テクスチャー形成用エッチング液
【課題】 均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現するエッチング液を提供する。
【解決手段】 アルカリ金属水酸化物溶液をベースに脂肪族ポリアルコールを添加することにより、シリコン表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られる。
【解決手段】 アルカリ金属水酸化物溶液をベースに脂肪族ポリアルコールを添加することにより、シリコン表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば単結晶シリコン太陽電池や光センサーなどに使用するために、単結晶シリコン表面{面方位（１００）}にテクスチャー（texture）と呼ばれる微細なピラミッド状凹凸部を形成するテクスチャー形成に用いられるエッチング液に関する。
詳しくは、液中でエッチングすることによりシリコン表面にピラミッド状凹凸部（テクスチャー）を形成するテクスチャー形成用エッチング液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のテクスチャー形成用エッチング液として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）からなるアルカリ性媒体に、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種が添加されたエッチング液を８５℃に加熱し、この溶液中に４〜５分間シリコンウエハを浸漬してウエットエッチングすることにより、シリコンウエハの表面にピラミッド状凹凸部が形成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、６０〜９５℃に加温した水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を添加したエッチング液に、シリコンウエハを１０〜３０分間浸漬させることにより、ピラミッド状凹凸部（テクスチャー構造）が形成されるものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９６０５号公報（第３〜５頁）
【特許文献２】特開２０００−１８３３７８号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来のテクスチャー形成用エッチング液では、特許文献１の場合、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのベースに、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種を添加するが、これらの合成が困難で工業的に得難いという問題があった。
また特許文献２の場合、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加するが、イソプロピルアルコールは揮発性、引火性が高い物質であるため、大量使用には火災対策、防爆が必要で設備費用が高価になるという問題があった。
【０００５】
本発明のうち第一の発明は、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現するエッチング液の提供を目的としたものである。
第二の発明は、第一の発明の目的に加えて、均一で微細なピラミッド状凹凸部の再現性を向上させるエッチング液の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち第一の発明は、アルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として脂肪族ポリアルコールを含有したことを特徴とするものである。
第二の発明は、第一の発明の構成に、前記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えた構成を加えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のうち第一の発明は、アルカリ金属水酸化物溶液をベースに脂肪族ポリアルコールを添加することにより、シリコン表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られる。
従って、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現するエッチング液を提供することができる。
その結果、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのベースに、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種を添加する従来のものに比べ、安定かつ安価な合成が可能であると共に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加する従来のものに比べ、火災対策、防爆を必要とせず、その分だけ設備も簡素化できるから低コストで製造できる。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明の効果に加えて、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えることにより、均一で微細なピラミッド状凹凸部を更に安定して得られる。
従って、均一で微細なピラミッド状凹凸部の再現性を向上させるエッチング液を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のテクスチャー形成用エッチング液は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリ−１−メチルビニルアルコール（ＰＭＶＡ）などの脂肪族ポリアルコールを含有させることで得られ、このエッチング液に、シリコン基板を浸漬してシリコン表面のアルカリエッチングすることにより、均一で微細なピラミッド状凹凸部が形成されるものである。
更に必要に応じて、上記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えることも可能である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
この実施例は、水酸化ナトリウムが４重量％と、炭酸水素ナトリウムが４重量％とを混合したベース液に対し、添加剤としてポリビニルアルコール（重合度５００）を０．０１重量％添加したものである。
エッチング条件としては、エッチング温度は８５℃、エッチング時間は１３分である。
【００１１】
その結果は、図１に示した電子顕微鏡写真で見ることができる。
それにより、シリコン基板の表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られ、このピラミッド状凹凸部の均一性、エッチングにおける再現安定性が良好であることが実験により解った。
【００１２】
更に、分光光度計の測定による反射率の分布を図２のグラフに示している。
それにより、反射率は波長８００ｎｍ付近で１４．４％の最小値が得られた。
【００１３】
また、水酸化ナトリウムに適量の炭酸水素ナトリウムを添加することで、均一で微細なピラミッド状凹凸部を更に安定して得られることが実験により解った。
【００１４】
尚、前示実施例では、エッチング液のベースが、水酸化ナトリウムに炭酸水素ナトリウムを混合したベース液にポリビニルアルコールを添加した場合のみを説明したが、これに限定されず、上記水酸化ナトリウムのみにポリビニルアルコールやポリ−１−メチルビニルアルコール（ＰＭＶＡ）などの脂肪族ポリアルコールを添加したり、水酸化ナトリウムに代えて水酸化カリウムを使用したり、炭酸水素ナトリウムに代えて炭酸水素カリウムを使用しても良い。
この場合も、上述したものと同様な結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例を示すテクスチャー形成用エッチング液を用いて形成したピラミッド状凹凸部の一例の電子顕微鏡写真である。
【図２】反射率の分布を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば単結晶シリコン太陽電池や光センサーなどに使用するために、単結晶シリコン表面{面方位（１００）}にテクスチャー（texture）と呼ばれる微細なピラミッド状凹凸部を形成するテクスチャー形成に用いられるエッチング液に関する。
詳しくは、液中でエッチングすることによりシリコン表面にピラミッド状凹凸部（テクスチャー）を形成するテクスチャー形成用エッチング液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のテクスチャー形成用エッチング液として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）からなるアルカリ性媒体に、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種が添加されたエッチング液を８５℃に加熱し、この溶液中に４〜５分間シリコンウエハを浸漬してウエットエッチングすることにより、シリコンウエハの表面にピラミッド状凹凸部が形成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、６０〜９５℃に加温した水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を添加したエッチング液に、シリコンウエハを１０〜３０分間浸漬させることにより、ピラミッド状凹凸部（テクスチャー構造）が形成されるものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９６０５号公報（第３〜５頁）
【特許文献２】特開２０００−１８３３７８号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし乍ら、このような従来のテクスチャー形成用エッチング液では、特許文献１の場合、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのベースに、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種を添加するが、これらの合成が困難で工業的に得難いという問題があった。
また特許文献２の場合、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加するが、イソプロピルアルコールは揮発性、引火性が高い物質であるため、大量使用には火災対策、防爆が必要で設備費用が高価になるという問題があった。
【０００５】
本発明のうち第一の発明は、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現するエッチング液の提供を目的としたものである。
第二の発明は、第一の発明の目的に加えて、均一で微細なピラミッド状凹凸部の再現性を向上させるエッチング液の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明のうち第一の発明は、アルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として脂肪族ポリアルコールを含有したことを特徴とするものである。
第二の発明は、第一の発明の構成に、前記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えた構成を加えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のうち第一の発明は、アルカリ金属水酸化物溶液をベースに脂肪族ポリアルコールを添加することにより、シリコン表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られる。
従って、均一性に優れた微細なピラミッド状凹凸部を容易に安定して再現するエッチング液を提供することができる。
その結果、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのベースに、リグニン、セルロース類、ケトン類、エステル類、グリコール類の中から一種か又は複数種を添加する従来のものに比べ、安定かつ安価な合成が可能であると共に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加する従来のものに比べ、火災対策、防爆を必要とせず、その分だけ設備も簡素化できるから低コストで製造できる。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明の効果に加えて、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えることにより、均一で微細なピラミッド状凹凸部を更に安定して得られる。
従って、均一で微細なピラミッド状凹凸部の再現性を向上させるエッチング液を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のテクスチャー形成用エッチング液は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリ−１−メチルビニルアルコール（ＰＭＶＡ）などの脂肪族ポリアルコールを含有させることで得られ、このエッチング液に、シリコン基板を浸漬してシリコン表面のアルカリエッチングすることにより、均一で微細なピラミッド状凹凸部が形成されるものである。
更に必要に応じて、上記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えることも可能である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
この実施例は、水酸化ナトリウムが４重量％と、炭酸水素ナトリウムが４重量％とを混合したベース液に対し、添加剤としてポリビニルアルコール（重合度５００）を０．０１重量％添加したものである。
エッチング条件としては、エッチング温度は８５℃、エッチング時間は１３分である。
【００１１】
その結果は、図１に示した電子顕微鏡写真で見ることができる。
それにより、シリコン基板の表面に均一で微細なピラミッド状凹凸部を安定して得られ、このピラミッド状凹凸部の均一性、エッチングにおける再現安定性が良好であることが実験により解った。
【００１２】
更に、分光光度計の測定による反射率の分布を図２のグラフに示している。
それにより、反射率は波長８００ｎｍ付近で１４．４％の最小値が得られた。
【００１３】
また、水酸化ナトリウムに適量の炭酸水素ナトリウムを添加することで、均一で微細なピラミッド状凹凸部を更に安定して得られることが実験により解った。
【００１４】
尚、前示実施例では、エッチング液のベースが、水酸化ナトリウムに炭酸水素ナトリウムを混合したベース液にポリビニルアルコールを添加した場合のみを説明したが、これに限定されず、上記水酸化ナトリウムのみにポリビニルアルコールやポリ−１−メチルビニルアルコール（ＰＭＶＡ）などの脂肪族ポリアルコールを添加したり、水酸化ナトリウムに代えて水酸化カリウムを使用したり、炭酸水素ナトリウムに代えて炭酸水素カリウムを使用しても良い。
この場合も、上述したものと同様な結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例を示すテクスチャー形成用エッチング液を用いて形成したピラミッド状凹凸部の一例の電子顕微鏡写真である。
【図２】反射率の分布を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中でエッチングすることにより、シリコン表面に凹凸部を形成するテクスチャー形成用エッチング液において、
アルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として脂肪族ポリアルコールを含有したことを特徴とするテクスチャー形成用エッチング液。
【請求項２】
前記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えた請求項１記載のテクスチャー形成用エッチング液。
【請求項１】
液中でエッチングすることにより、シリコン表面に凹凸部を形成するテクスチャー形成用エッチング液において、
アルカリ金属水酸化物溶液をベースとし、これに添加剤として脂肪族ポリアルコールを含有したことを特徴とするテクスチャー形成用エッチング液。
【請求項２】
前記エッチング液のベースとして、アルカリ金属水酸化物に炭酸水素ナトリウム又は炭酸水素カリウムを加えた請求項１記載のテクスチャー形成用エッチング液。
【図２】
【図１】
【図１】
【公開番号】特開２００９−１２３８１１（Ｐ２００９−１２３８１１Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４２５３（Ｐ２００７−２９４２５３）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【出願人】（８０２００００１９）株式会社新潟ＴＬＯ (27)
【出願人】（０００２１４９２８）直江津電子工業株式会社 (37)
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【出願人】（８０２００００１９）株式会社新潟ＴＬＯ (27)
【出願人】（０００２１４９２８）直江津電子工業株式会社 (37)
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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