JP6316824B2 - 薄膜を有する太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書に記載されている主題の実施形態は、一般に薄膜を基板上に形成するための化学気相成長（ＣＶＤ）技術に関する。より詳細には主題の実施形態は、窒化シリコンを含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池上に形成するためのプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）及び関連する太陽電池製造プロセスに関する。
化学気相成長（ＣＶＤ）技術は、薄膜を基板上に形成する周知のプロセスである。この化学気相成長（ＣＶＤ）技術は、常圧化学気相成長（ＡＰＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）及びプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を含む。この技術は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ポリシリコン（Ｓｉ）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）を含む薄膜を基板上に形成できる。化学気相成長（ＣＶＤ）技術で使用する基板は、集積回路、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び太陽電池を含む。
製造時の基板上の薄膜形成を改善する技術は、標準的な装置の製造方法において不可欠な要素であるので、非常に有益である。この技術は、全体の製造時間を短縮し、有効製品収率を増加させて、全体の生産量を改善できる。太陽電池の場合、この技術は、シリコン基板上の窒化シリコン膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）の形成を改善することを含むことができる。それは、総太陽電池効率を大幅に改善することもできる。
より完全な本主題の理解は、発明を実施するための形態、及び特許請求の範囲を、以下の図面と併せて考察し、参照することによって導き出すことができ、同様の参照番号は、図面全体を通して同様の要素を指す。
以下の発明を実施するための形態は、本質的には、単なる例示に過ぎず、本主題の実施形態、又はそのような実施形態の応用及び用途を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される「例示の」という語は、「実施例、実例、又は例証として供する」ことを意味する。本明細書に例示として記載されるどの実施も、必ずしも他の実施より好適又は有利なものと解釈されない。更に、上記の技術分野、背景技術、概要、又は以下の発明を実施するための形態で提示される、明示又は暗示の何らかの理論に拘束されることを意図するものではない。そのうえ以下の説明において、本発明の完全な理解を提供するために、具体的なプロセスフローオペレーションといった多くの特定の詳細が示される。これらの特定の詳細を使用することなく、本発明の実施形態を実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の例では、リソグラフィー、エッチング技術及び標準的な薄膜成長といった周知の製造技術においては、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないため詳細には説明していない。更には、図に示される様々な実施形態は、例示的な表示であって、必ずしも一定の縮尺で描写されるものではないことを理解するべきである。
薄膜を基板上に形成する方法が開示されている。方法は、処理チャンバを洗浄するためにフッ素を含む第１のガスを流入させる工程、処理チャンバをアモルファスシリコンを含む第１の封止層でコーティングするために第１の持続時間にわたって第２のガスを流入させる工程を含み、ここで第１の封止層はフッ素汚染を防いでいる。方法は更に、基板を処理チャンバ内にローディングする工程、第３のガスを処理チャンバに流入させることによって薄膜を基板上に堆積させる工程及び基板を処理チャンバからアンローディングする工程を含む。一実施形態では、方法は太陽電池基板を含む。別の実施形態では、方法は、窒化シリコン膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池上に形成する工程を含む。更に別の実施形態では、基板は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であってもよい。この実施形態では、薄膜を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成する工程は、絶縁層をＬＣＤ上に形成する工程を含む。更に他の実施形態では、第１の持続時間は０．５〜５分の範囲であってよい。
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法が開示されている。方法は、処理チャンバから過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）を洗浄するためにフッ素を有する第１のガスを流入させる工程、処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングするために第１の持続時間で第２のガスを流入させる工程を含み、ここでアモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐために第１の封止層を形成する。方法は、太陽電池を処理チャンバ内にローディングする工程、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって窒化シリコン膜を太陽電池に堆積させる工程及び太陽電池を処理チャンバからアンローディングする工程を含む。一実施形態において、第１の持続時間は０．５〜５分の範囲であってよい。別の実施形態において、アモルファスシリコンは第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する。
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法が開示されている。方法は、平常操作中、太陽に向かうように構成された前面と、前面の反対側の裏面とを有する太陽電池を提供することを含む。方法は、処理チャンバを過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）から洗浄するために三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスを流入させる工程、処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングするために最高５分間シラン（ＳｉＨ４）ガスを流入させる工程も含み、ここでアモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐために第１の封止層を形成する。方法は更に、太陽電池を処理チャンバ内にローディングする工程、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及び窒素（Ｎ２）ガスのプラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池の前面に堆積させる工程及び太陽電池を処理チャンバからアンローディングする工程を含む。一実施形態で方法は、反射防止コーティングを太陽電池の裏面に形成する工程（ＢＡＲＣ）を含む。別の実施形態で方法は、バックコンタクト型太陽電池、フロントコンタクト型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、銅インジウムガリウムセレン（ＣＩＧＳ）太陽電池及びテルル化カドミウム太陽電池を含む群から選択される太陽電池を提供することを含む。更にもう１つの実施形態において、アモルファスシリコンは第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する。
図１は、薄膜１３０を基板１００上に形成する際に使用する標準的な処理チャンバ１１０を示す。処理チャンバ１１０は、シャワーヘッド１１２、チャンバコーナー１１５、チャンバ壁１１６、真空チャネル１１８及び処理トレイ１１４を有することができる。処理チャンバは、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）チャンバを含む標準化学気相成長（ＣＶＤ）処理において使用する、任意のチャンバであってもよい。ガス注入口又はシャワーヘッド１１２は、処理チャンバ１１０内にガスを流入させるために機能する。真空チャネル１１８は、処理チャンバ１１０からガスを送り出す出口として機能する。処理トレイ１１４は、基板１００を保持するために用いられる。
図２及び図３は、薄膜を基板上に形成する標準的な処理のオペレーションを示す。オペレーションは、シャワーヘッド２１２、チャンバコーナー２１５、チャンバ壁２１６、真空チャネル２１８及び処理トレイ２１４を有する処理チャンバ２１０を提供することを含む。処理チャンバ２１０の構成要素は、図１に記載されている処理チャンバ１１０と類似の機能を有する。オペレーションは、洗浄工程及び薄膜堆積工程も含む。洗浄工程は、フッ素を含むガスを処理チャンバ２１０内に流入させることを含むことができる。フッ素を含むガスは、処理チャンバ２１０内でいかなる残留物質とも反応するために機能する。残留物質は、以前の堆積又は洗浄工程から生じ得た、窒化シリコン（ＳｉＮ）のような薄膜を含むことができる。フッ素を含むガスを処理チャンバ２１０内に流入させることの副生成物は、残留フッ素２４０の薄い層である。残留フッ素２４０は、図２のように処理チャンバ２１０周辺に蓄積してもよい。窒化シリコン（ＳｉＮ）の層は、残留フッ素２４０を封止して除去するために、処理チャンバ２１０内に堆積してもよい。洗浄工程後の堆積工程は、基板２００を処理チャンバ２１０内の処理トレイ２１４上にローディングする工程を含んでもよい。原料ガス２２４は、図３に示すように薄膜２７０を基板２００上に形成するために、処理チャンバ２１０内に流される。標準的な処理の一実施形態において、基板２００は太陽電池であってもよい。別の実施形態では、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）は、薄膜を太陽電池上に形成するために用いることができる。更にもう１つの実施形態では、薄膜は窒化シリコン（ＳｉＮ）を含むことができる。更に他の実施形態では、薄膜２７０を形成することは、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を使用して、反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池上に形成することを含むことができる。
図４においては、反射防止コーティング（ＡＲＣ）を形成するための窒化シリコンのプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）後の複数の太陽電池の二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の試験結果が示されている。試験結果は、太陽電池の中心及び端部に沿った異なる元素汚染度を示している。採取した元素は、フッ素（Ｆ）、クロミウム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）を含む。試験結果は、シリコン基板の中央（０．３）より端部に沿って４倍以上のフッ素汚染（１．２）があることを明らかに示している。プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）窒化シリコン膜内に取りこまれた残留フッ素が水素のシリコン表面への拡散を妨げることは、知られている。シリコン表面への水素拡散は、表面のシリコンのダングリングボンドを不活性化することも周知であり、更にはシリコン表面の電子欠陥の密度を低下させて、表面再結合を低減させる。フッ素は、水素のシリコン表面への拡散を妨げることによって、太陽電池装置の正の水素のパッシベーション効果又は表面パッシベーションを減らしてしまう。窒化シリコン（ＳｉＮ）膜における残留フッ素汚染が、全体の太陽電池屈折率（ＲＩ）を低下させる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜の誘電率の低下ももたらす場合がある。フッ素は最も電子の陰性元素なので、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜中の残留フッ素汚染は、少数派のキャリアを表面に引きつけ、表面再結合損失を増加させて、負電荷を確立しうるであろう。低表面パッシベーション、低屈折率（ＲＩ）及び増大した再結合による損失は、全体の太陽電池効率を低下させる。
発明者は上記の試験から、太陽電池の端部が処理チャンバ内の残留フッ素蓄積領域に最も近いと仮定した。この領域は、チャンバ壁、チャンバコーナー及びトレイコーナーを含む。上述のように残留フッ素を取り除く解決策は、洗浄工程の間、処理チャンバ内で窒化シリコン（ＳｉＮ）を堆積させることである。この方法の問題点は、許容の残留フッ素封止を達成し、汚染を防ぐために、窒化シリコン（ＳｉＮ）の厚い層が必要となるかもしないことである。このような方法を実施することは高コストであり、処理時間もあまりにかかりすぎるだろう。また、上記の試験結果のように、窒化シリコン（ＳｉＮ）堆積だけでは、チャンバコーナー及びトレイコーナー周辺の残留フッ素を完全封止するのに十分ではないかもしれない。これにより発明者は、フッ素汚染に対する追加的保護を提供する基板上の薄膜を形成する方法を提案する。提案された解決法に対する方法論は、改良された屈折率（ＲＩ）及び太陽電池効率性能を示す試験結果を含めて、後述する。
図５及び図６に関しては、薄膜を基板上に形成する方法が示されている。方法は、シャワーヘッド３１２、チャンバ壁３１６、真空チャネル３１８及びトレイコーナー３１９を備えた処理トレイ３１４を有する処理チャンバ３１０を提供することを含む。処理チャンバ３１０の構成要素は、図１に記載されている処理チャンバ１１０と類似の機能を有する。方法は図５に示すように、フッ素３２０を含む第１のガスを流入させることによって処理チャンバ３１０を洗浄することも含む。第１のガス３２０は、処理チャンバ３１０内部の残留するいかなる薄膜３３０とも反応するように機能する。残留薄膜３３０は、以前の堆積又は洗浄処理から生じる。一実施形態において、第１のガスは三フッ化窒素（ＮＦ３）を含んでもよく、薄膜は窒化シリコン（ＳｉＮ）であってもよい。フッ素３２０を含む第１のガスと残留薄膜３３０との間の反応が、第１の生成ガス３６０を生じさせる。第１の生成ガス３６０は、真空チャネル３１８を経て流れ出されることによって、処理チャンバ３１０から除去される。一実施形態において、第１の生成ガス３６０は、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）ガス及び窒素（Ｎ２）ガスを含むことができる。フッ素３２０を含む第１のガスを処理チャンバ３１０内に流入させることの副生成物は、残留フッ素３４０の薄い層である。図６に示されるように残留フッ素３４０は、処理チャンバ３１０周辺、特に処理チャンバ壁３１６、チャンバコーナー３１５及びトレイコーナー３１９に沿って蓄積することがある。
図７は、薄膜を基板３００上に形成する方法の続きを示す。方法は更に、残留フッ素３４０を除去するために、第２のガス３２２を処理チャンバ３１０内へ流入させることを含む。第２のガス３２２は、チャンバコーナー３１５及びトレイコーナー３１９沿いの残留フッ素３４０を含む残留フッ素３４０と反応して、第２の生成ガス３６２を生じ、ここで第２の生成ガス３６２は図７のように真空チャネル３１８を経て処理チャンバ３１０から流れ出される。第２のガス３２２を流し続けることで、処理チャンバをフッ素汚染から防ぐ第１の封止層３５０で完全にコーティングする。一実施形態において、第２のガス３２２はシラン（ＳｉＨ４）であり、第１の封止層３５０はアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）を含む。別の実施形態では、第２の生成ガス３６２は気体状のフッ化水素酸（ＨＦ）である。更に別の実施形態においては、第１の封止層３５０は０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚みを有することができる。別の実施形態では、第１の封止層３５０はアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）を含むことができ、０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚みを有することができる。更にもう１つの実施形態では、処理チャンバ３１０内の水分（Ｈ２Ｏ）は、第１の封止層３５０の形成中に除去される。更にもう１つの実施形態では、処理チャンバ３１０内の水分（Ｈ２Ｏ）はアモルファスシリコン封止層３５０（Ａ−Ｓｉ）の形成中に除去され、ここでアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）は水分（Ｈ２Ｏ）を二酸化シリコン（ＳｉＯ２）及び水素ガス（Ｈ２）に変える。水素ガス（Ｈ２）は、真空チャネル３１８を経て処理チャンバ３１０から除去される。更に別の実施形態では、アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）を含む第１の封止層３５０を提供することは、残留ドーパント汚染を防ぐ。同じ実施形態で、第１の封止層３５０が残留ドーパント汚染を防いでおり、残留ドーパントはホスフィン（ＰＨ３）及びジボラン（Ｂ２Ｈ６）を含んでもよい。別の実施形態では、第２の封止層は第１の封止層３５０上に続いて堆積できる。同じ実施形態において、第２の封止層が堆積してもよく、第２の封止層は窒化シリコン（ＳｉＮ）を含むことができ、第１の封止層はアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）を含むことができる。更にもう１つの実施形態では、２層アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）封止層は金属汚染を防ぐバリア膜を形成する。
図８及び図９に関しては、薄膜を基板３００上に形成する方法の続きが示されている。方法は更に、処理チャンバ３１０内処理トレイ３１４上にローディングする基板３００を提供することを含む。第３のガス３２４は、薄膜３７０を基板３００上に形成するために処理チャンバ３１０内に流される。一実施形態において図８及び図９に示すように、薄膜３７０は、チャンバ壁３１６、チャンバコーナー３１５、処理トレイ３１４及び処理トレイコーナー３１９を含む処理チャンバ３１０周辺に堆積できる。別の実施形態において第３のガスは、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及び窒素（Ｎ２）を含む群から選択される気体を含む。更にもう１つの実施形態では、薄膜３７０は窒化シリコン（ＳｉＮ）を含むことができる。更に別の実施形態では、基板３００はＳｕｎＰｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の太陽電池でありえる。一実施形態において、第１の持続時間は０．５〜５分の範囲であってよい。一実施形態において、薄膜３７０を基板３００上に形成することは、反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池上に形成することを含むことができる。別の実施形態において、薄膜３７０を基板３００上に形成することは、反射防止コーティング（ＡＲＣ）を太陽電池の裏面に形成すること（ＢＡＲＣ）を含むことができる。更に別の実施形態で、基板は、バックコンタクト型太陽電池、フロントコンタクト型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、銅インジウムガリウムセレン（ＣＩＧＳ）太陽電池及びテルル化カドミウム太陽電池を含む群から選択される太陽電池から成ってもよい。
図１０〜図１２は、薄膜を基板上に形成するための実施形態において、含まれる化学反応を記載した表を示す。図１０は三フッ化窒素（ＮＦ３）洗浄を含む化学反応を示しており、図１１はフッ素除去を含む化学反応を示しており、及び図１２は余分な水分除去を含む化学反応を示している。
図１３は、工程名、流量、チャンバ圧、ＲＦ（高周波）電力及び処理時間を含む、洗浄及びシーズニング作業のための典型的処理条件を示す。第１の実施例において、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス流は１分当たり５〜２０標準リットル（ｓｌｍ）の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第２の実施例において、シラン（ＳｉＨ４）ガス流は１分当たり１〜５標準リットル（ｓｌｍ）の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第３の実施例において、アルゴン（Ａｒ）ガス流は１分当たり１〜６標準リットル（ｓｌｍ）の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第４の実施例において、窒素（Ｎ２）ガス流は１分当たり１０〜３０標準リットル（ｓｌｍ）の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第５の実施例において、チャンバ圧は０．０５〜０．８パスカル（Ｐａ）［０．４〜６ミリトール（ｍＴｏｒｒ）］の間で変更できる。第６の実施例において、チャンバ圧は０．０１〜０．８パスカル（Ｐａ）［０．１〜６ミリトール（ｍＴｏｒｒ）］の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第７の実施例において、ＲＦ電力は０．１〜４キロワット（ｋＷ）の間で変更できる。第８の実施例において、ＲＦ電力は０〜６キロワット（ｋＷ）の間で変更できるが、より広い範囲が使用されてもよい。第９の実施例において典型的操作のための持続時間は、２〜２０秒、５〜２０秒、５〜２００秒及び２０〜１２００秒を含む群から選択される持続時間の間で変更してもよい。図１３は、上記の様々な流量、チャンバ圧、ＲＦ電力及び持続時間を選択的に行うことができる、例示的な範囲を示す。
図１４は、反射防止コーティング（ＡＲＣ）窒化物の屈折率（ＲＩ）に対する、チャンバへのシーズニングの効果を示す。厚さ０．６μｍの標準窒化シリコン（ＳｉＮ）シーズニングを使用すると、チャンバ洗浄及びシーズニング後の反射防止コーティング（ＡＲＣ）窒化物の屈折率（ＲＩ）は低い。反射防止コーティング（ＡＲＣ）窒化物膜がチャンバ壁及びシャワーヘッドに沿って蓄積するにつれて、反射防止コーティング（ＡＲＣ）窒化物膜の屈折率（ＲＩ）は高くなる。チャンバでの３．０μｍの反射防止コーティング（ＡＲＣ）窒化物膜の蓄積後、窒化物屈折率（ＲＩ）は安定となる。アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）シーズニングを使用すると、チャンバ洗浄後の低屈折率（ＲＩ）問題は除去される。このようにアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）シーズニングは、屈折率（ＲＩ）性能の改善という理由で好ましい。
図１５は、様々なシーズニングレシピの太陽電池効率を比較している。１分の窒化シリコン（ＳｉＮ）シーズニング後に製造された太陽電池は、最も低い太陽電池効率を有する。窒化シリコン（ＳｉＮ）シーズニングを３分に増やすことで、太陽電池効率がやや改善する。チャンバが、例えば３〜６μｍの厚い窒化シリコン（ＳｉＮ）膜でコーティングされると、太陽電池効率は著しく高まる。図１５に示されるように、上述のアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）シーズニング技術を含む基準レシピの結果は、厚い窒化シリコン（ＳｉＮ）膜の結果と同程度である。窒化シリコン（ＳｉＮ）膜の厚い層を堆積させることは非常に高コストであり、かつアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）膜の形成より処理が長くかかる。このように、アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）シーズニングレシピは短縮した処理時間で全体的な太陽電池効率性能が改善するため、より好ましい。
上記の結果は太陽電池基板に焦点を当てて示しているが、上記の方法は薄膜の形成のためにいかなる種類の基板でも使用される。一実施形態では、基板は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含んでもよい。同じ実施形態において基板が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であった場合、薄膜を基板上に形成することは絶縁層を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成することを含んでもよい。更にもう１つの実施形態において、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）が、絶縁層を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成するために使用されてもよい。
図１６に関しては、薄膜を基板上に形成するための実施形態のフローチャートが示されている。上述の通り、第１のオペレーション４００は処理チャンバ３１０を提供することを含んでもよい。第２のオペレーション４０２は、処理チャンバ３１０を洗浄するためにフッ素３２０を含む第１のガスを流入させることを含んでもよい。第３のオペレーション４０４は、第２のガス３２２を第１の持続時間にわたって流して、処理チャンバ３１０をアモルファスシリコンを含む第１の封止層３５０でコーティングすることを含み、ここで第１の封止層はフッ素汚染を防いでいる。第４のオペレーション４０６は、基板３００を処理チャンバ３１０内にローディングすることを含むことができる。第５のオペレーション４０８は、薄膜３７０を基板３００上に堆積させるために第３のガス３２４を処理チャンバ３１０内に流入させることを含むことができる。最後のオペレーション４１０は、基板３００を処理チャンバ３１０からアンローディングすることを含むことができる。
図１７は、窒化シリコン膜を太陽電池上に形成するための実施形態のフローチャートが示されている。上述の通り、第１のオペレーション４２０は処理チャンバ３１０を提供することを含んでもよい。第２のオペレーション４２２は、処理チャンバ３１０を過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）３３０から洗浄するためにフッ素３２０を含む第１のガスを流入させることを含んでもよい。第３のオペレーション４２４は、第２のガス３２２を第１の持続時間で流して、処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングすることを含み、ここでアモルファスシリコンは第１の封止層３５０を形成してフッ素汚染を防いでいる。第４のオペレーション４２６は、太陽電池３００を処理チャンバ３１０内にローディングすることを含むことができる。第５のオペレーション４２８は、窒化シリコン膜３７０が太陽電池３００上にプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって堆積させることを含んでもよい。最後のオペレーション４３０は、太陽電池３００を処理チャンバ３１０からアンローディングすることを含むことができる。
図１８に関しては、窒化シリコン膜を太陽電池上に形成するための実施形態のフローチャートが示されている。上述の通り第１のオペレーション４４０は、処理チャンバ３１０及び平常操作中、太陽に向かうように構成された前面と、前面の反対側の裏面とを有する太陽電池３００を提供することを含むことができる。第２のオペレーション４４２は、処理チャンバ３１０を過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）３３０から洗浄するために三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス３２０を流入させることを含んでもよい。第３のオペレーション４４４は、処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングするために、シラン（ＳｉＨ４）ガス３２２を最高５分間流入させることを含み、ここでアモルファスシリコンは第１の封止層３５０を形成してフッ素汚染を防ぐものである。第４のオペレーション４４６は、太陽電池３００を処理チャンバ３１０内にローディングすることを含むことができる。第５のオペレーション４４８は、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及び窒素（Ｎ２）ガスのプラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）層３７０を太陽電池３００の前面に堆積させることを含むことができる。最後のオペレーション４５０は、太陽電池３００を処理チャンバ３１０からアンローディングすることを含むことができる。
少なくとも１つの例示的実施形態が、上述の発明を実施するための形態で提示されてきたが、莫大な数の変型が存在することを認識するべきである。本明細書に記載する例示的実施形態は、特許請求される主題の範囲、適用性、又は構成を限定する意図が全くないこともまた、認識するべきである。むしろ、上述の発明を実施するための形態は、当業者に、説明される実施形態または複数の実施形態を実践するための簡便な指針を提供するものである。本特許出願が出願される時点での、既知の等価物及び予見可能な等価物を含む、特許請求の範囲によって規定される範囲から逸脱することなく、諸要素の機能及び配置に、様々な変更が実施可能であることを理解するべきである。
［項目１］
薄膜を基板上に形成する方法であって、
フッ素を含む第１のガスを処理チャンバ内に流入させることによって、上記処理チャンバを洗浄する工程と、
第２のガスを第１の持続時間で上記処理チャンバ内に流入させることによって、アモルファスシリコンを含む第１の封止層で上記処理チャンバをコーティングする工程であって、上記第１の封止層はフッ素汚染を防ぐ、工程と、
上記処理チャンバを上記第１の封止層でコーティングした後、基板を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
第３のガスを上記処理チャンバ内に流入させることによって薄膜を上記基板上に堆積させる工程と、
上記基板を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目２］
上記薄膜が窒化シリコン（ＳｉＮ）膜である、請求項１に記載の方法。
［項目３］
上記第１のガスが三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を含む、請求項１に記載の方法。
［項目４］
上記第２のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）を含む、請求項１に記載の方法。
［項目５］
上記第３のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）を含む群から選択される気体を含む、請求項１に記載の方法。
［項目６］
上記第１の持続時間が０．５〜５分の範囲である、請求項１に記載の方法。
［項目７］
上記基板が太陽電池である、請求項１に記載の方法。
［項目８］
薄膜を上記基板上に形成することが、窒化シリコン膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を上記太陽電池上に形成することを含む、請求項７に記載の方法。
［項目９］
上記基板が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である、請求項１に記載の方法。
［項目１０］
薄膜を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成することが、絶縁層を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成することを含む、請求項９に記載の方法。
［項目１１］
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法であって、
過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）を除去するために、フッ素を含む第１のガスを処理チャンバ内に流入させる工程によって上記処理チャンバを洗浄する工程と、
第２のガスを第１の持続時間で上記処理チャンバ内に流入させることによって、上記処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングする工程であって、アモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐ第１の封止層を形成する、工程と、
太陽電池を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
窒化シリコン膜を上記太陽電池上にプラズマ強化化学気相成長によって堆積させる工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目１２］
上記第１のガスが三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１３］
上記第２のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１４］
上記第３のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）を含む群から選択される気体を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１５］
上記第１の持続時間が０．５〜５分の範囲である、請求項１１に記載の方法。
［項目１６］
アモルファスシリコンが上記第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する、請求項１１に記載の方法。
［項目１７］
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法であって、上記太陽電池は、平常操作中、太陽に向かうように構成された前面と、該前面の反対側の裏面とを有しており、上記方法は、
過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）を除去するために、三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）ガスを流入させることによって処理チャンバを洗浄する工程と、
最高５分間シラン（ＳｉＨ ４ ）ガスを流入させることによって、上記処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングする工程であって、アモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐ第１の封止層を形成する、工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
シラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）ガスのプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を上記太陽電池の前面に堆積させる工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目１８］
窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を太陽電池の前面に形成することが、太陽電池の裏面に反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）を形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
［項目１９］
上記太陽電池が、バックコンタクト型太陽電池、フロントコンタクト型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、銅インジウムガリウムセレン（ＣＩＧＳ）太陽電池及びテルル化カドミウム太陽電池を含む群から選択される太陽電池を含む、請求項１７に記載の方法。
［項目２０］
アモルファスシリコンが第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する、請求項１７に記載の方法。
［項目１］
薄膜を基板上に形成する方法であって、
フッ素を含む第１のガスを処理チャンバ内に流入させることによって、上記処理チャンバを洗浄する工程と、
第２のガスを第１の持続時間で上記処理チャンバ内に流入させることによって、アモルファスシリコンを含む第１の封止層で上記処理チャンバをコーティングする工程であって、上記第１の封止層はフッ素汚染を防ぐ、工程と、
上記処理チャンバを上記第１の封止層でコーティングした後、基板を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
第３のガスを上記処理チャンバ内に流入させることによって薄膜を上記基板上に堆積させる工程と、
上記基板を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目２］
上記薄膜が窒化シリコン（ＳｉＮ）膜である、請求項１に記載の方法。
［項目３］
上記第１のガスが三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を含む、請求項１に記載の方法。
［項目４］
上記第２のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）を含む、請求項１に記載の方法。
［項目５］
上記第３のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）を含む群から選択される気体を含む、請求項１に記載の方法。
［項目６］
上記第１の持続時間が０．５〜５分の範囲である、請求項１に記載の方法。
［項目７］
上記基板が太陽電池である、請求項１に記載の方法。
［項目８］
薄膜を上記基板上に形成することが、窒化シリコン膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を上記太陽電池上に形成することを含む、請求項７に記載の方法。
［項目９］
上記基板が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である、請求項１に記載の方法。
［項目１０］
薄膜を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成することが、絶縁層を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上に形成することを含む、請求項９に記載の方法。
［項目１１］
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法であって、
過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）を除去するために、フッ素を含む第１のガスを処理チャンバ内に流入させる工程によって上記処理チャンバを洗浄する工程と、
第２のガスを第１の持続時間で上記処理チャンバ内に流入させることによって、上記処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングする工程であって、アモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐ第１の封止層を形成する、工程と、
太陽電池を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
窒化シリコン膜を上記太陽電池上にプラズマ強化化学気相成長によって堆積させる工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目１２］
上記第１のガスが三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１３］
上記第２のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１４］
上記第３のガスがシラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）を含む群から選択される気体を含む、請求項１１に記載の方法。
［項目１５］
上記第１の持続時間が０．５〜５分の範囲である、請求項１１に記載の方法。
［項目１６］
アモルファスシリコンが上記第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する、請求項１１に記載の方法。
［項目１７］
窒化シリコン膜を太陽電池上に形成する方法であって、上記太陽電池は、平常操作中、太陽に向かうように構成された前面と、該前面の反対側の裏面とを有しており、上記方法は、
過剰な窒化シリコン（ＳｉＮ）を除去するために、三フッ化窒素（ＮＦ ３ ）ガスを流入させることによって処理チャンバを洗浄する工程と、
最高５分間シラン（ＳｉＨ ４ ）ガスを流入させることによって、上記処理チャンバをアモルファスシリコンでコーティングする工程であって、アモルファスシリコンはフッ素汚染を防ぐ第１の封止層を形成する、工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバ内にローディングする工程と、
シラン（ＳｉＨ ４ ）、アンモニア（ＮＨ ３ ）及び窒素（Ｎ ２ ）ガスのプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を含む反射防止コーティング（ＡＲＣ）を上記太陽電池の前面に堆積させる工程と、
上記太陽電池を上記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含む方法。
［項目１８］
窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を太陽電池の前面に形成することが、太陽電池の裏面に反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）を形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
［項目１９］
上記太陽電池が、バックコンタクト型太陽電池、フロントコンタクト型太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、銅インジウムガリウムセレン（ＣＩＧＳ）太陽電池及びテルル化カドミウム太陽電池を含む群から選択される太陽電池を含む、請求項１７に記載の方法。
［項目２０］
アモルファスシリコンが第１の封止層を０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さで形成する、請求項１７に記載の方法。
Claims (6)
- 薄膜を有する太陽電池の製造方法あって、
フッ素を含む第１のガスを処理チャンバ内に流入させることによって、前記処理チャンバを洗浄する工程と、
第２のガスを第１の持続時間で前記処理チャンバ内に流入させることによって、アモルファスシリコンである第１の封止層で前記処理チャンバをコーティングする工程であって、前記第１の封止層はフッ素汚染を防ぐ、工程と、
前記処理チャンバを前記第１の封止層でコーティングした後、太陽電池を前記処理チャンバ内にローディングする工程と、
第３のガスを前記処理チャンバ内に流入させることによって薄膜を前記太陽電池上に堆積させる工程と、
前記太陽電池を前記処理チャンバからアンローディングする工程と、を含み、
前記洗浄する工程および前記コーティングする工程において、前記第１のガスおよび前記第２のガスを前記処理チャンバ内に流入させるために機能するシャワーヘッドと、前記処理チャンバ内において前記太陽電池を保持する処理トレイとの距離が一定であり、
前記太陽電池上の薄膜は、反射防止コーティング（ＡＲＣ）に使用される窒化シリコン膜である
製造方法。 - 前記第１のガスが三フッ化窒素（ＮＦ３）を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 前記第２のガスがシラン（ＳｉＨ４）を含む、請求項１または２に記載の製造方法。
- 前記第３のガスがシラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及び窒素（Ｎ２）から成る群から選択される気体を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記第１の持続時間が０．５〜５分の範囲である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
- アモルファスシリコンである第１の封止層で前記処理チャンバをコーティングすることが、アモルファスシリコンである０．０５〜０．５ミクロンの範囲の厚さを有する第１の封止層で前記処理チャンバをコーティングすることを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
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