KR101825238B1 - 광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형의 제조 방법 - Google Patents

광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판의 제조 방법은, 기판에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 기판의 표면을 따라서 이차원상으로 배열되도록, 기판의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방을 기판의 표면에 도달시키는 제1 공정과, 제1 공정 후, 기판의 표면에 에칭 처리를 시행하는 것에 의해, 기판의 표면에 요철을 형성하는 제2 공정을 구비한다.

Description

광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHT-ABSORBING SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING DIE FOR MANUFACTURING LIGHT-ABSORBING SUBSTRATE}
본 발명은, 예를 들면 태양 전지 등에 이용되는 광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형(成形型)의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 기술 분야의 광 흡수 기판의 제조 방법으로서, 기판의 표면에 요철을 형성하기 위해서, 기판의 표면에 마스킹 패턴을 형성하고, 그 마스킹 패턴을 마스크로 하여 기판의 표면에 에칭 처리를 시행하는 방법이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본특허공개 2001－223370호 공보
그렇지만, 상술한 바와 같은 광 흡수 기판의 제조 방법으로서는, 오목부의 위치 및 형상을 제어할 수 있지만, 마스킹 패턴을 형성하는데 수고를 필요로 한다.
이에, 본 발명은, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 간단하게 제조할 수 있는 광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면의 광 흡수 기판의 제조 방법은, 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판의 제조 방법으로서, 기판에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 기판의 표면을 따라서 이차원상(狀)으로 배열되도록, 기판의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 발생하는 균열의 적어도 일방을 기판의 표면에 도달시키는 제1 공정과, 제1 공정 후, 기판의 표면에 에칭 처리를 시행하는 것에 의해, 기판의 표면에 요철을 형성하는 제2 공정을 구비한다.
이 광 흡수 기판의 제조 방법에서는, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 발생하는 균열의 적어도 일방이 기판의 표면에 도달하고 있으므로, 개질 영역의 각각을 기점(起点)으로 하여 에칭이 선택적으로 진행하여, 기판의 표면에 복수의 오목부가 형성된다. 이 때, 개질 영역의 위치, 즉 오목부의 위치는, 레이저광의 조사 조건에 의해서 제어할 수 있다. 게다가, 오목부의 형상은, 에칭의 처리 조건에 의해서 제어할 수 있다. 따라서, 이 광 흡수 기판의 제조 방법에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 간단하게 제조하는 것이 가능해진다.
여기서, 제2 공정에서는, 에칭 처리로서 이방성 에칭 처리를 시행해도 괜찮다. 이것에 의하면, 기판의 표면에 형성되는 복수의 오목부 사이에서의 형상의 편차를 억제할 수 있다.
게다가, 제2 공정에서는, 이방성 에칭 처리를 시행한 후, 에칭 처리로서 등방성 에칭 처리를 시행해도 괜찮다. 이것에 의하면, 기판의 표면에 형성된 복수의 오목부의 내면을 매끄럽게 할 수 있다.
또, 제1 공정에서는, 레이저광의 편광 방향을 따르도록, 기판의 표면을 따라서 레이저광을 상대적으로 이동시켜도 괜찮다. 이것에 의하면, 기판의 표면에 형성되는 복수의 오목부 사이에서의 형상의 편차를 보다 한층 억제할 수 있다.
또, 제1 공정에서는, 기판의 표면과 레이저광의 집광점(集光点)과의 거리를 변화시켜 레이저광을 복수회 조사하는 것에 의해, 개질 영역의 각각을 형성해도 좋다. 이것에 의하면, 오목부의 개구의 넓이에 대한 오목부의 깊이(어스펙트비(aspect比))가 보다 크게 되도록 오목부를 형성할 수 있다.
또, 본 발명의 일측면의 성형형(成形型)의 제조 방법은, 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 제조하기 위한 성형형의 제조 방법으로서, 기판에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 기판의 표면을 따라서 이차원상으로 배열되도록, 기판의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 발생하는 균열의 적어도 일방을 기판의 표면에 도달시키는 제1 공정과, 제1 공정 후, 기판의 표면에 에칭 처리를 시행하는 것에 의해, 기판의 표면에 요철을 형성하는 제2 공정과, 제2 공정 후, 기판의 표면의 형상을 전사(轉寫)하는 것에 의해, 성형형을 얻는 제3 공정을 구비한다.
이 성형형의 제조 방법에서는, 개질 영역 및 개질 영역으로부터 발생하는 균열의 적어도 일방이 기판의 표면에 도달하고 있으므로, 개질 영역의 각각을 기점으로 하여 에칭이 선택적으로 진행하여, 기판의 표면에 복수의 오목부가 형성된다. 이 때, 개질 영역의 위치, 즉 오목부의 위치는, 레이저광의 조사 조건에 의해서 제어할 수 있다. 게다가, 오목부의 형상은, 에칭의 처리 조건에 의해서 제어할 수 있다. 그리고, 이와 같이 오목부의 위치 및 형상이 제어된 기판의 표면의 형상이 전사되므로, 기판의 표면에 형성된 요철과 상보적인 관계를 가지는 요철이 형성된 성형형이 얻어진다. 따라서, 이 성형형의 제조 방법에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 제조할 수 있는 성형형을 제조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 간단하게 제조할 수 있는 광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에 의해서 제조된 광 흡수 기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제1 공정을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제1 공정을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제2 공정을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제2 공정을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제2 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제1 공정을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제1 공정을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태의 광 흡수 기판의 제조 방법에서의 제2 공정을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태의 성형형의 제조 방법에 의해서 제조된 성형형의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태의 성형형의 제조 방법에서의 제3 공정을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태의 성형형의 제조 방법에서의 제3 공정을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태의 성형형의 제조 방법에서의 제3 공정을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
[광 흡수 기판의 제조 방법］
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 광 흡수 기판(1)은, 요철(평균 10㎛ 정도의 고저차(高低差))의 표면(2)을 가지고 있다. 광 흡수 기판(1)은, 태양 전지에 이용되는 것으로서, 표면(2)을 (100)면으로 하는 직사각형 판상(板狀)의 단결정 실리콘 기판으로 이루어진다. 표면(2)은, 이른바 무반사면(無反射面)이라고 칭해지는 것으로서, 태양광의 수광면(受光面)이 된다. 표면(2)에는, 이차원 매트릭스상(狀)으로 배열된 복수의 오목부(3), 및 평탄부(4)가 형성되어 있다. 각 오목부(3)는, 외측(개구측)을 향해 넓어지게 되는 사각뿔상으로 형성되어 있다. 또한, 평탄부(4)는, 태양 전지의 배선 전극 등이 형성되는 부분이다.
이상과 같이 구성된 광 흡수 기판(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 2, 3에 나타내어지는 바와 같이, 광 흡수 기판(1)의 모재(母材)인 기판(1A)을 준비한다. 기판(1A)은, 그 표면(2A)을 (100)면으로 하는 직사각형 판상의 단결정 실리콘 기판으로 이루어진다. 이어서, 기판(1A)에 대해, 그 두께 방향으로부터 보았을 경우에 광 흡수 기판(1)의 각 오목부(3)의 중심 위치와 대응하도록, 개질 영역(7)의 형성 예정 위치(5)를 설정한다. 각 형성 예정 위치(5)는, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방이 표면(2A)에 도달하도록, 표면(2A)으로부터 소정의 거리만큼 기판(1A)의 내측에 설정된다. 또한, 서로 이웃하는 형성 예정 위치(5)의 간격은, 10㎛ 정도이다.
이어서, 각 형성 예정 위치(5)에 레이저광(L)의 집광점(P)을 맞추어, 기판(1A)에 레이저광(L)을 조사한다. 이것에 의해, 표면(2A)을 따라서 이차원 매트릭스상으로 배열되도록, 기판(1A)의 내부에 복수의 개질 영역(7)을 형성하고, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방을 표면(2A)에 도달시킨다.
여기에서는, 개질 영역(7)을 형성하는 경우, 기판(1A)의 표면(2A)을 레이저광 입사면으로 하여 기판(1A)의 내부에 집광점(P)을 맞추어, 집광점(P)에서의 피크 파워 밀도 1×108W／cm2 이상 또한 펄스폭 1㎲ 이하의 조건으로, 파장 1064nm인 펄스 레이저광(L)을 기판(1A)에 조사한다. 이것에 의해, 레이저광(L)은, 기판(1A)의 표면(2A)을 투과하여, 기판(1A)의 내부의 형성 예정 위치(5, 즉, 레이저광(L)이 집광시켜지는 집광점(P)의 위치)의 근방에서 특히 흡수되며, 그 결과, 기판(1A)의 내부에 개질 영역(7)이 형성된다. 이와 같이, 기판(1A)의 내부에 개질 영역(7)을 형성하는 내부 흡수형 레이저 가공은, 표면(2A)에서 기판(1A)의 일부를 용융·증발시켜 표면(2A)에 오목부나 홈 등을 형성하는 표면 흡수형 레이저 가공과는 크게 다르다.
그런데, 개질 영역(7)은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와는 다른 상태가 된 영역이다. 개질 영역(7)으로서는, 기판(1A)의 재료에 따라서, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있으며, 이들이 혼재한 영역도 있다. 게다가, 개질 영역(7)으로서는, 기판(1A)의 재료에 따라서, 가공 대상물의 재료에서 개질 영역(7)의 밀도가 비(非)개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역이나, 격자 결함이 형성된 영역이 있다(이들을 종합하여 고밀도 전이 영역이라고도 한다).
또, 용융 처리 영역이나 굴절률 변화 영역, 개질 영역(7)의 밀도가 비개질 영역의 밀도와 비교하여 변화한 영역, 격자 결함이 형성된 영역은, 그들 영역의 내부나 개질 영역(7)과 비개질 영역과의 계면(界面)에 균열(갈라짐, 마이크로 크랙)을 더 내포하고 있는 경우가 있다. 내포되는 균열은 개질 영역(7)의 전면(全面)에 걸치는 경우나 일부분만이나 복수 부분에 형성되는 경우가 있다. 또한, 기판(1A)의 재료로서는, 단결정 실리콘에 한정되지 않고, 여러 가지를 선택할 수 있지만, 여기에서는, 단결정 실리콘이기 때문에, 개질 영역(7)으로서는, 주로 용융 처리 영역이 형성된다.
또, 레이저광(L)을 조사할 때에는, 직선 편광의 레이저광(L)의 편광 방향을 따르도록, 기판(1A)의 표면(2A)을 따라서 레이저광(L)을 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 각 형성 예정 위치(5)의 근방의 부분에서는, 레이저광(L)을 펄스 발진(發振)하여 집광점(P)에서의 피크 파워 밀도를 가공 역치 이상으로 하고, 그 이외의 부분에서는, 레이저광(L)을 연속 발진한다. 이것에 의해, 각 형성 예정 위치(5)에 개질 영역(7)이 형성되고, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방이 표면(2A)에 도달한다. 또한, 각 개질 영역(7)은, 적어도 1개의 개질 스포트(펄스 레이저광(L)의 1 펄스의 조사에 의해서 형성되는 개질 부분)를 포함하고 있다. 1개의 개질 영역(7)이 복수의 개질 스포트를 포함하는 경우, 복수의 개질 스포트는, 연속적으로 형성되어 있어도, 혹은 단속적으로 형성되어 있어도 괜찮지만, 복수의 개질 스포트 사이에서 적어도 균열이 연결되어 있는 것이 바람직하다.
개질 영역(7)을 형성한 후, 도 4, 5에 나타내어지는 바와 같이, 기판(1A)의 표면(2A)에 에칭 처리를 시행하는 것에 의해, 표면(2A)에 요철을 형성한다. 여기에서는, 에칭제로서 예를 들면 KOH(수산화 칼륨)을 선택하여, 이방성 에칭 처리를 시행한다. 이 때, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방이 표면(2A)에 도달하고 있으므로, 에칭제가 각 개질 영역(7)에 도달하여, 주위에 비해 에칭 레이트가 높은 각 개질 영역(7)을 기점으로 하여 에칭이 선택적으로 진행한다. 또한, 에칭 처리로서는, 에칭제에 기판(1A)을 침지(浸漬)하는 경우(디핑 방식：Dipping)와, 기판(1A)을 회전시키면서 에칭제를 도포하는 경우(스핀 에칭 방식：SpinEtching)가 있다.
그리고, 표면(2A)이 원하는 형상으로 된 단계에서, 에칭 처리를 종료시킨다. 이 이방성 에칭 처리에 의해서, 에칭 레이트가 낮은 (111)면이 노출하므로, 기판(1A)의 표면(2A)에는, 외측(개구측)을 향해 넓어지게 되는 사각뿔상의 오목부(3)가 형성된다. 이상에 의해, 기판(1A)의 표면(2A)이 광 흡수 기판(1)의 표면(2)이 되어, 요철의 표면(2)을 가지는 광 흡수 기판(1)이 얻어진다.
이상 설명한 바와 같이, 광 흡수 기판(1)의 제조 방법에서는, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방이 기판(1A)의 표면(2A)에 도달하고 있으므로, 각 개질 영역(7)을 기점으로 하여 에칭이 선택적으로 진행하여, 기판(1A)의 표면(2A)에 복수의 오목부(3)가 형성된다. 이 때, 개질 영역(7)의 위치, 즉 오목부(3)의 위치는, 레이저광(L)의 조사 조건(집광점(P)을 맞추는 위치, 레이저광(L)의 상대적 이동 속도, 레이저광(L)의 반복 주파수, 레이저광(L)의 역치의 전환 타이밍 등)에 의해서 용이하게 또한 정확하게 제어할 수 있다. 게다가, 오목부(3)의 형상은, 에칭의 처리 조건(에칭 시간, 에칭제의 사용 온도 등)에 의해서 용이하게 또한 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 따라서, 광 흡수 기판(1)의 제조 방법에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면(2)을 가지는 광 흡수 기판(1)을 간단하게 제조하는 것이 가능해진다.
또, 레이저광(L)을 조사할 때에는, 레이저광(L)의 편광 방향을 따르도록, 기판(1A)의 표면(2A)을 따라서 레이저광(L)을 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, 개질 영역(7), 개질 영역(7)으로부터 발생한 균열, 및 개질 영역(7)의 주위에서 열적 영향을 받은 영역의 상태가, 복수의 형성 예정 위치(5) 사이에서 안정화 한다. 이 때문에, 기판(1A)의 표면(2A)에 형성되는 복수의 오목부(3) 사이에서의 형상의 편차를 억제할 수 있다.
게다가, 에칭 처리로서, 기판(1A)의 표면(2A)에 이방성 에칭 처리를 시행하는 것도, 복수의 오목부(3) 사이에서의 형상의 편차의 억제에 기여한다. 여기에서는, 기판(1A)이 단결정 실리콘 기판으로 이루어지고, 표면(2A)이 (100)면이기 때문에, 개질 영역(7)을 기점으로 한 에칭의 진행에 의해 (111)면이 노출하여, 외측을 향해 넓어지게 되는 사각뿔상의 오목부(3)가 복수 형성된다.
또한, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 이방성 에칭 처리를 시행한 후, 등방성 에칭 처리를 더 시행해도 괜찮다. 이것에 의하면, 기판(1A)의 표면(2A)에 형성된 복수의 오목부(3)의 내면(3a)을 매끄럽게 할 수 있다. 여기에서는, 외측을 향해 넓어지게 되는 사각뿔상으로 형성된 오목부(3)의 내면(3a)이 매끄럽게 되어, 광 수집 효과가 높은 윈스톤콘(Winston cone) 형상에 가까운 형상의 오목부(3)가 형성된다.
또, 도 7, 8에 나타내어지는 바와 같이, 기판(1A)의 두께 방향을 따라서 늘어서도록, 기판(1A)의 표면(2A)으로부터의 거리가 다른 복수의 위치에 형성 예정 위치(5)를 설정하고, 각각의 형성 예정 위치(5)에 개질 영역(7)을 형성해도 좋다. 즉, 기판(1A)의 표면(2A)과 레이저광(L)의 집광점(P)과의 거리를 변화시켜 레이저광(L)을 복수회 조사하는 것에 의해, 각 개질 영역(7)을 형성해도 좋다. 이것에 의하면, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 에칭 처리를 시행하는 것에 의해, 오목부(3)의 개구의 넓이에 대한 오목부(3)의 깊이가 보다 큰(예를 들면 어스펙트비 2 이상인) 오목부(3)를 형성할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 레이저광 입사면으로부터 먼 위치에 설정된 형성 예정 위치(5)에 먼저 레이저광(L)의 조사를 행하는 것이 바람직하다. 레이저광(L)의 진행 방향에서 형성 예정 위치(5)의 바로 전에 개질 영역(7)이 형성됨으로써 레이저광(L)의 집광이 저해되는 것을 방지하기 위함이다. 또, 기판(1A)의 두께 방향으로 길게 신장하는(즉, 기판(1A)의 두께 방향을 길이 방향으로 함) 세로로 긴 집광점(P)을 이용하여, 기판(1A)의 두께 방향으로 길게 신장하는 세로로 긴 개질 영역(7)을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 레이저광(L)의 조사 횟수를 감소시킬 수 있다. 세로로 긴 집광점(P)은, 예를 들면, 기판(1A)의 두께 방향으로 집광점(P)이 복수 늘어서도록 함으로써 형성할 수 있다.
[성형형의 제조 방법］
도 10에 나타내어지는 바와 같이, 성형형(10)은, 요철의 표면(12)을 가지고 있다. 성형형(10)은, 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판(상술한 광 흡수 기판(1)에 상당하는 것)을 나노 임프린트(nano imprint) 등으로 제조하기 위한 금형으로서, 예를 들면 니켈 등의 금속으로 이루어진다. 표면(12)의 요철은, 광 흡수 기판의 표면에 형성해야 할 요철과 상보적인 관계를 가지고 있다. 표면(12)에는, 이차원 매트릭스상으로 배열된 복수의 오목부(13)가 형성되어 있다. 각 오목부(13)는, 내측(개구측과 대향하는 측)을 향해 가늘어지게 되는 사각뿔상으로 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 성형형(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 나노 임프린트 등으로 제조하려고 하는 광 흡수 기판의 원판(原版)으로서, 상술한 광 흡수 기판(1)을 상술한 제조 방법으로 준비한다. 그리고, 도 11의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 예를 들면 실리콘 등으로 이루어진 기판(14) 상에 레지스트(resist)층(15)을 적층한다. 이어서, 도 11의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 레지스트층(15)에 대해서 광 흡수 기판(1)의 표면(2)을 가압하는 것에 의해, 표면(2)의 형상을 레지스트층(15)에 전사한다.
이어서, 도 12의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 레지스트층(15)으로부터 광 흡수 기판(1)을 이탈시킨다. 이어서, 도 12의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 광 흡수 기판(1)의 표면(2)에 형성된 요철과 상보적인 관계를 가지는 요철이 형성된 레지스트층(15)의 표면에, 예를 들면 니켈 등의 금속을 증착하는 것에 의해, 금속층(16)을 형성한다. 이어서, 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 금속층(16)에 전주(電鑄, 전기 주조)에 의해서 니켈 등의 금속을 블록상이 될 때까지 두껍게 퇴적하는 것에 의해, 금속층(17)을 형성한다. 이어서, 레지스트층(15)을 용해시켜(필요에 따라서 기판(14)을 용해시켜도 괜찮음) 금속층(16, 17)을 취출하는 것에 의해, 성형형(10)을 얻는다.
이상 설명한 바와 같이, 성형형(10)의 제조 방법에서는, 제조하려고 하는 광 흡수 기판의 원판으로서, 상술한 광 흡수 기판(1)을 상술한 제조 방법으로 준비한다. 여기서, 상술한 제조 방법에서는, 개질 영역(7) 및 개질 영역(7)으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방이 기판(1A)의 표면(2A)에 도달하고 있으므로, 각 개질 영역(7)을 기점으로 하여 에칭이 선택적으로 진행하여, 기판(1A)의 표면(2A)에 복수의 오목부(3)가 형성된다. 이 때, 개질 영역(7)의 위치, 즉 오목부(3)의 위치는, 레이저광(L)의 조사 조건에 의해서 용이하게 또한 정확하게 제어할 수 있다. 게다가, 오목부(3)의 형상은, 에칭의 처리 조건에 의해서 용이하게 또한 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 그리고, 이와 같이 오목부(3)의 위치 및 형상이 제어된 광 흡수 기판(1)의 표면(2)의 형상이 전사되므로, 표면(2)에 형성된 요철과 상보적인 관계를 가지는 요철이 형성된 성형형(10)이 얻어진다. 따라서, 성형형(10)의 제조 방법에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 제조할 수 있는 성형형(10)을 제조하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 기판(1A)의 표면(2A)을 따라서 이차원 매트릭스상으로 배열되도록, 기판(1A)의 내부에 복수의 개질 영역(7)을 형성했지만, 개질 영역(7)의 배열은 매트릭스상의 배열에 한정되지 않는다. 요철이 원하는 패턴으로 형성되도록, 이차원상의 원하는 배열로 복수의 개질 영역(7)을 형성할 수 있다.
또, 레이저광(L)은 직선 편광에 한정되지 않는다. 레이저광(L)을 편광으로 하는 경우에는, 타원율이 1 이외의 타원 편광인 레이저광(L)을 이용할 수 있다. 여기서, 타원 편광의 타원율은, 타원 편광을 나타내는 타원에서의 「단축의 길이의 반(半)」／「장축의 길이의 반(半)」이다. 따라서, 타원율이 1일 때, 그 타원 편광은 원편광(圓偏光)에 상당하고, 타원율이 0일 때, 그 타원 편광은 직선 편광에 상당한다. 또, 레이저광의 편광 방향은, 타원 편광을 나타내는 타원의 장축 방향이다. 따라서, 타원율이 0일 때, 레이저광의 편광 방향은, 직선 편광을 나타내는 직선 방향이다.
또, 타원율이 1 이외의 타원 편광인 레이저광(L)을 이용하는 경우에는, 레이저광(L)의 편광 방향과, 레이저광(L)의 상대적 이동 방향이 대략 일치하고 있는 것(즉, 대략 평행으로 되어 있는 것)이 바람직하다. 단, 레이저광(L)의 편광 방향과, 레이저광(L)의 상대적 이동 방향이 이루는 각도가 45°미만이면, 예를 들면 해당 각도가 90°인 경우에 비해, 복수의 오목부(3) 사이에서의 형상의 편차를 억제할 수 있다.
마지막으로, 기판(1A)의 재료와, 그것에 이용하는 에칭제와의 관계의 일례에 대해서 설명한다. 기판(1A)의 재료가 Si인 경우, 등방성의 에칭제로서, HNO3(질산)과 HF(불산)와 H2O(물) 또는 CH3COOH(초산)의 혼합액을 이용할 수 있다. 기판(1A)의 재료가 Si인 경우, 이방성의 에칭제로서, KOH(수산화칼륨), TMAH(수산화 테트라 메틸 암모늄 수용액), EDP, NaOH, CsOH, NH4OH, 히드라진을 이용할 수 있다.
또한, 기판(1A)의 재료가 GaAs인 경우, H2SO4(황산)과 H2O2(과산화수소수)와 H2O(물)의 혼합액, H3PO4(인산)과 H2O2(과산화수소수)와 H2O(물)의 혼합액, HNO3(질산), HCl(염산), CH3OH(브로메타), NH4OH(수산화암모늄)과 H2O2(과산화수소수)와 H2O(물)의 혼합액을 이용할 수 있다. 기판(1A)의 재료가 석영(유리)인 경우, HF(불산)과 H2O(물)의 혼합액, HF, NH4F(중(重)불화암모늄 포화수용액)을 이용할 수 있다. 기판(1A)의 재료가 사파이어인 경우, H3PO4(인산), H2SO4(황산)＋H3PO4(인산)을 이용할 수 있다. 기판(1A)의 재료가 SiC인 경우, KOH(수산화칼륨)을 이용할 수 있다. 기판(1A)의 재료가 수정(水晶)인 경우, NH4F를 이용할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 원하는 패턴으로 형성된 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 간단하게 제조할 수 있는 광 흡수 기판의 제조 방법, 및 그것을 제조하기 위한 성형형을 제공하는 것이 가능해진다.
1 … 광 흡수 기판 1A … 기판
2 … 표면 2A … 표면
7 … 개질 영역 10 … 성형형
L … 레이저광

Claims (7)

  1. 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판의 제조 방법으로서,
    기판에, 상기 기판의 표면을 투과하는 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 기판의 상기 표면을 따라서 이차원상(狀)으로 배열되도록, 상기 기판의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고, 상기 개질 영역 및 상기 개질 영역으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방을 상기 기판의 상기 표면에 도달시키는 제1 공정과,
    상기 제1 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에 에칭 처리를 시행하여, 상기 복수의 개질 영역 각각의 위치에 오목부를 형성하는 것에 의해, 상기 기판의 상기 표면에 요철을 형성하는 제2 공정을 구비하며,
    상기 제1 공정에서는, 서로 인접하는 상기 개질 영역이 떨어지도록 상기 기판의 내면에 상기 복수의 개질 영역을 형성하는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, 상기 에칭 처리로서 이방성 에칭 처리를 시행하는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, 상기 이방성 에칭 처리를 시행한 후, 등방성 에칭 처리를 시행하는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 레이저광의 편광 방향을 따르도록, 상기 기판의 상기 표면을 따라서 상기 레이저광을 상대적으로 이동시키는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 기판의 상기 표면과 상기 레이저광의 집광점(集光点)과의 거리를 변화시켜 상기 레이저광을 복수회 조사하는 것에 의해, 상기 개질 영역의 각각을 형성하는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 기판의 상기 표면과 상기 레이저광의 집광점(集光点)과의 거리를 변화시켜 상기 레이저광을 복수회 조사하는 것에 의해, 상기 개질 영역의 각각을 형성하는 광 흡수 기판의 제조 방법.
  7. 요철의 표면을 가지는 광 흡수 기판을 제조하기 위한 성형형(成形型)의 제조 방법으로서,
    기판에, 상기 기판의 표면을 투과하는 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 기판의 상기 표면을 따라서 이차원상으로 배열되도록, 상기 기판의 내부에 복수의 개질 영역을 형성하고, 상기 개질 영역 및 상기 개질 영역으로부터 발생하는 균열 중 적어도 일방을 상기 기판의 상기 표면에 도달시키는 제1 공정과,
    상기 제1 공정 후, 상기 기판의 상기 표면에 에칭 처리를 시행하여, 상기 복수의 개질 영역 각각의 위치에 오목부를 형성하는 것에 의해, 상기 기판의 상기 표면에 요철을 형성하는 제2 공정과,
    상기 제2 공정 후, 상기 기판의 상기 표면의 형상을 전사(轉寫)하는 것에 의해, 상기 성형형을 얻는 제3 공정을 구비하며,
    상기 제1 공정에서는, 서로 인접하는 상기 개질 영역이 떨어지도록 상기 기판의 내면에 상기 복수의 개질 영역을 형성하는 성형형의 제조 방법.
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