預(yù)濕用組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用旋涂來涂布液狀物時(shí)使用的預(yù)濕用組合物。
[0002] 本申請要求基于2013年10月31日在日本提交的日本特愿2013-226686號的優(yōu) 先權(quán)，其內(nèi)容通過援引加入到本發(fā)明中。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年來，太陽能電池在各種用途中都受到注目。太陽能電池的制造工序中，具有在 半導(dǎo)體制造用基板的表面涂布擴(kuò)散材料的工序。這樣的太陽能電池要求廉價(jià)且以短的生產(chǎn) 節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行制造。
[0004] 作為在上述涂布擴(kuò)散材料的工序中使用的方法，已知：通過旋涂涂布擴(kuò)散劑的方 法（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 作為基于旋涂的液狀物涂布，在抗蝕劑涂布的領(lǐng)域中，已知對包含抗蝕劑材料的 涂布液進(jìn)行旋涂的技術(shù)。旋涂為能夠以高精度形成均勻膜厚的涂膜的技術(shù)，因此例如在使 用光刻技術(shù)的半導(dǎo)體元件的形成工藝中被用于抗蝕劑涂布的工序。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-30160號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在基板上通過旋涂形成涂膜時(shí)，大部分供給到基板上的涂布液因離心力而飛散到 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的基板以外，并由殘留在基板上的涂布液形成涂膜。即所使用的涂布液的大半被 廢棄。
[0010] 如上述專利文獻(xiàn)1所述，在形成太陽能電池時(shí)若通過旋涂涂布擴(kuò)散劑，則會大量 廢棄高價(jià)的擴(kuò)散劑。另外，為了使用旋涂廉價(jià)地制造太陽能電池，若單純地減少擴(kuò)散劑的 使用量，則容易產(chǎn)生如下的涂膜的形成不良：涂布液未到達(dá)基板的端部從而出現(xiàn)無法形成 涂膜的部分，或者在涂膜上形成開孔。因此，欲均勻地涂布擴(kuò)散劑時(shí)，需要使用大量的擴(kuò)散 劑，從而難以應(yīng)對"廉價(jià)"地制造太陽能電池的要求。
[0011] 另一方面，在抗蝕劑涂布的領(lǐng)域中，在基板上通過旋涂形成涂膜時(shí)，多較長地設(shè)定 基板的旋轉(zhuǎn)時(shí)間（例如從30秒到1分鐘左右），以使涂膜的膜厚平均化。如上述專利文獻(xiàn) 1所述，在形成太陽能電池時(shí)通過旋涂涂布擴(kuò)散劑時(shí)，若為了縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間而縮短基板 的旋轉(zhuǎn)時(shí)間，則容易產(chǎn)生涂布不均勻從而難以形成均勻的涂膜。因此，難以應(yīng)對以"短生產(chǎn) 節(jié)拍時(shí)間"制造太陽能電池的要求。
[0012] 本發(fā)明鑒于這樣的情況而進(jìn)行，其目的在于提供能夠抑制擴(kuò)散劑的使用量的預(yù)濕 用組合物。
[0013] 為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方式為一種預(yù)濕用組合物，其為太陽能電池的 制造方法中使用的預(yù)濕用組合物，所述預(yù)濕用組合物含有質(zhì)子性的極性溶劑和水，其中所 述太陽能電池的制造方法包括：
[0014] 第1涂布工序，在半導(dǎo)體制造用基板的一面旋涂預(yù)濕用組合物；
[0015] 第2涂布工序，在旋涂了所述預(yù)濕用組合物的所述一面旋涂包含具有第1雜質(zhì)元 素的擴(kuò)散劑和溶劑的擴(kuò)散材料，形成所述擴(kuò)散劑的涂膜；和
[0016] 第1雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序，對形成了所述涂膜的所述半導(dǎo)體制造用基板進(jìn)行熱處 理，形成使所述擴(kuò)散劑所具有的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散后的第1雜質(zhì)擴(kuò)散層。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠抑制擴(kuò)散劑的使用量、抑制擴(kuò)散劑的涂膜的形成不良 的預(yù)濕用組合物，所述預(yù)濕用組合物為太陽能電池的制造方法中使用的預(yù)濕用組合物，所 述太陽能電池的制造方法包括：第1涂布工序，在半導(dǎo)體制造用基板的一面旋涂預(yù)濕用組 合物；第2涂布工序，在旋涂了所述預(yù)濕用組合物的所述一面旋涂包含具有第1雜質(zhì)元素的 擴(kuò)散劑和溶劑的擴(kuò)散材料，形成所述擴(kuò)散劑的涂膜；和第1雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序，對形成了 所述涂膜的所述半導(dǎo)體制造用基板進(jìn)行熱處理，形成使所述擴(kuò)散劑所具有的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散 后的第1雜質(zhì)擴(kuò)散層。
【附圖說明】
[0018] 圖1是表示通過本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法制造的太陽能電池基板的 一例的示意剖面圖。
[0019] 圖2是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的流程圖。
[0020] 圖3是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的工序圖。
[0021] 圖4是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的局部放大圖。
[0022] 圖5是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的工序圖。
[0023] 圖6是對第1涂布工序和第2涂布工序的優(yōu)選條件進(jìn)行說明的說明圖。
[0024] 圖7是實(shí)施本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的基板處理裝置的說明圖。
[0025] 圖8是表示基板處理裝置的電氣構(gòu)成的框圖。
[0026] 圖9是表示涂布裝置的主要部分構(gòu)成的圖。
[0027] 圖10是表示噴嘴部的主要部分構(gòu)成的圖。
[0028] 圖11是表示利用涂布裝置涂布擴(kuò)散材料的工序的流程圖。
[0029] 圖12是說明涂布裝置中的涂布工序的說明圖。
[0030] 圖13是表示基板處理裝置的變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下參照附圖對使用本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的預(yù)濕用組合物的太陽能電池的 制造方法進(jìn)行說明。需要說明的是，在以下的全部附圖中，為了易于觀察附圖，對各構(gòu)成要 素的尺寸、比率等進(jìn)行了適當(dāng)改變。
[0032] 圖1是表示通過本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法制造的太陽能電池基板的 一例的示意剖面圖。
[0033] 本實(shí)施方式的太陽能電池基板1000具備m型硅層（nSi層）IOOUp+型硅層（p+Si 層）1002、氧化膜1003、和n+型硅層（n+Si層）1004。
[0034] nSi層1001為n型半導(dǎo)體的層，例如通過使元素周期表中屬于15族的雜質(zhì)元素 向單晶硅中擴(kuò)散而得到。作為15族的元素，可舉出：磷（P)、砷（As)、銻（Sb)。本實(shí)施方式 中，以含有P作為雜質(zhì)元素的情況進(jìn)行說明。
[0035] P+Si層1002為p型半導(dǎo)體的層，例如通過使元素周期表中屬于13族的雜質(zhì)元素 向單晶硅中擴(kuò)散而得到。作為13族的元素，可舉出：硼（B)、鎵（Ga)。向p+Si層1002中擴(kuò) 散的雜質(zhì)元素相當(dāng)于本發(fā)明中的"第1雜質(zhì)元素"。本實(shí)施方式中，以含有B作為雜質(zhì)元素 的情況進(jìn)行說明。
[0036] 氧化膜1003是p+Si層1002中含有的雜質(zhì)元素、單晶硅的基板中含有的硅、氧相 鍵合而產(chǎn)生的氧化膜。本實(shí)施方式中，對以硼娃酸鹽玻璃（borosilicateglass)作為形成 材料的膜的情況進(jìn)行說明。
[0037]n+Si層1004為n型半導(dǎo)體的層，例如通過使元素周期表中屬于15族的雜質(zhì)元素 向單晶硅中擴(kuò)散而得到。另外，n+Si層1004中，雜質(zhì)元素的濃度高于nSi層1001。向n+Si 層1004中擴(kuò)散的雜質(zhì)元素相當(dāng)于本發(fā)明中的"第2雜質(zhì)元素"。作為15族的元素，可舉出 與nSi層1001中使用的雜質(zhì)元素相同的元素。本實(shí)施方式中，以含有P作為雜質(zhì)元素的情 況進(jìn)行說明。
[0038] 關(guān)于該圖所示的太陽能電池基板1000,在除去氧化膜1003后，對其表面實(shí)施鈍化 處理，再在上面和下面賦予電極，由此以整體構(gòu)成太陽能電池。
[0039] 圖2是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的流程圖。如該圖所示，本實(shí)施 方式的太陽能電池的制造方法包括：基板表面的凹凸的形成（凹凸形成工序、步驟S11)、基 板表面的預(yù)濕（第1涂膜形成工序、步驟S121、步驟S12)、擴(kuò)散劑的涂布（第2涂膜形成工 序、步驟S122、步驟S12)、P+層的形成（第1雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序、步驟S13)、n+層的形成 (第2雜質(zhì)擴(kuò)散層形成工序、步驟S14)各步驟。
[0040] 步驟S121和步驟S122是形成擴(kuò)散劑的涂膜的工序（步驟S12)的一部分。
[0041] 圖3?5是表示本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法的工序圖，圖3、5是工序圖， 圖4是圖3(c) (d)的局部放大圖。
[0042] 以下參照圖2?5對太陽能電池的制造方法進(jìn)行說明。
[0043](凹凸形成工序）
[0044] 如圖3 (a)所示，本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法中使用的基板W具有對俯 視為圓形的晶片WA切去圓弧的一部分而成的角部呈圓形的近似矩形。這樣的基板W的加 工可以為太陽能電池的制造工序的一部分，也可以使用預(yù)先加工為近似矩形的基板W來實(shí) 施太陽能電池的制造工序。
[0045] 晶片WA例如使用將利用CZ法（切克勞斯基法）、FZ法（懸浮區(qū)熔法）等制造的 單晶硅等的圓柱型錠沿與圓柱的軸方向正交的方向薄薄地切割而得到的晶片。另外，預(yù)先 在晶片WA整體中擴(kuò)散15族的雜質(zhì)元素以使晶片WA成為n型半導(dǎo)體。
[0046] 通常，關(guān)于太陽能電池，將多片由太陽能電池基板制造的太陽能電池單元連接而 制作太陽能電池模塊，再將多片太陽能電池模塊連接而得到鋪滿的陣列結(jié)構(gòu)。太陽能電池 模塊一般為矩形，因此晶片WA被加工為角部為圓形的近似矩形的基板W，可實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)的 設(shè)置效率的提高。所得到的基板W中，從基板W的中央部WC到基板W的外周的距離并不固 定，具有從最短的距離Ll到最長的距離L2的差異。
[0047] 本實(shí)施方式的太陽能電池的制造方法中，首先，如圖3(b)所示，用堿溶液AS對基 板W的一面Wa的整個(gè)面進(jìn)行蝕刻處理，形成表面凹凸（圖2的步驟S11)。將由單晶硅構(gòu)成 的基板W的一面Wa蝕刻，在一面Wa的整個(gè)面形成凹凸形狀。蝕刻進(jìn)行至凹凸形狀的高度 例如達(dá)到〇? 3ym?20ym左右。
[0048] 將上述的凹凸形狀設(shè)為受光面的太陽能電池，例如與像半導(dǎo)體元件的形成中使用 的晶片那樣使用表面經(jīng)過鏡面處理的面作為受光面的太陽能電池相比，更容易使光在凹凸 形狀的表面邊進(jìn)行反射或折射邊導(dǎo)入基板內(nèi)。因此，太陽光的利用效率高，可得到能夠高效 發(fā)電的太陽能電池。
[0049] (第1涂布工序）
[0050] 接著，如圖3 (c)所示，從噴嘴26向基板W的一面Wa供給預(yù)濕用組合物210并進(jìn) 行旋涂，由此在一面Wa的整個(gè)面形成預(yù)濕用組合物210的膜（圖2的步驟S121)。后述詳 細(xì)的涂布條件。
[0051] 本實(shí)施方式中，將如此地在基板W的表面形成預(yù)濕用組合物的膜的方式稱為"預(yù) 濕"。
[0052] 本發(fā)明的預(yù)濕用組合物為太陽能電池的制造方法中使用的預(yù)濕用組合物，所述預(yù) 濕用組合物含有質(zhì)子性的極性溶劑和水，其中，所述太陽能電池的制造方法包括：第1涂布 工序，在半導(dǎo)體制造用基板的一面旋涂預(yù)濕用組合物；第2涂布工序，在旋涂了所述預(yù)濕用 組合物的所述一面旋涂包含具有第1雜質(zhì)元素的擴(kuò)散劑和溶劑的擴(kuò)散材料，形成所述擴(kuò)散 劑的涂膜；和第1雜質(zhì)層形成工序，對形成了所述涂膜的所述半導(dǎo)體制造用基板進(jìn)行熱處 理，形成使所述擴(kuò)散劑所具有的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散后的第1雜質(zhì)層。需要說明的是，本發(fā)明的預(yù) 濕用組合物含有的質(zhì)子性的極性溶劑不包括水。
[0053] 質(zhì)子性的極性溶劑優(yōu)選為有機(jī)溶劑，例如可舉出：
[0054] 甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等一元醇；
[0055] 3-甲氧基丙酸甲酯、和3-乙氧基丙酸乙酯等羧酸烷基酯；
[0056] 乙二醇、二乙二醇、和丙二醇等多元醇；
[0057] 乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚、丙二醇單 甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、3-甲氧基-3-甲基-1- 丁醇、 3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、和丙二醇單甲基醚乙 酸酯等多元醇衍生物。
[0058] 這些質(zhì)子性的極性溶劑可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。
[0059] 本發(fā)明的預(yù)濕