JP6524025B2 - 成膜装置および太陽電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池セルの製造時に、反射防止膜をはじめとする薄膜を成膜する際に用いられる成膜装置および太陽電池の製造方法に関する。

太陽電池セルの製造工程では、シリコンウエハをはじめとする半導体基板にｐｎ接合を形成し、表面に窒化シリコン薄膜をはじめとする反射防止膜が形成される。太陽電池セルに用いられる窒化シリコン薄膜は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ）Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置で成膜されることが多い。

プラズマＣＶＤ装置をはじめとする薄膜生成装置は、窒化シリコン薄膜だけでなく、半導体基板の表面に半導体薄膜をはじめとする薄膜を形成するのに用いられる。薄膜生成装置を用いて半導体基板上に薄膜を形成するとき、半導体基板の周縁部は爪部で支持される。特許文献１で複数の薄膜生成装置を用いて半導体基板上に薄膜を形成するとき、半導体基板の周縁部を爪部で把持し、成膜後に、爪部後を検出する技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、爪部の半導体基板との接触面の形状を装置によって特定することにより、薄膜が形成されない爪部の跡の形状からどの装置で成膜されたかを識別することができる。

特開平５−２９３０５号公報

特許文献１の薄膜生成装置では、複数の装置のいずれの装置で成膜がなされたかについては、識別できる。しかしながら、特許文献１の方法では、装置内の成膜位置による膜厚または膜質の差は識別することはできない。

ところで、成膜装置は、太陽電池セルの製造工程では、シリコンウエハの表面に反射防止膜として、窒化シリコン薄膜を形成するために使用される。電極の機能を兼ねたカーボン製の搬送台にシリコンウエハを乗せて、成膜が行われるが、搬送台上の位置あるいは、成膜装置毎に、セル特性あるいは不良発生率は異なる。つまり、成膜装置毎、および装置内の成膜位置毎に、成膜された膜の膜厚または膜質の差を識別する必要がある。量産工程で薄膜形成を行うにあたり、どの成膜装置のどの位置で不良が発生したかを確認し、原因究明を図る必要がある。成膜不良の原因の究明には、量産装置を止めて試作実験をする必要があるが、頻度の低い不良の再現は困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、量産設備を停止させることなく、すばやく不良の原因究明を行うことのできる成膜装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の基板を載置する搬送台と、基板を位置決めする爪部と、爪部で位置決めされた基板上に薄膜を形成する成膜部と、を備える。爪部は搬送台上での位置に対応して構成が異なることを特徴とする。

上記構成により、量産設備を停止させることなく、すばやく不良の原因究明を行うことのできる成膜装置を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１の成膜装置の搬送台を示す上面図 図１の要部拡大図 図１の要部拡大図 実施の形態１の成膜装置を示す図 （ａ）から（ｃ）は、実施の形態１の成膜装置を用いた窒化シリコン膜の成膜工程を示す工程断面図 実施の形態１の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された太陽電池用基板の側面比較図 実施の形態２の成膜装置の搬送台を示す上面図 図７の要部拡大図 図７の要部拡大図 実施の形態２の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された太陽電池用基板の側面比較図 実施の形態２の成膜装置の搬送台の説明図 実施の形態３の成膜装置の搬送台を示す上面図 図１２の要部拡大図 図１２の要部拡大図 実施の形態３の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された太陽電池用基板の側面比較図 実施の形態３の成膜装置の搬送台の説明図 実施の形態４の太陽電池を示す図 （ａ）から（ｃ）は、実施の形態４の太陽電池の製造工程を示す工程断面図 実施の形態４の太陽電池の製造工程で用いられる爪部を示す斜視図 実施の形態４の太陽電池の製造工程で用いられる爪部を示す斜視図 実施の形態５の成膜装置の搬送台を示す上面拡大図 （ａ）から（ｃ）は、実施の形態５の成膜装置を用いた窒化シリコン膜の成膜工程を示す工程断面図

以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる成膜装置および太陽電池の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の成膜装置の搬送台を示す上面図、図２および図３は、図１の要部拡大図である。図４は、実施の形態１の成膜装置を示す図であり、図５（ａ）から（ｃ）は、実施の形態１の成膜装置を用いた窒化シリコン膜の成膜工程を示す工程断面図である。図６は、実施の形態１の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された半導体ウエハである太陽電池用基板の側面比較図である。実施の形態１において半導体ウエハは太陽電池用基板を構成する基板である。実施の形態１の成膜装置１００は、複数の太陽電池用基板１を載置する搬送台１０３と、太陽電池用基板１を位置決めする爪部２と、爪部２で位置決めされた太陽電池用基板１上に薄膜を形成する成膜部１００Ｆとを備える。爪部２は搬送台１０３上での位置に対応して構成が異なり、位置に対応して他の位置で成膜された太陽電池用基板１と識別可能であることを特徴とする。図４に示す成膜装置１００の成膜部１００Ｆには、プラズマＣＶＤ装置が用いられる。太陽電池用基板１は、ｎ型単結晶シリコン基板表面にｐ型非晶質シリコン層を成膜することでｐｎ接合を形成してなる。なお、ｎ型単結晶シリコン基板表面にｐ型不純物を拡散することでｐｎ接合を形成しても良い。

搬送台１０３には、太陽電池用基板１の位置ずれ防止用の爪部２が付いているが、爪部２の存在する部分は成膜量が爪部以外の部分とは異なるため、成膜後の製品を観察することで爪部２の痕を特定することができる。そこで、搬送台１０３上の位置に応じて、爪の位置、爪の数、爪の幅すなわち太さ、爪の形状をはじめとする爪の特性を変えた爪部２を用いることで、太陽電池用基板１上に特有の爪痕を付ける。

プラズマＣＶＤ装置は、後に詳細に説明するが、図４に示す真空槽１０１内に、被処理基板である太陽電池用基板１を載せた搬送台１０３が、シャワー電極１０４と平行に相対するように配置される。搬送台１０３は電極の機能も兼ねており、真空槽１０１内にプロセスガスを供給し、シャワー電極１０４と搬送台１０３の間に高周波電力を印加することで、成膜処理が行われる。つまり搬送台１０３とシャワー電極１０４とが平行配置され、平行平板型の電極構造を有する。搬送台１０３は、図示しない搬送部で支持されており成膜完了後、太陽電池用基板１を搭載した状態で真空槽１０１から排出される。

図１では、プラズマＣＶＤ装置において、成膜処理時の太陽電池用基板１と爪部２の位置とが模式的に示されており、太陽電池用基板１は搬送台１０３の上に平置きで縦横に格子状に並べられる。ここでは、縦８行、横６列とした。太陽電池用基板１を配置する各領域には、太陽電池用基板１の側面に当接し位置ずれを防止するための爪部２が設置されている。図１は、爪部２を位置決めに用いて搬送台１０３上に太陽電池用基板１が配置された状態を示している。図１に示すように、爪部２の位置、数、形は、各領域で同じ共通の形となっている。爪部２は隣り合う領域と共用である。つまり爪部２の両端に太陽電池用基板１の側面が当接する。爪部２は、図５（ａ）から図５（ｃ）で後述する工程断面図でも明らかなように太陽電池用基板１の上表面には接触せず、側面に当接するだけであるが、爪部２の部分は成膜され難いため、成膜時に爪痕が発生し、爪痕は成膜後に視認することができる。

図２および図３は、図１の第８行目第６列目の太陽電池用基板１₈₆と爪部２および第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄と爪部２とを示す要部拡大図である。図２および図３は、要部拡大図であるため、太陽電池用基板１₈₆と爪部２および第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄と爪部２を中心に示しており、周りは搬送台１０３となっている。爪部２は、搬送台１０３上の縦横の位置に応じて爪の位置が変更されたものである。爪部２は隣り合う太陽電池用基板１用の爪部２と共有であるため、左辺と上辺の爪部２を処理履歴を表すのに用いることとする。搬送台１０３上の縦の位置つまり行は太陽電池用基板１の左辺の爪部２Ｌで表す。太陽電池用基板１₈₆の左辺上側で角から距離Ｄ_Ｌの位置に位置する爪部２Ｌ₀を基準とし、爪部２Ｌ₀からＬ_b8＝Ｘｃｍ下方向に離れた位置に爪部２Ｌ₁を配置する。例えば、行＝（Ｘ／ａ）−ｂ（ａ,ｂは定数)で表し、行に応じて爪部２の間隔Ｘが異なるようにする。搬送台１０３上の横の位置つまり列は太陽電池用基板１の上辺の爪部２Ｕで表す。上辺左側で角から距離Ｄ_Uの位置に位置する爪部２Ｕ₀を基準とし、爪部２Ｕ₀からＬ_a6＝Ｙｃｍ右方向に離れた位置に爪部２Ｕ₁を配置する。例えば、列＝（Ｙ／ａ）−ｂ（ａ,ｂは定数)で表し、行に応じて爪部２の間隔Ｙが異なるようにする。かかる構成をとることで、爪痕が成膜処理位置の履歴となり、成膜後の太陽電池用基板１を観察したときに、どの位置で成膜されたかを特定することができるようになる。太陽電池用基板１₄₄についても同様、Ｌ_b4、Ｌ_a4で位置が特定される。

以上のように行の基準の爪部２Ｌ₀と太陽電池用基板１の端からの距離Ｄ_Lと列の基準の爪部２Ｕ₀は、太陽電池用基板１の端からの距離Ｄ_Uが異なるように設定することで、太陽電池用基板１が回転しても判別できるようにすることができる。

爪部２の形状は任意に選択できるが、一例として厚さ０．２ｍｍの太陽電池用基板１に反射防止膜を成膜する場合、断面形状１ｍｍ×５ｍｍ、高さ５ｍｍのカーボン製の直方体とし、搬送台１０３に設けた穴に高さ方向の内の４．９ｍｍを埋め込み、０．１ｍｍが搬送台１０３の載置面より突出するように設ければよい。以上のように、爪部２の当接部の上端を、太陽電池用基板１表面よりも低くすることで、太陽電池用基板１の側周面の一部に当接部を有していても、太陽電池用基板１表面に形成される膜への影響を低減して成膜することが可能である。これにより、太陽電池用基板の周縁部で、光電変換効率が低下する領域の形成を低減することができる。

また、爪部の埋め込み深さを４ｍｍ、突出する高さを１ｍｍ程度とし、太陽電池用基板１よりも高く形成しても良い。太陽電池用基板１を搬送台１０３に載置した際に、搬送台１０３の熱により太陽電池用基板１が下に凸に反る場合があるが、爪部の高さを基板よりも高くすることで、基板が反っていても位置決めが可能になる。また、爪部の高さを１ｍｍとすることで、±０．１ｍｍ程度の加工誤差があっても影響が小さくなり、爪部の製造が容易になる。

爪部２を搬送台１０３と同じ材料のカーボン製としている。また、カーボン製の爪部２を用いる場合、金属材料よりも強度が低いので、断面を１ｍｍ×５ｍｍ程度とすることで、必要な強度を得ることができる。

爪部２の形成材料には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製を用いることもできる。爪部２がＳＵＳ製の場合、カーボン製よりも強度が強いので、爪部２を断面形状が直径１ｍｍの円である円柱状をなすようにしても良い。

図４に示すプラズマＣＶＤ装置１００は、真空槽１０１により形成された成膜室１０２内に、搬送台１０３、シャワー電極１０４を備える。高周波電源１０７は、給電線１０８を介して搬送台１０３とシャワー電極１０４との間に、電圧を印加する。またプラズマＣＶＤ装置１００は、真空ガスケット１０９を備え、真空槽１０１内をシールし、真空下にしている。

真空槽１０１により形成された成膜室１０２内は、排気口１０５から図示しない排気ポンプにより真空排気される。

搬送台１０３は、成膜室１０２内に配設されている。搬送台１０３の上には、太陽電池用基板１が爪部２に当接するように載置される。

シャワー電極１０４は、太陽電池用基板１に向けて成膜ガスを供給するとともに搬送台１０３との間に高周波電界を形成してプロセスガスにプラズマを発生させる。すなわち、シャワー電極１０４から搬送台１０３側に吐出されたプロセスガスはシャワー電極１０４と搬送台１０３との間に形成した高周波電界によりプラズマ化されて、搬送台１０３上に載置された太陽電池用基板１上に反射防止膜が形成される。

シャワー電極１０４は、ガス拡散空間１０４ａと、本体部１０４ｂと、シャワープレート１０４ｃと、ガス供給穴１０４ｄとを有する。

ガス拡散空間１０４ａは、本体部１０４ｂとシャワープレート１０４ｃとにより囲まれることによりシャワー電極１０４の内部に形成された空間である。

本体部１０４ｂは、内部を貫通するように、大気側からガス拡散空間１０４ａへ延びたガス供給口１０４ｄを有する。本体部１０４ｂは、ガス供給口１０４ｄを介してガス拡散空間１０４ａへプロセスガスを供給する。

被成膜基板１０４上にシリコン薄膜を成膜するときには、例えば、シリコン源ガスであるモノシラン（ＳｉＨ₄）ガスと窒素（Ｎ₂）ガスとが用いられる。そしてプロセスガスには、シリコン源ガスに、キャリアガスである水素（Ｈ₂）ガスを混合させた混合ガスが用いられる。プロセスガスは、ガス供給口１０６からシャワー電極１０４におけるガス拡散空間１０４ａに導入された後、シャワープレート１０４ｃから成膜室１０２内の搬送台１０３側に吐出される。吐出されたプロセスガスは、上述の高周波によってプラズマ化され、プラズマＰが生成される。プラズマＰにより活性種が生成され、これらの活性種が太陽電池用基板１に入射して太陽電池用基板１上に窒化シリコン膜が堆積する。

次に、上記プラズマＣＶＤ装置を用いた、太陽電池用基板への反射防止膜の成膜工程について説明する。図５（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ装置の搬送台１０３上で爪部２に側面が当接するように太陽電池用基板１を位置決めして載置する。次いで、図示しない排気ポンプにより排気口１０５から真空槽１０１内を真空排気することにより、成膜室１０２内を、所望の真空下となるように調整する。

ガス供給口１０６を介してガス拡散空間１０４ａへプロセスガスが供給されるとともに、シャワー電極１０４と搬送台１０３との間に高周波電源１０７から電圧が供給され、太陽電池用基板１に向けて供給されたプロセスガスがプラズマ化される。プラズマが、搬送台１０３上に載置された太陽電池用基板１上に導かれ図５（ｂ）に示すように、反射防止膜である窒化シリコン膜１１が成膜される。

そして、窒化シリコン膜１１の形成された太陽電池用基板１は真空槽１０１から搬出され、図５（ｃ）に示すように、搬送台１０３からはずされる。図５（ｃ）の方向ａから太陽電池用基板１をみた側面図を図６に示す。図６の上側に配されているのは第８行目第６列目の太陽電池用基板１₈₆、下側に配されているのは第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄を示す図である。いずれも爪部２に相当する領域に窒化シリコン膜１１の成膜がなされずスリット１１Ｓが形成されている。スリット１１Ｓの位置は爪部２の位置に一致する。スリット１１Ｓの位置を検出することで、搬送台１０３上のどの位置で成膜されたものかが判定される。なお、スリット１１Ｓに相当する部分がはっきりと成膜されない部分となって残らず、膜厚が薄くなるだけの場合もある。膜厚が薄くなる場合も反射率が変化するため、目視による、判別が可能である。

以上のように、実施の形態１のプラズマＣＶＤ装置によれば、搬送台に、位置に応じて、爪の位置、爪の数、爪の幅、爪の形状をはじめとする爪の特性を変えた、位置決めおよび位置ずれ防止用の爪部を配している。爪部下の領域は成膜量が他の領域部分とは異なるため、完成品を観察することで爪の痕を特定することができる。つまり、搬送台上の位置に応じて、爪の位置、爪の数、爪の幅、爪の形状をはじめとする爪の特性を変えた爪部が用られることで、太陽電池用基板上に特有の爪痕を付けることができる。

各位置で成膜された太陽電池用基板１の反射防止膜である窒化シリコン膜１１の膜厚を測定する。そして、測定結果に基づき、成膜装置の成膜条件を制御し、均一な膜厚の反射防止膜を得るように調整する。

上記構成により、完成品を観察することで、成膜処理されたときの位置がわかるようになる。太陽電池セルにプラズマＣＶＤ装置起因の外観不良品が発生した時または、プラズマＣＶＤ装置起因で太陽電池セルの特性が異常である時に、爪痕を確認すれば、どこに問題が有るかを迅速に把握することができる。従って量産設備を停止させることなく、すばやく不良の原因究明を行うことのできる成膜装置を得ることができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２の成膜装置の搬送台を示す上面図、図８および図９は、図７の要部拡大図である。図１０は、実施の形態２の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された太陽電池用基板の側面比較図である。実施の形態２の成膜装置は、爪部の場所を変化させるのに代えて、行列に応じて爪部の数を変更したものである。実施の形態２の成膜装置では、例えば図１１に説明図を示すように、太陽電池用基板１の左辺の爪部２Ｌの数をＸとして、行＝Ｘ＝ｎ_Xとする。一方太陽電池用基板上辺の爪部２Ｕの数をＹとして、列＝Ｙ＝ｎ_Yとする。

図８および図９は、図７の第８行目第６列目の太陽電池用基板１₈₆と爪部２および第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄と爪部２とを示す要部拡大図である。爪部２は、搬送台１０３上の縦横の位置に応じて爪の数が変更されたものである。爪部２は隣り合う太陽電池用基板１用の爪部２と共有であるため、左辺と上辺を成膜処理履歴指示部として採用することとする。搬送台１０３上の縦の位置つまり行は太陽電池用基板１の左辺の爪部２Ｌの数で表す。太陽電池用基板１の左辺上側に位置する爪部を基準とし、そこからＸ＝ｎ_X個の爪部２を配置する。搬送台上の横の位置つまり列は太陽電池用基板１の上辺の爪部２Ｕで表す。上辺左側に位置する爪を基準とし、そこからＹ＝ｎ_Y個の爪部２を配置する。

そして、窒化シリコン膜１１の形成された太陽電池用基板１を、搬送台１０３からはずす。実施の形態１で説明した図５（ｃ）の方向ａから太陽電池用基板１をみた側面図を図１０に示す。上側は、第８行目第６列目の太陽電池用基板１₈₆、下側は第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄を示す図である。いずれも爪部２に相当する領域に成膜がなされずスリット１１Ｓが形成されている。このスリット１１Ｓの数は爪部２の位置に一致する。スリット１１Ｓの数を検出することで、搬送台１０３上のどの位置で成膜されたものかを判定することができる。上側は縦に８個横に６個のスリット１１Ｓが形成されているため、第８行目第６列目の太陽電池用基板１₈₆、下側は縦に４個横に４個のスリット１１Ｓが形成されているため、第４行目第４列目の太陽電池用基板１₄₄であることがわかる。

以上のように、実施の形態２のプラズマＣＶＤ装置によれば、搬送台に、位置に応じて、爪の数の特性を変えた、位置決めおよび位置ずれ防止用の爪部を配している。爪部は成膜量が他の部分とは異なるため、完成品を観察することで爪の痕を特定することができる。つまり、搬送台上の位置に応じて、爪の数を変えた爪部を用いることで、太陽電池用基板上に特有の爪痕を付けることができる。

かかる構成をとることで、爪痕が処理位置の履歴となり、実施の形態１の成膜装置と同様、成膜後の太陽電池用基板１を観察したときに、当該太陽電池用基板１が搬送台上のどの位置で成膜されたかを特定することができるようになる。

実施の形態３．
図１２は、実施の形態３の成膜装置の搬送台を示す上面図、図１３および図１４は、図１２の要部拡大図である。図１５は、実施の形態３の成膜装置を用いて窒化シリコン膜の成膜された太陽電池用基板の側面比較図である。図１６は、実施の形態３の成膜装置の搬送台の説明図である。実施の形態３の成膜装置は、爪部の場所あるいは爪部の数を変化させるのに代えて、行列に応じて爪部の幅が変更されたものである。実施の形態３の成膜装置では、例えば図１６に説明図を示すように、太陽電池用基板２１の左辺の爪部２２Ｌの幅をＸとして、行＝Ｘとする。一方太陽電池用基板２１の上辺の爪部２２Ｕの幅をＹとして、列＝Ｙとする。

図１３および図１４は、図１２の第８行目第６列目の太陽電池用基板２１₈₆と爪部２２および第４行目第４列目の太陽電池用基板２１₄₄と爪部２２とを示す要部拡大図である。爪部２２は、搬送台１０３上の縦横の位置に応じて爪の幅が変更されたものである。爪部２２は実施の形態１と同様隣り合う太陽電池用基板２１用の爪部２２と共有であるため、左辺と上辺を成膜処理履歴として採用することとする。搬送台１０３上の縦の位置つまり行は太陽電池用基板２１の左辺の爪部２２Ｌの幅で表す。太陽電池用基板２１の左辺に位置する爪部を基準とし、幅Ｘの爪部２２が配置される。搬送台１０３上の横の位置つまり列は太陽電池用基板２１の上辺の爪部２２Ｕで表す。上辺左側に位置する爪部を基準とし、幅Ｙの爪部２２を配置する。

そして、窒化シリコン膜１１の形成された太陽電池用基板２１を、搬送台１０３からはずす。実施の形態１で説明した図５（ｃ）の方向ａから太陽電池用基板１をみた側面図を図１５に示す。上側は、第８行目第６列目の太陽電池用基板２１₈₆、下側は第４行目第４列目の太陽電池用基板２１₄₄を示す図である。いずれも爪部２２に相当する領域に成膜がなされずスリット２１Ｓが形成されている。スリット２１Ｓの幅は爪部２２の幅に一致する。スリット２１Ｓの幅を検出することで、搬送台１０３上のどの位置で成膜されたものかを判定することができる。上側は縦に幅Ｘ（：Ｘ１）横に幅Ｙ（：Ｙ１）のスリットが形成されているため、第８行目第６列目の太陽電池用基板２１₈₆、下側は縦に幅Ｘ（Ｘ：Ｘ２）横に幅Ｙ（：Ｙ２）のスリットが形成されているため、第４行目第４列目の太陽電池用基板２１₄₄であることがわかる。

以上のように、実施の形態３のプラズマＣＶＤ装置によれば、搬送台に、位置に応じて、爪の幅の特性を変えた、位置決めおよび位置ずれ防止用の爪部を配している。爪部は成膜量が他の部分とは異なるため、完成品を観察することで爪の痕を特定することができる。つまり、搬送台上の位置に応じて、爪の幅を変えた爪部を用いることで、太陽電池用基板上に特有の爪痕を付けることができる。

かかる構成をとることで、爪痕が成膜位置の履歴となり、実施の形態１および２の成膜装置と同様、成膜後の太陽電池用基板２１を観察したときに、どの位置で成膜されたかを特定することができる。

実施の形態１から３では、反射防止膜の成膜にプラズマＣＶＤ装置を用いた例について説明したが、上記実施の形態のプラズマＣＶＤ装置は、反射防止膜のような絶縁膜だけでなく、半導体薄膜の成膜にも有用な方法である。

実施の形態４．
図１７は、実施の形態４の太陽電池を示す図であり、実施の形態４のプラズマＣＶＤ装置でｎ型非晶質シリコン層を形成したものである。図１８（ａ）から（ｃ）は、実施の形態４の太陽電池の製造工程を示す工程断面図、図１９および図２０は、実施の形態４の太陽電池の製造工程で用いられる爪部を示す斜視図である。実施の形態１から３では、爪部２および２２を太陽電池用基板の辺上の一部に設けたが、実施の形態４では、太陽電池用基板を形成するためのｎ型単結晶シリコン基板３１の側周面全体にわたって帯状爪部２Ｗを設け、成膜される第１の非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｐ層３４、透光性導電膜である第１のＩＴＯ層３６、第２の非晶質シリコンｉ層３３、非晶質シリコンｎ層３５が側周面全周にわたる帯状のスリットＳＬを形成する。

図１９および図２０に斜視図を示すように、爪部２はベース部２Ｂと、ベース部２Ｂに固定され、ｎ型単結晶シリコン基板３１を側周面全体にわたって囲む帯状爪部２Ｗとで構成される。爪部２のベース部２Ｂについては図２および図３に示した実施の形態１の搬送台の爪部２と同様、搬送台１０３上の位置に応じて爪部２の位置が変化するように形成されており、さらにベース部２Ｂに帯状爪部２Ｗが固定されている。

帯状爪部２Ｗはｎ型単結晶シリコン基板３１毎に設けられ、隣り合うｎ型単結晶シリコン基板３１の間にベース部２Ｂが設けられる。帯状爪部２Ｗの幅はベース部２Ｂの幅よりも小さくなるように構成される。１例ではベース部２Ｂの高さはｎ型単結晶シリコン基板３１の厚さの２／３の高さであり、帯状爪部２Ｗはベース部２Ｂの高さの中心にｎ型単結晶シリコン基板３１の厚さの１／３の幅で設けられる。以上の構成をとることで、ｎ型単結晶シリコン基板３１の全周に渡ってｎ型単結晶シリコン基板３１の下から１／３の高さでスリットＳＬを形成するとともに、基板の下から２／３の高さで成膜位置の履歴とするための爪痕を形成することができる。

図１９および図２０は、図１に示した搬送台と同様、８行６列の太陽電池用基板が載置できるもので第８行目第６列目の太陽電池用基板３１₈₆と爪部２および第４行目第４列目の太陽電池用基板３１₄₄と爪部２とを示す要部拡大図である。図１９および図２０は、要部拡大図であるため、太陽電池用基板３１₈₆と爪部２および第４行目第４列目の太陽電池用基板３１₄₄と爪部２を中心に示しており、周りは搬送台１０３となっている。爪部２は隣り合うｎ型単結晶シリコン基板３１用の爪部２と共有であるため、左辺と上辺を成膜位置の履歴として採用することとする。搬送台１０３上の縦の位置つまり行はｎ型単結晶シリコン基板３１の左辺の爪部のベース部２Ｂで表す。ｎ型単結晶シリコン基板３１の左辺上側に位置する爪部を基準とし、そこからＸｃｍ下方向に離れた位置にベース部２Ｂを配置する。例えば、行＝（ｘ／ａ）−ｂ（ａ,ｂは定数)で表し、行に応じてベース部２Ｂの間隔Ｘが異なるようにする。搬送台１０３上の横の位置つまり列はｎ型単結晶シリコン基板３１の上辺左側のベース部２Ｂを基準とし、そこからＹｃｍ右方向に離れた位置に爪を配置する。例えば、列＝（Ｙ／ａ）−ｂ（ａ,ｂは定数)で表し、行に応じて爪の間隔Ｙが異なるようにする。爪部２は、搬送台１０３上の縦横の位置に応じてベース部２Ｂの爪の位置が変更されたもので、表示方法は実施の形態１の爪部と同様であり、ベース部２Ｂに側面全周を覆う帯状の爪部２Ｗを配している。かかる構成をとることで、ベース部２Ｂの爪痕が成膜処理位置の履歴となり、成膜後の太陽電池用基板１を観察したときに、どの位置で成膜されたかを特定することができるようになる。太陽電池用基板３１₄₄についても同様、ベース部２Ｂの痕跡で搬送台１０３上での位置が特定される。従って、爪痕が成膜位置の履歴となり、処理後のｎ型単結晶シリコン基板３１を観察したときに、どの位置で成膜されたかを特定することができるようになると同時に帯状爪部２Ｗによる帯状のスリットＳＬが形成されるため、非晶質シリコンｎ層３５の、表面側のｐ型領域である非晶質シリコンｐ層３４側への回り込みによる短絡を低減することができる。つまりスリットＳＬの存在により半導体薄膜表面、界面または半導体薄膜端面を流れる逆方向電流は阻止されることで、電荷の流れを正常に維持し、リーク電流が抑制され、電池機能を発揮せしめることができる。

実施の形態４の太陽電池は、第１主面３１Ａと、側面３１Ｃと、第２主面３１Ｂとを備え、厚さ１００μｍから５００μｍのｎ型単結晶シリコン基板３１を第１導電型の半導体基板に用いる。そして第１の真性半導体層には第１の非晶質シリコンｉ層３２、第２の真性半導体層には第２の非晶質シリコンｉ層３３が用いられる。また第２導電型の半導体層には非晶質シリコンｐ層３４、第１導電型の半導体層には非晶質シリコンｎ層３５が用いられる。また第１の透明導電膜には、第１のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層３６、第２の透明導電膜には、第２のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層３７が用いられる。３８は集電用の金属電極である。

すなわち、図１７に示すようにｎ型単結晶シリコン基板３１の第１主面３１Ａ全体を覆い、側面３１Ｃを経て第２主面３１Ｂの周縁部の所定幅にわたって形成された、非晶質シリコンｐ層３４が、第１の非晶質シリコンｉ層３２を介して形成されている。そして非晶質シリコンｐ層３４に当接し、第１主面３１Ａから側面３１Ｃまで到達するように第１のＩＴＯ層３６が形成されている。一方ｎ型単結晶シリコン基板３１の第２主面３１Ｂには第２の非晶質シリコンｉ層３３を介して非晶質シリコンｎ層３５が形成されている。非晶質シリコンｎ層３５の上層に第２のＩＴＯ層３７が形成されている。

また、ｎ型単結晶シリコン基板３１と異なる導電型を有する非晶質シリコンｐ層３４よりも上層に、ｎ型単結晶シリコン基板３１と同じ導電型を有する非晶質シリコンｎ層３５が配置されている。

次に、本実施の形態４の太陽電池の製造方法について説明する。ここで、被処理基板には、ｎ型単結晶シリコン基板３１を用いるが、通常、引き上げにより得られたインゴットをスライスすることにより切り出されたものであるため、表面に自然酸化膜、および構造的欠陥、金属による汚染をはらんでいる。従って、ここで用いられるｎ型単結晶シリコン基板３１に対して洗浄および、ダメージ層エッチングを行う。

いずれかの洗浄方法を用いて、基板洗浄を行った後、ヘテロ接合、および、ｐｎ、ｎｎ⁺接合を形成するために、ｎ型単結晶シリコン基板３１上に、順次各導電型の半導体層を形成する。上記テクスチャ形成工程、洗浄工程を経て得られたｎ型単結晶シリコン基板３１は、厚さ１００μｍから５００μｍであった。

まず、図１８（ａ）に示すように、図１９および図２０に示す爪部２を有する搬送台を用いてｎ型単結晶シリコン基板３１の第１主面３１Ａ全面を覆うとともに第１主面３１Ａから、側面３１Ｃおよび第２主面３１Ｂの周縁部にわたり、プラズマＣＶＤ法を用いて１ｎｍから１０ｎｍの厚さの第１の非晶質シリコンｉ層３２、および５ｎｍから５０ｎｍの厚さの非晶質シリコンｐ層３４を順に堆積する。ここで、第１の非晶質シリコンｉ層３２、非晶質シリコンｐ層３４にはそれぞれ非晶質シリコンを用いているが、微結晶シリコンを用いてもよい。

このとき、第１主面３１Ａおよび側面３１Ｃだけでなく、第２主面３１Ｂの周縁部にもプラズマの回り込みにより非晶質シリコン層が堆積される。

続いて図１８（ｂ）に示すように、第２工程で、第１の非晶質シリコンｉ層３２および非晶質シリコンｐ層３４の形成された、ｎ型単結晶シリコン基板３１の第１主面３１Ａの全面に透明導電膜である第１のＩＴＯ層３６を形成する。第１のＩＴＯ層３６の製膜にはスパッタ法あるいはＣＶＤ法が用いられる。透明導電膜の材料は、ＩＴＯの他、例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、ＳｎＯ₂が挙げられるが、これらの材料に限定されるわけではない。

続いて、図１８（ｃ）に示すように、第３工程で、第２主面３１Ｂの全面にプラズマＣＶＤ法を用いて約１ｎｍから１０ｎｍの厚さの真性な非晶質シリコン層すなわち第２の非晶質シリコンｉ層３３および約５ｎｍから５０ｎｍの厚さのｎ型非晶質シリコン層すなわち非晶質シリコンｎ層３５を順に堆積する。また、第２の非晶質シリコンｉ層３３、非晶質シリコンｎ層３５はそれぞれ非晶質を用いているが、微結晶シリコンを用いてもよい。

そして、マスクを用いて第２主面３１Ｂに基板よりも小面積となるように透明導電膜（第２のＩＴＯ層３７）を形成する。そして最後に、第１主面３１Ａおよび第２主面３１Ｂに金属電極３８を形成する。

実施の形態４の太陽電池の製造方法によれば、爪部２によってプラズマＣＶＤ装置内のいかなる位置で成膜されたものであるかを検出することができる。また位置検出用の搬送台１０３の爪部２を位置検出用のベース部２Ｂに加え、基板の全周を覆う帯状の部２Ｗを設けたものとすることで、新たな膜の追加あるいは煩雑な追加プロセスを新たに必要とせず、基板の全周を覆う帯状の爪部２Ｗを設けるだけで、膜にスリットが形成され光学的および電気的な有効面積を削減することなく、ｎ型非晶質シリコン層とｐ型非晶質シリコン層との間のリーク電流を低減することができる。

太陽電池セルの成膜工程では、搬送台上の位置あるいは、成膜処理装置毎に、セル特性あるいは不良発生率は異なる。どの装置のどの位置で不良が発生したかを確認するには、量産装置を止めて試作実験をする必要があるが、すでに用いられているウエハの位置ずれ防止用の爪部に着目し完成品を観察することで爪の痕を特定することができる。爪部の部分は成膜され難く、基板の成膜位置に応じて、爪の位置、数、幅すなわち太さ、形状を変えることで、成膜位置に特有の爪痕を付ける。以上のようにすることで、爪痕が成膜位置の履歴となり、処理後のウエハを観察したときに、どの位置で成膜されたかを特定することができる。

各位置で成膜された太陽電池用基板の非晶質シリコンｎ層３５をはじめとする各層の膜厚を測定する。そして、測定結果に基づき、成膜装置の成膜条件を制御し、均一な膜厚の半導体層を得るように調整する。

また非晶質シリコンｎ層３５だけでなく、第１の非晶質シリコンｉ層３２、第２の非晶質シリコンｉ層３３、非晶質シリコンｐ層３４、非晶質シリコンｎ層３５、第１のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層３６、第２のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層３７、集電用の金属電極３８すべての膜の検査を行うことができ、その際に爪部の構成を調整することができる。

なお、実施の形態４では、ベース部２Ｂで位置検出を行うようにし、帯状の爪部２Ｗでスリットを形成したが、帯状の爪部２Ｗのみでスリット幅、スリット数、スリット形状を制御することで位置検出を行うことができるようにすることも可能である。また、全ての薄膜形成に、帯状の爪部２Ｗを用いる必要はなく、例えば非晶質シリコンｎ層３５のみでもよい。非晶質シリコンｎ層３５に帯状のスリットを形成することで、基板側面における非晶質シリコンｐ層３４との間でのリーク電流の抑制が可能となる。

実施の形態５．
実施の形態１から３の成膜装置では、爪部２は太陽電池用基板に当接させたが、実施の形態５において図２１に示すように、爪部２Ｈと太陽電池用基板１との間に隙間Ｃがあっても良い。図２２（ａ）から図２２（ｃ）は、実施の形態５の成膜装置を用いた窒化シリコン膜の成膜工程を示す工程断面図である。爪部２Ｈは、太陽電池用基板１の表面よりも高く形成されている。他は実施の形態１から３と同様であるためここでは説明を省略する。

成膜工程についても図５（ａ）から図５(ｃ)で示した実施の形態１の工程と同様である。図２２（ｂ）に示すように、プラズマが、搬送台１０３上に載置された太陽電池用基板１上に導かれ、反射防止膜である窒化シリコン膜１１が成膜される。このとき、隙間Ｃへの回り込みもあるが、爪部２Ｈは、太陽電池用基板１の表面よりも高く形成されていることもあり、爪部２Ｈの存在する部分では窒化シリコン膜１１の膜厚は薄くなっているか形成されないか、いずれも他の領域とは異なった状態となる。

そして、窒化シリコン膜１１の形成された太陽電池用基板１は図２２（ｃ）に示すように、搬送台１０３からはずされる。図２２（ｃ）の方向ａから太陽電池用基板１をみた場合、爪部２Ｈに相当する領域に窒化シリコン膜１１の成膜がなされずスリット１１Ｓが形成されているか膜厚が薄くなっている。スリット１１Ｓあるいは膜厚が薄くなっている領域の位置は爪部２Ｈの位置に一致する。スリット１１Ｓの位置を検出することで、搬送台１０３上のどの位置で成膜されたものかが判定される。なお、スリット１１Ｓに相当する部分がはっきりと成膜されない部分として残らず、膜厚が薄くなるだけの場合もある。膜厚が薄くなる場合も反射率が変化するため、目視による、判別が可能である。

かかる構成によれば、爪部２Ｈと太陽電池用基板１との間に入り込んだガスプラズマによってわずかに成膜はなされるが、爪部２Ｈのない部分に比べて成膜速度が遅いため、爪部２の跡は残るため、位置検出は可能である。

その他、行列に応じて爪部の形状を特有にすることでも、同様に成膜処理位置を特定できる。また、爪部の位置、数、形状、大きさに加えこれらの組み合わせによっても実現可能である。

また、成膜装置あるいは搬送台の情報を組み込むことができ、爪部で表示することによって、どの装置あるいは搬送台で成膜されたのかを区別することもできる。

また、爪部は隣り合う太陽電離用基板と共有ではなく、各太陽電池用基板に対して独立に設置しても良い。その場合は４辺の情報を利用することができるため、より多くの情報を記録することができる。

さらにまた、文字あるいは符号をはじめとする位置情報を爪部に載せることも可能である。

以上のように、この発明にかかる搬送台は、複数の太陽電池用基板をはじめとする基板に対して一度に成膜処理を行う成膜装置に有用である。

なお、実施の形態５において、爪部は、太陽電池用基板の側周面の一部に隙間Ｃを介して設けられ、爪部の上端は、太陽電池用基板表面よりも高く形成したが、太陽電池用基板表面と同等あるいは同等以下としても良い。爪部の上端を、太陽電池用基板表面と同等あるいは同等以下とした場合でも、当接部周辺の太陽電池用基板端面に形成される膜に痕跡を残すことができるため、目視による位置検出が可能となる。

また、実施の形態１から４において、爪部は、太陽電池用基板の側周面の一部に当接部を有し、当接部の上端は、太陽電池用基板表面よりも低く形成したが、爪部は太陽電池用基板表面と同等あるいは同等以上としても良い。当接部の上端を、太陽電池用基板表面と同等とし爪部を太陽電池用基板表面よりも高くすることで、当接部周辺の太陽電池用基板表面に形成される膜に痕跡を残すことができるため、表面からの目視による位置検出が可能となる。

また、この発明のプラズマＣＶＤ装置は、横型および縦型のいずれであってもよく、どちらの型にするかは当該プラズマＣＶＤ装置の用途に応じて適宜選択可能である。また、成膜装置は、プラズマＣＶＤ装置に限定されるものではなく、真空蒸着装置、光ＣＶＤ装置、スパッタリング装置をはじめとする気相成長装置に適用可能である。

基板についても、半導体基板に限定されることなく、ガラス基板をはじめとする絶縁性基板にも適用可能であることはいうまでもない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。

１ 太陽電池用基板、２ 爪部、２Ｌ 左辺の爪部、２Ｕ 上辺の爪部、２Ｂ ベース部、２Ｗ 帯状爪部、１１ 窒化シリコン膜、２２ 爪部、３１ ｎ型単結晶シリコン基板、３１Ａ 第１主面、３１Ｂ 第２主面、３１Ｃ 側面、３２ 第１の非晶質シリコンｉ層、３３ 第２の非晶質シリコンｉ層、３４ 非晶質シリコンｐ層、３５ 非晶質シリコンｎ層、３６ 第１のＩＴＯ層、３７ 第２のＩＴＯ（酸化インジウム錫）層、３８ 金属電極、１０１ｂ，２０１ｂ フランジ部、１０２ 成膜室、１０３ 搬送台、１０４ シャワー電極、１０４ａ ガス拡散空間、１０４ｂ 本体部、１０４ｃ シャワープレート、１０４ｄ ガス供給穴、１０５ 排気口、１０６ ガス供給口、１０７ 高周波電源、１０８ 給電線、１０９ 真空ガスケット、Ｐ プラズマ、ｃ 隙間。

Claims (11)

1. 複数の基板を設置する搬送台と、
   前記基板を位置決めする複数の爪部と、
   前記爪部で位置決めされた前記基板上に薄膜を形成する成膜部と、
   を備え、
   前記爪部が前記搬送台上での位置に対応して構成が異なることを特徴とする成膜装置。
2. 前記爪部は、前記基板の位置に応じて前記基板上で異なる位置に配されることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記爪部の数が、前記基板の位置に応じて特有の値をとることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
4. 前記爪部の幅が、前記基板の位置に応じて特有の値をとることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
5. 前記爪部は、前記基板の側周面の一部に当接部を有し、前記当接部の上端は、前記基板表面よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
6. 前記爪部は、前記基板の側面に全周にわたる帯状部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
7. 前記成膜部は、プラズマ化学的気相成長装置であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の成膜装置。
8. 前記爪部は、カーボンで構成されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の成膜装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の成膜装置を用い、
   複数の基板を、搬送台上に設置し、成膜処理を行う工程を含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
10. 前記成膜工程は、前記基板上に反射防止膜を成膜する工程を含み、
    前記反射防止膜の膜厚を測定し、測定結果に基づき、前記成膜装置の成膜条件を制御し、均一な膜厚の反射防止膜を得る工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の太陽電池の製造方法。
11. 前記基板は半導体基板であり、
    前記成膜工程は、前記半導体基板上に前記半導体基板とは異なる導電型の半導体薄膜を成膜する工程を含み、
    前記半導体薄膜の膜厚を測定し、測定結果に基づき、前記成膜装置の成膜条件を制御し、均一な膜厚の半導体薄膜を得る工程を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の太陽電池の製造方法。

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