JP7241173B2 - 素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子等の素子の製造方法に関する。
特許文献１には、リフトオフ法を用いて、半導体基板の裏面の一部に、パターン化された導電型半導体層（薄膜）を形成したバックコンタクト型の太陽電池（素子）の製造方法が記載されている。これにより、例えばフォトリソグラフィ技術を用いたエッチング法を用いて導電型半導体層をパターニングする方法と比較して、導電型半導体層のパターニングのプロセスの簡略化を図ることができる。
リフトオフ法では、リフトオフ層を効率よく剥離する必要があり、大量生産する場合は、カセットを用いて複数の半導体基板を同時に処理する必要がある。このような場合、例えば隣り合う半導体基板において、一方の半導体基板の裏面側で剥離（リフトオフ）されたリフトオフ層が、他方の半導体基板の受光面側に再付着してしまうという問題がある。リフトオフされたリフトオフ層が太陽電池の受光面側に再付着すると、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じ、太陽電池の性能が低下してしまう。また、太陽電池の受光面側の美観が損なわれてしまう。
本発明は、リフトオフ法を用いても、素子の性能低下および素子の美観が損なわれることを抑制する素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る素子の製造方法は、リフトオフ法を用いて、基板の主面の一部に、パターン化された薄膜を形成した素子の製造方法であって、前記基板の主面の他の一部に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、前記基板の前記他の一部における前記リフトオフ層の上および前記基板の前記一部に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、前記リフトオフ層を除去することにより、前記基板の前記他の一部における前記薄膜の材料膜を除去し、前記基板の前記一部に、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、を含み、前記薄膜形成工程は、前記基板を、前記リフトオフ層を除去する除去溶液槽に投入して前記リフトオフ層を除去する除去工程と、前記基板をリンス槽に投入して前記基板の表面をリンスするリンス工程と、を含み、前記除去溶液槽の水面が、隔壁によって２つに仕切られており、前記除去工程では、前記基板を取り出す側の前記除去溶液槽の水面が、前記リフトオフ層を除去する側の前記除去溶液槽の水面と異なる、または、前記リンス槽の水面は、隔壁によって２つに仕切られており、前記リンス工程では、前記基板を取り出す側の前記リンス槽の水面が、前記基板を投入する側の前記リンス槽の水面と異なる。
本発明に係る別の素子の製造方法は、リフトオフ法を用いて、基板の主面の一部に、パターン化された薄膜を形成した素子の製造方法であって、前記基板の主面の他の一部に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、前記基板の前記他の一部における前記リフトオフ層の上および前記基板の前記一部に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、前記リフトオフ層を除去することにより、前記基板の前記他の一部における前記薄膜の材料膜を除去し、前記基板の前記一部に、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、を含み、前記薄膜形成工程は、前記基板を、前記リフトオフ層を除去する除去溶液槽に投入して前記リフトオフ層を除去する除去工程と、前記基板をリンス槽に投入して前記基板の表面をリンスするリンス工程と、を含み、前記除去溶液槽には、物体が浮遊または沈殿しており、前記除去工程では、除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記物体に付着させる、または、前記リンス槽には、物体が浮遊または沈殿しており、前記リンス工程では、除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記物体に付着させる。
本発明に係る更に別の素子の製造方法は、リフトオフ法を用いて、基板の主面の一部に、パターン化された薄膜を形成した素子の製造方法であって、前記基板の主面の他の一部に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、前記基板の前記他の一部における前記リフトオフ層の上および前記基板の前記一部に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、前記リフトオフ層を除去することにより、前記基板の前記他の一部における前記薄膜の材料膜を除去し、前記基板の前記一部に、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、を含み、前記薄膜形成工程は、前記基板を、前記リフトオフ層を除去する除去溶液槽に投入して前記リフトオフ層を除去する除去工程と、前記基板をリンス槽に投入して前記基板の表面をリンスするリンス工程と、を含み、前記除去溶液槽には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、前記除去工程では、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記吸着カラムに吸着させる、または、前記リンス槽には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、前記リンス工程では、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記吸着カラムに吸着させる。
本発明によれば、リフトオフ法を用いても、素子の性能低下および素子の美観が損なわれることを抑制することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の素子の製造方法の一例として太陽電池の製造方法について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。
（太陽電池）
図１は、本実施形態に係る太陽電池（素子）を裏面側からみた図である。図１に示す太陽電池１は、バックコンタクト型の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の主面において第１領域７と第２領域８とを有する。
図１は、本実施形態に係る太陽電池（素子）を裏面側からみた図である。図１に示す太陽電池１は、バックコンタクト型の太陽電池である。太陽電池１は、２つの主面を備える半導体基板１１を備え、半導体基板１１の主面において第１領域７と第２領域８とを有する。
第１領域７は、いわゆる櫛型の形状をなし、櫛歯に相当する複数のフィンガー部７ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部７ｂとを有する。バスバー部７ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に沿って第１方向（Ｘ方向）に延在し、フィンガー部７ｆは、バスバー部７ｂから、第１方向（Ｘ方向）に交差する第２方向（Ｙ方向）に延在する。
同様に、第２領域８は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部８ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部８ｂとを有する。バスバー部８ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿って第１方向（Ｘ方向）に延在し、フィンガー部８ｆは、バスバー部８ｂから、第２方向（Ｙ方向）に延在する。
フィンガー部７ｆとフィンガー部８ｆとは、第１方向（Ｘ方向）に交互に設けられている。
なお、第１領域７および第２領域８は、ストライプ状に形成されてもよい。
同様に、第２領域８は、いわゆる櫛型の形状であり、櫛歯に相当する複数のフィンガー部８ｆと、櫛歯の支持部に相当するバスバー部８ｂとを有する。バスバー部８ｂは、半導体基板１１の一方の辺部に対向する他方の辺部に沿って第１方向（Ｘ方向）に延在し、フィンガー部８ｆは、バスバー部８ｂから、第２方向（Ｙ方向）に延在する。
フィンガー部７ｆとフィンガー部８ｆとは、第１方向（Ｘ方向）に交互に設けられている。
なお、第１領域７および第２領域８は、ストライプ状に形成されてもよい。
図２は、図１の太陽電池（素子）におけるII－II線断面図である。図２に示すように、太陽電池１は、半導体基板１１と、半導体基板１１の主面のうちの受光面側に順に積層された真性半導体層１３および保護層１５を備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの裏面側の一部（第１領域７）に順に積層された真性半導体層２３、第１導電型半導体層２５および第１電極層２７を備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の裏面側の他の一部（第２領域８）に順に積層された真性半導体層３３、第２導電型半導体層３５および第２電極層３７を備える。
半導体基板１１は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｎ型ドーパントがドープされたｎ型の半導体基板である。ｎ型ドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）が挙げられる。
半導体基板１１は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する光電変換基板として機能する。
半導体基板１１の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力（照度によらず安定した出力）が得られる。
半導体基板１１は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア（電子および正孔）を生成する光電変換基板として機能する。
半導体基板１１の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力（照度によらず安定した出力）が得られる。
真性半導体層１３は、半導体基板１１の受光面側に形成されている。真性半導体層２３は、半導体基板１１の裏面側の第１領域７に形成されている。真性半導体層３３は、半導体基板１１の裏面側の第２領域８に形成されている。真性半導体層１３，２３，３３は、例えば真性（ｉ型）アモルファスシリコンを主成分とする材料で形成される。
真性半導体層１３，２３，３３は、いわゆるパッシベーション層として機能し、半導体基板１１で生成されたキャリアの再結合を抑制し、キャリアの回収効率を高める。
真性半導体層１３，２３，３３は、いわゆるパッシベーション層として機能し、半導体基板１１で生成されたキャリアの再結合を抑制し、キャリアの回収効率を高める。
保護層１５は、半導体基板１１の受光面側の真性半導体層１３上に形成されている。保護層１５は、入射光の反射を防止する反射防止層（光学調整層）として機能するとともに、半導体基板１１の受光面側および真性半導体層１３を保護する保護層として機能する。保護層１５は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、または酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）のようなそれらの複合物等の絶縁体材料で形成される。
第１導電型半導体層２５は、真性半導体層２３上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第１領域７に形成されている。第１導電型半導体層２５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第１導電型半導体層２５は、例えばアモルファスシリコン材料にｐ型ドーパントがドープされたｐ型の半導体層である。ｐ型ドーパントとしては、例えばホウ素（Ｂ）が挙げられる。
第２導電型半導体層３５は、真性半導体層３３上に、すなわち半導体基板１１の裏面側の第２領域８に形成されている。第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料で形成される。第２導電型半導体層３５は、例えばアモルファスシリコン材料にｎ型ドーパント（例えば、上述したリン（Ｐ））がドープされたｎ型半導体層である。
なお、第１導電型半導体層２５がｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型半導体層であってもよい。
また、半導体基板１１は、結晶シリコン材料にｐ型ドーパント（例えば、上述したホウ素（Ｂ））がドープされたｐ型半導体基板であってもよい。
また、半導体基板１１は、結晶シリコン材料にｐ型ドーパント（例えば、上述したホウ素（Ｂ））がドープされたｐ型半導体基板であってもよい。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に形成されており、第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に形成されている。
第１電極層２７および第２電極層３７は、透明電極層と金属電極層とを含んでもよいし、金属電極層のみを含んでもよい。本実施形態では、第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に順に積層された透明電極層２８と金属電極層２９とを有する。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に順に積層された透明電極層３８と金属電極層３９とを有する。
透明電極層２８，３８は、透明な導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムおよび酸化スズの複合酸化物）、ＺｎＯ（Zinc Oxide：酸化亜鉛）が挙げられる。金属電極層２９，３９は、銀等の金属粉末を含有する導電性ペースト材料で形成される。
第１電極層２７および第２電極層３７は、透明電極層と金属電極層とを含んでもよいし、金属電極層のみを含んでもよい。本実施形態では、第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５上に順に積層された透明電極層２８と金属電極層２９とを有する。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５上に順に積層された透明電極層３８と金属電極層３９とを有する。
透明電極層２８，３８は、透明な導電性材料で形成される。透明導電性材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムおよび酸化スズの複合酸化物）、ＺｎＯ（Zinc Oxide：酸化亜鉛）が挙げられる。金属電極層２９，３９は、銀等の金属粉末を含有する導電性ペースト材料で形成される。
（太陽電池の製造方法）
次に、図３Ａ～図３Ｇを参照して、図１および図２に示す本実施形態の太陽電池（素子）１の製造方法について説明する。図３Ａは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における真性半導体層形成工程および第１半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図３Ｂ～図３Ｄは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法におけるリフトオフ層形成工程および第１半導体層形成工程を示す図である。図３Ｅは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における第２半導体層材料膜形成工程（薄膜材料膜形成工程）を示す図であり、図３Ｆは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）を示す図である。図３Ｇは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における保護層形成工程を示す図である。
次に、図３Ａ～図３Ｇを参照して、図１および図２に示す本実施形態の太陽電池（素子）１の製造方法について説明する。図３Ａは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における真性半導体層形成工程および第１半導体層材料膜形成工程を示す図であり、図３Ｂ～図３Ｄは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法におけるリフトオフ層形成工程および第１半導体層形成工程を示す図である。図３Ｅは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における第２半導体層材料膜形成工程（薄膜材料膜形成工程）を示す図であり、図３Ｆは、本実施形態に係る太陽電池（素子）の製造方法における第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）を示す図である。図３Ｇは、本実施形態に係る太陽電池の製造方法における保護層形成工程を示す図である。
まず、図３Ａに示すように、例えばＣＶＤ法（化学気相堆積法）を用いて、半導体基板１１の受光面側の全面に、真性半導体層１３を積層（製膜）する（真性半導体層形成工程）。
また、例えばＣＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側に、真性半導体層材料膜２３Ｚおよび第１導電型半導体層材料膜２５Ｚを順に積層（製膜）する（第１半導体層材料膜形成工程）。
次に、例えばＣＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、具体的には第１導電型半導体層材料膜２５Ｚ上の全面に、リフトオフ層（犠牲層）４０を積層（製膜）する。
リフトオフ層４０は、酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、または酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）のようなそれらの複合物等の材料で形成される。
リフトオフ層４０は、酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、または酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）のようなそれらの複合物等の材料で形成される。
次に、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、例えばレジスト９０を用いて、半導体基板１１の裏面側において、第２領域８における真性半導体層材料膜２３Ｚ、第１導電型半導体層材料膜２５Ｚおよびリフトオフ層４０を除去することにより、第１領域７に、パターン化された真性半導体層２３、第１導電型半導体層２５およびリフトオフ層４０を形成する（リフトオフ層形成工程および第１半導体層形成工程）。
具体的には、フォトリソグラフィ法を用いて、半導体基板１１の両面側の全面にフォトレジストを塗布した後に、マスクを用いて裏面側の第２領域８におけるフォトレジストを露光および現像して除去する。これにより、図３Ｂに示すように、半導体基板１１の裏面側の第１領域７および受光面側の全面を覆うレジスト９０を形成する。
その後、図３Ｃに示すように、レジスト９０をマスクとして、第２領域８におけるリフトオフ層４０、第１導電型半導体層材料膜２５Ｚおよび真性半導体層材料膜２３Ｚをエッチングすることにより、第１領域７に、パターン化された真性半導体層２３、第１導電型半導体層２５およびリフトオフ層４０を形成する。リフトオフ層４０、第１導電型半導体層材料膜２５Ｚおよび真性半導体層材料膜１３Ｚに対するエッチング溶液としては、例えばフッ酸と硝酸との混合液等の酸性溶液が用いられる。
その後、図３Ｄに示すように、レジスト９０を除去する。レジスト９０に対するエッチング溶液としては、アセトンなどの有機溶剤が用いられる。
次に、図３Ｅに示すように、例えばＣＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、具体的には第１領域７におけるリフトオフ層４０上および第２領域８に、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚを順に積層（製膜）する（第２半導体層材料膜形成工程（薄膜材料膜形成工程））。
次に、図３Ｆに示すように、リフトオフ層（犠牲層）を用いたリフトオフ法を利用して、半導体基板１１の裏面側において、第１領域７における真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚを除去することにより、第２領域８に、パターン化された真性半導体層（薄膜）３３および第２導電型半導体層（薄膜）３５を形成する（第２半導体層形成工程（薄膜形成工程））。
具体的には、リフトオフ層４０を除去することにより、リフトオフ層４０上の真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚおよび第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚを除去し、第２領域８に真性半導体層（薄膜）３３および第２導電型半導体層（薄膜）３５を形成する。リフトオフ層４０の除去溶液としては、例えばフッ酸等の酸性溶液が用いられる。
次に、図３Ｇに示すように、例えばＣＶＤ法を用いて、半導体基板１１の受光面側の真性半導体層１３上の全面に、保護層１５を積層（製膜）する（保護層形成工程）。
次に、半導体基板１１の裏面側に、第１電極層２７および第２電極層３７を形成する（電極層形成工程）。
具体的には、例えばスパッタリング法等のＰＶＤ法（物理気相成長法）を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、透明電極層材料膜を積層（製膜）する。その後、例えばエッチングペーストを用いたエッチング法を用いて、透明電極層材料膜の一部を除去することにより、パターン化された透明電極層２８，３８を形成する。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば塩酸または塩化第二鉄水溶液が用いられる。
その後、例えばパターン印刷法または塗布法を用いて、透明電極層２８上に金属電極層２９を形成し、透明電極層３８の上に金属電極層３９を形成することにより、第１電極層２７および第２電極層３７を形成する。
具体的には、例えばスパッタリング法等のＰＶＤ法（物理気相成長法）を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、透明電極層材料膜を積層（製膜）する。その後、例えばエッチングペーストを用いたエッチング法を用いて、透明電極層材料膜の一部を除去することにより、パターン化された透明電極層２８，３８を形成する。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、例えば塩酸または塩化第二鉄水溶液が用いられる。
その後、例えばパターン印刷法または塗布法を用いて、透明電極層２８上に金属電極層２９を形成し、透明電極層３８の上に金属電極層３９を形成することにより、第１電極層２７および第２電極層３７を形成する。
以上の工程により、図１および図２に示す本実施形態のバックコンタクト型の太陽電池１が完成する。
以上説明したように、本実施形態の太陽電池の製造方法によれば、第２半導体層形成工程において、リフトオフ層（犠牲層）を用いたリフトオフ法を利用して第２導電型半導体層３５のパターニングを行うので、太陽電池の製造プロセスの簡略化、短縮化、低コスト化が可能となる。
ここで、リフトオフ法では、リフトオフ層を効率よく剥離する必要があり、大量生産する場合は、カセットを用いて複数の半導体基板を同時に処理する必要がある。このような場合、例えば隣り合う半導体基板において、一方の半導体基板の裏面側で剥離（リフトオフ）されたリフトオフ層が、他方の半導体基板の受光面側に再付着してしまうという問題がある。リフトオフされたリフトオフ層が太陽電池の受光面に再付着すると、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じ、太陽電池の性能および信頼性が低下してしまう。また、太陽電池の受光面側の美観が損なわれてしまう。
この点に関し、本実施形態では、第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）は、以下に示す除去工程とリンス工程とを含む。除去工程では、半導体基板を、リフトオフ層を除去する除去溶液槽に投入してリフトオフ層を除去する。除去溶液（除去溶液槽）としては、上述したように、例えばフッ酸または塩酸等の酸性溶液（酸性溶液槽）が用いられる。リンス工程では、半導体基板をリンス槽に投入して半導体基板の表面をリンスする。リンス溶液（リンス槽）としては、水（Ｈ２Ｏ）を主成分とする溶液（槽）が用いられる。
以下では、第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）における除去工程およびリンス工程として、３つの実施形態について説明する。
以下では、第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）における除去工程およびリンス工程として、３つの実施形態について説明する。
＜第１実施形態の第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）＞
<<除去工程>>
除去工程において、図４Ａ～図４Ｃに示すように、除去溶液槽の水面が、隔壁によって２つに仕切られている。除去工程では、半導体基板を取り出す側の除去溶液槽の水面（図４Ａ～図４Ｃの左側）が、リフトオフ層を除去する側の除去溶液槽の水面（図４Ａ～図４Ｃの右側）と異なる。なお、半導体基板を投入する側の除去溶液槽の水面は、どちらでもよい。
<<除去工程>>
除去工程において、図４Ａ～図４Ｃに示すように、除去溶液槽の水面が、隔壁によって２つに仕切られている。除去工程では、半導体基板を取り出す側の除去溶液槽の水面（図４Ａ～図４Ｃの左側）が、リフトオフ層を除去する側の除去溶液槽の水面（図４Ａ～図４Ｃの右側）と異なる。なお、半導体基板を投入する側の除去溶液槽の水面は、どちらでもよい。
例えば、図４Ａに示すように、除去溶液槽における隔壁の左側の水面から、半導体基板を除去溶液槽に投入する。その後、図４Ｂに示すように、半導体基板を、隔壁の下を通して、除去溶液槽における隔壁の右側に配置させ、リフトオフ層の除去を行う。なお、半導体基板は、除去溶液槽における隔壁の右側の水面から除去溶液槽に投入されてもよい。
リフトオフ層の除去後、図４Ｃに示すように、半導体基板を、隔壁の下を通して、除去溶液槽における隔壁の左側に移動させ、除去溶液槽における隔壁の左側の水面から半導体基板を取り出す。
リフトオフ層の除去後、図４Ｃに示すように、半導体基板を、隔壁の下を通して、除去溶液槽における隔壁の左側に移動させ、除去溶液槽における隔壁の左側の水面から半導体基板を取り出す。
これによれば、除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）は、除去溶液槽におけるリフトオフ層除去側の水面（図４Ａ～図４Ｃの右側）に留まり、隔壁を介して、除去溶液槽における半導体基板取出側の水面（図４Ａ～図４Ｃの左側）に侵入することが防止される。
そのため、除去工程において、除去溶液槽から半導体基板を取り出す際に、除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
そのため、除去工程において、除去溶液槽から半導体基板を取り出す際に、除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
<<リンス工程>>
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
<<リンス工程>>
或いは、リンス工程において、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、リンス槽の水面は、隔壁によって２つに仕切られている。リンス工程では、半導体基板を取り出す側のリンス槽の水面（図５Ａおよび図５Ｂの右側）が、半導体基板を投入する側のリンス槽の水面（図５Ａおよび図５Ｂの左側）と異なる。
例えば、図５Ａに示すように、リンス槽における隔壁の左側の水面から、半導体基板をリンス槽に投入する。その後、図５Ｂに示すように、半導体基板を、隔壁の下を通して、リンス槽における隔壁の右側に移動させ、リンス槽における隔壁の右側の水面から半導体基板を取り出す。
これによれば、除去工程において除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が除去溶液槽からリンス槽へ持ち込まれる場合に、持ち込まれたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）は、リンス槽における半導体基板投入側の水面（図５Ａおよび図５Ｂの左側）に留まり、隔壁を介して、リンス槽における半導体基板取出側の水面（図５Ａおよび図５Ｂの右側）に侵入することが防止される。
そのため、リンス工程において、リンス槽から半導体基板を取り出す際に、持ち込まれたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
そのため、リンス工程において、リンス槽から半導体基板を取り出す際に、持ち込まれたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
＜第２実施形態の第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）＞
<<除去工程>>
除去工程において、図６Ａに示すように、除去溶液槽には、物体が浮遊または沈殿しており、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、物体に付着させる。
物体は、除去溶液に耐性を有し、球状をなしていてもよい。物体が球状であると、表面積が大きくなり剥離片を多く付着させることができるという利点がある。
<<除去工程>>
除去工程において、図６Ａに示すように、除去溶液槽には、物体が浮遊または沈殿しており、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、物体に付着させる。
物体は、除去溶液に耐性を有し、球状をなしていてもよい。物体が球状であると、表面積が大きくなり剥離片を多く付着させることができるという利点がある。
また、図６Ｂに示すように、除去溶液を対流させてもよい。これにより、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、例えば除去溶液槽の周縁部に集めることができる。
これによれば、第１実施形態と同様に、除去工程において、除去溶液槽から半導体基板を取り出す際に、除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
<<リンス工程>>
或いは、リンス工程において、図６Ａに示すように、リンス槽には、物体が浮遊または沈殿しており、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、物体に付着させる。
或いは、リンス工程において、図６Ａに示すように、リンス槽には、物体が浮遊または沈殿しており、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、物体に付着させる。
また、図６Ｂに示すように、リンス溶液を対流させてもよい。これにより、除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、例えば除去溶液槽の周縁部に集めることができる。
これによれば、第１実施形態と同様に、リンス工程において、リンス槽から半導体基板を取り出す際に、持ち込まれたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
＜第３実施形態の第２半導体層形成工程（薄膜形成工程）＞
<<除去工程>>
除去工程において、図７に示すように、除去溶液槽の内壁近傍には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、吸着カラムに吸着させる。
<<除去工程>>
除去工程において、図７に示すように、除去溶液槽の内壁近傍には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、吸着カラムに吸着させる。
ここで、本願発明者（ら）は、エッチング溶液（除去溶液）のｐＨ値が極めて低くなると、水素イオンの影響により（例えば、剥離片の表面に水素イオンが付着すると考えられる）、剥離片がプラスに帯電する可能性があるとの知見を得ている。このような場合は、エッチング溶液（除去溶液）に界面活性剤またはキレート剤などの添加剤を微量添加してもよい。これにより、エッチング溶液（除去溶液）中の剥離片の電位を調整し、剥離片をマイナスに帯電させることができる。なお、エッチング溶液（除去溶液）に、界面活性剤またはキレート剤などの添加剤を微量添加すると、剥離片が凝集する可能性があるが、凝集した剥離片は沈殿する。
これによれば、第１実施形態と同様に、除去工程において、除去溶液槽から半導体基板を取り出す際に、除去（剥離）されたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
<<リンス工程>>
或いは、リンス工程において、図７に示すように、リンス槽の内壁近傍には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、吸着カラムに吸着させる。
或いは、リンス工程において、図７に示すように、リンス槽の内壁近傍には、プラスのゼータ電位を有する吸着カラムが設けられており、マイナスに帯電している除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）を、吸着カラムに吸着させる。
この場合にも、上述したように、リンス溶液に、界面活性剤またはキレート剤などの添加剤を微量添加してもよい。これにより、リンス溶液中の剥離片の電位を調整し、剥離片をマイナスに帯電させることができる。
これによれば、第１実施形態と同様に、リンス工程において、リンス槽から半導体基板を取り出す際に、持ち込まれたリフトオフ層（または、真性半導体層材料膜（薄膜材料膜）３３Ｚ、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ）（剥離片）が、半導体基板の表面（特に、受光面側）に再付着することを抑制することができる。
これにより、その後の受光面側の保護層形成において保護層にピンホールが生じることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
したがって、本実施形態の太陽電池（素子）の製造方法によれば、リフトオフ法を利用して製造プロセスの簡略化を行っても、太陽電池（素子）の性能低下、信頼性低下、および太陽電池（素子）の美観が損なわれることを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、上述した実施形態では、リフトオフ法を用いて、半導体基板の裏面に、パターン化された第２導電型半導体層（薄膜）を形成したバックコンタクト型の太陽電池（素子）の製造方法について説明した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、リフトオフ法を用いて、半導体基板の主面の一部に、パターン化された半導体層、パターン化された透明電極層（ＴＣＯ）、またはパターン化された金属電極層を形成する種々の太陽電池の製造方法にも適用可能である。更には、本発明の特徴は、リフトオフ法を用いて、種々の基板の主面の一部に、パターン化された種々の薄膜を形成する種々の素子の製造方法にも適用可能である。
１ 太陽電池
７ 第１領域
７ｂ，８ｂ バスバー部
７ｆ，８ｆ フィンガー部
８ 第２領域
１１ 半導体基板
１３ 真性半導体層
１５ 保護層
２３ 真性半導体層
２３Ｚ 真性半導体層材料膜
２５ 第１導電型半導体層
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜
２７ 第１電極層
２８，３８ 透明電極層
２９，３９ 金属電極層
３３ 真性半導体層
３３Ｚ 真性半導体層材料膜
３５ 第２導電型半導体層
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜
３７ 第２電極層
４０ リフトオフ層（犠牲層）
９０ マスク
７ 第１領域
７ｂ，８ｂ バスバー部
７ｆ，８ｆ フィンガー部
８ 第２領域
１１ 半導体基板
１３ 真性半導体層
１５ 保護層
２３ 真性半導体層
２３Ｚ 真性半導体層材料膜
２５ 第１導電型半導体層
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜
２７ 第１電極層
２８，３８ 透明電極層
２９，３９ 金属電極層
３３ 真性半導体層
３３Ｚ 真性半導体層材料膜
３５ 第２導電型半導体層
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜
３７ 第２電極層
４０ リフトオフ層（犠牲層）
９０ マスク
Claims (4)
- リフトオフ法を用いて、基板の主面の一部に、パターン化された薄膜を形成した素子の製造方法であって、
前記基板の主面の他の一部に、リフトオフ層を形成するリフトオフ層形成工程と、
前記基板の前記他の一部における前記リフトオフ層の上および前記基板の前記一部に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、
前記リフトオフ層を除去することにより、前記基板の前記他の一部における前記薄膜の材料膜を除去し、前記基板の前記一部に、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、
を含み、
前記薄膜形成工程は、
前記基板を、前記リフトオフ層を除去する除去溶液槽に投入して前記リフトオフ層を除去する除去工程と、
前記基板をリンス槽に投入して前記基板の表面をリンスするリンス工程と、
を含み、
前記除去溶液槽には、物体が浮遊または沈殿しており、前記除去工程では、除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記物体に付着させる、または、
前記リンス槽には、物体が浮遊または沈殿しており、前記リンス工程では、除去したリフトオフ層または薄膜の材料膜を前記物体に付着させる、
素子の製造方法。 - 前記物体は、除去溶液に耐性を有し、球状をなす、請求項１に記載の素子の製造方法。
- 前記除去工程では、除去溶液を対流させる、または、
前記リンス工程では、リンス溶液を対流させる、
請求項１または２に記載の素子の製造方法。 - 前記素子は、バックコンタクト型の太陽電池である、請求項１～３のいずれか１項に記載の素子の製造方法。
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