(57)【要約】太陽電池を作り出すような基板を処理する、改善したより低いコストの方法を開示する。マスクを用いて、又は、リソグラフィー若しくはマスクを用いないで、基板上にドープした領域を作り出す。注入を完了後に、注入した正確な領域を決定するために、視覚認識を用いる。それから、この位置合わせを維持するために、その後の処理ステップにより、この情報を用いることができる。注入パラメータを変更するために、この情報をイオン注入装置にフィードバックすることもできる。他のイオン注入装置の適用に、これらの技術を用いることもできる。
2011525303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の部分にイオンを注入するステップと、
注入した前記部分の実際の位置を決定するために、検出システムを用いるステップと、
その後の処理ステップで前記実際の位置を用いるステップと、を有する基板を処理する方法。
【請求項２】
マスクを用いないで前記注入するステップを行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検出システムは、CCDカメラ、赤外線カメラ、フォトダイオード及びレーザから成るグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記その後の処理ステップは、スクリーン印刷を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記注入した部分にペーストを貼り付ける、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ペーストを貼り付ける位置は、前記実際の位置に基づいて決定する、請求項5
に記載の方法。
【請求項７】
基準に対して前記実際の位置を参照する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板は識別子を有し、前記実際の位置を前記識別子と共にデータベースに保存する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記その後の処理ステップは、前記実際の位置を決定するために、前記データベースにアクセスする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記イオンを注入するステップにより、前記基板の前記部分をアモルファス化する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アモルファス化により、前記基板に視覚的差異を引き起こし、前記検出システムは、前記視覚的差異に基づいて前記アモルファス化した部分を決定する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
太陽電池を製造するように、前記基板を処理するステップを、さらに、有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の処理ステップを有する、基板を処理するシステムであって、
前記システムは、
前記基板の部分にイオンを注入するためのイオン注入装置と、
注入した前記部分の実際の位置を決定するための、検出システムと、
その後の処理ステップで前記実際の位置を用いるための、フィードフォワードシステムと、を備える基板を処理するシステム。
【請求項１４】
前記検出システムは、CCDカメラ、赤外線カメラ、フォトダイオード及びレーザから成るグループから選択される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
さらに、データベースを備え、
前記基板は識別子を有し、前記実際の位置を前記識別子と共に前記データベースに保存する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記その後の処理ステップは、前記実際の位置を決定するために、前記データベースにアクセスする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記イオン注入装置は、前記基板の部分をアモルファス化する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記基板の処理により、太陽電池を製造する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法により、製造される製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、シリコンを半導体材料として用いることは、よくあるが、他の半導体デバイスのために用いるのと同じプロセスを用いて、典型的に製造される。半導体太陽電池は、半導体材料内に光子を吸収することにより生成される、電荷キャリアを分離する内蔵電界を有する単純なデバイスである。この電界は、半導体材料の差動ドーピングにより創生されるpn接合（ダイオード）の形成により典型的に創生される。半導体基板の一部（例えば、表面領域）に異極性の不純物をドーピングすることにより、光を電子に変換する光起電装置として用いることができるpn接合を形成する。
【０００３】
図１は、太陽電池を備える代表的な基板１００の断面を示す。光子１０は、矢印により示すように、上面１０５を通って太陽電池１００に入る。これらの光子は、基板１００に浸透する光子の数を最大にし、基板に反射される光子の数を最小にするように設計された反射防止膜１１０を通過する。
【０００４】
内部では、基板１００はpn接合１２０を持つように形成される。pn接合は表面に平行でない他の実施例があるけれども、このpn接合は基板１００の上面１０５にほぼ平行であるように示してある。太陽電池は、光子がエミッタ１３０としても知られるn型ドープ領域を通って入るように製造する。本開示は、p型ベース及びn型エミッタを説明するが、n型ベース及びp型エミッタも太陽電池を製造するために用いることができ、本開示の範囲内である。（半導体のバンドギャップより上の）十分なエネルギーを持つ光子は、半導体材料の価電子帯内の電子を伝導帯に励起することができる。この自由電子と関連するのは、価電子帯内の対応する正に荷電した孔である。外部負荷を駆動することができる光電流を発生するために、これらの電子孔（e-h）対は分離する必要がある。これは、pn接合での内蔵電界を介して行われる。従って、pn接合の空乏領域で発生する任意の電子孔対は、デバイスの空乏領域へ拡散する任意の他の少数キャリアのように、離れ離れになる。入射光子の大多数は、デバイスの表面領域の近くで吸収されるので、エミッタで発生する少数キャリアは、空乏領域に到達し、反対面に流されるために、エミッタの深くまで拡散する必要がある。従って、光発生電流の収集を最大にし、エミッタ内のキャリアの再結合の機会を最小にするために、エミッタ領域１３０を非常に浅くすることが好適である。
【０００５】
多少の光子は、エミッタ領域１３０を通過し、ベース１４０に入る。これらの光子は、関連する孔がベース１４０内にとどまるのに、自由にエミッタ領域１３０に移るベース１４０内の電子を、励起することができる。このpn接合の存在により引き起こされる電荷分離の結果として、光子により発生させられる追加のキャリア（電子及び孔）は、回路を完成するため、外部負荷を駆動するために用いることができる。
【０００６】
外部負荷を介して、エミッタ領域１３０をベース１４０に外部接続することにより、電流を導き電力を供給することができる。これを実現するために、典型的には金属のコンタクト１５０を、エミッタ領域及びベースの外部表面に置く。ベースは光子を直接受けないため、典型的に、そのコンタクト１５０ｂは、全外部表面に沿って置く。対照的に、エミッタ領域の外部表面は、光子を受けるので、コンタクトで完全に覆うことはできない。しかしながら、電子がコンタクトまでの長い距離を進まなければならない場合、太陽電池の直列抵抗が増加して、電力出力を低くする。これらの２つの検討事項、すなわち、自由電子がコンタクトまで進まなければならない距離及びエミッタ表面１６０の露出部の面積、のバランスをとる試みにおいて、ほとんどのアプリケーションは、指の形のコンタクト１５０ａを用いる。図２は、図１の太陽電池の上面図である。コンタクトは、太陽電池の幅方向に延び、比較的薄くなるように典型的に形成する。このように、自由電子は長距離を進む必要はないが、エミッタの外表面の多くは光子にさらされる。基板の正面側の典型的な指の形のコンタクト１５０ａは、＋／−0.1mmの精度で0.1mmである。これらの指の形のコンタクト１５０ａは、典型的に、互いに１〜５mmの間、離れている。これらの寸法は典型的であるが、他の寸法は可能であり、本明細書で検討する。
【０００７】
太陽電池のさらなる強化は、高濃度にドープした基板コンタクト領域の追加である。図３は、この強化した太陽電池の断面図を示す。太陽電池は、図１に関連する上記の如くであるが、高濃度にドープしたコンタクト領域１７０を含む。これらの高濃度にn型ドープしたコンタクト領域１７０は、金属の指の形のコンタクト１５０ａが基板１００に取り付けられる領域に対応する。これらの高濃度にドープしたコンタクト領域１７０の導入により、基板１００と金属の指の形のコンタクト１５０ａとの間のもっとより良い接触を可能にし、太陽電池の直列抵抗を顕著に低くする。高濃度にドープした領域を基板の表面に含むこのパターンは、選択的エミッタ設計と、通常、称される。これらの高濃度にドープした領域を、これらの領域にイオン注入することにより、作り出すことができる。従って、
用語「注入領域」及び「ドープ領域」を、本開示を通して交互に用いることができる。
【０００８】
太陽電池の選択的エミッタ設計は、エミッタ層の露出領域でのより低いドーパント／不純物線量による、再結合を通しての、減少した少数キャリア損失により、より高い効率の太陽電池の利点を有する。コンタクト領域の下のより高濃度のドーピングは、エミッタで生成された多数キャリアを収集し、過度の少数キャリアに反発してpn接合の方へ戻す電界を与える。
【０００９】
そのような構造は、典型的に従来のリソグラフィー（又はハードマスク）及び熱拡散を用いて作ることができる。あるいは、従来のリソグラフィーマスクとともに注入を用い、リソグラフィーマスクをドーパント活性化の前に容易に除去することができる。さらに別の方法としては、コンタクト用の高濃度にドープした領域を定めるために、注入装置にシャドウマスク又はステンシルマスクを用いる。これらの技術の全ては、固定マスキング層を用いる（直接、基板にか、それとも、ビームラインでかのいずれか）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの代替方法の全ては、顕著な欠点を有する。例えば、上記に列挙したプロセスの全ては、多くのプロセスステップを含む。これにより、製造プロセスのコストを法外にし、ウェハの破損率を増大する。これらのオプションは、マスクを基板にそろえること及びイオン注入の間マスクから捲き散らされる材料での二次汚染のような、太陽電池のウェハの特殊取り扱いに関連する限界を被る。
【００１１】
その結果、パターンを基板にドーピングするために必要なコスト及び労力を減少するために、努力が図られてきた。これらの努力のいくつかは、コスト及び処理時間を減少するのに成功したが、これらの変更は、精度の減少に相当する代償を払っていることがよくある。典型的に、半導体プロセスでは、マスクは非常に正確にそろえられる。その後のプロセスステップは、この精度に依存する。例えば、図４を参照するに、高濃度にドープした領域１７０を注入した後に、金属の指の形のコンタクト１５０ａをペーストする。これらのプロセスの各々を、通常、いくつかの基準マーク又は基準に対して行う。この基準マークを、基板のエッジ若しくはコーナー又は基板上の特殊マーク若しくは特徴物ですることができる。これらのプロセスステップの各々の基準を、典型的に特殊点とするため、高度な精度を維持することが不可欠である。コスト及びプロセスステップを減少するこれらの労力により、この精度を低下させて、これらの方法を用いて作った装置の性能及び生産量に影響する可能性がある。
【００１２】
従って、その後のプロセスステップを正しく位置付けるように、適切な精度を維持しながら、プロセスステップの数及び複雑さを減少する太陽電池を製造する必要がある。太陽電池に適用可能ではあるが、本明細書で説明した技術を、他のドーピングの応用に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
太陽電池を作り出すような基板を処理する、改善したより低いコストの方法を開示する。マスクを用いて、又は、リソグラフィー若しくはマスクを用いないで、基板上にドープした領域を作り出す。注入を完了後に、注入した正確な領域を決定するために、視覚認識を用いる。それから、この位置合わせを維持するために、その後の処理ステップにより、この情報を用いることができる。注入パラメータを変更するために、この情報をイオン注入装置にフィードバックすることもできる。他のイオン注入装置の適用に、これらの技術を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術の太陽電池の断面図を示す。
【図２】図１の太陽電池の上面図を示す。
【図３】選択的エミッタ設計を用いる太陽電池の断面図を示す。
【図４ａ】図３の太陽電池の上面図を示す。
【図４ｂ】位置合わせを誤った注入領域を有する図４ａの太陽電池の上面図を示す。
【図４ｃ】位置合わせを誤った注入領域を有し、注入領域の実際の位置に基づいて再配置したコンタクトを有する図４ａの太陽電池の上面図を示す。
【図５】代表的な座標系の図を示す。
【図６】一実施形態により使用するイオン注入装置の代表的な例示の図である。
【図７】図４に示すドープした領域を形成するための基盤の注入を示す一実施形態の図である。
【図８】注入領域及び基準を有する基板の一実施形態の図である。
【図９】位置合わせを誤った注入により生じた注入領域を有する基板の一実施形態の図である。
【図１０】注入領域を有する基板のプロセス制御の第１の実施形態の図である。
【図１１】注入領域を有する基板のプロセス制御の第２の実施形態の図である。
【図１２】注入領域を有する基板のプロセス制御の第３の実施形態の図である。
【図１３】注入した基板の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図４ａは、本開示の方法を用いて製造した太陽電池の上面図を示す。太陽電池を半導体基板１００上に形成する。基板は、限定されないが、円形、長方形又は正方形を含む、任意の都合の良いサイズにすることができる。要件ではないけれども、基板１００にイオン注入するために用いるイオンビームの幅よりも基板１００の幅は小さいことが望ましい。しかしながら、基板の直交方向に関しては、そのような制限はない。言い換えれば、基板１００を任意に長くすることができ、太陽電池材料のロールの形状にすることができる。典型的に、太陽電池用の基板は、非常に薄く、約３００ミクロン以下の厚さであることがよくある。
【００１６】
上記のように、太陽電池は、n型ドープしたエミッタ領域及びｐ型ドープしたベースを有する。エミッタ領域を作るためにイオン注入を用いる間に、基板を典型的にｐ型ドープしてベースを形成する。代表的なイオン注入装置６００のブロック図を図６に示す。イオン源６１０は、リン又はボロンのような所望の種のイオンを発生する。イオン源からイオンを引き付けるために一組の電極（図示せず）を典型的に用いる。興味のあるイオンに対する反対極性の電位を用いることにより、電極はイオン源からイオンを引き付けて、イオンは電極を通って加速する。それから、これらの引き付けられたイオンは、ビームを形成し、その後、ソースフィルタ６２０を通過する。ソースフィルタはイオン源に近く配置することが好適である。ビーム内のイオンをコラム６３０内で所望のエネルギーレベルまで加速／減速する。アパーチャ６４５を有する質量分析器磁石６４０を用いてイオンビームから不所望の成分を取り除き、分解アパーチャ６４５を通過して所望のエネルギー及び質量特性を有するイオンビーム６５０を得る。
【００１７】
ある実施形態では、イオンビーム６５０はスポットビームである。このシナリオでは、イオンビームは、イオンビーム６５０を偏向し走査ビーム６５５を生成する、好ましくは静電スキャナーである、スキャナー６６０を通過し、個々のビームレット６５７は、スキャン源６６５から発散する流跡線を有する。ある実施形態では、スキャナー６６０は、走査装置と通信する分離スキャンプレートを備える。走査装置は、スキャンプレートに印加される、正弦波形、鋸歯状波形又は三角形波形のような振幅及び周波数成分を有するスキャン電圧波形を創生する。好ましい実施形態では、走査ビームを、基板のすべての位置でほとんど同じ時間、均一にさらすために、スキャン電圧波形は、典型的に三角形波形（一定勾配）に非常に近い。三角形からの偏差を用いて、ビームを均一にさせる。得られる電界により、図６に示すように、イオンビームを発散させる。
【００１８】
角度補正器６７０は、発散イオンビームレット６５７を偏向して、ほぼ平行な流跡線を有する一組のビームレットにするように適合する。好適なことに、角度補正器６７０は、イオンビームレットが通過するギャップを形成するように、相隔たる電磁コイル及び磁極ピースを備える。電磁コイルにエネルギーを与えて、ギャップ内に磁界を創生し、磁界は、加えられた磁界の強度及び方向に従って、イオンビームレットを偏向する。電磁コイルを通る電流を変化して磁界を調整する。あるいは、平行化レンズのような他の構造も、この機能を行うために利用することができる。
【００１９】
角度補正器６７０を経て、走査ビームは、処理すべき太陽電池のような基板をターゲットにする。走査ビームは、典型的に、その幅（Ｘ座標）よりもっと小さい高さ（Ｙ座標）を有する。この高さは、基板よりもっと小さく、従って、任意の特定の時間で、基板の一部のみがイオンビームにさらされる。基板の全部をイオンビームにさらすために、基板をビームの位置に対して動かさなければならない。
【００２０】
太陽電池のような基板を基板ホルダーに取り付ける。基板ホルダーは、複数の運動の自由度を持つ。例えば、基板ホルダーは走査ビームに直交する方向に動かすことができる。サンプルの座標系を図５に示す。ビームはＸＺ平面にあると仮定する。このビームはリボンビーム又は走査スポットビームとすることができる。基板ホルダーをＹ方向に動かすことができる。基板１００がイオンビームより小さい幅（Ｘ座標で）を有するとすれば、そうすることにより、基板１００の全体の部分をイオンビームにさらすことができる。
【００２１】
ビームラインイオン注入装置に加えて、プラズマドーピングシステムも用いることができる。プラズマドーピングシステムは、例として、電子サイクロトロン共鳴プラズマ源、ヘリコンプラズマ源、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、直流グロー放電、マイクロ波源又は無線周波数源を用いて、ドーパントを含むプラズマを形成する。このプラズマを含むチャンバー内に配置する基板に、パルス又は直流電圧のいずれかを用いてバイアスをかけて、イオンを加速して基板の表面に入れる。質量分析付きイオン注入装置を含む他のイオン注入装置を用いることができる。
【００２２】
図４ａに示すドーピングパターンを作り出すために、多くの方法を用いることができる。いくつかの実施形態で、従来の注入技術によりドープした領域１７０を作り出す。例えば、ビームに当てる基板の表面に注入するために、イオンビームを用いることができる。図７は、イオン源と基板１００との間に配置するマスク１２を示す。マスク１２は、イオン１３を通過させる１つ以上の開口部１４を有する。マスク１２は、開口部１４を通過しないイオン１３をブロックする。イオンビームを当てる領域は、注入又はドープした領域１７０になる。十分な量のイオンを注入する場合、領域１７０はアモルファスになる。イオンを受けない領域は、ドープしないままか、又は少しドープした領域１６０になる。
【００２３】
注入領域１７０を、図７に例示するように、マスク１２の位置に対応して基板１００に形成する。いくつかの実施形態で、注入領域１７０は、基板１００の表面上で目に見える。イオン１３の線量は、いくつかの実施形態で、マスク１２を用いて注入領域１７０の可視パターンを形成するように構成することができる。他の実施形態で、線量は、領域１７０をアモルファスにするために、十分にすることができる。
【００２４】
他の実施形態で、図４ａに示すパターンをマスクなしで作り出すことができる。一実施形態で、注入領域でより長い滞留時間を作り出すように、基板ホルダーの動きを変更する。言い換えれば、注入しない基板の部分（すなわち、ドープしない領域１６０）にわたってＹ方向に、基板ホルダーをもっと速く動かす。一旦、イオンビームをドープする領域（すなわち、注入領域１７０）に位置付けると、基板ホルダーのＹ方向の速度を遅くする。イオンビームがこの注入領域にある間、このより遅い速度を維持する。この注入領域に十分に注入した後は、基板ホルダーの並進速度は、注入しない領域１６０を速く通り過ぎるように、増加させる。このプロセスを、全基板が注入されるまで繰返す。
【００２５】
スポットビームの場合に、基板の位置に基づいて、基板ホルダーをＹ方向に変化する速度で動かすために、類似技術を用いることができる。基板ホルダーが、ウエハをスキャンするために、Ｘ方向にも動く場合、上記と同じ結果を達成するために、基板ホルダーは、Ｘ方向の速度を変化させることができる。言い換えれば、基板ホルダーを、基板の領域１６０に当てる間、Ｘ方向に速く動かすが、注入領域１７０に当てる際、遅くする。二者択一的に、基板ホルダーの速度を、必要に応じて、Ｘ方向もＹ方向も変化させることができる。
【００２６】
その代わりに、同様の結果を生じるために、スキャナー６６０を制御することができる。例えば、スポットビームでスキャンの実行において、基板ホルダーをＹ方向に動かし、スキャナー６６０はスポットビームがＸ方向に動くことを引き起こすと仮定する。スキャナーを制御するために用いる鋸歯状波の周波数を変化させることにより、スポットビームが基板をスキャンする速度を変更することができる。１つのシナリオで、スキャナー制御信号の周波数を、イオンビームがドープしない領域１６０を通過するにつれて、増加し、イオンを注入領域１７０に当てる際、遅くする。このように、ドープしない領域１６０の滞留時間は、注入領域１７０の滞留時間より短い。別のシナリオで、スキャナー制御信号の波形を変更して、ドープしない領域１６０を通過する際、基板に当てないようにスポットビームを位置付け、注入領域１７０を通過する際のみスキャンするようにする。スキャナーの入力波形の変更と基板ホルダーのＹ方向の速度の変更との組み合わせも行うことができる。
【００２７】
マスクを用いないでこれらの注入領域１７０を形成するために、イオン線量、スキャン速度、ビーム電流又はビームエネルギーを変化させる他の方法も、用いることができる。イオンを注入するために用いる特定の方法には限定しないで、全てのそのような技術は、本開示の範囲内である。
【００２８】
所望の注入パターンを作り出すために、イオンビームに対する基板の位置をシステムが理解することが重要である。言い換えれば、適切なイオンの量を供給するために、どの領域に当てるかをシステムは知らなければならない。この情報を多くの方法で確認することができる。
【００２９】
第一に、システムは、厳密にタイミングに依存することができる。言い換えれば、基板ホルダーをシステムの他の構成部品に同期させることは、動作の開始以来の経過時間に基づいて、達成される。このタイミングにより、全てのその後のプロセスステップで正しいと仮定される注入パターンを生成する。例えば、基板ホルダーの速度プロファイルが既知の場合、注入する領域を計算することができる。もちろん、初期の位置、速度又は他のパラメータに誤りがある場合、これらの計算は必然的に正しくない。
【００３０】
もっと正確なアプローチは、基板のエッジに沿ってのような、基準マーク又は基準を含むことである。システムは、これらの基準マークに基づいてイオンビームに関する基板の位置を決定することができて、それに応じて動作することができる。システムは、動作の開始前に注入パターンに関する情報を必要としないという点で、この方法は好ましい。基板上のパターンは、システムが基板に正しく注入するために必要な情報を供給する。そのようなパターン及びマーキングシステムは、当業者に周知である。図８は、注入領域及び基準を有する基板の一実施形態の図である。上記のように、この基準又は基準点は、基板１００の特殊マーク又は特徴であることが可能である。
【００３１】
図９は、位置合わせを誤った注入領域を有する基板の一実施形態の図である。位置合わせを誤ったマスク又は上記のマスクを使わない技術の１つで生じた誤りにより、これは生じた可能性がある。いくつかの実施形態で、位置合わせの誤りは、間違いの注入又は間違いの注入パラメータによっても、引き起こすことができる。基板１００は、位置合わせを誤ったマスクにより生じた注入領域５０を有する。この注入領域は、図９で破線により輪郭を描いた所望の注入領域５１とは異なる。図９の実施形態で示す位置合わせの誤りは、測定することができる。
【００３２】
図１０は、注入領域を有する基板のプロセス制御の第１の実施形態の図である。注入（ステップ４０）により基板の領域をドープする。十分な量のイオンにより、領域をアモルファスにすることができる。それから、プロセスは、基板の注入領域を測定し（ステップ４１）、又は、注入領域のパターンを測定する。特定の実施形態で、プロセスは、例えば、基板のエッジのような基準に関して、注入領域のパターンを測定する。測定（ステップ４１）のために、いくつかの実施形態で、可視検出を用いることができる。線形の電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、二次元ＣＣＤアレイ、レーザベースの表面計測、偏光解析、フォトルミネッセンス、スキャンレーザからの反射、ウエハからの光を合焦するレンズ付き走査フォトダイオード又は単なる写真は、全て、測定（ステップ４１）用に用いることができる。このような測定技術は、電磁スペクトルの紫外線部分にも拡張することができる。
【００３３】
図１３は、注入した基板２００を示す。この実施形態で、基板２００を縞模様のパターンを用いて注入した。明るい色の縞２１０は、注入した基板２００の部分である。なお、これらの領域は可視で検出できる。より黒い色の縞２２０は、注入しない基板２００の部分である。注入した部分の位置を決定するために、任意の数の検出システムを用いることができる。
【００３４】
ＣＣＤアレイは、直接基板を見ることにより、反射を探すことにより、又は、ある角度から見て信号の欠落を測定することにより、反射信号の強度を測定する。角度を調整する時に、基板の注入領域は、ほぼ同様に応答する。言い換えれば、ウエハのプロービング光に対する角度を変える時に、結晶性の注入しない領域が特別の角度で反射のスパイクを有する間に、アモルファス領域は、ゆっくりと変化する。測定（ステップ４１）により、マーク又は基板のエッジのような基準から測定することができ、反射率の変化が、始まるか又は閾置を超える点まで、測定することができる。別の実施形態で、測定（ステップ４１）には、ＣＣＤアレイにより、基板の反射率が変化した全領域を測定し、データから平均値又は別の適合形状を計算することを含む。
【００３５】
赤外スペクトルでの送信も、測定（ステップ４１）に用いることができる。基板の注入領域は、基板の注入しない領域よりも良く赤外エネルギーを吸収する。赤外を用いる際の信号をＣＣＤアレイと同様に処理することができる。
【００３６】
結晶学的測定のような他の測定技術も用いることができる。例えば、必要な測定を行うめに、電子散乱又はＸ線散乱も用いることができる。
【００３７】
測定（ステップ４１）により、基準に関する１つ以上の線を測定することができる。既知のマスクの形状を用いて、画像点とマスクとの間の転写適合関数を計算することができる。一実施形態で、基板にわたって多くの点を測定する。ビーム拡がり、歪み、マスク位置の横方向誤差及び角度誤差を考慮するために、基準に関する最も良い適合を決定するため、アルゴリズムを用いることができる。
【００３８】
測定（ステップ４１）は、サプライヤー品質保証（SQA）及びエラーデータハンドリングの前送りのための装置制御システムにリンクすることができる。いくつかの実施形態で、測定（ステップ４１）により、情報を管理限界と比較することができる。例えば、実際の注入領域が所望の領域から遥かに逸脱した場合、その基板を廃棄するか又は除去用にマークすることができるような、許容範囲を定めることができる。
【００３９】
別の実施形態で、マスク位置合わせ誤差を後の処理ステップで最小にすることができる。測定（ステップ４１）の後に、基板を処理することができる（ステップ４２）。処理（ステップ４２）は、１つ以上のイオン注入ステップ及び／又は金属化ステップを含むことができる。特定の実施形態で、測定（ステップ４１）により、注入（ステップ４０）で用いるように、マスクの実際の位置を決定する。基板を処理する（ステップ４２）ように、誤差の修正を含むことができる。測定（ステップ４１）により、直接、個々のツールに、又は装置制御システムに情報を送信する代わりに、工場管理ツールに情報を送信することができる。
【００４０】
これらの処理ステップ４２により、注入（ステップ４０）中のマスクの位置合わせのずれを予測し補正することができる。特定の実施形態で、後の処理ステップ４２において、作業又は処理ステップを行う基板の領域を調整することにより、注入（ステップ４０）中のマスクの位置合わせのずれ又は注入の位置合わせのずれを補正することができる。後の処理ステップ４２により、各基板を個々に補正することができる。
【００４１】
処理（ステップ４２）の一例は、太陽電池の製造の間、コンタクト用のアルミニウム及び／又は銀の合金を含むペーストのスクリーン印刷又はインクジェット印刷である。この処理（ステップ４２）は、マスク又は注入の位置合わせのずれを補正するために調整する位置合わせを有することができる。特定の実施形態で、測定（ステップ４１）により、基板のエッジに対して注入パターンを測定する。注入パターンが、例えば、公称値から１ｍｍずれている場合、公称値から１ｍｍずらしてラインを定めるように、スクリーンプリンタ又はインクジェットプリンタの位置合わせを調整する。この特定の実施形態により、基板をスクリーンプリンタに搬送し、注入領域の位置合わせのずれを補正するサーボモータを用いることができる。
【００４２】
例えば、図４ａは、３つの垂直注入領域がある単純なパターンを有する基板を示す。この場合、基板の最も左のエッジにある基準から３つの注入が始まり終了すると仮定して、基板を処理するように、工場ツールを構成することができる。最初の注入領域１７０ａは、基板の最も左のエッジから２０ｍｍで始まり、基板の最も左のエッジから２３ｍｍで終了するように設計したと仮定する。同様に、２番目の注入領域１７０ｂは、基板の最も左のエッジから４０ｍｍで始まり、基板の最も左のエッジから４３ｍｍで終了するように設計したと仮定する。最後に、３番目の注入領域１７０ｃは、基板の最も左のエッジから６０ｍｍで始まり、基板の最も左のエッジから６３ｍｍで終了するように設計したと仮定する。その後のプロセスは、これらの注入領域の真ん中でスクリーン印刷又はインクジェット印刷をすることを目的としている。例えば、ペーストは、その幅が１ｍｍになり、注入領域１７０の中心に置く。従って、最も左のエッジからそれぞれ２１ｍｍ、４１ｍｍ及び６１ｍｍに、ペーストを貼り付けるべきである。
【００４３】
しかしながら、基板に注入した後、測定プロセス（ステップ４１）により、３つの注入領域は、実際に以下のとおりであることを決定した。
最初の注入領域１７０ａは、基板の最も左のエッジから１９ｍｍと２２ｍｍとの間である。
２番目の注入領域１７０ｂは、基板の最も左のエッジから４１ｍｍと４４ｍｍとの間である。
３番目の注入領域１７０ｃは、基板の最も左のエッジから６２ｍｍと６５ｍｍとの間である。
【００４４】
その後のスクリーン印刷又はインクジェット印刷のステップに対する修正がなければ、最も左のコンタクトは、注入領域１７０ａの右のエッジに堆積される。中央のコンタクトは、注入領域１７０ｂの左のエッジに堆積される。最も右のコンタクトは、注入領域１７０ｃの外側に堆積される。図４ｂは、これらの位置合わせを誤った注入領域を有する図４ａの基板を示す。
【００４５】
しかしながら、測定ステップ４１により、基板の目視検査に基づいて、これらの新しい配位を決定し、この情報を装置の残りの部分に送る。このフィードフォワードシステムに基づいて、スクリーン印刷又はインクジェット印刷のステップにより、コンタクト１５０ａの配置をそれぞれ２０ｍｍ、４２ｍｍ及び６３ｍｍに位置付けるように調整する。注入領域１７０の実際の配置に基づいて配置したコンタクトを有して得られる基板を図４ｃに示す。
【００４６】
処理（ステップ４２）の他の例は、マスキング、レーザーシステム、熱エッチング、スクリーン印刷、インクジェット印刷又は他の印刷ステップである。上記のように、基板に対して計算した誤差を調べる。ダウンストリームプロセスを基板の実際の注入領域にそろえる。この整列情報は、注入装置、独立測定ツールから又は工場インターフェースを介して来ることができる。この整列により、システムが基板の不正確な部分で作用することを防ぎ、無駄及び製造コストを減少する。
【００４７】
測定ステップ４１の結果を用いることができる多くの方法がある。一実施形態では、各基板を例えばID数で同定する。基板に注入した（ステップ４０）後、基板を測定する（ステップ４１）。それから、得られたデータを基板のIDと関連付けてデータベースに保存する。このように、その後のプロセスステップにより、適切な測定及び特定の基板で用いるべき設定を決定するために、データベースに問い合わせを行うことができる。
【００４８】
別の実施形態では、各処理ステップは、上記のもののような専用の測定装置を備える。基板が特定の処理ステップに入ると、基板をその専用の測定装置で測定する。それから、基板に適用すべきステップの方向及び配置を調整するために、これらの測定を用いる。上記の例で、印刷処理のちょうど前に注入領域を測定するように、スクリーン印刷装置と共にCCDカメラを配置することができる。それから、単一のプロセスステップ用にのみ、CCDカメラにより決定した測定を用いる。
【００４９】
図１１に示す代替の実施形態では、その後のプロセス用のマスク位置決め４３を修正するために、測定（ステップ４１）を用いることができる。いくつかの実施形態では、注入パラメータを修正するために、測定（ステップ４１）を用いることもできる。マスクの位置合わせ又は注入パラメータの継続的な修正により、リソグラフィーステップの除去に役立つことができる。上記例での例示として、注入領域１７０の測定値をイオン注入プロセスにフィードバックすることができる。それから、注入パラメータを調整するために、この情報を用いることができる。マスクなし注入の場合、このフィードバックに応じて、例えば、基板ホルダー速度プロファイル、スキャン速度、又はその他の、パラメータを調整することができる。マスクなしイオン注入ステーションへ継続的なフィードバックを供給することにより、マスクなし注入が現在可能なより大きい程度の精度を達成するように、そのような注入の精度を増加することが可能である。そのような修正により、測定ステップ４１の結果として、変更しない所定のパラメータを、その後のステーションが用いることを可能にする。
【００５０】
図１２に示す別の実施形態では、注入ステップ４０へのフィードバック情報にも、その後の処理ステップ４２へのフィードフォワードデータにも、測定ステップ４１の結果を用いる。
【００５１】
特定の実施形態では、測定（ステップ４１）から得られるデータを、基板処理（ステップ４２）の間に得られる他の測定データに、結合することができる。注入及びパターンの位置合わせに統計的工程管理（SPC）を行うために、このデータを用いることができる。許容誤差及び位置合わせの誤りの可能性のような情報によって、収率、スループット又は性能の最適化により、トラブルシューティングを可能にでき、又は、基板の全体の生産量を向上することができる。生産プロセスに対する全体の調整をするために、平均のような統計データを用いることができる。別の特定の実施形態では、制御システム又はSPCはシステムパターンの位置合わせのマップを作り出すことができる。このマップにより、手動の又は自動のマスク位置合わせを可能にし、又は、互いに他のプロセスステップを可能にする。注入（ステップ４０）用注入装置のインターロックとしても、SPCを用いることができ、注入装置は注入ステップ４０の開始又は終了をすることができる。
【００５２】
このプロセス制御方法の一例は、太陽電池又は光起電装置の製造に用いるためである。このプロセス制御方法の別の例は、集積回路基板の製造においてである。他の基板も、このプロセス制御方法から利益を得ることができる。
【００５３】
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、示され説明された（又はそれらの部分の）特徴の任意の均等物を除外する意図はない。本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、変形および代替も可能である。従って、前述の説明は単に例によるものであり、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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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