(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を製造する方法であって、
前記太陽電池の上流にマスクを配置するステップであって、該マスクは、少なくとも１つのアパーチャを規定するために、互いに間隔をおいた複数のフィラメントを備えるステップと、
前記マスクの前記少なくとも１つのアパーチャにより規定される前記太陽電池の部分にイオン注入を行うために、所望の種のリボンイオンビームを前記太陽電池に指向させるステップと、
前記リボンイオンビームの断面の長手方向が前記マスクの前記フィラメントに直交するように、前記リボンイオンビームを配向させるステップとを有する、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記マスクと前記太陽電池との間に、第１の所定の距離を有する間隙を設けるステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のフィラメントの下にある前記太陽電池の別の部分にイオン注入を行わないで、前記マスクの前記少なくとも１つのアパーチャにより規定される前記太陽電池にイオン注入を行うステップをさらに有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マスクの前記フィラメントに接地電圧を供給するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記イオンは、ホウ素（B）、アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）、タリウム（Tl）、炭素（C）、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）、スズ（Sn）、鉛（Pb）、窒素（N）、リン（P）、ヒ素（As）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）及びテルリウム（Te）の内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクは、第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体をさらに備え、前記フィラメントの各々は、前記第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体により張力で保持されるワイヤーである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ワイヤーは、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）及び鉛（Pb）の内の少なくとも１つを含む金属ワイヤーである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ワイヤーは、黒鉛、石英、SiC及びSiNの内の少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
太陽電池を製造するためのイオン注入装置であって、
イオンを発生するためのイオン源と、
前記太陽電池を支持するための基板支持体と、
イオンを操作してリボンイオンビームにして、該リボンイオンビームを前記太陽電池に指向させる少なくとも１つのビームライン構成要素と、
前記太陽電池の上流のマスクとを備え、
該マスクは、第１のフィラメント支持体と、第２のフィラメント支持体と、互いに間隔をおいて少なくとも１つのアパーチャを複数のフィラメントに沿って規定する該複数のフィラメントとを備え、
前記複数のフィラメントは、前記第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体により張力で保持される、イオン注入装置。
【請求項１０】
前記フィラメントの各々はワイヤーを備える、請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記フィラメントは、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）、鉛（Pb）及び炭素繊維の内の少なくとも１つを含む、請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記フィラメントは、石英、SiC及びSiNの内の少なくとも１つである誘電材料を含む、請求項９に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記ワイヤーは炭素繊維を含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の基板の製造に関し、特に、マスクを用いて太陽電池を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、導電率を変える不純物を基板に導入する技術である。所望の不純物材料は、イオン源内でイオン化され、抽出される。抽出されたイオンは、操作されてイオンビームになり、所定のエネルギーに加速されて、基板に向けられて注入される。基板のアニール後に、イオンは、基板の格子内に配列されて、所望の導電率を有する領域を形成する。
【０００３】
太陽電池は、シリコン基板を用いるデバイスの一に過ぎない。太陽電池は、無料の天然資源を用いる無公害で平等なアクセスのエネルギーを提供して、世界的により重要になっている。高性能太陽電池の製造又は生産のコストの削減、あるいは高性能太陽電池の効率の改善は、太陽電池を世界的に推進するのに良い影響をもたらす。これにより、このクリーンエネルギー技術のより広い利用性を可能にする。
【０００４】
太陽電池は、効率の改善のためにドーピングを必要とし得る。このドーピングは、太陽電池の全表面のブランケットドーピング及び太陽電池表面の特定領域のみドープされる選択的ドーピングの何れにもできる。従来、太陽電池は、加熱されてドーパントを太陽電池内に拡散するドーパント含有のガラス又はペーストを用いてドープされてきた。しかしながら、このプロセスは、太陽電池の様々な領域の選択的ドーピングを可能にする十分な精度を与えない。さらに、空隙、気泡又は汚染物質が存在する場合、不均一ドーピングが、ブランケットドーピング中に発生し得る。
【０００５】
ドーピングにより、太陽電池の表面が光電流を収集する導体のグリッドを含む太陽電池を改善することができる。これらのグリッド線の下のドーパントのドーズ量を増加させることにより、直列抵抗を減少し、太陽電池の効率を増加させる。しかしながら、ブランケットドーピングにより全体的に又は全表面にわたってドーズ量を増加することにより、代わりに、表面の再結合が増加し、太陽電池の効率が低下する。従って、一連の狭いストライプをドープする能力が、太陽電池の生産に有益である。
【０００６】
イオン注入は、太陽電池の精密なドーピングを可能にし、選択的ドーピングを可能にするため、太陽電池は、イオン注入から利益を得ることができる。しかしながら、太陽電池の選択的ドーピングは、太陽電池の基板の特定領域のみがイオン注入されるドーパントの特定パターンを必要とし得る。従来、基板の特定領域のみの注入は、フォトレジストを用いて達成されてきた。しかしながら、フォトレジストを用いることにより、追加のプロセスステップが含まれるため、太陽電池の生産に追加のコストを加えることになる。これにより、注入領域が極めて小さい場合、困難性ももたらす。従って、太陽電池の基板の注入の改善技術の必要性、特に、マスクを用いる太陽電池の基板の注入の改善技術の必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
太陽電池を製造する技術を開示する。特定の好適例では、この技術は、太陽電池の上流にマスクを配置するステップであって、該マスクは、互いに間隔をおいて少なくとも１つのアパーチャを規定する複数のフィラメントを備えるステップと、前記マスクの前記少なくとも１つのアパーチャにより規定される前記太陽電池の部分にイオン注入を行うために、所望の種のリボンイオンビームを前記太陽電池に指向させるステップと、前記リボンイオンビームの断面の長手方向が一平面内で前記アパーチャに直交するように、前記リボンイオンビームを配向させるステップとを有する。
【０００８】
本特定好適例の別の態様によれば、本方法は、前記マスクと前記太陽電池との間に、第１の所定距離を有する間隙を設けるステップを、さらに有してもよい。
【０００９】
さらに、本特定好適例の追加的態様によれば、本方法は、前記複数のフィラメントの下にある前記太陽電池の別の部分にイオン注入を行わないで、前記マスクの前記少なくとも１つのアパーチャにより規定される前記太陽電池にイオン注入を行うステップをさらに有してもよい。
【００１０】
本特定好適例のさらなる態様によれば、本方法は、前記マスクの前記フィラメントに接地電圧を供給するステップをさらに有してもよい。
【００１１】
本特定好適例の追加的態様によれば、前記イオンは、ホウ素（B）、アルミニウム（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）、タリウム（Tl）、炭素（C）、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）、スズ（Sn）、鉛（Pb）、窒素（N）、リン（P）、ヒ素（As）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）及びテルリウム（Te）の内の少なくとも１つを含んでもよい。
【００１２】
本特定好適例のさらなる追加的態様によれば、前記マスクは、第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体をさらに備え、前記フィラメントの各々は、前記第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体により張力で保持されるワイヤーであってもよい。
【００１３】
本特定好適例の別の態様によれば、前記ワイヤーは、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）及び鉛（Pb）の内の少なくとも１つを含む金属ワイヤー並びに炭素繊維であってもよい。
【００１４】
さらに、本特定好適例の別の態様によれば、前記ワイヤーは、石英、SiC及びSiNの内の少なくとも１つを含んでもよい。
【００１５】
追加的な特定好適例によれば、前記技術は、太陽電池を製造するためのイオン注入装置で実現することができ、該イオン注入装置は、イオンを発生するためのイオン源と、前記太陽電池を支持するための基板支持体と、イオンを操作してリボンイオンビームにして、該リボンイオンビームを前記太陽電池に指向させる、少なくとも１つのビームライン構成要素と、前記太陽電池の上流のマスクとを備え、該マスクは、第１のフィラメント支持体と、第２のフィラメント支持体と、互いに間隔をおいた複数のフィラメントに沿って少なくとも１つのアパーチャを規定する該複数のフィラメントとを備え、前記複数のフィラメントは、前記第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体により張力で保持される。
【００１６】
本特定好適例の別の態様によれば、各フィラメントはワイヤーを備えてもよい。
【００１７】
本特定好適例のさらなる態様によれば、前記フィラメントは、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）、鉛（Pb）及び炭素繊維の内の少なくとも１つを含んでもよい。
【００１８】
本特定好適例のさらなる追加的態様によれば、前記フィラメントは、石英、SiC及びSiNの内の少なくとも１つである誘電材料を含んでもよい。
【００１９】
別の特定好適例によれば、前記技術は、太陽電池を製造するためのマスクで実現することができ、該マスクは、第１の所定の距離だけ互いに間隔をおいた第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体と、第２の所定の距離だけ互いに間隔をおいた複数のフィラメントに沿って少なくとも１つのアパーチャを規定する該複数のフィラメントとを備え、前記複数のフィラメントは、前記第１のフィラメント支持体及び第２のフィラメント支持体により張力で保持される。
【００２０】
本特定好適例の別の具体例によれば、各フィラメントはワイヤーを備えてもよい。
【００２１】
本特定好適例のさらなる具体例によれば、前記フィラメントは、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）、鉛（Pb）及び炭素繊維の内の少なくとも１つを含んでもよい。
【００２２】
本特定好適例の追加的具体例によれば、前記フィラメントは金属ワイヤーを備えてもよい。
【００２３】
本特定好適例のさらなる追加的具体例によれば、前記フィラメントは、石英、SiC及びSiNの内の少なくとも１つを含んでもよい。
【００２４】
本発明を、添付図面に示すその好適な実施形態を参照しながら、より詳細に説明する。以下では、好適な実施形態を参照しながら本発明を説明するが、本発明はそれらに限定されないことは明らかである。本明細書の教示にアクセスする当業者は、追加的な実現、変更及び実施形態を認識するほかに、本明細書で説明される本発明の範囲内であり、本発明が顕著な有用性を有することに関する他の利用分野についても認識する。
【００２５】
本開示をより完全に理解することを促進するために、添付図面を参照する。これらの図は必ずしも一定縮尺で描かれていない。さらに、これらの図は、本発明を限定するものと解釈すべきでなく、例示に過ぎないことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】例示的なビームラインイオン注入装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するためのビームラインイオン注入装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するためのマスクを例示する図である。
【図４】本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するための技術を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
従来の太陽電池の製造方法と関連する課題を解決するために、太陽電池の製造の新技術のいくつかの実施形態を導入する。明確さと簡潔さのため、本開示は、ビームラインイオン注入装置を用いて達成される技術に焦点を合わせる。しかしながら、当業者には、本発明がその技術に限定されないことが分る。例えば、プラズマドーピング（PLAD）システム又はプラズマ浸漬イオン注入（PIII）システムを含む他の種類の基板処理システムも用いることができる。
【００２８】
明確さと簡潔さのため、本開示は、太陽電池の基板の処理にも焦点を合わせる。基板は、単結晶基板、多結晶基板、微結晶基板または非晶質基板、あるいは微孔性基板にすることができる。また、基板は単一材料を含むことができ、又は、基板は、化合物、合金、固溶体もしくは複数の材料を含む混合物にすることができる。シリコンベースの太陽電池の基板を主として論じるが、本発明は、他の材料を含む太陽電池の基板に同様に適用できる。例えば、テルル化カドミウム（CdTe）、セレン化銅インジウムガリウム（CIGS）又は他の材料を含む太陽電池の基板にも適用できる。また、当業者には、他の種類の基板を用いることができることが分る。他の電子デバイス、光デバイス又は他のデバイスを製造するために、金属もしくは他の種類の半導体基板、又は絶縁基板を本発明に同様に適用することができる。
【００２９】
図１を参照するに、ビームラインイオン注入装置のブロック図が示されている。図は一定縮尺で描かれていない。当業者には、ビームラインイオン注入装置が、選択した材料をドーピングするためにイオンを供給することができることが分る。従って、このプロセスは、図１のビームラインイオン注入装置２００のみに限定されない。一般的に、ビームラインイオン注入装置２００は、イオンを生成するイオン源２８０を含み、これらのイオンが抽出されてイオンビーム２１２を形成し、イオンビーム２１２は例えば、リボンビーム又はスポットビームとすることができる。イオンビームを質量分析して、発散イオンビームから、一例ではほぼ平行なイオンの軌跡を有するリボンイオンビームへ変換することができる。いくつかの実施形態では、ビームラインイオン注入装置は、さらに、加速又は減速ユニット２９０を含むことができる。
【００３０】
端部ステーション２１１は、所望の種のイオンが基板１３８に注入されるように、イオンビーム２１２の経路内で基板１３８のような１つ以上の基板を支持する。一例では、基板１３８は半導体基板とすることができ、例えば一具体例では太陽電池である。基板１３８は、例えば、平面パネル又は他の何らかの基板とすることもできる。端部ステーション２１１は、基板１３８を支持するためのプラテン２９５を含むことができる。一実施形態では、端部ステーション２１１は、イオンビーム２１２の横断面の長手方向に垂直に基板１３８を動かすスキャナー（図示せず）も含むことができ、これにより、基板１３８の全表面にわたってイオンを分布させることができる。
【００３１】
イオン注入装置２００は、当業者に自動基板ハンドリング装置、ファラデーセンサ、又はエレクトロンフラッドガンとして知られている追加的構成要素を含むことができる。イオンビームが横断する全経路が、イオン注入中に真空排気されることが、当業者には分る。いくつかの実施形態では、ビームラインイオン注入装置２００は、ホットイオン又はコールドイオン注入を組み込むことができる。
【００３２】
図２を参照するに、本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するための別のシステムが示されている。図は一定縮尺で描かれていない。図はビームラインイオン注入システム３００を例示する。他の種類のビームラインイオン注入装置又は他の種類の基板処理システムも本発明に適用することができることを、当業者は分る。
【００３３】
図２に例示するように、ビームラインイオン注入システム３００は、所望の種のイオンを発生するためのイオン源３８０を含むことができる。イオン源３８０は、所望の種の供給ガスを含むガスボックスに結合したアークチャンバ３８３を含むことができる。供給ガスをアークチャンバ３８３へ供給し、その後にイオン化する。この供給ガスは、Ｉ族及び３Ａ〜８Ａ族からの１つ以上の元素を有する種を含むことができる。例えば、供給ガスは、水素（H）、ヘリウム（He）又は他の希ガス、酸素（O）、窒素（N）、ヒ素（As）、ホウ素（B）、リン（P）、アンチモン、ガリウム（Ga）、インジウム（In）又は他のガスを含むことができる。また、供給ガスは、カルボラン（C2B10H12）又は別の大分子化合物を含むことができる。アークチャンバ３８３内で発生するイオンは、それから、抑制電極３８４及び接地電極３８５を含む引き出し電極により取り出される。電源を引き出し電極に接続して、可調整電圧を供給することができる。本発明では、アークチャンバ３８３から取り出されたイオン３１２は、Ｉ族及び３Ａ〜８Ａ族からの任意の元素を含む原子又は分子イオンにすることができる。一実施形態では、イオン３１２はホウ素イオンにすることができる。別の実施形態では、イオン３１２はカルボランイオン、二フッ化ホウ素イオン、又は他の大分子イオンにすることができる。
【００３４】
ビームラインイオン注入システム３００は、所望の種のイオンを選択し、操作してイオンビーム３１２にすることができるオプションのビームライン構成要素も含むことができる。オプションのビームライン構成要素は、質量分析器３８６及び角度補正磁石３９４を含むことができる。質量分析器３８６は、分解磁石３８２及びマスキング電極３８８を含むことができる。質量分析器３８６が上記を含む場合、アークチャンバ３８３から取り出されたイオン３１２を、質量分析器３８６に指向させて、質量分析することができる。例えば、所望の質量を有するイオン３１２が分解磁石３８２及び／又は分解アパーチャ３８９を通過することができるように、分解磁石３８２はイオン３１２の一部を、その質量に基づいて偏向させることができる。一方、所望しない質量を有するイオンは、分解磁石３８２及び／又はマスキング電極３８８により阻止することができる。
【００３５】
分解アパーチャ３８９を通過するイオン３１２を、角度補正磁石３９４に指向させることができる。角度補正磁石３９４は、イオン３１２を発散イオンビームからほぼ平行なイオンの軌道を有するリボンイオンビーム３１２に変換することができる。明確さと簡潔さのため、本開示は、リボンビームイオン注入装置に焦点を合わせる。しかしながら、当業者には、本発明がスポットビームを用いるイオン注入装置も含むことが分る。本実施形態では、ｚ軸に沿って進むリボンイオンビーム３１２は、ｘ軸、水平方向に沿った長手の寸法を有し、ｙ軸、垂直方向に沿った短手の寸法を有することができる。別の実施形態では、ｚ軸に沿って進むリボンイオンビーム３１２は、ｙ軸に沿った長手の寸法を有し、ｘ軸に沿った短手の寸法を有することができる。さらに他の実施形態では、リボンイオンビーム３１２は、他の大きさを有することができる。角度補正磁石３９４を通過するイオンビーム３１２は、それからビームラインイオン注入システム３００の端部ステーション３１１に指向される。いくつかの実施形態では、ビームラインイオン注入システム３００のオプションの加速又は減速ユニットにより、イオンビーム３１２は、角度補正磁石３９４を通過した後、加速又は減速することができる。
【００３６】
端部ステーション３１１では、イオン３１２が基板１３８内に導入されるか、場合によっては注入されるように、１つ以上の基板１３８をイオンビームの経路内に配置することができる。注入プロセスを制御するために、端部ステーション３１１は、様々な構成要素を含むことができる。例えば、端部ステーション３１１は、基板１３８を支持することのできるプラテン３９５を含むこともできる。プラテン３９５は、例えば、ホットイオン又はコールドイオン注入を組み込むために、基板１３８の温度も制御することができる。コールドイオン注入を組み込むために、基板１３８を、好ましくは２７３°Kより低い、室温より低い温度に維持することができる。ホットイオン注入を組み込むために、基板１３８を、好ましくは２９３°Kより高い、室温より高い温度に維持することができる。プラテン３９５に加えて、本発明のビームラインイオン注入システム３００は、予冷及び／又は予熱ステーション（図示せず）を含むことができ、イオン注入の前に基板１３８を予冷又は予熱することができる。
【００３７】
端部ステーション３１１は、例えば、基板１３８をイオンビーム１３２の経路内に位置決めすることができるロプラット（roplat）のような基板スキャナー（図示せず）も含むことができる。基板１３８を位置決めすることに加えて、基板スキャナーは、イオンビームに対して所望の方向に基板１３８を平行移動／回転させることができる。一実施形態では、基板１３８をイオンビーム１３２にほぼ垂直に配向させることができる。そのような配向において、イオン１３２をほぼ０°の入射角で（すなわち、基板１３８に垂直な虚軸からほぼ０°）基板１３８に導入することができる。別の実施形態では、イオン１３２をほぼ０°の入射角で導入しないような角度に、基板１３８を配向させることができる。いくつかの実施形態では、イオン１３２を固定の注入角度で導入することができる。他の実施形態では、イオン１３２を可変角度で導入することができる。例えば、基板１３８を第１の角度に位置決めすることができる。注入中、基板１３８を第１の角度以外の角度に回転させる（又は傾ける）ことができる。本発明では、注入イオンのドーズ量を制御するように、基板１３８を所望の速度で平行移動させることもできる。
【００３８】
端部ステーション３１１は、基板１３８を、端部ステーション３１１へ導入するか、端部ステーション３１１から除去するための自動基板ハンドリング装置を含むこともできる。端部ステーション３１１は、ドーズ量測定システム及びエレクトロンフラッドガンを含むこともできる。当業者には、イオンビームの経路を真空排気できることが分る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、端部ステーション３１１は、基板１３８に近接するマスク１００を備えることもできる。マスク１００は、イオンを基板１３８の選択した１つ以上の領域に導入するための少なくとも１つのアパーチャを備えることができる。マスク１００は、プラテン３９５及び／又は基板スキャナーにより支持することができる。別の実施形態では、マスク１００は、プラテン３９５及び／又は基板スキャナー上に配置されたマスクホルダー３９９により支持することができる。さらに別の実施形態では、マスク１００は、プラテン３９５及び／又は基板スキャナーからは分離独立したマスクホルダー３９９により支持することができる。分離独立したマスクホルダー３９９は、イオンビーム１３２及び／又は基板１３８に対し異なる方向にマスク１００を配向させることができる。マスク１００を回転させ又は傾けるために、アクチュエータ（図示せず）をマスクホルダー３９９に結合することができる。別の実施形態では、マスク１００を基板１３８により支持することができる。
【００４０】
図３を参照するに、本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するためのマスク１００の詳細図が示されている。図は一定縮尺で描かれていない。マスク１００は、１つ以上のアパーチャ１０２を規定する複数のフィラメント１０１を備える。図に例示するように、第１の及び第２の支持体４０２及び４０４により、フィラメント１０１を支持する。図示していないけれども、一実施形態では、マスク１００は、第１の支持体４０２と第２の支持体４０４との間の距離を維持する少なくとも１つの側支持体も備えることができる。別の実施形態では、第１の支持体４０２と第２の支持体４０４との間の距離は、例えば、マスクホルダー３９９又は端部ステーション３１１の壁面のような何らかの他の構成要素により維持することができる。
【００４１】
フィラメント１０１は、様々な材料から作ることができる。一実施形態では、フィラメント１０１は、高いコンプライアンス値を有することができる。そのようなフィラメントの例は、例えば、金（Au）、銀（Ag）、白金（Pt）、鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、アルミニウム（Al）、亜鉛（Zn）、シリコン（Si）、スズ（Sn）、タングステン（W）、鉛（Pb）、黒鉛、及び／又はこれらの合金又は組み合わせを含む薄いワイヤー又はストリングを含むことができる。別の実施形態では、フィラメント１０１は、高い剛性値及び／又は硬度値を有することができる。そのようなフィラメントの例は、例えば、石英、SiC及びSiNのようなセラミック材料又は誘電材料を含むことができる。さらに別の実施形態では、イオン注入に関連する厳しい条件（例えば、高温）に耐えることができる材料が好適であり得る。ワイヤー又はストリングのフィラメントを用いる場合、フィラメント１０１を十分に高い張力に保持することができる。プロセスにおいて、イオン注入により引き起こされる熱応力にもかかわらず、フィラメントは、その形状、形態、配向及び距離を維持することができる。
【００４２】
一方、一実施形態では、フィラメント支持体４０２及び４０４は、導電材料製とすることができる。別の実施形態では、支持体４０２及び４０４の各々は、電気絶縁材料製とすることができる。フィラメント１０１、及びフィラメント支持体４０２と４０４が導電材料製である場合、少なくとも１つの支持体４０２と４０４、及び／又は少なくとも１つのフィラメント１０１を接地することができる。フィラメント１０１、及びフィラメント支持体４０２と４０４が電気絶縁材料製である場合、フィラメント１０１及びフィラメント支持体４０２、４０４は、電気的に浮遊状態のままである。
【００４３】
フィラメント１０１、及びフィラメント支持体４０２と４０４を備えるマスク１００は、図２に例示するように、基板１３８の上流に配置することができる。本実施形態では、マスク１００を基板１３８から約１００ｍｍ以下だけ離すことができる。別の実施形態では、マスク１００を基板１３８から更に上流にすることができる。あるいは、他の実施形態では、マスク１００を基板１３８に接触させることさえできる。マスク１００を基板１３８から離して位置決めすることにより、マスク１００を基板１３８及びイオンビーム３１２から独立して動かす（例えば、回転させる、平行移動させる、傾ける等）ことができる。従って、いくつかの実施形態では、マスク１００を基板１３８から離すことが好ましい。
【００４４】
図３に戻るに、本実施形態では、アパーチャ１０２及びリボンイオンビーム３１２を同一平面に配置する場合、アパーチャ１０２及びリボンイオンビーム３１２が互いに対し平行でないように、マスク１００を配向させることが好ましいことがある。例えば、アパーチャ１０２は、垂直方向、ｙ軸に沿って延在することができる。一方、リボンイオンビームの長手が水平方向に延び、リボンイオンビームの短手が水平方向に延びないように、リボンイオンビームは水平方向、ｘ軸に沿って延びることができる。アパーチャ１０２とリボンイオンビーム３１２とは直交するように配向させることが好ましいけれども、互いに平行である０°を含む他の角度にアパーチャ１０２及びリボンイオンビーム３１２を配向させることを、本発明は除外するものではない。
【００４５】
アパーチャ１０２とリボンイオンビーム３１２とを直交するように配向させることは、いくつかの利点をもたらすことができる。いくつかのリボンビームイオン注入システムにおいて、均一なビーム角度を達成するための調整プロセスは困難であり得る。一方向に均一なビーム角度を達成するようにビームを調整した場合、ビームは他の方向には調整外れとなり得る。そういうわけで、水平方向に沿って調整されたイオンビームは、水平方向に沿った均一な角度又は純度角を持つイオンを有することができる。しかしながら、垂直方向に沿って、イオンは、不均一になる角度を有し得る。イオンビーム３１２が、水平方向に沿った純度角を有し、かつイオンビーム３１２とアパーチャ１０２とが、同一平面内で直交するように配向されている場合、イオンビーム３１２からのイオンは、マスク１００のアパーチャ１０２により規定される領域内に、注入することができる。たとえマスク１００が基板１３８から離れていても、アパーチャにより規定される領域を超えて、イオンをフィラメント１０１の下に注入することはできない。しかしながら、イオンビーム３１２とアパーチャ１０２とが平行になるように配向されている場合、マスク１００が基板１３８に接触していなければ、アパーチャ１０２により規定される領域を超えて、イオンを注入することができる。従って、アパーチャ１０２とイオンビームとを直交するように配向させることにより、マスク１００を基板１３８の上流に位置決めすることができ、こうしてマスクを非接触の「バーチャルマスク」にすることができる。同時に、この配向により、マスク１００と基板１３８とが独立して動くことが可能になる。
【００４６】
さらに、マスク１００が導電性で接地される場合、プラズマフラッドガンのような電荷中和構成要素を不必要にするために、マスク１００はビームの電荷中和を提供することもできる。
【００４７】
図４を参照するに、本発明の一実施形態による、太陽電池を製造するための技術が示されている。本実施形態では、マスク１００を基板１３８の上流に位置決めすることができる。本実施形態では、マスク１００は、図３に示すものと同様にすることができる。基板１３８及びマスク１００の上流のイオン源３８０内で、イオン３１２を発生することができる。発生したイオン３１２を、リボンイオンビーム３１２の形態で基板１３８へ指向させることができる。リボンイオンビームが好ましいけれども、本発明では、スポットイオンビームは除外されない。図に例示するように、イオン３１２の一部がアパーチャ１０２を通過して、基板１３８に注入されて、注入領域１０３を形成することができる。
【００４８】
図３に示すように、アパーチャ１０２に対しほぼ垂直に配向され、水平方向に調整されたリボンイオンビーム３１２を用いる場合、イオン３１２は、水平方向、ｘ軸に沿って０°で基板に接近することができる。イオンは注入領域１０３を形成することができ、注入領域１０３は水平方向に沿ってdiの寸法を有することができ、diは水平方向に沿ったアパーチャの寸法daにほぼ等しい。たとえマスク１００が基板１３８から離れていても、ほぼ均一な明確に規定された注入領域１０３を水平方向に沿って形成することができる。そういうわけで、たとえイオン注入システム３００を一方向（例えば垂直方向）に沿って調整していなくとも、マスク１００はイオン注入システム３００の使用を可能にすることができる。さらに、マスク１００は基板１３８に接触する必要はなく、基板１３８とマスク１００とを独立にすることを可能にする。そのような利点により、太陽電池の製造技術の効率を増大することができる。
【００４９】
本開示では、例えば、太陽電池のような、基板を製造するための新規な技術を開示する。本明細書で用いている用語及び表現は、説明の用語として用い、限定の用語として用いてはおらず、そのような用語及び表現の使用では、図示し説明した特徴（又はそれらの一部の）のあらゆる等価物を除外する意図はない。特許請求の範囲内で様々な変更ができることも認められる。他の変更、変形および代案も可能である。従って、以上の説明は例に過ぎず、限定することを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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