TWI401325B - 光罩及使用光罩之成膜方法 - Google Patents

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TWI401325B TW098135658A TW98135658A TWI401325B TW I401325 B TWI401325 B TW I401325B TW 098135658 A TW098135658 A TW 098135658A TW 98135658 A TW98135658 A TW 98135658A TW I401325 B TWI401325 B TW I401325B
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Description

光罩及使用光罩之成膜方法
本發明係關於一種光罩及使用光罩之成膜方法。
近年來，就有效率地利用能量之觀點而言，太陽電池正日益廣泛地被人們一般使用。作為該太陽電池，已知有：使用單晶矽之矽太陽電池、使用多晶矽層之多晶矽太陽電池、使用非晶矽之非晶矽太陽電池等矽系太陽電池。矽系太陽電池例如係由光電轉換體所構成，該光電轉換體係由如下部分構成：於玻璃基板上作為表面電極而形成之包含TCO(transparent conductive oxide，透明導電氧化物)等的透明電極、形成於表面電極上之包含矽的半導體層(光電轉換層)、以及作為背面電極而形成之Ag薄膜。半導體層具有受到光照會產生電子及電洞之以p型及n型矽膜夾住矽膜(i型)而成的稱為pin接合之層結構。
但是，於上述太陽電池中，於基板上積層表面電極、半導體層、及背面電極後，使用具有絕緣性之片材等來密封光電轉換體，藉此形成太陽電池模組。由於基板之外周部分係用作片材之黏接區域，故而需要確保太陽電池與片材之間的黏接性或密封性，較好的是於基板之外周部分除去光電轉換體。
作為除去基板之外周部分之方法，例如日本專利特開2007-181904號公報所揭示，已知如下方法：於基板之整個面形成光電轉換體後，一面利用光罩來保護形成於除基板之外周部分以外之部分的光電轉換體，一面使用噴射研磨材料對形成於外周部分之光電轉換體之薄膜進行研磨，而將其除去。為了防止由噴射研磨材料所引起之變形或磨損，該方法所使用之光罩係由被覆形成於基板之外周部分以外之區域之光電轉換體的被覆部件、與用以提高被覆部件之強度之強化部件所構成。又，例如日本專利特開2000-133828號公報所揭示，已知如下方法：於不欲形成包含ZnO膜之透明電極(表面電極)的透光性基板之周邊部形成第1光罩，使用第1光罩形成ZnO膜，藉此僅於未被第1光罩覆蓋之區域形成ZnO膜。
然而，於上述日本專利特開2007-181904號公報中，若利用噴射研磨材料對附著於基板之外周部分之光電轉換體進行研磨，則存在噴射研磨材料飛散至基板表面或側面，而對基板表面或側面造成損傷之問題。又，存在噴射研磨材料飛散至光罩內，而對形成於除去區域以外之區域的光電轉換體造成損傷之問題。若光電轉換體受損，則除使用噴射研磨材料之研磨步驟以外，為了修復受損部位，還需要清洗受損部位、或對該部位施加偏電壓等步驟。因此，製造效率顯著降低。
又，於日本專利特開2000-133828號公報中，有向成膜室內飛散之成膜材料之粒子於成膜時向基板表面或側面飛散之虞。例如，若構成背面電極之金屬材料附著於基板表面，則會導致太陽光之透射率變差，太陽電池之性能下降。又，存在飛散至基板之背面側的成膜材料之粒子附著於成膜室內之壁面的問題。結果使成膜室之保養作業變得煩瑣。
因此，本發明係為了解決上述課題研究而成者，其目的在於提供一種光罩及使用光罩之成膜方法，該光罩可藉由防止成膜材料之粒子附著於基板之一方之面(被成膜面、第1面)的非成膜區域，並且防止成膜材料之粒子向基板之另一方之面(非成膜面、第2面)或側面飛散，而提高製造效率。
為了解決上述課題，本發明之第1態樣之光罩包含：第1部分，其係具有形成於相當於基板之成膜區域之位置的開口部與側部，且以重疊於上述基板之被成膜面之方式配置上述基板的平板狀者；以及第2部分，其係沿著上述第1部分之上述側部而設置，且覆蓋上述基板之側面之至少一部分者。於複數個上述光罩朝向其側方排列時，互相鄰接之兩個上述光罩之上述第2部分各自相互重合，藉此形成重合部。
根據該構成，可於安裝有光罩之狀態下於基板上進行成膜，飛散至成膜室內之成膜材料之粒子通過開口部而附著於基板之被成膜面。藉此，可僅於基板之自開口部露出之區域、即成膜區域進行成膜，因此可防止成膜材料附著於基板之被成膜面之非成膜區域。
尤其是排列有複數個光罩時，互相鄰接之兩個光罩之第2部分各自相互重合，而形成重合部，因此飛散至成膜室內之成膜材料之粒子無法通過兩個光罩之間的間隙。藉此，成膜材料之粒子不會通過互相鄰接之光罩之間的間隙而侵入，因此可抑制成膜材料之粒子飛散至基板之側面或非成膜面而附著於基板上。
因此，無需如先前利用噴射研磨材料等對朝向基板之非成膜區域、基板之側面、或非成膜面飛散而附著於基板上之成膜材料進行研磨。因此，亦不會由於噴射研磨材料飛散而對基板造成損害，因此無需為了修復基板而進行清洗等。因此，可提高製造效率，提高處理量，可提供高性能之太陽電池。
於本發明之第1態樣之光罩中，較好的是上述重合部具有自上述第2部分朝向第1方向延伸出之凸部、及朝向與上述第1方向相反之第2方向延伸出之凹部，於複數個上述光罩朝向其側方排列時，上述凸部與上述凹部互相咬合，自上述基板之法線方向觀察上述凸部與上述凹部相重合。
又，上述重合部包含於上述光罩所排列之方向上自上述第2部分朝向一端延伸出之凸部、及朝向與上述端相反之另一端延伸出之凹部。於上述重合部中，於一個上述基板上所安裝之上述光罩之上述凸部，與於上述光罩所排列之方向上位於上述一基板之一端側的另一上述基板上所安裝的上述光罩之上述凹部相組合。藉此，於上述重合部中，較好的是上述凸部與上述凹部係以自上述基板之法線方向觀察為相重合之方式進行配置。
根據該構成，朝向第1方向延伸出之光罩之凸部、與朝向第2方向延伸出之光罩之凹部係以自基板之法線方向觀察為重合之方式進行配置，因此於輸送基板之方向上配置於前位置之光罩的第2部分、與配置於後位置之光罩之第2部分以相組合之方式重合。藉此，於配置於前位置之光罩與配置於後位置之光罩之間不會產生貫通基板之法線方向的間隙。即，形成於互相鄰接之光罩之間的間隙形成迷宮狀，因此可抑制飛散至成膜室內之成膜材料之粒子通過間隙，而確實地防止成膜材料附著於基板之非成膜面。
於本發明之第1態樣之光罩中，較好的是於上述重合部，於互相鄰接之兩個上述光罩之間設置絕緣部件。
根據該構成，由於在重合部設置絕緣部件，故而可防止兩個光罩之間產生洩漏電流。
本發明之第2態樣之成膜方法為：準備如下之複數個光罩，其包含具有形成於相當於基板之成膜區域之位置的開口部與側部且以重疊於上述基板之被成膜面之方式配置上述基板的平板狀第1部分、以及沿著上述第1部分之上述側部進行設置且覆蓋上述基板之側面之至少一部分的第2部分，並且於複數個上述光罩朝向其側方排列時，互相鄰接之兩個上述光罩之上述第2部分各自相互重合，而形成重合部；將複數個上述光罩分別安裝於上述基板上，將複數個上述基板連續輸送至成膜室內，而於複數個上述基板上形成膜。
於本發明之第2態樣之成膜方法中，較好的是上述重合部具有自上述第2部分朝向第1方向延伸出之凸部、及朝向與上述第1方向相反之第2方向延伸出之凹部，於使複數個上述基板成膜時，複數個上述光罩朝向其側方排列，上述凸部與上述凹部互相重合，自上述基板之法線方向觀察上述凸部與上述凹部相重合。
於本發明之第2態樣之成膜方法中，較好的是於上述基板上形成有太陽電池之光電轉換層，於形成有上述光電轉換層之複數個上述基板上分別安裝上述光罩，將複數個上述基板連續輸送至上述成膜室內，而於複數個上述基板之上述光電轉換層上形成背面電極。
根據該方法，可於安裝有光罩之狀態下於基板上進行成膜，飛散至成膜室內之成膜材料之粒子會通過開口部附著於基板之被成膜面。藉此，可僅於基板之自開口部露出之區域、即成膜區域進行成膜，因此可防止成膜材料附著於基板之被成膜面之非成膜區域。
尤其是於排列有複數個光罩時，互相鄰接之兩個光罩之第2部分各自相互重合，藉此形成重合部，因此飛散至成膜室內之成膜材料之粒子無法通過兩個光罩之間的間隙。藉此，成膜材料之粒子不會通過互相鄰接之光罩之間的間隙而侵入，因此可抑制成膜材料之粒子向飛散至基板之側面或非成膜面而附著於基板上。
因此，無需如先前般利用噴射研磨材料等對朝向基板之非成膜區域、基板之側面、或非成膜面飛散而附著於基板上之成膜材料進行研磨。因此，亦不會因噴射研磨材料飛散而對基板造成損傷，因此無需為了修復基板而進行清洗等。因此，可提高製造效率，提高處理量，可提供高性能之太陽電池。
根據本發明，可於安裝有光罩之狀態下於基板上進行成膜，飛散至成膜室內之成膜材料之粒子會通過開口部而附著於基板之被成膜面。藉此，可僅於基板之自開口部露出之區域、即成膜區域進行成膜，因此可防止成膜材料附著於基板之被成膜面之非成膜區域。
尤其是於複數個光罩排列時，互相鄰接之兩個光罩之第2部分各自相互重合，藉此形成重合部，因此飛散至成膜室內之成膜材料之粒子無法通過兩個光罩之間的間隙。藉此，成膜材料之粒子不會通過互相鄰接之光罩之間的間隙而侵入，因此可抑制成膜材料之粒子飛散至基板之側面或非成膜面而附著於基板上。
因此，無需如先前般利用噴射研磨材料等對朝向基板之非成膜區域、基板之側面、或非成膜面飛散而附著於基板上之成膜材料進行研磨。因此，亦不會因噴射研磨材料飛散而對基板造成損傷，因此無需為了修復基板而進行清洗等。因此，可提高製造效率，提高處理量，可提供高性能之太陽電池。
其次，根據圖式，對本發明之實施形態之光罩及使用光罩之成膜方法進行說明。
(第1實施形態) (太陽電池)
圖1係表示非晶矽型太陽電池之剖面圖。
如圖1所示，太陽電池10係所謂單一型太陽電池，其係於透明絕緣性基板11之一方之面11a(第1面，被成膜面)上形成光電轉換體12者。以下，將基板11之面11a稱為背面11a。
基板11例如係由玻璃或透明樹脂等對太陽光之透射性優異且具有耐久性之絕緣材料所構成。又，本實施形態之基板11例如形成為1m見方左右之大小。又，基板11之厚度例如為3~5mm左右。於該太陽電池10中，自與形成有光電轉換體12之背面11a之相反側即基板11之另一方之面11b(第1面)入射太陽光。以下，將基板11之面11b稱為表面11b。
光電轉換體12具有於表面電極13與背面電極15之間夾持有半導體層(光電轉換層)14之結構。光電轉換體12係形成於除了基板11之背面11a之外周以外的背面11a之整個區域。再者，於基板11之背面11a上，將位於中央部且形成有光電轉換體12之區域稱為成膜區域S1，將位於外周部分且未形成有光電轉換體12之區域稱為非成膜區域S2。
表面電極13係由具有光透射性之金屬氧化物例如GZO(Gallium-doped Zinc Oxide，摻鎵氧化鋅)、ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、FTO(Fluorine-doped Tin Oxide，摻氟氧化錫)等所謂TCO(transparent conductive oxide，透明導電氧化物)所構成，且形成於基板11之背面11a上。
於表面電極13上形成有半導體層14。半導體層14例如具有於p型非晶矽膜(未圖示)與n型非晶矽膜(未圖示)之間夾持有i型非晶矽膜(未圖示)之結構、即pin接合結構。半導體層14係藉由自表面電極13側依次積層p型非晶矽膜、i型非晶矽膜、及n型非晶矽膜而構成。向半導體層14入射太陽光，若太陽光中所含能量粒子入射至i型非晶矽膜，則會因光伏效應而產生電子與電洞。電子朝向n型非晶矽膜移動，電洞朝向p型非晶矽膜移動。若利用表面電極13及背面電極15將該等電子及電洞分別取出，則可將光能轉換成電能(光電轉換)。
背面電極15以利用表面電極13及背面電極15夾住半導體層14之方式，以半導體層14為中心層設置於表面電極13之相反側，而積層於半導體層14上。背面電極15係由Ag、Cu等之導電性金屬膜，或以Ag、Cu等中之至少1種為主成分之合金所構成。又，作為背面電極15之材料，例如可較好地使用利用下述本發明之成膜方法製作而成之Ag膜。背面電極15具有用以反射透射半導體層14之太陽光反射，再次將其供給至半導體層14之反射層的功能。又，於背面電極15與半導體層14之間，形成有包含TCO等之透明電極16。該透明電極16係用以提高背面電極15與半導體層14之間之阻隔性、反射率等之電極。
再者，雖未圖示，較好的是上述光電轉換體12具有於表面電極13之光入射面側形成有微小凹凸部之紋理結構。於該情形時，可獲得延伸入射至圖1所示各層之太陽光之光路的稜鏡效果，與光封閉效果。因此，可提高太陽電池10之光能之轉換效率。又，於光電轉換體12上以覆蓋光電轉換體12之方式形成有具有絕緣性之片材(未圖示)。該片材用以保護光電轉換體12，其係覆蓋光電轉換體12，而於基板11之外周部分(非成膜區域S2)與基板11相黏接。藉此，獲得密封有光電轉換體12之太陽電池模組。
(濺鍍裝置)
其次，對本實施形態之濺鍍裝置(成膜裝置)進行說明。圖2係模式性表示濺鍍裝置之概略構成圖(側面圖)。圖3係表示濺鍍裝置中之裝載室之立體圖。
如圖2所示，濺鍍裝置20係於水平方向(與重力方向垂直之方向)上保持基板11之狀態下，輸送基板之橫向連續式濺鍍裝置。於下述成膜室27內，上述光電轉換體12(參照圖1)中透明電極16及背面電極15依次成膜於基板上。
於濺鍍裝置20中，沿著輸送方向(圖2、4、5A中，以箭頭C所示之方向)，自輸送基板之方向之上游側朝向下游側，依次排列有裝載室21、真空輸送系統23、及卸載室25。再者，於本實施形態之濺鍍裝置20中，使基板11之寬度方向與輸送方向一致來輸送基板。
於以下說明中，所謂「上游側」及「下游側」意指自上游側朝向下游側輸送基板之方向上之位置，僅稱為「上游側」及「下游側」。又，輸送基板之方向相當於本發明之第1方向。又，與輸送基板之方向相反之方向相當於本發明之第2方向。
如圖3所示，於裝載室21中，保持有積層有表面電極13及半導體層14(參照圖1)之基板11。裝載室21包含具有開口部30之箱型形狀之基板卡閘31。基板卡閘31具有互相對向之側板部32a、32b。於側板部32a、32b中互相對向之面即側板部32a之內面及側板部32b之內面，設置有沿著基板卡閘31之高度方向排列之複數個橫檔33。設置於側板部32a之橫檔33與設置於側板部32b之橫檔33係設置於互對向之位置。又，設置於側板部32a之橫檔33係自側板部32a之內面朝向側板部32b突出。設置於側板部32b之橫檔33係自側板部32b之內面朝向側板部32a突出。此種橫檔33以於帶式輸送機構34進入之方向即圖3之箭頭所示的方向延伸之方式，設置於側板部32a、32b上。藉此，形成於側板部32a、32b之內面之複數個橫檔33以互相對向之方式構成一對橫檔。又，該橫檔33構成沿著基板卡閘31之高度方向排列之複數對。於一對橫檔33之上端面支持有1片基板11之寬度方向之外周部分。即，於基板卡閘31內，與基板卡閘31之上表面平行保持有複數片基板11。
於裝載室21與光罩安裝室22之間設置有帶式輸送機構34。帶式輸送機構34係自裝載室21朝向光罩安裝室22輸送基板11，自光罩安裝室22朝向裝或室21輸送基板11。於帶式輸送機構34中，於可旋轉之複數個輥35上繞卷有帶36。帶式輸送機構34可於裝載室21與光罩安裝室22之間沿著如圖3之箭頭所示之方向移動。帶式輸送機構34進入基板卡閘31內將基板11取出後，於帶36上載置有基板11之狀態下向光罩安裝室22輸送基板11。
回到圖2，真空輸送系統23配置於裝載室21與卸載室25之間，與閘閥等(未圖示)相連接。於真空輸送系統23中，自上游側朝向下游側，依次排列有光罩安裝室22、裝料室26、成膜室27、取出室28、及光罩拆卸室24。光罩安裝室22、裝料室26、成膜室27、取出室28、及光罩拆卸室24連接有真空泵(未圖示)，各室內保持真空氣體環境。
光罩安裝室22係在自裝載室21輸送之基板11上安裝下述光罩40之房間。於光罩安裝室22中，沿著光罩安裝室22之高度方向保持有複數片光罩40。於光罩安裝室22中，在自保持於大氣環境下之裝載室21輸送之基板11上安裝有光罩40。光罩40安裝於基板11上之後，光罩安裝室22內會進行減壓，將基板11自光罩安裝室22轉移至裝料室26。
裝料室26經由閘閥而連接於光罩安裝室22之下游側。裝料室26於將安裝有光罩40之基板11輸送至成膜室27內之前段，具有作為成膜室27之入口區域(入口室)之功能。
成膜室27經由閘閥等而連接於裝料室26。於成膜室27中，自裝料室26輸送之基板11，於以背面11a朝向上側之狀態下，且於藉由輸送輥等(未圖示)保持於水平方向之狀態下進行連續輸送。雖未圖示，但本實施形態之濺鍍裝置20係如上所述依次形成使透明電極16及背面電極15之裝置。於濺鍍裝置20中，係利用閘閥或狹縫等將成膜室27內分隔成兩個房間。於該情形時，於成膜室27之上游側之房間中形成TCO等之透明電極16。於成膜室27之下游側之房間中形成Ag等之背面電極15。
再者，於成膜室27內之上部，沿著基板11之輸送方向，複數個濺鍍陰極(未圖示)排列成與基板11之背面11a大致平行(橫型)。複數個濺鍍陰極中分別安裝有作為透明電極16及背面電極15之構成材料的靶材(未圖示)。濺鍍陰極係連接於外部電源(未圖示)上而保持負電位。於濺鍍陰極之附近設置有將流量或混合比經調整之氣體供給至成膜室27內的氣體供給部。氣體供給部係將Ar等惰性氣體、O2 等反應氣體供給至成膜室27內。又，尤其是成膜室27內被狹縫分隔之情形時，即成膜室27分隔為下游側之房間與上游側之房間之情形時，由氣體供給部導入氣體之位置根據氣體之種類而不同。具體而言，惰性氣體主要導入至下游側之房間，即形成背面電極15之房間。又，反應性氣體主要導入至上游側之房間，即形成透明電極16之房間。即，藉由使Ag等之背面電極15遠離反應性氣體供給源，而於使用反應性氣體之情形時亦可抑制背面電極15之氧化。因此，可防止因背面電極15之氧化而導致自太陽電池10流出之電流減少的情況。
取出室28經由閘閥等而連接於成膜室27之下游側。取出室28於成膜室27之後段，具有作為成膜室27之出口區域(出口室)之功能。取出室28自成膜室27接收圖1所示結構之形成有表面電極13、半導體層14、透明電極16、及背面電極15的基板11。又，取出室28將基板11送至光罩拆卸室24。
光罩拆卸室24經由閘閥等而連接於取出室28之下游側。光罩拆卸室24係拆下安裝於自取出室28輸送之基板11上之光罩40的房間。於光罩拆卸室24中，沿著光罩拆卸室24之高度方向，保持有自基板11取出之複數片光罩40。卸載室25具有與上述裝載室21之構成相同之構成。卸載室25係保持自光罩拆卸室24輸送之基板11。
(光罩)
圖4係成膜室內之光罩之平面圖。圖5A係沿著圖4之A-A'線之剖面圖。圖5B係放大表示圖5A中以符號B表示之部分(重合部)的放大圖。
再者，圖4、5A所示之箭頭C表示輸送基板11之方向。因此，於圖4、5A中，左側均為上游側，右側均為下游側。
又，於圖4中，以符號27a表示之位置表示成膜室27之內壁之位置。又，於成膜室27中互相對向之內壁間之距離(寬度)係以符號W1表示。
如圖4、5A、5B所示，上述光罩40具有包含SUS、Ti、Al等金屬的平板狀光罩本體44(第1部分)，其自背面11a側覆蓋基板11。
關於光罩本體44之形狀，光罩本體44之外形與基板11之形狀大致相同，光罩本體44為平板狀。光罩本體44係以成膜時重疊於基板11之成膜面(背面11a)之方式進行配置。光罩本體44包含形成於光罩本體44之中央部之開口部41、及形成於開口部41之周圍之防黏部42。開口部41貫通光罩本體44之厚度方向。自垂直方向觀察到的光罩本體44之開口部41之形狀，係具有與基板11之背面11a之成膜區域S1之面積相同面積的矩形形狀。即，以自上述濺鍍陰極之靶材轟擊出之成膜材料之粒子通過開口部41並於基板11之背面11a上進行成膜之方式，於光罩本體44上形成開口部41。防黏部42係以覆蓋基板11之外周部分之非成膜區域S2的方式進行設置。防黏部42係防止自濺鍍陰極之靶材轟擊出之粒子附著於非成膜區域S2。
又，光罩本體44之厚度D例如較好的是0.5mm以上。若光罩本體44之厚度D為0.5mm以下，則導致光罩40之重量過輕。因此，有在基板11之輸送過程中光罩40之位置與基板11之位置發生偏移而導致光罩40自基板11上脫落，或基板11與光罩40之密著性下降，光罩40自基板11翹起之虞。
於光罩本體44之側部以包圍光罩本體44之方式形成有周壁43(第2部分)。周壁43係於光罩本體44之側部，沿著光罩本體44之厚度方向，自配置有基板11之光罩本體44之面延伸出來。周壁43延伸至基板11之厚度方向之中途部，並以包圍基板11之側面之全周之方式形成。換言之，周壁43之高度H，即自光罩本體44之側部延伸出之周壁43的高度H(光罩本體44之垂直方向之距離)小於基板11之厚度。又，以基板11之側面之一部分露出之方式，利用周壁43覆蓋基板11。即，如圖5A所示，光罩40於剖面形成為大致U字狀。如此構成之光罩40覆蓋自基板11之背面11a之非成膜區域S2直至基板11之側面的區域。再者，周壁43之厚度(高度H)可大於基板11之厚度。
於周壁43之上游側，即圖4、5A之左側(一端側，第1端)之側面(端面)設置有沿著光罩本體44之上表面朝向上游側延伸出之第1延出部(凸部)50。第1延出部50之厚度與光罩本體44之厚度D相同。即，光罩40係以於剖面上使周壁43之上游側之側面向上游側突出之方式而形成。
另一方面，於周壁43之下游側，即圖4、5A之右側(另一端側，第2端)之側面(端面)形成有階差部(凹部)51。又，於形成有階差部51之周壁43之面形成有第2延出部52。第2延出部52設置於形成於光罩本體44之周壁43之厚度方向之中途部。換言之，於光罩本體44之上表面與第2延出部52之上表面之間形成有階差部51。又，第2延出部52自周壁43之側面朝向下游側，即與上述第1延出部50之延伸出方向相反之方向水平地延伸出來。即，如圖5B所示，於基板11之法線方向(厚度方向，與基板面垂直之方向)，以使第1延出部50之位置與第2延出部52'之位置偏移之方式，配置有第1延出部50及第2延出部52'。具體而言，第2延出部52'之位置(上表面位置)與第1延出部50之位置(上表面位置)之間之偏移量J大於第1延出部50之厚度K之大小。
又，如圖4所示，第1延出部50及第2延出部52係於與輸送基板之方向垂直方向進行延伸。
又，如圖4所示，光罩40之寬度W2的尺寸稍許小於與基板11之輸送方向正交之方向之成膜室27的內壁間的距離W1。
再者，可採用如下構成：於周壁43之下游側之側面形成有第1延出部(凸部)50，並經由階差部(凹部)51而於上游側之側面形成有第2延出部52。
因此，於本發明中，輸送基板之方向可為第2方向，與輸送基板之方向相反之方向可為本發明之第1方向。
此處，上述光罩40於安裝於基板11上之狀態下，沿著圖4及圖5A之箭頭C所示之方向，於成膜室27內縱列連續輸送。光罩40係用以防止成膜材料附著於基板11之非成膜區域S2。於連續輸送之一對基板11、11'之各自上安裝有光罩40之情形時，安裝於成膜室27內之上游側(後側)之基板11'上的光罩40(以下，稱為光罩40a)、與安裝於成膜室27內之下游側之基板11上的光罩40(以下，稱為光罩40b)沿著光罩40a之輸送方向互相鄰接。此處，於互相鄰接之光罩40a、40b中，自該基板11、11'之法線方向觀察，光罩40a、40b於厚度方向上互相重合。
具體而言，如圖5B所示，光罩40a之第2延出部52'之表面側(上側，上表面52a')、即階差部51'被光罩40b之第1延出部50所覆蓋。又，第2延出部52'伸入至於第1延出部50之背面側(下側，下表面50b)。藉此，以光罩40a與光罩40b互相組合之方式重合。藉此，於光罩40a與光罩40b之間不會產生貫通基板11之法線方向的間隙。此時，較好的是光罩40a之第2延出部52'與光罩40b之第1延出部50於非接觸之狀態下進行配置。光罩40a與光罩40b之間的間隙形成為迷路狀(迷宮狀)，且以具有彎曲之部位(彎曲部)的方式而形成。再者，光罩40a、40b兩者具有大致相同之構成。於圖4~圖6中，為方便起見，於需要區別光罩40a、40b之情形時，將安裝有光罩40a之基板表示為基板11'。又，光罩40a之構成要素係以開口部41'、防黏部42'、周壁43'、光罩本體44'、第1延出部50'、階差部51'、第2延出部52'表示。又，於圖4~圖6中，光罩40a與光罩40b咬合而成的部位、即光罩40a之第1延出部50、階差部51、及第2延出部52，與光罩40b之第1延出部50'、階差部51'、及第2延出部52'構成重合部。
(成膜方法)
其次，對使用上述濺鍍裝置之成膜方法進行說明。
再者，於以下說明中，對光電轉換體12(參照圖1)中形成透明電極16及背面電極15之情形進行說明。
首先，如圖2、3所示，自裝載室21之基板卡閘31中取出基板11。具體而言，於基板卡閘31之開口部30插入帶式輸送機構34，帶36支持保持於基板卡閘31之一對橫檔33之上端面的基板11。繼而，於帶36上支持有基板11之狀態下，帶式輸送機構34自基板卡閘31中導出，而移動直至光罩安裝室22。繼而，使輥35旋轉，將基板11送入光罩安裝室22內。
其次，於輸送至光罩安裝室22內之基板11上安裝光罩40。
具體而言，保持於光罩安裝室22內之光罩40下降，以覆蓋基板11之背面11a之方式，於基板11上安裝有光罩40。藉此，經由光罩40之開口部41露出基板11之成膜區域S1，基板11之外周部分即非成膜區域S2由防黏部42所覆蓋。繼而，經由裝料室26將安裝有光罩40之基板11輸送至成膜室27。
將基板11輸送至成膜室27內之後，在形成於基板11之背面11a上的半導體層14上依次形成透明電極16及背面電極15。具體而言，自氣體供給部向成膜室27供給濺鍍氣體等，自外部電源向濺鍍陰極施加濺鍍電壓。此時，成膜室27內藉由電漿激發之濺鍍氣體之離子轟擊濺鍍陰極之靶材，成膜材料之粒子自靶材飛散。飛散之粒子附著於基板11之成膜區域S1，藉此於基板11之背面11a上形成透明電極16及背面電極15。此時，於基板11上安裝有光罩40之狀態下進行成膜，藉此飛散至成膜室27內之成膜材料之粒子通過開口部41堆積於基板11上。藉此，可僅於基板11之自開口部41露出之區域進行成膜，因此可防止成膜材料附著於基板11之非成膜區域S2。如本實施形態所示，於連續式濺鍍裝置(濺鍍裝置20)中，基板11對於濺鍍陰極相對移動，因此可於基板11之整個表面形成膜質均勻之膜。又，可藉由於成膜室27內使複數個基板11連續移動，而於複數個基板11上連續成膜。
此處，如圖4、5A所示，於安裝於光罩40之狀態下輸送至成膜室27內之基板11係於成膜室27內連續輸送。此時，如圖5A、5B所示，於安裝於成膜室27內之上游側之基板11'上的光罩40a、與安裝於下游側之基板11上的光罩40b之間，光罩40b之第1延出部50、與光罩40a之第2延出部52'係於自基板11、11'之法線方向觀察為相重合之狀態下進行輸送。
具體而言，於光罩40a之第2延出部52'之表面側52a'、即以覆蓋階差部51'之方式配置光罩40b之第1延出部50，且以伸入第1延出部50之背面側50b之方式配置第2延出部52'。即，以第2延出部52'之上表面52a'與第1延出部50之下表面50b相對向之方式配置第2延出部52'與第1延出部50。如此，於光罩40b之第1延出部50與光罩40a之第2延出部52'相組合之方式進行重合的狀態下，輸送基板11、11'。藉此，於光罩40a與光罩40b之間不會產生貫通厚度方向之間隙。此時，較好的是光罩40a之第2延出部52'與光罩40b之第1延出部50不接觸，光罩40a與光罩40b之間的間隙形成迷宮狀。可藉由於非接觸狀態下輸送光罩40a、40b，而防止於光罩40a、40b之間產生洩漏電流。進而，為了切實地防止該洩漏電流之產生，可於第2延出部52與第1延出部50之間設置小突起狀或片狀之絕緣物。同樣地，為了防止洩漏電流之產生，亦可於光罩40與基板11之間，於光罩40與基板11相對向之面設置絕緣物。
繼而，形成有透明電極16及背面電極15的基板11係自成膜室27輸送至取出室28。又，基板11係經由取出室28輸送至光罩拆卸室24。於光罩拆卸室24內，自基板11拆下光罩40。自基板11拆下之光罩40保持於光罩拆卸室24內。拆下光罩40之基板11係由帶式輸送機構34而輸送至卸載室25。藉此，僅於基板11之背面11a之成膜區域S1、即基板11之中央部形成光電轉換體12。
如此，於上述實施形態中，沿著成膜室27之輸送方向互相鄰接之光罩40a、40b具有於厚度方向上光罩40a、40b相重合而成的重合部。
根據該構成，光罩40a之第2延出部52'與光罩40b之第1延出部50係以自基板11、11'之厚度方向觀察為相重合的方式進行配置，因此不會於光罩40a與光罩40b互相鄰接之位置上產生貫通厚度方向之間隙。
藉此，飛散至成膜室27內之成膜材料之粒子無法通過光罩40a、40b之間的間隙。藉此，成膜材料之粒子不會通過鄰接之光罩40a、40b之間的間隙而侵入，因此成膜材料之粒子不會通過光罩40a、40b之間所形成的間隙而飛散至表面11b上之空間。即，可抑制成膜材料之粒子附著於基板11之側面或表面11b。
因此，無需如先前般利用噴射研磨材料等對附著於基板11之非成膜區域S2、基板11之側面、或表面11b之成膜材料進行研磨。隨之，亦不會因噴射研磨材料而對基板11造成損傷，因此無需為了修復基板11而進行清洗等。因此，可提高製造效率，提高處理量，可提供高性能之太陽電池10。
又，即使存在成膜材料之粒子通過互相鄰接之光罩40a、40b之間的間隙而附著於基板11之側面的可能性，由於光罩本體44上形成有包圍基板11之側面的周壁43，故而可切實地防止成膜材料附著於基板11之側面。
進而，如圖4所示，於與光罩40之輸送方向正交之方向的寬度W2與成膜室27之寬度W1之差值很小，即於成膜室27之內壁附近，光罩40之端部與成膜室27之內壁接近。因此，於成膜室27之俯視角度觀察(自基板11之法線方向觀察)，成膜室27之空間由光罩40所覆蓋。藉此，可抑制成膜材料之粒子通過光罩40與成膜室27之內壁之間的間隙朝向基板11之表面11b上之空間飛散。因此，可防止成膜材料附著於成膜室27內之基板11之表面11b側或側面。因此，可提高成膜室27之保養性。
再者，本發明之技術範圍並非限定於上述實施形態，亦包括於不脫離本發明之主旨之範圍內對上述實施形態進行各種變更者。即，上述實施形態中列舉之構成等僅為本發明之一例，可進行適當變更。
例如，本發明亦可應用在形成於基板11之背面11a上之表面電極13之形成方法中。於該情形時，於背面11a上未形成膜之基板11上安裝有上述光罩，使背面11a自光罩之開口部41露出，而於背面11a上形成表面電極13。
以下，對第1實施形態之變形例及第2實施形態~第11實施形態進行敍述。於變形例及第2~第11實施形態中，對於與第1實施形態相同之部件採用相同符號，並省略或簡化其說明。
(第1實施形態之變形例)
於上述實施形態中，對在光罩40a之第2延出部52'與光罩40b之第1延出部50不接觸之狀態下進行輸送之情形進行了說明。於本發明中，如圖6所示，亦可應用光罩40a之第2延出部52'與光罩40b之第1延出部50互相咬合之構成。於該構成中，光罩40b之第1延出部50之端部與光罩40a之階差部51'相接觸，第1延出部50之下表面50b與第2延出部52'之上表面52a'相接觸。
根據該構成，可切實地防止成膜材料之粒子通過光罩40a、40b之間的間隙而朝向基板11之表面11b上之空間飛散。
(第2實施形態)
於本發明中，可適當變更光罩之開口部之形狀。
例如，於在基板上形成光電轉換體後，對基板進行分割而製造出複數個太陽電池之情形等中，亦可預先對光罩之開口部進行分割，而形成複數個太陽電池。具體而言，如圖7所示，可於光罩140上形成2處開口部141。於該情形時，開口部141、141之間的區域為分割區域，可防止成膜材料附著於經分割之基板11之外周部分。
(第3實施形態)
又，如圖8所示，可形成8處光罩142之開口部143。進而，可於複數片基板上安裝1片光罩。
(第4實施形態)
又，重合部之形狀並不限定於上述實施形態，例如可適當變更為如以下所示之形狀等。
如圖9所示，重合部係由第1延出部(凸部)250與第2延出部252所構成。第1延出部(凸部)250係形成於周壁243之下游側之側面，具有沿著光罩240之表面之上表面，且自下游側之側面延伸出來。第2延出部252係形成於周壁243之上游側之側面，經由階差部(凹部)251，自周壁243之上游側之側面延伸出來。於第1延出部250之背面，自周壁243之側面即基端朝向第1延出部250之前端而形成有向上方傾斜之傾斜面250a。即，第1延出部250以第1延出部250之板厚自基端朝向前端不斷減小之方式延伸出來。
另一方面，於第2延出部252之表面，自周壁243之側面即基端朝向第2延出部252之前端而形成有向下方傾斜之傾斜面252a。即，第2延出部252以第2延出部252之板厚自基端朝向前端不斷減小之方式延伸出來。
因此，光罩240以朝向其側方向形成縱列之方式配置複數個之情形時，構成配置於前位置(圖9中右側)之光罩240a之周壁243的第2延出部252、與構成配置於後位置(圖9中左側)之光罩240b之周壁243的第1延出部250係相咬合。藉此，形成重合部，互相鄰接之光罩之各自之周壁243係以自厚度方向觀察為相重合之方式進行配置。
根據該構成，係以厚度朝向第1延出部250及第2延出部252之前端不斷減小之方式形成有第1延出部250及第2延出部252，因此第1延出部250與第2延出部252係於厚度較小之前端部分互相咬合。藉此，即使於基板11(參照圖5A、5B)或光罩之尺寸產生誤差之情形時，或於基板11上安裝有光罩之情形等，第1延出部250之前端面亦不會與第2延出部252之前端面相接觸(抵碰)。因此，第1延出部250易於伸入第2延出部252與階差部251之間，第2延出部252易於伸入第1延出部250之背面側。藉此，第1延出部250與第2延出部252必定重合。因此，成膜材料之粒子不會通過鄰接之光罩240a、240b之間的間隙而侵入，因此成膜材料之粒子不會通過形成於光罩240a、240b之間的間隙而飛散至表面11b上之空間。即，可抑制成膜材料之粒子附著於基板11之側面或表面11b。
(第5實施形態)
又，如圖10所示，重合部係由凸部350與凹部352所構成。凸部350係周壁343之下游側之側面朝向下游側突出之部位。凹部352係周壁343之上游側之側面凹陷之部位。
凸部350係以其前端面彎曲之方式突出，剖面形狀為半圓形狀。另一方面，凹部352係以其內面彎曲之方式凹陷，可接受凸部350。因此，以光罩340朝向其側方向形成縱列之方式配置複數個時，構成配置於前位置(圖10中右側)之光罩340a之周壁343的凹部352伸入構成配置於後位置(圖10中左側)之光罩340b之周壁343的凸部350內。藉此，形成重合部，互相鄰接之光罩之各自之周壁343以自厚度方向觀察為相重合之方式進行配置。
根據該構成，因基板之輸送過程中所產生之振動等，光罩340a之位置與光罩340b之位置於光罩340之法線方向上產生偏離之情形時，厚度方向之凸部350之兩側(上側及下側)亦由凹部352之兩端部(前端部)所覆蓋，因此可切實地抑制光罩340a之位置與光罩340b之位置的偏離。
(第6實施形態)
上述圖10所示之凸部350及凹部352之形狀並不限定於彎曲形狀，可適當變更設計。
例如，如圖11所示，重合部之剖面形狀可為三角形。具體而言，重合部具有剖面形狀為三角形之凸部350，及剖面形狀為三角形之凹部352。凸部350形成於周壁343之下游側之側面，以朝向前端(下游側)逐漸變細之方式突出。凹部352形成於周壁343之上游側之側面，其內面之剖面形狀為三角形，可接受凸部350。
又，若以互相鄰接之光罩互相重合之方式構成重合部，則即使於光罩之周壁之上游側的側面形成有凸部，於下游側之側面形成有凹部，亦可於上游側之側面形成有凹部，於下游側之側面形成有凸部。
又，上述實施形態所示之重合部可具有於上游側之光罩與下游側之光罩之間配置有絕緣材的構成。關於在重合部設置絕緣材的構成，於第7實施形態~第11實施形態進行敍述。
(第7實施形態)
如圖12A所示，重合部係由第1延出部50與絕緣部件60所構成，位於光罩440a與光罩440b之間。第1延出部50如第1實施形態所說明，沿著光罩440a之光罩本體之上表面朝向上游側延伸出來。絕緣部件60係由眾所周知之絕緣材料所構成，藉由螺釘固定而設置於光罩440b之下游側之端面453。再者，可於絕緣部件60上設置螺釘部，將絕緣部件60旋入至光罩中而進行固定。又，位於第1延出部50之下方之部位為階差部50c。以絕緣部件60與階差部50c相對向之方式，又，以第1延出部50與端面453相對向之方式，將第1延出部50及絕緣部件60配置於光罩440a與光罩440b之間。又，第1延出部50與絕緣部件60係向與輸送基板之方向垂直之方向，即圖4所示之光罩之寬度W2之方向延伸。又，於圖12A中，絕緣部件60不與階差部50c相接觸，但絕緣部件60可與階差部50c相接觸。
如上所述，即使於藉由第1延出部50及絕緣部件60構成重合部之情形時，亦可與上述實施形態同樣地抑制成膜材料之粒子附著於基板11之側面或表面11b。除了該效果，於本實施形態中，於重合部設置有絕緣部件60，因此可防止於光罩440a與光罩440b之間產生洩漏電流。再者，如以下所述，使用絕緣部件60之構成可應用於圖5B、9、10、11所示之重合部。
(第8實施形態)
如圖12B所示，重合部設置於光罩40a與光罩40b之間，係由第1延出部50、第2延出部52'、及絕緣部件60所構成。第1延出部50及第2延出部52'之構成與第1實施形態中所說明之構成相同。絕緣部件60設置於第2延出部52'之前端。又，絕緣部件60與位於第1延出部50之下方之階差部50c相接觸。如上所述，即使於藉由第1延出部50、第2延出部52'、及絕緣部件60構成重合部之情形時，亦可防止於光罩40a與光罩40b之間產生洩漏電流。
(第9實施形態)
如圖12C所示，重合部設置於光罩240a與光罩240b之間，係由第1延出部250、第2延出部252、及絕緣部件60所構成。第1延出部(凸部)250及第2延出部252之構成與第4實施形態中所說明之構成相同。絕緣部件60以對向於第2延出部252之前端面252c之方式，設置於位於第1延出部250之下方之端面250c。如上所述，即使於藉由第1延出部250、第2延出部252、及絕緣部件60構成重合部之情形時，亦可防止於光罩240a與光罩240b之間產生洩漏電流。
(第10實施形態)
如圖12D所示，重合部設置於光罩340a與光罩340b之間，係由凸部350、凹部352、及絕緣部件60所構成。凸部350及凹部352之構成與第5實施形態中所說明之構成相同。絕緣部件60以與凹部352之中央部相對向之方式設置於凸部350之前端部。如上所述，即使於藉由凸部350、凹部352、及絕緣部件60構成重合部之情形時，亦可防止於光罩340a與光罩340b之間產生洩漏電流。
(第11實施形態)
如圖12E所示，重合部係由剖面形狀為三角形之凸部350、剖面形狀為三角形之凹部352、及絕緣部件60所構成。凸部350及凹部352之構成與第6實施形態中所說明之構成相同。絕緣部件60以對向於凹部352之中央部之方式設置於凸部350之前端部。如上所述，即使於藉由凸部350、凹部352、及絕緣部件60構成重合部之情形時，亦可防止於光罩340a與光罩340b之間產生洩漏電流。
又，於上述實施形態中，對互相鄰接之光罩以形成縱列之方式進行配置之情形進行了說明，但亦可將本發明應用於僅使用1片光罩之情形。該情形時，由於覆蓋基板之側面之周壁、與自周壁之側面延伸出之重合部係形成於光罩本體之側部，因此可防止成膜材料之粒子飛散至表面11b上之空間而附著於表面11b上。又，於上述實施形態中，對非晶矽型太陽電池與其製造方法進行了說明，但亦可將本發明應用於微晶矽型太陽電池或結晶矽(單晶矽、多晶矽)型太陽電池與其製造方法中。又，於上述實施形態中，對單一型太陽電池進行了說明，但亦可將本發明應用於一對電極間夾持有非晶矽與微晶矽之串聯型太陽電池之製造方法中。於串聯型太陽電池中，第1半導體層(例如，非晶矽)吸收短波長光，第2半導體層(例如，微晶矽)吸收長波長光，藉此可提高發電效率。於非晶矽型太陽電池之製造方法中，使用CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沈積)法之成膜步驟中亦可使用本發明之光罩。又，藉由於各半導體層之間設置中間電極，而使通過一方之半導體層到達至另一方之半導體層之光的一部分由中間電極反射，再次入射至一方之半導體層中，因此可提高光電轉換體之感光度特性，有助於提高發電效率。
如以上詳細敍述，本發明用於一種光罩及使用光罩之成膜方法，該光罩係可藉由防止成膜材料之粒子附著於基板之一方之面(被成膜面，第1面)之非成膜區域，並且防止成膜材料之粒子飛散至基板之另一方之面(非成膜面，第2面)或側面，而提高製造效率。
11、11'．．．基板
27．．．成膜室
40、40a、40b、140、142、240、240a、240b、340、340a、340b．．．光罩
41、41'．．．開口部
43、43'、243．．．周壁(第2部分)
44、44'．．．光罩本體(第1部分)
50、50'、250．．．第1延出部(凸部)
51、51'、251．．．階差部(凹部)
52、52'、252．．．第2延出部
350．．．凸部
352．．．凹部
B．．．重合部
圖1係表示本發明之第1實施形態之非晶矽型太陽電池的剖面圖；
圖2係模式性表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置的構成圖，且係濺鍍裝置之側面圖；
圖3係表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置之裝載室的立體圖；
圖4係表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置之成膜室內所使用之光罩的平面圖；
圖5A係表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置之成膜室內所使用之光罩的剖面圖，且係沿著圖4之A-A'線之圖；
圖5B係表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置之成膜室內所使用之光罩的剖面圖，且係表示將圖5A部分放大所示之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖6係表示本發明之第1實施形態之濺鍍裝置之成膜室內所使用之光罩之變形例的剖面圖，且係相當於圖4之A-A'線之圖；
圖7係表示本發明之第2實施形態之光罩之構成的平面圖；
圖8係表示本發明之第3實施形態之光罩之構成的平面圖；
圖9係表示本發明之第4實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖10係表示本發明之第5實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖11係表示本發明之第6實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖12A係表示本發明之第7實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖12B係表示本發明之第8實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖12C係表示本發明之第9實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；
圖12D係表示本發明之第10實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖；及
圖12E係表示本發明之第11實施形態之光罩的重合部之構成的放大剖面圖。
11、11'．．．基板
11a、11a'．．．背面
11b、11b'．．．表面
40、40a、40b．．．光罩
41、41'．．．開口部
42、42'．．．防黏部
43、43'．．．周壁(第2部分)
44、44'．．．光罩本體(第1部分)
50、50'．．．第1延出部(凸部)
51、51'．．．階差部(凹部)
52、52'．．．第2延出部
B．．．重合部
C．．．箭頭
D．．．厚度
H．．．高度
S1．．．成膜區域
S2．．．非成膜區域

Claims (6)

  1. 一種光罩，其特徵在於：其包含：具有形成於相當於基板之成膜區域之位置的開口部與側部，且以重疊於上述基板之被成膜面之方式配置有上述基板之平板狀第1部分，以及沿著上述第1部分之上述側部進行設置，且覆蓋上述基板之側面之至少一部分的第2部分；於複數個上述光罩朝向其側方排列時，互相鄰接之兩個上述光罩之上述第2部分各自相互重合，藉此形成重合部。
  2. 如請求項1之光罩，其中上述重合部具有自上述第2部分朝向第1方向延伸出之凸部、與朝向與上述第1方向相反之第2方向延伸出之凹部，於複數個上述光罩朝向其側方排列時，上述凸部與上述凹部互相咬合，自上述基板之法線方向觀察上述凸部與上述凹部相重合。
  3. 如請求項2之光罩，其中於上述重合部，於互相鄰接之兩個上述光罩之間設置有絕緣部件。
  4. 一種成膜方法，其特徵在於：準備如下之複數個光罩，其包含具有形成於相當於基板之成膜區域之位置的開口部與側部且以重疊於上述基板之被成膜面之方式配置上述基板的平板狀第1部分、以及沿著上述第1部分之上述側部進行設置且覆蓋上述基板之側面之至少一部分的第2部分；於複數個上述光罩朝向其側方排列時，互相鄰接之兩個上述光罩之上述第2部分各自相互重合，藉此形成重合部；將複數個上述光罩分別安裝於上述基板上，將複數個上述基板連續輸送至成膜室內，而於複數個上述基板上形成膜。
  5. 如請求項4之成膜方法，其中上述重合部具有自上述第2部分朝向第1方向延伸出之凸部、及朝向與上述第1方向相反之第2方向延伸出之凹部；於複數個上述基板上進行成膜時，複數個上述光罩朝向其側方排列，上述凸部與上述凹部互相咬合，自上述基板之法線方向觀察上述凸部與上述凹部相重合。
  6. 如請求項4之成膜方法，其中於上述基板上形成有太陽電池之光電轉換層，於形成有上述光電轉換層之複數個上述基板上分別安裝上述光罩，將複數個上述基板連續輸送至上述成膜室內，而於複數個上述基板之上述光電轉換層上形成背面電極。
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