(57)【要約】ワークピース処理システムは、イオン注入のためにワークピースを支持するように構成されたプロセスチャンバと、プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に格納された第１のマスクと、マスクステーションから第１のマスクを取り出し、この第１のマスクをワークピースの上流に位置させて、ワークピースが第１のマスクを介して第１の選択注入を受けるように構成された、ロボットシステムとを含む。ワークピース処理方法は、プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に第１のマスクを格納するステップと、マスクステーションから第１のマスクを取り出ステップと、イオン注入のためにプロセスチャンバ内に位置付けたワークピースの上流に第１のマスクを位置付けるステップと、第１のマスクを介して第１の選択注入を実施するステップと、を有する。
2012530381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入のためにワークピースを支持するように構成されたプロセスチャンバと、
該プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に格納された第１のマスクと、
前記マスクステーションから前記第１のマスクを取り出し、該第１のマスクを前記ワークピースの上流に位置付けて、該ワークピースが前記第１のマスクを介して第１の選択注入を受けるように構成された、ロボットシステムと、
を備える、ワークピース処理システム。
【請求項２】
ロードロックチャンバをさらに備え、
前記マスクステーションを、前記ロードロックチャンバ内に位置付ける、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項３】
イオン注入のため前記ワークピースを支持するために、前記プロセスチャンバ内に位置付けたクランプアセンブリをさらに備え、
該クランプアセンブリは、
前記ワークピースを支持するためのクランプ表面を有するクランプと、
該クランプ表面から引き延ばした位置に延びる２つの引き込み可能なリフトピンと、を備え、
該２つの引き込み可能なリフトピンは、前記引き延ばした位置で、前記ワークピースを支持する第１の平面と、前記第１のマスクを支持する第２の平面とを規定する、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項４】
前記クランプアセンブリは、前記クランプの前記クランプ表面から延びるポストをさらに備え、
該ポストは、前記２つの引き込み可能なリフトピンを引っ込めた位置に引っ込めた時に、前記第１のマスクと前記ワークピースとのアラインメントを容易にするために、前記第１のマスクにおけるアパーチャに係合する大きさとする、請求項３に記載のワークピース処理システム。
【請求項５】
前記プロセスチャンバの外側で前記マスクステーション内に格納された第２のマスクをさらに備え、
前記ロボットシステムは、前記第２のマスクを取り出して、前記ワークピースが前記第２のマスクを介して第２の選択注入を受けるように、前記第２のマスクを前記ワークピースの上流に位置付けるようにも構成され、
前記第１の選択注入と前記第２の選択注入とによって、所望の集合選択注入パターンを提供する、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項６】
前記マスクステーションは、前記第１のマスクが前記マスクステーションに格納されている時、前記第１のマスクを支持する複数の非熱伝導性のパッドを備える、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項７】
前記マスクステーションは、前記第１のマスクが前記マスクステーションに格納されている時、前記第１のマスクを加熱するヒーターを備える、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項８】
前記マスクステーションは、前記第１のマスクが前記マスクステーションに格納されている時、前記第１のマスクを冷却する冷却装置を備える、請求項１に記載のワークピース処理システム。
【請求項９】
プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に第１のマスクを格納するステップと、
前記マスクステーションから前記第１のマスクを取り出すステップと、
イオン注入のために前記プロセスチャンバ内に位置付けた前記ワークピースの上流に前記第１のマスクを位置付けるステップと、
前記第１のマスクを介して第１の選択注入を実施するステップと、を有する、方法。
【請求項１０】
前記第１の選択注入を実施した後に、前記第１のマスクを前記マスクステーションに戻すステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記マスクステーション内に第２のマスクを格納するステップと、
前記マスクステーションから前記第２のマスクを取り出すステップと、
イオン注入のために前記プロセスチャンバ内に位置付けた前記ワークピースの上流に前記第２のマスクを位置付けるステップと、
前記第２のマスクを介して第２の選択注入を実施するステップと、をさらに有し、
前記第１の選択注入と前記第２の選択注入とによって、所望の集合選択注入パターンを提供する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のマスク及び前記第２のマスクを、両方ともに、前記ワークピースの上流に同時に位置付ける、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のマスク及び前記第２のマスクを、前記ワークピースの上流に順次位置付ける、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ワークピースは選択エミッタ型太陽電池を備え、
前記第１の選択注入は、イオンを前記選択エミッタ型太陽電池の細長い部分に注入して、前記選択エミッタ型太陽電池の正面側の接点の下に位置付けられる長さと幅を有する高濃度にドープされる領域を形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のマスクにより妨げられないブランケット注入で、前記選択エミッタ型太陽電池に注入するステップをさらに有し、
前記ブランケット注入は前記選択エミッタ型太陽電池内にｐｎ接合を提供する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ワークピースは相互嵌合型バックコンタクト（ＩＢＣ）太陽電池を備え、
前記第１の選択注入は、イオンを前記相互嵌合型バックコンタクト太陽電池の一部に注入して、ｎ型ドーパントの裏面電界領域を形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記マスクステーションから第２のマスクを取り出すステップと、
イオン注入のために前記プロセスチャンバ内に位置付けた前記ワークピースの上流に前記第２のマスクを位置付けるステップと、
イオンを前記相互嵌合型バックコンタクト太陽電池の他の部分に注入して、ｐ型ドーパントのエミッタ領域を形成するために、前記第２のマスクを介して第２の選択注入を実施するステップと、をさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のマスクを前記マスクステーション内の複数の非熱伝導性のパッド上に位置付けるステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記マスクステーション内で前記第１のマスクを冷却するステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースの処理に関し、特に、ワークピース処理システム及びその操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークピース処理システムは、一般的に、ワークピースをプロセスツールのプロセスチャンバ内に導入し、それを処理後にプロセスチャンバから取り除いて、それをワークピースキャリアに戻す。プロセスチャンバ内でのワークピースの処理は、典型的には、真空中で行われる。プロセスツールは、イオンを生成し、処理のためワークピースの表面にイオンを向けるイオン注入装置とすることができる。イオン注入装置は、ビームラインイオン注入装置又はプラズマドーピングイオン注入装置とすることができる。ビームラインイオン注入装置は、イオン源と、良好に規定されたイオンビームをイオン源から引き出す引き出し電極アセンブリとを含む。従来既知の１つ以上のビームライン構成部品は、ワークピースの前面の方へと向けられる所望の特性を有するイオンビームを得るために、イオンビームを制御し変更することができる。イオンビームの動き、ワークピースの動き又は両者の組合せにより、イオンビームをワークピースの前面に分配することができる。イオン注入装置は、プラズマをチャンバ内に生成する既知のプラズマドーピングイオン注入装置も含むことができる。プラズマからのイオンは一定の時間間隔中、ワークピースの前面の方へとに引き付けられる。ワークピースもプラズマドーピングイオン注入装置のチャンバ内に位置付ける。どちらのタイプのイオン注入装置に対しても、ワークピースとしては以下に限定されないが、太陽電池、半導体基板、ポリマー基板及びフラットパネルを含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
イオン注入装置により処理されるワークピースは、このワークピースの選択部分にイオンを当て、他の部分をイオンから保護するためにフォトレジストマスクを有するのが良い。このフォトレジストマスキングの手順が正確でも、関連するコストと共に、デバイスの生産プロセスは多数のステップを要する。製造プロセスのコスト削減、特に、ワット当りのコストが運転問題となる太陽電池の製造には、コスト削減が望ましい。
【０００４】
それ故に、改良型のワークピース処理システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、ワークピース処理システムが提供され、このワークピース処理システムは、イオン注入のためにワークピースを支持するように構成されたプロセスチャンバと、プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に格納された第１のマスクと、マスクステーションから第１のマスクを取り出し、この第１のマスクを、ワークピースの上流に位置付けて、ワークピースが第１のマスクを介して第１の選択注入を受けるように構成された、ロボットシステムとを含む。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、ワークピース処理方法が提供され、この方法を提供する。方法は、プロセスチャンバの外側でマスクステーション内に第１のマスクを格納するステップと、マスクステーションから第１のマスクを取り出すステップと、イオン注入のためにプロセスチャンバ内に位置付けたワークピースの上流に第１のマスクを位置付けるステップと、第１のマスクを介して第１の選択注入を実施するステップと、を有する。
【０００７】
添付図面に示す例示的実施形態を参照して、本発明をもっと詳細に説明する。本発明を例示的実施形態を参照して以下に説明するが、本発明はそれらに限定されないと理解すべきである。本明細書の教示にアクセスする当業者は、本明細書に記載されているように本発明の範囲内にあり、本発明が重要な有用性を有し得る、他の分野の使用とともに、追加の実施、変更及び実施形態を認識するであろう。
【０００８】
本発明をより良く理解するために、添付図面を参照する。図面において、同様の番号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態によるワークピース処理システムのブロック図である。
【図２Ａ】リフトピンが上昇位置にある本発明の一実施形態によるクランプアセンブリの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのクランプアセンブリが、リフトピンを有し、引っ込めた位置にある場合の断面図である。
【図３】図１のワークピース処理システムで用いることができる一タイプのマスクを示す図である。
【図４】図３のマスクを用いて製造することができる選択エミッタ型太陽電池の断面図である。
【図５】図１のワークピース処理システムで用いることができる別のタイプのマスクを示す図である。
【図６】図５のマスクを用いて製造することができる相互嵌合型バックコンタクト太陽電池の断面図である。
【図７】所望の注入領域パターンを示す図である。
【図８】図７の所望の注入領域パターンを提供するが、製造するのが極めて困難な１つのマスクを示す図である。
【図９】一緒になって図７の所望の注入領域パターンを提供することができる２つのマスクを示す図である。
【図１０】ヒーターを有するマスクステーションのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、プロセスチャンバ１１４と、プロセスチャンバ１１４の外側でマスクステーション１７０内に格納された１つ以上のマスク１７２、１７４、１７６と、第１の真空ロボット１０２、第２の真空ロボット１０４及び大気ロボット１２８のような１つ以上のロボットを含むロボットシステム１０６とを有するワークピース処理システム１００のブロック図である。マスクステーション１７０は、様々なマスク１７２、１７４、１７６をそこに格納し、ロボットシステム１０６の関連するロボットがアクセスすることを可能にする。従って、ワークピース処理システム１００は、ワークピースのタイプと、プロセスチャンバ１１４内でのワークピースに対する所望の選択的処理とに依存して異なる目的のために、異なるマスクを選択するのに柔軟性を可能にする。マスクステーション１７０は第１のロードロック１１６内に在るように例示しているけれども、マスクステーション１７０は、ロボットシステム１０６の１つ以上のロボットがアクセスできる別の位置とすることもできる。例えば、マスクステーション１７０は、第２のロードロック１１７、ワークピースハンドラチャンバ１１８、バッファチャンバ１２０又はワークピースハンドラチャンバ１１８の片側に取り付けたチャンバ１０７のような別に特別に設計したチャンバ内に位置付けることができる。チャンバ１０７は、遮断弁（図示せず）を介してワークピースハンドラチャンバ１１８と連通することができる。
【００１１】
ワークピース処理システム１００は、バッファチャンバ１２０、ロードロック１１６、１１７及びワークピースハンドラチャンバ１１８も含むことができる。バッファチャンバ１２０は、大気圧又はそれに近い気圧にすることができ、制御された低粒子環境を提供する。バッファチャンバ１２０は、ドア１３１を介してワークピースキャリア１３０とインターフェースをとることができる。ワークピースキャリア１３０は、ワークピースに応じて標準化したワークピースキャリアとすることができる。ワークピースは、以下に限定されないが、太陽電池、半導体基板、ポリマー基板及びフラットパネルのようなものとすることができる。半導体処理に用いられる半導体基板に対しては、ワークピースキャリア１３０は、半導体基板を加工施設内に搬送するための標準化キャリアである正面開口式カセット一体型ポッド（FOUP）とすることができる。バッファチャンバ１２０は、ワークピースを軌道１２６に沿って搬送し、ワークピースをウエハキャリア１３０とロードロック１１６、１１７との間で動かすための大気ロボット１２８も含むことができる。別の例では、バッファチャンバ１２０は、ワークピースをベルトに沿って動かすベルト式のシステム及びワークピースをロードロック１１６、１１７に移送する２台のスキャンアームロボットと交換することができる。
【００１２】
ロードロック１１６、１１７は、それぞれ遮断弁１２１、１２２を介してワークピースハンドラチャンバ１１８と連通することができる。ワークピースハンドラチャンバ１１８は、第１の真空ロボット１０２、第２の真空ロボット１０４及びワークピースアラインメントステーション１０５又はオリエンターを含むことができる。
【００１３】
真空ポンプシステム（図示せず）は、限定されないが、ロードロック１１６、１１７を含む異なるチャンバ内の圧力を制御する。特に、大気ロボット１２８によりバッファチャンバ１２０から第１のロードロック１１６へワークピースを搬送する際には、遮断弁１２１を閉じて、第１のロードロック１１６を、バッファチャンバ１２０の圧力、典型的には大気圧にベントする。それから、第１のロードロック１１６とバッファチャンバ１２０とをつないでいる弁を閉じて、ロードロックのチャンバをワークピースハンドラチャンバ１１８の圧力に真空排気する。それから、遮断弁１２１を開き、第１の真空ロボット１０２によりワークピース及び１つ以上のマスク１７２、１７４、１７６にアクセスすることができる。
【００１４】
コントローラ１１２は、汎用のコンピュータとするか、又は所望の入力／出力機能を実行するようにプログラムすることができる汎用コンピュータのネットワークを含むことができる。コントローラ１１２は、通信デバイス、データ記憶デバイス及びソフトウェアも含む。コントローラ１１２は、ユーザインターフェースシステム及び／又はワークピース処理システム１００の１つ以上の構成部品から信号を受信し、それに応答してそのワークピース処理システム１００の動作を制御することができる。
【００１５】
動作中、コントローラ１１２は、ロードロック１１６、１１７の１つからワークピースを選択的に取り出し、それをプロセスチャンバ１１４のクランプ１１５の上に位置付けるように、ワークピース処理システム１００を制御することができる。例えば、ロボットシステム１０６の第１の真空ロボット１０２は、開いている遮断弁１２１を経て第１のロードロック１１６からワークピースを選択し、それをイオン注入用のクランプ１１５の上に位置付けることができる。イオンの「ブランケット」注入の場合には、イオンのワークピースの方への進行により規定される方向におけるワークピースの上流に、マスクを位置付けることはない。選択注入の場合には、１つ以上の所望のマスク１７２、１７４、１７６を、ワークピースの上流に位置付けることができる。例えば、ブランケット注入を行なっている間に、後続の選択注入を希望して、第１の真空ロボット１０２によって、この場合には第１のロードロック１１６内にあるマスクステーション１７０から、「マスクＡ」１７２を選択することができる。ワークピースアラインメントステーション１０５により適切に配向した後に、第１の真空ロボット１０２によって、クランプ１１５上に既にあるワークピースの上流に「マスクＡ」１７２を位置付けて、このマスクの非ブロック部を経て選択注入を開始することができる。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂを見るに、これらは実施形態によるクランプアセンブリ２００の断面図を例示したものであり、図２Ａは、リフトピン２０２を引き延ばした場合、図２Ｂは、リフトピンが完全に引っ込んだ位置にある場合である。ワークピース２０６及び／又はマスク１７２の挿入及び撤去を容易にするために、リフトピン２０２を図２Ａの引き延ばした位置にすることができる。イオンがマスク１７２の開口部を経てワークピースに当っている時の処理中は、リフトピンを図２Ｂの完全に引っ込めた位置にすることができる。リフトピン２０２は、矢印２１０の方向に引き延ばしたり、引っ込めたりすることができる。
【００１７】
クランプアセンブリ２００は、クランプ１１５へのワークピースとマスクとの異なる組合せの導入及び撤去並びにその組合せの精密なアラインメントを容易にする。図２Ａに例示するように、リフトピン２０２は、段付き構造にして、各リフトピン２０２の棚部２０４が、ワークピース２０６の一部を第１の荷重平面２４０上にて支持できるようにすることができる。リフトピン２０２の別の部分は、マスク１７２のようなマスク用の第２の荷重平面２４２を規定する。２つの異なる荷重平面２４０、２４２は、所望の場所で、２つのエンドエフェクタを有する二重ピック（pick）の使用を可能にする。あるいは、各ロボットが単一のエンドエフェクタを有する２つの別々のロボットを利用することもできる。別の例では、マスク１７２とワークピース２０６の双方を単一のエンドエフェクタ上にて互いに付き合わせることができる。
【００１８】
クランプアセンブリ２００は、マスク１７２をワークピース２０６に適切に整列させるアラインメント機能も含む。マスク１７２は、クランプアセンブリ２００の別の部分を基準とするアラインメント機能を有することができる。図２Ａ及び図２Ｂの実施形態では、マスク１７２のアラインメント機能は、ポスト２１４と一直線になるアパーチャ１７３である。ポスト２１４は、クランプ１１５のクランプ表面２１７から延びる。図２Ｂに示すように、マスク１７２を適切に整列させると、ポスト２１４はマスク１７２の関連するアパーチャ１７３と一直線になる。本発明による別のアラインメント機能では、図２Ｂに、ワークピース２０６に対向するマスク１７２の下側に破線で示した突起部２７０によって、ワークピース２０６に対するマスク１７２の適切な整列を促進することができる。クランプアセンブリ２００は、プロセスチャンバ１１４内での処理のために、ワークピース２０６に対するマスク１７２の相対的位置付けも固定する。すなわち、マスク１７２及びワークピース２０６は、プロセスチャンバ１１４内のイオンに触れて同じ速度で一緒に動く。
【００１９】
クランプアセンブリの別の実施形態では、単一の段付きリフトピン２０２を、２つの別々の組のリフトピンと置き換えることができる。一方の組のリフトピンは、第１の荷重平面上にワークピース２０６を支持するように設け、第２の組のリフトピンは、第２の荷重平面上にマスク１７２を支持するように設けることができる。
【００２０】
マスクステーション１７０は、異なる目的及び注入パターン用の異なるサイズ及び形状の１つ以上のマスク１７２、１７４、１７６を格納することができる。図３を見るに、イオンの進行方向に下流に見る簡易化したマスク３０２の一実施形態の図が例示される。マスク３０２も、マスクステーション１７０内に格納し、ワークピース処理システム１００で利用することができる。マスク３０２の下流に位置付けられるワークピース３０６を破線で示してある。本例のワークピース３０６は、選択エミッタ型太陽電池とすることができ、以後も、そのようなものとすることができる。マスク３０２は、十分にイオンを遮断する黒鉛又は別の材料から製造することができる。マスク３０２は、単なる例示用に、４つの開口部３２２、３２４、３２６、３２８を有するように示してある。実際上、マスク３０２は、開口部間の中心間距離（X１）と各開口部の幅（X２）とに応じてもっと多くの開口部を有することができる。一実施形態では、選択エミッタ型太陽電池用の選択ドーピングを可能にするために、マスク３０２は約２〜３ｍｍの中心間距離（X１）を有することができ、各開口部は約１５０〜７００μｍの幅（X２）を有することができる。
【００２１】
第１のイオン注入ステップの間には、低濃度にドープされるエミッタ領域用に、選択エミッタ型太陽電池のワークピース３０６上で「ブランケット」注入を行うことができるように、マスク３０２はワークピースの上流にないようにする。第２のイオン注入ステップの間には、ロボットシステム１０６は、第１の真空ロボット１０２によって、マスクステーション１７０から所望のマスク３０２を取り出して、それを選択エミッタ型太陽電池のワークピース３０６の上流に位置付けることができる。これらのステップは、マスク注入を最初に行い、「ブランケット」注入をその後に行うように、逆にすることもできる。順序に関係なく、マスク３０２は、開口部３２２、３２４、３２６、３２８により規定された長さと幅を有する細長い部分にイオンを当てながら、低濃度にドープされたエミッタ領域の所定部分にイオンが当たるのを阻止する。高濃度にドープされる領域のこれらの細長部分は、選択エミッタ型太陽電池の正面側の電気接点又は「フィンガー（finger）」を後に追加形成する箇所の下に位置付けられる。
【００２２】
特に、図１及び３を参照するに、６つの選択エミッタ型太陽電池を、２×３のマトリクスで、それを運ぶ大きさに形成したキャリア上に積載することができる。このキャリアを大気ロボット１２８により第１のロードロック１１６内に入れることができる。マスク３０２のようなマスクは、マスクステーション１７０内に予め格納することができる。一例では、第１のロードロック１１６内の垂直格納位置によって、キャリアとマスクを交互に格納することができる。第１の真空ロボット１０２は、第１のロードロック１１６からキャリアを取り出し、それをウエハアラインメントステーション１０５で正しい位置に向けた後に、それをプロセスチャンバ１１４内のクランプ１１５上に位置付けることができる。キャリア上の６つの選択エミッタ型太陽電池は、その後、第１のブランケットイオン注入を受けることができる。ブランケットイオン注入が行われる間に、第１の真空ロボット１０２は、マスク３０２のようなマスクをマスクステーション１７０から取り出し、ブランケットイオン注入の完了後に、それをキャリアの上流に位置付けることができる。これらのステップの順序も逆にすることができる。
【００２３】
その後、もっと高濃度にドープされる領域を形成するために、選択注入をマスク３０２を介して行うことができる。その後、マスク３０２と６つの選択エミッタ型太陽電池を保持しているキャリアとを、第２の真空ロボット１０４により同時に撤去することができる。その後、キャリア上の処理した選択エミッタ型太陽電池を第２のロードロック１１７内に位置付けると共に、マスク３０２をマスクステーション１７０に戻すことができる。その後、遮断弁１２２を閉じて、第２のロードロック１１７をバッフアチャンバ１２０と同じ圧力、典型的には大気圧にベントすることができる。その後、処理した選択エミッタ型太陽電池を大気ロボット１２８により取り出して、今後の移送のために、ワークピースキャリア１３０の内の１つに位置付けることができる。
【００２４】
図４を見るに、図１のワークピース処理システムと、図３のマスク３０２と一致するマスクとで一部製造することができる選択エミッタ型太陽電池４００の断面図が例示される。選択エミッタ型太陽電池４００は低濃度ドープの領域４３０及びもっと高濃度にドープされた領域４７０を有する。低濃度ドープの領域４３０は、ｐ型ベース４４０と低濃度ドープのｎ型領域４３０との間にｐｎ接合４２０を形成するためにｎ型領域とすることができる。ｐ型領域とｎ型領域とを逆にすることができることを当業者は認識するであろう。低濃度ドープの領域４３０は、ブランケット注入により形成することができ、一方、もっと高濃度にドープされる領域４７０は、マスク３０２の開口部３２２、３２４、３２６、３２８を介して選択注入により形成することができる。前面側の接点４２６の下に位置する高濃度にドープされた領域４７０は、接点４２６と太陽電池との間の導電性を向上させる。従って、太陽電池の効率も向上する。
【００２５】
図５を見るに、イオンの進行方向の下流に見る別のマスク５０２の一実施形態の図が例示される。マスク５０２は、マスクステーション１７０内に格納することができ、ワークピース処理システム１００で用いることができるマスクの別の例である。このマスク５０２の下流に位置付けるワークピースは、相互嵌合型バックコンタクト（interdigitated back contact (ＩＢＣ)）太陽電池とすることができる。マスク５０２は、ＩＢＣ太陽電池の異なる領域をドーピングするのに有用な２つのマスクの内の１つである。
【００２６】
図６は、図１のワークピース処理システムと図５のマスク５０２とを用いて一部製造することができるＩＢＣ太陽電池の断面図を例示する。ＩＢＣ太陽電池は従来既知であり、基板の底面に位置付けた金属接点６７０を有する。エミッタ領域６４０を作成するために、底面の所定部分にｐ型ドーパントを注入することができる。もっと負にバイアスされる裏面電界（ＢＳＦ）領域６５０を作成するために、他の部分にｎ型ドーパントを注入することができる。作動中、第１のマスクはプロセスチャンバ１１４の外側でマスクステーション１７０の中に格納することができる。ロボットシステム１０６のロボットは、第１のマスクを取り出し、それをＩＢＣ太陽電池６００の上流に位置付けることができる。その後、第１のマスクの非阻止部分を経てｎ型ドーパントを選択注入することができる。第１のマスクを介するこの選択注入は、ＩＢＣ太陽電池の裏面電界領域６５０を規定することができる。第１のマスクを介する第１の選択注入が行われている間に、ロボットシステム１０６は、マスクステーション１７０から、図５のマスク５０２に類似する第２のマスクを取り出すことができる。第１のマスクはプロセスチャンバ１１４から撤去し、マスクステーション１７０へ戻すことができる。その間に、マスク５０２を取り出して、ＩＢＣ太陽電池の上流に位置付けることができる。その後、エミッタ領域６４０を形成するために、ｐ型ドーパントでの第２の選択注入をマスク５０２を介して行うことができる。このような２つの異なるマスクを用いての一連の注入により、ＩＢＣ太陽電池に必要なコンタクトパターンを作成することができる。裏面電界領域６５０及びエミッタ領域６４０の形成の順序も、最初にエミッタ領域６４０を形成し、それから裏面電界領域６５０を形成することにより、逆にすることができる。
【００２７】
ワークピース処理システム１００の柔軟性は、２つ以上のマスクを連続して又は同時に使用し、それ以外には、１つのマスクのみで達成するのは、極めて困難であるか又は不可能であるかもしれない、所望な注入パターンを達成することも可能にする。例えば、図７を見るに、所望の注入パターン７０２が例示される。図７の所望の注入パターン７０２を提供するために、１つのマスクのみを製造する場合、図８に例示するように、マスク８０２を成形することができる。あいにく、細長く狭い部分８０６を有する図８のマスク８０２の形状は、黒鉛のような典型的なマスク材料を用いて製造するには、不可能ではないが、困難である。たとえ製造することができても、そのようなマスクは、破損しがちで、扱いにくい。
【００２８】
有利なことに、図９に例示するように、図７の所望のパターン７０２と同じ所望の集合選択注入（aggregate selective implant）パターン９０６を達成するために、第１のマスク９０２及び第２のマスク９０４を連続して又は同時に用いて、図７の所望の注入パターン７０２を達成することができる。図８のマスク８０２に比べて、マスク９０２及び９０４は、細長く狭い部分を有しないので、製造し易く、しかも取り扱う際に破損しにくい。
【００２９】
作動中、ロボットシステム１０６は、マスクステーション１７０から第１のマスク９０２を取り出し、それをイオンで処理すべきワークピース９０１の上流に位置付けることができる。第１のマスク９０２の開口部９１０、９１１、９１２、９１３、９１４によって、１つの塗りつぶしたパターンで例示したドープ領域９２０、９２１、９２２、９２３、９２４をワークピース９０１の上に形成することができる。その後、第１のマスク９０２をワークピースの上流の位置から撤去し、ロボットシステム１０６によってマスクステーション１７０から第２のマスク９０４を取り出し、それをワークピース９０１の上流に位置付けることができる。第２のマスク９０４の開口部９３０、９３１、９３２、９３３によって、別の塗りつぶしたパターンで例示したドープ領域９４０、９４１、９４２、９４３を同一のワークピース９０１の上に形成することができる。このようにして、第１のマスク９０２を介する第１の選択注入と、第２のマスク９０４を介する第２の選択注入とによって、図７の所望の注入パターン７０２と同じ所望の集合選択注入パターン９０６を提供する。
【００３０】
マスクステーション１７０は、そこに格納した１つ以上のマスクの熱処理用に設けることもできる。そのような熱処理は、マスクが使用時にイオンに打たれて熱くなる傾向があるため、１つ以上のマスクの熱膨張による変動を制御し最小限に抑えるのに役立つ。熱処理は冷却、加熱又は両方を含むことができる。
【００３１】
マスクステーション１７０に戻したマスクを再使用の前に十分に冷却することにより、受動冷却を提供することができる。例えば、マスクステーション１７０が、ロードロック１１６、１１７の中又はバッファチャンバ１２０の中のような大気条件にさらされる場合、熱は、周囲空気によりマスクから離れてもっとたやすく伝達されるので、大気条件にさらすだけでマスクを冷却する傾向がある。能動冷却は、さらに追加の冷却を能動的に提供するために、マスクステーション１７０内に１つ以上の冷却装置（図示せず）の追加を含むことができる。追加の冷却装置は、ガス冷却アセンブリ又は低温流体を冷却ステーションを介して送り出す冷却ステーションとすることができる。マスクの使用前にマスクを周囲温度以下に予冷するために、又は、マスクの使用後により高温度からほぼ周囲温度に戻すために、冷却を用いることができる。
【００３２】
図１０に例示するように、マスクステーション１７０は１つ以上のマスクを加熱するために設けることもできる。冷却の場合と同様に、マスクの熱膨張による変動を最小限に抑えるために、１つ以上のマスクを加熱することができる。一実施形態では、マスクの能動加熱を提供するために、ヒーター１００４をマスク１７４に近接して位置付けることができる。ヒーター１００４は、加熱表面がマスクの上に位置するように実装することができる。所望の熱を与えるために、ヒーター１００４をマスクの下に又はマスクに近接する任意の位置に位置付けることもできる。ヒーター１００４は、マスクの放射冷却を最小限に抑えるために、又は、マスクを所定の高温度の範囲に加熱するために、追加の熱をマスク１７４に与えることができる。さらに、マスク１７２のようなマスクは、マスク１７２を加熱するヒーターなしで、非熱伝導性のパッド１００２上に位置付けることができる。非熱伝導性のパッド１００２は、マスク１７２の熱損失を最小限に抑える。
【００３３】
従って、異なる目的のための１つ以上の異なるマスクを選択するのに柔軟性を与えるワークピース処理システムが提供される。１つ以上のマスクを用いて多くの異なるワークフロープロセスを実施することができる。従って、迅速なプロセス変更が可能である。さらに、ワークピース処理システムを、マスクを装備していない既存のイオン注入装置に容易に適合させることができる。マスクステーション１７０は、イオン注入装置がまだ動作中に、その中のいずれかのマスクを検査し又は交換するためにアクセスするのに選択することができる。従って、イオン注入装置のスループットは、進行中のマスクの検査又は交換により、悪影響を受けることはない。例えば、一実施形態では、目視によるマスク検査をするために、窓をチャンバ１０７に設置することができる。他の種類のマスク検査を行うこともできる。
【００３４】
本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態によりその範囲を限定すべきではない。実際に、本明細書に記載した実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態及び変更は、前述の明細書及び添付の図面から当業者には明らかである。従って、そのような実施形態及び変更は、本発明の範囲内にあることを意図している。さらに、本発明は、特定の目的用に特定の環境で特定の実施との関連で、本明細書に記載したけれども、その有用性はそれらに限定されず、本発明は任意の数の目的用に任意の数の環境で有益に実施することができることを、当業者は理解するであろう。従って、以下に記載の特許請求の範囲は、本明細書に記載した本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈すべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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