TW201031011A - Edge film removal process for thin film solar cell applications - Google Patents

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201031011 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關用於邊緣膜移除處理的方法和設備，且 特別是關於製造光電裝置的邊緣膜移除處理。 【先前技術】 光電（PV)裝置或太陽能電池為將太陽光轉換成直流 (DC)電能的裝置。pV或太陽能電池一般具有—或多個 •接合區。每一 p-i-n接合區在半導體材料内包含兩種不同區 域’其一側標為p型區’另一側標為η型區。當pv電池 的p-i-ri接合區曝照太陽光（由光子的能量組成）時，太陽光 將藉由PV效應直接轉換成電能❶pv太陽能電池產生一定 量的電能’電池則鋪砌成適當模組大小來輸送預定量的系 統功率。藉由連接一些PV太陽能電池及利用特定框架與 連接器將其結合成面板，可製造PV模組。 鲁一般來說，PV太陽能電池包括光電轉換單元和透明導 電膜。透明導電膜沉積在PV太陽能電池底部做為正面電 極且接觸玻璃基板、及/或沉積在PV太陽能電池頂部做為 背部電極。光電轉換單元包括p型矽層η型矽層和夾設 在Ρ型與η型矽層間的本質型（i型）矽層。一般來說，光電 轉換單元的矽膜是以電漿增強化學氣相沈積（pECVD)製程 沉積’透明導電臈是以PEcvd或物理氣相沈積（PVD)製程 >儿積°以不同沉積設備形成光電轉換單元和透明導電膜 時者基板邊緣形成的各層輪廊和尺寸將不盡相同。例 201031011 如，PVD透明導電膜沉積製程通常於整個基板表面形成透 明導電膜’有時形成在邊緣周圍和基板背侧上。相較之下， 在CVD矽沉積製程中，沉積時通常採用遮蔽框架來覆蓋基 板邊緣，藉以形成接地的電路徑，以防止電弧和電漿漏洩。 然沉積期間使用遮蔽框架會阻止矽沿著基板邊緣沉積，因 而基板邊緣沒有矽膜。 故用以沉積膜堆疊結構至基板表面的不同沉積製程常 #於基板邊緣產生失配的膜輪廓和厚度。若需移除或遮蔽基 板周圍區域上的膜堆疊結構以用於框架固持模組的後續封 裝或接合製程，則失配的邊緣膜輪廓和厚度常造成邊緣移 除處理困難，導致產生不當的邊緣殘餘物引起後續封裝及/ 或接合製程失效。 因此’需有改善邊緣移除處理基板的方法和設備，用 以製造光電裝置。 【發明内容】 本發明提出移除沿著基板邊緣之膜的方法和設備，該 方法尤其有益於製造光電裝置〆在一實施例中，製造太陽 能電池裝置至基板上的方法包括提供基板到化學氣相沉積 腔至中、使置於沉積腔室的遮蔽框架接觸基板的周圍區 域、透過遮蔽框架所界定的穿孔沉積含矽層至基板上、將 基板傳送到物理氣相沉積腔室、在物理氣相沉積腔室中沉 積透明導電層至含矽層上、將基板傳送到雷射邊緣移除工 具、以及雷射切割形成在基板的周圍區域上的一或多層。 201031011 在另—實施例中，移除基板周圍區域之一或多層的方 法包括提供具周圍區域和電池整合區域的基板、將基板傳 送到化學氣相沉積腔室、使置於沉積腔室的遮蔽框架接觸 基板的周圍區域、沉積含矽層至透過遮蔽框架所露出的基 板電池整合區域上、將基板傳送到物理氣相沉積腔室、在 物理氣相沉積腔室中沉積透明導電層、將透明導電層沉積 在基板之周圍區域和電池整合區域的含矽層上、將基板傳 • 送到雷射邊緣移除工具、以及雷射切割形成在基板的周圍 區域上的各層。 在又一實施例中，移除基板周圍區域之各層的方法包 括提供具周圍區域和電池整合區域的基板，且基板在基板 的周圍區域和電池整合區域間具有失配膜厚、以及雷射切 割形成在基板的周圍區域上的至少一層，其中基板的周圍 區域的寬度為約8毫米（mm)至約12mm。 【實施方式】 本發明之實施例提出移除置於基板周圍區域上之部分 膜堆叠結構的方法和設備。設備為包括雷射源的雷射邊緣 移除工具，其可移除及切割基板周圍區域的部分膜堆昼結 構。在一實施例中，雷射邊緣移除工具包括雷射源光束， 其可發射預定波長光束’能被置於基板上而待自基板移除 之選用材料吸收。 第1圖繪示製造太陽能電池裝置至基板上的處理程序 100。處理程序100包括在不同處理模組和自動化設備進行 6 201031011 的複數個處理步驟’用以製造太陽能電池裝置。注意第1 圖僅描述太陽能電池製造的部分處理步驟。處理程序100 的配置、處理步驟數量或處理步驟順序並不限定本文中所 述之發明範圍》處理程序的一些其他處理步驟為熟諳此技 藝者所知悉，且刪除之以簡化說明。整體處理程序的適合 實例詳述於Bachrach等人於西元2008年8月29日申請、 名稱為「光電生產線（Photovoltaic Production Line)」之美 •國專利申請案序號12/202,199(代理人文件編號 APPM/11141)，其一併附上供作參考。 處理程序100始於步驟1〇1，將基板裝載至太陽能電 池生產線《生產線可包括複數個處理工具和自動化設備， 以協助製造太陽能電池至基板上。在步驟1〇2中，在導電 層沉積腔室中，沉積第一透明導電層至基板上。先參照第 4B圖，在步驟102中，第一透明導電層414形成於基板4〇2 上。第一導電層414做為沉積在基板4〇2上的第一電極。 •適用於$電層沉積腔室之示例⑮室將參照帛2 說明於 後。 在步驟104中’如第4B圖所示，沉積含石夕膜層416 至第一導電層414上。含矽膜層416可為膜堆疊結構，其 -般包括P型切層、n型含發層和央設在p型與n型發 層間的本質型G型）含矽層。含矽膜堆疊結構 416可於電襞 增強化學氣相沈積（PECVD)腔室中沉積，此將參照第3圖 說明於後。注意為不同處理目的，含矽膜堆疊結構416可 包含多層或超過三層。例如，多個矽基層可用於含矽膜堆 7 201031011 疊結構416,以提供一或多個（如多重）接合面來增進光轉換 效率。含矽膜堆疊結構的適合實例詳述於Choi等人於西元 2007年1月18日申請、名稱為「多重接合面太陽能電池 及其形成方法和設備（Multi-Junctions Solar Cells and Methods and Apparatus for Forming the Same)」之美國專利 申請案序號11/624,677(代理人文件編號APPM/11709)、 Sheng等人於西元2008年9月u日申請、名稱為「用於 ❹薄膜和晶圓基底太陽能應用的微晶矽合金 (Microcrystalline Silicon Alloys f〇r Thin Film and Wafer Based Solar Applications)」之美國專利申請案序號 12/208,478(代理人文件編號AppM/13551)，其一併附上供 作參考。 在步驟106中’進行内連線形成製程，以形成内連線 至基板402上，例如溝槽、切割線或圖案。如第4B圖之示 例實施例所示，利用内連線形成製程，於基板4〇2上形成 •内連線（如切割線42〇A、42〇B、420C)。内連線形成製程施 行於基板，以利用雷射切割製程而電氣隔離基板表面的不 同區域》在一實施例中，摻鈦釩酸釔（Nd:YV〇d雷射源用來 切割基板表面的材料而形成線42〇A、42〇B、42〇c，其電氣 隔離相鄰的太陽能電池。或者，水刀切割工具或鑽石切割 也可用來隔離太陽能電池基板上的不同區域。注意内連線 形成製程可於處理程序1〇〇的其他步驟施行以於基板上 形成不同的切割線。 在步驟108中，如第4Β圖所示，在導電層沉積腔室中， 201031011 沉積第二透明導電層418至基板402上。用以沉積第二導 電層418的導電層沉積腔室可類似於步驟1〇2中所述之用 以沉積第一透明導電層414的導電層沉積腔室。第二導電 層418當作置於基板4〇2上的背部電極。適用於導電層沉 積腔室之示例腔室將參照第2圖說明於後。 在步驟110中，進行選擇性品保及/或分路移除製程處 理基板402，以確保基板表面的形成裝置符合預定品質標 •準，且在一些情況下，修正形成裝置中的缺陷。測試製程 期間，探測裝置利用一或多個基板接觸探針來測量形成太 陽能電池裝置的品質和材料性質。在一實施例中，品保測 試工具朝太陽能電池的p-i-n接合區投射低階光，並使用一 或多個探針來測量電池輸出，以測定形成太陽能電池裝置 的電性。若模組偵測到形成裝置中的缺陷，則施行校正動 作以修復缺陷。在一實施例中，若發現短路或其他類似缺 陷’則期在基板表面的區域間建立逆向偏壓，以控制及/或 •修正太陽能電池裝置的一或多個缺陷形成區域。修正製程 期間，逆向偏壓通常輸送足以修正太陽能電池之缺陷的高 電壓。在一實例中’若基板應隔離的區域間發現短路，則 增加逆向偏壓強度，以促使隔離區域間之區域中的導電元 素產生相變化、分解或以消除或減少電氣短路強度的方式 改變。 在步驟112中’進行選擇性品保及/或分路移除製程 後，將基板402傳送到雷射邊緣移除工具，以移除形成在 基板402之周圍區域的部分膜堆疊結構《在一實施例中， 201031011 將基板402置於雷射邊緣移除工具，以移除沿著基板邊緣 的部分膜堆疊結構，而降低後績製程造成破壞的可能性， 例如修剪或微粒產生。此外，移除膜堆疊結構的邊緣部分 亦使得基板402的周圍區域不含後來用於框架固持區域以 助於接合或密封基板402與另一基板背側而完成太陽能電 池模組組裝的材料。 在傳統技術中，鑽石浸潰帶、噴砂或砂輪用來機械研 Φ磨基板周圍區域的沉積材料。然傳統機械移除處理常未完 全移除基板邊緣的材料、刮傷或甚至破壞基板邊緣◊故雷 射邊緣移除工具協助邊緣移除處理，其可有效移除基板周 圍區域的材料。雷射邊緣移除工具之一實施例將參照第5 圖進一步說明於後。 在步驟114中，進行最後的生產線製程處理基板4〇2。 最後的生產線製程包括最終接線附接、接合、封裝和背側 基板接合製程。在步驟m支撐結構、接線結構或框 架結構形成於基板上後’自生產線卸載基板4〇2而完成太 陽能電池製造製程。注意各步驟間也可進行一些其他步驟 來製造裝置。處理程序1〇〇僅提供示例處理程序，其只包 括某些主要膜沉積纟理步驟的1分來製㈣i。應理解 其他太陽能電池製造相關的處理程序亦適於使用本發明所 述之雷射邊緣移除工具。 第2騎示例示之反應賤射處理腔t 2〇〇，其適於滅 射沉積材料而形成透明導電層’例如基板4〇2上的第一和 第二透明導電層414'418。受益於本發明的一處理腔室實 201031011 例為PVD處理腔室，其可取自位於美國加州聖克拉拉之應 用材料公司（Applied Materials, inc.)。應理解其他包括不同 製造商的滅射處理腔室亦適於實踐本發明。 處理腔室200包括腔室主體2〇8，其内界定製程容積 218。腔室主體208具有侧壁21〇和底部246。腔室主體2〇8 的尺寸和處理腔室200的相關部件並未有所限制且一般成 比例地大於待處理基板402的尺寸。任何基板尺寸皆可在 •適當建構之腔室中處理。適合的基板尺寸實例包括表面積 約2000平分公分或以上的基板，例如約4〇〇〇平分公分或 以上，例如約10000平分公分或以上。在一實施例中，處 理表面積約50000平分公分或以上的基板。 室蓋組件204裝設在腔室主體2〇8的頂部。腔室主體 208可由銘或其他適合材料組成。基板出入埠形成穿 過腔室主體208的側壁210 ’以協助基板4〇2(即太陽能面 板、平面顯示器基板、半導體晶圓或其他工件）傳送進出處 籲理腔至200。出入埠230耦接移送室及/或基板處理系統的 其他腔室。 氣源228搞接腔室主體208，以供應處理氣艘給製程 容積218。在一實施例中，處理氣體包括鈍氣、非反應氣 體和反應氣體。氣源228供應的處理氣體實例包括氬氣 (A)、氦氣（He)、氮氣（NO、氧氣（〇2)、氫氣（h2)、二氧化氮 (N〇2)、一氧化二氮（AO)和水（H2〇)等’但不以此為限。 穿過腔室主體208的底部246形成泵送埠250。果送 裝置252麵接製程容積218，以排空及控制内壓。在一實 201031011 施例中，處理腔室200的壓力維持呈約i托耳或以下。在 另一實施例中，處理腔室200的壓力維持呈約1〇·3托耳或 以下。在又一實施例中，處理腔室2〇〇的壓力維持呈約$ 托耳至約ΙΟ·7托耳。在再一實施例中，處理腔室2〇〇的壓 力維持呈約1〇_7托耳或以下。 蓋組件204般包括勒•材220和與之相連的接地屏蔽 組件226。靶材220提供一種在PVD製程期間可濺射及沉 ❿積至基板4〇2表面的材料源。靶材22〇或靶盤可由用以提 供沉積物種的材料製得。如功率源232之高電壓電源供應 器連接靶材220，以協助濺射靶材22〇的材料。在一實施 例中，靶材220由含金屬鋅（Zn)的材料製得。在另一實施 例中，靶材220由包括含金屬鋅（Zn)靶材、鋅合金鋅與 鋁合金等材料製得。在又一實施例中，靶材22〇由包括含 鋅材料和含鋁材料的材料製得。在一實施例中，靶材由氧 化鋅和氧化鋁材料製得。 在一實施例中’耙材220由鋅與鋁合金製得，且靶材 22〇具有預定的鋅元素與鋁元素比例。靶材220中的鋁元 素有助於維持靶材導電度呈一定範圍，以有效地均勻濺射 處理整個靶材表面。咸信靶材220中的鋁元素亦可增加濺 射出及沉積至基板上的膜透光度。在一實施例中，辞靶材 220中的紹元素濃度乃控制小於約5重量％。在勒l材220由 氧化辞（Zn〇)與氧化鋁（ai2o3)合金製得的 實施例中，ZnO靶 材中的Al2〇3摻質濃度乃控制小於約3重量％，例如小於約 2重量％ ’例如小於約0.5重量％，例如約0.25重量〇/〇。 12 201031011 靶材220 —般包括周圍部分224和中央部分216»周 圍部分224置於腔室200的側壁210上。把材220的中央 部分216具有朝向置於基板支撐件23 8上之基板4〇2表面 的略微延伸曲面。處理時’靶材220與基板支撐件238間 的間距保持為約50mm至約i5〇mm。注意靶材220的尺寸、 形狀、材料、構造和直徑可依特殊製程或基板需求改變。 在一實施例中，靶材220更包括背板，其具有接合及/或由 ❹欲濺射至基板表面之材料所製得的中央部分。把材220還 可包括一起構成靶材的相鄰磚瓦或材料片段。 視情況而定’蓋組件204更包含裝設在靶材220上方 的磁控管組件202,其有助於處理期間有效濺射靶材22〇 的材料。磁控管組件202的實例包括線性磁控管、蛇紋形 磁控管、螺旋磁控管、雙指又狀磁控管、矩形螺旋磁控管 等。 蓋組件204的接地屏蔽組件226包括接地框架2〇6和 籲接地屏蔽212。接地屏蔽組件226還可包括腔室屏蔽配件、 靶材屏蔽配件、暗空間屏蔽和暗空間屏蔽框架。接地屏蔽 212利用接地框架2 06耦接至周圍部分224，而於界定製程 容積218中之靶材220中央部分下方的上處理區域。 接地框架206將接地屏蔽212和靶材220電氣絕緣，同時 經由側壁21〇提供處理腔室2〇〇的腔室主體2〇8接地路 徑。接地屏蔽212將處理產生的電漿限制在上處理區域254 内，並自靶材220的限制中央部分216逐出靶源材料，進 而容許逐出之靶源主要沉積在基板表面、而非腔室侧壁 13 201031011 210。在一實施例中’接地屏蔽212由一或多個工件斷片及 /或一些經基板處理接合（如焊接、黏著、高壓壓縮等）的物 件組成。 延伸穿過腔室主體208之底部246的軸24〇耦接升降 機構244。升降機構244配置以於下傳送位置與上處理位 置間移動基板支撐件238。風箱242圍繞軸240且耦接至 基板支揮件238，以於二者間提供彈性密封，進而維持腔 φ 室製程容積218的真空完整性。 腔室屏蔽236設在腔室主體208的内壁上。腔室屏蔽 23 6具有向内朝基板支撐件238延伸的凸緣256。舉升銷（未 繪示）選擇性移動通過基板支撐件238而將基板402抬起高 於基板支撐件238，以協助傳送機器人或其他適合之傳送 機構接取基板402。 控制器248耦接處理腔室200 ^控制器248包括中央 處理單元（CPU)260、記憶體258和支援電路262。控制器 鲁248用來控制處理程序、調節從氣源228到腔室200的氣 流及控制靶材220的離子轟擊^ CPU 260可為任一型式的 通用電腦處理器，其可用於工業設定。軟體常式儲存於記 憶體258，例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟或硬 碟驅動器、或其他類型的數位儲存器。支援電路262照慣 例耦接CPU 260,且包含高速緩衝儲存器、時鐘電路、輸 入/輸出次系統、電源供應器等。以CPU 260執行時，軟體 常式將cpu轉換成特殊用途電腦（控制器）248，其控制處理 腔室200根據本發明進行處理。軟體常式也可儲存於及/或 201031011 由設於腔室200遠端的第二控制器（未緣示）執行： 處理時，材料從乾材220賤射出且沉積到基板402的 表面。絲材220和基板支撐件238經功率源加加上彼 此相對偏壓’以維持由氣源228供應之處理氣趙所形成之 電漿。出自電衆的離子加速朝乾材22〇撞擊，因而逐出乾 材220的材料。逐出之乾材材料和處理氣體形成具預定組 成之層至基板402 i。若腔室2⑽未採用傳統遮蔽框架， 馨則自靶材220濺射的材料將沉積在整個基板表面、或甚至 略微擴及基板背侧的周圍區域部分。如第4B圖之示例實施 例所示，第2圖PVD腔室200沉積的第一透明導電層々Μ 和第二透明導電層418沉積在基板4〇2的周圍區域41〇。 第3圖為電漿增強化學氣相沈積腔室3〇〇之一實施例 的截面圖，如第4B圖所示，其用以沉積含矽膜堆疊結構 416。受益於本發明的一處理腔室實例為CVD處理腔室， 其可取自位於美國加州聖克拉拉之應用材料公司。應理解 其他包括不同製造商的濺射處理腔室亦適於實踐本發明。 腔室300 —般包括側壁326和底部304，其界定製程 容積306。腔室主體302的側壁326和底部304通常由一 元銘塊或其他與製程化學品相容的材料製得。蓋組件39〇 圍住製程容積306。氣體分配板310和基板支撐組件no 設於製程容積306。射頻（RF)源322耦接腔室頂部的電極， 例如背板312及/或氣體分配板310，以提供rf功率而於 氣體分配板310與基板支撐組件330間產生電場。電場於 氣體分配板310與基板支撐組件330間產生氣體電衆，用 15 201031011 以處理置於基板支撐組件330上的基板4〇2。製程容積3〇6 可經由形成穿過侧壁326的閥308進入，以傳送基板4〇2 進出腔室300。真空幫浦309耦接腔室300，以維持製程容 積306呈預定壓力。 基板支撐組件330包括基板接收面332和把柄334。 處理時’基板接收面332支撐基板402❶把柄334搞接升 降系統336 ’其抬高及降低基板支撐組件33〇至低基板傳 ❹送位置與高處理位置之間。沉積期間，置於基板接收面332 上之基板頂表面與氣體分配板310間的標稱間距一般在 200密爾至約14〇〇密爾間變化’例如4〇〇密爾至約8〇〇密 爾或其他距離，以提供預定沉積結果。 處理時，遮蔽框架333放在基板402的周圍區域上方， 以防沉積至基板402的邊緣。遮蔽框架333限制矽層沉積 在基板402的特定區域。在一實施例中，如第4八圖所示， 遮蔽框架333覆蓋基板402的周圍區域41〇，以定義中央 穿孔而容許基板402的電池整合部分412露出沉積。故只 有基板402的露出部分412會沉積上矽材料。基板4〇2的 周圍區域410仍實質不沉積含矽材料。在第4B圖之示例實 施例中，第一透明導電層414沉積至基板4〇2後，含矽膜 堆叠結構416形成在基板402上。堆疊結構416的邊緣相 隔基板邊緣一段距離408,因而基板各侧附近的周圍區域 41〇無含矽膜堆疊結構416。含矽膜堆疊結構416形成於基 板402後，第二透明導電層418實質沉積至基板各處的矽 膜堆疊結構416上，使第二透明導電層418覆蓋周圍區域 201031011 410 〇 回溯第3圖，舉升銷338可移動穿過基板支撐組件 330 ’且適於隔開基板4〇2和基板接收面332。基板支掠組 件330還包括加熱及/或冷卻元件339，以維持基板支禮組 件330呈預定溫度。在一實施例中，加熱及/或冷卻元件 設定提供處理時的基板支撐組件溫度為約400它或以下， 例如約100。(：至約40(rc或約15〇它至約3〇〇<t，例如約2〇〇 ❹°C。在一實施例中，基板支撐組件wo具有多角形平面區 域’例如由四個側邊界定。 在一實施例中，複數個RF返回路徑384耦接基板支撐 組件330’以提供RF&基板支撐組件33〇的周圍返回。處 理時，基板支撐組件330耦接RF返回路徑384，以容許 RF電流回到RF源。RF返回路徑3討於基板支撐組件 與RF功率源322間提供RF返回路徑的低阻抗部分，例如 透過電缆直接或穿過腔室接地底座。 # 在一實施例中，RF返回路徑384為耦接基板支撐組件 330周圍與腔室側壁326間的複數個彈性帶（第3圖顯示其 中二個hRF返回路徑384可由鈦、鋁、不鏽鋼鈹、銅、 披覆導電金屬塗層的材料或其他適合之RF傳導材料組 成。RF返回路徑384可均勾或任意分散於基板支撐組件33〇 各側。 在-實施例中，RF返回路徑384具有輕接基板支撲組 件330的第一末端和稱接腔室側壁326的第二末端。以返 回路徑384直接透過遮蔽框架333及/或經由其他適合之 17 201031011 RF導體耦接基板支撐組件33〇。 氣體分配板310利用懸吊裝置314耦接背板312的周 圍。蓋組件390由處理腔室3〇〇的側壁326支撐且可移 開來維護腔室主體302的内部空間。蓋組件39〇通常包含 鋁。氣體分配板310利用一或多個中央支撐件316耦接背 板312，以防下垂及/或控制氣體分配板31〇的筆直程度/ 曲率。在一實施例令，氣體分配板31〇具有不同尺寸的不 ❹同構造。在一示例實施例中，氣體分配板310為四邊形氣 體分配板。氣體分配板310具有下游表面35〇，其設有複 數個貫穿其中的穿孔311且面對置於基板支撑組件上 之基板402的上表面318。在一實施例中’氣體分配板31〇 各處的穿孔311有不同的形狀、數量、密度、尺寸和分布。 穿孔3 11的直徑可選擇為約〇 〇 1英忖至約i英叫^氣源32〇 耦接背板312,以提供氣體通過背板312、然後通過氣體分 配板310的穿孔311而至製程容積306。 m RF功率源322耦接背板312及/或氣體分配板310，以 提供RF功率而於氣體分配板310與基板支撐組件33〇間產 生電場，如此可於氣體分配板310與基板支撐組件33〇間 產生氣體電漿。可採用各種RF頻率，例如約〇.3兆赫（MHz) 至約200MHz。在一實施例_，rf功率源使用頻率為 13.56MHz。氣體分配板的實例描述於西元2〇〇2年11月12 曰核發給White等人之美國專利證書號6,477,980、Choi 等人提出且於西元2005年11月17日公開之美國專利公開 號20〇5/〇251990、和Keller等人提出且於西元2006年3 18 201031011 月23日公開之美國專利公開號2006/0060138，其一併附上 供作參考。 諸如誘導耦合遠端電漿源之遠端電漿源3 24亦可耦接 於氣源320和背板312之間。在處理基板之間，遠端電漿 源324激發清潔氣體，以遠距提供電漿來清潔腔室部件。 清潔氣體更進一步被RF功率源322供給氣體分配板31〇 的RF功率激發。適合的清潔氣體包括三氟化氮（NF3)、氟 #氣（F2)和六氟化硫（SF6)，但不以此為限。遠端電漿源的實 例描述於西元1998年8月4日核發給Shang等人之美國專 利證書號5,788,778，其一併附上供作參考。 第4A圖繪示經第2圖pvd腔室200以步驟1〇2、108 處理及經第3圖CVD腔室3〇〇以步驟1〇4處理後，而在步 驟之基板邊緣移除處理前之基板4〇2的俯視圖。如上 所述，沉積各層後，基板4〇2的周圍區域41〇和電池整合 區域412有不一樣的膜堆疊結構厚度。在一實施例中周 _圍區域410從基板邊緣算起的距離4〇8為約8脈至約 12mm ’ 例如約 i〇rnin。 第4B圖更為太陽能電池裴置45〇的截面圖其繪示基 板402的電池整合區域412中用以形成太陽能電池裝置45〇 之單獨電池的各種切割區域。如上所述，太陽能電池裝置 450包括棊板402、第一透明導電層414、含矽膜堆疊結構 416(如至少一 P-1_n接合區）和第二透明導電層418。内連線 形成製程（如步驟1〇6所述之處理步驟）可進行三次，以雷 射切割基板402而製造隔離溝槽（如切割線）42〇A、42〇B、 19 201031011 420C ’其通常為高效率太陽能電池裝置形成所需。雖然一 起形成在基板402上，但隔離溝槽42〇A、42〇B彼此被形 成於第二透明導電層418和含矽膜堆疊結構416的隔離溝 槽420C隔開。此外，隔離溝槽42〇B形成於含矽膜堆疊結 構416，使第二透明導電層418電氣接觸第一透明導電層 414。在一實施例中，沉積含矽膜堆疊結構416和第二透明 導電層418前，利用雷射切割移除部分第一透明導電層 鬱414，以形成隔離溝槽42〇A。同樣地，在一實施例中，沉 積第-透明導電層418冑’利用雷射切割移除部分含梦膜 堆疊、·>〇構416，以於含矽膜堆疊結構416中形成隔離溝槽 420B。含矽膜堆疊結構416可配置成單一接合面電池或多 重接合面電池。

在一實施例中，第一和第二透明導電層414、418為含 鋅材料、含銘材料、含錫材料、含氧化銦錫（ιτ〇)材料其 合金、和任何其他適合之導電材料。含矽膜堆疊結構々Μ 包括至少- ρ型矽層、η型矽層和夾設在ρ型與η型矽層 間的本質型（1型）梦層。碎層可為微晶梦基材料非晶碎基 材料或多晶發基材料。在—示例實施例中，切膜堆叠結 構416包括具ρ型非晶矽層、i型非晶矽層與^型非晶矽層 的單-太陽能電池接合面。在—示例實施例中含梦膜堆 疊結構416包括串叠接合面，具有包括ρ型非晶矽層、丨 型非晶㈣與η型非晶碎層的項部電池、和包括ρ型微晶 矽層、i型微晶矽層與η型非晶矽層的底部電池。 如上所述，利用不同工具來形成不同層至基板上時， 20 201031011 基板402的周園區域410將產生膜厚失配。若使用遮蔽框 架’則含矽膜堆疊結構沉積製程期間，基板周圍區域41〇 將不含含矽膜堆疊結構，周圍區域410的膜厚一般只包括 第一和第二透明導電層414、418的厚度。為移除基板4〇2 之周圍區域410的殘餘膜，進一步將基板4〇2傳送到雷射 邊緣移除工具500(參照第5圖說明於下），以移除周圍區域 410的一或多層膜。 _ 第5圖繪不雷射邊緣移除工具5〇〇，如上述步驟112, 其用以移除基板402之周圍區域的一或多層膜。雷射邊緣 移除工具500包含電磁波輻射模組506、經配置以接收基 板402置於其上的架臺502、和轉移機構516◎電磁波輻射 模組506包含電磁波輻射源508、和置於電磁波輻射源5〇8 與架臺502間的聚焦光學儀器510。 在一實施例中，電磁波輻射源508為以摻铷釔鋁石榴 •石（Nd:YAG)、摻鈦釩酸釔（Nd:YV〇4)、結晶磁盤、光纖二 極體和其他來源所製作的光源，其可提供及發射波長約 1030奈米（nm)至約1070nm的連續輻射波，例如約 l〇64nm。在另一實施例中，電磁波輻射源5〇8包括多個雷 射二極體，其各自產生均勻存在空間且具相同波長之同調 光。在又一實施例中，雷射二極體的功率為約1〇〇瓦至1〇〇〇 瓦。 聚焦光學儀器510包括一或多個準直儀，以將來自電 磁波輻射源5 08的輻射準直成實質平行光束。準直輻射光 束接著由至少一透鏡520聚焦成輻射線5 12指向基板4〇2 21 201031011 的周圍區域410。控制輕射線512沿著基板4〇2各側聚焦 於周圍區域’以移除周圍區域的媒堆養結構。轄射線512 可依需求多次掃描基板4G2各侧周圍，直到完全移除膜堆 疊結構。 透鏡520可為任何能將輻射聚焦成線或點的適合透鏡 或透鏡組。在一實施例中，透鏡52〇為柱面透鏡。或者， 透鏡520可為-或多個凹透鏡、凸透鏡平面鏡凹面鏡、 .凸面鏡、折射透鏡、繞射透鏡、菲涅爾（Fresnel)透鏡梯 度折射率透鏡等》 粒子收集器5 04設置於鄰接基板的周圍區域41〇。雷 射切割時，蒸發之雷射移除膜可抽引至粒子收集器5〇4, 以保持工具5〇〇的清潔度。架臺502可為任何能於傳送時 固疋支托基板402的平台或卡盤，此將說明於下。在一實 施例中，架臺502包括用以夾持基板的裝置，例如摩擦、 _ 真二、重力、機械或電子系統。適合之夾持裝置實例包括 機械夾鉗、靜電或真空吸座等。 雷射邊緣移除工具500包括配置以互相轉移架臺5〇2 與輻射線512的轉移機構516。在一實施例中，轉移機構 516輕接架臺502 ’以相對電磁波輻射源508及/或聚焦光 學儀器510移動架臺502。在另一實施例中，轉移機構516 麵接電磁波輻射源508及/或聚焦光學儀器510，以相對架 臺502移動電磁波輻射源508及/或聚焦光學儀器$丨(^在 又一實施例中，轉移機構516移動電磁波輻射源508及/或 聚焦光學儀器5 10和架臺502。任何適合之轉移機構皆可 22 201031011 採用例如輪送系、统、齒條與齒輪系統或x/y致動器、機 器人、或其他適合機構。 轉移機構516輕接控制器514，以控制架4 5〇2與輻 射線 #對移動的掃描速度。此外’架臺502和輻射線 512可配置成沿著基板402的周園區域410互相轉移，以 集中於移除基板邊緣上的膜，又不會破壞基板402的其他 區域。在一實施例中，轉移機構5 16以約丨000公分/秒（cm/s) ❹的固定速度移動10毫求（mm)至20mm線寬，例如類似從基 板402的周圍區域410算起的距離408。在另一實施例中， 架臺502和輻射線512可依需求按其他路徑互相轉移。 雷射移除處理後，移除基板402之周圍區域410的膜 堆疊結構。第一和第二透明導電層414、418底下的部分基 板402也可移除，以確保基板周圍區域的清潔度，進而協 助後績框架接合製程。 第6圖繪示進行邊緣移除處理後的基板402的截面 Θ 圖。雷射邊緣移除處理後，移除先前位於基板402之周圍 區域410的膜》視情況而定，也可移除部分基板4〇2。在 一實施例中，亦移除基板402從基板表面算起之深度602 約20微米（μιη)至約40μπι的部分》 因此，在此提出移除基板邊緣之部分膜堆疊結構的改 善方法和設備。所述方法和設備有益於提高移除基板周圍 區域之膜堆疊結構的準確性，藉以提供基板良好的密封表 面而協助接合及封裝製程。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 23 201031011 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施 例說明’其部分乃繪示如附圖式。 第1圖繪示製造太陽能電池裝置至基板上的部分流程 圖 第2圖繪示電漿增強化學氣相沈積（pecVD)處理腔室 之一實施例的截面圖； 第3圖緣示物理氣相沈積（ρν〇)處理腔室之一實施例 的截面圖； 第4A圖繪示根據本發明一實施例，具太陽能電池裝置 形成於上之基板的俯視圖； & 第4B圖繪示根據本發明一實施例，具太陽能電池裝置 形成於上之基板的截面圖； 第5圖繪示雷射邊緣移除設備之一實施例的側視圖， 其可用於實施本發明；以及 $ 6圖繪示基板的截面圖，其中邊緣移除製程已進行 處理基板的周圍區域。 為助於理解，各圖中相同的元件符號盡可能代表相似 的70件。應理解某一實施例的元件和特徵結構當可併入其 他實施例’在此不另外詳述。 24 201031011 須注意的是，雖然所附圖式僅例示本發明之實施例’ 因此並不被認為限定本發明之範圍’本發明可容許其他等 效之實施例。 【主要元件符號說明】

100 程序 101- 116 步驟 200 腔室 202 磁控管組件 204 蓋組件 206 框架 208 主體 210 側壁 212、 236 屏蔽 216 中央部分 218 製程容積 220 把材 224 周圍部分 226 屏蔽組件 228 氣源 230 出入埠 232 功率源 238 支撐件 240 轴 242 風箱 244 升降機構 246 底部 248 控制器 250 泵送埠 252 泵送裝置 254 處理區域 256 凸緣 258 記憶體 260 CPU 262 電路 300 腔室 302 主體 304 底部 306 製程容積 308 閥 309 幫浦 310 氣體分配板 311 穿孔 25 201031011

312 背板 314 懸吊裝置 316 支撐件 318 表面 320 氣源 322 功率源 324 電漿源 326 側壁 330 支撐組件 332 接收面 333 框架 334 把柄 336 升降系統 338 舉升銷 339 加熱/冷卻元件 350 表面 384 路徑 390 蓋組件 402 基板 408 距離 410 周圍區域 412 電池整合部分 414、 418 導電層 416 堆疊結構/層 420A- -C 切割線/溝槽 450 太陽能電池 500 工具 502 架臺 504 粒子收集器 506 輻射模組 508 輻射源 510 聚焦光學儀器 512 輻射線 514 控制器 516 轉移機構 520 透鏡 602 深度 26

Claims (1)

1. 201031011 七、申請專利範圍： 1. 一種製造太陽能電池裝置至基板上的方法，該方法包含 以下步驟： 提供一基板到一化學氣相沉積腔室中； 使置於該沉積腔室的一遮蔽框架接觸一基板的一周圍區 域； 透過該遮蔽框架界定的一穿孔’沉積一含矽層至該基板 ❹ 上； 將該基板傳送到一物理氣相沉積腔室； 在該物理氣相沉積腔室中，沉積—透明導電層至該含石夕 層上； 將該基板傳送到一雷射邊緣移除工具；以及 雷射切割在該基板的該周圍區域上所形成的一或多層。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該雷射切割步 驟更包含以下步驟： 移除該基板的該周圍區域上一部分的該透明導電層。 3. 如申请專利範圍第丨項所述之方法，其中該周圍區域從 該基板之一邊緣測量起的一寬度為約8毫米至約12毫米。 4·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該沉積該含矽 27 201031011 層之步驟更包含以下步驟： 形成一 P型含碎層； 以及 其中在沉積該含發 形成一 i型含矽層至該P型含梦層上 形成一 η型含矽層至該i型含梦層上 5.如申請專利範圍第1項所述之方法， 層前，該基板具有一導電層沉積於上。

   6.如申請專利範圍帛1項所述之方法，其中該雷射切割之 步驟更包含以下步驟： 移除一部分的該基板。 7.如甲請專利範圍第6項所述之方法，其中該基板被移除 的該部分從該基板之一上表面算起的一深度為約2〇微米 至約40微米。 ' 8·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中該雷射切割該 基板之步驟更包含以下步驟： 石著該基板各側，連續雷射掃描該基板的該周圍區域。 9·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該透明導電層 為一含鋅材料、一含鋁材料、一含錫材料、一含氧化銦錫 (IT〇)材料或其合金的至少其中之一者。 28 201031011 ίο.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該沉積該含 矽層之步驟更包含以下步驟： 保持該基板的該周圍區域不含該含矽層。 11.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該沉積該透 明導電層之步驟更包含以下步驟： 沉積該透明導電層至該基板的該周圍區域上。 12· —種移除基板周圍區域之一或多層的方法，該方法包 含以下步驟： 提供具一周圍區域和一電池整合區域的一基板； 將該基板傳送到一化學氣相沉積腔室； 使置於該化學沉積腔室的一遮蔽框架接觸一基板的一周 圍區域； 沉積一含矽層至該基板透過該遮蔽框架露出的該電池整 合區域上； 將該基板傳送到一物理氣相沉積腔室； 在該物理氣相沉積腔室中，沉積一透明導電層，且該透 明導電層沉積在該基板之該周圍區域和該電池整合區域 的該含矽層上； 將該基板傳送到一雷射邊緣移除工具；以及 雷射切割在該基板的該周圍區域上所形成的各層。 13.如申請專利範圍第12項所述之方法’其中該基板的該 29 201031011 周圍區域的一寬度為約8毫米至約ι2毫来 14.如申請專利範圍第12項所述之方法， 之步驟更包含以下步驟： 移除該基板的該周圍區域上的各沉積層 其中該雷射切 割 iS.如申請專利範圍第12項所述之方法 魯之步驟更包含以下步驟： 移除該基板的一部分。 其中該雷射切割 1如中請專利範圍第15項所述之方法，其中該基板的該 ^刀構成-溝槽，該溝槽的-深度為該基板的約2q 約40微米β 1 m 17.如申請專利範圍第12項所述之方法 石夕層之步驟更包含以下步驟： 其中該沉積該含 形成一第一 p_i_n接合區至該基板上；以及 形成-第二p小n接合區至該第一卜i_n接合區上 其中該形成該第 18.如申請專利範園第17項所述之方法 P4-n接合區之步驟包含以下步驟： 形成一p型非晶矽層； 形成一 型非晶矽層至該p型非晶矽層上； 以及 30 201031011 形成一 η型微晶矽層至該非晶矽層上。 19. 如申„月專利範圍第17項所述之方法，其中該形成該第 一 p-i-n接合區之步驟包含以下步驟： 形成一 p型微晶矽層； 形成一 1型微晶矽層至該p型微晶矽層上；以及 形成一 η型非晶矽層至該丨型微晶矽層上。 ❹ 20. -種移除基板周圍區域之各層的方法該方法包含以 下步驟： 提供具一周圍區域和一電池整合區域的一基板且該基 板在該基板的該周圍區域和該電池整合區域間具有一失 配膜厚；以及 雷射切割在該基板的該周圍區域上所形成的至少一層， 其中該基板的該周圍區域的一寬度為約8毫米至 2毫 ⑩米。 … 31