TW201327712A - 以電漿處理太陽能電池晶圓之系統架構 - Google Patents
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Abstract
一高生產量之晶圓電漿加工系統，特別適合加工太陽能電池。一裝載站有一裝載傳輸帶，一裝載傳輸裝置，及一載盤裝載站，以接收可傳輸之靜電載盤，其中該裝載傳輸裝置建置成可從該傳輸帶卸載晶圓，並放置於該可傳輸之靜電載盤上。該可傳輸之載盤即傳送到至少一個加工腔室，以執行晶圓之電漿加工。一卸載站有一卸載傳輸帶，一卸載傳輸裝置，及一載盤卸載站，以從該加工腔室接收該可傳輸之靜電載盤，其中該卸載傳輸裝置建置成可從該可傳輸之靜電載盤卸載晶圓，並放置於該傳輸帶上。一載盤返回模組建置成可將該可傳輸之靜電載盤，從該載盤卸載站傳輸至該載盤裝載站。
Description
本案主張美國臨時申請案(Provisional Application)61/554,453號，申請日2011年11月1日之優先權，該案的全部內容併入本案作為參考。
本發明涉及用以加工太陽能電池之系統，特別是關於太陽能電池之電漿加工，如太陽能電池之電漿蝕刻之系統結構。
用以製造太陽能電池之加工腔室，如電漿腔室，與用以製造積體電路(integrated circuits,IC)之腔室有相同基本元件，但有不同的工程及經濟需求。例如，當腔室用以製造IC時，每小時有幾十個晶圓生產量，但用以製造太陽能電池之腔室，則需每小時有幾千個晶圓生產量。另一方面，一太陽能電池加工系統的購買及操作成本，則必須控制在非常低的程度。
近來在與製造IC相同的基本材料，即矽晶圓上製造太陽能電池(photo-voltaic cells,PV cells)的技術已快速成長。在製造太陽能電池時，其中一個步驟為將該電池之表面粗糙化，以減少從該電池逃逸之光子數量，以此提高電池之效率。該加工步驟普遍利用溼式化學(wet chemistry)方法來執行，也就是，放置該電池於化學浴中，以不均勻的方式蝕刻一薄層的矽，使表面粗糙化。此技術雖便宜，卻不精準且無法完全達成所需求之結果，特別是在多晶矽晶圓內，不同細粒有不同的結晶方向。利用半導體電漿蝕刻方法執行該功能，可改善結果並進一步提高該電池之效率。
在IC工業，廣泛地利用到活性氣體蝕刻系統。此種系統用以從矽晶圓選
擇性地移除材料，並通常製成一集束型設備(cluster tool)。此種系統可以一次從一匣盒內拿取一個晶圓，個別放置晶圓至該集束型設備之腔室內，在每個加工腔室內一次一個，個別蝕刻該晶圓。若有需要尚可執行其他加工步驟，並可將該晶圓送回至該匣盒。該匣盒接著從該集束型設備卸載，使另一匣盒進入該設備內。
不幸地，在經濟上，利用半導體技術製造太陽能電池成本過高。在製造IC上，可以接受成本高且生產率低的條件，因為一已加工之半導體晶圓比一已加工之PV電池的價值高約一千倍以上。因此，相對於半導體設備每小時產出大約100個晶圓，PV產線必須至少每小時產出數千個電池。為降低矽的成本，PV晶圓比半導體晶圓薄許多，因此也較脆弱。半導體晶圓之破損是極罕見的事件，並通常會造成該設備停機。但是PV生產電池的破損則已為慣例，且該生產線仍必須繼續操作。因此，PV電漿加工系統有與半導體蝕刻極為不同之需求，例如須使用乾式蝕刻。
在製造太陽能電池還有其他多樣步驟，需將該晶圓暴露至電漿下，如電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)及物理氣相沈積(PVD)等。在太陽能電池所有電漿加工過程的需求皆相似，包括生產量需一小時在數千個晶圓之程度，系統成本及運轉成本必須降低，且晶圓破損不應使系統停機。
以下發明簡述提供作為對本發明數種面向及技術特徵之基本理解。發明簡述並非對本發明之廣泛介紹，也因此並非用來特別指出本發明之關鍵性或是重要元件，也非用來界定本發明之範圍。其唯一目的僅在以簡單之方式展示本發明之數種概念，並作為以下發明詳細說明之前言。
本發明提供一PV電池之電漿加工架構，可達到高度之加工控制，極高生產量，但成本卻極低。上述目的是藉由利用半導體電漿技術達成，但是其建置方式不同，且系統架構也完全不同。
本發明數個實施例提供一種架構，其中的靜電載盤攜帶晶圓在系統內移動。該晶圓完成加工後，便從該載盤上卸載，載盤便由該系統回收。該系統包括足夠數量的載盤，以使其中的腔室一直保持有晶圓存在，且常時加工晶圓。並且，該系統利用傳輸帶以將晶圓供應到該系統並從該系統移出晶圓，以使多數列的晶圓可同時傳送並加工。
根據一實施例，所揭示之電漿加工系統包括一裝載站，具有一裝載傳輸帶，一裝載傳輸裝置，及一載盤裝載站，以接受可傳輸之靜電載盤，其中該裝載傳輸裝置建置成可從該傳輸帶卸載晶圓，並將晶圓放置於該可傳輸之靜電載盤上；至少一個加工腔室，耦接至該裝載站，並建置成可從該裝載站接收該可傳輸之靜電載盤，並對在該可傳輸之靜電載盤上之晶圓執行電漿加工；一卸載站，具有一卸載傳輸帶，一卸載傳輸裝置，及一載盤卸載站，以從該加工腔室接收該可傳輸之靜電載盤，其中該卸載傳輸裝置建置成可從該可傳輸之靜電載盤卸載晶圓，並將晶圓放置於該傳輸帶上；及一載盤返回模組，模組建置成可從該載盤卸載站傳輸該可傳輸之靜電載盤至該載盤裝載站。
本發明也揭示一晶圓之電漿加工方法，包括：傳送晶圓至一已空出之裝載站；在該已空出之裝載站內裝載該晶圓至可傳輸之靜電載盤上；傳輸該靜電載盤至一電漿加工腔室；在該加工腔室內點燃並維持電漿，以在其內加工該晶圓；傳輸該靜電載盤至一卸載站；從該靜電載盤卸載晶圓；及將該載盤返回至該已空出之裝載站。
以下將參照圖式說明根據本發明實施例的電漿處理系統數種技術特徵。以下所述的實施例將包括僅有單一電漿腔室的系統與包含多數電漿腔室的系統。所揭示的實施例特別適合以高生產量製造太陽能電池。
圖1A顯示具有單一電漿處理腔室130之實施例。此種系統可用於，例如，太陽能電池之電漿處理，像用來製造成太陽能電池之矽晶圓之質地蝕刻。該實施例之結構能達成在低系統成本及低營運成本下，提供極高生產率的目標。在該例子中，該電漿腔室130建置成可同時處理數個晶圓。例如，在圖1A中，該晶圓158是排成3列同時運送及加工，如虛線放大部分所示。因此，該腔室130可配置為同時加工3個晶圓(一3x1之陣列)、6個晶圓(一3x2之陣列)、9個晶圓(一3x3之陣列)等。當然，該系統也可設計為運送並加工不同數量之排列，例如，2列、4列等，或甚至單列。
在圖1A所描繪之該系統包括一裝載模組101、一加工模組111、一卸載模組121、及一載盤返回模組131。該裝載模組101傳送新的晶圓至該系統並裝載至載盤上。該裝載模組101包括一傳輸帶102、一裝載傳送裝置104、及一載盤裝載升降機155，其在上方形成平台C。圖中的傳輸帶102持續以三列方式傳送晶圓，如虛線放大部分所示。該裝載傳送裝置104從該傳輸帶102上卸載晶圓並裝載至載盤115上。載盤115貼附於平台C內之升降機155載具117之上。該載盤升降機從載盤返回模組140接收載具117，並升抬其至平台C以再次裝載晶圓。
在本實施例中，每一晶圓是裝載至一個別載盤115上。與習知系統不同，在本實施例使用的是可傳送之靜電載盤。本發明並不將晶圓裝載至一固定於該
處理腔室內之載盤上，而是使該載盤先裝載晶圓，然後以載具117傳輸至該處理腔室130內以進行加工。在該實施例中，每一載具117支持三個載盤115。由於載盤可常時裝載晶圓並可隨時傳送至該腔室加工，因此可以提高生產率。
該加工模組111包括一或多個處理腔室130。在此實施例中，顯示單一的電漿處理腔室130。圖中顯示該腔室130為一有RF源132及天線之電感型耦接電漿腔室，但其他型式的處理腔室也可使用在本發明。在此例子中，該腔室是建置成可接受3個靜電載盤115，載盤115是貼附至一載具117上以便傳送。在腔室130內，功率耦接至該載盤，以藉由接點152及154吸附載盤，並加偏壓至晶圓。該腔室130之加工環境藉由閘門108與系統其他部分隔離。
該卸載模組121包括載盤升降機150，可在加工完成後從該加工腔室130接收支持該載盤115之載具117，且從該載盤115上卸載該晶圓158後，便傳送該載具至載盤返回模組131。使用卸載傳輸裝置103從該載盤上卸載該晶圓158，並放置於該卸載傳輸帶101上，以從該系統移除。
該載盤返回模組131基本包括傳輸裝置140，以從該卸載升降機150運送載盤至該裝載升降機155。在此實施例中，該傳送裝置140是位在該系統之真空環境中，且位於該加工腔室130下方。
圖1B顯示具有多數處理腔室以系列排列之實施例。圖1B中與圖1A相同的元件，均標示相同參考號碼。該圖1B之系統可設計成與圖1A相同，但具備多數處理腔室。然而，為凸顯其他差異點，圖1B所示之系統使用多種不同於圖1A設計之元件。將在下面詳載。
從圖中可以看出，圖1A及圖1B之系統具有非常相似的基本架構，但在此實施例中，有2個電漿處理腔室130A及130B連續排列。當然也可使用2
個以上的腔室，以相似的方式排列，但為說明起見，圖中只顯示2個腔室。該系統的運作方式與圖1A同，但當在130A腔室內的加工完成時，該載盤是傳送至腔室130B，以進行加工。該載盤從腔室130B卸載移至升降機150上，就如圖1A所示。同時，因為該載盤傳送模組長度變長，故可以接續方式容納數個載盤，但這只是選用的方式，也非技術上所必要。
在圖1B所顯示之另一技術特徵為，腔室130A內配備電容電感複合型RF供應源。腔室130B內也可使用相同的電源，但為顯示兩者可有不同起見，腔室130B維持與圖1A之腔室130相同。在腔室130A，利用天線134及RF電源132維持電漿，與圖1A所示之腔室130相同。然而，亦可額外使用到RF功率之電感耦接。特別是，電極133位於腔室130B之頂板內。從電源136發出之RF功率耦接至該電極133。一異極之電極位於該載盤內。因此，在該腔室130A內，RF功率以電容或電感方式耦接至該電漿。
圖1B顯示另一使電漿控制更為良好，增加傳輸速度及提高系統穩定度之技術特徵。特別是，每一加工腔室130A及130B皆配備電漿屏蔽113。該電漿屏蔽113規範該電漿，只傳送至該晶圓上方之區域及該屏蔽內的範圍。該腔室內部其餘的部分即無電漿存在。在一放大圖中顯示屏蔽113之一例子，顯示該屏蔽內部之俯瞰圖。如圖所示，該屏蔽基本上包括側壁113a及底盤113b。該底盤113b有一空缺118，以使已加工之晶圓158暴露在電漿中。在此顯示3個晶圓同時加工。
因為使用該電漿屏蔽113之緣故，該腔室之入口及出口將不需要閘門108。而是可只使用簡單的窗109，在傳輸及處理過程中為常開(沒有閥門或閘門)，以使該載具能無阻礙地傳輸出入該腔室。該載具在一高度下進入該腔
室，在該高度下屏蔽只位於載盤上方，但不會碰觸載盤。在一實施例中，屏蔽之底盤113b位在該晶圓158上方約為1或幾毫米，例如，1-5毫米之處。
下述為利用圖1A或1B之實施例加工之處理順序。該晶圓158以一送入傳輸帶158運送至該系統。該晶圓在經過低度真空裝載腔及高度真空裝載腔(將參考圖2說明)後，抵達至傳輸帶102上。在此實施例中，是將數個晶圓158並排放置，方向與傳輸帶運送方向垂直。例如，三個晶圓158可平行排列，如放大圖中所示，該圖為在傳輸帶上之基板的俯瞰圖，其箭頭顯示傳送之方向。
該晶圓傳送裝置104用以從該傳輸帶102取得該晶圓158，轉送至該加工載盤115上。在此例子中，該傳送裝置104使用一靜電吸附載盤105，可沿著軌道110移動，並利用靜電吸力吸附一或多個晶圓，例如，一列3個晶圓，並傳送該晶圓至該加工載盤115。在此實施例中是使用3個加工載盤115，以接收由撿拾載盤105支持之3個基板。如圖1所示，在裝載站C上完成裝載該晶圓至該加工載盤115上後，就有升降機115支持該有3個載盤115之載具117。接著傳輸已裝載該加工載盤115之載具117至該第一加工腔室130內(若是利用圖1A之該實施例，即經由閘門108)。
在圖1A之實施例中，該加工腔室130藉由閘門108與該裝載站並其他腔室隔離。閘門108大幅限縮與連接腔室的導通，允許在腔室內進行個別的壓力及氣體控制，而不需使用真空閥與O形圈密封。另一方面，如圖1B所示，該腔室如安裝電漿屏蔽113，便不需要該閘門。
一旦裝載載盤115之載具117位於該處理腔室130內，藉由接點152及154使載盤115通電，以供應所需之電壓電位。接著開始電漿處理，並對該基板在其固定位置上加工。也就是，在此實施例中，一旦該載具抵達其在該腔室內之
適當位置，該載具在該電漿加工整個過程中即停止移動。處理時間可能是數秒或長達數十秒。等到加工完成，該載具才會再度開始移動，並傳送至下一程序之工作站。當在一系列腔室之最後一個腔室內加工完成時，該裝載載盤115之載體117即傳輸至該卸載站150。
在該卸載站150，該晶圓傳輸裝置103用以從該載盤115上卸載該晶圓，並轉送該晶圓至卸載傳輸帶101。傳輸裝置103使用一靜電晶圓吸附頭125，該吸附頭125可在軌道120上移動，而與該吸附載盤105相似。該吸附頭125利用靜電力從加工載盤115轉送晶圓至送出傳輸帶101。晶圓送出傳輸帶101從該吸附頭125接收該晶圓，並傳輸至其他下游加工程序。
其後，該有載盤115之載具117即藉由升降機150下降，並藉由該返回模組131傳輸至升降機155。升降機155將該載具送回至平台C，以接收另一批晶圓。如上述可知，本發明使用數個裝載加工載盤之載體，以使每一加工站常時裝載有晶圓，且加工腔室也常時在使用中，以加工晶圓。換言之，當載具與一組載盤離開加工腔室，進入加工站H時，另一載具也從加工站C進入該腔室，而另有再一載具則移動進入加工站C。同時，在此實施例中，在該升降機150及155將載具於加工階段與返回階段間移送之過程中，升降機可以主動的使處理用載盤115降溫，例如使用熱沉170與172等。另一種方式，或者可額外增加的方式則是在返回模組140中提供冷卻站J。該加工載盤115即從卸載站H經由位在加工階段區下方之返回通道140，返回至裝載站C。
在每個升降機上及在每個加工腔室內，皆有連接至該載盤之電性接點152，以提供靜電吸附晶圓。換言之，因為該載盤皆為可傳送，該載盤上並無永久連接處。因此，在此實施例中，加工站C及H及每一加工腔室130皆包
括電極接點152，以傳輸電位至該載盤，並使其能以靜電吸附。如有必要，可選用將DC偏壓接點154也配備於每一加工腔室130，以供應晶圓DC偏壓。換言之，就某些加工而言，除了電漿RF能量外，亦使用DC偏壓以控制電漿對晶圓上之離子轟擊。另一種方式則是藉由電容耦接至該載盤之方式提供該晶圓之偏壓，故使接點與晶圓不須直接接觸。
因此，如上所見，圖1A及1B所描繪之該系統，可利用數個連續從裝載位置移出之加工載盤115，經過一連串加工腔室130，抵達一卸載位置。藉由閘門108或另包括電漿屏蔽，該加工腔室130各自抽真空並與其他腔室分離，且與該裝載及卸載區域分離。兩種設計都可達成個別電漿加工區的氣體物種個別化與氣壓控制個別化的目的。
在圖1A及1B之例子中，在加工過程中每一加工腔室都使用數個載盤215，故可同時對多數的基板作電漿加工。在此實施例中，該晶圓藉由數個個別之載盤支持而可同時加工，例如，使3個並排之載盤並貼附於一載體117上。在一特定例子中，每一腔室是建置成可以一載體支持一列共3個載盤，以同時加工此3個晶圓。當然，也可能使用其他的排列方式，例如，一2x3陣列之載盤等。
圖2描繪一架構之實施例，包括一大氣側傳輸帶200，以裝載晶圓至低度真空裝載腔205。換言之，該晶圓從傳輸帶200藉由跳過兩傳輸帶間之一小間隙，傳輸至另一位於該低度真空裝載腔205內之傳輸帶上。該真空腔室之側壁上有一開口，上設真空閥(未描繪)，以使晶圓通過而進入低度真空環境內。如圖中放大部分所示，該晶圓接著通過一用以分隔低度真空及高度真空裝載腔之隔牆上之閥門，傳輸至一高度真空裝載腔210。在此實施例中，使用一閥門
204，以在該傳輸帶202未啟動時關閉，以保持該高度真空裝載腔內之真空。換言之，該傳輸帶202用薄但堅韌之材質製成，例如Mylar。傳輸帶202穿過一位於該低度真空裝載腔205與高度真空裝載腔210間之狹窄開口。該傳輸帶202間歇性傳動而非持續性傳動，在每次傳動狀態時傳輸一排晶圓，可稱為一動(one pitch)。當該傳輸帶202停止移動，該閥門204即關閉並壓住該傳輸帶202，以使低度真空裝載腔205之環境與高度真空裝載腔201之環境隔絕。此一設計使晶圓移動時須通過的空缺寬度減到最小，而使晶圓破損的可能性降到最低。
該傳輸帶202運送該晶圓至一晶圓傳送站215，如圖1A及1B描繪之裝載模組101。如上參考圖1A及1B所述，在晶圓傳輸站215上，該晶圓裝載於載具上之可傳輸靜電載盤內。該載盤接著以該載具傳送至第一加工腔室225內。圖中顯示為一有氧化供應源220之氧化腔室。之後，該有載盤之載具移動至連續的加工腔室225，在此有兩個備有電漿源230的蝕刻腔室。該載具接著離開該加工腔室並移至卸載站235。在此將基板從該載盤上移除，並傳送至在高度真空腔室240內之傳輸帶。該晶圓接著傳送至該低度真空腔室245，並接著傳送至一大氣側傳輸帶250。該裝有空載盤之載具接著返回至該傳輸站215，以再裝載晶圓。
圖1A到圖2所示的架構中，該入口及出口裝載腔同時處理數個基板，例如，3個，並無設備或載具與基板一起進入該機器。這是使用在大氣中之傳輸帶200傳送該基板，直到極接近裝載腔205的入口閥門(未圖示)處，該閥門是以垂直方向開關。當該閥門開啟，該基板「跳過」該空缺進入該裝載腔205內之傳輸帶上，接著該閥門關閉並在裝載腔205內建立真空。在每一動的操作
期間，就有一排晶圓運送至該裝載腔205內。以此達成上述目的。
該基板穿過該裝載腔後，接著藉由一靜電吸附從該傳輸帶升抬，接著移動該基板前進一動，而將該基板降低至基板支撐上，例如，靜電載盤上。在每一個操作期間，一排晶圓裝載至一相對應之載盤上。該系統包含多數的基板支撐(換言之，靜電載盤可傳送至載具上)。基板支撐並非固定不動，而是可獨立向前及向後移動。除此之外，該加工腔室之尾端提供升降機，以下降及升抬該載具及載盤。
該可傳送之載盤有多種功能。可穩固支持多數基板(例如3個)，並在一準確位置同時加工。在前述之實施例中，三個載盤同時進入每一加工腔室，每一個支持一基板。該載盤從一加工站移動該基板至另一加工站，一次一動。在一實施例中，該載盤利用線性馬達傳送，以使該載盤快速並準確地移動。該載盤亦從該基板將熱導出，以維持該加工後基板之溫度在一可接受程度。為經常從該載盤移除該熱，在該升降機或該載盤返回模組內可提供熱沉。
圖2之實施例之另一特色是關於該高度真空裝載腔210及閥門212之操作。尤其是，當圖2之系統利用圖1B顯示之排列實施時，傳輸站215鄰接的腔室內備有電漿屏蔽，並無閥門與該傳輸站隔離。此時傳輸晶圓至該傳輸站之操作即如圖3之流程圖所示。在步驟300中，一系統控制器決定該閥門212是否應予開啟。若是，在步驟305中，該處理器發出一信號以泵入氣體至該高度真空裝載腔210內。此步驟等於將壓力帶入該高度真空裝載腔210，使其壓力與該傳輸站215內相近。換言之，因為在該傳輸腔室215及加工腔室220間並無閥門，該加工氣體流入加工腔室220內，提升傳輸站215內之壓力，使其大於裝載腔210內之壓力。如果該閥門212開啟，將造成氣體大量從傳輸站
215流至裝載腔210。先泵入氣體至該傳輸站210以避免此問題發生。因為該高度真空裝載腔通常在高度真空狀態下，需要小量氣流以提升該腔室內之壓力，並可藉由一短暫的氣爆，例如，氬、氮等來達到此目的。
在該氣體注入至傳輸站210之後，於步驟310將該閥門212開啟，並在步驟315將該傳輸帶傳動以進行一動。換言之，以傳輸一排之晶圓至該傳輸站215內。在步驟320將閥門212關閉，並在步驟325將該泵通電以對傳輸站210抽氣。
圖4A顯示根據本發明一實施例的靜電載盤主要元件示意圖，而圖4B及4C為一沿圖4A線A-A所見之兩種不同實施例之部分截面圖。該載盤主體405由鋁板製成，並配置成具有足夠的熱質量，以控制在電漿加工期間對該載盤之加熱。該載盤主體405之上表面作陽極化，以形成電性絕緣的陽極氧化鋁層410。該載盤之側邊以陶瓷層或邊框415包圍。陶瓷層415可為陶瓷塗覆，施用於該鋁製主體之4側邊，例如，利用使用標準電漿噴灑外層或其他已知之方法。在圖4A-4C所顯示之實施例中，該鋁製主體405製作於一陶瓷盒內，使鋁製主體405之全部4側及底部皆覆蓋一陶瓷邊框415。該主體405黏結在該陶瓷邊框415。該陶瓷邊框415之頂部與該陽極氧化鋁層410之頂部為同高度。同時，該載盤尺寸設成使載盤吸附的晶圓延伸出陶瓷側邊415之外，以覆蓋該陶瓷側邊415的頂部。如同圖4A中虛線所示的晶圓150外形。
該載盤附著到一基底420，是由一絕緣或導電材料製成。一孔洞形成並通過該基底420，且一絕緣套管442位於其中。一導電接點桿444通過該絕緣套管422，以與該鋁製主體405形成電性接觸。導電桿444用以傳導高電壓電位，以產生吸附力，吸附該晶圓。
在某些加工腔室內需要加偏壓於該加工後晶圓，以從該電漿吸引離子至該晶圓。為此，有接點430之該載盤可用以傳送電位偏壓至該晶圓。每一絕緣套管432形成一通過該基底420及該主體405之接點430。一彈性偏壓或可伸縮(未描繪)之接觸桿434通過該絕緣套管432。
該保護用的陶瓷邊框415由如氧化鋁、碳化矽、氮化矽等材料製成。該陶瓷材料之選擇取決於在電漿內之氣體種類及該加工後晶圓可能產生之污染。
圖4A及4B所描繪之設計較現今技術之載盤有一定的優勢。例如，因為其設計簡單，生產成本低廉。並且，該陽極化表面可以耐受重複使用，同時該陶瓷邊框保護該陽極氧化與該載盤之主體不受電漿腐蝕。因為該陶瓷邊框設計輕薄且比載盤吸附的晶圓小，該陶瓷邊框因受晶圓覆蓋，因此可預防該載盤/陶瓷邊框邊緣遭電漿攻擊。
圖4C描繪之實施例中，該載盤是以成形機器對一鋁製主體405加工製成。接著將該主體405之整體表面陽極氧化，以提供硬質的絕緣表面，如圖中上部陽極氧化層410、底部陽極氧化層411及側邊陽極氧化層412所顯示。該陽極氧化鋁製主體黏著到一例如氧化鋁陶瓷盒415上，作為一絕緣體，並保護該陽極氧化鋁製主體之側邊不受電漿腐蝕。該陶瓷桶貼附，例如，黏著至一絕緣盤422，可由聚酰亞胺、Kapton®等製成。該絕緣盤422之厚度取決於其材料之介電常數，以提供所需之RF功率電容耦接至該基底盤320。基底盤420由鋁製成並也已陽極氧化，且用以從該電漿電容耦接RF。該耦接之量部分取決於該絕緣盤422之特性，例如其厚度及介電常數。同時，替代性方法是不使用絕緣盤，而在該盒415之底盤可製成較厚，以提供相同的絕緣特性。同時，提供螺紋洞孔470，以將該載盤附著於一載具，如下所述。
如上所述，該鋁製主體405全部側邊皆已陽極氧化。因此，為使該接點桿444有電性接點，須從該鋁製主體底部上之接點區域移除該陽極氧化。除此之外，在該已經移除陽極氧化之區域，電鍍上一層導電層，例如，鎳、鉻等。將該接點桿444插入至該絕緣套管442內後，即接觸該已電鍍之導電層並維持良好的電性接點。並無提供傳送偏壓功率至該晶圓，而是該偏壓電位不需直接接觸該晶圓即可形成電容耦接。
圖5描繪一利用上述載盤在一電漿加工系統之設置示意圖，該系統可如圖1A及1B所示。一般而言，載盤連接至一載具585，例如將該基底520以螺釘固定至該載具585。該載體585有一組垂直方向之滾輪590及一組平行方向之滾輪595，而可在軌道592上滾動。軌道延伸通過兩個晶圓傳輸站，所有加工腔室，該升降機，及該載盤返回模組。圖1B有更清楚的描繪。但請注意，圖1B中所示的軌道設有滾輪。在此實施例中，該滾輪從該真空腔室外側驅動，且該載具由滾輪載送。相反地，在圖5之實施例中，該滾輪設在該載體上，且該軌道並無滾輪，只提供讓滾輪通過之表面。
在圖5之實施例中，驅動力是由一線性馬達提供。該線性馬達部分位於真空中之載體上，部分位於真空外的真空隔牆598之外。例如，可使用一系列之線圈596位於隔牆598外之大氣環境中，一系列之永久磁鐵594位於該載具之底部。當線圈596通電時，所產生之磁力可以穿過隔牆598，作用於該永久磁鐵594，以移動該載具。
圖6顯示根據本發明實施例之製造太陽能電池加工流程圖。在步驟600，將一股氣體流入該高壓裝載腔，以提高其內部壓力。在步驟605，分隔該高壓裝載腔與該傳輸站之閥門開啟。在步驟610，該系統啟動以移動一動。換言之，
該傳輸站內之傳輸帶移動一動，且裝載晶圓之該載具也移動一動-位在最後一個加工腔室的載具即離開，移至該卸載升降機。在步驟615，啟動該卸載體吸附頭，以從該傳輸帶提取晶圓，並裝載至該載盤上，同時也啟動該卸載吸附頭，以從位於該卸載升降機之載盤上卸載晶圓，並同時也轉送至該卸載傳輸帶上。在步驟620，啟動該系統以交換載具，也就是降下卸載升降機，並將該載具運送至該載盤返回模組，之前固定於該載盤返回模組內之載體即移動至該裝載升降機上，並提升至該裝載位置。在步驟625，將該閥門關閉並抽真空，且開始電漿加工。該循環接著重複。
必須說明的是，以上所述之方法及技術本質上並不限於任何特定之裝置，且可以任何適用之元件組合加以達成。此外，各種態樣之泛用性裝置也可適用在所述之發明中。本發明既已利用特定之實施例說明如上，上述之說明目的僅在例示本發明。於此行業具有普通知識、技術之人士，不難由以上之說明，衍伸出其他不同組合，而實現本發明之內容。
此外，其他實現本發明的方法對於習於斯藝之人士，也可從本案的專利說明書進行考慮，並實施所述的本發明內容，而加以達成。本發明所述的實施例所使用的數種面向及/或元件，都可以單獨使用，也可以任何方式結合。本說明書及其圖式都只能作為例示之用，本發明真正的範圍與精神，只能由以下的申請專利範圍所規範。
101‧‧‧裝載模組
102、200、202‧‧‧傳輸帶
103‧‧‧卸載傳輸裝置
104‧‧‧裝載傳送裝置
105、115‧‧‧載盤
108‧‧‧閘門
109‧‧‧窗
110、120、592‧‧‧軌道
111‧‧‧加工模組
113‧‧‧電漿屏蔽
113a‧‧‧側壁
113b‧‧‧底盤
117、585‧‧‧載具
121‧‧‧卸載模組
125‧‧‧吸附頭
130、130A、130B‧‧‧電漿處理腔室
131、140‧‧‧載盤返回模組
132‧‧‧RF源
134‧‧‧天線
136‧‧‧電源
150、155‧‧‧升降機
152、154、430‧‧‧接點
158、215‧‧‧晶圓
170、172‧‧‧熱沉
204、212‧‧‧閥門
205、245‧‧‧低度真空裝載腔
210、240‧‧‧高度真空裝載腔
215‧‧‧晶圓、載盤傳輸站
220‧‧‧氧化供應源
225‧‧‧加工腔室
230‧‧‧電漿源
235‧‧‧卸載站
250‧‧‧大氣側傳輸帶
405‧‧‧載盤主體
410‧‧‧上部陽極氧化鋁層
411‧‧‧底部陽極氧化層
412‧‧‧側邊陽極氧化層
415‧‧‧陶瓷邊框
420、520‧‧‧基底
432、442‧‧‧絕緣套管
434‧‧‧接觸桿
444‧‧‧導電桿
470‧‧‧螺紋洞孔
590、595‧‧‧滾輪
594‧‧‧永久磁鐵
596‧‧‧線圈
598‧‧‧真空隔牆
所附的圖式納入本件專利說明書中，並成為其一部份，是用來例示數種實施例，並與本案的說明內容共同用來說明及展示本發明的原理。圖式的目的只在以圖形方式例示本發明實施例的主要特徵。圖式並不是用來顯示實際上的
範例的全部特徵，也不是用來表示其中各元件之相對尺寸，或其比例。
圖1A顯示根據本發明一實施例，具有一電漿腔室以加工基板之系統之架構示意圖。
圖1B顯示根據本發明一實施例，具有多數電漿腔室以加工基板之系統之架構示意圖。
圖2顯示根據本發明實施例之系統架構概要示意圖。
圖3顯示根據本發明一實施例之加工方法流程圖。
圖4A顯示根據本發明一實施例之靜電載盤主要元件示意圖，另圖4B及4C分別顯示兩個不同實施例中，沿著圖4A中之A-A線所見之部份截面圖。
圖5顯示根據本發明一實施例之靜電載盤之主要元件及載具示意圖。
圖6顯示根據本發明實施例之製造太陽能電池加工方法流程圖。
101‧‧‧裝載模組
102‧‧‧傳輸帶
103‧‧‧卸載傳輸裝置
104‧‧‧裝載傳送裝置
105、115‧‧‧載盤
108‧‧‧閘門
110、120‧‧‧軌道
111‧‧‧加工模組
117‧‧‧載具
121‧‧‧卸載模組
125‧‧‧吸附頭
130‧‧‧電漿處理腔室
140‧‧‧載盤返回模組
132‧‧‧RF源
134‧‧‧天線
150、155‧‧‧升降機
152、154‧‧‧接點
158‧‧‧晶圓
170、172‧‧‧熱沉
Claims (20)
- 一種電漿加工系統，包括：一裝載站，包括一裝載傳輸帶，一裝載傳輸裝置，及一載盤裝載站，以接受可傳輸之靜電載盤，其中該裝載傳輸裝置建置成可從該傳輸帶卸載晶圓，並將晶圓放置於該可傳輸之靜電載盤上；至少一個加工腔室，耦接至該裝載站，並建置成可從該裝載站接收該可傳輸之靜電載盤，並對在該可傳輸之靜電載盤上之晶圓執行電漿加工；一卸載站，包括有一卸載傳輸帶，一卸載傳輸裝置，及一載盤卸載站，以從該加工腔室接收該可傳輸之靜電載盤，其中該卸載傳輸裝置建置成可從該可傳輸之靜電載盤卸載晶圓，並將晶圓放置於該傳輸帶上；及一載盤返回模組，建置成可從該載盤卸載站傳輸該可傳輸之靜電載盤至該載盤裝載站。
- 如申請專利範圍第1項的系統，更包括：位於該裝載站內之一載盤裝載升降機，及位於該卸載站內之一載盤卸載升降機。
- 如申請專利範圍第2項的系統，其中該裝載傳輸帶，裝載傳輸裝置，載盤裝載站，載盤裝載升降機，卸載傳輸帶，卸載傳輸裝置，載盤卸載升降機，及載盤卸載站均維持在真空環境內。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該裝載傳輸裝置及該卸載傳輸裝置，各包括靜電吸附載盤，以從該晶圓之前表面吸附晶圓。
- 如申請專利範圍第4項的系統，其中該靜電吸附載盤可在拾取位置及落下位置間移動。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該可傳輸之載盤安裝於一載具上，且 其中該載具運行於該裝載站，加工腔室，卸載站及載盤返回模組內所提供的軌道上。
- 如申請專利範圍第6項的系統，其中該載具包括數個永久磁鐵，並提供線性線圈於真空環境外，以將磁動力施用至該永久磁鐵。
- 如申請專利範圍第6項的系統，其中該系統包括數個載具及數個可傳輸之載盤，各安裝於各載具上。
- 如申請專利範圍第8項的系統，其中該加工腔室建置成一次接收一載具，以同時加工位於一載體上數個載盤上之數個晶圓。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該載盤返回模組包括一冷卻站。
- 如申請專利範圍第10項的系統，其中該冷卻站包括一熱沉，建置成藉由接觸該載盤卸除熱能。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該裝載傳輸帶及該卸載傳輸帶間歇運轉，以一次進行一動。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該加工腔室包括一電漿屏蔽，以將該電漿在一時間內規範在數個晶圓上。
- 如申請專利範圍第13項的系統，其中該腔室包括一裝載開口及一卸載開口，兩者在裝載，卸載，及電漿加工期間常開。
- 如申請專利範圍第1項的系統，更包括一低度真空裝載腔，以從大氣環境接收晶圓，一高度真空裝載腔，以從該低度真空裝載腔接收晶圓，一閥門，位於該低度真空裝載腔與該高度真空裝載腔之間，及一傳輸帶，穿越該低度真空裝載腔及該高度真空裝載腔，其中該閥門建置成可在該傳輸帶停止 移動時，壓迫該傳輸帶以確保停止位置。
- 如申請專利範圍第15項的系統，更包括一裝載閥門，位於該高度真空裝載腔與該裝載站之間，及一控制器，建置成可在該裝載閥門開啟前，提高該高度真空裝載腔內之壓力。
- 如申請專利範圍第16項的系統，其中該控制器建置成可藉由注入一陣氣體至該高度真空裝載腔內，以提高其內之壓力。
- 如申請專利範圍第1項的系統，其中該加工腔室包括一接點，建置成可傳送吸附電壓至該可傳輸之載盤。
- 一種晶圓之電漿加工方法，包括：傳送晶圓至一已空出之裝載站；在該已空出之裝載站內裝載該晶圓至可傳輸之靜電載盤上；傳輸該靜電載盤至一電漿加工腔室；在該加工腔室內點燃並維持電漿，以在其內加工該晶圓；傳輸該靜電載盤至一卸載站；從該靜電載盤卸載晶圓；及將該載盤返回至該已空出之裝載站。
- 如申請專利範圍第19項的方法，其中該裝載該晶圓至可傳輸之靜電載盤上之步驟包括：以靜電吸附該傳輸帶上之晶圓，及轉送該晶圓至該靜電載盤上之步驟。
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