(57)【要約】【課題】  生産性の高い複合処理を行う。【解決手段】  一方向に長いフィルム状基板を、フィルム状基板の長さ方向に搬送する搬送装置と、フィルム状基板上に、成膜を行う成膜装置と、成膜装置で成膜が行われ、搬送装置で搬送されたフィルム状基板にレーザビームを入射させて、フィルム状基板上に成膜された膜のアニールを行う第１のレーザ処理装置と、第１のレーザ処理装置でアニールが行われ、搬送装置で搬送されたフィルム状基板にレーザビームを入射させて、フィルム状基板上に成膜された膜の一部を除去する第２のレーザ処理装置とを有する複合処理装置を提供する。【選択図】          図１
2008130590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長いフィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送する搬送装置と、
前記フィルム状基板上に、成膜を行う成膜装置と、
前記成膜装置で成膜が行われ、前記搬送装置で搬送された前記フィルム状基板にレーザビームを入射させて、前記フィルム状基板上に成膜された膜のアニールを行う第１のレーザ処理装置と、
前記第１のレーザ処理装置でアニールが行われ、前記搬送装置で搬送された前記フィルム状基板にレーザビームを入射させて、前記フィルム状基板上に成膜された膜の一部を除去する第２のレーザ処理装置と
を有する複合処理装置。
【請求項２】
前記搬送装置が、前記第２のレーザ処理装置が前記フィルム状基板にレーザビームを入射させる位置において、レーザビームの入射方向側から見て鉛直方向とのなす角が−４５°〜＋１０°となるように、前記フィルム状基板を支持する支持体を含む請求項１に記載の複合処理装置。
【請求項３】
更に、前記第２のレーザ処理装置が前記フィルム状基板にレーザビームを入射させる位置に向かって、ブローを行う送風器を含む請求項１または２に記載の複合処理装置。
【請求項４】
（ａ）一方向に長いフィルム状基板を準備する工程と、
（ｂ）前記フィルム状基板上に、成膜を行う工程と、
（ｃ）前記フィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送し、前記フィルム状基板の前記工程（ｂ）で成膜の行われた位置に、レーザビームを入射させ、前記工程（ｂ）で成膜された膜のアニールを行う工程と、
（ｄ）前記フィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送し、前記フィルム状基板の前記工程（ｃ）でアニールの行われた位置に、レーザビームを入射させ、前記工程（ｂ）で成膜された膜の一部を除去する工程と
を有する複合処理方法。
【請求項５】
前記工程（ｄ）で、レーザビームの入射位置において、レーザビームの入射方向側から見て鉛直方向とのなす角が−４５°〜＋１０°となるように、前記フィルム状基板を支持した状態で、レーザビームを入射させる請求項４に記載の複合処理方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）で、レーザビームの入射位置に向かってブローを行いながら、レーザビームを入射させる請求項４または５に記載の複合処理方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）が、
（ｂ１）前記フィルム状基板上に、第１の導電膜を成膜する工程と、
（ｂ２）前記第１の導電膜上に、第１導電型の第１の半導体膜と、前記第１導電型とは逆導電型の第２導電型の第２の半導体膜とを含む半導体膜を形成する工程と、
（ｂ３）前記半導体膜上に、第２の導電膜を成膜する工程と
を含み、
前記工程（ｄ）において、前記半導体膜を露出させるように、前記第２の導電膜を除去する請求項４〜６のいずれか１項に記載の複合処理方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）において、前記第１の導電膜を露出させるように、前記半導体膜を除去する請求項７に記載の複合処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状の基板に対して、複数の処理を連続的に行う複合処理装置及び複合処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状の長尺基板に対して成膜を行う工程と、成膜の行われた長尺基板に対して、レーザビームを照射して改質処理を行う工程とを、同じ搬送経路において連続して行うことにより、生産性を向上させることのできる、フィルム基板の複合処理装置及び方法の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このフィルム基板の複合処理装置及び方法を用いて、たとえば、フィルム状の長尺基板に対して、アモルファスシリコン膜を成膜し、そのアモルファスシリコン膜にレーザビームを照射して、ポリシリコン膜とすることができる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３５０３１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、生産性の高い複合処理装置を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、処理を良好に行うことのできる複合処理装置を提供することである。
【０００７】
更に、本発明の他の目的は、生産性の高い複合処理方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、処理を良好に行うことのできる複合処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、一方向に長いフィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送する搬送装置と、前記フィルム状基板上に、成膜を行う成膜装置と、前記成膜装置で成膜が行われ、前記搬送装置で搬送された前記フィルム状基板にレーザビームを入射させて、前記フィルム状基板上に成膜された膜のアニールを行う第１のレーザ処理装置と、前記第１のレーザ処理装置でアニールが行われ、前記搬送装置で搬送された前記フィルム状基板にレーザビームを入射させて、前記フィルム状基板上に成膜された膜の一部を除去する第２のレーザ処理装置とを有する複合処理装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の観点によれば、（ａ）一方向に長いフィルム状基板を準備する工程と、（ｂ）前記フィルム状基板上に、成膜を行う工程と、（ｃ）前記フィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送し、前記フィルム状基板の前記工程（ｂ）で成膜の行われた位置に、レーザビームを入射させ、前記工程（ｂ）で成膜された膜のアニールを行う工程と、（ｄ）前記フィルム状基板を、前記フィルム状基板の長さ方向に搬送し、前記フィルム状基板の前記工程（ｃ）でアニールの行われた位置に、レーザビームを入射させ、前記工程（ｂ）で成膜された膜の一部を除去する工程とを有する複合処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生産性の高い複合処理装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、処理を良好に行うことのできる複合処理装置を提供することができる。
【００１３】
更に、本発明によれば、生産性の高い複合処理方法を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、処理を良好に行うことのできる複合処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１（Ａ）は、実施例による複合処理装置を示す概略図であり、図１（Ｂ）及び（Ｃ）は、変形例を示す概略図である。
【００１６】
図１（Ａ）を参照する。実施例による複合処理装置は、フィルム状の長尺基板１０上に成膜を行う成膜装置１１、成膜装置１１で形成された膜にレーザビームを照射してたとえばアニール処理を行うレーザ光源１２ａ及び光学系１３ａ、成膜装置１１で形成された膜をパタニングするレーザ光源１２ｂ及び光学系１３ｂ、パタニング処理の行われる位置のブローを行う送風器１４、モータで駆動され、長尺基板１０を巻き取って一方向に搬送する巻き取りロール１６を含んで構成される。フィルム状の長尺基板１０は、たとえば絶縁性の透明基板であり、厚さ６０μｍのポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate; PET)で形成され、ロール状に巻かれたロール体１５として準備される。
【００１７】
成膜装置１１は、複数の成膜室を含む。それぞれの成膜室においては、たとえばＰＶＤ(physicalvapor deposition)を用い、成膜を行うことができる。半導体膜やＩＴＯ(indium tin oxide)膜が形成される。
【００１８】
レーザ光源１２ａ及び１２ｂは、たとえばともにＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器を含み、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ）を出射する。
【００１９】
光学系１３ａは、たとえばレーザビームのエネルギを減衰させるアッテネータ、ビーム断面内で強度を均一に近づけるホモジナイザ、一方向に長い形状を有する透光領域と、遮光領域とを備え、ビームの断面形状を整形するマスク、及び、マスクの透光領域の形状をビーム照射面に結像させる結像レンズを含んで構成される。
【００２０】
レーザ光源１２ａを出射したパルスレーザビームは、光学系１３ａによって、ビーム断面内の強度分布が一様な、長尺状のレーザビームに整形されて、フィルム状の長尺基板１０上に形成された膜にたとえば垂直方向から照射され、半導体膜のアニールが行われる。長尺状のレーザビームは、たとえばビームの長さ方向と長尺基板１０の幅方向とが平行な方向となるように、長尺基板１０に照射される。
【００２１】
光学系１３ｂは、たとえばガルバノスキャナ及びｆθレンズを含んで構成される。レーザ光源１３ａを出射したパルスレーザビームは、スポット状に集光されてフィルム状の長尺基板１０上に形成された膜上をたとえば垂直方向から走査され、膜のパタニングが行われる。
【００２２】
アニール及びパタニングは、長尺基板１０を縦にした部分、たとえば支持体１７ａ、１７ｂを用いて、長尺基板１０の一部を長さ方向と鉛直方向とが平行になるように支持し、その部分で行う。長尺基板１０を縦にしてアニールを行うことで、複合処理装置を小型化することができる。また、長尺基板１０を縦にしてパタニングを行うことで、パタニングの際に発生する塵（除去物）が、長尺基板１０に付着することを抑止することができる。このため処理を良好に行うことができる。
【００２３】
なお、パタニング位置の長尺基板１０は、厳密に長さ方向と鉛直方向とが平行になるように支持される必要はなく、レーザビーム入射側から見て鉛直方向とのなす角度が＋１０°〜−４５°であれば、発生する塵（除去物）の付着を抑止することができるであろう。
【００２４】
レーザビーム入射側から見て鉛直方向とのなす角度が＋１０°の場合を図１（Ｂ）に示し、レーザビーム入射側から見て鉛直方向とのなす角度が−４５°の場合を図１（Ｃ）に示した。
【００２５】
再び図１（Ａ）を参照する。送風器１４は、パタニング位置のブローを行う。ブローにより、一層、パタニングの際に発生する塵（除去物）の、長尺基板１０への付着を抑止することができる。
【００２６】
なお、実施例による複合処理装置においては、成膜装置１１でＰＶＤを用いて成膜を行うが、成膜はＣＶＤ(chemical vapor deposition)その他の成膜技術を用いて行うこともできる。
【００２７】
また、アニールとパタニングにそれぞれ１台ずつ、計２台のレーザ発振器を用いたが、１台のレーザ発振器から出射されたレーザビームを、たとえばハーフミラーで２分岐して、アニールとパタニングに用いてもよい。
【００２８】
更に、長尺基板１０は、ＰＥＴの他、たとえばポリエーテルスルホン(polyethersulfone; PES)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate; PEN)、アラミド、ポリイミド等の絶縁性プラスチックを用いて形成することができる。
【００２９】
図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、実施例による複合処理方法を説明する。
【００３０】
図２（Ａ）を参照する。たとえば厚さ６０μｍのＰＥＴで形成された長尺基板１０が、成膜装置に搬送される。長尺基板１０上には、成膜装置の各成膜室で、たとえば厚さ１〜２μｍのＩＴＯで形成された第１電極層２１、厚さ０．０２〜０．０５μｍのｐ型シリコン層２２、厚さ０．５〜１μｍのｎ型シリコン層２３、厚さ１〜２μｍのＩＴＯで形成された第２電極層２４が、この順に積層される。
【００３１】
成膜の行われた長尺基板１０は、巻き取りロールによって、長尺基板１０の長さ方向に搬送され、長尺状に整形されたパルスレーザビームが照射されてアニールが行われる。レーザビームは第２電極層２４の表面から、膜が形成された長尺基板１０に入射する。アニールによって、半導体層（ｐ型シリコン層２２及びｎ型シリコン層２３）を活性化させ、結晶性を良好にすることができる。たとえば、アモルファスシリコンで形成された半導体層を、多結晶シリコン層に改質することができる。
【００３２】
図２（Ｂ）を参照する。アニール処理の行われた長尺基板１０は、更に、長尺基板１０の長さ方向に搬送され、パタニング処理が施される。パタニングは、成膜装置で形成された膜の一部にレーザビームを照射し、照射位置の膜を選択的に除去することで行う。
【００３３】
本図に示すのは、パタニングによって形成される被加工単位の一つである。長尺基板１０には、多数の被加工単位が連続的に形成される。一つの被加工単位を基にして、たとえば一つの太陽電池が製造される。
【００３４】
パタニングにより、たとえば一つの被加工単位における第２電極層２４の周辺領域を除去し、ｎ型シリコン層２３を露出させる。また、ｐ型シリコン層２２及びｎ型シリコン層２３の一部、たとえば一つの被加工単位における両層２２、２３の周辺領域を除去し、第１電極層２１を露出させる。
【００３５】
第１電極層２１を露出させることで、たとえば太陽電池を製造する際に容易に配線を行うことができる。また、ｎ型シリコン層２３を露出させ、階段状の構造を形成し、第１電極層２１と第２電極層２４とを高さ方向に連続させないことで、両電極２１、２４間のショートを抑止することができる。
【００３６】
実施例による複合処理方法によれば、成膜、アニール、パタニングの各処理を長尺基板の長さ方向に沿う搬送経路において連続的に行うため、高い生産性で処理を行うことができる。
【００３７】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、長尺基板１０上に形成される膜構造の他の例を示す概略的な断面図である。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、長尺基板１０上に、たとえば厚さ１〜２μｍのＩＴＯで形成された第１電極層２１、厚さ３〜４μｍのｐ型ＣｕＩｎＳｅ２層２５、厚さ０．０１〜０．０３μｍのｐ型ＣｕＩｎＳ２層２６、厚さ０．０２〜０．１μｍのｎ型ＣｄＳ（ＣｄＺｎＳ）層２７、及び、厚さ１〜２μｍのＩＴＯで形成された第２電極層２４を、この順に積層することもできる。
【００３９】
図３（Ｂ）に示すように、パタニングにより、たとえば一つの被加工単位における第２電極層２４の周辺領域を除去し、ｎ型ＣｄＳ（ＣｄＺｎＳ）層２７を露出させる。また、ｐ型ＣｕＩｎＳｅ２層２５、ｐ型ＣｕＩｎＳ２層２６、及び、ｎ型ＣｄＳ（ＣｄＺｎＳ）層２７の一部、たとえば一つの被加工単位における前記三層２５〜２７の周辺領域を除去し、第１電極層２１を露出させる。
【００４０】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
たとえば、図１に示した複合処理装置においては、アニールを行うレーザ光源と光学系とを成膜装置の下流に配置し、第２電極層までのすべての成膜を終えた後にアニールを行った。第１電極層、ｐ型半導体層、及び、ｎ型半導体層を形成する成膜装置の下流にアニールのためのレーザ光源と光学系とを配置し、第２電極層を成膜する前にアニールを行うこともできる。その場合、第２電極層を形成する成膜装置は、アニール実施位置より下流に配置する。
【００４２】
また、アニールやパタニングを行うレーザビームは基板垂直方向からの入射に限らず、ビームの光軸方向と基板面内方向とのなす角が±２５°以下であればよい。
【００４３】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
フィルム状の長尺基板に、成膜、アニール、パタニングの各処理を連続的に行う複合処理、殊に太陽電池を製造するための複合処理に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（Ａ）は、実施例による複合処理装置を示す概略図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、変形例を示す概略図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例による複合処理方法を説明するための概略的な断面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、長尺基板１０上に形成される膜構造の他の例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  長尺基板
１１  成膜装置
１２ａ、１２ｂ  レーザ光源
１３ａ、１３ｂ  光学系
１４  送風器
１５  ロール体
１６  巻き取りロール
１７ａ、１７ｂ  支持体
２１  第１電極層
２２  ｐ型シリコン層
２３  ｎ型シリコン層
２４  第２電極層
２５  ｐ型ＣｕＩｎＳｅ２層
２６  ｐ型ＣｕＩｎＳ２層
２７  ｎ型ＣｄＳ（ＣｄＺｎＳ）層
【図１】
2008130590.tif 000003
【図２】
2008130590.tif 000004
【図３】
2008130590.tif 000005