CN101719479B - 移送基板用托盘及具有该托盘的真空处理装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种改善了结构的移送基板用托盘及具备该托盘的真空处理装置，能够均匀地蚀刻基板。根据本发明的移送基板用托盘，用于将多个基板移送到开设有排气孔的真空处理装置的内部，该排气孔使收容于内部的加工气体流出到外部，其包括：平板部，具有平板形状，用于放置所述多个基板；以及遮挡壁，自上述平板部向上方延伸突出，以便延长在所述基板的上侧向基板侧喷射的加工气体的滞留时间。

Description

移送基板用托盘及具有该托盘的真空处理装置
技术领域
本发明涉及一种移送基板用托盘及具有该托盘的真空处理装置，特别是涉及一种用于蚀刻太阳能基板的移送基板用托盘及具有该托盘的真空处理装置。
背景技术
近年来，用以替代化工石油燃料和核燃料的太阳能电池备受关注。太阳能电池作为一种把太阳光直接转换成电能的半导体器件，具有p型半导体和n型半导体的结合形态，其基本结构与二极管相同。制造这种太阳能电池的过程中，为了防止照射到太阳能电池上的光被反射，以及为了增加照射面积，还包括在太阳能电池硅基板的表面形成凹面的纹理处理工序。
硅基板的纹理处理方法，可包括湿式蚀刻法和干式蚀刻法等。其中，湿式蚀刻法不需要另外的设备，量产时的工序管理比较方便，具有高效率的优点，使用单晶硅基板的太阳能电池中使用比较广泛。但是，在加工多结晶硅基板时，根据结晶面的方向性，蚀刻速度也不同，因此在基板上形成的凹面也不规则，从而使多结晶硅太阳能电池的效率降低。为了改善上述问题，在加工多结晶硅基板时，以使用反应性离子蚀刻装置的干式蚀刻法对基板的表面进行纹理处理。
图1是表示现有的反应性离子蚀刻装置的剖面图；图2是沿图1中II-II线的剖面图。
如1及图2所示，反应性离子蚀刻装置100包括：设有排气管20的反应器10；基板支撑台30；气体供给机构40；以及等离子发生器50。
在具有上述结构的反应性离子蚀刻装置100中，在用于移送基板的移送基板用托盘31上放置多个太阳能基板1，然后把该移送基板用托盘31设置在基板支撑台30上。在这种状态下，一边通过气体供给机构40向太阳能基板1上供给氯气、氧气、六氟化硫气体等，一边向基板支撑台30施加射频功率，以使在反应器10内产生等离子，从而太阳能电池基板1表面被蚀刻气体蚀刻，在基板表面形成多个凹形纹样。另外，在上述工序中，通过排气管20持续地排出反应副产物和未反应的蚀刻气体，使反应器10内的压力保持一定程度。
如上所述的干式蚀刻法是利用蚀刻气体与基板之间发生的化学反应来实现。为了在太阳能电池基板1上形成规则的凹状纹样，必须使等离子的浓度、基板暴露在蚀刻气体中的程度，具体地说，基板个个点暴露在蚀刻气体中的时间及蚀刻气体浓度等必须均匀。
但是，如图2所示，根据现有技术的离子反应蚀刻装置，在排出蚀刻气体的过程中，因蚀刻气体流向蚀刻气体排气管20方向，所以离排气管20较近的太阳能基板1部分被充分地暴露在蚀刻气体中，但是离排气管较远的部分，特别是放置在基板移送基板用托盘31的边角部位A的太阳能基板没有能充分地暴露在蚀刻气体中。因此，被放置在基板移送基板用托盘31的边角部位A的太阳能基板不如放置在其他部位的部分蚀刻充分，从而使凹形纹样的形成不够充分，其结果在太阳能电池基板上形成的凹形纹样均匀度不够理想。
另外，包含在蚀刻气体中的各种气体的移动速度因分子量的不同而有所不同，所以在蚀刻气体流动的过程中包含在蚀刻气体中的各种气体的比例也有可能多少有所不同。这种现象，因蚀刻气体的浓度及蚀刻气体流动形态等的影响，特别是在基板移送基板用托盘31的边角部位A发生的概率比较大，所以在该部位的蚀刻不同于其他部位，从而在太阳能电池基板上形成的凹形纹样的均匀度下降。具体地说，在移送基板用托盘的边角A部位上，分子量大的六氟化硫气体的浓度增大，分子量相对小的氧气和氯气等气体的浓度降低。因此，在移送基板用托盘的边角A部位上因较高浓度的六氟化硫气体而物理性的蚀刻进行的比较充分，而起到凹形化覆盖罩作用的蚀刻残留物的形成没有中心部位多，所以凹形化进行的不够充分。亦即，虽然移送基板用托盘的边角部位的蚀刻进行的比较充分，但是凹形化进行的不够充分。
另外，因在基板移送基板用托盘31上的不同位置蚀刻气体的浓度不同，所以反应器内的等离子的浓度也随气体的分布及比例的不同而发生不均匀的现象发生。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题而做出，其目的在于提供一种可均匀地蚀刻基板的移送基板用托盘和具备该托盘的真空处理装置。
为了实现上述目的，本发明涉及的真空处理装置包括：反应器，开设有使内部和外部相互联通的排气孔；基板支撑台，设置在所述反应器的内部；气体供给机构，向所述反应器的内部喷射加工气体；以及移送基板用托盘，被移送到所述反应器的内部，并且被支撑在所述基板支撑台上，该移送基板用托盘包括：平板部，具有平板形状，用于放置所述多个基板；和遮挡壁，自上述平板部向上方延伸突出，以便延长从所述气体供给机构喷射的所述加工气体的滞留时间。
根据具有上述结构的本发明，放置在移送基板用托盘的边角部位上的基板被暴露在蚀刻气体中的量过大时，防止滞留在该部位的蚀刻气体的比例变化，等离子的均匀度提高。所以，当同时蚀刻多个基板时，可防止因基板放置在不同的位置而发生凹形化程度不同情况的发生，其结果可生产出品质均匀的太阳能电池基板。
附图说明
图1是表示现有的反应性离子蚀刻装置的剖面图。
图2是沿图1中的II-II线的剖面图。
图3是表示本发明的一实施例涉及的真空处理装置的剖面图。
图4是表示图3中示出的移送基板用托盘的立体图。
图5是用于说明蚀刻气体流向的、沿图4中V-V线的剖面图。
图6至图9是表示本发明的其它实施例涉及的移送基板用托盘的剖面图。
附图标记说明
200真空处理装置    100反应器
120气体供给机构    130包括RF电力供给装置
140排气管          150基板支撑台
160平板部          170遮挡壁
171边框部          172挡板部
173隔离壁          180移送基板用托盘
具体实施方式
图3是示出本发明一实施例涉及的真空处理装置的剖视图，图4是示出图3所示的移送基板用托盘的立体图，图5是表示用于说明蚀刻气体流向的、沿图4的V-V线的剖视图。
参照图3至图5，根据本发明涉及的真空处理装置200，包括：反应器110、气体供给机构120、等离子发生器、基板支撑台150、和移送基板用托盘180。
反应器110可以由石英(quartz)或者金属材料制成，内部形成有空间部111。反应器100具备提供加工气体的气体供给孔112、使移送基板用托盘180进出的闸阀(未图示)和排气孔113。排气孔113是用于排出吸入至空间部后没有同基板起反应的加工气体以及反应残余物的通道。该排气孔113的位置根据排气方式的不同而不同，采用侧方排气方式时，排气孔设置在反应器的侧面；采用下方排气方式时，排气孔设置在反应器的下面。本发明涉及的如图3所示，排气孔设置在反应器110的侧面。
另外，在上述排气孔113处设有排气管140，排气管插入于排气孔中并与泵连接。泵驱动时，反应器110内部的未反应的加工气体以及反应残余物等通过排气孔113和排气管140向外排出，这样，调整通过排气管140排出的气体的量来，可调整反应器110内部的压力。
气体供给机构120设置在反应器110的气体供给孔112上，用于向反应器的空间部111提供加工气体。加工气体是用于处理基板1的气体，本发明涉及的实施例利用了蚀刻基板的腐蚀性气体，其腐蚀性气体由氯气、氧气、六氟化硫(SF6)气体混合形成。另外，虽然图中未示出，气体供给机构还可以具备喷射腐蚀性气体的喷头和调整腐蚀性气体流量的质量流量控制器(mass flow controller，MFC)。
等离子发生器用于在反应器的空间部111产生等离子。本发明涉及的实施例中，等离子发生器包括RF电力供给装置130(RF power supply unit)。在下面所述的基板支撑台150和反应器110中，其一接地、另外一个与RF电力供给装置130连接。特别是，本发明涉及的实施例中，RF电力供给装置130与基板支撑台150连接，反应器110接地。向基板支撑台150提供RF电源，在反应器内部，更具体地说在反应器110的上端部和基板支撑台150之间产生等离子。
基板支撑台150设置在反应器110的内部，可与驱动轴(K)结合，可升降。基板支撑台150上安装并支撑有下面所述的移送基板用托盘。而且，基板支撑台的内部埋设有加热基板的加热元件(图中未表示)。
移送基板用托盘180可将多个基板向反应器内部移送，并通过反应器110的闸阀进出。移送基板用托盘180包括平板部160和遮挡壁170。
平板部160具有四边形的平板形状，可以由陶瓷或者玻璃等材料制成。平板部160的上面设有向上方向突起的放置突起161，基板1放置在上述放置突起上。本发明涉及的实施例中，16个基板1以4×4的矩阵形式放置在平板部160的上面。另外，与本发明涉及的实施例不同，也可以在平板部的上面形成凹槽，凹槽上安装基板的形式构成。
遮挡壁170用于增加在气体供给机构120喷射的腐蚀性气体通过基板1的上面向排气孔113流动时，基板上的滞留时间。遮挡壁170由与平板部160相同的材料形成，即、陶瓷或者玻璃组成。还包括边框部171和隔离壁173。
边框部171具有对应平板部190的周边形状的四边形环状。边框部171与平板部160的上表面结合，边框部171的内部设置有基板1。边框部171形成有贯穿内侧面和外侧面的多个通孔171a，腐蚀性气体通过该通孔171a流动。而且，边框部171形成有沿着上部周边向内侧突出的挡板部172。隔离壁173如图4所示，由横向形成的基板之间设置的3个第一墙173a和竖向形成的基板之间设置的3个第二墙部173b组成。具有上述结构的隔离壁173与边框部171结合，通过上述隔离壁173边框部的内部空间分隔成16个独立的格栅。并且，各格栅上分别设置有如图4所示的假设的线表示的基板1。
而且，如上所述各格栅上设置基板，可增加基板与腐蚀性气体接触的面。即，以往是如图2所示，腐蚀性气体无阻碍的直接向外部流出，所以移送基板用托盘的边角(A)上设置的基板不能与腐蚀性气体充分接触。但是，本发明涉及的实施例，如图5所示，沿着箭头(a)的方向流向基板上的腐蚀性气体在遮挡壁170受阻，腐蚀性气体在格栅内部旋转，从而提高腐蚀性气体在基板1的上侧停留的时间，即增加基板1与腐蚀性气体接触的时间。所以，平板部160的边角上设置的基板也与腐蚀性气体充分接触。
另外，包含在腐蚀性气体中的氯气、氧气、六氟化硫(SF6)气体在隔离壁停留，可减小各气体之间的流动速度之差，从而防止以往包含在腐蚀性气体中的氯气、氧气、六氟化硫(SF6)气体因流动速度的不同在腐蚀性气体中比例变化。
而且，以往的通过气体供给机构喷射的腐蚀性气体径直向排气孔流出，所以接近排气孔的部分与基板支撑台的边角(A)部分的腐蚀性气体的浓度差别较大，受其影像等离子的密度也不均匀。但是，根据本发明涉及的实施例，腐蚀性气体在在各格栅中停留，因此，跟以往相比腐蚀性气体的浓度均衡，其结果，等离子的浓度也比以往更加均匀。
即，根据本实施例，配置在平板部160的角部的基板也能够充分暴露在蚀刻气体中，可以防止在此包含于蚀刻气体中的各气体比率发生变化，使得等离子的浓度也整体上变得均匀。由此，不论配置在平板部160上的位置如何，都可以使整个基板1得到均匀的刻蚀，其结果，能够在基板上均匀地形成突起，生产出品质优良的太阳能电池。
图6是本发明的另一实施例涉及的移送基板用托盘的剖视图。如图6所示，本实施例涉及的移送基板用托盘28包括平板部260和遮挡壁270。
平板部260具备四角形的平板形状，设有多个放置突起261。遮挡壁270包括边框部271、挡板部272、隔离壁273。
边框部271具备四角形的环形。该边框部271与平板部260的上表面结合，在边框部271的内部配置基板。并且，在边框部271上形成有多个通孔271a。挡板部272沿着该边框部271的上周边向内侧突出地形成。
隔离壁273设置在基板之间，划分出配置各基板的空间。此时，如图6所示，包围位于平板部260中央部分的基板的隔离壁部分273b的突出高度低于其它隔离壁部分、即包围位于平板部外侧的基板的隔离壁部分273a的突出高度。在此，突出高度表示自平板部260的上表面向上方延伸的高度。
如本实施例那样，使在包围位于平板部中央部分的基板的位置设置的隔离壁部分273b的突出高度低于其它部分，同上述的实施例相比，可以更均匀地蚀刻基板。更详细地说，如上述背景技术部分中说明的那样，同位于外侧的基板相比，位于平板部中央部分的基板更多地暴露于蚀刻气体中。这种状态下，如果像上述实施例那样使隔离壁具备相同的高度，同位于外侧的基板相比，位于平板部中央部分的基板依旧更多地暴露于蚀刻气体中。
但是，如果像本实施例那样，使设于平板部中央部分的隔离壁部分比设于平板部的外侧的隔离壁部分低，则通过遮挡壁270的作用，使得蚀刻气体在外侧部分的滞留时间比中央部更长。因此，同上述的实施例相比，设置于平板部外侧的基板和设置于中央部的基板在蚀刻气体中的暴露度更加均匀，其结果，可以更均匀地蚀刻基板。
如上所述，在此图示并说明了本发明的较佳实施例，但本发明并不限定于具备上述特征的较佳实施例。毋庸置疑，在不脱离权利要求中记载的本发明主旨的前提下，本领域的普通技术人员都可以进行各种变化及变形，而且，这些变化及变形都包含在本发明的权利要求记载的保护范围内。
例如，如图7所示，移送基板用托盘380可以只包括平板部360和沿着平板部360的外侧设置的边框部371。
此外，也可以如图8所示的那样，移送基板用托盘480包括平板部460、边框部471和隔离壁472，而且，隔离壁472的突出高度都相同。
另外，也可以如图9所示的那样，移送基板用托盘580只包括平板部560、边框部571和挡板部572。
再者，在上述的实施例中，平板部和遮挡壁是各自独立的构件，遮挡壁结合在平板部上，但也可以是，平板部和边框部一体形成。

Claims (12)

1.一种移送基板用托盘，用于将多个基板移送到开设有排气孔的真空处理装置的内部，该排气孔使收容于内部的加工气体流出到外部，其特征在于，该移送基板用托盘包括：
平板部，具有平板形状，用于放置所述多个基板；以及
遮挡壁，所述遮挡壁包括沿着所述平板部的周边设置的边框部和设置在所述多个基板之间而划分出设置各所述基板的空间的隔离壁，以便延长在所述基板的上侧向基板侧喷射的加工气体的滞留时间。
2.如权利要求1所述的移送基板用托盘，其特征在于，
包围所述多个基板中的位于所述平板部中央部分的基板的隔离壁部分自所述平板部向上方延伸突出的高度，低于包围所述多个基板中的位于所述平板部外侧的基板的隔离壁部分自所述平板部向上方延伸突出的高度。
3.如权利要求1或2所述的移送基板用托盘，其特征在于，
在所述边框部上设有贯通一侧面和另一侧面的通孔，该通孔使所述加工气体能够流动。
4.如权利要求1或2所述的移送基板用托盘，其特征在于，
所述遮挡壁还包括沿着所述边框部的边沿向内侧突出而形成的挡板部。
5.如权利要求1或2所述的移送基板用托盘，其特征在于，
所述平板部和所述遮挡壁由陶瓷或玻璃构成。
6.一种移送基板用托盘，用于将多个基板移送到开设有排气孔的真空处理装置的内部，该排气孔使收容于内部的加工气体流出到外部，其特征在于，该移送基板用托盘包括：
平板部，具有平板形状，用于放置所述多个基板；以及
遮挡壁，所述遮挡壁包括沿着所述平板部的周边设置的边框部和沿着所述边框部的边沿向内侧突出而形成的挡板部，以便延长在所述基板的上侧向基板侧喷射的加工气体的滞留时间。
7.如权利要求6所述的移送基板用托盘，其特征在于，
在所述边框部上设有贯通一侧面和另一侧面的通孔，该通孔使所述加工气体能够流动。
8.如权利要求6所述的移送基板用托盘，其特征在于，
所述平板部和所述遮挡壁由陶瓷或玻璃构成。
9.一种真空处理装置，其特征在于，包括：
反应器，开设有使内部和外部相互联通的排气孔；
基板支撑台，设置在所述反应器的内部；
气体供给机构，向所述反应器的内部喷射加工气体；以及
移送基板用托盘，被移送到所述反应器的内部，并且被支撑在所述基板支撑台上，该移送基板用托盘包括：平板部，具有平板形状，用于放置多个基板；遮挡壁，所述遮挡壁包括沿着所述平板部的周边设置的边框部和设置在所述多个基板之间而划分出设置各所述基板的空间的隔离壁，以便延长从所述气体供给机构喷射的所述加工气体的滞留时间。
10.如权利要求9所述的真空处理装置，其特征在于，
在所述边框部上设有贯通一侧面和另一侧面的通孔，该通孔使所述加工气体能够流动。
11.如权利要求10所述的真空处理装置，其特征在于，
所述遮挡壁还包括沿着所述边框部的边沿向内侧突出而形成的挡板部。
12.如权利要求9所述的真空处理装置，其特征在于，
在所述反应器的内部还包括产生等离子的等离子发生器。
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