(57)【要約】  太陽電池アブレーションシステム（１００）を用いて太陽電池を形成する。アブレーションシステム（１００）は、単一のレーザ源（１０２）と複数のレーザスキャナ（１０４）とを備える。レーザスキャナ（１０４）は、マスタレーザスキャナを含み、残りのレーザスキャナ（１０４）は、このマスタレーザスキャナに追従する。レーザ源（１０２）からのレーザビームは、複数のレーザビームに分割され、これらのレーザビームが、レーザスキャナ（１０４）を用いて対応するウェハ上に１つ以上のパターンで走査される。レーザ源（１０２）からの同一のまたは異なる出力レベルを用いてウェハ上でレーザビームを走査させ得る。【選択図】図１
2013536080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の製造方法であって、
単一のレーザ源からレーザビームを生成する工程と、
前記レーザビームを第１のレーザビーム経路と第２のレーザビーム経路とに沿って分割する工程と、
第１の走査工程において、前記第１のレーザビーム経路に沿って前記レーザビームを導き、第１のパターンに従って、第１のステーションにある第１のウェハ上を走査させる工程と、
前記第１のウェハを前記第１のステーションから第２のステーションへ移動させ、その後、第２のウェハを前記第１のステーションへと移動させる工程と、
前記第１の走査工程の後であって、前記第１のウェハ及び前記第２のウェハを移動させた後の第２の走査工程において、前記第２のレーザビーム経路に沿って前記レーザビームを導き、前記第１のパターンの鏡像である第２のパターンに従って、前記第２のステーションにある前記第１のウェハ上を走査させる工程と、
前記第１のレーザビーム経路に沿って前記レーザビームを導き、前記第１のパターンに従って、前記第２のウェハ上を走査させる工程と、
を備え、
前記第１のウェハ上の走査及び前記第２のウェハ上の走査が実質的に同時に実行される、太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記第１のパターン及び前記第２のパターンは、太陽電池が形成されるウェハの表面の拡散領域を露出させるコンタクトホールを形成し、前記製造方法は、前記拡散領域と電気的に接続する金属コンタクトを前記コンタクトホール内に形成する工程を更に備える、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記第２の走査工程において、マスタレーザスキャナに追従する第１の複数のレーザスキャナを用いて、前記レーザビームを前記第１のウェハ上に導き、前記マスタレーザスキャナを用いて、前記レーザビームを前記第２のウェハ上に導く、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記第１の複数のレーザスキャナ及び前記マスタレーザスキャナが、ガルバノメータレーザスキャナを含む、請求項３に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記第１のウェハを前記２のステーションから移動させ、前記第２のウェハを前記第１のステーションから前記第２のステーションへ移動させ、第３のウェハを前記第１のステーションへ移動させる工程と、
前記第２の走査工程の後であって、前記第１のウェハ、前記第２のウェハ、及び前記第３のウェハを移動させた後の第３の走査工程において、前記第２のレーザビーム経路に沿って前記レーザビームを導き、前記第２のパターンに従って、前記第２のステーションにある前記第２のウェハ上を走査させる工程と、
前記第１のレーザビーム経路に沿って前記レーザビームを導き、前記第１のパターンに従って、前記第３のウェハ上を走査させる工程と、
を更に備え、
前記第２のウェハ上の走査及び前記第３のウェハ上の走査が実質的に同時に実行される、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記第１のウェハを移動させる工程が、前記第１のウェハを支持するターンテーブルを回転させる工程を含む、請求項１に記載の太陽電池の製造方法。
【請求項７】
複数のステーションと、
複数のウェハを支持する位置を、前記複数のステーションのそれぞれに対して有するターンテーブルと、
単一のレーザ源と、
前記単一のレーザ源からの主レーザビームを第１のレーザビームと第２のレーザビームとに分割するビームスプリッタと、
前記第１のレーザビームを導き、第１のパターンに従って、第１の複数のウェハ上を走査させるマスタレーザスキャナと、
前記マスタレーザスキャナに制御され、前記第２のレーザビームを導き、前記第１のパターンの鏡像である第２のパターンに従って、第２の複数のウェハ上を走査させるスレーブレーザスキャナと、
を備え、
前記マスタレーザスキャナによる前記第１の複数のウェハ上の走査と、前記スレーブレーザスキャナによる前記第２の複数のウェハ上の走査とが実質的に同時であるウェハ処理システム。
【請求項８】
前記スレーブレーザスキャナが、ガルバノメータレーザスキャナを含む、請求項７に記載のウェハ処理システム。
【請求項９】
前記単一のレーザ源からの同一の出力レベルのレーザビームが、前記第１のパターンに従い、前記第１の複数のウェハ上を走査し、前記第２のパターンに従い、前記第２の複数のウェハ上を走査する、請求項７に記載のウェハ処理システム。
【請求項１０】
前記ターンテーブル上の前記複数のウェハの位置を認識する視覚システムを、前記複数のステーションのうちのステーションに更に備える、請求項７に記載のウェハ処理システム。
【請求項１１】
前記複数のステーションのうちの一つとして、前記ターンテーブル上に前記複数のウェハが載置されるステーションを更に備える、請求項７に記載のウェハ処理システム。
【請求項１２】
前記第１のパターン及び前記第２のパターンが、前記単一のレーザ源からの同一の出力レベルのレーザビームでスクライブされる、請求項７に記載のウェハ処理システム。
【請求項１３】
ウェハを処理する方法であって、
第１のウェハを第１のステーションから第２のステーションへと回転させる工程と、
第１の走査工程において、第１のレーザスキャナを用いて、単一のレーザ源から第１のレーザビーム経路に沿って分割された第１のレーザビームを導き、前記第２のステーションにある前記第１のウェハ上を第１のパターンで走査させる工程と、
前記第１のウェハを前記第２のステーションから第３のステーションへと回転させる工程と、
第２のウェハを前記第１のステーションから前記第２のステーションへと回転させる工程と、
第２の走査工程において、
前記第１のレーザスキャナを用いて、前記単一のレーザ源から前記第１のレーザビーム経路に沿って分割された第２のレーザビームを導き、前記第２のステーションにある前記第２のウェハ上を第２のパターンで走査させ、
第２のレーザスキャナを用いて、前記単一のレーザ源から第２のレーザビーム経路に沿って分割された第３のレーザビームを導き、前記第３のステーションにある前記第１のウェハ上を前記第２のパターンで走査させる工程であって、前記第２のレーザスキャナが、前記第１のレーザスキャナに追従し、前記第２のパターンで前記第２のウェハ上を走査させるのと実質的に同時に、前記第２のパターンで前記第１のウェハ上を走査させる工程と
を備える方法。
【請求項１４】
前記第１のパターンが、第１の出力レベルで走査され、前記第２のパターンが、第２の出力レベルで走査される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の出力レベルと前記第２の出力レベルとが異なる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のパターンが、前記第２のパターンと異なる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のパターンと前記第２のパターンとが対称ではない、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のウェハを前記第３のステーションから回転させる工程と、
前記第２のウェハを前記第２のステーションから前記第３のステーションへと回転させる工程と、
第３の走査工程において、
前記第１のレーザスキャナを用いて前記単一のレーザ源から前記第１のレーザビーム経路に沿って分割された第４のレーザビームを導き、前記第２のステーションにある第３のウェハ上を前記第１のパターンで走査させる工程と、
前記第２のレーザスキャナを用いて前記単一のレーザ源から前記第２のレーザビーム経路に沿って分割された第５のレーザビームを導き、前記第１のパターンで前記第３のウェハ上を走査させると実質的に同時に、前記第３のステーションにある前記第２のウェハ上を前記第１のパターンで走査させる工程とを更に備える請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して太陽電池に関し、より具体的には、太陽電池の製造プロセス及び構造に関するが、これらに限定されない。
【０００２】
［連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載］
本発明は、米国エネルギー省より付託された契約番号ＤＥＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３の下、連邦政府の支援を受けてなされた発明であり、政府は本発明について一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するものとして周知のデバイスである。このような電池は、半導体処理技術を用いて半導体ウェハ上に作製することができる。太陽電池には、Ｐ型及びＮ型拡散領域が含まれる。太陽電池に太陽放射が当たると電子及び正孔が生成され、これらの電子及び正孔が拡散領域に移動することにより、拡散領域間に電位差が生じる。バックコンタクト型太陽電池においては、拡散領域及びこれらの拡散領域に結合した金属コンタクトフィンガーが、ともに太陽電池の裏面にある。この金属コンタクトフィンガーによって、外部電気回路が、太陽電池に結合され、太陽電池からの電力供給を受けることが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
他のエネルギー源に対して競争力を持つために、太陽電池の製造においては、設備経費及び処理能力が重要な考慮点となる。本発明の実施形態は、システムの経費を最小限に抑えつつ高い処理能力を可能にする、太陽電池アブレーションシステムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、太陽電池アブレーションシステムを用いて太陽電池が形成される。このアブレーションシステムは、単一のレーザ源と複数のレーザスキャナとを備える。レーザスキャナは、マスタレーザスキャナを備え、残りのレーザスキャナはこのマスタレーザスキャナに追従する。レーザ源からのレーザビームは、複数のレーザビームに分割され、レーザスキャナを用いて、対応するウェハ上を１つ以上のパターンでこれらのレーザビームの走査が行われる。レーザビームは、レーザ源からの同一のまたは異なる出力レベルを用いてウェハ上を走査させることができる。
【０００６】
本発明のこれら及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本開示の全体を読むことによって、当業者には容易に理解されよう。なお、添付の図面において、異なる図面に用いた同一の符号は、同一または類似の構成要素を表す。図は正確な縮尺によらない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムを概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る図１の太陽電池アブレーションシステムの立面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る太陽電池を製造するために処理中のウェハの断面を示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽電池を製造するために処理中のウェハの断面を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係る太陽電池を製造するために処理中のウェハの断面を示す。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係るウェハ上にスクライブされるべきパターン例を概略的に示す。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係るウェハ上にスクライブされるべきパターン例を概略的に示す。
【図７】本発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムの動作例を示す。
【図８】本発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムの動作例を示す。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係るウェハ上にスクライブされるべき別のパターン例を概略的に示す。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係るウェハ上にスクライブされるべき別のパターン例を概略的に示す。
【図１０】発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムの別の動作例を示す。
【図１１】本発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムの別の動作例を示す。
【図１２】本発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステムの別の動作例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示において、装置、プロセスパラメーター、材料、プロセス工程、及び構造の例等、多くの具体的な詳細が提供されることにより、本発明の実施形態の十分な理解が可能となる。しかしながら、当業者であれば、本発明は、これらの具体的な詳細のうちの１つ以上を欠いても実施できることは理解されよう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の詳細については、図示または説明をしていない。
【０００９】
本発明は、高処理能力で費用効率の高い太陽電池アブレーションシステムに関する。２０１０年６月７日出願の、「ＡＢＬＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＦＩＬＭ  ＳＴＡＣＫＳ  ＩＮ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」と題する、本出願と同一出願人による米国特許出願番号第１２／７９５，５２６号にはまた、別の太陽電池アブレーションシステムが開示されている。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池アブレーションシステム１００を概略的に示す平面図である。図１の実施例では、太陽電池アブレーションシステム１００は、ターンテーブル１０８、視覚システム１０７、複数のレーザスキャナ１０４、単一のレーザ源１０２及び制御システム１１２を備える。ターンテーブル１０８は、アブレーションシステム１００のそれぞれのステーションを通して太陽電池ウェハを移動させる、ワークピース移送手段として機能する。実施形態によっては、ステーション間でワークピースを移送するために、異なる移送メカニズムが用いられる。１つの非限定的な実施例としては、直線コンベヤを用いることが可能である。図１の実施例では、アブレーションシステム１００は、４つのステーション、すなわちステーション１〜４を有する。同様に、ターンテーブル１０８は、４つの位置１０９を有し、それぞれの位置は、チャック１１０の形をとる１つ以上のワークピース支持手段を有する。チャック１１０は、単一の太陽電池ウェハを保持し、支持するように構成されている。図が複雑になるのを避けるため、図１には、チャック１１０のいくつかのみに記号を付している。チャック１１０は、ウェハをしっかりと固定することで、ステーション間を循環する間にウェハが動いてしまうのを防ぐ。
【００１１】
ステーション１は、載置／除去ステーションであり、処理を待つウェハがここに載置され、また処理済みのウェハが除去される。ウェハをステーション１に載置し、またステーション１から除去するのに、自動ワークピースハンドラ、例えばピックアンドプレイスロボットを用いてもよい。または、ウェハを、手作業によってステーション１に載置し、またステーション１から除去してもよい。
【００１２】
ステーション２は、ウェハをチャック１１０に固定する際にウェハの位置を決定するための、ワークピース位置認識システムを備える。図１の実施例では、ワークピース位置認識システムは、視覚システム１０７を含む。視覚システム１０７は、位置１０９におけるウェハ位置を測定するためのカメラ、並びに関連するプロセッサ及びソフトウェアを含み得る。視覚システム１０７は、所定の座標系を基準としてウェハの位置を比較し、ウェハが予定位置からずれている場合には、どれだけずれているかを測定することができる。制御システム１１２は、この偏差情報を用いて、対応するレーザスキャナ１０４がレーザビームをウェハ上に導く際の動きに調整を加えることが可能である。
【００１３】
ステーション３及び４は、太陽電池アブレーションシステム１００のウェハ処理ステーションである。ステーション３及び４において、それぞれのウェハ上の１つ以上の材料が除去され、コンタクトホールをはじめとする多様な太陽電池構造が形成される。図１の実施例において、単一のレーザ源１０２がレーザビームを生成し、このレーザビームが、複数のビームに分割され、分割されたレーザビームのそれぞれが、対応するレーザスキャナ１０４によりレーザビーム経路に沿って導かれ、ウェハ上を走査させる。レーザビームは、ビームスプリッタまたは他の光学／ミラー構成を用いて分割し得る。これらレーザビームを、対応するウェハ上に形成された材料を貫通させてスクライブを行い、コンタクトホールが形成される。レーザ源１０２は、市販のレーザ源、例えばＳＰＩ  Ｌａｓｅｒｓ及びＬｕｍｅｒａ  Ｌａｓｅｒ  ＧｍｂＨから入手可能なものであってよい。一実施形態では、レーザスキャナ１０４は、例えばＳｃａｎＬａｂｓ  ｏｆ  Ｇｅｒｍａｎｙから市販されているもののような、ガルバノメータレーザスキャナを含む。
【００１４】
制御システム１１２は、レーザ源１０２、レーザスキャナ１０４、視覚システム１０７及びターンテーブル１０８の駆動装置に、電気的に結合される。この制御システム１１２が、太陽電池アブレーションシステム１００の動作を制御する。より具体的には、制御システムは、ターンテーブル１０８の回転、レーザビームをウェハ上に導くレーザスキャナ１０４の走査動作及びレーザ源１０２を制御する。一実施形態では、レーザスキャナ１０４をマスタとし、残りのレーザスキャナ１０４は、このマスタに追従するように構成される。制御システム１１２は、マスタレーザスキャナの操作を制御し、残りのレーザスキャナは、マスタの走査に追随し、レーザ構成に応じてマスタと全く同じかまたは鏡像となるスキャンを行う。
【００１５】
一つの動作例では、制御システム１１２が、ターンテーブル１０８を駆動し、ウェハをステーション１からステーション２へと移動させる。ステーション２では、視覚システム１０７が、ウェハが位置１０９に保持された際にそのウェハ位置を測定する。視覚システム１０７は、位置情報を制御システム１１２に供給し、制御システムは、この位置情報を用いて、対応するレーザスキャナ１０４の動きを制御する。次に制御システム１１２は、ターンテーブル１０８を駆動し、ウェハをステーション２からステーション３へと移動させる。ここでは、レーザ源１０２によって生成されたレーザビームが、制御システム１１２によって現在読み込まれて使用されているレーザ構成１０１で指示されるパターン及びレーザ出力レベルに応じて、１つ以上の材料をウェハから除去する。次に制御システム１１２は、ターンテーブル１０８を駆動し、ウェハをステーション３からステーション４へ移動させる。ここでは、レーザ源１０２によって生成されたレーザビームが、現在読み込まれているレーザ構成１０１で指示されるパターン及びレーザ出力レベルに応じて、１つ以上の材料をウェハから除去する。制御システム１１２は、ターンテーブル１０８を駆動し、処理済みのウェハをステーション４からステーション１へと移動させ、ここで、使用済みのウェハは、アブレーションシステム１００から除去される。太陽電池アブレーションシステム１００は、製造中のウェハ上に異なる処理工程を実行するように構成することも可能であることは明らかである。すなわち、太陽電池アブレーションシステム１００はまた、レーザビームをウェハ上に導いてアブレーション以外の処理工程を実行するために用いることも可能である。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る太陽電池アブレーションシステム１００の立面図である。図２は、ステーション２の視覚システム１０７、ステーション３のレーザスキャナ１０４及びステーション４のレーザスキャナ１０４を示す。ステーション３の前方のステーション１は、示されていない。処理ステーションに、１以上のレーザスキャナ１０４が存在してもよい。ターンテーブル１０８は、ウェハをそれぞれの位置に支持するためのチャック１１０を備える。
【００１７】
ターンテーブル方式を採用することにより、ウェハ位置認識（例えば、ステーション２）または自動ステーション（例えば、ステーション１）における冗長性を回避し、ステーション位置間における位置合わせが確実に行われるようにしている。デューティーサイクルの低いステーションが全ウェハについて用いられるが（例えば、載置／除去、視覚システム、自動光学検査）、デューティーサイクルの高いパターン描画ステーション（例えば、ステーション３及び４）のみが、システムハードウェア内で繰り返し行われる。ターンテーブルの使用率を最大にするために、それぞれのステーションにおいて複数のウェハが処理される。視覚／ハンドリングステーション数の必要処理ステーション総数に対する比率は、ステーションのデューティーサイクル及びシステムの物理的制約条件、例えば、ターンテーブル寸法、ウェハ寸法等により得る。例えば、ターンテーブルが４つのステーションに限られ、スクライブされるべきパターンが半分ずつ（２つ折り）であれば、視覚／ハンドリングステーションの総数は処理ステーション数の半分となる。これにより、ハンドリングシステムは簡素かつ安価となり、視覚システムに要求されるカメラの数は、少なくなる。一般に、アブレーションシステムは、所与のサイクル時間及びレーザのコストを最小にして処理能力を最大にするべく、異なる方法で構成されてもよい。
【００１８】
図１の実施例では、太陽電池アブレーションシステム１００は、いわゆる「４／２／１」設計を有する（ここで、第１の数字は、テーブルの回転動作または運動数を示し、第２の数字は、処理ステーション数であり、第３の数字は、載置／除去ステーション数を示す）。図１の太陽電池アブレーションシステム１００には、４つの回転運動、２つの処理ステーション（ステーション３及び４）及び１つの載置／除去ステーション（ステーション１）が存在する。ターンテーブルの位置はそれぞれ、１つ以上のチャックを有し得る。理解できるように、用途に応じて３／２／１、４／３／１、５／４／１等を含む他の設計も可能である。アブレーションシステムの設計は、システムの物理的形状、ターンテーブルの寸法、及び、回転可能数によって制限される。
【００１９】
別の実施形態では、例えば、載置／除去のような非処理ステーションをウェハ位置認識ステーションと同一のステーションに組み合わせ、１つのステーションで載置を行い、別のステーションで除去を行うことによって、処理ステーションでのデューティーサイクルのわずかな減少を可能としてもよい。図１の実施形態は、光学検査ステーションを備えないが、別のステーションにこれを加えてもよい。光学検査部はまた、オフラインで別のツールに組み込んでもよい。
【００２０】
処理能力増大のため、または、自動光学検査を含めるために、象限系以外の方式も想定され得る。例えば、７２度回転するターンテーブルが、視覚システムのための１つのステーション、載置／除去のための１つのステーション、及び、それぞれ特定のパターンの１／３ずつを形成する３つの処理ステーションを備えてよい。別の実施例としては、７２度回転するターンテーブルが、視覚システムのための１つのステーション、載置／除去のための１つのステーション、１つの自動光学検査ステーション、及び、それぞれ特定のパターンの１／２ずつを形成する２つの処理ステーションを備えてよい。
【００２１】
図３〜５は、本発明の一実施形態により太陽電池を製造するために処理中のウェハ１０５の断面を示す。図３の例では、ウェハ１０５は、Ｎ型シリコンウェハを含む太陽電池基板２０１を備える。積層誘電体膜２１０が層２０２の上に形成されるが、この層は、本実施例では多結晶シリコンを含む。積層膜２１０は、多層材料、図３の例では、膜２１１、膜２１２及び膜２１３を含む。図３に示されるように、膜２１１が膜２１２の上に、膜２１２が膜２１３の上に形成されてもよい。一実施形態では、膜２１１は、３００〜１０００オングストロームの厚さに形成されたシリコン窒化物層を含み、膜２１２は、３０〜５０オングストロームの厚さに形成された非晶質シリコン層を含み、膜２１３は、約１２０オングストロームの厚さに形成された二酸化シリコン層を含む。膜２１２はまた、用途によって多結晶シリコンまたは微結晶シリコンを含んでもよい。
【００２２】
一実施形態では、層２０２は、約２０００オングストロームの厚さに形成された多結晶シリコンを含む。Ｐ型拡散領域２０３及びＮ型拡散領域２０４が、層２１４に形成される。太陽電池には複数の拡散領域が存在するが、図を分かりやすくするために、図３には、導電型ごとに１つのみを示している。図３〜５の太陽電池は、拡散領域２０３及び２０４が、これらの領域に電気的に結合する金属コンタクト（図５参照）を含めて太陽電池の裏面上、基板２０１の裏面上方に形成される、電極太陽電池の一例である。ウェハ１０５の前面は、通常の動作時に太陽に面して太陽放射を集めるが、この前面は裏面の反対側である。図３の例では、基板２０１の前面側の表面は、ランダムな角錐体２３０によってテクスチャ化されている。この前面のテクスチャ化された面上には、シリコン窒化物を含む反射防止層２３１が形成されている。
【００２３】
図１のアブレーションシステム１００を用いてシリコン窒化物膜２１１、非晶質シリコン膜２１２及び酸化膜２１３をアブレーションすることにより、これらの膜を貫通する孔（ホール）を形成して拡散領域２０３及び２０４を露出させる。このアブレーション処理を図４に示すが、ここでは、アブレーション工程によりコンタクトホール２２０が形成され、拡散領域２０３及び２０４が露出されている。これにより、図５に示されるように、コンタクトホール２２０内に金属コンタクト２２１の構造を形成することが可能となる。この金属コンタクト２２１により、拡散領域２０３及び２０４に外部電気回路が電気的に接続できるようになる。
【００２４】
コンタクトホール２２０は、ウェハ１０５上にスクライブされるパターンの一部であってもよい。図６Ａは、本発明の一実施形態に係るウェハ１０５上にスクライブされるべきパターン例３０１を概略的に示している。理解できるように、図６Ａ、図６Ｂ及び本開示中のその他の図は、正確な縮尺によらない。パターン３０１周囲の境界線は、太陽電池アブレーションシステム１００を用いてウェハ１０５上にパターン３０１がスクライブされることを概略的に示している。
【００２５】
図６Ａの実施例では、パターン３０１は、破線３０４に関して対称である。パターン３０１は、第１の半分３０２及び第２の半分３０３を含む。このパターン３０１はまた、第１の半分３０２が第２の半分３０３の鏡像であることから「２つ折り」パターンとも称される。パターン３０１は、一連のコンタクトホールを表しているが、これらのホールは必ずしも切れ目なく連続するわけでも接続されなくてよい。これは、図６Ｂに例示されており、そこでは、第１の半分３０２が、それぞれの点がコンタクトホールを表す、一連の分離した点として、描写されている。このように、鏡像パターンという言葉を、第１の半分と第２の半分が水平または垂直軸を含む中心軸に関して対称であるようなパターンを指して用いている。
【００２６】
レーザ構成１０１−１が、パターン３０１のパターン、及び、その半分をウェハ１０５上にスクライブするためのレーザ出力レベル及びパルス形態を指示してもよい。太陽電池アブレーションシステム１００は、レーザ構成１０１−１を用いて、単一のレーザ源１０２を使用しながら、１つのウェハ上に第１の半分３０２を、そして別のウェハ上に第２の半分３０３を、同時にスクライブするように構成することもできる。この原理を用いた動作例を、ここで図７及び８を参照して説明する。
【００２７】
図７では、第１のウェハ１０５−１及び第２のウェハ１０５−２が、ステーション２からステーション３へと回転される。この時点では、ステーション４には、ウェハがない。単一のレーザ源１０２が、レーザビームをステーション３のレーザスキャナ１０４上に照射し、制御システム１１２がこのレーザビームをウェハ１０５−１及び１０５−２に導いて、ウェハ１０５−１及び１０５−２上に第１の半分３０２がスクライブされる。その後、図８に示すように、制御システム１１２が、ターンテーブル１０８を回転させ、ウェハ１０５−１及び１０５−２をステーション４へ移動させ、その後、第３のウェハ１０５−３及び第４のウェハ１０５−４をステーション２からステーション３へと移動させる。単一のレーザ源１０２によりレーザビームが照射されると、このレーザビームは、別々のビームに分割されて、ステーション３及び４双方のレーザスキャナ１０４へと導かれる。ステーション３及び４双方のレーザスキャナ１０４は、単一のマスタレーザスキャナ１０４に追従し得るが、このマスタレーザスキャナは、レーザスキャナ１０４のうちの任意の１つであってよい。残りのレーザスキャナ１０４は、マスタレーザスキャナに追従する。ステーション４のレーザスキャナ１０４は、ステーション３のレーザスキャナ１０４に対して鏡像状にレーザビームを動かすように構成されてもよい。これにより、単一のレーザ源１０２を用いながら、パターン３０１の２つの半分が別々のステーションで同時にスクライブでき、有利である。パターンの第１の半分が、１つのステーションにおいてレーザ源１０２の１回の照射で特定のウェハ上にスクライブされ、パターンの第２の半分が、別のステーションにおいてレーザ源１０２の第２の照射で同一のウェハ上にスクライブされる。
【００２８】
なお図８を参照すると、ステーション３のスキャナ１０４がそれぞれのレーザビームを導いて、ウェハ１０５−３及び１０５−４上に第１の半分３０２をスクライブする。同時に、レーザ源１０２からの同一のレーザビーム照射から、ステーション４のスキャナ１０４がそれぞれのレーザビームを導いて、ウェハ１０５−１及び１０５−２上に第２の半分３０３をスクライブし、これらのウェハ上にパターン３０１を完成させる。このサイクルを再度繰り返し、ターンテーブル１０８の２回の回転動作によって完成パターン３０１がウェハ１０５上にスクライブされるようにしてもよい。
【００２９】
以上に述べたことから理解できるように、本発明の実施形態によれば、従来実現されなかった利点がもたらされる。第１に、この太陽電池アブレーションシステム１００によれば、設備コストを実質的に増大させることなしに比較的高い処理能力、すなわち、ウェハ処理速度を得ることができる。アブレーションシステム１００は、単一のレーザ源１０２を用いながらも、パターニングを、レーザ源１０２の同一照射時に異なるステーションにおいて実行される別々の工程に分割する。パターニングがシステムサイクルにおいて最も時間の掛かる部分だと仮定して、パターン形成を複数の工程に分割することにより、所与の処理ステーションにおけるパターニング時間が、短縮される。例えば、ウェハ上に完全なパターンを形成するのに１４秒掛かると仮定して、アブレーションシステム１００では、パターニングを２つの異なるステーションにおける２つの工程に分割することにより、この時間を約７秒に短縮することができる（オーバーヘッドを考慮して、パターニング時間の４０％〜５０％の削減）。一般に、アブレーションシステム１００は、処理のデューティーサイクルが４秒より大きく、高精度が要求される場合に有利である。
【００３０】
第２に、アブレーションシステム１００により、設備投資を相当に節約できる。通常はレーザ源がレーザ系アブレーションシステムの費用の大きい部分を占めることを考えれば、単一のレーザ源１０２を用いることによって、相当な節約となる。一般に、アブレーションシステム１００は、位置合わせ／校正カメラ、ハンドラー及びレーザの冗長度を抑制する。
【００３１】
第３に、アブレーションシステム１００により、システムの複雑さを軽減することが可能である。アブレーションシステム１００においては、制御システム１１２が単一のレーザ源１０２及び単一のマスタレーザスキャナ１０４を制御する。残りのレーザスキャナ１０４は、マスタレーザスキャナ１０４に追従する。これにより、１つのステーション内の追従するレーザスキャナ１０４は、単純にマスタレーザスキャナ１０４の走査に追随すればよく、別のステーション内の追従するレーザスキャナ１０４は、マスタレーザスキャナ１０４の鏡像で走査すればよいことになる。鏡像走査は、対応するレーザスキャナ１０４内のミラーの配置によって達成することができる、または、完全に異なる走査動作ではなく、マスタレーザスキャナの動きに対して相補的な動きまたは他の動作とすることによって達成することができる。
【００３２】
用途によっては、パターンの形成に、複数のレーザ出力レベルを必要となる、または、非対称の設計を必要とする場合がある。例えば、交差指型バックコンタクト太陽電池では、Ｐ型及びＮ型拡散領域の材料が異なるが、いずれのパターンをスクライブするかによって、別々のレーザ出力が必要となり得る。より具体的には、Ｎ型拡散領域に対向するＰ型拡散領域へのコンタクトホールを形成するために、異なるレーザ出力レベルが必要となり得る。レーザ出力レベルの違いは、コンタクトホールが貫通形成される材料の違いに起因し得る。この場合、出力レベルまたはウェハ上にスクライブされるべきパターンのそれぞれについて、異なるレーザ構成を用い得る。図１の太陽電池アブレーションシステム１００を例にとれば、第１の工程で１つのレーザ構成（例えば、構成１０１−１）に従って１つのパターンがウェハ上にスクライブされてもよく、第２の工程で別のレーザ構成（例えば、１０１−２）に従って別のパターンがウェハ上にスクライブされてもよい、等である。それぞれのレーザ構成により、スクライブされるべきパターン及びそのパターンをスクライブするレーザ源からの出力レベルが特定され得る。
【００３３】
図９Ａは、本発明の一実施形態によりウェハ１０５上にスクライブされるべきパターン例３１１を概略的に示す。図９Ａは、正確な縮尺によらない。パターン３１１周囲の境界線は、太陽電池アブレーションシステム１００を用いてウェハ１０５上にパターン３１１がスクライブされることを概略的に示している。
【００３４】
図９Ａの実施例では、パターン３１１は、第１のパターン３１２及び第２のパターン３１３を含む。パターン３１１は、パターン３１２がパターン３１３と指を交互に合わせた形に組み合わされた、交差指型パターンとなっている。パターン３１２は、Ｐ型拡散領域のためのコンタクトホールを含み、パターン３１３は、Ｎ型拡散領域のためのコンタクトホールを含み得る。これらの部分３１２及び３１３は、異なる材料を貫通してスクライブされ得る。したがって、この実施例では、パターン３１２がレーザ構成１０１−１を用いてウェハ上にスクライブされ、パターン３１３がレーザ構成１０１−２を用いてウェハ上にスクライブされ得る。パターン３１１は、一連のコンタクトホールを表しているが、これらは必ずしも切れ目なく連続し接続されない。このことは、図９Ｂに典型的に示されており、そこではパターン３１２が、それぞれの点がコンタクトホールを表す一連の分離した点として、描写されている。
【００３５】
一般に、第１のレーザ構成は、第１のパターン及び第１の出力レベルを特定してよく、第２のレーザ構成は、第２のパターン及び第２の出力レベルを特定してよく、第３のレーザ構成は、第３のパターン及び第３の出力レベルを特定してよい。具体的な例としては、第１のパターンが、レーザ源１０２の第１の出力レベルでウェハ上にスクライブされるパターン３１２であってよく、第２のパターンが、レーザ源１０２の第２の出力レベルでウェハ上にスクライブされるパターン３１３であってよい。
【００３６】
第１のパターンは、ターンテーブルの第１の回転において、すべての処理ステーションで第１の出レベルを用いて同時にウェハ上にスクライブされてもよく、第２のパターンは、ターンテーブルの第２の回転において、すべての処理ステーションで第１の出レベルとは異なる第２の出力レベルを用いて同時にウェハ上にスクライブされてもよい。これらのパターン及び対応する出力レベルを交互に用いることにより、ターンテーブルの２回の回転動作において、完全なパターンがスクライブされる。
【００３７】
ここで、アブレーションシステム１００を用いてウェハ上にパターン３１１を描く動作の一例を、図１０〜１２を用いて説明する。図１０において、レーザ構成１０１−１に従い、レーザ源１０２の第１の出力レベルを用いて、パターン３１２がウェハ１０５−５及び１０５−６上に同時にスクライブされる。この時点では、ステーション４には、ウェハがない。
【００３８】
図１１では、ターンテーブル１０８が回転してウェハ１０５−７及び１０５−８をステーション３へ移動させ、その後、ウェハ１０５−５及び１０５−６をステーション３からステーション４へと移動させる。レーザ構成１０１−２に従い、レーザ源１０２の第２の出力レベルで、パターン３１３がウェハ１０５−５、１０５−６、１０５−７及び１０５−８上に同時にスクライブされる。この時点で、パターン３１２及びパターン３１３を含む完全なパターン３１１がウェハ１０５−５及び１０５−６上にスクライブされることに留意されたい（ステーション４参照）。
【００３９】
図１２では、ターンテーブルが回転してウェハ１０５−９及び１０５−１０をステーション３へ移動させ、その後、ウェハ１０５−７及び１０５−８をステーション３からステーション４へと移動させる。同一の回転運動において、処理済みのウェハ１０５−５及び１０５−６がステーション４からステーション１（図示せず）へと移動させられ、そこでウェハ１０５−５及び１０５−６は、除去される。レーザ構成１０１−１に従い、レーザ源１０２の第１の出力レベルで、パターン３１２がウェハ１０５−７、１０５−８、１０５−９及び１０５−１０に同時にスクライブされる。この時点で、パターン３１２及びパターン３１３を含む完全なパターン３１１がウェハ１０５−７及び１０５−８上にスクライブされることに留意されたい（ステーション４参照）。ターンテーブル１０８上に存在するウェハ上に交互にスクライブされる、パターン３１３及び３１２を用いたこのサイクルが繰り返される。
【００４０】
図１０〜図１２の実施例において、１つのレーザスキャナ１０４がマスタレーザスキャナ１０４として指定されてよい。他のすべてのレーザスキャナ１０４は、このマスタレーザスキャナに追従する。すなわち、所与の任意のステーションにおいて、１つのレーザスキャナ１０４のみが直接制御される。残りのレーザスキャナ１０４は、単にマスタレーザスキャナ１０４に追随すればよい。本実施例ではパターニング工程は相互に独立であることから、ウェハ上にスクライブされるべきパターンは、対称である必要はない。先の場合と同様に、単一のレーザ源１０２を用いて完全なパターンをスクライブしてもよい。このことにより、レーザ構成間の切り替えのためのオーバーヘッドによる抑制を受けるのみで、先に説明したと同様の利点が得られる。
【００４１】
以上説明したことから理解できるように、本発明の実施形態は、ウェハからの材料除去に関与する用途に限定されるものではない。例えば、本発明の実施形態は、アニーリング、拡散及びその他のウェハ処理工程などのためにレーザビームをウェハ上を走査させる用途において、等しく有用である。
【００４２】
高処理能力太陽電池アブレーションシステムを開示した。本発明の具体的な実施形態を提供したが、これらの実施形態は説明を目的としたものであり、限定的なものでないことは理解されよう。多くの追加的実施形態が、本開示を読む当業者にとっては明らかとなろう。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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