基片承載裝置和等離子體加工設備的製作方法

2023-06-14 02:30:26

專利名稱：基片承載裝置和等離子體加工設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及等離子體加工技術領域，特別涉及一種基片承載裝置和等離 子體加工設備。
背景技術：
隨著全球石油、煤炭等礦物能源的日益緊缺，低成本高效率的利用太陽 能已經迫在眉睫，在這樣的背景下，近年來太陽能電池技術飛速發展。
在太陽能電池的製造設備中，等離子體增強化學氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)設備用來實現基片表面膜層例如 減反射層氮化矽的沉積，等離子體能量增加了化學反應中粒子的活性，在例 如300°C 500。C的溫度下使參與化學氣相沉積的工藝氣體的解離，基片表面 發生複雜的物理、化學反應，從而形成太陽能電池中的特定的膜層，以實現 光電轉換的功能。
在實際生產過程中，為提高生產效率降低成本，通常採用在線型等離子 體增強化學氣相沉積技術(In-line PECVD )來在基片表面沉積特定膜層。
圖1為一種常用的In-line PECVD設備，如圖所示，該設備包括三個真空 密閉腔室(分別為預熱腔l、反應腔2和冷卻腔3)、裝片臺10，卸片臺11和 載板運輸裝置12。
所述In-line PECVD設備的工作流程一般為
步驟xl:先將基片6放置於載板7上，然後將載板7輸運(通過所述載 板運輸裝置12例如輪子或機械手等自動裝置)到預熱腔1中，由加熱器4對 基片6進行預加熱，加熱後，載板7和基片6均達到例如300。C ~500°C;
步驟x2:接著將載板7輸運到反應腔2中的下電極板上，進行沉積膜層 工藝，即在一定真空度下，通過向反應腔2內通入適當的工藝氣體，然後在 上電極板13、下電極板14輸入適當的射頻功率，激活工藝氣體，從而在上、 下電極板之間點燃和維持等離子體，在位於下電極板14上的基片6表面進行 複雜的物理、化學反應，獲得所需要的膜層；步驟x3:所述沉積膜層工藝完成後，將載板7輸運到冷卻腔3中進行冷 卻，然後將載板7輸運到卸片臺ll上，再將加工完成的基片6取走；
步驟x4:最後，栽板7通過載板運輸裝置12返回裝片臺10。
以上在反應腔2內沉積膜層工藝的過程中， 一般通過加熱器13維持載板 7和基片6溫度，以保證沉積反應的進行，另外，採用低頻或射頻產生等離子 體時，需要使基片6良好的接地， 一般地通過載板7接觸下電極板14實現接 地，並保證基片6與載板7之間良好的電接觸。
出於節約成本的需要，降低太陽能電池生產過程中能源的消耗至關重要。 在上述In-line PECVD設備的工作過程中，為使待加工的基片達到所需的工藝 溫度，並保持溫度均勻性，每批基片的加工都需要將載板升/降溫。圖2為圖 1中載板和下電極板的剖視圖，放置有基片6的載板7位於下電極板14上， 加熱器13 (見圖1)位於所述下電極板14的上表面內，載板7為鋁合金或不 鏽鋼材料，其本身也具有一定厚度。
通常加熱載板所消耗的熱量遠遠大於加熱基片所需的熱量，而目前為了 提高產率，待加工的基片的面積越來越大，相應的載一反面積也越來越大，加 熱載板所消耗的能量也越來越多，因此對載板的升溫/降溫消耗和浪費了大量 能源，造成生產成本的升高。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種基片承載裝置，用於放置待加工的基片， 能夠減少基片加工過程中能源的消耗，進而降低生產成本。
相應的，本發明解決的又一問題是提供一種等離子體加工設備，能夠減 少基片加工過程中能源的消耗，進而降低生產成本。
為解決上述問題，本發明提供一種基片承載裝置，包括電極板和電極板 上的載板，所述載板包括
支撐基片的網架， 網架分割出的至少兩個網格。
還包括固定連接於所述網架背向所述電極板一面的、能夠約束放置在網架上的基片位置的分隔部件。
相應的，本發明還提供一種等離子體加工設備，包括 反應腔，
所述反應腔內相對設置的第 一 電極板和上述任一基片承載裝置。
上述技術方案具有以下優點
所述基片承載裝置中，釆用鏤空的網狀結構的載板，相對於傳統具有一 定厚度的金屬實體載板，可以減小載板自身的質量，從而既能夠支撐基片又 能減少加熱過程中載板吸收的熱量，節約能源，降低生產成本。
此外，所述電才及板中凸起和凹道的形狀和結構與載4反中的網架和網格的 結構相匹配，使載板可以落入電極板的凹道內，而凸起將基片託起，則基片 與電極板的表面的所有凸起均直接接觸並良好接觸，使所有基片保持相同的 電位，不僅能夠確保基片加工的工藝質量，而且能夠^是高沉積、刻蝕等工藝 的均勻性和一致性。
所述等離子體加工設備具有所述的基片承載裝置，能夠減少基片加工過 程中能源的消耗，進而降低生產成本。


通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在 全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按實際尺寸等比例縮 放繪製附圖，重點在於示出本發明的主旨。
圖1 一種常用的In-line PECVD設備的示意圖2為圖1中載板和下電極板的剖視圖3為實施例一中基片承載裝置的俯視圖4為圖3沿A—A方向的剖^L圖5為實施例一中另一基片承載裝置的俯視圖6為實施例二中基片承載裝置的俯視圖7為圖6沿B—B方向的剖^L圖；圖8為實施例二另一基片承載裝置的俯視圖； 圖9為實施例三中基片承載裝置的俯視圖； 圖IO為圖9中基片承載裝置分解結構的剖視圖； 圖11為圖9中基片承載裝置組裝結構的剖視圖； 圖12為實施例二又一基片承載裝置的俯視圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖 對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發 明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面 公開的具體實施例的限制。
其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便 於說明，表示裝置結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意 圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包 含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為突出本發明的特點，附圖中沒有給出與本發明的發明點必然直接相關 的部分，例如，真空獲得裝置、電源裝置和載板輸運裝置等。
目前的等離子體加工設備中，反應腔內用於承載基片的載板往往為具有 一定厚度的金屬板，通常為保證基片達到並保持一定的工藝溫度，需要對載 板繼而對基片進行加熱，而加熱載板所消耗的熱量佔遠遠大於加熱基片所需 的熱量，而目前為了提高產率，待加工的基片的面積越來越大，相應的載板 面積也越來越大，加熱載板所消耗的能量也越來越多，因此對載板的升溫/降 溫消耗和浪費了大量能源，造成生產成本的升高。
基於此，本發明提供一種基片承載裝置，本質上，通過網狀結構的載板 而減小載板自身的體積，從而提高對載板的加熱效率，降低載板吸收的熱量， 避免能源的浪費。下面結合附圖詳細介紹本發明所述基片承載裝置的一個實施例。 實施例一
圖3為本實施例中所述基片承載裝置的俯視圖，圖4為圖3沿A—A方 向的剖^L圖。
所述基片承載裝置用於放置待加工的基片，所述基片例如為矽晶片或其 他半導體基片，形狀為多邊形、圓形等，為提高產率，實際上在所述基片承 載裝置上通常放置多個同樣的基片，在一次工藝過程中一起加工。
如圖4所示，所述基片承載裝置70,包括電極板71和電極板71上的 載板72;所述載板72上具有至少兩個基片6,排列放置在載板72上。
所述電極板71通常為等離子體加工設備的下電極，與反應腔(圖中未示 出)的外殼連接並接地，該電極板71的上表面內還設有加熱器13，用於給載 板72和載板72上的基片6加熱；所述電極板71也可以為現有技術中公知的 其他電極板；
如圖3所示，所述載板72包括用於支撐基片6的網架73，網架73分 割出的至少兩個網格74;
優選的，所述至少兩個網^f各均為矩形，所述網架為十字交叉的網狀結構。 例如，本實施例中，基片6為正方形，所述網架73為十字交叉的網狀結構， 所述網格74為網架73分割出的8x8個正方形空隙，這8x 8個正方形的網 格組成規則的陣列，而每個網格74的面積相當於該基片6的面積的四分之一；
正如圖3中所示，基片6佔據四個網格74,所述四個網格74間的網架 73支撐該基片6，類似的，其他的基片可以有序的排列放置在該載板的網架 上(為突出本發明的特點，圖中未示出所有的基片)。
實際上，每個網格的面積也可以相當於該基片的面積的九分之一、十六 分之一，總之，如果網格的形狀與基片的形狀相同，則網格的面積須小於所 述基片的面積。
可見，所述基片承載裝置中，採用鏤空的網狀結構的載板相對於傳統具有一定厚度的金屬實體載板，可以減小載板自身的質量，從而既能夠支撐基 片又能減少加熱過程中載板吸收的熱量，節約能源，P爭低生產成本。
以上實施例中的載板中所有網格的形狀均為正方形，此外，所述至少兩 個網才各的形狀可以相同，也可以不同，所述網才各也可以為多邊形、圓形或橢 圓形等。
由於基片重量很輕，所述載板72承重主要是網架73的自身重量，考慮
到網架在高溫中變形等因素，優選的，所述網架為採用熱膨脹係數小的材料
製作，例如石墨、碳化矽。可以避免載板72在升溫/降溫過程中的變形。
所述網架也不只限於十字交叉的網狀結構，也可以是成其它形式的網狀。
由以上實施例可見，本發明的核心思想為採用鏤空的網狀結構既支撐起 基片又減小載板自身的質量，根據這一思想，所述載板可以有多種變型，例 如，本實施例的另一基片承載裝置的載板如圖5所示，該載板的網架75為一 系列平行排列的直杆，網架75分割出一系列長條狀的網格76,網格76的寬 度小於基片6的寬度，網架75能夠支撐起基片6，顯然，由該載板構成的基 片承載裝置也能夠降低加熱過程中的能源消耗。
所述網架所採用的材料不限於一種，可以由強度大的材料構成主架，由 輕質材料構成支撐基片的副架，這樣可以進一步減少所述載板的質量，降低 其吸收的熱量，節約能源。
除此以外，所述基片承載裝置的載板上還可以設置基片分隔部件，具體 在以下實施例中詳細i兌明。
實施例二
圖6為本實施例中基片承載裝置的俯視圖，圖7為圖6沿B—B方向的剖 視圖。
多個基片排列於所述基片承載裝置的載板上，在輸運載板的過程中，多 個基片可能的發生移動，甚至相互碰撞，這將影響對載板上基片的加工質量 和工藝穩定性。基於此，在載板上設置分隔部件用來限定基片的位置，如圖6所示，與
實施例一相同，所述基片承載裝置80也包括電極板81和電極板81上的載 板82;如圖7所示，所述載板82包括用於支撐基片6的網架83,網架83 分割出的至少兩個網才各84;網才各84的形狀、面積，以及網架83的結構與實 施例一類似，在此不再贅述。
與實施例一的區別在於，本實施例中，所述載板82還包括固定連接於 網架83背向電極板81 (見圖7) —面的、能夠約束放置在網架83上的基片6 位置的分隔部件。
所述分隔部件為至少兩個分隔柱，相鄰分隔柱之間放置基片。例如，參 見圖6和圖7，網架83為十字交叉的結構，分隔柱85位於網架83的十字交 叉點上，與所述網架83垂直連接，每四個分隔柱85之間剛好能夠放置一個 基片6，將各個基片6限制於分隔柱85間的位置上，放置其移動或相互碰撞， 從而確保加工基片的工藝質量。
' 所述分隔柱也可以如圖12所示那樣設置，其中每個網格的面積為基片面 積的/\分之一。
此外，所述分隔部件還可以為其他的能夠限制基片位置的部件，例如， 參見圖8所示本實施例另一基片承載裝置，圖8中的載板與圖5中的載板結 構相同，所述分隔部件為分隔框86,該分隔框86與載才反的網架固定連4妻，其 形狀與基片相同，其面積比基片略大，剛好能夠將基片的位置限制。
以上實施例中，所述基片承載裝置中的電極板還可以具有與網狀載板相 應的結構，具體在以下實施例中"^兌明。
實施例三
圖9為本實施例中基片承載裝置的俯視圖，圖IO為圖9中基片承載裝置 分解結構的剖視圖，圖11為圖9中基片承載裝置的組裝剖視圖。
如圖9和圖10所示，所述基片承載裝置90也包括電極板91和電極板 91上的載板92;所述載板92包括用於支撐基片6的網架93，網架93分割 出的至少兩個網格94;網格94的形狀、面積，以及網架93的結構與實施例 一和實施例二類似，在此不再贅述。與前述實施例的區別在於，所述電極板91包括 電極4反本體95，
所述電極板本體95表面的、至少兩個能夠插入所述網格94內的凸起96, 相鄰凸起96之間的、能夠將網架93置入其中的凹道97;其中， 所述凹道97的深度大於所述網架93的厚度。
例如，如圖9所示，所述網架93為十字交叉結構，分割出8x8個網格 94的陣列，所述網格94均為正方形，其面積為基片面積的四分之一；所述凸 起96為與網格94形狀相同的正方形，其面積小於網格94的面積，所述凹道 97位於相鄰凸起之間，形成與所述網架93相配合的十字交叉結構。
如圖10和圖11所示，載板92放置於電極板91上時，網架93剛好進入 所述凹道97內，凸起96剛好插進所述網格94內，另外由於所述凹道97的 深度大於所述網架93的厚度，則凸起96將基片6從網架93上託起，基片6 與電才及板91直接接觸。
如此以來，基片6與電極板91的表面的所有凸起96均直接接觸並良好 接觸，使所有基片6保持相同的電位，不僅能夠確保基片加工的工藝質量， 而且能夠提高沉積、刻蝕等工藝的均勻性和 一 致性。
實際上，所述凸起與所述網格的形狀可以相同，也可以不同，只要凸起 能夠插進網格中即可，例如，所述凸起與網格的形狀相同，並且其面積小於 所述網格的面積。
至少兩個凸起的形狀可以相同，也可以不同，所述凸起可以為多邊形、 圓形或橢圓形。
優選的，所述至少兩個凸起均為矩形，所述凹道為與所述網架相應的十 字交叉的網狀結構，便於加工。
本實施例中所述的電極板可以與實施例一或實施例二中任一載板組合構
成基片承載裝置的其他實施方式，總之，所述電極板中凸起和凹道的形狀和 結構與載板中的網架和網格的結構相匹配，使載々反可以落入電極板的凹道內，
而凸起將基片託起，在工藝過程中支撐基片，在此不再——贅述。相應的，本發明的實施例還提供一種等離子體加工設備，所述等離子體
加工設備，可以例如為In-line PECVD設備，所述設備包括 反應腔，
所述反應腔內相對設置的第 一 電極板和第二電極板，
所述第二電極板朝向所述第一電極板的表面上設置的基片承載裝置。
其中所述基片承載裝置可以為以上實施例所述的任一種。
所述第二電極板可以為以上實施例三所述的任一電極板，也可以為公知 的其他電才及板。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上 的限制。
需要說明的是，所述基片承載裝置的載板和/或電極板不僅限應用於等離 子體加工設備，還可以應用於其他的集成電路或太陽能電池製造設備。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而並非用以限定本發明。任何 熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上 述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或 修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，
均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1、一種基片承載裝置，包括電極板和電極板上的載板，其特徵在於，所述載板包括支撐基片的網架，網架分割出的至少兩個網格。
2、 根據權利要求1所述的基片承載裝置，其特徵在於，還包括固定連 接於所述網架背向所述電極板一面的、能夠約束放置在網架上的基片位置的 分隔部件。
3、 根據權利要求2所述的基片承載裝置，其特徵在於，所迷分隔部件為 至少兩個分隔柱，相鄰分隔柱之間放置基片。
4、 根據權利要求1至3任一項所述的基片承載裝置，其特徵在於，所述 至少兩個網格的形狀相同或不同，所述網格為多邊形、圓形或橢圓形。
5、 根據權利要求4所述的基片承載裝置，其特徵在於，所迷至少兩個網 格均為矩形，所述網架為十字交叉的網狀結構。
6、 根據權利要求1所述的基片承載裝置，其特徵在於，所述網格為正方 形，所述網架上放置的基片也為正方形，網;^各的面積小於所述基片的面積。
7、 根據權利要求1至3任一項所述的基片承載裝置，其特徵在於，所述 網架為採用熱膨脹係數小的材料製作。
8、 根據權利要求1至3任一項所述的基片承載裝置，其特徵在於，所述 電極板包括電極板本體，所述電極^反本體表面的、至少兩個能夠插入所述網格內的凸起， 相鄰凸起之間的、能夠將所述網架置入其中的凹道；其中， 所述凹道的深度大於所述網架的厚度。
9、 根據權利要求8所述的基片承載裝置，其特徵在於，所迷凸起與所述 網格的形狀相同或不同，所述凸起的面積小於所述網格的面積。
10、 根據權利要求8所迷的基片承載裝置，其特徵在於，至少兩個凸起的形狀相同或不同，所述凸起為多邊形、圓形或橢圓形。
11、 根據權利要求10所述的基片承載裝置，其特徵在於，所述至少兩個 凸起均為矩形，所述凹道為與所述網架相應的十字交叉的網狀結構。
12、 一種等離子體加工設備，其特徵在於，包括反應腔，所述反應腔內相對設置的第一電極板和如權利要求1至11任一項所述的 基片承載裝置。
全文摘要
本發明提供一種基片承載裝置和等離子體加工設備，所述基片承載裝置包括電極板和電極板上的載板，所述載板包括支撐基片的網架，網架分割出的至少兩個網格。此外，還包括固定連接於所述網架背向所述電極板一面的、能夠約束放置在網架上的基片位置的分隔部件。所述電極板包括電極板本體，所述電極板本體表面的、至少兩個能夠插入所述網格內的凸起，相鄰凸起之間的、能夠將所述網架置入其中的凹道；其中，所述凹道的深度大於所述網架的厚度。採用所述基片承載裝置能夠減少基片加工過程中能源的消耗，進而降低生產成本。
文檔編號C23C16/458GK101413114SQ20081022471
公開日2009年4月22日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者蘇曉峰 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司