型半導体層（基板）１０とｎ型半導体層３１とにより、光電変換層が構成されている。基板１０の裏面側には裏面電極３２が形成されており、ｎ型半導体層３１の表面には正面電極３３がパターン形成されている。外光（太陽光）Ｌ２は、ｎ型半導体層３１の表面側から光電変換層へ入射し、光電変換層において入射エネルギーに応じた電圧に変換される。発生した電圧は裏面電極３２及び正面電極３３によって外部へ取り出されて蓄電される。

図示の例では、基板１０の表面には微細な凹凸構造１２が形成されているので、この基板１０の表面に形成されるｎ型半導体層３１との界面及びｎ型半導体層３１の表面にも微細な凹凸構造が形成される。図では概略的に示しているが、当該凹凸構造は入射光の波長以下の凹凸ピッチで形成されていてもよい。この構成により、ｎ型半導体層３１の表面における光の反射率が大幅に低減され、光電変換層に入射する外光の光量を高め、変換効率の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態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勿論である。

例えば以上の実施形態では、基板１０の表面に凹凸構造を形成するようにしたが、基板１０の表面に形成された層あるいは膜の表面に凹凸構造を形成する場合にも本発明は適用可能である。具体的には、シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜や、ガラス基板の表面に形成された透明電極膜に対して凹凸構造を付与する場合にも、本発明を好適に実施することができる。

１０…基板
１０ｓ…表面
１１…微粒子
２３…光源
２５…感光ドラム
２８…転写ローラ
２９…直流電源
４０…搬送機構
５０…転写機構
６０…現像ユニット
１００…基板処理装置

Claims (10)

1. 基板を支持する支持機構と、
   感光体と、前記基板の表面に凹凸構造を形成するために、前記凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画することが可能な光源とを有し、前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に付着した粒子を、前記支持された基板の表面に転写する転写機構と
   を具備する基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記転写機構は、前記感光体から前記基板の表面に前記粒子を転写させるための電界を形成するように、前記基板に電圧を印加する電圧印加部を有する基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記電圧印加部は、パルス状の電圧を前記基板に印加する基板処理装置。
4. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記光源は、青色及び青紫色の領域のうちいずれか１つの領域の波長の光を前記感光体に照射する基板処理装置。
5. 基板の表面に形成すべき凹凸構造に対応する潜像パターンを前記感光体に描画し、
   前記潜像パターンに応じて選択的に前記感光体に粒子を付着させ、
   前記感光体に付着した前記粒子を前記基板の表面に転写し、
   前記転写された粒子をマスクとして、前記基板の表面をエッチングする
   基板処理方法。
6. 請求項５に記載の基板処理方法であって、
   前記エッチングは、前記エッチングにより前記マスクを除去することを含む
   基板処理方法。
7. 請求項５に記載の基板処理方法であって、
   前記粒子は、有機物材料である
   基板処理方法。
8. 請求項５に記載の基板処理方法であって、
   前記基板は、前記表面に発光層が形成される発光ダイオード用のサファイア基板である
   基板処理方法。
9. 請求項５に記載の基板処理方法であって、
   前記基板は、前記表面に光電変換層が形成される光電変換デバイス用のシリコン基板である
   基板処理方法。
10. 感光体に描画された潜像パターンに応じて感光体に選択的に付着した粒子が転写される表面と、
    前記粒子をマスクとして、前記表面をエッチングすることで前記表面に形成された凹凸構造と
    を具備する基板。

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