基板処理装置および基板処理方法
本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアを中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバと、プラズマ発生モジュールと、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つのガス排出部とを備える基板処理装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアが少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバに導入され、プロセス・チャンバ内で、プラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュールによってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄が行われる基板処理方法に関する。本発明の目的は、十分に表面テクスチャ加工された基板でさえ高いスループットおよび高品質で等方性エッチングすることができる、上記の一般的なタイプの基板処理装置および基板処理方法を提供することである。この目的は、まず、上記の一般的なタイプの基板処理装置であって、気相エッチング・モジュールがプロセス・チャンバ内に組み込まれた基板処理装置によって実現される。さらに、この目的は、上記の一般的なタイプの基板処理方法であって、プロセス・チャンバ内で、少なくとも１つの基板の気相エッチングが、プラズマ・プロセスの前に、および／またはプラズマ・プロセスの後に、および／またはプラズマ・プロセスと交互に行われる基板処理方法によって実現される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアを中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバと、プラズマ発生モジュールと、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つのガス排出部とを備える基板処理装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアが少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバに導入され、プロセス・チャンバ内で、プラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュールによってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄が行われる基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の一般的なタイプの装置および方法は、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロメカニクス分野で、様々な用途のためのプラズマ・コーティング、プラズマ・エッチング、プラズマ酸化、表面親水化および疎水化、およびプラズマ洗浄プロセスを行うために知られている。とりわけ、そのような装置および方法は、太陽電池の製造にも使用される。
【０００３】
太陽電池産業は、現在、急速に発展している。２０００年には早くも、最高記録として２４．７％の効率をもつシリコンベースの太陽電池を製造することができた。その一方で、大量生産でのシリコン太陽電池は、単結晶太陽電池に関しては１６％〜１８％の効率、多結晶電池では１４％〜１６％の効率が実現されている。
【０００４】
現在、標準的な太陽電池技術は、２００μｍ〜４００μｍの厚さを有するシリコン・ウェハに基づいている。ウェハが製造された後、表面からソーイング損傷を除去する必要があり、これは、厚さ約５μｍのシリコン層の除去に相当する。さらに、現代の太陽電池には、しばしばソーイング損傷によって予め決定される構造に基づいた、表面テクスチャが設けられている。このテクスチャは、特に光が斜めに入射した場合に光の閉じ込め（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）を高めるように意図されている。それにより、反射が約３５％から約１０％に低減される。
【０００５】
ソーイング損傷の除去およびテクスチャ生成は、エッチングによって行われる。ここで、一般的な方法は、バッチ法または連続（インライン）法での湿式化学プロセスに基づく。主に単結晶基板材料に関して従来慣用のＫＯＨを用いたアルカリ性エッチング浴は、結晶方向に依存して作用し、したがって、多結晶ウェハ上では平坦なテクスチャしか生成されない。十分なテクスチャ効果を実現するために、近年、例えば主にＨＦ（フッ化水素酸）およびＨＮＯ３を含み、場合によってはさらにＣＨ３ＣＯＯＨも含む酸性エッチング浴も使用されている。それにより、多結晶ウェハ上で、十分にテクスチャ加工された表面が得られる。
【０００６】
太陽電池の製造中、ウェハ材料は、例えばｐ型伝導性になるように予めドープされている。ｐｎ接合を形成するためには、ｎ型ドーピングを加えなければならない。これは、リン拡散によって行われ、その際、リンは、約０．５μｍの深さまでウェハ材料中に拡散する。
【０００７】
リン拡散のために、例えば、ｐ型伝導性ウェハ上に堆積された厚さ約６０ｎｍ〜１００ｎｍのＰＳＧ（リン珪酸ガラス（ＳｉＯ２）１−ｘ（Ｐ２Ｏ５）ｙ）層などの酸化物層が使用される。特定のプロセス温度で、リンがＰＳＧ層からウェハ材料内に拡散する。その後、ＰＳＧ層は、例えばＳｉ３Ｎ４などの反射防止層がウェハに塗布される前に再び除去される。
【０００８】
通常、ＰＳＧ層の除去は、湿式化学ＨＦ（フッ化水素酸）エッチングによって行われる。湿式エッチングは、エッチング選択性が非常に高いという利点を有する等方性エッチング法である。典型的には、湿式エッチング中にウェハの両面が処理される。テクスチャ加工されていない太陽電池ウェハに関しては、強度２％のＨＦを用いた処理が通例である。
【０００９】
テクスチャ加工された上面を有する新規の太陽電池の概念は、多くの場合、それぞれ上面の処理のみを必要とし、したがって、湿式化学技術で片面エッチングを可能にするような複雑な再調節が湿式化学エッチングに求められる。さらに、湿式化学法は、比較的大量のエッチング溶液を消費し、エッチング中、プロセス化学の絶え間ない変化およびエッチング浴内での反応生成物および汚染物質の増加により、プロセスを安定に保つことが比較的難しい。さらに、消費されたエッチング溶液が、廃棄処理の問題をもたらす。
【００１０】
したがって、現時点では、湿式化学法の代わりにプラズマベースの乾式法を用いることができるように開発が進められている。この場合、ＣＦ３＋などの反応性イオンや、反応性ラジカルＦ＊、Ｏ＊、またはＣＦ３＊など、表面上で化学エッチング効果を示す反応性粒子を生成するために、プラズマが使用される。マイクロエレクトロニクス分野からは、主に反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）が知られており、これは、プラズマ重合によるエッチングガスからのポリマー生成によって、優れた選択性を有し、高い異方性を有し、基板表面に平行に延在していない側壁の同時パッシベーションを行う。
【００１１】
プラズマによる酸化物エッチングは、主に、例えば以下の反応でフッ素によって行われる。
ＳｉＯ２＋ＣＦ４→ＳｉＦ４＋ＣＯ２
【００１２】
また、ＮＨ３およびＮＦ３ガスのマイクロ波プラズマ支援反応を行って、シリコンに対して選択的にＳｉＯ２をエッチングするＮＨ４＋を生成することも知られている。
【００１３】
シリコン上での酸化物のプラズマ化学エッチングは、湿式化学エッチングと同様に十分に選択性をもつ。しかし、多結晶ウェハの場合、新規の太陽電池の概念で採用される酸性テクスチャ加工された表面には、この方法の異方性が好ましくない。衝突する反応性粒子に垂直に位置された酸化物付着位置しか良好にエッチングされない。酸性テクスチャ中に既に存在する垂直な領域および空洞は、高い異方性により、全てが十分にはエッチング除去されない。
【００１４】
特に、Ｐ含有物質を添加するインライン方法の場合には、拡散プロセス後、およびウェハ表面でのＰＳＧ層の除去後に、過度に高いリン濃度が残る。厚さ約２０ｎｍ〜約５０ｎｍのこの層、いわゆる「不感層」は、電荷キャリアが過飽和状態になっており、したがって十分には電気的に活性化することができない。好ましくは、「不感層」も除去すべきである。国際公開第２００８／９４３８２７号パンフレットは、窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するために、エッチングガスとしてＣ２Ｆ６−Ｏ２混合物を用いた乾式プラズマ・プロセスを提案している。この場合も、プラズマ・エッチング方法の高い異方性により、酸性テクスチャ加工された表面の場合には問題が生じ、「不感層」が一様には除去されないか、または過度に高いリン濃度を有する領域を除去するのに必要な量以上にかなり多くの材料がエッチングされる。
【００１５】
さらに、マイクロエレクトロニクス分野から、シリコン・ウェハのエッチングに関して、ＳｉＯ２をエッチングするための蒸気フッ化水素酸／水混合物を用いたデバイスおよび方法が知られている。すなわち、例えば独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書が、ＳｉＯ２犠牲層を備える微細構造化されたシリコン・ウェハがＨＦ蒸気によってエッチングされる、ＨＦ気相エッチング用のエッチング装置を記載している。この既知の装置は、ＨＦ気相エッチングのために個別の気相エッチング・モジュールを有し、それらのモジュールがグリッパ・ステーション上に集合体として配置され、各モジュールにおいてウェハをエッチングすることができる。ＨＦエッチングの前にウェハ表面から有機材料または汚染物質を除去するために、独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書に記載されている方法の場合には、ウェハが酸素プラズマ・ストリッパ内で予め洗浄される。
【００１６】
多数のプラズマ・チャンバと、ＨＦ気相エッチングの前に必要とされるプラズマ洗浄とにより、独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書に記載されている方法は、比較的扱いにくく、しかもそれほど生産性が高くない。したがって、この周知のＨＦ気相エッチング装置は、エッチングされるウェハのスループットが低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、十分に表面テクスチャ加工された基板でさえ高いスループットおよび高品質で等方性エッチングすることができる、上記の一般的なタイプの基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、第一に、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアを中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバと、プラズマ発生モジュールと、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つのガス排出部とを備える基板処理装置であって、気相エッチング・モジュールがプロセス・チャンバ内に組み込まれることを特徴とする基板処理装置によって実現される。
【００１９】
本発明による基板処理装置は、１つのプロセス・チャンバ内部で少なくとも１つの基板に対してプラズマ・プロセスと気相エッチングとの両方を行うことができるようにする。この場合、様々なプラズマ処理ステップおよび気相エッチング・ステップが考慮され、それらのステップをプロセス・チャンバ内で様々なシーケンスで行うことができる。したがって、本発明による基板処理装置は、様々な用途に使用することができ、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの併合型プロセス・シーケンスにより、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの間での時間のかかる基板取扱いステップがここでは必要ないので、効率の良い基板処理装置が得られる。
【００２０】
本発明による基板処理装置によって、最適な基板処理に適するようにプラズマ・ステップの利点を気相エッチング・ステップの利点と組み合わせることができる。意外にも、本発明によれば、プラズマ・プロセスと気相エッチング・プロセスからの全く異なる要件にもかかわらずこれが可能である。
【００２１】
本発明の１つの有利な実施形態では、気相エッチング・モジュールは、ＨＦ気相エッチング・モジュールである。ＨＦ気相エッチングは、例えば、シリコンに対して高いエッチング選択性を有する二酸化珪素の等方性エッチングを可能にする。したがって、本発明に従って提供されるＨＦ気相エッチング・モジュールは、特に、シリコン太陽電池ウェハの十分にテクスチャ加工された表面上で酸化物またはＰＳＧをエッチングするのに適しており、ＨＦを用いた化学気相エッチングの選択性は、湿式化学ＨＦエッチング・プロセスに匹敵する。湿式エッチング・プロセスと対照的に、本発明に従って提供されるＨＦ気相エッチング・モジュールは、大幅に簡素化された基板の片面エッチングを確立する。エッチング・プロセスのために新規の未使用のエッチング化学物質が常に供給されるので、時間が経ってもエッチング化学物質の変化がなく、また反応生成物および汚染物質の増加もない。この点で、湿式化学プロセスの場合には、エッチング浴の再調節または完全な一新が必要となる。さらに、気相エッチング・ステップでは、湿式エッチング・ステップよりも消費されるエッチング溶液がかなり少なく、その結果、本発明による基板処理装置を用いて、より費用対効果が高く、より環境に優しいエッチング・プロセスを利用可能にすることができる。正確に言うと、現在引き続き増加している太陽電池ウェハ生産数に関して、それにより太陽電池製造業者側でのＨＦの必要性を全体として減らすことができるので、これは特に重要であり、その結果、化学物質製造業者から太陽電池製造業者にＨＦを輸送する必要も減らすことができ、したがって輸送経路を軽減することができるからである。
【００２２】
基板処理装置が、エッチングガス耐性内側ライニングおよびエッチングガス耐性基板キャリアを有すると特に好適である。これらの構造的な特徴により、特に長寿命の装置を利用可能にすることができ、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの両方で様々なエッチングガスを採用することができる。
【００２３】
本発明の１つの好ましい変形形態によれば、気相エッチング・モジュールは、プロセス・チャンバの領域にわたって分布された複数のガス出口を有するガス・スプレーを有する。これにより、プロセス・チャンバの領域にわたって分布された複数の基板を気相エッチングすることができる可能性が得られる。
【００２４】
気相エッチング・モジュールがエッチング蒸気供給ユニットに結合されることが好ましい。エッチング蒸気供給ユニットによって、それぞれのプロセス・ステップに依存して、所要の組成物のエッチング蒸気を、継続的におよび／または一時的に計量して、気相エッチング・モジュールで利用可能にすることができる。
【００２５】
エッチング蒸気供給ユニットが、ガス計量システム、および／または温度調整空間を有するエッチング蒸気発生システムを有すると特に有利であることが判明している。この空間に液体エッチング物質が入っており、この空間を通して少なくとも１種のキャリアガスの流れが通される。ガス計量システムによって、それぞれのエッチング蒸気と、さらなるエッチング蒸気および／または１種または複数種のキャリアガスとを計量して混合し、エッチング蒸気供給ユニットによってプロセス・チャンバに供給することができる。さらに、温度調整空間内の液体エッチング物質を加熱してエッチング蒸気を発生させることができ、このエッチング蒸気を、キャリアガス流に同伴させ、エッチング蒸気供給ユニットを通してプロセス・チャンバ内に送ることができる。
【００２６】
本発明の１つの特に好適な例示的実施形態では、プラズマ発生モジュールが、プロセス・チャンバ内で平面状に具現化された少なくとも１つの電力供給可能な電極を有する。この場合、複数の個別の電極または電気的に相互接続された電極を提供することもできる。提供される少なくとも１つの電極の平面状の具現化により、プロセス・チャンバ内で複数の基板を同時に処理することができる。この場合、基板の上面および／または裏面処理のために、基板の上および／または下に少なくとも１つの電極を提供することができる。少なくとも１つの電極は、同様に電力供給可能な対向電極を有することができる。しかし、プロセス・チャンバのハウジングが対向電極としての働きを兼ねることもでき、このとき、前記ハウジングは、典型的には接地接続部を有する。
【００２７】
本発明の１つの適切な変形実施形態によれば、基板キャリアは、少なくとも１つの基板の周縁領域のための平面状の支持領域を有する少なくとも１つの基板支持体を有する。平面状の支持領域により、基板上面のプラズマ処理中にプラズマが基板裏面を腐食しないか、または無視できるほどわずかしか腐食しないように基板を基板支持体に載せることができる。さらに、平面状の支持領域は、基板とのコンタクトを形成できるようにし、それにより、例えばプラズマ処理中に基板を接地させることができる。
【００２８】
本発明の１つの特定の構成では、基板支持体は、支持領域に開口を有する。これにより、さらにプロセス・チャンバ内でプラズマおよび／またはエッチング蒸気が開口を通って基板裏面に達することができ、上面処理に加えて基板の裏面も処理できるようになる。
【００２９】
本発明の１つの好適な発展形態によれば、少なくとも１つの内部容積減少構成要素がプロセス・チャンバ内に提供される。それにより、プロセス・チャンバ内で行われるプロセス・ステップでプロセス・ガスおよび／またはエッチング蒸気があまり必要でなくなるようにプロセス・チャンバの内部容積を減少させることができ、したがって、特に高い費用対効果で処置を行うことができるようになる。
【００３０】
さらに、基板処理装置が連続装置であると特に有利であることが判明している。その結果、基板処理装置内で、複数のプロセス・チャンバを互いに結合させることができ、それらを通して基板が連続的に進むことができる。それにより、基板処理装置内で複数のプロセス・ステップまたは技術プロセス・シーケンス全体を連続的に処理できるようにすることが可能である。
【００３１】
好ましくは、基板処理装置が太陽電池を製造するための装置であり、十分にテクスチャ加工された太陽電池ウェハでさえ効果的にエッチングできるようにすることが可能である。
【００３２】
本発明の１つの適切な発展形態では、プロセス・チャンバは、加熱および／または冷却デバイスを有するか、または加熱および／または冷却デバイスに結合される。加熱および／または冷却デバイスによりプロセス・チャンバ内部を加熱および／または冷却することによって、かつそれによる・チャンバ内のエッチング蒸気の温度によって、特にプロセス・チャンバ内で行われる気相エッチング・プロセスを特に良好に制御することができる。
【００３３】
さらに、本発明の目的は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアが少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバに導入され、プロセス・チャンバ内で、プラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュールによってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄がこのように行われる基板処理方法であって、少なくとも１つの基板の気相エッチングが、プラズマ・チャンバ内で、プラズマ・プロセスの前に、および／またはプラズマ・プロセスの後に、および／またはプラズマ・プロセスと交互に行われる基板処理方法によって実現される。
【００３４】
本発明による基板処理方法は、単一のプロセス・チャンバ内で少なくとも１つの基板のプラズマ処理と気相エッチングの両方を行うことができるようにする。その結果、基板をプロセス・チャンバから出す必要なく、プラズマ処理ステップを気相エッチング・ステップの直前に行うことができ、また、それらのステップの順序を逆にすることもできる。これは、プロセス・チャンバ内で先行のプロセス・ステップによって設定された基板特性が、その後の基板に対するプロセス・チャンバ内でのプロセス・ステップのための基礎として変わらないままであるという利点を有し、その結果、プロセス・ステップの質および効果、したがってまた本発明による方法によって製造される基板の品質を大幅に改善することができる。そのために必要とされる複雑な中間的な取扱いステップおよび装置部品を省くことができる。その結果、基板通過時間がより短くなり、基板スループットがより高くなり、空間要件がより小さくなり、装置技術に関するコストがより低くなる。
【００３５】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、気相エッチングは、ＨＦ含有蒸気を用いて行われる。ＨＦエッチング蒸気により、特に、二酸化珪素、およびリン珪酸ガラスなどのＳｉＯ２含有材料を、湿式エッチング法に匹敵するレベルで、シリコンに対する高い選択性で等方性エッチングすることができる。さらに、ＨＦ気相エッチング法は、特に基板の片面エッチングに適している。これは、酸性テクスチャ加工された太陽電池ウェハの二酸化珪素またはＰＳＧエッチングに特に好適であり、より深い領域および／または空洞などによって届きにくくなっている領域でさえ、ＨＦ気相エッチング・ステップで確実にエッチングすることができる。さらに、提案される本発明による方法の実施形態は、ＨＦ気相エッチング・ステップで、消費されるＨＦが湿式化学法よりもかなり少ないという利点を提供する。さらに、最適なエッチング結果を実現するために、ＨＦ蒸気中のＨＦ濃度を、ＨＦ含有蒸気の単純な供給および排出によって簡単に制御することができる。
【００３６】
本発明による基板処理方法は、太陽電池を製造するために基板を処理するために使用される場合、特に好適である。特に太陽電池ウェハにおいて、まさに新規の技術において、十分にテクスチャ加工された表面上にでも二酸化珪素およびＰＳＧを確実にエッチングすることができるようにする片面技術を求める要求が絶えず高まっているのは明らかである。さらに、太陽電池製造では、使用される基板がますます薄くなっており、そのため湿式エッチングがより一層難しくなっている。これは、薄い基板がエッチング浴内で浮動し、したがって確実にエッチングすることができないからである。本発明による方法により、そのような基板を容易に片面から等方性エッチングすることができる。さらに、本発明による処置は、高い基板スループットを保証し、その結果、装置費用を抑えて、短いプロセス時間で多数の太陽電池ウェハを製造することができる。
【００３７】
本発明による方法の一例では、少なくとも１つのプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて基板の上面からＰＳＧがエッチングされ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいてその基板の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われる。その結果、片面での等方性および選択性エッチングを可能にするＨＦ気相エッチング・ステップにおいて、基板の上面からＰＳＧを確実に除去することができ、後続のプロセス・ステップにおいて、エッチングされた基板表面をプラズマ酸化によって酸化物で即時に被覆することができる。このようにして、規定の洗浄された基板表面を提供することができる。さらに、プラズマ酸化ステップで生成される酸化物によって、基板表面での汚染および／または構造的欠陥を埋めることができる。
【００３８】
本発明のさらなる適切な方法変形形態では、そのプロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて基板の裏面からＰＳＧがエッチングされ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいて、プラズマ・エッチング・ステップで基板のエミッタ裏面エッチングが行われる。このプロセス実装によって、同じチャンバ内で、太陽電池ウェハの裏面からまずＰＳＧを、次いで寄生エミッタ領域を除去することができる。
【００３９】
本発明による基板処理方法の任意選択の一変形形態では、基板から金属イオンをエッチングするためのＫＯＨおよびＨＣｌを含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが、プロセス・チャンバ内でＰＳＧをエッチングするためのＨＦ気相エッチング・ステップの後に行われる。このようにすると、基板上面のプラズマ酸化の前、および／または基板のエミッタ裏面エッチングのためのプラズマ・エッチング・ステップの前に、表面上の金属残留物の除去を行うことができる。
【００４０】
本発明による基板処理方法のさらなる任意選択の一変形形態では、プロセス・チャンバ内またはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または基板のエミッタ裏面エッチングの後に、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。ＨＦ気相エッチング・ステップの前のＯ２プラズマ洗浄は、有機汚染物質を除去することを可能にし、それにより、後続のＨＦ気相エッチングをより簡単に行うことができる。フッ素含有ガスを用いたプラズマ・エッチング・ステップでは、基板のエミッタ裏面エッチング中に有機ポリマーが生じるので、基板のエミッタ裏面エッチングの後にＯ２プラズマ洗浄によって残留物のない表面を提供することができ、前記表面は、例えば太陽電池ウェハの製造の際に反射防止層でコーティングするために、特に良好に準備される。
【００４１】
本発明による基板処理方法のさらなる好ましい一実施形態によれば、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、基板の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいて、酸化された表面層のＨＦ気相エッチングが行われる。プラズマ酸化および後続のＨＦ気相エッチングにより、基板の表面層を除去することができ、それにより基板を洗浄することができる。このようにして、例えば、シリコン基板の表面をａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層の堆積のために準備することができる。
【００４２】
プラズマ酸化とＨＦ気相エッチングが交互に複数回行われる場合、洗浄効果をさらに改善することができる。さらに、先行のプロセス・ステップにおいてＰＳＧによってリンでドープされ、かつＰＳＧをエッチングされたシリコン基板から、この交互プロセスによって「不感層」を効果的に除去することができる。
【００４３】
交互プロセス・シーケンスの最終ステップがプラズマ酸化である場合、基板は、後続の窒化珪素堆積に特に良好に準備される。これは、窒化物が酸化物によく付着するからである。窒化珪素層は、例えば太陽電池ウェハ上の反射防止層として使用することができる。
【００４４】
本発明による基板処理方法の同様に適切な一例では、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内でＯ２プラズマ洗浄が行われ、その後、そのプロセス・チャンバ内で、ＨＦ含有蒸気または反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップで基板の表面層がエッチングされる。Ｏ２プラズマ洗浄によって、基板の表面は、まず有機汚染物質を除去され、それにより特に、プロセス・チャンバ内でのその後の気相エッチング・ステップのために特に良好に準備される。ＨＦ含有蒸気と、例えばオゾンなどの反応性酸素とを含有する混合物が、気相エッチング・ステップで使用される。基板表面が反応性酸素によって酸化され、ほぼ同時に、酸化された層がＨＦ含有蒸気によってシリコン基板から再びエッチングされる。ＨＦおよび反応性酸素の濃度の適切な設定によって、プロセス・チャンバ内でのプロセスを制御することができ、それにより、例えば、ＰＳＧによってリンでドープされたシリコン基板から「不感層」を適切に除去することができる。ＨＦ蒸気の使用により、この場合、十分にテクスチャ加工されたシリコン基板からでさえ「不感層」を確実に除去することができる。さらに、このプロセス変形形態は、基板の場合には、洗浄のため、および上面層と裏面層の除去のために使用することができる。
【００４５】
ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップにおいて、気相エッチング・ステップの最後に反応性酸素が増強されてプロセス・チャンバに供給される場合、そのようにして処理された基板は、プロセスの最後に表面に酸化物層を有する。これは、特に、例えば太陽電池ウェハ上に反射防止層を製造するための後続の窒化珪素堆積に適している。
【００４６】
さらなる任意選択の一変形形態では、ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップの後、そのプロセス・チャンバ内でプラズマ酸化を行うこともでき、これは、基板表面上に酸化物層をもたらす。この酸化物層は、例えば太陽電池ウェハ用の反射防止層を製造するための後続の窒化珪素堆積のための適切なベースとなる。
【００４７】
本発明による基板処理方法のさらなるオプションによれば、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいてシリコン基板の上面および／または裏面から空気酸化物が除去され、このプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または後に、シリコン基板のＯ２プラズマ洗浄が行われる。このプロセスは、例えば太陽電池ウェハ用のｐｎ接合を製造するためにａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層を堆積する前の、質の高い空気酸化物除去に特に適している。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態、ならびにその構成、機能、および利点を、図面の各図を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】概略図に基づいて、プロセス・チャンバを有する本発明による基板処理装置の可能な基本構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明による基板処理装置内で使用することができ、基板の上面および／または裏面処理に適した基板支持体を模式的に示す図である。
【図３】本発明による基板処理装置内での基板の上面処理のための基板支持体のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す図である。
【図４】フック支持体の形態での、本発明による基板処理装置内で使用することができる基板支持体のさらに別の変形形態を模式的に示す図である。
【図５】本発明による基板処理装置内で使用することができるガス計量システムの模式概略図である。
【図６】本発明による基板処理装置内で使用することができるエッチング蒸気発生システムの模式概略図である。
【図７】上流のガス計量システムおよび下流の排気ガス除去システムを有する本発明による基板処理装置の模式概略図である。
【図８】複数のプロセス・チャンバを有する本発明による基板処理装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【図９】太陽電池基板の裏面処理用の連続装置の形態での、本発明による基板処理装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１０】太陽電池基板の上面処理用の連続装置の形態での、本発明による基板処理装置のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１１】基板上面でのＰＳＧエッチングのための本発明による基板処理方法の一変形実施形態を模式的に示す図である。
【図１２】基板のＰＳＧおよびエミッタ裏面エッチングのための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１３】太陽電池ウェハを製造するために「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１４】太陽電池を製造するために窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１５】太陽電池ウェハを製造するために「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１６】太陽電池を製造するために窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１７】太陽電池製造中にａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ堆積ステップの前に空気酸化物を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、排気可能なプロセス・チャンバ２０を備える基板処理装置１０の概略図を模式的に示す。図１に例示されるプロセス・チャンバ２０の個々の要素は、それらの機能的な原理を示しているにすぎず、したがって正確な尺度では図示されておらず、また、プロセス・チャンバ２０内またはプロセス・チャンバ２０上の他の位置に位置させることもできる。
【００５１】
プロセス・チャンバ２０は、実質的に高級鋼または構造鋼から形成され、エッチングガス耐性材料から構成された内側ライニング８０を有する。図１に示される例示的実施形態では、内側ライニング８０は、ＨＦに対して不活性であり、例えばグラファイト、純粋なＡｌ２Ｏ３、またはテフロンのようなポリマーから形成される。内側ライニング８０は、エッチングガス耐性チャンバ・コーティングによって、あるいはチャンバの内壁に取り付けられたプレートによって形成することができる。
【００５２】
プロセス・チャンバ２０は、その入口と出口のどちらにもそれぞれ、バルブフラップ２３を有するゲート２７を有し、このゲート２７は開閉することができ、ゲート２７を介して外部からプロセス・チャンバ２０の内部２９にアクセス可能であり、さらにゲート２７を介してプロセス・チャンバ２０を基板処理装置１０の他のプロセス・チャンバに接続することができる。さらに、プロセス・チャンバ２０は、少なくとも１つのガス供給部６１と、真空ポンプ２４を有する少なくとも１つのガス排出部６２と、加熱および／または冷却デバイス２６とを有する。
【００５３】
図１に示される例示的実施形態では、平面状に具現化された１つまたは複数の電極５２を有するプラズマ発生モジュール５０が上側領域に設けられる。各電極５２との電気コンタクトが形成され、電極５２にはそれぞれ個別に電位を供給することができ、あるいは電極５２を相互接続することができる。
【００５４】
本発明の他の変形実施形態（図示せず）では、プラズマ発生モジュール５０はまた、例えばマイクロ波バーなど１つまたは複数の他のプラズマ発生要素を有することもできる。また、別の方法として、プラズマ発生モジュール５０がＩＣＰ（誘導結合プラズマ）モジュールを有することも想定することができ、その場合、実際のプラズマ源をプロセス・チャンバ２０の外部に位置させることもできる。
【００５５】
さらに、プロセス・チャンバ２０内に気相エッチング・モジュール７０が組み込まれ、図示される例示的実施形態では、気相エッチング・モジュール７０はＨＦ気相エッチング・モジュールであり、このモジュールは、プロセス・チャンバ２０の上側領域に、プロセス・チャンバ２０の領域にわたって分布された複数のガス出口７２を有するガス・スプレー７１を有する。気相エッチング・モジュール７０は、少なくとも１つのガス供給部６１を介してエッチング蒸気供給ユニット９０に結合される。エッチング蒸気供給ユニット９０については、図５〜７における例に基づいてより詳細に説明する。
【００５６】
少なくとも１つの基板４０を有する少なくとも１つの基板キャリア３０を、ゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０に導入することができる。基板キャリア３０は、プロセス・チャンバ２０の終端で、再びゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０から排出させることができる。
【００５７】
基板キャリア３０は、エッチングガス耐性材料、好ましくはＨＦ耐性材料からなる。図示される例示的実施形態では、基板キャリア３０は、例えばＡｌ２Ｏ３から形成される。
【００５８】
図示される例示的実施形態では、基板キャリア３０は、基板４０用の複数の基板支持体を有する。可能な基板支持体３１、３４、３８の例が図２〜４に図示され、以下により詳細に説明する。
【００５９】
基板キャリア３０は、搬送ローラ２５上を案内され、搬送ローラ２５は、好ましくは同様にエッチングガス耐性材料からなるか、またはそのような材料でコーティングされる。
【００６０】
さらに、プロセス・チャンバ２０内には、内部容積減少構成要素８１が、この例では基板キャリア３０の下に提供され、図示される例示的実施形態では、この構成要素は、例えばＡｌ２Ｏ３から形成され、プロセス・チャンバ２０の内部２９の内部容積を減少し、それにより、内部２９を充填するには、それに対応して少量の（特に基板４０の上に位置されたプロセス・チャンバ内部２９の部分を充填するのに十分な）プロセス・ガスまたはエッチング蒸気をプロセス・チャンバ２０に導入すればよい。
【００６１】
図２は、本発明による基板処理装置１０の一実施形態で使用することができる基板支持体３１の一例を模式的に示す。基板支持体３１は、基板４０の周縁領域４３のための平面状の支持領域３２を有する。その結果、基板４０を、その周縁で、平面状の支持領域３２の上に配置することができる。平面状の支持体は、プラズマが基板上面４１の処理中に基板裏面４２にも達するのをほぼ妨げることができる。さらに、平面状の支持領域３２は、基板４０とのコンタクトを形成できるようにし、それにより、例えばプラズマ・プロセス中に基板４０を接地させることができる。基板支持体３１は、支持領域３２に開口３３を有する。それにより、基板裏面４２の処理も可能になる。
【００６２】
図３は、同様に本発明による基板処理装置１０の一実施形態で使用することができる基板支持体３４のさらなる一変形実施形態を模式的に示す。基板支持体３４は、その上面に切欠領域３５を有し、切欠領域３５内に基板４０を挿入することができる。この場合、基板４０は、基板４０が基板支持体３４上でその据付位置から滑ることがないように、切欠領域３５の側壁３７によって側方で境界を画された、閉じられた面３６上に平面的に位置する。
【００６３】
図４は、本発明による基板処理装置の一実施形態で使用することができる基板支持体３８のさらなる可能な一実施形態を模式的に示す。基板支持体３８は、フック要素３９を有し、フック要素３９の上に基板４０を配置することができる。基板支持体３８は、例えば両面プロセスに使用することができる。
【００６４】
図５は、本発明による基板処理装置用のエッチング蒸気供給ユニット９０の概略図を模式的に示す。示される例では、エッチング蒸気供給ユニット９０は、質量流量制御装置を備えるガス計量システム９１を有し、図示されるガス計量システム９１は、例えば窒素などキャリアガス用の供給ライン９６と、例えばＨＦ含有蒸気などエッチング蒸気用の少なくとも１つの供給ライン９７とを有する。ガス計量システム９１内でキャリアガス／エッチング蒸気混合物が生じ、この混合物をライン９８を通してプロセス・チャンバ２０に供給することができる。
【００６５】
図６は、エッチング蒸気供給ユニット９０’のさらなる概略図を模式的に示す。エッチング蒸気供給ユニット９０’は、温度調整空間９４を有するエッチング蒸気発生システムを有し、その空間９４内に、例えばＨＦなど液体エッチング物質９３が溜められている。空間９４は供給ライン９６’を有し、供給ライン９６’を通して、例えば窒素などのキャリアガスをエッチング物質９３中に送ることができる。キャリアガスは、温度調整された液体エッチング物質９３を通って流れ、その結果、キャリアガス／エッチング蒸気混合物が、空間９４内でエッチング物質９３の上に生じ、その混合物を空間９４からライン９８’を通してプロセス・チャンバ２０に流すことができる。
【００６６】
図７は、図５によるエッチング蒸気供給ユニット９０をプロセス・チャンバ２０に結合させることができる一法を模式的に示す。キャリアガス／エッチング蒸気混合物すなわちプロセス・ガスは、ライン９８を通してプロセス・チャンバ２０に供給される。図示される例では、プロセス・チャンバ２０内で、プロセス圧力ｐ≦ｐａｔｍまたは真空が設定される。それに対応して、プロセス・チャンバ２０内に位置される基板４０は、ライン９８を通して供給されるプロセス・ガスによって、プロセス圧力で、または真空中で気相エッチングされる。本発明の他の変形実施形態（図示せず）では、プロセス・チャンバ２０内でプロセス圧力ｐ≧ｐａｔｍを設定することもでき、それにより、プロセス・チャンバ２０内での気相エッチング法を雰囲気圧力または超過圧力で行うことができる。
【００６７】
図７の例示的実施形態では、圧力低下は、プロセス・チャンバ２０のガス排出部６２に提供される真空ポンプ２４によって行われる。気相エッチング・プロセスが行われた後、消費されたプロセス・ガスを、ガス排出部６２を介して排気ガス除去システム６３に通し、それにより生態学的に適切に再処理することができる。ガス排出部６４を通って排気ガス除去システム６３から出る流出空気は、雰囲気圧力ｐａｔｍである。
【００６８】
図８は、本発明に従って提供される少なくとも２つのプロセス・チャンバ２０、２１を有する連続またはインライン装置の形態での、本発明による基板処理装置１１の一実施形態を模式的に示す。第１のプロセス・チャンバ２０のゲート２７の上流で、図１に示されるような基板キャリアが、ローラ２５上でキャリア搬送平面４９内でプロセス・チャンバ２０に導入される。プロセス・チャンバ２０は、プラズマ発生モジュール５０と気相エッチング・モジュール７０の両方を有し、それらのモジュールによって、１つの同じプロセス・チャンバ２０内で、そのプロセス・チャンバ２０に導入される１つまたは複数の基板に対してプラズマ処理も気相エッチング・プロセスも行うことができる。
【００６９】
プロセス・チャンバ２０にはさらなるゲート２７が続き、プロセス・チャンバ２０内で処理された基板は、基板キャリア上で、このゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ２１内に移動される。先と同様に、プロセス・チャンバ２１内にも、プラズマ発生モジュール５０と気相エッチング・モジュール７０が組み込まれている。その結果、プロセス・チャンバ２０、２１内のどちらでも、プラズマ・プロセスと気相エッチング・プロセスの両方を行うことができる。これにより、この手段によって、基板処理装置１１を通る基板のスループットをより高くすることが可能であり、プロセスの多様性を高めることができるという利点が得られる。
【００７０】
プロセス・チャンバ２１にはさらなるゲート２７が続き、このゲート２７を通して、プロセス・チャンバ２１内で処理された基板を、さらなるプロセス・チャンバ２８に導入することができる。さらなるプロセス・チャンバ２８は、プロセス・チャンバ２０、２１と同一または同様に具現化することができるが、完全に異なる構成にすることもできる。例えば、プロセス・チャンバ２８は、窒化珪素堆積用の堆積チャンバであってよい。
【００７１】
プロセス・チャンバ２８の終端にゲート２７が再び設けられ、プロセス・チャンバ２８内で処理された基板４０を、このゲート２７を通して、基板処理基板１１のさらなるプロセス・チャンバ（ここには図示せず）に導入するか、または、このゲート２７を通して、処理された基板４０を基板処理装置１１から取り出すことができる。
【００７２】
図９は、太陽電池を製造するための連続またはインライン装置の形態での本発明による基板処理装置１２のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。例示される基板処理装置１２は、特に、太陽電池基板の裏面４２の処理に適している。基板処理装置１２の場合、まず、処理対象の基板４０が、ゲート２７を通ってロック導入チャンバ２内に進む。このロック導入チャンバ２は、ロック導入チャンバ２を排気するための真空ポンプ２４に結合されている。ロック導入チャンバ２内では、後続の処理で要求されるプロセス温度Ｔｐｘが設定される。処理対象の基板４０は、さらなるゲート２７を通ってプロセス・チャンバ２０内に進む。このプロセス・チャンバ２０は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化され、特に、プラズマ発生モジュール５０および気相エッチング・モジュール７０を有する。プロセス・チャンバ２０内で、ＨＦ気相エッチング・ステップが行われ、ＰＳＧ層が基板裏面４２からエッチングされる。その後、基板裏面４２から寄生エミッタを除去するために、そのプロセス・チャンバ２０内で、ＣＦ４およびＯ２を用いたＲＩＥプラズマ・エッチング・ステップでエミッタ裏面エッチングが行われる。プロセス中、プロセス・チャンバ２０の内部は真空ポンプ２４によって排気され、後続の処理に要求されるプロセス温度Ｔｐｙが設定される。
【００７３】
基板キャリア３０上の基板４０は、プロセス・チャンバ２０の後に続くさらなるゲート２７を通ってさらなるプロセス・チャンバ２１内に進む。プロセス・チャンバ２１は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化され、特に、プラズマ発生モジュール５０および気相エッチング・モジュール７０を有する。同様に真空ポンプ２４によって排気することができるプロセス・チャンバ２１内で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われ、それにより、エミッタ裏面エッチング中に生じることがあるポリマー残留物が基板裏面４２から除去される。さらにその後、そのプロセス・チャンバ２１内でＨＦ気相エッチングが行われる。
【００７４】
その後、基板４０は、さらなるゲート２７を通ってロック３内に進む。ロック３は、真空ポンプ２４によって排気することができ、ロック３内で基板４０の温度を約４００℃に設定することができる。
【００７５】
基板４０は、さらなるゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ４内に搬送され、プロセス・チャンバ４内で、基板裏面４２にＳｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積が行われる。Ｓｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積中、プロセス・チャンバ４は、真空ポンプ２４によって排気され、約４００℃に温度調整される。その後、さらなる下流のプロセス・チャンバ５、６内で基板４０をさらに処理することができる。
【００７６】
図１０は、太陽電池を製造するための連続またはインライン装置の形態での本発明による基板処理装置１３のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。図示される基板処理装置１３は、特に、太陽電池基板の基板上面４１の処理に適している。
【００７７】
基板処理装置１３では、処理対象の基板４０が、基板キャリア３０によってロック導入チャンバ２内に進む。このロック導入チャンバ２は、原理的には、図９によるロック導入チャンバ２と同様に具現化される。基板４０は、さらなるゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０内に搬送される。このプロセス・チャンバ２０は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化される。プロセス・チャンバ２０内で、基板上面４１からＰＳＧ層をエッチングするＨＦ気相エッチング・ステップが行われる。エッチングされた基板の上面４１は、後続のプラズマ・ステップで酸化される。プロセス・チャンバ２０の後には、ゲート２７を介してロック３が続き、ロック３は、図９によるロック３と同一または同様に具現化され、ロック３内で基板４０が約４００℃に加熱される。その後、基板４０は、ゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ４内に進み、プロセス・チャンバ４内で、基板上面４１にＳｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積が行われる。その後、さらなるプロセス・チャンバ５、６内で基板４０をさらに処理し、最終的に基板処理装置１３から取り出すことができる。
【００７８】
図１１は、本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す。この方法は、例えば、図１によるプロセス・チャンバ２０内で行うことができる。図１１による方法例は、太陽電池を製造するための基板４０の基板上面４１でのＰＳＧエッチングに用いられる。
【００７９】
まず、任意選択で、ステップ１１１で、基板上面４１のＯ２プラズマ洗浄が行われる。さらなるステップ１１２で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチングが行われて、基板上面４１からＰＳＧ層がエッチングされる。任意選択で、後続のステップ１１３で、同じプロセス・チャンバ２０内で、例えばＨＦおよびＯ３を用いて基板上面４１の気相エッチングを行って、基板上面４１から金属イオンを除去することができる。
【００８０】
ステップ１１２の直後またはステップ１１３の後、ステップ１１４で基板上面４１のプラズマ酸化が行われ、その際、薄膜酸化層が前記基板上面に塗布され、その酸化物層の上には、例えば、後で塗布される窒化珪素層が特に良好に付着する。
【００８１】
図１２は、本発明による基板処理方法のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。図１２による方法例は、例えば、太陽電池基板のＰＳＧおよびエミッタ裏面エッチングに用いられる。
【００８２】
任意選択で、図１２による方法の第１の方法ステップ１２１で、基板４０の基板裏面４２のＯ２プラズマ洗浄が行われる。後続のステップ１２２で、基板裏面４２からのＰＳＧ層のＨＦ気相エッチングが行われる。任意選択で、後続のステップ１２３で、例えば基板裏面４２での金属イオンのＨＦおよびＯ３気相エッチングを行うことができる。
【００８３】
ステップ１２２の直後または１２３の後、方法ステップ１２４で、プロセス・チャンバ２０内で、プラズマ・エッチング・ステップにおいてＦ含有エッチングガスまたはＣｌ含有エッチングガスおよびＯ２を用いたエミッタ裏面エッチングが行われる。その後、任意選択で、ステップ１２５で、基板裏面４２のＯ２プラズマ洗浄を再び行うことができる。
【００８４】
図１３は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、この方法は、洗浄法としても、太陽電池基板上の「不感層」を除去するためにも使用することができる。第１の方法ステップ１３１で、基板上面４１および／または基板裏面４２のプラズマ酸化が行われる。プラズマ酸化ステップ１３１では、基板上面４１および／または基板裏面４２の１つまたは複数の表面層が酸化され、これらの表面層が、後で方法ステップ１３２でＨＦ含有蒸気によってエッチングされる。ステップ１３１とステップ１３２は、交互に複数回行うことができる。
【００８５】
図１４は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、この方法は、特に、太陽電池の製造で使用することができる。図１４に示される方法のための出発基板はシリコン基板であり、このシリコン基板は、ステップ１４１で、後続のリン拡散１４２のためにＰＳＧ層を堆積され、その場合、ＰＳＧ層は、後でステップ１４３で除去される。
【００８６】
プロセス・チャンバ２０内で行われる第１の方法ステップ１４４では、プラズマ酸化が行われ、プラズマ酸化中、基板上面４１および／または基板裏面４２の１つまたは複数の表面層が酸化される。その後、方法ステップ１４５で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチングが行われて、酸化された表面層を除去する。続いて、プラズマ酸化ステップ１４４とＨＦ気相エッチング・ステップ１４５が、交互に複数回行われる。その結果、リン拡散によりシリコン基板の表面上に既に存在しているいわゆる「不感層」が少しずつ除去される。
【００８７】
その後、図１４による方法ステップ１４６でプラズマ酸化が行われ、その結果、酸化物層が基板４０の表面上に生じ、その酸化物層の上には、その後、ステップ１４７で堆積される窒化珪素層が特に良好に付着する。
【００８８】
図１５は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、これは、例えば、太陽電池基板の表面洗浄のために使用することができる。この目的で、第１の方法ステップ１５１で、基板４０がＯ２プラズマ洗浄を施され、その後、気相エッチング・ステップ１５２で、例えばＨＦや、オゾンなどの反応性酸素を含有する蒸気混合物を用いてエッチングされる。好ましくは、蒸気混合物中の反応性酸素の濃度の適切な設定によって酸化、またはＨＦ蒸気によって基板表面での酸化物層のエッチングを行うことができる。したがって、例えば、図１５に示される方法により、太陽電池基板から「不感層」を除去することができ、または基板の表面を単に洗浄することができ、その後、プロセス・ステップ１５３でａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層を堆積することができる。
【００８９】
図１６は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、これは、図１５による方法の方法ステップに基づく。この場合、任意選択で、第１の方法ステップ１６１で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。さらなる方法ステップ１６２で、ＨＦおよび反応性酸素を含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが行われる。例えば、この方法ステップで「不感層」を除去することができる。その後、方法ステップ１６３でプラズマ酸化が行われ、その結果、例えば、太陽電池製造用の基板が、ステップ１６４での後続の窒化珪素堆積のために良好に準備される。
【００９０】
図１７は、例えばａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ堆積ステップの前の、空気酸化物を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示す。
【００９１】
まず、任意選択の方法ステップ１７１で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。後続のステップ１７２で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチング・ステップで、基板４０から空気酸化物がエッチングされる。ステップ１７２での空気酸化物エッチングは、基板上面４１および／または基板裏面４２から行うことができる。
【００９２】
任意選択で、後続のプラズマ・ステップ１７３で、Ｏ２プラズマ洗浄を再び行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアを中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバと、プラズマ発生モジュールと、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つのガス排出部とを備える基板処理装置に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアが少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバに導入され、プロセス・チャンバ内で、プラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュールによってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄が行われる基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の一般的なタイプの装置および方法は、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロメカニクス分野で、様々な用途のためのプラズマ・コーティング、プラズマ・エッチング、プラズマ酸化、表面親水化および疎水化、およびプラズマ洗浄プロセスを行うために知られている。とりわけ、そのような装置および方法は、太陽電池の製造にも使用される。
【０００３】
太陽電池産業は、現在、急速に発展している。２０００年には早くも、最高記録として２４．７％の効率をもつシリコンベースの太陽電池を製造することができた。その一方で、大量生産でのシリコン太陽電池は、単結晶太陽電池に関しては１６％〜１８％の効率、多結晶電池では１４％〜１６％の効率が実現されている。
【０００４】
現在、標準的な太陽電池技術は、２００μｍ〜４００μｍの厚さを有するシリコン・ウェハに基づいている。ウェハが製造された後、表面からソーイング損傷を除去する必要があり、これは、厚さ約５μｍのシリコン層の除去に相当する。さらに、現代の太陽電池には、しばしばソーイング損傷によって予め決定される構造に基づいた、表面テクスチャが設けられている。このテクスチャは、特に光が斜めに入射した場合に光の閉じ込め（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）を高めるように意図されている。それにより、反射が約３５％から約１０％に低減される。
【０００５】
ソーイング損傷の除去およびテクスチャ生成は、エッチングによって行われる。ここで、一般的な方法は、バッチ法または連続（インライン）法での湿式化学プロセスに基づく。主に単結晶基板材料に関して従来慣用のＫＯＨを用いたアルカリ性エッチング浴は、結晶方向に依存して作用し、したがって、多結晶ウェハ上では平坦なテクスチャしか生成されない。十分なテクスチャ効果を実現するために、近年、例えば主にＨＦ（フッ化水素酸）およびＨＮＯ３を含み、場合によってはさらにＣＨ３ＣＯＯＨも含む酸性エッチング浴も使用されている。それにより、多結晶ウェハ上で、十分にテクスチャ加工された表面が得られる。
【０００６】
太陽電池の製造中、ウェハ材料は、例えばｐ型伝導性になるように予めドープされている。ｐｎ接合を形成するためには、ｎ型ドーピングを加えなければならない。これは、リン拡散によって行われ、その際、リンは、約０．５μｍの深さまでウェハ材料中に拡散する。
【０００７】
リン拡散のために、例えば、ｐ型伝導性ウェハ上に堆積された厚さ約６０ｎｍ〜１００ｎｍのＰＳＧ（リン珪酸ガラス（ＳｉＯ２）１−ｘ（Ｐ２Ｏ５）ｙ）層などの酸化物層が使用される。特定のプロセス温度で、リンがＰＳＧ層からウェハ材料内に拡散する。その後、ＰＳＧ層は、例えばＳｉ３Ｎ４などの反射防止層がウェハに塗布される前に再び除去される。
【０００８】
通常、ＰＳＧ層の除去は、湿式化学ＨＦ（フッ化水素酸）エッチングによって行われる。湿式エッチングは、エッチング選択性が非常に高いという利点を有する等方性エッチング法である。典型的には、湿式エッチング中にウェハの両面が処理される。テクスチャ加工されていない太陽電池ウェハに関しては、強度２％のＨＦを用いた処理が通例である。
【０００９】
テクスチャ加工された上面を有する新規の太陽電池の概念は、多くの場合、それぞれ上面の処理のみを必要とし、したがって、湿式化学技術で片面エッチングを可能にするような複雑な再調節が湿式化学エッチングに求められる。さらに、湿式化学法は、比較的大量のエッチング溶液を消費し、エッチング中、プロセス化学の絶え間ない変化およびエッチング浴内での反応生成物および汚染物質の増加により、プロセスを安定に保つことが比較的難しい。さらに、消費されたエッチング溶液が、廃棄処理の問題をもたらす。
【００１０】
したがって、現時点では、湿式化学法の代わりにプラズマベースの乾式法を用いることができるように開発が進められている。この場合、ＣＦ３＋などの反応性イオンや、反応性ラジカルＦ＊、Ｏ＊、またはＣＦ３＊など、表面上で化学エッチング効果を示す反応性粒子を生成するために、プラズマが使用される。マイクロエレクトロニクス分野からは、主に反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）が知られており、これは、プラズマ重合によるエッチングガスからのポリマー生成によって、優れた選択性を有し、高い異方性を有し、基板表面に平行に延在していない側壁の同時パッシベーションを行う。
【００１１】
プラズマによる酸化物エッチングは、主に、例えば以下の反応でフッ素によって行われる。
ＳｉＯ２＋ＣＦ４→ＳｉＦ４＋ＣＯ２
【００１２】
また、ＮＨ３およびＮＦ３ガスのマイクロ波プラズマ支援反応を行って、シリコンに対して選択的にＳｉＯ２をエッチングするＮＨ４＋を生成することも知られている。
【００１３】
シリコン上での酸化物のプラズマ化学エッチングは、湿式化学エッチングと同様に十分に選択性をもつ。しかし、多結晶ウェハの場合、新規の太陽電池の概念で採用される酸性テクスチャ加工された表面には、この方法の異方性が好ましくない。衝突する反応性粒子に垂直に位置された酸化物付着位置しか良好にエッチングされない。酸性テクスチャ中に既に存在する垂直な領域および空洞は、高い異方性により、全てが十分にはエッチング除去されない。
【００１４】
特に、Ｐ含有物質を添加するインライン方法の場合には、拡散プロセス後、およびウェハ表面でのＰＳＧ層の除去後に、過度に高いリン濃度が残る。厚さ約２０ｎｍ〜約５０ｎｍのこの層、いわゆる「不感層」は、電荷キャリアが過飽和状態になっており、したがって十分には電気的に活性化することができない。好ましくは、「不感層」も除去すべきである。国際公開第２００８／９４３８２７号パンフレットは、窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するために、エッチングガスとしてＣ２Ｆ６−Ｏ２混合物を用いた乾式プラズマ・プロセスを提案している。この場合も、プラズマ・エッチング方法の高い異方性により、酸性テクスチャ加工された表面の場合には問題が生じ、「不感層」が一様には除去されないか、または過度に高いリン濃度を有する領域を除去するのに必要な量以上にかなり多くの材料がエッチングされる。
【００１５】
さらに、マイクロエレクトロニクス分野から、シリコン・ウェハのエッチングに関して、ＳｉＯ２をエッチングするための蒸気フッ化水素酸／水混合物を用いたデバイスおよび方法が知られている。すなわち、例えば独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書が、ＳｉＯ２犠牲層を備える微細構造化されたシリコン・ウェハがＨＦ蒸気によってエッチングされる、ＨＦ気相エッチング用のエッチング装置を記載している。この既知の装置は、ＨＦ気相エッチングのために個別の気相エッチング・モジュールを有し、それらのモジュールがグリッパ・ステーション上に集合体として配置され、各モジュールにおいてウェハをエッチングすることができる。ＨＦエッチングの前にウェハ表面から有機材料または汚染物質を除去するために、独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書に記載されている方法の場合には、ウェハが酸素プラズマ・ストリッパ内で予め洗浄される。
【００１６】
多数のプラズマ・チャンバと、ＨＦ気相エッチングの前に必要とされるプラズマ洗浄とにより、独国実用新案第２９９１５６９６Ｕ１号明細書に記載されている方法は、比較的扱いにくく、しかもそれほど生産性が高くない。したがって、この周知のＨＦ気相エッチング装置は、エッチングされるウェハのスループットが低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の目的は、十分に表面テクスチャ加工された基板でさえ高いスループットおよび高品質で等方性エッチングすることができる、上記の一般的なタイプの基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、第一に、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアを中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバと、プラズマ発生モジュールと、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つのガス排出部とを備える基板処理装置であって、気相エッチング・モジュールがプロセス・チャンバ内に組み込まれることを特徴とする基板処理装置によって実現される。
【００１９】
本発明による基板処理装置は、１つのプロセス・チャンバ内部で少なくとも１つの基板に対してプラズマ・プロセスと気相エッチングとの両方を行うことができるようにする。この場合、様々なプラズマ処理ステップおよび気相エッチング・ステップが考慮され、それらのステップをプロセス・チャンバ内で様々なシーケンスで行うことができる。したがって、本発明による基板処理装置は、様々な用途に使用することができ、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの併合型プロセス・シーケンスにより、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの間での時間のかかる基板取扱いステップがここでは必要ないので、効率の良い基板処理装置が得られる。
【００２０】
本発明による基板処理装置によって、最適な基板処理に適するようにプラズマ・ステップの利点を気相エッチング・ステップの利点と組み合わせることができる。意外にも、本発明によれば、プラズマ・プロセスと気相エッチング・プロセスからの全く異なる要件にもかかわらずこれが可能である。
【００２１】
本発明の１つの有利な実施形態では、気相エッチング・モジュールは、ＨＦ気相エッチング・モジュールである。ＨＦ気相エッチングは、例えば、シリコンに対して高いエッチング選択性を有する二酸化珪素の等方性エッチングを可能にする。したがって、本発明に従って提供されるＨＦ気相エッチング・モジュールは、特に、シリコン太陽電池ウェハの十分にテクスチャ加工された表面上で酸化物またはＰＳＧをエッチングするのに適しており、ＨＦを用いた化学気相エッチングの選択性は、湿式化学ＨＦエッチング・プロセスに匹敵する。湿式エッチング・プロセスと対照的に、本発明に従って提供されるＨＦ気相エッチング・モジュールは、大幅に簡素化された基板の片面エッチングを確立する。エッチング・プロセスのために新規の未使用のエッチング化学物質が常に供給されるので、時間が経ってもエッチング化学物質の変化がなく、また反応生成物および汚染物質の増加もない。この点で、湿式化学プロセスの場合には、エッチング浴の再調節または完全な一新が必要となる。さらに、気相エッチング・ステップでは、湿式エッチング・ステップよりも消費されるエッチング溶液がかなり少なく、その結果、本発明による基板処理装置を用いて、より費用対効果が高く、より環境に優しいエッチング・プロセスを利用可能にすることができる。正確に言うと、現在引き続き増加している太陽電池ウェハ生産数に関して、それにより太陽電池製造業者側でのＨＦの必要性を全体として減らすことができるので、これは特に重要であり、その結果、化学物質製造業者から太陽電池製造業者にＨＦを輸送する必要も減らすことができ、したがって輸送経路を軽減することができるからである。
【００２２】
基板処理装置が、エッチングガス耐性内側ライニングおよびエッチングガス耐性基板キャリアを有すると特に好適である。これらの構造的な特徴により、特に長寿命の装置を利用可能にすることができ、プラズマ・ステップと気相エッチング・ステップの両方で様々なエッチングガスを採用することができる。
【００２３】
本発明の１つの好ましい変形形態によれば、気相エッチング・モジュールは、プロセス・チャンバの領域にわたって分布された複数のガス出口を有するガス・スプレーを有する。これにより、プロセス・チャンバの領域にわたって分布された複数の基板を気相エッチングすることができる可能性が得られる。
【００２４】
気相エッチング・モジュールがエッチング蒸気供給ユニットに結合されることが好ましい。エッチング蒸気供給ユニットによって、それぞれのプロセス・ステップに依存して、所要の組成物のエッチング蒸気を、継続的におよび／または一時的に計量して、気相エッチング・モジュールで利用可能にすることができる。
【００２５】
エッチング蒸気供給ユニットが、ガス計量システム、および／または温度調整空間を有するエッチング蒸気発生システムを有すると特に有利であることが判明している。この空間に液体エッチング物質が入っており、この空間を通して少なくとも１種のキャリアガスの流れが通される。ガス計量システムによって、それぞれのエッチング蒸気と、さらなるエッチング蒸気および／または１種または複数種のキャリアガスとを計量して混合し、エッチング蒸気供給ユニットによってプロセス・チャンバに供給することができる。さらに、温度調整空間内の液体エッチング物質を加熱してエッチング蒸気を発生させることができ、このエッチング蒸気を、キャリアガス流に同伴させ、エッチング蒸気供給ユニットを通してプロセス・チャンバ内に送ることができる。
【００２６】
本発明の１つの特に好適な例示的実施形態では、プラズマ発生モジュールが、プロセス・チャンバ内で平面状に具現化された少なくとも１つの電力供給可能な電極を有する。この場合、複数の個別の電極または電気的に相互接続された電極を提供することもできる。提供される少なくとも１つの電極の平面状の具現化により、プロセス・チャンバ内で複数の基板を同時に処理することができる。この場合、基板の上面および／または裏面処理のために、基板の上および／または下に少なくとも１つの電極を提供することができる。少なくとも１つの電極は、同様に電力供給可能な対向電極を有することができる。しかし、プロセス・チャンバのハウジングが対向電極としての働きを兼ねることもでき、このとき、前記ハウジングは、典型的には接地接続部を有する。
【００２７】
本発明の１つの適切な変形実施形態によれば、基板キャリアは、少なくとも１つの基板の周縁領域のための平面状の支持領域を有する少なくとも１つの基板支持体を有する。平面状の支持領域により、基板上面のプラズマ処理中にプラズマが基板裏面を腐食しないか、または無視できるほどわずかしか腐食しないように基板を基板支持体に載せることができる。さらに、平面状の支持領域は、基板とのコンタクトを形成できるようにし、それにより、例えばプラズマ処理中に基板を接地させることができる。
【００２８】
本発明の１つの特定の構成では、基板支持体は、支持領域に開口を有する。これにより、さらにプロセス・チャンバ内でプラズマおよび／またはエッチング蒸気が開口を通って基板裏面に達することができ、上面処理に加えて基板の裏面も処理できるようになる。
【００２９】
本発明の１つの好適な発展形態によれば、少なくとも１つの内部容積減少構成要素がプロセス・チャンバ内に提供される。それにより、プロセス・チャンバ内で行われるプロセス・ステップでプロセス・ガスおよび／またはエッチング蒸気があまり必要でなくなるようにプロセス・チャンバの内部容積を減少させることができ、したがって、特に高い費用対効果で処置を行うことができるようになる。
【００３０】
さらに、基板処理装置が連続装置であると特に有利であることが判明している。その結果、基板処理装置内で、複数のプロセス・チャンバを互いに結合させることができ、それらを通して基板が連続的に進むことができる。それにより、基板処理装置内で複数のプロセス・ステップまたは技術プロセス・シーケンス全体を連続的に処理できるようにすることが可能である。
【００３１】
好ましくは、基板処理装置が太陽電池を製造するための装置であり、十分にテクスチャ加工された太陽電池ウェハでさえ効果的にエッチングできるようにすることが可能である。
【００３２】
本発明の１つの適切な発展形態では、プロセス・チャンバは、加熱および／または冷却デバイスを有するか、または加熱および／または冷却デバイスに結合される。加熱および／または冷却デバイスによりプロセス・チャンバ内部を加熱および／または冷却することによって、かつそれによる・チャンバ内のエッチング蒸気の温度によって、特にプロセス・チャンバ内で行われる気相エッチング・プロセスを特に良好に制御することができる。
【００３３】
さらに、本発明の目的は、少なくとも１つの基板を担持した少なくとも１つの基板キャリアが少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバに導入され、プロセス・チャンバ内で、プラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュールによってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄がこのように行われる基板処理方法であって、少なくとも１つの基板の気相エッチングが、プラズマ・チャンバ内で、プラズマ・プロセスの前に、および／またはプラズマ・プロセスの後に、および／またはプラズマ・プロセスと交互に行われる基板処理方法によって実現される。
【００３４】
本発明による基板処理方法は、単一のプロセス・チャンバ内で少なくとも１つの基板のプラズマ処理と気相エッチングの両方を行うことができるようにする。その結果、基板をプロセス・チャンバから出す必要なく、プラズマ処理ステップを気相エッチング・ステップの直前に行うことができ、また、それらのステップの順序を逆にすることもできる。これは、プロセス・チャンバ内で先行のプロセス・ステップによって設定された基板特性が、その後の基板に対するプロセス・チャンバ内でのプロセス・ステップのための基礎として変わらないままであるという利点を有し、その結果、プロセス・ステップの質および効果、したがってまた本発明による方法によって製造される基板の品質を大幅に改善することができる。そのために必要とされる複雑な中間的な取扱いステップおよび装置部品を省くことができる。その結果、基板通過時間がより短くなり、基板スループットがより高くなり、空間要件がより小さくなり、装置技術に関するコストがより低くなる。
【００３５】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、気相エッチングは、ＨＦ含有蒸気を用いて行われる。ＨＦエッチング蒸気により、特に、二酸化珪素、およびリン珪酸ガラスなどのＳｉＯ２含有材料を、湿式エッチング法に匹敵するレベルで、シリコンに対する高い選択性で等方性エッチングすることができる。さらに、ＨＦ気相エッチング法は、特に基板の片面エッチングに適している。これは、酸性テクスチャ加工された太陽電池ウェハの二酸化珪素またはＰＳＧエッチングに特に好適であり、より深い領域および／または空洞などによって届きにくくなっている領域でさえ、ＨＦ気相エッチング・ステップで確実にエッチングすることができる。さらに、提案される本発明による方法の実施形態は、ＨＦ気相エッチング・ステップで、消費されるＨＦが湿式化学法よりもかなり少ないという利点を提供する。さらに、最適なエッチング結果を実現するために、ＨＦ蒸気中のＨＦ濃度を、ＨＦ含有蒸気の単純な供給および排出によって簡単に制御することができる。
【００３６】
本発明による基板処理方法は、太陽電池を製造するために基板を処理するために使用される場合、特に好適である。特に太陽電池ウェハにおいて、まさに新規の技術において、十分にテクスチャ加工された表面上にでも二酸化珪素およびＰＳＧを確実にエッチングすることができるようにする片面技術を求める要求が絶えず高まっているのは明らかである。さらに、太陽電池製造では、使用される基板がますます薄くなっており、そのため湿式エッチングがより一層難しくなっている。これは、薄い基板がエッチング浴内で浮動し、したがって確実にエッチングすることができないからである。本発明による方法により、そのような基板を容易に片面から等方性エッチングすることができる。さらに、本発明による処置は、高い基板スループットを保証し、その結果、装置費用を抑えて、短いプロセス時間で多数の太陽電池ウェハを製造することができる。
【００３７】
本発明による方法の一例では、少なくとも１つのプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて基板の上面からＰＳＧがエッチングされ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいてその基板の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われる。その結果、片面での等方性および選択性エッチングを可能にするＨＦ気相エッチング・ステップにおいて、基板の上面からＰＳＧを確実に除去することができ、後続のプロセス・ステップにおいて、エッチングされた基板表面をプラズマ酸化によって酸化物で即時に被覆することができる。このようにして、規定の洗浄された基板表面を提供することができる。さらに、プラズマ酸化ステップで生成される酸化物によって、基板表面での汚染および／または構造的欠陥を埋めることができる。
【００３８】
本発明のさらなる適切な方法変形形態では、そのプロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて基板の裏面からＰＳＧがエッチングされ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいて、プラズマ・エッチング・ステップで基板のエミッタ裏面エッチングが行われる。このプロセス実装によって、同じチャンバ内で、太陽電池ウェハの裏面からまずＰＳＧを、次いで寄生エミッタ領域を除去することができる。
【００３９】
本発明による基板処理方法の任意選択の一変形形態では、基板から金属イオンをエッチングするためのＫＯＨおよびＨＣｌを含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが、プロセス・チャンバ内でＰＳＧをエッチングするためのＨＦ気相エッチング・ステップの後に行われる。このようにすると、基板上面のプラズマ酸化の前、および／または基板のエミッタ裏面エッチングのためのプラズマ・エッチング・ステップの前に、表面上の金属残留物の除去を行うことができる。
【００４０】
本発明による基板処理方法のさらなる任意選択の一変形形態では、プロセス・チャンバ内またはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または基板のエミッタ裏面エッチングの後に、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。ＨＦ気相エッチング・ステップの前のＯ２プラズマ洗浄は、有機汚染物質を除去することを可能にし、それにより、後続のＨＦ気相エッチングをより簡単に行うことができる。フッ素含有ガスを用いたプラズマ・エッチング・ステップでは、基板のエミッタ裏面エッチング中に有機ポリマーが生じるので、基板のエミッタ裏面エッチングの後にＯ２プラズマ洗浄によって残留物のない表面を提供することができ、前記表面は、例えば太陽電池ウェハの製造の際に反射防止層でコーティングするために、特に良好に準備される。
【００４１】
本発明による基板処理方法のさらなる好ましい一実施形態によれば、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、基板の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われ、そのプロセス・チャンバ内で、後続のプロセス・ステップにおいて、酸化された表面層のＨＦ気相エッチングが行われる。プラズマ酸化および後続のＨＦ気相エッチングにより、基板の表面層を除去することができ、それにより基板を洗浄することができる。このようにして、例えば、シリコン基板の表面をａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層の堆積のために準備することができる。
【００４２】
プラズマ酸化とＨＦ気相エッチングが交互に複数回行われる場合、洗浄効果をさらに改善することができる。さらに、先行のプロセス・ステップにおいてＰＳＧによってリンでドープされ、かつＰＳＧをエッチングされたシリコン基板から、この交互プロセスによって「不感層」を効果的に除去することができる。
【００４３】
交互プロセス・シーケンスの最終ステップがプラズマ酸化である場合、基板は、後続の窒化珪素堆積に特に良好に準備される。これは、窒化物が酸化物によく付着するからである。窒化珪素層は、例えば太陽電池ウェハ上の反射防止層として使用することができる。
【００４４】
本発明による基板処理方法の同様に適切な一例では、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内でＯ２プラズマ洗浄が行われ、その後、そのプロセス・チャンバ内で、ＨＦ含有蒸気または反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップで基板の表面層がエッチングされる。Ｏ２プラズマ洗浄によって、基板の表面は、まず有機汚染物質を除去され、それにより特に、プロセス・チャンバ内でのその後の気相エッチング・ステップのために特に良好に準備される。ＨＦ含有蒸気と、例えばオゾンなどの反応性酸素とを含有する混合物が、気相エッチング・ステップで使用される。基板表面が反応性酸素によって酸化され、ほぼ同時に、酸化された層がＨＦ含有蒸気によってシリコン基板から再びエッチングされる。ＨＦおよび反応性酸素の濃度の適切な設定によって、プロセス・チャンバ内でのプロセスを制御することができ、それにより、例えば、ＰＳＧによってリンでドープされたシリコン基板から「不感層」を適切に除去することができる。ＨＦ蒸気の使用により、この場合、十分にテクスチャ加工されたシリコン基板からでさえ「不感層」を確実に除去することができる。さらに、このプロセス変形形態は、基板の場合には、洗浄のため、および上面層と裏面層の除去のために使用することができる。
【００４５】
ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップにおいて、気相エッチング・ステップの最後に反応性酸素が増強されてプロセス・チャンバに供給される場合、そのようにして処理された基板は、プロセスの最後に表面に酸化物層を有する。これは、特に、例えば太陽電池ウェハ上に反射防止層を製造するための後続の窒化珪素堆積に適している。
【００４６】
さらなる任意選択の一変形形態では、ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップの後、そのプロセス・チャンバ内でプラズマ酸化を行うこともでき、これは、基板表面上に酸化物層をもたらす。この酸化物層は、例えば太陽電池ウェハ用の反射防止層を製造するための後続の窒化珪素堆積のための適切なベースとなる。
【００４７】
本発明による基板処理方法のさらなるオプションによれば、プロセス・チャンバまたはさらなるプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいてシリコン基板の上面および／または裏面から空気酸化物が除去され、このプロセス・チャンバ内で、ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または後に、シリコン基板のＯ２プラズマ洗浄が行われる。このプロセスは、例えば太陽電池ウェハ用のｐｎ接合を製造するためにａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層を堆積する前の、質の高い空気酸化物除去に特に適している。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態、ならびにその構成、機能、および利点を、図面の各図を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】概略図に基づいて、プロセス・チャンバを有する本発明による基板処理装置の可能な基本構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明による基板処理装置内で使用することができ、基板の上面および／または裏面処理に適した基板支持体を模式的に示す図である。
【図３】本発明による基板処理装置内での基板の上面処理のための基板支持体のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す図である。
【図４】フック支持体の形態での、本発明による基板処理装置内で使用することができる基板支持体のさらに別の変形形態を模式的に示す図である。
【図５】本発明による基板処理装置内で使用することができるガス計量システムの模式概略図である。
【図６】本発明による基板処理装置内で使用することができるエッチング蒸気発生システムの模式概略図である。
【図７】上流のガス計量システムおよび下流の排気ガス除去システムを有する本発明による基板処理装置の模式概略図である。
【図８】複数のプロセス・チャンバを有する本発明による基板処理装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【図９】太陽電池基板の裏面処理用の連続装置の形態での、本発明による基板処理装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１０】太陽電池基板の上面処理用の連続装置の形態での、本発明による基板処理装置のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１１】基板上面でのＰＳＧエッチングのための本発明による基板処理方法の一変形実施形態を模式的に示す図である。
【図１２】基板のＰＳＧおよびエミッタ裏面エッチングのための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１３】太陽電池ウェハを製造するために「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１４】太陽電池を製造するために窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図１５】太陽電池ウェハを製造するために「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１６】太陽電池を製造するために窒化珪素を堆積する前に「不感層」を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【図１７】太陽電池製造中にａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ堆積ステップの前に空気酸化物を除去するための本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、排気可能なプロセス・チャンバ２０を備える基板処理装置１０の概略図を模式的に示す。図１に例示されるプロセス・チャンバ２０の個々の要素は、それらの機能的な原理を示しているにすぎず、したがって正確な尺度では図示されておらず、また、プロセス・チャンバ２０内またはプロセス・チャンバ２０上の他の位置に位置させることもできる。
【００５１】
プロセス・チャンバ２０は、実質的に高級鋼または構造鋼から形成され、エッチングガス耐性材料から構成された内側ライニング８０を有する。図１に示される例示的実施形態では、内側ライニング８０は、ＨＦに対して不活性であり、例えばグラファイト、純粋なＡｌ２Ｏ３、またはテフロンのようなポリマーから形成される。内側ライニング８０は、エッチングガス耐性チャンバ・コーティングによって、あるいはチャンバの内壁に取り付けられたプレートによって形成することができる。
【００５２】
プロセス・チャンバ２０は、その入口と出口のどちらにもそれぞれ、バルブフラップ２３を有するゲート２７を有し、このゲート２７は開閉することができ、ゲート２７を介して外部からプロセス・チャンバ２０の内部２９にアクセス可能であり、さらにゲート２７を介してプロセス・チャンバ２０を基板処理装置１０の他のプロセス・チャンバに接続することができる。さらに、プロセス・チャンバ２０は、少なくとも１つのガス供給部６１と、真空ポンプ２４を有する少なくとも１つのガス排出部６２と、加熱および／または冷却デバイス２６とを有する。
【００５３】
図１に示される例示的実施形態では、平面状に具現化された１つまたは複数の電極５２を有するプラズマ発生モジュール５０が上側領域に設けられる。各電極５２との電気コンタクトが形成され、電極５２にはそれぞれ個別に電位を供給することができ、あるいは電極５２を相互接続することができる。
【００５４】
本発明の他の変形実施形態（図示せず）では、プラズマ発生モジュール５０はまた、例えばマイクロ波バーなど１つまたは複数の他のプラズマ発生要素を有することもできる。また、別の方法として、プラズマ発生モジュール５０がＩＣＰ（誘導結合プラズマ）モジュールを有することも想定することができ、その場合、実際のプラズマ源をプロセス・チャンバ２０の外部に位置させることもできる。
【００５５】
さらに、プロセス・チャンバ２０内に気相エッチング・モジュール７０が組み込まれ、図示される例示的実施形態では、気相エッチング・モジュール７０はＨＦ気相エッチング・モジュールであり、このモジュールは、プロセス・チャンバ２０の上側領域に、プロセス・チャンバ２０の領域にわたって分布された複数のガス出口７２を有するガス・スプレー７１を有する。気相エッチング・モジュール７０は、少なくとも１つのガス供給部６１を介してエッチング蒸気供給ユニット９０に結合される。エッチング蒸気供給ユニット９０については、図５〜７における例に基づいてより詳細に説明する。
【００５６】
少なくとも１つの基板４０を有する少なくとも１つの基板キャリア３０を、ゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０に導入することができる。基板キャリア３０は、プロセス・チャンバ２０の終端で、再びゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０から排出させることができる。
【００５７】
基板キャリア３０は、エッチングガス耐性材料、好ましくはＨＦ耐性材料からなる。図示される例示的実施形態では、基板キャリア３０は、例えばＡｌ２Ｏ３から形成される。
【００５８】
図示される例示的実施形態では、基板キャリア３０は、基板４０用の複数の基板支持体を有する。可能な基板支持体３１、３４、３８の例が図２〜４に図示され、以下により詳細に説明する。
【００５９】
基板キャリア３０は、搬送ローラ２５上を案内され、搬送ローラ２５は、好ましくは同様にエッチングガス耐性材料からなるか、またはそのような材料でコーティングされる。
【００６０】
さらに、プロセス・チャンバ２０内には、内部容積減少構成要素８１が、この例では基板キャリア３０の下に提供され、図示される例示的実施形態では、この構成要素は、例えばＡｌ２Ｏ３から形成され、プロセス・チャンバ２０の内部２９の内部容積を減少し、それにより、内部２９を充填するには、それに対応して少量の（特に基板４０の上に位置されたプロセス・チャンバ内部２９の部分を充填するのに十分な）プロセス・ガスまたはエッチング蒸気をプロセス・チャンバ２０に導入すればよい。
【００６１】
図２は、本発明による基板処理装置１０の一実施形態で使用することができる基板支持体３１の一例を模式的に示す。基板支持体３１は、基板４０の周縁領域４３のための平面状の支持領域３２を有する。その結果、基板４０を、その周縁で、平面状の支持領域３２の上に配置することができる。平面状の支持体は、プラズマが基板上面４１の処理中に基板裏面４２にも達するのをほぼ妨げることができる。さらに、平面状の支持領域３２は、基板４０とのコンタクトを形成できるようにし、それにより、例えばプラズマ・プロセス中に基板４０を接地させることができる。基板支持体３１は、支持領域３２に開口３３を有する。それにより、基板裏面４２の処理も可能になる。
【００６２】
図３は、同様に本発明による基板処理装置１０の一実施形態で使用することができる基板支持体３４のさらなる一変形実施形態を模式的に示す。基板支持体３４は、その上面に切欠領域３５を有し、切欠領域３５内に基板４０を挿入することができる。この場合、基板４０は、基板４０が基板支持体３４上でその据付位置から滑ることがないように、切欠領域３５の側壁３７によって側方で境界を画された、閉じられた面３６上に平面的に位置する。
【００６３】
図４は、本発明による基板処理装置の一実施形態で使用することができる基板支持体３８のさらなる可能な一実施形態を模式的に示す。基板支持体３８は、フック要素３９を有し、フック要素３９の上に基板４０を配置することができる。基板支持体３８は、例えば両面プロセスに使用することができる。
【００６４】
図５は、本発明による基板処理装置用のエッチング蒸気供給ユニット９０の概略図を模式的に示す。示される例では、エッチング蒸気供給ユニット９０は、質量流量制御装置を備えるガス計量システム９１を有し、図示されるガス計量システム９１は、例えば窒素などキャリアガス用の供給ライン９６と、例えばＨＦ含有蒸気などエッチング蒸気用の少なくとも１つの供給ライン９７とを有する。ガス計量システム９１内でキャリアガス／エッチング蒸気混合物が生じ、この混合物をライン９８を通してプロセス・チャンバ２０に供給することができる。
【００６５】
図６は、エッチング蒸気供給ユニット９０’のさらなる概略図を模式的に示す。エッチング蒸気供給ユニット９０’は、温度調整空間９４を有するエッチング蒸気発生システムを有し、その空間９４内に、例えばＨＦなど液体エッチング物質９３が溜められている。空間９４は供給ライン９６’を有し、供給ライン９６’を通して、例えば窒素などのキャリアガスをエッチング物質９３中に送ることができる。キャリアガスは、温度調整された液体エッチング物質９３を通って流れ、その結果、キャリアガス／エッチング蒸気混合物が、空間９４内でエッチング物質９３の上に生じ、その混合物を空間９４からライン９８’を通してプロセス・チャンバ２０に流すことができる。
【００６６】
図７は、図５によるエッチング蒸気供給ユニット９０をプロセス・チャンバ２０に結合させることができる一法を模式的に示す。キャリアガス／エッチング蒸気混合物すなわちプロセス・ガスは、ライン９８を通してプロセス・チャンバ２０に供給される。図示される例では、プロセス・チャンバ２０内で、プロセス圧力ｐ≦ｐａｔｍまたは真空が設定される。それに対応して、プロセス・チャンバ２０内に位置される基板４０は、ライン９８を通して供給されるプロセス・ガスによって、プロセス圧力で、または真空中で気相エッチングされる。本発明の他の変形実施形態（図示せず）では、プロセス・チャンバ２０内でプロセス圧力ｐ≧ｐａｔｍを設定することもでき、それにより、プロセス・チャンバ２０内での気相エッチング法を雰囲気圧力または超過圧力で行うことができる。
【００６７】
図７の例示的実施形態では、圧力低下は、プロセス・チャンバ２０のガス排出部６２に提供される真空ポンプ２４によって行われる。気相エッチング・プロセスが行われた後、消費されたプロセス・ガスを、ガス排出部６２を介して排気ガス除去システム６３に通し、それにより生態学的に適切に再処理することができる。ガス排出部６４を通って排気ガス除去システム６３から出る流出空気は、雰囲気圧力ｐａｔｍである。
【００６８】
図８は、本発明に従って提供される少なくとも２つのプロセス・チャンバ２０、２１を有する連続またはインライン装置の形態での、本発明による基板処理装置１１の一実施形態を模式的に示す。第１のプロセス・チャンバ２０のゲート２７の上流で、図１に示されるような基板キャリアが、ローラ２５上でキャリア搬送平面４９内でプロセス・チャンバ２０に導入される。プロセス・チャンバ２０は、プラズマ発生モジュール５０と気相エッチング・モジュール７０の両方を有し、それらのモジュールによって、１つの同じプロセス・チャンバ２０内で、そのプロセス・チャンバ２０に導入される１つまたは複数の基板に対してプラズマ処理も気相エッチング・プロセスも行うことができる。
【００６９】
プロセス・チャンバ２０にはさらなるゲート２７が続き、プロセス・チャンバ２０内で処理された基板は、基板キャリア上で、このゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ２１内に移動される。先と同様に、プロセス・チャンバ２１内にも、プラズマ発生モジュール５０と気相エッチング・モジュール７０が組み込まれている。その結果、プロセス・チャンバ２０、２１内のどちらでも、プラズマ・プロセスと気相エッチング・プロセスの両方を行うことができる。これにより、この手段によって、基板処理装置１１を通る基板のスループットをより高くすることが可能であり、プロセスの多様性を高めることができるという利点が得られる。
【００７０】
プロセス・チャンバ２１にはさらなるゲート２７が続き、このゲート２７を通して、プロセス・チャンバ２１内で処理された基板を、さらなるプロセス・チャンバ２８に導入することができる。さらなるプロセス・チャンバ２８は、プロセス・チャンバ２０、２１と同一または同様に具現化することができるが、完全に異なる構成にすることもできる。例えば、プロセス・チャンバ２８は、窒化珪素堆積用の堆積チャンバであってよい。
【００７１】
プロセス・チャンバ２８の終端にゲート２７が再び設けられ、プロセス・チャンバ２８内で処理された基板４０を、このゲート２７を通して、基板処理基板１１のさらなるプロセス・チャンバ（ここには図示せず）に導入するか、または、このゲート２７を通して、処理された基板４０を基板処理装置１１から取り出すことができる。
【００７２】
図９は、太陽電池を製造するための連続またはインライン装置の形態での本発明による基板処理装置１２のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。例示される基板処理装置１２は、特に、太陽電池基板の裏面４２の処理に適している。基板処理装置１２の場合、まず、処理対象の基板４０が、ゲート２７を通ってロック導入チャンバ２内に進む。このロック導入チャンバ２は、ロック導入チャンバ２を排気するための真空ポンプ２４に結合されている。ロック導入チャンバ２内では、後続の処理で要求されるプロセス温度Ｔｐｘが設定される。処理対象の基板４０は、さらなるゲート２７を通ってプロセス・チャンバ２０内に進む。このプロセス・チャンバ２０は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化され、特に、プラズマ発生モジュール５０および気相エッチング・モジュール７０を有する。プロセス・チャンバ２０内で、ＨＦ気相エッチング・ステップが行われ、ＰＳＧ層が基板裏面４２からエッチングされる。その後、基板裏面４２から寄生エミッタを除去するために、そのプロセス・チャンバ２０内で、ＣＦ４およびＯ２を用いたＲＩＥプラズマ・エッチング・ステップでエミッタ裏面エッチングが行われる。プロセス中、プロセス・チャンバ２０の内部は真空ポンプ２４によって排気され、後続の処理に要求されるプロセス温度Ｔｐｙが設定される。
【００７３】
基板キャリア３０上の基板４０は、プロセス・チャンバ２０の後に続くさらなるゲート２７を通ってさらなるプロセス・チャンバ２１内に進む。プロセス・チャンバ２１は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化され、特に、プラズマ発生モジュール５０および気相エッチング・モジュール７０を有する。同様に真空ポンプ２４によって排気することができるプロセス・チャンバ２１内で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われ、それにより、エミッタ裏面エッチング中に生じることがあるポリマー残留物が基板裏面４２から除去される。さらにその後、そのプロセス・チャンバ２１内でＨＦ気相エッチングが行われる。
【００７４】
その後、基板４０は、さらなるゲート２７を通ってロック３内に進む。ロック３は、真空ポンプ２４によって排気することができ、ロック３内で基板４０の温度を約４００℃に設定することができる。
【００７５】
基板４０は、さらなるゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ４内に搬送され、プロセス・チャンバ４内で、基板裏面４２にＳｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積が行われる。Ｓｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積中、プロセス・チャンバ４は、真空ポンプ２４によって排気され、約４００℃に温度調整される。その後、さらなる下流のプロセス・チャンバ５、６内で基板４０をさらに処理することができる。
【００７６】
図１０は、太陽電池を製造するための連続またはインライン装置の形態での本発明による基板処理装置１３のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。図示される基板処理装置１３は、特に、太陽電池基板の基板上面４１の処理に適している。
【００７７】
基板処理装置１３では、処理対象の基板４０が、基板キャリア３０によってロック導入チャンバ２内に進む。このロック導入チャンバ２は、原理的には、図９によるロック導入チャンバ２と同様に具現化される。基板４０は、さらなるゲート２７を通してプロセス・チャンバ２０内に搬送される。このプロセス・チャンバ２０は、図１によるプロセス・チャンバ２０と同一または同様に具現化される。プロセス・チャンバ２０内で、基板上面４１からＰＳＧ層をエッチングするＨＦ気相エッチング・ステップが行われる。エッチングされた基板の上面４１は、後続のプラズマ・ステップで酸化される。プロセス・チャンバ２０の後には、ゲート２７を介してロック３が続き、ロック３は、図９によるロック３と同一または同様に具現化され、ロック３内で基板４０が約４００℃に加熱される。その後、基板４０は、ゲート２７を通してさらなるプロセス・チャンバ４内に進み、プロセス・チャンバ４内で、基板上面４１にＳｉ３Ｎ４ ＰＥＣＶＤ堆積が行われる。その後、さらなるプロセス・チャンバ５、６内で基板４０をさらに処理し、最終的に基板処理装置１３から取り出すことができる。
【００７８】
図１１は、本発明による基板処理方法の一実施形態を模式的に示す。この方法は、例えば、図１によるプロセス・チャンバ２０内で行うことができる。図１１による方法例は、太陽電池を製造するための基板４０の基板上面４１でのＰＳＧエッチングに用いられる。
【００７９】
まず、任意選択で、ステップ１１１で、基板上面４１のＯ２プラズマ洗浄が行われる。さらなるステップ１１２で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチングが行われて、基板上面４１からＰＳＧ層がエッチングされる。任意選択で、後続のステップ１１３で、同じプロセス・チャンバ２０内で、例えばＨＦおよびＯ３を用いて基板上面４１の気相エッチングを行って、基板上面４１から金属イオンを除去することができる。
【００８０】
ステップ１１２の直後またはステップ１１３の後、ステップ１１４で基板上面４１のプラズマ酸化が行われ、その際、薄膜酸化層が前記基板上面に塗布され、その酸化物層の上には、例えば、後で塗布される窒化珪素層が特に良好に付着する。
【００８１】
図１２は、本発明による基板処理方法のさらなる可能な一変形実施形態を模式的に示す。図１２による方法例は、例えば、太陽電池基板のＰＳＧおよびエミッタ裏面エッチングに用いられる。
【００８２】
任意選択で、図１２による方法の第１の方法ステップ１２１で、基板４０の基板裏面４２のＯ２プラズマ洗浄が行われる。後続のステップ１２２で、基板裏面４２からのＰＳＧ層のＨＦ気相エッチングが行われる。任意選択で、後続のステップ１２３で、例えば基板裏面４２での金属イオンのＨＦおよびＯ３気相エッチングを行うことができる。
【００８３】
ステップ１２２の直後または１２３の後、方法ステップ１２４で、プロセス・チャンバ２０内で、プラズマ・エッチング・ステップにおいてＦ含有エッチングガスまたはＣｌ含有エッチングガスおよびＯ２を用いたエミッタ裏面エッチングが行われる。その後、任意選択で、ステップ１２５で、基板裏面４２のＯ２プラズマ洗浄を再び行うことができる。
【００８４】
図１３は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、この方法は、洗浄法としても、太陽電池基板上の「不感層」を除去するためにも使用することができる。第１の方法ステップ１３１で、基板上面４１および／または基板裏面４２のプラズマ酸化が行われる。プラズマ酸化ステップ１３１では、基板上面４１および／または基板裏面４２の１つまたは複数の表面層が酸化され、これらの表面層が、後で方法ステップ１３２でＨＦ含有蒸気によってエッチングされる。ステップ１３１とステップ１３２は、交互に複数回行うことができる。
【００８５】
図１４は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、この方法は、特に、太陽電池の製造で使用することができる。図１４に示される方法のための出発基板はシリコン基板であり、このシリコン基板は、ステップ１４１で、後続のリン拡散１４２のためにＰＳＧ層を堆積され、その場合、ＰＳＧ層は、後でステップ１４３で除去される。
【００８６】
プロセス・チャンバ２０内で行われる第１の方法ステップ１４４では、プラズマ酸化が行われ、プラズマ酸化中、基板上面４１および／または基板裏面４２の１つまたは複数の表面層が酸化される。その後、方法ステップ１４５で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチングが行われて、酸化された表面層を除去する。続いて、プラズマ酸化ステップ１４４とＨＦ気相エッチング・ステップ１４５が、交互に複数回行われる。その結果、リン拡散によりシリコン基板の表面上に既に存在しているいわゆる「不感層」が少しずつ除去される。
【００８７】
その後、図１４による方法ステップ１４６でプラズマ酸化が行われ、その結果、酸化物層が基板４０の表面上に生じ、その酸化物層の上には、その後、ステップ１４７で堆積される窒化珪素層が特に良好に付着する。
【００８８】
図１５は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、これは、例えば、太陽電池基板の表面洗浄のために使用することができる。この目的で、第１の方法ステップ１５１で、基板４０がＯ２プラズマ洗浄を施され、その後、気相エッチング・ステップ１５２で、例えばＨＦや、オゾンなどの反応性酸素を含有する蒸気混合物を用いてエッチングされる。好ましくは、蒸気混合物中の反応性酸素の濃度の適切な設定によって酸化、またはＨＦ蒸気によって基板表面での酸化物層のエッチングを行うことができる。したがって、例えば、図１５に示される方法により、太陽電池基板から「不感層」を除去することができ、または基板の表面を単に洗浄することができ、その後、プロセス・ステップ１５３でａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ層を堆積することができる。
【００８９】
図１６は、本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示し、これは、図１５による方法の方法ステップに基づく。この場合、任意選択で、第１の方法ステップ１６１で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。さらなる方法ステップ１６２で、ＨＦおよび反応性酸素を含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが行われる。例えば、この方法ステップで「不感層」を除去することができる。その後、方法ステップ１６３でプラズマ酸化が行われ、その結果、例えば、太陽電池製造用の基板が、ステップ１６４での後続の窒化珪素堆積のために良好に準備される。
【００９０】
図１７は、例えばａ−Ｓｉ ＰＥＣＶＤ堆積ステップの前の、空気酸化物を除去するための本発明による基板処理方法のさらなる一変形実施形態を模式的に示す。
【００９１】
まず、任意選択の方法ステップ１７１で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われる。後続のステップ１７２で、ＨＦ含有蒸気を用いた気相エッチング・ステップで、基板４０から空気酸化物がエッチングされる。ステップ１７２での空気酸化物エッチングは、基板上面４１および／または基板裏面４２から行うことができる。
【００９２】
任意選択で、後続のプラズマ・ステップ１７３で、Ｏ２プラズマ洗浄を再び行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板（４０）を担持した少なくとも１つの基板キャリア（３０）を中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバ（２０、２１）と、プラズマ発生モジュール（５０）と、少なくとも１つのガス供給部（６１）と、少なくとも１つのガス排出部（６２）とを備える基板処理装置（１０、１１、１２、１３）であって、
気相エッチング・モジュール（７０）が前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内に組み込まれることを特徴とする基板処理装置（１０、１１、１２、１３）。
【請求項２】
前記気相エッチング・モジュール（７０）がＨＦ気相エッチング・モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置（１０）が、エッチングガス耐性内側ライニング（８０）と、エッチングガス耐性基板キャリア（３０）とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記気相エッチング・モジュール（７０）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）の領域にわたって分布された複数のガス出口（７２）を有するガス・スプレー（７１）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記気相エッチング・モジュール（７０）が、エッチング蒸気供給ユニット（９０、９０’）に結合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記エッチング蒸気供給ユニット（９０、９０’）が、ガス計量システム（９１）、および／または温度調整空間（９４）を有するエッチング蒸気発生システムを有し、前記空間（９４）に液体エッチング物質（９３）が溜められており、前記空間（９４）を通して少なくとも１種のキャリアガスの流れが通されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ発生モジュール（５０）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で平面状に具現化された少なくとも１つの電力供給可能な電極（５２）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板キャリア（３０）が、前記少なくとも１つの基板（４０）の周縁領域（４３）のための平面状の支持領域（３２）を有する少なくとも１つの基板支持体（３１）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板支持体（３１）が、前記支持領域（３２）に開口（３３）を有することを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの内部容積減少構成要素（８１）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内に提供されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板処理装置（１０）が連続装置であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記基板処理装置（１０）が、太陽電池を製造するための装置であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記プロセス・チャンバ（２０、２１）が、加熱および／または冷却デバイス（２６）を有するか、または加熱および／または冷却デバイス（２６）に結合されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの基板（４０）を担持した少なくとも１つの基板キャリア（３０）が少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバ（２０、２１）に導入され、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内でプラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュール（５０）によってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板（４０）のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄が行われる基板処理方法であって、
前記少なくとも１つの基板（４０）の気相エッチングが、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、前記プラズマ・プロセスの前に、および／またはプラズマ・プロセスの後に、および／またはプラズマ・プロセスと交互に行われることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
前記気相エッチングがＨＦ含有蒸気を用いて行われることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
太陽電池を製造するために基板（４０）を処理するために使用されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのプロセス・チャンバ（２０、２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて前記基板（４０）の上面（４１）からＰＳＧがエッチングされ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて前記基板（４０）の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて前記基板（４０）の裏面（４２）からＰＳＧがエッチングされ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、プラズマ・エッチング・ステップで前記基板（４０）のエミッタ裏面エッチングが行われることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記基板（４０）から金属イオンをエッチングするためのＨＦおよびＯ３を含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で前記ＰＳＧをエッチングするための前記ＨＦ気相エッチング・ステップの後に行われることを特徴とする請求項１７または１８に記載の基板処理方法。
【請求項２０】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、前記基板（４０）の前記ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または前記エミッタ裏面エッチングの後に、Ｏ２プラズマ洗浄が行われることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２１】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、前記基板（４０）の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、前記酸化された表面層のＨＦ気相エッチングが行われることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマ酸化と前記ＨＦ気相エッチングが交互に複数回行われることを特徴とする請求項２１に記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップで前記基板（４０）の表面層がエッチングされることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２４】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて、前記基板（４０）の上面（４１）および／または裏面（４２）から空気酸化物が除去され、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、前記ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または後に、前記基板（４０）のＯ２プラズマ洗浄が行われることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１】
少なくとも１つの基板（４０）を担持した少なくとも１つの基板キャリア（３０）を中に導入することができる少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバ（２０、２１）と、プラズマ発生モジュール（５０）と、少なくとも１つのガス供給部（６１）と、少なくとも１つのガス排出部（６２）とを備える基板処理装置（１０、１１、１２、１３）であって、
気相エッチング・モジュール（７０）が前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内に組み込まれることを特徴とする基板処理装置（１０、１１、１２、１３）。
【請求項２】
前記気相エッチング・モジュール（７０）がＨＦ気相エッチング・モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記基板処理装置（１０）が、エッチングガス耐性内側ライニング（８０）と、エッチングガス耐性基板キャリア（３０）とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記気相エッチング・モジュール（７０）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）の領域にわたって分布された複数のガス出口（７２）を有するガス・スプレー（７１）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記気相エッチング・モジュール（７０）が、エッチング蒸気供給ユニット（９０、９０’）に結合されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記エッチング蒸気供給ユニット（９０、９０’）が、ガス計量システム（９１）、および／または温度調整空間（９４）を有するエッチング蒸気発生システムを有し、前記空間（９４）に液体エッチング物質（９３）が溜められており、前記空間（９４）を通して少なくとも１種のキャリアガスの流れが通されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ発生モジュール（５０）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で平面状に具現化された少なくとも１つの電力供給可能な電極（５２）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板キャリア（３０）が、前記少なくとも１つの基板（４０）の周縁領域（４３）のための平面状の支持領域（３２）を有する少なくとも１つの基板支持体（３１）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基板支持体（３１）が、前記支持領域（３２）に開口（３３）を有することを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの内部容積減少構成要素（８１）が、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内に提供されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板処理装置（１０）が連続装置であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記基板処理装置（１０）が、太陽電池を製造するための装置であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記プロセス・チャンバ（２０、２１）が、加熱および／または冷却デバイス（２６）を有するか、または加熱および／または冷却デバイス（２６）に結合されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの基板（４０）を担持した少なくとも１つの基板キャリア（３０）が少なくとも１つの排気可能なプロセス・チャンバ（２０、２１）に導入され、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内でプラズマ・プロセスにおいてプラズマ発生モジュール（５０）によってガスまたはガス混合物中でプラズマが発生され、基板（４０）のコーティング、エッチング、表面改質、および／または洗浄が行われる基板処理方法であって、
前記少なくとも１つの基板（４０）の気相エッチングが、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、前記プラズマ・プロセスの前に、および／またはプラズマ・プロセスの後に、および／またはプラズマ・プロセスと交互に行われることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
前記気相エッチングがＨＦ含有蒸気を用いて行われることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
太陽電池を製造するために基板（４０）を処理するために使用されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのプロセス・チャンバ（２０、２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて前記基板（４０）の上面（４１）からＰＳＧがエッチングされ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて前記基板（４０）の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて前記基板（４０）の裏面（４２）からＰＳＧがエッチングされ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、プラズマ・エッチング・ステップで前記基板（４０）のエミッタ裏面エッチングが行われることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記基板（４０）から金属イオンをエッチングするためのＨＦおよびＯ３を含有する蒸気混合物を用いた気相エッチング・ステップが、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で前記ＰＳＧをエッチングするための前記ＨＦ気相エッチング・ステップの後に行われることを特徴とする請求項１７または１８に記載の基板処理方法。
【請求項２０】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、前記基板（４０）の前記ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または前記エミッタ裏面エッチングの後に、Ｏ２プラズマ洗浄が行われることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２１】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、前記基板（４０）の１つまたは複数の表面層のプラズマ酸化が行われ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、前記酸化された表面層のＨＦ気相エッチングが行われることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２２】
前記プラズマ酸化と前記ＨＦ気相エッチングが交互に複数回行われることを特徴とする請求項２１に記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、Ｏ２プラズマ洗浄が行われ、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、後続のプロセス・ステップにおいて、ＨＦ含有蒸気および反応性酸素を用いた気相エッチング・ステップで前記基板（４０）の表面層がエッチングされることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２４】
前記プロセス・チャンバ（２０）またはさらなるプロセス・チャンバ（２１）内で、ＨＦ気相エッチング・ステップにおいて、前記基板（４０）の上面（４１）および／または裏面（４２）から空気酸化物が除去され、前記プロセス・チャンバ（２０、２１）内で、前記ＨＦ気相エッチング・ステップの前および／または後に、前記基板（４０）のＯ２プラズマ洗浄が行われることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２０１２−５２１０７５（Ｐ２０１２−５２１０７５Ａ）
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０００６１（Ｐ２０１２−５０００６１）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００９／０００３８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５５８５
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５１０２５６５５１）ロート ウント ラウ アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００９／０００３８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５５８５
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５１０２５６５５１）ロート ウント ラウ アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
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