JPWO2013150804A1 - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013150804A1 JPWO2013150804A1 JP2014509065A JP2014509065A JPWO2013150804A1 JP WO2013150804 A1 JPWO2013150804 A1 JP WO2013150804A1 JP 2014509065 A JP2014509065 A JP 2014509065A JP 2014509065 A JP2014509065 A JP 2014509065A JP WO2013150804 A1 JPWO2013150804 A1 JP WO2013150804A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- etching
- silicon substrate
- dry etching
- processing chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 133
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 84
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 66
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- -1 hydrocarbon fluoride Chemical class 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000039 hydrogen halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012433 hydrogen halide Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0236—Special surface textures
- H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
光散乱封じ込め効果を有効に発揮すると共に、後工程で所定の薄膜を形成するような場合でもカバレッジよく成膜できるようにしたテクスチャー構造を持つシリコン基板を効率よく製造できる低コストのドライエッチング方法を提供する。シリコン基板Ｗを配置した減圧下の成膜室１２内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスと酸素ガスとを含む第１のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面をエッチングする第１工程と、第１工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスを含む第２エッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第２工程とを含む。
Description
本発明は、シリコン基板表面にテクスチャー構造を形成するためのドライエッチング方法に関し、より詳しくは、結晶系太陽電池の製造工程において、シリコン基板に対し、その表面に高い光散乱封じ込め効果を発揮するテクスチャー構造を形成するために用いられるものに関する。
単結晶や多結晶のシリコン基板を用いた結晶系太陽電池において、シリコン基板表面にドライエッチングにより凹凸形状を形成して粗面化する（テクスチャー構造を付与する）ことで、シリコン基板表面に入射した光の反射を低減させて光電変換効率の向上を図ることが従来から進められている。また、シリコンのインゴットをスライスして結晶系太陽電池用のシリコン基板を得る際、スライス時に生じるシリコン基板のダメージ層を除去する工程からテクスチャー構造を形成する工程までをドライエッチングにより一括して処理することが例えば特許文献１で知られている。
上記特許文献１のものでは、ドライエッチング装置の処理室内にて、先ず、スライス時に生じたシリコン基板表面のダメージ層を除去するため、例えば、酸素ガスとダメージ層除去用のＳＦ６ガスとを所定流量で導入し、シリコン基板を保持するステージに高周波電源から電力投入し、シリコン基板表面をドライエッチングしてダメージ層が除去される。引き続き、処理室内に、例えば、酸素ガスとテクスチャー形成用のＣｌ２ガス及びＮＦ３ガスとを導入し、ステージに高周波電源から電力投入し、シリコン基板表面をドライエッチングすることで、ダメージ層が除去されたシリコン基板面にテクスチャー構造が形成される。
ところで、上記の如く、ドライエッチングにより、シリコン基板表面にテクスチャー構造を形成した場合、エッチング後のシリコン基板表面には、エッチング時に生じた反応生成物が堆積している。また、シリコン表面は凹凸を繰り返すものとなるが、その頂部や谷部が尖った鋭利なものとなっている（つまり、断面形状を視ると、ノコギリ刃状となる）。このような場合に、後工程でシリコン基板表面に、例えば真空成膜装置を用いて反射防止膜を成膜すると、その頂部や谷部とに効率よく成膜されず、カバレッジが悪くなる等の問題が生じる。
このため、フッ酸と硝酸の混合液等のエッチング液を用いたウエットエッチングにより、反応生成物を除去すると共に、頂部や谷部に対し丸みを持たせるラウンド加工を行うことが提案される。然し、ラウンド加工のために別途ウエットエッチング用の設備が必要となり、生産性が悪いだけでなく、廃液の処理等も必要となってコスト高を招く。
本発明は、以上の点に鑑み、光散乱封じ込め効果を有効に発揮すると共に、後工程で所定の薄膜を形成するような場合でもカバレッジよく成膜できるようにしたテクスチャー構造を持つシリコン基板を効率よく製造できる低コストのドライエッチング方法を提供することをその課題とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は、シリコン基板表面にテクスチャー構造を形成するためのドライエッチング方法であって、シリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスと酸素ガスとを含む第１のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面をエッチングする第１工程と、第１工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスを含む第２エッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第２工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、第１工程においてシリコン基板表面にテクスチャー構造が形成される。つまり、例えば、ＣＦ４等のフッ素含有ガス（流量比２０〜６０％）と、Ｃｌ２等のハロゲンガスやＨＢｒ等のハロゲン化水素ガスのようなハロゲン含有ガス（流量比２５〜７０％）と、酸素ガス（流量比１０〜４０％）とを含む第１のエッチングガスを処理室に導入し、例えば当該処理室内でシリコン基板を保持する基板ステージに高周波電力を投入する。これにより、処理室内にプラズマが形成され、プラズマ中の活性種やイオン種がシリコン基板表面に入射してエッチングが進行する。このとき、基板表面に堆積したシリコン酸化物やハイドロカーボン系のフッ化物等がマスクの役割を果たすことで、シリコン表面が凹凸形状にエッチングされて粗面化され、テクスチャー構造となる。
次に、第２工程においてシリコン基板表面に形成されたテクスチャー構造に対して、第１工程のエッチング時にシリコン基板表面に堆積した、シリコン酸化物やハイドロカーボン系のフッ化物等の反応生成物を除去するクリーニング処理が真空雰囲気中で施される。つまり、例えば、ＣＦ４等のフッ素含有ガスからなる第２のエッチングガスを処理室に導入し、当該処理室内でシリコン基板を保持する基板ステージに高周波電力を投入する。これにより、プラズマ中の活性種やイオン種にてシリコン基板表面に堆積した反応生成物が除去される。この場合、処理室を画成する真空チャンバの壁面（防着板を含む）もクリーニングされる。この場合、エッチングガスが酸素ガスを含んでいてもよい。
このように本発明においては、テクスチャー構造の形成と、第１工程後のシリコン基板表面のクリーニングとをドライエッチングにより夫々行うことで、テクスチャー構造をシリコン基板に効率よく製造できる。その上、ウエットエッチングを用いないため、高い生産性を達成でき、しかも、コストダウンを図ることができる。
本発明においては、第２工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方を主成分とし、これに酸素ガスを添加した第３エッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第３工程を更に含むことが好ましい。これによれば、シリコン基板表面に形成されたテクスチャー構造に対してラウンド加工が引き続き施される。つまり、例えば、ＣＦ４等のフッ素含有ガス（流量比４０〜９５％）と、酸素ガス（流量比５〜６０％）とを含む第３のエッチングガスを処理室に導入し、当該処理室内でシリコン基板を保持する基板ステージに高周波電力を投入する。これにより、プラズマ中の活性種やイオン種がシリコン基板表面に入射してエッチングが進行し、第１工程で形成されたシリコン基板表面のテクスチャー構造における頂部や谷部がラウンド加工される。この場合、酸素ガスを添加するのは、酸素ガスの流量を調整することで、エッチングレートを制御して最適な形状を得るためである。結果として、当該テクスチャー構造に対するラウンド加工までがドライエッチングで行うことが可能となり、後工程で所定の薄膜を形成するような場合でも、カバレッジよく成膜できるようになる。
本発明において、同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第１のエッチングガス中のハロゲン含有ガスと酸素ガスとの当該処理室内への導入を停止して第１のエッチングガスから第２のエッチングガスに切り換えて第１工程と第２工程とを連続して行うことが好ましい。また、同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、酸素ガスの導入を再開して第２のエッチングガスから第３のエッチングガスに切り換えて第２工程と第３工程とを連続して行うことが好ましい。このような同一処理室内での一括したドライエッチングを行うことで、更なる生産性の向上と低コスト化を図ることができる。
本発明において、第１工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方を主成分とし、これに酸素ガスを添加した第３のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第３工程を更に含み、第２工程にて第３工程でエッチング済みのシリコン基板表面を更にエッチングするようにしてもよい。この場合も、テクスチャー構造の形成と、当該テクスチャー構造に対するラウンド加工と、第３工程後のシリコン基板表面のクリーニングとをドライエッチングにより夫々行うことで、テクスチャー構造をシリコン基板に効率よく製造できる。その上、ウエットエッチングを用いないため、高い生産性を達成でき、しかも、コストダウンを図ることができる。
本発明において、同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第１のエッチングガス中のフッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方の当該処理室内への導入を停止して第１のエッチングガスから第３のエッチングガスに切り換えて第１工程と第３工程とを連続して行うことが好ましい。また、同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第３のエッチングガスから第２のエッチングガスに切り換えて第３工程と第２工程とを連続して行うことが好ましい。このような同一処理室内での一括したドライエッチングを行うことで、更なる生産性の向上と低コスト化を図ることができる。
なお、第１工程及び第３工程における酸素ガスの導入を、流量制御手段を有する単一のガス導入系により行い、第１工程における酸素流量比を１０〜４０％の範囲とし、第３工程における酸素流量比を５〜６０％の範囲となるように流量制御手段を制御することが好ましい。ここで、第１工程における酸素流量比（処理室に導入する第１のエッチングガスの総流量における第１のエッチングガス中の酸素ガスの流量比）が上記範囲以外であると、テクスチャー構造を形成できないという問題があり、他方で、第３工程における酸素流量比が上記範囲以外であると、エッチングレートが速すぎるか又は遅すぎて、エッチング形状を制御できないという問題がある。
以下、図面を参照して、処理対象物を、結晶系太陽電池に用いられる単結晶や多結晶のシリコン基板（以下、単に基板Ｗという）とし、その表面にテクスチャー構造を形成する本発明の実施形態のドライエッチング方法を説明する。なお、結晶系太陽電池の構造は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
図１には、本実施形態のドライエッチング方法を実施し得るドライエッチング装置ＥＭが示されている。以下では、後述するシャワープレートから基板Ｗに向かう方向を下方、基板Ｗからシャワープレートに向かう方向を上方として説明する。
ドライエッチング装置ＥＭは、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどを備えた真空排気手段１１を介して所定の真空度に減圧保持できる真空チャンバ１を備え、成膜室１２を画成する。成膜室１２の下部空間には基板ステージ２が設けられている。基板ステージ２には、高周波電源３からの出力３１が接続されている。基板ステージ２に対向させるように成膜室１２の上部にはシャワープレート４が設けられている。シャワープレート４は、真空チャンバ１の内壁面に突設した環状の支持壁１３の下端で保持され、支持壁１３とシャワープレート４とで画成された空間４１にはエッチングガスを導入するガス導入系５が設けられている。
ガス導入系５は、空間４１に通じる合流ガス管５１を備える、合流ガス管５１には、マスフローコントローラ等の閉止機能を有する流量制御手段５２ａ、５２ｂ、５２ｃが介設されたガス管５３ａ、５３ｂ、５３ｃが夫々接続され、第１〜第３のガス源５４ａ、５４ｂ、５４ｃに夫々連通している。これにより、ガス種毎に流量制御して処理室１２に導入できるようになっている。本実施形態では、第１工程と第２工程と第３工程とを連続して実施できるように、第１のガス源５４ａのガスは、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣｘＨｙＦｚ等のフッ素含有ガスからなり、第２のガス源５４ｂのガスはＣｌ２等のハロゲンガスやＨＢｒ等のハロゲン化水素ガスのようなハロゲン含有ガスからなり、第２のガス源５４ｂのガスは酸素ガスからなる。以下、上記ドライエッチング装置ＥＭを用いた第１実施形態のエッチング方法について具体的に説明する。
先ず、処理室１２が所定真空度（例えば、１０−５Ｐａ）に達した状態で、図外の真空ロボットにより基板Ｗを搬送し、基板ステージ２に保持させる。次に、第１工程として、ガス導入系５の各流量制御弁５２ａ〜５２ｃを介して、第１〜第３のガス源５４ａ、５４ｂ、５４ｃから第１のエッチングガスを空間４１からシャワープレート４を介して処理室１２内に導入する。第１のエッチングガスとして、フッ素含有ガスとしてのＣＦ４と、ハロゲン含有ガスとしてのＣｌ２と、酸素ガスとからなり、そして、処理室１２内に導入するガスの総流量に対するフッ素含有ガスの流量比を２０〜６０％の範囲、ハロゲン含有ガスの流量比を２５〜７０％の範囲、酸素ガスの流量比を１０〜４０％の範囲とする（この場合、減圧下の処理室１２内の圧力は３０〜２５０Ｐａとする）。各ガスの流量比は、処理室１２のサイズや他のプロセス条件に応じて、上記範囲内で適宜設定できる（第３工程においても同様）。これに併せて、高周波電源３を介して基板ステージ２に放電用電力を投入する。この場合の投入電力は、電力密度が０．５〜１．８Ｗ／ｃｍ２となるように適宜設定する。これにより、第１工程において基板Ｗ表面にテクスチャー構造が形成される。つまり、処理室１２内にプラズマが形成され、プラズマ中の活性種やイオン種が基板Ｗ表面に入射してエッチングが進行する。このとき、基板表面に堆積した酸素がマスクの役割を果たすことで、シリコン表面が凹凸形状にエッチングされて粗面化され、テクスチャー構造となる。
上記第１工程におけるエッチングを所定時間行った後、連続して第２工程としてクリーニング処理を実施する。即ち、高周波電源３からの放電用電力の投入を停止せずに、流量制御手段５２ｂを閉弁してハロゲン含有ガスとしてのＣｌ２の処理室１２内への導入を停止すると共に、流量制御手段５２ｃを閉弁して酸素ガスの処理室１２内への導入を停止させることで第１のエッチングガスから第２のエッチングガスに切り換える。この第２工程により、上記第１工程のエッチング時に基板表面に堆積したシリコン酸化物やハイドロカーボン系のフッ化物等の反応生成物（「エッチング残渣」ともいう）が除去される。これと共に、処理室１２を画成する真空チャンバ１の内壁面（防着板を含む）もクリーニングされる。
上記第２工程におけるエッチングを所定時間行った後、連続して第３工程を実施する。即ち、高周波電源３からの放電用電力の投入を停止せずに、流量制御手段５２ｃを開弁して酸素ガスの処理室１２内への導入を再開させて第２のエッチングガスから第３のエッチングガスに切り換える。このとき、処理室１２内に導入するガスの総流量に対するフッ素含有ガスの流量比を４０〜９５％の範囲、酸素ガスの流量比を５〜６０％の範囲とする（この場合、減圧下の処理室１２内の圧力は２０〜１５０Ｐａとする）。
この第３工程により、基板Ｗ表面に形成されたテクスチャー構造に対してラウンド加工が施される。つまり、基板Ｗ表面に入射するプラズマ中の活性種やイオン種により、第１工程で形成されたシリコン基板表面のテクスチャー構造における頂部や谷部がラウンド加工される。この場合、酸素ガスを添加するのは、酸素ガスの流量を調整することで、エッチングレートを制御して最適な形状を得るためである。尚、第３工程によりテクスチャー構造が反応生成物で覆われた場合には、上記第２工程を再度行うようにしてもよい。
第１工程における酸素流量比を１０〜４０％の範囲とし、第３工程における酸素流量比を５〜６０％の範囲となるように流量制御手段を制御することで、第１工程におけるテクスチャー構造の形成と、第３工程におけるラウンド加工とを効率よく行うことができる。なお、第１工程における酸素流量比（処理室に導入する第１のエッチングガスの総流量における酸素ガスの流量比）が上記範囲以外であると、テクスチャー構造を形成できないという問題があり、他方で、第３工程における酸素流量比（処理室１２に導入する第３のエッチングガスの総流量における酸素ガスの流量比）が上記範囲以外であると、エッチングレートが速すぎるか又は遅すぎて、エッチング形状を制御できないという問題がある。
次に、上記ドライエッチング装置ＥＭを用いた第２実施形態のエッチング方法について説明する。第２実施形態のエッチング方法は、第２工程と第３工程の順番を逆にしたことを除いて、上記第１実施形態のエッチング方法と同じである。ここで、高周波電源３からの放電用電力の投入を停止せずにエッチングガスを切り替えることにより、同一処理室にて、第１工程、第３工程、第２工程をこの順番で連続して行うことが好ましい。各工程のガス流量等の条件については、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。本実施形態によれば、最後にクリーニングを行うため、ラウンド加工されたテクスチャー構造が反応生成物で覆われることを確実に防止できる。一方、第１工程で基板表面に形成される反応生成物はシリコンを含むため、第３工程のラウンド加工時にこの反応生成物もエッチングされるため、第３工程にて所望の表面状態を得るまでの処理時間が上記第１実施形態よりも長くなる場合がある。尚、太陽電池の製造ラインにおけるドライエッチングの前後の工程や、ドライエッチングの諸条件等を考慮して、第１実施形態と第２実施形態のうちのいずれか一方を適宜選択するようにしてもよい。
以上によれば、単一のドライエッチング装置ＥＭにより、テクスチャー構造の形成と当該テクスチャー構造に対するラウンド加工とを行うことで、光散乱封じ込め効果を発揮すると共に、後工程で所定の薄膜を形成するような場合でも、カバレッジよく成膜できるようにしたテクスチャー構造をシリコン基板に効率よく製造できる。その上、ウエットエッチングを用いないため、高い生産性を達成でき、しかも、コストダウンを図ることができる。なお、シリコンのインゴットをスライスして基板Ｗを得る際、スライス時に生じる基板Ｗのダメージ層を除去する工程を上記第１工程に先立って同一の処理室１２内で行うことができる。この場合、ドライエッチングの条件は、上記従来例のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
次に、図１に示すドライエッチング装置ＥＭを用いて行った実施例について説明する。第１実施例では、基板として公知の方法で得た多結晶シリコン基板を用い、第１工程の条件として、第１のエッチングガスをＣＦ４とＣｌ２と酸素ガスとし、そのＣＦ４：Ｃｌ２：酸素ガスの流量を３００：１０００：２００ｓｃｃｍ（このときの流量比は２０：６７：１３％）とし、エッチング時の処理室１２の圧力を６０Ｐａとし、高周波電源３からの投入電力を２ｋＷとし、９０秒間、前記処理を行った。第２工程の条件として、第２のエッチングガスをＣＦ４とし、そのＣＦ４の流量を３００ｓｃｃｍとし、エッチング時の処理室１２の圧力を６０Ｐａとし、高周波電源３からの投入電力を１．５ｋＷとし、１０秒間、前記クリーニング処理を行った。第３工程の条件として、第３のエッチングガスをＣＦ４と酸素ガスとし、そのＣＦ４：酸素ガスの流量を３００：５０ｓｃｃｍ（このときの流量比は８６：１４％）とし、エッチング時の処理室の圧力を６０Ｐａとし、高周波電源３からの投入電力を１．０ｋＷとし、１０秒間、前記処理を行った。図２（ａ）には、第２工程を実施した直後、図２（ｂ）には、第３工程を実施した直後の基板のＳＥＭ写真を夫々示す。これによれば、ドライエッチングによりテクスチャー構造をシリコン基板に効率よく製造できることが判る。
第２実施例では、基板として公知の方法で得た多結晶シリコン基板を用い、第１工程、第３工程、第２工程をこの順で連続して行った。このとき、第１工程の条件として、第１のエッチングガスをＣＦ４とＣｌ２と酸素ガスとし、そのＣＦ４：Ｃｌ２：酸素ガスの流量比を６０：３０：１０％とし、エッチング時の処理室１２の圧力を２０〜１５０Ｐａの範囲内とし、高周波電源３からの投入電力を２９．５ｋＷとし、処理時間を７５秒間とした。第３工程の条件として、第３のエッチングガスをＣＦ４と酸素ガスとし、そのＣＦ４：酸素ガスの流量比を９０：１０％とし、エッチング時の処理室の圧力を上記２０〜１５０Ｐａの範囲内とし、高周波電源３からの投入電力を１５ｋＷとし、処理時間を１５秒間とした。第２工程の条件として、第２のエッチングガスをＣＦ４とし、そのＣＦ４を第３工程と同等の流量で導入し、エッチング時の処理室１２の圧力を上記２０〜１５０Ｐａの範囲内とし、高周波電源３からの投入電力を１５ｋＷとし、処理時間を１０秒間とした。図３（ａ）には、第１工程を実施した直後、図３（ｂ）には、第３工程を実施した直後、図３（ｃ）には、第２工程を実施した直後の基板のＳＥＭ写真を夫々示す。これによれば、第１工程後は基板表面が全体的に反応生成物で覆われ、第２工程後にはテクスチャー構造の頂部及び谷部がラウンドされ、頂部に反応生成物（写真中、白く光っている部分）が残っているが、第３工程後には頂部の反応生成物が完全に除去されており、ドライエッチングによりテクスチャー構造をシリコン基板に効率よく製造できることが判った。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、本発明のドライエッチング方法を実施し得るドライエッチング装置ＥＭとして、基板ステージ２に電力投入するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、誘導結合型放電を用いるドライエッチング装置等、本発明のドライエッチング方法は他の形式のドライエッチング装置にも広く適用可能である。
上記実施形態では、単一のドライエッチング処理装置ＥＭにて第１工程、第２工程及び第３工程を実施したが、これを別個に行うこともでき、更に、第２工程でハロゲン含有ガスを停止するものを例に説明したが、フッ素含有ガスを停止するようにしてもよい。また、上記実施形態では、フッ素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び酸素ガスを夫々別のガス源としているが、フッ素含有ガスと酸素ガスとの混合ガス、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの混合ガスを夫々ガス源としてもよい。
上記実施形態では、第２工程で酸素ガスを停止するものを例に説明したが、流星制御手段５２ｃを制御して、第１工程よりも第２工程の酸素ガスの導入量を低下させてもよい。このとき、処理室１２内に導入するガスの総流量に体するハロゲン含有ガスの流量比を６０〜９０％の範囲、酸素ガスの流量比を１０〜４０％の範囲とする（この場合、減圧下の処理室１２内の圧力は４０〜１５０Ｐａとする）。
ＥＭ…ドライエッチング装置、１２…処理室、２…基板ステージ、３…高周波電源、４…シャワープレート、５…ガス導入系、５２ａ〜５２ｃ…マスフローコントローラ（流量制御手段）、５３ａ〜５３ｃ…ガス管、５４ａ〜５４ｃ…（フッ素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び酸素ガス用の各）ガス源、Ｗ…基板（シリコン基板）。
Claims (8)
- シリコン基板表面にテクスチャー構造を形成するためのドライエッチング方法であって、
シリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスと酸素ガスとを含む第１のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面をエッチングする第１工程と、
第１工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスを含む第２エッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第２工程と、を含むことを特徴とするドライエッチング方法。 - 第２工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方を主成分とし、これに酸素ガスを添加した第３のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第３工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。
- 同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第１のエッチングガス中のハロゲン含有ガスと酸素ガスとの当該処理室内への導入を停止して第１のエッチングガスから第２のエッチングガスに切り換えて第１工程と第２工程とを連続して行うことを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング方法。
- 同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、酸素ガスの導入を再開して第２のエッチングガスから第３のエッチングガスに切り換えて第２工程と第３工程とを連続して行うことを特徴とする請求項２記載のドライエッチング方法。
- 第１工程でエッチング済みのシリコン基板を配置した減圧下の成膜室内に、フッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方を主成分とし、これに酸素ガスを添加した第３のエッチングガスを導入し、放電用電力を投入してシリコン基板表面を更にエッチングする第３工程を更に含み、
第２工程にて第３工程でエッチング済みのシリコン基板表面を更にエッチングすることを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。 - 同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第１のエッチングガス中のフッ素含有ガスとハロゲン含有ガスとのいずれか一方の当該処理室内への導入を停止して第１のエッチングガスから第３のエッチングガスに切り換えて第１工程と第３工程とを連続して行うことを特徴とする請求項５記載のドライエッチング方法。
- 同一の処理室内にて、放電用電力の投入を停止せずに、第３のエッチングガスから第２のエッチングガスに切り換えて第３工程と第２工程とを連続して行うことを特徴とする請求項５または６記載のドライエッチング方法。
- 第１工程及び第３工程における酸素ガスの導入を、流量制御手段を有する単一のガス導入系により行い、第１工程における酸素流量比を１０〜４０％の範囲とし、第３工程における酸素流量比を５〜６０％の範囲となるように流量制御手段を制御することを特徴とする請求項２または５記載のドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014509065A JP5901744B2 (ja) | 2012-04-06 | 2013-04-08 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012087027 | 2012-04-06 | ||
| JP2012087027 | 2012-04-06 | ||
| JP2014509065A JP5901744B2 (ja) | 2012-04-06 | 2013-04-08 | ドライエッチング方法 |
| PCT/JP2013/002388 WO2013150804A1 (ja) | 2012-04-06 | 2013-04-08 | ドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2013150804A1 true JPWO2013150804A1 (ja) | 2015-12-17 |
| JP5901744B2 JP5901744B2 (ja) | 2016-04-13 |
Family
ID=49300305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014509065A Active JP5901744B2 (ja) | 2012-04-06 | 2013-04-08 | ドライエッチング方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5901744B2 (ja) |
| KR (1) | KR101615682B1 (ja) |
| CN (1) | CN104205308B (ja) |
| WO (1) | WO2013150804A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7349861B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2023-09-25 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法、ダメージ層の除去方法、および記憶媒体 |
| CN114464699A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-10 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种硅片处理方法和装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076404A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Kyocera Corp | シリコン基板の粗面化法 |
| JP2010034155A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Ulvac Japan Ltd | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 |
| JP2010034156A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Ulvac Japan Ltd | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 |
| WO2010105703A1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw (Imec) | Method for plasma texturing |
| JP2013008876A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ulvac Japan Ltd | ドライエッチング方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101800264B (zh) * | 2010-02-20 | 2012-01-18 | 山东力诺太阳能电力股份有限公司 | 一种晶体硅太阳能电池干法刻蚀制绒工艺 |
-
2013
- 2013-04-08 KR KR1020147031268A patent/KR101615682B1/ko active IP Right Grant
- 2013-04-08 CN CN201380016736.1A patent/CN104205308B/zh active Active
- 2013-04-08 JP JP2014509065A patent/JP5901744B2/ja active Active
- 2013-04-08 WO PCT/JP2013/002388 patent/WO2013150804A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076404A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Kyocera Corp | シリコン基板の粗面化法 |
| JP2010034155A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Ulvac Japan Ltd | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 |
| JP2010034156A (ja) * | 2008-07-25 | 2010-02-12 | Ulvac Japan Ltd | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 |
| WO2010105703A1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw (Imec) | Method for plasma texturing |
| JP2013008876A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Ulvac Japan Ltd | ドライエッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104205308B (zh) | 2016-08-17 |
| CN104205308A (zh) | 2014-12-10 |
| JP5901744B2 (ja) | 2016-04-13 |
| KR20150000501A (ko) | 2015-01-02 |
| WO2013150804A1 (ja) | 2013-10-10 |
| KR101615682B1 (ko) | 2016-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI770310B (zh) | 用於間隔件界定圖案化之垂直間隔件的形成方法 | |
| JP6882469B2 (ja) | 高アスペクト比の構造体のための除去方法 | |
| US8877539B2 (en) | Method for producing a photovoltaic cell including the preparation of the surface of a crystalline silicon substrate | |
| JP5823160B2 (ja) | 堆積物除去方法 | |
| US9177816B2 (en) | Deposit removal method | |
| TW201947685A (zh) | 用於氣體副產品消除和前級管線清潔的設備 | |
| JP5901744B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP2010034156A (ja) | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 | |
| JP5888674B2 (ja) | エッチング装置およびエッチング方法およびクリーニング装置 | |
| JP5466837B2 (ja) | テクスチャーの形成方法 | |
| JP2011035262A (ja) | 結晶系太陽電池の製造における処理方法及び処理装置 | |
| JP5773777B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP5705322B2 (ja) | シリコン含有膜の製造方法 | |
| JP2010034155A (ja) | テクスチャー形成方法及び真空処理装置 | |
| JP4652282B2 (ja) | シリコン基板の表面処理方法および太陽電池セルの製造方法 | |
| EP2819150B1 (en) | Deposit removing method | |
| TWI768564B (zh) | 用於蝕刻硬體之基於氫電漿清洗處理 | |
| JP2013008753A (ja) | 球状光電変換素子の製造方法。 | |
| JP5642427B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP2013168505A (ja) | テクスチャー構造形成方法 | |
| Kim et al. | Dry etching of germanium using inductively coupled Ar/CCl 2 F 2/Cl 2 plasma | |
| JP2013247161A (ja) | ドライエッチング装置 | |
| CN1967773B (zh) | 深沟道器件的刻蚀方法 | |
| US9653282B2 (en) | Silicon-containing substrate cleaning procedure | |
| JP2013247157A (ja) | ドライエッチング装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151110 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160301 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160308 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5901744 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |