TWI604630B - 半導體基板的處理裝置 - Google Patents

Description

半導體基板的處理裝置

本發明是有關於一種處理裝置，且特別是有關於一種半導體基板的照光加熱處理裝置。

傳統太陽能技術中，大都採用柴可夫斯基(CZ)長晶法所製作之摻硼單晶片來作為製作太陽能電池的基板材料。原因在於這種摻硼單晶矽材料的摻雜工序較為方便易行，且所製造出之單晶矽棒的電阻率的分佈較為均勻。然而，採用摻硼單晶矽，尤其是採用電阻率較低(例如在0.5Ω．cm至1.5Ω．cm範圍內)的摻硼單晶矽作為基板材料所製作出的太陽能電池，其電池效率在太陽光光照下或在載流子注入下會衰減，這種現象稱為光致衰減(light induced degradation，LID)。

目前已知對摻硼單晶矽太陽能電池進行適當的照光加熱處理有助於減少或避免光致衰減，其方式例如使太陽能電池經過照光加熱爐，而為了提升產能，目前以多流道(multi-lanes)方式進行。此種方式係在處理裝置之腔室內之多流道傳輸裝置的上方設置許多光源，當半導體太陽能電池經由傳輸裝置而在腔室內傳送時，光源可對半導體太陽能 電池進行照光加熱處理，來消除半導體太陽能電池之缺陷，藉此改善太陽能電池之光致衰減。

然而，此種方式為了要對半導體太陽能電池提供足夠的照度，會產生過多的熱量，而導致處理裝置之腔室內的溫度過高。為了解決此一問題，目前係利用外加的冷卻系統來降低腔室內的溫度。多流道裝置的兩側壁具有許多均勻排列的開孔，以供冷卻氣流進出腔室。然而，多流道裝置因各流道之熱流彼此交互作用與原始硬體設計的影響，溫度分布嚴重不均。利用冷卻系統所提供之氣流雖可降低腔室內的溫度，但網格狀的側壁開孔分布設計會降低可引入的冷卻氣流，而造成風速下降，腔體溫度升高，使得可調控的製程溫度範圍受限，導致熱擾流難以移除，因此對於腔室內之溫度分布的均勻度的改善成效不彰，導致半導體太陽能電池的照光處理效果不佳。

藉由提高冷卻系統的風量，雖可降低腔體內的溫度，改善腔室內的溫度分布均勻度，但提高風量會造成半導體太陽能電池飛片，甚至造成破片，導致良率下降。

因此，本發明之一目的就是在提供一種半導體基板的處理裝置，其腔體之入風側的側壁中較接近運送裝置之區域的開口面積比率小於較遠離運送裝置之區域的開口面積比率。故，可在避免半導體基板飛片的情況下，提高風量來有效改善腔體內的溫度分布均勻度。

本發明之另一目的是在提供一種半導體基板的處理裝置，其腔體入風側的側壁中各區域可設有柵門，而可分別調整各區域的開口面積比率，因此可提升處理裝置的應用性。

本發明之又一目的是在提供一種半導體基板的處理裝置，其腔體入風側的側壁可設有導流板，導流板可將通過之氣流朝遠離半導體基板之運送裝置的方向流動，藉此可更有效防止半導體基板產生飛片問題。

根據本發明之上述目的，提出一種半導體基板的處理裝置。此半導體基板的處理裝置包含腔體、運送裝置、光源以及空氣循環裝置。腔體具有沿第一方向延伸之第一側壁及第二側壁。運送裝置配置以於腔體中沿第一方向傳送待處理之複數個半導體基板。光源設於腔體內，且配置以對通過腔體之半導體基板進行照光加熱處理。空氣循環裝置用於使腔體內的氣體大致由第一側壁往第二側壁流動。第一側壁包含第一區域及第二區域，其中第一區域較第二區域更接近運送裝置，且第一區域之開口面積比率小於第二區域之開口面積比率。

依據本發明之一實施例，上述之第二側壁之開口分布方式異於第一側壁之開口分布方式。

依據本發明之一實施例，上述之第二側壁之開口均勻分布。

依據本發明之一實施例，上述之第二區域較第一區域更接近光源。

依據本發明之一實施例，上述之第一區域設有第一柵門，第一柵門配置以調整第一區域之開口面積比率。

依據本發明之一實施例，上述之第二區域設有第二柵門，第二柵門配置以調整第二區域之開口面積比率。

依據本發明之一實施例，上述之第一區域設有導流板，配置以使通過之氣流朝遠離運送裝置的方向流動。

依據本發明之一實施例，上述之導流板係可調裝置，且可調整以改變導流板與第一側壁之間的夾角。

依據本發明之一實施例，上述之夾角為30度至150度。

依據本發明之一實施例，上述之導流板係一長度可調裝置。

依據本發明之一實施例，上述之第一區域更包含第一分區與第二分區，第二分區較第一分區更接近第二區域，且第一分區之開口面積比率小於第二分區之開口面積比率。

100‧‧‧處理裝置

102‧‧‧半導體基板

104‧‧‧腔體

106‧‧‧運送裝置

108‧‧‧光源

110‧‧‧空氣循環裝置

112‧‧‧第一側壁

112a‧‧‧第一側壁

114‧‧‧第二側壁

116‧‧‧方向

118‧‧‧第一區域

118a‧‧‧第一分區

118b‧‧‧第二分區

120‧‧‧第二區域

122‧‧‧開口

122a‧‧‧開口

124‧‧‧開口

126‧‧‧方向

128‧‧‧氣體

130‧‧‧外罩

132‧‧‧氣體通道

134‧‧‧導流板

136‧‧‧界面

138a‧‧‧第一柵門

138b‧‧‧第一柵門

140‧‧‧第二柵門

142‧‧‧開口

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置的裝置示意圖；〔圖2〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之一側的側視示意圖； 〔圖3〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之第一側壁的局部立體示意圖；〔圖4A〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之第一柵門的裝置示意圖；〔圖4B〕係繪示依照本發明之一實施方式的另一種半導體基板的處理裝置之第一柵門的裝置示意圖；〔圖5〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之第二柵門的裝置示意圖；〔圖6〕係繪示依照本發明之一實施方式的另一種半導體基板的處理裝置之一側的側視示意圖；以及〔圖7〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之另一側的側視示意圖。

請參照圖1與圖2，其係分別繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置的裝置示意圖與一側的側視示意圖。在本發明之一實施方式中，半導體基板的處理裝置100可為多流道處理裝置，可用以同時對許多半導體基板102進行照光加熱處理，藉以修補半導體基板102中之半導體材料的缺陷。半導體基板102可為半導體太陽能電池。舉例而言，半導體基板102可為結晶矽太陽能電池。在一些實施例中，半導體基板102為摻硼單晶矽太陽能電池或摻硼多晶矽太陽能電池。處理裝置100對半導體基板102進行之照光加熱處理，可在很短時間內消除半導體基板102 中絕大部分的硼氧缺陷，藉此可降低例如半導體太陽能電池等半導體基板102因光致衰減的效率損失。

在一些實施例中，如圖1與圖2所示，處理裝置100主要包含腔體104、運送裝置106、光源108以及空氣循環裝置110。腔體104包含第一側壁112與第二側壁114，其中第一側壁112與第二側壁114彼此相對，且第一側壁112與第二側壁114均沿著方向116延伸。在一些示範例子中，第一側壁112與第二側壁114互相平行。

如圖2所示，運送裝置106穿設於腔體104中，且配置以於腔體104中沿著方向116來傳送待處理之半導體基板102。因此，待處理之半導體基板102係沿著方向116行進。在一些例子中，運送裝置106可由多個輸送帶所組成，這些輸送帶對應位於腔體104內的通道中。在另一些例子中，運送裝置106亦可由數個滾輪所組成，或可由一輸送帶搭配數個滾輪所組成，本發明不在此限。

請再次參照圖1與圖2，光源108設置在腔體104內，且與運送裝置106相對，因此光源108可對由運送裝置106載送通過腔體104的半導體基板102進行光照加熱處理，來修補半導體基板102中之半導體材料的缺陷。在一些示範例子中，光源108為長型燈管，且沿著方向126延伸在腔體104內。光源108延伸之方向126可實質垂直半導體基板102行進之方向116。光源108之長度較佳係可涵蓋運送裝置106所載送通過之各通道中的半導體基板102。

在一些實施例中，如圖1所示，空氣循環裝置110可設置在腔體104外，且可使腔體104內的氣體128大致由第一側壁112往第二側壁114流動，即相對於半導體基板102行進的方向116側向流動。空氣循環裝置110可例如為循環風扇等抽氣及/或排氣裝置。處理裝置100可選擇性地包含外罩130，其中外罩130可罩設在腔體104外。在一些示範例子中，空氣循環裝置110可設置在腔體104與外罩130之間，而腔體104與外罩130之間形成氣體通道132。如圖1與圖2所示，空氣循環裝置110從外罩130之一側抽入外罩130的氣體128可順著氣體通道132，而由第一側壁112從腔體104的側向進入腔體104內，再從第二側壁114流出腔體104並進入氣體通道132，然後順著氣體通道132而從外罩130的另一側排出外罩130，達到冷卻用之氣體128的循環。

在一些實施例中，請再次參照圖2，第一側壁112包含第一區域118與第二區域120。第一區域118與第二區域120相鄰，且第一區域118較第二區域120更接近運送裝置106，而第二區域120較第一區域118更接近光源108。第一區域118之面積可例如與第二區域120之面積大致相同。第一區域118中設有數個開口122。這些開口122可均勻設置在第一區域118中。舉例而言，如圖2所示，這些開口122上下排成兩列，且在每一列中，任相鄰二開口122之間的間距相同。在特定例子中，這些開口122亦可非均勻地 設置在第一區域118中。此外，這些開口122的形狀與尺寸可相同，或者可彼此不同，或者可部分相同部分不同。

第二區域120設有至少一開口124。在本實施方式中，第一區域118的開口面積比率小於第二區域120的開口面積比率。在一些示範例子中，如圖2所示，第二區域120設有單一開口124，此開口124橫設於絕大部分之第二區域120中，且開口124之面積遠大於每一開口122的面積。在另一些例子中，第二區域120設有數個開口124，其中這些開口124的數量小於開口122的數量，且每個開口124之面積大於每個開口122的面積。此外，開口124可均勻或可不均勻地設置在第二區域120中。這些開口124的形狀與尺寸可相同，或者可彼此不同，或者可部分相同部分不同。

請參照圖3，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之第一側壁的局部立體示意圖。在一些實施例中，第一側壁112的第二區域120更設有一或多個導流板134，其中導流板134可使通過之氣流朝遠離運送裝置106的方向流動。導流板134可樞接在第一側壁112的第二區域120，且導流板134為可調裝置，藉由樞轉調整導流板134可改變導流板134與第一側壁112之間的夾角。舉例而言，導流板134與第一側壁112之間的夾角可為約30度至約150度。在一些實施例中，導流板134可具有類似飛機襟翼的設計。舉例而言，導流板134為長度可調裝置，且導流板134可具有多段結構設計，可隨製程需求而伸縮各段結構來調整導流板134的整體長度。

請再次參照圖3，在一些示範實施例中，二導流板134可分別設於第二區域120，且彼此相隔一段距離。光源108之設置位置對應於第二區域120，且光源108與界面136之間的距離可例如約為1/4的第一側壁112高度。半導體基板102的位置對應於第一區域118，且半導體基板102與界面136之間的距離可例如約為1/2的第一區域118高度。

在一些實施例中，處理裝置100可選擇性地包含柵門。請參照圖4A與圖4B，其係分別繪示依照本發明之一實施方式的兩種半導體基板的處理裝置之第一柵門的裝置示意圖。舉例而言，如圖4A所示，處理裝置100可包含數個第一柵門138a，其中第一柵門138a分別對應設於第一區域118之開口122，且第一柵門138a可以上下移動，以調整各自對應之開口122的開口面積。第一柵門138a往下拉的時候，可縮減開口122的開口面積，第一柵門138a往上拉的時候，可擴大開口122的開口面積。第一區域118的這些第一柵門138a可獨立控制。藉由調整第一柵門138a的位置，可調整第一區域118的開口面積比率。當然，亦可改變第一柵門138a設置在開口122的位置，以使得第一柵門138a往上拉的時候縮減開口122的面積、以及使得第一柵門138a往下拉的時候擴大開口122的面積。

在另一些例子中，如圖4B所示，處理裝置100可包含數個第一柵門138b，其中第一柵門138b分別對應設於第一區域118之開口122，且第一柵門138b可以左右移動，以調整各自對應之開口122的開口面積。在這些例子 中，第一柵門138b往右拉的時候，可縮減開口122的開口面積，第一柵門138b往左拉的時候，可擴大開口122的開口面積。第一區域118的這些第一柵門138b同樣可獨立控制。藉由調整第一柵門138b的位置，可調整第一區域118的開口面積比率。當然，亦可改變第一柵門138b設置在開口122的位置，以使得第一柵門138b往左拉的時候縮減開口122的面積、以及使得第一柵門138b往右拉的時候擴大開口122的面積。

請參照圖5，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之第二柵門的裝置示意圖。在一些實施例中，處理裝置100更可選擇性地包含至少一第二柵門140。第二柵門140可分別設於第二區域120之開口124，因此第二柵門140之數量可相同於開口124之數量。在圖5所示之例子中，第二柵門140可上下移動，以調整各自開口124的開口面積。在這些例子中，第二柵門140往下拉的時候，可縮減開口124的開口面積，第二柵門140往上拉的時候，可擴大開口124的開口面積。第二區域120的第二柵門140同樣可獨立控制。藉由調整第二柵門140的位置，可調整第二區域120的開口面積比率。當然，可改變第二柵門140設置在開口124的位置，使其開闔方向改變，且第二柵門140亦可如上述之第一柵門138b般，為左右移動設計。

請參照圖6，其係繪示依照本發明之一實施方式的另一種半導體基板的處理裝置之一側的側視示意圖。在一 些實施例中，第一側壁112a之第一區域118可包含二個以上的分區。舉例而言，第一區域118包含第一分區118a與第二分區118b，其中第二分區118b較第一分區118a更接近第二區域120。在一些示範例子中，第一分區118a可不具有任何開口，第二分區118b可具有多個開口122a，其中這些開口122a的面積可等於或小於圖2之開口122的面積。因此，第一分區118a之開口面積比率小於第二分區118b之開口面積比率。當然，第一分區118a亦可設有多個開口，但第一分區118a之開口的面積小於第二分區118b之開口122a的面積，以使第一分區118a之開口面積比率小於第二分區118b之開口面積比率。在一些示範例子中，第一區域118對第二區域120的開口率可為約1/8。

請參照圖7，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種半導體基板的處理裝置之另一側(即出風口側)的側視示意圖。腔體104之第二側壁114設有數個開口142。在一些示範例子中，這些開口142可均勻設置在第二側壁114中。舉例而言，如圖7所示，這些開口142上下排成四列，且在每一列中，任相鄰二開口142之間的間距相同。在特定例子中，這些開口142亦可非均勻地設置在第二側壁114中。此外，這些開口142的形狀與尺寸可相同，或者可彼此不同，或者可部分相同部分不同。在本實施方式中，請同時參照圖2與圖7，第二側壁114之開口142的分布方式異於第一側壁122之開口122與124的分布方式。

如圖2所示，由於腔體104之入風側的第一側壁112中較接近運送裝置106之第一區域118的開口面積比率小於較遠離運送裝置106之第二區域120的開口面積比率，因此可在避免半導體基板102飛片的情況下，藉由提高風量來有效改善腔體104內的溫度分布均勻度。

此外，如圖4A、圖4B與圖5所示，腔體104之入風側的第一側壁112中的第一區域118的開口122與第二區域120的開口124可分別設有第一柵門138a或138b、與第二柵門140，因此可根據製程需求而分別調整第一區域118與第二區域120的開口面積比率，故可提升處理裝置100的應用性。

另外，如圖3所示，腔體104之入風側的第一側壁112可設有導流板134，此導流板134可將通過之氣流朝遠離運送裝置106的方向流動，如此一來，可更有效防止半導體基板102產生飛片問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，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。

102‧‧‧半導體基板

106‧‧‧運送裝置

108‧‧‧光源

112‧‧‧第一側壁

116‧‧‧方向

118‧‧‧第一區域

120‧‧‧第二區域

122‧‧‧開口

124‧‧‧開口

136‧‧‧界面

Claims (11)

1. 一種半導體基板的處理裝置，包含：一腔體，該腔體具有沿一第一方向延伸之一第一側壁及一第二側壁；一運送裝置，配置以於該腔體中沿該第一方向傳送待處理之複數個半導體基板；一光源，設於該腔體內，且配置以對通過該腔體之該些半導體基板進行一照光加熱處理；以及一空氣循環裝置，用於使該腔體內的氣體大致由該第一側壁往該第二側壁流動；其中該第一側壁包含一第一區域及一第二區域，其中該第一區域較該第二區域更接近該運送裝置，且該第一區域之一開口面積比率小於該第二區域之一開口面積比率。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體基板的處理裝置，其中該第二側壁之開口分布方式異於該第一側壁之開口分布方式。
3. 如申請專利範圍第2項之半導體基板的處理裝置，其中該第二側壁之開口均勻分布。
4. 如申請專利範圍第1項之半導體基板的處理裝置，其中該第二區域較該第一區域更接近該光源。
5. 如申請專利範圍第1項之半導體基板的處理裝置，其中該第一區域設有一第一柵門，配置以調整該第一區域之該開口面積比率。
6. 如申請專利範圍第5項之半導體基板的處理裝置，其中該第二區域設有一第二柵門，配置以調整該第二區域之該開口面積比率。
7. 如申請專利範圍第1項之半導體基板的處理裝置，其中該第一區域設有一導流板，配置以使通過之氣流朝遠離該運送裝置的方向流動。
8. 如申請專利範圍第7項之半導體基板的處理裝置，其中該導流板係一可調裝置，且可調整以改變該導流板與該第一側壁之間的一夾角。
9. 如申請專利範圍第8項之半導體基板的處理裝置，其中該夾角為30度至150度。
10. 如申請專利範圍第7項之半導體基板的處理裝置，其中該導流板係一長度可調裝置。
11. 如申請專利範圍第1項之半導體基板的處理裝置，其中該第一區域更包含一第一分區與一第二分區，該第二分區較該第一分區更接近該第二區域，且該第一分區之一開口面積比率小於該第二分區之一開口面積比率。