(57)【要約】クラスタツールを用いて、ｎドープシリコン、ｐドープシリコン、真性非晶質シリコン、及び真性微結晶シリコンから太陽電池パネルを形成するための方法及び装置を開示する。本発明のクラスタツールは、少なくとも１つのロードロックチャンバと少なくとも１つの搬送チャンバを備えている。複数のクラスタを使用する場合、少なくとも１つのバッファチャンバがクラスタ間に存在し得る。搬送チャンバには、複数の処理チャンバが取り付けられている。わずか５つ〜１３個もの処理チャンバが存在し得る。
2009533876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラスタツール構成であり、
複数の６面型搬送チャンバと、
隣り合う６面型搬送チャンバの間に連結された１つ以上のバッファチャンバと、
６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバと、
６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバと、
複数の６面型搬送チャンバに連結された複数の真性シリコン堆積チャンバを備え、
真性シリコン堆積チャンバの数が、ｐドープシリコン堆積チャンバの数とｎドープシリコン堆積チャンバの数の合計よりも大きいクラスタツール構成。
【請求項２】
１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバ及び１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバが同一の搬送チャンバに連結されている請求項１記載の構成。
【請求項３】
１つ以上のバッファチャンバがスリットバルブを備えている請求項１記載の構成。
【請求項４】
１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバ及び１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバが複数の６面型搬送チャンバの第１の６面型搬送チャンバに連結され、複数の真性シリコン堆積チャンバが複数の搬送チャンバの第２の６面型搬送チャンバに連結されている請求項１記載の構成。
【請求項５】
複数の６面型搬送チャンバが３つの６面型搬送チャンバを含み、１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバ及び１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバが３つの６面型搬送チャンバの第１の６面型搬送チャンバに連結され、複数の真性シリコン堆積チャンバが３つの６面型搬送チャンバの第２及び第３の６面型搬送チャンバに連結されている請求項１記載の構成。
【請求項６】
複数の６面型搬送チャンバの第１の６面型搬送チャンバに連結された１つのロードロックチャンバと、
複数の６面型搬送チャンバの第２の６面型搬送チャンバに連結された１つのアンロードロックチャンバを更に備えている請求項１記載の構成。
【請求項７】
ｎドープシリコン堆積チャンバの数と、ｐドープシリコン堆積チャンバの数と、真性シリコン堆積チャンバの数の合計が１２個のチャンバに等しい請求項６記載の構成。
【請求項８】
複数の６面型搬送チャンバが、直列ではない構成に連結された３つの６面型搬送チャンバを含む請求項１記載の構成。
【請求項９】
ｎドープシリコン堆積チャンバの数と、ｐドープシリコン堆積チャンバの数と、真性シリコン堆積チャンバの数の合計が１３個のチャンバに等しい請求項１記載の構成。
【請求項１０】
ＰＩＮ構造の形成方法であり、  
（ａ）第１基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第１基板上に堆積し、
（ｂ）第１基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第１基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、
（ｃ）第２基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第２基板上に堆積し、
（ｄ）第２基板を第２真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第２基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第１基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、
（ｅ）第３基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第３基板上に堆積し、
（ｆ）第３基板を第３真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第３基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第３基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、
（ｇ）第４基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第４基板上に堆積し、
（ｈ）第１基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第１基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｉ）第４基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第４基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを含む、ＰＩＮ構造の形成方法。
【請求項１１】
工程（ｈ）が工程（ｇ）の前に起こり、第１基板と第４基板が同一の基板であり、（ｂ）から（ｈ）の工程を繰り返すことを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
真性シリコン層が真性非晶質シリコン層である請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ある真性シリコン層が真性非晶質シリコンであり、別の真性シリコン層が真性微結晶シリコンである請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
真性シリコン層が真性微結晶シリコンである請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
真性シリコン層が真性非晶質シリコンである請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
（ｊ）第５基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第５基板上に堆積し、
（ｋ）第２基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第２基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｌ）第５基板を第２真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第５基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを更に含み、
第５基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第４基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こる請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
（ｍ）第６基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第６基板上に堆積し、
（ｎ）第３基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第３基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｏ）第６基板を第３真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第６基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを更に含み、
第６基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第５基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こる請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
第１基板、第２基板、第３基板、第4基板、第５基板、及び第６基板が異なる基板である請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ＰＩＮ構造がシングル接合ＰＩＮ構造である請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
ＰＩＮ構造がＰＩＮＰＩＮダブル接合構造である請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の背景）
本発明の実施形態は、概して、基板処理装置及び方法、例えばフラットパネルディスプレイ処理（つまり、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ及び他のタイプのフラットパネルディスプレイ）、半導体ウェハ処理、及び太陽電池パネル処理用の装置及び方法に関する。
（関連技術の説明）
【０００２】
大面積基板（つまり、フラットパネルディスプレイ、太陽電池等）上に堆積を行う場合、基板のスループットが問題となることがある。従って、改良された装置及び方法が必要とされている。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、概して、クラスタツールを用いて、ｎドープシリコン、ｐドープシリコン、真性非晶質シリコン、及び真性微結晶シリコンから太陽電池パネルを形成する方法及び装置を含む。本発明のクラスタツールは、少なくとも１つのロードロックチャンバと少なくとも１つの搬送チャンバを備えている。複数のクラスタを使用する場合、少なくとも１つのバッファチャンバが、クラスタ間に存在し得る。搬送チャンバには、複数の処理チャンバが取り付けられている。
【０００４】
一実施形態において、クラスタツールの構成を開示する。このクラスタツール構成は、複数の６面型搬送チャンバと、隣り合う６面型搬送チャンバの間に連結された１つ以上のバッファチャンバと、６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバと、６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバと、複数の６面型搬送チャンバに連結された複数の真性シリコン堆積チャンバを備えている。真性シリコン堆積チャンバの数は、ｐドープシリコン堆積チャンバの数とｎドープシリコン堆積チャンバの数の合計よりも大きい。
【０００５】
別の実施形態において、ＰＩＮ構造形成方法を開示する。本方法は、（ａ）第１基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第１基板上に堆積し、（ｂ）第１基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第１基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、（ｃ）第２基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第２基板上に堆積し、（ｄ）第２基板を第２真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第２基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第１基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、（ｅ）第３基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第３基板上に堆積し、（ｆ）第３基板を第３真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第３基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第３基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、（ｇ）第４基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第４基板上に堆積し、（ｈ）第１基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第１基板上の真性シリコン層上に堆積し、（ｉ）第４基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第４基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを含む。
【詳細な説明】
【０００６】
本発明は、クラスタツールを用いて太陽電池パネルを形成するための方法及び装置について説明する。本発明のクラスタツールは、少なくとも１つのロードロックチャンバと少なくとも１つの搬送チャンバを備えている。複数のクラスタを使用する場合、少なくとも１つのバッファチャンバがクラスタ間に存在し得る。搬送チャンバには、複数の処理チャンバが取り付けられている。クラスタツール内には、わずか５つ〜１３個もの処理チャンバが存在し得る。太陽電池パネルは、ｎドープシリコン、ｐドープシリコン、真性非晶質シリコン、及び真性微結晶シリコンから形成することができる。
【０００７】
図１は、非晶質シリコンシングルＰＩＮ接合型太陽電池パネルの形成に使用することができる一重クラスタツール１００を図示している。チャンバは、単一のロードロックチャンバ１０２と、単一の搬送チャンバ１０６を有している。搬送チャンバを５つの処理チャンバ１０４が取り巻いている。シングルＰＩＮ接合を形成するように構成されたクラスタツールの一実施形態において、各処理チャンバ１０４は、各層（つまり、ｐドープシリコン、真性シリコン、ｎドープシリコン）を堆積することができる。シングルＰＩＮ接合を形成するように構成されたクラスタツールの別の実施形態においては、１つの処理チャンバ１０４がｐドープシリコン層を堆積し、３つの処理チャンバ１０４が真性シリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ１０４がｎドープシリコン層を堆積することができる。一重クラスタツールは、非晶質シリコンシングルＰＩＮ接合型太陽電池パネルを形成する場合、１時間あたり約１８枚の基板を処理することができる。
【０００８】
別の実施形態において、一重クラスタツール１００は、ガラス上に結晶シリコンを形成するように構成することができる。１つの処理チャンバ１０４がｎドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ１０４がｐドープシリコン層を堆積するように構成することができる。３つの処理チャンバ１０４を用いて、ＳｉＮｘ層を堆積することができる。
【０００９】
別の実施形態において、一重クラスタツール１００は、ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール１００の一実施形態において、各処理チャンバ１０４は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツールの別の実施形態においては、１つの処理チャンバ１０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ１０４がｎドープシリコン層を堆積し、３つの処理チャンバ１０４が真性非晶質シリコン層を堆積することができる。
【００１０】
図２は、非晶質シリコンＰＩＮＰＩＮダブル接合の形成に使用することができる二重クラスタツール２００を図示している。このクラスタツールは、２つの搬送チャンバ２１２、搬送チャンバ２１２の間のバッファチャンバ２０６、ロードロックチャンバ２０２、及びアンロードロックチャンバ２１０を有しているが、アンロードロックチャンバ２１０を取り外して、追加の処理チャンバと置き換え可能である。使用し得るこの追加処理チャンバは、真性非晶質シリコン堆積チャンバであることが多い。一般に、ロードロックチャンバと置き換え得る処理チャンバは、一連の工程中で最も時間がかかる処理を行う処理チャンバである。処理チャンバ２０４が搬送チャンバ２１２の一方を取り巻き、追加の処理チャンバ２０８が、もう一方の搬送チャンバ２１２を取り巻いている。最遅堆積層を堆積するための追加チャンバを追加することにより、未処理の基板数が減る。
【００１１】
図２のクラスタツール２００を用いて、ハイブリッド・マイクロモルフ（ｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈ）型セル又は非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型セルを形成することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール２００の一実施形態において、各処理チャンバ２０４、２０８は各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、真性微結晶シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール２００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ２０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ２０４がｎドープシリコン層を堆積し、２つの処理チャンバ２０４が真性非晶質シリコン層を堆積し、４つ又は５つの処理チャンバ２０８が真性微結晶シリコン層を堆積することができる。
【００１２】
非晶質シリコンＰＩＮＰＩＮダブル接合の一実施形態の場合、二重クラスタツールは、３つのｐドープシリコン堆積チャンバ、２つのｎドープシリコン堆積チャンバ、及び３つ又は４つの真性非晶質シリコン堆積チャンバを有し得る。別の実施形態においては、１つのｐドープシリコン堆積チャンバ、１つのｎドープシリコン堆積チャンバ、及び６つ又は７つの真性非晶質シリコン堆積チャンバが存在する。二重クラスタツールを使用して非晶質シリコンＰＩＮＰＩＮダブル接合を形成する場合のスループットは、１時間あたり基板約１８枚である。
【００１３】
図３は、非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型ＰＩＮＰＩＮダブル接合の堆積に使用することができる、直列型三重クラスタツール３００を図示している。直列型クラスタツール３００とは、ロードロック３０２、搬送チャンバ３１４、アンロードロック３１２、及びいずれのバッファチャンバ３０６が、同じ線状面に沿っていることを意味すると理解される。クラスタツール３００はアンロードロックチャンバ３１２を有しているが、アンロードロックチャンバ３１２を取り外して、追加の処理チャンバと置き換え可能である。使用し得るこの追加処理チャンバは、真性微結晶シリコン堆積チャンバであることが多い。一般に、ロードロックチャンバと置き換え得る処理チャンバは、一連の工程中で最も時間がかかる処理を行う処理チャンバである。真性微結晶シリコン層は、通常、最も形成が遅い層である。従って、アンロードロックチャンバ３１２を処理チャンバに置き換える場合、この処理チャンバは、通常、真性微結晶シリコン堆積チャンバとなる。最遅堆積層を堆積するための追加チャンバを加えることで、未処理の基板数が減る。図３及び４に図示の直線型の場合、一実施形態において、１９５０ｍｍｘ２２５０ｍｍの基板用のクラスタツールは長さが約２２０００ｍｍ、幅が約１１０００ｍｍである（図４を参照）。
【００１４】
３つの搬送チャンバ３１４が存在し、処理チャンバ３０４、３０８、３１０に取り囲まれている。２つのバッファチャンバ３０６もクラスタチャンバ間に存在している。バッファチャンバ３０６が第１クラスタと第２クラスタとの間に在り、バッファチャンバ３０６が、第２クラスタと第３クラスタとの間に存在する。
【００１５】
図３のクラスタツール３００を用いて、ハイブリッド・マイクロモルフ型セル又は非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型セルを形成することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール３００の一実施形態において、各処理チャンバ３０４、３０８、３１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、真性微結晶シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール３００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ３０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ３０４がｎドープシリコン層を堆積し、２つの処理チャンバ３０４が真性非晶質シリコン層を堆積し、８つ又は９つの処理チャンバ３０８、３１０が真性微結晶シリコン層を堆積することができる。
【００１６】
図３のクラスタツール３００を用いて、ダブルＰＩＮ接合セルを形成することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール３００の一実施形態において、各処理チャンバ３０４、３０８、３１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール３００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ３０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ３０４がｎドープシリコン層を堆積し、１０個又は１１個の処理チャンバ３０４、３０８、３１０が真性非晶質シリコン層を堆積することができる。
【００１７】
図４は、ロードロックチャンバ４０２、処理チャンバ４０４、４０８、４１０、バッファチャンバ４０６、搬送チャンバ４１４、及びアンロードロックチャンバ４１２を有する三重クラスタツール４００を図示している。
【００１８】
図４のクラスタツール４００を用いて、ハイブリッド・マイクロモルフ型セル又は非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型セルを形成することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール４００の一実施形態において、各処理チャンバ４０４、４０８、４１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、真性微結晶シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール４００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ４０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ４０４がｎドープシリコン層を堆積し、２つの処理チャンバ４０４が真性非晶質シリコン層を堆積し、８つ又は９つの処理チャンバ４０８、４１０が真性微結晶シリコン層を堆積することができる。
【００１９】
図４のクラスタツール４００を用いて、ダブルＰＩＮ接合セルを形成することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール４００の一実施形態において、各処理チャンバ４０４、４０８、４１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツールの別の実施形態においては、１つの処理チャンバ４０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ４０４がｎドープシリコン層を堆積し、１０個又は１１個の処理チャンバ４０４、４０８、４１０が真性非晶質シリコン層を堆積することができる。
【００２０】
三重クラスタツールは、非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型ダブル接合太陽電池パネルの形成において、１時間あたり約１４枚の基板を処理することができる。各ｐドープシリコン層堆積と各真性シリコン層堆積との間に、チャンバを約３００秒間に亘ってパージする。
【００２１】
図５は、ロードロックチャンバ５０２とアンロードロックチャンバ５１２を有する直列型三重クラスタツール５００を図示している。ロードロックチャンバ５０２とアンロードロックチャンバ５１２は、シングルスロット型チャンバである。シングルスロット型チャンバとは、処理クラスタ環境に向かって開口しているスロットを１つしか有していないチャンバである。処理クラスタ環境は、処理チャンバ５０４、５０８、５１０、搬送チャンバ５１４、ロードロックチャンバ５０２、５１２、及びバッファチャンバ５０６内の領域全てから構成される。
【００２２】
バッファチャンバ５０６は、デュアルスロット型チャンバである。２つのスロットのそれぞれが、搬送チャンバ５１４に開口している。搬送チャンバ５１４内に収容された搬送ロボットは、双腕型真空ロボット又は単腕型真空ロボットである。搬送チャンバ５１４は真空下にあることから、ロボットは真空ロボットである。ロボットは、チャンバからチャンバへと基板を移動させる際に基板を掴み、支持するための２本の腕を有している。
【００２３】
搬送チャンバ５１４内で、ロボットは、チャンバの中心の周りを回転し得る。ロボットの腕部は、隣のチャンバ内へと伸びて基板の搬入と搬出を行うことができる。各チャンバは、搬送チャンバ５１４に面したスロットを有している。堆積がＣＶＤ型である場合、搬送チャンバ５１４は、約１Ｔｏｒｒの基準圧で運転され得る。処理チャンバがＰＶＤチャンバである場合、搬送チャンバ５１４は、約１ｍＴｏｒｒの基準圧で運転され得る。バッファチャンバ５０６は、クラスタ搬送チャンバ５１４を取り巻くＣＶＤ処理チャンバとＰＶＤ処理チャンバとの間での汚染を防止するための、隔離用のスリットバルブを有する場合がある。このような状況においては、クラスタの一方がＰＶＤ堆積用であり、他方がＣＶＤ堆積用となる。ＣＶＤのみ又はＰＶＤのみをクラスタツール内で行うなら、バッファチャンバ５０６にスリットバルブは必要ない。バッファチャンバ５０６は、基板を能動的に加熱又は冷却することができる。バッファチャンバ５０６は、基板の位置を調整して、基板の搬送中に起こり得る、基板位置における誤差を補正することもできる。ロボットは搬送チャンバ５１４を中心として回転し、バッファ５０６及び処理チャンバ５０４、５０８、５１０内に伸長する能力を有し得る。ロボットは、ｚ方向に移動することもできる。
【００２４】
図５のクラスタツール５００を用いて、ハイブリッド・マイクロモルフ型セル又は非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型セルを形成することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール５００の一実施形態において、各処理チャンバ５０４、５０８、５１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、真性微結晶シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール５００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ５０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ５０４がｎドープシリコン層を堆積し、２つの処理チャンバ５０４が真性非晶質シリコン層を堆積し、８つ又は９つの処理チャンバ５０８、５１０が真性微結晶シリコン層を堆積することができる。
【００２５】
図５のクラスタツール５００を用いて、ダブルＰＩＮ接合セルを形成することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール５００の一実施形態において、各処理チャンバ５０４、５０８、５１０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール５００の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ５０４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ５０４がｎドープシリコン層を堆積し、１０個又は１１個の処理チャンバ５０４、５０８、５１０が真性非晶質シリコン層を堆積することができる。
【００２６】
図６Ａは、本発明の別の直列型三重クラスタツール６００を図示している。クラスタツール６００は、ロードロックチャンバ６０２、アンロードロックチャンバ６１２、処理チャンバ６０４、６０８、６１０、３つの搬送チャンバ６１４、及び２つのバッファチャンバ６０６を有している。  
【００２７】
図６Ｂは、中央供給型三重クラスタツール６４０を図示している。１つのロードロック６４２と１２個の処理チャンバ６４４、６４８、６５０しか存在していない。ロードロック６４２は、中央クラスタに存在している。左側のクラスタは、５つの処理チャンバ６４４を含み、右側のクラスタも５つの処理チャンバ６５０を含んでいる。３つの搬送チャンバ６５２と２つのバッファチャンバ６４２も存在している。
【００２８】
図６Ｃは、単一バッファチャンバ６８６三重クラスタツール６８０を図示している。１つのロードロック６８２、１２個の処理チャンバ６８４、６８８、６９０、及び３つの搬送チャンバ６９２が存在している。バッファチャンバ６８６は１つのみ存在している。３つのクラスタがバッファチャンバを中心として取り巻いているため、バッファチャンバは、各搬送チャンバあたり１つの合計３つのスロットを有している。
【００２９】
図６Ａ−６Ｃのクラスタツール６００、６４０、６８０を用いて、ハイブリッド・マイクロモルフ型セル又は非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型セルを形成することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール６００、６４０、６８０の一実施形態において、各処理チャンバ６０４、６０８、６１０、６４４、６４８、６５０、６８４、６８８、６９０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、真性微結晶シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ハイブリッド又はタンデム型セルを形成するように構成されたクラスタツール６００、６４０、６８０の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ６０４、６４４、６８４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ６０４、６４４、６８４がｎドープシリコン層を堆積し、２つの処理チャンバ６０４、６４４、６８４が真性非晶質シリコン層を堆積し、８つ又は９つの処理チャンバ６０８、６１０、６４８、６５０、６８８、６９０が真性微結晶シリコン層を堆積することができる。
【００３０】
図６Ａ−６Ｃのクラスタツール６００、６４０、６８０を用いて、ダブルＰＩＮ接合セルを形成することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール６００、６４０、６８０の一実施形態において、各処理チャンバ６０４、６０８、６１０、６４４、６４８、６５０、６８４、６８８、６９０は、各層（つまり、ｐドープシリコン層、真性非晶質シリコン層、ｎドープシリコン層）を堆積することができる。ダブルＰＩＮ接合セルを形成するように構成されたクラスタツール６００、６４０、６８０の別の実施形態においては、１つの処理チャンバ６０４、６４４、６８４がｐドープシリコン層を堆積し、１つの処理チャンバ６０４、６４４、６８４がｎドープシリコン層を堆積し、８つ又は９つの処理チャンバ６０４、６０８、６１０、６４４、６４８、６５０、６８４、６８８、６９０が真性非晶質シリコン層を堆積することができる。
【００３１】
クラスタツールは、太陽電池パネルを形成する際の使用に非常に有益である。クラスタツールとすることにより、ＰＩＮ接合の形成に必要な様々な処理チャンバ組み合わせにあわせた柔軟な構成が得られる。また、クラスタツールとすることにより、処理チャンバ利用が最適化された高いスループットが得られる。高い機械的信頼性、高い粒子性能、及び長い平均故障間隔（Ｍｅａｎ  ｔｉｍｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｆａｉｌｕｒｅ：ＭＴＢＦ）を示す。材料費及び運用コスト（Ｃｏｓｔ  ｏｆ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ：ＣＯＯ）も低い。クラスタツール構成を用いると、プロセスリスクが低い。
【００３２】
太陽電池パネル基板のサイズは、様々である。例えば、基板は１９５０ｘ２２５０ｍｍ２である。クラスタツールシステムのスループットは、１時間あたりの処理基板数が約２０枚である。クラスタツールシステムは、１システムあたり約５〜約１３個の処理チャンバを有し得る。
【００３３】
シングルＰＩＮ接合を形成する場合、一重クラスタツールを使用することができる。一重クラスタツールは、単一のロードロックチャンバと、５つの処理チャンバを有し得る。真性シリコンの堆積は、ｎドープシリコン層及びｐドープシリコン層より約３倍遅いため、真性シリコン層を堆積するための３つの処理チャンバが存在し、ｎドープシリコン堆積チャンバとｐドープシリコン堆積チャンバは各１つのみ存在する。一重クラスタツールは、１時間あたり約１０．４枚〜約１７．６枚の基板を処理し得る。対照的に、単一のチャンバを用いてＰＩＮ接合の全層を堆積する場合、スループットは１時間あたり約９．９枚〜約１４．１枚にすぎない。
【００３４】
非晶質シリコン／微結晶シリコンタンデム型ダブル接合を形成する場合、二重クラスタ又は三重クラスタツールを使用することができる。二重クラスタツールを使用する場合、ｐドープシリコン層及びｎドープシリコン層は、真性非晶質シリコン層の約半分の時間で堆積し得る。ｐドープシリコン層及びｎドープシリコン層は、真性微結晶層の約８倍速く堆積し得る。従って、２つのｐドープシリコン層と２つのｎドープシリコン層が構造中に存在することから、各層について２回の別々の堆積が起こり得る。従って、単一のｐドープシリコン堆積チャンバ、単一のｎドープシリコン堆積チャンバ、単一の真性非晶質シリコン堆積チャンバが存在し、及び４つの真性微結晶シリコン堆積チャンバが存在し得る。一実施形態においては、２つの真性非晶質シリコン処理チャンバが存在する。二重クラスタツールの場合のスループットは、１時間あたり基板約９．４枚である。
【００３５】
三重クラスタツールを使用する場合、真性非晶質シリコン堆積チャンバの数と、真性微結晶シリコン堆積チャンバの数は増えるが、ｎドープシリコン堆積チャンバ及びｐドープシリコン堆積チャンバの数は同じままである。三重クラスタツールの場合のスループットは、１時間あたり基板約９．４枚であり、二重クラスタツールとちょうど同じである。対照的に、構造全体の堆積に単一のチャンバを用いると、１時間あたりの基板処理数は約２．２〜約６．３枚である。
【００３６】
真性非晶質シリコンＰＩＮＰＩＮダブル接合構造を形成する場合、一重クラスタツールを使用することができる。第１のＰＩＮ接合を形成する際、真性非晶質シリコンの堆積は、ｎドープシリコン層及びｐドープシリコン層の堆積の約２倍かかり得る。第２のＰＩＮ接合を形成する際、真性非晶質シリコンの堆積は、ｐドープシリコン層及びｎドープシリコン層の堆積と比較すると、２倍〜４倍かかり得る。従って、単一のｐドープシリコン堆積チャンバと、単一のｎドープシリコン堆積チャンバが必要である。この構造の２つのＰＩＮ接合に真性非晶質シリコンを形成するためには、２つ〜３つの真性非晶質シリコン堆積チャンバが必要となる。一重クラスタツールの場合のスループットは、１時間あたり基板約８．３〜約１４．５枚である。対照的に、単一のチャンバを用いて全層を堆積した場合、１時間あたりの基板処理数は約５．９〜約１４．５枚である。
【００３７】
真性非晶質シリコン層及び真性微結晶シリコン層の堆積は、ｎドープシリコン層及びｐドープシリコン層の堆積よりも長くかかるが、これは真性シリコン層のほうがドープシリコン層より厚く堆積されるからである。非晶質シリコンは１分あたり約５０ｎｍで堆積し、微結晶シリコンは１分あたり約１００ｎｍで堆積することができる。
【００３８】
非晶質シリコン／微結晶シリコンＰＩＮＰＩＮタンデム型ダブル接合を形成する場合、処理シーケンスに従うことができる。二重又は三重クラスタシステムを使用し得る。第１基板はロードロックチャンバに進入し、ｐドープシリコン堆積チャンバ内に入る。次に、第１基板の上にはｐドープシリコン層が堆積される。ｐドープシリコン層の堆積に続いて、第１基板を第１真性非晶質シリコン堆積チャンバに搬送する。
【００３９】
第１基板が真性非晶質シリコン堆積チャンバ内にある間に、第２基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置する。ｐドープシリコン層を第２基板上に堆積した後、第２基板を第２非晶質シリコン堆積チャンバに搬送する。
【００４０】
真性非晶質シリコン層が第１基板と（別の真性非晶質シリコン堆積チャンバ内の）第２基板上に堆積されている間、処理に向けて第３基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置する。真性非晶質シリコン層を第１及び第２基板上に堆積しながら、ｐドープシリコン層を第３基板上に堆積する。
【００４１】
真性非晶質シリコン層が第１基板上に堆積された後、第１基板をｎドープシリコン堆積チャンバに移動し、第３基板を第１真性非晶質シリコン堆積チャンバに移動する。ｎドープシリコン層を第１基板上に堆積した後、第１基板をｐドープシリコン堆積チャンバに搬送し、第２基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送する。
【００４２】
第２ｐドープシリコン層が第１基板上に堆積された後、バッファチャンバを介して第１基板を第２クラスタに搬送し、次に真性微結晶シリコン堆積チャンバ内に配置する。ｎドープシリコンを第２基板上に堆積した後、第２基板をｐドープシリコン堆積チャンバに搬送する。第３基板は、第１真性非晶質シリコン堆積チャンバからｎドープシリコン堆積チャンバに搬送される。
【００４３】
ｐドープシリコン層を第２基板上に堆積した後、第２基板を第２クラスタシステムに搬送して、真性微結晶堆積チャンバ内に配置する。ｎドープシリコン層を第３基板上に堆積した後、第３基板をｐドープシリコン堆積チャンバに搬送する。
【００４４】
ｐドープシリコン層が第３基板上に堆積されたら、第３基板を第２クラスタに搬送して、真性微結晶シリコン堆積チャンバ内に配置する。真性微結晶シリコン層が第１基板上に堆積されたら、第１基板を第１クラスタに戻し、ｎドープシリコン堆積チャンバ内に配置する。ｎドープシリコン層が第１基板上に堆積されたら、第１基板をロードロックチャンバに搬送し、システムから搬出する。真性微結晶シリコン層が第２基板上に堆積されたら、第２基板を第１クラスタに戻し、ｎドープシリコン堆積チャンバ内に配置する。ｎドープシリコン層が第２基板上に堆積されたら、第２基板をロードロックチャンバに搬送し、システムから搬出する。
【００４５】
真性微結晶シリコン層が第３基板上に堆積されたら、第３基板を第１クラスタに戻し、ｎドープシリコン堆積チャンバ内に配置する。ｎドープシリコン層が第３基板上に堆積されたら、第３基板をロードロックチャンバに搬送し、システムから搬出する。
【００４６】
上述の処理シーケンスの説明は基板が３枚のみの場合についてであるが、当然ながら、より多くの基板を同時に処理することができる。基板が処理チャンバ内で処理され、処理チャンバ間で搬送され、ロボットの取扱い可能枚数より多い基板を搬送する又は１回に処理可能な基板数よりも多い基板を処理する必要がない限り、処理基板数は、所定のチャンバにおいて基板の処理にかかる時間と、各時点で処理に利用できるチャンバの数に基づく。
【００４７】
真性微結晶シリコンを堆積する場合、真性微結晶シリコン層はｎドープシリコン、ｐドープシリコン、又は真性非晶質シリコンのいずれよりも厚いため、基板をその他の処理チャンバの場合よりも長い時間に亘って真性微結晶シリコン処理チャンバ内に留まらせる必要がある。このため、その他の処理チャンバより真性微結晶シリコン堆積チャンバをより多く設置することが有益である。真性微結晶シリコン堆積チャンバの数を多くすることで、追加の基板を「より速い」堆積チャンバ内で処理し、追加の微結晶シリコン堆積チャンバ内に配置することができる。理想としては、真性微結晶シリコン堆積チャンバの数は、真性微結晶シリコン堆積チャンバの１つが処理を終了したらすぐに基板を取り出して、新しい基板を処理チャンバ内に配置できるようなものを選択する。
【００４８】
同じ論法が、真性非晶質シリコン堆積チャンバにも当てはまる。理想としては、真性非晶質シリコン堆積チャンバの数は、真性非晶質シリコン堆積チャンバの１つが処理を終了したらすぐに基板を取り出して、新しい基板を処理チャンバ内に配置できるようなものを選択する。事実上、真性非晶質シリコンチャンバと真性微結晶シリコンチャンバが材料を堆積できる速さは、必要なチャンバの数だけでなく、一重、二重、又は三重クラスタシステムのどれが必要かを決定する際の助けとなる。必然的に、シングル接合構造又はダブル接合構造のどちらを形成するかについての決定もまた、一重、二重、又は三重クラスタツールのどれが必要になるかを決めることとなる。
【００４９】
ｐドープシリコン堆積チャンバは、各堆積に先立って約２７０秒の予備加熱を有し得る。その他の堆積チャンバは各自、各堆積に先立って約５０秒の予備加熱を有し得る。ｐドープシリコン層は、厚さ約２０ｎｍに堆積し得る。真性非晶質シリコン層は、約１５０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚さに堆積し得る。ｎドープシリコン層は、約２０ｎｍの厚さに堆積することができる。真性微結晶シリコン層は、厚さ約３００ｎｍであり得る。
【００５０】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明のその他及び更なる実施形態はその基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、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】
【００５１】
本発明の上述した構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施例を参照して行われ、それらは添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
【図１】本発明の一重クラスタツールを示す図である。
【図２】本発明の二重クラスタツールを示す図である。
【図３】〜
【図５】本発明の三重クラスタツールを示す図である。
【図６Ａ】〜
【図６Ｃ】本発明のクラスタツールを示す図である。
【図１】
2009533876.tif 000003
【図２】
2009533876.tif 000004
【図３】
2009533876.tif 000005
【図４】
2009533876.tif 000006
【図５】
2009533876.tif 000007
【図６Ａ】
2009533876.tif 000008
【図６Ｂ】
2009533876.tif 000009
【図６Ｃ】
2009533876.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラスタツール構成であり、
複数の６面型搬送チャンバと、
隣り合う６面型搬送チャンバの間に連結された１つ以上のバッファチャンバと、
６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバと、
６面型搬送チャンバの１つに連結された１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバと、
複数の６面型搬送チャンバに連結された複数の真性シリコン堆積チャンバを備え、
真性シリコン堆積チャンバの数が、ｐドープシリコン堆積チャンバの数とｎドープシリコン堆積チャンバの数の合計よりも大きいクラスタツール構成。
【請求項２】
１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバ及び１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバが同一の搬送チャンバに連結され、１つ以上のバッファチャンバがスリットバルブを備えている請求項１記載の構成。
【請求項３】
１つ以上のｐドープシリコン堆積チャンバ及び１つ以上のｎドープシリコン堆積チャンバが複数の６面型搬送チャンバの第１の６面型搬送チャンバに連結され、複数の真性シリコン堆積チャンバが複数の搬送チャンバの第２の６面型搬送チャンバに連結されている、請求項１記載の構成。
【請求項４】
複数の６面型搬送チャンバの第１の６面型搬送チャンバに連結された１つのロードロックチャンバと、
複数の６面型搬送チャンバの第２の６面型搬送チャンバに連結された１つのアンロードロックチャンバを更に備え、
ｎドープシリコン堆積チャンバの数と、ｐドープシリコン堆積チャンバの数と、真性シリコン堆積チャンバの数の合計が１２個のチャンバに等しい、請求項１記載の構成。
【請求項５】
複数の６面型搬送チャンバが、直列ではない構成に連結された３つの６面型搬送チャンバを含む請求項１記載の構成。
【請求項６】
ｎドープシリコン堆積チャンバの数と、ｐドープシリコン堆積チャンバの数と、真性シリコン堆積チャンバの数の合計が１３個のチャンバに等しい請求項１記載の構成。
【請求項７】
ＰＩＮ構造の形成方法であり、  
（ａ）第１基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第１基板上に堆積し、
（ｂ）第１基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第１基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、
（ｃ）第２基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第２基板上に堆積し、
（ｄ）第２基板を第２真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第２基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第１基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、
（ｅ）第３基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第３基板上に堆積し、
（ｆ）第３基板を第３真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第３基板上のｐドープシリコン層上に堆積し、第３基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第２基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こり、
（ｇ）第４基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第４基板上に堆積し、
（ｈ）第１基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第１基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｉ）第４基板を第１真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第４基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを含む、ＰＩＮ構造の形成方法。
【請求項８】
工程（ｈ）が工程（ｇ）の前に起こり、第１基板と第４基板が同一の基板であり、（ｂ）から（ｈ）の工程を繰り返すことを更に含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
真性シリコン層が真性非晶質シリコン層である請求項8記載の方法。
【請求項１０】
ある真性シリコン層が真性非晶質シリコンであり、別の真性シリコン層が真性微結晶シリコンである請求項8記載の方法。
【請求項１１】
真性シリコン層が真性微結晶シリコンである請求項8記載の方法。
【請求項１２】
（ｊ）第５基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第５基板上に堆積し、
（ｋ）第２基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第２基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｌ）第５基板を第２真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第５基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを更に含み、
第５基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第４基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こる請求項7記載の方法。
【請求項１３】
（ｍ）第６基板をｐドープシリコン堆積チャンバ内に配置し、ｐドープシリコン層を第６基板上に堆積し、
（ｎ）第３基板をｎドープシリコン堆積チャンバに搬送し、ｎドープシリコン層を第３基板上の真性シリコン層上に堆積し、
（ｏ）第６基板を第３真性シリコン堆積チャンバに搬送し、真性シリコン層を第６基板上のｐドープシリコン層上に堆積することを更に含み、
第６基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積が、第５基板上のｐドープシリコン層上への真性シリコン層の堆積と同時に起こる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１基板、第２基板、第３基板、第4基板、第５基板、及び第６基板が異なる基板である請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ＰＩＮ構造がシングル接合ＰＩＮ構造又はＰＩＮＰＩＮダブル接合構造である請求項１３記載の方法。
【国際調査報告】
2009533876.tif 000011