專利名稱：太陽(yáng)能電池的制造裝置及太陽(yáng)能電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的制造裝置及太陽(yáng)能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
以往，有產(chǎn)品通過(guò)向單晶硅基板或多晶硅基板中導(dǎo)入磷或砷等雜質(zhì)，形成pn結(jié)制成太陽(yáng)能電池。通常已知的是在這種太陽(yáng)能電池中，一旦以pn結(jié)形成的電子及電子空穴再結(jié)合，則轉(zhuǎn)換效率(發(fā)電效率)降低。由此提出一種選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的方案，在導(dǎo)入雜質(zhì)時(shí)，提高導(dǎo)入與表面電極接觸部分的雜質(zhì)的濃度并將無(wú)該電極的部分上的發(fā)射極層局部設(shè)置為高電阻。
以往，在這種選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)導(dǎo)入是通過(guò)涂布擴(kuò)散法(噴霧法)來(lái)進(jìn)行的(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。在該涂布擴(kuò)散法中，首先制備將η型雜質(zhì)溶于有機(jī)溶劑的涂布液，使用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)等將該涂布液涂在P型基板表面。而且，為使涂布液中的η型雜質(zhì)熱擴(kuò)散到基板內(nèi)而進(jìn)行退火處理。由此，在退火處理后的基板表面上形成高濃度的η+層，在比該η+層更深的位置上形成低濃度η層。接著，用掩膜覆蓋基板表面的表面電極形成區(qū)域， 通過(guò)刻蝕除去未用該掩膜覆蓋的η+層而暴露出η層，除去掩膜。
此處，在上述涂布擴(kuò)散法中，導(dǎo)入基板內(nèi)的雜質(zhì)濃度分布或距基板表面的深度由涂布液的濃度和退火處理時(shí)間來(lái)控制。其中，在以退火處理使雜質(zhì)熱擴(kuò)散時(shí)處理時(shí)間(一般為925°C的退火溫度下30分鐘)變長(zhǎng)，并且，在待處理基板彼此之間，難以用高精度來(lái)控制雜質(zhì)距基板表面的深度。
再有，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布等方法涂布涂布液時(shí)，需要提高涂布液的潤(rùn)濕性。因此，在涂布液涂布之前，需要預(yù)先進(jìn)行除去基板表面的自然氧化膜的工序，處理工序增加。并且，由于在涂布涂布液時(shí)一部分涂布液包覆到基板側(cè)面，需要進(jìn)行切割基板周邊部的切邊工序。 結(jié)果，在用涂布擴(kuò)散法導(dǎo)入雜質(zhì)時(shí)，存在處理工序多，處理時(shí)間長(zhǎng)，影響對(duì)太陽(yáng)能電池制造的批量生產(chǎn)性的問(wèn)題。
另一方面，也有方案提出將半導(dǎo)體器件制造中使用的離子注入裝置，用于選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)導(dǎo)入(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。其中，上述離子注入裝置通常用離子源產(chǎn)生多種離子，通過(guò)質(zhì)量分離器從該多種離子中分離出需要的離子，通過(guò)加速器加速，控制到規(guī)定的注入能量，將離子束照射在基板上。為此，部件數(shù)很多因而價(jià)格提高。此外，由于使離子束在X、Y方向上對(duì)基板表面進(jìn)行掃描注入規(guī)定的離子，因而其處理時(shí)間變長(zhǎng)，在提高產(chǎn)量和批量生產(chǎn)率上受到限制。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I:專利公開平成7 — 131043號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第4，353，160號(hào)說(shuō)明書發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有利于批量生產(chǎn)率提高且成本更低的太陽(yáng)能電池的制造裝置及太陽(yáng)能電池的制造方法。
解決技術(shù)問(wèn)題的手段
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池制造裝置，其特征在于具有裝料閘室，其設(shè)置為通過(guò)切換大氣氣氛和真空氣氛取放基板；處理室，其在真空氣氛中對(duì)太陽(yáng)能電池用的基板，導(dǎo)入pn結(jié)形成用的雜質(zhì)離子；以及搬運(yùn)室，其內(nèi)置有在裝料閘室和處理室之間搬運(yùn)基板的搬運(yùn)裝置，所述雜質(zhì)離子導(dǎo)入通過(guò)照射離子槍發(fā)出的雜質(zhì)離子來(lái)進(jìn)行，離子槍設(shè)置為其離子照射面與搬運(yùn)至處理室內(nèi)的基板相對(duì)設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明，將基板搬運(yùn)到與離子槍的離子照射面相對(duì)的位置，通過(guò)離子槍對(duì)基板照射雜質(zhì)離子，以此來(lái)將雜質(zhì)導(dǎo)入基板內(nèi)。此時(shí)，由于采用從大致正交于基板的方向照射雜質(zhì)離子的結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)溝道效應(yīng)將雜質(zhì)離子導(dǎo)入到距基板表面任意深度的位置。為此， 相比使用涂布擴(kuò)散法的情況工序數(shù)減少，此外，不需要使導(dǎo)入基板內(nèi)的雜質(zhì)熱擴(kuò)散的退火處理，能夠提高批量生產(chǎn)性。再有，導(dǎo)入雜質(zhì)離子時(shí)不再需要質(zhì)量分離器或加速器等，能夠降低成本。
在本發(fā)明中，設(shè)從離子照射面朝向基板的一側(cè)為下，優(yōu)選離 子槍具有等離子體產(chǎn)生室，其能夠產(chǎn)生含有雜質(zhì)離子的等離子體；以及柵板，其設(shè)置在該等離子體產(chǎn)生室的下端部，構(gòu)成離子照射面，該柵板上形成多個(gè)通孔，形成該通孔的區(qū)域大于基板面積，將該柵板保持為規(guī)定電壓，等離子體產(chǎn)生室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體中的雜質(zhì)離子通過(guò)各通孔被引出到下方。
由此，僅通過(guò)控制施加在柵板上的電壓，能夠以高精度控制基板內(nèi)的雜質(zhì)的深度及濃度。此外，由于將形成柵板的通孔的區(qū)域設(shè)置為大于基板面積，且在整個(gè)基板上同樣照射雜質(zhì)離子，所以相比對(duì)基板表面掃描離子束的裝置能夠縮短處理時(shí)間，并且能夠進(jìn)一步降低成本。
再有，在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有掩膜，其位于離子照射面和基板之間局部屏蔽基板；以及運(yùn)送裝置，其在離子照射面和基板之間的屏蔽位置上進(jìn)退自如地運(yùn)送該掩膜。由此，僅通過(guò)使掩膜適當(dāng)進(jìn)退，就可對(duì)基板局部導(dǎo)入雜質(zhì)離子，特別有利于在選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入雜質(zhì)。此時(shí)，不需要在基板表面形成掩膜、和除去該掩膜等工序，能夠進(jìn)一步提高批量生產(chǎn)性。
上述搬運(yùn)裝置，是在平行于離子照射面的一個(gè)平面上自由旋轉(zhuǎn)，可在周方向以規(guī)定間隔保持多張基板的基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述運(yùn)送裝置，在基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上以該基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心為中心自由旋轉(zhuǎn)，設(shè)置為在周方向上以規(guī)定間隔保持多塊掩膜的掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。由此，能實(shí)現(xiàn)相對(duì)基板進(jìn)出掩膜的結(jié)構(gòu)。
進(jìn)而為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池制造方法，其特征在于包括離子照射處理工序，從與該基板相對(duì)設(shè)置的離子槍的離子照射面，對(duì)太陽(yáng)能電池用的基板照射選自P、As、Sb、Bi、B、Al、Ga及In中的雜質(zhì)離子；缺陷修復(fù)工序，通過(guò)退火處理來(lái)修復(fù)因離子照射處理工序而在基板內(nèi)產(chǎn)生的缺陷；雜質(zhì)擴(kuò)散工序，通過(guò)該退火處理使雜質(zhì)擴(kuò)散。此處，在本發(fā)明中，所述基板包括在照射雜質(zhì)離子的面上具有紋理結(jié)構(gòu)的基板。
根據(jù)本發(fā)明，由于可通過(guò)溝道效應(yīng)將雜質(zhì)離子從基板表面導(dǎo)入到任意深度位置，所以能以較低的能量進(jìn)行注入。由此缺陷修復(fù)(即再結(jié)晶)用的退火處理所需時(shí)間短，進(jìn)而前述現(xiàn)有例子中的用于使雜質(zhì)擴(kuò)散的退火處理變短，可提高太陽(yáng)能電池的批量生產(chǎn)性。


圖I是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池制造裝置的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2是沿圖I的II — II線的剖視圖。
圖3 (a) (c)是說(shuō)明采用本發(fā)明的太陽(yáng)能電池制造方法的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的制造流程圖。
圖4 (a) (c)是說(shuō)明改變對(duì)柵板的施加電壓并導(dǎo)入雜質(zhì)后的濃度分布及深度的圖。
具體實(shí)施方式
下面，參考附圖，用單晶或多晶硅基板作為基板S，以向該基板S導(dǎo)入磷或硼制造選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的情況為例，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池制造裝置及太陽(yáng)能電池制造方法。下面的文字說(shuō)明以離子槍的離子照射面朝向基板的一側(cè)為下(圖 2中的下方向)進(jìn)行說(shuō)明。
參考圖I及圖2，M是本發(fā)明實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池制造裝置。太陽(yáng)能電池制造裝置M具有中央的搬運(yùn)室I，其大致為長(zhǎng)方體形狀；裝料閘室2及退火室3，其通過(guò)閘閥V設(shè)置在搬運(yùn)室I的周圍。在搬運(yùn)室I上，連接有與未圖示的與真空泵相通的排氣管11，可抽真空至規(guī)定的真空壓力并保持。與搬運(yùn)室I內(nèi)的裝料閘室2相對(duì)的位置上，設(shè)置有分隔出處理室4的隔板41。隔板41的下端，延伸至后文說(shuō)明的掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)表面附近。而且， 在搬運(yùn)室I的上面，面對(duì)該處理室4設(shè)置有離子槍5。
尚子槍5,由有底筒狀的尚子槍本體51和安裝在該尚子槍本體51的下端開口處作為離子照射面的柵板52構(gòu)成，由離子槍本體51及柵板52所圍繞出的內(nèi)部空間構(gòu)成等離子體產(chǎn)生室50。在隔板41分隔出的區(qū)域內(nèi)形成于搬運(yùn)室上面12上的開口 12a上，從其上方插設(shè)尚子槍本體51,通過(guò)形成于底板51a的凸緣51b與開口 12a的周邊部哨合而吊設(shè)尚子槍本體51。在離子槍本體51的底板51a上，設(shè)置在等離子體產(chǎn)生室50內(nèi)形成磁力線的永久磁石53,在永久磁石53上設(shè)置有高頻天線54。而且,高頻天線54通過(guò)匹配箱55與高頻電源56連接。
離子槍本體51，與導(dǎo)入含磷氣體的氣體導(dǎo)入管57連接，該氣體導(dǎo)入管57的另一端通過(guò)質(zhì)量流量控制器，與儲(chǔ)存有含磷氣體的氣體源連通。含磷氣體例如有ph3、pf3、PF5, PC13、PC15、P0C13等。另外，要導(dǎo)入基板的雜質(zhì)根據(jù)基板適當(dāng)選擇，除含磷氣體外，使用含As 氣體(八8!1^8&、48&、48(13、48(15等)、含元素周期表￥族的513或扮氣體、含8氣體(B2H6、 BF3、BCl3、BBr3等)，或含元素周期表III族的Al、Ga、In氣體等。再有，氣體的供給方法并不受上述限制，也可使含有磷等雜質(zhì)的液體試樣或固體試樣氣化，通過(guò)氣體導(dǎo)入管57將該氣化物質(zhì)供給到等離子體產(chǎn)生室50。
另一方面，柵板52由C (碳)、A1 (招)、Si (娃)、CN (氮化碳)、SUS等具有導(dǎo)電性的材料板構(gòu)成，其表面上形成有多個(gè)通孔52a。此時(shí)，根據(jù)導(dǎo)入的雜質(zhì)適當(dāng)選擇通孔52a的直徑、通孔的個(gè)數(shù)或通孔52a相互的間隔。而且，形成通孔52a的區(qū)域大小調(diào)整為比基板S面積還大；再有，柵板52與離子引出用的電源(未圖示)連接，施加規(guī)定電位。由此，通過(guò)氣體導(dǎo)入管57向等離子體產(chǎn)生室50內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的氣體向高頻天線54施加規(guī)定的高頻功率，以此在等離子體產(chǎn)生室50內(nèi)用ISM (Inductive Super Magnetron)方式產(chǎn)生等離子體。而且，通過(guò)向柵板52施加規(guī)定的電位，通過(guò)柵板52的通孔52a將等離子體中的磷離子吸引到下方。
在搬運(yùn)室I內(nèi)，設(shè)置有在平行于柵板52的單一平面上自由旋轉(zhuǎn)的基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(搬運(yùn)裝置)6。在基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6上，以周方向上90度間隔設(shè)置有基板保持裝置61。 基板保持裝置61由具有正負(fù)電極的靜電卡盤構(gòu)成，以靜電力吸附保持基板。在基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6的下面中央處，連接有由未圖示的伺服電機(jī)等驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)的中空的旋轉(zhuǎn)軸62。而且，通過(guò)驅(qū)動(dòng)源每隔90度間歇地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6，以此在與裝料閘室2相對(duì)的裝/卸位置、后文說(shuō)明的校準(zhǔn)位置、照射離子槍5發(fā)出的離子的離子照射位置、與退火室相對(duì)的退火室搬運(yùn)位置之間運(yùn)送保持在基板保持裝置61上的基板。
在基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6上方設(shè)置有掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7 (運(yùn)送裝置)。在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7上，以周方向上90度間隔形成圓形開口 71。圓形開口 71尺寸調(diào)整為大于基板S的面積，輪廓與該圓形開口 71的輪廓一致的掩膜8可落下配套在各圓形開口 71上。在掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7的下面中央處，由未圖示的伺服電機(jī)等驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸72與旋轉(zhuǎn)軸62 同心連接。而且，與上述基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6相同，通過(guò)驅(qū)動(dòng)源以基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6的旋轉(zhuǎn)中心為中心間歇地驅(qū)動(dòng)掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7，以此來(lái)在裝載/卸載位置、校準(zhǔn)位置、離子照射位置、退火室搬運(yùn)位置之間運(yùn)送配套在圓形開口 71上的掩膜8。
此處，對(duì)于掩膜8，使用的是在硅材質(zhì)的板81上，通過(guò)濺鍍等以規(guī)定膜厚形成氧化鋁等的屏蔽膜82，接著，在該屏蔽膜82上，根據(jù)選擇性發(fā)射極的結(jié)構(gòu)，通過(guò)刻蝕等以規(guī)定間隔設(shè)置線狀開口 83，并且在板81上設(shè)置通過(guò)該開口 83的通孔84。而且，該掩膜8僅配套在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7的4個(gè)開口 71中彼此相對(duì)的2處，可選擇離子照射位置處有、無(wú)掩膜的狀態(tài)中的任意一種。由此，掩膜8在位于柵板52和基板S之間將基板S局部屏蔽的屏蔽位置上自由進(jìn)退。
在搬運(yùn)室I內(nèi)，安裝有穿過(guò)掩膜8的開口 83拍攝基板S的CXD攝像頭等攝像裝置 9，根據(jù)攝像裝置9基板及掩膜用的兩工作臺(tái)6、7停止的位置為校準(zhǔn)位置。在該校準(zhǔn)位置上， 通過(guò)攝像裝置9基板穿過(guò)掩膜8的開口 83拍攝基板S，對(duì)該拍攝到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理算出掩膜8相對(duì)基板S的位置的校正量。而且，例如，使掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7在周方向旋轉(zhuǎn)以基板S來(lái)校準(zhǔn)掩膜8。另外，掩膜8的校準(zhǔn)方法不受上述內(nèi)容限制，可用公知的基板校準(zhǔn)方法。
再有，裝料閘室2上連接有與未圖示的真空泵相通的排氣管，可抽真空至規(guī)定真空壓力并保持。再有，在裝料閘室2內(nèi)，設(shè)置有可臨時(shí)設(shè)置的臺(tái)架21。而且，在大氣壓下將基板S搬運(yùn)至裝料閘室2，將該裝料閘室2抽真空后，通過(guò)設(shè)置在在裝料閘室2和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6之間的搬運(yùn)機(jī)械臂R1，在臺(tái)架21和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6之間進(jìn)行基板S的交接。此時(shí)，作為搬運(yùn)機(jī)械臂R1，例如使用多關(guān)節(jié)式的、在其前端具有能以非接觸式保持基板S的伯努利盤C 的裝置。
與裝料閘室2 —樣，退火室3連接有與未圖示的真空泵相通的排氣管，可抽真空至規(guī)定真空壓力并保持。再有，在退火室3內(nèi)，設(shè)置有載置基板S的臺(tái)架31和加熱基板S的燈泡等加熱裝置。而且，通過(guò)設(shè)置在退火室3和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6之間的搬運(yùn)機(jī)械臂R2，進(jìn)行基板S的交接，進(jìn)行退火處理，修復(fù)因照射磷離子而在基板S上產(chǎn)生的缺陷(即再結(jié)晶)。搬運(yùn)機(jī)械臂R2也與上述搬運(yùn)機(jī)械臂Rl —樣，例如為多關(guān)節(jié)式裝置，在其前端具有能以非接觸式保持基板S的伯努利盤C。
下面參考圖3，以使用上述實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池制造裝置M來(lái)制造選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的情況為例說(shuō)明本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池制造方法。
首先，在掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7的彼此相對(duì)的開口 71上配套2張掩膜8后，關(guān)閉閘閥V，將搬運(yùn)室I抽真空。與此同時(shí)也將退火室3抽真空。此時(shí)，校準(zhǔn)位置上設(shè)為無(wú)掩膜8 的狀態(tài)。接著，在向大氣壓下的裝料閘室2中移入是P型單晶硅基板的3張基板S后，將裝料閘室2內(nèi)抽真空。
當(dāng)各室1、2、3達(dá)到規(guī)定真空度后，通過(guò)搬運(yùn)機(jī)械臂Rl取出第一塊基板S(下稱“基板SI”。)，運(yùn)送到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6上(裝載/卸載位置)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6將基板SI運(yùn)送到校準(zhǔn)位置。而且，通過(guò)攝像裝置9拍攝基板SI，對(duì)該拍攝到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理算出掩膜 8相對(duì)基板SI位置的校正量。而且，使掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7在周方向旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)掩膜8。另外，在該校準(zhǔn)作業(yè)中，第二張基板S (下稱“基板S2”。)通過(guò)搬運(yùn)機(jī)械臂Rl搬運(yùn)到裝/卸位置。
對(duì)基板SI的掩膜8的校準(zhǔn)一結(jié)束，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、7就被同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)相同的旋轉(zhuǎn)角度，基板SI及掩膜8被搬運(yùn)至離子照射位置。而且，對(duì)基板SI進(jìn)行通過(guò)了掩膜8的磷離子的導(dǎo)入(離子照射處理)。此處，使用含磷PH3 (磷化氫)作為導(dǎo)入等離子體產(chǎn)生室50內(nèi)的氣體時(shí)，離子照射的條件設(shè)定為氣體流量是O. I 20SCCm，施加給天線54的交流功率設(shè)定為具有13. 56MHz頻率的高頻功率20 1000W，施加給柵板52的電壓設(shè)定為30kV，照射時(shí)間設(shè)定為O. I 3. Osec。由此，如圖3 (a)所示，通過(guò)掩膜8的開口 83及通孔84將磷離子導(dǎo)入基板SI的電極形成區(qū)域形成η+層101。
如上所述一在基板SI上形成η+層101，就只旋轉(zhuǎn)掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7將位于離子照射位置的基板SI和柵板52之間設(shè)為無(wú)掩膜的狀態(tài)。而且，在基板SI的整個(gè)面上同樣照射磷離子。此時(shí)，對(duì)柵板52的施加電壓變?yōu)?kV 10kV，離子照射時(shí)間變?yōu)镺. I 3. Osec0 由此，如圖3 (b)所示，在基板SI的淺表形成η層102。
如上所述那樣，在對(duì)基板SI的η層102形成過(guò)程中，對(duì)于運(yùn)送到校準(zhǔn)位置的基板 S2，相對(duì)基板S2對(duì)掩膜8進(jìn)行校準(zhǔn)。而且，在對(duì)基板SI的η層102形成后，同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、7，將基板S2及掩膜8運(yùn)送到離子照射位置，與上述同樣，進(jìn)行離子照射。另一方面，到達(dá)退火位置的基板SI由搬運(yùn)機(jī)械臂R2運(yùn)送到退火室3內(nèi)進(jìn)行退火處理。此時(shí)，例如進(jìn)行退火處理，基板溫度設(shè)定為900°C，處理時(shí)間設(shè)定為2分鐘。由此，修復(fù)因離子照射而在基板SI上產(chǎn)生的缺陷(即再結(jié)晶)。另外，上述處理中，第三張基板S (下稱“基板S3”。) 通過(guò)搬運(yùn)機(jī)械臂Rl搬運(yùn)到裝/卸位置。
對(duì)第一及第二的各基板SI、S2的離子照射處理及退火處理一結(jié)束，就旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6，最初的基板SI 一到達(dá)裝/卸位置，就通過(guò)搬運(yùn)機(jī)械臂Rl使基板SI返回裝料閘室2。而且，在裝料閘室2為大氣氣氛后，取出已處理的基板SI，并且送入處理前的其他基板。之后，重復(fù)上述過(guò)程，處理基板S。再有，在從裝料閘室2取出的基板SI上，使用公知的絲網(wǎng)印刷法分別形成由Ag構(gòu)成的表面電極103、位于該基板SI的背面由Al構(gòu)成的背面電極104，以此得到圖3 (c)所示的選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。
接著，進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)在上述太陽(yáng)能電池制造裝置M中，改變給柵板52的施加電壓時(shí)雜質(zhì)離子的濃度分布及深度的變化。
待處理基板S設(shè)為η型結(jié)晶硅基板，設(shè)導(dǎo)入該基板S內(nèi)的雜質(zhì)離子為硼離子。而且，給柵板52的施加電壓設(shè)為30kV、20kV、10kV，硼離子的能量(keV)及摻雜劑量(atoms / cm2)設(shè)為 30keV、2. OXlO16 (發(fā)明 I )，20keV、I. 8 X IO15 (發(fā)明 2)、lOkeV、I. 2 X IO15 (發(fā)明 3)。 圖4 (βΓ (c)是以發(fā)明廣發(fā)明3的條件照射硼離子后的SIMS分析結(jié)果。由此可知，一改變柵板52的施加電壓，就能控制基板內(nèi)的硼離子的濃度分布及深度。再有，通過(guò)片電阻值變?yōu)?6.9 Ω (發(fā)明I)、薄片60.2 Ω (發(fā)明2)、104.1 Ω (發(fā)明3)可知，也可通過(guò)柵板52的施加電壓控制片電阻值。
如上說(shuō)明的那樣，采用上述實(shí)施方式，由于設(shè)置為從相對(duì)基板S大致正交的方向照射磷離子，所以可通過(guò)溝道效應(yīng)從基板表面將磷離子導(dǎo)入到任意深度位置。為此，與上述現(xiàn)有的涂布擴(kuò)散法相比可減少制造工序，此外，使導(dǎo)入基板S內(nèi)的磷熱擴(kuò)散的退火處理時(shí)間縮短，能夠提高批量生產(chǎn)性。再有，在導(dǎo)入磷離子時(shí)，無(wú)需質(zhì)量分離器或加速器等，可降低成本。
再有，在導(dǎo)入磷離子時(shí)，僅控制施加給柵板52的電壓，就可高精度地控制板S內(nèi)的磷的深度及濃度，并且，由于柵板52上形成有通孔52a的區(qū)域大于基板面積并在基板整個(gè)面上同樣照射磷離子，所以與對(duì)基板表面掃描離子束的裝置相比可縮短處理時(shí)間，并且， 可進(jìn)一步降低成本。進(jìn)而，僅旋轉(zhuǎn)掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)7就可對(duì)基板S局部導(dǎo)入磷離子，尤其有利于選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)中磷的導(dǎo)入。而且，無(wú)需在基板表面形成掩膜，或除去該掩膜等工序，可進(jìn)一步提聞批量生廣性。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。在上述實(shí)施方式中，以具有選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池的制造為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此，也能廣泛適用于給形成背面觸點(diǎn)的η層、P層的注入等太陽(yáng)能電池制造工序中導(dǎo)入雜質(zhì)。
再有，在上述實(shí)施方式中，以在中央的搬運(yùn)室I周圍設(shè)置裝料閘室2等，間歇地驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此，也可設(shè)為在同一條線上搬運(yùn)基板S，在該搬運(yùn)路徑中設(shè)置進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入的處理室或退火室。再有，此處對(duì)在搬運(yùn)室I 內(nèi)設(shè)置處理室4的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但可將處理室4與搬運(yùn)室I分別構(gòu)建。再有，在等離子體產(chǎn)生室50內(nèi)產(chǎn)生等離子體的方式并不限于ISM方式，也可用ICP方式或燈絲電弧方式。 再有，以旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、7停止在離子照射位置上，在該狀態(tài)下進(jìn)行雜質(zhì)導(dǎo)入的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但為了進(jìn)一步提高批量生產(chǎn)性，也可在使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、7以固定速度旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行離子照射。
進(jìn)而，在上述實(shí)施方式中，以使用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)6、7運(yùn)送基板S及掩膜8為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此。例如，也可設(shè)為在旋轉(zhuǎn)軸的前端連接掩膜板，旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)軸并相對(duì)基板使掩膜進(jìn)退的結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施方式中，以向結(jié)晶硅基板內(nèi)導(dǎo)入磷離子的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但向 GaAs基板、CdS基板、CdTe基板、CuInSe2基板等化合物半導(dǎo)體基板及有機(jī)半導(dǎo)體基板內(nèi)導(dǎo)入雜質(zhì)離子的情況也可適用本發(fā)明。
在上述實(shí)施方式中，以在同一太陽(yáng)能電池制造裝置內(nèi)進(jìn)行離子照射處理和退火處理為例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可設(shè)置為以不同的制造裝置進(jìn)行離子照射處理和退火處理。但是， 通過(guò)在同一制造裝置內(nèi)連續(xù)進(jìn)行兩項(xiàng)處理，可獲得高批量生產(chǎn)性。再有，在制造選擇性發(fā)射極結(jié)構(gòu)時(shí)，以在兩次離子照射后進(jìn)行退火處理的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可在各離子照射進(jìn)行退火處理。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
I.搬運(yùn)室、2.裝料閘室、4.處理室、5.離子槍、6.基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、7.掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、8.掩膜、50.等離子體產(chǎn)生室、52.柵板。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池制造裝置，其特征在于，具有裝料閘室，其通過(guò)切換大氣氣氛和真空氣氛取放基板；處理室，其在真空氣氛中對(duì)太陽(yáng)能電池用的基板導(dǎo)入pn結(jié)形成用的雜質(zhì)離子；以及搬運(yùn)室，其內(nèi)置有在裝料閘室和處理室之間搬運(yùn)基板的搬運(yùn)裝置；所述雜質(zhì)離子的導(dǎo)入通過(guò)用離子槍發(fā)出的雜質(zhì)離子照射來(lái)進(jìn)行，離子槍設(shè)置為其離子照射面與搬運(yùn)至處理室的基板相對(duì)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池制造裝置，其特征在于以所述離子照射面朝向基板的一側(cè)為下，該離子槍具有等離子體產(chǎn)生室，其能夠產(chǎn)生含有雜質(zhì)離子的等離子體；以及柵板，其設(shè)置在該等離子體產(chǎn)生室的下端部，構(gòu)成離子照射面；該柵板上形成多個(gè)通孔，形成該通孔的區(qū)域大于所述基板面積，將該柵板保持為規(guī)定的電壓，等離子體產(chǎn)生室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體中的雜質(zhì)離子通過(guò)各通孔被引出到下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的太陽(yáng)能電池制造裝置，其特征在于，還具有掩膜，其位于所述離子照射面和基板之間局部屏蔽基板；以及運(yùn)送裝置，其在離子照射面和基板之間的屏蔽位置上進(jìn)退自如地運(yùn)送該掩膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述太陽(yáng)能電池制造裝置，其特征在于所述搬運(yùn)裝置是一個(gè)基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其在平行于離子照射面的單一平面上自由旋轉(zhuǎn)，在周方向以規(guī)定間隔保持多張基板；所述運(yùn)送裝置是一個(gè)掩膜用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，其在所述基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上以該基板用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心為中心自由旋轉(zhuǎn)，在周方向上以規(guī)定間隔保持多塊掩膜。
5.一種太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于，包括離子照射處理工序，從與該基板相對(duì)設(shè)置的離子槍的離子照射面對(duì)太陽(yáng)能電池用的基板照射選自P、As、Sb、Bi、B、Al、Ga及In中的雜質(zhì)離子；缺陷修復(fù)工序，通過(guò)退火處理來(lái)修復(fù)因離子照射處理工序而在基板內(nèi)產(chǎn)生的缺陷； 雜質(zhì)擴(kuò)散工序，通過(guò)該退火處理使雜質(zhì)擴(kuò)散。
全文摘要
本發(fā)明提供一種批量生產(chǎn)性良好且成本低的太陽(yáng)能電池的制造裝置及太陽(yáng)能電池的制造方法。具有裝料閘室(2)，其通過(guò)切換大氣氣氛和真空氣氛取放基板(S)；處理室(4)，其在真空氣氛中對(duì)太陽(yáng)能電池用的基板(S)導(dǎo)入pn結(jié)形成用的雜質(zhì)離子；以及搬運(yùn)室(1)，其內(nèi)置有在裝料閘室(2)和處理室(4)之間搬運(yùn)基板的搬運(yùn)裝置(6)。雜質(zhì)離子的導(dǎo)入通過(guò)照射離子槍(5)發(fā)出的雜質(zhì)離子來(lái)進(jìn)行，離子槍(5)設(shè)置為作為其離子照射面的柵板(52)與搬運(yùn)至處理室(4)的基板(S)相對(duì)設(shè)置。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102934206SQ201180028449
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者酒田現(xiàn)示 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛發(fā)科