專利名稱：半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置、以及使用該表面蝕刻裝置制造在表面形成有凹凸形狀的半 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置、以及制造在表面形成有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板的方法。
背景技術(shù)：
在硅太陽能電池(光電轉(zhuǎn)換元件)等中，在硅基板的受光面上設(shè)置被稱為紋理(texture)的凹凸形狀，以抑制入射光的反射，并且避免進入硅基板的光泄漏到外部。通常通過將堿(KOH)水溶液作為腐蝕劑的濕法工藝來進行對硅基板的表面的紋理形成。利用濕法工藝的紋理形成中，作為后處理需要利用氟化氫的洗滌工序或者熱處理工序等。因此，不僅有可能污染硅基板表面，在成本上也有不利。另一方面，還提出了通過干式工藝對硅基板的表面形成紋理的方法。例如提出了如下的方法:I)利用等離子體的被稱為反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive 1n Etching)的技術(shù)的方法；2)對放置硅基板的大氣壓環(huán)境下的反應(yīng)室導(dǎo)入ClF3, XeF2, BrF3和BrF5中的任一種氣體，由此對硅基板表面進行蝕刻的方法(參照專利文獻I)。另外，作為半導(dǎo)體基板的蝕刻系統(tǒng)已知有具備用于測量蝕刻特征的光學(xué)測量工具的系統(tǒng)(參照專利文獻2)。根據(jù)專利文獻2的裝置，能夠提高蝕刻的尺寸精度。另外，作為具有輸送腔室和處理腔室的基板處理裝置，提出了在輸送腔室和處理腔室之間設(shè)有排氣系統(tǒng)的緩沖腔室(參照專利文獻3)。通過設(shè)置緩沖腔室，能夠防止處理腔室內(nèi)的環(huán)境污染。[專利文獻I]日本特開平10- 313128號公報[專利文獻2]日本特開2005- 129906號公報[專利文獻3]日本特開2001- 185598號公報在使用利用等離子體的反應(yīng)性離子蝕刻時，硅基板的表面容易因等離子體受到損壞，有時對設(shè)備(例如太陽能電池)的性能帶來惡劣影響。另外，由于需要等離子體產(chǎn)生裝置等，因此還有裝置成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
另一方面，如專利文獻I所記載的那樣，通過使用ClF3, XeF27BrF3和BrF5氣體，能夠?qū)杌灞砻孢M行蝕刻，但其蝕刻反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，若硅基板的溫度上升，則無法進行期望的蝕刻。因此，必須反復(fù)進行蝕刻工序和冷卻工序而對硅基板表面進行蝕刻，不能算是適于批量生產(chǎn)的方法。因此，本發(fā)明的課題在于提供對半導(dǎo)體基板表面進行蝕刻的裝置，其將與半導(dǎo)體基板之間引起發(fā)熱反應(yīng)的氣體用作蝕刻氣體，并且能夠應(yīng)對批量生產(chǎn)。另外，在將C1F3、XeF2, BrF3和BrF5氣體作為蝕刻氣體時，能夠得到一定的蝕刻形狀，但有時未必能夠得到適合作為太陽能電池的硅基板的紋理構(gòu)造。因此，本發(fā)明的課題在于提供一種裝置，其通過使包含C1F3、XeF2, BrF3或者BrF5的蝕刻氣體組成優(yōu)化，不會對硅基板帶來損壞而形成適合作為太陽能電池的娃基板的紋理構(gòu)造。也就是說，本發(fā)明第一方面涉及以下所示的表面蝕刻裝置。[1]半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置,其包括:加載互鎖真空室(unload-lock chamber);蝕刻室，其能夠減壓至大氣壓以下；卸載互鎖真空室(unload-lock chamber);輸送機構(gòu)，其用于將收納有半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；以及冷卻機構(gòu)，其冷卻所述半導(dǎo)體基板和/或所述托盤，在所述蝕刻室中具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射蝕刻氣體。[2]半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其包括:加載互鎖真空室；蝕刻室，其能夠減壓至大氣壓以下；氣體除去室；卸載互鎖真空室；輸送機構(gòu)，其用于將收納有半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室和氣體除去室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；以及冷卻機構(gòu)，其冷卻所述半導(dǎo)體基板和/或所述托盤，在所述蝕刻室中具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射蝕刻氣體。[3]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述冷卻機構(gòu)設(shè)置在所述加載互鎖真空室內(nèi)。[4]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述冷卻機構(gòu)設(shè)置在所述輸送機構(gòu)內(nèi)。[5]如[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述表面蝕刻裝置還包括中間室，該中間室連結(jié)所述加載互鎖真空室、所述蝕刻室、所述卸載互鎖真空室以及所述氣體除去室。[6]如[I]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述蝕刻氣體包含選自ClF3、XeF2、BrF3以及BrF5中的一種以上的氣體。[7]如[6]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述蝕刻氣體還包含在分子中含有氧原子的氣體。[8]如[I1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，在所述蝕刻室中還具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射冷卻氣體。[9]如[8]所述的表面蝕刻裝置，所述冷卻氣體包含氮氣或惰性氣體。[10]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述半導(dǎo)體基板為基板表面定向
(100)的硅基板。[11]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述半導(dǎo)體基板為基板表面定向
(111)的硅基板。[12]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述托盤具有流路孔，該流路孔用于將惰性氣體噴到收納在所述托盤上的所述半導(dǎo)體基板的背面。[13]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述托盤構(gòu)成為能夠收納多片半導(dǎo)體基板。[ 14]如[1]或[2]所述的表面蝕刻裝置，其中，所述蝕刻室不具有等離子體產(chǎn)生裝置。本發(fā)明的第二發(fā)明涉及以下所示的在表面形成有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板的制造方法。[15]制造半導(dǎo)體基板的方法,使用所述[1]的表面蝕刻裝置,制造在表面形成凹凸形狀的半導(dǎo)體基板，該方法包括如下步驟:所述冷卻機構(gòu)對所述半導(dǎo)體基板和/或托盤進行冷卻的步驟；在所述輸送機構(gòu)上安裝收納有所述半導(dǎo)體基板的托盤的步驟；以及一面通過所述輸送機構(gòu)輸送托盤，一面將蝕刻氣體從用于噴射蝕刻氣體的開口部噴到收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板的步驟。[16]制造半導(dǎo)體基板的方法,使用所述[5]的表面蝕刻裝置,制造在表面形成有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板，該方法包括如下步驟:所述冷卻機構(gòu)對所述半導(dǎo)體基板和/或托盤進行冷卻的步驟；在所述輸送機構(gòu)上安裝收納有所述半導(dǎo)體基板的托盤的步驟；通過所述輸送機構(gòu)將收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板輸送到所述蝕刻室的步驟；以及將蝕刻氣體從用于噴射蝕刻氣體的開口部噴到已輸送到所述蝕刻室的半導(dǎo)體基板噴出的步驟。[17]如[15]或[16]所述的方法，其中，將所述半導(dǎo)體基板的溫度保持在130°C以下。根據(jù)本發(fā)明的表面蝕刻裝置，能夠高效率地對半導(dǎo)體基板的表面進行干式蝕刻。并且，能夠抑制工藝中的半導(dǎo)體基板的溫度上升，因此還能夠應(yīng)對批量生產(chǎn)。進而，通過使蝕刻氣體的組成最優(yōu)化，能夠?qū)⒅两駷橹篃o法實現(xiàn)的細微凹凸的紋理構(gòu)造形成在半導(dǎo)體基板表面上。進而，優(yōu)選的是，能夠提供適合作為太陽能電池的半導(dǎo)體基板，能夠提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率。


圖1是表示本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第一例的概要的圖。圖1A是從側(cè)面觀察裝置時的透視圖；圖1B是從上面觀察裝置時的透視圖。圖2是表示本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第二例的概要的圖，是從側(cè)面觀察裝置時的透視圖。圖3是表示本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第三例的概要的圖，是從上面觀察裝置時的透視圖。圖4是表示將托盤保持在托盤保持部上的情形的圖。符號說明I半導(dǎo)體基板I’半導(dǎo)體基板5基板供給部10加載互鎖真空室12干式泵13 閥14 閘閥20蝕刻室22干式泵23 閥30卸載互鎖真空室40托盤保持部41流路孔
45托盤46流路孔47基板壓具32干式泵33閥34閘閥35基板排出部50輥輸送機60蝕刻氣體供給噴嘴70冷卻氣體供給噴嘴80氣體除去室82干式泵83閥90中間室
具體實施例方式1.關(guān)于表面蝕刻裝置本發(fā)明的表面蝕刻裝置包括:1)加載互鎖真空室；2)能夠減壓到大氣壓以下的蝕刻室；3)卸載互鎖真空室；4)輸送機構(gòu)，其用于將收納了半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；5)冷卻機構(gòu)，其用于冷卻所述半導(dǎo)體基板或托盤(參照圖1A和圖1B)。另外，本發(fā)明的表面蝕刻裝置包括:1)加載互鎖真空室；2)夠減壓到大氣壓以下的蝕刻室；3)氣體除去室；4)卸載互鎖真空室；5)輸送機構(gòu)，其用于將收納了半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室和氣體除去室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；6)冷卻機構(gòu)，其用于冷卻所述半導(dǎo)體基板或托盤(參照圖2)。本發(fā)明的表面蝕刻裝置也可以具有連結(jié)各處理室(加載互鎖真空室、蝕刻室、卸載互鎖真空室、氣體除去室(任意))的中間室。這種方式的裝置可以是被稱為集群(cluster)裝置的裝置(參照圖3)。輸送機構(gòu)是輸送半導(dǎo)體基板的部件，從加載互鎖真空室經(jīng)由蝕刻室輸送到卸載互鎖真空室，或者從加載互鎖真空室經(jīng)由蝕刻室和氣體除去室輸送到卸載互鎖真空室。輸送機構(gòu)指的是例如輥輸送機、齒輪齒條幅、傳送帶輸送機、氣浮系統(tǒng)、機器人手臂等。輸送機構(gòu)對半導(dǎo)體基板進行輸送，優(yōu)選將半導(dǎo)體基板收納在托盤上進行輸送。托盤指的是如下的容器，即:保護半導(dǎo)體基板以避免半導(dǎo)體基板與輸送機構(gòu)直接接觸，并且使半導(dǎo)體基板的表面中進行蝕刻處理的面開放。其材質(zhì)沒有特別限定。優(yōu)選的是，在托盤上具有用于固定要收納的半導(dǎo)體基板的基板壓具。另外，在一個托盤上既可以收納一片半導(dǎo)體基板，也可以收納多片半導(dǎo)體基板，例如能夠收納100片的半導(dǎo)體基板。若在一個托盤上能夠收納多片半導(dǎo)體基板，則可高效率地進行蝕刻處理。也可以是，在托盤上具有用于對半導(dǎo)體基板的背面(不進行蝕刻處理的面)噴出氣體的孔(參照圖4)。在此，噴出的氣體為不與半導(dǎo)體基板反應(yīng)的氣體(稱為惰性氣體)即可。半導(dǎo)體基板有時在蝕刻處理中發(fā)熱而產(chǎn)生翹曲。另外，有時因蝕刻氣體與半導(dǎo)體基板的背面(不進行蝕刻處理的面)接觸而導(dǎo)致半導(dǎo)體基板的背面受到非意圖的蝕刻。通過對半導(dǎo)體基板的背面(不進行蝕刻處理的面)噴出惰性氣體，由此抑制半導(dǎo)體基板的過度的發(fā)熱，并且使半導(dǎo)體基板的溫度分布均勻(減少溫度不均)，從而能夠抑制半導(dǎo)體基板的翹曲，并且還能夠抑制氣體與半導(dǎo)體基板的背面接觸。在托盤上設(shè)有用于噴出惰性氣體的孔時，優(yōu)選的是，在蝕刻室以及根據(jù)需要在氣體除去室將惰性氣體噴到半導(dǎo)體基板的背面。為了噴出惰性氣體，例如，預(yù)先將設(shè)置在蝕刻室或氣體除去室中的托盤保持部(后述)連接到惰性氣體供給裝置，并在托盤保持部安裝托盤即可。加載互鎖真空室是以不使反應(yīng)室向大氣開放為目的而設(shè)置的空間，通常構(gòu)成為能夠減壓。利用閘閥將加載互鎖真空室與后述的蝕刻室或氣體除去室隔開。從裝置外部向加載互鎖真空室供給半導(dǎo)體基板。所供給的半導(dǎo)體基板在加載互鎖真空室中被收納到托盤中，安裝在輸送機構(gòu)上。加載互鎖真空室的內(nèi)部也可以被冷卻，由此能夠冷卻半導(dǎo)體基板或托盤。另外，力口載互鎖真空室內(nèi)的輸送機構(gòu)(輸送輥)也可以被冷卻，同樣地能夠冷卻半導(dǎo)體基板或托盤。半導(dǎo)體基板在后述的蝕刻室內(nèi)的蝕刻工藝中產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)。若半導(dǎo)體基板的溫度過度升高，則不進行預(yù)定的蝕刻反應(yīng)，在半導(dǎo)體基板表面無法形成期望的形狀。因此，在加載互鎖真空室中預(yù)先對半導(dǎo)體基板和/或托盤進行冷卻，從而防止半導(dǎo)體基板的溫度過度升高。在加載互鎖真空室中，半導(dǎo)體基板也可以冷卻到例如一 30°C左右。另外，收納半導(dǎo)體基板的托盤也可以冷卻到更低溫。本發(fā)明的表面蝕刻裝置的蝕刻室是用于對通過輸送機構(gòu)從加載互鎖真空室所輸送來的半導(dǎo)體基板進行蝕刻的空間。蝕刻室的內(nèi)部能夠設(shè)為減壓狀態(tài)，在減壓條件下進行蝕刻工藝。蝕刻工藝中的反應(yīng)室的內(nèi)部壓力被調(diào)整在IKPa IOOKPa的范圍內(nèi)，通?？刂茷镮OKPa 90KPa，優(yōu)選控制為30KPa 60KPa。在蝕刻室中輸送半導(dǎo)體基板的輸送機構(gòu)也可以被冷卻。由此，在蝕刻室中能夠抑制半導(dǎo)體基板發(fā)熱。在蝕刻室具有噴射蝕刻氣體的開口部。所謂開口部，既可以是用于噴出氣體的管狀的部件，也可以是在如噴板那樣的平板狀部件設(shè)置的多個貫穿孔。蝕刻氣體根據(jù)半導(dǎo)體基板的材質(zhì)等而適當(dāng)選擇，但通常包含C1F3、XeF2, BrF3以及BrF5中的至少一種氣體。這些氣體分子物理吸附在半導(dǎo)體基板的表面上，移動到蝕刻位置。到達蝕刻位置的氣體分子發(fā)生分解，與半導(dǎo)體材料(通常為硅)反應(yīng)而生成揮發(fā)性的氟化合物。由此，半導(dǎo)體基板表面被蝕刻，形成凹凸形狀。蝕刻氣體優(yōu)選包括在其分子內(nèi)含有氧原子的氣體。含有氧原子的氣體通常是氧氣
(O2),但也可以是二氧化碳(CO2)等。蝕刻氣體中的含氧原子氣體的濃度(體積濃度)優(yōu)選是C1F3、XeF2, BrF3以及BrF5氣體的總計濃度的2倍以上。在蝕刻氣體中包含含氧原子氣體，從而能夠?qū)⑦m合作為太陽能電池的紋理構(gòu)造的凹凸形狀形成在半導(dǎo)體基板表面上。其理由雖然未必明顯，但例如ClF3氣體物理吸附在娃表面上時,與娃反應(yīng)成為SiF4而氣化。此時，氧原子鍵合到娃網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的懸空鍵(dangling bond)末端,從而局部構(gòu)成Si — 0鍵。由此形成容易蝕刻的區(qū)域(Si — Si)與難以蝕刻的區(qū)域(Si — 0)?？梢钥紤]為其蝕刻速度之差促進化學(xué)反應(yīng)，能夠進行形狀控制。進而，也可以在蝕刻氣體中包含氮氣或惰性氣體。若蝕刻氣體中的ClF3、XeF2、BrF3以及BrF5的濃度過高，則有時容易各同向性地進行蝕刻，無法在半導(dǎo)體基板表面得到期望的凹凸形狀。因此，有時將氮氣或惰性氣體作為稀釋氣體加以混合。優(yōu)選的是，在本發(fā)明的表面蝕刻裝置的蝕刻室中具有噴射冷卻氣體的開ロ部。冷卻氣體只要是與半導(dǎo)體基板的材質(zhì)不產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)的氣體即可，可例示出氮氣或惰性氣體(氦氣或氬氣等)等。如上所述，ClF3、XeF2、BrF3以及BrF5與半導(dǎo)體發(fā)生反應(yīng)，但其反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，因此半導(dǎo)體基板溫度上升。若半導(dǎo)體基板溫度上升，則容易各同向性地進行蝕刻，無法在半導(dǎo)體基板表面得到期望的凹凸形狀。因此，通過將冷卻氣體噴到因蝕刻反應(yīng)而發(fā)熱的半導(dǎo)體基板，從而冷卻半導(dǎo)體基板。如上所述，也可以在加載互鎖真空室中冷卻半導(dǎo)體基板，盡管如此，也有可能在蝕刻エ藝中發(fā)熱，半導(dǎo)體基板的溫度過度上升。因此，優(yōu)選的是，通過將蝕刻氣體和冷卻氣體噴到半導(dǎo)體基板表面，更為優(yōu)選的是交替噴出，從而抑制半導(dǎo)體基板的發(fā)熱。蝕刻中的半導(dǎo)體基板的溫度優(yōu)選保持在130°C以下，更優(yōu)選保持在100°C以下，進一步優(yōu)選保持在80°C以下。另ー方面，半導(dǎo)體基板的溫度保持在要噴射的蝕刻氣體的沸點以上即可。例如ClF3的沸點為約12°C，因此在使用ClF3吋，將半導(dǎo)體基板的溫度保持在12°C以上。在蝕刻室中，優(yōu)選具有2個以上噴射蝕刻氣體的開ロ部，優(yōu)選也具有2個以上的噴射冷卻氣體的開ロ部。各開ロ部的排列沒有特別限定，但優(yōu)選沿著半導(dǎo)體基板的輸送方向(半導(dǎo)體基板的相對移動方向)排列。噴射蝕刻氣體的開ロ部與噴射冷卻氣體的開ロ部優(yōu)選規(guī)則性地排列。例如，也可以是，沿著輸送方向交替地排列噴射蝕刻氣體的開ロ部與噴射冷卻氣體的開ロ部?；蛘?，也可以是，沿著輸送方向反復(fù)地配置噴射蝕刻氣體的開ロ部與噴射冷卻氣體的多個開ロ部。但是，優(yōu)選的是，通常不連續(xù)地排列2個噴射蝕刻氣體的開ロ部。另外，各開ロ部的形狀沒有特別限制，但優(yōu)選形成為向開ロ部的排出ロ而逐漸擴展，以便將氣體噴到半導(dǎo)體基板表面的廣大面積。本發(fā)明的表面蝕刻裝置也可以具有噴射掩膜形成用氣體的開ロ部。掩膜形成用氣體優(yōu)選為氟化碳氣體，氟化碳氣體的例子包含四氟甲烷(CF4)、六氟こ烷(C2F6)等。掩膜形成用氣體的分子吸附到半導(dǎo)體基板表面后，其吸附部分難以被蝕刻。因此，有可能能夠選擇性地蝕刻半導(dǎo)體基板表面，容易得到期望的凹凸形狀。另ー方面，并不需要在蝕刻室具有等離子體裝置。本發(fā)明的表面蝕刻裝置利用蝕刻氣體與半導(dǎo)體基板的化學(xué)反應(yīng)，對半導(dǎo)體基板表面進行蝕刻。因此，并不需要利用等離子體使氣體作為活性離子。本發(fā)明的表面蝕刻裝置也可以具有氣體除去室。氣體除去室指的是用于去除殘留在蝕刻室中蝕刻后的半導(dǎo)體基板上的蝕刻氣體成分或其改性成分的區(qū)域。優(yōu)選利用閘閥將氣體除去室與蝕刻室隔開。用于去除氣體的結(jié)構(gòu)沒有特別限定，只要使氣體除去室為減壓狀態(tài)，并將惰性氣體噴射到半導(dǎo)體基板上即可。進而，本發(fā)明的表面蝕刻裝置也可以具有中間室。中間室指的是連結(jié)各處理室(包含加載互鎖真空室、蝕刻室、氣體除去室、卸載互鎖真空室)的空間。即，各處理室經(jīng)由中間室相連結(jié)。這樣，具有中間室的裝置有時被稱為集群方式的裝置。中間室也可以具有冷卻機構(gòu)。由此，中間室能夠冷卻從某處理室輸送到其他處理室過程中的半導(dǎo)體基板。本發(fā)明的表面蝕刻裝置的卸載互鎖真空室與加載互鎖真空室同樣，是以不將反應(yīng)室向大氣開放為目的而設(shè)置的空間。卸載互鎖真空室通常被設(shè)為能夠減壓，由閘閥與后述的蝕刻室或氣體除去室隔開。通過輸送機構(gòu)將經(jīng)過了蝕刻處理的半導(dǎo)體基板輸送到卸載互鎖真空室。輸送到卸載互鎖真空室的半導(dǎo)體基板從托盤取下而被回收。優(yōu)選對回收后的半導(dǎo)體基板實施退火處理等。退火處理指的是高溫退火或等離子體退火等。利用本發(fā)明的表面蝕刻裝置在表面形成凹凸形狀的半導(dǎo)體基板通常是硅基板，但也可以是鍺基板、碳化硅等。進而，被表面蝕刻的基板也可以是半導(dǎo)體基板以外的藍寶石基板等。另外，硅基板通常是單晶硅，但也可以是多晶硅或非晶硅。單晶硅基板既可以是基板表面定向(100)的硅基板，也可以是基板表面定向(111)的硅基板，或其他基板表面定向的硅基板。若通過以往的使用堿水溶液的濕法エ藝對基板表面定向(111)的硅基板進行蝕刻，則無法在基板表面形成凹凸形狀，僅是表面被各同向性地蝕刻。但是，根據(jù)本發(fā)明的表面蝕刻裝置，具有如下的特征，即:對于基板表面定向
(111)的硅基板，也能夠在基板表面形成凹凸形狀。半導(dǎo)體基板既可以是半導(dǎo)體晶片，也可以是形成在其他基板上的半導(dǎo)體薄膜。2.關(guān)于蝕刻方法使用本發(fā)明的表面蝕刻裝置，能夠制造在表面上形成有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板。具體而言，首先，對本發(fā)明的表面蝕刻裝置的加載互鎖真空室供給收納在托盤上的半導(dǎo)體基板。在加載互鎖真空室中，冷卻半導(dǎo)體基板和/或收納該基板的托盤。接著，將在加載互鎖真空室中被冷卻后的半導(dǎo)體基板通過輸送機構(gòu)輸送到蝕刻室。蝕刻室優(yōu)選被減壓。將蝕刻氣體從用于噴射蝕刻氣體的開ロ部噴射到已輸送到蝕刻室的半導(dǎo)體基板。此時，利用輸送機構(gòu)，控制半導(dǎo)體基板與開ロ部的相對位置，并將蝕刻氣體噴射到半導(dǎo)體基板表面的期望的位置。也可以是，在蝕刻室中，從用于噴射冷卻氣體的開ロ部噴射冷卻氣體。在蝕刻室中，優(yōu)選將半導(dǎo)體基板的溫度保持在130°c以下，更優(yōu)選保持在100°C以下，進ー步優(yōu)選保持在80°C以下。也可以是，在通過輸送機構(gòu)輸送半導(dǎo)體基板的同時，使半導(dǎo)體基板振動，或者使開ロ部振動。由此，能夠在半導(dǎo)體基板的表面形成更細微的凹凸形狀。另外，半導(dǎo)體基板的相對移動不需要在ー個方向，既可以在2維方向移動，也可以在3維方向移動。進而，輸送也可以往返移動。也可以是，在蝕刻室中冷卻由輸送機構(gòu)輸送過程中的半導(dǎo)體基板。另外，也可以是，在中間室中冷卻從加載互鎖真空室輸送到蝕刻室過程中的半導(dǎo)體基板。由此，更有效地抑制半導(dǎo)體基板的過度的發(fā)熱。在表面形成了凹凸形狀的半導(dǎo)體基板例如能夠用作太陽能電池的半導(dǎo)體基板。在太陽能電池的半導(dǎo)體基板(通常為硅基板)的受光面形成被稱為紋理構(gòu)造的凹凸形狀，使反射率降低而降低光學(xué)限制率。根據(jù)本發(fā)明，能夠在半導(dǎo)體基板的表面形成適于作為該紋理構(gòu)造的形狀。[實施方式I]圖1A和圖1B示出本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第一例的概要。圖1A是從側(cè)面觀察裝置時的透視圖，圖1B是從上面觀察裝置時的透視圖。圖1A和圖1B所示的表面蝕刻裝置包括加載互鎖真空室10、蝕刻室20以及卸載互鎖真空室30。加載互鎖真空室10、蝕刻室20、卸載互鎖真空室30的內(nèi)部均可減壓。即，在加載互鎖真空室10設(shè)有干式泵12、閥13以及閘閥14 ;在卸載互鎖真空室30設(shè)有干式泵32、閥33以及閘閥34。從基板供給部5對加載互鎖真空室10供給半導(dǎo)體基板I。半導(dǎo)體基板I載置到載物臺上而被供給到加載互鎖真空室10。例如，也可以是，在被收納到托盤等容器等的狀態(tài)下被供給到加載互鎖真空室10。也可以是，在I個托盤上收納100片左右的半導(dǎo)體基板I。從加載互鎖真空室10經(jīng)由蝕刻室20直到卸載互鎖真空室30為止，設(shè)有作為輸送機構(gòu)的輥輸送機50。能夠?qū)⒃O(shè)置在輥輸送機50上的半導(dǎo)體基板I從加載互鎖真空室10經(jīng)由蝕刻室20而輸送到卸載互鎖真空室30為止。優(yōu)選的是，在蝕刻室20中設(shè)有蝕刻氣體供給噴嘴60，進而還設(shè)有冷卻氣體供給噴嘴70。能夠?qū)碜赃@些噴嘴的氣體供給到蝕刻室20的內(nèi)部，使其與被輸送的半導(dǎo)體基板I的表面相接觸。沿著輸送方向交替地設(shè)置蝕刻氣體供給噴嘴60和冷卻氣體供給噴嘴70。另外，在蝕刻室20設(shè)有干式泵22和閥23，能夠排出在蝕刻反應(yīng)中所產(chǎn)生的氣體等。也可以是，輥輸送機50從加載互鎖真空室10到卸載互鎖真空室30為止在ー個方向輸送半導(dǎo)體基板1，但也可以一面往返移動(圖中在左右方向移動的同時)一面進行輸送。輸送到卸載互鎖真空室30的半導(dǎo)體基板I’排出到基板排出部35而被回收。在半導(dǎo)體基板I’的與噴嘴(蝕刻氣體供給噴嘴60和冷卻氣體供給噴嘴70)相対的表面形成有期望的凹凸形狀。之后，也可以根據(jù)需要在氫氣環(huán)境下對半導(dǎo)體基板I’實施用于去除所殘留的氟成分的處理。例如，實施高溫退火或者實施等離子體處理。在圖1A和圖1B所示的表面蝕刻裝置中，優(yōu)選在加載互鎖真空室10設(shè)置冷卻機構(gòu)以冷卻半導(dǎo)體基板I。為了在加載互鎖真空室10中冷卻半導(dǎo)體基板1，可以考慮如下的方法:降低加載互鎖真空室10的室內(nèi)溫度；降低加載互鎖真空室10中的輸送機構(gòu)(輸送輥)的溫度；將冷卻風(fēng)噴到半導(dǎo)體基板；以及使預(yù)先設(shè)置的冷卻板(例如使制冷劑循環(huán)的板)接觸收納半導(dǎo)體基板的托盤一定時間。在圖1A和圖1B所示的表面蝕刻裝置中，也可以在蝕刻室20中輸送半導(dǎo)體基板的輸送機構(gòu)上設(shè)置冷卻機構(gòu)來冷卻半導(dǎo)體基板I。為了利用蝕刻室20中的輸送機構(gòu)對半導(dǎo)體基板I進行冷卻，可以考慮降低構(gòu)成輸送機構(gòu)的輸送棍的溫度，或者冷卻傳送帶輸送機的傳送帯。[實施方式2]圖2示出本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第二例的概要。圖2所示的表面蝕刻裝置與實施方式I的裝置在具有加載互鎖真空室10、蝕刻室20、卸載互鎖真空室30的方面為相同，但在蝕刻室20與卸載互鎖真空室30之間還設(shè)置有氣體除去室80。氣體除去室80指的是用于去除在蝕刻室20中蝕刻后的半導(dǎo)體基板上殘留的蝕刻氣體成分的空間。氣體除去室80具有干式泵82和閥83，可以減壓。進而，也可以是，在氣體除去室中具有用于將惰性氣體噴到半導(dǎo)體基板的閥(未圖示)等。[實施方式3]圖3示出本發(fā)明的表面蝕刻裝置的第三例的概要。圖3是從上面觀察裝置時的概略圖。有時將這樣使半導(dǎo)體基板I經(jīng)由中間室90在各處理室移動的裝置稱為“集群裝置”。圖3所示的表面蝕刻裝置包括加載互鎖真空室10、蝕刻室20、氣體除去室80、卸載互鎖真空室30以及中間室90。加載互鎖真空室10、蝕刻室20、卸載互鎖真空室30以及氣體除去室80與實施方式2的裝置相同。加載互鎖真空室10、蝕刻室20、氣體除去室80以及卸載互鎖真空室30經(jīng)由中間室90相連結(jié)。輸送機構(gòu)能夠?qū)⑹占{在托盤上的半導(dǎo)體基板I從加載互鎖真空室10經(jīng)由蝕刻室20、進而經(jīng)由氣體除去室80輸送到卸載互鎖真空室30為止。更具體而言，輸送機構(gòu)將半導(dǎo)體基板I從加載互鎖真空室10經(jīng)由中間室90而輸送到蝕刻室20，并且，從蝕刻室20經(jīng)由中間室90向氣體除去室80輸送半導(dǎo)體基板1，從氣體除去室80經(jīng)由中間室90向卸載互鎖真空室30輸送半導(dǎo)體基板1(1’)(參照圖3的箭頭)。半導(dǎo)體基板I既可以在加載互鎖真空室10冷卻，也可以利用輸送機構(gòu)冷卻。進而，也可以在中間室90冷卻半導(dǎo)體基板I。例如，在將半導(dǎo)體基板I從加載互鎖真空室10輸送到蝕刻室20之間，若在中間室90冷卻半導(dǎo)體基板I，則能夠抑制在蝕刻室20中的半導(dǎo)體基板I的發(fā)熱。進而，也可以將在蝕刻室20中發(fā)熱的半導(dǎo)體基板I輸送到氣體除去室80吋，在中間室90中進行冷卻。[實施方式4]在圖1 圖3所示的蝕刻裝置的蝕刻室20中，也可以配置用于保持收納半導(dǎo)體基板I的托盤的托盤保持部。圖4示出利用托盤保持部40保持收納了半導(dǎo)體基板I的托盤45的狀況。例如，通過在托盤保持部40的凸部嵌入托盤45的凹部，從而托盤保持部40保持托盤45 (參照圖4中的實線箭頭)。在托盤保持部40和托盤45中，分別設(shè)有用于使氣體流過的流路孔41和流路孔46，當(dāng)托盤保持部40保持托盤45后，孔41和孔46相連通。連接到托盤保持部40的氣體供給裝置(未圖示)能夠經(jīng)由孔41和孔46將氣體噴到收納在托盤45上的半導(dǎo)體基板I的背面(不進行蝕刻處理的面)(參照虛線箭頭)。要噴出的氣體只要是不與半導(dǎo)體基板I發(fā)生反應(yīng)的惰性氣體即可。通過將惰性氣體噴到蝕刻室20中的半導(dǎo)體基板I的背面，由此抑制被供給到蝕刻室20內(nèi)部的蝕刻氣體接觸到半導(dǎo)體基板I的背面，從而防止對半導(dǎo)體基板I的背面進行蝕亥IJ。另外，通過噴射惰性氣體，能夠?qū)Π雽?dǎo)體基板I均勻地進行冷卻。另外，也可以是，在圖2和圖3所示的蝕刻裝置的氣體除去室80中也配置如圖4所示的用于保持托盤45的托盤保持部40。通過將惰性氣體噴到氣體除去室80中的半導(dǎo)體基板I的背面，能夠更有效地去除殘留在半導(dǎo)體基板I上的蝕刻氣體成分。エ業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的表面蝕刻裝置，能夠高效率地對半導(dǎo)體基板的表面進行干式蝕刻。并且，由于能夠抑制エ藝中的半導(dǎo)體基板的溫度上升，因此還能夠應(yīng)對批量生產(chǎn)。因此，能夠特別適合應(yīng)用于太陽能電池的制造エ藝中在半導(dǎo)體基板表面形成紋理構(gòu)造的步驟。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其包括: 加載互鎖真空室； 蝕刻室，其能夠減壓至大氣壓以下； 卸載互鎖真空室； 輸送機構(gòu)，其用于將收納有半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；以及 冷卻機構(gòu)，其冷卻所述半導(dǎo)體基板和/或所述托盤， 在所述蝕刻室中具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射蝕刻氣體。
2.半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其包括: 加載互鎖真空室； 蝕刻室，其能夠減壓至大氣壓以下； 氣體除去室； 卸載互鎖真空室； 輸送機構(gòu)，其用于將收納有半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室和所述氣體除去室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；以及冷卻機構(gòu)，其冷卻所述半導(dǎo)體基板和/或所述托盤， 在所述蝕刻室中具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射蝕刻氣體。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述冷卻機構(gòu)設(shè)置在所述加載互鎖真空室內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述冷卻機構(gòu)設(shè)置在所述輸送機構(gòu)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述表面蝕刻裝置還包括中間室，該中間室連結(jié)所述加載互鎖真空室、所述蝕刻室、所述卸載互鎖真空室以及所述氣體除去室。
6.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述蝕刻氣體包含選自ClF3、XeF2、BrF3以及BrF5中的一種以上的氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述蝕刻氣體還包含在分子中含有氧原子的氣體。
8.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 在所述蝕刻室中還具有多個開口部，該多個開口部用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射冷卻氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述冷卻氣體包含氮氣或惰性氣體。
10.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述半導(dǎo)體基板為基板表面定向(100)的娃基板。
11.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述半導(dǎo)體基板為基板表面定向(111) 的 硅基板。
12.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述托盤具有流路孔，該流路孔用于將惰性氣體噴到收納在所述托盤上的所述半導(dǎo)體基板的背面。
13.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述托盤構(gòu)成為能夠收納多片半導(dǎo)體基板。
14.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置，其中， 所述蝕刻室不具有等離子體產(chǎn)生裝置。
15.制造半導(dǎo)體基板的方法，使用權(quán)利要求1的表面蝕刻裝置，制造在表面形成凹凸形狀的半導(dǎo)體基板，該方法包括: 所述冷卻機構(gòu)對所述半導(dǎo)體基板和/或托盤進行冷卻的步驟； 在所述輸送機構(gòu)上安裝收納有所述半導(dǎo)體基板的托盤的步驟；以及一面通過所述輸送機構(gòu)輸送托盤，一面將蝕刻氣體從用于噴射蝕刻氣體的開口部噴到收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板的步驟。
16.制造半導(dǎo)體基板的方法,使用權(quán)利要求5的表面蝕刻裝置,制造在表面形成有凹凸形狀的半導(dǎo)體基板，該方法包括: 所述冷卻機構(gòu)對所述半導(dǎo)體基板和/或托盤進行冷卻的步驟； 在所述輸送機構(gòu)上安裝收納有所述半導(dǎo)體基板的托盤的步驟； 通過所述輸送機構(gòu) 將收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板輸送到所述蝕刻室的步驟；以及將蝕刻氣體從用于噴射蝕刻氣體的開口部噴到已輸送到所述蝕刻室的半導(dǎo)體基板的步驟。
17.如權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的制造半導(dǎo)體基板的方法，其中， 將所述半導(dǎo)體基板的溫度保持在130°C以下。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供將與半導(dǎo)體基板產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)的氣體用作蝕刻氣體，且能應(yīng)對批量生產(chǎn)的對半導(dǎo)體基板進行蝕刻的裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體基板的表面蝕刻裝置包括加載互鎖真空室；蝕刻室，其能夠減壓至大氣壓以下；卸載互鎖真空室；輸送機構(gòu)，其用于將收納有半導(dǎo)體基板的托盤從所述加載互鎖真空室經(jīng)由所述蝕刻室輸送到所述卸載互鎖真空室為止；以及冷卻機構(gòu)，其冷卻所述半導(dǎo)體基板和/或所述托盤，其中，在所述蝕刻室中具有多個噴嘴，該多個噴嘴用于對收納在所述托盤上的半導(dǎo)體基板表面噴射蝕刻氣體。
文檔編號H01L21/677GK103140918SQ20128000309
公開日2013年6月5日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者新井康司, 田邊浩, 谷口泰士 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社