[发明专利]退火处理装置以及退火处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶系太阳能电池用的退火处理装置以及退火处理方法，其在离子注入处理之后，在为了促进硅基板的再结晶化而进行的热处理中，能够抑制从扩散了杂质离子的部位中脱离的离子对对置配置的硅基板所造成的影响。

背景技术

以往，利用晶体硅作为基体的晶系太阳能电池因转换效率和制造成本的优势而成为最广泛利用的太阳能电池。在晶系太阳能电池的领域中，为了实现转换效率的进一步提高，开发了在硅基板的表面和背面两个面配置p型、n型半导体层的背面电场(BSF：Back Surface Field)型、从其发展而来的钝化发射极背面接触电池(PERC：Passivated Emitter and Rear Cell)型、钝化发射极背面局域扩散(PERL：Passivated Emitter and Rear Locally Diffused)型电池结构，并期待具有这些电池结构的晶系太阳能电池进行量产(专利文件1)。

在这种电池结构中，需要使杂质离子在硅基板的表面和背面这两面扩散。另外，一般而言，在这种电池结构中，pn结的深度为1μm以下，具有比通常更浅的倾向(专利文件2)。因此，在进行离子注入时，需要通过低注入能量来形成。

另一方面，作为对硅基板导入杂质的方法，已知一种将作为杂质的原子电离，在施加加速能量的基础上，将离子照射到硅基板的表面并导入到硅基板内部的所谓的离子注入法。

在离子注入法中，能够对欲作为杂质而注入的离子进行质量分离以进行选择。另外，通过对离子施加加速能量，从而能够针对硅基板的所需区域，以良好的控制性来注入离子直至很深的区域。

进而，在对大型基板的处理及装置的小型化方面值得期待的是作为非质量分离型的离子注入法的等离子体掺杂法(专利文件3)。

利用这些离子注入法进行杂质导入时，在进行注入处理之后，为了促进硅基板的再结晶化，需要进行热处理。这种热处理通常使用热壁型的热处理炉，通过在盒中以多段式来保持多块硅基板并同时加热，从而具有能够同时对多块硅基板进行热处理的优点(专利文件4)。为了实现量产成本的降低，在离子注入之后进行的、热处理炉中的工序需要对多块基板同时进行再结晶化处理。

在热处理炉中，在对在表面和背面两个面导入了杂质的多块硅基板同时进行热处理的情况下，当杂质离子残存在硅基板的表面上时，存在着其向外方扩散，污染其他硅基板的表面的问题。

另外，即使在杂质离子被导入硅基板内部的情况下，当导入深度浅时，硅基板的表层的离子因加热而得到能量，有时也会从硅基板中脱离，这些脱离的离子也会成为污染其他硅基板的表面的主要原因。

在上述的质量分离型的离子注入法中，在导入深度浅时(较浅地形成pn结时)，存在着将注入能量抑制得较低，离子无法全部导入到硅基板内部而残存在表面上、硅基板内部的离子因热处理而脱离的问题。由此，担心对对置配置的基板的污染。

另外，在等离子体掺杂法中，与具有加速机构的离子注入法不同，仅存在用于将在等离子体空间中电离的离子引出至硅基板的电极。因此，即使在等离子体掺杂法中，也与上述质量分离型的离子注入法同样地，会产生离子无法全部导入到硅基板内部而残存在表面上、硅基板内部的离子因热处理而脱离的问题。据此，寻求对对置配置的基板的污染的防止对策。

进而，在等离子体掺杂法中，由于与在导入到等离子体空间中的原料气体中所包含的欲注入的杂质不同的原子也同时被电离，因此能量也会分散到这些离子中，还会出现对欲作为杂质离子而注入硅基板的离子所分配的能量减小的现象。因此，在等离子体掺杂法中，存在着离子无法全部导入到硅基板内部而残存在表面上、硅基板内部的离子因热处理而脱离的问题明显化的倾向(专利文件5)。

也就是说，无法全部导入到硅基板内部而残存在表面上的离子、因热处理而从硅基板内部脱离的离子成为对对置配置的硅基板的污染源的现象并不依赖于非质量分离型或质量分离型，不论是在离子注入法中还是在等离子体掺杂法中，都会多多少少地发生，因而期待开发出其对策。

专利文件1：日本特开2004-6565号公报

专利文件2：日本特开2012-199517号公报

专利文件3：日本特开2013-16552号公报

专利文件4：日本特开2010-272720号公报

专利文件5：日本特开2013-105887号公报

发明内容