(57)【要約】【課題】基板の側面にイオンが注入されてしまうことを抑制する。【解決手段】イオン注入装置は、基板支持部（底壁部３１）と、基板保護部（周壁部３２および天壁部３３）とを備える。基板支持部（底壁部３１）は、基板４の側面４３を覆うとともに、主表面（上面４１）の側とは反対の側から基板４を支持する。基板保護部（周壁部３２および天壁部３３）は、主表面（上面４１）のうち、基板４の縁部から内側に向かって所定距離に至るまでの範囲として定められる縁部４４にイオンが注入されないように基板４を覆う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主表面にイオンを注入するためのイオン注入装置であって、
前記基板の前記主表面へ前記イオンを照射するイオン照射部と、
前記イオン照射部の反対側から前記基板を支持する基板支持部と、
前記イオンが注入されないように、前記基板の一部を覆う基板保護部と、を備え、
前記基板保護部は、
前記基板の側面を覆う第１の部分と、
前記主表面のうち、前記側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する縁部を覆う第２の部分と、を備えているイオン注入装置。
【請求項２】
前記第２の部分は、前記主表面に設けられる電極のうち前記主表面において最も外側に位置する部位よりも外側を覆う、請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記基板保護部は、前記基板支持部との間で前記基板を把持するように構成される、請求項１または請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
基板の主表面にイオンを注入するためのイオン注入方法であって、
前記基板の前記主表面へ前記イオンを照射するイオン照射部の反対側から前記基板を支持する工程と、
前記イオンが注入されないように、前記基板の一部を覆う工程と、を含み、
前記基板の一部を覆う工程では、
前記基板の側面を覆う第１の工程と、
前記主表面のうち、前記側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する縁部を覆う第２の工程と、が実行されるイオン注入方法。
【請求項５】
前記第２の工程では、前記主表面に設けられる電極のうち前記主表面において最も外側に位置する部位よりも外側が覆われる、請求項４に記載のイオン注入方法。
【請求項６】
壁部が形成された基板支持部の底部に前記基板を載置することで、
前記底部で前記基板を支持する工程が実行されると共に、
前記側面を前記壁部で覆うことによる前記第１の工程が実行され、
前記壁部の上にマスクを載置することで、前記縁部を前記マスクで覆うことによる前記第２の工程が実行される、請求項４または請求項５に記載のイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの製造工程は、半導体の基板にドーピング層を形成する工程を含む。ドーピング層を形成する手法の一つとして、イオン注入が知られている。イオン注入は、例えば、基板を載置部材に載置した状態で、基板の上面（主表面）にイオンビームを照射することによって行われる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０１１３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
イオン注入時には、基板の上面だけでなく、基板の側面にもイオンが注入され、ドーピング層が形成されることがある。そのようなドーピング層が形成されことによって、基板の上面に設けられる電極（上面電極）と、基板の下面に設けられる電極（下面電極）とが、電気的に接続されるおそれがある。その場合、例えば、上面電極と下面電極との間に、ドーピング層を介して電流が流れるといった電流リーク等の問題が発生する。
【０００５】
上述の特許文献１は、基板の側面にイオンが注入されることを防止することを目的した、イオン注入用基板載置部材を開示する。この載置部材は凹部を有しており、凹部の周壁部によって基板の側面を覆うことで、基板の側面にイオンが注入されることを防止するものである。しかしながら、このような構造を採用した場合であっても、基板の側面から基板の裏面へドーピング層が回り込む可能性がある。従って、基板の側面へイオンが注入されることをより確実に抑制することが要請されている。
【０００６】
本発明は、基板の側面にイオンが注入されてしまうことを抑制できるイオン注入装置およびイオン注入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るイオン注入装置は、基板の主表面にイオンを注入するためのイオン注入装置であって、基板の主表面へイオンを照射するイオン照射部と、イオン照射部の反対側から基板を支持する基板支持部と、イオンが注入されないように、基板の一部を覆う基板保護部と、を備え、基板保護部は、基板の側面を覆う第１の部分と、主表面のうち、側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する縁部を覆う第２の部分と、を備えている。
【０００８】
このイオン注入装置によれば、基板保護部の第１の部分によって基板の側面が覆われる。また、それに加えて、第２の部分によって側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する基板の縁部も覆われることとなる。以上によって、例えば基板の側面のみを覆う場合よりも、基板の側面にイオンが注入されることを抑制することができる。
【０００９】
また、イオン注入装置において、第２の部分は、主表面に設けられる電極のうち主表面において最も外側に位置する部位よりも外側を覆うことが好ましい。これにより、主表面のうち電極が設けられる部分にはすべてドーピング層が形成されることとなるので、主表面の電極と裏面の電極とが非ドーピング層を介して電気的に接続されることを抑制できる。
【００１０】
また、イオン注入装置において、基板保護部は、基板支持部との間で基板を把持するように構成されることが好ましい。これにより、例えば、基板を把持するための手段を別途設ける必要がなくなる。
【００１１】
また、本発明に係るイオン注入方法は、基板の主表面にイオンを注入するためのイオン注入方法であって、基板の主表面へイオンを照射するイオン照射部の反対側から基板を支持する工程と、イオンが注入されないように、基板の一部を覆う工程と、を含み、基板の一部を覆う工程では、基板の側面を覆う第１の工程と、主表面のうち、側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する縁部を覆う第２の工程と、が実行される。
【００１２】
このイオン注入方法によれば、基板の一部を覆う工程で実行される第１の工程において基板の側面が覆われる。また、それに加えて、第２の工程において側面から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する基板の縁部も覆われることとなる。以上によって、例えば基板の側面のみを覆う場合よりも、基板の側面にイオンが注入されることを抑制することができる。
【００１３】
また、イオン注入方法において、第２の工程では、主表面に設けられる電極のうち主表面において最も外側に位置する部位よりも外側が覆われることが好ましい。これにより、主表面のうち電極が設けられる部分にはすべてドーピング層が形成されることとなるので、主表面の電極と裏面の電極とが非ドーピング層を介して電気的に接続されることを抑制できる。
【００１４】
また、イオン注入方法において、壁部が形成された基板支持部の底部に基板を載置することで、底部で基板を支持する工程が実行されると共に、側面を壁部で覆うことによる第１の工程が実行され、壁部の上にマスクを載置することで、縁部をマスクで覆うことによる第２の工程が実行されることが好ましい。これにより、第２の工程でマスクを壁部の上に載置してマスクを基板の上にセットするとともに、マスクによって縁部を覆うことができる。従って、マスクを用いてイオン注入を行う場合でも、基板の側面にイオンが注入されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板の側面にイオンが注入されてしまうことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るイオン注入装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すイオン注入装置の搬送トレイの拡大図である。
【図３】基板が支持部材によって支持される様子を示す断面図である。
【図４】電極が設けられた基板の様子を示す拡大断面図である。
【図５】支持部材および基板を上方から見た様子を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るイオン注入装置の作用・効果を説明するための拡大断面図である。
【図７】比較例に係るイオン注入装置を示す拡大断面図である。
【図８】図６に示す比較例に係るイオン注入装置によってイオン注入された基板に電極が設けられた状態を示す拡大断面図である。
【図９】電極が設けられた基板の様子を示す拡大断面図である。
【図１０】変形例に係るイオン注入装置を示す断面図である。
【図１１】変形例に係るイオン注入装置を示す断面図である。
【図１２】比較例に係るイオン注入装置を示す断面図である。
【図１３】比較例に係るイオン注入装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るイオン注入装置１の概略構成図である。本実施形態に係るイオン注入方法は、イオン注入装置１を用いて実行することができる。図２は、イオン注入装置１の搬送トレイ２の拡大図である。図１および図２に示すように、イオン注入装置１は、複数の基板４に対してイオンビーム１７を照射することにより、各基板４にイオンを注入する装置である。イオン注入装置１は、複数の正方形板状の基板４が縦横に並べて配置された支持部材３と、支持部材３が載置された長方形板状の搬送トレイ２と、搬送トレイ２、支持部材３および基板４を軌道上で搬送するための搬送装置（不図示）と、を備えている。搬送方向は、矢印ＡＲ１として図示される。なお、基板４は、正方形に限らず、他の形状（例えば、長方形、円形等）でもよい。イオン注入装置１は、複数の搬送トレイ２および支持部材３を軌道上で連続的又は断続的に搬送し、各支持部材３上に配置された複数の基板４に順次イオン注入を行ういわゆるインライン式のイオン注入装置である。なお、搬送トレイ２上に複数の基板４が配置されているが、数は限定されず、一つであってもよい。
【００１９】
イオン注入装置１は、内部が真空とされるプロセスチャンバ６と、プロセスチャンバ６の前段に配置されてその内部を大気圧から真空にするロードロックチャンバ７と、プロセスチャンバ６の後段に配置されてその内部を真空から大気圧にするアンロードロックチャンバ８と、を備えている。ロードロックチャンバ７およびアンロードロックチャンバ８は、プロセスチャンバ６内を大気圧環境から遮断し、その内部を真空状態に維持するためのものである。プロセスチャンバ６は、内部に搬送トレイ２を複数収容する容積を有する。ロードロックチャンバ７およびアンロードロックチャンバ８は、内部に搬送トレイ２を１個収容する容積をそれぞれ有する。なお、それぞれのチャンバ―は、上記の容積に限定されない。例えば、ロードロックチャンバ７およびアンロードロックチャンバ８は搬送トレイ２を複数個収容してもよい。ロードロックチャンバ７の入口側および出口側には、第１ゲートバルブ１０Ａおよび第２ゲートバルブ１０Ｂが設置されている。アンロードロックチャンバ８の入口側および出口側には、第３ゲートバルブ１０Ｃおよび第４ゲートバルブ１０Ｄが設置されている。
【００２０】
イオン注入装置１は、基板４に添加するドーパントのイオンビームを発生させるイオンビーム発生装置１６を備えている。イオンビーム発生装置１６は、基板４の上面（主表面）へイオンを照射するイオン照射部として機能する。プロセスチャンバ６内には、イオンビーム１７が照射されるイオンビーム照射領域が形成されている。実施形態において、イオン注入は、基板４が支持部材３によって支持された状態で行われる。
【００２１】
次に、図３を参照して、基板４が支持部材３によって支持されている状態について説明する。なお、説明の便宜のため、図面において、各方向を説明するためにＸＹＺ座標系を設定する。水平方向をＸ軸とし、Ｘ軸と直交する水平方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。なお、上方向をＺ軸正方向とする。
【００２２】
図３に示すように、基板４は、矩形板状の部材であり、上面（主表面）４１と、下面４２と、側面４３と、を備えている。基板４は、太陽電池に適用される基板４である。当該太陽電池に適用される基板４の上面４１に対して、イオン化された不純物が注入される。太陽電池に適用される基板４の材質は、例えば、Ｓｉ（シリコン）や化合物半導体、その他の半導体である。太陽電池に適用される基板４に対して注入される不純物は、例えばＢ（ボロン）やＰ（リン）である。本実施形態においては、基板４は、略矩形板状をなしており、イオンが注入される上面４１と、支持部材３と接触する下面４２と、上下方向（Ｚ軸方向）に延びて上面４１と下面４２とを連結する側面４３と、を有している。なお、基板４の四つの角部は直角となっていてもよく、又は円弧状やその他の形状となっていても
良い。基板４の一辺当たりの大きさは、例えば１５５．５〜１５６．５ｍｍ程度であり、基板４の厚さは例えば１８０〜２００μｍ程度である。
【００２３】
上面４１は、イオンビーム発生装置１６（図１）からのイオンビーム１７が照射される面（主表面）である。図３に示す例では、Ｚ軸負方向がイオンの注入方向に対応し、ＸＹ軸方向に沿って基板４の上面４１が拡がっている。すなわち、イオンビーム１７は、上面４１に対してほぼ垂直（鉛直）に照射されることとなる。なお、基板４は、水平方向に適宜走査される。
【００２４】
下面４２は、基板４の面のうち、上面４１とは反対の側の面である。すなわち、下面４２は、基板４の面のうち、イオンビーム発生装置１６（図１）の反対側の面となる。
【００２５】
側面４３は、基板４の厚さ方向（Ｚ軸方向）を面方向とする。なお、図３には表れていないが、太陽電池に適用される基板４の側面４３は、上面４１または下面４２に対し直角な平面でなく、側面４３の損傷を防ぐために丸みを帯びた形状（ラウンド形状）や、エッチングに伴い角部がとれた形状を有することもある。
【００２６】
縁部４４は、基板４の一部であって、上面４１の外側の部分である。縁部４４は、基板４の側面４３から内側に向かって所定距離の範囲に対応する。縁部４４の範囲については、後に図５を参照して詳細に説明する。
【００２７】
基板４は太陽電池に適用される基板であるので、イオン注入工程よりも後の工程において、基板４には電極が設けられることがある。具体的に、例えば図４に示すように、基板４の上面４１に、電極ＥＬ１，ＥＬ２が上面電極として設けられる。電極ＥＬ１，ＥＬ２は、イオン注入によって形成されるドーピング層ＤＬ上に形成される。また、基板４の下面４２に、電極ＥＬ３が下面電極として設けられる。なお、図４は、基板４の四辺のうちのＸ軸正方向側の一辺に係る縁部４４付近のみを示しているが、他の辺に係る縁部４４付近についても同様の構成を有する。
【００２８】
先に述べたように、基板４の側面４３は、上面４１又は下面４２に対し直角な平面でない形状を有することがある。この図４に示す例では、基板４の側面４３は、丸みを帯びた形状（ラウンド形状）を有している。ただし、基板４の側面４３の形状は特に限定されるものではない。
【００２９】
再び図３を参照して、支持部材３について説明する。支持部材３は、イオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）の反対側から基板４を支持する基板支持部と、イオンが注入されないように、基板４の一部を覆う基板保護部２２と、を備える。図３に示す例においては、基板支持部は、支持部材３の底壁部３１によって構成される。
【００３０】
底壁部３１は、基板４の搬送時において、イオンが注入される上面４１がイオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）側を向いた状態で基板４を支持する部分である。底壁部３１は、少なくとも基板４の下面４２を支持する支持面を有している。本実施形態では、上面４１がＺ軸方向と垂直な状態にて基板４が搬送されるため、基板支持部を構成する底壁部３１は、少なくとも下面４２を支持する支持面を有していればよい。底壁部３１は、基板４を載置した状態にて搬送トレイ２（図１参照）上に載置される板状の部材又は搬送トレイ２の一部である。底壁部３１は、基板４を支持するための支持面３１ａを有している。基板４は、基板４の下面４２が底壁部３１の支持面３１ａと接するように、底壁部３１に載置される。これにより、基板４は、イオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）の反対側から支持されることとなる。なお、支持面３１ａは、基板４の姿勢を維持することができる限り、基板４の下面４２の全面に接触している必要はなく、一部に溝部や孔部が形成されていてもよい。
【００３１】
基板保護部２２は、基板４の一部を覆い、イオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）と基板４の上面４１との間に介在することで、基板４の一部へ向かうイオンビーム１７を遮断する。また、基板保護部２２は、基板４の一部へ直接向かうイオンビーム１７のみならず、基板４が載置されていない部分の底壁部３１に照射されるイオンビームを遮蔽して、基板４が載置されていない部分の底壁部３１から反射されるイオンビームが基板４の側面４３に達することを抑制する。具体的に、基板保護部２２は、基板４の側面４３を覆う側面保護部（第１の部分）と、縁部４４を覆う縁部保護部（第２の部分）と、を備えている。図３に示す例においては、側面保護部は周壁部３２によって構成され、縁部保護部は天壁部３３によって構成される。周壁部３２は、基板４の側面４３と外周側において対向する位置に設けられる。天壁部３３は、基板４の縁部４４とＺ軸方向に対向する位置に設けられる。
【００３２】
周壁部３２は、底壁部３１の支持面３１ａからＺ軸正側へ延びて、基板４の側面４３を覆うように設けられる。基板４が矩形板状の部材である場合には、周壁部３２は、例えば基板４の四方を取り囲むように立設される。すなわち、周壁部３２は、基板４の四方の各側面４３を囲むような、矩形枠状に構成される。周壁部３２は、その内周側に内周面３２ａを有している。基板４は、基板４の側面４３が周壁部３２の内周面３２ａと対向するように、底壁部３１に載置される。これにより、基板４は、その側面４３が覆われることとなる。なお、基板４を周壁部３２内に配置したとき、側面４３と周壁部３２の内周面３２ａとが接触するような寸法に設定されていてもよく、側面４３と周壁部３２の内周面３２ａとが離間するような寸法に設定されてもよい。
【００３３】
周壁部３２は、その高さＨ１が、角度偏差を持つイオンビーム１７が縁部４４へ回り込まない高さに設定される。角度偏差とは、イオンビーム１７が照射される角度のばらつきのことである。一般的に、この角度偏差は±１度程度であって無視できるものであるが、何らかの要因によりこの角度偏差が大きくなる場合には対処が必要となる。基板４の厚みと周壁部３２の高さＨ１とが等しい場合は、基板４の上面４１と天壁部３３の保護面３３ａ（後述）は接することになり、角度偏差を持つイオンビーム１７が縁部４４へ回り込むことを防ぐことができる。一方、基板４の厚みよりも周壁部３２の高さＨ１がかなり大きい場合は、角度偏差を持つイオンビーム１７が縁部４４へ回り込むおそれがある。基板４の縁部４４を覆う部分の長さＬ１（後述）に対する基板４の厚みと周壁部３２の高さＨ１との差が小さくなるようにすることで、角度偏差を持つイオンビーム１７が縁部４４へ回り込むおそれを抑制できる。図３において、周壁部３２の高さをＨ１として図示する。図３に示す例では、高さＨ１は、垂直方向（Ｚ軸方向）における、底壁部３１の支持面３１ａから天壁部３３の保護面３３ａ（後述）までの距離として表される。
【００３４】
天壁部３３は、周壁部３２の上端部から内周側へ突出する部分を有することで、基板４の縁部４４を覆うように設けられる。天壁部３３は、基板４の四方の各縁部４４を覆うような、矩形枠状に構成される。天壁部３３は、その下側（Ｚ軸負方向側）に保護面３３ａを有している。基板４は、基板４の縁部４４が天壁部３３の保護面３３ａと対向するように、底壁部３１に載置される。これにより、基板４は、その縁部４４が覆われることとなる。
【００３５】
図３において、天壁部３３のうち、基板４の縁部４４を覆う部分の長さをＬ１として図示する。図３に示す例では、長さＬ１は、水平方向（ＸＹ平面方向）における、周壁部３２の内周面３２ａから天壁部３３の端面３３ｂまでの距離として表される。Ｌ１は、所望の範囲の縁部４４にイオンが注入されないように、適宜設定することができる。所望の範囲とは、イオン注入によって基板４の側面４３にイオンが注入されないようにするのに必要な範囲である。Ｌ１は、基板４の厚み、周壁部３２の高さＨ１、基板４の側面４３と周壁部３２の内周面３２ａとの隙間の大きさ、イオン注入における種々の条件、および実験データ等、さまざまな情報に基づいて設定することができる。イオンビーム１７の角度偏差が無視できるほど小さい場合であって、基板４の側面４３と周壁部３２の内周面３２ａとの隙間がほぼ無い場合は、Ｌ１は縁部４４の長さと同じ程度でよい。一方、基板４の側面４３と周壁部３２の内周面３２ａとの間に距離が存在する場合は、その距離を加算してＬ１を設定する。
【００３６】
天壁部３３は、周壁部３２とは分離可能に構成されてもよい。この場合には、例えば、天壁部３３が周壁部３２から取り外して、基板４を底壁部３１に載置することができる。また、天壁部３３は周壁部３２と一体に形成されていてもよい。この場合には、例えば、周壁部３２を底壁部とを分離可能に構成することで、周壁部３２を底壁部３１から取り外して、基板４を底壁部３１に載置することができる。
【００３７】
次に、図５を参照して、支持部材３および基板４を上方から見た様子について説明する。
【００３８】
図５において、基板４（の上面４１）の輪郭が破線で表されている。ここで、Ｚ軸正側から見たときに基板４の上面４１のうち天壁部３３と重なる領域が、縁部４４となる。縁部４４が天壁部３３によって保護されているため、イオンビーム１７（図３）が照射されたとしても、縁部４４には、イオンが注入されることがない。
【００３９】
縁部４４は、基板４の輪郭線の位置、つまり基板４の側面４３（図３）から内側に向かって所定距離に至るまでの範囲として定められる。所定距離は、天壁部３３のうち基板４の端部を覆う部分の長さＬ１によって調節することができる。例えば、Ｌ１を長くすることで、所定距離を長くして、縁部４４の領域（面積等）を大きくすることができる。Ｌ１を短くすることで、所定距離を短くして、縁部４４の領域を小さくすることができる。
【００４０】
Ｌ１が大きくなりすぎると、それに応じて、基板４の上面４１においてドーピング層が形成される領域が小さくなり、太陽電池セルとしての光変換効率が低下してしまうおそれがある。
【００４１】
また、本実施形態において、Ｌ１は、基板４の上面４１に設けられる電極の位置を考慮して設定してよい。具体的には、天壁部３３が、基板４の上面４１に設けられる電極のうち上面４１において最も外側に位置する部位（例えば図３における電極ＥＬ２の最外の端部）よりも外側を覆うようにすることが好ましい。一般的に、電極の端部と基板４の端部との間の距離の最小寸法は１．５〜２．０ｍｍ程度となるため、Ｌ１はこれより小さい値とすることが好ましい。
【００４２】
次に、本実施形態に係るイオン注入装置１（図１）を用いる、本実施形態に係るイオン注入方法について、再び図３を参照して説明する。このイオン注入方法は、基板４の主表面（上面４１）へイオンを照射するイオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）の反対側から基板４を支持する工程（支持工程）と、イオンが注入されないように、基板４の一部を覆う工程と、を含む。基板４の一部を覆う工程では、基板４の側面４３を覆う側面保護工程（第１の工程）と、主表面（上面４１）のうち、側面４３から内側へ向かって所定距離の範囲に対応する縁部４４を覆う縁部保護工程（第２の工程）と、が実行される。
【００４３】
具体的に、基板４を支持する工程では、図３に示すように、基板４を底壁部３１の支持面３１ａ上に載置することによって、基板４を支持する。例えば周壁部３２および天壁部３３が底壁部３１から分離可能に構成されていれば、周壁部３２および天壁部３３を底壁部３１から取り外しておけば、基板４の底壁部３１への載置を容易に行うことができる。
【００４４】
側面保護工程では、周壁部３２によって、基板４の側面４３を覆う。周壁部３２が底壁部３１から取り外された状態で基板４が底壁部３１に載置されている場合には、その状態で周壁部３２を底壁部３１に取り付けることによって、基板４の側面４３を周壁部３２で覆うことができる。なお、周壁部３２がもともと底壁部３１に取り付けられていたり、あるいは周壁部３２が底壁部３１と一体に形成されている場合には、基板４を底壁部３１に載置すると同時に周壁部３２によって基板４の側面４３を覆うことができる。その場合には、基板４を支持する工程と、側面保護工程とが同時に実行されることとなる。
【００４５】
縁部保護工程では、天壁部３３によって、基板４を覆う。天壁部３３が周壁部３２から取り外された状態で基板４が底壁部３１に載置され、かつ基板４の側面４３が周壁部３２によって覆われている場合には、天壁部３３を周壁部３２に取り付けることによって、基板４の縁部４４を覆うことができる。なお、天壁部３３と周壁部３２とが固定されている（あるいは一体に形成されている）場合、底壁部３１上に載置された基板４を覆うように天壁部３３及び周壁部３２を配置することで、側面保護工程と、縁部保護工程とが同時に実行されることとなる。
【００４６】
その後、イオンビーム発生装置１６（図１）がイオンビーム１７を発生し、イオンビーム１７が基板４（の一部）に照射され（イオン照射工程）、イオン注入が実行される（イオン注入工程）。
【００４７】
次に、図６を参照して、本実施形態に係るイオン注入装置の作用・効果を説明する。
【００４８】
まず、比較例として、本実施形態のような周壁部３２および天壁部３３を備えていないイオン注入装置について、図７を参照して説明する。説明の便宜上、イオンビーム１７のうち、基板４の縁部４４に照射されるビームをイオンビーム１７Ｅとし、縁部４４の外側に照射されるビームをイオンビーム１７Ｆとして図示する。
【００４９】
図７に示すように、イオン注入時には、イオンビーム１７，１７Ｅおよび１７Ｆが基板４に向かって照射される。基板４の上面４１のうち、イオンビーム１７，１７Ｅおよび１７Ｆが照射された部分には、ドーピング層ＤＬＥが形成されることとなる。
【００５０】
図７に示す比較例の構成では、本実施形態のような周壁部３２および天壁部３３（図６）が設けられていないので、イオンビーム１７Ｅは、基板４の縁部４４に照射され、また、イオンビーム１７Ｆは、例えば底壁部３１で反射、反跳等することによって基板４の側面４３に照射される。そのため、基板４の上面４１（縁部４４を含む）だけでなく、側面４３に対してもイオン注入が行われる。結果として、ドーピング層ＤＬＥが形成される範囲は、上面４１だけでなく、側面４３にも及ぶ。
【００５１】
ここで、図７に示す比較例において基板４に電極が形成されると、例えば図８に示すような状態となる。図８においては、ドーピング層ＤＬＥが上面４１だけでなく側面４３にも形成されているので、上面電極（電極ＥＬ１およびＥＬ２）と、下面電極（電極ＥＬ３）とが、ドーピング層ＤＬＥを介して電気的に接続される。その結果、上面電極と下面電極との間に、ドーピング層ＤＬＥを介してリーク電流ＩＬが発生し得る。リーク電流ＩＬが発生すると、基板４の太陽電池に適用される基板としての性能が損なわれたり、基板４が太陽電池に適用される基板として機能しなくなるおそれがある。
【００５２】
図８に示すようなリーク電流ＩＬの発生を防ぐために、例えば、基板４の外周部に、レーザ、プラズマエッチングあるいは化学エッチング等によって溝（アイソレーション溝）を形成したり、側面のドーピング層をエッチングするといった手法が考えられる。しかしながら、そのような手法を用いると、工程が増えるという問題が生じる。
【００５３】
また、比較例として、周壁部３２の保護機能のみによって、イオンビーム１７が基板４の側面４３に照射されることを防ぐ構成が挙げられる。しかしながら、周壁部３２のみでは、周壁部３２よりも内側のイオンビーム１７が基板４の側面４３に照射される可能性がある。このことは、特に、基板４の側面４３がフラットでない形状を有することで、基板４の側面４３と周壁部３２の面形状とが厳密に一致していない場合に顕著となる。すなわち、基板４の側面４３と周壁部３２の面形状とが厳密に一致しないと、両者の間に隙間が生じ、その隙間から、基板４の側面４３にイオンが注入されてしまうおそれがある。そのため、例えば図５に示すように基板４の側面４３がラウンド形状を有している場合には、周壁部３２のみでは、イオンビーム１７が基板４の側面４３に照射されてしまう可能性を完全には排除できない。
【００５４】
これに対し、図５に示すように、本実施形態に係るイオン注入装置１（図１）では、天壁部３３によって、基板４の縁部４４にイオンビーム１７が照射されることを抑制している。イオンビーム１７が照射されない縁部４４は、縁部４４よりも外側にある側面４３にイオンが到達しないようにするための安全帯として機能する。このような安全帯としての縁部４４を確保することによって、側面４３にイオンビーム１７が注入される可能性を低減することができる。このように、本実施形態によれば、天壁部３３を有することによって、基板４の側面４３にイオンが注入されてしまうことをより確実に抑制することができる。
【００５５】
ここで、先に説明したように、本実施形態においては、天壁部３３が、基板４の上面４１に設けられる電極のうち上面４１において最も外側に位置する部位よりも外側を覆うようにすることが好ましい。このような構成を採用することによる作用・効果について、基板４に形成される電極との関係に基づいて説明する。
【００５６】
まず、図９を参照して、天壁部３３が、基板４の上面４１に設けられる電極のうち上面４１において最も外側に位置する部位よりも外側を覆っていない場合について説明する。
【００５７】
図９に示す例においては、電極ＥＬ２の一部がドーピング層ＤＬに設けられている一方で、残りの部分は非ドーピング層（ここでは縁部４４）に設けられている。この場合、上面電極（電極ＥＬ１およびＥＬ２）と下面電極（電極ＥＬ３）との間に、ＰＮ接合が形成されていない部分が存在することとなり、その部分において非ドーピング層を流れるリーク電流ＩＬが発生するおそれがある。また、上面電極においてドーピング層ＤＬと接触していない部分があるので、その分だけ、上面電極（電極ＥＬ１およびＥＬ２）と基板との接触抵抗が大きくなってしまう。また、ＰＮ接合面から側面４３までの距離が大きくなることで、縁部４４付近での光変換効率が低下する場合もある。
【００５８】
これに対し、図４に示すように、本実施形態の好ましい態様においては、基板４の縁部４４は、最も外側の電極である電極ＥＬ２よりもさらに外側に位置している。つまり、電極ＥＬ２は、非ドーピング層である縁部４４よりも内側に形成されたドーピング層ＤＬに設けられている。上面４１における他の電極（ここでは電極ＥＬ１）は、電極ＥＬ２よりも内側にあるので、電極ＥＬ２と同様に、ドーピング層ＤＬに設けられることとなる。
【００５９】
すなわち、基板４の上面４１においては、すべての上面電極（電極ＥＬ１およびＥＬ２）が、ドーピング層ＤＬに設けられる。そのため、非ドーピング層を流れるリーク電流ＩＬ（図９）が発生することはない。また、上面電極（電極ＥＬ１およびＥＬ２）と基板４との接触抵抗を小さくすることができる。
【００６０】
このように、本実施形態に係る構成によれば、天壁部３３（図３）が、基板４の上面４１に設けられる電極のうち上面４１において最も外側に位置する部位よりも外側を覆うようにすることによって、上面電極と下面電極との間において、非ドーピング層を流れるリーク電流が発生することを防ぐことができる。また、電極と基板との接触抵抗を小さくすることができる。
【００６１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００６２】
例えば、本発明の変形例として図１０に示すような構造を採用してもよい。この変形例では、支持部材３（図３）に代えて基板４を把持することができる支持部材３Ａを採用している。また、図１０に示す変形例では、基板４は、水平ではなく傾斜した状態で、支持部材３Ａによって支持されている。イオンビーム１７は、基板４に垂直に照射される。
【００６３】
支持部材３Ａは、支持部材３（図３）と同様に、イオン照射部（図１のイオンビーム発生装置１６）の反対側から基板４を支持する基板支持部２１Ａと、イオンが注入されないように、基板４の一部を覆う基板保護部２２Ａと、を備える。ここで、支持部材３Ａにおいては、基板保護部２２Ａは、基板支持部２１Ａとの間で基板４を把持するように構成される。
【００６４】
図１０に示す例においては、基板支持部２１Ａは、底壁部３１Ａと、固定部３４とを含んで構成される。底壁部３１Ａは、基板４を搬送等する際に、基板４が載置される部材である。底壁部３１Ａは、図３の底壁部３１と同様の構成および機能を有してよい。さらに、底壁部３１Ａおよび周壁部３２Ａは、周壁部３２Ａの高さ方向に相対的に移動可能に構成される。そのような構成は特に限定されるものではないが、例えば、底壁部３１Ａの外周部分に周壁部３２Ａを埋め込み可能な溝を形成した構成を採用することができる。固定部３４は、底壁部３１Ａの下方（基板４が配置される面とは反対の側）の面から下方へ延びて設けられる。さらに、固定部３４は、その下部から内周側へ突出する部分を有する。図１０に示す例では、固定部３４は、基板４の四辺のうちの一辺に係る縁部４４付近において、略Ｌ字形状の断面を有する。他の辺に係る縁部４４付近についても同様である。固定部３４は、例えば後述のスプリング３５とともに、基板４を支持部材３Ａに固定するために用いられる。
【００６５】
基板保護部２２Ａは、基板４の一部を覆う。基板保護部２２Ａは、図３の基板保護部２２と同様の機能を有してよい。基板保護部２２Ａは、基板４の側面４３を覆う側面保護部と、縁部４４を覆う縁部保護部と、を備えている。図１０に示す例においては、側面保護部は、周壁部３２Ａによって構成される。周壁部３２Ａは、図３の周壁部３２と同様の構成および機能を有してよい。また、縁部保護部は、天壁部３３Ａによって構成される。天壁部３３Ａは、図３の天壁部３３と同様の構成および機能を有してよい。周壁部３２Ａは、基板４の側面４３と外周側において対向する位置に設けられる。天壁部３３Ａは、縁部４４と基板４の高さ方向に対向する位置に設けられる。
【００６６】
スプリング３５は、底壁部３１Ａと固定部３４との間に設けられる。スプリング３５は、一方端が固定部３４と接し、他方端が底壁部３１Ａと接するように配置される。
【００６７】
スプリング３５の復元力によって、固定部３４およびスプリング３５は、底壁部３１Ａを基板４側に押し付けて固定する。これにより、基板４を把持することができる。このような構成を採用することによって、支持部材３Ａは、基板を把持するという機能を兼ねるので、基板４を把持するための手段、例えば静電チャック（ＥＳＤ：Electrostatic Chuck）やクランプ機構を省略することができる。なお、支持部材３Ａで基板４を把持しつつ、さらに静電チャックや別のクランプ機構を用いることで、より確実に基板を支持するようにしてもよい。なお、固定部３４はスプリング３５を配置できるものであればよく、固定部３４の形状はとくに限定されるものではない。また、底壁部３１Ａを基板４側に押し付けて固定することができるものであれば、スプリング３５以外の部材を採用してもよい。
【００６８】
次に、本発明の別の変形例について、図１１を参照して説明する。この別の変形例によれば、支持部材３Ｂおよびマスク５０を用いたイオン注入を行うことができる。マスクを用いてイオン注入を行うことによって、例えば、選択エミッタ（ＳＥ：Selective Emitter）層や、選択ＢＳＦ（Back Surface Field）層を形成することができる。
【００６９】
この変形例に係るイオン注入方法においては、壁部が形成された基板支持部の底部に基板４を載置することで、基板４を底部で支持することによる基板４を支持する工程（支持工程）が実行されると共に、側面４３を壁部２３Ｂで覆うことによる側面保護工程（第１の工程）が実行され、壁部２３Ｂの上にマスク５０を載置することで、縁部４４をマスク５０で覆うことによる縁部保護工程（第２の工程）が実行される。
【００７０】
基板支持部は、例えば支持部材３Ｂによって構成される。支持部材３Ｂは、底壁部３１Ｂと、周壁部３２Ｂと、を備えている。さらに、支持部材３Ｂは、周壁部３２Ｃを備えていてもよい。
【００７１】
底部は、例えば支持部材３Ｂの底壁部３１Ｂによって構成される。底壁部３１Ｂには、基板４が載置される。底壁部３１Ｂは、基板４の下面４２と接し、基板４を支持するための支持面３１Ｂａを有している。
【００７２】
壁部２３Ｂは、例えば支持部材３Ｂの周壁部３２Ｂ（第１の壁部）を含んで構成される。周壁部３２Ｂは、図３の周壁部３２と同様の構成および機能を有してよい。周壁部３２Ｂは、基板４の側面４３と対向する内周面３２Ｂａを有している。また、周壁部３２Ｂの上には、マスク５０が載置される。周壁部３２Ｂは、マスク５０を支持するための支持面３２Ｂｂを有している。マスク５０は、周壁部３２Ｂの上、すなわち支持面３２Ｂｂに載置されることによって支持される。より具体的には、マスク５０は、マスク５０の外周側の部分が周壁部３２Ｂの支持面３２Ｂｂと接するように、周壁部３２Ｂの上に載置される。周壁部３２Ｂは、基板４の厚みよりも大きな高さを有する。そのため、周壁部３２Ｂの上に載置されたマスク５０は、基板４（の上面４１）から離間して配置されることとなる。
【００７３】
ここで、壁部２３Ｂは、さらに周壁部３２Ｃ（第２の壁部）を含んで構成されてもよい。周壁部３２Ｃは、壁部２３Ｂのうち、周壁部３２Ｂの外側に位置する部分を形成する。周壁部３２Ｃは、周壁部３２Ｂよりも高くなるように形成される。周壁部３２Ｃは、その内周側に内周面３２Ｃａを有している。マスク５０は、周壁部３２Ｃの内周面３２Ｃａによって囲まれるように、周壁部３２Ｂの上に載置される。
【００７４】
図１１に示す例では周壁部３２Ｂは、周壁部３２Ｂによって囲まれた領域（面積）が、上方向（Ｚ軸正方向）に向かうにつれて拡がって行く（大きくなる）ように形成されている。このため、例えば上方から底壁部３１Ｂの支持面３１Ｂａに基板４を載置しやすくなる。また、例えば基板４のサイズ（面積）がばらついて周壁部３２Ｂの支持面３１Ｂａより大きくなるような場合であっても、支持面３１Ｂａよりも上方の、基板４の側面４３と周壁部３２Ｂの内周面３２Ｂａとがフィットする位置で、基板４を支持することができる。一般的な基板は、その大きさに±０．５ｍｍ程度の交差を有するため、基板４の形状に合わせて垂直な周壁部３２Ｂを設けると、基板４の側面４３と周壁部３２Ｂの内周面３２Ｂａとの間に最大１ｍｍ程度の隙間が生じてしまう。上述のように、周壁部３２Ｂをテーパ形状とすることで、基板４の寸法公差を吸収し、基板４を支持することができる。この場合、周壁部３２Ｂがテーパ形状であるため、基板４の側面４３と周壁部３２Ｂの内周面３２Ｂａとの間には隙間が生じてしまう。しかしながら、マスク５０によりこの隙間の上方を覆うことで、基板４の側面４３へのイオンビーム１７の照射を抑制することができる。また、図１１に示す例では、周壁部３２Ｃは、周壁部３２Ｃによって囲まれた領域が、上方向に向かうにつれて拡がって行くように形成されている。これにより、例えば上方から周壁部３２Ｂの支持面３２Ｂｂにマスク５０を載置しやすくなる。また、例えばマスク５０のサイズがばらつく場合でも、支持面３２Ｂｂよりも上方の、マスク５０の側面と周壁部３２Ｃの内周面３２Ｃａとがフィットする位置で、マスク５０を支持することができる。ただし、周壁部３２Ｂおよび周壁部３２Ｃの断面形状は、図１１に示す例に限定されるものではない。
【００７５】
マスク５０は、マスク基板５１と、スリット５２とを含んでいる。マスク基板５１は、例えばグラファイトやシリコン等を用いて構成され、イオンビームを遮断する（通過させない）。スリット５２は、マスク基板５１を貫通する孔であり、イオンビームを通過させる。
【００７６】
イオン注入時には、イオンビーム１７のうちスリット５２を通過したイオンビームのみが基板４の上面４１に照射されることによって、スリット５２に対応するパターンでのイオン注入が行われる。すなわち、マスク５０を用いることによって、基板４に対して、所望のパターン（スリット５２に対応したパターン）でイオン注入を行うことが可能となる。
【００７７】
次に、図１１に示す変形例に係るイオン注入装置（および方法）の作用・効果を説明する。
【００７８】
まず、比較例について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２に示す比較例では、マスク５０Ｅおよび基板４が、異なる支持機構によってそれぞれ支持される。具体的には、マスク５０Ｅが支持機構３Ｆによって支持され、基板４が支持機構３Ｅによって支持される。
【００７９】
図１３に示す比較例では、マスク５０Ｅと基板４とが一つの支持機構によって支持される。具体的には、マスク５０Ｅおよび基板４は、支持機構３Ｇに収容されることによって支持される。マスク５０Ｅは、基板４の上に重ね合わせて配置される。マスク５０Ｅの外形と基板４の外形とを一致させることで、マスク５０Ｅのパターンと、基板４との位置合わせが実施される。
【００８０】
図１２および図１３に示す比較例においては、基板４の側面にイオンが注入されて、基板４の裏面にまでドーピング層が回り込むという問題がある。さらに、図１３に示す例では、マスク５０Ｅと基板４との接触による汚染の問題も生じ得る。
【００８１】
これに対し、図１１に示す変形例に係るイオン注入装置によれば、マスク基板５１（マスク基板５１ａを含む）は、イオンビームを通過させないので、マスク基板５１ａは、基板４の縁部４４を保護する縁部保護部として機能する。縁部保護部としてのマスク基板５１ａは、図３に示す縁部保護部を構成する天壁部３３と同様の機能を有してよい。すなわち、マスク基板５１ａによって、基板４の縁部４４にイオンが注入されないように、基板４が覆われる。従って、マスク５０を用いたイオン注入においても、基板４の側面にイオンが注入されることを抑制できる。
【００８２】
また、マスク５０が載置される周壁部３２Ｂは、基板４の厚みよりも大きな高さを有するので、マスク５０は、基板４（の上面４１）から離間して配置されることとなる。そのため、例えば図１２に示す比較例のようなマスク５０と基板４との接触による汚染の問題が生じるのを防ぐことができる。
【００８３】
なお、図１１に示す構成においては、底壁部３１Ｂと周壁部３２Ｂ（および周壁部３２Ｃ）とは、一体に形成されていてもよく、分離可能に構成されていてもよい。また、分離可能に構成する場合には、例えば、ヒンジ等の機構を介して、マスク５０が載置される部分が開閉可能に構成されてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…イオン注入装置、２…搬送トレイ、３，３Ａ，３Ｂ…支持部材、４…基板、１６…イオンビーム発生装置、１７，１７Ｅ，１７Ｆ…イオンビーム、３１，３１Ａ，３１Ｂ…底壁部、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…周壁部、３３，３３Ａ…天壁部、３４…固定部、３５…スプリング、４１…上面、４２…下面、４３…側面、４４…縁部、５０…マスク、５１，５１ａ…マスク基板、５２…スリット、ＤＬ，ＤＬＥ…ドーピング層、ＥＬ１〜ＥＬ３…電極、ＩＬ…リーク電流。
【図１】
2016062641.tif 000003
【図２】
2016062641.tif 000004
【図３】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2016062641.tif 000009
【図１３】
2016062641.tif 000010
【図４】
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【図６】
2016062641.tif 000012
【図７】
2016062641.tif 000013
【図８】
2016062641.tif 000014
【図９】
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