用于真空處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】用于真空處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求享有2012年4月26日提交的美國臨時申請N0.61/639，052的優(yōu)先權(quán)益，其全部公開內(nèi)容通過引用被合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及用于真空處理的系統(tǒng)，諸如在太陽能電池、平板顯示器、觸摸屏等的制造中所使用的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]用于制造半導(dǎo)體1C、太陽能電池、觸摸屏等的多種系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。這些系統(tǒng)的工藝是在真空中進行的，并且包括，例如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、離子注入、蝕刻等。對于這些系統(tǒng)，存在兩種基本途徑:單一基片處理或批處理。在單一晶片處理中，在處理期間僅單一基片存在于室內(nèi)。在批處理中，在處理期間若干基片存在于室內(nèi)。單一基片處理能實現(xiàn)高水平地控制在室內(nèi)的該工藝和在基片上制造的作為結(jié)果的膜或結(jié)構(gòu)，但導(dǎo)致相對低的生產(chǎn)量。相反地，批處理導(dǎo)致對處理條件和作為結(jié)果的膜或結(jié)構(gòu)的較少控制，但提供了高得多的生產(chǎn)量。
[0005]批處理(諸如在用于制造太陽能電池、觸控面板等的系統(tǒng)中所采用的)通常通過以nXm的二維陣列的基片來傳送和制造基片而被執(zhí)行。例如,在2005年，由Roth & Rau開發(fā)的用于太陽能制造的PECVD系統(tǒng)利用5X5晶片的托盤以用于報道的1200晶片/小時的生產(chǎn)量。然而，其它的系統(tǒng)利用具有6X6、7X7、8X8、及更高數(shù)目的二維陣列的晶片的托盤。利用二維晶片陣列的托盤在生產(chǎn)量被增加的同時，對這些大托盤的操縱和裝載與卸載操作變復(fù)雜。
[0006]在一些工藝中，需要施加偏壓(例如，RF或DC電位)至正被處理的基片。然而，由于批系統(tǒng)利用的是帶有基片的移動的托盤，因而難以施加該偏壓。
[0007]而且，盡管一些工藝可以在基片保持水平的情況下被執(zhí)行，但一些工藝可以得益于被豎直保持的基片。然而，豎直地裝載和卸載基片相比于水平地裝載和卸載是復(fù)雜的。
[0008]一些工藝可能需要使用掩模來阻擋基片的一些部分以免受特定的制造工藝。例如，掩模可以被用于形成觸點或用于邊緣排除以防止電池的分流(shunting)。也即，對于在正面和背面上具有觸點的電池來說，用于形成這些觸點的材料可能被沉積在晶片的邊緣上并分流這些正面觸點和背面觸點。因此，在至少正面觸點和后面觸點的制造期間使用掩模來排除電池的邊緣是可取的。
[0009]作為另一例證，對于硅太陽能電池的制造而言，在背表面上沉積覆層金屬(blanket metal)以充當反光鏡和電導(dǎo)體是值得期望的。該金屬通常為鋁，但該覆層金屬可以是出于多個理由(諸如成本、傳導(dǎo)性、可焊性、等等)而被使用的任何金屬。沉積的膜厚度可以從非常薄(例如，大約1nm)直到非常厚(例如，2-3um)。然而，有必要防止覆層金屬包裹在硅晶片邊緣的周圍，因為這將產(chǎn)生太陽能電池的前表面和后表面之間的阻性連接，即，分流。為防止這種連接，晶片背面邊緣上的排除區(qū)域可以被形成。該排除區(qū)域的典型尺度為小于2mm寬，但優(yōu)選是盡可能細地形成該排除區(qū)域。
[0010]產(chǎn)生該排除區(qū)域的一種方法是通過使用掩模；然而，利用掩模有著很多挑戰(zhàn)。由于太陽能產(chǎn)業(yè)的高度競爭的性質(zhì)，掩模必須制造起來很便宜。而且，由于太陽能制造裝備的高產(chǎn)出量(通常每小時1500-2500件電池)，掩模必須在高產(chǎn)量的制造中使用起來快速而容易。而且，由于掩模是被用來防止膜沉積在晶片的某些部分上的，因此其必須能夠吸收和容納沉積物積累。此外，由于膜沉積是在升高的溫度下完成的，因此該掩模必須能夠在升高的溫度下(例如，高達350°C)正確地發(fā)揮作用，同時仍能精確地維持排除區(qū)域的寬度，同時適應(yīng)因熱應(yīng)力而致的基片翹曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]下列
【發(fā)明內(nèi)容】
被包括以便提供對本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不是對本發(fā)明的寬泛概述，并且同樣地其不意在特別識別本發(fā)明的關(guān)鍵或關(guān)鍵性要素或描述本發(fā)明的范圍。其唯一目的是作為在下面呈現(xiàn)的【具體實施方式】的前序部分而以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0012]本發(fā)明的各實施方式提供了一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是模塊化的，因為其使得能夠利用不同的工藝和處理步驟，并且所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是多用途的，因為其適合于制造各種各樣的裝置，包括:例如，太陽能電池、平板顯示器、觸摸屏、等等。此外，該系統(tǒng)可以操縱不同類型和尺寸的基片而無需重新配置，而只是通過簡單得更換所使用的基座。
[0013]該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)從真空處理分開的基片操縱，諸如在大氣環(huán)境中裝載和卸載。另外，各個實施方式在自動化裝置不工作或者不存在的情況下能實現(xiàn)手動裝載和卸載，即，該系統(tǒng)可以在沒有裝載/卸載自動化裝置的情況下被實現(xiàn)。在真空環(huán)境內(nèi)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對基片的靜止式或經(jīng)過式處理。在某些實施方式中，利用被驅(qū)動的閥，真空隔離被設(shè)置在每個處理室之間。各個實施方式提供了對基片的靜電夾持，以便能實現(xiàn)有效的冷卻并防止基片的意外移動。在其它的實施方式中，例如利用具有釋放機構(gòu)的彈簧加載的夾子，機械夾持能被實現(xiàn)，以用于裝載/卸載基片。各個實施方式還能實現(xiàn)利用例如RF或DC偏壓功率對基片進行偏壓，或者能實現(xiàn)使基片浮動。
[0014]通過使操縱在線性陣列承載器上執(zhí)行，各個實施方式能實現(xiàn)對基片的簡化的操縱，而處理則是通過同時處理若干個線性陣列承載器而在nXm的二維陣列的基片上進行的。其它的實施方式提供了傳送機構(gòu)，其中基片以豎直取向被處理，但裝載和卸載是在基片被水平操縱的時候被執(zhí)行的。
[0015]本發(fā)明的實施方式還能實現(xiàn)利用掩模的基片處理，這可以通過利用雙掩模裝置被實現(xiàn)。兩部分式掩蔽系統(tǒng)被構(gòu)造用于掩蔽基片，并且包括:內(nèi)掩模，其由具有孔口的平坦金屬片構(gòu)成，所述孔口暴露晶片的將被處理的那些部分；和，外掩模，其被構(gòu)造用于放置在內(nèi)掩模上面并掩蔽內(nèi)掩模，所述外掩模具有尺寸和形狀類似于基片尺寸和形狀的敞開式切口，所述外掩模具有大于所述內(nèi)掩模厚度的厚度。掩?？蚣芸梢员粯?gòu)造成支撐所述內(nèi)掩模和外掩模，使得所述外掩模被夾在所述掩?？蚣芎退鰞?nèi)掩模之間。在其中所述雙掩模裝置被用于邊緣隔離的一個實例中，所述內(nèi)掩模中的敞開式切口具有比太陽能晶片略小的尺寸，使得當所述內(nèi)掩模被放置在所述晶片上時所述內(nèi)掩模覆蓋所述晶片的外周邊緣，并且所述外掩模中的敞開式切口略大于所述內(nèi)掩模中的敞開式切口。頂部框架承載器可以被用來保持所述內(nèi)掩模和外掩模并將所述內(nèi)掩模和外掩模固定到所述晶片基座。
[0016]裝載和卸載機構(gòu)被提供，其同時操縱四行基片。所述裝載/卸載機構(gòu)被構(gòu)造用于豎直運動，其具有降下位置和升高位置。在其降下位置中，所述機構(gòu)被構(gòu)造成同時進行:從一個承載器移除一行處理過的基片，將一行新的基片放在空承載器上，將一行處理過的基片放在基片移除機構(gòu)上，和從基片遞送機構(gòu)收集一行新的基片。所述基片移除機構(gòu)和所述基片遞送機構(gòu)可以是沿相同或相反方向運動的傳送帶。在其升高位置中，所述機構(gòu)被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)180度。
【附圖說明】
[0017]合并于本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的附圖，舉例說明了本發(fā)明的實施方式，并且與說明書一起，用來說明和例證本發(fā)明的原理。這些圖意在以圖表的方式示出各示例性實施方式的主要特征。這些圖并不意在描繪各實際實施方式的每個特征，也不意在描繪所描繪的元件的相對尺寸，并且未按比例繪制。
[0018]圖1示出了多基片處理系統(tǒng)的實施方式，其中傳送承載器支撐著線性陣列的基片，但處理是在二維陣列的基片上被執(zhí)行。
[0019]圖1A示出了其中承載器在傳送和處理期間保持處于水平取向的系統(tǒng)的實例，而圖1B示出了其中承載器在傳送和裝載/卸載期間水平、但在處理期間豎直的實例。
[0020]圖2示出了根據(jù)一個實施方式的多晶片承載器，而圖2A示出了局部截面。
[0021]圖2B示出了用于處理硅晶片的承載器的實例，而圖2C示出了用于處理玻璃基片的承載器的實例。
[0022]圖3A為根據(jù)一個實施方式的裝載/卸載機構(gòu)的俯視圖，而圖3B為其側(cè)視圖。圖3C示出了用于基片對正機構(gòu)的實施方式。
[0023]圖4示出了可以與所公開的系統(tǒng)一起使用的真空處理室400的實施方式。
[0024]圖5示出了用于掩模和承載器組件的實施方式。
[0025]圖6A-6C示出了三個實施方式，表明了真空室如何能夠被安裝以變化的尺寸與構(gòu)造的不同處理源。
[0026]圖7A-7E示出了根據(jù)各個實施方式的具有用于雙掩模的裝置的多晶片承載器的視圖。
[0027]圖8為根據(jù)一個實施方式的框架、夕卜掩模和內(nèi)掩模的放大部分的截面,并且圖8A為根據(jù)另一個實施方式的框架、外掩模和內(nèi)掩模的放大部分的截面。
[0028]圖9不出了外掩模的實施方式,其中內(nèi)掩模嵌套在其中。
[0029]圖10示出了用于在邊緣隔離中使用的內(nèi)掩模的實施方式。
[0030]圖11示出了單晶片承載器的實施方式。
[0031]圖12示出了從下側(cè)觀察的外掩模的實施方式。
[0032]圖13示出了用來支撐內(nèi)掩模和外掩模的頂部框架的實施方式。
[0033]圖14示出了用于在晶片中產(chǎn)生多個孔的內(nèi)掩模的實施方式。
[0034]圖15不出了用于與圖9的掩模一起使用的基座的實施方式。
【具體實施方式】
[0035]下列詳細說明提供了突出了在此所要求保護的創(chuàng)新性處理系統(tǒng)的某些特征和方面的實例。各個公開的實施方式提供了其中多個基片(例如，半導(dǎo)體或玻璃基片)在諸如等離子體處理室的真空處理室內(nèi)被同時處理的系統(tǒng)。而玻璃基片，諸如用于觸摸屏的那些玻璃基片，不是