(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィの露光工程において、被露光面に湾曲や波打ち面が存在する場合であっても、これを平坦化して精度の高い微細パターンを形成することができる。【解決手段】露光用マスク１は、複数の微細開口を有するパターン形成部１Ａと、パターン形成部１Ａの外側に設けられる広域遮光部１Ｂと、広域遮光部１Ｂに形成されて被露光面に当接して被露光面の平坦化を図る当接凸部１３を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク基板上の遮光膜に露光パターンに対応した複数の開口を設けた露光用マスクであって、
複数の微細開口を有するパターン形成部と、
該パターン形成部の外側に設けられる広域遮光部と、
該広域遮光部に形成されて被露光面に当接して当該被露光面の平坦化を図る当接凸部を備えることを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】
前記当接凸部は前記マスク基板に複数設けられ、複数の前記当接凸部が同じ突出高さを有することを特徴とする請求項１に記載された露光用マスク。
【請求項３】
前記当接凸部は、平面状の当接面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光用マスク。
【請求項４】
前記遮光膜はクロム蒸着膜であり、前記当接凸部は前記遮光膜上に積層されたメッキ層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された露光用マスク。
【請求項５】
被露光面に露光用マスクの開口パターンを露光するパターン露光方法であって、
前記露光用マスクは、複数の微細開口を有するパターン形成部と、該パターン形成部の外側に設けられる広域遮光部と、該広域遮光部に形成されて前記被露光面に当接する当接凸部を備え、
前記被露光面に前記当接凸部を当接させて前記被露光面を平坦化させた状態で、前記露光用マスクを介して前記被露光面を露光することを特徴とするパターン露光方法。
【請求項６】
太陽電池ウエハ上に微細電極とバス電極を形成する太陽電池セルの製造方法であって、
前記微細電極の電極パターンに対応した複数の微細開口を有するパターン形成部と、前記バス電極の電極パターンに対応した広域遮光部と、該広域遮光部に形成された当接凸部を備える露光用マスクを用い、
前記太陽電池ウエハ上にフォトレジストを塗布し、
前記フォトレジストの表面におけるバス電極形成領域上に前記当接凸部を当接させて前記太陽電池ウエハを平坦化させた状態で、前記露光用マスクを介して前記フォトレジストを露光することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスク、露光用マスクを用いたパターン露光方法、太陽電池セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池などの光半導体素子，液晶・ＥＬ素子などの表示素子，光集積回路等のデバイスの製造工程においては、受光効率・光電変換効率の向上或いは表示画面の高精細化などのためにデバイスの基板上に微細パターンを形成することが行われる。
【０００３】
特に、太陽電池セルは、図１（ａ）にその断面構造例を示すように、ｐ型シリコン基板である太陽電池ウエハＪ１の受光面にｎ＋層Ｊ２が形成されることによって、太陽電池ウエハ（ｐ型シリコン基板）Ｊ１とｎ＋層Ｊ２とによってｐｎ接合が形成されており、太陽電池ウエハＪ１の受光面上には反射防止膜Ｊ３及び表面電極（銀電極）Ｊ４の微細パターンが形成されている。また、ｐ型シリコン基板である太陽電池ウエハＪ１の受光面と反対側の裏面にはｐ＋層Ｊ５が形成されており、この裏面上には裏面電極（アルミニウム電極）Ｊ６及び半田コーティング用の端子電極（銀電極）Ｊ７がそれぞれ形成されている。ここでの裏面電極Ｊ６は太陽電池ウエハＪ１の裏面のほぼ全面に形成されており、端子電極Ｊ７は太陽電池ウエハＪ１の裏面の一部のみに形成されている。
【０００４】
図１（ｂ），（ｃ）は、太陽電池ウエハの受光面に形成される表面電極パターンの一例を示した説明図である（図１（ｃ）は図１（ｂ）におけるＡ部拡大図）。図示の例では、表面電極Ｊ４は、比較的太幅を有するバス電極（バスバー電極）Ｊ４ａとこのバス電極Ｊ４ａに接続されてバス電極Ｊ４ａと交差する方向に複数延在する線状の微細電極（フィンガー電極）Ｊ４ｂを備えており、太陽電池ウエハＪ１の受光面は、微細電極が形成された微細電極形成領域ａとバス電極が形成されたバス電極形成領域ｂを有している（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
微細パターンの形成には、一般にフォトリソグラフィ技術が用いられる。フォトリソグラフィによるパターン形成は、所望の微細パターンに対応した開口パターンを有する露光用マスクを用い、被露光面となるフォトレジストの表面に露光用マスクの開口パターンを投影露光し、その後現像処理を施すことでフォトレジスト層を微細パターンに加工するものである。この際の露光時には、露光用マスクの遮光面と被露光面との間隔が離れ過ぎていると、マスク開口のエッジで生じる回折光によって露光パターンにぼけが生じ、精度良く被露光面に微細パターンを転写することができなくなる。したがって、所望の微細パターンを得るためには、露光用マスクの遮光面と被露光面を可能な限り近接させることが好ましい。
【０００７】
この際、被露光面に湾曲や波うち面が存在すると、被露光面に露光用マスクを近接させた際に露光対象物のエッジや被露光面の突出部が露光用マスクに接触して遮光膜に傷や剥離を生じさせる問題がある。また、被露光面に湾曲や波うち面があると、平坦な露光用マスクの遮光面と被露光面との間の間隔が不均一になるので、被露光面に投影されるパターンに歪みが生じ、露光パターンの線幅や露光位置が設計幅や設計位置からずれてしまい、被露光面に精度の高い微細パターンを形成することができない問題が生じる。
【０００８】
特に、太陽電池セルは、その製造工程で、金属電極の熱収縮量とシリコンウエハの熱収縮量の違いによって、太陽電池ウエハに反りが生じる傾向がある。また、太陽電池ウエハの表面（受光面側）に微細な表面電極のパターンを形成する際にフォトリソグラフィ技術を採用しようとすると、太陽電池ウエハ上にフォトレジストを塗布する際に塗布面中央が凹状になる反りが生じることが確認されている。
【０００９】
このように太陽電池ウエハの表面は湾曲面になりやすく、表面電極の微細パターンを形成する際にフォトリソグラフィ技術を採用し難い問題があり、スクリーン印刷などの別のパターン形成方法が一般に採用されている。しかしながら、表面電極パターンの更なる微細化の要求に対してはスクリーン印刷などのパターン形成方法では十分に対応しきれない問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、フォトリソグラフィの露光工程において、被露光面に湾曲や波打ち面が存在する場合であっても、これを平坦化して精度の高い微細パターンを形成することができること、露光用マスクの遮光面に傷や剥離を生じさせることなく、被露光面に露光用マスクを近接させることができること、太陽電池セルの製造工程において、フォトリソグラフィ技術を採用して微細電極パターンを形成することができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
【００１２】
マスク基板上の遮光膜に露光パターンに対応した複数の開口を設けた露光用マスクであって、複数の微細開口を有するパターン形成部と、該パターン形成部の外側に設けられる広域遮光部と、該広域遮光部に形成されて被露光面に当接して当該被露光面の平坦化を図る当接凸部を備えることを特徴とする露光用マスク。
【００１３】
被露光面に露光用マスクの開口パターンを露光するパターン露光方法であって、前記露光用マスクは、複数の微細開口を有するパターン形成部と、該パターン形成部の外側に設けられる広域遮光部と、該広域遮光部に形成されて前記被露光面に当接する当接凸部を備え、前記被露光面に前記当接凸部を当接させて前記被露光面を平坦化させた状態で、前記露光用マスクを介して前記被露光面を露光することを特徴とするパターン露光方法。
【００１４】
太陽電池ウエハ上に微細電極とバス電極を形成する太陽電池セルの製造方法であって、前記微細電極の電極パターンに対応した複数の微細開口を有するパターン形成部と、前記バス電極の電極パターンに対応した広域遮光部と、該広域遮光部に形成された当接凸部を備える露光用マスクを用い、前記太陽電池ウエハ上にフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストの表面におけるバス電極形成領域上に前記当接凸部を当接させて前記太陽電池ウエハを平坦化させた状態で、前記露光用マスクを介して前記フォトレジストを露光することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
このような特徴を有する本発明によると、フォトリソグラフィの露光工程において、被露光面に湾曲や波うち面が存在する場合であっても、これを平坦化して精度の高い微細パターンを形成することができる。被露光面に湾曲や波うち面が存在する場合であっても、露光用マスクの遮光膜に傷や剥離を生じさせることなく、被露光面に露光用マスクを近接させて、精度の高い微細パターンを形成することができる。太陽電池ウエハが湾曲しやすい太陽電池セルの製造工程において、フォトリソグラフィ技術を採用して微細電極パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池セルの構成例を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る露光用マスクを示した説明図である。図２（ａ）が遮光膜側の開口パターンを示した平面視の説明図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）におけるＡ部の拡大平面図、図２（ｃ）が図２（ｂ）におけるＸ１−Ｘ１断面図、図２（ｄ）が図２（ｂ）におけるＸ２−Ｘ２断面図、図２（ｅ）が図２（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る露光用マスクの形態例を示した説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る露光用マスクを用いたパターン露光方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図面の内容を含むが、図示の形態のみに限定されるものではない。図２は、本発明の実施形態に係る露光用マスクを示した説明図である。図２（ａ）が遮光膜側の開口パターンを示した平面視の説明図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）におけるＡ部の拡大平面図、図２（ｃ）が図２（ｂ）におけるＸ１−Ｘ１断面図、図２（ｄ）が図２（ｂ）におけるＸ２−Ｘ２断面図、図２（ｅ）が図２（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【００１８】
露光用マスク１は、マスク基板１０上の遮光膜１１に露光パターンに対応した複数の開口１２を設けたものであり、フォトリソグラフィにおける露光工程で用いられるものである。この露光用マスク１は、複数の微細な開口１２を有するパターン形成部１Ａと、パターン形成部１Ａの外側に設けられる広域遮光部１Ｂを備えている。ここでいう広域遮光部１Ｂとは、パターン形成部１Ａ内の開口１２間に形成される遮光部とは区別される部位であって、開口１２間の遮光部と比較して連続的に広い範囲に形成されている。
【００１９】
この露光用マスク１は、前述した広域遮光部１Ｂに、被露光面に当接して湾曲面や波うち面を有する被露光面の平坦化を図る当接凸部１３を備えている。当接凸部１３は、前述した広域遮光部１Ｂ内の全域に設けてもよいし、広域遮光部１Ｂ内の一部に設けてもよい。湾曲面や波うち面を有する被露光面を平坦化するためには、当接凸部１３は、マスク基板１０に複数設けられ、複数の当接凸部１３の突出高さ１３ｈが同じ高さになっていることが好ましい。また、被当接面を平坦に押さえ付けるために、当接凸部１３は、平面状の当接面１３ａを有することが好ましい。
【００２０】
露光用マスク１においては、パターン形成部１Ａ、広域遮光部１Ｂ、当接凸部１３の配置関係を適宜に設定することが可能である。例えば、当接凸部１３が形成される広域遮光部１Ｂは、複数のパターン形成部１Ａの間に設けることができ、また、一つのパターン形成部１Ａの周囲に設けることができる。また、広域遮光部１Ｂはマスク基板１０を横断する直線状に設けることもできる。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態に係る露光用マスクの形態例を示した説明図であって、パターン形成部１Ａ、広域遮光部１Ｂ、当接凸部１３の配置関係の構成例を示している。
【００２２】
図３（ａ）に示した例は、並列した複数のパターン形成部１Ａの間に、複数の広域遮光部１Ｂがマスク基板１０を横断するようにストライプ状に設けられており、複数の広域遮光部１Ｂのそれぞれに直線状に延在する当接凸部１３が設けられている。図示においては、３本の当接凸部１３を設けた例を示しているが、この本数は適宜に設定することができる。
【００２３】
図３（ｂ）に示した例は、四方に分割配置された複数のパターン形成部１Ａの間に、広域遮光部１Ｂがマスク基板１０を縦横に横断するように交差状に設けられており、当接凸部１３がこの広域遮光部１Ｂに沿って交差状に延在している。図示においては、縦１本の当接凸部１３に横１本の当接凸部を交差させた例を示しているが、縦横のいずれか又は両方に複数本の広域遮光部１Ｂを設けてそれぞれに沿って当接凸部１３を設けたものであってもよい。
【００２４】
図３（ｃ）に示した例は、分割配置された複数のパターン形成部１Ａの間及びその周囲に広域遮光部１Ｂが設けられ、その広域遮光部１Ｂに沿って環状に当接凸部１３が設けられている。図示の例ではパターン形成部１Ａの周囲に環状の当接凸部１３を設けているが、パターン形成部１Ａの周囲に分断した状態で当接凸部１３を設けてもよい。
【００２５】
図３（ａ）に示した形態例は、例えば、図１に示したような太陽電池セルの表面電極パターンにパターン形成部１Ａ及び広域遮光部１Ｂの配置を対応させることができる。具体的には、パターン形成部１Ａを図１に示した微細電極形成領域ａに対応させ、広域遮光部１Ｂを図１に示したバス電極形成領域ｂに対応させることができる。
【００２６】
図３（ｂ），（ｃ）に示した形態例は、マザー基板内に複数のパネル基板を形成する多面取り基板に対して、一つのパネルの素子形成領域をパターン形成領域１Ａに対応させ、一つのパネルの素子形成領域の外側の額縁領域を広域遮光部１Ｂに対応させることができる。
【００２７】
このような露光用マスク１の形成方法の一例を説明する。先ず、マスク基板１０になる石英ガラスなどの透明基板上に、遮光膜１１を蒸着等で成膜する。遮光膜としては、クロム（金属クロム又は酸化クロム）蒸着膜を採用することができるが、これに限らず遮光性を有する他の金属膜などを用いることができる。次いで、遮光膜１１上に例えばネガ型のフォトレジスト層を塗布形成し、例えば電子ビーム描画装置を用いてパターン形成部１Ａ内の遮光部パターンに対応した選択露光を行ってフォトレジスト層を選択的に光硬化させる。次いで現像処理を行って、フォトレジスト層の未露光未硬化部位を除去し、光硬化した部位のフォトレジスト層を耐エッチング層として残す。その後、マスク基板１０に対してエッチング等の処理を行って耐エッチング層から露出している遮光膜を溶解除去し、耐エッチング層を剥離して、マスク基板１０上にパターン形成部１Ａの開口パターンを形成する。遮光膜１１上におけるパターン形成部１Ａの外側領域が広域遮光部１Ｂになる。
【００２８】
広域遮光部１Ｂ上に形成される当接凸部１３は、広域遮光部１Ｂ内への選択的なメッキ処理によって形成することができ、これによって得られるメッキ層を当接凸部１３にすることができる。形成例を示すと、パターン形成部１Ａの開口パターンが形成された遮光膜（クロム蒸着膜）上の全面にフォトレジスト層を形成し、当接凸部１３の形成箇所に対応した選択的な露光・現像を行って、当接凸部１３の形成箇所を開放して遮光膜を露出させる。そしてこの状態でメッキ処理を行い、露出した遮光膜上にメッキ層を積層させて当接凸部１３を形成する。その後はフォトレジスト層を剥離除去して、当接凸部１３を備えた露光用マスク１を得る。
【００２９】
図４は、本発明の実施形態に係る露光用マスクを用いたパターン露光方法を示した説明図である。前述した露光用マスク１を用いると、図４（ａ）に示すように、反りなどが生じた露光対象物Ｗの湾曲面や波うち面を有する被露光面Ｗａ上に精度の高い微細パターンを形成することができる。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、露光対象物Ｗの表面にフォトレジストを塗布した状態で、被露光面Ｗａ上に湾曲面や波うち面が形成された場合であっても、図４（ｂ）に示すように、露光用マスク１の当接凸部１３を被露光面Ｗａに当接させて、被露光面Ｗａに対して露光用マスク１を押圧することで、被露光面Ｗａを平坦化することができる。このように被露光面Ｗａを平坦化した状態で、露光用マスク１を介して被露光面Ｗａを露光することで、被露光面Ｗａと露光用マスク１との間隔が均一になり、精度の高い微細パターンを形成することができる。また、当接凸部１３の突出高さと配置を適正に設定することで、湾曲面又は波うち面を有する被露光面Ｗａに露光用マスク１の遮光膜１１が接触する前に被露光面Ｗａに対して当接凸部１３を当接させることができる。これによって、露光用マスク１の遮光膜１１に傷や剥離が生じることなく、露光処理を行うことができる。
【００３１】
ここで、露光対象物Ｗが図１に示したような太陽電池ウエハＪ１の場合には、被露光面Ｗａは、太陽電池ウエハＪ１上に塗布されたフォトレジストの表面であり、また、微細電極を形成する微細電極形成領域ａと微細電極に接続するバス電極を形成するバス電極形成領域ｂを有している。これに対して、露光用マスク１のパターン形成部１Ａを微細電極形成領域ａに対応させて配置し、広域遮光部１Ｂをバス電極形成領域ｂに対応させて配置することで、太陽電池ウエハＪ１上に微細電極のパターンを露光する際にはなんらの支障なく当接凸部１３をフォトレジスト面に当接させることができる。
【００３２】
以下に、本発明の実施形態に係る露光用マスクを用いた太陽電池セルの製造方法を図１に示した従来の太陽電池セルの構成に対応させて説明する。ｐ型シリコン基板からなる太陽電池ウエハＪ１の表面にエッチングなどの前処理を施した後、太陽電池ウエハＪ１の受光面側の表面にｎ＋層Ｊ２を形成する。次に、太陽電池ウエハＪ１の受光面と逆側の裏面にアルミニウム電極層などからなる裏面電極Ｊ６を形成し、同時にその裏面電極Ｊ６の下にｐ＋層Ｊ５を形成する。その後、太陽電池ウエハＪ１の裏面に銀電極などからなる端子電極Ｊ７を形成する。
【００３３】
次に、太陽電池ウエハＪ１の表面上に銀電極などからなる表面電極Ｊ４を形成する。これに際しては、表面電極Ｊ４の微細電極Ｊ４ｂの電極パターンに対応した複数の微細開口を有するパターン形成部１Ａと、表面電極Ｊ４のバス電極Ｊ４ａの電極パターンに対応した広域遮光部１Ｂと、広域遮光部１Ｂに形成された当接凸部１３を備える露光用マスク１を用いる。
【００３４】
表面電極Ｊ４の形成は、ネガ型フォトレジストを用いる場合とポジ型フォトレジストを用いる場合で工程が異なる。まず、ネガ型フォトレジストを用いる場合を説明すると、ここでのパターン形成部１Ａの開口は微細電極形成部ａにおける電極非形成部に対応して設置されている。そして、太陽電池ウエハＪ１の表面上にネガ型フォトレジストを塗布し、フォトレジストの表面におけるバス電極形成領域ｂ上に当接凸部１３を当接させて太陽電池ウエハＪ１を平坦化させた状態で、露光用マスク１を介してフォトレジストを露光する。その後の現像処理で露光部分が残り未露光部分が除去されるので、電極非形成部に残ったレジスト層を成膜マスクにして太陽電池ウエハＪ１上に銀電極層を成膜し、その後レジスト層を剥離することで銀電極層からなる表面電極Ｊ４のパターンを得る。
【００３５】
ポジ型フォトレジストを用いる場合を説明すると、太陽電池ウエハＪ１上全面に銀電極層を形成し、その上にポジ型フォトレジストを塗布する。ここでのパターン形成部１Ａの開口は微細電極形成部ａにおける電極形成部に対応して設置されている。そして、フォトレジストの表面におけるバス電極形成領域ｂ上に当接凸部１３を当接させて太陽電池ウエハＪ１を平坦化させた状態で、露光用マスク１を介してフォトレジストを露光する。その後の現像処理で未露光部分が残り露光部分が除去されるので、電極形成部に残ったレジスト層をエッチングマスクにしてエッチング処理を行い、その後レジスト層を剥離することで銀電極層からなる表面電極Ｊ４のパターンを得る。
【００３６】
その後、太陽電池ウエハＪ１の表面における電極非形成部分に反射防止膜を形成するなどして、太陽電池セルを得ることができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る露光用マスク１によると、フォトリソグラフィの露光工程において、被露光面Ｗａに湾曲や波うち面が存在する場合であっても、これを平坦化して精度の高い微細パターンを形成することができる。被露光面Ｗａに湾曲や波うち面が存在する場合であっても、露光用マスク１の遮光膜１１に傷や剥離を生じさせることなく、被露光面Ｗａに露光用マスク１を近接させて、精度の高い微細パターンを形成することができる。また、太陽電池ウエハＪ１が湾曲しやすい太陽電池セルの製造工程において、フォトリソグラフィ技術を採用して微細電極パターンを形成することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１：露光用マスク，１Ａ：パターン形成部，１Ｂ：広域遮光部，
１０：マスク基板，
１１：遮光膜，
１２：開口，
１３：当接凸部，１３ａ：当接面，１３ｈ：突出高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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