取り外し可能なマスクを用いる基板処理システム及び方法
【課題】取り外し可能なマスクを用いて基板上にパターン化された層を製造し得る装置及び方法を提供する。
【解決手段】マスクを基板上に直接形成する従来の技術と異なり、マスク１１０は基板１０５とは独立に形成される。使用中、マスク１１０は、例えば堆積、スパッタリング、エッチング等の処理のために基板１０５の一部分のみが露出されるように、基板１０５に接近して又は接触して設置される。処理が終了したら、マスク１１０は基板１０５から取り外され、廃棄されるか、別の基板１０５に使用される。マスク１１０は所定の数の基板１０５に対して循環使用された後に、洗浄又は廃棄のために取り外すことができる。
【解決手段】マスクを基板上に直接形成する従来の技術と異なり、マスク１１０は基板１０５とは独立に形成される。使用中、マスク１１０は、例えば堆積、スパッタリング、エッチング等の処理のために基板１０５の一部分のみが露出されるように、基板１０５に接近して又は接触して設置される。処理が終了したら、マスク１１０は基板１０５から取り外され、廃棄されるか、別の基板１０５に使用される。マスク１１０は所定の数の基板１０５に対して循環使用された後に、洗浄又は廃棄のために取り外すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００８年６月３０日及び２００９年５月６日にそれぞれ出願された米国仮出願第６１／０７７，０５４号及び第６１／１７６，００３号に関連し、その優先権の恩恵を主張するものであり、参考としてここに付記する。
【０００２】
本発明は、基板の処理、より詳しくは光電池（セル）として動作するように製造された基板の処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
基板処理用具は、半導体ウェハ、ガラス、ステンレススチール等の材料からなる基盤から、ハードドライブディスク、半導体コンピュータチップ、太陽電池パネル等を作るために使用されている。一般に、基板処理用具は、基板を変更する種々のプロセス、例えば堆積、洗浄、エッチング、加熱／冷却等を実行するいくつかの基板チャンバを含む。半導体製造分野においては、堆積及びエッチング等の種々の処理ステップは基板の選択された部分のみに実行されるが、ハードドライブディスク及び太陽電池製造においては、処理は一般に基板の全表面に対して実行される。
【０００４】
例えば、半導体製造分野においては基板の表面にマスクを形成することによって種々の回路素子を描画することが知られている。マスクは一般にフォトレジストからなり、これが露光され現像されて所望のパターンを形成する。次に、基板はチャンバ内で、パターンを基板の選択された層上に転写する処理が行われ、時には最初にパターンを二次ハードマスクに転写することが行われる。その後、マスクを除去し、基板表面を洗浄して、次のマスクに備える。このシーケンスが多数回繰り返され、種々の設計のマスクを繰り返し形成し除去することによって基板上に種々の層が形成される。そして、半導体技術に不可欠なこのようなマスクの使用はハードウェア回路を製造する時間及びコストを劇的に増大することを認識されたい。
【０００５】
他方、ハードドライブディスク及び太陽電池製造においては、一般に個別のセルは形成されず、種々の層が基板全体上に形成され、磁気メモリ又は太陽電池として機能する種々の材料のスタックを生成する。例えば、ほとんどの太陽電池では、種々の層は一般に背面接点層、吸収層（例えばp型）、一般にバッファ層又はウィンドウ層と呼ばれているコンプリメンタリ層（例えばｎ型）、透明の最上面接点層及び保護及び／又は反射防止層を含む。例えば、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド（ＣＩＧＳ）太陽電池セルの形成時には、最初にモリブデンのような背面導電層を基板上に形成し、次にｐ型ＣＩＧＳの層を、次にｎ型のバッファ層、例えば硫化カドミウムＣｄＳの層、次に透明の導電層、例えば酸化亜鉛ＺｎＯ又は酸化インジウム錫ＩＴＯを形成する。
【０００６】
太陽電池構造のために、最上面導電層用に通常選択される材料は一般に高い抵抗値を有する。従って、電池からの電流収集を増大するために、高い導電性材料のパターン又は格子がスタックの上部に形成される。この上部格子は、シルクスクリーン又はインクジェット印刷技術を用いて、一般に導電性ペースト、例えば銀ペーストで形成される。しかし、印刷技術を用いて達成し得る抵抗率より低い抵抗率を有する高品質のパターン化された導電層を形成することができる技術の開発が望まれている。
【０００７】
加えて、所定の太陽電池セル構造においては、基板のエッジ部において底面及び最上面導電層の間にショート（短絡）又はシャント（分路）が時々不注意に形成される。この問題は、特にＣＩＧＳ薄膜太陽電池に対して問題になる。このようなシャントの除去のために使用される従来の方法はウェットエッチング、バッチプラズマエッチング又はレーザスクライビングを用いている。ウェットエッチングにおいては、ウェハを浴内の酸性溶液の表面に置き、浴内に小さな波を生じさせて、酸性溶液がウェハと接触し、液体の表面張力によりウェハの背面の均一なエッチングが得られるようにする。バッチエッチングにおいては、ウェハをコインのように積み重ね、たる型エッチング装置内に置いて、積み重ねられたウェハの周縁のみがエッチングされるようにする。レーザスクライビングにおいては、レーザビームを用いてウェハのほとんどエッジ部に溝をスクライブする。しかし、エッジシャントのもっと良い解決法を与える技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，３１９，３７３号明細書
【発明の概要】
【０００９】
以下に記載する本発明の概要は、本発明のいくつかの態様及び特徴の基本的な理解を提供するために記載されている。この概要は本発明の広範な概説ではなく、特に本発明の主要な又は重要な要素を特定するものでなく、また本発明の範囲を限定するものではない。その唯一の目的は、本発明のいくつかの概念を後に提示される詳細な説明の前置きとして簡略化された形で提示することにある。
【００１０】
本発明の態様によれば、取り外し可能なマスクを用いて基板上にパターン化された層を製造し得る装置及び方法が提供される。マスクを基板上に直接形成する従来の技術と異なり、本発明のいくつかの態様によればマスクは基板とは独立に形成される。使用中、マス
クは、例えば堆積、スパッタリング、エッチング等の処理のために基板の一部分のみが露出されるように、基板に接近して又は接触して設置される。処理が終了したら、マスクは基板から除去され、廃棄されるか、別の基板に使用される。マスクは所定の数の基板に対して循環使用された後に、洗浄又は廃棄のために除去することができる。
【００１１】
本発明の一つの態様によれば、マスクはステンレススチールのような硬質材料からなり、基板に形成すべきパターンの形の開口を有する。このマスクを基板の表面上に接触して又は近接して設置し、スパッタリングを実行してマスクの開口を通して基板表面に材料を堆積する。マスクは、各基板又はいくつかの基板への堆積後に廃棄又は洗浄することができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、例えばエッジシャントを避けるため又は修理するために、マスクをエッチング処理工程で使用する。本発明の一実施例によれば、このマスクは固体材料からなり、基板の形を有するが、基板の外周より少し小さい外周を有する。このマスクを基板上に設置し、例えばプラズマ又はイオンビームを用いてマスクを通してエッチングを行う。マスクは基板の大部分を覆うため、イオンビーム又はプラズマは基板の周縁部のみをエッチングし、これにより基板の周縁部の最上導電層が除去される。その結果、エッジシャントが避けられる。
【００１３】
本発明の態様によれば、複数の処理チャンバと、基板キャリアと、前記基板キャリアをチャンバからチャンバへ移動させる駆動機構と、前記基板キャリア上の基板の少なくとも一部分を覆い隠すようにマスクを前記基板キャリアにロード（搭載）し、前記基板の処理後にマスクを前記基板キャリアからアンロード（除去）するマスクロード／アンロードモジュールとを備える基板処理システムが提供される。本システムは、更に、新しい基板を前記基板キャリアにロードし、処理された基板を前記基板キャリアからアンロードする基板ロード／アンロードモジュール及び／又は基板カセットを前記システムに供給するフロントエンドモジュールを更に備える。前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスク又はマスクカセットを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることができる。前記マスクロード／アンロードモジュールは、前記マスクカセットからマスクを取り出すためのリフトブレードを更に備えることができる。前記複数の処理チャンバは、スパッタリングチャンバ及びエッチングチャンバの少なくとも一つを備えることができる。前記複数の処理チェンバは、処理チェンバの第１の直線列及び該第１の直線列に積み重ねられた処理チェンバの第２の直線列を備えることができ、前記マスクロード／アンロードモジュールは互いに積み重ねられたマスクロードモジュール及びマスクアンロードモジュールを備えることができる。前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける機械的機構、仮接着剤または磁気的機構を備えることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様によれば、少なくとも一つの基板を基板キャリアにロードするステップと、前記キャリアをマスクロードモジュールに移送するステップと、少なくとも一つのマスクを前記キャリアに、前記マスクが前記基板の一表面を部分的に覆い隠すようにロードするステップと、前記キャリアをプラズマ処理のために少なくとも一つのプラズマ処理チャンバ内を移送させるステップと、前記マスクを前記基板から除去するステップと、 前記基板を前記キャリアから除去するステップとを備える基板処理方法が提供される。本方法は、複数のマスクを有するカセットを準備するステップを更に備えることができ、前記マスクをロードするステップは、前記カセットから一つのマスクを取り出し、それを前記キャリアにロードするものとすることができる。本方法は、マスクカセットを準備するステップを更に備えることができ、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクを前記カセットに収容するものとすることができる。前記マスクを前記キャリアから除去した後に、本方法は、前記マスクを処理のために入来する基板に再びロードするステップに進むことができ、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクをカセットに収容することができる。前記カセットに所定の数のマスクが収容されたら、前記カセットを、マスクを廃棄するために又はマスクを再利用のために洗浄するために取り出すことができる。
【００１５】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は本発明の実施例を例示し、明細書の記載と一緒に、本発明の原理を説明し図解する働きをする。図面は模範的実施例の主要な特徴を図式的に示している。図面は実際の実施例の全ての特徴を描くことも、また描かれた要素の相対的寸法も示すことも意図されておらず、一定の寸法比で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａはマスクが存在しない擬似方形基板を有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｂは基板及びトレースマスクを有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｃは本発明の別の実施例による基板及びトレースマスクを有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｄは本発明の種々の実施例に対して使用できるマスク設計の種々の例を示し、 図１Ｅは本発明の一実施例によるイオンビームミリングを示す概略図である。
【図２】図２は本発明の一実施例による処理システムを示す概略図である。
【図３】図３は本発明の別の実施例による処理システムの簡略図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、本発明によるエッジシャントの回避又は除去に特に好適な取り外し可能なマスクの種々の実施例を示す。
【図５】取り外し可能なマスクを用いるシステムの別の実施例を示す。
【図６Ａ】図６Ａ本発明による取り外し可能なマスクを有する基板を処理するエッチングチャンバの断面を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明による取り外し可能なマスクを有する基板を処理するエッチングチャンバの断面を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは本発明の一実施例による別のチャンバの断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
取り外し可能なマスクを用いる基板処理を可能にする本発明の実施例の詳細な説明を以下に記載する。このような処理は特に太陽電池製造に有利である。図１Ａは、マスクが存在しない擬似方形基板１０５を有する基板キャリア１００の斜視図である。この特定の例では、次の処理工程は基板１０５の表面上にパターン化された層を形成するものである。この目的のために、パターン化されたマスクを基板表面に近接して又は実際に接触してキャリアにロードする。パターン化されたマスクを有するキャリアの一例が図１Ｂに示されている。この例では、キャリア１００は、擬似方形基板１０５（マスクで隠されて見えない）と、回路パターン１１５が刻まれたトレースマスク１１０とを保持する。マスク１１５は、例えば厚さ０．０３”の４００シリーズステンレススチール製である。マスク１１０をロードしたら、キャリアをスパッタリングチャンバに移動させ、スパッタリングを実行して材料をマスク１１０のパターン１１５を通して基板１０５上にスパッタする。この実施例は、例えば導電性格子を例えばアルミニウム及び銀を用いてスパッタするのに使用することができる。このような格子は印刷された格子より良い導電率を有することができる。
【００１８】
本発明の実施例によれば、マスク１１０は基板１０５と接触又は近接させることができることは理解されよう。マスク１１５はキャリア１００にばねクリップのような機械的方法で取り付けることができる。また、マスク１１０は磁性材料（例えば４００シリーズＳＳ）製とし、キャリアに埋め込まれた磁石によりキャリア１００に磁気的に保持することもできる。マスク１１０をキャリアに取り付けるために他の方法を考案することができること勿論である。マスク１１０は堆積、エッチング又は類似のプロセスに使用することができる。
【００１９】
上記の例はパターン化層の形成に関するものであるが、本発明の実施例は基板上に非パターン化層を形成するために使用することもできる。図１Ｃは、マスク１１０を非パターン化層を形成するために使用する例を示す。図１Ｃの実施例では、マスク１１０は単一切除部１１５を有する。単一切除部１１５は擬似方形基板の形であるが、基板より僅かに小さい寸法を有する。この実施例は、特に底面層へのエッジシャントが形成されないように最上面層を形成するのに有用である。例えば、底面導体、ＣＩＧＳ及びバッファ層はマスクなしで形成することができ、次にマスクをキャリアに搭載し、最上面透明導電層を例えばスパッタリングを用いてマスク窓を通して形成することができる。このようにすると、最上面導電層は基板より少し小さく形成されるため、上部導電層は基板の外周エッジに届かず、底面導電層へのシャントは回避される。
【００２０】
図１Ｄは、本発明の種々の実施例に対して使用できるマスク設計のいくつかの例を示す。これらの特定のマスク設計の可能な使用例の説明がここに与えられているが、これらは一例にすぎず、本発明の範囲及び精神から離れることなく他の設計をなすことができる。
【００２１】
図１Ｅは、本発明の一実施例によるイオンビームミリングを示す概略図である。集束イオンビームミリングの一般的な技術は周知であり、種々の既知の方法を用いてイオンビームを形成することができる。イオンビームはマスク上を走査して、基板のイオンビームミリングをマスクの設計切り欠きを介してのみ生じさせることができる。図１Ｅの例では、「リボン」イオンビーム１３０が使用され、双頭矢印で示すように、一方向に、垂直に走査される。ペンシルビームを使用する場合には、２次元、即ち水平及び垂直走査を使用することができる。
【００２２】
図２は本発明の一実施例による処理システムを示す簡略図である。図２において、キャリア２００は処理システム内で基板２０５を保持し搬送する。キャリアは基板２０５をプロセスチャンバ２３０，２３５及び２４０で処理するために搬送することができる。例えばチャンバ２３０及び２３５は、基板２０５上にブランク層、即ちパターン化されてない層をスパッタリングするためのスパッタリング機構２３２及び２３４をそれぞれ含むことができる。次に、キャリアはマスクロードチャンバ２５０に入り、ここで複数のマスク２１０から一つのマスクがキャリアにロードされる。次に、キャリアはチャンバ２４０に入り、チャンバ２４０内でさらに処理される。例えば、チャンバ２４０はマスク２１０のパターン２１５を通してパターン化された層をスパッタリングするスパッタリング機構２４２を含むことができる。チャンバ２４０は、例えばイオンビーム又はプラズマエッチングモジュールを用いるイオン又は反応イオンミリングチャンバとすることもできる。キャリアは次にマスクアンロードチャンバ２５５に入り、ここでマスク２１０がキャリア２００から除去される。マスクは次に、矢印Ａで示すように、マスク装着チャンバ２５０に戻されるか、洗浄のために送られるか、廃棄される。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施例による処理システムを示す概略図である。図３のシステムは、上下２列に積み重ねて直線的に配列された複数の処理チャンバ３４０を含む。積み重ねられた処理チャンバの後端に、上列から下列へキャリアを下降させるキャリアエレベータ３８０が配置される。積み重ねられたチャンバの前端に、フロントエンドモジュール３６０、基板ロードモジュール３７０及びマスクロードモジュール３５０が配置される。フロントエンドモジュール３６０はトラック３６４を有し、基板３６６をシステムに供給するためにこのトラック上をカセット３６２が輸送される。ロボットアーム３６８がカセット３６２から基板を取り出し、基板ロードモジュール３７０に搬入する。基板ロードモジュール３７０において、各基板３６６はキャリアにロードされ、次いでキャリアは基板３６６を真空環境内に挿入するために一つ以上の真空ステーション３７２に挿入される。真空ステーション３７２は、例えばマイスナートラップ等の蒸気除去システムを含むことができる。キャリアは次にマスクロードステーション３５０に入り、ここでマスクがキャリアにロードされる。次に、キャリアは処理のために基板をマスクとともに上列の処理チャンバ３４０内を搬送し、エレベータ３８０を経て下列に移動し、次に下列の処理チャンバ３４０を通過する。次にキャリアはマスクロードステーション３５０に入り、マスクがキャリアから除去され、洗浄のため又は廃棄のためにマスクカセット３５２に収容され除去されるか、別のキャリアにロードされる。キャリアは次に基板ロードモジュール３７０に入り、ここで基板が取り外され、このキャリアに別の基板がロードされるか、洗浄のためにこのキャリアが除去される。
【００２４】
一例では、マスクロードモジュール３５０は５つのカセットを収容し、各カセットは２５枚のマスクを有するものとすることができる。一実施例によれば、カセットは大気圧環境内に維持され、マスクは真空ロードロックを介してシステムに挿入されるが、別の実施例によれば、カセットは真空環境内に維持される。図３に具体的に示されていないが、真空内でリフトブレードを用いて、各マスクをカセットから取り出し、そのマスクをマスクロードステーション内の移送ヘッド３５４まで持ち上げることができる。移送ヘッドはマスクを受け取り、それを入来する基板と一緒にキャリア３６６に載置する。この処理は、全てのシステムキャリアがカセットからこれ以上マスクを受け取らなくなるまで繰り返される。キャリアがマスクアンロードテーション３５６に到達すると、移送ヘッドはマスクを除去し、それをリフトブレードの上に置く。するとリフトブレードはこのマスクをマスクロードステーション３５４まで持ち上げ、ここで移送ヘッドはこの使用済みマスクを入来する基板と一緒に別のキャリアに載置する。マスクは再利用され、例えば１００回再利用された後に、これらのマスクはカセットに戻され、新しいマスクと取り替えられる。スループットの増大のために、使用済みのマスクをカセットに戻すことができるように第２のリフトブレードを用いることができる。使用済みマスクを有するカセットは出口ロックを介してシステムから一つづつ除去される。この実施例ではマスクロードモジュール３５０は基板ロードモジュール３７０と処理モジュール３４０との間に位置することが示されているが、マスクロードモジュールは、マスクロード前及びマスク除去後にいくつかの処理が基板に実行されるように、処理モジュール内の任意の位置に配置することができることに留意されたい。
【００２５】
図４Ａ及び４Ｂは、エッジシャントを回避又は除去するのに特に好適な取り外し可能なマスクの実施例を示す。図４Ａ及び４Ｂにおいて、基板４０５の表面の大部分を覆い隠すが基板４０５の外周の周囲の細い区域を露出するようにマスク４１０Ａ及び４１０Ｂがキャリア４００にロードされる。実際には、最上面導体層の完成後に、マスク４１０Ａがキャリア４００にロードされ、キャリアはミリングチャンバ、例えばイオンビーム又はプラズマエッチングチャンバに入る。このチャンバ内おいて、バイアスされた電極４６０（図４Ｃ参照、明瞭のためにマスク４１０は図４Ｃに示されていない点に注意）を基板の背面に対面させ、例えば適切なエッチングガスを用いてマスク側でプラズマを励起させることによって、イオンミリングが前面に実行される。このようにして、イオンミリング処理により導体層の露出された周縁部のみをエッチングする。Ｃ2Ｈ2／Ｈ2／Ａｒ又は他のエッチングガスの減圧プラズマエッチングを用いて、セルの背面側で、あるいは保護前面シールドとともに、ＩＴＯ，ＺｎＯ又はＺＡＯストリング（透明導電性酸化膜）を除去することによって、任意のストリング又は他の生じ得るシャントを有効に且つ経済的に現場で除去することができる。
【００２６】
図４Ａから明らかなように、マスク４１０の中心部４１４は延長部４１２により保持され、この延長部が基板４０５の周縁の一部を覆い隠す。周縁のこの部分は、マスク４１０が配置されている間エッチングされない。このため、第１のイオンミリングステップ後に、マスク４１０Ａを除去し、マスク４１０Ｂを装着する。マスク４１０Ｂはその延長部４１２をマスク４１０Ａの延長部４１２とは異なる位置に有する。従って、マスク４１０Ｂの延長部４１２は基板の周縁の異なる部分を覆い隠す。マスク４１０Ｂを有するキャリアは次に、マスク４１０Ａの延長部４１２により覆い隠されていた周縁の部分をエッチングするために、第２のエッチングステップのための別のイオンミリングチャンバに移送される。
【００２７】
図５は、取り外し可能なマスクを用いるシステムの別の実施例を示す。特に、図５の実施例では、各キャリアは処理すべき２つの基板を保持する。このようなデュアル基板処理システムは特許文献１に開示されている。それゆえ、システム自体は図５に示さずに、仮想線で示唆するのみとした。図５のシステムは、前記特許文献１に開示されているものと同様に、基板ロードチャンバ５００及び基板アンロードチャンバ５０５を有する。ロードチャンバ５００は、処理すべき基板を保持するカセットと、ローディング位置５２０においてカセットからキャリアへ基板をロードするロボットアーム５１５を有する。アンロードチャンバ５０５は同様の構成を有し、アンローディング位置５３０でキャリアから処理済の基板を除去してカセットに収容するロボットアーム５２５を有する。
【００２８】
図５の実施例も、マスクロードモジュール５３５及びマスクアンロードモジュール５４０を有し、マスクロード／アンロードモジュールは２つのマスクを同時にロード／アンロードするように構成されている。マスクロードモジュールにおいて、ロボットアーム５５０は２つのマスクをカセット５５５からマスクローディングステーション５６０に位置するキャリアにロードする。アンロードモジュールは同様の構成を有し、ロボットアーム５４５がマスクアンローディングステーション５７０においてキャリアから２つのマスクを除去してカセット５７５に収容する。次に、カセット５７５は、マスクを廃棄するために、又はカセットをマスクロードモジュールに移送してマスクを再利用するために、又は再利用の前にマスクを洗浄するために、取り出すことができる。
【００２９】
図６Ａ及び６Ｂは本発明の一実施例による真空処理チャンバの断面図を示す。このチャンバは、例えばエッチングチャンバとすることができ、例えば図３及び図５に示すシステムに使用するのに適している。キャリア６２０はトラック６２４上を走行する車輪６２１を有する。車輪６２１は磁石とすることができ、この場合にはトラック６２４は常磁性材料とすることができる。この実施例では、キャリアはリニアモータで移動されるが、他の推進力及び／又は装置を使用することができる。基板６５０及びマスク６７０はキャリア６２０に取り付けられて示されている。基板６５０は、エッジクリップのような通常の手段を用いて取り付けることができるが、マスク６７０は、例えばクリップ、磁石、仮粘着剤等の素子６７４によって保持することができる。
【００３０】
チャンバが排気されると、陰極６４４が、図６Ａに示すように、基板６５０の隣接位置、即ち基板に近接する又は接触する位置に移動される。先駆ガスが、例えばインジェクタ６７２を経てチャンバ内に供給される。接地された電極６６４に対向する可動陰極６４４にＲＦエネルギーを供給することによって、プラズマ６８０が励起され、維持される。プラズマの励起及び維持のために他の手段を使用できるが、可動陰極はプラズマの種を引き付け、プラズマの種を基板に向け加速して基板から材料をスパッタリングさせるために必要なバイアスエネルギーを供給する。即ち、可動陰極６４４が基板の表面に極めて近接すると、陰極がＲＦエネルギーを基板に容量的に結合するため、プラズマの種が基板に向け加速されて反対側の表面をエッチングする。しかし、図６に示すように、取り外し可能なマスクが基板の反対側に位置するため、プラズマの種は基板の周縁部に到達できるのみである。
【００３１】
処理が終了し、例えば最上導体層が基板６５０の周縁部からエッチング除去されると、ガス供給が停止し、プラズマが消滅する。次に、陰極６４４は、図６Ｂに示すように、遠位置又は後退位置、即ち基板から離れた位置に移動する。この位置において、キャリアをチャンバから外部へ移送し、新しいキャリアをチャンバ内に移動させることができる。
【００３２】
図６Ｃは、本発明の一実施例による別のチャンバの断面を示す。図６Ｃのチャンバは、基板上に所望の層を堆積するために２つの標準のスパッタリングソース６８０Ａ及び６８０Ｂが設けられている点を除いて、図６Ａ及び６Ｂのチャンバと同様である。また、キャリア６２０は背中合わせに配置された２つの基板６５０Ａ及び６５０Ｂを支持する。２つのマスク６７０Ａ及び６７０Ｂが各基板の前面を覆うように配置される。このようにして、２つの基板を単一の基板を処理するために使用されるチャンバと同一の設置面積を有する一つのチャンバを用いて２つの基板を同時に処理することができる。この特徴によれば設置面積を変えることなくシステムのスループットを２倍にできる。
【００３３】
ここに記載されたプロセス及び技術は任意の特定の装置に本質的に関連するものではなく、構成要素の任意の適切な組み合わせにより実現することができるものである。更に、ここに記載された教えに従って、種々のタイプの汎用デバイスを使用することができる。本発明は特定の例に関連して記載されているが、これらの例はあらゆる面で限定のためというより解説のためである。当業者であれば、多くの異なる組み合わせが本発明を実施するために好適であることを理解されよう。
【００３４】
本発明は特定の例に関連して記載されているが、これらの例はあらゆる面で限定のためというより解説のためである。当業者であれば、多くの異なる組み合わせが本発明を実施するために好適であることを理解されよう。更に、ここに開示する本発明の詳細な説明及び実施の形態を考察すれば、本発明の他の実施が当業者に明らかであろう。記載された実施例の種々の特徴及び／又は構成要素は単独で又は組み合わせて使用することができる。詳細な説明及び実施例は模範例とみなされ、本発明の範囲及び精神は後記の請求項によって決定されるものと理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００８年６月３０日及び２００９年５月６日にそれぞれ出願された米国仮出願第６１／０７７，０５４号及び第６１／１７６，００３号に関連し、その優先権の恩恵を主張するものであり、参考としてここに付記する。
【０００２】
本発明は、基板の処理、より詳しくは光電池（セル）として動作するように製造された基板の処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
基板処理用具は、半導体ウェハ、ガラス、ステンレススチール等の材料からなる基盤から、ハードドライブディスク、半導体コンピュータチップ、太陽電池パネル等を作るために使用されている。一般に、基板処理用具は、基板を変更する種々のプロセス、例えば堆積、洗浄、エッチング、加熱／冷却等を実行するいくつかの基板チャンバを含む。半導体製造分野においては、堆積及びエッチング等の種々の処理ステップは基板の選択された部分のみに実行されるが、ハードドライブディスク及び太陽電池製造においては、処理は一般に基板の全表面に対して実行される。
【０００４】
例えば、半導体製造分野においては基板の表面にマスクを形成することによって種々の回路素子を描画することが知られている。マスクは一般にフォトレジストからなり、これが露光され現像されて所望のパターンを形成する。次に、基板はチャンバ内で、パターンを基板の選択された層上に転写する処理が行われ、時には最初にパターンを二次ハードマスクに転写することが行われる。その後、マスクを除去し、基板表面を洗浄して、次のマスクに備える。このシーケンスが多数回繰り返され、種々の設計のマスクを繰り返し形成し除去することによって基板上に種々の層が形成される。そして、半導体技術に不可欠なこのようなマスクの使用はハードウェア回路を製造する時間及びコストを劇的に増大することを認識されたい。
【０００５】
他方、ハードドライブディスク及び太陽電池製造においては、一般に個別のセルは形成されず、種々の層が基板全体上に形成され、磁気メモリ又は太陽電池として機能する種々の材料のスタックを生成する。例えば、ほとんどの太陽電池では、種々の層は一般に背面接点層、吸収層（例えばp型）、一般にバッファ層又はウィンドウ層と呼ばれているコンプリメンタリ層（例えばｎ型）、透明の最上面接点層及び保護及び／又は反射防止層を含む。例えば、銅−インジウム−ガリウム−セレナイド（ＣＩＧＳ）太陽電池セルの形成時には、最初にモリブデンのような背面導電層を基板上に形成し、次にｐ型ＣＩＧＳの層を、次にｎ型のバッファ層、例えば硫化カドミウムＣｄＳの層、次に透明の導電層、例えば酸化亜鉛ＺｎＯ又は酸化インジウム錫ＩＴＯを形成する。
【０００６】
太陽電池構造のために、最上面導電層用に通常選択される材料は一般に高い抵抗値を有する。従って、電池からの電流収集を増大するために、高い導電性材料のパターン又は格子がスタックの上部に形成される。この上部格子は、シルクスクリーン又はインクジェット印刷技術を用いて、一般に導電性ペースト、例えば銀ペーストで形成される。しかし、印刷技術を用いて達成し得る抵抗率より低い抵抗率を有する高品質のパターン化された導電層を形成することができる技術の開発が望まれている。
【０００７】
加えて、所定の太陽電池セル構造においては、基板のエッジ部において底面及び最上面導電層の間にショート（短絡）又はシャント（分路）が時々不注意に形成される。この問題は、特にＣＩＧＳ薄膜太陽電池に対して問題になる。このようなシャントの除去のために使用される従来の方法はウェットエッチング、バッチプラズマエッチング又はレーザスクライビングを用いている。ウェットエッチングにおいては、ウェハを浴内の酸性溶液の表面に置き、浴内に小さな波を生じさせて、酸性溶液がウェハと接触し、液体の表面張力によりウェハの背面の均一なエッチングが得られるようにする。バッチエッチングにおいては、ウェハをコインのように積み重ね、たる型エッチング装置内に置いて、積み重ねられたウェハの周縁のみがエッチングされるようにする。レーザスクライビングにおいては、レーザビームを用いてウェハのほとんどエッジ部に溝をスクライブする。しかし、エッジシャントのもっと良い解決法を与える技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，３１９，３７３号明細書
【発明の概要】
【０００９】
以下に記載する本発明の概要は、本発明のいくつかの態様及び特徴の基本的な理解を提供するために記載されている。この概要は本発明の広範な概説ではなく、特に本発明の主要な又は重要な要素を特定するものでなく、また本発明の範囲を限定するものではない。その唯一の目的は、本発明のいくつかの概念を後に提示される詳細な説明の前置きとして簡略化された形で提示することにある。
【００１０】
本発明の態様によれば、取り外し可能なマスクを用いて基板上にパターン化された層を製造し得る装置及び方法が提供される。マスクを基板上に直接形成する従来の技術と異なり、本発明のいくつかの態様によればマスクは基板とは独立に形成される。使用中、マス
クは、例えば堆積、スパッタリング、エッチング等の処理のために基板の一部分のみが露出されるように、基板に接近して又は接触して設置される。処理が終了したら、マスクは基板から除去され、廃棄されるか、別の基板に使用される。マスクは所定の数の基板に対して循環使用された後に、洗浄又は廃棄のために除去することができる。
【００１１】
本発明の一つの態様によれば、マスクはステンレススチールのような硬質材料からなり、基板に形成すべきパターンの形の開口を有する。このマスクを基板の表面上に接触して又は近接して設置し、スパッタリングを実行してマスクの開口を通して基板表面に材料を堆積する。マスクは、各基板又はいくつかの基板への堆積後に廃棄又は洗浄することができる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、例えばエッジシャントを避けるため又は修理するために、マスクをエッチング処理工程で使用する。本発明の一実施例によれば、このマスクは固体材料からなり、基板の形を有するが、基板の外周より少し小さい外周を有する。このマスクを基板上に設置し、例えばプラズマ又はイオンビームを用いてマスクを通してエッチングを行う。マスクは基板の大部分を覆うため、イオンビーム又はプラズマは基板の周縁部のみをエッチングし、これにより基板の周縁部の最上導電層が除去される。その結果、エッジシャントが避けられる。
【００１３】
本発明の態様によれば、複数の処理チャンバと、基板キャリアと、前記基板キャリアをチャンバからチャンバへ移動させる駆動機構と、前記基板キャリア上の基板の少なくとも一部分を覆い隠すようにマスクを前記基板キャリアにロード（搭載）し、前記基板の処理後にマスクを前記基板キャリアからアンロード（除去）するマスクロード／アンロードモジュールとを備える基板処理システムが提供される。本システムは、更に、新しい基板を前記基板キャリアにロードし、処理された基板を前記基板キャリアからアンロードする基板ロード／アンロードモジュール及び／又は基板カセットを前記システムに供給するフロントエンドモジュールを更に備える。前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスク又はマスクカセットを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることができる。前記マスクロード／アンロードモジュールは、前記マスクカセットからマスクを取り出すためのリフトブレードを更に備えることができる。前記複数の処理チャンバは、スパッタリングチャンバ及びエッチングチャンバの少なくとも一つを備えることができる。前記複数の処理チェンバは、処理チェンバの第１の直線列及び該第１の直線列に積み重ねられた処理チェンバの第２の直線列を備えることができ、前記マスクロード／アンロードモジュールは互いに積み重ねられたマスクロードモジュール及びマスクアンロードモジュールを備えることができる。前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける機械的機構、仮接着剤または磁気的機構を備えることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様によれば、少なくとも一つの基板を基板キャリアにロードするステップと、前記キャリアをマスクロードモジュールに移送するステップと、少なくとも一つのマスクを前記キャリアに、前記マスクが前記基板の一表面を部分的に覆い隠すようにロードするステップと、前記キャリアをプラズマ処理のために少なくとも一つのプラズマ処理チャンバ内を移送させるステップと、前記マスクを前記基板から除去するステップと、 前記基板を前記キャリアから除去するステップとを備える基板処理方法が提供される。本方法は、複数のマスクを有するカセットを準備するステップを更に備えることができ、前記マスクをロードするステップは、前記カセットから一つのマスクを取り出し、それを前記キャリアにロードするものとすることができる。本方法は、マスクカセットを準備するステップを更に備えることができ、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクを前記カセットに収容するものとすることができる。前記マスクを前記キャリアから除去した後に、本方法は、前記マスクを処理のために入来する基板に再びロードするステップに進むことができ、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクをカセットに収容することができる。前記カセットに所定の数のマスクが収容されたら、前記カセットを、マスクを廃棄するために又はマスクを再利用のために洗浄するために取り出すことができる。
【００１５】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は本発明の実施例を例示し、明細書の記載と一緒に、本発明の原理を説明し図解する働きをする。図面は模範的実施例の主要な特徴を図式的に示している。図面は実際の実施例の全ての特徴を描くことも、また描かれた要素の相対的寸法も示すことも意図されておらず、一定の寸法比で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａはマスクが存在しない擬似方形基板を有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｂは基板及びトレースマスクを有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｃは本発明の別の実施例による基板及びトレースマスクを有するキャリアの斜視図であり、 図１Ｄは本発明の種々の実施例に対して使用できるマスク設計の種々の例を示し、 図１Ｅは本発明の一実施例によるイオンビームミリングを示す概略図である。
【図２】図２は本発明の一実施例による処理システムを示す概略図である。
【図３】図３は本発明の別の実施例による処理システムの簡略図である。
【図４】図４Ａ〜４Ｃは、本発明によるエッジシャントの回避又は除去に特に好適な取り外し可能なマスクの種々の実施例を示す。
【図５】取り外し可能なマスクを用いるシステムの別の実施例を示す。
【図６Ａ】図６Ａ本発明による取り外し可能なマスクを有する基板を処理するエッチングチャンバの断面を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明による取り外し可能なマスクを有する基板を処理するエッチングチャンバの断面を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは本発明の一実施例による別のチャンバの断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
取り外し可能なマスクを用いる基板処理を可能にする本発明の実施例の詳細な説明を以下に記載する。このような処理は特に太陽電池製造に有利である。図１Ａは、マスクが存在しない擬似方形基板１０５を有する基板キャリア１００の斜視図である。この特定の例では、次の処理工程は基板１０５の表面上にパターン化された層を形成するものである。この目的のために、パターン化されたマスクを基板表面に近接して又は実際に接触してキャリアにロードする。パターン化されたマスクを有するキャリアの一例が図１Ｂに示されている。この例では、キャリア１００は、擬似方形基板１０５（マスクで隠されて見えない）と、回路パターン１１５が刻まれたトレースマスク１１０とを保持する。マスク１１５は、例えば厚さ０．０３”の４００シリーズステンレススチール製である。マスク１１０をロードしたら、キャリアをスパッタリングチャンバに移動させ、スパッタリングを実行して材料をマスク１１０のパターン１１５を通して基板１０５上にスパッタする。この実施例は、例えば導電性格子を例えばアルミニウム及び銀を用いてスパッタするのに使用することができる。このような格子は印刷された格子より良い導電率を有することができる。
【００１８】
本発明の実施例によれば、マスク１１０は基板１０５と接触又は近接させることができることは理解されよう。マスク１１５はキャリア１００にばねクリップのような機械的方法で取り付けることができる。また、マスク１１０は磁性材料（例えば４００シリーズＳＳ）製とし、キャリアに埋め込まれた磁石によりキャリア１００に磁気的に保持することもできる。マスク１１０をキャリアに取り付けるために他の方法を考案することができること勿論である。マスク１１０は堆積、エッチング又は類似のプロセスに使用することができる。
【００１９】
上記の例はパターン化層の形成に関するものであるが、本発明の実施例は基板上に非パターン化層を形成するために使用することもできる。図１Ｃは、マスク１１０を非パターン化層を形成するために使用する例を示す。図１Ｃの実施例では、マスク１１０は単一切除部１１５を有する。単一切除部１１５は擬似方形基板の形であるが、基板より僅かに小さい寸法を有する。この実施例は、特に底面層へのエッジシャントが形成されないように最上面層を形成するのに有用である。例えば、底面導体、ＣＩＧＳ及びバッファ層はマスクなしで形成することができ、次にマスクをキャリアに搭載し、最上面透明導電層を例えばスパッタリングを用いてマスク窓を通して形成することができる。このようにすると、最上面導電層は基板より少し小さく形成されるため、上部導電層は基板の外周エッジに届かず、底面導電層へのシャントは回避される。
【００２０】
図１Ｄは、本発明の種々の実施例に対して使用できるマスク設計のいくつかの例を示す。これらの特定のマスク設計の可能な使用例の説明がここに与えられているが、これらは一例にすぎず、本発明の範囲及び精神から離れることなく他の設計をなすことができる。
【００２１】
図１Ｅは、本発明の一実施例によるイオンビームミリングを示す概略図である。集束イオンビームミリングの一般的な技術は周知であり、種々の既知の方法を用いてイオンビームを形成することができる。イオンビームはマスク上を走査して、基板のイオンビームミリングをマスクの設計切り欠きを介してのみ生じさせることができる。図１Ｅの例では、「リボン」イオンビーム１３０が使用され、双頭矢印で示すように、一方向に、垂直に走査される。ペンシルビームを使用する場合には、２次元、即ち水平及び垂直走査を使用することができる。
【００２２】
図２は本発明の一実施例による処理システムを示す簡略図である。図２において、キャリア２００は処理システム内で基板２０５を保持し搬送する。キャリアは基板２０５をプロセスチャンバ２３０，２３５及び２４０で処理するために搬送することができる。例えばチャンバ２３０及び２３５は、基板２０５上にブランク層、即ちパターン化されてない層をスパッタリングするためのスパッタリング機構２３２及び２３４をそれぞれ含むことができる。次に、キャリアはマスクロードチャンバ２５０に入り、ここで複数のマスク２１０から一つのマスクがキャリアにロードされる。次に、キャリアはチャンバ２４０に入り、チャンバ２４０内でさらに処理される。例えば、チャンバ２４０はマスク２１０のパターン２１５を通してパターン化された層をスパッタリングするスパッタリング機構２４２を含むことができる。チャンバ２４０は、例えばイオンビーム又はプラズマエッチングモジュールを用いるイオン又は反応イオンミリングチャンバとすることもできる。キャリアは次にマスクアンロードチャンバ２５５に入り、ここでマスク２１０がキャリア２００から除去される。マスクは次に、矢印Ａで示すように、マスク装着チャンバ２５０に戻されるか、洗浄のために送られるか、廃棄される。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施例による処理システムを示す概略図である。図３のシステムは、上下２列に積み重ねて直線的に配列された複数の処理チャンバ３４０を含む。積み重ねられた処理チャンバの後端に、上列から下列へキャリアを下降させるキャリアエレベータ３８０が配置される。積み重ねられたチャンバの前端に、フロントエンドモジュール３６０、基板ロードモジュール３７０及びマスクロードモジュール３５０が配置される。フロントエンドモジュール３６０はトラック３６４を有し、基板３６６をシステムに供給するためにこのトラック上をカセット３６２が輸送される。ロボットアーム３６８がカセット３６２から基板を取り出し、基板ロードモジュール３７０に搬入する。基板ロードモジュール３７０において、各基板３６６はキャリアにロードされ、次いでキャリアは基板３６６を真空環境内に挿入するために一つ以上の真空ステーション３７２に挿入される。真空ステーション３７２は、例えばマイスナートラップ等の蒸気除去システムを含むことができる。キャリアは次にマスクロードステーション３５０に入り、ここでマスクがキャリアにロードされる。次に、キャリアは処理のために基板をマスクとともに上列の処理チャンバ３４０内を搬送し、エレベータ３８０を経て下列に移動し、次に下列の処理チャンバ３４０を通過する。次にキャリアはマスクロードステーション３５０に入り、マスクがキャリアから除去され、洗浄のため又は廃棄のためにマスクカセット３５２に収容され除去されるか、別のキャリアにロードされる。キャリアは次に基板ロードモジュール３７０に入り、ここで基板が取り外され、このキャリアに別の基板がロードされるか、洗浄のためにこのキャリアが除去される。
【００２４】
一例では、マスクロードモジュール３５０は５つのカセットを収容し、各カセットは２５枚のマスクを有するものとすることができる。一実施例によれば、カセットは大気圧環境内に維持され、マスクは真空ロードロックを介してシステムに挿入されるが、別の実施例によれば、カセットは真空環境内に維持される。図３に具体的に示されていないが、真空内でリフトブレードを用いて、各マスクをカセットから取り出し、そのマスクをマスクロードステーション内の移送ヘッド３５４まで持ち上げることができる。移送ヘッドはマスクを受け取り、それを入来する基板と一緒にキャリア３６６に載置する。この処理は、全てのシステムキャリアがカセットからこれ以上マスクを受け取らなくなるまで繰り返される。キャリアがマスクアンロードテーション３５６に到達すると、移送ヘッドはマスクを除去し、それをリフトブレードの上に置く。するとリフトブレードはこのマスクをマスクロードステーション３５４まで持ち上げ、ここで移送ヘッドはこの使用済みマスクを入来する基板と一緒に別のキャリアに載置する。マスクは再利用され、例えば１００回再利用された後に、これらのマスクはカセットに戻され、新しいマスクと取り替えられる。スループットの増大のために、使用済みのマスクをカセットに戻すことができるように第２のリフトブレードを用いることができる。使用済みマスクを有するカセットは出口ロックを介してシステムから一つづつ除去される。この実施例ではマスクロードモジュール３５０は基板ロードモジュール３７０と処理モジュール３４０との間に位置することが示されているが、マスクロードモジュールは、マスクロード前及びマスク除去後にいくつかの処理が基板に実行されるように、処理モジュール内の任意の位置に配置することができることに留意されたい。
【００２５】
図４Ａ及び４Ｂは、エッジシャントを回避又は除去するのに特に好適な取り外し可能なマスクの実施例を示す。図４Ａ及び４Ｂにおいて、基板４０５の表面の大部分を覆い隠すが基板４０５の外周の周囲の細い区域を露出するようにマスク４１０Ａ及び４１０Ｂがキャリア４００にロードされる。実際には、最上面導体層の完成後に、マスク４１０Ａがキャリア４００にロードされ、キャリアはミリングチャンバ、例えばイオンビーム又はプラズマエッチングチャンバに入る。このチャンバ内おいて、バイアスされた電極４６０（図４Ｃ参照、明瞭のためにマスク４１０は図４Ｃに示されていない点に注意）を基板の背面に対面させ、例えば適切なエッチングガスを用いてマスク側でプラズマを励起させることによって、イオンミリングが前面に実行される。このようにして、イオンミリング処理により導体層の露出された周縁部のみをエッチングする。Ｃ2Ｈ2／Ｈ2／Ａｒ又は他のエッチングガスの減圧プラズマエッチングを用いて、セルの背面側で、あるいは保護前面シールドとともに、ＩＴＯ，ＺｎＯ又はＺＡＯストリング（透明導電性酸化膜）を除去することによって、任意のストリング又は他の生じ得るシャントを有効に且つ経済的に現場で除去することができる。
【００２６】
図４Ａから明らかなように、マスク４１０の中心部４１４は延長部４１２により保持され、この延長部が基板４０５の周縁の一部を覆い隠す。周縁のこの部分は、マスク４１０が配置されている間エッチングされない。このため、第１のイオンミリングステップ後に、マスク４１０Ａを除去し、マスク４１０Ｂを装着する。マスク４１０Ｂはその延長部４１２をマスク４１０Ａの延長部４１２とは異なる位置に有する。従って、マスク４１０Ｂの延長部４１２は基板の周縁の異なる部分を覆い隠す。マスク４１０Ｂを有するキャリアは次に、マスク４１０Ａの延長部４１２により覆い隠されていた周縁の部分をエッチングするために、第２のエッチングステップのための別のイオンミリングチャンバに移送される。
【００２７】
図５は、取り外し可能なマスクを用いるシステムの別の実施例を示す。特に、図５の実施例では、各キャリアは処理すべき２つの基板を保持する。このようなデュアル基板処理システムは特許文献１に開示されている。それゆえ、システム自体は図５に示さずに、仮想線で示唆するのみとした。図５のシステムは、前記特許文献１に開示されているものと同様に、基板ロードチャンバ５００及び基板アンロードチャンバ５０５を有する。ロードチャンバ５００は、処理すべき基板を保持するカセットと、ローディング位置５２０においてカセットからキャリアへ基板をロードするロボットアーム５１５を有する。アンロードチャンバ５０５は同様の構成を有し、アンローディング位置５３０でキャリアから処理済の基板を除去してカセットに収容するロボットアーム５２５を有する。
【００２８】
図５の実施例も、マスクロードモジュール５３５及びマスクアンロードモジュール５４０を有し、マスクロード／アンロードモジュールは２つのマスクを同時にロード／アンロードするように構成されている。マスクロードモジュールにおいて、ロボットアーム５５０は２つのマスクをカセット５５５からマスクローディングステーション５６０に位置するキャリアにロードする。アンロードモジュールは同様の構成を有し、ロボットアーム５４５がマスクアンローディングステーション５７０においてキャリアから２つのマスクを除去してカセット５７５に収容する。次に、カセット５７５は、マスクを廃棄するために、又はカセットをマスクロードモジュールに移送してマスクを再利用するために、又は再利用の前にマスクを洗浄するために、取り出すことができる。
【００２９】
図６Ａ及び６Ｂは本発明の一実施例による真空処理チャンバの断面図を示す。このチャンバは、例えばエッチングチャンバとすることができ、例えば図３及び図５に示すシステムに使用するのに適している。キャリア６２０はトラック６２４上を走行する車輪６２１を有する。車輪６２１は磁石とすることができ、この場合にはトラック６２４は常磁性材料とすることができる。この実施例では、キャリアはリニアモータで移動されるが、他の推進力及び／又は装置を使用することができる。基板６５０及びマスク６７０はキャリア６２０に取り付けられて示されている。基板６５０は、エッジクリップのような通常の手段を用いて取り付けることができるが、マスク６７０は、例えばクリップ、磁石、仮粘着剤等の素子６７４によって保持することができる。
【００３０】
チャンバが排気されると、陰極６４４が、図６Ａに示すように、基板６５０の隣接位置、即ち基板に近接する又は接触する位置に移動される。先駆ガスが、例えばインジェクタ６７２を経てチャンバ内に供給される。接地された電極６６４に対向する可動陰極６４４にＲＦエネルギーを供給することによって、プラズマ６８０が励起され、維持される。プラズマの励起及び維持のために他の手段を使用できるが、可動陰極はプラズマの種を引き付け、プラズマの種を基板に向け加速して基板から材料をスパッタリングさせるために必要なバイアスエネルギーを供給する。即ち、可動陰極６４４が基板の表面に極めて近接すると、陰極がＲＦエネルギーを基板に容量的に結合するため、プラズマの種が基板に向け加速されて反対側の表面をエッチングする。しかし、図６に示すように、取り外し可能なマスクが基板の反対側に位置するため、プラズマの種は基板の周縁部に到達できるのみである。
【００３１】
処理が終了し、例えば最上導体層が基板６５０の周縁部からエッチング除去されると、ガス供給が停止し、プラズマが消滅する。次に、陰極６４４は、図６Ｂに示すように、遠位置又は後退位置、即ち基板から離れた位置に移動する。この位置において、キャリアをチャンバから外部へ移送し、新しいキャリアをチャンバ内に移動させることができる。
【００３２】
図６Ｃは、本発明の一実施例による別のチャンバの断面を示す。図６Ｃのチャンバは、基板上に所望の層を堆積するために２つの標準のスパッタリングソース６８０Ａ及び６８０Ｂが設けられている点を除いて、図６Ａ及び６Ｂのチャンバと同様である。また、キャリア６２０は背中合わせに配置された２つの基板６５０Ａ及び６５０Ｂを支持する。２つのマスク６７０Ａ及び６７０Ｂが各基板の前面を覆うように配置される。このようにして、２つの基板を単一の基板を処理するために使用されるチャンバと同一の設置面積を有する一つのチャンバを用いて２つの基板を同時に処理することができる。この特徴によれば設置面積を変えることなくシステムのスループットを２倍にできる。
【００３３】
ここに記載されたプロセス及び技術は任意の特定の装置に本質的に関連するものではなく、構成要素の任意の適切な組み合わせにより実現することができるものである。更に、ここに記載された教えに従って、種々のタイプの汎用デバイスを使用することができる。本発明は特定の例に関連して記載されているが、これらの例はあらゆる面で限定のためというより解説のためである。当業者であれば、多くの異なる組み合わせが本発明を実施するために好適であることを理解されよう。
【００３４】
本発明は特定の例に関連して記載されているが、これらの例はあらゆる面で限定のためというより解説のためである。当業者であれば、多くの異なる組み合わせが本発明を実施するために好適であることを理解されよう。更に、ここに開示する本発明の詳細な説明及び実施の形態を考察すれば、本発明の他の実施が当業者に明らかであろう。記載された実施例の種々の特徴及び／又は構成要素は単独で又は組み合わせて使用することができる。詳細な説明及び実施例は模範例とみなされ、本発明の範囲及び精神は後記の請求項によって決定されるものと理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理チャンバと、
基板キャリアと、
前記基板キャリアをチャンバからチャンバへ移動させる駆動機構と、
前記基板キャリアに位置する基板の少なくとも一部分を覆い隠すようにマスクを前記基板キャリアにロードし、前記基板の処理後にマスクを前記基板キャリアから除去するマスクロード／アンロードモジュールと、
を備えることを特徴とする基板処理システム。
【請求項２】
新しい基板を前記基板キャリアにロードし、処理された基板を前記基板キャリアからアンロードする基板ロード／アンロードモジュールを更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項３】
基板カセットを前記システムに供給するフロントエンドモジュールを更に備えることを特徴とする請求項２記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスクを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスクカセットを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項６】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、前記マスクカセットからマスクを取り出すためのリフトブレードを更に備えることを特徴とする請求項５記載の基板処理システム。
【請求項７】
前記複数の処理チャンバは、スパッタリングチャンバ、イオンミリングチャンバ及びエッチングチャンバのうちの少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項８】
前記複数の処理チェンバは、処理チェンバの第１の直線列及び該第１の直線列に積み重ねられた処理チェンバの第２の直線列を備え、前記マスクロード／アンロードモジュールは互いに積み重ねられたマスクロードモジュール及びマスクアンロードモジュールを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項９】
前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける機械的機構を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１０】
前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける磁気的機構を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１１】
前記基板キャリアは２つの基板を同時に支持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１２】
前記基板キャリアは前記２つの基板を互いに向き合うように背中合わせに支持するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の基板処理システム。
【請求項１３】
前記基板キャリアは前記２つの基板を前後にタンデムに支持するように構成され、前記マスクロード／アンロードモジュールは２つのマスクを同時にロード／アンロードするように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の基板処理システム。
【請求項１４】
前記処理チェンバの少なくとも一つは、２つのスパッタリング源を有するスパッタリングチェンバであり、各スパッタリング源がそれぞれ前記２つの基板の一つをスパッタするように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の基板処理システム。
【請求項１５】
前記処理チェンバの少なくとも一つは、可動陰極を有するエッチングチェンバを備えることを特徴とする請求項１３記載の基板処理システム。
【請求項１６】
少なくとも一つの基板を基板キャリアにロードするステップと、
前記キャリアをマスクロードモジュールに移送するステップと、
少なくとも一つのマスクを前記キャリアに、前記マスクが前記基板の一表面を部分的に覆い隠すようにロードするステップと、
前記キャリアをプラズマ処理のために少なくとも一つのプラズマ処理チャンバ内に移送するステップと
前記マスクを前記基板から除去するステップと、
前記基板を前記キャリアから除去するステップと、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１７】
複数のマスクを有するカセットを準備するステップを更に備え、前記マスクをロードするステップは、前記カセットから一つのマスクを取り出して前記キャリアにロードすることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
マスクカセットを準備するステップを更に備え、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクを前記カセットに収容することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記マスクを前記キャリアから除去した後に、当該方法は、前記マスクを処理のために入来する基板に再びロードするステップに進み、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクをカセットに収容することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記カセットに所定の数のマスクが収容されたら、前記カセットを、マスクの廃棄のために又は再利用のためのマスク洗浄のために取り出すことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記マスクが前記キャリアから除去された後に前記マスクを廃棄するステップを更に備えることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
太陽電池回路を基板上に形成するステップと、
前記基板をホルダに支持するステップと、
前記基板に類似の形状を有するが基板の外周より小さい外周を有する固体材料からなるマスクを準備するステップと、
前記基板の周縁部のみを露出するように、前記マスクを前記基板の前に支持するステップと、
前記マスクを通してイオンミリングを実行して前記基板の周縁部における最上導電層を除去するステップと、
を備えることを特徴とする太陽電池製造におけるエッジシャント修復方法。
【請求項２３】
前記イオンミリングは、前記基板の周囲にプラズマを励起させることによって又はイオンビームを前記基板に向けることによって実行することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項１】
複数の処理チャンバと、
基板キャリアと、
前記基板キャリアをチャンバからチャンバへ移動させる駆動機構と、
前記基板キャリアに位置する基板の少なくとも一部分を覆い隠すようにマスクを前記基板キャリアにロードし、前記基板の処理後にマスクを前記基板キャリアから除去するマスクロード／アンロードモジュールと、
を備えることを特徴とする基板処理システム。
【請求項２】
新しい基板を前記基板キャリアにロードし、処理された基板を前記基板キャリアからアンロードする基板ロード／アンロードモジュールを更に備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項３】
基板カセットを前記システムに供給するフロントエンドモジュールを更に備えることを特徴とする請求項２記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスクを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、マスクカセットを真空環境内に出し入れするためのロードロックを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項６】
前記マスクロード／アンロードモジュールは、前記マスクカセットからマスクを取り出すためのリフトブレードを更に備えることを特徴とする請求項５記載の基板処理システム。
【請求項７】
前記複数の処理チャンバは、スパッタリングチャンバ、イオンミリングチャンバ及びエッチングチャンバのうちの少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項８】
前記複数の処理チェンバは、処理チェンバの第１の直線列及び該第１の直線列に積み重ねられた処理チェンバの第２の直線列を備え、前記マスクロード／アンロードモジュールは互いに積み重ねられたマスクロードモジュール及びマスクアンロードモジュールを備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項９】
前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける機械的機構を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１０】
前記基板キャリアの各々は前記マスクを前記基板の前に取り付ける磁気的機構を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１１】
前記基板キャリアは２つの基板を同時に支持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
【請求項１２】
前記基板キャリアは前記２つの基板を互いに向き合うように背中合わせに支持するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の基板処理システム。
【請求項１３】
前記基板キャリアは前記２つの基板を前後にタンデムに支持するように構成され、前記マスクロード／アンロードモジュールは２つのマスクを同時にロード／アンロードするように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の基板処理システム。
【請求項１４】
前記処理チェンバの少なくとも一つは、２つのスパッタリング源を有するスパッタリングチェンバであり、各スパッタリング源がそれぞれ前記２つの基板の一つをスパッタするように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の基板処理システム。
【請求項１５】
前記処理チェンバの少なくとも一つは、可動陰極を有するエッチングチェンバを備えることを特徴とする請求項１３記載の基板処理システム。
【請求項１６】
少なくとも一つの基板を基板キャリアにロードするステップと、
前記キャリアをマスクロードモジュールに移送するステップと、
少なくとも一つのマスクを前記キャリアに、前記マスクが前記基板の一表面を部分的に覆い隠すようにロードするステップと、
前記キャリアをプラズマ処理のために少なくとも一つのプラズマ処理チャンバ内に移送するステップと
前記マスクを前記基板から除去するステップと、
前記基板を前記キャリアから除去するステップと、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１７】
複数のマスクを有するカセットを準備するステップを更に備え、前記マスクをロードするステップは、前記カセットから一つのマスクを取り出して前記キャリアにロードすることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
マスクカセットを準備するステップを更に備え、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクを前記カセットに収容することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記マスクを前記キャリアから除去した後に、当該方法は、前記マスクを処理のために入来する基板に再びロードするステップに進み、前記マスクが前記キャリアから所定の回数除去された後に、前記マスクをカセットに収容することを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記カセットに所定の数のマスクが収容されたら、前記カセットを、マスクの廃棄のために又は再利用のためのマスク洗浄のために取り出すことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記マスクが前記キャリアから除去された後に前記マスクを廃棄するステップを更に備えることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
太陽電池回路を基板上に形成するステップと、
前記基板をホルダに支持するステップと、
前記基板に類似の形状を有するが基板の外周より小さい外周を有する固体材料からなるマスクを準備するステップと、
前記基板の周縁部のみを露出するように、前記マスクを前記基板の前に支持するステップと、
前記マスクを通してイオンミリングを実行して前記基板の周縁部における最上導電層を除去するステップと、
を備えることを特徴とする太陽電池製造におけるエッジシャント修復方法。
【請求項２３】
前記イオンミリングは、前記基板の周囲にプラズマを励起させることによって又はイオンビームを前記基板に向けることによって実行することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【図２】
【図３】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図１】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−８０９１９（Ｐ２０１０−８０９１９Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−１５６０８８（Ｐ２００９−１５６０８８）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（５０７３１０３０７）インテヴァック インコーポレイテッド (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５６０８８（Ｐ２００９−１５６０８８）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（５０７３１０３０７）インテヴァック インコーポレイテッド (14)
【Ｆターム（参考）】
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