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1．はじめに
再生可能なエネルギーとして太陽電池はすでに世界中で市場が年々拡大している．太陽電池は様々な種類があり，その中でも結晶系太陽電池は高い割合を占めている．
結晶系太陽電池の量産では従来型のAl-BSF（Back Sur-face Field）タイプのセルが主流であったが，近年PERC（passivated emitter and rear）cell1），PERL（passivated emitter, rear locally-diffused）cell2）やIBC（interdigitated back contact）3）cellなどの高い効率が得られるセルの量産も可能になっており，生産量が増加傾向にある．
(※この記事は、2015年6月発行のテクニカルジャーナルMo.79に掲載されたもので、内容は取材時のものです。)
しかしながら，その製造プロセスにはパターニングなどの複雑な工程が必要となっており，その製造コストも高いものとなっている．工程を簡素化することと，コストを削減していくことが求められている．
複雑な従来のレーザーやエッチングのパターニング技術に代わって，工程短縮及びコストが低減できる方法として，マスクを用いたイオン注入技術がある．マスクを用いた注入技術はULVACで特許を保有している（特許第4252237号）．この半導体での実績を用いて，太陽電池向けのイオン注入装置“PVI-3000”及び“PVI-3000N”を開発した．この装置では，マスク注入で高精度のパターニングが実現できている．
本稿ではこの結晶太陽電池向けイオン注入装置PVI-3000Nの特徴を紹介し，注入特性及びマスクを用いたイオン注入のパターニング技術について記述する．
2．ULVACPVI-3000N装置の紹介
本項では，結晶太陽電池向けイオン注入装置“PVI-3000N”の紹介を行う．
PVI-3000Nは以下の特徴がある．
a）高スループット（1000 wafers-per-hour）
b）コンパクトフットプリント
c）リンまたはボロンのイオン種の注入が可能
d）マスク注入
（パターン注入，エッジカット注入）
e）高アライメント精度±50μm以下
f）高い稼働率90％以上
本機は高精度マスクパターニングが行える装置でありながら，高スループット，省スペースを同時に実現したことが特徴である．
Figure 2にイオンソースの模式図を示す．結晶太陽電池向けのイオン注入装置では，非質量分離タイプのイオン注入を採用している．質量分離に比べて，大電流の注入が可能で，高スループットが得られている．
さらに，主に半導体用に使用される質量分離タイプのイオン注入装置に比べて，イオンを分離する機構がない為に，フットプリントが小さいメリットがある．
Figure 3にマスクの模式図を示す．①はエッジアイソレーション用のマスク，②はパターン用のマスクである．
①のマスクを使用して注入することで，エッジアイソレーションが可能で，アイソレーションの工程を省けるメリットがある．これは，エッジカットを行っている太陽電池工程全てに有効な手法である．②はパターンマスクを用いて基板にパターンを形成している．例えばFigure 3のような，ラインのパターンに適用できる．マスクは3枚まで搭載可能で，例えば①と②のマスクの併用など，最大3種類のマスク工程で使用することができる．
装置にはアライメント機構を搭載し，基板とマスクを1枚毎にアライメントしており，そのアライメント精度は±50μm以下となっている．Figure 4はアライメントした後のpositionとマスク中心との距離の差を，100枚の連続のデータをプロットしたものである．X方向，Y方向ともにアライメント後では±50μmの差の範囲にあることがわかる．高効率セルでパターンが微細化するにつれて，高精度のアライメントが重要になるので，PVI-3000Nの1枚毎のアライメント機構がパターン形成には不可欠である．
