JP7467156B2 - 薄膜デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜デバイスの製造方法に関する。
基板上に薄膜を有する薄膜デバイスにおける薄膜のパターニング方法として、レジストを用いたエッチング法がある。パターニング後のレジストの剥離方法としては、主に以下の方法がある（例えば、特許文献１または２を参照）。
・プラズマまたは酸化による分解
・アセトン等の有機溶剤またはＫＯＨ等のアルカリ溶液による溶解
・水蒸気等による膨潤
・プラズマまたは酸化による分解
・アセトン等の有機溶剤またはＫＯＨ等のアルカリ溶液による溶解
・水蒸気等による膨潤
これらの中でも、資源および環境の負荷低減の観点で、水を用いる水蒸気等による膨潤が有望である。水による膨潤剥離は、結晶シリコン系太陽電池における半導体層または電極層のパターニングにおいて、結晶質シリコン基板または非晶質シリコン層等へのダメージ低減の観点でも有望である。
ところで、タクト短縮の観点から、レジストの形成時間を短縮するために、印刷法を用いてレジストを形成することがある（例えば、特許文献３を参照）。
タクト短縮の観点から、レジストの剥離時間も短縮することが望まれている。
本発明は、薄膜のパターニングのためのレジストの剥離時間を短縮する薄膜デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法は、基板の上に、パターン化された薄膜を有する薄膜デバイスの製造方法であって、前記基板の上に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、前記薄膜の材料膜の上に、インクジェット印刷法を用いて、パターン化されたレジストを形成するレジスト形成工程と、前記レジストを用いて前記薄膜の材料膜をエッチングすることにより、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記レジストを剥離するレジスト剥離工程と、を含む。前記レジスト剥離工程は、前記基板の上の前記レジストを温水に浸漬する温水浸漬工程と、前記温水浸漬工程の後に、前記基板の上の前記レジストを冷却する冷却工程と、前記冷却工程の後に、前記基板の上の前記レジストに洗浄水シャワーを照射するシャワー工程と、を含む。前記レジスト形成工程では、前記レジストの印刷方向を、前記レジストのパターンの長手方向に沿う方向とする。
本発明によれば、薄膜のパターニングのためのレジストの剥離時間を短縮することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。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：薄膜デバイス）
図１は、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）を裏面側からみた図である。図１に示す太陽電池（薄膜デバイス）１は、裏面電極型（バックコンタクト型、裏面接合型ともいう。）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（薄膜デバイス）を裏面側からみた図である。図１に示す太陽電池（薄膜デバイス）１は、裏面電極型（バックコンタクト型、裏面接合型ともいう。）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２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、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（薄膜デバイス）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（薄膜デバイス）１は、半導体基板１１の主面のうちの受光する側の主面（一方主面）である受光面側に積層された光学調整層１５を備える。また、太陽電池１は、半導体基板１１の主面のうちの受光面の反対側の主面（他方主面）である裏面側の一部（主に、第１領域７）に順に積層された第１導電型半導体層（薄膜）２５および第１電極層（薄膜）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（主に、第２領域８）に順に積層された第２導電型半導体層（薄膜）３５および第２電極層（薄膜）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。なお、半導体基板１１は、例えば結晶シリコン材料にｐ型ドーパントがドープされたｐ型の半導体基板であってもよい。ｎ型ドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）が挙げられる。ｐ型ドーパントとしては、例えばホウ素（Ｂ）が挙げられる。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。
光学調整層１５は、半導体基板１１の受光面側に形成されている。光学調整層１５は、入射光の反射を防止する反射防止層として機能するとともに、半導体基板１１の受光面側を保護する保護層として機能する。光学調整層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（薄膜）２５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。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（例えば、上述したホウ素（Ｂ））がドープされたｐ型の半導体層である。
第２導電型半導体層（薄膜）３５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。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型の半導体層である。
なお、第１導電型半導体層２５がｎ型の半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型の半導体層であってもよい。
なお、第１導電型半導体層２５がｎ型の半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型の半導体層であってもよい。
第１導電型半導体層２５と、第２導電型半導体層３５とは、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に並んでいる。第２導電型半導体層３５の一部は、隣接する第１導電型半導体層２５の一部の上に重なっていてもよい（図示省略）。
半導体基板１１と光学調整層１５との間には、パッシベーション層が形成されていてもよい。また、半導体基板１１と第１導電型半導体層２５との間、および、半導体基板１１と第２導電型半導体層３５との間には、パッシベーション層が形成されていてもよい。パッシベーション層は、例えば真性（ｉ型）アモルファスシリコン材料で形成される。パッシベーション層は、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。
第１電極層２７は、第１導電型半導体層２５に対応して、具体的には半導体基板１１の裏面側の第１領域７における第１導電型半導体層２５の上に形成されている。第２電極層３７は、第２導電型半導体層３５に対応して、具体的には半導体基板１１の裏面側の第２領域８における第２導電型半導体層３５の上に形成されている。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第１透明電極層（薄膜）２８と第１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第２透明電極層（薄膜）３８と第２金属電極層３９とを有する。
第１透明電極層２８および第２透明電極層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）等が挙げられる。
第１金属電極層２９および第２金属電極層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、すなわち第１透明電極層２８，第２透明電極層３８，第１金属電極層２９および第２金属電極層３９は、第２方向（Ｙ方向）に延在する帯状をなしており、第１方向（Ｘ方向）に交互に並んでいる。第１透明電極層２８と第２透明電極層３８とは互いに分離されており、第１金属電極層２９と第２金属電極層３９とも互いに分離されている。
（太陽電池の製造方法：薄膜デバイスの製造方法）
次に、図３Ａ～図３Ｉを参照して、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）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（薄膜デバイス）の製造方法における第１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３Ｂは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法におけるレジスト形成工程を示す図である。また、図３Ｃは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における第１半導体層形成工程（薄膜形成工程）を示す図であり、図３Ｄは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法におけるレジスト剥離工程を示す図である。また、図３Ｅは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）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（薄膜デバイス）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）（レジスト形成工程およびレジスト剥離工程を省略）を示す図である。また、図３Ｇは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における透明電極層材料膜形成工程（薄膜材料膜形成工程）を示す図であり、図３Ｈは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における透明電極層形成工程（薄膜形成工程）（レジスト形成工程およびレジスト剥離工程を省略）を示す図である。また、図３Ｉは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における金属電極層形成工程を示す図である。図３Ａ～図３Ｉでは、半導体基板１１の裏面側を示し、半導体基板１１の表面側を省略する。
次に、図３Ａ～図３Ｉを参照して、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）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（薄膜デバイス）の製造方法における第１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３Ｂは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法におけるレジスト形成工程を示す図である。また、図３Ｃは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における第１半導体層形成工程（薄膜形成工程）を示す図であり、図３Ｄは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法におけるレジスト剥離工程を示す図である。また、図３Ｅは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）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（薄膜デバイス）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）（レジスト形成工程およびレジスト剥離工程を省略）を示す図である。また、図３Ｇは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における透明電極層材料膜形成工程（薄膜材料膜形成工程）を示す図であり、図３Ｈは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における透明電極層形成工程（薄膜形成工程）（レジスト形成工程およびレジスト剥離工程を省略）を示す図である。また、図３Ｉは、本実施形態に係る太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法における金属電極層形成工程を示す図である。図３Ａ～図３Ｉでは、半導体基板１１の裏面側を示し、半導体基板１１の表面側を省略する。
まず、図３Ａに示すように、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、第１導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）２５Ｚを積層（製膜）する（第１半導体層材料膜形成工程：薄膜材料膜形成工程）。
次に、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第２領域８における第１導電型半導体層材料膜２５Ｚを除去することにより、第１領域７に、パターン化された第１導電型半導体層２５を形成する。
具体的には、図３Ｂに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第１領域７における第１導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）２５Ｚ上に、パターン化されたレジスト９０を形成する（レジスト形成工程）。レジスト形成工程の詳細は後述する。
このとき、半導体基板１１の受光面側の全面にも、レジスト９０を形成してもよい。
このとき、半導体基板１１の受光面側の全面にも、レジスト９０を形成してもよい。
その後、図３Ｃに示すように、レジスト９０を用いて、第２領域８における第１導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）２５Ｚをエッチングすることにより、第１領域７に、パターン化された第１導電型半導体層（薄膜）２５を形成する（第１半導体層形成工程：薄膜形成工程）。ｐ型半導体膜に対するエッチング溶液としては、例えばオゾンをフッ酸に溶解させた混合液、またはフッ酸と硝酸との混合液等の酸性溶液が挙げられ、ｎ型半導体膜に対するエッチング溶液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性溶液が挙げられる。
その後、図３Ｄに示すように、レジスト９０を剥離する（レジスト剥離工程）。レジスト剥離工程の詳細は後述する。
次に、図３Ｅに示すように、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、半導体基板１１の裏面側の全面に、第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚを積層（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、半導体基板１１の裏面側において、第１領域７における第２導電型半導体層材料膜３５Ｚを除去することにより、第２領域８に、パターン化された第２導電型半導体層３５を形成する。
例えば、上述同様に、半導体基板１１の裏面側において、第２領域８における第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚ上に、パターン化されたレジスト９０を形成する（レジスト形成工程）。
その後、上述同様に、レジスト９０を用いて、第１領域７における第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）３５Ｚをエッチングすることにより、第２領域８に、パターン化された第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）。
その後、上述同様に、レジスト９０を剥離する（レジスト剥離工程）。
なお、上述した第１半導体層材料膜形成工程または第２半導体層材料膜形成工程において、半導体基板１１の受光面側の全面に、光学調整層１５を形成してもよい（図示省略）。
次に、図３Ｇに示すように、例えばＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、第１導電型半導体層２５および第２導電型半導体層３５上にこれらに跨って透明電極層材料膜（薄膜材料膜）２８Ｚを形成する（透明電極層材料膜形成工程：薄膜材料膜形成工程）。
次に、図３Ｈに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第１領域７と第２領域８との境界における透明電極層材料膜（薄膜材料膜）２８Ｚを除去することにより、第１領域７にパターン化された第１透明電極層２８を形成し、第２領域８にパターン化された第２透明電極層３８を形成する。
例えば、上述同様に、半導体基板１１の裏面側において、第１領域７における透明電極層材料膜（薄膜材料膜）２８Ｚ上、および第２領域８における透明電極層材料膜（薄膜材料膜）２８Ｚ上に、パターン化されたレジスト９０を形成する（レジスト形成工程）。
その後、上述同様に、レジスト９０を用いて、第１領域７と第２領域８との境界における透明電極層材料膜（薄膜材料膜）２８Ｚ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第１透明電極層（薄膜）２８を形成し、第２領域８にパターン化された第２透明電極層（薄膜）３８を形成する（透明電極層形成工程：薄膜形成工程）。透明電極層材料膜に対するエッチング溶液としては、塩酸（ＨＣｌ）等の酸性溶液が挙げられる。
その後、上述同様に、レジスト９０を剥離する（レジスト剥離工程）。
次に、図３Ｉに示すように、半導体基板１１の裏面側において、第１透明電極層２８上に第１金属電極層２９を形成し、第２透明電極層３８上に第２金属電極層３９を形成する（金属電極層形成工程）。第１金属電極層２９および第２金属電極層３９の形成方法としては、印刷法または塗布法等が用いられる。
以上の工程により、本実施形態の裏面電極型の太陽電池１が完成する。
以上の工程により、本実施形態の裏面電極型の太陽電池１が完成する。
次に、上述した第１導電型半導体層（薄膜）２５のパターニングにおけるレジスト形成工程について説明する。なお、上述した第２導電型半導体層（薄膜）３５のパターニングにおけるレジスト形成工程、および、上述した第１透明電極層（薄膜）２８および第２透明電極層（薄膜）３８のパターニングにおけるレジスト形成工程も同様である。
図４Ａに示すように、インクジェット印刷法を用いて、パターン化されたレジスト９０を形成する。なお、図４Ａおよび後述する図４Ｂでは、本実施形態の特徴を理解しやすいように、パターンの長手方向と短手方向とが強調されたレジストが示されており、これらの図４Ａおよび図４Ｂに示すパターンは、上述した第１導電型半導体層（薄膜）２５のためのレジストのパターンと必ずしも一致しない。レジスト９０の印刷方向Ｄ１は、レジスト９０のパターンの長手方向に沿う方向である。
ここで、後述するレジスト剥離工程において温水浸漬による膨潤剥離を利用した場合、次のような傾向がある。図４Ａに示すように、レジスト９０のパターンの長手方向を印刷方向Ｄ１としてレジスト９０を印刷すると、図４Ｂに示すように、レジスト９０のパターンの短手方向を印刷方向Ｄ１としてレジスト９０を印刷する場合と比較して、レジスト９０の剥離速度が速くなる。
これは、次のように考察される。インクジェット印刷では複数のノズル６０からレジスト材料が吐出されるため、図４Ａに示すように、レジスト９０のパターンの長手方向を印刷方向Ｄ１としてレジスト９０を印刷する場合、レジスト９０のパターンの長手方向に連続する長い複数の帯状パターンが、レジスト９０のパターンの短手方向に不連続に並んだパターンが形成される。一方、図４Ｂに示すように、レジスト９０のパターンの短手方向を印刷方向Ｄ１としてレジスト９０を印刷する場合、レジスト９０のパターンの短手方向に連続する短い複数の帯状パターンが、レジスト９０のパターンの長手方向に不連続に並んだパターンが形成される。
ここで、後述する冷却工程においてレジスト９０を冷却すると、レジスト９０と接着側部材との線膨張係数の差異により、レジスト９０の端部が捲れ上がることが考えられる。これは、図５に示すように、レジスト９０のパターンの長手方向に連続する長い複数の帯状パターン（図４Ａ）で発生しやすく、レジスト９０のパターンの短手方向に連続する短い複数の帯状パターン（図４Ｂ）では発生し難い。
更に、後述するシャワー工程における純水シャワーの照射方向を、レジスト９０のパターンの長手方向に沿う方向にすることにより、レジスト９０の剥離速度が速くなる。
これは、次のように考察される。捲れ上がったレジスト９０の端部に純水シャワーを照射することにより、レジスト９０の剥離が促進する。更に、捲れた箇所にも水圧が加わることにより、レジスト９０の剥離が更に促進する。
レジスト９０の材料としては、SunChemical社製ワックス（型番：EMD9522）等が挙げられる。レジスト９０の材料としてワックスが用いられる場合、レジスト９０の平均膜厚は５０μｍ以上であると好ましい。本願発明者の知見によれば、後述するレジスト剥離工程において温水浸漬による膨潤剥離を利用した場合に、レジストの平均膜厚が５０μｍ未満であるとレジストの剥離が困難であり、レジストの平均膜厚が５０μｍ以上であるとレジストの剥離を行うことができた。
次に、上述した第１導電型半導体層（薄膜）２５のパターニングにおけるレジスト剥離工程について説明する。なお、上述した第２導電型半導体層（薄膜）３５のパターニングにおけるレジスト剥離工程、および、上述した第１透明電極層（薄膜）２８および第２透明電極層（薄膜）３８のパターニングにおけるレジスト剥離工程も同様である。レジスト剥離工程は、温水浸漬工程と、冷却工程と、シャワー工程とを含む。
まず、半導体基板１１上のレジスト９０を、温水７０に浸漬する（温水浸漬工程）。例えば、図６Ａに示すように、半導体基板１１自体を温水７０に浸漬してもよいし、半導体基板１１の裏面および受光面のみを温水７０に浸漬してもよい。温水の温度は、レジスト９０の融点よりも低い温度であり、好ましくは（融点－５度）以上融点未満である。浸漬時間は３秒以上であると好ましい。
ここで、温水７０の温度がレジスト９０の融点以上であると、レジスト９０が温水７０に融解してしまい、レジスト９０の再利用が困難である。なお、油水分離槽等を使用すればレジストの回収、再利用が可能であるが、回収コストの増加を招く。
また、図６Ｂに示すように、溶解したレジスト９０が半導体基板１１の表面に再付着してしまう。例えば、溶解したレジスト９０が、ｎ型半導体層またはＳｉＮ（光学調整層）等の疎水部に再付着してしまう（矢印Ａ）。或いは、溶解したレジスト９０が、水面に広がり（矢印Ｂ）、半導体基板１１の引き上げ時に再付着してしまう。半導体基板１１の引き上げ後、再付着したレジスト９０が固まってしまうと（矢印Ｃ）、有機溶剤等を用いた長時間の剥離が必要となる。
これに対して、本実施形態によれば、温水７０の温度がレジスト９０の融点よりも低いので、レジスト９０を固体の状態で剥離することができる。そのため、後述するように、例えばフィルタ等を用いてレジスト９０を回収し、乾燥させることにより、再利用可能となる。
なお、温水７０には、界面活性剤が添加されてもよい。界面活性剤としては、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルキルアミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。これにより、レジスト９０の剥離速度が促進される。
次に、半導体基板１１上のレジスト９０を冷却する。例えば、空冷法を用いて、半導体基板１１の裏面および受光面を冷却する（冷却工程）。冷却時間は、１秒以上であると好ましい。
このようにレジスト９０を冷却することにより、レジスト９０と第１導電型半導体層２５（接着側部材）との線膨張係数の差異により、レジスト９０を剥離し易い状態にすることができる。例えば、図７に示すように、レジスト９０の接着界面に隙間が形成されたり、レジスト９０の端部が捲れ上がったりすることが考えられる。これにより、その後のシャワーにより、レジスト９０を容易に剥離することができる。
次に、図８に示すように、半導体基板１１上のレジスト９０に洗浄水シャワー８０を照射する。例えば、半導体基板１１の裏面および受光面に純水シャワー８０を照射する（シャワー工程）。純水シャワー８０の照射方向は、レジスト９０のパターンの長手方向に沿う方向である。これにより、上述したように、捲れ上がったレジスト９０の端部に純水シャワーを照射することにより、レジスト９０の剥離が促進する。更に、捲れた箇所にも水圧が加わることにより、レジスト９０の剥離が更に促進する。これにより、レジスト９０の剥離速度が速くなる。
純水シャワー８０の照射時間は、２０秒以上であると好ましい。純水シャワー８０は、例えばフラットノズルから噴射され、半導体基板１１の裏面および受光面に沿う方向に広がる扇形状であってもよい。
例えば、基板カセットを用いて複数の半導体基板が同時に処理される場合、基板カセットの上方から純水シャワー８０が照射される。この場合、純水シャワー８０は、例えばフラットノズルから噴射され、半導体基板１１の裏面および受光面に沿う方向に対して垂直方向に広がる扇状であってもよい。また、純水シャワー８０は、基板カセットの一方の辺から他方の辺まで連続して照射されてもよい。純水シャワー８０の照射時間は、２０秒以上であると好ましい。
レジスト剥離工程では、上述した温水浸漬工程、冷却工程およびシャワー工程のサイクルを１サイクル以上繰り返し行う。
レジスト剥離工程は、ＢＤＧ浸漬工程を含んでもよい。ＢＤＧ浸漬工程では、半導体基板１１上のレジスト９０を、ＢＤＧ（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）溶液に浸漬する。例えば、半導体基板１１をＢＤＧ溶液に浸漬する。このとき、ＢＤＧ溶液に対して半導体基板１１を相対的に揺動してもよい。例えば、半導体基板１１を揺動してもよいし、ＢＤＧ溶液側を揺動してもよい。
レジスト剥離工程は、回収工程を含んでもよい。回収工程では、レジスト剥離工程において剥離された固体の状態のレジストを、例えばフィルタ等を用いて回収する。また、回収工程では、回収したレジストを乾燥させる。これにより、再利用可能となる。
以上説明したように、本実施形態の太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法によれば、インクジェット印刷法を用いてパターン化されたレジスト９０を形成するレジスト形成工程において、レジスト９０の印刷方向Ｄ１を、レジスト９０のパターンの長手方向に沿う方向とする。これにより、レジスト９０の剥離時間を短縮することができる。
また、本実施形態の太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法によれば、レジスト剥離工程における洗浄水シャワー８０の照射方向を、レジスト９０のパターンの長手方向に沿う方向とする。これにより、レジストの剥離時間を更に短縮することができる。
また、本実施形態の太陽電池（薄膜デバイス）の製造方法によれば、レジスト剥離工程において温水浸漬による膨潤剥離を行うので、結晶シリコン系太陽電池における半導体層または電極層のパターニングにおいて、結晶質シリコン基板または非晶質シリコン層等へのダメージを低減することができる。
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、図２に示すようにヘテロ接合型の太陽電池の製造方法を例示したが、本発明の特徴は、ヘテロ接合型の太陽電池に限らず、ホモ接合型の太陽電池等の種々の太陽電池の製造方法にも適用可能である。
また、上述した実施形態では、結晶シリコン基板を有する太陽電池の製造方法を例示したが、本発明の特徴はこれに限定されず、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板を有する太陽電池の製造方法にも適用可能である。
更に、上述した実施形態では、太陽電池の製造方法について例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、パターン化された半導体層または電極層等の薄膜を備える種々の薄膜デバイスの製造方法に適用可能である。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
本実施形態の太陽電池の製造方法を用いて第１導電型半導体層のパターニングを行った。実施例１の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は以下および表１の通りである。
＜レジスト形成工程＞
インクジェット印刷法を用いて、平均膜厚５０μｍのレジスト（ワックス：融点６４度）を形成した。
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向
＜レジスト剥離工程＞
以下の温水浸漬工程、冷却工程およびシャワー工程のサイクルを繰り返した。
<<温水浸漬工程>>
半導体基板を温水に浸漬した。
温水温度：６３度
浸漬時間：３秒／１サイクル
<<冷却工程>>
半導体基板を空冷法を用いて冷却した。
冷却時間：１秒／１サイクル
<<シャワー工程>>
半導体基板に純水シャワーを照射した。
純水シャワー：半導体基板の主面に沿う方向に広がる扇形状
照射方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
照射時間：２０秒／サイクル
本実施形態の太陽電池の製造方法を用いて第１導電型半導体層のパターニングを行った。実施例１の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は以下および表１の通りである。
＜レジスト形成工程＞
インクジェット印刷法を用いて、平均膜厚５０μｍのレジスト（ワックス：融点６４度）を形成した。
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向
＜レジスト剥離工程＞
以下の温水浸漬工程、冷却工程およびシャワー工程のサイクルを繰り返した。
<<温水浸漬工程>>
半導体基板を温水に浸漬した。
温水温度：６３度
浸漬時間：３秒／１サイクル
<<冷却工程>>
半導体基板を空冷法を用いて冷却した。
冷却時間：１秒／１サイクル
<<シャワー工程>>
半導体基板に純水シャワーを照射した。
純水シャワー：半導体基板の主面に沿う方向に広がる扇形状
照射方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
照射時間：２０秒／サイクル
（実施例２）
実施例２は、シャワー工程における純水シャワーの照射方向の点において、実施例１と異なる。実施例２の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト剥離工程＞
<<シャワー工程>>
照射方向：レジストのパターンの長手方向
実施例２は、シャワー工程における純水シャワーの照射方向の点において、実施例１と異なる。実施例２の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト剥離工程＞
<<シャワー工程>>
照射方向：レジストのパターンの長手方向
（比較例１）
比較例１は、レジスト形成工程におけるレジストの印刷方向の点において、実施例１と異なる。比較例１の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト形成工程＞
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
比較例１は、レジスト形成工程におけるレジストの印刷方向の点において、実施例１と異なる。比較例１の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト形成工程＞
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
（比較例２）
比較例２は、レジスト形成工程におけるレジストの印刷方向の点と、シャワー工程における純水シャワーの照射方向の点とにおいて、実施例１と異なる。比較例２の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト形成工程＞
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
＜レジスト剥離工程＞
<<シャワー工程>>
照射方向：レジストのパターンの長手方向
比較例２は、レジスト形成工程におけるレジストの印刷方向の点と、シャワー工程における純水シャワーの照射方向の点とにおいて、実施例１と異なる。比較例２の第１導電型半導体層のパターニングの主な工程は表１の通りであり、実施例１との相違点は以下の通りである。
＜レジスト形成工程＞
レジストの印刷方向：レジストのパターンの長手方向と直交する短手方向
＜レジスト剥離工程＞
<<シャワー工程>>
照射方向：レジストのパターンの長手方向
表１に、実施例１～９および比較例１～３において、レジストの剥離が完了したときのレジスト剥離工程における温水浸漬工程、冷却工程およびシャワー工程のサイクルの繰り返し回数（トータル時間）を示す。
表１によれば、実施例１によれば、レジスト形成工程において、レジストの印刷方向を、レジストのパターンの長手方向に沿う方向とすることにより、レジストの剥離時間を短縮することができた。
更に、実施例２によれば、レジスト剥離工程における洗浄水シャワーの照射方向を、レジストのパターンの長手方向に沿う方向とすることにより、レジストの剥離時間を更に短縮することができた。
１ 太陽電池（薄膜デバイス）
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（基板）
１５ 光学調整層
２５ 第１導電型半導体層（薄膜）
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）
２７ 第１電極層
２８ 第１透明電極層（薄膜）
２８Ｚ 透明電極層材料膜（薄膜材料膜）
２９ 第１金属電極層
３５ 第２導電型半導体層（薄膜）
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）
３７ 第２電極層
３８ 第２透明電極層（薄膜）
３９ 第２金属電極層
６０ インクジェット印刷のノズル
７０ 温水
８０ シャワー
９０ レジスト
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（基板）
１５ 光学調整層
２５ 第１導電型半導体層（薄膜）
２５Ｚ 第１導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）
２７ 第１電極層
２８ 第１透明電極層（薄膜）
２８Ｚ 透明電極層材料膜（薄膜材料膜）
２９ 第１金属電極層
３５ 第２導電型半導体層（薄膜）
３５Ｚ 第２導電型半導体層材料膜（薄膜材料膜）
３７ 第２電極層
３８ 第２透明電極層（薄膜）
３９ 第２金属電極層
６０ インクジェット印刷のノズル
７０ 温水
８０ シャワー
９０ レジスト
Claims (13)
- 基板の上に、パターン化された薄膜を有する薄膜デバイスの製造方法であって、
前記基板の上に、前記薄膜の材料膜を形成する薄膜材料膜形成工程と、
前記薄膜の材料膜の上に、インクジェット印刷法を用いて、パターン化されたレジストを形成するレジスト形成工程と、
前記レジストを用いて前記薄膜の材料膜をエッチングすることにより、パターン化された前記薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記レジストを剥離するレジスト剥離工程と、
を含み、
前記レジスト剥離工程は、
前記基板の上の前記レジストを、前記レジストの融点よりも低い温水に浸漬する温水浸漬工程と、
前記温水浸漬工程の後に、前記基板の上の前記レジストを冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後に、前記基板の上の前記レジストに洗浄水シャワーを照射するシャワー工程と、
を含み、
前記レジスト形成工程では、前記レジストの印刷方向を、前記レジストのパターンの長手方向に沿う方向とする、
薄膜デバイスの製造方法。 - 前記シャワー工程では、前記洗浄水シャワーの照射方向を、前記レジストのパターンの長手方向に沿う方向とする、請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記シャワー工程では、前記洗浄水シャワーは、前記基板の主面に沿う方向または前記基板の主面に交差する方向に広がる扇形状である、請求項１または２に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記レジストの材料はワックスを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記レジスト剥離工程では、前記温水浸漬工程、前記冷却工程および前記シャワー工程のサイクルを１サイクル以上繰り返し行う、請求項４に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記温水浸漬工程では、前記基板の上の前記レジストを前記温水に３秒以上浸漬する、請求項４または５に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記冷却工程では、前記基板の上の前記レジストを１秒以上冷却する、請求項４～６のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記温水浸漬工程では、前記温水に界面活性剤が添加されている、請求項４～７のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記レジスト剥離工程は、前記基板の上の前記レジストを、ＢＤＧ溶液に浸漬するＢＤＧ浸漬工程を含み、
前記ＢＤＧ浸漬工程では、前記ＢＤＧ溶液に対して前記基板を相対的に揺動する、
請求項４～８のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。 - 前記レジスト形成工程では、平均膜厚が５０μｍ以上となるように、前記レジストを形成する、請求項４～９のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記レジスト剥離工程は、剥離された前記レジストを回収する回収工程を含む、請求項４～１０のいずれか１項に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記回収工程では、回収されたレジストを乾燥させる、請求項１１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
- 前記薄膜デバイスは、結晶シリコン系太陽電池であり、
前記基板は、結晶質シリコン基板であり、
前記薄膜は、非晶質シリコン層または電極層である、
請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法。
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