用于真空加工系統(tǒng)中的基板放置的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于使基板相對于基板固持器對準(zhǔn)的方法和設(shè)備?；逶诘谝环较蛏弦苿拥较鄬τ诨骞坛制鞯哪骋晃恢?。使基板固持器移動以便經(jīng)由可以與第一方向垂直的第二方向上的旋轉(zhuǎn)移動和平移移動中的一個或更多個移動與基板對準(zhǔn)，使得基板和基板固持器對準(zhǔn)。一旦對準(zhǔn)，則基板按期望的位置或設(shè)置安置在基板固持器上。
【專利說明】用于真空加工系統(tǒng)中的基板放置的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年6月19日提交的美國臨時專利申請N0.61/661，416的優(yōu)先權(quán)，其整體內(nèi)容通過引用合并與此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及太陽能和半導(dǎo)體工業(yè)中的基板固持器和基板相對彼此的機械對準(zhǔn)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]定義
[0005]本發(fā)明的意義上的加工包括作用在基板上的任何化學(xué)、物理或機械效應(yīng)。
[0006]本發(fā)明的意義上的基板是加工裝置中待處理的零件、部件或工件?；灏ǎ幌抻?，具有矩形、方形或圓形的平坦的、板形的部件。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明基本上涉及尺寸>lm2的平面基板，諸如薄玻璃板。
[0007]真空加工或真空處理系統(tǒng)或裝置至少包括用于在低于周圍環(huán)境的大氣壓力的壓力下處理基板的殼體。
[0008]CVD化學(xué)汽相淀積是允許在加熱基板上淀積層的公知技術(shù)。通常液體或氣體的前體材料被饋送到加工系統(tǒng)，其中前體的熱反應(yīng)導(dǎo)致層的淀積。LPCVD是低壓CVD的通用術(shù)語。
[0009]DEZ 二乙基鋅是用于在真空加工設(shè)備中用于生產(chǎn)TCO層的前體材料。
[0010]TCO表示透明傳導(dǎo)氧化物，并且因此TCO層是透明傳導(dǎo)層。
[0011]在本公開中術(shù)語層、涂層、淀積物和膜可互換地使用，用于真空加工設(shè)備中淀積的膜，其中的工藝是CVD、LPCVD、等離子體增強CVD (PECVD)或PVD (物理汽相淀積)。
[0012]太陽能電池或光伏電池(PV電池)是電氣部件，能夠經(jīng)由光電效應(yīng)將光(例如，日光)直接變換成電能。
[0013]通常意義上的薄膜太陽能電池包括通過半導(dǎo)體化合物的薄膜淀積建立的支承基板上的至少一個p-1-n結(jié)，其夾在兩個電極或電極層之間。
[0014]發(fā)明背景
[0015]圖1示意性地圖示了真空處理系統(tǒng)I，其具有由殼體3包圍的加工體積2。待加工的基板5 (例如，晶片或玻璃基板)需要高精度地安置在基板固持器4上。該基板固持器4通常按特定的機械、幾何關(guān)系設(shè)置在處理源6 (加熱器，涂覆材料、氣體、離子等的源)附近。圖1進一步示出了用于工藝氣體(例如，惰性氣體、反應(yīng)氣體、前體等)的入口 7和排放口 8。入口和排放口的尺寸、數(shù)目和設(shè)計可以根據(jù)各個應(yīng)用而變化。泵、供氣裝置以及裝載/卸載閉鎖和處置系統(tǒng)已被省略。
[0016]處理源6可以在基板固持器4的平面中呈現(xiàn)效果的變化。圖1將這種變化示意性地圖示為指示作用在基板5、基板固持器4和相鄰區(qū)域上的源6的不同強度的區(qū)域10和9。基板5相對于處理源6或基板固持器的未對準(zhǔn)能夠引起基板固持器4的(額外的)涂覆或者層性質(zhì)(諸如組分、厚度、處理結(jié)果等)的改變。在CVD系統(tǒng)中情況更是如此。在這一點上，基板固持器4對基板進行加熱并且基板固持器(還被稱為卡盤、基座或電熱臺)和基板5 (例如，玻璃、分劃板、光罩基板、晶片等)之間的移位能夠?qū)е录訜釄D樣的改變，并且作為結(jié)果，導(dǎo)致層性質(zhì)的改變。此外，例如，如果基板的邊緣投影越過基板固持器，則移位可能引起基板的背面涂覆。
[0017]在現(xiàn)有技術(shù)的CVD設(shè)備中，基板固持器可以處于淀積工具內(nèi)的固定位置。輸送或處置系統(tǒng)可以包括諸如叉的機械部件或者基于真空抽吸或其他升舉和定位部件的系統(tǒng)。機器人可以通過取入和移除基板而服務(wù)于基板固持器。通過教導(dǎo)機器人或?qū)ζ渚幊桃詫⒒鍦?zhǔn)確地安置在正確的位置來實現(xiàn)正確的定位。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)的缺陷
[0019]聯(lián)線加工系統(tǒng)可以包括具有用于將被依次加工的所有基板的公共路徑的一系列工藝腔室。輥可用于將基板從一個工作臺輸送到下一工作臺。如上文提及的，也可以使用機器人。輥位置和末端傳感器可以確定基板在基板固持器上的定位。在聯(lián)線工具中，這種輥定位方法對于基板的安置可能不是足夠精確的。原因是機械本質(zhì)上的:輥的主要目的在于安全地輸送基板通過例如設(shè)備。因此可以使輥對準(zhǔn)，使得基板被平穩(wěn)地輸送通過腔室。由于基板的制造公差和系統(tǒng)的熱膨脹，基板固持器可能沒有與基板的輸送軌跡對準(zhǔn)。此外，輥可能需要允許輥和基板之間的間隙(play)，特別是在基板具有特定尺寸(例如，Im2或更大)并且需要避免傾斜(canting)的情況下。傾斜可能損害或破壞基板或者阻塞輸送路徑。不幸地，該間隙還可以允許基板旋轉(zhuǎn)，引起基板在基板固持器上的不準(zhǔn)確的安置。
[0020]圖2至6在示圖的幫助下圖示了前述情形。所示出的實施例涉及用于方形或矩形基板的聯(lián)線系統(tǒng)，但是問題以及解決方案不限于基板尺寸、基板形狀、基板設(shè)計或基板材料。圖2圖示了僅一個工藝腔室20 (沒有入口、出口、氣體和材料源或者裝載和卸載設(shè)備)?；?3上的箭頭指示輸送通過處理系統(tǒng)或工藝腔室20的方向。輥26允許使基板23在工藝腔室20中移動?；骞坛制?1包括銷或升舉設(shè)備22。一旦基板23已與基板固持器21的位置對準(zhǔn)，則銷22從基板固持器的表面延伸并且升舉基板23，使得輥26清空。輥26隨后可以從基板23縮回，并且銷可以將基板放置在基板固持器21上。安置方法的該描述并非是限制性的，因為例如具有叉的機器人也可以進行該安置。
[0021]圖4更詳細地圖示了輥元件26的基本部件。輥元件可以包括圓柱部分31，其被配置成承載基板35。圓柱部分的區(qū)域可以被設(shè)計為允許某種橫向間隙(即，與箭頭指示的輸送方向垂直)。墊環(huán)(rim)32可以防止基板35橫向移動過遠并且可以用作橫向軌道。軸部33連接到外殼體壁34并且被構(gòu)造為可縮回的(借助于氣動缸或液壓缸或者其他類型的驅(qū)動)以允許基板35被安置在基板固持器(圖4中未示出)上。
[0022]圖3突出顯示了關(guān)于基板安置的不合需要的情景?；谳?6的定位和設(shè)置，基板23已被旋轉(zhuǎn)并且橫向移位到可允許的程度。與基板固持器21的適當(dāng)對準(zhǔn)是不可能的。圖5圖示(放大)了相對于基板固持器旋轉(zhuǎn)的基板24，并且圖6圖示了相對于基板固持器橫向移位的基板25。在圖5和6兩者中省略了輥26。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0023]通常來說，本發(fā)明涉及一種使基板固持器27與基板28對準(zhǔn)的方法。在第一步驟中，輸送系統(tǒng)可以使基板28在第一方向上移動到相對于基板固持器27的某一位置。在第二步驟中基板固持器27可以經(jīng)由在橫越(例如，垂直)第一方向的第二方向上，基板固持器27的旋轉(zhuǎn)移動和基板固持器27在與基板28的平面平行的平面中的移動(即，平移)中的一個或更多個移動與基板28對準(zhǔn)，使得基板28和基板固持器27對準(zhǔn)。在第三步驟中，基板28可以按期望的位置或設(shè)置安置在基板固持器27上。在可選的第四步驟中，基板固持器27可以再次通過第二方向上的旋轉(zhuǎn)和橫向移動進行移動以返回中性位置(例如，與工藝腔室20自身對準(zhǔn))，使得可以通過相對于輸送系統(tǒng)的經(jīng)校正的位置來執(zhí)行(例如，開始)后面的腔室20外的基板28的輸送。
[0024]通過例如光學(xué)傳感器(例如，光學(xué)末端傳感器)或相機系統(tǒng)的傳感器，可以觀察并且控制對準(zhǔn)工藝。分析可以由計算機和相應(yīng)的軟件完成。第一步驟可能沒有足夠精確地定位基板以允許第二步驟成功地結(jié)束。在該情況下，在第二步驟開始或結(jié)束之前，有必要例如使基板再次在第一方向上向后或向前移動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]被并入說明書并且構(gòu)成其一部分的附圖圖示了一個或更多個實施例，并且連同描述一起說明了這些實施例。附圖不一定依比例繪制。所附曲線和示圖中圖示的任何取值尺寸僅用于說明的目的，并且可以表示或者可以不表示實際的或優(yōu)選的取值或尺寸。在適當(dāng)?shù)那闆r下，一些或所有特征可能未被圖示以協(xié)助底層特征的描述。在附圖中:
[0026]圖1圖示了根據(jù)【背景技術(shù)】的真空處理系統(tǒng)。
[0027]圖2圖示了根據(jù)【背景技術(shù)】的工藝腔室中的基于輥的基板定位系統(tǒng)。
[0028]圖3圖示了關(guān)于基板安置的不合需要的情形。
[0029]圖4圖示了根據(jù)【背景技術(shù)】的輥元件的基本部件。
[0030]圖5圖不了相對于基板固持器旋轉(zhuǎn)的基板。
[0031]圖6圖不了相對于基板固持器橫向移位的基板。
[0032]圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的基板安置和對準(zhǔn)方法和設(shè)備的框圖。
[0033]圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的移位單元的示例。
【具體實施方式】
[0034]下文結(jié)合附圖闡述的描述旨在作為本發(fā)明的各種實施例的描述并且不一定旨在僅表示其中可以實踐本發(fā)明的實施例。在某些實例中，出于提供對本發(fā)明的理解的目的，描述包括具體細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，一些結(jié)構(gòu)和部件可以以框圖的形式示出以避免模糊所公開的主題內(nèi)容的概念。
[0035]此外，注意，除非上下文清楚地指出另外的情況，否則如說明書和所附權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式“一個(a、an)”和“該”包括復(fù)數(shù)的所指對象。就是說，除非清楚地指明其他情況，否則如這里使用的詞匯“一個(a和an)”等帶有“一個或更多個”的含義。此外，本發(fā)明及其實施例旨在涵蓋修改和變形。例如，將理解，這里可能使用的諸如“左”、“右”、“頂”、“底”、“前”、“后”、“側(cè)面”、“高度”、“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“內(nèi)部”、“外部”、“內(nèi)”、“外”等的術(shù)語僅描述了參考點，并未將本發(fā)明限于任何特定的取向或配置。此外，諸如“第一”、“第二”、“第三”等的術(shù)語僅識別如這里公開的許多個部分、部件、步驟和/或參考點中的一個，同樣地并未將本發(fā)明限于任何特定的配置、取向、數(shù)目或順序。
[0036]用于使基板與基板固持器對準(zhǔn)的發(fā)明概念包括基板固持器的移動?；遢斔涂梢员慌渲贸善椒€(wěn)地和安全地分別處置并輸送基板通過設(shè)備或系統(tǒng)。將在圖7的幫助下說明對準(zhǔn)自身。
[0037]借助于輸送系統(tǒng)(例如，基于輥的)，基板28可以被輸送到相對于根據(jù)本發(fā)明的可移動基板固持器27的第一位置。隨后，基板固持器27可以根據(jù)如輸送系統(tǒng)取入的基板28的取向與基板28的取向?qū)?zhǔn)?？梢苿踊骞坛制?7因此可以補償例如與基板28的輸送方向垂直的安置不準(zhǔn)確，以及基板28相對于輸送方向的旋轉(zhuǎn)(具有垂直移動的形式的示例性橫向移動由圖7中的與中心點相鄰的箭頭指示，標(biāo)明與其表面垂直的基板固持器的旋轉(zhuǎn)軸)。在技術(shù)上，這種基板固持器的移動可以通過如下方式實現(xiàn)，將基板固持器27的基板臺設(shè)置在例如滑導(dǎo)、輥或?qū)к壣?，該滑?dǎo)、輥或?qū)к壙梢栽试S相對于輸送方向的移動，例如基板固持器27的垂直移動。可旋轉(zhuǎn)性可以通過旋轉(zhuǎn)裝置或機構(gòu)實現(xiàn)，諸如例如具有滾球軸承和相應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)盤。
[0038]通過例如光學(xué)傳感器(例如，光學(xué)末端傳感器)控制并測量輸送方向上的任何安置誤差。替選地，相機系統(tǒng)可用于檢測基板28的實際取向。檢測基板28和結(jié)束輸送之間的延遲時間可用于基于輸送方向確定準(zhǔn)確位置。可選地，不需要機械對準(zhǔn)。因此可以避免與輸送系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的損害和/或?qū)宓膿p害，并且可以提高處理效率以實現(xiàn)例如經(jīng)濟優(yōu)點。
[0039]作為一個示例，該對準(zhǔn)系統(tǒng)的一個應(yīng)用已在用于生產(chǎn)薄膜太陽能電池中的某些處理步驟的TCO涂覆系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0040]可以在第一淀積之后基于留在電熱臺上的淀積軌跡進行對準(zhǔn)。通過基板固持器移位單元測量并補償移位。
[0041]圖8圖示了該移位單元的示例。該移位單元可以例如安置在淀積腔室和基板支承物之間。移位底板101單元可以通過諸如螺釘102的緊固器固定在腔室底部?；逯С形锟梢酝ㄟ^銷103移動，銷103可以通過可旋轉(zhuǎn)柱104移動。桿105可以促成或?qū)崿F(xiàn)可旋轉(zhuǎn)柱104的移動，并且進一步允許移位單元位于基板支承物下方，在此處被遮擋以抵御淀積氣體。定位銷103的位置可以通過例如固定螺釘106進行固定。一旦確定了基板支承物的位置，則螺釘106可以被旋緊以固定基板支承物的位置。在移位單元的安裝期間可以使用支柱107以確定用于對準(zhǔn)的開始位置。定位銷103可以被安置在對準(zhǔn)支柱107中的孔或銷(這里未示出)的一個視線中。這種移位單元可以在用于基板支承物的所有定位部件上使用。
[0042]現(xiàn)已描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)顯見的是，前文僅是說明性的而非限制性的，僅作為示例而被呈現(xiàn)。因此，盡管這里討論并圖示了具體配置，但是也可以采用其他配置。通過本公開實現(xiàn)了許多修改和其他實施例(例如，組合，重新設(shè)置等)，并且所述修改和其他實施例在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的范圍內(nèi)，并且被視為落在所公開的主題內(nèi)容及其任何等同物的范圍內(nèi)。所公開的實施例的特征可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)組合、重新設(shè)置、省略等以產(chǎn)生額外的實施例。此外，某些特征有時可以在沒有相應(yīng)地使用其他特征的情況下被有利地使用。因此， 申請人:旨在涵蓋本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有這些提選、修改、等同和變化方案。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 真空加工腔室； 可移動基板固持器，其安裝在所述真空腔室內(nèi)，所述可移動基板固持器具有選自如下自由度的至少一個移動自由度:相對基板移動進入和離開所述真空加工腔室的方向平移的平移自由度、或者旋轉(zhuǎn)自由度； 基板輸送系統(tǒng)，其耦接到所述真空加工腔室，并且被配置成將基板傳送到所述真空加工腔室中并且將所述基板安置在所述可移動基板固持器上； 基板升舉系統(tǒng)，其設(shè)置成使所述基板在所述基板輸送系統(tǒng)和所述可移動基板固持器的基板支承表面之間豎直平移；以及 基板固持器移位單元，其耦接到所述可移動基板固持器，并且被配置成可移動地調(diào)整所述可移動基板固持器并且校正所述可移動基板固持器和所述基板之間的未對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括: 檢測系統(tǒng)，其設(shè)置在所述真空加工腔室中以檢測所述可移動基板固持器和所述基板之間的所述未對準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述檢測系統(tǒng)包括光學(xué)檢測系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述檢測系統(tǒng)包括光學(xué)末端傳感器或相機。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進一步包括: 控制器，其耦接到所述檢測系統(tǒng)和所述基板固持器移位單元，所述控制器被配置成使用所述基板固持器移位單元和從所述檢測系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)來可控地調(diào)整所述可移動基板固持器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可移動基板固持器設(shè)置在滑導(dǎo)、輥或?qū)к壣弦蕴峁┫鄬逡苿舆M入和離開所述真空加工腔室的方向平移的所述平移自由度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述可移動基板固持器設(shè)置在滾球軸承上以提供所述旋轉(zhuǎn)自由度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基板輸送系統(tǒng)包括安裝在所述真空加工腔室的側(cè)壁上的可縮回的輪或輥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述基板固持器移位單元包括: 底板，其可固定地安裝在所述真空加工腔室的底部； 可旋轉(zhuǎn)柱，其可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述底板，所述可旋轉(zhuǎn)柱具有從上遠端延伸并且接合所述可移動基板固持器的銷；以及 桿臂，可固定地耦接到所述可旋轉(zhuǎn)柱并且被設(shè)置為允許經(jīng)由所述可旋轉(zhuǎn)柱的旋轉(zhuǎn)來手動調(diào)整所述可移動基板固持器。
10.一種方法，包括: 使用基板輸送系統(tǒng)將基板傳送到真空加工腔室中并且將所述基板定位在安裝在所述真空加工腔室內(nèi)的可移動基板固持器之上； 通過執(zhí)行以下操作至少之一來使所述可移動基板固持器相對于所述基板移位以校正所述可移動基板固持器和所述基板之間的未對準(zhǔn):使所述可移動基板固持器沿平移自由度平移以及使所述可移動基板固持器旋轉(zhuǎn)，其中平移自由度相對基板移動進入和離開所述真空加工腔室的方向平移；以及使用基板升舉系統(tǒng)使所述基板從所述基板輸送系統(tǒng)下降到所述可移動基板固持器上的基板支承表面。
【文檔編號】H01L21/67GK103515268SQ201310243221
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】馬庫斯·波佩勒, 馬可·紹爾, 安德烈亞斯·京茨勒 申請人:Tel太陽能公司