KR100890994B1 - 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법 - Google Patents

실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 등에 사용되는 실리콘 기판의 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스를 분사시키는 가스분사구가 형성되어 있는 플라즈마 발생장치와, 플라즈마 발생장치에 고압의 식각가스를 공급해주는 가스 공급장치를 구비하여, 1 Torr 이상의 압력 환경 하에서 고속으로 분사되는 식각가스 입자에 의해 실리콘 기판 표면에 식각 반응을 일으켜 피라미드 구조를 형성함으로써, 고진공 상태를 유지하기 위한 별도의 장치가 필요 없어 식각 장치의 구조를 단순화할 수 있고, 고밀도의 식각가스 입자에 의해 반응 효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법은, 식각반응로 내부에 실리콘 기판을 지지하는 홀더와, 일측에 가스분사구가 형성된 플라즈마 발생장치를 구비한 플라즈마 식각장치를 이용하여 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하는 방법에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치에 식각가스를 공급하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스 입자를 상기 가스분사구를 통해 홀더에 지지되어 있는 실리콘 기판으로 분사시킴으로써, 상기 분사된 식각가스 입자에 의한 식각을 통해 실리콘 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하되, 상기 가스분사구를 통해 분사되는 식각가스 입자의 분사 속도는, 상기 플라즈마 발생장치로 공급되는 식각가스의 압력에 대한 제어를 통하여 조절되는 점을 특징으로 한다.
실리콘, 피라미드 구조, 건식식각, 플라즈마, 태양전지

Description

실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법{Plazma etching method for forming piramidal texture on silicon surface}
본 발명은 태양전지 등에 사용되는 실리콘 기판의 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스를 분사시키는 가스분사구가 형성되어 있는 플라즈마 발생장치와, 플라즈마 발생장치에 고압의 식각가스를 공급해주는 가스 공급장치를 구비하여, 1 Torr 이상의 압력 환경 하에서 고속으로 분사되는 식각가스 입자에 의해 실리콘 기판 표면에 식각 반응을 일으켜 피라미드 구조를 형성함으로써, 고진공 상태를 유지하기 위한 별도의 장치가 필요 없어 식각 장치의 구조를 단순화할 수 있고, 고밀도의 식각가스 입자에 의해 반응 효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.
실리콘 기판 표면에 형성된 피라미드 구조물(texture)은 입사된 빛이 반사되어 외부로 빠져 나가기 전에 여러 번의 반사를 겪도록 함으로써, 빛 에너지의 흡수율을 높이고 반사율을 낮추어 주는 역할을 한다. 이와같이 피라미드 구조로 표면이 형성된 실리콘 기판을 태양전지 기판으로 사용하게 되면, 표면에 형성된 다수의 피라미드 구조물에 의한 태양광 반사율의 감소로 인하여 전지의 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
실리콘 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하는 종래의 식각 방법은 크게 습식 방식의 화학식각과 플라즈마를 이용한 건식식각(이하, '플라즈마 식각'이라 칭하기로 함) 기법으로 구분된다.
먼저, 화학식각에 의한 피라미드 구조 형성 방법은 식각을 일으키는 성분들로 이루어진 식각용액을 사용하여 실리콘 기판의 표면을 화학적으로 식각하는 방법으로서, 미국특허 제4137123호(발명의 명칭:Texture etching of silicon: method), 미국특허 제4294651호(발명의 명칭:Method of surface-treating semiconductor substrate), 미국특허 제4918030호(발명의 명칭:Method of forming light-trapping surface for photovoltaic cell and resulting structure) 및 미국특허 제6451218호(발명의 명칭:Method for the wet chemical pyramidal texture etching of silicon surfaces)에 기재된 방법들이 있다.
그러나, 이러한 화학식각 방식의 피라미드 구조 형성 방법은 비등방성 식각이 어렵고, 폐용액의 처리에 고가의 비용이 소요되며, 공정의 자동화가 어렵다는 문제점이 있다.
근래 들어 상기한 종래의 화학식각 방식의 문제점을 해결할 수 있는 플라즈마 식각에 의한 피라미드 구조 형성 방법이 활발하게 연구되고 있는데, 이는 활성이온 식각(Reactive ion etching)에 의해 실리콘 기판의 표면에 피라미드 구조를 형성하는 방법으로서 아래의 문헌에 보고된 바 있다.
[문헌 1] C. C. Striemer and P. M. Fauchet, "Dynamic etching of silicon for broadband antireflection application", Appl. Phys. Lett 81, pp.2980-2982(2002)
[문헌 2] G. Kunaravelu et. al., "Minority carrier lifetime in plasma-textured silicon wafers for solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells 87, pp. 99-106(2005)
상기 문헌에 보고된 방법들은 플라즈마 발생기 내부에 실리콘을 위치시킨 상태에서, 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스를 이용하여 실리콘의 표면에 피라미드 구조를 형성하는 방법으로서, 비등방성 식각이 가능하고, 식각가스의 비용이 적게 들며, 환경오염이 적고, 공정 자동화가 용이한 장점을 지니고 있다. 그러나 이러한 종래의 플라즈마 식각 방법들은 충분한 활성 이온 에너지를 얻기 위하여 균일 방전을 일으켜야 하기 때문에 100 mTorr 급의 낮은 압력에서 동작해야하는 한계가 있으며, 이로 인해 터보펌프 등의 고진공장치를 필요로 하고 장치의 복잡성이 크다는 문제점이 있다. 또한 진공배기 등의 공정에 상대적으로 많은 시간이 소요되고, 저압조건이기 때문에 식각에 기여하는 활성 원자 혹은 이온의 수가 상대적으로 적어 식각율이 떨어짐에 따라 공정의 비용이 커지는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 방법의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 1 Torr 이상의 압력 환경에서 고밀도의 활성 입자와 실리콘 기판 사이에 식각 반응을 일으켜 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성함으로써, 고가의 터보펌프와 같은 고진공장치가 없이도 식각 장치의 구성이 가능하고, 식각을 일으키는 활성 입자의 밀도가 높아 단위시간당 높은 식각율을 달성할 수 있는 플라즈마 식각 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 식각반응로 내부에 실리콘 기판을 지지하는 홀더와, 일측에 가스분사구가 형성된 플라즈마 발생장치를 구비한 플라즈마 식각장치를 이용하여 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하는 방법에 있어서, 상기 플라즈마 발생장치에 식각가스를 공급하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스 입자를 상기 가스분사구를 통해 홀더에 지지되어 있는 실리콘 기판으로 분사시킴으로써, 상기 분사된 식각가스 입자에 의한 식각을 통해 실리콘 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하되, 상기 가스분사구를 통해 분사되는 식각가스 입자의 분사 속도는, 상기 플라즈마 발생장치로 공급되는 식각가스의 압력에 대한 제어를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 식각가스가 유입되는 가스유입구와 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스를 외부로 분사시키는 가스분사구가 형성되어 있는 플라즈마 발생장치와; 상기 플라즈마 발생장치에 식각가스를 공급하는 식각가스 공급장치와; 상기 플라즈마 발생장치의 가스분사구에 대향하는 위치에 구비되어 기판을 지지해주는 홀더와; 상기 플라즈마 발생장치 및 홀더를 둘러싸는 형태로 구비되는 식각반응로와; 상기 식각반응로와 연결되어 상기 식각반응로 내부의 식각가스 또는 공기를 외부로 배출시켜주는 배기계와; 상기 식각가스 공급장치 및 상기 배기계의 유량을 제어하여 상기 식각반응로의 내부 압력을 조절하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법 및 그 장치는 1 Torr 이상의 압력 환경에서 고밀도의 활성 입자와 실리콘 기판 사이에 식각 반응을 일으켜 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성함으로써, 식각 장치의 구조를 보다 단순화시켜 장치의 원가를 낮출수 있으며, 진공배기에 소요되는 시간을 단축시키고 반응 효율을 향상시켜 공정에 소요되는 시간 및 비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생장치의 가스분사구 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 식각 장치는 식각가스가 유입되는 가스유입구(18)와 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스를 외부로 분사시키는 가스분사구(19)가 형성되어 있는 플라즈마 발생장치(10)와, 플라즈마 발생장치(10)에 식각가스를 공급하는 식각가스 공급장치(20)와, 플라즈마 발생장치(10)의 가스분사구(19)에 대향하는 위치에 구비되어 기판(1)을 지지해주는 홀더(30)와, 플라즈마 발생장치(10) 및 홀더(30)를 둘러싸는 형태로 구비되는 식각반응로(40)와, 식각반응로(40)와 연결되어 식각반응로(40) 내부의 식각가스 또는 공기를 외부로 배출시켜주는 배기계(50)를 포함하여 구성된다. 또한, 식각반응로(40) 내부의 압력을 검출하는 압력감지기(60)와, 압력감지기(60)로부터 전송되는 압력 신호에 따라 식각가스 공급장치(20) 및 배기계(50)의 유량을 제어하여 식각반응로(40)의 내부 압력을 조절하는 제어부(70)가 구비된다.
식각가스 공급장치(20)는 식각에 직접 관여하는 불화탄소(CF4), 불화유황(SF6), 삼불화질소(NF3), 염소(Cl2) 등의 반응 기체와 방전 안정화를 위한 아르곤(Ar), 산소(O2), 질소(N2) 등의 보조 기체가 혼합되어 있는 식각가스를 가스공급관을 경유하여 플라즈마 발생장치(10)에 공급한다. 여기서, 식각가스 공급장치(20)는 반응 기체와 보조 기체를 저장해두는 가스 봄베와, 가스 봄베로부터 공급되는 기체를 감압시켜주는 레귤레이터 및 기체 유량을 조절해주는 유량조절기를 포함하는 일반적인 가스 공급장치로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
식각반응로(40)는 내부에 플라즈마 발생장치(10), 기판(1), 기판(1)을 지지 하는 홀더(30)를 담고 있는 금속제 밀폐 박스로서, 식각 과정에서 외부의 불순물이 섞이는 것과 식각가스가 외부로 유출되는 것을 방지해준다.
배기계(50)는 식각반응로(40)와 연결되어 있는 배기관(51)과, 배기관(51) 상에 구비되어 배기량을 조절하기 위한 배기밸브(52) 등으로 구성되어, 제어부(70)의 제어에 의한 배기밸브(52)의 개도 조절을 통해 식각반응에 사용된 식각가스를 배기해주거나, 식각반응로(40)의 내부 압력이 식각 반응을 위해 설정된 작동 압력으로 유지되도록 식각반응로(40)를 감압 배기하는 작용을 한다.
제어부(70)는 압력감지기(60)로부터 전송되는 압력신호에 따라 식각가스 공급장치(20)의 유량조절기와 배기계(50)의 배기밸브(52)를 제어하여 식각가스의 유입량과 유출량을 조절함으로써, 식각반응로(40)의 내부 압력을 식각에 기여하는 식각가스 입자가 충분한 밀도를 가질수 있는 작동 압력으로 유지되도록 할 수 있다. 여기서, 압력조절부에 의해 유지되는 식각반응로(40)의 작동 압력은 종래의 플라즈마 식각 장치들에 비하여 약 10배 이상 높은 1 ~ 1000 Torr로 유지되는 것이 바람직하다.
플라즈마 발생장치(10)는 가스유입구(18)를 통해 유입되는 식각가스를 직류고전압에 의한 방전, 유도 및 용량 결합에 의한 고주파 전압 방전, 극초단파(microwave), 전자회전공명(Electron Cyclotron Resonance; ECR), 헬리칼 공명(helical resonance), 표면파 방전 또는 유전장벽 방전 등의 방식으로 이온화시킴으로써 플라즈마를 발생·유지시켜준다. 플라즈마 발생장치(10) 내에서 플라즈마에 의해 에너지를 얻고 부분적으로 해리된 식각가스의 원자, 분자 및/또는 이온 들 은 일측에 형성된 가스분사구(19)를 통해 홀더(30)에 고정된 기판(1)으로 분사되며, 이를 통해 기판(1)의 표면을 식각하여 피라미드 구조를 형성하게 된다.
이 때, 식각반응로(40)의 내부 압력은, 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 플라즈마 식각 장치들에 비하여 10배 이상 높은 1 ~ 1000 Torr의 압력으로 유지되기 때문에, 플라즈마 발생장치(10)에서 분사된 식각가스 입자들이 기판(1)에 도달하는 시점에서 그 속도가 저하되어 식각 반응의 효율이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 식각가스 공급장치(20)에서 고압의 식각가스를 공급함으로써 플라즈마 발생장치(10)에서 활성화되어 분사되는 식각가스 입자의 속도를 증가시켜 줄 수 있으며, 효율적인 식각 공정의 수행을 위해서는 분사되는 식각가스 입자의 속도가 30 cm/sec 이상이 되도록 식각가스 공급장치(20)에서 공급되는 식각가스의 압력 및 유량을 조절해주는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 발생장치(10)의 가스분사구(19)를 입구에서 출구 방향으로 갈수록 내경이 점차 감소하다가 다시 증가하는 노즐형으로 구성함으로써, 가스분사구(19)를 통해 분사되는 식각가스 입자의 속도를 보다 용이하게 상승시켜 줄 수 있다. 여기서, 가스분사구(19)의 개구 형태는 슬롯형이나 원형 등의 다양한 형태로 구성할 수 있다.
홀더(30)는 피라미드 구조를 형성할 기판(1)의 일면이 분사되는 식각가스에 대면하도록 기판(1)을 지지해주는데, 피라미드 구조 식각 조건에 적합한 온도를 유지하기 위하여 냉각 및 가열 기능을 가지는 온도조절장치를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 상술한 플라즈마 식각 장치를 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 식각을 수행하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 피라미드 구조 표면을 형성하기 위한 기판(1)을 홀더(30) 상에 고정시키고, 배기계(50)를 작동시켜 식각반응로(40) 내부의 공기를 배기하여 식각반응로(40) 내부의 압력을 감압시켜주는 초기세팅단계를 수행한다. 여기서, 기판(1)은 태양전지 등에 사용되는 단결정 및 다결정 실리콘 혹은 비정질 실리콘 기판으로서 단결정인 경우에는 (1,0,0) 결정 구조를 가지게 되며, 온도조절장치를 통해 기판(1)이 장착되는 홀더(30) 표면의 온도를 0 ~ 300 ℃로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 식각반응로(40)의 내부 압력을 0.1 Torr 이하가 되도록 함으로써 충분한 진공 상태로 만들어 주는 것이 바람직하다.
이어서, 식각가스 공급장치(20)를 이용하여 플라즈마 발생장치(10)에 식각가스를 공급하는 동시에 플라즈마 발생장치(10)에 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 플라즈마 발생장치(10)에 공급되는 식각가스를 활성화된 입자 상태로 만들어 준다. 이 때 플라즈마 발생장치(10)에 유입되는 식각가스는 장치 내부에 형성된 플라즈마에 의해 에너지를 얻고 부분적으로 해리되어 활성화된 원자, 분자 및/또는 이온으로 바뀌게 된다.
여기서, 제어부(70)를 통해 식각가스 공급장치(20)의 유량조절기와 배기계(50)의 배기밸브(52)를 제어함으로써, 식각가스 공급장치(20)에 의해 공급되는 식각가스의 유량과 배기계(50)를 통해 외부로 배기되는 유량을 조절하여 식각반응 로(40)의 작동 압력을 1 ~ 1000 Torr가 되도록 유지시킨다.
이와 같이 플라즈마 발생장치(10) 내에서 활성화된 식각가스 입자는 플라즈마 발생장치(10)의 가스분사구(19)를 통해 홀더(30)에 지지되어 있는 기판(1)으로 분사되는데, 제어부(70)를 통해 식각가스 공급장치(20)를 제어하여 플라즈마 발생장치(10)로 공급되는 식각가스의 압력을 조정함으로써 식각 가스의 분사 속도를 30 cm/sec 이상이 되도록 유지시킨다.
플라즈마 발생장치(10)에서 활성화되어 분사된 식각가스가 기판(1)에 도달하게 되면 기판(1)의 표면의 실리콘 원자와 식각가스 입자가 서로 반응하여 기판(1) 표면에 식각이 일어나는데, 식각용 가스로 CF4를 사용한 경우를 예로 들면, 기판(1)에 도달한 해리된 F 원자 또는 F 이온이 기판(1)의 Si 원자와 결합하여 휘발성의 SiF4 분자가 되고, 기판(1) 표면에 생성되는 SiF4 분자들이 기판(1)에서 떨어져 나감으로써 식각이 진행된다. 이러한 비등방성 식각에 의해 기판(1) 표면에는 (1,1,1) 결정면이 선택적으로 남게 되어 피라미드 구조의 표면을 이루게 되는데, 도 3에서와 같이, 피라미드 구조에 입사된 빛이 기판(1) 쪽으로 여러번 반사되면서 연쇄적으로 흡수되기 때문에, 태양전지로 사용될 때 태양광에 대한 반사율을 대폭 감소시켜 전지의 효율을 증대시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 식각 방법은 1 ~ 1000 Torr의 작동 압력하에 이루어지기 때문에, 100 mTorr 정도의 작동 압력을 사용하는 종래의 식각 방법에 비하여 활성기체의 밀도가 높고 단위 시간당 높은 식각율을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 방법에 의해 식각된 실리콘 기판 표면의 피라미드 구조를 보여주는 사진으로서, 식각가스의 반응 기체 및 보조 기체로 CF4와 Ar을 각각 사용하고, 작동 압력을 6 Torr로, 식각가스 분사 속도를 80 cm/sec로 유지시켜 식각 실험을 수행한 후, 식각이 일어난 실리콘 기판을 배율 20,000인 전자현미경으로 촬영한 결과를 나타내고 있다. 도 4로부터 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 식각 방법을 적용한 결과, 실리콘 기판의 표면에 피라미드 형태의 단면을 갖는 구조물이 성공적으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하기 위한 플라즈마 식각 방법 및 그 장치는 고가의 터보펌프와 같은 고진공장치가 없이도 장치 구성이 가능하여 장치의 구조를 단순화시킴으로써 원가를 절감할 수 있고, 진공배기에 소요되는 시간을 절감하는 동시에 반응 효율을 향상시킴으로써 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 경제적인 플라즈마 식각 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 식각 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 발생장치의 가스분사구 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 식각에 의해 형성된 실리콘 표면의 피라미 드 구조를 나타내는 단면 모식도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식각 방법에 의해 식각된 실리콘 기판 표면의 피라미드 구조를 보여주는 사진.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기판 10 : 플라즈마 발생장치
18 : 가스유입구 19 : 가스분사구
20 : 식각가스 공급장치 30 : 홀더
40 : 식각반응로 50 : 배기계
60 : 압력감지기 70 : 제어부

Claims (9)

  1. 식각반응로 내부에 실리콘 기판을 지지하는 홀더와, 일측에 가스분사구가 형성된 플라즈마 발생장치를 구비한 플라즈마 식각장치를 이용하여 실리콘 표면에 피라미드 구조를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치에 식각가스를 공급하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마에 의해 활성화된 식각가스 입자를 상기 가스분사구를 통해 홀더에 지지되어 있는 실리콘 기판으로 분사시킴으로써, 상기 분사된 식각가스 입자에 의한 식각을 통해 실리콘 기판 표면에 피라미드 구조를 형성하되,
    상기 가스분사구를 통해 분사되는 식각가스 입자의 분사 속도는,
    상기 플라즈마 발생장치로 공급되는 식각가스의 압력에 대한 제어를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    플라즈마 식각 공정이 수행되는 동안 상기 식각반응로 내의 압력을 1 ~ 1000 Torr로 유지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 식각반응로 내의 압력은,
    상기 플라즈마 발생장치로 공급되는 식각가스의 유량과 상기 식각반응로 외부로 배기되는 유량에 대한 제어를 통하여 조절되는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가스분사구를 통해 분사되는 식각 가스 입자의 분사 속도를 30 cm/sec 이상으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 기판을 지지하는 홀더 표면의 온도를 0 ~ 300 ℃로 조절하는 것을 특징으로 하는 실리콘 표면의 플라즈마 식각 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101654809B (zh) * 2009-09-25 2011-12-21 耿彪 槽式晶体硅湿法制绒设备
CN102651424A (zh) * 2011-02-25 2012-08-29 苏州大学 硅太阳能电池片制绒装置及方法
KR101676765B1 (ko) * 2015-05-27 2016-11-17 주식회사 엔씨디 마스크 프리 건식 식각 장치 및 건식 식각 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285762A (en) * 1979-12-31 1981-08-25 Exxon Research & Engineering Co. Plasma etching of amorphous silicon (SE-35)
KR20050074506A (ko) * 2002-11-08 2005-07-18 동경 엘렉트론 주식회사 액 처리 장치 및 액 처리 방법
JP2005303255A (ja) * 2004-03-17 2005-10-27 Shinryo Corp 太陽電池用シリコン基板の低反射率加工方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129662A (ja) * 2003-10-22 2005-05-19 Sekisui Chem Co Ltd 常圧プラズマエッチング方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285762A (en) * 1979-12-31 1981-08-25 Exxon Research & Engineering Co. Plasma etching of amorphous silicon (SE-35)
KR20050074506A (ko) * 2002-11-08 2005-07-18 동경 엘렉트론 주식회사 액 처리 장치 및 액 처리 방법
JP2005303255A (ja) * 2004-03-17 2005-10-27 Shinryo Corp 太陽電池用シリコン基板の低反射率加工方法

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