(57)【要約】【課題】太陽電池の前面又は背面等に、導電ラインその他の構造物を低基板損傷、少工程数、低コスト且つ高アスペクト比で形成できるようにする。【解決手段】  感光性を有する基板上に層例えば抗反射層を形成し（６６）、窓が形成されるよう複数個の液滴をパターン印刷することによってその層上にその層に接触するマスク層を形成し（６８）、その窓を介した抗反射層のエッチングで基板の一部を露出させ（７０）、その露出部上に且つマスク層の窓内でシード層を成長させ（７２）、シード層を導電パッドとし且つ上掲のマスク層を堆積マスクとするメッキプロセスによって窓を介しそのシード層上にメッキ素材を堆積させる（７４）ことにより、基板上方を部分的に覆いその部分に導電接触するよう、導電ラインを基板上に形成する。【選択図】図８
2009141351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性を有する基板の上方に層を形成するステップと、
窓が形成されるよう複数個の液滴をパターン印刷することによって、その層上にその層に接触するパターン印刷型マスク層を形成するステップと、
マスク層の窓を介し基板上の層をエッチングすることによって基板の一部を露出させるステップと、
生じた露出部上に且つマスク層の窓を介しシード層を成長させるステップと、
シード層を導電パッドとし且つマスク層を堆積マスクとするメッキプロセスを実行してそのシード層上に且つ窓内でメッキ素材を堆積させることにより、基板上方を部分的に覆い且つその部分に導電接触するよう、導電ラインを基板上に形成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、基板と導電接触する金属電極を基板上に且つ窓内で成長させるステップを有し、シード層はその金属導体上に且つその金属導体と導電接触するように成長させる方法。
【請求項３】
所定極性の第１極性領域及びそれとは逆極性の第２極性領域を含め複数個の領域を有し感光性がある基板の上方に、保護層を形成するステップと、
第１極性領域上方の第１窓及び第２極性領域上方の第２窓を含め複数個の窓が形成されるよう複数個の液滴をパターン印刷することによって、その保護層上に当該保護層に接触するパターン印刷型マスク層を形成するステップと、
第１窓及び第２窓を介し保護層をエッチングして基板の一部を露出させることにより、第１極性領域又はその一部が露出する第１露出部及び第２極性領域又はその一部が露出する第２露出部を形成するステップと、
第１窓及び第２窓を介し金属電極を成長させることにより、第１露出部に接触する第１電極及び第２露出部に接触する第２電極を形成するステップと、
第１窓及び第２窓を介しシード層素材を堆積させることにより、第１電極上方にシード層第１部分をまた第２電極上方にシード層第２部分をそれぞれ形成するステップと、
シード層を導電パッドとし且つマスク層を堆積マスクとするメッキプロセスを実行してそのシード層上に且つ窓内でメッキ素材を堆積させることにより、シード層第１部分上にありその部分に導電接触する第１導電ライン、並びにシード層第２部分上にありその部分に導電接触する第２導電ラインを、基板上に形成するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかにはディジタルリソグラフィに関し、より詳細には、印刷によって形成したマスクをエッチング及びメッキ双方に使用し太陽電池等を製造する方法、並びにそのマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタルインクジェットリソグラフィ等のディジタルリソグラフィは、コストがかかるフォトリソグラフィプロセスに代わり開発が続けられている技術であり、微細電子デバイス、集積回路その他の微細構造を形成する際にしばしば使用されている。所要素材を基板上に直に堆積させて所要パターンを形成する技術であるため、従来からデバイス製造プロセスで使用されているフォトリソグラフィに比べると、ディジタルリソグラフィはデリケートでもなく時間も食わない。そのため、例えばメッキ、エッチング、インプランテーション等の工程で使用するマスクをそれに先立ち形成するプロセスとして用いることができる。なお、本願では、この種のマスクのことをパターン印刷型マスクと呼ぶことにする。
【０００３】
ディジタルリソグラフィは、通常、プリントヘッド及び基板を所定の印刷主軸方向に相対移動させつつ印刷材を堆積させる印刷動作で行われる。そのヘッドはこの主軸沿い印刷動作を好適に行えるような構成、例えば印刷主軸沿いに複数個のイジェクタを並べた構成にする。また、印刷方式としてはラスタ方式が使用される。ラスタ方式では、基板を横断するようヘッド又は基板を動かす動作（印刷パス）を実行しながら、ヘッドを構成する個々のイジェクタから印刷材のしずく（液滴）を放ち基板又は既存の印刷材上に付着させ、そして各印刷パスの終了時に印刷主軸直交方向沿いにヘッド又は基板をシフトさせて次の印刷パスに取りかかる。こうして印刷パスを繰り返し最後まで印刷を行うことで、所望のパターン全体を基板上に形成することができる。なお、普通はヘッドを基板に対して動かすが、逆に基板を可動ステージに装着等してヘッドに対し動かす形態でも、同様の印刷は可能である。
【０００４】
ディジタルリソグラフィ用印刷材としては、相変化素材が用いられる場合と、ポリマ溶液やコロイド懸濁液等、所望電子特性の素材で溶媒乃至懸濁媒を懸濁させた懸濁液が用いられる場合とがある。例えば特許文献１及び２には、相変化素材を印刷することによって基板上にマスクを形成するシステム及びプロセスが記載されている。このシステム及びプロセスでは、適当な印刷材例えばステアリルエルカミド(stearyl erucamide)ワックスを液状にし、その印刷材の液滴をインクジェット圧電プリントヘッドによって１個ずつ随時吐出させ、基板を覆う層上の所望位置に堆積させて所望のパターンを形成する。ヘッド吐出時点では液状だが基板被覆層射突で凝固するため、こうした印刷材のことを相変化素材と呼んでいる。
【０００５】
イジェクタから吐出された印刷材液滴はその勢いで基板に付着し、基板表面をぬらした後にその場で凝固していく。相変化素材ならば、液化させる際の加熱で獲得した熱エネルギを基板、環境又はその双方に奪われることで、固体に戻っていく。懸濁液ならば、基板表面をぬらした液滴中の懸濁媒が蒸発して懸濁質だけが基板表面に残る仕組みか、或いは懸濁媒が硬化する仕組みで、凝固することが多い。従って、印刷材が堆積後に液体から固体に変わる速度や、凝固後の印刷材厚及び輪郭は、印刷材及び基板の熱条件及び物理特性や、それらを取り巻く環境の性質及び状態によって左右される。
【０００６】
更に、液滴を基板上に付着させた後その液滴が凝固する前のタイミングでその隣に別の液滴を付着させることで、基板表面をぬらす動作によって両者を合体させ一連の印刷性構造物を形成することもできる。基板表面上での液滴合体規模や形成される印刷性構造物の横方向の拡がりは、主として、使用した印刷材の表面張力、吐出時液滴温度、周囲温度及び基板温度によって決まるので、こうした属性を適宜設定乃至制御することによって、印刷性構造物の寸法を所望寸法にすることができる。
【０００７】
そして、ディジタルリソグラフィで製造可能なデバイスは多種あるが、なかでも注目すべきものは受光で起電するセル即ち太陽電池である。太陽電池は、通常、日光照射等に曝されるとその光子との作用で電荷を発生させる感光基板の表面に、その電荷を運ぶ導電経路として導電ラインを形成した構造を有している。太陽電池の構造としては、感光基板の前面に導電ラインがあり背面に導電面がある前面接続構造と、感光基板の背面上だけに導電ラインがある背面接続構造とが、広く用いられている。
【０００８】
前面接続構造を採る場合、基板を覆う抗反射層を隔て基板内ｐｎ接合の面前に導電ラインを形成する。その手法としては、例えば、抗反射層をフォトリソグラフィ的にパターニング及びエッチングし、導電金属層を形成し、再びフォトリソグラフィ的にパターニング及びエッチングして導電金属層の一部を導電ラインパターンとして残す、という手法を使用する。或いは、１回目のエッチングの後にシード層素材を付着させてパターニングし、メッキプロセスでメッキすることにより導電ラインを形成する、という手法を採ってもよい。更に或いは、フォトリソグラフィではなくシルクスクリーン印刷を実行して銀／フリット入りペーストを抗反射層表面上に直に付着させ、抗反射層を貫通しその下にあるｎ＋領域に接触するようそのペーストの焼成により導電スパイクを形成する、という手法を採ってもよい。また、背面接続構造を採る場合は、より典型的な形態のリソグラフィによって種々の構造層をエッチングし、ｐ型又はｎ型の領域に導電接触するよう導電ラインを形成する、という手法を採ることができる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６８７２３２０号明細書
【特許文献２】米国特許第６７４２８８４号明細書
【特許文献３】米国特許第６９７２２６１号明細書
【特許文献４】米国特許第６８９００５０号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１３６３５８号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／０２００５２０号明細書
【特許文献７】米国特許第４１３１８９９号明細書
【特許文献８】米国特許第６１１６７１８号明細書
【特許文献９】米国特許第４９５９６７４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５９５８１２２号明細書
【特許文献１１】米国特許第３９５８２５２号明細書
【特許文献１２】米国特許第７１７０００１号明細書
【特許文献１３】米国特許第５６２０９０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの従来手法にはそれぞれに短所がある。例えばリソグラフィを使用する手法には、パターニング及び処理工程を層毎に何回か実行し導電ラインを形成するのに時間がかかる、工程毎に異なるレティクルを作成するのでコストがかかる、精密な整列位置決めを工程移行のたびに再実行しなければならない、高価な感光レジストを用いねばならない、結晶シリコン等のバルク構造を様々にハンドリングするので損傷リスクが高い、といった短所がある。また、銀／フリット入りペーストを使用する手法には、バルク構造上に応力が発生するのでそれを銀／フリット付着面とは逆側の面に応力を加えて打ち消さねばならない、導電ラインが低アスペクト比（即ち背が低い割に幅が広い）ため導電ラインによって感光基板での光子捕捉が邪魔されデバイス総効率が下がる、といった短所がある。感光基板用ウェハの大判化傾向が今後も進むと、こうした短所はより大きな問題になるであろう。
【００１１】
従って、いま求められているのは、太陽電池の前面又は背面等、基板表面上に導電ラインその他の構造物を形成できる新たな手法を提供すること、とりわけ従来手法に比べ基板の損傷リスクが小さく所要工程が少なく且つコストが低い手法であって、高アスペクト比な導電ラインを形成できる手法を、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに、本発明に係る方法では、単一のパターン印刷型マスク層をエッチング及びメッキ素材堆積に併用して導電ラインその他の構造物を形成する。本発明の最たる長所は、具体的には、太陽電池等の前面又は背面上に高アスペクト比導電ラインを高密度形成できること、フォトリソグラフィや銀／フリット焼成といった従来のライン形成プロセスに比べ所要工程が少なく所要コストも低いこと等である。
【００１３】
例えば本発明を用いて太陽電池を製造する場合、まず太陽電池用基板を処理して起電部たるｐｎ接合を形成し、そのｐｎ接合の面前に太陽電池製造の分野で周知の手法により抗反射層を設ける。次いで、その上にパターン印刷型マスク層を形成し、そのマスク層で所要部位をマスキングしてケミカル又はプラズマエッチングを実行することにより、抗反射層の不要部位を除去してｐ型又はｎ型層の一部を導電接続用に露出させる。そして、そのマスク層を存置させたまま、抗反射層に生じたエッチド孔を介しｐ型又はｎ型層露出部上にシード層を形成し、適当な導電素材を例えばメッキで窓内に堆積させることにより、基板内のｐｎ接合で生じた電流を取り出せる導電ラインが形成される。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明に係る方法によれば、パターン印刷型マスク層の位置によって抗反射層のエッチド孔ひいては導電ラインの位置が自動的に決まるため、従来の構造物形成手法と比べ少数の処理工程で実施することができ、使用する工程も感光基板をほとんど損傷させない工程だけにすることができる。更に、パターン印刷型マスク層を厚めにすることで、マスク層の窓内に形成される導電ラインを高アスペクト比にすることができる。
【００１５】
また、パターン印刷型マスク層は、例えば、導電ラインその他の構造物の形成が済んだ後に剥離剤等で除去してもよいし、或いは、予め紫外線硬化性素材で形成しておき、導電ライン等形成後に対紫外線露出で硬化させて完成品（例えば太陽電池）上にそのまま残してもよい。
【００１６】
更に、パターン印刷型マスク層を然るべく形成すれば、接地パッド、テストポイント等、導電ライン以外の有用領域の形成にも使用できる。
【００１７】
なお、本発明は、上記以外の様々な用途に使用でき、様々な構成を採ることができ、そして様々な効果をもたらしうる。即ち、以上の記載はあくまで概要である。上記以外のものも含む本発明の様々な用途、構成及び効果については、次の欄に掲げる詳細な説明及び別紙図面の記載を、別紙特許請求の範囲の記載に照らしてご理解頂きたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、別紙図面を参照し本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同様の部材には同一の参照符号を付してある。図中の寸法比は必ずしも現物の寸法比と一致していないので注意されたい。
【００１９】
これから実施形態として詳細に説明するのは、導電ライン又はそれに類する構造物をパターン印刷型マスク層を用いて基板例えば太陽電池基板上に形成する方法である。その実施に当たっては、後述のシステムを用いパターンを発生させる。より具体的には、まず、プリンタ等の印刷システムを制御して個々の液滴を吐出させることにより、基板表面の一部を覆い且つ所望のパターンを呈する被覆乃至保護層を形成する。更に、基板表面のうちこの被覆乃至保護層で覆われていない個所に所要素材を堆積させることや或いはその個所から不要素材を除去することによって、導電ライン等の構造物を形成する。形成される構造物の輪郭は、従って被覆乃至保護層のパターンで決まる。即ち、形成される構造物の寸法は液滴の寸法には左右されず、むしろどの程度の液滴配置密度を上回ると液滴合体が生じるかに影響される。
【００２０】
本発明に係る方法を実施する際には、例えば特許文献３（発明者：Ｗｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）に記載のシステムを使用するとよい。図１により詳細に示すように、このシステム１０は、リザーバ１４内にある物質特に相変化素材を、その相変化素材がゆとりを持って液相を保てる温度まで、熱源１２によって加熱する構成を採っている。印刷材として使用される相変化素材の多くは室温近傍で固相であり、それを液化させるにはリザーバ１４の温度を例えば５０℃超、場合によっては１００℃超に保つ必要があることが多い。
【００２１】
使用する相変化素材に対しては、室温より高い温度で熔融する有機物であることのほか、通常の半導体プロセスで使用される有機物及び無機物と反応しない性質や、エッチング剤に対する高い選択性が望まれる。例えば、塩基性溶液で溶かせる（即ち塩基剥離可能な）性質を有する素材にするとよい。或いは、その他の性質を利用しその素材を随時除去できる素材にしてもよい。
【００２２】
また、この相変化素材はパターン形成に使用されるので、ウェットケミカルエッチングプロセスやドライエッチングプロセスに耐えうる頑丈なパターンを形成できることも望まれる。ドライエッチングプロセスを使用するなら、その蒸気圧が低い相変化素材をパターン形成に使用するとよい。以上述べた諸条件を満たす素材としてはワックスがある。例えば米国コネチカット州ミドルベリ所在のＣｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できるＫｅｍａｍｉｄｅ（登録商標；以下表記を省略）１８０ベースワックスがその一例であるが、パターン形成用相変化素材として好適に使用できるワックスは他にもある。
【００２３】
また、このシステム１０は、リザーバ１４から液状のパターン形成用相変化素材を受け入れそれを液滴１８にして吐出する液滴源１６を、複数個備えている。吐出された液滴１８は基板２０上に堆積する。基板２０は然るべき温度に保たれているので、液滴１８は基板２０への付着後速やかに冷めていく。
【００２４】
基板２０に付着した液滴を隣の液滴と合体させるには、基板２０の温度を高めに設定することで液滴の流れ・拡がりをよくし、隣の液滴との合体を促すのが望ましい。例えばアコースティックインクジェットプリンタからＫｅｍａｍｉｄｅベースワックスを吐出してラインを印刷する場合については、基板温度を３０〜４０℃に保つとパターン印刷画質が高まることがわかっている。Ｋｅｍａｍｉｄｅベースワックスで最良の画質が得られるのは基板表面が４０℃、即ちワックス凝固点に対して約２０℃低い温度に保たれているときである。４０℃であれば十分に低いので、基板２０に付着した液滴１８はその基板２０上で速やかに冷めていく。
【００２５】
基板２０上に液滴を堆積させたら、液滴源１６及び基板２０の相対位置を少しずつ変化させることによって、液滴源１６を次の印刷先位置の上方に動かす。この位置変更動作は、液滴源１６を動かすことでも基板２０を動かすことでも実現できる。例えば図１に示す構成では、制御回路２２が所定パターンに従い基板２０の上方で液滴源１６を動かしている。駆動回路２４は、その液滴源１６が基板２０上で印刷先位置の上方に位置しているときに液滴１８が吐出されるよう、液滴源１６にエネルギを供給する。このように、液滴源１６の動きと液滴吐出タイミングとをリンクさせることにより、基板２０上にパターンを印刷することができる。
【００２６】
特に、いま説明している方法の場合、その最終目的は導電ラインその他の構造物を形成すること、なかんずく感光基板から電流を取り出すためのものを形成することであるので、基板２０を覆う抗反射層上の狙った位置に導電ラインその他の構造物を形成できることが望まれる。その点、ディジタルリソグラフィシステムならば、基準位置指示子を使用してディジタル画像形成及び処理を実行し、またプロセッサによる制御の下にイジェクタ・基板間相対運動を制御する、といった動作をルーチン的に実行することにより、パターン印刷型マスク層を形成する液滴の堆積位置を合わせることができる。即ち、基板２０上におけるパターン印刷型マスク層の形成位置をパターニング時又はパターニング前に合わせることができる点で、ディジタルリソグラフィプロセスは他種マスキング方法に対して有利である。
【００２７】
液滴源１６の動きを制御しその位置を合わせるに当たっては、予め基準位置指示子を印刷しておくとよい。図示例では液滴付着対象層の表面上に基準位置指示子２６を付着させ又は形成してあるが、相変化素材を堆積させる工程で基板２０を保持するキャリア上に当該指示子を設けてもよい。画像処理システム例えばカメラ２８は、液滴１８の吐出方向をその液滴１８を付着させたい層に向けるのに利用できる。また、液滴付着対象層上へのパターン形成位置は、実際にそのパターンの印刷を始める前にそのパターンの画像ファイルをソフトウェア的に改変し、その結果に基づき液滴源１６の動きを調整することによって調整することができる。
【００２８】
そして、個々の液滴源１６が採りうる仕組みは数多くある。例えば、インクジェットの分野で古くからある仕組みを使用することができる。それ以外で極小寸法液滴の生成に適した仕組みとしては、音波を利用し印刷素材液滴を吐出させる仕組み、例えば特許文献３（発明者：Ｗｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）に記載のアコースティックインク印刷システムで用いている仕組みがある。これを含め、相変化素材液滴を吐出させるのに適したシステムとしては、例えば特許文献７に記載のインクジェットシステム、特許文献８に記載の弾道エアロゾルマーキング（ＢＡＭ）装置、特許文献９に記載のアコースティックインクプリンタ（ＡＩＰ）システム、特許文献１０に記載のキャリアジェットイジェクタ、特許文献１１に記載の偏向制御型インクジェットシステム等の他、電子写真、イオノグラフィ、スクリーン印刷、コンタクト印刷、グラビア印刷等のパターン転写システムがある。
【００２９】
次に、パターン印刷型マスク層を形成しそのマスク層を用いて構造物を形成するための諸工程について説明する。図２〜図７は本発明の第１実施形態に係る前面接続構造形成方法６０の諸工程における仕掛品を、また図８は当該方法６０の流れを示した図である。以下の説明は仕掛品を示す図２〜図７を参照して行い図８にはあまり言及しないが、手順としては図８に示した流れに従っている。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態に係る方法６０では、まず単結晶シリコン又は多結晶シリコンの基板３２を準備しその前面３４を下処理することにより（工程６２）、基板３２の前面３４に太陽電池用導電ラインを形成するプロセスに取りかかる。次いで、本件技術分野で周知の技術を用いその面３４の上方にシリコンの層３６を成長させ（工程６４）、更にその層３６の上方に抗反射層３８例えば窒化シリコンの層を成長させる。抗反射性のある層３８を設けるのは、光子捕捉量を高め光子から電流への変換効率を向上させるためである。この段階で、パターン印刷型マスク層の形成先となる前面接続構造３０の土台ができあがる。なお、ここでは基板３２をｐ型、層３６をｎ型としているが、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）には自明な通り、これとは逆の極性対にすることもできる。
【００３１】
前面接続構造３０の土台ができたら、図３に示すように抗反射層３８の表面にパターン印刷型マスク層４０を形成する（工程６８）。より詳細には、前掲の相変化素材例えばステアリルエルカミドワックスの液滴４２を１個又は複数個、前述したタイプの印刷システムから吐出・付着させることにより、層４０を形成する。個々の液滴４２は、他の液滴から独立させることもできるし、他の液滴と合体させて多連構造にすることもできる。
【００３２】
このようにして液滴４２を付着させると、それらの液滴４２の隙間を縫うようにチャネル状の窓４６が生じる。この窓４６は最終的には導電ラインの形成場所となる。また、図３は形成したい導電ラインの長手方向に沿って見た図であり、窓４６も紙面貫通方向に延びている。
【００３３】
その液滴４２の幅及び厚み（従ってマスク層４０の厚み）は例えば１５〜４０μｍのオーダ、また窓４６の幅は例えば１０〜２０μｍのオーダである。窓４６の長さ即ち紙面貫通方向の寸法は、例えば基板３２の性質及び寸法、基板３２上又は基板３２内にある構造物の性状、最終的に形成したい導電ラインその他の構造物の用途等に応じて変わる。ここで述べた寸法はいずれも一例でありその用途に応じて設定されるべきものであるが、この程度の又はそれ以上の規模の層４０ならば、マスク部分の幅即ち導電ライン間隔を液滴１個で画定するか、或いは複数個の液滴４２を合体させて画定するか、いずれかとなろう。図３に示した例では複数個の液滴４２を合体させてマスク部分を形成している。
【００３４】
マスク層４０を形成したら、図４に示すように、その層４０をひとまずエッチングマスクとして用いエッチングを行う（工程７０）。抗反射層３８が窒化シリコンで形成されているので、このエッチングはそれに相応しい手法、例えばフッ化水素によるケミカルエッチング等で行う。すると、その層３８の表面のうち窓４６内に面している部分が部位選択的に除去され、窓４６が深くなっていく。窓４６が十分に深くなると、その下にあるｎ＋シリコンの層３６の一部が露出する。エッチングマスクとして使用した層４０は、次の窓内シード層形成における部位限定に使用するので存置させる。
【００３５】
抗反射層３８のエッチングが済んだら、図５に示すように窓４６内に金属を堆積させることにより、ｎ＋シリコン層３６と物理的且つ電気的に接触するよう、その層３６の上方にシード層４８を成長させる（工程７２）。層４８を形成する金属としては例えばニッケルを、またそれを堆積させるプロセスとしては例えばメッキプロセス又は無電極プロセスを使用する。また、シード層形成に先立ち他種金属電極をメッキプロセスで成長させてもよい。更に、導電性ナノパーティクルインクをインクジェット化して層４８を形成してもよい。
【００３６】
こうしてシード層４８を成長させた後は、図６に示すように、導電ライン５０を形成するための素材を窓４６内に堆積させる（工程７４）。高導電率且つ高背のライン５０を低コストで形成できるので、堆積手法としては通常のメッキを用いるとよい。メッキ素材としては例えばニッケルを使用するとよいが、他種金属も使用できることを了解されたい。例えば、障壁兼シード層４８としてニッケル層を設けておき、その上に銅やアルミニウムの層を設けてライン５０を形成してもよい。銀等も使用できる。どのような種類の金属を使用すべきかはどのようなデバイスを製造したいかによる。例えば、陽極酸化可能な金属を使用してもよい。その場合、層４８内の金属例えばアルミニウムを陽極酸化させて誘電体層例えば酸化アルミニウム層を形成することができる。或いは、金属を気相成長させてもよい。気相成長法によれば、シード層４８に対し選択的に反応する有機金属プレカーサを用い金属又は誘電体を成長させることができる。
【００３７】
いずれにせよ、膜の成長は専ら露出部即ちシード層４８上で生じ、パターン印刷型マスク層４０上では生じない。言い換えれば、マスク層４０は導電ライン５０の幅方向成長を規制し、高さ方向に成長するように促す。マスク層４０は、このように最初はエッチングマスクとしてまた後には堆積マスクとして用いられるので、マスク層４０の位置を基準に諸工程を実行し、導電ライン５０等の構造物を形成することができる。
【００３８】
更に、必要ならば、その頂部に別の層、例えば半田付け用パッド５１をメッキで形成する（工程７６）。半田付けを可能にするには例えばスズの合金を使用すればよい。
【００３９】
その後は、マスク層４０をその素材に応じた手法で除去する（工程７８）。例えばマスク層形成素材がステアリルエルカミドワックスである場合は、高温のアセトン等で溶かして除去することができる。塩基性溶液を使用できる場合もある。また、ジプリピレングリコールモノメチルエーテル、柑橘留出物(citrus distillate)、イソパラフィン系合成炭化水素及び脂肪族炭化水素を含むＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ社製剥離液ＳＶＣ−２８も使用できる（http://www.rohmhaas.com参照）。サラン（登録商標）の除去ならＰＧＭＥＡ(propylene glycol monomethyl ether acetate)も使用できる。更に、発明者の知見によれば、米国マサチューセッツ州マルボロ所在のＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｅｌｅｃｔｒｉｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製高機能剥離剤ＳＲＸ−４００も、相変化素材の除去に使用できる。ＳＲＸ−４００はＳＶＣ−２８の代替品であり、芳香族系炭化水素（５０．０％）及び脂肪族系炭化水素（５０．０％）を主成分としている。いずれにせよ、適切な溶剤に対し十分な時間に亘りマスク層４０を曝すことで、相変化素材等からなる液滴４２をくまなく除去して、図７に示した構造にすることができる。なお、層４０が塩基に対して可溶なワックスで形成されている場合は、ここで述べた溶剤型プロセスに代え塩基性溶剤によるプロセスでも除去できる。
【００４０】
従って、本実施形態によれば、高背且つ狭幅な導電ライン５０即ち高アスペクト比のライン５０を、形成することができる。これは、前面接続構造３０としては有益なことである。まず、その幅が狭い分感光素材上に落ちるライン５０の影が狭く、従って従来のものより光子捕捉量が多くなる。また、狭幅ではあるが背が高いので、ライン５０の断面積を十分確保することができ、従って出力電流の損失を従来水準以下にすることができる。
【００４１】
更に、本実施形態と類似した方法を使用し、太陽電池用の背面接続構造を形成することもできる。背面接続構造には様々な形態があり、また幾つかの基本的な点で前面接続構造と相違しているが、これから説明する通り、その構造及び製造工程（の一部）は前面接続構造のそれと共通している。
【００４２】
図９〜図１４は本発明の第２実施形態に係る背面接続構造形成方法１２１の諸工程における仕掛品を、また図１５は当該方法１２１の流れを示した図である。以下の説明は仕掛品を示す図９〜図１４を参照して行い図１５にはあまり言及しないが、手順としては図１５に示した流れに従っている。
【００４３】
また、図９その他の仕掛品図では、背面接続構造９０の向きを通常動作時とは上下逆向きにしてある。即ち、光子がやってくる方向に向けるべき基板前面９２を下側にしてある。本実施形態によるプロセスの対象となるのは、図で上を向いている方の面即ち基板背面９４である。
【００４４】
図９に示すように、本実施形態に係る方法１２１では、まず単結晶シリコン又は多結晶シリコンの基板９６を準備する（工程１２２）。この基板９６には、本件技術分野で周知の手法により第１極性の領域９８及び第２極性の領域９９を設けておく。ここでは、第１極性をｎ型、第２極性をｐ＋型にした例で説明する。また、基板背面９４には、本件技術分野で周知の手法により、ほぼ均等な保護兼抗反射層１００例えば窒化シリコンの層を形成する。
【００４５】
保護兼抗反射層１００を形成したら、領域９８及び９９への導通部材を形成するため、その層１００の表面にまず窓付の印刷パターン型マスク層１０２を形成する（工程１２４）。より詳細には、前掲の相変化素材例えばステアリルエルカミドワックスの液滴１０４を１個又は複数個、前述したタイプの印刷システムから吐出・付着させることにより、ｎ領域接続用窓１０６及びｐ領域接続用窓１０８を有するマスク層１０２を形成する。
【００４６】
なお、図９は形成したい導電ラインの長手方向に沿って見た図であるので、付着させた液滴１０４の隙間を縫うように形成される窓１０６，１０８は、紙面貫通方向に沿ってチャネル状に延びている。これらの窓１０６，１０８は最終的には導電ラインの形成場所となる。
【００４７】
その液滴１０４の幅及び厚み（従ってマスク層１０２の厚み）は例えば１５〜４０μｍのオーダ、また窓１０６，１０８の幅は例えば１０〜２０μｍのオーダである。窓１０６，１０８の長さ即ち紙面貫通方向の寸法は、例えば基板９６の性質及び寸法、基板９６内又は基板９６上にある構造物の性状、最終的に形成したい導電ラインその他の構造物の用途等に応じて変わる。ここで述べた寸法はいずれも一例でありその用途に応じて設定されるべきものであるが、この程度の又はそれ以上の規模のマスク層１０２ならば、マスク部分の幅即ち導電ライン間隔を液滴１個で画定するか、或いは複数個の液滴１０４を合体させて画定するか、いずれかとなろう。図１０に示した例では複数個の液滴１０４を合体させてマスク部分を形成している。
【００４８】
パターン印刷型マスク層１０２を形成したら、図１１に示すように、そのマスク層１０２をひとまずエッチングマスクとして用い、エッチングを行う（工程１２６）。このエッチングは、保護兼抗反射層１００の表面のうち窓１０６，１０８内に面している部分に対し、例えばフッ化水素によるケミカルエッチング等の相応しい手法で行う。このエッチングで層１００が部位選択的に除去され、窓１０６，１０８が十分に深くなると、窓１０６直下のｎ領域９８及び窓１０８直下のｐ領域９９が露出する。使用したマスク層１０２は、次の窓内シード層形成における部位限定に使用するので、エッチングが済んだ後も存置させる。
【００４９】
保護兼抗反射層１００のエッチングが済んだら、図１２に示すようにｎ領域９８及びｐ領域９９の上方に金属を堆積させることにより、それぞれｎ領域９８又はｐ領域９９に対し物理的且つ電気的に接触するシード層１１４を形成する（工程１２８）。層１１４を形成する金属としては例えばニッケルを、またそれを堆積させるプロセスとしては例えばメッキプロセス又は無電極プロセスを使用する。また、シード層形成に先立ち他種金属電極をメッキプロセスで成長させてもよい。この金属電極は、例えば対通電層障壁として機能するよう、或いはその焼成により珪化物になり接触抵抗を下げるよう形成する。更に、導電性ナノパーティクルインクをインクジェット化して層１１４を形成してもよい。
【００５０】
こうしてシード層１１４を成長させた後は、図１３に示すように、導電ライン１１６を形成するための素材を各窓１０６，１０８内に堆積させる（工程１３０）。高導電率且つ高背のライン５０を低コストで形成できるので、堆積手法としては通常のメッキを用いるとよい。メッキ素材としては例えばニッケルを使用するとよいが、他種金属も使用できることを了解されたい。例えば、障壁兼シード層１１４としてニッケル層を設けておき、その上に銅やアルミニウムの層を設けてライン１１６を形成してもよい。銀等も使用できる。どのような種類の金属を使用すべきかはどのようなデバイスを製造したいかによる。或いは、気相成長法を用いて金属を成長させることもできる。気相成長法なら、シード層１１４に対し選択的に反応する有機金属プレカーサを用い金属又は誘電体を成長させることができる。
【００５１】
いずれにせよ、膜の成長は専ら露出部即ちシード層１１４上で生じ、マスク層１０２上では生じない。言い換えれば、マスク層１０２は導電ライン１１６の幅方向成長を規制し、高さ方向に成長するように促す。マスク層１０２は、このように最初はエッチングマスクとしてまた後には堆積マスクとして用いられるので、前面接続構造形成時と同じく背面接続構造形成に当たっても、マスク層１０２の位置を基準に諸工程を実行し導電ライン１１６等の構造物を形成することができる。
【００５２】
更に、必要ならば、その頂部に別の層、例えば半田付け用パッド１２０をメッキで形成する（工程１３２）。半田付けを可能にするには例えばスズの合金を使用すればよい。
【００５３】
その後は、マスク層１０２をその素材に応じた手法で除去する（工程１３４）。例えばマスク層形成素材がステアリルエルカミドワックスである場合は、高温のアセトンで溶かして除去することができる。塩基性溶液を使用できることもある。また、ジプリピレングリコールモノメチルエーテル、柑橘留出物、イソパラフィン系合成炭化水素及び脂肪族炭化水素を含むＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ社製剥離液ＳＶＣ−２８も使用できる（http://www.rohmhaas.com参照）。サラン（登録商標）の除去ならＰＧＭＥＡも使用できる。発明者の知見によれば、米国マサチューセッツ州マルボロ所在のＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｅｌｅｃｔｒｉｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製高機能剥離剤ＳＲＸ−４００も、相変化素材の除去に使用できる。ＳＲＸ−４００はＳＶＣ−２８の代替品であり、芳香族系炭化水素（５０．０％）及び脂肪族系炭化水素（５０．０％）を主成分としている。いずれにせよ、適切な溶剤に対し十分な時間に亘りマスク層１０２を曝すことで、相変化素材等からなる液滴１０４をくまなく除去して、図１４に示した構造にすることができる。また、太陽電池の背面には光子が入射しないので、影ができる現象を考慮する必要はほとんどない。従って、マスク層１０２を背面接続構造９０上に残したままにし、紫外線によって硬化させることで（工程１３６）、図１３に示した形態を有する太陽電池にしてもよい。なお、マスク層１０２が塩基に対して可溶なワックスで形成されている場合は、ここで述べた溶剤型プロセスに代え塩基性溶液／溶剤によるプロセスでも除去できる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細な説明を行ったが、これらの実施形態は多々ある実施形態の一例に過ぎず、何かその説明で以て本発明の技術的範囲、構成乃至効果を限定する趣旨を有するものではない。例えば、以上の説明で主に採り上げたのは複数本の導電ラインを互いに平行に形成する実施形態であるが、本発明に係る方法で形成できるのはこれに限らない。例えば二次元格子等、光センサ又はそれに類するデバイスで用いられ得る様々なパターン等にて、パターン印刷型マスク層ひいては構造物を形成することができる。加えて、複数の層が上下に積み重なる積層構造に対しても本発明の方法を適用できることを、ご理解頂きたい。更に、本明細書ではいわゆるバックジャンクション構造への適用例を説明したが、本発明はそれ以外の数多くの構造、例えば特許文献１２等に記載のラップスルー構造や特許文献１３等に記載の金属化ラップアラウンド構造にも適用できる。いわゆる当業者ならば、本願における詳細な説明を参照して本発明を好適に実施できるであろうし、また別紙特許請求の範囲により定義される本発明の技術的範囲内で、上述した実施形態に機能乃至構成改変を施すこともできるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】相変化素材の液滴を基板上に吐出する従来型の液滴吐出システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係り、感光基板前面にパターン印刷型マスク層を設けて導電ライン例えば太陽電池用のものを形成する前面接続構造形成方法について、その一工程を示す図である。
【図３】その後工程を示す図である。
【図４】その後工程を示す図である。
【図５】その後工程を示す図である。
【図６】その後工程を示す図である。
【図７】その後工程を示す図である。
【図８】図２〜図７に示した諸工程を含み、感光基板前面にパターン印刷型マスク層ひいては太陽電池用導電ラインの形成に使用される前面接続構造形成方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係り、感光基板背面にパターン印刷型マスク層を設けて導電ライン例えば太陽電池用のものを形成する背面接続構造形成方法について、その一工程を示す図である。
【図１０】その後工程を示す図である。
【図１１】その後工程を示す図である。
【図１２】その後工程を示す図である。
【図１３】その後工程を示す図である。
【図１４】その後工程を示す図である。
【図１５】図９〜図１４に示した諸工程を含み、感光基板背面にパターン印刷型マスク層ひいては太陽電池用導電ラインの形成に使用される背面接続構造形成方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１８，４２，１０４  液滴、２０，３２，９６  基板、３０  前面接続構造、３４，９２  基板前面、３６  シリコン層、３８，１００  （保護兼）抗反射層、４０，１０２  パターン印刷型マスク層、４６，１０６，１０８  （チャネル状の）窓、４８，１１４  シード層、５０，１１６  導電ライン、５１，１２０  半田付け用パッド、６０  前面接続構造形成方法、６２，１２２  基板準備工程、６４  シリコン層形成工程、６６  抗反射層形成工程、６８，１２４  マスク層形成工程、７０，１２６  エッチング工程、７２，１２８  シード層形成工程、７４，１３０  導電ライン形成工程、７６，１３２  半田付け可能化工程、７８，１３４  マスク除去工程、９０  背面接続構造、９４  基板背面、９８  第１極性領域、９９  第２極性領域、１２１  背面接続構造形成方法、１３６  マスク硬化工程。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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