(57)【要約】  ソーラーセルを製造し且つ金属接触部を形成する方法及び装置が開示される。ソーラーセルの接触部及び配線は、第１金属材料及び第２金属材料の薄膜スタックを、付加的なシート処理、ホトリソグラフィー、エッチング、洗浄、及びアニーリングプロセスに関連してバルク金属層を堆積するための開始層又はシード層として堆積することにより、形成される。一実施形態では、シート上に低い接触抵抗で金属ケイ化物を形成するための薄膜スタックがスパッタリング又は物理的気相堆積により堆積される。別の実施形態では、金属線及び配線を形成するためのバルク金属層がスパッタリング又は物理的気相堆積によって堆積される。更に別の実施形態では、電気メッキ又は無電解堆積を使用して、バルク金属層が堆積される。【選択図】      図１Ａ
2009515369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート上に金属接触部及び配線を形成するための方法において、
上記シートの表面上に反射防止被覆層を堆積するステップと、
上記シートの表面上に接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンを形成するステップと、
上記ホトレジスト材料を硬化するステップと、
上記ホトレジスト材料のパターンを通して上記反射防止被覆層をエッチングするステップと、
上記シートの表面を洗浄するステップと、
第１金属材料及び第２金属材料を有する膜スタックを物理的気相堆積チャンバー内で上記シートの表面上に堆積するステップと、
上記シートの表面から上記ホトレジスト材料を剥離するステップと、
上記膜スタックと上記シートとの間に良好な接触を形成するために上記シートをアニールするステップと、
上記シートの表面上にバルク金属材料を堆積するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
上記反射防止被覆層は、プラズマ増強型化学的気相堆積チャンバー（ＰＥＣＶＤ）及び物理的気相堆積チャンバー（ＰＶＤ）より成るグループから選択されたチャンバー内で形成される窒化シリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記ホトレジスト材料のパターンは、インクジェット印刷により形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記第１金属材料は、ニッケル、チタン、モリブデン、それらの合金、及びその組み合せより成るグループから選択された材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記第２金属材料は、銅、銀、アルミニウム、それらの合金、及びその組み合せより成るグループから選択された材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記バルク金属材料は、物理的気相堆積チャンバー、電気メッキセル、無電解堆積チャンバーより成るグループから選択されたプロセスチャンバー内で上記シートの表面上に堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ホトレジスト材料を剥離する上記ステップは、上記シートの表面上にバルク金属材料が堆積される前に行なう、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ホトレジスト材料を剥離する上記ステップは、上記シートの表面上にバルク金属材料が堆積された後に行なう、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
アニール炉及び急速熱処理チャンバーより成るグループから選択されたチャンバー内でアニールを行なう、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上記シートの表面上に不動態層を堆積するステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記シートの表面上に反射防止被覆層が堆積される前に特徴部を形成するステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
上記特徴部に金属材料を充填するステップを更に備えた、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記シートの表面上にバルク金属材料を堆積した後に第２のホトレジスト材料のパターンを形成するステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記第１金属材料は、約４０ｎｍ乃至約８０ｎｍの厚みに堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
上記第１金属材料は、約５０ｎｍ乃至約３００ｎｍの厚みに堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記第１金属材料は、約５００ｎｍ以上の厚みに堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
シート上に金属接触部及び配線を形成するための方法において、
上記シートの表面上に反射防止被覆層を堆積するステップと、
上記シートの表面上に接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンを形成するステップと、
上記ホトレジスト材料を硬化するステップと、
上記ホトレジスト材料のパターンを通して上記反射防止被覆層をエッチングするステップと、
上記シートの表面を洗浄するステップと、
第１金属材料及び第２金属材料を有する膜スタックを物理的気相堆積チャンバー内で上記シートの表面上に堆積するステップと、
電気メッキシステム内で上記シートの表面上にバルク金属材料を堆積するステップと、
を備えた方法。
【請求項１８】
上記バルク金属材料が堆積された後に上記シートの表面から上記ホトレジスト材料を剥離するステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記バルク金属材料が堆積される前に上記シートの表面から上記ホトレジスト材料を剥離するステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上記膜スタックと上記シートとの間に良好な接触を形成するために上記シートをアニールするステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
第２ホトレジスト材料のパターンを形成するステップを更に備えた、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記バルク金属材料をエッチングするステップを更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
シート上に金属接触部及び配線を形成するための方法において、
上記シートの表面上に反射防止被覆層を堆積するステップと、
上記シートの表面上に接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンを形成するステップと、
上記ホトレジスト材料を硬化するステップと、
上記ホトレジスト材料のパターンを通して上記反射防止被覆層をエッチングするステップと、
上記シートの表面を洗浄するステップと、
第１金属材料及び第２金属材料を有する膜スタックを物理的気相堆積チャンバー内で上記シートの表面上に堆積するステップと、
上記シートの表面から上記ホトレジスト材料を剥離するステップと、
上記膜スタックと上記シートとの間に良好な接触を形成するために上記シートをアニールするステップと、
無電解堆積システム内で上記シートの表面上にバルク金属材料を堆積するステップと、
を備えた方法。
【請求項２４】
上記シートの表面から上記ホトレジスト材料を剥離するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、光電池／ソーラーセル及びソーラーパネルの製造に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]光電池（ＰＶ）システムは、遠隔地上アプリケーション、ナビゲーション援助装置用のバッテリ充電、テレコミュニケーション装置、及び消費者向け電子装置、例えば、計算器、時計、ラジオ、等の多数の用途のための電力を発生することができる。ＰＶシステムの一例は、一般に、直接使用するために又は局部的な蓄電を伴って発電するスタンドアローンのシステムを含む。別の形式のＰＶシステムは、適当な電力変換装置と共に従来の送電網に接続され、従来の送電網に適合する交流（ＡＣ）を発生する。
【０００３】
[0003]ＰＶ又はソーラーセルは、日光を直流（ＤＣ）電力へ変換する材料接合デバイスである。日光（光子からのエネルギーより成る）に曝されると、ソーラーセルｐ−ｎ接合の電界が自由電子及びホールの対を分離して、光電圧を発生する。ｎ側からｐ側への回路は、ソーラーセルが電気的負荷に接続されたときに電子の流れを許容する一方、ＰＶセル接合デバイスの面積及び他のパラメータは、得られる電流を決定する。電力は、電子とホールが再結合するときに発生される電圧と電流の積である。
【０００４】
[0004]現在、ソーラーセル及びＰＶパネルは、多数の小さなシリコンシート又はウェハを材料単位として出発して、個々の光電池セルへと処理した後に、それらをＰＶモジュール及びソーラーパネルへとアッセンブルすることにより、製造される。これらのシリコンシートは、一般に、ソーカットされたｐ型硼素ドープのシリコンシートで、厚みが約０．３ｍｍ未満で、使用されるサイズ及び寸法、例えば、１００ｍｍｘ１００ｍｍ、又は１５６ｍｍｘ１５６ｍｍに予めカットされている。シリコンシート上でのカッティング（ソーイング）又はリボン形成操作は、予めカットされたシリコンシートの表面に危険性を残すと共に、例えば、アルカリ性又は酸性のエッチング溶液を使用するエッチングプロセスがシリコンシートの両面で行なわれて、各面から約１０乃至２０ミクロンの厚みをエッチング除去し、そこに表面テクスチャを形成する。
【０００５】
[0005]次いで、予めカットされたｐ型シリコンシート上にｎ型ドーパントを拡散することにより接合が形成され、これは、一般に、ソーラーセルではシリコンに対するｎ型ドーパントとして燐が普遍的に使用されるので、燐の拡散により行なわれる。燐の拡散を遂行する１つの例は、ホスホシリケートガラス化合物をシリコンシートの表面に被覆し、炉内で拡散／アニールを実行することを含む。燐ドーパントをシリコンに拡散する別の例は、シリコンシートを含むバッチ型の石英ビードが装填された包囲された石英炉へ注入されたオキシ塩化燐（ＰＯＣｌ３）液体ソースを通して窒素ガスで泡立てることを含む。典型的に、約０．１ミクロンから約０．５ミクロンまでのｐ−ｎ接合深さを形成及び生成するには高い温度が必要である。また、ｐ−ｎ接合が形成された後に、ＰＶセルの片面又は両面に適当な誘電体を被覆することもできる。この誘電体層は、表面電荷キャリアの再結合を最小にするために使用され、二酸化シリコン、二酸化チタン又は窒化シリコンのような幾つかの誘電体材料を反射防止被覆として設けて、光子の反射ロスを減少することができる。
【０００６】
[0006]次いで、ＰＶセルの前面即ち太陽に向いた側を面積最小化金属性接触グリッドで覆い、電流を搬送すると共に、シリコン含有層を通る抵抗による電流ロスを最小にする。接触グリッドにより日光又は光子がある程度阻止されることは不可避であるが、最小にすることができる。ＰＶセルの底部は、一般に、良伝導性及び高反射率のための接触を与える背面金属で覆われる。導電性金属線のパターンをもつ金属グリッドが集電のために使用される。一般に、ＰＶセル業界ではスクリーン印刷厚膜技術を使用して、例えば、銀、等の金属材料の導電性ペーストを希望のパターンに層形成し、シリコンシート又は基板の表面に金属材料層を堆積して、ソーラーセルの前面及び／又は背面に金属接触フィンガ又は配線チャンネルを形成する。接触部形成又は電極処理には他の薄膜技術を使用してもよい。接触部へと形成された堆積金属層は、しばしば乾燥され、次いで、高温で焼成又はシンターされ、その下のシリコン材料に直接接触する良導体へと形成されて、単一のＰＶセルが作られる。一般に、シリコン材料への良接触導体との背面接触を形成して半田付けを容易にするために、スクリーン印刷ペーストには銀及びアルミニウムの両方が含まれる。
【０００７】
[0007]必要量の電力出力を与えるように適切なサイズにされると共に、希望の動作電圧及び電流を得るように配線されたソーラーパネルを作成するために、多数の個々のＰＶセルが一緒にタイル張りされ配列される。例えば、多数のＰＶセルを直列又は並列電気回路においてＰＶモジュールへと相互接続してもよい。また、多数のＰＶモジュールを、予め配線されたパネル又はアレイへとアッセンブルすることもできる。各ＰＶセルをストリング又はモジュールへと相互接続配線することは、金属タブ及び補助タブを一緒に半田付け及び配線することにより行なわれる。一般的に、金属タブがＰＶセルの表面上のバスバーに半田付けされて、各ＰＶセル上の金属接触部又は金属フィンガを配線し、ＰＶセル間に相互接続リンクを設け、熱膨張を許すようにする。現在、接触部のパターン化及び集電のために種々の配線／相互接続構成を使用することができ、例えば、前面及び背面の両配線を使用する構成、前面集電を使用するが全ての接触部が背面に持っていかれた構成、及び他の配線構成を使用することができる。
【０００８】
[0008]次いで、ＰＶモジュール又はパネルは、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）シートのような保護ラミネート又はカプセル化バリアに結合されるか又はそれらでシールされ、更に、ＰＶセルを保護すると共に構造上の再強化を与えるガラスカバープレートである前面ガラス板及び背面ガラス板で覆われる。モジュール製造中の活性なＰＶデバイスの保護は、最終的なＰＶシステムの性能及び寿命に直接影響する。サイズに関らず、単一のＰＶセルは、一般に、約０．５−０．６ボルトＤＣを発生する。普通の構成では、約３６個のＰＶセルが接続されて使用され、最大約１５ボルトで、大半の機器に適合し、１２ボルトのバッテリ充電に適したものとなる。
【０００９】
[0009]最適化されたソーラーセルとは、通常、最低コストのソーラーセル接合デバイスにより最大電力が発生されることを意味する。ソーラーセルのシリコンシート上に接触部を生成して配線するために銀ペーストのスクリーン印刷が使用されているが、この粗い金属化技術により形成されて得られる銀又はアルミニウムの厚膜は、質の高い金属線の全ての要件、例えば、シリコンに対する低い接触抵抗、低いバルク抵抗率、小さな線巾及び大きなアスペクト比、良好な接着性、カプセル化材料との適合性、等、を満たさないことがある。例えば、これらの厚膜プロセスは、大きなシートサイズが使用されるときには、金属線の抵抗の増加により、ソーラーセルの効率低下を招くことがある。更に、銀は、比較的高価な材料であり、多量の接触材料が失われる。更に、スクリーン印刷プロセスは、抵抗率の低い銅のような幾つかの金属材料には適合しないことがある。
【００１０】
[0010]それ故、ソーラーセルの接触部及び配線を形成及び製造するための技術的に良好で且つ低廉なプロセスが要望される。
【発明の概要】
【００１１】
[0011]本発明の態様は、ソーラーセルの接触部及び配線を形成する方法及び装置を提供する。ソーラーセルの接触部及び配線は、第１及び第２の金属材料の薄膜スタックを、付加的なシリコンシート処理、ホトリソグラフィー、エッチング、洗浄、及びアニーリングプロセスに関連してバルク金属層を堆積するための開始層又はシード層として堆積することにより、形成される。
【００１２】
[0012]一実施形態では、シリコンシート上に低い接触抵抗で金属ケイ化物を形成するための薄膜スタックがスパッタリング又は物理的気相堆積により堆積される。別の実施形態では、金属線及び配線を形成するためのバルク金属層がスパッタリング又は物理的気相堆積によって堆積される。更に別の実施形態では、電気メッキ又は無電解堆積を使用して、バルク金属層が堆積される。
【００１３】
[0013]１つの態様において、シート上に金属接触部及び配線を形成するための方法は、シートの表面上に反射防止被覆層を堆積し、シートの表面上に接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンを形成し、ホトレジスト材料を硬化し、ホトレジスト材料のパターンを通して反射防止被覆層をエッチングし、シートの表面を洗浄することを含む。この方法は、更に、第１金属材料及び第２金属材料を有する膜スタックを物理的気相堆積チャンバー内でシートの表面上に堆積し、シートの表面からホトレジスト材料を剥離し、膜スタックとシートとの間に良好な接触を形成するためにシートをアニールし、シートの表面上にバルク金属材料を堆積することを含む。反射防止被覆層は、プラズマ増強型化学的気相堆積チャンバー（ＰＥＣＶＤ）及び物理的気相堆積チャンバー（ＰＶＤ）のようなチャンバー内で形成される窒化シリコンを含んでもよい。ホトレジスト材料のパターンは、インクジェット印刷により形成されてもよい。更に、第１金属材料は、とりわけ、ニッケル、チタン、モリブデン、及びそれらの合金を含んでもよい。
【００１４】
[0014]別の態様において、シート上に金属接触部及び配線を形成するための方法は、シートの表面上に反射防止被覆層を堆積し、シートの表面上に接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンを形成し、ホトレジスト材料を使用し、ホトレジスト材料のパターンを通して反射防止被覆層をエッチングし、シートの表面を洗浄し、更に、第１金属材料及び第２金属材料を有する膜スタックを物理的な気相堆積チャンバー内でシートの表面上に堆積することを含む。この方法は、更に、電気メッキシステム又は無電解堆積システム内でシートの表面上にバルク金属材料を堆積することを含む。
【００１５】
[0015]更に別の態様において、シート上にソーラーセルを製造するための種々の物理的気相堆積チャンバー、電気メッキシステム及び／又は無電解堆積システムが提供される。
【００１６】
[0016]本発明の前述した特徴を詳細に理解できるように、幾つかを添付図面に例示する実施形態に関して、簡単に概要を前述した本発明について、以下により詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示するもので、従って、本発明の範囲をそれに限定するものではなく、本発明は、その他の均等な効果を発揮できる種々の実施形態を包含し得る。
【詳細な説明】
【００１７】
[0025]本発明は、ソーラーセルを製造すると共に、ソーラーセルのシート上に接触部金属化及び配線を形成する新規な解決策を提供する。一実施形態では、スパッタリングを使用してソーラーセルのシート上に金属材料の薄膜を堆積し、金属接触部を形成する。別の実施形態では、電気メッキ又は無電解堆積を使用して、高いアスペクト比で金属接触部を選択的に形成する。別の実施形態では、接触部金属化及び配線形成が、本発明の方法及び装置を使用してシートの前面及び／又は背面において遂行される。
【００１８】
[0026]図１Ａは、本発明の一実施形態による１つの方法１００を示すプロセスフローチャートである。ステップ１０２において、所定の配線構成に基づいて接触部及び配線を形成するために基板又はシリコンシートが準備される。本発明の基板又はシートは、ＰＶセル及びソーラーモジュールの製造に適した出発材料、例えば、とりわけ、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、シリコンリボンシート、テルル化カドミウム、砒化ガリウム、ポリマー、プラスチック、有機材料のいずれかである。シートの形状は、変化してもよく、例えば、単結晶シリコンウェハの形状、準正方形の形状、等でもよく、また、シートは、何ら限定されず、シリコン、ポリマー、複合物、金属、プラスチック、ウェハ、又はガラス材料より成るいかなるシート又は基板でもよい。シリコンシートは、任意であるが、とりわけ、ｐ−ｎ接合、不動態膜、誘電体材料、電極、ビア、開口、プラグを含む１つ以上の層又は特徴部を含んでもよい。例えば、各シートは、単一のｐ−ｎ接合、二重接合、三重接合、トンネル接合、ｐ−ｉ−ｎ接合、又はソーラーセル製造に適した半導体材料により生成された他の形式のｐ−ｎ接合を含んでもよい。ここで使用するシリコンシート、基板又はシートという語は、ソーラーセル又は他の同様の半導体型デバイスを形成するのに使用できる基板、ウェハ、シリコン含有シート、ガラス基板又はリボンを広く説明するよう意図されていることに注意されたい。
【００１９】
[0027]一実施形態において、ソーラーセルの製造に適したシートが使用される。約５０ｍｍｘ５０ｍｍ以上のシートサイズを使用することができる。ソーラーセル製造のための典型的なシートサイズは、約１００ｍｍｘ１００ｍｍ以上で、例えば、約１５６ｍｍｘ１５６ｍｍ以上のサイズでよいが、それより小さな又は大きなサイズ／寸法を好都合に使用することもでき、例えば、約４００ｍｍｘ５００ｍｍのサイズを使用することもできる。ソーラーセルシートの厚みは、例えば、数百ミクロンでよく、例えば、約１００ミクロンから約３５０ミクロンでよい。
【００２０】
[0028]ステップ１０４において、ビア及び／又は開口のような特徴部のパターン化及び形成は、基板又はシートの表面上で任意に行われてもよい。一実施形態では、本発明のシートは、接触部金属化の前に前面及び／又は背面の接触部及び配線に対して形成されたビアを含んでもよい。例えば、背面接触部のビアの穿孔は、レーザー穿孔又は適当なエッチング技術により行うことができる。レーザー穿孔は、マスクを使用せずにビア形成のためのパターンに基づいて遂行できるが、エッチング中にはマスクが一般的に必要とされる。化学的機械的なジェットエッチングプロセスの一例が、Bachrach氏等に発行されてアプライド・マテリアルズ社に譲渡された“Method and Apparatus for Chemical Mechanical Jet Etching ofSemiconductor Structures”と題する米国特許第６，６９９，３５６号に説明されており、これは、本開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００２１】
[0029]ステップ１０６において、反射防止被覆層及び／又は不動態層がシート又は基板の表面に堆積される。例えば、窒化シリコン又は酸化シリコン材料の層が反射防止被覆層及び／又は不動態層として使用されてもよく、これは、シリコン含有先駆体及び窒素含有先駆体の混合物を使用して、プラズマ増強型化学的気相堆積チャンバーのような化学的気相堆積チャンバー内で堆積することができる。化学的気相堆積チャンバーは、独立したチャンバーでもよいし、又は本発明の方法及び装置に関連したマルチチャンバー基板処理システムの一部分でもよい。
【００２２】
[0030]一実施例では、厚みが約２０ｎｍ乃至５００ｎｍ、例えば、約５０ｎｍ乃至約２５０ｎｍ、例えば、約７０ｎｍ乃至約２００ｎｍの窒化シリコン層を、シランガス、アンモニウムガス、水素ガス、及び／又は窒素ガスの混合物からシートの前面及び背面並びにビア壁に堆積し、バリア層、カプセル化層、及び／又は反射防止被覆として設けることができる。反射防止被覆層及び／又は不動態層として適した他の材料は、ソーラーフラックスに曝されるＰＶセルに使用するのに適した酸化チタン、アモルファスカーボン材料、等の種々の誘電体材料を含む。反射防止被覆材料の吸収係数は、最小にしなければならないが、変化してもよい。良好なインデックスマッチングのために、第２の前面誘電体反射防止被覆層のような付加的な反射防止被覆層を堆積することができる。
【００２３】
[0031]任意であるが、ステップ１０８において、シートの表面のビアに金属材料が充填される。とりわけ、インクジェット印刷のような種々の適当な技術を使用して、ビア及び特徴部を充填することができる。
【００２４】
[0032]次いで、ステップ１１０において、接触部金属化のためのホトレジスト材料のパターンが所定の接触部パターンに基づいてシートの表面に形成される。一実施形態では、適当なホトレジスト材料は、シートの表面に、約１００ｎｍ乃至約６００ｎｍ、例えば、約４００ｎｍの厚みでパターン化される。適当なホトリソグラフィーパターン化技術を使用することができ、例えば、インジェクション印刷技術を使用して、ホトレジスト材料のパターンを形成することができる。更に、ホトレジスト材料をパターン化する前にエッチングマスクとして働くように任意の誘電体層又は酸化シリコン層を堆積することができる。
【００２５】
[0033]ステップ１１２において、適当なホトリソグラフィー技術を使用し、例えば、ＵＶ光又は電子ビームに露出することにより、ホトレジスト材料が硬化され、更に、ステップ１１４において、反射防止被覆層がエッチングされる。反射防止被覆層及び／又は不動態層の材料に基づいて適当な乾式エッチング又は湿式エッチング技術を使用することができる。例えば、約１７５℃の高い温度で燐酸の湿式エッチング化学作用を使用してホトレジスト材料のパターンに基づいて窒化シリコンをエッチングすることができる。
【００２６】
[0034]次いで、ステップ１１６において、適当なエッチング後の洗浄化学薬品を使用し及び／又は水ですすいで、シートの表面が洗浄される。例えば、希釈されたフッ化水素酸（ＨＦ）溶液中で湿式化学的エッチングを行なうことによりシートの表面を洗浄することができる。種々の乾式洗浄技術のような他の技術を使用することもできる。
【００２７】
[0035]ステップ１１８において、本発明の１つ以上の実施形態により、洗浄されたシートの表面上に膜スタックが堆積される。一実施形態では、膜スタックは、シートとの金属ケイ化物材料中へ形成されて、シート上に製造されるデバイスの接触抵抗を減少する第１金属材料を含んでもよい。この第１金属材料は、例えば、チタン、モリブデン、それらの合金、及びその組み合せ、等を含むが、これに限定されない。別の実施形態では、膜スタックは、シート上に製造されるデバイスに対して低い抵抗率を与える第２金属材料を含んでもよい。この第２金属材料は、例えば、銅、アルミニウム、銀、それらの合金及びその組み合せ、等を含むが、これに限定されない。アルミニウム又は銅の接触部及び配線の形成は、コスト及び性能上の効果を有し、ここに述べるプロセスに容易に合体することができる。
【００２８】
[0036]本発明によれば、厚膜スクリーン印刷方法に比して、薄膜技術により金属化接触部が形成される。本発明の一実施形態によれば、スパッタリング又は物理的気相堆積技術を使用して、シリコン含有基板又はシートとの良好な接触を与える膜スタックを形成する。物理的気相堆積プロセス及び堆積装置の一例が、ホソカワ氏等により２００５年８月２６日に出願されてアプライド・マテリアルズ社に譲渡された“Integrated PVD System Using Designated PVD Chambers”と題する米国特許出願第１１／２１３，６６２号に説明されており、また、別の例が、タケハラ氏等により２００５年７月１９日に出願されてアプライド・マテリアルズ社に譲渡された“Hybrid PVD-CVD Systems”と題する米国特許第１１／１８５，５３５号に説明されており、これらは、全て、本開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００２９】
[0037]第１及び第２の金属材料の厚みは、変化してもよい。一実施形態では、第１金属材料の厚みが、第２金属材料の厚みより小さい。例えば、第１金属材料は、約５ｎｍ乃至約１００ｎｍ、例えば、約４０ｎｍ乃至約８０ｎｍ、又は約３０ｎｍの厚みに堆積することができる。更に、第２金属材料は、約５０ｎｍ乃至約３００ｎｍ、例えば、約１００ｎｍ乃至約２５０ｎｍ、例えば、約１７０ｎｍの厚みに堆積することができる。別の実施形態では、第１及び第２の金属材料を含む膜スタックは、付加的な接触部金属化及び配線形成のためのバルク金属材料の初期層又はシード層として堆積される。
【００３０】
[0038]従って、本発明の方法１００を使用するソーラーセルの接触部金属化を続け、方法１２０又は方法１４０を使用して配線パターンを形成し、全体的なソーラーセル製造計画を完了することができる。図１Ｂは、本発明の１つ以上の実施形態に基づき方法１００によってシートが処理された後に付加的なシート処理を行う方法１２０を示すプロセスフローチャートである。
【００３１】
[0039]ステップ１２２において、方法１００により処理されたシートが使用され、薄膜スタックが堆積されたシートからホトレジスト材料が剥離される。ホトレジストの剥離の後に、例えば、水ですすぐことにより、シートの表面を任意に洗浄することができる。剥離は、例えば、とりわけ、アセトンのような適当な溶媒を使用して行なわれる。それにより得られるシートの表面は、反射防止被覆及び／又は不動態材料の層に形成された本発明の膜スタックのパターンを含むことができる。
【００３２】
[0040]ステップ１２４において、シートは、約２００℃以上の高い温度でアニールされ、本発明の膜スタックの底部に、低い接触抵抗で良好な接触を形成するための金属ケイ化物が形成される。この金属ケイ化物は、例えば、とりわけ、ケイ化チタン、ケイ化モリブデンを含む。
【００３３】
[0041]次いで、ステップ１２６において、シートの表面上にバルク金属材料が堆積されて、金属接触部の高さを継続させる。一実施形態では、バルク金属材料は、第２金属材料と同じ金属材料である。別の実施形態では、バルク金属材料は、物理的気相堆積チャンバー内でのスパッタリングにより堆積される。他の膜堆積技術を使用することもできる。バルク金属材料は、とりわけ、銅、アルミニウム、銀、それらの合金、及びその組み合せを含んでもよい。銀は、通常、ソーラーセルの配線材料として使用されるが、アルミニウム又は銅の配線は、コスト及び性能上効果的である。配線を形成するためのバルク金属材料の厚みは、何ら制限がなく、異なる配線構成の要件に基づくものであり、約５００ｎｍ以上で、例えば、約５０００ｎｍ以上、又は約５０００ｎｍ乃至１００００ｎｍでよい。
【００３４】
[0042]ステップ１２８において、配線の形成を続けるために、所定の配線構成に基づいてシートの表面に第２ホトレジスト材料のパターンが形成される。一実施形態では、インジェクション印刷技術又は他の適当な技術を使用して、適当なホトレジスト材料がシートの表面上に約１００ｎｍ乃至約６００ｎｍ、例えば、約４００ｎｍの厚みにパターン化される。ホトレジスト材料をパターン化する前にエッチングマスクとして働くように付加的な誘電体層又は酸化シリコン層を堆積することができる。
【００３５】
[0043]ステップ１３０において、配線パターンへと形成されたホトレジスト材料が硬化される。例えば、ホトレジスト材料は、ＵＶ光、電子ビームに露出することにより、又は適当なホトリソグラフィー技術を使用して硬化することができる。
【００３６】
[0044]ステップ１３２において、バルク金属材料は、適当な金属エッチング化学薬品を乾式又は湿式エッチング技術と組み合せて使用してエッチングされる。その結果、バルク金属材料のパターンが、希望の接触線、接触フィンガ、及び／又はシートの表面上の配線パターンへと形成される。
【００３７】
[0045]次いで、金属エッチングの後に、適当なエッチング後の洗浄化学薬品を使用し、及び／又は水ですすいで、シートの表面が洗浄される。例えば、希釈されたフッ化水素酸（ＨＦ）溶液中で湿式化学的エッチングを行なうことによりシートの表面を洗浄することができる。種々の乾式洗浄技術のような他の技術を使用することもできる。
【００３８】
[0046]ステップ１３４において、任意であるが、シートがアニールされる。例えば、銅がバルク金属材料として堆積されるときには、堆積時の銅の粒子サイズが著しく大きく、銅の粒子サイズを減少して金属配線の抵抗を下げるためには、約１５０℃以上、例えば、約２００℃の温度でのアニールが必要になる。
【００３９】
[0047]図１Ｃは、本発明の１つ以上の実施形態に基づきシートが方法１００により処理された後に付加的なシート処理を行う方法１４０を示す別のプロセスフローチャートである。ステップ１４２において、方法１００により処理されたシートであって第１及び第２の金属材料が堆積されているシートは、シード層材料として使用され、方法１００で述べた本発明の膜スタックの第２金属材料と同じ金属材料でも異なる金属材料でもよいバルク金属材料がシートの表面上に堆積されて、金属接触部の高さを継続させる。バルク金属材料は、例えば、とりわけ、銅、アルミニウム、銀を含み、約１００ｎｍ以上、例えば、約１０００ｎｍ以上の厚みに堆積される。
【００４０】
[0048]一実施形態において、バルク金属材料は、電気メッキシート処理システムにより堆積される。他の膜堆積技術を使用することもできる。電気メッキプロセス及びシートメッキシステムの一例が、アプライド・マテリアルズ社に譲渡されたDordi氏等の“Electro-Chemical Deposition System”と題する米国特許第６，２５８，２２０号に説明されており、別の例が、Lubomirsky氏等により２００２年１０月７日に出願されてアプライド・マテリアルズ社に譲渡された“Tilted Electrochemical Plating Cell with Constant Wafer ImmersionAngle”と題する米国特許出願第１０／２６６，４７７号に説明されており、これらは、全て、本開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００４１】
[0049]別の実施形態では、バルク金属材料は、無電解堆積システムにより堆積される。電気メッキプロセス及びシートメッキシステムの一例が、Stevens氏等により２００１年１２月２６日に出願されてアプライド・マテリアルズ社に譲渡された“Electroless Plating System”と題する米国特許出願第１０／０３６，３２１号に説明されており、別の例が、アプライド・マテリアルズ社に譲渡されたCheung氏等の“In-Situ Electroless Copper Seed Layer Enhancement in anElectroplating System”と題する米国特許第６，２５８，２２３号に説明されており、これらは、全て、本開示と矛盾しない程度に参考としてここに援用する。
【００４２】
[0050]ステップ１４４では、任意であるが、シートをアニールして、シート内の金属材料と接合との間に良好な接触を形成すると共に、シートの表面に堆積された材料を硬化させる。例えば、シートの表面に銅がメッキされるときには、メッキされたものを約１５０℃以上、例えば、約２００℃の温度で更にアニールして、銅の粒子サイズを減少すると共に、ソーラーセル製造中の金属配線の抵抗を下げることが通常必要とされる。
【００４３】
[0051]ステップ１４６において、本発明の方法１００によりパターン化されて硬化されたホトレジスト材料をシートの表面から剥離することができる。更に、シートの表面は、ホトレジスト剥離の後に、任意に洗浄し乾燥してもよく、例えば、水ですすいでもよい。剥離は、例えば、とりわけ、アセトンのような適当な溶媒を使用して行なわれる。それにより得られるシートの表面は、反射防止被覆／不動態材料の層上に形成された本発明の膜スタック及びバルク金属材料のパターンを含むことができる。その結果、ホトレジスト材料の剥離後にバルク金属材料のパターンが露呈され、希望の接触線、接触フィンガ、及び／又は配線パターンがシートの表面上に形成される。
【００４４】
[0052]本発明の１つ以上の実施形態によれば、接触部金属化及び配線パターンの形成は、２つの金属化段階、即ち接触抵抗の低い金属膜スタックを形成する第１段階、及び配線抵抗の低いバルク金属配線パターンを形成する第２段階、において遂行される。金属膜スタックは、好ましくは、スパッタリング又は物理的気相堆積のような薄膜堆積技術によって形成することができる。配線パターンを形成するためのバルク金属材料の堆積は、とりわけ、スパッタリング、物理的気相堆積、電気メッキ、無電解堆積のような種々の堆積技術により遂行することができる。本発明の更に別の実施形態は、方法１００、１２０、１４０のステップを、必ずしも図１Ａ−１Ｃに示されたものと同じでない順序で、遂行することを含む。例えば、方法１４０のステップは、異なる順序で行うことができ、第１及び第２の金属材料を含む膜スタックをシード層として使用して、ステップ１４２で述べたようにバルク金属材料をシートの表面にメッキする前に、ホトレジスト材料をシートの表面から剥離して第１及び第２の金属材料のパターンを形成することもできる。
【００４５】
[0053]一実施形態では、シートの片面又は両面を本発明の方法によって処理してシート上に接触部及び配線を形成するように、方法１００、１２０及び１４０のステップを繰り返すことが要求されてもよい。本発明の方法１００で述べた堆積及びアニールプロセスは、より有効な接合形成を生じると共に、従来の燐拡散プロセスに比して、ガス拡散ステップや、困難なガス源及び液体源や、シート処理の前後に必要な複雑な洗浄ステップを排除する。
【００４６】
[0054]更に、本発明の方法１００を使用するソーラーセルの接触部金属化及び配線は、全ソーラーセル製造計画を完了するために、方法１２０又は方法１４０を使用して継続することができる。更に、方法１００、１２０及び１４０による処理の前及び／又は後に基板又はシリコンシートに付加的な層を堆積することができる。例えば、シートの前面及び／又は背面に１つ以上の不動態層又は反射防止被覆層を堆積することができる。更に、これに限定されないが、乾式エッチング、湿式エッチング、レーザー穿孔、化学的機械的ジェットエッチング、及びその組み合せを含む適当なパターン化技術のいずれかを使用して、シート上に複数の特徴部をパターン化することができる。適当な特徴部は、とりわけ、ビア、接触部、接触窓、溝を含む。ソーラーフラックスに露出されるＰＶセルに使用するのに適した窒化シリコン、酸化チタン、アモルファスカーボン材料、等の種々の誘電体材料を含む種々の反射防止被覆材料を使用することができる。反射防止被覆材料の吸収係数は、最小でなければならないが、変化してもよい。一実施例では、約７０ｎｍ乃至約８０ｎｍの厚みの窒化シリコン層を、シートの前面及び背面並びにビア壁に堆積し、バリア層、カプセル化層及び／又は反射防止被覆とすることができる。任意であるが、第２の前面誘電体反射防止被覆層のような付加的な反射防止被覆層を、良好なインデックスマッチングのために堆積することができる。
【００４７】
[0055]本発明の方法及び装置を使用して、とりわけ、電極、接触窓、配線チャンネルのような接触部をシートの前面及び／又は背面に形成することができる。更に、本発明の１つ以上の実施形態により、集電配線をシートの前面又は背面に形成することができる。異なる形式のソーラーセルを製造するのに必要な付加的な金属化及び膜堆積は、ラボラトリー又は産業上の用途で使用される異なるアプリケーションに基づいて行うことができる。とりわけ、不動態化エミッタ・リア・ローカル拡散（ＰＥＲＬ）セル、薄膜シリコンセル、不動態化エミッタ・リア・トータル拡散（ＰＥＲＴ）セル、ゾーン溶解再結晶化（ＺＭＲ）セル、表面テクスチャ及び増強型アブソープション・ウイズ・バックリフレクタ（ＳＴＡＲ）セルを含む種々の形式のＰＶセルを、ソーラーパネルへと製造することが望まれる。例えば、あるケースでは、シートがソーラーモジュール又はパネルへ製造される準備ができる前に本発明の方法を使用して高反射性材料を堆積するために、前面シート処理に加えてシートの背面での金属化処理を任意に行うことができる。
【００４８】
[0056]次いで、上述したように本発明の１つ以上のステップにより処理された１つ以上のシートは、本発明の多数のシートを配線プレーン上にタイル張りする等により、ソーラーモジュール／パネルへと製造するために配線バックプレーンに配列することができる。配線プレーンは、ＰＶモジュール製造に適した絶縁性配線バックプレーン、例えば、適当な絶縁性及びバリア特性をもつプラスチック膜上の金属ホイル又は厚い金属膜のいずれかでよい。更に、配線バックプレーンは、最小の抵抗率ロスでＰＶセル間に電流を導通するための適当な導体パターンを含むことができる。このバックプレーンの導体パターンは、本発明のシート及び個々のＰＶセルに対する配線構成の設計と一致するよう設計される。配線バックプレーン上に金属導体の層を形成し又はパターン化することで、必要な配線が形成される。配線パターンは、各最終的なソーラーセルに必要とされる接続を反映する。配線導体パターンは、指定の動作電圧及び電流を達成するための最終的なソーラーパネルの設計及び意図された使用に基づいて、適当な直列−並列編成（相互接続）のいずれでもよい。配線プレーンへの１つ以上のシートのボンディングは、これに限定されないが、とりわけ、鉛を伴ったり伴わなかったりする半田付け、エポキシ、熱アニーリング、超音波アニーリングを含む適当な技術によって行うことができる。次いで、ソーラーパネルアッセンブリを付加的な保護膜にボンディングすることができる。１つの例示的な保護膜は、ＤｕＰｏｎｔＴＭ  Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）である。保護膜は、配線バックプレーンの背面にボンディングされて、導体パターン及び電気出力リードを環境上の腐食又は他の危険性から保護しつつ、全構造体を軽量化することができる。
【００４９】
[0057]一般的に、ソーラーセル製造中の接触抵抗及び配線抵抗、並びにその製造コストを減少できるように、金属接触及び配線形成のための本発明の方法１００、１２０及び１４０を使用して１つ以上のシート処理ステップが変更される。シリコンシートの例示的な断面図である図２Ａ−図２Ｅ、図３Ａ−図３Ｆ、及び図４Ａ−図４Ｂを参照して、シリコンシートの製造について詳細に説明する。
【００５０】
[0058]図２Ａ−図２Ｅは、本発明の１つ以上の実施形態により本発明の方法１００を使用して金属接触部をシート表面に形成するためのシート２００の概略図である。このシート２００は、種々の形式のソーラーセルｐ−ｎ接合をその中に含むと共に、ビア及び／又は開口のような特徴部を基板又はシートの１つ以上の表面に含むことができる。一実施形態では、本発明のシート２００は、接触部金属化の前に前面及び／又は背面の接触部及び配線に対して形成されたビアを含むことができる。任意であるが、シート２００の表面のビアには、適当な膜形成技術を使用して金属材料が充填され、例えば、シート２００の表面のビア及び特徴部は、とりわけ、インクジェット印刷により充填することができる。ソーラーセル製造の場合に、シート２００の前面及び／又は背面は、光捕獲又は光閉じ込めを助け、反射ロスを減少するように、テクスチャ処理することができる。
【００５１】
[0059]図２Ａに示すように、反射防止被覆層２０２及び／又は不動態層の薄膜がシート２００の表面に堆積される。例えば、反射防止被覆層２０２は、プラズマ増強型化学的気相堆積チャンバーのような化学的気相堆積チャンバー内で、約２０ｎｍ乃至５００ｎｍの厚み、例えば、約５０ｎｍ乃至約２５０ｎｍの厚み、例えば、約７０ｎｍ乃至約２００ｎｍに堆積された窒化シリコン又は酸化シリコン材料の薄膜でよい。一例として、シリコン含有先駆体及び／又は窒素含有先駆体の混合物、例えば、シランガス、アンモニアガス、水素ガス、及び／又は窒素ガスの混合物を、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社の一部門であるＡＫＴから入手できる並列プレート高周波（ＲＦ）プラズマ増強型化学的気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システム内に使用して、窒化シリコン層を堆積することができ、反射防止被覆層２０２の良好なステップカバレージを得ることができる。反射防止被覆層２０２の他の適当な材料は、とりわけ、酸化チタン、アモルファスカーボン材料のような種々の誘電体材料を含む。任意であるが、反射防止被覆層２０２の表面は、テクスチャ処理されてもよく、また、良好なインデックスマッチングのために、第２の前面誘電体反射防止被覆層のような付加的な反射防止被覆層を堆積することもできる。
【００５２】
[0060]図２Ｂにおいて、適当なホトレジストマスク及びホトリソグラフィーパターン化技術を使用して反射防止被覆層２０２の表面上にホトレジスト材料２０４のパターンが形成される。ホトレジスト材料２０４のパターンを形成する一例は、インクジェット印刷技術である。ホトレジスト材料２０４をパターン化する前にエッチングマスクとして働くように任意の誘電体層又は酸化シリコン層を堆積することができる。
【００５３】
[0061]図２Ｃにおいて、反射防止被覆層２０２が図２Ｄに示すようにエッチングされる前に、ホトレジスト材料２０４をＵＶ光又は電子ビームに露出させる。例えば、約１７５℃の高い温度で燐酸の湿式エッチング化学作用を使用してホトレジスト材料のパターンに基づき窒化シリコンをエッチングすることができる。また、フッ化水素酸（ＨＦ）を含む緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）溶液を使用してホトレジスト材料のパターンを通して酸化シリコンをエッチングすることができる。プラズマエッチング、スパッタエッチング、又は反応性イオンエッチング、等の他の乾式エッチング技術を使用することもできる。次いで、ホトレジスト材料２０４のパターンをもつシート２００の表面が洗浄され及び／又は乾燥される。
【００５４】
[0062]図２Ｅに示すように、第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８を含む膜スタックをシート２００の表面に堆積して、シート２００への金属接触部を形成することができる。第１金属材料２０６は、約２０ｎｍ乃至５０ｎｍ、例えば、約３４ｎｍの厚みに堆積されるチタン、モリブデン、等でよい。第１金属材料は、高温アニーリングの後、シート２００との金属ケイ化物を形成し、従って、シート２００に製造されるデバイスの接触抵抗を減少するように使用される。第２金属材料２０８は、銅、アルミニウム、銀、等でよく、シート２００の表面上での配線形成及びデバイス製造に対して低い抵抗率を与えると共に、半導体デバイスの金属線、金属フィンガ、金属配線を形成するためのその後の製造ステップにおいてシード層としても働く。第２金属材料は、約５０ｎｍ乃至２５０ｎｍの厚み、例えば、約１７０ｎｍの厚みに堆積することができる。図２Ｅでは、第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８は、ホトレジスト材料２０４の表面上にも堆積され、ホトレジスト剥離の後に、後で除去することができる。
【００５５】
[0063]一実施形態において、第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８は、種々のシートサイズに利用できる本発明の物理的気相堆積プロセスチャンバー、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社の一部門であるＡＫＴから入手できるチャンバーを使用して堆積される。しかしながら、本発明は、他のシステム構成、例えば、他の物理的気相堆積システム、化学的気相堆積システム、及び他の膜堆積システムにも利用できることを理解されたい。
【００５６】
[0064]図３Ａ−図３Ｆは、本発明の１つ以上の実施形態により本発明の方法１２０を使用して金属接触部及び配線をシート表面に形成するためのシート３００の概略図である。図３Ａに示すように、シリコンシート３００は、反射防止被覆層２０２のパターンと、シートの表面上に形成された第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８を含むことができ、シートは、シート２００でもよいし、又は種々の形式のソーラーセル接合又は他のｐ−ｎ接合を有するシリコンシートでもよい。シート３００は、その上の接合と良好な接触を形成するために更なるシート処理の前に洗浄が必要になることもある。例えば、シート３００の表面上のホトレジスト材料、不純物又は汚染物は、適当な溶媒、水、又は洗浄用化学薬品を使用して剥離し洗浄することが必要な場合もある。
【００５７】
[0065]図３Ａにおいて、第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８を有する膜スタックのパターンが、シート３００の表面に形成され、約２００℃以上の高い温度でアニールした後にｐ−ｎ接合を有するシート３００と第１金属材料との境界に金属接触部を形成する。
【００５８】
[0066]図３Ｂにおいて、とりわけ、ケイ化チタン、ケイ化モリブデンのような金属ケイ化物２１０が本発明の膜スタックの底部に形成され、アニールの後にシート３００の接合と良好に接触して、シート上３００に製造されるソーラーセルデバイスの接触抵抗を低くする。
【００５９】
[0067]図３Ｃにおいて、１つ以上の態様により、物理的気相堆積技術を使用し、バルク金属材料２１２を含むターゲットを本発明の物理的気相堆積チャンバー内でスパッタリングする、等により、バルク金属材料２１２の層がシート３００の表面に堆積される。一実施形態では、バルク金属材料２１２は、第２金属材料２０８と同じ金属材料であり、とりわけ、銅、アルミニウム、銀を含んでもよい。別の実施形態では、接触部及び配線の形成を続けるためのバルク金属材料２１２の厚みは、約５００ｎｍ以上であり、例えば、約５０００ｎｍ以上であり、又は約５０００ｎｍ乃至１００００ｎｍである。
【００６０】
[0068]バルク金属材料２１２の層上に特徴部を形成する更なる処理が必要になることがある。例えば、図３Ｄに示すように、所定の配線構成に基づくホトレジスト材料２１４のパターンを、インジェクション印刷技術又は他の適当な技術、等により、シート３００の表面上に形成することができる。エッチングマスクとして働くように、他の誘電体層又は酸化シリコン層を、ホトレジスト材料２１４とバルク金属材料との間に堆積することができる。配線パターンへと形成されたホトレジスト材料２１４は、次いで、ＵＶ光、電子ビームへの露出により、又は他の適当なホトリソグラフィー技術により、硬化され、現像される。
【００６１】
[0069]図３Ｅにおいて、バルク金属材料２１２は、ホトレジスト材料２１４のパターンに基づき適当な金属エッチング化学薬品を使用してエッチングされ、更に、図３Ｆに示すように、接触線又は接触フィンガのような希望の配線パターン及び特徴部がシート３００の表面上に形成される。ホトレジスト材料２１４は、ホトレジスト材料２０４と同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
【００６２】
[0070]シート３００の表面は、表面の不純物、エッチング残留物、及び／又は汚染物を除去するために、更に洗浄が必要とされることがある。任意であるが、シート３００のアニールが必要とされることもある。例えば、銅がバルク金属材料２１２として堆積されるときには、良導体材料を形成し、金属配線の全抵抗を下げるために、アニールが必要とされる。
【００６３】
[0071]図４Ａ−図４Ｂは、本発明の１つ以上の実施形態に基づき本発明の方法１４０を使用して金属接触部及び配線をシート表面に形成するためのシート４００の概略図である。図４Ａに示すように、シート４００の表面は、反射防止被覆層２０２のパターンを含み、これは、第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８を含む膜スタックで覆われる。シート４００は、シート２００でもよいし、或いは種々の形式のソーラーセル接合又は他のｐ−ｎ接合と、ソーラーセルデバイス製造のための他の材料層とを有するいかなるシリコンシートでもよい。また、シート４００は、更なるシート処理の前に洗浄されるのも任意である。
【００６４】
[0072]本発明の１つ以上の態様によれば、バルク金属材料２１２のような金属材料が、電気メッキシート処理システムを使用して、シート４００の表面上に堆積される。図４Ａに示すように、シート４００は、金属接触部及び配線形成の高さを継続させるためにバルク金属材料２１２のシード層材料として堆積された第１金属材料２０６及び第２金属材料２０８を含む膜スタックを備えることができる。別の実施形態では、バルク金属材料２１２は、無電解堆積システムを使用して堆積される。従って、バルク金属材料２１２は、第２金属材料２０８と同じ金属材料でもよく、とりわけ、銅、アルミニウム、銀を含み、約１００ｎｍ以上、例えば、約１０００ｎｍ以上の厚みに堆積することができる。
【００６５】
[0073]図４Ｂに示すように、ホトレジスト材料２０４を剥離した後に、バルク金属材料２１２のパターンが形成され、希望の接触線、接触フィンガ、及び／又は配線パターンがシート４００の表面上に形成される。また、付加的なアニールステップ又は表面洗浄ステップがシート４００上で行われてもよい。或いは又、バルク金属材料２１２がシートの表面に電気メッキ又は無電解堆積される前に、ホトレジスト材料２０４がシート４００の表面から剥離されてもよい。
【００６６】
[0074]本発明の適当な気相堆積チャンバーは、シートの表面上に接触部及び配線を形成するための１つ以上の金属材料を堆積する種々の物理的気相堆積チャンバーを含むことができる。或いは又、他の膜堆積システム、例えば、電気メッキシステム及び無電解堆積システムを使用して、本発明のバルク金属材料が堆積される。更に、約２００℃以上、例えば、約１０００℃の温度のような高い温度で本発明のシートをアニールすることは、トーキョー・エレクトロニック・リミテッドから入手できるような炉や、アプライド・マテリアルズ社から入手できるような急速熱アニールチャンバー内で行うことができる。本発明は、種々のシートサイズである本発明の種々の形式のシート又は基板を処理するための、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から入手できる図５の物理的気相堆積システム及び図６の電気メッキシステムを参照して、以下に説明する。
【００６７】
[0075]図５は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社の一部門であるＡＫＴから入手できる物理的気相堆積プロセスチャンバー５００の一実施形態を示す概略断面図である。本発明の実施形態によりシート２００、３００、４００を処理するのに、１つ以上のプロセスチャンバー、１つ以上の物理的気相堆積プロセスチャンバー、シート入力／出力チャンバー、シート入力／出力チャンバー間でシートを移送するためのメイン移送ロボット、及び自動シート処理制御のためのメインフレームコントローラを備えたシート処理システムを使用することもできる。物理的気相堆積プロセスチャンバー５００は、チャンバー本体５０２及び蓋アッセンブリ５０６を備え、これらは、プロセス容積部５６０を画成する。チャンバー本体５０２は、典型的に、アルミニウム又は溶接されたステンレススチールプレートの一体的ブロックから形成される。チャンバー本体５０２及び関連コンポーネントの寸法は、何ら制限されず、一般に、物理的気相堆積プロセスチャンバー５００内で処理されるべきシート５１２のサイズ及び寸法より比例的に大きなものである。
【００６８】
[0076]チャンバー本体５０２は、一般に、側壁５５２及び底部５５４を含む。側壁５５２及び／又は底部５５４は、一般に、アクセスポート５５６及びポンピングポート（図示せず）のような複数のアパーチャーを含む。シャッター円板ポート（図示せず）のような他のアパーチャーも、チャンバー本体５０２の側壁５５２及び／又は底部５５４に任意に形成できる。アクセスポート５５６は、スリットバルブ又は他のメカニズム等によってシール可能であり、シート５１２（例えば、ソーラーセルシート、ガラス基板、又は半導体ウェハ）を物理的気相堆積プロセスチャンバー５００へ入れたり出したりすることができる。ポンピングポートは、プロセス容積部５６０を排気してその中の圧力を制御するポンピングシステム（これも図示せず）に結合される。
【００６９】
[0077]蓋アッセンブリ５０６は、一般に、ターゲット５６４及びこれに結合された接地シールドアッセンブリ５１１を含む。ターゲット５６４は、ＰＶＤプロセス中にシート５１２の表面に堆積することのできる材料源となる。ターゲット５６４又はターゲットプレートは、堆積種となる材料で形成されてもよいし、堆積種の被覆を含んでもよい。スパッタリングを容易にするために、電源５８４のような高電圧電源がターゲット５６４に接続される。
【００７０】
[0078]ターゲット５６４は、一般に、周辺部分５６３及び中央部分５６５を含む。周辺部分５６３は、チャンバーの側壁５５２の上に配置される。ターゲット５６４の中央部分５６５は、シート支持体５０４に向かう方向に突出し又は延びることができる。他のターゲット構成も使用できることが意図されている。例えば、ターゲット５６４は、望ましい材料の中央部分が接合され又は取り付けられたバッキングプレートを含んでもよい。また、ターゲット材料は、一緒にターゲットを形成する隣接材料タイル又はセグメントで構成されてもよい。任意であるが、蓋アッセンブリ５０６は、更に、マグネトロンアッセンブリ５６６を備えてもよく、これは、処理中にターゲット材料の消費を向上させる。
【００７１】
[0079]シート５１２に材料を堆積するためのスパッタリングプロセス中に、ターゲット５６４及びシート支持体５０４は、電源５８４により互いにバイアスされる。不活性ガス及び他のガス、例えば、アルゴン及び窒素のようなプロセスガスが、ガス源５８２から、物理的気相堆積プロセスチャンバー５００の側壁５５２に通常形成される１つ以上のアパーチャー（図示せず）を通して、プロセス容積部５６０へ供給される。プロセスガスは、点火されてプラズマとなり、プラズマ内のイオンがターゲット５６４に向けて加速され、ターゲット材料をターゲット５６４から粒子として追い出す。追い出された材料即ち粒子は、印加されたバイアスによりシート５１２に向けて吸引され、材料の膜をシート５１２に堆積させる。
【００７２】
[0080]接地シールドアッセンブリ５１１は、接地フレーム５０８、接地シールド５１０、或いはチャンバーシールド部材、ターゲットシールド部材、ダークスペースシールド、ダークスペースシールドフレーム、等を含む。接地シールド５１０は、ターゲット５６４の中央部分５６５を取り巻いて、プロセス容積部５６０内に処理領域を画成し、また、接地フレーム５０８によりターゲット５６４の周辺部分５６３に結合される。接地フレーム５０８は、接地シールド５１０をターゲット５６４から電気的に絶縁する一方、物理的気相堆積プロセスチャンバー５００のチャンバー本体５０２への接地路を与える（通常は側壁５５２を通して）。接地シールド５１０は、この接地シールド５１０により境界定めされた領域内にプラズマを拘束し、ターゲット源材料がターゲット５６４の中央部分５６５のみから追い出されるよう保証する。また、接地シールド５１０は、追い出されたターゲット源材料を主としてシート５１２に容易に堆積できるようにする。これは、ターゲット材料の効率的な使用を最大にすると共に、チャンバー本体５０２の他の領域を堆積から保護し又は追い出された種からの攻撃から保護し或いはプラズマから保護し、これにより、チャンバーの寿命を改善すると共に、チャンバーの洗浄やその他のメンテナンスに必要な停止時間及びコストを低減する。接地シールド５１０を取り巻く接地フレーム５０８の使用から導出される別の利益は、（例えば、堆積された膜の剥がれや、プラズマからのチャンバー本体５０２の攻撃のために）チャンバー本体５０２から追い出されることのある粒子を減少し、且つシート５１２の表面に再堆積させて、製品の品質及び収率を改善することである。
【００７３】
[0081]本発明から利益を得るように適応できる付加的なＰＶＤチャンバー、ターゲット及びマグネトロンが、Tepman氏による２００４年６月７日に出願された“Two Dimensional Magnetron Scanning for Flat Panel Sputtering”と題する出願中の米国特許出願第１０／８６３，１５２号、Le氏等による２００５年６月６日に出願された“Multiple, Scanning Magnetrons”と題する第１１／１４６，７６２号、Le氏等による２００５年６月２７日に出願された“Method for Adjusting Electromagnetic Field across a Front Side of aSputtering Target Disposed Inside a Chamber”と題する第１１／１６７，５２０号、及びInagawa氏等による“Evacuable MagnetronChamber”と題する出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０１７３）に説明されており、これらは、全て、参考としてここにそのまま援用される。
【００７４】
[0082]シート支持体５０４は、一般的に、チャンバー本体５０２の底部５５４に配置され、物理的気相堆積プロセスチャンバー５００内でのシート処理中にシート５１２を支持する。シート支持体５０４は、シート５１２を支持するためのプレート状本体と、シート５１２を保持しポジショニングするための付加的なアッセンブリ、例えば、静電チャック及び他のポジショニング手段とを含むことができる。シート支持体５０４は、プレート状本体支持体内に埋設された１つ以上の電極及び／又は加熱素子を含むことができる。従って、処理されるべきシート５１２の温度を希望の温度範囲に維持することができる。
【００７５】
[0083]シャフト５８７は、チャンバー本体５０２の底部５５４を貫通して延び、シート支持体５０４をリフトメカニズム５８８に結合する。このリフトメカニズム５８８は、シート支持体５０４を下方位置と上方位置との間で移動するように構成される。シート支持体５０４は、図５では、中間位置で示されている。ベローズ５８６は、通常、シート支持体５０４とチャンバー底部５５４との間に配置されて、それらの間の柔軟なシールをなし、プロセス容積部５６０の真空完全性を維持する。
【００７６】
[0084]任意であるが、チャンバー本体５０２内にはシャドーフレーム５５８及びチャンバーシールド５６２が配置されてもよい。シャドーフレーム５５８は、一般に、シャドーフレーム５５８の中央部を通して露出されるシート５１２の一部分へ堆積を制限するように構成される。シート支持体５０４が処理のために上方位置へ移動されると、シート支持体５０４に配置されたシート５１２の外縁がシャドーフレーム５５８に係合して、シャドーフレーム５５８をチャンバーシールド５６２から持ち上げる。シート支持体５０４が、これにシート５１２をロードしたりアンロードしたりするために下方位置へ移動されると、シート支持体５０４は、チャンバーシールド５６２及びアクセスポート５５６より下に位置される。次いで、シート５１２を、側壁５５２のアクセスポート５５６を通して物理的気相堆積プロセスチャンバー５００から取り出し又はそこに入れることができる一方、シャドーフレーム５５８及びチャンバーシールド５６２を洗浄することができる。リフトピン（図示せず）がシート支持体５０４を通して選択的に移動されて、シート５１２をシート支持体５０４から離間させ、移送ロボット４３０、又は物理的気相堆積プロセスチャンバー５００の外部に配置された移送メカニズム、例えば、単一アームロボット又は二重アームロボットによるシート５１２の設置又は除去を容易にする。シャドーフレーム５５８は、一部片で形成することもできるし、又は２つ以上のワークピース断片を一緒に接合してシート５１２の周辺部を取り巻くようにすることもできる。
【００７７】
[0085]本発明から利益を得るように適応できるＰＶＤチャンバーが、Golubovsky氏による２００５年５月１６日に出願された“Ground Shield for a PVD chamber”と題する出願中の米国特許出願第１１／１３１，００９号（ドケット番号：ＡＭＡＴ／９５６６）、White氏等による“Substrate Movement and Process”と題する特許出願（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０２３０）、及びLe氏等による２００５年６月２７日に出願された“Process Kit Design to Reduce Particle Generation”と題する第１１／１６７，３７７号（ドケット番号：ＡＭＡＴ／１０１７２）に説明されており、これらは、全て、参考としてここにそのまま援用される。
【００７８】
[0086]図５に示すように、コントローラ５９０は、物理的気相堆積プロセスチャンバー５００の種々のコンポーネントとインターフェイスしてそれらを制御するために含まれている。コントローラ５９０は、典型的に、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５９４、支援回路５９６、及びメモリ５９２を備えている。ＣＰＵ５９４は、種々のチャンバー、装置及びチャンバー周辺機器を制御するために工業用設定に使用できる任意の形式のコンピュータプロセッサの１つでよい。メモリ５９２、ソフトウェア、又はＣＰＵ５９４に結合されるコンピュータ読み取り可能なメディアは、１つ以上の容易に入手できるメモリデバイス、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、ＣＤ、フロッピーディスク、或いはメモリ装置用のローカル又はリモートのための他の形式のデジタル記憶装置でよい。支援回路５９６は、ＣＰＵ５９４を従来の仕方でサポートするためにＣＰＵ５９４に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム、等を含む。
【００７９】
[0087]図６は、ここで使用できる電気化学的メッキシステムの一実施例、例えば、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から入手できる電気的に一体化された電気化学的メッキ（ｉＥＣＰ）システム又はスリムセルメッキシステムを示す。これに加えて、ここに説明した方法又は技術を使用して電気化学的処理を可能にする任意のシステムも使用できる。
【００８０】
[0088]電気メッキシステムプラットホーム６００は、一般に、ロードステーション６１０、スピン−すすぎ−乾燥（ＳＲＤ）ステーション６１２、メインフレーム６１４、及び電解液補充システム６２０を備えている。更に、電気メッキシステムプラットホーム６００は、プレキシガラスパネルのようなパネルを使用した清潔な環境内に包囲することができる。
【００８１】
[0089]メインフレーム６１４は、一般的に、メインフレーム移送ステーション６１６、及び複数の処理ステーション６１８を備えている。各処理ステーション６１８は、１つ以上の処理セル６４０を含む。電解液補充システム６２０は、電気メッキシステムプラットホーム６００の付近に位置され、電気メッキプロセスに使用される電解液を循環するために処理セル６４０に個々に接続される。また、電気メッキシステムプラットホーム６００は、制御システム６２２、典型的に、プログラマブルマイクロプロセッサも含む。また、制御システム２２２は、システムのコンポーネントへ電力を供給し、また、制御パネル６２３も備えていて、オペレータが電気メッキシステムプラットホーム６００を監視及び操作できるようにする。
【００８２】
[0090]ロードステーション６１０は、典型的に、１つ以上のシートカセット受け入れエリア６２４、１つ以上のロードステーション移送ロボット６２８、及び少なくとも１つのシート配向器６３０を備えている。ロードステーション６１０に含まれるシートカセット受け入れエリア、ロードステーション移送ロボット６２８、及びシート配向器６３０の数は、システムの希望のスループットに基づいて構成することができる。複数のシートを収容するシートカセットは、電気メッキシステムプラットホーム６００へシートを導入するためにシートカセット受け入れエリア６２４へロードされる。
【００８３】
[0091]ロードステーション移送ロボット６２８は、シートカセットとシート配向器６３０との間でシートを移送する。シート配向器６３０は、各シートを適切に処理するように確保するために、各シートを希望の配向で位置させる。また、ロードステーション移送ロボット６２８は、ロードステーション６１０とＳＲＤステーション６１２との間でもシートを移送する。
【００８４】
[0092]本発明は、幾つかの実施形態及び実施例に基づいて説明したが、これらに限定されることを意味するものではない。ここに述べたＰＶＤプロセス及び電気メッキプロセスは、他のＰＶＤチャンバー又はメッキシステムを使用し、実際的な堆積率で高質の膜を得るように種々の処理パラメータ、圧力及び温度を調整して、実施することができる。本発明の実施形態は、ここに述べたプロセスパラメータ／変数のいずれかを、とりわけ、シートサイズ、チャンバー条件、等に基づいて増加又は減少することも包含すると理解されたい。
【００８５】
[0093]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の実施形態及び更に別の実施形態を案出することができ、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態を組み込んだ例示的方法を示すプロセスフローチャートである。
【図１Ｂ】本発明の別の実施形態を組み込んだ例示的方法を示すプロセスフローチャートである。
【図１Ｃ】本発明の付加的な実施形態を組み込んだ例示的方法を示すプロセスフローチャートである。
【図２Ａ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する例示的シートの概略断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する例示的シートの概略断面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する例示的シートの概略断面図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する例示的シートの概略断面図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する例示的シートの概略断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する別の例示的シートの概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する更に別の例示的シートの概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態により形成された接触部及び配線を有する更に別の例示的シートの概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による例示的プロセスチャンバーの概略断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態による別の例示的プロセスチャンバーの概略断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
２００…シート、２０２…反射防止被覆層、２０４…ホトレジスト材料、２０６…第１金属材料、２０８…第２金属材料、２１０…金属ケイ化物、２１２…バルク金属材料、２１４…ホトレジスト材料、３００…シート、４００…シート、５００…物理的気相堆積プロセスチャンバー、５０２…チャンバー本体、５０４…シート支持体、５０６…蓋アッセンブリ、５０８…接地フレーム、５１０…接地シールド、５１１…接地シールドアッセンブリ、５１２…シート、５５２…側壁、５５４…底部、５５６…アクセスポート、５５８…シャドーフレーム、５６０…プロセス容積部、５６２…チャンバーシールド、５６３…周辺部、５６４…ターゲット、５６５…中央部、５６６…マグネトロンアッセンブリ、５８２…ガス源、５８４…電源、５８６…ベローズ、５８７…シャフト、５９０…コントローラ、５９２…メモリ、５９４…ＣＰＵ、５９６…支援回路、６００…電気メッキシステムプラットホーム、６１０…ロードステーション、６１２…ＳＲＤステーション、６１４…メインフレーム、６１６…メインフレーム移送ステーション、６１８…処理ステーション、６２０…電解液補充システム、６２２…制御システム、６２３…制御パネル、６２４…シートカセット受け入れエリア、６２８…ロードステーション移送ロボット、６３０…シート配向器、６４０…処理セル
【図１Ａ】
2009515369.tif 000003
【図１Ｂ】
2009515369.tif 000004
【図１Ｃ】
2009515369.tif 000005
【図２Ａ】
2009515369.tif 000006
【図２Ｂ】
2009515369.tif 000007
【図２Ｃ】
2009515369.tif 000008
【図２Ｄ】
2009515369.tif 000009
【図２Ｅ】
2009515369.tif 000010
【図３Ａ】
2009515369.tif 000011
【図３Ｂ】
2009515369.tif 000012
【図３Ｃ】
2009515369.tif 000013
【図３Ｄ】
2009515369.tif 000014
【図３Ｅ】
2009515369.tif 000015
【図３Ｆ】
2009515369.tif 000016
【図４Ａ】
2009515369.tif 000017
【図４Ｂ】
2009515369.tif 000018
【図５】
2009515369.tif 000019
【図６】
2009515369.tif 000020
【国際調査報告】
2009515369.tif 000021