(57)【要約】  本発明は、概して、１つ以上のガス導入管を隠す１つ以上の冷却アノードを含み、冷却アノードとガス導入管の両方が、スパッタリングチャンバ内で、１つ以上のスパッタリングターゲットと１つ以上の基板の間で画定された処理空間にまたがっている。ガス導入管は、ガス出口を有しており、導入されたガスが、１つ以上の基板から離れる方向に向いている。ガス導入管は、酸素等の反応性ガスを、スパッタリングチャンバに導入し、反応性スパッタリングによりＴＣＯフィルムを堆積する。複数工程のスパッタリングプロセス中、ガスフロー（即ち、ガスの量とガスの種類）、ターゲットと基板の間の間隔及びＤＣ電力を変更して所望の結果を得る。
2009532589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理蒸着装置であって、
１つ以上のスパッタリングターゲットと、
基板サポートと、
前記１つ以上のスパッタリングターゲットと前記基板サポートの間に配置された１つ以上のアノードと、
前記１つ以上のアノード及び１つ以上のガス源と結合した１つ以上のガス分配管とを含む装置。
【請求項２】
前記１つ以上のガス源が、酸素源を含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記１つ以上のアノードが、夫々、冷却流体が流れる流路を画定する本体を含む請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記１つ以上のガス分配管が、前記１つ以上のアノードと前記基板サポートの間に配置されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記１つ以上のアノードが、夫々、第１の直径を有し、前記１つ以上のガス分配管が、夫々、第２の直径を有し、前記第１の直径が、前記第２の直径より大きい請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記１つ以上のガス分配管及び前記１つ以上のアノードが、クランプにより連結されている請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記クランプが、熱伝導性、導電性又はその両方である材料を含む請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記１つ以上のガス分配管及び前記１つ以上のアノードが、溶接により連結されている請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記１つ以上のガス分配管が、前記基板サポートから離れる方向に１つ以上の開口部を含む請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ以上のガス分配管が、夫々、第１の直径を、前記１つ以上の開口部が、夫々、第２の直径を有し、前記第１の直径が、前記第２の直径より大きい請求項９記載の装置。
【請求項１１】
物理蒸着装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配置された１つ以上のスパッタリングターゲットと、
前記チャンバ本体内に配置された基板サポートと、
前記１つ以上のスパッタリングターゲットと前記基板サポートの間で前記チャンバ内に配置された１つ以上の管であって、アノード及び１つ以上のガス出口を含む前記１つ以上の管とを含む装置。
【請求項１２】
前記アノードが、冷却チャネルを含む請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記１つ以上のガス出口が、前記基板サポートから離れる方向に向いている請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ以上の管が、中空アノード部分と、前記１つ以上のガス出口を有するガス分配部分とを含み、前記第１の中空アノード部分及び前記第１のガス分配部分が、単体片材料である請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のガス分配部分が、前記アノード部分と前記基板サポートの間に配置されている請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記第１のガス分配部分が、１つ以上のガス源に結合している請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記１つ以上のガス源が、酸素源である請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
物理蒸着方法であって、
少なくとも１つの管アセンブリを、１つ以上のスパッタリングターゲットとサセプタの間の処理空間に配置する工程であって、前記管アセンブリが、冷却チャネルを備えたアノードと、ガス分配管とを含む工程と、
前記少なくとも１つの管アセンブリを、前記アノード内を流れる冷却流体により冷却する工程と、
処理ガスを、前記ガス分配管に流す工程と、
前記１つ以上のスパッタリングターゲットからの材料を、基板にスパッタリングする工程とを含む方法。
【請求項１９】
前記１つ以上のスパッタリングターゲットが、亜鉛を含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記スパッタリングが、反応性スパッタリングを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記処理ガスが、不活性ガス、酸素含有ガス、酸素を含有しない添加剤及びこれらの組み合わせを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
透明導電性酸化物が、前記基板にスパッタ堆積される請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
処理ガス流速、前記１つ以上のスパッタリングターゲットに供給される電力、前記基板と１つ以上のスパッタリングターゲットの間の間隔及び基板温度からなる群より選択される１つ以上のパラメータを、スパッタリング中に調節する工程を含む請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記スパッタリングが、摂氏約２５度でなされる請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を、反応性スパッタリングにより、ラージエリア基板上に堆積するための物理蒸着（ＰＶＤ）システム及び方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
マグネトロンを用いたＰＶＤは、材料を基板上に堆積する１つの方法である。ＰＶＤプロセス中、ターゲットは、電気的にバイアスをかけられて、プロセス領域に生成されたイオンが、十分なエネルギーでターゲット表面に衝突して、ターゲットから原子を追い出す。ターゲットにバイアスをかけるプロセスによって、プラズマが生成されて、イオンが原子に衝突して、ターゲット表面からこれを除去するプロセスは、一般的にスパッタリングと呼ばれる。スパッタされた原子は、通常、スパッタコートされている基板に向って移動して、スパッタされた原子は、基板上に堆積する。或いは、原子は、プラズマ中で、酸素や窒素といったガスと反応して、基板上に化合物を反応により堆積する。
【０００３】
直流（ＤＣ）スパッタリング及び交流（ＡＣ）スパッタリングは、ターゲットにバイアスをかけて、ターゲットにイオンを引き付けるスパッタリングの形態である。ターゲットは、約−１００〜−６００Ｖの負のバイアスをかけられて、作用ガス（例えば、アルゴン）の正イオンが、ターゲットに引き付けられて、原子をスパッタする。スパッタチャンバの側部をシールドによりカバーして、チャンバ壁をスパッタ堆積から保護してもよい。シールドは、電気的に接地されていて、ターゲットカソードの反対にアノードが提供されて、ターゲットの電力を、スパッタチャンバにおいて生成されたプラズマに容量結合する。
【０００４】
スパッタリング中、材料は、チャンバ内で露出した表面にスパッタされて、堆積する。温度が処理温度より低い非処理温度まで変動すると、チャンバの露出した表面に堆積した材料は、剥がれ落ちて、基板を汚染する。
【０００５】
薄膜を、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ基板、太陽電池パネル基板及びその他基板等のラージエリア基板に堆積する時、基板での均一な堆積は難しい。従って、ＰＶＤチャンバにおける剥離を減じ、且つ、基板上に均一に堆積することが業界では必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、概して、１つ以上のガス導入管を隠す１つ以上の冷却アノードを含み、冷却アノードとガス導入管の両方が、スパッタリングチャンバ内で、１つ以上のスパッタリングターゲットと１つ以上の基板の間で画定された処理空間にまたがっている。ガス導入管は、ガス出口を有しており、導入されたガスが、１つ以上の基板から離れる方向に向いている。ガス導入管は、酸素等の反応性ガスを、スパッタリングチャンバに導入し、反応性スパッタリングによりＴＣＯフィルムを堆積する。複数工程のスパッタリングプロセス中、ガスフロー（即ち、ガスの量とガスの種類）、ターゲットと基板の間の間隔及びＤＣ電力を変更して所望の結果を得る。
【０００７】
一実施形態において、物理蒸着装置が開示されている。装置は、１つ以上のスパッタリングターゲットと、基板サポートと、１つ以上のスパッタリングターゲットと基板サポートの間に配置された１つ以上のアノードと、１つ以上のアノード及び１つ以上のガス源と結合した１つ以上のガス分配管とを含む。
【０００８】
他の実施形態において、物理蒸着装置が開示されている。装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配置された１つ以上のスパッタリングターゲットと、チャンバ本体内に配置された基板サポートと、１つ以上のスパッタリングターゲットと基板サポートの間でチャンバ内に配置された１つ以上の管であって、アノード及び１つ以上のガス出口を含む１つ以上の管とを含む。
【０００９】
更に他の実施形態において、物理蒸着方法が開示されている。方法は、少なくとも１つの管アセンブリを、１つ以上のスパッタリングターゲットとサセプタの間の処理空間に配置する工程であって、管アセンブリが、冷却チャネルを備えたアノードと、ガス分配管とを含む工程と、少なくとも１つの管アセンブリを、アノード内を流れる冷却流体により冷却する工程と、処理ガスを、ガス分配管に流す工程と、１つ以上のスパッタリングターゲットからの材料を、基板にスパッタリングする工程とを含む。
【詳細な説明】
【００１０】
本発明は、概して、１つ以上のガス導入管を隠す１つ以上の冷却アノードを含み、冷却アノードとガス導入管の両方が、スパッタリングチャンバ内で、１つ以上のスパッタリングターゲットと１つ以上の基板の間で画定された処理空間にまたがっている。ガス導入管は、ガス出口を有しており、導入されたガスが、１つ以上の基板から離れる方向に向いている。ガス導入管は、酸素等の反応性ガスを、スパッタリングチャンバに導入し、反応性スパッタリングによりＴＣＯフィルムを堆積する。複数工程のスパッタリングプロセス中、ガスフロー（即ち、ガスの量とガスの種類）、ターゲットと基板の間の間隔及びＤＣ電力を変更して所望の結果を得る。
【００１１】
本発明の具体例を説明する。本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ（商標名）より入手可能な４３００ＰＶＤチャンバ等のラージエリア基板を処理するためのＰＶＤチャンバに用いられる。ただし、スパッタリングターゲットは、ラージエリア円形基板を処理するために構成されたシステムや他のメーカーにより製造されたシステムをはじめとする他のシステム構成にも有用であるものと考えられる。
【００１２】
図１Ａは、本発明の一実施形態によるＰＶＤチャンバ１００の概略断面図である。図１Ｂは、図１Ａの拡大図である。チャンバ１００は、真空ポンプ１１４により排気される。チャンバ１００内で、基板１０２は、ターゲット１０４の反対に配置される。基板は、チャンバ１００内のサセプタ１０６に配置されてもよい。サセプタ１０６は、排気され、矢印Ａに示されるように、アクチュエータ１１２により昇降される。サセプタ１０６を上昇すると、基板１０２が処理位置まで持ち上げられ、降下すると、基板１０２がチャンバ１００から取り出される。リフトピン１０８は、サセプタ１０６が降下した位置にある時、基板１０２をサセプタ１０６の上に持ち上げる。接地ストラップ１１０は、処理中、サセプタ１０６を接地する。サセプタ１０６は、処理中に持ち上がって、均一な堆積を支援する。
【００１３】
ターゲット１０４は、１つ以上のターゲット１０４を含んでいてもよい。一実施形態において、ターゲット１０４は、ラージエリアスパッタリングターゲット１０４を含む。他の実施形態において、ターゲット１０４は、複数のタイルを含む。更に他の実施形態において、ターゲット１０４は複数のターゲットストリップを含む。更に他の実施形態において、ターゲットは、１つ以上の円柱状回転ターゲットを含む。ターゲット１０４は、ボンディング層１３４により、バッキングプレート１１６にボンドされてもよい。ターゲット１０４の温度を制御するために、冷却チャネル１３６が、バッキングプレート１１６にあってもよい。１つ以上のマグネトロン１１８が、バッキングプレート１１６の背面に配置されていてもよい。マグネトロン１１８は、直線運動又は二次元経路で、バッキングプレート１１６を横断してスキャンする。チャンバの壁は、暗部シールド１２０及びチャンバシールド１２２により堆積からシールドされていてもよい。
【００１４】
接地されたチャンバ壁は、アノードとして機能し、プラズマから電子を引き付けて、チャンバ壁近くに高密度のプラズマを形成する傾向がある。チャンバ壁近くの高密度のプラズマにより、チャンバ近くの基板の堆積を増大し、チャンバ壁から離れた堆積を減少する。一方、接地されたサセプタ１０６もまたアノードとして機能する。ラージエリア基板堆積については、サセプタ１０６は、処理空間１５８のかなりの長さにまたがる。このように、サセプタ１０６は、経路を提供して、サセプタ１０６の端部ばかりでなく、サセプタ１０６の中間でも電子を接地する。サセプタ１０６の中間での接地経路は、サセプタ１０６の端部とチャンバ壁の接地経路と相殺される。チャンバ壁やサセプタ１０６である各アノードは、等しくアノードとして機能して、処理空間全体にプラズマを均一に広げるからである。プラズマを処理空間全体に均一に分配することにより、基板１０２全体の均一な堆積がなされる。
【００１５】
基板１０２が、絶縁基板（ガラスやポリマー等）の時は、基板１０２は非導電性で、電子は、基板１０２に従わない。結果として、基板１０２がサセプタ１０６を実質的にカバーする時、サセプタ１０６は、十分なアノード表面を提供しない。
【００１６】
ソーラーパネルやフラットパネルディスプレイ用基板１０２等のラージエリア基板１０２については、サセプタ１０６を接地する経路をブロックする基板１０２のサイズが重要である。１メートル×１メートルと大きい基板１０２は、フラットパネルディスプレイ業界において珍しくない。１メートル×１メートルの基板１０２については、サセプタ１０６を接地する経路は、１平方メートルの面積についてブロックされる。従って、チャンバ壁及び基板によりカバーされないサセプタ１０６の端部が、プラズマ中の電子を接地する唯一の経路である。基板１０２の中心近くに接地経路は存在しない。ラージエリア基板１０２では、高密度プラズマが、チャンバ壁及び基板１０２によりカバーされないサセプタ１０６の端部に形成される。チャンバ壁及びサセプタ１０６端部近くの高密度プラズマは、接地経路のない処理領域の中心近くのプラズマを薄くする。処理領域中心近くに接地経路がないと、プラズマは均一ではないため、ラージエリア基板への堆積が均一でない。
【００１７】
基板１０２全体に均一なスパッタリング堆積を行うのを補助するには、アノード１２４をターゲット１０４と基板１０２間に配置する。一実施形態において、アノード１２４は、アーク溶射アルミニウムによりコートされたビードブラストステンレス鋼である。一実施形態において、アノード１２４の一端は、ブラケット１３０によりチャンバ壁に装着される。図１Ｂに示す通り、ブラケット１３０は、アノード１２４を部分的に囲み、アノード１２４の一部をシールドする形状となっている。ブラケット１３０は、暗部シールド１２０下で曲がる。図１Ｂに示す通り、ブラケット１３０の一部は、暗部シールド１２０とチャンバシールド１２２の間にある。アノード１２４の他端は、暗部シールド１２０とチャンバ壁を通過する。
【００１８】
アノード１２４は、ターゲット１０４に対して電荷を与えて、帯電したイオンは、典型的に接地電位であるチャンバ壁よりもそこに引き付けられる。ターゲット１０４と基板１０２の間にアノード１２４を提供することにより、プラズマがより均一となり、堆積を支援する。
【００１９】
処理中、チャンバ１００の温度は、摂氏約４００度まで上がる。処理間（即ち、基板１０２をチャンバ１００から出し入れする時）、チャンバ１００の温度は略室温（即ち、摂氏約２５度）まで下がる。温度変化によって、アノード１２４が膨張及び収縮する。処理中、ターゲット１０４からの材料はアノード１２４に堆積する。アノード１２４が、ターゲット１０４と基板１０２の間にあるからである。アノード１２４に堆積した材料は、膨張と収縮により剥がれ落ちる。
【００２０】
１つ以上のアノード１２４に冷却流体を流すと、アノード１２４の温度が制御されて、アノード１２４の膨張と収縮を減じる。アノード１２４の膨張と収縮の量が減じることにより、アノード１２４からの材料の剥離が減じる。
【００２１】
反応性スパッタリングについては、反応性ガスをチャンバ１００に提供すると有利である。１つ以上のガス導入管１２６もまた、ターゲット１０４と基板１０２の間で、チャンバ１００全体の距離にまたがっていてもよい。ガス導入管１２６は、アルゴンをはじめとする不活性ガスや酸素、窒素等の反応性ガスといったスパッタリングガスを導入する。ガスは、アルゴン、酸素及び窒素等の１つ以上のガスを導入するガスパネル１３２からガス導入管１２６に提供される。
【００２２】
ガス導入管１２６は、１つ以上のアノード１２４の下の位置で、基板１０２とターゲット１０４の間に配置されている。ガス分配管１２６のガス出口１３８は、基板１０２から離れており、基板１０２が処理ガスに直接露出されるのが減じる。ガス導入管１２６は、ガス出口１３８の直径より約１０倍大きな距離Ｂを有していて、各ガス出口１３８を通るガスの流れが実質的に等しくなるようにする。アノード１２４は、処理中、堆積から、ガス導入管１２６をシールドする。ガス導入管１２６をアノード１２４でシールドすると、ガス出口１３８をカバーし、ガス出口１３８を詰まらせる堆積の量を減じる。アノード１２４は、矢印Ｃで示されるガス導入管１２６の直径より大きな、矢印Ｂで示される大きな直径を有している。ガス導入管１２６は、１つ以上のカプラ１２８によりアノード１２４と結合してもよい。
【００２３】
処理中、ガス導入管１２６は、アノード１２４と同じ温度変動を受ける。従って、ガス導入管１２６も冷却すると有利である。継ぎ手１２８は、熱導電性材料でできており、ガス導入管１２６により伝導冷却することができる。更に、継ぎ手１２８が導電性で、ガス導入管１２６が接地されて、アノードとして機能するようにしてもよい。一実施形態において、継ぎ手１２８は、金属を含む。他の実施形態において、継ぎ手１２８はステンレス鋼を含んでいてもよい。
【００２４】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、冷却アノード２０２に結合したガス導入管２０４の概略斜視図である。図２Ａでは、ターゲット２１４を見上げている。図２Ｂは、チャンバ壁を通過する図２Ａの冷却アノード２０４とガス導入管２０２の概略斜視図である。アノード２０２は、継ぎ手２０６により、ガス導入管２０４に結合されている。一実施形態において、６つの継ぎ手２０６が、アノード２０４とガス導入管２０４を横断して間隔をあけて並んでいる。ガス導入管２０４と冷却アノード２０２の両方共、実質的にＵ形で、アノード２０２に対する入口２１０、ガス導入管２０４に対する入口２０８、アノード２０２に対する出口２１０、ガス導入管２０４に対する出口２０８は、チャンバの同じ側に配置されている。冷却流体は、管２１２を通して、チャンバを流れる。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態による、冷却アノード３０２の壁とガス導入管３０４を通る継ぎ手３００の断面図である。継ぎ手３００は、単体３０６で、中にガス導入管３０４とアノード３０２の両方が配置されている。継ぎ手本体３０６は、絶縁及び熱伝導性材料を含む。
【００２６】
図４Ａ〜７Ｂに、ガス導入管に結合された冷却アノードの様々な実施形態が開示されている。図４Ａは、本発明の一実施形態によるガス導入管４０４に結合した冷却アノード４０２の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａのガス導入管４０４に結合した冷却アノード４０２の断面図である。ガス出口４０８は、アノード４０２に実質的に向くように配置されている。アノード４０２及びガス導入管４０４は、継ぎ手４０６と共に結合されている。継ぎ手４０６は、アノード４０２及びガス導入管４０４に沿った１つ以上の位置で、１つ以上の継ぎ手要素４１２により一緒に結合された複数のセクション４１０ａ、４１０ｂを含む。図４Ｂに見られる通り、矢印Ｄにより示されるアノード４０２の直径は、矢印Ｅにより示されるガス導入管４０４の直径より大きい。
【００２７】
図５Ａは、本発明の一実施形態によるガス導入管５０４に結合した冷却アノード５０２の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａのガス導入管５０４に結合した冷却アノード５０２の断面図である。溶接部５０６を用いて、ガス導入管５０４をアノード５０２に、ガス導入管５０４とアノード５０２に沿った１つ以上の場所で結合してもよい。矢印Ｆにより示されるアノード５０２の直径は、矢印Ｇにより示されるガス導入管５０４の直径より大きく、ガス導入管５０４を堆積からシールドする。１つ以上のガス出口５０８を、ガス導入管５０４に沿って配置してもよい。一実施形態において、ガス出口５０８を配置して、アノード５０２に実質的に直接向かう方向にガスを向けてもよい。他の実施形態において、ガス出口５０８を配置して、基板の実質的に上であるが、アノード５０２から離れるようにガスを向けてもよい。
【００２８】
図６Ａは、本発明の一実施形態によるガス導入管６０４に結合した冷却アノード６０２の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａのガス導入管６０４に結合した冷却アノード６０２の断面図である。アノード６０２及びガス導入管６０４は、ガス導入管６０４及びアノード６０２の両方の長さに及ぶ溶接部６０６により結合されていてもよい。或いは、ガス導入管６０４、溶接部６０６及びアノード６０２は、材料の単体片を含んでいてもよい。ガス出口６０８は、ガス導入管６０４に配置されていて、ガスを処理チャンバに導入してもよい。ガス出口６０８は、アノード６０２に対して角度をなしてガスを向けるように配置されていてもよい。矢印Ｈにより示されるアノード６０２の直径は、矢印Ｉにより示されるガス導入管６０４の直径より大きくして、ガス導入管６０４を堆積からシールドしてもよい。
【００２９】
図７Ａは、本発明の一実施形態によるガス導入管７０４に結合された冷却アノード７０２の斜視図である。図７Ｂは、図７Ａのガス導入管７０４に結合した冷却アノード７０２の断面図である。ガス導入管７０４は、継ぎ手７０６によりアノード７０２に結合していてもよい。アノード７０６は、３つの辺で、ガス導入管７０４を実質的に囲んでいる。アノード７０６は、実質的に逆Ｕ形断面を有している。アノード７０６は中空で、冷却流体が、中を流れるようにしてもよい。ガス導入管７０４に沿ったガス出口７０８によって、ガスがガス導入管７０４から放出でき、アノード７０２により、処理領域の下方に反射できる。
【００３０】
反応性スパッタリングプロセス
反応性スパッタリングを用いて、ＴＣＯ層を、ソーラーパネル及び薄膜トランジスタとしての用途の基板に堆積する。ＴＣＯ層は、反射体層とｐ−ｉ−ｎ構造間、近接するｐ−ｉ−ｎ構造間、ガラスとｐ−ｉ−ｎ構造間でソーラーパネル内に配置される。図８Ａ及び８Ｂは、本発明の実施形態によるソーラーパネル用の単一接合８００及び二重／タンデム接合８５０フィルムスタックの概略図である。
【００３１】
図８Ａは、本発明の一実施形態によるソーラーパネルに用いる単一接合８００を示す。スタックは、太陽８１６に対して順番に、基板８０２、ＴＣＯ層８０４、ｐ−層８０６、ｉ−層８０８、ｎ−層８１０、第２のＴＣＯ層８１２及び反射体８１４を含む。一実施形態において、基板８０２は、ガラスを含み、少なくとも約７００ｍｍ×６００ｍｍの表面積を有する。ｐ−層８０６、ｉ−層８０８及びｎ−層８１０は全てシリコンを含む。ｐ−層８０６は、周知のｐ−ドーパントでドープされたアモルファス又は微結晶シリコンを含み、厚さ約６０オングストローム〜約４０オングストロームに形成される。同様に、ｎ−層８１０は、周知のｎ−ドーパントでドープされたアモルファス又は微結晶シリコンを含み、厚さ約１００オングストローム〜約５００オングストロームに形成される。ｉ−層８０８は、アモルファス又は微結晶シリコンを含み、厚さ約１，５００オングストローム〜約３０，０００オングストロームに形成される。反射体層８１４は、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ、これらの合金又は組み合わせからなる群より選択される材料を含む。
【００３２】
図８Ｂは、本発明の一実施形態によるソーラーパネルに用いる二重／タンデム接合８５０スタックを示す。スタックは、太陽８７４に対して順番に、基板８５２、ＴＣＯ層８５４、ｐ−層８５６、ｉ−層８５８、ｎ−層８６０、第２のＴＣＯ層８６２、第２のｐ−層８６４、第２のｉ−層８６６、第２のｎ−層８６８、第３のＴＣＯ層８７０及び反射体８７２を含む。基板８５２、ｐ−層８５６、８６４、ｉ−層８５８、８６６、ｎ−層８６０、８６８及び反射体８７２は全て、単一接合８００スタックに関して上述した通りである。しかしながら、二重／タンデム接合８５０は、異なるｉ−層８５８、８６６を有する。例えば、一方のｉ−層８５８、８６６は、アモルファスシリコンを含み、他方は微結晶シリコンを含み、太陽光線の異なる部分が捕捉される。或いは、両ｉ−層８５８、８６６共同じタイプのシリコン（例えば、アモルファス又は微結晶）を含んでいてもよい。
【００３３】
ＴＣＯ層８０４、８１２、８５４、８６２、８７０は、反応性スパッタリングにより、約２５０オングストローム〜約１０，０００オングストロームの厚さまで堆積され、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ及びＧａからなる群より選択される１つ以上の元素を含む。１つ以上のドーパントもまたＴＣＯに存在してもよい。ドーパントとしては、Ｓｎ、Ｇａ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、ＳｉｘＮｙ、ＡｌｘＯｙ及びＳｉＣが例示される。ＴＣＯ層を構成する例示の化合物としては、二元化合物、例えば、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯ及びＣｄＯ、三元化合物、例えば、Ｉｎ４ＳｎＯ１２、ＺｎＳｎＯ３及びＺｎ２Ｉｎ２Ｏ５、二元−二元化合物、例えば、ＺｎＯ−ＳｎＯ２及びＺｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、ドープ化合物，例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２：Ｆ、ＺｎＯ：Ｉｎ（ＩＺＯ）、ＺｎＯ：Ｇａ、ＺｎＯ：Ａｌ（ＡＺＯ）、ＺｎＯ：Ｂ及びＺｎＳｎＯ３：Ｉｎが例示される。
【００３４】
ＴＣＯ層８０４、８１２、８５４、８６２、８７０は、上述したＰＶＤチャンバを用いて、反応性スパッタリングにより形成される。スパッタリングターゲットは、ＴＣＯの金属を含む。更に、１つ以上のドーパントが、スパッタリングターゲットに存在する。例えば、ＡＺＯ  ＴＣＯ層については、スパッタリングターゲットは、亜鉛、そしてドーパントとしてある程度のアルミニウムを含む。ターゲット中のアルミニウムドーパントは、ターゲットの約２原子パーセント〜約６原子パーセントである。ＴＣＯの反応性スパッタリングにより、５×１０−４オーム−ｃｍ未満の抵抗率が達成された。一実施形態においては、抵抗率は、３．１×１０−４オーム−ｃｍである。ＴＣＯのヘーズは約１パーセント未満である。一実施形態において、へーズは１０パーセントを超える。
【００３５】
様々なスパッタリングガスが、スパッタリングプロセス中、ＰＶＤチャンバに供給されて、ＴＣＯが反応性スパッタされる。供給されるスパッタリングガスとしては、不活性ガス、酸素含有ガス、酸素を含有しない添加剤及びこれらの組み合わせが挙げられる。ガスの流量は、チャンバ体積に比例する。用いられる不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ及びこれらの組み合わせが例示され、約１００ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍの流量で提供される。用いられる酸素含有ガスとしては、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ＣｘＨｙＯｚ及びこれらの組み合わせが例示される。酸素含有ガスは、約５ｓｃｃｍ〜約５００ｓｃｃｍの流量で供給される。一実施形態において、酸素含有ガスは、約１０ｓｃｃｍ〜約３０ｓｃｃｍの流量で供給される。用いられる酸素を含有しない添加剤ガスとしては、Ｎ２、Ｈ２、ＣｘＨｙ、ＮＨ３、ＮＦ３、ＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３及びこれらの組み合わせが例示される。酸素を含有しない添加剤ガスは、約１００ｓｃｃｍ以上の流量で供給される。一実施形態において、酸素を含有しない添加剤ガスは、約２００ｓｃｃｍ以上の流量で供給される。
【００３６】
ＴＣＯを反応性スパッタするには、ＤＣ電力を供給する。一実施形態において、ＤＣ電力は、約５０ｋＨｚまでの周波数でパルス化される。パルス化された電力のデューティサイクルもまた調整できる。スパッタリング中の基板の温度は、略室温〜摂氏約４５０度である。一実施形態において、基板温度は、摂氏約２５度である。ターゲットと基板の間の間隔は、約１７ｍｍ〜約８５ｍｍである。
【００３７】
ＴＣＯの反応性スパッタリングは、複数の工程で実施される。複数の工程とは、別個の、独立した工程及び１つ以上の堆積パラメータが変化する連続プロセスを含むものと考えられる。供給された電力は、堆積中、変化し、スパッタリングガスの流量は、堆積中、変化し、温度は、堆積中変化し、ターゲットと基板の間の間隔は、堆積中変化する。堆積工程中又は堆積工程間に変化は生じる。ＴＣＯを堆積する時、層の最初の部分は、酸化物より金属を多く含む。金属は、堆積される層と良好に接触するからである。ＴＣＯ層が厚くなるにつれて、酸化完了点まで、層に多くの酸素が求められる。堆積中のパラメータを調整することにより、ＴＣＯのフィルム特性、例えば、バンドギャップ、応力及び屈折率等が調整される。
【００３８】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の更なる実施形態はその基本的範囲を逸脱することなしに創作でき、その範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明の上述の特徴が、詳細に理解できるように、上に簡単にまとめた本発明について、いくつかは添付図面に示された実施形態を参照して、より具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎないため、その範囲を限定するものとは解釈されず、本発明は、その他の等しく有効な実施形態も含み得ることに留意すべきである。
【図１Ａ】本発明の一実施形態によるＰＶＤチャンバの断面概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの拡大図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による冷却アノードに結合したガス導入管の概略斜視図である。
【図２Ｂ】チャンバ壁を通過する図２Ａの冷却アノードとガス導入管の概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による冷却アノードとガス導入管の壁にある継ぎ手の断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるガス導入管に結合した冷却アノードの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａのガス導入管に結合した冷却アノードの断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態によるガス導入管に結合した冷却アノードの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのガス導入管に結合した冷却アノードの断面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるガス導入管に結合した冷却アノードの斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのガス導入管に結合した冷却アノードの断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態によるガス導入管に結合した冷却アノードの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａのガス導入管に結合した冷却アノードの断面図である。
【図８Ａ】〜
【図８Ｂ】本発明の一実施形態によるソーラーパネル用の単一接合及び二重／タンデム接合フィルムスタック概略図である。
【００４０】
理解を促すために、可能な場合は、図面で共通の同一要素を示すのに、同一参照番号を用いてある。一実施形態に開示された要素は、具体的に挙げていなくても、他の実施形態でも有利に利用可能であると考えられる。
【図１Ａ】
2009532589.tif 000003
【図１Ｂ】
2009532589.tif 000004
【図２Ａ】
2009532589.tif 000005
【図２Ｂ】
2009532589.tif 000006
【図３】
2009532589.tif 000007
【図４Ａ】
2009532589.tif 000008
【図４Ｂ】
2009532589.tif 000009
【図５Ａ】
2009532589.tif 000010
【図５Ｂ】
2009532589.tif 000011
【図６Ａ】
2009532589.tif 000012
【図６Ｂ】
2009532589.tif 000013
【図７Ａ】
2009532589.tif 000014
【図７Ｂ】
2009532589.tif 000015
【図８Ａ】
2009532589.tif 000016
【図８Ｂ】
2009532589.tif 000017
【国際調査報告】
2009532589.tif 000018