一种适用于超大产量的原子层沉积设备的流道结构的制作方法

本发明属于半导体制造领域，具体涉及光伏电池制造领域，将原子层沉积（ald）技术应用到光伏领域，生产超大规模产品的设备。

背景技术：

目前用于晶硅太阳能电池制造的ald设备原料利用率较低（30-50%）。ald原料往往在真空泵前或真空泵中分解（或反应）（如tma）产生粉末，对真空泵造成损害。低的原料利用率不但意味着生产成本的增加，而且减少了真空泵的使用寿命。批入批出式ald设备（或时间型ald设备）气体流道的设计对提高原料利用率非常关键。

应用于硅太阳能电池制造的ald设备其流道多为矩形管道，晶圆（硅片）的载具为长方体结构。载具摆放在流道中，载具和流道不能完美结合，气流（包括原料）可以从载具外的空间流到尾气中，未能形成在产品上的镀膜，造成浪费。

另外，浪费的原料在尾气中产生粉末，造成光伏用ald设备的真空泵维护周期大多不超过3个月。这种结构晶圆（硅片）所处流道分布不均匀，气流环境也就不同，最终导致镀膜均匀性较差。首先，为了便于去放载具，流道上部空间较大，下部较小，上下不对称。其次，两片相邻晶圆（硅片）形成的小空间是一个个小气流通道，载具和矩形管道之间形成环形空间也是大的气流通道，这些气流通道都直接或间接影响每片晶圆的气流环境（即流场），最终导致气流不均和镀膜均匀性较差。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于超大产量的原子层沉积设备的流道结构，提高ald设备的原料利用率，降低生产成本。

技术方案：本发明所述适用于超大产量的原子层沉积设备的流道结构，包括若干组并列排布的载具组，每组所述载具组由多个载具组成，所述载具包括两底板和两侧板围成的载具框架，同组载具组内的各载具的底板和侧板首尾相接，围成中空的柱状结构；

每个载具的两侧板相对侧上由上至下均布有若干齿槽，两侧板上的齿槽一一对应，且相对应的两齿位于同一平面，两侧板上相对应的两齿槽承载两片晶圆，两片晶圆的待镀膜一侧侧向外，另一侧相互贴合；同组载具组内的各载具上同位置的两晶圆拼接形成整体，该位置晶圆上下的空间分别连通形成气流通道。

本发明进一步优选地技术方案为，每组所述载具组由3~10个载具组成。

优选地，每组所述载具组由6个载具组成。

优选地，在所述两底板之间还设置有至少一个齿条，齿条上的齿槽与两侧板上的齿槽一一对应，且任一对应的两齿位于同一平面；所述齿条和两侧板上齿槽共同承载所述晶圆，并限制所述晶圆的装载位置。

优选地，所述齿条为两个，两齿条位于载具框架的侧面，上下两端分别与两底板固定连接。

优选地，一侧的侧板上齿槽数量为200~250个，相邻两齿槽之间的间距为2~3mm。

优选地，一侧的侧板上齿槽数量为200个，相邻两齿槽之间的间距为2.38mm。

优选地，所述侧板上构成齿槽的两齿廓的夹角为5~20°。

优选地，所述侧板上构成齿槽的两齿廓的夹角为6°。

优选地，所述底板和侧板采用铝合金或美铝合金材料制成，每个载具重量为5~7kg，每个载具的热容量为4~6kj/℃。

有益效果：（1）本发明的流道结构由载具和晶圆（硅片）组成，其中晶圆（硅片）即为被处理产品，载具紧密排列形成气流通道，每台ald设备可由多个气流通道组成，晶圆（硅片）均匀分布在载具中，将每个气流通道均匀分成若干个小的气流通道，没有多余气体流通空间，所有气体（含原料）都必然流经由晶圆（硅片）构成的气流通道，进而对晶圆（硅片）进行处理，最大限度利用原料；该结构从原理上客服了原料利用率低的问题，原料利用率可提升到95%以上；而因原料利用率的提高，使尾气中粉尘量下降，有效的保护了真空泵，提高真空泵的使用寿命；这种流道结构再结合空气过滤装置，可使真空泵平均维护周期增加至1年左右；每片晶圆(硅片)都处于上下两个小气流通道中，因此这些小气流通道形状完全相同，每片晶圆（硅片）所处气流环境相同，最终表现为片内及片间镀膜无差异（或差异无限变小），进而提高镀膜均匀性；

（2）本发明的载具结构简单，通过两底板和两侧板围成载具框架，生产方便，装载容易；另外本发明中在两侧板上设置齿槽，每个齿槽承载两片晶圆，两片晶圆的待镀膜一侧侧向外，载具竖直放置（或略有倾角<30°），晶圆受重力作用贴合在一起，减少反应物和非ald镀膜处理面的接触，进而减少绕镀，提高光伏电池的转化效率和使用寿命；

（3）本发明中在两底板之间设置齿条，齿条的齿槽与两侧板上的齿槽相对应，不仅可以与两侧板上齿槽共同承载晶圆，还可以做为挡条，限制晶圆的装载位置，防止在装载中晶圆从载具上脱落；

（4）本发明中一侧的侧板上齿槽数量为200~250个，相邻两齿槽之间的间距为2~3mm，优选的，一侧的侧板上齿槽数量为200个，相邻两齿槽之间的间距为2.38mm，每齿槽承载两片晶圆（硅片），载具体积一般为0.015m3，理论装载密度＞27000片/m3，实现超大规模的装载，提高ald设备的装载量进而提高生产效率，降低生产成本；

（5）本发明中侧板上构成齿槽的两齿廓的夹角为6°，保证晶圆（硅片）和载具处于线接触状态，避免载具对晶圆（硅片）的划伤，提高产品合格率；

（6）本发明中底板和侧板采用铝合金或美铝合金材料制成，每个载具重量为5~7kg，每个载具的热容量为4~6kj/℃，而相同规格的不锈钢重量为：10~15kg，每个载具的热容量为5~7.5kj/℃，采用铝合金或铝镁合金的载具重量减轻了一半，热容量减少了20%，在减少载具重量和热容量，增加产品转运和加热的效率的同时，降低载具成本。

附图说明

图1为本发明所述载具组的结构示意图；

图2为本发明所述载具的结构示意图；

图中，1-载具、2-底板、3-侧板、4-齿条。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种适用于超大产量的原子层沉积设备的流道结构，包括若干组并列排布的载具组，每组载具组由8个载具1组成，载具1包括两底板和两侧板围成的载具框架，同组载具组内的各载具1的底板和侧板首尾相接，围成中空的柱状结构。

每个载具1的底板2和侧板3采用铝合金或美铝合金材料制成，每个载具1重量为5~7kg，每个载具1的热容量为4~6kj/℃。

两侧板3的相对侧上分别设置有若干齿槽，两侧板3上的齿槽一一对应，且相对应的两齿位于同一平面；一侧的侧板3上齿槽数量为200个，相邻两齿槽之间的间距为2.38mm。侧板3上构成齿槽的两齿廓的夹角为6°。

在两底板2之间还设置有两个齿条4，两齿条4位于载具框架的侧面，上下两端分别与两底板2固定连接，齿条4上的齿槽与两侧板3上的齿槽一一对应，且任一对应的两齿位于同一平面。

在装载晶圆时，将两片晶圆放入侧板3的同一齿槽内，两片晶圆的待镀膜一侧侧向外，另一侧在重力下相互贴合。齿条4和两侧板3上齿槽共同承载晶圆，并限制晶圆的装载位置。同组载具组内的各载具1上同位置的两晶圆拼接形成整体，该位置晶圆上下的空间分别连通形成气流通道。每片晶圆(硅片)都处于上下两个小气流通道中，所有这些小气流通道形状完全相同，所有气体（含原料）都必然流经由晶圆（硅片）构成的气流通道，进而对晶圆（硅片）进行处理，最大限度利用原料。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。