JP2008130590A - Composite processing apparatus, and composite processing method - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a composite processing apparatus and a composite processing method for continuously performing a plurality of processes on a film-like substrate.
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)。 The process of forming a film on a film-like long substrate and the process of performing a modification treatment by irradiating a laser beam on the film-formed long substrate are continuously performed in the same transport path. The invention of the composite processing apparatus and method of a film substrate which can improve productivity by carrying out is disclosed (for example, refer patent document 1).
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。 Using this film substrate composite processing apparatus and method, for example, an amorphous silicon film is formed on a long film-like substrate, and the amorphous silicon film is irradiated with a laser beam to form a polysilicon film. be able to.
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。 An object of the present invention is to provide a complex processing apparatus with high productivity.
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。 Another object of the present invention is to provide a composite processing apparatus that can perform processing satisfactorily.
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。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a complex processing method with high productivity.
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。 Another object of the present invention is to provide a composite processing method capable of performing processing satisfactorily.
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。 According to one aspect of the present invention, a transport device that transports a film-like substrate that is long in one direction in the length direction of the film-like substrate, a film-forming device that forms a film on the film-like substrate, A first laser processing apparatus that performs film formation in a film forming apparatus, and makes a laser beam incident on the film-shaped substrate transported by the transport device and anneals the film formed on the film-shaped substrate. Then, annealing is performed in the first laser processing apparatus, a laser beam is incident on the film-like substrate conveyed by the conveying device, and a part of the film formed on the film-like substrate is removed. And a second laser processing apparatus.
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。 According to another aspect of the present invention, (a) a step of preparing a film-like substrate that is long in one direction, (b) a step of forming a film on the film-like substrate, and (c) the film The film-like substrate is conveyed in the length direction of the film-like substrate, and a laser beam is incident on the film-like substrate where the film is formed in the step (b), and the film-like substrate is formed in the step (b). And (d) transporting the film-like substrate in the length direction of the film-like substrate, and performing annealing on the film-like substrate in the step (c), And a step of removing a part of the film formed in the step (b) by applying a laser beam.
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。 According to the present invention, it is possible to provide a complex processing apparatus with high productivity.
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。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a composite processing apparatus that can perform processing satisfactorily.
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。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a complex processing method with high productivity.
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。 In addition, according to the present invention, it is possible to provide a composite processing method capable of performing processing satisfactorily.
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。 FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a composite processing apparatus according to an embodiment, and FIGS. 1B and 1C are schematic diagrams illustrating modifications.
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。
Reference is made to FIG. The composite processing apparatus according to the embodiment includes a
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。
The
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。
The
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。 The optical system 13a includes, for example, an attenuator that attenuates the energy of the laser beam, a homogenizer that makes the intensity uniform within the beam cross section, a translucent area that is long in one direction, and a light shielding area, and shapes the cross sectional shape of the beam And a focusing lens that forms an image of the shape of the light transmission region of the mask on the beam irradiation surface.
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。
The pulse laser beam emitted from the
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。
The
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。
Annealing and patterning are performed by supporting a part of the
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。
The
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。 FIG. 1B shows the case where the angle formed with the vertical direction when viewed from the laser beam incident side is + 10 °, and FIG. 1B shows the case where the angle formed with the vertical direction when viewed from the laser beam incident side is −45 °. C).
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。
Reference is again made to FIG. The blower 14 blows the patterning position. By blowing, it is possible to further suppress adhesion of dust (removed material) generated during patterning to the
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。
In the composite processing apparatus according to the embodiment, the
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。 In addition, two laser oscillators, one each for annealing and patterning, were used, but the laser beam emitted from one laser oscillator was split into two by, for example, a half mirror and used for annealing and patterning. Also good.
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。
Furthermore, the
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。 A composite processing method according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
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。
Reference is made to FIG. For example, a
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。
The
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。
Reference is made to FIG. The
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。
This figure shows one of the units to be processed formed by patterning. A large number of units to be processed are continuously formed on the
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。
By patterning, for example, the peripheral region of the
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。
By exposing the
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。 According to the composite processing method according to the embodiment, the film forming process, the annealing process, and the patterning process are continuously performed in the transport path along the length direction of the long substrate, so that the process can be performed with high productivity.
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。
FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views showing another example of the film structure formed on the
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。
As shown in FIG. 3A, on a
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。
As shown in FIG. 3B, for example, the peripheral region of the
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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these.
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。 For example, in the combined processing apparatus shown in FIG. 1, a laser light source and an optical system for annealing are arranged downstream of the film forming apparatus, and annealing is performed after all the film formation up to the second electrode layer is completed. . A laser light source and an optical system for annealing are arranged downstream of the film forming apparatus for forming the first electrode layer, the p-type semiconductor layer, and the n-type semiconductor layer, and annealing is performed before forming the second electrode layer. Can also be done. In that case, the film forming apparatus for forming the second electrode layer is disposed downstream from the annealing position.
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。 Further, the laser beam for annealing and patterning is not limited to the incidence from the substrate vertical direction, and the angle formed between the optical axis direction of the beam and the in-plane direction of the substrate may be ± 25 ° or less.
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。 It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
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。 The film-like long substrate can be suitably used for a composite process in which film forming, annealing, and patterning processes are successively performed, particularly for a composite process for manufacturing a solar cell.
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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 A transport device that transports a long film-like substrate in one direction in the length direction of the film-like substrate;
A film forming apparatus for forming a film on the film substrate;
First laser treatment is performed in which film formation is performed by the film formation apparatus, a laser beam is incident on the film-like substrate conveyed by the conveyance device, and the film formed on the film-like substrate is annealed Equipment,
First annealing is performed in the first laser processing apparatus, and a part of the film formed on the film-like substrate is removed by making a laser beam incident on the film-like substrate conveyed by the conveying device. A combined processing apparatus having two laser processing apparatuses.
(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。 (A) preparing a long film-like substrate in one direction;
(B) forming a film on the film-like substrate;
(C) The film-like substrate is conveyed in the length direction of the film-like substrate, and a laser beam is incident on the film-like substrate where the film is formed in the step (b). annealing the film formed in b);
(D) The film-like substrate is transported in the length direction of the film-like substrate, and a laser beam is incident on the film-like substrate where the annealing is performed in the step (c). And a step of removing a part of the film formed in (1).
(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。 The step (b)
(B1) forming a first conductive film on the film substrate;
(B2) A semiconductor film including a first conductivity type first semiconductor film and a second conductivity type second semiconductor film opposite to the first conductivity type on the first conductive film. Forming a step;
(B3) forming a second conductive film on the semiconductor film,
The composite processing method according to claim 4, wherein in the step (d), the second conductive film is removed so as to expose the semiconductor film.
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