KR101436489B1 - 태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치 - Google Patents

태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 할 수 있음과 함께, 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 할 수 있는 태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
제1 이온주입공정에 있어서, 이온빔 조사영역(17)에 복수의 셀(4)을 통과시키고, 복수의 셀(4)에 대하여 이온빔을 조사한 후, 재치대 회전공정에 있어서, 트레이 회전기구(20)에 의하여 트레이(3)를 90도 회전시켜, 트레이(3)의 배치를 변경한다. 그리고, 제2 이온주입공정에 있어서, 이온빔 조사영역(17)을 복수의 셀(4)이 통과하도록 회전 후의 트레이(3)를 반송한다. 이 제2 이온주입공정에서는, 이온빔 조사영역(17)에 대한 각 셀(4)의 배치를 제1 이온주입공정과는 상이하게 하도록 한다. 이로써, 각 셀(4)의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 하고, 나아가서는 복수의 셀(4) 사이에서 이온주입량을 균일하게 한다.

Description

태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치{Method for manufacturing a solar cell and apparatus for manufacturing the same}
본 발명은, 태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치에 관한 것이다.
종래, 하기 특허문헌 1에 기재되는 바와 같이, 태양전지의 셀에 도펀트를 첨가하기 위하여, 이온빔을 셀에 조사하여 이온을 주입하는 장치가 알려져 있다. 이 장치에서는, RF(Radio Frequency)원 및 안테나에 의하여 플라즈마를 발생시키고, 이 플라즈마로부터 셀을 향하여 이온을 가속시킴으로써, 셀에 이온을 주입하고 있다.
이 장치에서는, 2종류의 상이한 에너지이온주입을 행하거나, 2종류의 상이한 도펀트를 이용하여 연속적으로 주입을 행하거나 하고 있다. 또, 연속적으로 주입을 행하는 동안에 셀의 표리를 반전시켜, 셀의 표면 및 이면에 이온주입을 행하거나, 마스크를 이용하여 주입패턴을 변경하거나 하고 있다.
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본특허공표공보 2011-513997호
상기한 종래의 장치에서는, 이온빔은 소정의 영역에 조사되지만, 그 조사영역 내에 있어서 이온빔의 균일성이 유지되지 않는 경우가 있다. 그 경우, 셀의 면내에 있어서 이온주입량의 편차가 발생한다. 또한, 복수 나열한 셀에 대하여 동시에 이온빔을 조사하는 경우에는, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량의 편차가 발생할 뿐만 아니라, 복수의 셀 사이에서 이온주입량의 편차가 생기는 것도 생각할 수 있다. 이와 같이, 복수의 셀에 대하여 동시에 이온빔을 조사하는 경우, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 하고, 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 하는 것은 곤란했다.
본 발명은, 복수의 셀에 대하여 동시에 이온빔을 조사할 때, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 할 수 있음과 함께, 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 할 수 있는 태양전지의 제조방법 및 태양전지의 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결한 태양전지의 제조방법은, 적어도 1방향으로 복수의 셀이 나열되어 배치된 재치대를 반송방향으로 반송하면서, 복수의 셀에 대하여 이온빔을 조사함으로써 복수의 셀에 이온을 주입하는 태양전지의 제조방법으로서, 이온빔의 소정의 조사영역을 복수의 셀이 통과하도록 재치대를 반송하고, 복수의 셀에 대하여 이온빔을 조사하는 제1 이온주입공정과, 재치대를 소정 각도 회전시켜 재치대의 배치를 변경하는 재치대 회전공정과, 조사영역을 복수의 셀이 통과하도록 회전 후의 재치대를 반송하여, 복수의 셀에 대하여 이온빔을 조사하는 제2 이온주입공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 태양전지의 제조방법에 의하면, 제1 이온주입공정에 있어서, 이온빔의 소정의 조사영역을 복수의 셀이 통과하고, 복수의 셀에 대하여 이온빔이 조사된다. 그 후, 재치대 회전공정에 있어서 재치대가 소정 각도 회전되어, 재치대의 배치가 변경된다. 그리고, 제2 이온주입공정에 있어서, 조사영역을 복수의 셀이 통과하도록 회전 후의 재치대가 반송된다. 이 제2 이온주입공정에서는, 이온빔의 조사영역에 대한 각 셀의 배치가 제1 이온주입공정과는 상이하기 때문에, 조사영역 내에 있어서 이온빔이 불균일한 경우이더라도, 그 불균일성이 그대로 복수의 셀에 있어서의 이온주입량의 분포에 영향을 주는 것이 방지된다. 따라서, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 할 수 있고, 나아가서는 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 할 수 있다.
또, 상기 태양전지의 제조방법에 있어서, 복수의 셀은, 1방향 및 1방향에 직교하는 방향으로 각각 복수 나열되어 배치되어 있으며, 반송방향에 직교하는 방향에 있어서의 조사영역의 폭은, 1방향 및 1방향에 직교하는 방향에 있어서의 복수의 셀의 양단의 폭보다 크다. 이 경우, 셀이 2방향의 각각에 복수 나열되어 배치되어 있기 때문에, 재치대를 회전시키기 전 및 회전시킨 후 중 어느 쪽에 있어서도, 조사영역의 폭의 범위 내에 복수의 셀을 통과시킬 수 있다. 따라서, 생산효율의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기 태양전지의 제조방법에 있어서, 복수의 셀은, 1방향 및 1방향에 직교하는 방향으로 각각 동일 수 배치되어 있다. 이 경우, 재치대를 회전시키기 전 및 회전시킨 후 중 어느 쪽에 있어서도, 조사영역의 폭의 범위 내에 동일 수의 셀을 통과시킬 수 있다. 따라서, 생산효율의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기 태양전지의 제조방법에 있어서, 제2 이온주입공정에 있어서의 재치대의 반송방향은, 제1 이온주입공정에 있어서의 재치대의 반송방향과 동일한 방향이다. 이 경우, 일정한 방향으로 연속적으로 복수의 재치대를 반송하는, 이른바 인라인방식에 의한 이온주입이 가능해진다. 따라서, 스루풋의 향상이 도모된다.
또, 상기 태양전지의 제조방법에 있어서, 재치대 회전공정에서는, 대기압환경하에서 재치대를 회전시킨다. 통상, 이온빔의 조사는 진공환경하에서 행해진다. 상기 방법에 의하면, 회전수단을 대기압환경하에 설치하는 것이 되기 때문에, 기기의 동작확인이나 메인터넌스가 용이하고, 또한, 메인터넌스 후의 장치의 복구도 용이하다.
또, 상기 태양전지의 제조방법에 있어서, 제2 이온주입공정에 있어서의 재치대의 반송방향은, 제1 이온주입공정에 있어서의 재치대의 반송방향과 반대방향이다. 이 경우, 제1 이온주입공정에서 조사영역으로 복수의 셀을 통과시킨 후, 그대로 반대방향으로 재치대를 반송하여 조사영역에 복수의 셀을 통과시키는, 이른바 배치식(batch)에 의한 이온주입이 가능하다. 따라서, 풋프린트를 작게 할 수 있다.
또, 상기 과제를 해결한 태양전지의 제조장치는, 적어도 1방향으로 복수의 셀이 나열되어 배치되는 재치대와, 재치대 상의 복수의 셀에 이온을 주입하기 위하여, 소정의 조사영역에 이온빔을 조사하는 빔발생수단과, 이온빔의 조사영역을 복수의 셀이 통과하도록 재치대를 반송하는 반송수단과, 재치대를 소정 각도 회전시켜 재치대의 배치를 변경하는 재치대 회전수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 태양전지의 제조장치에 의하면, 반송수단에 의하여, 이온빔의 소정의 조사영역을 복수의 셀이 통과하고, 복수의 셀에 대하여 이온빔이 조사된다. 그 후, 재치대 회전수단에 의하여, 재치대를 소정 각도 회전하여 재치대의 배치를 변경할 수 있다. 그리고, 회전 후의 재치대를 반송수단에 의하여 반송함으로써, 조사영역을 복수의 셀이 통과하고, 복수의 셀에 대하여 다시 이온빔이 조사된다. 이 때, 이온빔의 조사영역에 대한 각 셀의 배치가 전회의 반송시와는 상이하기 때문에, 조사영역 내에 있어서 이온빔이 불균일한 경우이더라도, 그 불균일성이 그대로 복수의 셀에 있어서의 이온주입량의 분포에 영향을 주는 것이 방지된다. 따라서, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 할 수 있고, 나아가서는 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 셀에 대하여 동시에 이온빔을 조사할 때, 각 셀의 면내에 있어서 이온주입량을 균일하게 할 수 있음과 함께, 복수의 셀 사이에서 이온주입량을 균일하게 할 수 있다.
도 1은, 태양전지의 제조장치의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2에 있어서, (a)는, 도 1 중의 캐리어 및 재치대 상에 배치된 셀 및 이온빔의 조사영역을 나타내는 평면도, (b)는, 캐리어, 재치대 및 셀의 단면도이다.
도 3은, 태양전지의 제조장치의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 4에 있어서, (a)~(c)는, 도 3의 제조장치에 의한 이온주입순서를 나타내는 평면도이다.
도 5에 있어서, (a)~(c)는, 도 4에 이어지는 이온주입순서를 나타내는 평면도이다.
도 6에 있어서, (a)~(c)는, 도 5에 이어지는 이온주입순서를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 도면의 설명에 있어서 동일요소에는 동일부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 이온주입장치(태양전지의 제조장치)(1)는, 복수의 셀(4)에 대하여 이온빔을 조사함으로써, 각 셀(4)에 이온을 주입하는 장치이다. 이온주입장치(1)는, 복수의 정사각형 판형상의 셀(4)이 종횡으로 나열되어 배치된 정사각형 판형상의 트레이(재치대)(3)와, 트레이(3)가 재치된 직사각형 판형상의 캐리어(2)와, 캐리어(2), 트레이(3) 및 셀(4)을 주회궤도 상에서 반송하기 위한 반송장치(11~14)를 구비하고 있다. 이온주입장치(1)는, 복수의 캐리어(2) 및 트레이(3)를 주회궤도 상에서 연속적으로 반송하여, 각 트레이(3) 상에 배치된 복수의 셀(4)에 순차 이온주입을 행하는 이른바 인라인식의 이온주입장치이다.
이온주입장치(1)는, 내부가 진공으로 되는 프로세스챔버(6)와, 프로세스챔버(6)의 전단에 배치되어 그 내부를 대기압으로부터 진공으로 하는 로드록챔버(7)와, 프로세스챔버(6)의 후단에 배치되어 그 내부를 진공으로부터 대기압으로 하는 언로드록챔버(8)를 구비하고 있다. 로드록챔버(7) 및 언로드록챔버(8)는, 프로세스챔버(6) 내를 대기압환경으로부터 차단하여, 그 내부를 진공상태로 유지하기 위한 것이다. 프로세스챔버(6)는, 내부에 캐리어(2)를 3개 수용하는 용적을 가진다. 로드록챔버(7) 및 언로드록챔버(8)는, 내부에 캐리어(2)를 1개 수용하는 용적을 각각 가진다. 로드록챔버(7)의 입구측 및 출구측에는, 제1 게이트밸브(10A) 및 제2 게이트밸브(10B)가 설치되어 있다. 언로드록챔버(8)의 입구측 및 출구측에는, 제3 게이트밸브(10C) 및 제4 게이트밸브(10D)가 설치되어 있다.
이온주입장치(1)는, 셀(4)에 첨가하는 도펀트의 이온빔을 발생시키는 이온빔 발생장치(빔발생수단)(16)를 구비하고 있다. 프로세스챔버(6) 내에는, 이온빔이 조사되는 영역인 이온빔 조사영역(17)이 형성되어 있다. 이온빔 조사영역(17)은, 트레이(3)보다 폭이 넓은 긴 변을 가지는 직사각형상을 이루고 있다.
제1 반송장치(11)는, 프로세스챔버(6) 내에서 트레이(3) 상의 복수의 셀(4)이 이온빔 조사영역(17)을 통과하도록, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(A)으로 반송한다. 제1 반송장치(11)는, 로드록챔버(7)의 입구측으로부터 언로드록챔버(8)의 출구측까지, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송한다. 제2 반송장치(12)는, 언로드록챔버(8)로부터 나온 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(A)에 직교하는 방향으로 반송한다. 제3 반송장치(13)는, 제2 반송장치(12)에 의하여 반송된 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(A)과는 반대방향으로 반송한다. 제4 반송장치(14)는, 제3 반송장치(13)에 의하여 반송된 캐리어(2) 및 트레이(3)를 로드록챔버(7)의 입구측으로 반송한다. 제1~제4 반송장치(11~14)는, 일정한 속도로 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송한다.
이온주입장치(1)는, 에어샤워를 발생시켜 셀(4)을 세정하기 위한 에어세정장치를 구비하고 있다. 제3 반송장치(13)의 반송경로 상에는, 에어샤워영역(18)이 형성되어 있다. 에어세정장치는, 이 에어샤워에 의하여, 셀(4)을 냉각함과 함께, 셀(4)에 부착된 파티클을 제거한다. 에어샤워영역(18)은, 트레이(3)보다 폭이 넓은 짧은 변을 가짐과 함께 반송방향(A)으로 뻗는 직사각형상을 이루고 있다. 다만, 에어세정 대신에, 질소가스에 의한 세정을 행해도 된다.
로드록챔버(7)의 입구측에는, 이온주입을 소정횟수 거친 셀(4)을 반출하기 위한 반입·반출장치(19)가 설치되어 있다. 이 반입·반출장치(19)는, 캐리어(2) 및 트레이(3)마다 셀(4)을 반출함과 함께, 이온이 주입되지 않은 셀(4)을 캐리어(2) 및 트레이(3)와 함께 장치 내로 반입한다.
도 2의 (a)는, 캐리어(2) 및 트레이(3) 상에 배치된 셀(4) 및 이온빔 조사영역(17)을 나타내는 평면도, 도 2의 (b)는, 캐리어(2), 트레이(3) 및 셀(4)의 단면도이다. 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 캐리어(2) 상에는, 종방향(도2의 (a)에서는 반송방향(A))으로 5개, 횡방향으로 5개 나열된 25개의 셀(4)이 배치되어 있다. 각 셀(4)은 인접하는 셀(4)과의 사이에 동일한 간격을 가지고 배치되어 있다. 각 셀(4)은, 예를 들면 다결정 실리콘으로 이루어진다. 또, 캐리어(2) 및 트레이(3)는, 예를 들면 A6061로 이루어진다. 반송방향(A)에 직교하는 방향에 있어서의 이온빔 조사영역(17)의 폭(도 2의 (a)에 나타내는 폭(Wb))은, 트레이의 횡방향의 폭(도 2의 (a)에 나타내는 폭(Wt)) 및 종방향의 길이보다 크다. 즉, 반송방향(A)에 직교하는 방향에 있어서의 이온빔 조사영역(17)의 폭은, 종횡으로 나열된 5개분의 셀(4)의 양단의 폭보다 크다.
캐리어(2)에는, 트레이(3)를 끼워 넣는 정사각형의 홈(2a)이 형성되어 있다. 홈(2a)은 트레이(3)의 외형에 대응한 형상을 이루고 있다. 트레이(3)는, 캐리어(2)에 대하여 90도 회전한 상태에서도, 캐리어(2)의 홈(2a)에 끼워 넣을 수 있게 되어 있다. 다만, 트레이(3)가 정사각형이 아닌 형상인 경우에서도, 캐리어(2)의 홈(2a)은, 트레이(3)를 소정 각도 회전시켰을 경우에 트레이(3)를 끼워 넣을 수 있게 되어 있다. 예를 들면, 트레이(3)가 직사각형인 경우에는, 캐리어(2)의 홈(2a)은, 트레이(3)의 긴 변보다 약간 긴 변을 가지는 정사각형상으로 할 수 있다.
본 실시형태의 이온주입장치(1)에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 언로드록챔버(8)의 후단에 있어서, 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시켜 트레이(3)의 배치를 변경하는 트레이 회전기구(재치대 회전수단)(20)가 설치되어 있다. 트레이 회전기구(20)는, 트레이(3)를 들어 올려 캐리어(2)로부터 일단 띄워, 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시킨 후, 캐리어(2) 상으로 되돌린다. 트레이 회전기구(20)는, 트레이(3)의 중심점을 중심으로 하여 트레이(3)를 회전시킨다. 트레이 회전기구(20)는, 트레이(3)를 조작하기 위한 암부나 클램프부를 가지고 있다. 트레이 회전기구(20)는, 대기압환경하에 배치되어 있다. 즉, 트레이 회전기구(20)는, 대기압환경하에서 트레이(3)를 회전시킨다.
이어서, 이온주입장치(1)에 의한 이온주입방법(태양전지의 제조방법)에 대하여 설명한다. 도 1에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 트레이(3) 상에 배치된 셀(4) 중 특정의 셀(4)에 흑색원을 그려 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 우선, 제1 반송장치(11)에 의하여 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(A)으로 반송하고, 로드록챔버(7)를 거쳐, 프로세스챔버(6) 내에 진입시킨다. 프로세스챔버(6) 내에서는, 25개의 셀이 이온빔 조사영역(17)을 통과하도록 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송하고, 각 셀(4)에 대하여 이온빔을 조사하여, 이온을 주입한다(제1 이온주입공정). 그리고, 언로드록챔버(8)를 거쳐 캐리어(2) 및 트레이(3)를 대기압환경하로 반송한다.
다음으로, 트레이(3) 및 캐리어(2)가 트레이 회전기구(20) 아래에 위치하면, 트레이 회전기구(20)를 가동하여, 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시켜, 트레이(3)의 배치를 변경한다(재치대 회전공정). 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전 후의 트레이(3)에서는, 흑색원이 그려진 셀(4)은 도면에 나타낸 우측으로 이동하고 있다. 그 후, 제2 반송장치(12) 및 제3 반송장치(13)에 의하여 트레이(3)를 반송한다. 제3 반송장치(13)에 의하여, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(A)과 반대방향으로 반송한다. 이 때, 25개의 셀(4)이 에어샤워영역(18)을 통과하도록 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송하고, 각 셀(4)을 세정한다.
다음으로, 제4 반송장치(14)에 의하여 캐리어(2) 및 트레이(3)를 로드록챔버(7)의 입구측으로 반송한다. 그리고, 캐리어(2) 및 회전 후의 트레이(3)를 반송방향(A)으로 반송하고, 프로세스챔버(6) 내에서 각 셀(4)에 대하여 이온빔을 조사하여, 이온을 주입한다(제2 이온주입공정).
이온주입장치(1)에서는, 이러한 이온주입을, 1개의 트레이(3) 당 4회 행한다. 즉, 이온주입을 4회로 분할하여 행한다. 다만, 트레이 회전기구(20)에 의하여 트레이(3)를 90도 회전시키는 경우, 이온주입의 분할횟수는, 4n회(n은 양의 정수)인 것이 바람직하다. 이와 같이 트레이(3)를 회전시키고, 그 후에 이온주입을 행함으로써, 이온빔이 이온빔 조사영역(17) 내에 있어서 불균일한 경우이더라도, 각 셀(4)의 면내 및 복수의 셀(4) 사이에 있어서의 이온주입량의 불균일성이 해소되고 있다.
이상 설명한 이온주입장치(1) 및 이온주입장치(1)에 의한 이온주입방법에 의하면, 제1 이온주입공정에 있어서, 이온빔 조사영역(17)을 복수의 셀(4)이 통과하고, 복수의 셀(4)에 대하여 이온빔이 조사된다. 그 후, 재치대 회전공정에 있어서, 트레이 회전기구(20)에 의하여 트레이(3)가 90도 회전되어, 트레이(3)의 배치가 변경된다. 그리고, 제2 이온주입공정에 있어서, 이온빔 조사영역(17)을 복수의 셀(4)이 통과하도록 회전 후의 트레이(3)가 반송된다. 이 제2 이온주입공정에서는, 이온빔 조사영역(17)에 대한 각 셀(4)의 배치가 제1 이온주입공정과는 상이하기 때문에, 이온빔 조사영역(17) 내에 있어서 이온빔이 불균일한 경우이더라도, 그 불균일성이 그대로 복수의 셀(4)에 있어서의 이온주입량의 분포에 영향을 주는 것이 방지된다. 따라서, 각 셀(4)의 면내에 있어서 이온주입량이 균일해지고, 나아가서는 복수의 셀(4)간에 이온주입량이 균일하게 된다.
종래, 이온빔 자체의 균일화를 도모하기 위하여 이온빔 발생장치(16)측에서 조정을 행하려고 하면, 특별한 제어나 장치가 필요했다. 그러나, 이온주입장치(1)에 의하면, 이온빔 발생장치(16)에 있어서 특별한 제어나 장치를 이용할 필요 없이, 간단하고 또한 저렴한 구성으로 이온주입량의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 복수의 셀(4)은, 종횡으로 각각 복수 나열되어 배치되어 있으며, 반송방향(A)에 직교하는 방향에 있어서의 이온빔 조사영역(17)의 폭(Wb)은, 가로세로의 2방향에 있어서의 복수의 셀(4)의 양단의 폭보다 크다. 이 경우, 셀(4)이 2방향의 각각에 복수 나열되어 배치되어 있기 때문에 트레이(3)를 회전시키기 전 및 회전시킨 후 중 어느 쪽에 있어서도, 이온빔 조사영역(17)의 폭(Wb)의 범위 내에 복수의 셀(4)을 통과시킬 수 있다. 따라서, 생산효율의 향상이 도모되고 있다.
또, 복수의 셀(4)은, 가로세로의 2방향으로 각각 동일 수(상기의 예에서는 5매) 배치되어 있기 때문에, 트레이(3)를 회전시키기 전 및 회전시킨 후 중 어느 쪽에 있어서도, 이온빔 조사영역(17)의 폭(Wb)의 범위 내에 동일 수의 셀(4)을 통과시킬 수 있다. 따라서, 생산효율의 향상이 도모되고 있다.
또, 제2 이온주입공정에 있어서의 트레이(3)의 반송방향은, 제1 이온주입공정에 있어서의 트레이의 반송방향과 동일한 방향이며, 일정한 방향으로 연속적으로 복수의 트레이(3)를 반송하는, 이른바 인라인방식에 의한 이온주입이 행해진다. 따라서, 스루풋의 향상이 도모되고 있다.
또, 재치대 회전공정에서는, 트레이 회전기구(20)에 의하여, 대기압환경하에서 트레이(3)가 회전된다. 통상, 이온빔의 조사는 진공환경하에서 행해진다. 이 방법에 의하면, 트레이 회전기구(20)가 대기압환경하에 설치되기 때문에, 기기의 동작확인이나 메인터넌스가 용이하고, 또한, 메인터넌스 후의 장치의 복구도 용이하다.
도 3은, 이온주입장치의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 3에 나타내는 이온주입장치(1A)는, 도 1에 나타낸 이온주입장치(1)와는 상이하며, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반송방향(B)으로 왕복 이동시켜 이온주입을 행하는 이른바 배치(batch)식의 이온주입장치이다. 이온주입장치(1A)는, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 왕복 이동시키기 위한 반송장치(22)를 구비하고 있다. 프로세스챔버(6A) 내에는, 이온빔 조사영역(17)이 형성되어 있으며, 반송방향(B)에 있어서의 이온빔 조사영역(17)의 양측에는, 트레이 회전기구(20A, 20B)가 설치되어 있다. 트레이 회전기구(20A, 20B)는, 트레이 회전기구(20)와 동일한 기구를 가지지만, 진공환경하에서 동작가능한 사양으로 되어 있다.
도 4 내지 도 6은, 이온주입장치(1A)에 의한 이온주입순서를 나타내는 평면도이다. 이온주입장치(1A)에서는, 우선, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 로드록챔버(7) 내에 반입한다(도 4의 (a) 참조). 다음으로, 반송장치(22)에 의하여, 프로세스챔버(6A) 내에 캐리어(2) 및 트레이(3)를 반입하고, 이온빔 조사영역(17)에 복수의 셀(4)을 통과시켜 1회째의 이온주입을 행한다(제1 이온주입공정. 도 4의 (b) 참조). 다음으로, 이온빔 조사영역(17) 외에 있어서, 트레이 회전기구(20B)에 의하여 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시킨다(재치대 회전공정. 도 4의 (c) 참조).
다음으로, 반송장치(22)에 의하여, 캐리어(2) 및 회전 후의 트레이(3)를 반송하고, 이온빔 조사영역(17)에 복수의 셀(4)을 통과시켜 2번째의 이온주입을 행한다(제2 이온주입공정. 도 5의 (a) 참조). 다음으로, 이온빔 조사영역(17) 외에 있어서, 트레이 회전기구(20A)에 의하여 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시킨다(도 5의 (b) 참조). 다음으로, 반송장치(22)에 의하여, 캐리어(2) 및 회전 후의 트레이(3)를 반송하고, 이온빔 조사영역(17)에 복수의 셀(4)을 통과시켜 3회째의 이온주입을 행한다(도 5의 (c) 참조).
다음으로, 이온빔 조사영역(17) 외에 있어서, 트레이 회전기구(20B)에 의하여 트레이(3)를 시계방향으로 90도 회전시킨다(도 6의 (a) 참조). 다음으로, 반송장치(22)에 의하여, 캐리어(2) 및 회전 후의 트레이(3)를 반송하고, 이온빔 조사영역(17)에 복수의 셀(4)을 통과시켜 4회째의 이온주입을 행한다(도 6의 (b) 참조). 그리고, 캐리어(2) 및 트레이(3)를 프로세스챔버(6A)로부터 반출하고, 로드록챔버(7)를 거쳐 반출한다(도 6의 (c) 참조).
이온주입장치(1A)에서는, 이러한 이온주입을, 1개의 트레이(3) 당 4회 행한다. 즉, 이온주입을 4회로 분할하여 행한다. 다만, 트레이 회전기구(20A, 20B)에 의하여 트레이(3)를 90도 회전시키는 경우, 이온주입의 분할횟수는, 4n회(n은 양의 정수)인 것이 바람직하다.
이 이온주입장치(1A)에 의하면, 앞의 실시형태의 이온주입장치(1)와 마찬가지로, 트레이(3)의 회전에 의하여, 이온빔 조사영역(17)에 대한 각 셀(4)의 배치가 각 이온주입공정에서 상이하기 때문에, 각 셀(4)의 면내에 있어서 이온주입량이 균일해지고, 나아가서는 복수의 셀(4) 사이에서 이온주입량이 균일해진다. 또, 트레이(3)를 회전시키기 전 및 회전시킨 후 중 어느 쪽에 있어서도, 이온빔 조사영역(17)의 폭(Wb)의 범위 내에 동일 수의 셀(4)을 통과시킬 수 있기 때문에, 생산효율의 향상이 도모되고 있다.
또, 제2 이온주입공정에 있어서의 트레이의 반송방향은, 제1 이온주입공정에 있어서의 트레이의 반송방향과 반대방향이며, 제1 이온주입공정에서 조사영역에 복수의 셀을 통과시킨 후, 그대로 반대방향으로 트레이를 반송하여 조사영역에 복수의 셀을 통과시키는, 이른바 배치(batch)식에 의한 이온주입이 행해진다. 따라서, 풋프린트가 작아져 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 트레이(3) 상에 있어서의 복수의 셀(4)의 배치는, 5×5열에 한정되지 않는다. 5×5열 이외의 n×n열이어도 되고, n×m열(m은 2 이상의 정수)이어도 된다. n×m열의 경우이더라도, 이온빔 조사영역(17)의 폭의 범위 내에 복수의 셀을 통과시킬 수 있어, 생산효율의 향상을 도모할 수 있다. 또, 셀(4)의 배치는, 일렬이어도 된다.
트레이 회전기구(20, 20A, 20B)에 의한 회전 각도는, 90도에 한정되지 않고, 예를 들면 45도, 60도, 180도 등이어도 된다. 트레이 회전기구(20, 20A, 20B)에 의한 회전은, 트레이(3)의 중심점을 중심으로 하는 경우에 한정되지 않고, 트레이(3)에 있어서의 중심점 이외의 점이어도 되며, 트레이(3)의 외측의 점이어도 된다. 즉, 제2 이온주입공정 시에, 제1 이온주입공정 시의 방향에 대하여 트레이(3)가 소정 각도 회전하고 있으면 된다. 또, 트레이 회전기구(20, 20A, 20B)에 의하여 트레이(3)를 직접 회전시키는 경우에 한정되지 않고, 캐리어(2)를 회전시킴으로써 트레이(3)를 회전시켜도 된다.
1, 1A: 이온주입장치
3: 트레이(재치대)
4: 셀
11: 제1 반송장치(반송수단)
16: 이온빔 발생장치(빔발생수단)
17: 이온빔 조사영역
20: 트레이 회전기구(재치대 회전수단)
22: 반송장치(반송수단)
A, B: 반송방향

Claims (7)

  1. 적어도 1방향으로 복수의 셀이 나열되어 배치된 재치대를 반송방향으로 반송하면서, 상기 복수의 셀에 대하여 이온빔을 조사함으로써 상기 복수의 셀에 이온을 주입하는 태양전지의 제조방법으로서,
    상기 이온빔의 소정의 조사영역을 상기 복수의 셀이 통과하도록 상기 재치대를 반송하고, 상기 복수의 셀에 대하여 상기 이온빔을 조사하는 제1 이온주입공정과,
    상기 재치대를 소정 각도 회전시켜 상기 재치대의 배치를 변경하는 재치대 회전공정과,
    상기 조사영역을 상기 복수의 셀이 통과하도록 회전 후의 재치대를 반송하여, 상기 복수의 셀에 대하여 상기 이온빔을 조사하는 제2 이온주입공정을 포함하며,
    상기 반송방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 조사영역의 폭은, 상기 1방향 및 상기 1방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 복수의 셀의 양단의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 셀은, 상기 1방향 및 상기 1방향에 직교하는 방향으로 각각 복수 나열되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 셀은, 상기 1방향 및 상기 1방향에 직교하는 방향으로 각각 동일 수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 이온주입공정에 있어서의 상기 재치대의 반송방향은, 상기 제1 이온주입공정에 있어서의 상기 재치대의 반송방향과 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 이온주입공정에 있어서의 상기 재치대의 반송방향은, 상기 제1 이온주입공정에 있어서의 상기 재치대의 반송방향과 반대방향인 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재치대 회전공정에서는, 대기압환경하에서 상기 재치대를 회전시키는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  7. 적어도 1방향으로 복수의 셀이 나열되어 배치되는 재치대와,
    상기 재치대 상의 상기 복수의 셀에 이온을 주입하기 위하여, 소정의 조사영역에 이온빔을 조사하는 빔발생수단과,
    상기 이온빔의 상기 조사영역을 상기 복수의 셀이 통과하도록 상기 재치대를 반송하는 반송수단과,
    상기 재치대를 소정 각도 회전시켜 상기 재치대의 배치를 변경하는 재치대 회전수단을 구비하며,
    반송방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 조사영역의 폭은, 상기 1방향 및 상기 1방향에 직교하는 방향에 있어서의 상기 복수의 셀의 양단의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조장치.
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