专利名称：真空传输制程设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及真空制程领域，特别是涉及一种真空传输制程设备。
背景技术：
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一，其中，太阳能便是一种清洁、高效、永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容，光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等诸多优点。近几年以来，国际上光伏发电技术得到了迅猛发展，因此提高太阳能晶圆的生产能力已经成为了极为重要的课题。将太阳能晶圆加工为太阳能电池需要经过多个工艺制程，而该多个工艺制程中又有许多是需要在真空环境中完成的，例如P型离子注入制程、N型离子注入制程以及退火处理制程等等。在目前广为采用的太阳能电池制造技术中，通常在每个真空制程腔中仅执行一个单一制程，例如美国专利US20080038908中所述的真空传输制程方法；或者，在每个真空制程腔中连续地执行少数几个不同制程，并且在该少数几个不同制程中，与各制程相应的加工装置均设置于用于承载并传输太阳能晶圆的传输平台的同一侧。上述的太阳能电池制造技术中存在着以下一些缺陷一，太阳能晶圆需要在多个真空制程腔之间多次进出真空才能够完成加工，而多次进出真空的动作不但会降低太阳能晶圆的加工效率，还会因工艺步骤增多而降低产品的良品率；二，在每个真空制程腔中只能够完成对太阳能晶圆的一个表面的加工，这将进一步降低太阳能晶圆的加工效率；三，需要购买多套用于执行不同制程的真空传输制程设备，生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的太阳能晶圆的真空传输制程设备加工效率较低且成本较高的缺陷，提供一种加工效率极高而设备成本较低的真空传输制程设备。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种真空传输制程设备，其包括一真空制程腔、至少一个进件腔、至少一个出件腔以及至少一个传输平台，该传输平台用于承载工件从该进件腔经该真空制程腔移动至该出件腔，其特点在于，该真空制程腔中在该传输平台的两侧分别设有至少一个加工装置，该传输平台为中空支架，位于该传输平台一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的一个表面进行加工，位于该传输平台另一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的另一个表面进行加工。较佳地，该传输平台的数量为至少两个，该至少两个传输平台在同一个平面上移动或是在至少两个平面上移动。较佳地，该至少两个传输平台相互接续地移动通过该加工装置的加工介质的作用区域。
较佳地，该工件为太阳能晶圆。较佳地，该加工装置为离子注入装置、等离子体注入装置、热处理装置或退火处理
直ο较佳地，该离子注入装置为P型离子注入装置或N型离子注入装置。较佳地，位于该传输平台的不同侧的该加工装置的加工介质的作用区域不相重叠。较佳地，该传输平台的至少一侧设有两个该加工装置，且位于该传输平台的同一侧的该两个加工装置相同或不相同。较佳地，该传输平台的至少一侧设有至少三个该加工装置，且位于该传输平台同一侧的该至少三个加工装置部分相同或完全不相同。较佳地，该传输平台的一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 P型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 N型离子注入装置。较佳地，该传输平台的一侧设有两个该加工装置，该两个加工装置均为P型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 N型离子注入装置； 该真空制程腔中还设有一掩模板控制装置，用于在工件受到其中一个P型离子注入装置的加工之前向工件的朝向P型离子注入装置的表面上放置掩模板、并用于在工件受到该其中一个P型离子注入装置的加工之后从工件的朝向P型离子注入装置的表面上移除掩模板。较佳地，沿着该传输平台的移动方向，该其中一个P型离子注入装置、该N型离子注入装置、另一个P型离子注入装置依次设置。较佳地，该传输平台的一侧设有两个该加工装置，该两个加工装置均为N型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 P型离子注入装置； 该真空制程腔中还设有一掩模板控制装置，用于在工件受到其中一个N型离子注入装置的加工之前向工件的朝向N型离子注入装置的表面上放置掩模板、并用于在工件受到该其中一个N型离子注入装置的加工之后从工件的朝向N型离子注入装置的表面上移除掩模板。较佳地，沿着该传输平台的移动方向，该其中一个N型离子注入装置、该P型离子注入装置、另一个N型离子注入装置依次设置。较佳地，沿着该传输平台的移动方向，最后一个该加工装置为一退火处理装置、其余该加工装置均为离子注入装置。本发明的积极进步效果在于在本发明的该真空传输制程设备中，在真空制程腔中不但设计有多个加工装置，而且该些加工装置分别位于用于承载并传输工件的传输平台的两侧，由此工件只需进行一次进出真空的动作，便可以一次性地完成对其两个表面的多个工艺制程，甚至一次性地完成对工件的全部加工制程，生产效率极高，同时也省去了购置多套不同的真空传输制程设备所浪费的成本。
图1-4为本发明的该真空传输制程设备的四种示例结构的示意图。图5为由图1或图2所示的该真空传输制程设备所制得的太阳能电池的结构图。图6为由图3或图4所示的该真空传输制程设备所制得的太阳能电池的结构图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。参考图1-4，本发明的该真空传输制程设备包括一真空制程腔1、至少一个进件腔 2、至少一个出件腔3以及至少一个传输平台4。该进件腔2和该出件腔3分别设于该真空制程腔1的两端。该进件腔2和该出件腔3均可以为体积相较于该真空制程腔1而言较小的真空盒，每个该真空盒均具有两个密封阀门，一个密封阀门用于隔断/连通该进件腔2(或该出件腔3)与该真空制程腔1，另一个密封阀门则用于隔断/连通该进件腔2(或该出件腔3)与大气环境。该些真空盒可以快速地从大气状态抽气至真空状态，或是从真空状态充气至大气状态，因此工件5可以通过它们在大气环境与该真空制程腔1之间快速地传递，而不影响该真空制程腔1的真空度。 图1-4中仅示意性地绘出了一个该进件腔2和一个该出件腔3，但它们的数量均可以多于一个。在该进件腔2附近的大气环境中设有待加工工件堆放区6，机械手臂7可以将待加工工件传递至该传输平台4上，而后该传输平台4便承载着工件从该进件腔2进入该真空制程腔1，并在该真空制程腔1中完成工件加工，然后该传输平台4承载着工件从该真空制程腔1进入该出件腔3，机械手臂8可以将该传输平台4上的已加工工件传递至设于该出件腔3附近的大气环境中的已加工工件堆放区9。特别地，在该真空制程腔1中、并在该传输平台4的两侧分别设有至少一个加工装置，例如图1和图2中的加工装置IOaUOb,以及图3和图4中的加工装置10a、10b、10c。本发明中的该传输平台4为中空支架，各加工装置的加工介质能够从该中空支架的两侧穿过该中空支架，但却会被工件所阻挡。因此，当该传输平台4上承载有工件时，位于该传输平台4一侧(例如上侧)的该加工装置的加工介质将能够穿过该中空支架对该传输平台4所承载的工件的一个表面(例如上表面)进行加工，而位于该传输平台4另一侧 (例如下侧)的该加工装置的加工介质将能够穿过该中空支架对该传输平台4所承载的工件的另一个表面(例如下表面)进行加工。其中，各加工装置的加工介质的作用区域在图 1-4中以椭圆形区域加以表示。由于工件的装载/卸载以及工件通过该进件腔2和该出件腔3进出真空所耗费的时间都将成为各加工装置的无效工作时间，因此为了提高加工效率，可以将该传输平台 4的数量设计为至少两个。这样一来，当其中一个传输平台正承载着工件接受各加工装置的加工时，其余的传输平台便可以抓紧时间完成工件的装载/卸载以及工件进出真空的动作。在最佳的情况下，参考图2和图4所示，各传输平台可以相互接续地通过各加工装置的加工介质的作用区域，即前一个传输平台刚刚从一加工装置的加工介质的作用区域中离开，则后一个传输平台便已经紧随之进入了该同一个加工装置的加工介质的作用区域，从而使得各加工装置能够始终有效运行，提高加工效率。当该传输平台4的数量多于一个时，既可以将该些传输平台设计为在同一个平面上移动，也可以将该些传输平台设计为在不同的平面上移动。图1和图3所示即为第一种情况，该些传输平台移动在相同的高度上，这样可以避免因不同的工件在不同的平面处接受加工而导致它们的加工程度不一致。而图2和图4所示即为第二种情况，这些传输平台移动在不同的高度上，这样便可以容纳更多的传输平台在不同的高度处同时执行工件的装载/卸载以及工件进出真空的动作，提高运行效率。在本发明中，该加工装置可以为各种类型，例如离子注入装置、等离子体注入装置、热处理装置或退火处理装置等等，在各种离子注入装置中又可以包括P型离子注入装置以及N型离子注入装置等等。由此可以看出，本发明虽然特别适用于太阳能晶圆这个工件种类，但显然也可以适用于其它多种半导体产品的制造工艺。另外，在该传输平台4的移动方向上，较佳地将位于该传输平台4不同侧的各加工装置的设计位置相互错开，以避免它们的加工介质的作用区域相互重叠，防止在一些情况下因对工件的两个表面同时进行加工而引发不良影响。本发明对该传输平台4两侧的加工装置的类型、个数(需满足该传输平台4的两侧分别设有至少一个加工装置)以及各加工装置在该传输平台4的移动方向上的设计顺序均不做限制。在实际生产中，应针对工件的具体种类以及具体的制程要求对上述类型、个数以及顺序等参数进行合适的设计。对工件两个表面的加工制程是相互独立的，因此该传输平台4不同侧的加工装置的类型、个数以及顺序当然可能相同也可能不同。但是，即使是该传输平台4同一侧的各加工装置，它们的类型也可以相同或者不同。例如，当该传输平台4的同一侧设有两个加工装置时，该两个加工装置既可以执行不同的制程，也可以执行相同的制程，比如两者都为P型离子注入装置，对同一工件进行两次注入才能够满足预设的注入浓度要求。又例如，当该传输平台4的同一侧设有至少三个该加工装置时，该数个加工装置既可以各自执行不同的制程，也可以有部分加工装置执行相同的制程。实施例1图5所示为目前使用最为普遍的一种太阳能电池结构，该种类型的太阳能电池既可以在N型晶圆的基础上制得，也可以在P型晶圆的基础上制得，而图5所示的即为在N型晶圆的基础上制得的太阳能电池。参考图5可知，在该种类型的太阳能电池的制造工艺中，对整个N型太阳能晶圆的注入掺杂步骤具体包括两个不同的制程，即采用P型离子对晶圆正面进行的均勻掺杂制程，以及采用N型离子对晶圆背面进行的均勻掺杂制程。这样的注入掺杂步骤便可以采用例如图1或图2中的该真空传输制程设备来完成，此时，图中的加工装置IOa便可以为一 P 型离子注入装置，加工装置IOb便可以为一 N型离子注入装置，且该两个加工装置的加工介质的作用区域在与该传输平台4的移动方向相垂直的方向上均完全覆盖晶圆尺寸。当该传输平台4承载着太阳能晶圆移动通过该加工装置IOa的离子作用区域后，便完成了对晶圆正面的P型离子均勻掺杂，形成了正面的P极。当该传输平台4继续移动通过该加工装置 IOb的离子作用区域后，便完成了对晶圆背面的N型离子均勻掺杂，形成了背面的N+极。当然，沿着该传输平台4的移动方向，该加工装置IOa与该加工装置IOb的设计顺序也可以互换。由于对本领域技术人员而言，以N型晶圆为基础制造该种类型的太阳能电池的工艺与以P型晶圆为基础制造该种类型的太阳能电池的工艺完全类似，故在本实施例中仅对采用N型晶圆的情况进行了详细说明，而对采用P型晶圆的情况略去不述。在本实施例中，太阳能晶圆只需进出一次真空，便可以一次性地完成正面和背面的掺杂制程。相较于为正面的掺杂制程和背面的掺杂制程各设置一套真空传输制程设备的技术而言，本实施例中的该真空传输制程设备显然加工效率更高，设备成本更低，并且得益于工艺步骤的简化，制得的太阳能电池的良品率也将获得提高。实施例2图6所示为目前已有的一种采用选择性发射极的太阳能电池结构，该种类型的太阳能电池既可以在N型晶圆的基础上制得，也可以在P型晶圆的基础上制得，而图6所示的即为在N型晶圆的基础上制得的太阳能电池。参考图6可知，在该种类型的太阳能电池的制造工艺中，对整个N型太阳能晶圆的注入掺杂步骤具体包括三个不同的制程，即采用P型离子对晶圆正面进行的选择性重掺杂制程、采用P型离子对晶圆正面进行的均勻掺杂制程，以及采用N型离子对晶圆背面进行的均勻掺杂制程。考虑到太阳能晶圆在接受离子注入加工时会发生温升，而在上述三个制程中，选择性重掺杂制程的总注入功率相对较低，因此较佳的设计方案为先进行对晶圆正面的选择性重掺杂，然后进行对晶圆背面的均勻掺杂，最后再进行对晶圆正面的均勻掺杂。这样的注入掺杂步骤便可以采用例如图3或图4中的该真空传输制程设备来完成，此时，图中的加工装置IOa便可以为一 P型离子注入装置，加工装置IOb便可以为一 N 型离子注入装置，而加工装置IOc则仍然可以为一 P型离子注入装置，且该三个加工装置的加工介质的作用区域在与该传输平台4的移动方向相垂直的方向上均完全覆盖晶圆尺寸。 另外，为了实现选择性重掺杂制程，在该真空制程腔1中还需要设置一掩模板控制装置。在该传输平台4承载着晶圆进入该加工装置IOa的离子作用区域之前，该掩模板控制装置向各晶圆正面的合适位置处放置掩模板11，当该传输平台4移动通过该加工装置 IOa的离子作用区域之后，各晶圆正面上未被该掩模板11遮盖的区域便完成了 P型离子的选择性掺杂，此后该掩模板控制装置会将各晶圆正面的该掩模板11移除。当该传输平台4 继续移动通过该加工装置IOb的离子作用区域后，便完成了对晶圆背面的N型离子均勻掺杂，形成了背面的N+极。当该传输平台4继续移动通过该加工装置IOc的离子作用区域后， 便完成了对晶圆正面的P型离子均勻掺杂，至此在晶圆正面的既接受过P型离子选择性掺杂又接受过P型离子均勻掺杂的区域中便形成了重掺杂P+极，而在晶圆正面的仅接受过P 型离子均勻掺杂的区域中便形成了 P极。由于对本领域技术人员而言，以N型晶圆为基础制造该种类型的太阳能电池的工艺与以P型晶圆为基础制造该种类型的太阳能电池的工艺完全类似，只需将该加工装置 10a、IObUOc的加工介质在N型离子与P型离子之间互换即可，故在本实施例中仅对采用N 型晶圆的情况进行了详细说明，而对采用P型晶圆的情况略去不述。在本实施例中，太阳能晶圆只需进出一次真空，便可以一次性地完成正面的重掺杂、正面的均勻掺杂以及背面的均勻掺杂制程。相较于为各掺杂制程分别设置一套真空传输制程设备的技术而言，本实施例中的该真空传输制程设备显然加工效率更高，设备成本更低，并且得益于工艺步骤的简化，制得的太阳能电池的良品率也将更高。另外，在本发明的该真空传输制程设备的各种可能的实施方式中，例如在实施例1 和实施例2所述的该两种实施方式中，均可以在该传输平台4的移动方向上、并在所有用于执行离子注入制程的加工装置之后，再增设一退火处理装置类型的加工装置。这样一来，在完成了对工件的各种离子注入制程之后，便可以随即对工件进行退火处理，从而工件只需进出一次真空，便可以一次性地完成掺杂制程以及退火制程，这将进一步地提高工件的生产效率，降低设备成本，并且进一步地提高制得工件的良品率。 虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种真空传输制程设备，其包括一真空制程腔、至少一个进件腔、至少一个出件腔以及至少一个传输平台，该传输平台用于承载工件从该进件腔经该真空制程腔移动至该出件腔，其特征在于，该真空制程腔中在该传输平台的两侧分别设有至少一个加工装置，该传输平台为中空支架，位于该传输平台一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的一个表面进行加工，位于该传输平台另一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的另一个表面进行加工。
2.如权利要求1所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的数量为至少两个，该至少两个传输平台在同一个平面上移动或是在至少两个平面上移动。
3.如权利要求2所述的真空传输制程设备，其特征在于，该至少两个传输平台相互接续地移动通过该加工装置的加工介质的作用区域。
4.如权利要求3所述的真空传输制程设备，其特征在于，该工件为太阳能晶圆。
5.如权利要求3所述的真空传输制程设备，其特征在于，该加工装置为离子注入装置、 等离子体注入装置、热处理装置或退火处理装置。
6.如权利要求5所述的真空传输制程设备，其特征在于，该离子注入装置为P型离子注入装置或N型离子注入装置。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的真空传输制程设备，其特征在于，位于该传输平台的不同侧的该加工装置的加工介质的作用区域不相重叠。
8.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的至少一侧设有两个该加工装置，且位于该传输平台的同一侧的该两个加工装置相同或不相同。
9.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的至少一侧设有至少三个该加工装置，且位于该传输平台同一侧的该至少三个加工装置部分相同或完全不相同。
10.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 P型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 N型离子注入装置。
11.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的一侧设有两个该加工装置，该两个加工装置均为P型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 N型离子注入装置；该真空制程腔中还设有一掩模板控制装置，用于在工件受到其中一个P型离子注入装置的加工之前向工件的朝向P型离子注入装置的表面上放置掩模板、并用于在工件受到该其中一个P型离子注入装置的加工之后从工件的朝向P型离子注入装置的表面上移除掩模板。
12.如权利要求11所述的真空传输制程设备，其特征在于，沿着该传输平台的移动方向，该其中一个P型离子注入装置、该N型离子注入装置、另一个P型离子注入装置依次设置。
13.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，该传输平台的一侧设有两个该加工装置，该两个加工装置均为N型离子注入装置；该传输平台的另一侧设有一个该加工装置，该加工装置为一 P型离子注入装置；该真空制程腔中还设有一掩模板控制装置，用于在工件受到其中一个N型离子注入装置的加工之前向工件的朝向N型离子注入装置的表面上放置掩模板、并用于在工件受到该其中一个N型离子注入装置的加工之后从工件的朝向N型离子注入装置的表面上移除掩模板。
14.如权利要求13所述的真空传输制程设备，其特征在于，沿着该传输平台的移动方向，该其中一个N型离子注入装置、该P型离子注入装置、另一个N型离子注入装置依次设置。
15.如权利要求7所述的真空传输制程设备，其特征在于，沿着该传输平台的移动方向，最后一个该加工装置为一退火处理装置、其余该加工装置均为离子注入装置。
全文摘要
本发明公开了一种真空传输制程设备，其包括一真空制程腔、至少一个进件腔、至少一个出件腔以及至少一个传输平台，该传输平台用于承载工件从该进件腔经该真空制程腔移动至该出件腔，该真空制程腔中在该传输平台的两侧分别设有至少一个加工装置，该传输平台为中空支架，位于该传输平台一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的一个表面进行加工，位于该传输平台另一侧的该加工装置的加工介质能够穿过该中空支架对该传输平台所承载的工件的另一个表面进行加工。本发明的生产效率极高，且设备成本较低。
文档编号H01L21/00GK102486988SQ20101057215
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者钱锋, 陈炯 申请人:上海凯世通半导体有限公司