[发明专利]具有纹理结构的硅基板的制法

说明书

技术领域

本发明涉及具有选择性地在图案部分之下形成有凹结构的纹理结构(在本说明书中，术语“纹理结构”是指“具有微细的凹凸形状的结构”)的硅基板的制法。进而，本发明还涉及所述制法中使用的含有树脂的组合物、尤其是含有光固性树脂的组合物。根据本发明，可以容易地形成例如适于太阳能电池用或LED用基板的硅晶圆的纹理结构(倒棱锥形)、棱柱体结构、源于图案的任意凹凸结构。另外，通过所述制法得到的、在对应于图案部分的基板部分选择性地形成有凹结构的硅基板还可用作纳米压印用模具。

背景技术

对于在硅基板上形成纹理结构，除了形成半导体用电路以外，还被用于太阳能电池用硅基板上的纹理结构的形成、作为防反射的棱柱体结构、微细凹凸结构的形成、提高作为LED基板的发光效率、光取出效率、用于GaN生长的微细凹凸结构的形成、细胞培养用的分隔壁格子结构的形成等各种用途。

一直以来，对于形成硅基板表面的纹理结构而言，为了形成规则排列的纹理结构，通常使用电子束描绘、利用掩模的光蚀刻、干蚀刻、离子束等微细加工技术，作为抗蚀剂掩模，除了用金属等描绘有成为掩模的图案的石英等透明基板以外，还可利用通过丝网印刷、喷墨印刷、压印技术等直接形成的各种掩模。

另外，虽然有不规则的排列，但由于可以以低成本制作，因此通常也利用使用蚀刻液直接对硅基板的表面进行蚀刻处理来形成凹凸结构的技术。例如，作为在太阳能电池用的硅基板上形成微细的凹凸结构的通用方法，利用有使用酸蚀刻液或碱蚀刻液的蚀刻处理。

为了提高太阳能电池的发电效率，在硅基板的表面形成规则的纹理结构在将来自表面的入射光高效地摄入基板内部方面是有效的手段。通常利用的使用酸蚀刻液或碱蚀刻液的蚀刻处理法利用在硅的晶体取向面100面·110面·111面的蚀刻速度不同来进行各向异性蚀刻，因此，存在形成的纹理结构在凹凸的大小及排列方面不规则、通常以1μm～10μm左右的大小随机配置而不整齐的缺点。而且，使用酸蚀刻液或碱蚀刻液的蚀刻处理由于不能使形成的纹理结构形成数μm以下的大小且漂亮的、有规则的排列，因此，对发电效率的提高而言有限度。

在太阳能电池用硅基板上形成纹理结构时，根据澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林教授小组的报告，使1边为数μm左右的倒棱锥形结构有规则地排列的太阳能电池单元的转换效率为24.7％，可以发挥最大的效率(非专利文献1)。表面的倒棱锥形结构可通过半导体集成电路元件中所使用的光蚀刻技术来加工。

在硅基板表面形成规则的纹理结构时，在上述技术中，压印技术因为有可能容易地且能以低成本形成大面积化、数纳米级～数百微米级的图案，所以特别受注目。

所谓压印技术指的是，在形成于基板表面的涂膜上，将具有对应于想要形成的图案的图案的凹凸的模具进行压模，由此将所期望的图案转印在该基板表面的技术，在压印技术中，尤其是形成数纳米～数微米的超微细图案的技术被称为纳米压印技术(以下，在本说明书中，包括压印技术及纳米压印技术这两者在内，简单地表示为“压印技术”)。

作为利用压印技术在硅基板上形成纹理结构的方法，例如，专利文献1公开的是通过纳米压印法将凹凸转印在透光性绝缘基板上的底层来形成尺寸大的纹理结构的技术。另外，非专利文献2公开的是通过使用多孔氧化铝的纳米压印法在硅基板表面制作防反射结构。

然而，根据本发明人等的研究，判明通过这些压印技术在硅基板上形成纹理结构的方法在以下方面有改善的余地。

在专利文献2公开的方法中，使用通过公知的酸蚀刻液或碱蚀刻液处理方法在硅基板表面上形成了纹理结构的硅晶圆作为模具。其结果，由于由通过专利文献1公开的方法得到的纹理结构与使用的模具的纹理结构相对应，因此，与通过现有的蚀刻液处理在硅基板表面上形成纹理结构的技术得到的纹理结构实质上相同，因此大小及排列有波动，使用得到的具有纹理结构的硅基板作为太阳能电池用基板时，高效地吸收来自表面的入射光有限度。