掩模及使用掩模的成膜方法

专利名称：掩模及使用掩模的成膜方法
技术领域：
本发明涉及掩模及使用掩模的成膜方法。本申请基于2008年10月21日在日本申请的特愿2008-271222号主张优先权，在 此援用其内容。
背景技术：
近年，从有效地利用能量的观点来看，太阳能电池正越来越被广泛普遍利用。作为 该太阳能电池，已知有使用单晶硅的硅太阳能电池、使用多晶硅层的多晶硅太阳能电池、使 用非晶硅的非晶硅太阳能电池等硅系太阳能电池。硅系太阳能电池由例如层压有作为表面 电极形成在玻璃基板上的由透明导电氧化物(TCO、Transparent conductive oxide)等构 成的透明电极、形成在表面电极上的由硅构成的半导体层(光电转换层)、形成为背面电极 的Ag薄膜的光电转换体构成。半导体层具有吸收光时产生电子和空穴的硅膜(i型)被ρ 型和η型的硅膜夹持的称为Pin结的层结构。因此，在上述太阳能电池中，在基板上层压表面电极、半导体层和背面电极后，通 过使用具有绝缘性的薄片等密封光电转换体，形成太阳能电池模块。由于基板的外周部分 被用作薄片的粘接区域，所以需要确保太阳能电池与薄片之间的粘接性或密封性，从而优 选在基板的外周部分除去光电转换体。作为除去基板外周部分的方法，已知例如专利文献1所示，在基板整面形成光电 转换体后，用掩模保护形成在除了基板外周部分的部分的光电转换体，并用喷砂材料对形 成在外周部分的光电转换体的薄膜进行研磨、除去的方法。为了防止喷砂材料造成的变形 或磨损，该方法中使用的掩模由被覆形成在基板的外周部分以外的区域的光电转换体的被 覆部件和用于提高被覆部件的强度的加强部件构成。此外，已知例如专利文献2所示，在不 希望形成由ZnO膜构成的透明电极(表面电极)的透光性基板的周边部形成第一掩模，使 用第一掩模形成ZnO膜，由此仅在未被第一掩模覆盖的区域形成ZnO膜的方法。专利文献1 日本特开2007-181904号公报专利文献2 日本特开2000-133828号公报然而，在上述专利文献1中，如果用喷砂材料对附着在基板外周部分的光电转换 体进行研磨，则存在喷砂材料飞散至基板表面或侧面，对基板表面或侧面造成损伤的问题。 此外，喷砂材料飞散至掩模内，存在对形成在除去区域以外的区域的光电转换体造成损伤 的问题。如果光电转换体受到损伤，除了使用喷砂材料的研磨工序之外，还需要为了修复受 到损伤的部位，洗净受到损伤的部位，对该部位施加偏压等工序。为此，制造效率显著降低。此外，在专利文献2的技术方案中，在成膜室内飞散的成膜材料的粒子有可能会 在成膜时飞散至基板表面或侧面。例如，如果构成背面电极的金属材料附着在基板表面，则 太阳光的透过率变差，太阳能电池的性能降低。此外，存在飞散至基板的表面侧的成膜材料 的粒子附着在成膜室内的壁面的问题。其结果是成膜室的保养工作变得烦杂。

发明内容
因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供防止成膜材料的粒 子附着于基板的一面(被成膜面、第一面)上的非成膜区域，同时防止成膜材料的粒子飞散 至基板的另一面(非成膜面、第二面)或侧面，由此可提高制造效率的掩模及使用掩模的成 膜方法。为了解决上述问题，本发明第一方式的掩模包括平板状的第一部分，具有在相当 于基板的成膜区域的位置形成的开口部和侧部，以所述平板状的第一部分与所述基板的被 成膜面重叠的方式配置所述基板；和第二部分，沿着所述第一部分的所述侧部设置，覆盖所 述基板的侧面的至少一部分。在本发明第一方式的掩模中，在多张所述掩模向其侧方排列 时，彼此邻接的两张所述掩模的所述第二部分分别互相重合，从而形成重合部。根据该技术方案，可在装配有掩模的状态下在基板上成膜，成膜室内飞散的成膜 材料粒子通过开口部附着于基板的被成膜面。因此，仅可在从基板上的开口部露出的区域、 即成膜区域上成膜，所以可防止成膜材料附着于基板的被成膜面上的非成膜区域。特别是排列有多张掩模时，由于通过彼此邻接的两张掩模的第二部分分别互相重 合而形成重合部，所以成膜室内飞散的成膜材料粒子不能通过两张掩模之间的间隙。因此， 成膜材料粒子不会通过彼此邻接的掩模之间的间隙侵入，所以可抑制成膜材料粒子飞散至 基板的侧面或非成膜面而附着于基板。因此，无需像以往一样，用喷砂材料等对向着基板的非成膜区域、基板的侧面或非 成膜面飞散，附着于基板的成膜材料进行研磨。因此，不会由于喷砂材料飞散引起对基板造 成损伤，因而无需进行用于修复基板的洗净等。因此，可提高制造效率，提高生产能力，从而 可提供高性能的太阳能电池。在本发明第一方式的掩模中，优选所述重合部具有从所述第二部分向着第一方向 伸出的凸部和向着与所述第一方向相反的第二方向伸出的凹部，在多张所述掩模向其侧方 排列时，所述凸部与所述凹部互相配合，从所述基板的法线方向来看为重合。此外，所述重合部包括在所述掩模排列的方向上从所述第二部分向着一端伸出的 凸部和向着与所述一端不同的另一端伸出的凹部。在所述重合部中，装配在一块所述基板 上的所述掩模的所述凸部与装配于在所述掩模排列的方向上位于所述一块基板的一端侧 的另一所述基板上的所述掩模的所述凹部配合。由此，在所述重合部中，优选以从所述基板 的法线方向来看为重合的方式配置所述凸部和所述凹部。根据该技术方案，向着第一方向伸出的掩模凸部与向着第二方向伸出的掩模凹部 配置为从所述基板的法线方向来看为重合方式，所以在搬送基板的方向上，配置在前位置 上的掩模的第二部分与配置在后位置上的掩模的第二部分以配合方式重合。由此，在配置 在前位置上的掩模与配置在后位置上的掩模之间没有产生在基板的法线方向上贯通的间 隙。即，由于形成在彼此邻接的掩模之间的间隙形成为迷宫状，所以能抑制在成膜室内飞散 的成膜材料粒子通过间隙，从而可以切实地防止成膜材料附着于基板的非成膜面。在本发明第一方式的掩模中，在所述重合部上，优选在彼此邻接的两张所述掩模 之间设置有绝缘部件。根据该技术方案，由于在重合部设置有绝缘部件，可防止在两张掩模之间产生漏 电流。
本发明第二方式的成膜方法为准备多张掩模，所述掩模包括平板状的第一部 分，具有在相对于基板的成膜区域的位置形成的开口部和侧部，以所述平板状的第一部分 与所述基板的被成膜面重叠的方式配置所述基板；和第二部分，沿着所述第一部分的所述 侧部设置，覆盖所述基板的侧面的至少一部分，在多张所述掩模向其侧方排列时，彼此邻接 的两张所述掩模的所述第二部分分别互相重合，从而形成重合部，将多张所述掩模分别装 配于所述基板，以及将多块所述基板连续地搬送到成膜室内，在多块所述基板上形成膜。在本发明第二方式的成膜方法中，优选所述重合部具有从所述第二部分向着第一 方向伸出的凸部和向着与所述第一方向相反的第二方向伸出的凹部，在多块所述基板成膜 时，多张所述掩模向着其侧方排列，所述凸部与所述凹部互相配合，从所述基板的法线方向 来看为重合。在本发明第二方式的成膜方法中，优选在所述基板形成太阳能电池的光电转换 层，在形成有所述光电转换层的多块所述基板分别装配所述掩模，将多块所述基板连续地 搬送到所述成膜室内，在多块所述基板的所述光电转换层上形成背面电极。根据该方法，可在装配有掩模的状态下在基板上成膜，成膜室内飞散的成膜材料 粒子通过开口部附着于基板的被成膜面。因此，仅可在从基板上的开口部露出的区域、即成 膜区域上成膜，所以可防止成膜材料附着于基板的被成膜面上的非成膜区域。特别是排列有多张掩模时，由于通过彼此邻接的两张掩模的第二部分分别互相重 合而形成重合部，所以成膜室内飞散的成膜材料粒子不能通过两张掩模之间的间隙。因此， 成膜材料粒子不会通过彼此邻接的掩模之间的间隙侵入，所以可抑制成膜材料粒子飞散至 基板的侧面或非成膜面而附着于基板。因此，无需像以往一样，用喷砂材料等对向着基板的非成膜区域、基板的侧面或非 成膜面飞散而附着于基板的成膜材料进行研磨。因此，不会由于喷砂材料飞散引起对基板 造成损伤，因而无需进行用于修复基板的洗净等。因此，可提高制造效率，提高生产能力，从 而可提供高性能的太阳能电池。根据本发明，可在装配有掩模的状态下在基板上成膜，成膜室内飞散的成膜材料 粒子通过开口部附着于基板的被成膜面。因此，仅可在从基板上的开口部露出的区域、即成 膜区域上成膜，所以可防止成膜材料附着于基板的被成膜面上的非成膜区域。特别是排列有多张掩模时，由于通过彼此邻接的两张掩模的第二部分分别互相重 合而形成重合部，所以成膜室内飞散的成膜材料粒子不能通过两张掩模之间的间隙。因此， 成膜材料粒子不会通过彼此邻接的掩模之间的间隙侵入，所以可抑制成膜材料粒子飞散至 基板的侧面或非成膜面而附着于基板。因此，无需像以往一样，用喷砂材料等对向着基板的非成膜区域、基板的侧面或非 成膜面飞散而附着于基板的成膜材料进行研磨。因此，不会由于喷砂材料飞散引起对基板 造成损伤，因而无需进行用于修复基板的洗净等。因此，可提高制造效率，提高生产能力，从 而可提供高性能的太阳能电池。


图1为表示本发明第一实施方式中的非晶硅型太阳能电池的截面图。图2为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的结构示意图，为溅射装置的侧视图。图3为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的装载室的立体图。图4为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的成膜室内使用的掩模的俯视图。图5A为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的成膜室内使用的掩模的截面 图，为沿着图4的A-A’线的图。图5B为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的成膜室内使用的掩模的截面 图，为表示将图5A局部放大表示的掩模的重合部结构的放大截面图。图6为表示本发明第一实施方式中的溅射装置的成膜室内使用的掩模的变形例 的截面图，为相当于图4的A-A’线的图。图7为表示本发明第二实施方式中的掩模结构的俯视图。图8为表示本发明第三实施方式中的掩模结构的俯视图。图9为表示本发明第四实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图10为表示本发明第五实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图11为表示本发明第六实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图12A为表示本发明第七实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图12B为表示本发明第八实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图12C为表示本发明第九实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图12D为表示本发明第十实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。图12E为表示本发明第十一实施方式中的掩模的重合部结构的放大截面图。
具体实施例方式接下来，根据附图对本发明实施方式中的掩模及使用掩模的成膜方法进行说明。(第一实施方式)(太阳能电池)图1为表示非晶硅型太阳能电池的截面图。如图1所示，太阳能电池10为所谓的单层型太阳能电池，在透明绝缘性的基板11 的一面lla(第一面、被成膜面)形成有光电转换体12。以下，将基板11的面Ila称为背面 Ila0基板11由例如玻璃或透明树脂等太阳光的透过性优异且具有耐久性的绝缘材料 构成。此外，本实施方式的基板11形成为例如Im边长左右的尺寸。此外，基板11的厚度为 例如3 5mm左右。在该太阳能电池10中，由形成有光电转换体12的背面Ila的相反侧、 即基板11的另一面llb(第一面)射入太阳光。以下，将基板11的面lib称为表面lib。光电转换体12具有在表面电极13与背面电极15之间夹持半导体层(光电转换 层)14的结构。光电转换体12除了基板11的背面Ila的外周以外，形成在背面Ila的全 部区域。而且，在基板11的背面Ila上，将位于中央部的区域、即形成有光电转换体12的 区域称为成膜区域Si，将位于外周部分的区域、即未形成光电转换体12的区域称为非成膜 区域S2。表面电极13由具有透光性的金属氧化物，例如GZO (添加有( 的&ι0)、ITO (氧化 铟锡、Indium Tin Oxide)、FTO(添加有氟的氧化锡、Fluorine-dopedTin Oxide)等所谓的TCO(transparent conductive oxide)构成,形成在基板 11 的背面 Ila 上。表面电极13上形成有半导体层14。半导体层14具有例如在ρ型非晶硅膜(未图 示)与η型非晶硅膜(未图示)之间夹持有i型非晶硅膜(未图示)的结构、即pin结结 构。半导体层14通过自表面电极13侧依次层压ρ型非晶硅膜、i型非晶硅膜和η型非晶 硅膜而构成。如果太阳光射入半导体层14，太阳光所包含的能量粒子射入i型非晶硅膜， 则通过光生伏打效应产生电子和空穴。电子向η型非晶硅膜移动，空穴向P型非晶硅膜移 动。由表面电极13和背面电极15分别取出这些电子和空穴时，光能可转换为电能(光电 转换)。背面电极15以由表面电极13与背面电极15夹持半导体层14的方式将半导体层 14作为中心层设置在表面电极13的相反侧，层压在半导体层14上。背面电极15由Ag、Cu 等导电性金属膜，或Ag、Cu等之中的至少一种为主成分的合金构成。此外，背面电极15的 材料优选使用例如下述的利用本发明的成膜方法制作的^Vg膜。背面电极15具有用于使透 过半导体层14的太阳光反射并再次向半导体层14供给的反射层的功能。此外，在背面电 极15与半导体层14之间形成由TCO等构成的透明电极16。该透明电极16为用于提高背 面电极15与半导体层14之间的阻挡性、反射率等的电极。而且，尽管未示出，但优选上述光电转换体12具有在表面电极13的光入射面侧形 成有微小凹凸部的纹理结构。此时，可得到将入射到图1所示的各层的太阳光的光路延伸 的棱镜效应和光约束效应。因而，可提高太阳能电池10中的光能的转换效率。此外，在光 电转换体12上形成有绝缘性的薄片(未图示)，以覆盖光电转换体12。该薄片用于保护光 电转换体12，覆盖光电转换体12，在基板11的外周部分(非成膜区域幻)与基板11粘接。 由此，得到了密封光电转换体12的太阳能电池模块。(溅射装置)接下来，对本实施方式的溅射装置(成膜装置)进行说明。图2为表示溅射装置 的结构示意图(侧视图)。图3为表示溅射装置的装载室的立体图。如图2所示，溅射装置20为以在水平方向(相对于重力方向的垂直方向)保持基 板11的状态搬送基板的卧式联机式溅射装置。在下述成膜室27内，在基板上依次形成上 述光电转换体12(参照图1)中的透明电极16和背面电极15。在溅射装置20中，沿着搬送方向(图2、4、5A中由箭头C表示的方向)自搬送基 板的方向的上游侧向下游侧依次排列有装载室21、真空搬送系统23和卸载室25。而且，在 本实施方式的溅射装置20中，使基板11的宽度方向与搬送方向一致地搬送基板。 在以下的说明中，“上游侧，，和“下游侧，，是指自上游侧向下游侧搬送基板的方向 上的位置，简称为“上游侧”和“下游侧”。此外，搬送基板的方向相当于本发明的第一方向。 此外，与搬送基板的方向相反的方向相当于本发明的第二方向。 如图3所示，在装载室21中，层压有表面电极13和半导体层14(参照图1)的基 板11得到保持。装载室21包括具有开口部30的箱型形状的基板盒31。基板盒31具有彼 此对置的侧板部32a、32b。在侧板部32a、32b上彼此对置的面，即侧板部3 的内面和侧板 部32b的内面设置有沿着基板盒31的高度方向排列的多个导轨33。设置在侧板部32a的 导轨33与设置在侧板部32b的导轨33设置在彼此对置的位置。此外，设置在侧板部3 的导轨33自侧板部32a的内面向着侧板部32b突出。设置在侧板部32b的导轨33自侧板部32b的内面向着侧板部3 突出。这种导轨33以在带式运输机构34进入的方向、即图 3中的箭头表示的方向延伸的方式设置在侧板部32a、32b。由此，形成在侧板部32a、32b的 内面的多个导轨33彼此面对面地构成了一对导轨。此外，该导轨33构成了沿着基板盒31 的高度方向排列的多对。一对导轨33的上端面支撑一块基板11的宽度方向的外周部分。 即，在基板盒31内，与基板盒31的上表面平行的多块基板11得到保持。在装载室21与掩模装配室22之间设置有带式运输机构34。带式运输机构34自 装载室21向掩模装配室22搬送基板11，自掩模装配室22向装载室21搬送基板11。在带 式运输机构34中，皮带36缠绕到可旋转的多个辊35上。带式运输机构34可在装载室21 与掩模装配室22之间、在图3的箭头所示的方向上移动。带式运输机构34进入基板盒31 内取出基板11后，以在皮带36上载置基板11的状态将基板11搬送到掩模装配室22。返回到图2，真空搬送系统23配置在装载室21与卸载室25之间，与闸门阀等(未 图示)连接。在真空搬送系统23中，自上游侧向下游侧依次排列有掩模装配室22、装入室 沈、成膜室27、取出室28和掩模取下室24。掩模装配室22、装入室沈、成膜室27、取出室 观和掩模取下室M与真空泵(未图示)连接，各室内保持为真空气氛。掩模装配室22为对由装载室21搬送的基板11装配下述掩模40的房间。在掩模 装配室22中，沿着掩模装配室22的高度方向保持有多张掩模40。在掩模装配室22中，对 由保持在大气气氛的装载室21搬送的基板11装配掩模40。掩模40装配于基板11后，掩 模装配室22内被减压，由掩模装配室22向装入室沈交接基板11。装入室沈通过间门阀等与掩模装配室22中的下游侧连接。装入室沈在将装配 有掩模40的基板11搬送到成膜室27内的前段，具有作为成膜室27的入口区(入口室) 的功能。成膜室27通过闸门阀等与装入室沈连接。在成膜室27中，由装入室沈搬送的 基板11以背面Ila朝向上侧的状态，由搬送辊等(未图示)以保持水平方向的状态连续地 搬送。尽管未图示，但本实施方式的溅射装置20为如上所述依次形成透明电极16和背面 电极15的装置。在溅射装置20中，通过闸门阀或狭缝等将成膜室27内分成两个房间。此 时，成膜室27中的上游侧的房间中形成TCO等的透明电极16。成膜室27中的下游侧的房 间中形成Ag等的背面电极15。而且，成膜室27内的上部沿着基板11的搬送方向与基板11的背面Ila几乎平行 (卧式)地排列有多个溅射阴极(未图示)。多个溅射阴极中分别安装有作为透明电极16 和背面电极15的构成材料的靶(未图示)。溅射阴极与外部电源(未图示)连接，保持为 负电位。在溅射阴极的附近设置有将调整了流量或混合比的气体供给到成膜室27内的气 体供给部。气体供给部向成膜室27内供给Ar等惰性气体、O2等反应气体。此外，特别是在 成膜室27内通过狭缝分开时，即成膜室27被分成下游侧的房间和上游侧的房间时，由气体 供给部导入气体的位置根据气体种类不同而不同。具体来说，惰性气体主要导入到下游侧 的房间、即形成背面电极15的房间。此外，反应性气体主要导入到上游侧的房间、即形成透 明电极16的房间。即，通过使Ag等的背面电极15远离反应性气体供给源，即便在使用反 应性气体时，也可抑制背面电极15的氧化。因此，可防止起因于背面电极15的氧化，由太 阳能电池10取出的电流减少。取出室28通过闸门阀等与成膜室27中的下游侧连接。取出室28在成膜室27的后段具有作为成膜室27的出口区(出口室)的功能。取出室观接收来自成膜室27的形 成有图1所示结构的表面电极13、半导体层14、透明电极16和背面电极15的基板11。此 外，取出室观将基板11送入掩模取下室24。掩模取下室M通过闸门阀等与取出室28中的下游侧连接。掩模取下室M为将 装配在自取出室观搬送的基板11的掩模40取下的房间。在掩模取下室M中，沿着掩模 取下室M的高度方向保持由基板11取下的多张掩模40。卸载室25具有与上述装载室21 相同的结构。卸载室25保持由掩模取下室M搬送的基板11。(掩模)图4为表示成膜室内的掩模的俯视图。图5A为沿着图4的A-A’线的截面图。图 5B为表示将图5A中的符号B表示的部分(重合部)放大表示的放大图。而且，图4、5A中所示的箭头C表示搬送基板11的方向。因此，在各图4、5A中，左 侧为上游侧，右侧为下游侧。此外，在图4中，符号27a所示的位置表示成膜室27的内壁的位置。此外，成膜室 27中彼此对置的内壁之间的距离(宽度)由符号Wl表示。如图4、5A、5B所示，上述掩模40具有由SUS、Ti、Al等金属构成的平板状掩模主体 44 (第一部分)，从背面Ila侧覆盖基板11。对于掩模主体44的形状，掩模主体44的外形与基板11的形状几乎相同，掩模主 体44为平板状。掩模主体44在成膜时配置为与基板11的成膜面(背面Ila)重叠。掩模 主体44包括形成在掩模主体44的中央部的开口部41和形成在开口部41的周围的防粘部 42。开口部41在掩模主体44的厚度方向上贯通。从铅直方向观察掩模主体44，开口部41 的形状为具有与基板11的背面Ila中的成膜区域Sl的面积相同面积的矩形形状。即，在 掩模主体44形成有开口部41，以使由上述溅射阴极的靶撞出的成膜材料粒子通过开口部 41在基板11的背面Ila上成膜。防粘部42设置为覆盖基板11的外周部分上的非成膜区 域S2。防粘部42防止由溅射阴极的靶撞出的粒子附着在非成膜区域S2。此外，优选掩模主体44的厚度D为例如0. 5mm以上。如果掩模主体44的厚度D 为0. 5mm以下，则掩模40的重量过轻。因而，在基板11的搬送中，掩模40的位置与基板11 的位置偏离，有可能掩模40会从基板11脱落，或者基板11与掩模40的粘合性降低，掩模 40自基板11浮起。在掩模主体44的侧部以包围掩模主体44的方式形成有周壁43 (第二部分)。周 壁43在掩模主体44的侧部沿着掩模主体44的厚度方向，从配置基板11的掩模主体44的 面伸出。周壁43延伸至基板11的厚度方向上的中途部，以包围基板11的侧面上的全部周 围的方式形成。换而言之，周壁43的高度H、即从掩模主体44的侧部伸出的周壁43的高 度H(掩模主体44的铅直方向上的距离)小于基板11的厚度。此外，以基板11的侧面的 一部分露出的方式，由周壁43覆盖基板11。即，如图5A所示，掩模40在截面上形成为大致 U字形。如此构成的掩模40覆盖从基板11的背面Ila中的非成膜区域S2至基板11的侧 面的区域。而且，周壁43的厚度(高度H)也可以大于基板11的厚度。在周壁43的上游侧，即图4、5A中的左侧(一端侧、第一端)的侧面(端面)设置 有沿着掩模主体44的上表面向上游侧伸出的第一伸出部(凸部)50。第一伸出部50的厚 度与掩模主体44的厚度D相同。S卩，掩模40以在截面上周壁43的上游侧的侧面向上游侧突出的方式形成。另一方面，周壁43的下游侧，即图4、5A中的右侧(另一端侧、第二端)的侧面(端 面)形成有阶梯部(凹部)51。此外，在形成有阶梯部51的周壁43的面形成有第二伸出部 52。第二伸出部52设置在掩模主体44所形成的周壁43的厚度方向上的中途部。换言之， 掩模主体44的上表面与第二伸出部52的上表面之间形成有阶梯部51。此外，第二伸出部 52从周壁43的侧面向着下游侧、即上述第一伸出部50的伸出方向的相反方向水平伸出。 即，如图5B所示，在基板11的法线方向(厚度方向、相对于基板面的垂直方向)上，以第一 伸出部50的位置与第二伸出部52’的位置偏离的方式配置有第一伸出部50和第二伸出部 52’。具体地，第二伸出部52’的位置(上表面位置)与第一伸出部50的位置(上表面位 置)之间的偏离量J为第一伸出部50的厚度K的尺寸以上。此外，如图4所示，第一伸出部50和第二伸出部52相对于搬送基板的方向，在垂 直方向上伸出。此外，如图4所示，掩模40的宽度W2的尺寸比与基板11的搬送方向正交的方向 上的成膜室27的内壁间的距离Wl稍小。而且，还可以采用在周壁43的下游侧的侧面形成第一伸出部(凸部)50，在上游侧 的侧面通过阶梯部(凹部)51形成第二伸出部52的结构。因此，在本发明中，搬送基板的方向可为第二方向，与搬送基板的方向相反的方向 可为本发明的第一方向。在此，上述掩模40在装配于基板11的状态下，沿着图4和图5A的箭头C所示的 方向连续纵列地搬送到成膜室27内。掩模40用于防止成膜材料附着于基板11的非成膜 区域S2。在连续搬送的一对基板11、11’上分别装配有掩模40时，装配在成膜室27内的上 游侧(后侧)的基板11’上的掩模40(以下称为掩模40a)和装配在成膜室27内的下游侧 的基板11上的掩模40(以下称为掩模40b)沿着掩模40a的搬送方向彼此邻接。在此，在 彼此邻接的掩模40a、40b上，从划分基板11、11，的法线方向来看，掩模40a、40b在厚度方 向上互相重叠。具体地，如图5B所示，掩模40a的第二伸出部52，的表面侧(上侧、上表面52a，)、 即阶梯部51，被掩模40b的第一伸出部50覆盖。此外，第二伸出部52，进入第一伸出部50 的背面侧(下侧、下表面50b)。由此，掩模40a和掩模40b以配合的方式互相重合。由此， 在掩模40a与掩模40b之间没有产生在基板11的法线方向上贯通的间隙。此时，优选掩模 40a的第二伸出部52’与掩模40b的第一伸出部50以非接触的状态配置。掩模40a与掩 模40b之间的间隙形成为交错状(迷宫状)，形成为具有弯曲的部位(弯曲部)。而且，掩 模40a、40b两者具有大致相同的结构。在图4 6中，为了方便，有时需要区别开掩模40a 和掩模40b时，将装配有掩模40a的基板表示为基板11’。此外，掩模40a的构成元件由开 口部41，、防粘部42，、周壁43，、掩模主体44，、第一伸出部50，、阶梯部51，、第二伸出部52， 表示。此外，在图4 6中，配合掩模40a和掩模40b的部位，即掩模40a的第一伸出部50、 阶梯部51和第二伸出部52以及掩模40b的第一伸出部50，、阶梯部51，和第二伸出部52， 构成重合部。(成膜方法)接下来，对使用上述溅射装置的成膜方法进行说明。
而且，在以下的说明中，对形成光电转换体12(参照图1)中的透明电极16和背面 电极15的情形进行说明。首先，如图2、3所示，从装载室21的基板盒31取出基板11。具体地，带式运输机 构34插入到基板盒31的开口部30，皮带36支撑保持在基板盒31的一对导轨33的上端面 的基板11。接着，以皮带36上支撑基板11的状态，将带式运输机构34从基板盒31引出， 移动至掩模装配室22。而且，使辊35旋转，将基板11搬入掩模装配室22内。 接着，将掩模40装配于搬送到掩模装配室22内的基板11。具体地，保持在掩模装配室22内的掩模40下降，以覆盖基板11的背面Ila的方 式在基板11上装配掩模40。由此，通过掩模40的开口部41，露出基板11的成膜区域Si， 作为基板11的外周部分的非成膜区域S2被防粘部42覆盖。进而，将装配有掩模40的基 板11通过装入室沈搬送到成膜室27。一旦基板11被搬送到成膜室27内，则在基板11的背面Ila形成的半导体层14上 依次形成透明电极16和背面电极15。具体来说，由气体供给部向成膜室27供给溅射气体 等，由外部电源对溅射阴极施加溅射电压。此时，在成膜室27内由等离子体激发的溅射气 体的离子撞击溅射阴极的靶，成膜材料的粒子自靶飞散。飞散的粒子附着在基板11的成膜 区域Si，从而在基板11的背面Ila上形成透明电极16和背面电极15。此时，通过以在基 板11上装配有掩模40的状态成膜，在成膜室27内飞散的成膜材料粒子通过开口部41堆 积在基板11上。因此，由于仅可在基板11上的开口部41露出的区域成膜，所以可防止成 膜材料附着在基板11的非成膜区域S2。如本实施方式所述，在联机式溅射装置(溅射装置 20)中，由于基板11相对于溅射阴极相对移动，从而可在基板11的表面整体以均勻的膜质 成膜。此外，通过使多块基板在成膜室27内连续移动，可对多块基板11连续成膜。在此，如图4、5A所示，在装配有掩模40的状态下搬送到成膜室27内的基板11， 被连续地搬送到成膜室27内。此时，如图5A、5B所示，装配在成膜室27内的上游侧的基板 11’上的掩模40a与装配在成膜室27内的下游侧的基板11上的掩模40b之间，从基板11、 11’的法线方向来看，以重合的状态搬送掩模40b的第一伸出部50和掩模40a的第二伸出 部 52，。具体来说，在掩模40a的第二伸出部52，的表面侧52a，、即以覆盖阶梯部51，的方 式配置掩模40b的第一伸出部50，以进入第一伸出部50的背面侧50b的方式配置第二伸出 部52，。即，以第二伸出部52，的上表面52a，和第一伸出部50的下表面50b对置的方式配 置第二伸出部52，和第一伸出部50。如此，掩模40b的第一伸出部50和掩模40a的第二伸 出部52’以配合的方式重合的状态下，搬送基板11、11’。由此，掩模40a与掩模40b之间没 有产生在厚度方向上贯通的间隙。此时，优选掩模40a的第二伸出部52’与掩模40b的第 一伸出部50非接触，掩模40a与掩模40b之间的间隙形成为迷宫状。通过在非接触的状态 下搬送掩模40a、40b，可防止在掩模40a、40b之间产生漏电流。进而，为了切实地防止此漏 电流的产生，在第二伸出部52与第一伸出部50之间可设置小突起状或片状的绝缘物。同 样地，在掩模40与基板11之间以防止漏电流产生为目的，还可以在掩模40与基板11对置 的面上设置绝缘物。接着，将形成有透明电极16和背面电极15的基板11从成膜室27搬送到取出室 28。此外，基板11通过取出室观搬送到掩模取下室M。在掩模取下室M内，将掩模40从基板11取下。从基板11取下的掩模40保持在掩模取下室M内。将取下了掩模40的基 板11由带式运输机构34搬送到卸载室25。由此，仅在基板11的背面Ila上的成膜区域 Si、即基板11的中央部形成光电转换体12。如此，在上述实施方式中，沿着成膜室27的搬送方向彼此邻接的掩模40a、40b在 厚度方向上具有掩模40a、40b重叠的重合部。根据该结构，由于从基板11、11’的厚度方向来看，掩模40a的第二伸出部52’和 掩模40b的第一伸出部50以重合的方式配置，所以在掩模40a和掩模40b彼此邻接的位置 上，没有产生在厚度方向上贯通的间隙。由此，在成膜室27内飞散的成膜材料粒子不能通过掩模40a、40b之间的间隙。由 此，成膜材料粒子不会通过邻接的掩模40a、40b之间的间隙侵入，从而成膜材料粒子不会 通过形成在掩模40a、40b之间的间隙而在表面lib上的空间飞散。即，可抑制成膜材料粒 子附着于基板11的侧面或表面lib。因此，无需像以往一样，用喷砂材料等对附着于基板11的非成膜区域S2、基板11 的侧面或表面lib的成膜材料进行研磨。伴随于此由于喷砂材料不会对基板11造成损伤， 因而无需进行用于修复基板11的洗净等。因此，可提高制造效率，提高生产能力，从而可提 供高性能的太阳能电池10。此外，即使存在成膜材料粒子通过彼此邻接的掩模40a、40b之间的间隙附着于基 板11的侧面的可能性，但由于掩模主体44上形成有包围基板11的侧面的周壁43，所以能 够切实地防止成膜材料附着于基板11的侧面。进而，如图4所示，与掩模40的搬送方向正交的方向的宽度W2与成膜室27的宽 度Wl之差很小，即在成膜室27的内壁附近，掩模40的端部与成膜室27的内壁近接。因而， 在成膜室27的俯视图(从基板11的法线方向看)，由掩模40覆盖着成膜室27的空间。由 此，可抑制成膜材料粒子通过掩模40与成膜室27的内壁之间的间隙向基板11的表面lib 上的空间飞散。因此，可防止成膜材料附着于成膜室27内的基板11的表面lib侧或侧面。 因此，可提高成膜室27的保养性。而且，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，包 括对上述实施方式施加的各种变更。即，以上述实施方式举出的结构等仅为本发明的一例， 从而可进行适当的变更。例如，在基板11的背面Ila上形成的表面电极13的形成方法也可适用本发明。此 时，将上述掩模装配于背面Ila上未形成膜的基板11，背面Ila从掩模的开口部41露出，在 背面Ila上形成表面电极13。以下，描述第一实施方式的变形例和第二实施方式 第十一实施方式。在变形例 和第二 第十一实施方式中，对与第一实施方式相同的部件赋予相同符号，省略或简化其 说明。(第一实施方式的变形例)上述实施方式中对掩模40a的第二伸出部52’与掩模40b的第一伸出部50以非 接触的状态搬送的情况进行了说明。如图6所示，在本发明中，掩模40a的第二伸出部52’ 和掩模40b的第一伸出部50也可适用互相配合的结构。在该结构中，掩模40b的第一伸出 部50的端部与掩模40a的阶梯部51，接触，第一伸出部50的下表面50b与第二伸出部52，的上表面52a’接触。根据该结构，能够可靠地防止成膜材料粒子通过掩模40a、40b之间的间隙向基板 11的表面lib上的空间飞散。(第二实施方式)在本发明中，还可适当变更掩模的开口部形状。例如，在基板上形成光电转换体后，分割基板制造多个太阳能电池的情况下，可预 先分割掩模的开口部，形成多个太阳能电池。具体来说，如图7所示，在掩模140可形成两 处开口部141。此时，开口部141、141之间的区域为分割区域，可防止成膜材料附着于被分 割的基板11中的外周部分。(第三实施方式)此外，如图8所示，也可形成八处掩模142的开口部143。进而，可对多块基板装配
一张掩模。(第四实施方式)此外，重合部的形状不限于上述实施方式，例如可适当变更为如下所示的形状等。如图9所示，重合部由第一伸出部(凸部)250和第二伸出部252构成。第一伸出 部(凸部)250形成在周壁243上的下游侧的侧面，具有沿着掩模MO的表面的上表面，自 下游侧的侧面伸出。第二伸出部252形成在周壁243上的上游侧的侧面，通过阶梯部(凹 部)251自周壁M3的上游侧的侧面伸出。第一伸出部250的背面形成有从作为周壁M3 的侧面的基端向着第一伸出部250的顶端，向上方倾斜的倾斜面250a。即，第一伸出部250 随着第一伸出部250的板厚从基端向着顶端变小地伸出。另一方面，在第二伸出部252的表面形成有从作为周壁M3的侧面的基端向着第 二伸出部252的顶端，向下方倾斜的倾斜面25加。即，第二伸出部252随着第二伸出部252 的板厚从基端向着顶端变小地伸出。因此，掩模MO以向着其侧方形成纵列的方式配置多张时，构成配置在前面位置 (图9中右侧)的掩模MOa的周壁243的第二伸出部252和构成配置在后面位置(图9中 左侧)的掩模MOb的周壁243的第一伸出部250配合。由此，形成重合部，从厚度方向看， 彼此邻接的掩模的各周壁M3以重合的方式配置。根据该结构，由于随着朝向第一伸出部250和第二伸出部252的顶端，厚度变小地 形成有第一伸出部250和第二伸出部252，所以第一伸出部250和第二伸出部252在厚度变 小的顶端部分互相配合。因此，即使在基板11(参照图5A、图5B)或掩模的尺寸上产生误 差时，或者相对于基板11倾斜装配掩模时，第一伸出部250的顶端面和第二伸出部252的 顶端面也没有接触(抵接)。因此，第一伸出部250容易进入第二伸出部252与阶梯部251 之间，第二伸出部252容易进入第一伸出部250的背面侧。由此，第一伸出部250和第二伸 出部252必定重合。因此，成膜材料粒子不会通过邻接的掩模240a、M0b之间的间隙侵入， 从而成膜材料粒子不会通过形成在掩模240a、M0b之间的间隙在表面lib上的空间飞散。 即，可抑制成膜材料粒子附着于基板11的侧面或表面lib。(第五实施方式)如图10所示，重合部由凸部350和凹部352构成。凸部350为周壁343上的下游 侧的侧面向下游侧突出的部位。凹部352为周壁343上的上游侧的侧面凹陷的部位。
凸部350的顶端面以弯曲的方式突出，截面形状为半圆形状。另一方面，凹部352 的内面以弯曲的方式凹陷，可容纳凸部350。因此，掩模340以向着其侧方形成纵列的方式 配置多张时，构成配置在前面位置(图10中右侧)的掩模340a的周壁343的凹部352进 入构成配置在后面位置(图10中左侧)的掩模340b的周壁343的凸部350内。由此，形 成重合部，从厚度方向看，彼此邻接的掩模的各周壁343以重合的方式配置。根据该结构，即使由于在基板的搬送中产生的振动等引起掩模340a的位置和掩 模340b的位置在掩模340的法线方向上发生偏离时，因厚度方向上的凸部350的两侧(上 侧和下侧)被凹部352的两端部(顶端部)覆盖，也能够切实地抑制掩模340a的位置和掩 模340b的位置的偏离。(第六实施方式)上述图10所示的凸部350和凹部352的形状不限于弯曲形状，可进行适当的设计变更。例如，如图11所示，重合部的截面形状也可为三角形。具体地，重合部具有截面形 状为三角形的凸部350和截面形状为三角形的凹部352。凸部350形成在周壁343的下游 侧的侧面，向着顶端(下游侧)以尖端越来越细的方式突出。凹部352形成在周壁343的 上游侧的侧面，其内面的截面形状为三角形，可容纳凸部350。此外，如果以彼此邻接的掩模互相重合的方式构成重合部时，可在掩模的周壁上 的上游侧的侧面形成凸部，在下游侧的侧面形成凹部，也可在上游侧的侧面形成凹部，在下 游侧的侧面形成凸部。此外，上述实施方式所示的重合部也可具有在上游侧的掩模与下游侧的掩模之间 配置有绝缘材的结构。对于在重合部设置有绝缘材的结构，在第七实施方式第十一实施方 式中进行描述。(第七实施方式)如图12A所示，重合部由第一伸出部50和绝缘部件60构成，位于掩模440a与掩 模440b之间。如第一实施方式所说明的，第一伸出部50沿着掩模440a的掩模主体的上表 面向上游侧伸出。绝缘部件60由公知的绝缘材料构成，通过螺纹固定设置在掩模440b的 下游侧的端面453。而且，可在绝缘部件60设置有螺纹部，绝缘部件60可旋入掩模进行固 定。此外，位于第一伸出部50的下方的部位为阶梯部50c。第一伸出部50和绝缘部件60以 绝缘部件60与阶梯部50c对置、且第一伸出部50与端面453对置的方式配置在掩模440a 与掩模440b之间。此外，第一伸出部50和绝缘部件60在相对于搬送基板的方向的垂直方 向、即图4所示的掩模的宽度W2的方向上伸出。此外，在图12A中，绝缘部件60没有与阶 梯部50c接触，但绝缘部件60可与阶梯部50c接触。如上所述，即使在由第一伸出部50和绝缘部件60构成重合部时，与上述实施方式 一样，可抑制成膜材料粒子附着于基板11的侧面或表面lib。除了此效果之外，本实施方式 中由于在重合部设置有绝缘部件60，所以还可防止在掩模440a与掩模440b之间产生漏电 流。而且，如下述一样，也可将使用绝缘部件60的结构应用于图5B、图9、10、11所示的
重合部。(第八实施方式)
如图12B所示，重合部设置在掩模40a与掩模40b之间，由第一伸出部50、第二伸 出部52’和绝缘部件60构成。第一伸出部50和第二伸出部52’的结构与第一实施方式所 说明的结构相同。绝缘部件60设置在第二伸出部52’的顶端。此外，绝缘部件60与位于 第一伸出部50下方的阶梯部50c接触。如上所述，即使在由第一伸出部50、第二伸出部52’和绝缘部件60构成重合部时， 也可防止在掩模40a与掩模40b之间产生漏电流。(第九实施方式)如图12C所示，重合部设置在掩模MOa与掩模MOb之间，由第一伸出部250、第二 伸出部252和绝缘部件60构成。第一伸出部(凸部)250和第二伸出部252的结构与第四 实施方式所说明的结构相同。绝缘部件60以与第二伸出部252的的顶端面252c对置的方 式设置在位于第一伸出部250下方的端面252c。如上所述，即使在由第一伸出部250、第二伸出部252和绝缘部件60构成重合部 时，也可防止在掩模MOa与掩模MOb之间产生漏电流。(第十实施方式)如图12D所示，重合部设置在掩模340a与掩模340b之间，由凸部350、凹部352和 绝缘部件60构成。凸部350和凹部352的结构与第五实施方式所说明的结构相同。绝缘 部件60以与凹部352的的中央部对置的方式设置在凸部350的顶端部。如上所述，即使在由凸部350、凹部352和绝缘部件60构成重合部时，也可防止在 掩模340a与掩模340b之间产生漏电流。(第十一实施方式)如图12E所示，重合部由截面形状为三角形的凸部350、截面形状为三角形的凹部 352和绝缘部件60构成。凸部350和凹部352的结构与第六实施方式所说明的结构相同。 绝缘部件60以与凹部352的的中央部对置的方式设置在凸部350的顶端部。如上所述，即使在由凸部350、凹部352和绝缘部件60构成重合部时，也可防止在 掩模340a与掩模340b之间产生漏电流。此外，在上述实施方式中，对彼此邻接的掩模以形成纵列的方式配置时进行了说 明，但本发明也可适用仅使用一张掩模的情形。此时，由于覆盖基板侧面的周壁、由周壁的 侧面伸出的重合部形成在掩模主体的侧部，所以可防止成膜材料粒子在表面lib上的空间 飞散而附着于表面lib上。此外，在上述实施方式中，对非晶硅型太阳能电池及其制造方法进行了说明，但本 发明也可适用于微晶硅型太阳能电池或结晶硅(单晶硅、多晶硅)型太阳能电池及它们的 制造方法。此外，在上述实施方式中，对单层型太阳能电池进行了说明，但本发明也可适用在 一对电极间夹持有非晶硅和微晶硅的串联型太阳能电池的制造方法。串联型太阳能电池中 由于第一半导体层(例如非晶硅)吸收短波长光，第二半导体层(例如微晶硅)吸收长波 长光，所以可提高发电效率。在非晶硅型太阳能电池的制造方法中，在使用CVD法的成膜工 序中也可使用本发明的掩模。此外，通过在各半导体层之间设置中间电极，通过一个半导体层到达另一个半导 体层的光的一部分由中间电极反射再入射到一个半导体层，因而提高光电转换体的灵敏度特性，从而有利于提高发电效率。产业上的可利用性如以上所详述的，本发明对于可防止成膜材料粒子附着于基板的一面(被成膜 面、第一面)上的非成膜区域，同时可防止成膜材料粒子飞散到基板的另一面(非成膜面、 第二面)或侧面，由此可提高制造效率的掩模及使用掩模的成膜方法是有用的。符号说明11,11'基板，27 成膜室，40、40a、40b、140、142、240、240a、240b、340、340a、340b 掩 模，41、41，开口部，43、43，、M3周壁(第二部分)，44、44，掩模主体(第一部分)，50、50，、 250第一伸出部(凸部)，51、51，、251阶梯部(凹部)，52、52，、252第二伸出部，350凸部， 352凹部，B重合部。
权利要求
1.一种掩模，其特征在于，包括平板状的第一部分，具有在相当于基板的成膜区域的位置形成的开口部和侧部，以所 述平板状的第一部分与所述基板的被成膜面重叠的方式配置所述基板；和第二部分，沿着所述第一部分的所述侧部设置，覆盖所述基板的侧面的至少一部分，在多张所述掩模向其侧方排列时，彼此邻接的两张所述掩模的所述第二部分分别互相 重合，从而形成重合部。
2.根据权利要求1所述的掩模，其特征在于，所述重合部具有从所述第二部分向着第 一方向伸出的凸部和向着与所述第一方向相反的第二方向伸出的凹部，在多张所述掩模向着其侧方排列时，所述凸部与所述凹部互相配合，从所述基板的法 线方向来看为重合。
3.根据权利要求2所述的掩模，其特征在于，在所述重合部中，在彼此邻接的两张所述 掩模之间设置有绝缘部件。
4.一种成膜方法，其特征在于，准备多张掩模，所述掩模包括平板状的第一部分，具有在相当于基板的成膜区域的位 置形成的开口部和侧部，以所述平板状的第一部分与所述基板的被成膜面重叠的方式配置 所述基板；和第二部分，沿着所述第一部分的所述侧部设置，覆盖所述基板的侧面的至少一 部分，在多张所述掩模向其侧方排列时，彼此邻接的两张所述掩模的所述第二部分分别互 相重合，从而形成重合部，将多张所述掩模分别装配于所述基板，将多块所述基板连续地搬送到成膜室内，在多块所述基板上形成膜。
5.根据权利要求4所述的成膜方法，其特征在于，所述重合部具有从所述第二部分向 着第一方向伸出的凸部和向着与所述第一方向相反的第二方向伸出的凹部，在多块所述基板成膜时，多张所述掩模向着其侧方排列，所述凸部与所述凹部互相配 合，从所述基板的法线方向来看为重合。
6.根据权利要求4所述的成膜方法，其特征在于，在所述基板形成太阳能电池的光电转换层，在形成有所述光电转换层的多块所述基板分别装配所述掩模，将多块所述基板连续地搬送到所述成膜室内，在多块所述基板的所述光电转换层上形 成背面电极。
全文摘要
该掩模包括平板状的第一部分(44)，具有在相当于基板(11)的成膜区域(S1)的位置形成的开口部(41)和侧部，以平板状的第一部分(44)与所述基板(11)的被成膜面(11a)重叠的方式配置所述基板(11)；第二部分(43)，沿着所述第一部分(44)的所述侧部设置，覆盖所述基板(11)的侧面的至少一部分，在多张所述掩模(40、40a、40b、140、142、240、240a、240b、340、340a、340b)向其侧方排列时，彼此邻接的两张所述掩模的所述第二部分(43)分别互相重合，从而形成重合部(B)。
文档编号H01L31/04GK102131949SQ20098013322
公开日2011年7月20日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年10月21日
发明者太田淳, 小松孝, 水野雄介, 渡井美和, 黑岩俊二, 齐藤一也 申请人:株式会社爱发科