TWI488253B - 基體支撐架、基體處理裝置、及使用該裝置將基體載入及卸載之方法 - Google Patents

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Description

基體支撐架、基體處理裝置、及使用該裝置將基體載入及卸載之方法
本發明係關於一種基體處理裝置，且更特定言之係關於一種用於支撐一基體之基體支撐架、一基體處理裝置、及一種使用該裝置將該基體載入及卸載之方法。
本申請案主張2007年2月28日申請之韓國專利申請案第2007－0020558號之權利，該案以引用的方式併入本文中。
為響應化石燃料之耗竭並防止環境污染，一種乾淨能源已受到關注，例如太陽能。特別地，用於將太陽能轉化成電能的太陽能電池已迅速發展。
在太陽能電池中，其可以係在一矽晶圓或玻璃基體上的一PN(正－負)接面二極體或一PIN(正－本－負)二極體之非晶矽薄層，由於太陽能而激發的少數載子擴散穿過一PN結面且由於該PN接面二極體兩端之電壓差產生一電動勢。
為了形成太陽能電池需要形成一抗反射層及P(正)及N(負)型半導體層中之一者或P(正)、I(本質)及N(負)型非晶矽薄膜層中之一者的過程，及一蝕刻該等層或該薄膜層以形成一預定之圖案的過程。
近來，用於太陽能電池之基體之大小日益增大以提高生產力。圖1顯示一傳統基體處理裝置，其經由一PECVE(電漿增強化學氣相沉積)方法沉積一薄膜層於一基體上。
在圖1中，該基體處理裝置10包含一箱室11、一承受器12、一上電極15、一氣體分配盤14、一氣體供給管16及一 排氣孔18。該承受器12配置於一由該箱室11界定之內部空間中，且一基體S載入該承受器12上。該承受器12也當作該上電極15之相對電極。該上電極15被置於該承受器12上方且與一RF(射頻)電源17相連。該氣體分配盤14被置於該承受器12及該上電極15之間，且具有複數個注射孔。該氣體分配盤14可與該上電極15結合以固定於該箱室11中。用於提供一源材料至該氣體分配盤14之該氣體供給管16穿透該上電極15之一部分，且該箱室11內之殘留氣體經由被置於該箱室11之底部的該排氣孔18排出。
依賴於一從該承受器12之中心部分向下延伸之承受器支撐體12a之運動，該承受器12可上下移動。
一上頂銷13貫穿該承受器12以用於將該基體S載入至該承受器12上或從該承受器12上卸載該基體S。該承受器12向下移動使得該上頂銷13從該承受器12上突出，且該基體S被轉移至該箱室11內。然後，該基體S被置於該上頂銷13上，且該承受器12向上移動以載入該基體S至該承受器12上。
相反地，該承受器12完成一過程後向下移動使得該上頂銷13從該承受器12上向上推動該基體S。因而，該基體S從該承受器12上卸載。
然而，傳統基體處理裝置中存在一些問題。一般而言，上頂銷由一種陶瓷材料形成。載入及卸載基體期間，上頂銷作為基體之支撐體。當上頂銷相對於基體傾斜以支撐基體時，上頂銷遭受該基體之負荷使得該上頂銷發生破損。 特定言之，用於太陽能電池之基體比用於半導體裝置之基體厚。一般而言，由於用於太陽能電池之基體具有若干毫米以上之厚度，則其具有一相對高的重量。當藉由上頂銷支撐之基體具有一相對高的重量時，上頂銷會更頻繁地發生破損。由於上頂銷之破損需要將其拿離裝置以更換或修理上頂銷，則生產力降低。
上頂銷之破損問題並不限於用以處理太陽能電池之基體的裝置。上頂銷之破損發生於用以處理其他目的之基體的裝置中。
因此，本發明係關於一基體支撐架及一基體處理裝置，該基體處理裝置大體上排除由於相關技術之限制及缺點造成的一或多個問題。
本發明之額外特徵及優點將在以下描述中闡明，且部分地將從本描述中得見，或可經由實踐本發明而習得。本發明之目標及其他優點可藉由本文之書面描述及請求項以及附圖所指出之結構而實現及獲得。
為了達到此等及其他優點並與本發明之目的一致，如本文所體現及廣泛地描述，一種用於在一箱室內將一基體載入至一承受器上或將一基體從一承受器上卸載之基體支撐架，其中該基體支撐架被置於該承受器上方，其包括一本體，其支撐該基體之一邊界部分；一第一開口，其穿過該本體之一中心部分並暴露該承受器之一中心部分；及一第二開口，其對應於該本體之一側，其中該基體穿過第二開 口被置於該本體上，以與該承受器之中心部分重疊。
在另一態樣中，一基體處理裝置包括一箱室，其具有一內部空間；一承受器，其處於該箱室之內部空間並可上下移動；一電極，其在該承受器上方；一氣體分配盤，其被置於該承受器與該電極之間並提供一源材料至該箱室之內部空間；及一基體支撐架，其包含第一及第二開口且被置於該承受器上方，該第一開口穿過該基體支撐架之一中心部分並暴露該承受器之一中心部分，該第二開口對應於該基體支撐架之一側，其中一基體穿過該第二開口被轉移至該基體支撐架上，且其中該基體由該基體支撐架支撐並藉由該承受器使其與該基體支撐架一起被向上推動至一處理位置。
在另一態樣中，使用該基體處理裝置將該基體載入至該承受器上之一方法，其包括將該基體置於該基體支撐架上，其中該基體之一邊界部分接觸該基體支撐架，且該基體之一中心部分對應於該第一開口；及向上移動該承受器使得具備該基體之該基體支撐架位於一預定之位置，其中當該承受器向上移動時，該承受器之一中心部分穿過該第一開口接觸該基體之中心部分。
在另一態樣中，使用該基體處理裝置將該基體從該承受器上卸載之方法，其包括向下移動該承受器使得具備該基體之該基體支撐架被置於該箱室之一內部側壁上的一機架支撐體上；從該基體支撐架上分離該基體；及將該基體從該箱室轉移至該箱室外部。
應瞭解以上大體之描述及以下詳細之描述皆為例證性及說明性，且皆意為提供如請求之本發明的進一步說明。
包含下述附圖以提供對本發明之進一步瞭解且其係併入及組成此說明書之一部分，該等附圖闡明本發明之實施例並連同本說明書用以解釋本發明之原理。
現將詳細論及若干較佳實施例，其實例係圖解於附圖中。
圖2係一根據本發明之一個實施例之基體處理裝置的剖面圖。如圖2所示，一基體處理裝置100包含一箱室110、一承受器120、一上電極160、一氣體分配盤150、一氣體供給管170及一排氣孔112。該承受器120被置於一由該箱室110界定之內部空間中，且一基體S被載入該承受器120上。該承受器120也當作該上電極160之相對電極。該上電極160被置於該承受器120上方且與一RF(射頻)電源180相連。該氣體分配盤150被置於該承受器120及該上電極160之間，且具有複數個注射孔152。該氣體分配盤150可與該上電極160結合以固定於該箱室110內。用於提供一源材料至該氣體分配盤150之該氣體供給管170穿透該上電極160之一部分，且該箱室110內之殘留氣體經由被置於該箱室110之底部的該排氣孔112排出。
此外，該基體處理裝置100包含一在該承受器120上或上方的基體支撐架130。該上頂銷13(圖1)在載入及卸載期間支撐該基體，而在本發明中，該基體支撐架130支撐該基 體S。另一方面，該基體處理裝置100不但可包含該基體支撐架130而且可包含一上頂銷用之在載入及卸載該基體S期間支撐該基體S。
參照圖3及圖2，該基體支撐架130包含一本體131及第一及第二開口135及136。該第一開口135形成於該本體131之前表面，且該第二開口136形成於該本體131之側表面。該本體131具有一對應於該基體S之形狀。在圖3中，該本體131具有一矩形形狀。當該承受器120向上移動時，該承受器120之上表面穿過該第一開口135接觸該基體S之下表面，藉而向上推動該基體S。因此，該第一開口135之形狀視該承受器120之上表面的形狀所決定。該基體S藉由一自動機械運載穿過該第二開口136以接觸該本體並由該本體支撐。該基體支撐架130被定位以使該第二開口136對應於該箱室110之一側牆上的一基體之進/出埠(未顯示)。該本體131可具有一邊緣部分132，其從該本體131之上表面凹進，以有效地支撐該基體S。即，該邊緣部分132之上表面的高度小於該本體131之上表面的高度。在該情況下，該基體不接觸該本體131之上表面而接觸該邊緣部分132之上表面。當該本體131具有一平坦的上表面而無該邊緣部分132時，該基體S可從該本體131上分離或搖晃。由於該基體S接觸該本體131之該邊緣部分132並由其支撐，則以上問題可避免。此外，該基體支撐架130具有一支柱133，其從該基體支撐架130之一底面突出並接觸該承受器120之一部分。該支柱133可持續沿著該本體131。另一方面，可形 成複數個支柱133呈相互隔開。該支柱133可被省略。
該基體支撐架130可由陽極化鋁(Al)形成，且具有一些優點。鋁對製程氣體具有化學耐久性。此外，該基體支撐架130與該承受器電隔離，其當作該上電極160之相對電極，以防止電漿密度不均勻。
一機架支撐體140形成於該箱室110之內部側壁上。該機架支撐體140作為該基體支撐架130之支撐體。因此，該機架支撐體140之形狀或數量沒有限制，只要該機架支撐體140支撐該基體支撐架130且不阻礙該承受器120之運動。該機架支撐體140之高度對應於該箱室110之側壁上的該基體進/出埠(未顯示)以便於輸入或輸出該基體S。
該機架支撐體之兩個實施例係用圖6A及6B描述。在圖6A中，有三個機架支撐體140。該三個機架支撐體140中的每一個皆被定位以對應於該基體支撐架130之各個側邊。另一方面，在圖6B中，有四個機架支撐體140。該四個機架支撐體140中的兩個被定位於該基體支撐架130之一側，且該四個機架支撐體140中的其他兩個被定位於該基體支撐架130之對側。
再次參照圖2，該承受器120可包含一加固部分126。該加固部分126可由一陶瓷材料形成。當該承受器120接觸該基體支撐架130之該支柱133時，該承受器120之一部分或該支柱133之陽極氧化膜可能磨損，使得該基體支撐架130及該承受器120之間的電隔離上調。一種具有抗磨損性之材料的該加固部分126，例如陶瓷，可防止以上問題。該 加固部分126被置於該承受器120內或該承受器120上。無論如何，當該支柱133接觸該加固部分126時，該承受器120應接觸該基體S。
參照圖4，其顯示被置於該基體支撐架之邊緣部分上的基體，該基體S接觸該基體支撐架130之該邊緣部分132，接觸寬度差不多係W。該寬度W可為大約3毫米(mm)至大約10 mm。當該寬度太窄時，該基體S可能處於一不穩定的位置。相反地，當該寬度太寬時，發生例如在邊界部分有不均勻的塗層厚度等問題，其是因為該基板支撐架130及該承受器120(圖2)之間的溫度偏差。此係因為一加熱器(未顯示)被置於該承受器120內以加熱該基體S。
在圖4中，該邊緣部分132之上表面及該本體131之上表面之間的部分向該兩者傾斜。有一優點係用於將該基體S對準該基體支撐架130。
另一方面，該邊緣部分132之上表面及該本體131之上表面之間的部分與該兩者垂直。有一優點係用於防止在該基體S之側表面形成一薄膜。
圖7係當一承受器向上移動時，一根據本發明之基體處理裝置的剖面圖；在圖7中，該承受器120之上表面具有一不平坦之形狀。該承受器120之中心部分接觸該基體S之下表面，該承受器120之第一外部122接觸該邊緣部分132之底面，且該承受器120之第二外部124接觸該支柱133之底面。由於當該承受器向上移動時，該承受器120之中心部分之上表面接觸並向上推動該基體S，該第一外部122之高 度大於該第二外部124之高度並小於該承受器120之中心部分之高度。
參照圖8，其顯示一承受器及一基體支撐架之一接觸部分，該承受器120之中心部分的厚度D2等於或大於該基體支撐架130之邊緣部分132的厚度D2。在該情況下，該承受器120之中心部分的厚度D1被定義為該中心部分與該第一外部122之間的高度差。假如該承受器120之中心部分的厚度D1小於該基體支撐架130之邊緣部分132的厚度D2，則該基體S不能接觸該承受器120使得該基體S上有一溫度偏差。因而，不能實現該基板上之薄膜之均勻性。
當該加固部分126不從該第二外部124之上表面突出時，該支柱133之厚度等同於該第一外部122及該第二外部124之間的高度差。另一方面，當該加固部分126從該第二外部124之上表面突出時，該支柱133與該加固部分126之厚度總和等同於該第一外部122及該第二外部124之間的高度差。假如該支柱133未形成，則該承受器120沒有該第二外部124。
以下將參考圖2至7解釋載入及卸載該基體之過程。在該基體S未輸入該箱室110內之前，該基體支撐架130被置於該承受器120上方且由位於該箱室110之側壁上之機架支撐體140支撐。該基體S藉由自動機械(未顯示)穿過該基體進/出埠(未顯示)被輸入該箱室110內，且穿過該基體支撐架130之第二開口136被置於該基體支撐架130之第一開口135的上方。然後，該自動機械(未顯示)向下移動使得該基體S被置於該基體支撐架130之該邊緣部分132上。該自動機 械(未顯示)消失之後，該箱室110之內部空間係一真空，其藉由一真空泵浦(未顯示)經由該排氣孔112形成。該承受器120向上移動至一處理位置。即，該承受器120之中心部分穿過該基體支撐架130之第一開口135接觸該基體S之底面，並向上推動該基體支撐架130與該基體S。此稱為一載入過程。當該基體S被置於該處理位置時，一源材料藉由該氣體分配盤150被噴射至該基體S上，且該上電極160接收來自該RF電源180之電力。因而，產生電漿，其係活性原子團及離子之混合物，使得一薄膜沉積於該基體S上。
完成一薄膜形成過程之後，該承受器120向下移動。當該承受器120移動時，該基體支撐架130之該本體131藉由該機架支撐體140而懸吊，使得具備該基體S之該基體支撐架130與該承受器120分離。
即使該基體S由於靜電而緊密黏附至該承受器120，但當該基體S從該承受器120分離時，該基體S因其具有足夠的厚度而無損壞。
當該承受器120向下移動至一初始位置時，該自動機械(未顯示)進入該箱室並位於該基體S下方。然後，該基體S藉由該自動機械(未顯示)向上推動並從該基體支撐架130上分離，且從該箱室110中輸出。此稱為一卸載過程。
以上描述之基體支撐架在一側表面具有一開口。然而，該側表面之開口導致一溫度偏差或一電漿密度偏差。因此，產生處理均勻性。
參考圖9解釋一用於克服以上問題之基體支撐架。在圖9 中，一開口135被該本體131圍繞。即，該本體131包含四個側壁而無該第二開口136(圖3)。一側壁上形成一凹槽138。該基體藉由一自動機械200穿過該凹槽138轉移至該開口135內。該凹槽138的數量係由該自動機械200之臂狀物210的數量決定。在載入或卸載期間，該自動機械200需要略微向上或向下移動。因此，該凹槽138之深度取決於該自動機械200之運動。
圖10顯示一基體支撐架之另一實施例。與圖3中的該基體支撐架相似，圖10中的該基體支撐架130具有兩個開口及三個側壁。不同於先前解釋之實施例，該承受器120上附著一輔助機架190，其對應於該基體支撐架130之第二開口。當進行一薄膜形成過程時，該輔助機架之一輔助邊緣部分192接觸該基體使得諸如溫度偏差及電漿密度偏差等問題被完全防止。
以上描述之基體處理裝置沒有一上頂銷。然而，為了防止該基體之中心部分下陷，根據本發明之該基體處理裝置不僅包含該基體支撐架，還包含一上頂銷，如圖11所示。該基體S之邊界部分係由該基體支撐架130支撐，而該基體S之中心部分係由該上頂銷300支撐。
根據本發明之一基體處理裝置中，有一基體支撐架接觸一基體之底面之邊界部分。由於該基體支撐架包含一沿著該邊界部分之本體，且由位於一箱室之內部側壁的一機架支撐體支撐，不存在例如在一傳統基體處理裝置中一上頂銷的破損的問題。因此，生產力被提高。
以下對熟習此項技術者係顯而易見的：在無違本發明之精神或範圍下對具有一邊緣機架之該裝置可做出各種修改及變更。因而，若該等修改及變更在該等附屬請求項及其等效物之範圍內，則希望本發明涵蓋本發明之該等修改及變更。
10‧‧‧基體處理裝置
11‧‧‧箱室
12‧‧‧承受器
12a‧‧‧承受器支撐體
13‧‧‧上頂銷
14‧‧‧氣體分配盤
15‧‧‧上電極
16‧‧‧氣體供給管
17‧‧‧RF(射頻)電源
18‧‧‧排氣孔
100‧‧‧基體處理裝置
110‧‧‧箱室
112‧‧‧排氣孔
120‧‧‧承受器
122‧‧‧第一外部
124‧‧‧第二外部
126‧‧‧加固部分
130‧‧‧基體支撐架
131‧‧‧本體
132‧‧‧邊緣部分
133‧‧‧支柱
135‧‧‧第一開口
136‧‧‧第二開口
138‧‧‧凹槽
140‧‧‧機架支撐體
150‧‧‧氣體分配盤
160‧‧‧上電極
170‧‧‧氣體供給管
180‧‧‧RF(射頻)電源
190‧‧‧輔助機架
192‧‧‧輔助邊緣部分
200‧‧‧自動機械
210‧‧‧臂狀物
S‧‧‧基體
D1‧‧‧承受器之中心部分的厚度
D2‧‧‧基體支撐架之邊緣部分的厚度
圖1係一傳統基體處理裝置之剖面圖；圖2係一根據本發明之一實施例之基體處理裝置的剖面圖；圖3係一根據本發明之一實施例之基體支撐架的透視圖；圖4顯示一基體支撐架，其中一基體被載入；圖5顯示一基體支撐架，其中一基體被載入；圖6A及6B係分別顯示一基體被載入於其中的一基體支撐架加上一機架支撐體的剖面圖；圖7係當一承受器向上移動時，一根據本發明之基體處理裝置的剖面圖；圖8係顯示一承受器及一基體支撐架之一接觸部分的剖面圖；圖9係一根據本發明之一實施例之基體支撐架的透視圖；圖10係一根據本發明之一實施例之基體支撐架的透視圖；及圖11係一根據本發明之一實施例之基體處理裝置的剖面 圖。
100‧‧‧基體處理裝置
110‧‧‧箱室
112‧‧‧排氣孔
120‧‧‧承受器
122‧‧‧第一外部
124‧‧‧第二外部
126‧‧‧加固部分
130‧‧‧基體支撐架
131‧‧‧本體
132‧‧‧邊緣部分
133‧‧‧支柱
140‧‧‧機架支撐體
150‧‧‧氣體分配盤
160‧‧‧上電極
170‧‧‧氣體供給管
180‧‧‧RF(射頻)電源
S‧‧‧基體

Claims (12)

  1. 一種用於在一箱室內將一基體載入至一承受器上或將一基體從該承受器上卸載之基體支撐架，其中該基體支撐架被置於該承受器上方，其包括：一本體，其支撐該基體之一邊界部分；一支柱，其從該本體突出至該承受器之一邊界部分，該支柱接觸該承受器之該邊界部分；一第一開口，其穿過該本體之一前表面之一中心部分並暴露該承受器之一中心部分；及一第二開口，其穿過該本體之一側表面；其中該基體穿過該第二開口被置於該本體上，以與該承受器之中心部分重疊，及其中該本體包含一邊緣部分，其從該本體突出進入該第一開口並從該本體下凹，且其中該基體接觸該本體之該邊緣部分。
  2. 如請求項1之機架，其中該第二開口在該本體之該側表面上包含至少一個凹槽。
  3. 如請求項1之機架，其中該本體包含陽極化鋁。
  4. 一種基體處理裝置，其包括：一箱室，其具有一內部空間；一承受器，其處於該箱室之內部空間並可上下移動，該承受器包含一圍繞該承受器之一中心部分的第一邊緣部分及一第二邊緣部分，該第二邊緣部分圍繞該第一邊緣部分使得該第一邊緣部分被置於該承受器之該中心部 分與該第二邊緣部分之間，其中該第一邊緣部分自該承受器之一底面的高度小於該承受器之該中心部分自該底面的高度；一電極，其在該承受器上方；一氣體分配盤，其被置於該承受器與該電極之間並提供一源材料至該箱室之內部空間內；一基體支撐架，其被置於該承受器上方並包含一第一本體、一第二本體、一從該第一本體突出至該承受器之支柱、一穿過該第一及第二本體之一前表面之第一開口、及一穿過該第一及第二本體之一側表面之第二開口，其中該第二本體從該第一本體突出進入該第一開口且具有一小於該第一本體之厚度，且其中該基體接觸該第二本體，其中該承受器之該中心部分與該第一邊緣部分之間的一高度差等於或大於該第二本體之一厚度，其中一基體穿過該第二開口被轉移至該基體支撐架上，其中該基體由該基體支撐架支撐並藉由該承受器使其與該基體支撐架一起被向上推動至一處理位置，且其中當該承受器向上移動時，該第一邊緣部分接觸該基體支撐架之該第二本體且該第二邊緣部分接觸該支柱。
  5. 如請求項4之裝置，其還包含一相對構形，其接觸該第二邊緣部分並對應於該支柱使得該承受器與該支柱呈電隔離。
  6. 如請求項4之裝置，其還包含一上頂銷，其穿過該承受器並對應於該基體支撐架之第一開口，其中該上頂銷距該箱室之一底面的高度等同於該基體支撐架之高度。
  7. 如請求項4之裝置，其還包含一輔助機架，其被置於該承受器上並對應於該第二開口。
  8. 如請求項4之裝置，其還包含一處於該箱室之內部側壁上的機架支撐體，用以支撐該承受器上方的該基體支撐架。
  9. 如請求項4之裝置，其中該基體支撐架與該承受器隔絕。
  10. 如請求項9之裝置，其中該基體支撐架包含陽極化鋁。
  11. 一種利用如請求項4之基體處理裝置將該基體載入至該承受器上之方法，其包括：將該基體置於該基體支撐架上，其中該基體之一邊界部分接觸該基體支撐架，且該基體之一中心部分對應於該第一開口；及向上移動該承受器使得該基體支撐架與基體一起位於一預定之位置，其中當該承受器向上移動時，該承受器之一中心部分穿過該第一開口接觸該基體之中心部分。
  12. 一種使用如請求項4之基體處理裝置將該基體從該承受器上卸載之方法，其包括：向下移動該承受器使得具備該基體之該基體支撐架被置於該箱室之一內部側壁處的一機架支撐體上； 從該基體支撐架上分離該基體；及將該基體從該箱室轉移至該箱室之外部。
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