KR20180021393A - METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING WORKS - Google Patents
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Abstract
솔라 셀을 프로세싱하는 방법이 개시되며, 여기에서 작업물이 붕소로 주입된 이후에 짧은 열 처리가 작업물에 대하여 수행된다. 이러한 짧은 열 처리는 작업물이 캐리어 내에 위치되기 이전에 수행될 수 있다. 짧은 열 처리는 레이저, 가열 램프 또는 LED들을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 열 소스는 로드 락 내에 배치되며, 작업물이 프로세싱된 이후에 작동된다. 다른 실시예들에 있어서, 열 소스는 프로세싱된 작업물을 로드 락으로부터 로드/언로드 스테이션으로 이동시키기 위해 사용되는 컨베이어 벨트 위에 배치된다.A method of processing a solar cell is disclosed wherein a short heat treatment is performed on the workpiece after the workpiece is injected with boron. This short heat treatment can be performed before the workpiece is placed in the carrier. The short heat treatment may be performed using a laser, a heating lamp or LEDs. In some embodiments, the heat source is located within the loadlock and is activated after the workpiece is processed. In other embodiments, the heat source is disposed on a conveyor belt used to move the processed work from the load lock to the load / unload station.
Description
본 개시의 실시예들은 솔라 셀들의 성능을 개선하기 위한 시스템 및 방법들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 어닐링(annealing) 프로세스 동안 작업물로부터 확산하는 붕소의 양을 감소시키는 방법들에 관한 것이다.Embodiments of the present disclosure relate to systems and methods for improving the performance of solar cells and, more particularly, to methods for reducing the amount of boron diffusing from a workpiece during an annealing process.
반도체 작업물들은 보통 희망되는 전도성을 생성하기 위하여 도펀트 종으로 주입된다. 예를 들어, 솔라 셀들은 방출기 영역을 생성하기 위하여 도펀트 종으로 주입될 수 있다. 이러한 주입은 여러 가지의 상이한 메커니즘들을 사용하여 이루어질 수 있다. 방출기 영역의 생성은 솔라 셀 내에 p-n 접합의 형성을 가능하게 한다. 광이 솔라 셀들에 충돌함에 따라, 전자들이 활성화되어 전자-홀 쌍들을 생성한다. 입사 광으로부터의 에너지에 의해 생성되는 소수 캐리어(minority carrier)들이 솔라 셀 내의 p-n 접합을 가로질러 지나간다. 이는 외부 부하에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는 전류를 생성한다. Semiconductor workpieces are usually implanted into the dopant species to produce the desired conductivity. For example, the solar cells can be injected into the dopant species to create an emitter region. This implantation can be accomplished using a variety of different mechanisms. The creation of emitter regions allows the formation of p-n junctions in the solar cell. As the light impinges on the solar cells, electrons are activated to generate electron-hole pairs. Minority carriers generated by energy from the incident light pass across the p-n junction in the solar cell. This produces a current that can be used to power an external load.
일부 실시예들에 있어서, 솔라 셀 내에 p-도핑된 영역을 생성하기 위해 붕소가 사용된다. 예를 들어, n-형 PERL(passivated emitter, rear localized; 패시베이션형 방출기, 후방 국부화) 솔라 셀에 있어서, 붕소가 전방 표면에 주입된다. 그러나, 셀이 제조 동안 어닐링을 겪을 때, 붕소는 셀들의 밖으로 확산하는 경향을 갖는다. 솔라 셀들이 어닐링될 때, 솔라 셀들은 전형적으로 캐리어 내에 배치되며, 그 결과 하나의 솔라 셀의 전방 표면이 다음 솔라 셀의 후방 표면에 인접한다. 주입된 붕소의 어닐링 동안, 전방 표면에서의 또는 그 근처에서의 붕소는, 이것이 결합되지 않고 작업물 내로 효율적으로 드라이브(drive)되지 않은 경우 상승된 온도에서 밖으로 확산할 수 있다. 그러면, 이러한 솔라 셀의 전방 표면으로부터의 붕소의 외부 확산(outdiffusion)이 인접한 솔라 셀들 또는 그 솔라 셀의 후방 표면의 오염을 초래하며, 표면 패시베이션의 심각한 열화를 초래하고, 이는 더 낮은 셀 성능을 야기한다. 이러한 붕소의 외부 확산은 또한 p-도핑된 영역 내의 도핑 농도를 감소시킨다. In some embodiments, boron is used to create a p-doped region in the solar cell. For example, in an n-type PERL (passivated emitter, rear localized) solar cell, boron is implanted into the front surface. However, when a cell undergoes annealing during fabrication, boron tends to diffuse out of the cells. When the solar cells are annealed, the solar cells are typically placed in the carrier, such that the front surface of one solar cell is adjacent to the rear surface of the next solar cell. During annealing of implanted boron, boron at or near the front surface can diffuse out at elevated temperatures if it is not bonded and is not efficiently driven into the workpiece. The outdiffusion of boron from the front surface of such a solar cell then results in contamination of adjacent solar cells or the rear surface of the solar cell and leads to severe degradation of surface passivation, do. This external diffusion of boron also reduces the doping concentration in the p-doped region.
결과적으로, 전방 표면으로부터의 붕소의 외부 확산 및 인접한 솔라 셀들의 후방 표면 내로의 그것의 확산을 감소시키기 위하여 흔히 어닐링 이전에 솔라 셀의 표면들 상에 보호 층들이 증착된다. 그러나, 이러한 보호 층들의 증착 및 후속 제거는 솔라 셀 제조 프로세스에 시간 및 비용을 부가하는 프로세스들을 부가한다. As a result, protective layers are often deposited on the surfaces of the solar cell prior to annealing to reduce external diffusion of boron from the front surface and its diffusion into the back surface of adjacent solar cells. However, the deposition and subsequent removal of these protective layers adds processes that add time and money to the solar cell manufacturing process.
따라서, 솔라 셀들과 연관된 제조 프로세스를 개선하며, 특히 붕소 외부 확산과 연관된 오염을 감소시키는 장치 및 방법이 유익할 것이다.Thus, an apparatus and method for improving the manufacturing process associated with solar cells, particularly reducing contamination associated with boron outdiffusion, would be beneficial.
솔라 셀을 프로세싱하는 장치 및 방법이 개시되며, 여기에서 작업물이 붕소로 주입된 이후에 짧은 열 처리가 작업물에 대하여 수행된다. 이러한 짧은 열 처리는 작업물이 캐리어 내에 위치되기 이전에 수행될 수 있다. 짧은 열 처리는 레이저, 가열 램프 또는 LED들을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 열 소스는 로드 락 내에 배치되며, 작업물이 프로세싱된 이후에 작동된다. 다른 실시예들에 있어서, 열 소스는 프로세싱된 작업물을 로드 락으로부터 로드/언로드 스테이션으로 이동시키기 위해 사용되는 컨베이어 벨트 위에 배치된다.An apparatus and method for processing a solar cell is disclosed wherein a short heat treatment is performed on the workpiece after the workpiece is injected with boron. This short heat treatment can be performed before the workpiece is placed in the carrier. The short heat treatment may be performed using a laser, a heating lamp or LEDs. In some embodiments, the heat source is located within the loadlock and is activated after the workpiece is processed. In other embodiments, the heat source is disposed on a conveyor belt used to move the processed work from the load lock to the load / unload station.
일 실시예에 따르면, 작업물을 프로세싱하는 방법이 개시된다. 방법은, 작업물의 제 1 표면 내로 붕소를 주입하는 단계; 주입하는 단계 이후에 작업물이 캐리어로 반환되는 동안 작업물을 짧은 열 처리에 노출시키는 단계; 및 노출시키는 단계 이후에 작업물이 어닐링 프로세스를 겪게 하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 노출시키는 단계 동안 산소가 주변 환경에 공급된다. 특정 실시예들에 있어서, 노출시키는 단계 동안 산소 및 적어도 하나의 비활성 가스가 주변 환경에 공급된다. 일부 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리는 레이저를 사용하여 수행된다. 특정 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리는 하나 이상의 가열 램프들을 사용하여 수행된다. 특정 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리는 하나 이상의 LED들을 사용하여 수행된다. 특정 실시예들에 있어서, 방법은, 노출시키는 단계 이전에 산소를 작업물의 제 1 표면 내로 주입하는 단계를 포함한다. 일부 추가적인 실시예들에 있어서, 산소는 붕소와 동시에 주입된다. 특정 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리는 작업물을 850℃ 내지 1450℃ 사이의 온도까지 가열한다.According to one embodiment, a method of processing a workpiece is disclosed. The method includes: injecting boron into a first surface of a workpiece; Exposing the workpiece to a short heat treatment while the workpiece is returned to the carrier after the injecting step; And causing the workpiece to undergo an annealing process after the step of exposing. In certain embodiments, oxygen is supplied to the environment during the step of exposing. In certain embodiments, oxygen and at least one inert gas are supplied to the environment during the step of exposing. In some embodiments, short thermal processing is performed using a laser. In certain embodiments, the short heat treatment is performed using one or more heating lamps. In certain embodiments, the short thermal processing is performed using one or more LEDs. In certain embodiments, the method includes injecting oxygen into the first surface of the workpiece prior to the step of exposing. In some additional embodiments, oxygen is implanted simultaneously with boron. In certain embodiments, the short heat treatment heats the workpiece to a temperature between 850 ° C and 1450 ° C.
제 2 실시예에 따르면, 작업물을 프로세싱하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 로드 락; 로드 락과 연통하는 주입 시스템을 하우징하는 챔버; 및 작업물이 주입 시스템에 의해 프로세싱된 이후에 작업물을 가열하기 위한 로드 락 내에 배치되는 열 소스를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스가 작동되는 동안 산소가 로드 락에 공급된다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스는 가열 램프, 레이저 또는 LED들을 포함한다.According to a second embodiment, an apparatus for processing a workpiece is disclosed. The apparatus comprises: a load lock; A chamber housing an injection system in communication with the loadlock; And a heat source disposed within the loadlock for heating the workpiece after the workpiece is processed by the injection system. In certain embodiments, oxygen is supplied to the loadlock while the heat source is operating. In certain embodiments, the heat source comprises a heating lamp, a laser or LEDs.
제 3 실시예에 따르면, 작업물을 프로세싱하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 작업물이 캐리어로부터 제거되는 로드/언로드 스테이션; 로드 락; 로드/언로드 스테이션과 로드 락 사이에서 작업물을 이동시키기 위한 컨베이어 벨트; 로드 락과 연통하는 주입 시스템을 하우징하는 챔버; 및 작업물이 주입 시스템에 의해 프로세싱된 이후에 작업물이 로드/언로드 스테이션으로 반환되는 동안 작업물을 가열하기 위하여 컨베이어 벨트 위에 배치되는 열 소스를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스는 가열 램프, 레이저 또는 LED들을 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 작업물을 향해 보내지는 빔의 길이는 작업물의 제 1 치수보다 더 크다.According to a third embodiment, an apparatus for processing a workpiece is disclosed. The apparatus includes a load / unload station in which the workpiece is removed from the carrier; Loadlock; A conveyor belt for moving the work between the load / unload station and the loadlock; A chamber housing an injection system in communication with the loadlock; And a heat source disposed on the conveyor belt for heating the workpiece while the workpiece is returned to the load / unload station after the workpiece is processed by the injection system. In certain embodiments, the heat source comprises a heating lamp, a laser or LEDs. In certain embodiments, the length of the beam directed toward the workpiece is greater than the first dimension of the workpiece.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 일 실시예에 따른 n-형 PERL 솔라 셀에 대한 대표적인 제조 흐름을 도시한다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 n-형 PERL 솔라 셀에 대한 대표적인 제조 흐름을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 짧은 열 처리 동안 사용될 수 있는 열 프로파일들을 도시한다.
도 4는 도 1 내지 도 2에 도시된 제조 흐름들을 달성하기 위하여 사용될 수 있는 장치의 제 1 실시예를 도시한다.
도 5는 도 1 내지 도 2에 도시된 제조 흐름들을 달성하기 위하여 사용될 수 있는 장치의 제 2 실시예를 도시한다.For a better understanding of the disclosure, reference is made to the accompanying drawings, which are incorporated herein by reference.
Figure 1 illustrates a representative fabrication flow for an n-type PERL solar cell according to one embodiment.
Figure 2 shows a representative fabrication flow for an n-type PERL solar cell according to the second embodiment.
Figures 3A-3C illustrate thermal profiles that may be used during short thermal processing.
Figure 4 shows a first embodiment of an apparatus that can be used to achieve the manufacturing flows shown in Figures 1-2.
Figure 5 shows a second embodiment of an apparatus that can be used to achieve the manufacturing flows shown in Figures 1-2.
주입된 솔라 셀들은 표면 상태들 및 프로세싱 시퀀스들에 매우 민감하다. 예를 들어, 주입된 붕소는 고온 어닐링 동안 솔라 셀의 전방 표면으로부터 밖으로 확산할 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 이는 전방 표면 내의 p-형 도펀트의 농도를 감소시킨다. 이에 더하여, 확산된 붕소는 그 이후에, n-형 도핑되거나 또는 전혀 도핑되지 않을 수 있는 후방 표면 내로 확산할 수 있다. The injected solar cells are very sensitive to surface states and processing sequences. For example, implanted boron may diffuse out of the front surface of the solar cell during high temperature annealing. As mentioned above, this reduces the concentration of the p-type dopant in the front surface. In addition, the diffused boron can then diffuse into the rear surface, which may be n-type doped or not doped at all.
원치 않는 붕소의 솔라 셀의 후방 표면의 오염을 방지하기 위한 하나의 방식은 어닐링 프로세스 이전에 작업물의 표면으로부터 붕소를 제거하는 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 이는 짧은 열 처리, 예컨대 급속 열 프로세스(rapid thermal process; RTP), 플래시 어닐링 또는 레이저 어닐링을 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 짧은 열 처리(short thermal treatment; STT)는 솔라 셀의 표면에 배치된 붕소를 제거하도록 의도되며, 방출기의 형성으로 이어지거나 또는 이어지지 않을 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 붕소의 제거의 레이트(rate)는 주변 가스의 조성을 제어함으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, 짧은 열 처리는 표면 붕소 제거의 지속기간을 제어하기 위하여 산소와 같은 가스를 포함하는 주변 환경 내에서 수행될 수 있다. One way to prevent contamination of the back surface of a solar cell of unwanted boron is to remove boron from the surface of the workpiece prior to the annealing process. In some embodiments, this may be accomplished using short thermal processing, such as rapid thermal process (RTP), flash annealing, or laser annealing. This short thermal treatment (STT) is intended to remove boron disposed on the surface of the solar cell and may or may not lead to the formation of an emitter. In certain embodiments, the rate of removal of boron may be altered by controlling the composition of the ambient gas. For example, short heat treatment may be performed in a surrounding environment containing a gas such as oxygen to control the duration of surface boron removal.
도 1은 전방 표면으로부터의 붕소 외부 확산을 감소시키거나 및/또는 후방 표면 내로의 붕소의 확산을 감소시키기 위해 사용될 수 있는 대표적인 제조 프로세스를 도시한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows an exemplary fabrication process that may be used to reduce boron external diffusion from the front surface and / or reduce diffusion of boron into the back surface.
먼저, 프로세스(100)에 도시된 바와 같이, 작업물이 텍스처링(texture)될 수 있다. 텍스처링은 전방 표면의 표면적을 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 작업물은 n-형 실리콘일 수 있다. 그런 다음, 프로세스(110)에 도시된 바와 같이, 붕소와 같은 p-형 도펀트가 작업물의 전방 표면 내로 주입된다. 유사하게, 프로세스(130)에 도시된 바와 같이, 인과 같은 n-형 도펀트가 작업물의 후방 표면 내로 주입된다. 도 1이 붕소가 전방 표면 내로 주입되는 것을 도시하지만, 다른 실시예들에 있어서, 붕소가 후방 표면 내로 주입될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가로, 도 1은 인이 후방 표면 내로 주입되는 것을 도시하지만, 본 개시가 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 도펀트들이 붕소-주입 표면에 대향되는 표면 내에 주입될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 붕소-주입 표면에 대향되는 표면은 전혀 주입되지 않을 수 있다. 본원에서 설명되는 프로세스는, 작업물의 적어도 하나의 표면 내로 붕소를 주입하는 것을 포함하는 임의의 제조 프로세스에 적용될 수 있다. First, as shown in
주입들 중 하나 또는 둘 모두가 블랭킷(blanket) 주입들일 수 있으며, 여기에서 전체 표면이 마스크의 사용 없이 주입된다. 대안적으로, 이러한 주입들 중 하나 또는 둘 모두는 패턴화된 주입들일 수 있으며, 여기에서 오로지 표면의 일 부분만이 도펀트 이온들로 주입되는 것을 가능하게 하기 위하여 마스크가 사용된다. One or both of the implants may be blanket implants, wherein the entire surface is implanted without the use of a mask. Alternatively, one or both of these implants may be patterned implants, wherein a mask is used only to enable only a portion of the surface to be implanted with dopant ions.
이에 더하여, 붕소 이온 주입(프로세스(110))은 전방 표면이 비정질화되도록 수행될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 붕소 이온 주입의 에너지 및 지속기간이 전방 표면을 완전히 비정질화하지 않을 수 있다. 붕소 이온 주입은 비제한적으로 B, BF, BF2, BF3, 또는 B2F4를 포함하는 다양한 이온 종을 사용할 수 있다. In addition, boron ion implantation (process 110) can be performed to amorphize the front surface. However, in other embodiments, the energy and duration of boron ion implantation may not completely amorphize the front surface. Boron ion implantation can utilize a variety of ionic species including but not limited to B, BF, BF 2 , BF 3 , or B 2 F 4 .
전통적으로, 전방 표면으로부터의 붕소의 외부 확산에 기인하여, 어닐링 프로세스 이전에 보호 층이 솔라 셀의 전방 표면 및/또는 후방 표면에 적용되어 왔다. 보호 표면이 외부 확산을 감소시키지만, 이는 프로세스의 수와 관련하여 비용이 많이 든다. 구체적으로, 보호 층은 솔라 셀의 전방 및/또는 후방 표면 상에 먼저 증착된다. 어닐링 프로세스가 완료된 이후에, 그런 다음 이러한 보호 층들이 제거된다. Traditionally, due to the external diffusion of boron from the front surface, a protective layer has been applied to the front surface and / or the back surface of the solar cell prior to the annealing process. The protective surface reduces external diffusion, but this is costly in terms of the number of processes. Specifically, the protective layer is first deposited on the front and / or rear surface of the solar cell. After the annealing process is complete, these protective layers are then removed.
도 1에 도시된 프로세스들에 있어서, 보호 층이 증착되지 않는다. 오히려, 붕소 이온 주입(프로세스(110)) 이후에 (프로세스(120)에서 도시된) 짧은 열 처리가 수행된다. 이러한 짧은 열 처리는 특정 실시예들에 있어서 10 초 이하일 수 있으며, 이는 레이저 어닐링, 플래시 어닐링 또는 급속 열 프로세스를 사용하여 수행될 수 있다. 짧은 열 처리는 작업물의 표면으로부터의 붕소의 의도적인 외부 확산을 초래하도록 설계된다. 특정 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리는, 작업물이 그들의 후방 표면들 상에 배치되어 있는 동안 수행된다. 예를 들어, 펄스 또는 연속적인 파 형태의 레이저 빔이, 작업물이 붕소로 주입된 이후에 각각의 작업물의 전방 표면을 향해 보내질 수 있다. 짧은 열 처리는 작업물의 표면 근처에 위치된 붕소가 작업물 밖으로 확산하는 것을 초래할 것이다. 그러나, 작업물들이 그들의 후방 표면들 상에 배치될 수 있기 때문에, 후방 표면들의 아주 작은 오염이 짧은 열 처리 동안 발생할 수 있다. 따라서, 짧은 열 처리는, 작업물이 주입된 이후에 그리고 작업물이 전형적으로 복수의 작업물들을 홀딩하기 위하여 사용되는 캐리어로 반환되기 이전에 일어날 수 있다. In the processes shown in Fig. 1, no protective layer is deposited. Rather, a short thermal process (shown in process 120) is performed after boron ion implantation (process 110). Such short thermal processing may be less than 10 seconds in certain embodiments, and may be performed using laser annealing, flash annealing, or rapid thermal processing. The short heat treatment is designed to cause intentional external diffusion of boron from the surface of the workpiece. In certain embodiments, the short heat treatment is performed while the workpiece is disposed on their rear surfaces. For example, a laser beam in the form of a pulse or a continuous wave can be sent toward the front surface of each workpiece after the workpiece is injected with boron. The short heat treatment will result in the boron located near the surface of the work being diffused out of the work. However, since workpieces can be placed on their rear surfaces, very little contamination of the rear surfaces can occur during short heat treatment. Thus, the short heat treatment can occur after the workpiece has been injected and before the workpiece is typically returned to the carrier used to hold the plurality of workpieces.
도 1은 붕소 주입(프로세스(110)) 및 짧은 열 처리(프로세스(120)) 이후에 발생하는 인의 주입(프로세스(130))을 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 본 개시의 범위 내에 속한다. 예를 들어, 인의 주입(프로세스(130))은 붕소의 주입(프로세스(110)) 이전에 수행될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 인의 주입(프로세스(130))은 짧은 열 처리(프로세스(120)) 이전에 일어날 수 있다. 이러한 실시예들 전부에 있어서, 짧은 열 처리(프로세스(120))는 붕소 주입(프로세스(110)) 이후에 그리고 어닐링 프로세스(프로세스(140)) 이전에 일어난다. Figure 1 shows the implantation of phosphorus (process 130) that occurs after boron implantation (process 110) and short thermal processing (process 120), although other embodiments are also within the scope of this disclosure. For example, implantation of phosphorus (process 130) may be performed prior to boron implantation (process 110). In another embodiment, implantation of phosphorus (process 130) may occur before a short thermal process (process 120). For all of these embodiments, the short heat treatment (process 120) occurs after the boron implant (process 110) and before the annealing process (process 140).
다음으로, 프로세스(140)에 도시된 바와 같이, 어닐링 프로세스가 수행된다. 특정 실시예들에 있어서, 세정 프로세스가 어닐링 프로세스 이전에 수행될 수 있다. 어닐링 프로세스의 목적은 주입된 도펀트들을 작업물 내로 드라이브하고, 주입에 의해 초래된 임의의 손상을 복구하며, 도펀트를 활성화시키는 것이다. 특정 실시예들에 있어서, 어닐링 프로세스는, 복수의 작업물들이 석영으로 만들어질 수 있는 캐리어 내에 배치되어 있는 동안 수행된다. 캐리어는, 하나의 작업물의 전방 표면이 인접한 작업물의 후방 표면에 인접하도록 작업물들을 적층(stack)할 수 있다. 그러나, 짧은 열 처리 동안 붕소가 외부 확산되었기 때문에, 작업물들의 후방 표면들은 어닐링 프로세스 동안 오염되지 않을 수 있다. Next, as shown in
다음으로, 프로세스(150)에 도시된 바와 같이, 패시베이션 층들이 솔라 셀의 전방 및 후방 표면들 상에 형성된다. 그런 다음, 프로세스(160)에 도시된 바와 같이, 반사-방지 코팅(anti-reflective coating; ARC)이 전방 및/또는 후방 표면들에 적용된다. 이러한 ARC는 질화 실리콘(SiN)일 수 있지만, 다른 재료들이 사용될 수 있다. 그런 다음, 프로세스(170)에 도시된 바와 같이, 금속 접촉부들이 스크린 프린팅(screen printing; SP)을 사용하여 적용된다. 금속 페이스트(paste)가 전형적으로 ARC를 통한 솔라 셀에 대한 양호한 접촉을 보장하기 위하여 프리트(frit)된다. 그런 다음, 프로세스(180)에 도시된 바와 같이, 금속이 결합되고 기판 내로 확산하게끔 하기 위하여 기판이 구워진다(fired). 그런 다음, 프로세스(190)에 도시된 바와 같이, 결과적인 솔라 셀들이 테스트되고 저장된다. 프로세스들(150-190)이 프로세스들의 특정 세트를 도시하지만, 다른 또는 상이한 프로세스들이 어닐링 프로세스(프로세스(140)) 이후에 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.Next, as shown in
도 2는 사용될 수 있는 제조 프로세스의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 유사한 프로세스들에는 도 1에서 사용된 것과 동일한 참조 지시자들이 주어진다. 도 1의 실시예는, 오로지 붕소 만이 프로세스(110) 동안 전방 표면 내로 주입되는 것을 가정하였다. Figure 2 illustrates another embodiment of a manufacturing process that may be used. In this embodiment, similar processes are given the same reference indicators as used in FIG. The embodiment of FIG. 1 assumed that only boron was injected into the front surface during the
그러나, 도 2의 실시예에 있어서, 프로세스(210)에서 산소가 또한 붕소와 함께 주입된다. 비-질량 분석형(non-mass analyzed) 시스템들과 같은 특정 실시예들에 있어서, 산소는 붕소와 공동-주입(co-implant)될 수 있다. 다시 말해서, 붕소를 함유하는 제 1 공급 가스 및 산소를 함유하는 제 2 공급 가스가 붕소를 함유하는 제 1 이온들 및 산소를 함유하는 제 2 이온들을 생성하기 위하여 도입될 수 있다. 붕소 이온들의 수에 대한 산소 이온들의 수는 가스 흐름, 이온 소스에 인가되는 전력, 또는 다른 파라미터들에 기초하여 결정될 수 있다. 산소 이온들은 O 또는 O2 이온들의 형태일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 산소는 별개의 주입으로 주입될 수 있다. 예를 들어, 산소 이온들은 2-20 kV 사이의 주입 에너지로 주입될 수 있다. 각각의 실시예에 있어서, 작업물 내로 주입되는 산소의 농도는 1E14 내지 5E15 cm-2 사이일 수 있다. However, in the embodiment of FIG. 2, oxygen is also implanted with boron in
산소의 주입은 작업물의 전방 표면 밖으로의 붕소의 확산의 레이트를 변화시킬 수 있다. The injection of oxygen can change the rate of diffusion of boron outside the front surface of the workpiece.
도 3a 내지 도 3c는 짧은 열 처리의 다양한 실시예들을 도시한다. 이러한 실시예들에 있어서, 짧은 열 처리 프로세스의 온도가 플래토(plateau)에 도달한다. 이러한 플래토에서, 최대 온도 Tmax는 850℃ 내지 1450℃ 사이일 수 있지만, 다른 온도 범위들이 가능하다. 작업물은 1 나노초 내지 10 초 사이일 수 있는 시간 t2 동안 이러한 온도 플래토에 남아 있지만, 다른 지속기간들이 가능하다. Figures 3A-3C illustrate various embodiments of short heat treatment. In these embodiments, the temperature of the short heat treatment process reaches a plateau. In this plateau, the maximum temperature T max can be between 850 ° C and 1450 ° C, but other temperature ranges are possible. The work remains in this temperature range for a time t2 that can be between 1 nanosecond and 10 seconds, but other durations are possible.
도 3은 제 1 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 온도는 그것의 주변 온도로부터 Tmax 플래토까지 램핑(ramp)된다. 이러한 실시예들 전부에 있어서, 온도는 1450℃/s에 가깝거나 또는 이를 초과하는 레이트로 램핑될 수 있지만, 다른 레이트들이 가능하다. 증가 레이트는 펄스 지속기간 및 가열 소스의 입력 전력에 의존할 수 있다.Fig. 3 shows a first embodiment. In this embodiment, the temperature is ramped from its ambient temperature to the T max plateau. For all of these embodiments, the temperature can be ramped to a rate approaching or exceeding 1450 DEG C / s, but other rates are possible. The rate of increase may depend on the pulse duration and the input power of the heating source.
150℃ 내지 850℃ 사이일 수 있지만 Tmax보다는 더 작은 중간 온도 Tdwell에서, 작업물이 이러한 온도 Tdwell에 머무는 것을 가능하게 하기 위하여 온도 램핑이 일시 정지된다.Temperature ramping is paused to allow the workpiece to remain at this temperature T dwell at an intermediate temperature T dwell that may be between 150 ° C and 850 ° C but less than T max .
작업물은 0 내지 60 초 사이일 수 있는 체류 기간(dwell period) t1 동인 이러한 온도에 체류할 수 있지만, 다른 시간 지속기간들이 가능하다. 중간 체류 온도의 사용은 열적 쇼크를 최소화하고 얇은 작업물들이 갈라지는 것을 방지할 수 있다. The work can stay at this temperature, which is a dwell period t1 that can be between 0 and 60 seconds, but other time durations are possible. The use of intermediate hold temperatures can minimize thermal shock and prevent thin work pieces from cracking.
작업물이 Tdwell에 있는 동안, 산소 가스가 주변 환경으로 공급될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 산소는 체류 기간 전체 동안 공급된다. 다른 실시예에 있어서, 산소는 체류 기간의 시작 시에 공급되고 체류 기간의 종료 이전에 턴 오프된다. 다른 실시예에 있어서, 산소는 체류 기간의 시작 이후에 공급되고 체류 기간의 종료 시에 또는 그 이전에 턴 오프된다. 또 다른 실시예에 있어서, 산소는 체류 기간 동안 복수의 간격들로 공급될 수 있다. 체류 기간 동안 산소가 공급되는 시간의 지속기간이 또한 변화할 수 있다. 예를 들어, 산소는 전체 체류 기간 t1 동안 또는 그것의 임의의 부분 동안 공급될 수 있다. 추가적으로, 산소가 복수의 간격들로 공급되는 경우, 이러한 간격들이 동일한 지속기간일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다. While the work is in the T dwell , oxygen gas can be supplied to the surrounding environment. In one embodiment, oxygen is supplied during the entire residence period. In another embodiment, the oxygen is supplied at the beginning of the residence period and turned off before the end of the residence period. In another embodiment, the oxygen is supplied after the start of the residence period and is turned off at or before the end of the residence period. In yet another embodiment, the oxygen may be supplied at a plurality of intervals during the residence time. The duration of time during which the oxygen is supplied during the residence period may also vary. For example, oxygen may be supplied during the entire residence time t1 or during any portion thereof. Additionally, if oxygen is supplied in a plurality of intervals, these intervals may or may not be the same duration.
산소는 획득할 수 있는 최대 흐름 레이트까지 임의의 흐름 레이트로 공급될 수 있다. 이에 더하여, 공급되는 산소의 전체 양이 또한 변화할 수 있다. Oxygen can be supplied at any flow rate up to the maximum achievable flow rate. In addition, the total amount of oxygen supplied may also vary.
도 3a가 시간 지속기간 t1 동안 온도가 일정하게 유지되는 것을 도시하지만, 다른 실시예들에 가능하다. 예를 들어, 하나의 일정한 온도에 체류하는 대신에, 온도 램프의 기울기가 느려질 수 있으며, 그 결과 온도는 체류 기간 동안에 초기 온도 램프 동안보다 훨씬 느리게 상승한다. 예를 들어, 초기 온도 램프는 1450℃/s일 수 있다. 일단 온도가 Tdwell에 도달하면, 이러한 레이트는 체류 기간 동안 1℃/분만큼 낮은 레이트로 느려질 수 있다. 체류 기간 이후에, 온도 램프가 다시 그것의 초기 레이트로 복귀할 수 있거나, 또는 더 낮은 레이트로 남아 있을 수 있다. 따라서, 체류 기간은 최대 온도보다 더 낮은 온도 또는 온도들의 범위에서의 시간의 기간으로서 정의되며, 이는 작업물을 상승된 온도에 순응시키기 위해 사용된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이러한 체류 기간은 도 3a에 도시된 바와 같이 일정한 온도일 수 있거나, 또는 감소된 온도 램프를 갖는 시간 지속기간일 수 있다. Figure 3a shows that the temperature remains constant during the time duration t1, but is possible in other embodiments. For example, instead of staying at one constant temperature, the slope of the temperature ramp can be slowed, and as a result, the temperature rises much more slowly during the residence time than during the initial temperature ramp. For example, the initial temperature ramp may be 1450 ° C / s. Once the temperature reaches the T dwell , this rate can be slowed down to as low as 1 [deg.] C / minute during the residence time. After the residence period, the temperature ramp may return to its initial rate again, or may remain at a lower rate. Thus, the residence time is defined as a period of time in the range of temperatures or temperatures lower than the maximum temperature, which is used to adapt the workpiece to the elevated temperature. As described above, this residence time may be a constant temperature as shown in FIG. 3A, or it may be a time duration with a reduced temperature ramp.
체류 기간 이후에, 온도는 다시 온도가 Tmax에 도달할 때까지 램핑될 수 있다. 이전과 같이, 온도 변화의 레이트는 초기 레이트와 유사한 1450℃/s에 가까울 수 있지만, 다른 레이트들이 가능하다. 작업물은 t2의 지속기간 동안 이러한 온도에 남아 있을 수 있으며, 여기에서 t2는 일부 실시예들에 있어서 10 초 미만이다. 산소가 또한 이러한 시간 기간 동안에 마찬가지로 주변 환경에 공급될 수 있다. 체류 기간에 대하여 이상에서 설명된 바와 같이, 산소는 이러한 플래토의 지속기간 t2 동안 또는 그것의 임의의 부분 동안 공급될 수 있다. 이에 더하여, 산소는 하나의 간격 동안 또는 복수의 간격들 동안 공급될 수 있다. 체류 기간 동안의 경우와 같이, 산소의 흐름 레이트가 변화될 수 있으며, 전체 체적이 또한 변화될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 산소는 유일한 주변 가스로서 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 산소는 비제한적으로 질소 및 아르곤과 같은 다른 가스들 또는 가스들의 혼합물과 혼합될 수 있다.After the residence period, the temperature can again be ramped until the temperature reaches T max . As before, the rate of temperature change may be close to 1450 DEG C / s, similar to the initial rate, but other rates are possible. The workpiece may remain at this temperature for the duration of t2, where t2 is less than 10 seconds in some embodiments. Oxygen can also be supplied to the surrounding environment during this time period as well. Oxygen may be supplied during the duration t2 of this plateau or during any portion thereof, as described above with respect to the residence time. In addition, oxygen can be supplied during one interval or during a plurality of intervals. As is the case during the residence period, the flow rate of oxygen can be changed and the overall volume can also be varied. In some embodiments, oxygen may be provided as the only ambient gas. In other embodiments, oxygen may be mixed with other gases or mixtures of gases such as, but not limited to, nitrogen and argon.
온도 플래토의 지속기간이 경과된 이후에, 온도는 임의의 희망되는 레이트로 주변 온도까지 다시 램핑될 수 있다. After the duration of the temperature plateau has elapsed, the temperature can be ramped back to ambient temperature at any desired rate.
도 3b는 초기 온도 램핑 동안 정의된 체류 기간을 갖지 않는 제 2 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 산소는 최대 온도 Tmax가 달성된 시간 기간 t2 동안 주변 환경으로 공급될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 산소는 작업물이 최대 온도에 도달하자 마자 공급될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 산소는 이러한 플래토 동안 그 이후의 시점에 공급될 수 있다. 이전과 같이, 산소는 온도 플래토의 지속기간 t2의 전부 또는 이의 임의의 부분 동안 공급될 수 있다. 추가적으로서, 산소는 복수의 간격들로 공급될 수 있으며, 이들은 동일하거나 또는 상이한 지속기간들일 수 있다. 이상에서 기술된 바와 같이, 도입되는 산소의 전체 체적과 같이, 산소의 흐름 레이트가 변화될 수 있다. Figure 3b shows a second embodiment which does not have a defined residence period during initial temperature ramping. In this embodiment, the oxygen can be supplied to the environment during the time period t2 during which the maximum temperature Tmax is achieved. In some embodiments, oxygen can be supplied as soon as the workpiece reaches a maximum temperature. In other embodiments, oxygen may be supplied at a later time during such a plateau. As before, the oxygen may be supplied during all or a portion of the duration t2 of the temperature plateau. Additionally, the oxygen may be supplied at a plurality of intervals, which may be the same or different durations. As described above, the flow rate of oxygen can be changed, such as the total volume of oxygen to be introduced.
도 3b의 변형예에 있어서, 산소는 초기 램프 기간 t3의 일 부분 동안 주변 환경으로 공급될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 산소는 온도가 특정 온도, 예를 들어, 적어도 550℃에 도달한 이후의 어떤 지점에서 공급될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 온도 램프는, 산소가 시간의 연장된 기간 동안 공급되는 것을 가능하게 하기 위하여 획득이 가능한 최대보다 더 작을 수 있다. In the variant of Fig. 3b, oxygen may be supplied to the surrounding environment during a portion of the initial ramp period t3. In one embodiment, the oxygen can be supplied at some point after the temperature reaches a certain temperature, for example, at least 550 ° C. In another embodiment, the temperature ramp may be smaller than the maximum obtainable to enable oxygen to be supplied over an extended period of time.
이상에서 설명된 바와 같이, 특정 실시예들에 있어서, 산소는 짧은 열 처리의 적어도 일 부분 동안 공급될 수 있다. 주변 환경 내의 산소의 존재는 붕소가 작업물들의 밖으로 확산하는 레이트에 영향을 줄 수 있다. As described above, in certain embodiments, oxygen may be supplied for at least a portion of the short heat treatment. The presence of oxygen in the surrounding environment can affect the rate at which boron diffuses out of the workpieces.
도 3c에 도시된 또 다른 실시예에 있어서, 온도 프로파일은 도 3b에 도시된 온도 프로파일과 유사할 수 있지만, 그러나, Tmax에서의 플래토가 톱니 패턴과 유사하게 보일 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 플래토 온도(Tmax)를 유지하기 위하여 일정한 전력 공급이 아니라 짧은 펄스들을 가지고 열이 보충될 수 있다. 이러한 접근 방식은 더 낮은 전체 전력 소모를 야기할 수 있다. In another embodiment shown in FIG. 3C, the temperature profile may be similar to the temperature profile shown in FIG. 3B, however, the plateau at T max may look like a sawtooth pattern. In this embodiment, heat can be supplemented with short pulses rather than a constant power supply to maintain the plateau temperature Tmax. This approach can result in lower overall power consumption.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 시퀀스들을 수행하기 위하여 사용될 수 있는 예시적인 장치를 도시한다. 장치(400)는 로드/언로드(load/unload) 스테이션(450)을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 로드/언로드 스테이션(450)은 전면 개방 유니버셜 포드(Front Opening Universal Pod; FOUP)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 작업물들이 캐리어 내에 제공된다. 작업물들은 캐리어로부터 개별적으로 제거되어 제 1 컨베이어 벨트(440a) 상에 위치될 수 있다. 제 1 컨베이어 벨트(440a)는 작업물들(10)을 로드/언로드 스테이션(450)으로부터 로드 락(load lock)(420)으로 이동시킬 수 있다. 제 1 컨베이어 벨트(440a)는 작업물들(10)을 10-20 cm/초 사이의 속도로 움직일 수 있지만, 다른 속도들이 사용될 수도 있다.Figure 4 shows an exemplary apparatus that may be used to perform the sequences shown in Figures 1 and 2. The
로드 락(420)은 전형적으로 액세스의 제 1 포인트(421) 및 액세스의 제 2 포인트(422)를 갖는 밀봉가능 챔버를 포함한다. 작업물(10)은 액세스의 제 1 포인트(421)를 개방하고 작업물(10)을 밀봉가능 챔버 내에 위치시킴으로써 로드 락(420) 내에 위치될 수 있다. 그럼 다음 밀봉가능 챔버는 거의 진공 상태까지 펌핑 다운(pump down)된다. 액세스의 제 2 포인트(422)가 그런 다음 개방되며, 작업물(10)은, 전형적으로 주입 시스템(430)을 포함하는 챔버 내에 배치된 기판 핸들링 로봇에 의해 제거된다. 프로세스는 주입 시스템(430)을 포함하는 챔버를 떠나는 작업물들(10)에 대하여 반대 방식으로 동작한다. The
주입 시스템(430)은 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 주입 시스템(430)은 빔 라인 이온 주입기일 수 있다. 빔 라인 이온 주입기는 이온 빔을 생성하는 이온 소스를 갖는다. 이러한 이온 빔은 작업물을 향해 보내진다. 일부 실시예들에 있어서, 이온 빔은, 희망되는 질량/전하의 이온들만이 작업물을 향해 보내질 수 있도록 질량 분석된다. 다른 실시예들에 있어서, 이온 빔은 질량 분석되지 않으며 이는 모든 이온들이 작업물을 주입하는 것을 가능하게 한다. 이온 빔 에너지는, 희망되는 대로 이온 빔을 가속하거나 또는 감속하도록 역할하는 이온 빔의 경로 내의 전극들의 사용을 통해 제어될 수 있다. 이온 빔은, 이온 빔의 폭이 이온 빔의 높이보다 훨씬 더 큰 리본 빔의 형태일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 이온 빔은 스팟 빔 또는 스캔형 이온 빔일 수 있다. 이온 소스는 버나스(Bernas) 이온 소스일 수 있거나, 또는 희망되는 이온들을 생성하기 위하여 유도성 또는 용량성 결합을 사용할 수 있다. The
대안적으로, 주입 시스템(430)은 플라즈마 챔버일 수 있으며, 여기에서 작업물은 플라즈마가 생성되는 동일한 챔버 내에 배치된다. 플라즈마는 RF 소스를 사용하여 생성될 수 있지만, 다른 기술들이 또한 가능하다. 그런 다음, 이온들을 플라즈마 내로부터 작업물을 향해 끌어 당기기 위하여 작업물이 바이어싱(bias)되며, 이는 작업물 내에 희망되는 이온들을 주입한다. 다른 유형들의 장치들이 또한 이러한 이온 주입 프로세스들을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.Alternatively, the
주입 시스템(430)이 주입 프로세스를 완료한 이후에, 작업물(10)이 로드 락(420)을 사용하여 챔버로부터 제거된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 작업물(10)이 로드 락(420) 내에 위치되고, 액세스의 제 2 포인트(422)가 폐쇄되며, 밀봉가능 챔버를 대기(atmospheric) 상태로 복귀시키기 위하여 가스가 로드 락(420) 내로 도입된다. 대기 상태에 도달한 이후에, 액세스의 제 1 포인트(421)가 개방되며, 작업물들(10)이 제거될 수 있다. 작업물들(10)은 제 2 컨베이어 벨트(440b)를 통해 로드/언로드 스테이션(450)으로 반환된다. 제 1 컨베이어 벨트(440a)의 경우와 같이, 작업물들(10)은 10-20 cm/초의 속도로 이동될 수 있다. After the
열 소스(410) 및 열 소스의 연관된 광학부(411)가 제 2 컨베이어 벨트(440b) 위에 배치될 수 있다. 열 소스(410)는 연속적인 파 또는 펄스 모드로 동작하는 레이저를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 열 소스(410)는 하나 이상의 적외선 램프들일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 열 소스(410)는 하나 이상의 LED들일 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스(410) 및 연관된 광학부(411)는, 작업물이 제 2 컨베이어 벨트(440b) 상에서 이동할 때 작업물(10)의 하나의 치수의 전체에 걸쳐 연장하거나 및/또는 스캐닝하는 빔을 생성한다. 다시 말해서, 작업물(10)은 제 2 컨베이어 벨트(440b)의 이동의 방향에 수직으로(즉, 도 4의 페이지 내로) 연장하는 제 1 치수, 및 제 2 컨베이어 벨트(440b)의 움직임의 방향으로 연장하는 제 2 치수를 가질 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스(410)는 적어도 작업물(10)의 제 1 치수만큼 큰 길이를 갖는 빔을 생성한다. 열 소스(410)에 의해 생성되는 빔은 작업물(10)의 제 2 치수보다 훨씬 더 작은 폭을 가질 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 열 소스(410)에 의해 생성되는 빔은, 작업물(10)의 모든 부분들이 빔에 노출되도록 펄싱(pulse)된다. 다른 실시예들에 있어서, 빔은 항상 활성화(energize)될 수 있다. A
다른 실시예들에 있어서, 열 소스 및 연관된 광학부는 작업물(10)의 제 1 치수보다 더 작은 빔을 생성한다. 이러한 실시예들에 있어서, 연관된 광학부(411)는, 작업물(10)이 제 2 컨베이어 벨트(440b)를 따라 움직일 때 제 1 방향으로(즉, 페이지의 안팎으로) 빔을 스캐닝할 수 있다. 스캔은 또한 벨트 이동 방향으로 수행될 수도 있다. 열 소스(410)로부터의 포커싱된 열은 작업물(10)의 온도를 도 3a 내지 도 3c에 도시된 온도까지 상승시키도록 역할할 수 있다.In other embodiments, the heat source and associated optics produce a beam that is smaller than the first dimension of the
따라서, 붕소로 주입된 작업물(10)이 제 2 컨베이어 벨트(440b)를 따라서 주입 시스템(430)으로부터 다시 로드/언로드 스테이션(450)으로 이동될 때, 작업물(10)이 짧은 열 처리를 겪는다. 추가로, 작업물(10)이 제 2 컨베이어 벨트(440b) 상에서 그들의 후방 표면들 상에 배치되기 때문에, 열은 작업물(10)의 전방 표면으로 보내지며, 붕소는 전방 표면의 밖으로 그리고 작업물(10)로부터 멀어지도록 확산한다. Thus, when the boron-implanted
도 4가 로드/언로드 스테이션(450)으로부터 로드 락(420)으로 작업물들(10)을 가져오는 제 1 컨베이어 벨트(440a) 및 작업물들(10)을 로드/언로드 스테이션(450)으로 반환하는 제 2 컨베이어 벨트(440b)를 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 각각의 컨베이어 벨트는 양 방향으로 동작하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 제 1 컨베이어 벨트(440a)가 또한 작업물들(10)을 로드/언로드 스테이션(450)으로 반환하는 것이 가능할 수 있다. 추가로, 컨베이어 벨트들의 수는 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 컨베이어 벨트들이 존재할 수 있다. 이러한 컨베이어 벨트들의 전부 또는 임의의 서브세트가 작업물들(10)을 로드 락(420)으로부터 로드/언로드 스테이션(450)으로 반환하는 것이 가능할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 개별적인 열 소스(410) 및 그것의 연관된 광학부(411)는, 로드 락(420)으로부터 로드/언로드 스테이션(450)으로 작업물(10)을 이동시킬 수 있는 각각의 컨베이어 벨트 위에 배치된다. 다른 실시예들에 있어서, 개별적인 열 소스(410) 및 그것의 연관된 광학부(411)는, 로드 락(420)으로부터 로드/언로드 스테이션(450)으로 작업물(10)을 이동시킬 수 있는 적어도 하나의 컨베이어 벨트 위에 배치된다.4 shows a
도 5는 사용될 수 있는 장치(500)의 다른 실시예를 도시한다. 도 4에서 사용된 것들과 동일한 컴포넌트들에는 유사한 참조 지시자들이 주어졌으며, 다시 설명되지 않을 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 열 소스(510)는 제 2 컨베이어 벨트(440b) 위에 배치되는 것이 아니라 로드 락(420) 내에 배치된다. 이러한 열 소스(510)는 하나 이상의 가열 램프들일 수 있거나, 또는 레이저 또는 복수의 LED들일 수 있다. Figure 5 illustrates another embodiment of an apparatus 500 that may be used. The same components as those used in Fig. 4 are given similar reference indicators and will not be described again. In this embodiment, the heat source 510 is disposed within the
동작 시에, 프로세싱 이후에, 작업물(10)이 로드 락(420) 내에 위치된다. 이러한 실시예에 있어서, 열 소스(510)는, 로드 락(420)이 그 안에 배치된 주입된 작업물을 가지고 대기 상태로 다시 돌아갈 때 작동될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 로드 락(420)을 다시 대기 상태로 펌핑하기 위한 시간은 10 초에 이를 수 있으며, 이는 이러한 기간 동안 짧은 열 처리가 일어나는 것을 가능하게 한다. 특정 실시예에 있어서, 로드 락(420)이 다시 대기 상태로 돌아올 때 산소가 로드 락(420) 내로 펌핑된다. 다른 실시예들에 있어서, 산소 및 적어도 하나의 다른 가스가 로드 락(420)이 대기 상태로 다시 돌아올 때 로드 락(420) 내로 펌핑된다. 이러한 방식으로, 작업물이 짧은 열 처리를 겪는 동안 산소가 로드 락(420) 내로 도입된다. In operation, after processing, the
본 개시가 n-형 PERL 솔라 셀들의 제조에서 사용되는 바와 같은 이러한 방법의 사용을 설명하지만, 방법들은 넓은 범위의 작업물들, 예컨대 n-형 PERT, IBC, 및 붕소가 작업물들의 표면들 중 적어도 하나 내로 주입되는 다른 고 효율 솔라 셀들에 적용이 가능하다. Although the present disclosure describes the use of such a method as used in the fabrication of n-type PERL solar cells, the methods are applicable to a wide range of workpieces, such as n- type PERT, IBC, and boron, It can be applied to other high efficiency solar cells injected into one.
본 장치 및 방법들은 다수의 이점들을 갖는다. 먼저, 본 방법은 붕소 외부 확산 오염을 회피하기 위하여 보호 코팅을 작업물의 표면들에 적용해야만 하는 것을 회피한다. 이는 프로세싱 시간을 절감하고, 스루풋을 개선하며 비용을 감소시킬 수 있다. 추가로, 본 방법들은 기존 반도체 장치 내에 편리하게 통합될 수 있다. 예를 들어, 열 소스는, 프로세싱된 작업물이 챔버로부터 제거될 때 로드 락 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 열 소스는 프로세싱된 작업물을 로드/언로드 스테이션으로 반환하는 컨베이어 벨트들 위에 배치될 수 있다. 추가적으로, 이러한 프로세스들의 비-평형 성질이 또한 추가적인 이점들, 예컨대 프로세스 단순화 및 개선들을 야기할 수 있다. 붕소 주입 및 하류측 프로세싱의 일 측면은 주입 관련 결함들의 제거이다. STT가 비록 짧은 시간들 동안이라도 상대적으로 높은 프로세싱 온도(Tmax)를 이용하기 때문에, 짧은 열 처리는 붕소 주입 관련 결함들을 제거하고 개선된 방출기 성능 및 그 다음의 개선된 솔라 셀 성능을 야기하는 것이 가능할 수 있다.The apparatus and methods have a number of advantages. First, the method avoids having to apply a protective coating to the surfaces of the workpiece to avoid boron external diffusion contamination. This can reduce processing time, improve throughput and reduce cost. In addition, these methods can be conveniently integrated into existing semiconductor devices. For example, the heat source may be disposed within the loadlock when the processed workpiece is removed from the chamber. Alternatively, the heat source may be placed on conveyor belts that return the processed work to the load / unload station. Additionally, the non-equilibrium nature of these processes may also lead to additional advantages, such as process simplification and improvements. One aspect of boron implantation and downstream processing is removal of implant related defects. Because STT utilizes a relatively high processing temperature (Tmax), even for short periods of time, short heat treatment is possible to remove boron implant-related defects and cause improved emitter performance and subsequent improved solar cell performance .
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.This disclosure is not to be limited in scope by the specific embodiments described herein. Rather, in addition to the embodiments described herein, various other embodiments of the disclosure and modifications thereto will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying drawings. Accordingly, these other embodiments and modifications are intended to fall within the scope of the present disclosure. Further, although the present disclosure has been described herein in the context of certain embodiments in a particular environment for a particular purpose, those skilled in the art will appreciate that the benefit of this disclosure is not so limited, and that the disclosure may be applied to any number of environments As will be appreciated by those skilled in the art. Accordingly, the claims set forth below should be construed in light of the full breadth and spirit of this disclosure, as set forth herein.
Claims (15)
붕소를 상기 작업물의 제 1 표면 내로 주입하는 단계;
상기 주입하는 단계 이후에 상기 작업물이 캐리어로 반환되는 동안 상기 작업물을 짧은 열 처리에 노출시키는 단계; 및
상기 노출시키는 단계 이후에 상기 작업물이 어닐링(anneal) 프로세스를 겪게 하는 단계를 포함하는, 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method of processing a workpiece,
Injecting boron into the first surface of the workpiece;
Exposing the workpiece to a short heat treatment while the workpiece is returned to the carrier after the injecting step; And
And causing the workpiece to undergo an anneal process after the exposing step.
상기 노출시키는 단계 동안 산소가 주변 환경에 공급되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein oxygen is supplied to the environment during said exposing step.
상기 노출시키는 단계 동안 산소 및 적어도 하나의 비활성 가스가 주변 환경에 공급되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein during said exposing step oxygen and at least one inert gas are supplied to the environment.
상기 짧은 열 처리는 레이저를 사용하여 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the short heat treatment is performed using a laser.
상기 짧은 열 처리는 하나 이상의 가열 램프들을 사용하여 수행되는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the short heat treatment is performed using one or more heating lamps.
상기 짧은 열 처리는 하나 이상의 LED들을 사용하여 수행되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the short heat treatment is performed using one or more LEDs.
상기 방법은, 상기 노출시키는 단계 이전에 산소를 상기 작업물의 상기 제 1 표면 내로 주입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the method further comprises injecting oxygen into the first surface of the workpiece prior to the step of exposing.
산소는 붕소와 동시에 주입되는, 방법.
The method of claim 7,
Oxygen is implanted simultaneously with boron.
상기 짧은 열 처리는 상기 작업물을 850℃ 내지 1450℃ 사이의 온도까지 가열하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the short heat treatment heats the workpiece to a temperature between 850 ° C and 1450 ° C.
로드 락(load lock);
상기 로드 락과 연통하는 주입 시스템을 하우징하는 챔버; 및
상기 작업물이 상기 주입 시스템에 의해 프로세싱된 이후에 상기 작업물을 가열하기 위한 상기 로드 락 내에 배치되는 열 소스를 포함하는, 장치.
An apparatus for processing a workpiece,
Load lock;
A chamber housing an injection system in communication with the loadlock; And
And a heat source disposed within the loadlock for heating the workpiece after the workpiece is processed by the injection system.
상기 열 소스가 작동되는 동안 산소가 상기 로드 락에 공급되는, 장치.
The method of claim 10,
Wherein oxygen is supplied to the load lock while the heat source is operating.
상기 열 소스는 가열 램프, 레이저 또는 LED들을 포함하는, 장치.
The method of claim 10,
Wherein the heat source comprises a heating lamp, a laser or LEDs.
작업물이 캐리어로부터 제거되는 로드/언로드(load/unload) 스테이션;
로드 락;
상기 로드/언로드 스테이션과 상기 로드 락 사이에서 상기 작업물을 이동시키기 위한 컨베이어 벨트;
상기 로드 락과 연통하는 주입 시스템을 하우징하는 챔버; 및
상기 작업물이 상기 주입 시스템에 의해 프로세싱된 이후에 상기 작업물이 상기 로드/언로드 스테이션으로 반환되는 동안 상기 작업물을 가열하기 위하여 상기 컨베이어 벨트 위에 배치되는 열 소스를 포함하는, 장치.
An apparatus for processing a workpiece,
A load / unload station in which the workpiece is removed from the carrier;
Loadlock;
A conveyor belt for moving the workpiece between the load / unload station and the loadlock;
A chamber housing an injection system in communication with the loadlock; And
And a heat source disposed on the conveyor belt for heating the workpiece while the workpiece is returned to the load / unload station after the workpiece is processed by the injection system.
상기 열 소스는 가열 램프, 레이저 또는 LED들을 포함하는, 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the heat source comprises a heating lamp, a laser or LEDs.
상기 작업물을 향해 보내지는 빔의 길이는 상기 작업물의 제 1 치수보다 더 큰, 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the length of the beam directed toward the workpiece is greater than the first dimension of the workpiece.
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