KR20110101227A - 태양 전지 적용을 위한 실리콘 표면의 건식 세정 - Google Patents

태양 전지 적용을 위한 실리콘 표면의 건식 세정 Download PDF

Info

Publication number
KR20110101227A
KR20110101227A KR1020117017709A KR20117017709A KR20110101227A KR 20110101227 A KR20110101227 A KR 20110101227A KR 1020117017709 A KR1020117017709 A KR 1020117017709A KR 20117017709 A KR20117017709 A KR 20117017709A KR 20110101227 A KR20110101227 A KR 20110101227A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
solar cell
layer
chamber
gas
Prior art date
Application number
KR1020117017709A
Other languages
English (en)
Inventor
비렌드라 브이 에스 라나
미쉘 피. 스튜어트
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20110101227A publication Critical patent/KR20110101227A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/1812—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table including only AIVBIV alloys, e.g. SiGe
    • H01L31/1816—Special manufacturing methods for microcrystalline layers, e.g. uc-SiGe, uc-SiC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

태양 전지 기판의 층들을 세정하는 방법 및 장치가 설명되어 있다. 상기 기판은 질소 및 불소를 포함하는 중성 라디칼을 포함할 수 있거나, 무수 HF와 물, 알콜, 또는 물과 알콜의 혼합물을 포함할 수 있는 반응성 가스에 노출된다. 상기 반응성 가스는 캐리어 가스를 더 포함할 수 있다. 상기 반응성 가스는 태양 전지 기판 표면을 에칭하여 산소 및 기타 불순물들을 제거한다. 중성 라디칼에 노출될 때, 상기 기판은 열처리에 의해 차후에 제거되는 알루미늄 헥사플루오로실리케이트를 함유하는 얇은 필름을 성장시킨다.

Description

태양 전지 적용을 위한 실리콘 표면의 건식 세정 {DRY CLEANING OF SILICON SURFACE FOR SOLAR CELL APPLICATIONS}
본 발명의 실시예들은 태양 전지 제작을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 태양 전지 기판의 층들을 세정하기 위한 방법 및 장치들을 제공한다.
광기전력(PV) 또는 태양 전지는 태양광을 직류(DC) 전력으로 전환시키는 장치이다. 통상적인 PV 전지는 통상적으로 0.3 mm 미만의 두께를 갖는 p-형 실리콘 웨이퍼, 기판, 또는 시이트를 포함하며, p-형 실리콘 기판의 상부에는 n-형 실리콘 재료의 박층이 배열된다. 생성된 전압 또는 광-전압, 및 PV 장치에 의해 생성된 전류는 p-n 접합의 재료 특성, 증착된 층 간의 계면 특성, 및 상기 장치의 표면적에 의존한다. (광자에 의해 에너지를 구성하는)태양광에 노출될 때, PV 전지의 p-n 접합은 자유 전자와 정공(free electrons and holes)의 쌍을 생성한다. p-n 접합 공핍 영역을 횡단하여 형성되는 전기장은 자유 전자와 정공을 분리하여 전압을 형성한다. n-측으로부터 p-측으로의 회로는 PV 전지가 전기 부하에 연결될 때 전자의 흐름을 허용한다. 전력은 전자와 정공이 외부 부하를 통해 이동하여 결국에는 재결합될 때 생성되는 전류와 전압의 곱이다. 태양 전지는 특정 양의 전력을 생성하며 소정 양의 시스템 전력을 분배하기 위한 크기의 모듈로 기울어진다. 태양 전지 모듈은 다수의 태양 전지를 연결하고 특정 프레임과 커넥터를 갖는 패널로 조립함으로써 형성된다.
PV 시장은 지난 10 여년 간 해마다 30% 초과의 성장률을 경험했다. 몇몇 논문에서는 전세계 태양 전지 전력 생산량이 가까운 미래에 10 GWp를 초과할 수 있다고 전망했다. 또한, 모든 PV 모듈의 90%가 실리콘 웨이퍼에 기반을 둘 것으로 추정했다. 태양 전기 단가를 실질적으로 낮추기 위한 필요성과 관련하여 시장의 높은 성장률은 PV용 실리콘 웨이퍼 제품 개발을 위한 다수의 심각한 도전을 초래했다.
일반적으로, 실리콘 기판 기반의 태양 에너지 기술은 PV 태양 전지의 사용에 의해 태양 전기 단가를 감소시키기 위한 두 가지 주요 전략을 사용했다. 하나의 전략은 단일 접합 장치의 전환 효율(즉, 단위 면적당 전기 출력)을 증가시키는 것이며 다른 하나는 태양 전지의 제작과 관련한 비용을 낮추는 것이다. 전환 효율로 인한 효과적인 비용 감소는 기초적인 열역학 및 물리적 특성에 의해 제한되기 때문에, 추가의 이득은 효율적인 제작 공정들을 제공하기 위한 본 발명에 설명된 본 발명의 특징들과 같은 기본 기술적인 발전에 의존한다.
통상적인 태양 전지 제작 공정에 있어서, 기판은 산화물과 기타 불순물을 제거하기 위해 때때로 세정된다. 모든 태양 전지 제작 공정에서처럼 태양 전지 기판을 세정하기 위한 공정들은 효율적이나, 효율적인 전체 제조 시스템과 양호하게 통합될 수 있는 효율적인 세정 공정을 필요로 한다.
본 발명의 실시예들은 벽들을 갖는 처리 챔버 내의 기판 지지대 상에 태양 전지 기판을 배열하는 단계와, 상기 처리 챔버에 중성 라디칼을 포함하는 반응성 가스 혼합물을 제공하는 단계와, 상기 반응성 가스 혼합물을 상기 기판 쪽으로 지향시키는 단계와, 상기 기판 상에 얇은 필름을 형성하도록 상기 기판으로부터의 산소와 상기 중성 라디칼을 반응시키는 단계와, 상기 얇은 필름의 형성 중에 상기 챔버 벽들의 온도 아래로 상기 기판의 온도를 유지하는 단계, 및 상기 얇은 필름을 제거하는 단계를 포함하는 태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 처리 챔버 내의 기판 지지대 상에 기판을 배열하는 단계와, 활성화 챔버에 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계와, 반응성 가스 혼합물을 형성하도록 상기 전구체 가스 혼합물에 해리 에너지를 가함으로써 상기 전구체 가스 혼합물을 활성화하는 단계와, 상기 반응성 가스 내의 하전 활성화 종의 90% 이상을 중성화하기에 충분한 간격 동안에 상기 처리 챔버로 상기 반응성 가스 혼합물을 유동시키는 단계와, 상기 기판 상에 얇은 필름을 형성하는 동안에 산소 가스를 방출시키도록 상기 반응성 가스에 상기 기판을 노출시키는 단계와, 상기 반응성 가스에 기판을 노출시키는 동안 상기 기판을 냉각시키는 단계, 및 상기 얇은 필름을 가열함으로써 수행되는, 노출된 기판 표면을 형성하도록 상기 얇은 기판을 제거하고 상기 노출된 기판 표면 상에 수소, 불소, 또는 이들 둘 다를 증착시키는 단계를 포함하는 태양 전지 기판을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 상기 기판 상에 제 1 층을 형성하는 단계와, 건식 세정 챔버 내에서 상기 태양 전지 기판을 증착하는 단계와, 상기 제 1 층 상에 얇은 필름을 형성하도록 상기 건식 세정 챔버 내에 배열된 기판 쪽으로 질소와 불소를 포함하는 중성 라디칼들을 지향시키는 단계와, 진공의 파괴없이, 상기 건식 세정 챔버로부터 어닐링 챔버로 상기 기판을 이동시키는 단계와, 상기 얇은 필름에 열을 가함으로써 상기 어닐링 챔버 내의 얇은 필름을 제거하는 단계, 및 상기 기판 상에 제 2 층을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지 기판의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 전술한 특징들이 더욱 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약한 본 발명에 대해 첨부 도면에 도시된 몇몇 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 첨부 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들만을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 되며 본 발명의 다른 균등한 효과적인 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 요약한 흐름도이며,
도 1b 내지 도 1d는 도 1a의 방법의 다양한 단계들에 있는 기판의 개략적인 측면도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 기판을 처리하기 위한 챔버의 횡단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 기판을 처리하기 위한 시스템의 평면도이다.
이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 있어서 공통인 동일한 구성요소들을 지칭하기 위해 가능하다면 동일한 도면 부호가 사용되었다. 일 실시예에서 설명된 구성 요소들은 특별한 언급이 없이도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다고 이해해야 한다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 태양 전지 제작 공정의 상이한 단계들 중에 태양 전지의 일부분들을 세정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 태양 전지 제작 공정 중에, 기판은 때때로 공기 또는 산소에 노출될 수 있다. 노출시, 산화물 박층이 기판 표면 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 다른 불순물들과 함께 산화물 층들을 태양 전지 기판 표면으로부터 제거하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 비정질 실리콘 층, 결정질 실리콘 층, 고품질의 보호층 (passivation layer) 또는 반사 방지 코팅 층과 같은 하나 또는 그보다 많은 층들을 실리콘 기판 상에 형성하기 이전에 그 기판으로부터 산화물을 제거하는데 유리할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한, 박막 또는 결정질 태양 전지 장치의 일부를 형성하는데 사용된 증착 층들의 표면으로부터 자연 산화물을 제거하는데도 유리할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한, 보호 층과의 경계면에서 태양 전지의 결정질 조직을 개선함으로써 태양 전지에 대한 보호를 개선할 수 있다.
일 실시예에서, 태양 전지 기판은 처리 챔버 내의 지지대 상에 위치된다. 질소 및 불소 함유 라디칼들이 처리 챔버로 제공되어서 기판 상에 박층을 생성하기 위해 기판의 표면과 반응될 수 있게 한다. 그 후 상기 표면으로부터 자연 산화물을 제거하기 위해 상기 층에 열이 가해진다. 상기 층의 제거로 기판으로부터 산화물과 내부에 함유된 불순물을 제거하며, 몇몇 실시예에서 불소 원자, 수소 원자 또는 이들 두 원자들이 기판 표면으로부터 제거된다.
다른 실시예에서, 태양 전지 기판은 불화 수소(HF) 증기에 노출시키는 단계를 포함하는 건식 세정 방법이 수행될 수 있다. 무수 HF 및 수증기, 잠재적으로 알콜과 캐리어 가스를 포함하는 처리 가스가 기판을 포함하고 있는 챔버로 제공된다. HF 증기는 기판 표면으로부터 산화물을 에칭함으로써 수소 원자들이 제거된 표면을 남긴다.
태양 전지에 사용된 필름들
통상적으로, 대부분의 태양 전지 층들은 일반적으로 실리콘과 같은 반도체 재료를 포함한다. 태양 전지 내의 전하 생성은 일반적으로 실리콘 층과 같은 벌크(bulk) 반도체 층에 의해 제공된다. p-i-n 형 태양 전지 접합에 있어서 벌크 층은 형성된 태양 전지 내에 존재하는 다양한 도프 층과 구별하기 위해 때때로 고유 층(intrinsic layer)으로도 지칭된다. 고유 층은 광 흡수 특성에 영향을 주는 임의의 소정의 결정화도를 가질 수 있다. 예를 들어, 비정질 실리콘과 같은 비정질 고유 층은 일반적으로, 미세결정질 실리콘과 같은 상이한 결정화도를 갖는 고유 층으로부터 상이한 파장의 광을 흡수할 것이다. 이런 이유로, 대부분의 태양 전지는 가능한 한 가장 넓은 흡수 특성을 생성하도록 양쪽 형태의 층을 사용할 것이다. 몇몇 예에서, 고유 층은 두 개의 층들 사이에 광학 특성 또는 전기 특성 상의 유연한 전이를 제공하기 위해 두 개의 상이한 층 형태들 사이에 버퍼 층으로서 사용될 수 있다.
실리콘과 기타 반도체들이 상이한 형태를 갖는 고체(solid)로 형성될 수 있다. 고체 실리콘의 몇몇 공통 동소체들은 비정질, 준결정질(paracrystalline), 및 결정질을 포함한다. 이들 실리콘 형태들의 구별은 정렬된 결정 격자가 존재하는 거리이다. 균일한 격자들이 긴 길이에 걸쳐서 전파되어 있으면 이 재료는 결정질이다. 단지 매우 짧은 범위의 규칙성을 갖거나 규칙성이 없으면, 이 재료는 비정질이다. 이들 재료 특성들의 중간 특성을 갖는 재료가 준결정질이다.
준결정질 재료 중에서, 주어진 시편은 나노결정질, 미세결정질, 또는 다결정질일 수 있다. 나노결정질과 미세결정질 고체는 비정질 매트릭스 내에 흩어진 결정질 입자들을 포함한다. 상기 두 고체들 간의 구별이 결정 입자들의 크기에 의존하지만, 용어 "미세결정질"은 마이크로미터 범위로 연장하는 결정질 입자를 갖는 대부분의 준결정질 재료들이 실제로 미세 입자의 다결정질 재료이기 때문에 대부분의 목적에 사용된다. 다결정질 재료는 비정질 매트릭스가 없는 입계에 의해서만 분리되는 결정질 입자들로 구성된다.
벌크 실리콘 층들은 일반적으로, 기판을 포함하고 있는 처리 챔버에 실리콘 소오스 화합물을 제공함으로써 형성된다. 상기 기판은 일반적으로, 실리콘 소오스 화합물에 노출시키기 위해 처리 챔버 내의 지지대 상에 배열된다. 실리콘 소오스 화합물을 포함하는 가스 혼합물이 챔버로 유입된다. 다수의 예에서, 실리콘 소오스 화합물은 실란이지만, 치환형 실란, 올리고- 또는 폴리-실란, 및 고리형 실란과 같은 다른 화합물도 있다. 몇몇 적합한 실란 소오스 화합물은 실란(SiH4), 디실란(Si2H6), 실리콘 테트라플루오라이드(SiF4), 실리콘 테트라클로라이드(SiCl4), 및 디클로로실란(SiH2Cl2)이다. 수소 가스도 결정화도를 제어하기 위해 제공될 수 있으며, 이는 일반적으로 가스 혼합물 내의 실리콘에 대한 수소의 비율을 상승 및 하락시킬 것이다. 불활성 가스도 반응물을 희석 또는 농축시킴으로써 전체 반응물을 제어하는데 사용될 수 있다. 상기 반응물은 또한, 필름 형성에 필요한 온도를 낮추고 반응률을 증가시키기 위한 이온화에 의해 활성화될 수 있다. 벌크 실리콘 또는 반도체는 진성 반도체의 특성과 다른 특성을 가지며 도프된 "외인성 반도체(extrinsic semiconductor)"와 구별하기 위해 종종 "진성 반도체(intrinsic semiconductor)"로 지칭된다.
진성 실리콘 층은 몇몇 실시예에서, 기판을 포함하고 있는 처리 챔버에 실란 및 수소 가스를 포함하는 가스 혼합물을 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 가스 혼합물은 약 0.5 sccm/L(standard cubic centimeters per minute per liter of reaction volume) 내지 약 1000 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있으며, 수소대 실란의 비율은 약 5:1 내지 약 500:1, 또는 그보다 크다. 반응 체적은 일반적으로, 반응이 수행되는 처리 챔버에 의해 정의된다. 다수의 실시예에서, 반응 체적은 챔버의 벽들, 기판 지지대, 및 일반적으로 기판 지지대 위에 배열되는 가스 분배기에 의해 한정된다. 수소 가스대 실란의 비율은 이론적으로 비제한적이나, 상기 비율이 주어진 반응에서 증가할 때, 증착 비율은 실리콘 가용성이 반응률을 제한하기 때문에 감소된다. 약 12:1 또는 그보다 적은 수소대 실란 비율에 의해 수행된 증착은 비정질 실란 층의 증착을 초래한다. 약 100:1 또는 그보다 큰 수소대 실란 비율에 의해 수행된 증착은 약 60% 또는 그보다 큰 결정화도 비율을 갖는 미세결정질 필름을 초래할 것이다. 정밀한 전이 지점은 당연히, 온도 및 압력과 같은 다른 반응 조건에 의존할 것이다. 몇몇 실시예에서, 증착된 필름의 상이한 부분에서의 결정화도 비율을 조절하기 위해 증착 중에 상기 비율을 변화시키는 것이 유리할 것이다. 예를 들어, 증착 중의 반응 조건을 변경함으로써 한번의 증착으로 벌크 실리콘 층과 버퍼 층을 증착하는 것이 바람직하다.
챔버 압력은 약 0.1 Torr와 약 100 Torr 범위로 유지될 수 있다. 보다 높은 압력은 일반적으로, 증착률과 결정화도를 향상시킬 것이나, 반응물의 일정한 정도의 이온화도를 유지하기 위해 보다 많은 전력을 필요로 할 것이다. 이와 같이, 약 4 Torr 내지 약 12 Torr 범위의 압력이 대부분의 실시예를 위해 바람직하다. 약 15 mW/㎠ 내지 약 500 mW/㎠ 범위의 RF 전력을 가하는 것에 의해 일반적으로, 100 Å/분 또는 그보다 양호한 비율로 진성 실리콘의 증착을 초래할 것이다.
진성 비정질 실리콘 층은 약 12:1 또는 그보다 적은 수소 가스대 실란 가스의 비율로 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 0.5 sccm/L 내지 약 7 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 5 sccm/L 내지 약 60 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 15 mW/㎠ 내지 약 250 mW/㎠ 범위의 RF 전력이 샤워헤드로 제공될 수 있다. 챔버의 압력은 약 0.1 Torr 내지 약 20 Torr, 바람직하게 약 0.5 Torr 내지 약 5 Torr 범위로 유지될 수 있다. 진성형 비정질 실리콘 층의 증착률은 약 100 Å/분 또는 그보다 클 것이다. 예시적인 실시예에서, 진성형 비정질 반도체 층은 약 2:1의 수소대 실란 비율로 증착된다.
p-i 버퍼형 진성 비정질 실란(PIB) 층은 약 50:1 또는 그보다 적은, 예를 들어 약 30:1, 예를 들어 약 25:1과 같은 약 20:1 내지 약 30:1의 수소 가스대 실란 가스의 비율을 갖는 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 2.3 sccm/L과 같은 약 0.5 sccm/L 내지 약 5 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 5 sccm/L 내지 약 80 sccm/L, 바람직하게 약 20 sccm/L 내지 약 65 sccm/L, 예를 들어 약 57 sccm/L과 같은 유동 속도로 제공될 수 있다. 약 30 mW/㎠ 과 같은 약 15 mW/㎠ 내지 250 mW/㎠ 범위의 RF 전력이 샤워헤드로 제공될 수 있다. 챔버의 압력은 약 0.1 Torr 내지 약 20 Torr, 바람직하게 약 0.5 Torr 내지 약 5 Torr, 예를 들어 3 Torr로 유지될 수 있다. PIB 층의 증착률은 약 100 Å/분 또는 그보다 클 것이다.
진성형 미세결정질 실리콘 층은 약 20:1 내지 약 200:1 범위의 수소대 실란의 비율을 갖는 실란 가스와 수소 가스의 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 0.5 sccm/L 내지 약 5 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 40 sccm/L 내지 약 400 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 임의의 실시예에서, 실린 유동 속도는 증착 중에 제 1 유동 속도로부터 제 2 유동 속도로 증가될 수 있다. 임의의 실시예에서, 수소 유동 속도는 증착 중에 제 1 유동 속도로부터 제 2 유동 속도로 감소될 수 있다. 약 1 Torr 내지 약 100 Torr, 바람직하게 약 3 Torr 내지 약 20 Torr, 더 바람직하게 약 4 Torr 내지 약 12 Torr 범위의 챔버 압력에서 약 300 mW/㎠ 또는 그보다 큰, 바람직하게 600 mW/㎠ 또는 그보다 큰 RF 전력을 가하는 것에 의해 일반적으로, 약 200 Å/분 또는 그보다 큰, 바람직하게 약 500 Å/분 또는 그보다 큰 비율에서, 약 20% 내지 약 80%, 바람직하게 약 55% 내지 약 75% 범위의 결정질 비율을 갖는 진성형 미세결정질 실리콘 층을 증착할 것이다. 몇몇 실시예에서, 증착 중에 제 1 전력 밀도로부터 제 2 전력 밀도로 가해진 RF 전력의 전력 밀도를 증가시키는 것이 유리할 수 있다.
진성형 미세결정질 실리콘 층은 각각 상이한 결정질 비율을 갖는 다단계에서 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 수소대 실란의 비율은 100:1로부터 95:1, 90:1 그 후에 85:1로 4 단계로 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 실란 가스는 약 0.97 sccm/L과 같은 약 0.1 sccm/L 내지 약 5 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 10 sccm/L 내지 약 200 sccm/L, 바람직하게 약 80 sccm/L 내지 105sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 4 단계와 같은 다단계로 증착되는 예시적인 실시예에서, 수소 가스 유동은 제 1 단계에서 약 97 sccm/L으로 시작되어 각각의 연속적인 처리 단계에서 약 92 sccm/L, 88 sccm/L, 그리고 83 sccm/L으로 점진적으로 감소될 것이다. 약 1 Torr 내지 약 100 Torr, 바람직하게 약 3 Torr 내지 약 20 Torr, 더 바람직하게 약 4 Torr 내지 약 12 Torr, 예를 들어 약 9 Torr의 챔버 압력에서 약 300 mW/㎠ 또는 그보다 큰, 바람직하게 약 490 mW/㎠의 RF 전력을 가하는 것에 의해 약 200 Å/분 또는 그보다 큰, 바람직하게 400 Å/분의 비율로 진성형 미세결정질 실리콘 층의 증착을 초래할 것이다.
전하 수집은 일반적으로, p-형 또는 n-형 도펀트로 도프된 실리콘 층과 같은 도프된 반도체 층에 의해 제공된다. p-형 도펀트는 일반적으로 붕소 또는 알루미늄과 같은 3족 원소들이다. n-형 도펀트는 인, 비소 또는 안티몬과 같은 5족 원소들이다. 대부분의 실시예에서, 붕손ㄴ p-형 도펀트로 인은 n-형 도펀트로서 사용된다. 이들 도펀트들은 반응 혼합물 내에 붕소-함유 또는 인-함유 화합물을 포함함으로써 전술한 층들에 첨가될 수 있다. 적합한 붕소 및 인 화합물은 일반적으로, 치환 및 비치환형 저 보란 및 인 올리고머를 포함한다. 몇몇 적합한 붕소 화합물은 트리메틸보론[B(CH3)3 또는 TMB], 디보란(B2H6), 보론 트리플루오라이드(BF3), 및 트리에틸보론[B(C2H5)3 또는 TEB]를 포함한다. 포스핀은 가장 일반적인 인 화합물이다. 상기 도펀트들은 일반적으로 수소, 헬륨, 아르곤, 및 기타 적합한 가스과 같은 캐리어 가스로 제공된다. 수소가 캐리어 가스로 사용되면, 반응 혼합물 내에 전체 수소로 첨가된다. 따라서 수소 비율은 도펀트용 캐리어 가스로서 사용된 수소를 포함할 것이다.
도펀트들은 일반적으로, 불활성 가스 내에 희석 가스 혼합물로서 제공될 것이다. 예를 들어, 도펀트들은 캐리어 가스 내에 약 0.5%의 몰 농도 또는 체적률로 제공될 수 있다. 도펀트가 1.0 sccm/L로 유동하는 캐리어 가스 내에 0.5%의 체적률로 제공되면, 결과적인 도펀트 유동 속도는 0.005 sccm/L일 것이다. 도펀트는 바람직한 도핑 정도에 따라 약 0.0002 sccm/L 내지 약 0.1 sccm/L 범위의 유동 속도로 반응 챔버로 제공될 수 있다. 일반적으로, 도펀트 농도는 약 1018 원자/㎠ 내지 약 1020 원자/㎠ 범위로 유지된다.
p-형 미세결정질 실리콘 층은 약 200:1 또는 그보다 큰, 바람직하게 1000:1 또는 그보다 적은, 더 바람직하게 약 250:1 내지 약 800:1, 그리고 추가의 예로 약 601:1 또는 약 401:1의 수소대 실란의 비율을 갖는 수소 가스와 실란 가스의 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 0.1 sccm/L 내지 약 0.8 sccm/L, 바람직하게 약 0.2 sccm/L 내지 0.38 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 60 sccm/L 내지 약 500 sccm/L, 바람직하게 143 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. TMB는 약 0.0002 sccm/L 내지 약 0.0016 sccm/L, 바람직하게 0.00115 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. TMB가 캐리어 가스 내에 0.5% 몰 농도 또는 체적률로로 제공되면, 도펀트/캐리어 가스 혼합물은 약 0.04 sccm/L 내지 약 0.32 sccm/L, 바람직하게 약 0.23 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 약 1 Torr 내지 약 100 Torr, 바람직하게 약 3 Torr 내지 20 Torr, 더 바람직하게 약 4 Torr 내지 약 12 Torr, 더더욱 바람직하게 약 7 Torr 내지 약 9 Torr의 챔버 압력에서 약 50 mW/㎠ 내지 700 mW/㎠, 바람직하게 약 290 mW/㎠ 내지 약 440 mW/㎠ 범위의 RF 전력을 가하는 것에 의해 약 100 Å/분 또는 그보다 큰, 바람직하게 143 Å/분 또는 그보다 큰 비율에서 미세결정질 층에 대해 약 20% 내지 약 80%, 바람직하게 50% 내지 약 70% 범위의 결정질 비율을 갖는 p-형 미세결정질 층을 증착할 것이다.
p-형 비정질 실리콘 층은 약 20:1 또는 그보다 적은 비율을 갖는 수소 가스와 실란의 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 1 sccm/L 내지 약 10 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 5 sccm/L 내지 약 60 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 트리메틸보론은 약 0.005 sccm/L 내지 약 0.05 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 트리메틸보론이 캐리어 가스 내에 0.5 몰 농도 또는 체적률로 제공되면, 도펀트/캐리어 가스 혼합물은 약 1 sccm/L 내지 약 10 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 약 0.1 Torr 내지 약 20 Torr, 바람직하게 약 1 Torr 내지 약 4 Torr 범위의 챔버 압력에서 약 15 mW/㎠ 내지 약 200 mW/㎠ 범위의 RF 전력을 가하는 것에 의해 약 100 Å/분 또는 그보다 큰 비율로 p-형 비정질 실리콘 층을 증착할 수 있다.
n-형 미세결정질 실리콘 층은 약 100:1 이상 약 500:1 이하, 바람직하게 약 150:1 내지 400:1, 더 바람직하게 약 304:1 또는 약 203:1의 수소 가스대 실란 가스의 비율을 갖는 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 0.1 sccm/L 내지 약 0.8 sccm/L, 바람직하게 약 0.32 sccm/L 내지 약 0.45 sccm/L, 더 바람직하게 약 0.35 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 30 sccm/L 내지 약 250 sccm/L, 바람직하게 약 68 sccm/L 내지 약 143 sccm/L, 더 바람직하게 약 71.43 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 인은 약 0.0005 sccm/L 내지 약 0.006 sccm/L, 바람직하게 약 0.0025 sccm/L 내지 약 0.015 sccm/L, 더 바람직하게 약 0.005 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 환언하면, 인이 캐리어 가스 내에 0.5% 몰 농도 또는 체적률로 제공되면, 도펀트/캐리어 가스는 약 0.1 sccm/L 내지 약 5 sccm/L, 바람직하게 약 0.5 sccm/L 내지 약 3 sccm/L, 더 바람직하게 약 0.9 sccm/L 내지 약 1.088 sccm/L 범위의 유동 속도로 제공될 수 있다. 약 1 Torr 내지 약 100 Torr, 바람직하게 약 3 Torr 내지 약 20 Torr, 더 바람직하게 약 4 Torr 내지 약 12 Torr, 더더욱 바람직하게 약 6 Torr 내지 약 9 Torr 범위의 챔버 압력에서 약 100 mW/㎠ 내지 약 900 mW/㎠ 범위, 더 바람직하게 약 370 mW/㎠의 RF 전력을 가하는 것에 약 50 Å/분 또는 그보다 큰, 바람직하게 150 Å/분 또는 그보다 큰 비율에서 약 20% 내지 약 80%, 바람직하게 50% 내지 약 70% 범위의 결정질 비율을 갖는 n-형 미세결정질 층을 증착할 것이다.
n-형 비정질 실리콘 층은 약 20:1 또는 그보다 적은, 바람직하게 약 5.5:1 또는 7.8:1의 수소 가스대 실란 가스의 비율을 갖는 가스 혼합물을 제공함으로써 증착될 수 있다. 실란 가스는 약 0.1 sccm/L 내지 약 10 sccm/L, 바람직하게 약 1 sccm/L 내지 약 10 sccm/L, 더 바람직하게 약 0.1 sccm/L 내지 약 5 sccm/L, 또는 약 0.5 sccm/L 내지 약 3 sccm/L, 더더욱 바람직하게 약 1.42 sccm/L 또는 5.5 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 수소 가스는 약 1 sccm/L 내지 약 40 sccm/L, 바람직하게 약 4 sccm/L 내지 약 40 sccm/L, 더 바람직하게 약 1 sccm/L 내지 10 sccm/L, 더더욱 바람직하게 약 6.42 sccm/L 또는 2.7 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 인은 약 0.0005 sccm/L 내지 약 0.075 sccm/L, 바람직하게 약 0.0005 sccm/L 내지 약 0.0015 sccm/L 또는 약 0.015 sccm/L 내지 약 0.03 sccm/L, 더 바람직하게 약 0.0095 sccm/L 또는 약 0.023 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 인이 캐리어 가스 내에 0.5% 몰 농도 또는 체적률로 제공되면, 도펀트/캐리어 가스 혼합물은 약 0.1 sccm/L 내지 약 15 sccm/L, 바람직하게 약 0.1 sccm/L 내지 약 3 sccm/L, 약 2 sccm/L 내지 약 15 sccm/L, 또는 약 3 sccm/L 내지 약 6 sccm/L, 더 바람직하게 약 1.9 sccm/L 또는 약 4.71 sccm/L의 유동 속도로 제공될 수 있다. 약 0.1 Torr 내지 약 20 Torr, 바람직하게 약 0.5 Torr 내지 약 4 Torr, 더 바람직하게 약 1.5 Torr의 챔버 압력에서 약 25 mW/㎠ 내지 약 250 mW/㎠ 범위, 바람직하게 약 60 mW/㎠, 또는 약 80 mW/㎠의 RF 전력을 가하는 것에 약 100 Å/분 또는 그보다 큰, 바람직하게 200 Å/분 또는 그보다 큰, 더 바람직하게 약 300 Å/분 또는 약 600 Å/분 비율로 n-형 비정질 층을 증착할 것이다.
몇몇 실시예에서, 층들은 높은 비율, 예를 들어 전술한 예들의 상한부에 있는 비율로 도펀트 화합물을 공급함으로써 밀집되게(heavily) 또는 축퇴되게(degenerately) 도프될 수 있다. 축퇴 도핑은 저-저항 접촉 접합(low-resistance contact junction)을 제공함으로써 전하 수집을 개선하는 것으로 생각된다. 축퇴 도핑은 또한 비정질 층과 같은 몇몇 층들의 전도율을 개선하는 것으로도 생각된다.
몇몇 실시예에서, 산소, 탄소, 질소 및 게르마늄과 같은 다른 원소들을 갖는 실리콘 합금이 유용할 수 있다. 이들 다른 원소들은 반응 가스 혼합물을 각각의 소오스로 보충함으로써 실리콘 필름에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 탄소는 메탄(CH4)과 같은 탄소 소오스를 상기 가스 혼합물에 첨가함으로써 추가될 수 있다. 일반적으로, 대부분의 C1-C4 탄화수소들이 탄소 소오스로서 사용될 수 있다. 이와는 달리, 유기실란, 유기실록산, 유기실란올 등과 같은 본 기술 분야에 공지된 유기실리콘 화합물들은 실리콘 소오스 및 탄소 소오스로서의 역할을 할 수 있다. 시릴게르만(silylgermane) 또는 게르밀실란(germylsilan)과 같은 실리콘과 게르마늄을 포함하는 화합물과 함께, 게르만과 유기게르만과 같은 게르마늄 화합물들은 게르마늄 소오스로서의 역할을 할 수 있다. 산소 가스(O2)는 산소 소오스로서의 역할을 할 수 있다. 다른 산소 소오스로는 질소 산화물(아산화질소-N2O, 산화질소-NO, 삼산화이질소-N2O3, 이산화질소-NO2, 사산화이질소-N2O4, 오산화이질소-N2O5, 및 삼산화질소-NO3), 과산화수소(H2O2), 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2), 오존(O3), 산소 원자, 산소 라디칼, 및 알콜(ROH, 여기서 R은 임의의 유기 또는 헤테로-유기 라디칼 족)이 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 질소 소오스에는 질소 가스(N2), 암모니아(NH3), 히드라진(N2H2), 아민(RxNR'3 -x, 여기서 x는 0 내지 3, 그리고 각각 R과 R'은 독립적인 임의의 유기 또는 헤테로-유기 라디칼 족임), 아미드((RCO)XNR'3 -x, 여기서 x는 0 내지 3, 그리고 각각 R과 R'은 독립적인 임의의 유기 또는 헤테로-유기 라디칼 족임), 이미드(RCONCOR', 여기서 R과 R'은 독립적인 임의의 유기 또는 헤테로-유기 라디칼 족임), 에나민(R1R2C=CR3NR4R5, 여기서 R1-R5는 독립적인 임의의 유기 또는 헤테로-유기 라디칼 족임), 그리고 질소 원자와 라디칼이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 또한, 전형적으로 하나 또는 그보다 많은 도프된 실리콘 층(들), 보호 층, 반사 방지 코팅(ARC) 층들 및/또는 금속화 층들을 결정질 실리콘 기판 상에 증착함으로써 형성되는 결정질 실리콘 기반의 태양 전지를 형성하는 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 결정질 태양 전지 제조 공정의 상이한 단계들 중에 결정질 태양 전지 기판 표면으로부터 기타 불순물과 함께, 산화물 층들을 제거하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 비정질 실리콘 층, 결정질 실리콘 층, 고품질의 보호 층 또는 반사 방지 코팅 층과 같은 하나 또는 그보다 많은 층들을 결정질 실리콘 기판 상에 형성하기 이전에 그 기판으로부터 산화물들을 제거하는데 유리할 수 있다. 다른 예에서, 이질 접합(heterojunction) 태양 전지 장치의 부품들을 결정질 실리콘 기판 상에 형성하는데 사용되는 하나 또는 그보다 많은 층들을 형성하기 이전에 그 기판의 표면을 세정하는 것도 바람직하다. 결정질 실리콘 기판 상에 상기 층들을 형성하는데 사용되는 층 형성 공정들은 일반적으로 전술한 공정들과 유사할 것이다. 본 발명의 장점을 갖는 결정질 태양 전지 기판은 단결정질 실리콘, 다중결정질 실리콘, 다결정질 실리콘, 또는 태양광을 전력으로 전환시키는데 사용될 수 있는 다른 유사한 기판 재료로 제조되는 태양 전지 장치의 활성 영역의 일부를 갖는 기판이 포함되나, 이에 한정되지 않는다.
다수의 실시예에서, 예비 세정 공정은 상기 층들의 증착을 위한 기판 및/또는 반응 챔버를 준비하는데 사용될 수 있다고 이해해야 한다. 수소 또는 아르곤 플라즈마 예비처리 공정은 약 10 sccm/L 내지 약 45 sccm/L, 바람직하게 15 sccm/L 내지 약 40 sccm/L, 더 바람직하게 약 20 sccm/L 내지 약 36 sccm/L의 유동 속도 수소 가스 또는 아르곤 가스를 로 처리 챔버로 공급함으로써 기판 및/또는 챔버 벽으로부터 오염물을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 수소 가스는 약 21 sccm/L으로 아르곤은 약 36 sccm/L으로 공급될 수 있다. 상기 처리는 약 10 mW/㎠ 내지 약 250 mW/㎠, 바람직하게 약 25 mW/㎠ 내지 약 250 mW/㎠의 RF 전력을 가함으로써 수행되며, 예를 들어 수소 처리를 위해서는 약 60 mW/㎠ 또는 약 80 mW/㎠, 그리고 아르곤 처리를 위해서는 약 25 mW/㎠의 RF 전력이 가해진다. 다수의 실시예에서 P-형 비정질 실리콘 층을 증착하기 이전에 아르곤 예비처리 공정을, 그리고 다른 형태의 층들을 증착하기 이전에 수소 플라즈마 예비처리 공정을 수행하는 것이 유리할 수 있다.
태양 전지 층들의 건식 세정
상부에 형성되는 자연 산화물 층을 갖는 태양 전지 층이 건식 세정 공정을 사용하여 세정될 수 있다. 일반적으로, 질소 및 불소 함유 가스가 라디칼과 같은 자연적으로 하전된 활성 종들을 형성하기 위해 기판으로부터 이격된 장소에서 해리 에너지에 노출된다. 자연적으로 하전된 활성 종들은 기판 쪽으로 지향되며, 필름을 형성하기 위해 기판 표면과 반응되며, 기판은 이들 필름을 제거하기 위해 열처리된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(100)을 요약한 흐름도이다. 도 1b 내지 도 1d는 방법(100)의 여러 단계에서 태양 전지 기판(150)을 본 개략적인 횡단면도이다. 태양 전지 접합의 층(170)은 태양 전지 기판(160) 상에 형성된다(110). 상기 층(170)은 전술한 층들 중 임의의 층일 수 있다. 다수의 실시예에서, 태양 전지 기판 내에 증착된 층들은 한 처리 위치로부터 다른 처리 위치로 이동 중에 자연 산화물 층과 같은 자연 층(175)을 얻게 될 것이다. 다수의 실시예에서, 이는 p-형 또는 n-형 도프 층과 같은 태양 전지 접합의 마지막 층의 형성 후에 발생할 것이다. 다른 실시예에서, 이는 밀집되게 또는 축퇴되게 도프된 p-형 층이 형성된 이후와 같이, 하나 또는 그보다 많은 전도체 층들을 형성하기 이전에 발생할 것이다. 본 명세서에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시예이 층(170)과 같은 증착 층의 표면을 세정하는 것과 관련하여 설명되었지만, 이러한 구성은 본 발명에서 설명된 장치와 세정 공정들이 설명된 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없는 태양 전지 형성 공정의 임의의 단계들 중에 사용될 수 있기 때문에 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다. 일 실시예에서, 본 발명에서 설명된 공정들은 상부에 층(170)을 증착하기 이전에 결정질 실리콘 기판과 같은 기판(160)의 표면을 준비하는데 사용될 수 있다.
처리 챔버 내의 기판 지지대 상에 기판을 배열한 이후에, 자연 층(175)은 자연 층(175) 상에 얇은 필름(180)을 형성하기 위해 반응 가스에 노출된다(120). 상기 반응 가스는 질소, 불소 및 수소를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 반응 가스는 질소, 불소, 또는 이들 두 원소를 함유하는 중성 라디칼을 포함하며, 내부에 배열된 기판을 갖는 처리 챔버에 제공되며, 기판 쪽으로 지향된다. 얇은 필름은 일반적으로, 자연 층(175)으로부터의 산소와 중성 라디칼과의 반응에 의해 형성되는 고체 화합물을 포함한다.
단계 130에서, 얇은 필름(180)은 상기 층(170)으로부터 이를 제거하기 위해 열처리된다. 몇몇 실시예에서, 열처리는 어닐링 공정일 수 있다. 얇은 필름은 상기 층(170)으로부터 승화되어 없어짐으로써 산소와 기타 불순물을 얻으며, 뒤에 수소 제거된 층(190)을 남긴다. 몇몇 실시예에서, 상기 층(190)은 또한, 열처리(130)된 후에 미량의 불소 원자들과 같은 불소를 가질 수 있다.
처리 챔버 내에서 수행되는 암모니아(NH3)와 삼불화질소(NF3) 가스 혼합물을 사용하여 기판의 표면 상의 자연 산화물을 제거하기 위한 예시적인 반응성 세정 공정들이 이후에 설명될 것이다. 반응성 세정 공정은 기판을 처리 챔버 내측에 위치시킴으로써 시작된다. 처리 중에, 기판은 약 15 ℃ 내지 약 50 ℃ 범위와 같은 약 65 ℃ 미만으로 냉각될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판은 약 22 ℃ 내지 약 40 ℃, 예를 들어 약 35 ℃의 온도로 유지된다. 통상적으로, 기판 지지대는 소정의 기판 온도에 도달하기 위해 약 22 ℃ 미만으로 유지된다. 몇몇 실시예에서, 챔버 벽 상의 반응성 가스로부터 반응성 종의 응축을 방지하기 위해 얇은 필름의 형성 중에 챔버 벽의 온도 미만으로 기판의 온도를 유지하는 것이 유용하다.
암모니아와 삼불화 질소 가스를 포함하는 전구체 가스 혼합물이 세정 가스 혼합물을 형성하기 위해 건식 에칭 챔버 내측으로 유입된다. 상기 챔버 내측으로 유입되는 각각의 가스 양은 변할 수 있으며 예를 들어, 제거될 산화물 층의 두께, 세정될 기판의 형상, 반응성 가스 혼합물의 체적 용량 및 챔버 몸체의 체적 용량을 조정하기 위해 조절될 수 있다. 일면에서, 상기 가스들은 암모니아대 삼불화 질소의 적어도 1:1의 몰비를 갖는 전구체 가스 혼합물을 제공하기 위해 첨가된다. 다른 일면에서, 상기 가스 혼합물의 몰비는 적어도 3:1(암모니아대 삼불화 질소)이다. 바람직하게, 상기 가스들은 약 1:1(암모니아대 삼불화질소) 내지 약 30:1, 바람직하게 약 5:1 내지 약 30:1의 몰비로 건식 에칭 챔버 내로 유입된다. 더더욱 바람직하게, 상기 가스 혼합물의 몰비는 약 5:1(암모니아대 삼불화질소) 내지 약 10:1 범위이다. 상기 가스 혼합물의 몰비는 또한, 약 10:1(암모니아대 삼불화질소) 내지 약 20:1 범위일 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 암모니아와 삼불화질소는 약 5:1의 체적비로 챔버에 제공된다. 이와는 달리, 바람직한 몰비로 예비 혼합된 전구체 가스 혼합물이 반응성 세정 공정 중에 사용될 수 있다.
세정 가스 또는 캐리어 가스도 상기 전구체 가스 혼합물에 첨가될 수 있다. 아르곤, 헬륨, 수소, 질소, 형성 가스, 또는 이의 혼합물과 같은 임의의 적합한 세정/캐리어 가스가 사용될 수 있다. 통상적으로, 전구체 가스 혼합물 내의 암모니아와 삼불화 질소의 체적비는 약 0.05% 내지 약 20% 범위이다. 전구체 가스 혼합물의 나머지는 캐리어 가스일 수 있다. 일 실시예에서, 세정 가스 또는 캐리어 가스는 챔버 몸체 내의 압력을 안정화시키기 위해 반응성 가스보다 먼저 챔버 몸체 내로 유입될 수 있다.
챔버 몸체 내의 작동 압력은 변화될 수 있다. 상기 압력은 약 500 mTorr 내지 약 30 Torr, 바람직하게 약 1 Torr 내지 약 10 Torr, 더 바람직하게 약 3 Torr 내지 6 Torr, 예를 들어 약 3 Torr로 유지될 수 있다. 해리 에너지는 반응성 가스 혼합물을 형성하기 위해 전구체 가스 혼합물에 가해진다. 약 5 와트 내지 약 600 와트 범위 내의 RF 전력이 플라즈마 공동 내에서 전구체 가스 혼합물을 플라즈마로 점화시키기 위해 가해질 수 있다. 바람직하게, RF 전력은 약 100와트 미만이다. 더 바람직하게, 가해질 RF 전력은 약 100 ㎑ 미만, 더더욱 바람직하게 약 50 ㎑ 내지 약 90 ㎑ 범위로 매우 낮다. 대부분의 실시예에서, 기판 표면은 약 3 Å/초 내지 약 10 Å/초 범위, 예를 들어 약 5 Å/초의 비율로 에칭(즉, 어닐링 전구체의 얇은 필름으로의 전환)될 것이다.
플라즈마 에너지는 암모니아와 삼불화질소 가스를, 기판 표면과 반응하는 고 반응성 암모니아 불화물(NH4F) 화합물 및/또는 암모니아 수소 불화물(NH4F-HF)을 형성하도록 조합되는 반응성 종으로 해리시킨다. 상기 가스들은 하전 및 비하전된 반응성 종들을 형성하도록 해리되며, 하전된 종들은 비하전된 반응성 종들을 생성하도록 재결합된다. 일 실시예에서, 반응성 가스 혼합물은 질소, 불소, 및 수소를 포함하며 전하는 없다. 일 실시예에서, 해리 에너지를 전구체 가스 혼합물에 가함으로써 형성된 반응성 가스 혼합물은 반응성 가스 내의 하전된 활성 종들의 적어도 약 90%를 중성화하기에 충분한 임의의 간격 동안 처리 챔버로 유동된다. 다른 실시예에서, 하전된 반응성 종들의 적어도 약 99%가 중성화된다. 일 실시예에서, 캐리어 가스가 건식 에칭 챔버 내측으로 먼저 유입되며, 캐리어 가스의 플라즈마가 생성되며, 그 후에 반응성 가스, 암모니아 및 삼불화질소가 플라즈마에 첨가된다.
이론에 국한되길 바라지 않지만, 에칭 가스인 NH4F 및/또는 NH4F-HF가 자연 산화물 표면과 반응하여 암모니아 헥사플루오로실리케이트((NH4)2SiF6), 암모니아 및 물을 형성하지만 산소 가스를 방출하는 것으로 여겨진다. 암모니아와 물은 처리 조건에서 증기이며 챔버에 부착된 진공 펌프에 의해 챔버로부터 제거된다. 암모니아 헥사플루오로실리케이트의 얇은 필름은 기판 표면 뒤에 남겨된다.
기판 표면 상의 암모니아 헥사플루오로실리케이트의 얇은 필름은 어닐링 공정 중에 하부 기판 표면을 노출시키기 위해 제거될 수 있다. 처리 챔버는 암모니아 헥사플루오로실리케이트의 얇은 필름을 휘발성 SiF4, NH3, 및 HF 생성물로 해리 또는 승화시키기 위해 열을 방출한다. 상기 휘발성 생성물은 그 후 상기 시스템에 부착된 진공 펌프에 의해 챔버로부터 제거된다. 일 실시에에서, 기판으로부터 얇은 필름을 효과적으로 승화 및 제거시키기 위해 약 75 ℃의 기판 온도가 사용된다. 바람직하게, 약 115 ℃ 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 120 ℃와 같은 약 100 ℃ 또는 그보다 높은 온도가 사용된다. 온도가 높을수록 승화를 더 빠르게 촉진한다. 일 실시예에서, 가스 분배판은 기판을 어닐링하기 위해 약 180 ℃의 온도로 가열되며 기판으로부터 약 100 mils 이격된다. 일단 필름이 기판으로부터 제거되면, 챔버는 세정된 기판을 제거하기 이전에 세정되고 배기된다. 어닐링 공정 중에, 기판은 실시예에 따라 진공 상태로 유지되거나 수소 가스에 노출될 수 있다. 얇은 필름의 제거로 기판 표면으로부터 산소를 제거하고 기판 표면에 수소, 불소, 또는 이들 모두를 축적시킨다.
몇몇 실시예에서, 어닐링 공정은 세정 필름이 증착되는 측과 반대에 있는 기판의 측에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 기판의 제 1 측이 전술한 중성 라디칼 건식 세정 공정에 노출되어 얇은 필름이 제 1 측에 형성되면, 상기 제 1측과 반대인 기판의 제 2 측이 어닐링 공정을 수행하기 위해 가열될 수 있다. 제 2 측으로부터의 어닐링은 제 1 측 상의 얇은 필름이 승화되기 때문에 상기 층 내의 결정 격자의 정렬 및 확산을 촉진시킴으로써 세정에 노출되는 상기 층의 결정화도를 개선할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 처리 가스를 수소(H2)로 보충하는 것이 유용할 수 있다. 처리 가스에 수소를 첨가하는 것은 반응 가스 내의 수소 라디칼과 불화 수소의 농도를 향상시킨다. 반응 혼합물 내에 이들 두 종들의 존재는 불화 암모니아 종들이 기판 표면 상에 헥사플루오로실리케이트를 형성하는 동안, 도프된 실리콘 층들의 부분들을 에칭할 것이다. 이는 세정을 개선할 수 있으며, 또한 실시예에 필요하다면 기판의 표면 모노층(monolayer)으로부터 도펀트의 제거를 수행할 수 있다. 기판의 표면 모노층으로부터 도펀트를 제거하는 것은 두 개의 층들 사이의 계면에서의 전기 특성의 유연한 전이를 개선함으로써 몇몇 실시예에서 유용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 약 0.1 내지 약 1.0 범위의 H2:NH3의 몰비가 건식 세정 공정 중에 표면의 적당한 에칭을 향상시키는데 사용될 수 있으며, 높은 몰비는 에칭을 많거나 빠르게 하는 원인이 된다. 반응성 가스 혼합물 내의 수소대 암모니아의 몰비는 도프된 실리콘 층들대 실리콘 산화물 층들을 에칭하기 위한 가스의 선택도를 제어한다. 수소대 암모니아의 몰비를 증가시키는 것은 산화물 층에 대한 도프된 층, 그리고 이와는 반대로의 에칭을 더 빠르게 한다. 수소의 첨가도 도프된 실리콘 층들을 에칭시키는 반응성 가스 혼합물 내에 수소가 HF를 형성하기 때문에, 산화물에 대한 도프된 실리콘 층들의 선택적 에칭을 가능하게 한다.
질소와 수소 가스는 몇몇 실시예에서 암모니아를 대신할 수 있다. 해리시, 질소와 수소는 전술한 암모니아 라디칼을 형성하도록 결합될 수 있다. 약 3:1의 몰비로 수소와 질소를 제공하는 것은 일정한 압력과 전력값에서 암모니아의 효과와 유사할 것이다. 상기 비율을 변경하는 것에 의해 실시예에 따라 유리한 측면-효과(side-effect)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도프 또는 밀집되게 도프된 표면을 세정할 때, 보다 높은 비율의 수소는 도펀트를 제거하기 위한 더 많은 수소 라디칼을 제공함으로써 도프된 표면의 에칭률을 개선할 수 있다.
본 발명에서 설명된 공정들은 다단계 제작시 결정질 또는 얇은 필름 태양 전지의 표면들을 세정하는데 유용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 세정될 층은 p-형 도프된 실리콘 층, 진성 실리콘 층, 또는 n-형 도프된 실리콘 층과 같은 태양전지 부분을 형성하는 p-i-n 접합의 층일 수 있다. 예를 들어, 제 1 p-i-n 접합의 마지막 층은 임의의 얇은 필름 태양 전지 장치 내에 제 2 p-i-n 접합을 형성하기 이전에 전술한 실시예에 따라 처리될 수 있다. 또한, 밀집 도프된 p-형 층, 또는 축퇴 도프된 p-형 층이 보호 층을 형성하기 이전에 세정될 수 있다. 세정 후에 미량의 불소와 수소로 밀집 도프된 p-형 층을 제거하는 것은 보호 층의 형성에 도움을 주는 것으로 여겨진다.
장치
선택적인 에칭 공정은 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 이용가능한 SICONI(등록상표) 챔버와 같은 진공 챔버를 사용하여 수행될 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 챔버(200)의 부분 횡단면도이다. 본 실시예에서, 처리 챔버(200)는 챔버 몸체(209)의 상단부에 배열되는 리드 조립체(250), 및 챔버 몸체(209) 내에 적어도 부분적으로 배열되는 지지 조립체(211)를 포함한다. 처리 챔버(200) 및 관련 소프트웨어는 바람직하게, 예를 들어 알루미늄, 양극 산화 처리된 알루미늄, 니켈 도금된 알루미늄,니켈 도금된 알루미늄 6061-T6, 스테인리스 스틸, 및 이들의 조합물과 합금과 같은 하나 또는 그보다 많은 프로세스-호환 재료로 형성된다.
챔버 몸체(209)는 처리 챔버(200)의 내측으로의 접근을 제공하기 위해 측벽 내에 형성되는 슬릿 밸브 개구(205)를 포함한다. 슬릿 밸브 개구(205)는 적합한 기판 처리 로봇(도시 않음)에 의해 챔버 몸체(209)의 내측으로의 접근을 허용하도록 선택적으로 개폐된다. 일 실시예에서, 기판은 슬릿 밸브 개구(205)를 통해 인접 이송 챔버 및/또는 로드-록 챔버, 또는 클러스터 툴 내의 다른 챔버로 처리 챔버(200)의 내외측으로 이송될 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 챔버 몸체(209)는 열 전달 유체를 유동시키기 위해 내부에 형성된 채널(216)을 포함한다. 열 전달 유체는 가열 유체 또는 냉각제일 수 있으며 기판 처리 및 이송 중에 챔버 몸체(209)의 온도를 제어하는데 사용된다. 챔버 몸체(209)의 온도는 챔버 벽 상의 가스 또는 부산물의 원하지 않는 응축을 방지하도록 선택된다. 예시적인 열전달 유체에는 물, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 예시적인 열전달 유체에는 질소 가스도 포함된다.
챔버 몸체(209)는 지지 조립체(211)를 에워싸는 라이너(204)를 더 포함할 수 있다. 라이너(204)는 바람직하게, 유지 보수 및 세정을 위해 제거될 수 있다. 라이너(204)는 알루미늄과 같은 금속, 또는 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 라이너(204)는 임의의 프로세스 호환 재료일 수 있다. 라이너(204)는 상부에 증착된 임의의 재료의 부착을 증가시키도록 비드 브래스팅 처리됨으로써, 처리 챔버(200)의 오염을 초래하는 재료의 박리 현상을 방지할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 라이너(204)는 하나 또는 그보다 많은 구멍(201) 및 진공 시스템과 유체 소통되는 내부에 형성된 펌핑 채널(202)을 포함한다. 상기 구멍(201)은 펌핑 채널(202) 내측으로의 가스 유동로를 제공하며, 이는 처리 챔버(200) 내부의 가스 배출을 제공한다.
진공 시스템은 처리 챔버(200)를 통한 가스의 유출을 조절하기 위한 진공 펌프(226) 및 드로틀 밸브(223)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(226)는 챔버 몸체(209) 상에 배열된 진공 포트(218)에 연결됨으로써, 라이너(204) 내에 형성된 펌핑 채널(202)과 유체 소통된다. 용어 "가스" 및 "가스들"은 달리 언급하지 않는 한 교체가능하게 사용되며, 하나 또는 그보다 많은 전구체, 반응물, 촉매, 캐리어, 정화제, 세정제, 이들의 조합물뿐만 아니라, 챔버 몸체(209) 내측으로 유입되는 임의의 다른 유체를 지칭한다.
도 2의 실시예에서, 라이너(204)는 상부(228) 및 하부(229)를 포함한다. 챔버 몸체(209) 상의 측벽에 배열되는 슬릿 밸브 개구(205)와 정렬되는 구멍(206)은 라이너(204) 내부에 형성되어 챔버 몸체(209) 내외로 기판의 진출입을 가능하게 한다. 통상적으로, 펌핑 채널(202)은 상부(228) 내에 형성된다. 상부(228)는 또한, 펌핑 채널(202) 내측으로 가스의 통로 또는 유동로를 제공하기 위해 관통 형성되는 하나 또는 그보다 많은 구멍(201)도 포함한다.
상기 구멍(201)은 챔버 몸체(209) 내의 처리 영역(203)과 펌핑 채널(202)이 유체 소통될 수 있게 한다. 처리 영역(203)은 리드 조립체(250)의 하부면 및 지지 조립체(211)의 상부면에 의해 한정되며, 라이너(204)에 의해 에워싸여 있다. 구멍(201)은 균일한 크기이며 라이너(204) 주위에 균등하게 이격되어 있다. 그러나, 구멍에 대한 임의의 수, 위치, 크기 또는 형상도 사용될 수 있으며, 이들 각각의 설계 변수는 이후에 더 상세히 설명하는 바와 같이, 기판 수용면을 가로지르는 가스의 바람직한 유동 패턴에 따라 변경될 수 있다. 또한, 구멍(201)의 크기, 수 및 위치는 처리 챔버(200)를 빠져 나가는 가스의 균일한 흐름을 달성하도록 구성된다. 또한, 구멍 크기 및 위치는 챔버(200)로부터 가스의 신속한 배출을 촉진시키기 위해 신속한 펌핑 또는 큰 용량의 펌핑을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진공 포트(218)에 근접한 구멍(201)의 수와 크기는 진공 포트(218)로부터 멀리 떨어져 위치된 구멍(201)의 크기보다 작을 수 있다.
라이너(204)의 상부(229)는 내부에 배열되는 유동로 또는 진공 채널(231)을 포함한다. 진공 채널(231)은 전술한 진공 시스템과 유체 소통된다. 진공 채널(231)은 또한, 라이너(204)의 외경에 형성되고 진공 채널(231)과 펌핑 채널(202)을 연결하는 리세스 또는 포트(도 2의 횡단면도에 도시되지 않음)를 경유해 펌핑 채널(202)과도 유체 소통된다. 일반적으로, 상부(228) 및 하부(229) 사이의 라이너(204)의 외경에는 그와 같은 두 개의 입구가 형성된다. 상기 입구는 펌핑 채널(202)과 진공 채널(231) 사이에 유동로를 제공한다. 각각의 입구의 크기와 위치는 설계 사항이며, 소정 필름의 화학량론, 형성될 장치의 형상, 처리 챔버(200)의 체적 용량뿐만 아니라 그에 연결되는 진공 시스템의 성능에 의해 결정된다. 통상적으로, 상기 입구들은 서로 반대로 또는 라이너(204)의 외경 주위에 180도 이격되게 배열된다.
작동시, 처리 챔버(200)를 이탈하는 하나 또는 그보다 많은 가스들은 라이너(204)의 상부(228)를 관통해 형성된 구멍(201)을 통해 펌핑 채널(202)로 흐른다. 그 후 가스는 펌핑 채널(202) 및 진공 채널(231) 내로 흐른다. 가스는 진공 포트(218)를 통해 진공 펌프(226) 내측으로 진공 채널(231)을 빠져 나온다.
지지 조립체(211)는 챔버 몸체(209) 내에 부분적으로 배열되며 처리를 위한 기판을 위치시킨다. 지지 부재(217)를 포함하는 지지 조립체(211)는 벨로우즈(224)에 의해 둘러싸인 샤프트(222)에 의해 승강된다. 채널 몸체(209)는 그의 측벽 내에 형성된 슬릿 밸브 개구(205)를 포함하여 처리 챔버(200) 내측으로의 접근을 제공한다. 슬릿 밸브 개구(205)는 기판 취급 로봇(도시 않음)에 의해 챔버 몸체(209) 내측으로의 접근을 허용하도록 선택적으로 개폐된다. 일 실시예에서, 기판은 슬릿 밸브 개구(205)를 통해 인접 이송 챔버 및/또는 로드록 챔버(도시 않음), 또는 클러스터 툴 내의 다른 챔버로 처리 챔버(200) 내외측으로 이송될 수 있다. 예시적인 클러스터 툴에는 미국 캘리포니아 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 이용 가능한 PRODUCER(등록상표), CENTURA(등록상표), ENDURA(등록상표), 및 ENDURA SL(등록상표) 플랫폼이 포함되나, 이에 한정되지 않는다.
챔버 몸체(209)는 또한, 열전달 유체를 유동시키기 위해 내부에 형성된 채널(216)을 포함한다. 열전달 유체는 가열 유체 또는 냉각제일 수 있으며 기판 처리 및 기판 이송 중에 챔버 몸체(209)의 온도를 제어하는데 사용된다. 챔버 몸체(209)의 온도는 챔버 벽들 상의 가스 또는 부산물의 원하지 않는 응축을 방지하도록 선택된다. 예시적인 열전달 유체에는 물, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 예시적인 열전달 유체에는 또한, 질소 가스도 포함된다.
챔버 몸체(209)는 지지 조립체(211)를 에워싸는 라이너(204)를 더 포함하며 유지 보수 및 세정을 위해 제거될 수 있다. 라이너(204)는 알루미늄과 같은 금속, 또는 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 호환 가능한 다른 재료가 처리 중에 사용될 수 있다. 라이너(204)는 상부에 증착된 임의의 재료의 부착을 증가시키도록 비드 브래스팅 처리됨으로써, 처리 챔버(200)의 오염을 초래하는 재료의 박리 현상을 방지할 수 있다. 라이너(204)는 통상적으로, 하나 또는 그보다 많은 구멍(201) 및 진공 시스템과 유체 소통되는 내부에 형성된 펌핑 채널(202)을 포함한다. 상기 구멍(201)은 펌핑 채널(202) 내측으로의 가스 유동로를 제공하며, 상기 펌핑 채널은 라이너(204)를 통한 유동로를 제공하여 가스가 처리 챔버(200)를 빠져 나올 수 있다.
진공 시스템은 처리 챔버(200)를 통한 가스의 유출을 조절하기 위한 진공 펌프(226) 및 드로틀 밸브(223)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(226)는 챔버 몸체(209) 상에 배열된 진공 포트(218)에 연결되며, 라이너(204) 내에 형성된 펌핑 채널(202)과 유체 소통된다. 진공 펌프(226) 및 챔버 몸체(209)는 처리 챔버(200) 내의 가스의 유동을 조절하기 위해 드로틀 밸브(223)에 의해 선택적으로 차단된다. 용어 "가스" 및 "가스들"은 달리 언급하지 않는 한 교체가능하게 사용되며, 하나 또는 그보다 많은 전구체, 반응물, 촉매, 캐리어, 정화제, 세정제, 이들의 조합물뿐만 아니라, 챔버 몸체(209) 내측으로 유입되는 임의의 다른 유체를 지칭한다.
리드 조립체(250)는 이들 사이에 플라즈마 영역 또는 공동을 형성하도록 구성되는 적어도 두 개의 적층된 구성 요소들을 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 리드 조립체(250)는 제 2 전극("하부 전극") 위에 수직으로 배열되는 제 1 전극(210)("상부 전극")을 포함하며 이들 사이에 플라즈마 영역 또는 공동(225)을 한정한다. 제 1 전극(210)은 RF 전력 공급원과 같은 전력 소오스(215)에 연결되며, 제 2 전극(232)은 접지 연결되어 두 개의 전극(210,232) 사이에 전기 용량을 형성한다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 리드 조립체(250)는 제 1 전극(210)의 상부 섹션(213) 내에 적어도 부분적으로 형성되는 하나 또는 그보다 많은 가스 입구(212)(단지 하나만 도시됨)를 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 처리 가스는 하나 또는 그보다 많은 가스 입구(212)를 경유하여 리드 조립체(250)로 유입된다. 하나 또는 그보다 많은 가스 입구(212)는 그의 제 1 단부에서 플라즈마 공동(225)과 유체 소통되며, 제 2 단부에서 하나 또는 그보다 많은 가스 소오스 및/또는 가스 혼합기와 같은 다른 가스 분배 구성요소들에 연결된다. 하나 또는 그보다 많은 가스 입구(212)의 제 1 단부는 확장 섹션(220)의 내경(230)의 최상부 지점에서 플라즈마 공동(225) 내측으로 개방될 수 있다. 유사하게, 하나 또는 그보다 많은 가스 입구(212)의 제 1 단부는 확장 섹션(220)의 내경(230)을 따른 임의의 높이 간격에서 플라즈마 공동(225) 내측으로 개방될 수 있다. 도시되지 않았지만, 두 개의 가스 입구(212)가 확장 섹션(220)의 반대 쪽에 배열되어 플라즈마 공동(225) 내에 가스를 혼합하는데 도움을 주는 확장 섹션(220) 내측으로의 와류 유동 패턴 또는 "소용돌이" 유동을 형성한다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 제 1 전극(210)은 플라즈마 공동(225)을 수용하는 확장 섹션(220)을 가진다. 확장 섹션(220)은 전술한 바와 같이 가스 입구(212)와 유체 소통된다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 확장 섹션(220)은 그의 상부(220A)로부터 하부(220B)로 점진적으로 증가하는 내측면 또는 직경(230)을 가지는 환형 부재이다. 그와 같이, 제 1 전극(210)과 제 2 전극 사이의 거리는 가변적이다. 그와 같은 가변 거리는 플라즈마 공동(225) 내에서 생성되는 플라즈마의 형성 및 안정화를 제어하는데 도움을 준다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 확장 섹션(220)은 원뿐 또는 "깔대기"와 유사하다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 확장 섹션(220)의 내측면(230)은 확장 섹션(220)의 상부(220A)로부터 하부(220B)로 점진적으로 경사져 있다. 내경(230)의 슬로프 또는 각도는 공정 요건 및/또는 공정 제약에 따라 변화될 수 있다. 확장 섹션(220)의 길이 또는 높이도 특정 공정 요건 및/또는 공정 제약에 따라 변화될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 내경(230)의 슬로프 또는 확장 섹션(220)의 높이 또는 이들 둘 모두는 처리에 필요한 플라즈마의 체적에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 내경(230)의 슬로프는 적어도 1:1, 적어도 1.5:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 또는 적어도 10:1이다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 내경(230)의 슬로프는 낮게는 2:1에서 높게는 20:1 범위일 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 확장 섹션(220)은 도면에 도시되지 않았지만 곡선 또는 아크 형상일 수 있다. 예를 들어, 확장 섹션(220)의 내측면(230)은 볼록 또는 오목 형상이 되도록 곡선 또는 아크 형상을 가질 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 확장 섹션(220)의 내측면(230)은 각각 경사진, 테이퍼진, 볼록 또는 오목 형상인 복수의 섹션들을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 전극(210)의 확장 섹션(220)은 제 1 전극(210)의 점진적으로 증가하는 내측면(230)으로 인해 제 1 전극(230)과 제 2 전극(232) 사이의 수직 거리를 변경한다. 그러한 변경가능한 거리는 플라즈마 공동(225) 내의 전력 레벨과 직접적으로 관련된다. 이론에 한정되길 원하지 않지만, 두 개의 전극(210,232) 사이의 거리의 변화는 전체 플라즈마 공동(225)이 아닌 플라즈마 공동(225)의 일부분 내에서 플라즈마가 자체적으로 지속되는데 필요한 전력 레벨을 발견할 수 있게 한다. 그러므로 플라즈마 공동(225) 내의 플라즈마는 압력에 덜 의존하여, 더 넓은 개방 윈도우 내에서 플라즈마가 생성되어 지속될 수 있게 한다. 그와 같이, 더욱 재현성 있고 신뢰성 있는 플라즈마가 리드 조립체(25) 내에 형성될 수 있다.
제 1 전극(210)은 예를 들어, 알루미늄, 양극 산화 처리된 알루미늄, 니켈 도금된 알루미늄, 니켈 도금된 알루미늄 6061-T6, 스테인리스 스틸뿐만 아니라 이들의 조합물 또는 합금과 같은 임의의 프로세스 호환가능한 재료로 구성될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 제 1 전극(210) 전체 도는 모든 부분들은 원하지 않는 입자 형성을 감소시키기 위해 니켈 코팅된다. 바람직하게, 확장 섹션(220)의 적어도 내측면(230)은 니켈 도금된다.
제 2 전극(232)은 하나 또는 그보다 많은 적층 판을 포함할 수 있다. 두 개 또는 그보다 많은 판이 바람직하다면, 상기 판들은 서로 전기 연결되어야 한다. 각각의 판들은 플라즈마 공동으로부터의 하나 또는 그보다 많은 가스들이 관통해 유동될 수 있게 하는 복수의 구멍 또는 가스 통로를 포함해야 한다.
리드 조립체(250)는 제 2 전극(232)으로부터 제 1 전극(210)을 전기 절연시키기 위한 절연 링(24)을 더 포함할 수 있다. 절연 링(240)은 알루미늄 산화물 또는 임의의 다른 절연성, 프로세스 호환가능한 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게, 절연 링(240)은 적어도 확장 섹션(220)을 에워싸거나 실질적으로 에워싸고 있다.
제 2 전극(232)은 상부 판(260), 분배 판(270) 및 차단 판(280)을 포함한다. 상부 판(260), 분배 판(270) 및 차단 판(280)은 챔버 몸체(209)에 연결된 리드 림(290) 상에 적층 또는 배열된다. 힌지 조립체(도시 않음)는 리드 림(290)을 챔버 몸체(209)에 연결하는데 사용될 수 있다. 리드 림(290)은 열전달 매체를 수용하기 위한 매설형 채널 또는 통로(292)를 포함할 수 있다. 열전달 매체는 공정 요건에 따라 가열, 냉각, 또는 그 두 목적을 위해 사용될 수 있다. 예시적인 열전달 매체는 위에 언급되어 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 상부 판(260)은 플라즈마 공동(225)으로부터의 가스가 관통해 흐를 수 있게 하도록 플라즈마 공동(225) 아래에 형성된 복수의 가스 통로 또는 구멍(265)을 포함한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 상부 판(260)은 제 1 전극(210)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된 오목부(262)를 포함할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 구멍(265)은 오목부(262) 아래의 상부 판(260)의 횡단면을 관통하고 있다. 상부 판(260)의 오목부(262)는 이들 사이에 보다 양호한 밀봉을 제공하기 위해 단차 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 상부 판(260)의 외경은 분배 판(270)의 외경이 장착 또는 놓이도록 설계될 수 있다. 탄성 중합체 O링(263)과 같은 O링 형태의 시일이 상부 판(260)의 오목부(262) 내에 적어도 부분적으로 배열됨으로써 제 1 전극(210)과의 액밀 접촉(fluid-tight)을 가능하게 한다. 유사하게, O형 시일(266)은 상부 판(260) 및 분배 판(270)의 외경들 사이에 액밀 접촉을 제공하는데 사용될 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 분배 판(270)은 실질적으로 디스크 형상이며 가스의 흐름을 제공하기 위한 복수의 구멍(275) 또는 통로를 포함한다. 구멍(275)은 처리될 기판이 위치되는 챔버 몸체(209)로 제어되고 균일한 유동 분배를 제공하기 위한 크기로 분배 판(270) 주위에 위치될 수 있다. 또한, 구멍(275)은 유동 가스의 속도 프로파일을 늦추거나 재지향시킬 뿐만 아니라, 기판 표면 전체에 걸친 가스의 균일한 분배를 위해 가스의 유동을 균일하게 분포시킴으로써 가스가 기판 표면에 직접 충돌하는 것을 방지한다.
분배 판(270)은 또한, 그의 외경에 형성된 환형 장착 플랜지(272)를 포함할 수 있다. 장착 플랜지(272)는 리드 림(290)의 상부 표면 상에 놓여질 수 있는 크기이다. 탄성 중합체 O형 링과 같은 O형 링은 리드 림(290)과의 액밀 접촉을 보장하기 위해 환형 장착 플랜지(272) 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 분배 판(270)은 리드 조립체(250)의 온도 제어를 제공하기 위해 가열기 또는 가열 유체를 수용하기 위한 하나 또는 그보다 많은 매설형 채널 또는 통로(274)를 포함한다. 전술한 리드 조립체(250)와 유사하게, 저항 가열 부재가 분배 판(270)을 가열하기 위해 통로(274) 내에 삽입될 수 있다. 열전쌍이 분배 판(270)에 연결되어 분배 판의 온도를 조절할 수 있다. 열전쌍은 전술한 바와 같이, 가열 부재에 가해지는 전류를 제어하기 위해 피드백 루프로 사용될 수 있다.
이와는 달리, 열전달 매체는 통로(274)를 통과할 수 있다. 하나 도는 그보다 많은 통로(274)는 챔버 몸체(209) 내의 공정 요건에 따라 분배 판(270)의 보다 양호한 온도 제어를 위해 필요하다면 냉각 매체를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 예를 들어 질소, 물, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물과 같은 열전달 매체가 사용될 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 리드 조립체(250)는 하나 또는 그보다 많은 가열 램프(도시 않음)를 사용하여 가열될 수 있다. 통상적으로, 가열 램프는 분배 판(270)의 상부면 주위에 배열되어서 분배 판(270)을 포함하는 리드 조립체(250)의 구성 요소들을 복사에 의해 가열한다.
차단 판(280)은 선택적이며 상부 판(260)과 분배 판(270) 사이에 배열될 수 있다. 바람직하게, 차단 판(280)은 상부 판(260)의 하부면에 제거가능하게 장착된다. 차단 판(280)은 상부 판(260)과 양호하게 열적 및 전기 접촉되어야 한다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 차단 판(280)은 볼트 또는 유사한 체결기를 사용하여 상부 판(260)에 연결될 수 있다. 차단 판(280)은 또한, 상부 판(260)의 외경에 나사 또는 스크류 결합될 수 있다.
차단 판(280)은 상부 판(260)으로부터 분배 판(270)으로의 복수의 가스 통로를 제공하기 위한 복수의 구멍(285)을 포함한다. 구멍(285)은 분배 판(270)에 제어되고 균일한 유동 분포를 제공할 수 있는 크기로 차단 판(280) 주위에 위치된다.
플라즈마 공동(225) 내에 플라즈마를 제한시키고 그 제한된 플라즈마의 중앙 위치는 챔버 몸체(209) 내측으로 해리 가스(들)의 균일하고 재현성 있는 분배를 가능하게 한다. 특히, 플라즈마 공동(225)을 이탈하는 가스는 상부 판(260)의 구멍(265)을 통해 차단 판(280)의 상부면으로 유동한다. 차단 판(280)의 구멍(285)은 챔버 몸체(209) 내의 기판과 접촉하기 이전에 가스가 분배 판(209)의 구멍(275)을 통해 더 분배되는 분배 판(270)의 배면으로 가스를 분배한다. 이것은 중앙에 위치된 플라즈마 공동(225) 내에 플라즈마를 국한시킨 것과 제 1 전극(210)과 제 2 전극(232) 사이의 가변 길이가 리드 조립체(250) 내에 안정하고 신뢰성 있는 플라즈마를 생성한 것으로 여겨진다.
지지 조립체(211)는 챔버 몸체(209) 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 지지 조립체(211)는 챔버 몸체(209) 내에서의 처리를 위해 기판(본 도면에서 도시 않음)을 지지하기 위한 지지 부재(217)를 포함할 수 있다. 지지 부재(217)는 챔버 몸체(209)의 바닥면에 형성된 중앙에 위치된 개구(221)를 통해 연장하는 샤프트(222)를 통해 리프트 기구(227)에 연결될 수 있다. 리프트 기구(227)는 샤프트(222) 주위로부터 진공 누출을 방지하는 벨로우즈(224)에 의해 챔버 몸체(209)에 가요성 있게 밀봉될 수 있다. 리프트 기구(227)는 처리 위치와 하부의 이송 위치 사이에서 지지 부재(217)가 챔버 몸체(209) 내에서 수직으로 이동될 수 있게 한다. 이송 위치는 챔버 몸체(209)의 측벽 내에 형성된 슬릿 밸브(205)의 개구 조금 아래이다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 지지 부재(217)는 그 상부에서 처리될 기판을 지지하기 위해 평탄한 원형 표면 또는 실질적으로 평탄한 원형 표면을 가진다. 지지 부재(217)는 바람직하게 알루미늄으로 구성된다. 지지 부재(217)는 기판의 배면 오염을 감소시키기 위해 예를 들어, 실리콘 또는 세라믹 재료와 같은 몇몇 다른 재료로 제조된 제거가능한 상부 판(233)을 포함할 수 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 지지 부재(217) 또는 상부 판(233)은 그의 상부면 상에 배열되는 복수의 연장부 또는 딤플(dimple; 도시 않음)을 포함할 수 있다. 상기 딤플은 상부 판(233)이 바람직하지 않다면, 지지 부재(217)의 상부면 상에 배열될 수 있다. 상기 딤플은 최소 접촉이 바람직하다면, 기판의 하부면과 지지 부재(211)의 지지면 사이(즉, 지지 부재(217) 또는 상부 판(233))에 최소 접촉을 제공한다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 기판(도시 않음)은 진공 척을 사용하여 지지 조립체(211)에 고정될 수 있다. 상부 판(233)은 지지 부재(217) 내에 형성된 하나 또는 그보다 홈(235)과 유체 소통되는 복수의 구멍(234)을 포함할 수 있다. 홈(235)은 샤프트(222)와 지지 부재(217) 내에 배열된 진공 도관(236)을 통해 진공 펌프(도시 않음)와 유체 소통된다. 일정한 조건 하에서, 진공 도관(236)은 퍼지 가스를 지지 부재(217)의 표면에 공급하여 기판이 지지 부재(217) 상에 배열되지 않을 때 증착을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 진공 도관(236)은 반응 가스 또는 부산물이 기판의 배면과 접촉하는 것을 방지하기 위해 처리 중에 퍼지 가스를 통과시킬 수도 있다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 기판(도시 않음)은 정전 척을 사용하여 지지 부재(217)에 고정될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 기판은 종래의 클램프 링과 같은 기계식 클램프(도시 않음)에 의해 지지 부재(217) 상의 제 위치에 유지될 수 있다.
바람직하게, 기판은 정전 척을 사용하여 고정된다. 정전 척은 통상적으로, 지지 부재(217)의 상부면 상에 위치되거나 지지 부재(217)의 일체형 부품으로서 형성될 수 있는 전극(도시 않음)을 에워싸고 있는 적어도 유전체 재료를 포함한다. 정전 척의 유전체 부분은 기판으로부터 그리고 지지 부재(211)의 나머지 부분으로부터 척 전극을 전기 절연한다.
하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 척 유전체의 주변부는 기판의 주변부보다 조금 더 적다. 환언하면, 기판은 척 유전체의 주변부와 조금 중복됨으로써 기판이 척 상에 위치될 때 중심과 오정렬되더라도 척 유전체가 기판에 의해 완전히 덮힌 상태를 유지할 것이다. 기판이 척 유전체를 완전히 덮는다고 추정하면 챔버 몸체(209) 내의 기판 손상이나 잠재적인 부식에 대한 노출로부터 기판이 척을 차단하는 것을 보장한다.
정전 척을 작동시키기 위한 전압은 별도의 "척" 전력 공급원(도시 않음)에 의해 공급될 수 있다. 척 전력 공급원의 하나의 출력 터미널은 척 전극에 연결된다. 다른 출력 터미널은 통상적으로 전기 접지에 연결되나, 이와는 달리 지지 부재(211)의 금속 몸체부에 연결될 수 있다. 작동시, 기판은 유전체 부분과 접촉되게 놓이며, 직류 전압이 전극 상에 놓여 기판을 지지 부재(217)의 상부면에 부착시키기 위한 정전기적 인력 또는 바이어스를 생성한다.
지지 부재(217)는 리프트 핀(207)을 수용하도록 관통 형성된 하나 또는 그보다 많은 보어(208)를 포함할 수 있다. 각각의 리프트 핀(207)은 통상적으로 세라믹 또는 세라믹 함유 재료로 구성되며, 기판-취급 및 이송을 위해 사용된다. 각각의 리프트 핀(207)은 보어(208) 내에 미끄럼 가능하게 장착된다. 일면에서, 상기 보어(208)는 세라믹 슬리브와 정렬됨으로써 리프트 핀(207)의 자유로운 미끄럼을 돕는다. 리프트 핀(207)은 챔버 몸체(209) 내에 배열된 환형 리프트 링(219)과 결합함으로써 각각의 보어(208) 내에서 이동할 수 있다. 리프트 링(219)은 리프트 링(219)이 상부 위치에 있을 때 리프트 핀(207)의 상부면이 지지 부재(217)의 기판 상부면 위에 위치될 수 있도록 이동 가능하다. 역으로, 리프트 핀(207)의 상부면은 리프트 링(219)이 하부 위치에 있을 때 지지 부재(217)의 기판 지지면 아래에 위치된다. 따라서, 각각의 리프핀(207)의 일부는 리프트 링(219)이 하부 위치 또는 상부 위치로 이동할 때 지지 부재(217) 내의 각각의 보어(208)를 통과한다.
작동시, 리프트 핀(207)은 기판의 하부면에 대해 밀려서 지지 부재(217)로부터 기판을 들어올린다. 역으로, 리프트 핀(207)은 기판을 낮추기 위해 작동되지 않음으로써 기판을 지지 부재(217) 상에 놓아둔다. 리프트 핀(207)은 핀(207)이 지지 부재(217)로부터 떨어지는 것을 방지하기 위한 커다란 상단부 또는 원추형 헤드를 포함할 수 있다. 다른 핀의 설계도 사용될 수 있으며 이는 본 기술 분야의 당업자들에게 공지되어 있다.
일 실시예에서, 하나 또는 그보다 많은 리프트 핀(207)은 지지될 때 기판이 미끄럼하는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지 또는 고 마찰재로 제조되는 상부에 배열되는 코팅 또는 부착물을 포함한다. 바람직한 재료는 처리 챔버(200) 내에 오염물을 형성하여 기판 배면을 손상 또는 스크래치를 형성하지 않는 고온 폴리머 재료이다. 바람직한 코팅 또는 부착물은 듀퐁(DuPont)으로부터 이용가능한 KALREZ(등록상표) 코팅이다.
리프트 링(210)을 구동시키기 위해, 종래의 공압식 실린더 또는 스텝 모터(도시 않음)와 같은 작동기가 일반적으로 사용된다. 스텝 모터 또는 실린더는 기판을 승강시키는 리프트 핀(207)을 차례로 구동시키는 리프트 링(219)을 상하 위치로 구동시킨다. 특정 실시예에서, 기판(도시 않음)은 리프트 링(219)으로부터 돌출하며 대략 120도 이격되게 배열되는 3 개의 리프트 핀(207: 본 도면에 도시 않음)에 의해 지지 부재(217) 상에 지지된다.
지지 조립체(211)는 지지 부재(217) 주위에 배열되는 에지 링(237)을 포함할 수 있다. 에지 링(237)은 다른 것들 중에서도 세라믹, 석영, 알루미늄 및 스틸과 같은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 에지 링(237)은 지지 부재(217)의 외측 주변부를 덮어 지지 부재(217)가 증착되는 것을 방지하도록 구성되는 환형 부재이다. 에지 링(237)은 지지 부재(217)의 외경과 에지 링(237)의 내경 사이에 환형 퍼지 가스 채널(238)을 형성하도록 지지 부재(217) 상에 또는 지지 부재에 인접되게 위치될 수 있다. 환형 퍼지 가스 채널(238)은 지지 부재(217) 및 샤프트(222)를 통해 형성된 퍼지 가스 도관(239)과 유체 소통될 수 있다. 바람직하게, 퍼지 가스 도관(239)은 퍼지 가스를 퍼지 가스 채널(238)로 제공하도록 퍼지 가스 공급원(도시 않음)과 유체 소통된다. 질소, 아르곤, 또는 헬륨과 같은 어떤 적합한 퍼지 가스가 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 작동시, 퍼지 가스는 도관(239)을 통해 퍼지 가스 채널(238) 내측으로, 그리고 지지 부재(217) 상에 배열되는 기판의 에지 주위로 흐른다. 따라서, 에지 링(237)과 협력하여 작동하는 퍼지 가스는 기판의 에지 및/또는 배면에서의 증착을 방지한다.
지지 조립체(211)의 온도는 지지 부재(217)의 몸체 내에 매설된 유체 채널(214)을 통해 순환되는 유체에 의해 제어된다. 하나 또는 그보다 많은 실시예에서, 유체 채널(214)은 지지 조립체(211)의 샤프트(222)를 통해 배열되는 열전달 도관(241)과 유체 소통된다. 바람직하게, 유체 채널(214)은 지지 부재(217) 주위에 위치됨으로써 지지 부재(217)의 기판 수용 면에 균일한 열전달을 제공한다. 유체 채널(214) 및 열 전달 도관(241)은 지지 부재(217)를 가열 또는 냉각시키도록 열전달 유체를 유동시킬 수 있다. 물, 질소, 에틸렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물과 같은 임의의 적합한 열전달 유체가 사용될 수 있다. 지지 조립체(211)는 지지 부재(217)의 지지 면의 온도를 모니터링하기 위한 매설형 열전쌍(도시 않음)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 열전쌍으로부터의 신호는 유체 채널(214)을 통해 순환되는 유체의 온도 또는 유동 속도를 제어하기 위한 피드백 루프에 사용될 수 있다.
지지 부재(217)는 챔버 몸체(209) 내에서 수직으로 이동될 수 있어서 지지 부재(217)와 리드 조립체(250) 사이의 거리가 제어될 수 있다. 센서(도시 않음)가 챔버(200) 내의 지지 부재(217)의 위치에 관한 정보를 제공할 수 있다.
작동시, 지지 부재(217)는 처리될 기판의 온도를 제어하기 위해 리드 조립체(250)에 근접되게 올려질 수 있다. 그와 같이, 기판은 채널(274) 내에 배열되는 유체의 가열 부재에 의해 제어되는 분배 판(270)으로부터 방출되는 복사열에 의해 가열될 수 있다. 이와는 달리, 기판은 리프트 링(219)에 의해 작동되는 리프트 핀(207)을 사용하여 가열된 리드 조립체(250)에 근접되게 지지 부재(217)로부터 들어올려질 수 있다.
통합
도 3은 본 발명의 실시예를 수행하는데 적합한 기판 처리 시스템(300)의 평면도이다. 전술한 처리 단계 및/또는 이송 단계들 중 하나 또는 그보다 많은 단계들을 수행하도록 구성될 수 있는 하나의 적합한 처리 시스템은 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드의 에이케이티 디비젼으로부터 이용가능한 Gen. 5, Gen.6, 또는 Gen. 8.5 처리 플랫폼과 같은 처리 플랫폼이다. 기판 처리 시스템(300)은 통상적으로 로드록 챔버(302)를 통해 기판 이송 인터페이스(325)에 연결되는 이송 챔버(310)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기판 처리 시스템은 두 개 또는 그보다 많은 이송 챔버가 다중 처리 챔버와 기판 이송 인터페이스를 연결하는데 사용되는 다중 이송 챔버 구성을 가질 수 있다. 이송 챔버(310)는 일반적으로 복수의 처리 챔버(예를 들어, 303-308)들 중에서 기판을 이송하도록 구성되는 로봇(311) 및 슬릿 밸브(도시 않음)의 사용에 의해 이송챔버(3130)의 이송 영역(310C)에 일반적으로 선택적으로 밀봉가능하게 연결되는 로드록 챔버(예를 들어, 302)를 포함한다. 각각의 슬릿 밸브는 일반적으로 이송 영역(310C)으로부터 각각의 처리 챔버(303-308) 내의 처리 영역을 선택적으로 격리시키도록 구성되며, 처리 챔버(303-308)와 이송 챔버(310) 사이의 경계면에 인접되게 배열된다. 일 실시예에서, 이송 챔버(310)는 이송 챔버(310)와 통상적으로 진공 상태 하에서 기판을 처리하는데 사용되는 별개의 처리 챔버(303-308) 사이의 압력차를 제거 또는 최소화하도록 진공 상태로 유지된다. 다른 실시예에서, 이송 챔버(310)와 별개의 처리 챔버(303-308)들은 청정 및 불활성 분위기 환경하에서 기판을 처리하는데 사용된다. 처리 챔버(예를 들어, 도면 부호 303-308)의 수와 방위는 본 발명의 범주를 한정하려는 의도가 아니라고 이해해야 하는데, 이는 이들 구성의 세부 사항들이 전술한 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 조절될 수 있기 때문이다.
도 3의 실시예는 6 개의 처리 챔버(예를 들어, 도면 부호 303-308), 로드록 챔버(302), 및 이송 챔버(310)의 이송 영역(310C) 내에 배열되는 로봇(311)을 포함하는 기판 처리 시스템(300)을 포함한다. 일 구성예에서, 처리 챔버(303-308)는 물리 기상 증착(PVD) 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 챔버, 고온 와이어 화학 기상 증착(HWCVD) 챔버, 플라즈마 질화 챔버(DPN), 이온 주입/도핑 챔버, 원자 층 증착(ALD) 챔버, 플라즈마 에칭 챔버, 레이저 어닐링 챔버, 급열 산화/질화(PTO/N) 챔버, 급열 어닐링(RTA) 챔버, 기판 재지향 챔버(예를 들어, 플립핑(flipping) 챔버), 기상 에칭 챔버, 형성 가스 또는 수소 어닐러(annealer), 및/또는 플라즈마 세정 챔버로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 처리 시스템(300)은 제 1 처리 챔버(303) 및 제 2 처리 모듈(308)을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 처리 챔버(303)는 특정 형태의 필름을 증착하도록 구성되며 제 2 처리 모듈(308)은 기판 표면 상에 다른 형태의 필름(들)을 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 처리 챔버(303)는 하나 또는 그보다 많은 실리콘 함유 필름을 처리하는데 사용될 수 있으며, 제 2 처리 모듈(308)은 고품질의 태양 전지 접합을 형성하기 위해 하나 또는 그보다 많은 금속 함유 필름을 처리하는데 사용된다. 일 실시예에서, 하나 또는 그보다 많은 처리 모듈(303-308)은 저온 처리 모듈일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 표면은 제 1 처리 모듈 내의 저온에서 중성 라디칼 공정에 의해 세정된 후에 제 2 처리 모듈에서 열처될 수 있거나, 비정질 실리콘 층은 실리콘 질화 층에 이어서 증착될 수 있다(전자는 실란의 열 또는 플라즈마 해리를 통해 후자는 암모니아의 첨가에 의한 실란의 열 또는 플라즈마 해리를 통해 증착됨).
도 3은 처리 챔버(300) 내에 그룹 또는 배식으로 제공되는 복수의 태양 전지 기판(이후, 기판 "S"으로 지칭함)을 이송하고 처리하도록 구성된 기판 처리 시스템(300)의 일 실시예를 도시한다. 도 3은 캐리어(301) 상에 위치된 일군의 기판을 이송 및 처리하도록 구성된 단일 이송 챔버형 처리 시스템의 평면도이다. 일 실시예에서, 캐리어(301)는 처리 시스템(300) 상에 수행되는 다양한 이송 및 처리 단계들 중에 기판을 유지하고 고정하도록 구성된다. 이러한 구성에서 다중 기판들은 시스템 처리량을 개선하고, 필요한 이송 단계의 수의 줄이고, 태양 전지 장치를 처리하고 형성하는 것과 관련된 소유 비용을 개선하기 위해 동시에 이송, 지지 및 처리될 수 있다.
처리 시스템의 일 실시예에서, 로드록 챔버(302)는 커플링(302A,302B)에 의해 이송 챔버(310) 및 기판 이송 인터페이스(325)에 연결된다. 일반적으로, 기판 이송 인터페이스(325)는 로딩 로봇 장치(309)가 기판들을 로드록 챔버(302) 내측으로 이송할 수 있도록, 모듈러 컨베이어(325)로부터 기판을 수용하고 한번에 하나씩 또는 그룹으로 각각의 기판을 핸드-오프(hand-off) 위치(321) 내의 소정의 위치로 이송하도록 구성된 로봇(322A,322B)과 같은 하나 또는 그보다 많은 로봇들을 포함한다. 일 실시예에서, 로딩 로봇 장치(309)는 캐리어(301) 상에 위치된 일군의 기판들을 로봇(322A,322B)에 의해 로드록 챔버(302) 내에 위치시키도록 구성된다. 일 예에서, 로드록 챔버(302)는 이송 챔버 또는 기판 이송 인터페이스(325)로부터 로드록 챔버(302) 내외측으로 다중 캐리어(301)의 방해없는 이동을 가능하게 하는 복수의 격리가능한 영역(도시 않음)을 포함한다. 커플링(302A,302B)은 몇몇 실시예에서 슬릿 밸브일 수 있다.
기판 이송 인터페이스(325)는 또한, 일반적으로 태양 전지 제조 설비 내에 포함된 다양한 이송 시스템으로부터 기판을 수용하도록 구성되는 모듈러 컨베이어(323)를 포함한다. 일반적으로, 모듈러 컨베이어(323)는 태양 전지 장치의 다양한 부분들을 형성하기 위해 태양 전지 제조 설비 내에 위치된 다양한 처리 시스템(300)들 사이로, 또는 상기 시스템 내에 놓인 웨이퍼 카세트 또는 스택으로부터 태양 전지 기판을 이송하는데 사용되는 인터-툴(inter-tool) 컨베이어 시스템이다. 일 실시예에서, 모듈러 컨베이어(323)는 로봇(322A,322B)과 모듈러 컨베이어(323) 사이로 기판이 이송할 수 있도록 위치된 수용 영역(324)으로 태양 전지 기판(S) 스택을 이송하도록 구성된다.
전술한 바와 같은 통합 시스템에서, 전술한 건식 세정 공정의 증착 및 어닐링 처리들은 동일한 챔버 또는 상이한 챔버 내에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 암모늄 헥사플루오로실리케이트 필름이 약 10 ℃ 내지 약 50 ℃ 범위의 저온에서 세정 챔버 내에 나타날 수 있으며, 기판은 어닐링을 수행하도록 약 200 ℃ 내지 약 300 ℃ 범위의 보다 높은 온도에서 어닐링 챔버 또는 증착 챔버로 이동된다. 그 후 증착 공정이 기판의 이동 없이 동일한 증착 챔버 내에서 세정된 기판 표면에 수행된다. 그와 같은 통합 공정은 대형 기판의 처리 중에 나타날 수 있는 가열 및 냉각 문제점들을 방지한다.
일 실시예에서, 제 1 층은 통합 처리 플랫폼의 하나의 챔버 내에 있는 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 기판은 그 후 건식 세정 챔버로 이동될 수 있으며, 그 챔버 내에서 전술한 바와 같이 형성되는 질소와 불소를 함유하는 중성 라디칼은 제 1 층 상에 얇은 필름을 형성하도록 기판 쪽으로 지향된다. 전술한 바와 같이, 얇은 필름의 형성은 저온에서 진척되어 기판으로부터 산소를 방출한다. 상기 기판은 그 후 어닐링을 위해 진공의 파괴없이 고온 챔버로 이동될 수 있다. 어닐링 챔버에서, 얇은 필름을 제거하기 위해 열이 기판에 가해진다. 상기 기판은 그 후 제 2 층을 형성하기 위해 진공 파괴 없이 증착 챔버로 이동될 수 있다.
그와 같은 처리 시퀀스는 제 1 층이 제 1 도핑 형태를 갖는 태양 전지 접합 층이고 제 2 층이 제 1 도핑 형태와 상이한 제 2 도핑 형태를 갖는 태양 전지 접합 층인 실시예에 유용하다. 예를 들어, 제 1 층은 에미터(emitter) 층일 수 있으며 제 2 층은 콜렉터(collector) 층일 수 있거나 그 반대일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 층은 p-형 반도체 층일 수 있으며 제 2 층은 언도프된 반도체 층일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 층은 n-형 도프된 반도체 층이며 제 2 층은 p-형 도프된 반도체 층일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 층은 밀집 도프된 p-형 층이며 제 2 층은 보호 층일 수 있다.
공정 시퀀스의 다른 실시예에서, 도프된 결정질 실리콘 기판의 표면은 교대로 도프된 반도체 층이 증착되기 이전에 전술한 단계들을 사용하여 세정된다. 일 예에서, p-형 결정질 실리콘 기판의 표면은 n-형 도프된 반도체 층이 증착되기 이전에 세정된다. 또 다른 실시예에서, 도프된 결정질 실리콘 기판의 표면은 실리콘 산화물을 포함하는 보호 층이 결정질 실리콘 기판의 표면 상에 형성 또는 증착되기 이전에 전술한 단계들을 사용하여 세정된다. 또 다른 실시예에서, 도프된 결정질 실리콘 기판의 표면은 실리콘 질화물을 포함하는 방사방지 코팅 층이 결정질 실리콘 기판의 표면 상에 증착되기 이전에 전술한 단계들을 사용하여 세정된다. 또 다른 실시예에서, 도프된 결정질 실리콘 기판의 표면은 주석 산화물(SnOx), 아연 산화물(ZnOx), 또는 AZO 층을 포함하는 투명 전도체 금속 산화물 층이 결정질 실리콘 기판의 표면에 증착되기 이전에 전술한 단계들을 사용하여 세정된다.
HF 증기 공정
다른 건식 세정 공정의 실시예에서, 자연 산화물 층 또는 증착된 산화물 층을 갖는 기판이 HF 증기 공정을 사용하여 세정될 수 있다. 기판은 챔버 내에 위치되며 처리 가스가 챔버로 제공된다. 처리 가스는 일반적으로 무수 HF 증기 및 수증기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 알콜이 보완재, 또는 수증기 대신에 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 가스도 제공될 수 있다.
HF 증기 세정 공정을 위한 처리 가스 혼합물은 일반적으로 약 0.5 내지 약 10, 바람직하게 약 1.0 내지 약 3.0, 예를 들어 약 2.0의 HF대 수산화 족(OH)의 몰비를 가진다. OH는 수증기에 의해, 또는 메탄올, 에탄올, 또는 저가 디올(lower diol) 및 실란올과 같은 알콜에 의해 제공될 수 있다. 극성 OH족은 SiF4와 물을 생성하는 HF와 SiO2 간의 산-염기 반응을 촉진시킨다. 물과 SiF4는 가스로서 제거되나, 물은 증발 전에 기판 표면에서 남아 있다. 남아 있는 물은 HF/SiO2 반응을 더욱더 촉진시킨다.
HF 증기 세정 공정은 일반적으로, 약 10 ℃ 내지 약 100 ℃, 예를 들어 약 25 ℃의 온도, 및 약 3 Torr 내지 약 760 Torr(1 기압) 범위의 압력 하에서 처리 챔버에서 수행된다. HF 증기 세정 공정은 수소가 제거된 깨끗한 실리콘 표면을 남기며 RF 플라즈마의 사용에 기인된 플라즈마 손상을 방지한다. 이러한 종류의 증기 세정을 수행하는 챔버는 이송 챔버에 부착된 챔버 클러스터와 통합되거나 독립식 챔버(stand-alone chamber)일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대해 설명했지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 창안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법으로서,
    벽들을 갖는 처리 챔버 내의 기판 지지대 상에 태양 전지 기판을 배열하는 단계와,
    상기 처리 챔버에 중성 라디칼을 포함하는 반응성 가스 혼합물을 제공하는 단계와,
    상기 반응성 가스 혼합물을 상기 기판 쪽으로 지향시키는 단계와,
    상기 기판 상에 얇은 필름을 형성하도록 상기 기판으로부터의 산소와 상기 중성 라디칼을 반응시키는 단계와,
    상기 얇은 필름의 형성 중에 상기 챔버 벽들의 온도 아래로 상기 기판의 온도를 유지하는 단계, 및
    상기 얇은 필름을 제거하는 단계를 포함하는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 가스 혼합물은 질소, 불소, 및 수소를 포함하는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 가스 혼합물은 질소, 불소, 및 수소를 포함하며 전하가 없는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 기판은 단결정질 실리콘, 다중 결정질 실리콘, 또는 다결정질 실리콘을 포함하는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 얇은 필름은 상기 기판 표면으로부터 산소를 제거하는 단계 및 상기 기판 상에 수소, 불소, 또는 이들 둘 다를 증착하는 단계를 포함하는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 가스 혼합물을 제공하는 단계는 하전 및 비하전 반응성 종을 형성하는 단계 및 비하전 반응성 종을 형성하도록 하전 반응성 종을 결합시키는 단계를 포함하는,
    태양 전지 기판의 층을 처리하는 방법.
  7. 태양 전지 기판을 처리하는 방법으로서,
    처리 챔버 내의 기판 지지대 상에 기판을 배열하는 단계와,
    활성화 챔버에 전구체 가스 혼합물을 제공하는 단계와,
    반응성 가스 혼합물을 형성하도록 상기 전구체 가스 혼합물에 해리 에너지를 가함으로써 상기 전구체 가스 혼합물을 활성화하는 단계와,
    상기 반응성 가스 내의 하전 활성화 종의 90% 이상을 중성화하기에 충분한 간격 동안에 상기 처리 챔버로 상기 반응성 가스 혼합물을 유동시키는 단계와,
    상기 기판 상에 얇은 필름을 형성하는 동안에 산소 가스를 방출시키도록 상기 반응성 가스에 상기 기판을 노출시키는 단계와,
    상기 반응성 가스에 기판을 노출시키는 동안 상기 기판을 냉각시키는 단계, 및
    상기 얇은 필름을 가열함으로써 수행되는, 노출된 기판 표면을 형성하도록 상기 얇은 기판을 제거하고 상기 노출된 기판 표면 상에 수소, 불소, 또는 이들 둘 다를 증착시키는 단계를 포함하는,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 p-i-n 접합 층인,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 p-형 도펀트를 포함하는,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 이질접합 태양 전지의 제 1 전지를 포함하는,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 표면은 밀집 도프된 p-형 층을 포함하는,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    노출된 불화 기판 표면 위에 보호 층을 증착하는 단계를 더 포함하는,
    태양 전지 기판을 처리하는 방법.
  13. 태양 전지 기판의 처리 방법으로서,
    상기 기판 상에 제 1 층을 형성하는 단계와,
    건식 세정 챔버 내에서 상기 태양 전지 기판을 증착하는 단계와,
    상기 제 1 층 상에 얇은 필름을 형성하도록 상기 건식 세정 챔버 내에 배열된 기판 쪽으로 질소와 불소를 포함하는 중성 라디칼들을 지향시키는 단계와,
    진공의 파괴없이, 상기 건식 세정 챔버로부터 어닐링 챔버로 상기 기판을 이동시키는 단계와,
    상기 얇은 필름에 열을 가함으로써 상기 어닐링 챔버 내의 얇은 필름을 제거하는 단계, 및
    상기 기판 상에 제 2 층을 형성하는 단계를 포함하는,
    태양 전지 기판의 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 n-형 도프된 반도체 층이고 상기 제 2 층은 p-형 도프된 반도체 층인,
    태양 전지 기판의 처리 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 제 1 도핑 형태를 갖는 p-i-n 접합 층이고 상기 제 2 층은 상기 제 1 도핑 형태와 상이한 제 2 도핑 형태를 갖는 p-i-n 접합 층인,
    태양 전지 기판의 처리 방법.
KR1020117017709A 2008-12-31 2009-12-22 태양 전지 적용을 위한 실리콘 표면의 건식 세정 KR20110101227A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14198008P 2008-12-31 2008-12-31
US61/141,980 2008-12-31
US12/403,931 US7749917B1 (en) 2008-12-31 2009-03-13 Dry cleaning of silicon surface for solar cell applications
US12/403,931 2009-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110101227A true KR20110101227A (ko) 2011-09-15

Family

ID=42285439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117017709A KR20110101227A (ko) 2008-12-31 2009-12-22 태양 전지 적용을 위한 실리콘 표면의 건식 세정

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7749917B1 (ko)
JP (1) JP2012514337A (ko)
KR (1) KR20110101227A (ko)
CN (1) CN102224599A (ko)
DE (1) DE112009004253T5 (ko)
WO (1) WO2010078160A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190054969A (ko) * 2017-11-13 2019-05-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 변형을 보정하기 위한 방법 및 장치

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7514125B2 (en) * 2006-06-23 2009-04-07 Applied Materials, Inc. Methods to improve the in-film defectivity of PECVD amorphous carbon films
US7749917B1 (en) * 2008-12-31 2010-07-06 Applied Materials, Inc. Dry cleaning of silicon surface for solar cell applications
CN101943744A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 应用材料股份有限公司 干型高电位测试器以及太阳模拟工具
US8117987B2 (en) * 2009-09-18 2012-02-21 Applied Materials, Inc. Hot wire chemical vapor deposition (CVD) inline coating tool
US8163089B2 (en) * 2009-12-16 2012-04-24 Primestar Solar, Inc. Vapor deposition apparatus and process for continuous deposition of a thin film layer on a substrate
JP2011218398A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Fujikura Ltd 微細構造の形成方法、レーザー照射装置、及び基板
GB2486883A (en) * 2010-12-22 2012-07-04 Ultra High Vacuum Solutions Ltd Method and apparatus for surface texture modification of silicon wafers for photovoltaic cell devices
US20120088356A1 (en) * 2010-09-14 2012-04-12 Applied Materials, Inc. Integrated platform for in-situ doping and activation of substrates
KR101729304B1 (ko) 2010-12-21 2017-04-21 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
CN103430326A (zh) * 2010-12-29 2013-12-04 Tel太阳能公司 微晶PIN结的SiOxN型层
US8642376B2 (en) * 2011-05-16 2014-02-04 Applied Materials, Inc. Methods for depositing a material atop a substrate
US8633115B2 (en) * 2011-11-30 2014-01-21 Applied Materials, Inc. Methods for atomic layer etching
JP2015519729A (ja) * 2012-04-02 2015-07-09 ヌソラ インコーポレイテッドｎｕｓｏｌａ Ｉｎｃ． 光電変換素子及びその製造方法
US20130255774A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-03 Nusola, Inc. Photovoltaic cell and process of manufacture
WO2013152054A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-10 Nusola Inc. Photovoltaic cell and process of manufacture
US9099578B2 (en) 2012-06-04 2015-08-04 Nusola, Inc. Structure for creating ohmic contact in semiconductor devices and methods for manufacture
KR20140007609A (ko) * 2012-07-09 2014-01-20 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조방법
KR20140032253A (ko) * 2012-09-06 2014-03-14 한국전자통신연구원 터치 스크린 및 그의 제조방법
US9132436B2 (en) 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US8946062B2 (en) * 2012-11-21 2015-02-03 Guardian Industries Corp. Polycrystalline silicon thick films for photovoltaic devices or the like, and methods of making same
US9041125B2 (en) * 2013-03-11 2015-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fin shape for fin field-effect transistors and method of forming
US9472416B2 (en) * 2013-10-21 2016-10-18 Applied Materials, Inc. Methods of surface interface engineering
WO2015069428A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-14 Applied Materials, Inc. Particle generation suppressor by dc bias modulation
US10032609B1 (en) * 2013-12-18 2018-07-24 Surfx Technologies Llc Low temperature atmospheric pressure plasma applications
US10800092B1 (en) 2013-12-18 2020-10-13 Surfx Technologies Llc Low temperature atmospheric pressure plasma for cleaning and activating metals
CN104733283A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件表面预清洁方法
TWI548107B (zh) * 2014-08-25 2016-09-01 財團法人工業技術研究院 氣密組件、具有其之裝置及其測漏方法
JP6700654B2 (ja) * 2014-10-21 2020-05-27 シャープ株式会社 ヘテロバックコンタクト型太陽電池とその製造方法
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
US9472745B2 (en) * 2015-02-20 2016-10-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy CVD nanocrystalline silicon as thermoelectric material
US9741593B2 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US10504700B2 (en) 2015-08-27 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
US10504754B2 (en) 2016-05-19 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US11276590B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11276559B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow
US10497579B2 (en) * 2017-05-31 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Water-free etching methods
US10297458B2 (en) 2017-08-07 2019-05-21 Applied Materials, Inc. Process window widening using coated parts in plasma etch processes
US11328909B2 (en) 2017-12-22 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Chamber conditioning and removal processes
US11437242B2 (en) 2018-11-27 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Selective removal of silicon-containing materials
US20220310418A1 (en) * 2020-09-29 2022-09-29 Hitachi High-Tech Corporation Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method
US11584993B2 (en) 2020-10-19 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Thermally uniform deposition station
CN116997792A (zh) * 2021-03-23 2023-11-03 株式会社岛津制作所 质谱分析装置和质谱分析方法
US20240035196A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Applied Materials, Inc. Method of selective etching of dielectric materials

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0513386A (ja) * 1991-07-02 1993-01-22 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US6362097B1 (en) * 1998-07-14 2002-03-26 Applied Komatsu Technlology, Inc. Collimated sputtering of semiconductor and other films
KR100316721B1 (ko) * 2000-01-29 2001-12-12 윤종용 실리사이드막을 구비한 반도체소자의 제조방법
JP3889932B2 (ja) * 2001-02-02 2007-03-07 株式会社荏原製作所 フッ素含有化合物及びｃｏを含むガスの処理方法及び装置
KR101027485B1 (ko) * 2001-02-12 2011-04-06 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 반도체 박막 증착을 위한 개선된 공정
US6576489B2 (en) * 2001-05-07 2003-06-10 Applied Materials, Inc. Methods of forming microstructure devices
US8110489B2 (en) 2001-07-25 2012-02-07 Applied Materials, Inc. Process for forming cobalt-containing materials
JP2004128281A (ja) * 2002-10-03 2004-04-22 Tokyo Electron Ltd 基板処理方法および基板処理装置
DE10255850B4 (de) * 2002-11-29 2007-12-06 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstrukturen unter Ausbildung einer Signalschicht zur Generierung charakteristischer optischer Plasmaemissionen und integrierter Schaltungschip
US6838347B1 (en) 2003-09-23 2005-01-04 International Business Machines Corporation Method for reducing line edge roughness of oxide material using chemical oxide removal
US7780793B2 (en) 2004-02-26 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Passivation layer formation by plasma clean process to reduce native oxide growth
KR100580584B1 (ko) * 2004-05-21 2006-05-16 삼성전자주식회사 리모트 플라즈마 발생 튜브의 표면 세정 방법과 이를이용하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP5042517B2 (ja) * 2006-04-10 2012-10-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US7416989B1 (en) 2006-06-30 2008-08-26 Novellus Systems, Inc. Adsorption based material removal process
US7749917B1 (en) * 2008-12-31 2010-07-06 Applied Materials, Inc. Dry cleaning of silicon surface for solar cell applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190054969A (ko) * 2017-11-13 2019-05-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 변형을 보정하기 위한 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009004253T5 (de) 2013-05-02
WO2010078160A3 (en) 2010-10-21
CN102224599A (zh) 2011-10-19
US20100261302A1 (en) 2010-10-14
US20100167461A1 (en) 2010-07-01
WO2010078160A2 (en) 2010-07-08
US8372753B2 (en) 2013-02-12
JP2012514337A (ja) 2012-06-21
US7749917B1 (en) 2010-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7749917B1 (en) Dry cleaning of silicon surface for solar cell applications
US20230036426A1 (en) Method and apparatus for low temperature selective epitaxy in a deep trench
US7741144B2 (en) Plasma treatment between deposition processes
US7494545B2 (en) Epitaxial deposition process and apparatus
US20150364350A1 (en) Heating and cooling of substrate support
US7919398B2 (en) Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications
EP2331725B1 (en) Epitaxial reactor for silicon deposition
US20110240114A1 (en) Method of forming a negatively charged passivation layer over a diffused p-type region
US20110097518A1 (en) Vertically integrated processing chamber
JP2013524510A5 (ko)
KR20100031090A (ko) 태양 전지 분야용 웨이퍼 및 박막을 위한 미세결정질 실리콘 합금
US8124502B2 (en) Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
JP2010517271A (ja) 多接合太陽電池並びにそれを形成するための方法及び装置
US8598020B2 (en) Plasma-enhanced chemical vapor deposition of crystalline germanium
JP2012523715A (ja) 太陽電池用の微結晶シリコン層を形成するパルスプラズマ堆積
US20090029502A1 (en) Apparatuses and methods of substrate temperature control during thin film solar manufacturing
WO2010046284A1 (en) Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation
US20090101201A1 (en) Nip-nip thin-film photovoltaic structure
US20110275200A1 (en) Methods of dynamically controlling film microstructure formed in a microcrystalline layer
Conrad et al. RTCVD Integrated Processing for Photovoltaic Application
EP2180531A1 (en) Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and semiconductor device manufacturing installation

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid