(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中において、太陽電池用の基板を収容するトレイと該トレイに対して移動可能なように連結機構で一体化されたマスクとを有する搬送容器における該マスクを、前記基板に対して位置決めされた状態で該基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置、または前記基板の表面上から退避した第２の位置、に配置する配置工程と、
真空中において、前記マスクが前記第１の位置にある状態で、前記基板の表面の第１の領域にイオン注入を行う第１の注入工程と、
真空中において、前記マスクが前記第２の位置にある状態で、前記基板の表面の第２の領域にイオン注入を行う第２の注入工程と、
を含ことを特徴とするイオン注入方法。
【請求項２】
前記配置工程において、前記マスクを第１の位置に配置し、
前記第１の注入工程の後に前記第２の注入工程を実行することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入方法。
【請求項３】
前記基板をアニールするアニール工程を含み、
前記アニール工程は、前記第２の注入工程の後に、前記マスクを前記第２の位置に配置した状態で実行されることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン注入方法。
【請求項４】
真空中において、前記マスクを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる移動工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のイオン注入方法。
【請求項５】
前記第１の注入工程と前記第２の注入工程との間に前記移動工程を実行することを特徴とする請求項４に記載のイオン注入方法。
【請求項６】
イオン注入装置の内部へ太陽電池用の基板を搬送する搬送容器であって、
太陽電池用の基板を所定の位置に収容するトレイと、
前記基板に対して位置決めされた状態で該基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置と、前記基板の表面上から退避した第２の位置との間を移動するマスクと、
前記マスクが前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動できるように、前記マスクと前記トレイとを連結する連結機構と、
を備えることを特徴とする搬送容器。
【請求項７】
前記トレイは、前記基板を所定の位置に位置決めする位置決め部を有し、
前記マスクは、前記第１の位置において前記基板または前記トレイに対して当接することで位置決めされる当接部を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の搬送容器。
【請求項８】
前記トレイは、複数の前記基板を基板毎に収容する複数の収容部を有することを特徴とする請求項６または７に記載の搬送容器。
【請求項９】
太陽電池用の基板にイオンを注入するイオン注入装置であって、
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の搬送容器が載置される載置部と、
前記搬送容器が収容する基板に対してイオン注入を行うイオン注入源と、
イオン注入源が配置された処理室を真空状態にする真空装置と、
前記搬送容器を前記載置部から前記処理室まで搬送する搬送部と、
真空状態である前記処理室において、前記搬送容器のマスクを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる移動機構と、
を備えることを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入方法、搬送容器及びイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコンなどの半導体材料が光を吸収した際に発生する電子正孔対が、電池内部に形成されたｐｎ接合等による電界によって、電子はｎ層側へ、正孔はｐ層側へ移動することで、外部回路へ電流として取り出される。ｐｎ接合やコンタクト層の形成には、局所的に不純物の濃度や種類を異ならせる処理が必要である。このような処理の一つとして、イオン注入技術が利用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、太陽電池の効率が向上する不純物プロファイルを実現すべく、基板表面に複数回のイオン注入を行う装置が開示されている。この装置では、真空状態の装置内で基板に対して第１のイオン注入を行った後、装置の内部において基板の上にマスクを配置し、引き続き第２のイオン注入が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５１３９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、真空中の装置内部における基板とマスクとの位置決めは容易ではない。また、マスクが消耗したり汚れたりした場合には交換する必要が生じるが、真空状態を解除して装置を停止させなければならず、装置停止時間の増大による太陽電池の生産コストの上昇を招くことになる。
【０００６】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、太陽電池用の基板表面へのイオン注入を行う装置における生産性を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のイオン注入方法は、大気中において、太陽電池用の基板を収容するトレイと一体的に用いられるマスクを、基板に対して位置決めされた状態で該基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置、または基板の表面上から退避した第２の位置、に配置する配置工程と、真空中において、マスクが第１の位置にある状態で、基板の表面の第１の領域にイオン注入を行う第１の注入工程と、真空中において、マスクが第２の位置にある状態で、基板の表面の第２の領域にイオン注入を行う第２の注入工程と、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様は、搬送容器である。この搬送容器は、イオン注入装置の内部へ太陽電池用の基板を搬送する搬送容器であって、太陽電池用の基板を所定の位置に収容するトレイと、基板に対して位置決めされた状態で該基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置と、基板の表面上から退避した第２の位置との間を移動するマスクと、マスクが第１の位置と第２の位置との間で移動できるように、マスクとトレイとを連結する連結機構と、を備える。
【０００９】
本発明の更に別の態様は、イオン注入装置である。このイオン注入装置は、太陽電池用の基板にイオンを注入するイオン注入装置であって、搬送容器が載置される載置部と、搬送容器が収容する基板に対してイオン注入を行うイオン注入源と、イオン注入源が配置された処理室を真空状態にする真空装置と、搬送容器を載置部から処理室まで搬送する搬送部と、真空状態である処理室において、搬送容器のマスクを第１の位置と第２の位置との間で移動させる移動機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池用の基板表面へのイオン注入を行う装置における生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る搬送容器の上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】搬送容器のトレイ部分の上面図である。
【図３】図１（ｂ）に示すＢ領域の拡大図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）は、トレイとマスクとの連結機構の一例を模式的に示した図である。
【図５】第１の実施の形態に係るイオン注入装置の構成を模式的に示した図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施の形態に係るイオン注入方法による、基板内での不純物濃度の変化を説明するための模式図である。
【図７】第１の実施の形態に係るイオン注入方法の概略を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係るイオン注入装置の構成を模式的に示した図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第２の実施の形態に係るイオン注入方法による、基板内での不純物濃度の変化を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１３】
本実施の形態に係るイオン注入方法は、大気中において、太陽電池用の基板を収容するトレイと一体的に用いられるマスクを、基板に対して位置決めされた状態で該基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置、または基板の表面上から退避した第２の位置、に配置する配置工程と、真空中において、マスクが第１の位置にある状態で、基板の表面の第１の領域にイオン注入を行う第１の注入工程と、真空中において、マスクが第２の位置にある状態で、基板の表面の第２の領域にイオン注入を行う第２の注入工程と、を含む。ここで、「表面」とは、基板の上、下いずれかの面に限定されるものではなく、表裏の両面を含むものである。
【００１４】
このように、不純物をイオンとして注入する工程を少なくとも２段階含むイオン注入方法の場合、マスクを用いることで、各注入工程においてイオンが注入される領域をそれぞれ異ならせることができる。このような注入工程は、太陽電池セルの製造において、例えば、選択エミッタを形成する際に採用されうる。例えば、第１の注入工程は、選択エミッタの形成に使用できる。太陽電池用の基板としては、シリコンの単結晶ウェハなどが用いられる。
【００１５】
マスクは、基板の所定の領域を覆うことで、覆われた領域以外の基板表面にイオンが注入されることを許容する。マスクには、所定のパターンのスリットが形成されており、そのパターンに応じて基板表面にイオンが注入されるため、基板の所定の領域に精度よく不純物をドーピングする必要がある場合、基板とマスクとの位置決め精度が重要となる。
【００１６】
例えば、真空中の装置内部において基板に対してマスクを移動し、基板とマスクとの位置決めを行うことも可能であるが、精度の高い位置決めを迅速に行うことは困難であり、装置も複雑化する。また、マスクが消耗したり汚れたりした場合には交換する必要が生じるが、真空状態を解除して装置を停止させなければならず、装置停止時間の増大による太陽電池の生産コストの上昇を招くことにもなる。
【００１７】
これに対して、本実施の形態に係るイオン注入方法は、太陽電池用の基板を収容するトレイと一体的に用いられるマスクを、基板に対して位置決めされた状態でその基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置、または基板の表面上から退避した第２の位置、に配置する工程を、大気中において行っている。そのため、トレイに対するマスクの配置を容易に行える。特に、大気中においてマスクを第１の位置に配置する場合は、イオン注入が行われる真空装置内で基板とマスクとの位置決めを改めて行う必要がない。また、トレイに対して大気中でマスクを配置するため、マスクの消耗や汚れを確認しやすく、交換も極めて容易となる。なお、「大気中」とは、必ずしも１気圧前後の雰囲気だけではなく、真空装置のような大掛かりな装置を必要とせずに簡便に実現できる作業雰囲気も含みうる。
【００１８】
マスクは、トレイと一体的に用いることが可能な形状であればよく、例えば、トレイと同程度の大きさで、基板を覆うような板状のカバー形状が好適である。これにより、基板を収容したトレイとマスクとを一体にした搬送容器の状態での厚みを薄くでき、積載スペースや搬送スペースを少なくできる。マスクは、例えば、シリコン、カーボン、ガラスなどの少なくとも一つを主成分とする材料が好適である。また、マスクは、例えば、金属やセラミックスなどを用いることも可能である。
【００１９】
ここで、マスクが「トレイと一体的に用いられる」とは、分離しないように互いに一部が連結されている場合だけではなく、分離可能な場合も含まれる。これらの場合、マスクとトレイとの間に他の部材が介されていてもよい。また、マスクが「基板に対して位置決めされた状態」とは、マスクが直接基板に対して位置決めされている状態だけではなく、他の部材（例えばトレイ）を介してマスクが間接的に基板に対して位置決めされている状態も含まれる。つまり、マスクとトレイとが位置決めされており、トレイと基板とが位置決めされている結果、マスクと基板とが位置決めされるような場合である。また、マスクが「基板の表面上から退避した」とは、基板の表面上から完全に退避した場合だけではなく、イオン注入の際にマスクが機能しない程度に基板の表面上から移動した場合も含まれる。
【００２０】
［第１の実施の形態］
次に、イオン注入装置の構成を例示しながら、本実施の形態に係る搬送容器やイオン注入方法について説明する。
【００２１】
（搬送容器）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る搬送容器の上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２は、搬送容器のトレイ部分の上面図である。なお、図２ではマスクの図示を省略してある。
【００２２】
図１に示す搬送容器１０は、後述するイオン注入装置の内部へ太陽電池用の基板を搬送するためのものである。搬送容器１０は、太陽電池用の基板１１を所定の位置に収容するトレイ１２と、基板の表面の一部の領域を覆うマスク１４と、トレイ１２とマスク１４とを連結する連結機構（図１では不図示）とを備える。なお、連結機構の具体例については後述する。
【００２３】
図２に示すように、トレイ１２は、複数の基板１１を基板毎に収容する複数の収容部１２ａを有している。本実施の形態に係るトレイ１２の例では、収容部１２ａとして、縦３つ、横３つに区画された９つの凹部が形成されており、各凹部に基板１１が収容される。各凹部は、基板サイズに合った正方領域であり、基板の許容誤差と収納余裕を有したものである。各凹部は、例えば、一辺が１５０〜２５０ｍｍ程度の正方領域である。
【００２４】
マスク１４には、複数のスリット１４ａが形成されている。隣接するスリットとの間隔は、現行の選択エミッタの例では、２〜４ｍｍ程度、ステンシル幅は１００〜５００μｍ程度である。
【００２５】
図３は、図１（ｂ）に示すＢ領域の拡大図である。トレイ１２は、収容部１２ａの外縁部１２ｂが底部１２ｃに向かって斜め（いわゆるテーパ）に形成されている。そのため、基板１１をトレイ１２に装着する際に、収容部１２ａの底部１２ｃに対して基板１１がずれた状態であっても、基板１１の縁部１１ａが外縁部１２ｂに沿って徐々に所定の位置である底部１２ｃに向かってその位置が修正される。これにより、基板１１は、最終的には底部１２ｃの所定の位置に位置決めされることになる。このように、外縁部１２ｂと底部１２ｃとにより、基板１１が所定の位置に位置決めされる。
【００２６】
図４（ａ）、図４（ｂ）は、トレイとマスクとの連結機構の一例を模式的に示した図である。図４（ａ）は、マスクが基板に対して位置決めされた状態でその基板の表面の一部の領域を覆う第１の位置Ｐ１にある状態を示し、図４（ｂ）は、基板の表面上から退避した第２の位置Ｐ２にある状態を示している。
【００２７】
図４（ａ）に示す第１の位置Ｐ１にあるトレイ１２とマスク１４とは、例えば、互いの一方に形成された溝１２ｄ（または凸条１４ｂ）と凸条１４ｂ（または溝１２ｄ）とが係合することで連結機構を実現している。これにより、マスク１４を第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で確実に移動させることができる。また、マスク１４は、第１の位置Ｐ１において基板１１またはトレイ１２に対して当接することで位置決めされる当接部１４ｃを有する。これにより、マスク１４を第１の位置Ｐ１へ移動、配置させるだけで、基板１１に対するマスク１４の位置決めが可能となる。
【００２８】
（イオン注入装置）
図５は、第１の実施の形態に係るイオン注入装置１００の構成を模式的に示した図である。図５に示すように、イオン注入装置１００は、本実施の形態に係るイオン注入方法を提供するための装置である。イオン注入装置１００は、搬送ロボット１１２から搬送された搬送容器１０を一時的に収容し、かつ、大気から真空への連結をするための粗引き機構と窒素等によるベント機構とを有するロードロックチャンバ（以下、適宜「ＬＣ」と称する。）１１４と、真空状態またはそれに近い状態に維持され、各々イオン注入源１３２，１３４を有するプロセスチャンバ（以下、適宜「ＰＣ」と称する。）１１８ａ，１１８ｃと、その前後に配置され、内部にマスク駆動機構を有し、真空状態またはそれに近い状態に維持できる３つのバッファチャンバ（以下、適宜「ＢＣ」と称する）１１６，１１８ｂ，１２０と、真空チャンバの外部へ搬送容器１０を排出する際に、一時的に搬送容器１０を留め置き、真空から大気への連結をするための、窒素等によるベント機構を有するくアンロードロックチャンバ（以下、適宜「ＵＬＣ」と称する。）１２２とを備える。
ここでＢＣ１１６，１１８ｂ，１２０は、真空連結による影響を緩和し、ＰＣ１１８ａとＰＣ１１８ｃの圧力安定を目的として設置されるため、ＬＣ、ＰＣのサイズの工夫、マスク駆動機構の他への配置変えにより、省略することも可能である。
【００２９】
また、イオン注入装置１００は、前工程から搬送ロボット１１２が運んできた搬送容器１０が載置される載置部１２４と、前述の搬送容器１０を載置部１２４から各チャンバに向けて搬送する搬送部１２５とを備える。前工程としては、基板の表面に凹凸（テクスチャ）構造を形成する工程が挙げられる。この工程は、太陽電池における光の吸収を高めるべく基板表面での光の散乱を実現するために行われる工程である。搬送部１２５は、例えば、ベルト駆動システムによって実現される。本実施の形態に係る搬送部１２５は、イオン注入装置１００の内部を搬送容器１０が直線的かつ連続的に移動できるように設けられている。
【００３０】
図５に示すイオン注入装置１００では、搬送容器１０は、大気中においてマスクを第１の位置Ｐ１に配置した状態で載置部１２４に置かれる。載置部１２４に載置された搬送容器１０は、搬送部１２５によりＬＣ１１４に送出される。ＬＣ１１４に搬送容器が搬入されると、載置部１２４との間のゲートバルブ１２６が閉じられ、ＬＣ１１４に接続されたラフィングポンプにより、ＬＣ１１４が所定の粗引き真空度に達すると、ＢＣ１１６との間のゲートバルブ１２８が開かれる。そして、搬送容器１０がＢＣ１１６へ送出された後に、ゲートバルブ１２８は閉じられ、ＬＣ１１４は次の搬送容器の搬入のために、窒素等でベントされる。
【００３１】
ＢＣ１１６の内部は、ターボ分子ポンプ（以下、適宜「ＴＭＰ」と称する。）１２９により常時高真空に維持されているため、ＢＣ１１６に搬入された搬送容器は瞬時に高真空の雰囲気に到達するとともに、この段階で、搬送容器１０のマスクの位置を第２の位置Ｐ２へ移動する。マスクの移動完了後、ＢＣ１１６とイオン注入が行われるＰＣ１１８との間に設けられているゲートバルブ１３０が開かれ、ＢＣ１１６からＰＣ１１８の内部へ搬送容器１０がベルトに乗って搬送され、その後ゲートバルブ１３０は閉じられる。
【００３２】
ＰＣ１１８は、途中にゲートバルブを配置せず、高真空で連結された３つの処理室ＰＣ１１８ａ，ＢＣ１１８ｂ，ＰＣ１１８ｃで構成される。ＰＣ１１８ａ，１１８ｃには、各々異なる条件でセッティング可能なイオン注入源１３２，１３４配置されている。また、ＰＣ１１８ａ，ＢＣ１１８ｂ，ＰＣ１１８ｃに対応した３つのＴＭＰ１３６，１３８，１４０が設けられている。ＴＭＰ１３６，１３８，１４０は、ＰＣ１１８を真空状態にすることができる。
【００３３】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の実施の形態に係るイオン注入方法による、基板内での不純物濃度の変化を説明するための模式図である。以下では、基板１１がｐ型シリコンウェハ（図６（ａ））の場合について説明するが、もちろんｎ型シリコンウェハの場合や、他の種類の半導体基板の場合であってもよい。
【００３４】
ＰＣ１１８の内部に搬送された搬送容器１０は、ＰＣ１１８ａの段階では、マスク１４が第２の位置Ｐ２に配置された状態である。この状態で、イオン注入源１３２は、ｎ型の不純物を含むＰＨ３ガス等をアーク放電や高周波放電によりイオン化し、これを電界加速した後、基板１１の表面全体に対してイオン注入する。これにより、図６（ｂ）に示すように、基板１１の表面全体にｎ層１１ｂが形成される。
【００３５】
その後、基板１１を収容する搬送容器１０は、次のＢＣ１１８ｂに搬送される。真空が維持されている処理室１１８ｂにおいては、搬送容器１０のマスク１４が、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動される。マスク１４を第２の位置から第１の位置へ移動させる移動機構は種々あるが、例えば、ＰＣ１１８の内部に配置されたロボットアームにより実現してもよい。あるいは、搬送されてくる搬送容器１０やマスク１４の一部と係合することでマスク１４をトレイ１２に対して動かす係合部を、ＰＣ１１８の内部に設けてもよい。いずれにしても、これらの移動機構は、マスク１４と基板１１との精度の高い位置決めを必要とせず、マスク１４を単に第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で移動できるだけの機能があればよいため、構成を簡易にできる。また、マスク１４を単に第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で移動するだけであれば、真空中であっても、特段の困難はない。
【００３６】
マスク１４が第１の位置Ｐ１に配置された状態の搬送容器１０は、次のＰＣ１１８ｃに搬送される。イオン注入源１３４は、ｎ型の不純物を含むＰＨ３ガス等をアーク放電や高周波放電によりイオン化し、これを電界加速した後、基板１１の表面の所定の領域に対してイオン注入する。これにより、図６（ｃ）に示すように、基板１１の表面の所定の領域に、ｎ層１１ｂよりも不純物濃度が高いｎ＋層１１ｃが形成される。この様なエミッタ構造は、選択エミッタ層と呼ばれるものであり、太陽電池製造の後工程において形成されるフィンガー（櫛歯）電極と基板１１との接触抵抗の低減に寄与する。
【００３７】
２段階の注入工程が終了すると、ゲートバルブ１４２が開かれ、搬送容器１０が次のＢＣチャンバ１２０に搬送された後、ゲートバルブ１４２が閉じられる。真空チャンバ１２０には、所定の真空度を実現するためのＴＭＰ１４４が設けられている。ゲートバルブ１４２が閉じられると、真空チャンバ１２０とＵＬＣ１２２との間にあるゲートバルブ１４５が開かれ、搬送容器１０は、ＵＬＣ１２２に搬送され、ゲートバルブ１４５が閉じられる。その後、ＵＬＣ１２２は窒素等によりベントされ、続いてゲートバルブ１４６が開かれ、搬送容器１０は、大気中に搬出される。搬送容器１０が大気搬出されると、ゲートバルブ１４６は再び閉じられ、次の搬送容器１０を搬出するために、ＵＬＣ１２２はラフィングポンプにより、粗引きされる。イオン注入装置１００の下流側には、イオン注入が行われた基板１１を保持している搬送容器１０を、その後の工程に搬送するための搬送ロボット１４８が配置されている。そして、搬送されてきた搬送容器１０は、順次搬送ロボット１４８に収容され、後工程に運ばれる。なお、この時点でマスクに異常を発見した場合には容易に交換できるため、真空装置内のマスクの交換のように装置を停止する必要がなく、装置のダウンタイムの低減が図られ、生産性を向上できる。
【００３８】
図７は、第１の実施の形態に係るイオン注入方法の概略を説明するためのフローチャートである。上述のように、大気中において、マスク１４をトレイ１２に対して第１の位置Ｐ１に配置した搬送容器１０を準備する（Ｓ１０）。そして、搬送容器１０をイオン注入装置１００の内部へ搬送する（Ｓ１２）。搬送容器１０は、ＢＣ１１６の内部において、マスク１４が第２の位置Ｐ２に移動させられる（Ｓ１６）。そして、ＰＣ１１８のＰＣ１１８ａにおいて、基板１１に対する全面注入を行うべく第２の注入工程が実行される（Ｓ１８）。
【００３９】
次に、搬送容器１０は、ＢＣ１１８ｂにおいて、マスク１４が第１の位置Ｐ１に移動させられる（Ｓ２０）。そして、ＰＣ１１８ｃにおいて、基板１１に対する選択注入を行うべく第１の注入工程が実行され（Ｓ２０）、注入完了後、搬送容器１０は装置外へ搬送される（Ｓ２２）。
【００４０】
上述のように、基板１１を収容しているトレイ１２に対してマスク１４が配置される位置が、所定の第１の位置Ｐ１または第２の位置Ｐ２になるよう予め構成されている搬送容器１０により、真空中で改めてトレイやマスクの位置を正確に検出する必要がない。そのため、位置の検出や位置合わせが必要なくなり、イオン注入装置における生産性を向上できる。仮に、基板が、マスクが第２の位置の状態でイオン注入された後に、マスクを第１の位置に移動させてイオン注入する場合であっても、トレイに対して所定の第１の位置にマスクを移動させるだけで、マスクと基板との精度の高い位置合わせが可能となる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態に係るイオン注入装置２００の構成を模式的に示した図である。なお、第１の実施の形態に係るイオン注入装置１００と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。本実施の形態に係るイオン注入装置２００の主な特徴は、イオン注入を行った基板に対してアニール処理を行うアニール室が設けられている点、第１の注入工程の後に第２の注入工程を実行する点である。
【００４２】
第１の実施の形態と同様に、搬送容器１０は、大気中においてマスクを第１の位置Ｐ１に配置した状態で載置部１２４に置かれる。搬送容器１０は、その状態で、ＬＣ１１４及びＢＣ１１６を経て、イオン注入が行われるＰＣ１１８内に搬送される。このように、第２の実施の形態では、ＢＣ１１６において搬送容器１０のマスクの位置を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ移動することはしないため、ＢＣ１１６にマスクの位置を移動させるための移動機構を設ける必要がない。
【００４３】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第２の実施の形態に係るイオン注入方法による、基板内での不純物濃度の変化を説明するための模式図である。基板１１は、第１の実施の形態と同様にｐ型シリコンウェハ（図９（ａ））である。
【００４４】
ＰＣ１１８の内部に搬送された搬送容器１０は、処理室１１８ａの段階では、マスク１４が第１の位置Ｐ１に配置された状態である。この状態で、イオン注入源１３２は、ｎ型の不純物を含むＰＨ３ガス等をアーク放電や高周波放電によりイオン化し、これを電界加速した後、基板１１の表面の所定の領域に対してイオン注入する。これにより、図９（ｂ）に示すように、基板１１の表面の所定の領域に、不純物濃度が高いｎ＋層１１ｃが形成される。
【００４５】
その後、基板１１を収容する搬送容器１０は、次の処理室１１８ｂに搬送される。真空が維持されている処理室１１８ｂにおいては、搬送容器１０のマスク１４が、前述の移動機構により第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ移動される。処理室１１８ｂには、マスク１４を第１の位置から第２の位置へ移動させる移動機構が設けられている。
【００４６】
マスク１４が第２の位置Ｐ２に配置された状態の搬送容器１０は、次の処理室１１８ｃに搬送される。イオン注入源１３４は、ｎ型の不純物を含むＰＨ３ガス等をアーク放電や高周波放電によりイオン化し、これを電界加速した後、基板１１の表面全体に対してイオン注入する。これにより、図９（ｃ）に示すように、ｎ＋層１１ｃを含む基板１１の表面全体にｎ層１１ｂが形成される。このように、第２の実施の形態に係るイオン注入方法では、第１の注入工程とマスクの移動工程と第２の注入工程とが、この順に真空を破壊することなく連続的に行うことができる。
【００４７】
２段階の注入工程が終了すると、ゲートバルブ１４２が開かれ、搬送容器１０が次の真空チャンバ１２０に搬送された後、ゲートバルブ１４２が閉じられる。真空チャンバ１２０には、所定の真空度を実現するためのＴＭＰ１４４が設けられている。ゲートバルブ１４２が閉じられると、真空チャンバ１２０と隣接する真空チャンバ１５０との間にあるゲートバルブ１４５が開かれ、搬送容器１０が次の真空チャンバ（バッファチャンバ）１５０に搬送された後、ゲートバルブ１４５が閉じられる。このバッファチャンバは、高真空に維持されず、引き続き、窒素等によりベント処理され、次のアニール室に接続されるが、アニール室がランプアニール等、高真空下でも処理可能なタイプの場合は、このバッファチャンバ自身も省略できる。
【００４８】
次に、ゲートバルブ１５２が開かれ、搬送容器１０が次のアニール室１５４に搬送された後、ゲートバルブ１５２が閉じられる。アニール室１５４には、基板をアニールするための加熱手段１５６が設けられている。加熱手段１５６としては、例えば、電熱線の他、レーザ加熱、加熱ランプ等が用いられる。アニール工程では、基板全体を加熱する必要があるため、基板の表面をマスクが覆っている状態（マスクが第１の位置にある状態）は好ましくない。イオン注入装置２００では、基板１１をアニールするアニール工程が第２の注入工程の後に実行されるため、マスクが第２の位置にある状態で搬送容器１０をアニール室１５４に搬送できる。この場合、アニール室１５４において基板の表面は加熱手段１５６に対して露出しており、マスクが第２の位置にある状態での均一なアニールが可能である。また、マスクの位置を移動させる移動機構を、ＰＣ１１８の下流側に設ける必要がない。
【００４９】
次に、ＵＬＣ１２２との間にあるゲートバルブ１５７が開かれ、搬送容器１０は、ＵＬＣ１２２に搬送され、ゲートバルブ１５７が閉じられる。そして、最後にゲートバルブ１４６が開かれ、搬送容器１０は、大気中に搬出される。
【００５０】
以上説明したように、本発明の一実施の形態によれば、太陽電池用の基板表面へのイオン注入を行うイオン注入装置における生産性を向上できる。また、予め基板とマスクとの位置決めがされている搬送容器を装置の内部に導入するため、基板とマスクとの位置決めに、ＸＹステージ、光学検知システム等の複雑で高価な位置きめ機構が不要となり、製造装置のコストを低減できる。また、真空チャンバのようなプロセス処理室の内部での、基板とマスクとの位置決め処理が簡易化、省力化されるため、太陽電池用の基板の処理能力が向上する。また、マスクは、一連のプロセス処理後にトレイと一緒に大気中に排出されるため、マスクスリットの磨耗、不純物の堆積等に伴うマスク交換、洗浄等のメンテナンス及びその管理が容易となる。
【００５１】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態におけるイオン注入方法、イオン注入装置、搬送容器などにおいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００５２】
搬送容器は、上述のような複数の基板を同時に装填可能なバッチトレイタイプだけでなく、枚葉タイプであってもよい。
【００５３】
トレイの形状は、基板装填時にトレイに対して機械的に許容誤差範囲内で位置決め装填される機構であれば、上述の形状でなくてもよい。
【００５４】
第１の注入工程及び第２の注入工程は、選択エミッタ層と、全面エミッタ層とを形成する場合に限られず、太陽電池や半導体のその他の製造工程に用いることも可能である。
【００５５】
マスクは、上述のようなトレイに対して一方向にスライドする構造に限らず、トレイの一辺と平行な回転軸を中心に開閉する構造であっても、また、分割タイプで複数方向に開閉する構造であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
Ｐ１  第１の位置、  Ｐ２  第２の位置、  １０  搬送容器、  １１  基板、  １１ａ  縁部、  １２  トレイ、  １２ａ  収容部、  １２ｂ  外縁部、  １２ｃ  底部、  １４  マスク、  １４ａ  スリット、  １４ｃ  当接部、  １００  イオン注入装置、  １２４  載置部、  １２５  搬送部、  １３２，１３４  イオン注入源、  １５４  アニール室、  １５６  加熱手段、  ２００  イオン注入装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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