CN109003934A - 晶圆夹持器组件、系统及其用途 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了晶圆夹持器组件、系统及其用途。晶圆夹持器组件设置有至少一个晶圆夹持器(50)，该晶圆夹持器包括基座(51)和桥接元件(52)；真空装置，其包括用于施加负压的软管(53)和至少一个抽吸区域(54)，被配置用于借助于所施加的负压保持晶圆(10)；框架(60)，其联接到桥接元件(52)。框架(60)设置有被配置用于接触晶圆舟的定位装置(57)，以便将晶圆定位在距晶圆舟的预定距离处。在框架(60)与桥接元件(52)或包括抽吸设备(54)的保持板(70)之间存在弹性联接件(56)，如果存在这样的保持板的话。

Description

晶圆夹持器组件、系统及其用途
发明领域
本发明涉及一种设置有至少一个晶圆夹持器的晶圆夹持器组件，该晶圆夹持器包括基座和从该基座悬挂的元件，其中存在包括用于施加负压的软管和至少一个抽吸设备的真空装置以用于借助于所施加的负压来保持晶圆，所述抽吸装置联接到所述悬挂元件。
本发明还涉及这种晶圆夹持器组件和晶圆舟的系统。
本发明还涉及这种晶圆夹持器组件将晶圆装载到晶圆舟上的用途。
本发明还涉及一种制造太阳能电池的方法，包括以下步骤：
-将至少一个晶圆装载在包括相互分离的电极的晶圆舟上；
-将带有至少一个晶圆的晶圆舟运送到等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备的沉积室中；
-借助于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在晶圆舟上的至少一个晶圆上施加至少一层；
-将晶圆舟运送出沉积室，以及
-从晶圆舟卸载至少一个晶圆。
发明背景
等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备例如用于在太阳能电池晶圆上沉积正面抗反射涂层(ARC)。这种装备利用晶圆舟来将多个(aplurality of)晶圆运送进和运送出装备的沉积室。用于等离子体增强CVD的晶圆舟的特征在于，它包括相互隔离的电极，等离子体通过这些电极在沉积室中生成。这些电极通常在舟中呈现为板。在沉积室中使用时，板连接到频率通常为20-100kHz的交变电流源。鉴于此，PECVD舟的板包括导电材料。典型的材料是石墨。也存在分隔这些板的陶瓷间隔件。晶圆的面向等离子体侧接收沉积物。晶圆的安装到板的另一侧不接收沉积物。
当将晶圆装载到晶圆舟上时，晶圆被安装到石墨板。典型地，晶圆舟另外设置有从石墨板突出的保持元件。在一个已知的实施例中，保持元件是销，其设置有比销的主体部分具有更大直径的末端部分。这允许将晶圆安装在所述末端部分后面。由于PECVD舟非常脆弱且不是非常坚固，因此晶圆的定位必须小心地定位它们。如果这完成得不准确，那么晶圆可能会掉落并会破裂，或者可能由于划伤晶圆表面而被损坏。本发明旨在减少或甚至消除对晶圆的损坏。
更具体地，为了将晶圆放置在销后面并靠近板，晶圆需要被小心处理，因为销不会从晶圆舟的板突出很远。在一个实施例中，销在从0.25至0.7mm的范围内延伸，而晶圆的厚度通常在从0.1至0.18mm的范围内。特别应注意，不要在晶圆的后侧(非沉积侧)处造成划伤。
晶圆的后侧的保护对于更先进的太阳能电池被特别关注，例如PERC电池、N-PERT电池或IBC电池。在标准p型铝背表面场电池中，后侧的划痕通常不是问题，因为这些划痕通过铝后侧金属化覆盖。在更先进的太阳能电池中，其中后侧被部分敞开，或者其中可能沉积额外的后侧氮化物，由后侧沉积导致的划痕可能影响所得太阳能电池的外观和/或性能。这可能导致太阳能电池的视觉外观变差，或者更糟的是，可能导致太阳能电池的电池效率降低。因此，在先进的太阳能电池PECVD沉积中，防止晶圆划伤是非常重要的。
例如，从US4759941(ASM International 1989)中已知一个这样的舟。石墨舟由多个板组成，每个板可保持多个晶圆。晶圆定位在板的两侧上，并通过几个小销保持就位。舟中的晶圆总数为每板晶圆总数(即列数)乘以板(行)数乘以二。由于外板可以将晶圆保持在板的面向内的侧，因此晶圆的总数等于(列数)乘以(行数减一)乘以二。
晶圆夹持器组件的一个示例从US8556315B2中已知。这种已知的晶圆夹持器组件包括至少一个真空垫，该真空垫柔性地连接到从基座悬挂并被称为真空夹持器指状板的元件。在所公开的组件中，真空垫存在于所述指状板内部。软管连接到真空垫。此外，稳定结构存在并且适于当夹持器不夹持晶圆时，使至少一个真空垫相对于指状板夹持器板稳定在大致平坦的定向中。更具体地，稳定结构是片簧，该片簧从指状板延伸，以表示二维平面表面的接触点与真空垫接触，以相对于指状板稳定真空垫。从图中可以明显看出，真空垫布置在所述板内的孔径中。它借助于四个拉簧附接到指状板上。所述片簧联接到板的背离晶圆的后侧。然而，这种已知的晶圆夹持器组件的构造无助于在将晶圆装载到晶圆舟和/或从晶圆舟卸载晶圆期间避免划伤晶圆的后侧。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的晶圆夹持器组件，其克服了现有技术的缺点，并且更具体地允许在将晶圆装载到晶圆舟和/或从晶圆舟卸载晶圆期间减少或防止晶圆的后侧的划伤。
另一个目的是提供一种晶圆夹持器组件和晶圆舟的系统。
又一个目的是提供一种具有减少的划伤或者甚至没有划伤的晶圆夹持器组件的用途。
再一个目的是提供一种制造开头段落中提到类型的太阳能电池的方法，其对后侧具有减少的划伤或者甚至没有划伤。根据第一方面，本发明提供了一种设置有至少一个晶圆夹持器的晶圆夹持器组件，该晶圆夹持器包括基座和从所述基座悬挂的桥接元件。夹持器还包括框架，该框架联接到桥接元件并且设置有定位装置，该定位装置被配置用于接触晶圆舟，以便将框架定位在距晶圆舟的预定距离处。夹持器还包括真空装置，该真空装置包括用于施加负压的软管和至少一个抽吸设备，被配置用于借助于所施加的负压来保持晶圆。根据本发明，在框架和桥接元件之间或者在框架和至少一个抽吸设备之间存在弹性联接件。
根据第二方面，提供了本发明的晶圆夹持器组件和晶圆舟的系统。
根据第三方面，提供了本发明的晶圆夹持器组件用于将晶圆装载到晶圆舟上和/或用于从晶圆舟卸载晶圆的用途。更具体地，晶圆夹持器组件用作借助于PECVD提供层的方法的一部分，并且尤其用作如开头段落中指明的制造太阳能电池的方法的一部分。
本发明基于这样的认识，即晶圆的后侧的划伤不能仅仅借助于改进的机器人来防止，而是需要改进的夹持器组件来促进定位。由于晶圆舟的尺寸扩展，装载和卸载过程具有非常有限的公差。当今的PECVD晶圆舟在大小上相当大，其中板数在19到27之间，并且列数在6到8之间。由于这些舟的制造还伴随着舟的各个部件的尺寸的一些扩展，舟的尺寸可能出现相当大的扩展，导致偏离预期的晶圆位置，这可能容易超过0.7mm的范围。因此，发明人理解，需要相对于晶圆舟定位晶圆夹持器组件。
因此，根据本发明，晶圆夹持器包括设置有定位装置的框架，该定位装置将抵靠晶圆舟且更具体地抵靠晶圆舟的相关板来定位。该框架设置有与桥接元件(对应于现有技术的指状板)或者与用于抽吸设备的保持板(如果存在这种保持板)的弹性联接件。借助于这种弹性联接件，可以调节晶圆在插入晶圆舟上的保持销之间之前到晶圆舟的距离，和/或可以提供对从晶圆夹持器朝向晶圆舟的移动的反作用力。在根据本发明的利用晶圆夹持器的初步实验中已经发现，故障率显著降低。传统上2-40％的故障率是常见的，但进一步根据晶圆舟的类型、保持销的长度和晶圆夹持器组件的运动精度，获得远低于1％的故障率。在比较实验中，故障率降低了10倍等。
在第一优选实现方式中，弹性联接件存在于框架和桥接元件之间。这样的优点在于，在开始将晶圆插入晶圆舟上的保持销之间所需的旋转运动之前，可以调节晶圆和晶圆舟之间的距离。此外，联接件还提供抵抗在晶圆夹持器的基座中生成并向晶圆传递的强大力的阻力。该阻力可以防止可以其他方式导致对晶圆的损坏的冲击。适合地，弹性联接装置被体现为联接到框架的多个弹簧。在一种实现方式中，弹簧是片簧，并且其中片簧优选地从框架向内定向。
在关于此的一个具体实施例中，弹性联接件可以借助于允许在两个相反方向(远离晶圆舟或朝向晶圆舟)上变形的弹簧来提供。如将理解的，各种弹簧可以被配置成以从参考位置开始变形(其可以被预拉伸以允许压缩和伸长)的方式进行变形。两个相反方向上的变形有效地克服晶圆舟或其一部分(诸如板)的形状变化，例如相对于夹持器可以向前或向后。
在第二实现方式中，弹性联接件存在于框架和用于抽吸设备的保持板之间。在该实现方式中，桥接元件和晶圆舟之间的距离是固定的。晶圆舟或其一部分的任何变形可以借助于带有抽吸设备的保持板和附接到其上的晶圆相对于桥接元件的移动来补偿。然而，这种运动将由弹簧的增大的弹簧力抵消。认为优选存在多个抽吸设备，更优选至少三个。
在一个优选实施例中，晶圆夹持器被配置用于进行旋转运动，其中所述旋转运动围绕限定在空间中的轴线发生，在使用中晶圆被定位在该空间中。这种旋转运动的能力有力地促进了将晶圆装载到晶圆舟中和从晶圆舟卸载晶圆。更优选地，晶圆夹持器还被配置用于进行螺旋运动。这是优选的运动，其适合用于本发明的晶圆夹持器。
在一个重要实施例中，定位装置布置在邻近为晶圆配置的空间的位置中。这可以借助于框架的延伸部来实现，更具体地借助于框架的第一元件来实现。因此，在与装载在夹持器上的晶圆一起使用时，当从将要安装在晶圆舟上的晶圆的暴露侧观察以便面对所述板时，定位装置是可见的。以这种方式，定位装置也可以面对并接触晶圆舟的表面。
在一个其他实施例中，定位装置被体现为从框架延伸的至少一个突起。在特定的实现方式中，突起突出到晶圆之外，使得不存在晶圆将接触晶圆舟的板的风险。在另一个实现方式中，突起包括用于接触晶圆舟的接触层。这种接触层可以包含与框架不同的材料，并且可以例如通过沉积局部地设置在所述框架上。接触层的材料被适当地选择，以便防止对晶圆舟造成任何损坏，即防止生成裂纹或微裂纹。适当的接触层是氮化硅。
虽然定位装置被配置用于接触晶圆舟的表面的平坦部分，但不排除定位装置被配置用于接触非平坦部分。这种非平坦部分可以是突起，也可以是相对于晶圆舟的表面的空腔。在特定的实现方式中，定位装置可以被配置用于接触晶圆舟上的定位元件，其中定位装置和定位元件可以具有互补的形状。所述实现方式使得晶圆夹持器和晶圆舟的相关板在多于一个维度上彼此定位，即，不仅限定夹持器到晶圆舟的法向距离，而且限定平行于晶圆舟的板的位置。后者特别适合于限定相对于晶圆舟上的任何销的位置。
优选地，夹持器包括多于单个突起作为定位装置。在一个实施例中，其中定位装置包括布置在邻近被配置用于晶圆的所述空间的所述位置处的第一突起和布置在邻近所述空间的位置处且与第一突起相对的一侧处的第二突起。这种实现方式提供了晶圆夹持器相对于晶圆舟的更稳定的定位。此外，在晶圆舟将不会完全平行于框架延伸的情况下，典型地在垂直方向上，这样的定向将被传递到夹持器。
在另一实现方式中，第一突起具有比第二突起更小的厚度。在该另一实现方式中，夹持器被配置用于与其上存在第一定位元件的晶圆舟协作，该第一定位元件与第一突起协作。第一突起由此构成用于定位的基准，而任何其它突起旨在限定到晶圆舟的距离。不是具有较小厚度的第二突起，可行的是晶圆舟上的一些或所有销被配置用于接触晶圆夹持器的框架。优选地，这仅适用于部分的销，因为销到框架的近距离可能降低将晶圆插入销的末端部分后面的能力。在这种情况下，接触框架的销适当地设置有间隔层，例如氮化硅、氮化铝等。
在另一个优选与前述实施例结合的实施例中，定位装置的第一突起存在以便在使用时布置在晶圆上方。任何第二突起在使用时可以适当地布置在晶圆下方。这种布置被认为优选与定位协议相结合，该定位协议包括朝向晶圆舟的平移和将晶圆布置在晶圆舟的保持元件之间的旋转运动。然后，所述保持元件的至少一部分在使用中存在位于晶圆的侧面。
在一个实现方式中，框架包括体现为棒的第一元件和第二元件。这被认为有利于产生机械稳定的结构。此外，桥接元件沿着第一方向(优选垂直方向)从基座悬挂，并且其中第一元件和第二元件中的至少一个基本上平行于第一方向延伸。
在另一实施例中，弹性联接装置被体现为多个弹簧，例如在2-8的范围内，诸如3-6。弹簧可以以彼此相等的角度布置，尽管这不是必须的。弹簧或其至少一部分优选被体现为片簧。这允许在垂直于晶圆舟的方向上的延伸部能够以精确方式调整。此外，片簧构成可靠的实现方式。似乎有利的是，弹簧的至少一些延伸，使得在与附接到至少一个抽吸设备的晶圆一起使用时，所述弹簧至少基本上在朝向晶圆角度的方向上被定向。尽管片簧可以是框架和桥接元件之间的唯一连接件，但不排除存在另外的连接件。这样的另外的连接件可以确保晶圆夹持器的整体构造足够坚固以保持晶圆。这样的另外的连接件可以借助于粘合剂或以机械方式体现，同时允许在垂直于穿过桥接元件和框架两者的平面的方向上移动。在另一实现方式中，抽吸设备被布置在联接到桥接元件的保持板上。这减少了框架承载的重量。这再次有助于晶圆夹持器的稳健性。
弹簧且优选是片簧的使用被进一步认为有利于装载时晶圆朝向晶圆舟的预期定位。因为有多个片簧，所以它们可能以不同的方式变形。
在又一实施例中，抽吸设备的数量大于一个。一般来说，三是优选的数量。抽吸设备例如被体现为垫或真空设备，如US8556315B2所示。然而，不排除可选实现。看起来提供一种元件就足够了，该元件可以放置在晶圆上或足够靠近晶圆，并且包括通向连接的真空软管的开口。其实现方式本身对本领域技术人员已知。尽管优选的是所存在的所有抽吸设备都连接到相同的真空软管，但是这不是严格必需的，并且如果还存在多于一个的抽吸设备，则可以存在多于一个的真空软管。在一个实施例中，真空软管布置为管并且与桥接元件分离。然而，不排除真空软管连接到桥接元件，或者所述真空软管的至少一部分被实现为所述桥接元件内的通道。
在又一个实施例中，晶圆夹持器组件设置有存储器和处理器，该存储器和处理器被配置用于记忆在晶圆舟上的适当位置。适当地，也存在传感器。这种传感器例如借助于激光或像照相机这样的成像系统来实现，其允许更精确的位置信息以允许晶圆的改进定位。这减少了舟到舟的变化和列到列的变化中的一些。
本发明的晶圆夹持器组件优选地设置有多个晶圆夹持器，使得能够同时分别装载和卸载晶圆，这在本领域中是已知。晶圆夹持器组件的基座适当地彼此联接，这本身在本领域中是已知的。典型地，晶圆夹持器的基座彼此固定并且可以整体移动。这通常借助于也称为机器人的驱动装置来实现。在另一个实施例中，框架和框架与桥接元件之间的弹性联接件被配置成使得当晶圆被旋转到晶圆舟的板上的支撑销后面时，框架保持在相同位置。这种配置可以通过相对于框架的重量和尺寸适当选择弹簧常数和弹簧尺寸来实现。优点在于仅晶圆以及抽吸区域将旋转。这使得能够执行更精确的旋转以及进一步降低划伤的风险。
在另一实施例中，夹持器的旋转运动与朝向或远离晶圆舟的板的运动结合。这种组合(例如利用螺旋运动实现的)提供了对晶圆轨迹的非常精确的控制，并且便于晶圆插入晶圆舟的保持销后面。为了清楚起见，所提及的保持销是位于晶圆舟上与晶圆位置相对应的位置中的那些。
在本发明的系统中，晶圆舟通常包括板和从所述板突出的多个保持元件，并且其中晶圆夹持器被配置用于将晶圆放置在晶圆舟的所述保持元件之间。保持元件例如被体现为从板突出的销。更具体地，单个舟包括多个板。优选地，所述保持元件设置有主体部分和末端部分，其中所述主体部分在晶圆舟的板和末端部分之间延伸，其中所述末端部分具有比所述主体部分更大的直径。这种类型的保持元件防止晶圆从晶圆舟上脱落。在一种实现方式中，末端部分具有截锥的形状。这种形状被认为有利于平滑装载和卸载的过程。晶圆舟具体包括石墨板和间隔件。石墨板在使用中以交替的顺序联接到电压，以便在相邻板之间产生电压差。
为了清楚起见，可以看出术语“晶圆”在本文中用于衬底，诸如半导体衬底，其典型地减薄回300μm或更小的厚度。半导体衬底例如硅衬底(其是单晶硅、多晶或非晶的)，但也可以可选的是任何其他类型的合适衬底，诸如SOI(绝缘体上硅)、硅锗、氮化铝、硅上氮化铝、砷化镓等。在借助于根据本发明的晶圆夹持器装载到晶圆舟上之前，衬底可能已经经历了若干处理步骤。例如，扩散和/或植入步骤以及沉积步骤可能已经被执行，包括多晶硅层、热氧化层、其它氧化层的形成，以及纹理的生成和通孔的制造。处理可以在一侧或两侧上进行。优选地，处理已经在两侧上进行。处理可能已经被执行以准备不同类型的设备。最优选地，处理已经被进行以形成太阳能电池。根据本发明的晶圆舟上的装载特别预见用于借助于PECVD沉积任何层，诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、非晶硅、多晶硅等。然而，不排除任何可选用途。
在使用本发明的晶圆夹持器组件时，特别优选执行以下步骤：
-将至少一个晶圆安装到晶圆夹持器组件上，并通过经由晶圆夹持器的至少一个抽吸设备施加负压来保持该至少一个晶圆；
-将晶圆夹持器组件定位到晶圆舟上，使得至少一个晶圆夹持器的定位装置接触晶圆舟的板；
-优选地沿着基本上贯穿所述晶圆的轴线旋转晶圆夹持器组件，以便将晶圆移动到晶圆舟的所述板上的至少一个保持元件后面；
-当至少一个晶圆已经在所述至少一个保持元件后面安装到晶圆舟的板上时，去除负压。
当使用本发明的晶圆夹持器组件用于从晶圆舟卸载时，晶圆夹持器组件将首先定位到晶圆舟上，使得至少一个晶圆夹持器的定位装置接触晶圆舟的板。接着晶圆夹持器组件将以使得抽吸设备将接触晶圆的方式移动。负压将经由抽吸设备施加，以便实现抽吸设备和晶圆之间的附接。随后，晶圆夹持器组件将优选地沿着基本上贯穿所述晶圆的轴线旋转，使得晶圆可以通过保持销中的一个或更多个。当晶圆已经通过所有销时，它可以移出晶圆舟的相邻板之间的空间。这通常通过整个晶圆夹持器组件的运动来发生。虽然已经针对单个晶圆描述了上述方法，但是应当理解，在本发明的上下文中，单个晶圆夹持器组件通常同时处理多个晶圆。
附图说明
本发明的这些和其他方面将参照附图进一步阐述，附图未按比例绘制，并且其中相同的参考数字指代相同或相应的元件，其中：
图1显示了晶圆舟的示意图；
图2显示了根据第一实施例的设置有晶圆的晶圆夹持器的示意性前视图；
图3显示了如图2中所示的晶圆夹持器的侧视图；
图4和图5显示了与图3可比较的、但在修改的实施方式中的晶圆夹持器的侧视图；
图6显示了根据第二实施例的设置有晶圆的晶圆夹持器的示意性前视图；
图7显示了根据第三实施例的设置有晶圆的晶圆夹持器的示意性前视图，以及
图8显示了装载有两个晶圆的晶圆舟板以及定位成装载晶圆的晶圆夹持器的一部分的示意性侧视图。
所示实施例的详细描述
图1以鸟瞰图的形式显示了具有单独示出的杆和间隔件的晶圆舟1。所示的概观是本领域已知的。晶圆舟包括借助于间隔件31间隔开的多个第一板11和第二板21。板设置有孔或窗口13，其可选地可以是空腔。在本实施例中，存在在一行中的八个窗口13。板11、21包括靠近其上侧2以及靠近其底侧3的孔。存在电绝缘杆15以穿过在板11、21中以及在也设置有孔的间隔件31中的孔。杆具有第一端A和相对的第二端B。为了固定杆15，螺母34和固定螺母35存在于其端部A、B处。如技术人员已知的，板11、21通常设置有窗口。然而，这样的窗口在最外面的板11中被封闭以形成空腔13。
延伸部12、22分别从第一板11和第二板21延伸。第一板11和第二板12各自在上侧2处具有延伸部并且在底侧3处具有延伸部。然而，这仅仅是一个合适的实现。重要的是，在第一延伸部12和第二延伸部22之间实现间隔。因此，第一板11可以借助于第一延伸部12和导电间隔件32彼此电连接。类似地，第二板12可以借助于第二连接件22和导电间隔件来电连接。以这种方式，形成交叉型相互间隔的电极的图案。可以在电极(即第一板11和第二板21)之间施加电压差。这被认为是对于在第一板和相邻的第二板之间的待定位于舟中的基板(也被称为晶圆)之间生成等离子体特别有用的方法。间隔件32利用第一杆16和辅助杆17连接到第一延伸部12。另外的间隔件利用第二杆18和辅助杆19连接到第二延伸部22。在该实施例中，第一杆16和第二杆18是导电的，并且辅助杆17、19是电绝缘的。这被认为是适合的，但不是必要的。舟由支撑元件33支撑，该支撑元件33从底侧3处的所述导电间隔件延伸。另外，存在用于支撑晶圆的支撑销23。所示类型的晶圆舟1通常包括石墨板11、21和氧化铝绝缘杆15。但是，不排除其他材料或特定材料的变体，例如混合物。
根据本发明，提供了一种晶圆夹持器，其便于将晶圆10安装到晶圆舟1的板11、21上。应该理解，这种安装意味着晶圆10在所述支撑销23上的定位。特别地，这发生在相邻的第一板11和第二板21之间的空间中。在单对的第一板11和第二板21之间以两行设置多个晶圆，其中第一行安装在第一板11上，第二行安装在第二板21上。舟中的晶圆总数为每板总晶圆(其是列数)乘以板(行)数乘以二。由于外板可以将晶圆保持在板的面向内的侧，因此晶圆的总数等于(列数)x(行数-1)x2。为了将晶圆放置在销的后面并靠近石墨板，需要小心操作晶圆，因为石墨板和销之间的空间被限制在从0.25至0.7mm的范围内，而晶圆的厚度在从0.1至0.25mm的范围内。当今的晶圆舟在大小上相当大，其中板数在19到27之间，并且列数在6到8之间。由于这些舟的制造还伴随着舟的各个部件的尺寸的一些扩展，舟的尺寸可能出现相当大的扩展，导致偏离预期的晶圆位置，这可能容易超过0.7mm的范围。特别应注意，不要在晶圆的后侧(非沉积侧)处造成划伤。
图2-3显示了根据第一实施例的晶圆夹持器50。晶圆夹持器包括基座51和从所述基座51悬挂的桥接元件52。在所示实施例中，桥接元件52基本上为板的形式。然而，不排除桥接元件52被体现为轴或多个棒。桥接元件基本上桥接在所述基座51和其中晶圆可借助于抽吸设备54附接和保持的区域之间的空间。为了清楚起见，观察到晶圆夹持器50的基座51连接或联接到晶圆夹持器组件的另外的晶圆夹持器的相邻基座。典型地，单个晶圆夹持器组件包括至少10个晶圆夹持器。组件可以作为整体来移动和旋转，以便将由晶圆夹持器保持的晶圆从原始地点定位到目的地。例如，原始地点是仓库或架子或第一晶圆舟，而目的地是另一个晶圆舟，反之亦然。
图2和图3进一步示出了真空装置的存在，该真空装置包括软管53和抽吸设备54以及真空连接件58。抽吸设备可以设置为垫或真空设备，如US8556315B2所示。然而，不排除可选实现。作为最低限度，抽吸设备是可以放置在晶圆上或足够靠近晶圆的元件，并且包括通向连接的真空软管的开口。其实现方式本身对本领域技术人员已知。尽管所示的实施例显示了所存在的所有抽吸设备都连接到相同的真空软管，但是这不是严格必需的，并且如果还存在多于一个的抽吸区域，则可以存在多于一个的真空软管。
图2和图3还显示了布置在框架60上的定位装置57的存在。在所示实施例中，如图3可见，定位装置57是延伸到晶圆舟的板11的表面的突起。第一和第二突起57存在并布置成以便存在于被配置用于附接晶圆10的空间的相对侧。在所示的实施例中，突起57具有使得它们延伸超过晶圆10的高度。在所示实施例中，框架60包括第一元件61、平行于第一元件61延伸的第二元件62以及连接第一元件61和第二元件62的任何另外的元件63。元件61-63在这里体现为棒。然而，这不是必须的，并且它们中的一个或更多个可以体现为板、块、圆柱体。此外，尽管在所示实施例中第一元件61和第二元件62平行延伸，但这不是必需的。然而，所示的实施例是有益的，以便在第一元件61和第二元件62之间保持足够的空间，该空间被配置用于布置例如连续桥接元件52和多个弹簧56，在该实施例中为片簧。在该实施例中，抽吸设备54存在于框架60中或框架60上。在所示实施例中，框架60的第一元件61和第二元件62在第一方向上延伸，第一方向基本上平行于桥接元件52沿着其从基座51悬挂的方向。
图2、图3还示出了弹簧56。这些弹簧在所示实施例中呈现为片簧，并且在框架60和晶圆夹持器50的桥接元件52之间延伸。如图3所示，弹簧56将在使用中延伸，以便包括与穿过晶圆10和穿过框架60的平面50的角度。弹簧56的这种开度允许晶圆在晶圆舟的销23后面的受控定位。
此外，弹簧56和定位装置可以克服在晶圆舟的板10的位置中的偏差和变化。在本文中观察到，晶圆夹持器组件通常将多个晶圆定位成“列”，即一个接一个。虽然夹持器组件(诸如其中的控制器或机器人)可以在识别特定晶圆舟时调整其定位，但是晶圆舟的各个板11的位置中的任何变化不能借助于任何已知的晶圆夹持器组件来补偿，而是可以借助于根据本发明的晶圆夹持器组件来补偿。如果晶圆舟的板11向后(即，向图3的视图中的右手侧)变形，则框架60将进一步向所述板11移动，使得定位装置57接触所述板11。因此，弹簧56将变形并在框架60和桥接元件之间在垂直于所述板11的方向上产生距离。另一方面，如果板向前(即，向图3的视图中的左手侧)变形，则框架需要朝向桥接元件52移动。与图3中的视图相比，弹簧56的变形将减小，或者可以在相反的方向上变形，即在图中向左变形。以这种方式，在晶圆舟的板11和晶圆10之间保持适当的距离，这防止或至少显著减少晶圆10至晶圆舟的板11的划伤。应该理解，当从晶圆舟移除晶圆时，获得类似的机制和优点。
此外，在图3中可见，销23设置有具有较大直径的末端部分。在该实施例中，末端部分具有截锥的形状，但是其他形状也是可能的。晶圆10在本文中被定位在这些销23的后面，使得晶圆10不会意外地从晶圆舟上脱落，而是保持在销23和板11之间。为了将晶圆10插入到该位置，期望的是进行包括旋转的运动，以通过具有比销23的主体部分更大直径的末端部分的支撑销。在存在的情况下，装载运动以两个连续的步骤进行，其中晶圆夹持器首先借助于定位装置57相对于晶圆舟的板11定位。此后，基座51作为夹持器组件的一部分借助于通常称为机器人的驱动装置移动。该机器人适合被配置为在六个维度上进行运动。为了使晶圆通过所述销23的末端部分，进行旋转运动。弹簧56在本文中可以变形，特别是有差别地变形，以便能够进行不完全平行于框架60的所述旋转和/或所述运动。适合地，旋转运动之后是螺旋运动或至少是使得晶圆执行圆形、椭圆形和/或螺旋形轨迹的运动。以这种方式，晶圆10可以移动到存在的所有支撑销23之后。典型地，如图1可见，存在多个支撑销。在图1中，在第一板11中的单个孔周围可以看到五个销。为了清楚起见，观察到图3相对于图2稍微被简化，并且仅显示了单个抽吸设备54和单个软管53。
图4显示了与图3基本相同的侧视图，但是用于改进的晶圆夹持器50。事实上，所示的侧视图与图2的前视图相对应，就像图3的侧视图一样。在图4所示的实现方式中，定位装置57仅存在于为晶圆10保留的空间的一侧，即图4的图示中的上侧。虽然上侧上的定位突起57的存在被认为是有益的，但不排除可以选择下侧或侧面。此外，不排除在所选择的上侧上存在多于一个定位突起57。在下侧上，不存在突起。相反，晶圆舟上的对应销23设置有间隔层67，间隔层67例如体现为氮化硅层或耐受在PECVD沉积工艺中使用的温度的任何其它材料。
图5再次显示了晶圆夹持器50的另一种实现方式，其不同于图3和图4所示，并且仍然对应于图2的视图。在该实施例中，晶圆舟还设置有舟延伸销24，该舟延伸销24布置在比保持销23中的较低一个更低的水平处。所述舟延伸销24可以实际上布置在所述保持销23的下方，但这不是必须的。舟延伸销24设置有间隔层67，并且被配置用于与晶圆夹持器组件的框架60接触。这些销24并不旨在保持晶圆，而是除了夹持器突起57之外仅用作对于框架(限定夹持器平面)60的托脚。附加的舟延伸销是一种可选的实现方式，其它形式也是可能的。优选地，框架60位于其上的间隔件68和销23、24的总数大于三个，以保持晶圆基本上平行于晶圆舟的第一板11。
图6显示了晶圆夹持器50的第二实施例。这里的桥接元件52比图2-3的第一实施例中的更短。桥接元件52在这里被布置在基座51和框架60之间。在该实施例中，框架60具有设置有孔径64的板的形状。正如第一实施例一样，定位装置57存在于框架60上。当框架借助于固定连接联接到桥接元件时，在框架60和保持板70之间存在弹性联接件。该保持板70包括抽吸设备54，并因此被配置用于保持晶圆10。弹性联接件同样体现为片簧56。在图4中可见，片簧56附接到框架60和保持板70背离晶圆10的一侧。
在该实施例中，定位装置57与桥接元件52处于固定关系中。因此，在该实施例中，优选的是，定位装置的尺寸稍微过大，即具有比根据桥接元件52相对于晶圆舟的第一板11的平均定位所需的高度稍大的高度。应该观察到，术语“稍大的高度”必须在典型尺寸的背景来看。在通常为0.7mm或更小的销高度的情况下，桥接元件52和板11之间的有效距离将至多为几mm，并且可以小到1-2mm。因此定位装置的较大高度只是大约为0.1-1mm，通常为0.1-0.5mm或者甚至0.1-0.3mm。
在本实施例中，当定位装置57与第一板11接触时，由基座51生成的任何运动将经由弹簧56传递到保持板70。弹簧56的延伸越大，则反作用力越强。这产生了一种固有的趋势，即在平移期间，特别是在旋转运动和随后的运动以将晶圆10插入晶圆舟的销23后面期间，晶圆10不会朝向板11移动太远。因此，弹簧56允许晶圆10的受控运动，这可以防止划伤。
在这种情况下可以观察到，受控运动不仅可以减少划伤，而且可以进一步用于减小销23的高度。后者通常会增加划伤的风险，但是已经发现提供了更好的沉积。
图7显示了根据本发明的晶圆夹持器50的第三实施例。如图2所示的第一实施例中，框架60在本文中弹性地联接到桥接元件52，该桥接元件52根据优选设计成形为细长板，适当地延伸到由框架60限定的空腔中。弹性联接件也借助于片簧56体现。然而，这不应被解释为限制，并且片簧可以由本领域已知的任何其他类型的弹簧代替。与图2中的实施例不同，但与图4中的实施例类似，抽吸设备54在此处布置在保持板70上或保持板70中。在所示实施例中，保持板70固定到桥接元件52。保持板70的形状大致为圆形。这被认为是有利的，以便能够在将晶圆10插入晶圆舟的销后面的过程中使保持板70最佳地旋转。保持板的圆形形状由围绕所述保持板10的圆孔径匹配。为了给所述保持板70留出位置，框架的第一元件61和第二元件62在此处设置有向外扩展的部分，这里具有角形设计。
在图7所示的实施例中，图7中未示出的定位装置57将接触晶圆舟的板11和/或销23、24。弹簧56为晶圆舟的向前或向后的任何变形提供公差。由于在框架60的延伸部上设置有分开的多个弹簧56，因此还可以容忍晶圆舟的更多局部变形。在后一种情况下，并非所有弹簧都将同样变形。在结合弹簧56的操作将定位装置57进行这种定位之后，晶圆10可以借助于基座51的旋转运动以及从而夹持器的其余部分的运动来插入晶圆舟的保持销23后面。弹簧56和框架60可能将对朝向晶圆舟的运动施加反作用力。因此，它们抑制并抵抗过强的运动。由此，定位装置57和弹簧56在晶圆插入晶圆舟的销后面期间通过将晶圆保持在由于定位而与晶圆舟距离的足够的空间处和/或通过提供抵抗朝向晶圆舟的过强的运动的阻力而有助于减少划伤，该运动适当地包括旋转运动。
图8显示了晶圆舟的部分的图解视图。板11包括窗口或空腔13。板11还设置有围绕每个窗口13布置的多个保持销23。这些被布置成使得至第一板11的晶圆10覆盖所述窗口13。在图中描绘了几种情况：第一窗口13(在右手侧上)仍然未被覆盖(没有放置晶圆)；晶圆10存在于第二窗口13之前(在中间)，并且晶圆夹持器的框架60被显示在第三窗口13之前(左手侧上)，以便装载晶圆10或卸载晶圆10。对应于图5所示的实施例，不仅存在保持销23，还存在舟延伸销24。此外还可以看到，突起装置57布置在板11上不存在销23、24的位置处。此外，还存在被框架60覆盖的销23，这也有助于将晶圆10固定在第一板11上。然而，舟延伸销24位于稍微远离窗口13的位置。在正常条件下，该销24对晶圆10的固定没有贡献或仅贡献有限的程度。
本发明还包括以下实施例
在一个实施例中，晶圆夹持器组件设置有至少一个晶圆夹持器，其包括(1)晶圆夹持器50(例如夹持器板)，该晶圆夹持器50在第一区域中设置有基座51，其中夹持器在第二区域中联接到桥接或悬挂元件52和保持板70，其被配置用于联接到晶圆；(2)真空装置，其包括用于施加负压的软管53和至少一个抽吸区域(因此设置有抽吸设备54，其被配置用于借助于所施加的负压保持晶圆)；(3)保持设备60，其经由弹性联接装置56联接到夹持器50，并且包括第一元件61，该第一元件61设置有用于保持晶圆的至少一个抽吸区域。本文中，晶圆夹持器还设置有定位装置57，该定位装置57被配置用于接触晶圆舟1，以便将晶圆夹持器50定位在距晶圆舟1的预定距离处。
优选地，定位装置57连接到夹持器50的第二区域。例如，夹持器50在第二区域中设置有其中布置有保持设备60的孔径或空腔。定位装置57优选地是保持设备60的一部分。在一种实现方式中，保持设备60的第一元件61基本上平行于所述夹持器(板)50延伸，并且所述定位装置57至少部分地存在于所述第一元件61上。优选地，夹持器板50的所述第二区域沿着主方向从第一区域移位，并且其中所述第一元件61基本平行于所述主方向延伸。适合地，保持设备60还包括基本平行于第一元件61延伸的第二元件62，所述第一元件61和第二元件62被连接。本文中，第一元件61和第二元件62可以体现为棒。
在一个实施例中，定位装置57和保持设备60相互布置成使得定位装置57布置在邻近为晶圆配置的空间的位置。本文中，定位装置57优选体现为在使用中朝向晶圆舟1延伸的至少一个突起。适合地，定位装置57包括布置在邻近被配置用于晶圆的所述空间的所述位置处的第一突起和布置在邻近所述空间的位置处且与第一突起相对的一侧处的第二突起。在一个实施例中，所述至少一个突起包括接触层，该接触层被配置用于晶圆舟的接触层。
在一种实现方式中，弹性联接装置被体现为保持设备60和夹持器50之间的一个或更多个弹簧56。优选地，存在多个弹簧。更优选地，弹簧是片簧。
此外，在一个实施例中，提供了如前所述的晶圆夹持器组件和晶圆舟1的系统。本文中，晶圆舟1包括板11、21和从所述板11、21突出的多个保持元件23，并且其中晶圆夹持器被配置用于将晶圆放置在晶圆舟1的所述保持元件23之间。优选地，所述保持元件23设置有主体部分和末端部分，其中所述主体部分在晶圆舟的板和末端部分之间延伸，其中所述末端部分具有比所述主体部分更大的直径。在一种实现方式中，末端部分具有截锥的形状。优选地，晶圆舟1设置有用于与晶圆夹持器组件的定位装置协作的定位元件。在一种实现方式中，晶圆舟的板11、21包括石墨。
在又一个实施例中，提供了使用如前描述的晶圆夹持器组件用于将晶圆装载到晶圆舟上和/或用于从晶圆舟卸载晶圆，优选形成如上所述的系统。优选地，晶圆是正在经处理以形成太阳能电池的晶圆。
在另一实施例中，一种制造太阳能电池的方法包括以下步骤：
-将至少一个晶圆装载在包括相互分离的电极的晶圆舟上；
-将带有至少一个晶圆的晶圆舟运送到等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备的沉积室中；
-借助于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在晶圆舟上的至少一个晶圆上施加至少一层；
-将晶圆舟运送出沉积室，以及
-从晶圆舟卸载至少一个晶圆，
其中，如上所述的晶圆夹持器组件用于从晶圆舟装载和卸载至少一个晶圆。

Claims (15)

1.一种设置有至少一个晶圆夹持器的晶圆夹持器组件，包括：
-基座；
-桥接元件，所述桥接元件从所述基座悬挂；
-框架，所述框架联接到所述桥接元件并且设置有定位装置，所述定位装置被配置用于接触晶圆舟，以便将所述框架定位在距所述晶圆舟的预定距离处；
-真空装置，所述真空装置包括用于施加负压的软管和至少一个抽吸设备，被配置用于借助于所施加的负压来保持晶圆；
其中，在所述框架和所述桥接元件之间或者在所述框架和所述至少一个抽吸设备之间存在弹性联接件。
2.如权利要求1所述的晶圆夹持器组件，其中，所述弹性联接件存在于所述框架和所述桥接元件之间。
3.如权利要求2所述的晶圆夹持器组件，其中，所述弹性联接件被体现为至少一个弹簧，所述弹簧被配置用于在相对于所述框架的两个相反方向上变形。
4.如权利要求2所述的晶圆夹持器组件，其中，所述至少一个抽吸设备限定在所述框架上。
5.如权利要求2所述的晶圆夹持器组件，其中，所述至少一个抽吸设备存在于连接到所述框架或所述桥接元件的保持板上。
6.如权利要求1或2所述的晶圆夹持器组件，其中，所述至少一个抽吸区域限定在联接到所述框架的保持板上，并且其中所述保持板弹性联接到所述框架。
7.一种晶圆舟和如前述权利要求中任一项所述的晶圆夹持器组件的系统。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述晶圆舟设置有用于与所述晶圆夹持器组件的所述定位装置协作的定位元件。
9.一种如前述权利要求1-6中任一项所述的晶圆夹持器组件的用途，其用于将晶圆装载到晶圆舟上和/或用于从所述晶圆舟卸载所述晶圆，优选地形成如权利要求7中任一项所述的系统。
10.如权利要求9所述的用途，其中，所述晶圆是正在经处理以形成太阳能电池的晶圆。
11.如权利要求9所述的用途，包括以下步骤：
-将至少一个晶圆安装到所述晶圆夹持器组件上，并通过经由所述晶圆夹持器的所述至少一个抽吸设备施加负压来保持所述至少一个晶圆；
-将所述晶圆夹持器组件定位到所述晶圆舟上，使得至少一个晶圆夹持器的定位装置接触所述晶圆舟的板；
-沿着基本上贯穿所述晶圆的轴线旋转所述晶圆夹持器组件，以便将所述晶圆移动到所述晶圆舟的所述板上的至少一个保持元件后面；
-当所述至少一个晶圆已经在所述至少一个保持元件后面安装到所述晶圆舟的所述板上时，去除所述负压。
12.如权利要求11所述的用途，还包括如下步骤：在所述旋转之后，优选地根据螺旋运动移动所述晶圆夹持器，以便将所述晶圆布置在被布置在所述晶圆的相对侧处的多个保持元件后面。
13.如权利要求9所述的用途，包括以下步骤：
-将所述晶圆夹持器组件定位到所述晶圆舟上，使得至少一个晶圆夹持器的定位装置接触所述晶圆舟的板；
-移动所述晶圆夹持器组件，使得至少一个抽吸设备接触安装到所述晶圆舟的晶圆，并且通过经由所述抽吸设备施加负压来将所述晶圆附接到所述至少一个抽吸设备；
-优选地沿着基本上贯穿所述晶圆的轴线旋转所述晶圆夹持器组件，以便从所述晶圆舟的所述板上的所述至少一个保持元件后面释放所述晶圆；
-在一个或更多个晶圆的释放完成后，移动所述晶圆夹持器组件以便将所述一个或更多个晶圆从所述晶圆舟运送到预定位置，并且适当地
-将所述一个或更多个晶圆设置在所述预定位置上并去除所述负压。
14.一种制造太阳能电池的方法，包括以下步骤：
-将至少一个晶圆装载在包括相互间隔的电极的晶圆舟上；
-将带有所述至少一个晶圆的所述晶圆舟运送到等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备的沉积室中；
-借助于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在所述晶圆舟上的所述至少一个晶圆上施加至少一层；
-将所述晶圆舟运送出所述沉积室，以及
-从所述晶圆舟卸载所述至少一个晶圆，
其中，如前述权利要求1-17中任一项所述的晶圆夹持器组件用于从所述晶圆舟装载和卸载所述至少一个晶圆。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述装载步骤包括如权利要求12和13中任一项所述的用途。
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