[0001] 本申请是申请号为201080048407.1的发明专利申请的分案申请。

[0002] 本文所述实施例是关于处理半导体基板的设备及方法。详言之，本文描述 在实质垂直的位置用于半导体基板的整合工艺的设备与方法。

[0003] 在许多半导体物品的制造中经常处理大基板。大半导体基板最普遍的终端 应用为光伏面板及大显示器基板。这些基板在典型的工艺中经受若干的工艺步 骤，包括材料沉积步骤、材料移除步骤、清洁步骤等。在大部分的这些步骤中， 基板是在实质水平的位置处理及输送，并经常是一次处理一个基板。

[0004] 在水平位置处理大基板将需要大占地面积的设备以达成期望的产量。此设 备的建造及操作费用昂贵，因而提高每个基板的单位成本。此外，一次处理一 个基板也会提高成本。

[0005] 随着市场对于大半导体基板的需求增长，仍旧需要符合成本效益来建造与 操作的大基板制造工艺。

[0006] 本发明描述在实质垂直的位置处理基板的方法与设备。基板安装在承载件 上，承载件将基板移动至实质垂直的工艺腔室。基板在承载件上从系统中的一 腔室移动至另一腔室，以实质垂直的定向处理基板。

[0007] 描述一种用于等离子体处理基板的腔室，腔室包含一具有实质垂直的主轴 的封入件。天线结构置中安置于封入件中、平行于实质垂直的主轴定向、并耦 合至功率源。两个基板工艺区域界定于封入件内。基板工艺区域共用一共同空 间并由天线结构分离。

[0008] 在另一实施例中，还描述一种处理基板的工艺，该工艺涉及在垂直的等离 子体工艺腔室内以实质垂直的定向同时等离子体处理两个基板。在实质垂直的 等离子体工艺腔室中产生单一等离子体场，并使用单一等离子体场同时处理两 个基板。

[0009] 在又一实施例中，描述一种以实质垂直的定向真空处理基板的系统。系统 包括一实质垂直的等离子体工艺腔室，该等离子体工艺腔室耦合至负载锁定腔 室；一承载件，用于在该系统内以实质垂直的定向来输送基板；及一装载器， 用于在负载锁定腔室与承载件之间移动基板。附图说明

[0010] 为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(一些描绘于附图中) 来理解本发明简短概述于上的特定描述。然而，需注意附图仅描绘本发明的典 型实施例而因此不被视为本发明范围的限制因素，因为本发明可允许其他等效 实施例。

[0011] 图1为朝向光或太阳辐射定向的多结太阳能电池的一实施例的示意图。

[0012] 图2为图1的多结太阳能电池进一步包含n型非晶硅缓冲层的示意图。

[0013] 图3为图1的多结太阳能电池进一步包含p型微晶硅接触层的示意图。

[0014] 图4A-4B为具有置中天线结构的工艺腔室的不同实施例剖面图。

[0015] 图5为具有置中天线结构的工艺腔室的另一实施例的剖面图。

[0016] 图6为具有垂直工艺腔室的工艺系统的三维视图。

[0017] 图7为具有多个垂直基板工艺腔室的工艺系统的一实施例的俯视示意图。

[0018] 图8为具有多个垂直基板工艺腔室的工艺系统的另一实施例的俯视示意 图。

[0019] 图9为具有垂直工艺腔室的工艺系统的三维视图。

[0020] 图10A为负载锁定腔室、及具有一个真空机械臂的基板重新定向与定框 腔室的实施例。

[0021] 图10B为负载锁定腔室、及具有两个真空机械臂的基板重新定向与定框 腔室的另一实施例。

[0022] 图11A为固定基板的机械臂的一实施例。

[0023] 图11B为固定基板的机械臂的一实施例，其中基板已从水平位置旋转至 垂直位置。

[0024] 图11C为机械臂将基板安装至框架上的一实施例。

[0025] 图12A为两个单一基板框架的实施例。

[0026] 图12B为定位在滚轮上的双重基板框架的实施例。

[0027] 图12C为移动通过图9的工艺系统的双重基板框架的实施例。

[0028] 图13A为双重基板框架的一实施例的示意截面图。

[0029] 图13B为双重基板框架的另一实施例的示意截面图。

[0030] 图13C为双重基板框架的第三实施例的示意截面图。

[0031] 图13D为具有形成双重基板框架的指状物的两个静电夹盘的示意截面图。

[0032] 图13E为具有坐落于工艺腔室中的双重基板框架的工艺腔室的示意截面 图。

[0033] 图13F为具有双重基板框架的另一实施例的工艺腔室的示意截面图。

[0034] 图13G及H为双重基板框架的其他实施例的示意截面图。

[0035] 图13I具有双重基板框架的另一实施例的工艺腔室的示意截面图。

[0036] 图13J为图13I的工艺腔室的俯视图。

[0037] 图14为图9的工艺系统具有框架输送车的三维视图。

[0038] 图15为图9的工艺系统具有固定两个基板的框架的另一截面图。

[0039] 图16A为适用于加热及(或)冷却大玻璃基板的腔室的三维视图。

[0040] 图16B为图16A的加热/冷却卡匣的示意截面图。

[0041] 图17A为大玻璃基板的加热/冷却腔室的三维视图。

[0042] 图17B为17A图的卡匣的截面图。

[0043] 图18A为大玻璃基板的负载锁定/冷却腔室的三维视图。

[0044] 图18B为图18A的负载锁定/冷却卡匣的截面图。

[0045] 各种图示中的相似参考元件符号代表相似的元件。

[0046] 图1为朝向光或太阳辐射102定向的多结太阳能电池100的一些实施例的 示意图。太阳能电池100包含基板104(例如玻璃基板、聚合物基板、金属基 板、或其他适合的基板)，基板上形成有薄膜。太阳能电池100还包含形成在 基板104上的第一透明导电氧化物(TCO)层106、形成在第一TCO层106上的 第一p-i-n结108、形成在第一p-i-n结108上的第二p-i-n结116、形成在第二 p-i-n结116上的第二TCO层124、以及形成在第二TCO层124上的金属背层 126。为减少光反射以改善光吸收，可通过湿式工艺、等离子体工艺、离子工 艺、及(或)机械工艺选择性将基板及(或)一或多个形成于基板上的薄膜纹理化 (texture)。例如，在图1的实施例中，第一TCO层106经纹理化，而后续沉积 于第一TCO层106上的薄膜一般将遵循薄膜下方表面的形貌。

[0047] 第一TCO层106及第二TCO层124可各自包含氧化锡、氧化锌、氧化铟 锡、锡酸镉、其组合、或其他适合材料。应了解，TCO材料也可包括额外的 掺杂剂及组成物。例如，氧化锌可进一步包括掺杂剂，例如铝、镓、硼、及其 他合适的掺杂剂。氧化锌较佳包含5原子百分比(atomic％)或更少的掺杂剂， 且较佳包含2.5原子百分比或更少的铝。在一些例子中，可由玻璃制造商提供 已经具有第一TCO层106的基板104。

[0048] 第一p-i-n结108可包含p型非晶硅层110、形成在p型非晶硅层110上 的本征型非晶硅层112、以及形成在本征型非晶硅层112上的n型微晶硅层 114。在一些实施例中，p型非晶硅层110可形成约60埃至约300埃之间的厚 度。在一些实施例中，可形成介于约1500埃至约3500埃间的厚度的本征型非 晶硅层112。在一些实施例中，可形成介于约100埃至约400埃间的厚度的n 型微晶半导体层114。

[0049] 第二p-i-n结116可包含p型微晶硅层118、形成在p型微晶硅层118上 的本征型微晶硅层120、以及形成在本征型微晶硅层120上的n型非晶硅层 122。在一些实施例中，可形成介于约100埃至约400埃间的厚度的p型微晶 硅层118。在一些实施例中，可形成介于约10000埃至约30000埃间的厚度的 本征型微晶硅层120。在一些实施例中，可形成介于约100埃至约500埃间的 厚度的n型非晶硅层122。

[0050] 金属背层126可包括(但不限于)选自以下所构成的组的材料：Al、Ag、Ti、 Cr、Au、Cu、Pt、其合金、或其组合。可实行其他工艺来形成太阳能电池100， 例如激光刻划工艺。可在金属背层126上提供其他膜、材料、基板及(或)封装 来完成太阳能电池。可互相连接太阳能电池以形成模组，模组可继而连接形成 阵列。

[0051] 太阳辐射102由p-i-n结108、116的本征层所吸收，并转换成电子-空穴 对。在p型层与n型层之间横跨本征层产生的电场使电子流向n型层且空穴流 向p型层，而产生电流。因为非晶硅与微晶硅吸收太阳辐射102的不同波长， 第一p-i-n结108包含本征型非晶硅层
112，以及第二p-i-n结116包含本征型 微晶硅层120。因此，由于太阳能电池100捕获了大部分的太阳辐射光谱，太 阳能电池100更有效率。由于非晶硅具有较微晶硅大的能带，非晶硅的本征层 与微晶硅的本征层的堆迭方式为使得太阳辐射102首先撞击本征型非晶硅层 
112，并随后撞击本征型微晶硅层120。未被第一p-i-n结108吸收的太阳辐射 持续前进到第二p-i-n结116。

[0052] 太阳能电池100不需要在第一p-i-n结108与第二p-i-n结116之间使用金 属隧穿层。第一p-i-n结108的n型微晶硅层114与p型微晶硅层118具有足 够的导电性以提供使电子能从第一p-i-n结108流到第二p-i-n结116的隧穿结。

[0053] 据信，由于第二p-i-n结116的n型非晶硅层122更可抗氧(例如空气中的 氧)的攻击，而能提升电池的效率。氧可能攻击硅膜，且因此形成不纯物，不 纯物会降低膜参与电子/空穴输送通过该膜间的能力。

[0054] 图2为图1的多结太阳能电池100的示意图，该多结太阳能电池100进一 步包含形成在本征型非晶硅层112与n型微晶硅层114之间的n型非晶硅缓冲 层228。在一些实施例中，可形成介于约10埃至约200埃间的厚度的n型非 晶硅缓冲层228。据信，n型非晶硅缓冲层228有助于桥接存在于本征型非晶 硅层112与n型微晶硅层114间的能带隙偏移。因此，据信由于增进电流的收 集而可改良电池效率。

[0055] 图3为图1的多结太阳能电池100的示意图，该多结太阳能电池100进一 步包含形成在第一TCO层106与p型非晶硅层110之间的p型微晶硅接触层 330。在一些实施例中，可形成介于约60埃至约300埃间的厚度的p型微晶硅 接触层330。据信，p型微晶硅接触层330有助于达成与TCO层的低电阻接触。 因此，据信，由于改善了p型非晶硅层110与氧化锌第一TCO层106之间的 电流，而改善电池效率。较佳地，由于使用大量的氢来形成接触层，p型微晶 硅接触层330可与包含能抗氢等离子体的材料(例如，氧化锌)的TCO层结 合使用。已发现氧化锡由于会由氢等离子体化学还原，故不适合与p型微晶硅 接触层结合使用。如图2所示，应了解太阳能电池100可进一步选择性包含形 成在本征型非晶硅层112与n型微晶半导体层114之间的n型非晶硅缓冲层。

[0056] 上述的太阳能电池一般制造为大基板，且随后被切割成期望的尺寸。可使 用本文所述实施例来处理具有10000平方厘米或更大的表面积的基板，例如 25000平方厘米或更大，40000平方厘米或更大，或55000平方厘米或更大。

[0057] 图6为具有多个垂直工艺腔室的工艺系统600的透视图。工艺系统600 包括移送腔室602及十一个工艺腔室604-624。在其他实施例中，取决于工艺 腔室的占地面积以及可供工艺系统600使用的空间，工艺系统600包括5-15 个工艺腔室，较佳为8-13个工艺腔室，更佳为11个。垂直工艺腔室减小工艺 系统600的整体尺寸，并容许系统包括更多的工艺腔室，这样可增加产量。在 一些实施例中，工艺系统600相同于工艺系统500。

[0058] 工艺系统600包括两个预热腔室604及624，两个退火腔室606及622， 以及七个CVD腔室608-620。在一些实施例中，工艺系统600包括负载锁定 腔室(未图示)，负载锁定腔室可预热进入工艺系统600的基板以及冷却在工艺 系统600中已经处理过的基板。将参照图16A及16B描述加热/冷却卡匣的一 实施例。

[0059] 在一些实施例中，工艺腔室604-624包括化学气相沉积(CVD)腔室。CVD 腔室在一些实施例中可沉积硅、锗、镓、铜、铝、锡、氧化物、锌、或银至基 板上。在一些实施例中，为了沉积具有期望性质的膜，可添加掺杂剂至工艺气 体中。掺杂剂包括磷、硼、及诸如二硼烷(B2H6)的化合物。在一些实施例中， 工艺腔室604-624包括物理气相沉积(PVD)腔室。PVD腔室在一些实施例中可 沉积锌、铜、银、铝、铬、氧化锌、氧化铟锡或锗。工艺腔室604-624可包括 一或多个退火腔室，退火腔室用于在沉积材料至基板上之前或之后处理基板。 在一些实施例中，工艺系统600可包括一或多个蚀刻腔室。蚀刻腔室在一些实 施例中可移除在其他工艺腔室604-624或其他系统中沉积的膜。工艺系统600 可包括预热及冷却腔室，预热及冷却腔室分别在处理之前加热基板以及在处理 之后冷却基板。在一些实施例中，一或多个清洁腔室包括在工艺腔室604-624 之中。清洁腔室从基板移除粒子以防止污染。粒子污染源包括(但不限于)基板 通过工艺系统600的移动及工艺系统600、蚀刻腔室、以及激光刻划系统外侧 的周围环境。

[0060] 图7为工艺系统700的俯视图。工艺系统700包括负载锁定腔室702、移 送腔室704、定框(framing)腔室706、以及七个工艺腔室708-720。工艺腔室 708-720可为具有单一工艺体积的等离子体工艺腔室，单一工艺体积由一或多 个实质上垂直的天线分离成两个工艺区域，各个工艺区域经配置以实质垂直的 定向接收基板。在一些实施例中，如参照图6所述，工艺腔室708-720包括 CVD腔室(例如PECVD腔室400)、PVD腔室、退火腔室、蚀刻腔室、基板清 洁腔室、预热腔室、及(或)冷却腔室。

[0061] 负载锁定腔室702在垂直位置从工艺系统700外侧的周围环境接收基板。 位于周围环境中的玻璃装载机械臂(未图示)将基板载入负载锁定腔室702。玻 璃装载机械臂使用机械夹具以从位于工厂地板的传送器拾起基板，将基板旋转 至垂直位置，以及将垂直的基板放入负载锁定腔室702。为了尽可能以对基板 正面最小损伤的方式而安全地旋转基板，玻璃装载机械臂上的机械夹具碰触基 板的正面的边缘及一小部分。在其他实施例中，玻璃装载机械臂使用基板背面 上的真空抽吸以拾起及旋转基板而将基板放至负载锁定腔室702中。真空抽吸 的使用减少了污染基板正面的机会。

[0062] 在一些实施例中，负载锁定腔室702包括两个腔室。基板在一腔室载入工 艺系统700而从另一腔室载出工艺系统700。在一些实施例中，在基板引入工 艺腔室708-720之前，载入腔室预热基板。预热腔室将基板提升至或接近工艺 温度，例如约100℃至约500℃之间、较佳约200℃至约300℃之间。对在室温 下或接近室温实行的工艺而言，可省略预热腔室。在一些实施例中，用来将基 板自工艺系统700载出的腔室将基板冷却至或接近周围环境的温度。负载锁定 腔室702的高度(例如，2.4米)是小于负载锁定腔室702的深度(例如，
2.8米)， 使基板是以短边向前移动的方式载入负载锁定腔室702。在其他实施例中，负 载锁定腔室702的高度(例如，3.4米)是大于负载锁定腔室的深度(例如，3.2 米)。

[0063] 定框腔室706包括真空机械臂722。真空机械臂722拾起位于负载锁定腔 室722中的基板，并将基板安装至用来将基板移动通过工艺系统700的框架上。 真空机械臂722使用晶圆背面的真空抽吸以拾起及安装基板。在其他实施例 中，基板独立移动通过工艺系统700而不需要框架。在一些实施例中，基板在 水平位置载入工艺系统700。真空机械臂722在基板安装至框架上之前将位于 水平位置的基板旋转至垂直位置。框架的尺寸可比基板大、比基板小、或几乎 相同。

[0064] 在一实施例中，框架可小于基板。较小的尺寸减少了膜至框架的沉积并降 低清洁框架的需求。降低清洁时间增加工艺系统700的产量。在一些实施例中， 框架具有助于将基板固定在原位的四个上指状物及四个下指状物。在其他实施 例中，框架在基板的顶部、底部、及侧边具有多个指状物以将基板固定在原位 (例如，在基板各侧边上的四个指状物)。两个单一基板框架可选择性连接基板 下方的铝横挡构件，以形成双重基板框架，如后文参阅图13A-D所述。在一 些实施例中，两个单一基板框架在形成双重基板框架时于基板的上方及下方皆 连接在一起。双重基板框架在工艺腔室708-720中以面对面位置固定基板以供 处理。在一些实施例中，基板在工艺腔室708-720中以背对背位置安装以供处 理。框架可通过静电夹盘(ESC)使用静电电荷将基板固定在原位，静电夹盘位 于框架的内侧，如参照图
13A-13D所述。在其他实施例中，在移动通过工艺 系统700期间，框架使用真空抽吸将基板固定在原位。在一些实施例中，框架 使用定向性粘着剂以在将基板固定在原位，而不会污染基板。框架为由阳极氧 化铝制成或涂覆有阳极氧化铝以增加框架的耐久性。或者，框架也可由陶瓷材 料制成。

[0065] 在一些实施例中，负载锁定腔室702包括两个真空机械臂722，个别用于 各个单一基板框架。在基板于框架上旋转及置放期间，机械臂722使用真空压 力以将基板固定在原位。在其他实施例中，机械臂722使用双极静电夹盘(ESC) 或单极ESC产生的静电电荷。在一些实施例中，机械臂722使用机械夹具来 旋转及框定基板。机械夹具接触晶圆的背面及边缘。在一些实施例中，机械夹 具接触基板的正面，以提供额外的支撑。

[0066] 移送腔室704有利于基板在定框腔室706与一或多个工艺腔室708-720之 间的移动。移送腔室704以相同的界面自所有的腔室706-720接收基板并将基 板引入到所有的腔室706-720(例如，移送腔室704无法分辨定框腔室706及工 艺腔室708-720之间的差异)。移送腔室704包括八个传送器724，以将基板移 动进出腔室706-720。位于定框腔室706中的传送器726将基板框架滑动至移 送腔室704的传送器724中的一者。在单一基板框架未连接的情况中，移送腔 室704的传送器724可同时处理两个框架，其中在各个框架上的基板面向在另 一框架上的基板。在基板经过处理之后，传送器726自传送器724接收一对基 板框架。真空机械臂722自基板框架移下基板并将基板放入负载锁定腔室702。 工艺腔室708-720包括相似的传送器(未图示)以移动基板框架(例如，连接为双 重框架、一对未连接的框架、或独立的个别框架)通过工艺系统700。在其他实 施例中，使用滚轮将双重基板框架移动通过工艺系统700。

[0067] 移送腔室704包括围绕移送腔室704的中央垂直轴旋转的转盘728。转盘 728的旋转将传送器724对齐位于腔室706-720中的传送器。转盘728标示 (index)各个腔室706-720之间旋转的角度，使得转盘728旋转45度以将双重 基板框架或一对基板框架从一腔室移动至相邻的下一个腔室。刻度(index)可为 10-45度，较佳为22.5-45度，更佳为45度。在其他实施例中，控制工艺系统 700的软件追踪在腔室706-720之间旋转转盘728所需的时间量(例如，当在任 何两个相邻腔室之间花费相同时间旋转时)。在一些实施例中，软件可追踪不 等的时间或旋转角度，使得任两相邻腔室在腔室的开口之间可具有不等的距 离。这允许不同尺寸的腔室附接至工艺系统700。不等的距离也允许腔室附接 至工艺腔室700，以使工厂地板的空间使用最大化。当传送器724的一者支撑 框架并对齐腔室706-720中的一者时，使用传送器724及匹配传送器726(在工 艺腔室708-720中未图示)将框架滑动至腔室中。在其他实施例中，具有轮子 的梭动器将基板框架移动至介于腔室706-720之间的移送腔室704中。梭动器 包括侧支撑件以协助稳定基板框架并防止框架倾斜。在一些实施例中，梭动器 在腔室706-720之间移动框架时沿着轨道移动。在其他实施例中，移送腔室704 中位于转盘728上的机械臂在腔室706-720之间移动基板框架。除了底部机构 (例如传送器724-726)之外，转盘728还包括基板框架的侧支撑件或顶支撑件， 以协助稳定基板框架。在一些实施例中，传送器724-726包括位于基板框架下 方的电动轮及位于框架上方的非电动轮，以直立固定各个基板框架。

[0068] 工艺腔室708-720可包括电容耦合等离子体(CCP)腔室、感应耦合等离子 体(ICP)腔室、微波腔室、CVD腔室、PVD腔室、预热腔室、冷却腔室、及(或) 退火腔室。在一些实施例中，CCP及(或)微波腔室用于PECVD工艺以沉积薄 膜至基板上。在其他实施例中，ICP腔室用来产生高密度等离子体(HDP)以沉 积膜至基板上，其中减少了用来形成等离子体的电极上的污染。在一些实施例 中，工艺腔室708-720在同一时间使用单一等离子体场以面对面的位置来处理 两个基板。工艺腔室708-720在面对面的基板之间形成等离子体并同时在两个 基板上沉积膜。在其他实施例中，将以背对背位置固定两个基板的基板框架引 入工艺腔室708-720。工艺腔室708-720产生两个等离子体场，以沉积膜至以 背对背位置固定的基板上。在一些实施例中，工艺腔室708-720一次处理两对 基板(例如，两对固定在双重基板框架或分离的未连接框架上的基板)。

[0069] 工艺腔室708-720具有遮罩(未图示)，遮罩可防止材料沉积在双重基板框 架上。下遮罩防止工艺气体沉积至位于两个单一基板框架下方的铝横挡构件 上。在一些实施例中，上遮罩防止材料沉积至双重基板框架的上连接上。在一 些实施例中，可使用额外的遮罩来防止材料沉积在双重基板框架的侧边上。在 一些实施例中，遮罩可为安装在工艺腔室
708-720侧边上的悬臂。或者，遮罩 可安装在工艺腔室708-720的顶部或底部上。

[0070] 一旦基板框架中的两个基板处理完成，移送腔室704将基板框架移回定框 腔室706。定框腔室706中的机械臂722从基板框架移下两个基板并将基板放 入负载锁定腔室
702。在一些实施例中，机械臂722将基板载入位于负载锁定 腔室702的冷却腔室。基板可自负载锁定腔室702载出进入工艺系统700外侧 的周围环境以在另一系统(例如另一工艺系统700)中处理。一旦完成膜至基板 上的沉积，可将基板移回模拟系统中测试。

[0071] 图8为工艺系统800的俯视图。工艺系统800可与工艺系统500、600、 及(或)700的任一者相同。工艺系统800包括负载锁定腔室802、移送腔室804、 定框腔室806、及十三个垂直基板工艺腔室808-832。在一些实施例中，包括 工艺系统800的生产线处理约1平方米或更大的基板。在其他实施例中，基板 尺寸的范围在约1.4平方米至约10.03平方米之间。

[0072] 移送腔室804具有圆形的形状使得工艺腔室808-832可为模组化连接。此 配置允许额外的工艺腔室附接至移送腔室804以增加产量。从移送腔室804 卸下腔室，以减少产量、或维修或其他保养。除了负载锁定腔室之外，工艺系 统800的圆形形状只要空间允许可使任何数量的工艺腔室附接至工艺系统 800。在一些实施例中，超过一对的负载锁定腔室802与定框腔室806可附接 至移送腔室804，以增加产量。基板载入具有第一负载锁定腔室的工艺系统800 并在第一定框腔室中将基板附接至框架。第二定框腔室从框架移下基板并将基 板放入第二负载锁定腔室以从工艺系统800中载出。

[0073] 附接至移送腔室804的工艺腔室数量取决于系统800中期望的工艺而变 化。在一些实施例中，额外的工艺腔室可附接至工艺系统800并用于太阳能电 池的本征层沉积期间。在一些实施例中，围绕移送腔室804圆周的工艺腔室808-832间的距离是介于约10厘米至约200厘米之间，较佳介于约50厘米至 约100厘米之间。

[0074] 位于定框腔室806中的真空机械臂834将基板载入单一或双重基板框架 (未图示)以输送通过整个工艺系统800。在一些实施例中，两个真空机械臂 834位于定框腔室806中，以一次将两个基板载入分离的基板框架上。一个机 械臂834安装在定框腔室806的顶部，另一机械臂834安装在定框腔室806 的底部。在一些实施例中，这允许一机械臂834从顶部将基板载入至框架，以 及另一机械臂834将基板自底部载入框架。在其他实施例中，两个基板都从顶 部装载至框架上。或者，两个基板可由机械臂834从底部装载至框架上。真空 机械臂834以相似于上述参照图7的真空机械臂722的方式来拾取及移动基 板。在一些实施例中，基板框架使用静电电荷将基板固定在原位。真空机械臂 834将基板装载至框架上，且定框腔室806施加电压至框架产生静电电荷，以 将基板原位固定在框架上。在其它实施例中，基板框架使用真空抽吸原位固定 各个基板。

[0075] 八个传送器836将框架从定框腔室806移动至移送腔室804。位于定框腔 室806内的传送器838有助于将框架移动至传送器836。在一些实施例中，传 送器836及(或)传送器838为一对的传送器。将一组传送器安装至工艺系统 800的底部，并将一组安装在顶部(例如，一传送器位于定框腔室806的地板， 及另一传送器位于顶板)。位于移送腔室804中的转盘840有利于框架在定框 腔室806与工艺腔室808-832之间的移动。转盘840围绕一贯穿移送腔室804 中心的垂直轴旋转。转盘840标示在两个腔室806-832之间移动基板框架所需 的角度。转盘840旋转特定的角度以在腔室806-832中的任两者之间移送基板 框架。任何两个相邻腔室之间旋转的角度可取决于附接至移送腔室804的腔室 尺寸及腔室数量而有所变化。在其他实施例中，各个腔室806-832之间旋转的 角度是相同的。

[0076] 图9为工艺系统900的截面示意图，工艺系统900包括负载锁定腔室902、 移送腔室904、定框腔室906、及工艺腔室908。在一些实施例中，工艺系统 900相同于工艺系统500、工艺系统700、及(或)工艺系统800。工艺系统 900可沉积层至用于太阳能面板或薄膜晶体管的半导体基板上。工艺系统900 在水平位置接收基板并将基板旋转至垂直位置以供处理。
在一些实施例中，工 艺系统900在垂直位置接收基板以供垂直处理。或者，工艺系统900可在水平 位置从工艺系统900外侧的周围环境接收基板以供工艺系统900中的水平处 理。在一些实施例中，有4-25个工艺腔室附接至移送腔室904，例如8-17个 工艺腔室，例如13个工艺腔室。

[0077] 负载锁定腔室902包括多个实体上支撑基板的搁架910。搁架具有碰触到 基板912的边缘的边缘以及碰触到基板912背面中心的中心部份。通过位在工 厂地板的玻璃装载机械臂(未图示)将多个基板912载入负载锁定腔室902 并放至搁架910上。一或多个搁架910中的各者包括开口以及边缘，以将基板 912载入负载锁定腔室902及载出负载锁定腔室902。在水平位置由玻璃装载 机械臂将基板载入至负载锁定腔室902中。在其他实施例中，基板912在垂直 位置载入负载锁定腔室902及自负载锁定腔室902载出。

[0078] 在一些实施例中，负载锁定腔室902在处理之前预热基板912或在处理之 后冷却基板912。在一些实施例中，负载锁定腔室902壁中的电阻加热线圈在 处理之前预热基板912，或由冷却通道在处理之后冷却基板912至周围温度。 在一些实施例中，冷却气体流过基板912以将基板912冷却至周围温度。在其 他实施例中，冷却气体或液体流经负载锁定腔室902的壁以冷却基板912，而 不流经基板912的表面。在一些实施例中，负载锁定腔室902相同于负载锁定 腔室702及负载锁定腔室802。在一些实施例中，负载锁定腔室902包括多个 腔室，以致使得负载锁定腔室902可同时预热及冷却基板。负载锁定腔室902 包括预热基板912(例如，至工艺温度)的上隔间(未图示)以及在处理之后 冷却基板912(例如，至工艺系统900外侧的周围温度)的下隔间(未图示)。 在一些实施例中，工艺系统900包括超过一个负载锁定腔室。工艺系统900 可包括一输入负载锁定腔室(用于将基板载入工艺系统
900以及预热基板)及 一输出负载锁定腔室(用于冷却基板及将基板从工艺系统900载出至工艺系统 900外侧的周围环境)。

[0079] 定框腔室906包括两个机械臂914a-b，用于将基板912安装至基板框架 916。机械臂914a-b使用静电电荷以拾取基板912及安装基板912至框架916 上。一旦框架916牢牢地固定基板912，自机械臂914a-b移除静电电荷。在一 些实施例中，两个机械臂914a-b使用真空抽吸来移动基板912。或者，机械臂 914a-b使用夹具自负载锁定腔室902移下基板912并将基板912安装至框架916。两个基板912装载至两个框架916上，且随后两个框架916选择性使用 基板下方的阳极氧化铝横挡构件而连接在一起。在其他实施例中，在将两个基 板装载至框架916之前，两个框架916选择性使用框架916底部的阳极氧化铝 横挡构件而附接在一起。在一些实施例中，二或多个框架916选择性在框架 916的底部连接在一起。在一些实施例中，两个单一基板框架916选择性使用 位在两侧的额外横挡构件来附接。或者，两个单一基板框架916可使用底部及 两侧上的横挡构件来附接。两个单一基板框架916附接在一起以形成双重基板 框架918。在一些实施例中，当两个机械臂914a-b将基板安装至双重基板框架 918上时，定框腔室906与其中基板安装至单一基板框架916上的定框腔室具 有不同的尺寸(例如，较大)。在一些实施例中，框架916使用基板背面的真 空抽吸以将基板912固定在原位。在其他实施例中，框架916使用一或多个静 电夹盘及支撑指状物以将基板912固定在原位。或者，双重基板框架918可使 用固定在基板912的背面及侧边的夹具以将基板912固定在原位。在一些实施 例中，位于工厂地板上的玻璃装载机械臂将基板912安装至位于负载锁定腔室 902中的双重基板框架918。若框架916未附接形成双重基板框架918，框架 
916可成对穿过系统。

[0080] 横挡构件利用夹接器连接至单一基板框架916以将单一基板框架916固定 在原位。在一些实施例中，以将横挡构件焊接至两个单一基板框架916的方式 制造横挡构件，且横挡构件具有可调整的宽度。横挡构件膨胀以允许机械臂 914a-b将基板912安装至框架916。一旦基板912安装至框架916，步进马达 缩小横挡构件的宽度使得安装在框架916上的两个基板间的距离介于约10厘 米至15厘米之间，更佳介于约11厘米至13厘米之间。在一些实施例中，框 架916可围绕水平轴枢转，框架916在该水平轴处接合横挡构件。枢转框架 
916允许基板912的安装，而不需与其他方式一样多地膨胀横挡构件。在一些 实施例中，框架916枢转至水平位置，使得负载锁定腔室902中的水平基板直 接卷动至框架916上。框架
916使用轴承围绕水平轴枢转，其中轴承位在横挡 构件利用铰链实体连接框架之处。

[0081] 移送腔室904包括转盘920，转盘920围绕移送腔室904的中心垂直轴旋 转。转盘920在附接至移送腔室904的多个腔室之间移动基板框架916。位于 移送腔室904中的底部滚轮922及顶部滚轮924实体上接触基板框架916并将 基板框架916移进及移出移送腔室
904。在一些实施例中，转盘920包括分别 附接至底部滚轮922的底部部分及附接至顶部滚轮924的顶部部分。底部滚轮 922是电动的以实体移动框架916，及顶部滚轮924是被动的(例如，非电动) 并协助维持框架916直立。多个具有和滚轮922及924相同功能的滚轮位于定 框腔室906中。一旦框架916在定框腔室906中装载两个基板，位于定框腔室 906中的滚轮移动以将框架916移送至位于移送腔室904中的滚轮922上。在 其他实施例中，底部滚轮
922及顶部滚轮924为电动的。在一些实施例中，使 用传送带取代底部滚轮922及(或)顶部滚轮924。在其他实施例中，位于移 送腔室904中的梭动器在定框腔室906与一或多个工艺腔室908之间移动双重 基板框架。或者，可使用轨道来移动框架916通过工艺系统900。在一些实施 例中，位在轨道上的梭动器在一或多个工艺腔室908与定框腔室906之间移动。 在其他实施例中，框架916具有位在其底部及顶部的轮子。在另外的实施例中， 框架916在底部及侧边具有轮子与磁铁的组合，以利于框架916移动通过工艺 系统900并保持框架916直立。

[0082] 在一些实施例中，转盘920具有和转盘728及(或)转盘840相同的配置。 转盘920包括可转动转盘920特定角度的马达，以在腔室906与908之间移动 双重基板框架918。转盘920以相同方式(例如，使用滚轮)将基板框架916 移进及移出定框腔室906及工艺腔室908。
在一些实施例中，设计软件控制的 转盘920，使得当基板框架916在两个工艺腔室908之间移动时，转盘920的 旋转角度是小的。在工艺腔室908与定框腔室906之间旋转的角度大于在两个 工艺腔室908之间旋转的角度。

[0083] 基板框架916以相似于在定框腔室906与移送腔室904之间的移动方式从 移送腔室904移动至一或多个工艺腔室908中。位于工艺腔室908中的两个底 部滚轮926及四个顶部滚轮928有助于将基板框架916移动至工艺腔室908 中。在一些实施例中，滚轮926及928中的一组或两组可为电动的。在一些实 施例中，使用不同数量的底部滚轮926及顶部滚轮928来移动基板框架916。 如上述参照图6，工艺腔室908可为PVD腔室、蚀刻腔室、CVD腔室、退火 腔室、或预热腔室。一或多个工艺腔室908在同一时间处理固定在基板框架 916中的两个基板。基板框架916以面对面的位置来固定两个基板在工艺腔室 908中。或者，两个基板可以背对背方式固定在工艺腔室908中。在一些实施 例中，工艺腔室908固定超过一对的框架916，例如两对或三对。在工艺腔室 908(例如，预热腔室、三个CVD腔室、及退火腔室)中处理基板912之后， 基板框架916移回移送腔室904中。当完成处理时，旋转转盘920以将基板框 架916对齐定框腔室906。定框腔室906将基板912从基板框架916移除，并 将基板912载入负载锁定腔室902或负载锁定腔室902内的冷却腔室中。

[0084] 图10A显示包括负载锁定腔室1002及基板定框腔室1004的一对腔室 1000。在一些实施例中，工艺系统900包括此对腔室1000。负载锁定腔室1002 包括多个搁架1006。搁架1006包括在水平位置固定基板的边缘。在其他实施 例中，搁架1006在垂直位置固定基板。

[0085] 定框腔室1004包括机械臂1008及基板框架1010。机械臂1008使用ESC 1012产生的静电电荷以将基板固定在原位。在其他实施例中，机械臂1008使 用机械夹具以拾取及移动基板。机械夹具可接触基板的边缘及基板的背面。在 又一些其他实施例中，机械臂使用真空抽吸以拾取及移动基板。在拾取基板之 后，机械臂1008垂直及(或)水平移动以自负载锁定腔室1002抽出基板并将 基板移动至定框腔室1004中，机械臂1008将水平基板转动至垂直位置以安装 至基板框架1010上。在其他实施例中，机械臂1008不需要旋转在负载锁定腔 室1002中垂直定位的基板，仅需将垂直基板安装至基板框架1010上。机械臂 1008从顶部将基板安装至基板框架1010上。在其他实施例中，机械臂1008 从底部将基板安装至基板框架1010上。如上述参照图9中的单一基板框架 916，基板框架1010可使用机械夹具、静电电荷、或真空抽吸以将基板固定在 原位。

[0086] 图10B为一对腔室1000的另一实施例。在此实施例中，定框腔室1004 包括两个机械臂1008a-b及两个基板框架1010a-b。机械臂1008a-b使用静电力 分别从一或多个搁架1006a-b拾取基板并将基板移动至定框腔室1004中。机 械臂1008a-b分别包括一或多个静电夹盘1012a-b。机械臂1008a-b分别将基板 安装至基板框架1010a-b上。机械臂1008a从顶部将基板安装至基板框架 1010a，以及机械臂1008b从底部将基板安装至基板框架1010b。
从相对两侧 安装基板可增加工艺系统的产量并降低腔室尺寸。机械臂1008a-b可为与机械 臂1008相同类型的机械臂。机械臂1008a及1008b为相同类型的机械臂(例 如，两个机械臂
1008a-b皆为真空机械臂)。在其他实施例中，机械臂1008a 及1008b使用不同方法来拾取及移动基板。在基板已经装载至基板框架 1010a-b上之后，两个基板框架1010a-b可选择性连接以形成双重基板框架(例 如双重基板框架918)，或者基板框架1010a-b可处理成一对未连接的框架。

[0087] 所有三个基板框架1010、1010a及1010b为不同的设计。在一些实施例中， 基板框架1010具有如同基板框架1010a-b的相同配置。在其他实施例中，基 板框架1010不同于基板框架1010a-b(例如，这些框架使用不同的方法以将基 板固定在原位，及(或)这些框架以不同方式设计或制造)。在又一些其他实 施例中，基板框架1010具有如基板框架1010a-b中的一者的配置。基板框架 1010的设计使基板框架1010可接收单一基板并将基板移送通过整个工艺系统 (例如工艺系统900)。基板框架1010a的设计考量：在高处的机械臂可将基 板装载至基板框架1010a，以及框架1010a可附接或连接至另一基板框架以形 成双重基板框架(如双重基板框架918)。基板框架1010b的设计允许机械臂 (例如机械臂1008b)从下方装载基板框架1010b。若基板框架1010a-b是待 连接的，在将基板框架1010a-b连接在一起之前，机械臂1008a-b将基板安装 至基板框架1010a-b。在其他实施例中，机械臂1008a-b在连接两个框架1010a-b 之后将基板安装至基板框架1010a-b。

[0088] 图11A为重新定向及定框腔室1100的透视图。在一些实施例中，重新定 向及定框腔室1100为如定框腔室706、定框腔室806、及(或)定框腔室906 的相同腔室。重新定向及定框腔室1100包括机械臂1102及基板1104。重新 定向及定框腔室1100附接至负载锁定腔室及移送腔室(未图示)。机械臂1102 延伸至负载锁定腔室中以拾取基板1104。在处理之后，机械臂1102将处理过 的基板送回负载锁定腔室，以及一位于负载锁定腔室外侧的周围环境中的玻璃 装载机械臂将基板从工艺系统移出。负载锁定腔室在水平位置固定基板1104。 当自负载锁定腔室移出基板或返回基板时，机械臂1102的叶片是位于水平平 面以载入或载出水平基板。在其他实施例中，负载锁定腔室在垂直位置固定基 板，以及在载入及载出基板时机械臂1102将机械臂叶片定向在垂直位置。

[0089] 图11B为图11A的重新定向及定框腔室1100的透视图，其中机械臂1102 已将基板1104围绕水平轴从水平位置旋转成垂直位置。选定水平轴使得机械 臂1102可在重新定向及定框腔室1100中尽可能的自由移动。机械臂1102包 括机械臂叶片1106。在一些实施例中，将轴选定在基板1104的长边的中间(例 如，若基板为2.2x2.6米，轴选定在距离基板短边边缘1.3米处)。在其他实 施例中，轴定位在最靠近机械臂叶片1106的末端的距离基板短边边缘三分之 一处(例如约0.8667米)。机械臂叶片1106支撑基板1104的底部，并允许 机械臂1102拾取及旋转基板1104。机械臂叶片1106使用真空抽吸在移动基 板时将基板固定在原位。在一些实施例中，机械臂叶片1106使用一或多个静 电夹盘产生的静电电荷以拾取及旋转基板1104。在其他实施例中，机械臂叶 片1106附接至基板1104的边缘。为了便利基板1104自负载锁定腔室的载入 与载出，负载锁定腔室中的搁架具有支撑基板1104背面的边缘以及中心，并 使机械臂叶片1106接触基板1104的背面(如参照图10A-B所述)[0090] 重新定向及定框腔室1100包括单一基板框架1108及框架横挡构件1110。 在一些实施例中，单一基板框架1108具有如框架916及(或)框架1010的相 同配置。一旦基板1104处于垂直位置，机械臂1102将基板1104安装至单一 基板框架1108。在一些实施例中，重新定向及定框腔室1100包括两个可选择 性使用框架横挡构件1110连接在一起的单一基板框架。若基板框架是待连接 的，一旦基板安装至两个单一基板框架的各者，机械臂(未图示)拾取两个基 板并使用框架横挡构件1110将两个基板连接在一起。

[0091] 在一些实施例中，负载锁定腔室在垂直位置固定基板。当基板1104在垂 直位置自负载锁定腔室移出时，机械臂1102将基板1104安装至单一基板框架 1108，不需将基板1104从水平位置旋转至垂直位置。

[0092] 图11C为图11B的重新定向及定框腔室1100的透视图，其中机械臂1102 已将基板1104安装至单一基板框架1108。横挡构件1110通过支撑基板1104 的底部边缘而有助于将基板1104固定在原位。单一基板框架1108使用静电电 荷将基板1104固定在原位。单一基板框架1108含有用来产生静电电荷的电极。 或者，单一基板框架1108可包括多个电极，使得这些电极足以原位固定基板 1104。单一基板框架1108包括双极静电夹盘。在其他实施例中，静电夹盘为 单极。在一些实施例中，单一基板框架1108使用真空抽吸将基板固定在原位。 在其他实施例中，单一基板框架1108可通过机械式夹持基板1104的边缘来固 定基板
1104在原位。横挡构件1110及夹具分别固定基板1104的底部及侧边。

[0093] 在一些实施例中，重新定向及定框腔室1100包括两个单一基板框架1108。 一旦基板装载至两个单一基板框架1108，两个单一基板框架1108可选择性使 用横挡构件1110实体连接在一起。在其他实施例中，横挡构件1110在单一基 板框架的顶部选择性附接两个单一基板框架1108。在一些实施例中，横挡构 件1110同时在单一基板框架1108的顶部及底部选择性连接两个单一基板框架 1108以增加支撑。单一基板框架1108由阳极氧化铝制成。在其他实施例中， 框架1108由诸如氧化铝或氮化铝的陶瓷材料制成。

[0094] 图12A为定框腔室1200的透视图。在一些实施例中，定框腔室1200为 如重新定向及定框腔室1100的相同腔室。定框腔室1200包括两个基板 1204a-b、两个单一基板框架1208、及选择性包括一个横挡构件1210。参照图 11A-C所述的工艺，机械臂将基板1204a-b安装至两个单一基板框架1208。

[0095] 机械臂(未图示)附接至两个单一基板框架1208。机械臂朝向定框腔室 1200的中心滑动两个单一基板框架1208。在其他实施例中，机械臂拾取两个 基板框架1208(例如，两个单一基板框架)以将其朝向定框腔室1200的中心 移动。在一些实施例中，将两个基板1204a-b安装至基板框架1208的机械臂 是相同于用来将基板框架1208朝向定框腔室1200的中心滑动的机械臂。一旦 机械臂将两个单一基板框架1208定位在定框腔室1200的中心，可选择性使用 横挡构件1210将两个单一基板框架1208连接在一起。选择性横挡构件1210 使用夹接器连接至两个单一基板框架1208的各者。在其他实施例中，横挡构 件1210经焊接至两个单一基板框架1208并可膨胀及收缩，以允许基板1204a-b 能安装至单一基板框架
1208。在一些实施例中，单一基板框架1208安装至定 框腔室1200的部份壁或全部的壁上。
一旦基板装载至框架1208上，定框腔室 1200的壁向内移动以将两个单一基板框架1208间隔约10厘米至15厘米定位， 更佳间隔约11厘米至13厘米。随后，降低框架1208并使用夹接器将框架1208 安装至横挡构件1210上。在一些实施例中，横挡构件1210在各端包括一垂直 部份(下文图示于图13C-D)，该垂直部份实体支撑框架1208并连接至框架 1208。在一些实施例中，横挡构件1210的垂直部份使用轴承(例如，铰链) 附接至框架1208。铰链允许单一基板框架1208围绕水平轴旋转，以更加便利 基板1204a-b至单一基板框架1208的安装。在一些实施例中，单一基板框架 1208旋转成水平位置以将基板1204a-b装载至框架1208。在负载锁定腔室中 处于水平位置的基板滑动至垂直框架1208，以及随后框架1208旋转回到垂直 位置以处理基板1204a-b。框架1208可分别或连接成对而移动通过工艺系统， 例如系统900。

[0096] 在一些实施例中，机械臂使用机械夹具连接至一或多个单一基板框架 1208。制造单一基板框架1208以允许机械臂能夹持部份的基板框架1208以及 将框架移动至定框腔室1200中的不同位置。在其他实施例中，机械臂使用真 空抽吸附接至单一基板框架1208。在一些实施例中，四个单一基板框架1208 可选择性使用三个横挡构件连接在一起以形成四重基板框架。四重基板框架移 动通过整个工艺系统(例如，工艺系统900)以处理四个基板。
横挡构件1210 具有交织的指状物，其允许两个横挡构件1210附接至单一基板框架1208。四 个基板可呈面对面配置，使得最左边两个基板为面对面，而最右边两个基板为 面对面，其中中间两个基板将为背对背配置。或者，所有的四个基板可为背对 背，使得四个单一基板框架1208形成一正方形。在其他实施例中，四个单一 基板框架形成一正方形，以及基板呈面对面配置。

[0097] 图12B为具有两个单一基板框架1208的定框腔室1200的透视图，其中 两个单一基板框架1208选择性使用横挡构件1210连接在一起以形成双重基板 框架1212。应理解，框架1208也可独立地或连接成对而移动通过工艺系统(例 如系统900)。基板框架1208位于两个滚轮1214a-b的顶部。两个滚轮1214a-b 有助于将基板框架1208移出定框腔室1200及移入移送腔室(未图示)。在一 些实施例中，定框腔室1200包括一或多个上滚轮(未图示)，上滚轮协助移 动及稳定基板框架1208。在其他实施例中，一或多个传送器将基板框架1208 移动至移送腔室中。机械臂(未图示)可用来移动两个支撑基板1204a-b的单 一基板框架1208至定框腔室1200的中心，以允许选择性横挡构件1210能附 接至两个框架并形成双重基板框架1212。机械臂将基板框架1208放至滚轮 1214a-b上，使得滚轮1214a-b的移动将基板框架1208移出定框腔室1200。

[0098] 在其他实施例中，机械臂(未图示)将基板1204a-b装载至定位在滚轮 1214a-b上的空基板框架1208。一旦机械臂(例如参照图10B所述的机械臂 1008a-b)将基板1204a-b安装至基板框架1208，滚轮1214a-b围绕穿过滚轮中 央的水平轴旋转，以及移动基板框架1208至移送腔室中。

[0099] 图12C为具有两个基板框架1208及两个滚轮1214a-b的定框腔室1200的 透视图。基板框架1208可选择性耦合在一起以形成双重基板框架1212。在一 些实施例中，定框腔室
1200为相同于图9所示的定框腔室906的腔室。两个 滚轮1214a-b从定框腔室1200将基板框架1208移动至移送腔室。移送腔室包 括两个底部滚轮1216a-b及四个顶部滚轮1218a-b。当基板框架1208移动至移 送腔室中时，底部滚轮1216a-b接触基板框架1208(即，使用横挡构件1210 时的双重基板框架1212)的底表面。顶部滚轮1218a-b的各者具有“V”形凹 槽，该“V”形凹槽碰触固定在基板框架1208中的基板1204a-b的顶部边缘。 顶部滚轮1218a-b与基板1204a-b之间的接触防止基板框架1208倾斜并保持基 板框架处于垂直位置。在其他实施例中，顶部滚轮1218a-b的表面支撑单一基 板框架1208的上部份的平坦表面，以保持基板框架1208直立。在一些实施例 中，底部滚轮是经设计来助于将基板框架1208从定框腔室
1200移动至移送腔 室的传送器。在其他实施例中，顶部滚轮1218a-b为传送带，用来自重新定向 及定框腔室1200移动基板框架1208。顶部或底部传送器可与滚轮或传送器一 起使用。在一些实施例中，四个顶部滚轮1218a-b为两个顶部滚轮，使得各个 滚轮同时支撑基板
1204a-b。

[0100] 滚轮1214a-b为电动的并将一对基板框架1208移出定框腔室1200至移送 腔室中。在一些实施例中，滚轮1214a-b为非电动的，以及在定框腔室1200 中的一或多个顶部滚轮(未图示)将基板框架1208移动至移送腔室中。在其 他实施例中，一或多个机械臂(未图示)沿着滚轮1214a-b滑动基板框架并进 入移送腔室。底部滚轮1216a-b为电动的并有助于从定框腔室1200移动一对 基板框架1208至移送腔室。底部滚轮1216a-b移动基板框架1208进出连接至 移送腔室的工艺腔室(例如，工艺腔室808-832)。在其他实施例中，底部滚 轮
1216a-b为被动的(例如，非电动的)及顶部滚轮1218a-b为电动的，并将 基板框架1208移动通过移送腔室。在一些实施例中，底部滚轮1216a-b及顶 部滚轮1218a-b皆为电动的，以移动及稳定基板框架1208。

[0101] 图4A为工艺腔室400a的截面图。工艺腔室400a相同于工艺腔室908。 工艺腔室400a可为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、感应耦合等离子体 (ICP)蚀刻腔室、低压化学气相沉积腔室(LPCVD)、或热线化学气相沉积腔室 (HWCVD)。工艺腔室400a可用于在太阳能电池的形成期间沉积本征硅、p型 掺杂硅、及n型掺杂硅膜至玻璃基板上、在平板显示器制造期间沉积薄膜、或 蚀刻垂直固定于工艺腔室400a中的平板显示器、200毫米晶圆、或
300毫米 晶圆。

[0102] 工艺腔室400a包括开口402和天线结构，天线结构包含上天线404及下 天线406。开口402允许基板移动进出工艺腔室400a并可在基板处理期间由 门密封。在一些实施例中，使用狭缝阀当作门以在工艺腔室400a中产生真空 压力。在其他实施例中，滑动阀关闭工艺腔室400a中的开口。工艺腔室400a 的压力在处理期间被降低至约50mTorr至约
150mTorr的范围。

[0103] 天线结构置中安置于工艺腔室400a之中。上天线404及下天线406产生 感应耦合或电容耦合等离子体以沉积多个层至两个基板上(未图示)，例如定 位在工艺腔室中的一对基板。可以约300kHz至约3GHz之间的频率供应功率 至天线结构而产生不同电场。在一实施例中，提供频率为13.56MHz的RF功 率源。在其他实施例中，可提供HF或VHF功率。在又另一其他实施例中， 可以介于约600MHz至约3GHz之间的频率(例如，约900MHz或约2.45GHz) 提供微波频率(MF)功率。在一些实施例中，固定基板的框架(例如，单一或双 重基板框架918，或下述参照图13A-13I所述的任何一个框架)提供DC偏压 至基板，以减少基板损伤。施加至基板框架的DC偏压功率是来自与供应至天 线406及406的源功率不同的功率供应器。
在其他实施例中，基板未受到基板 框架偏压。天线404及406使用不同源功率供应器来产生等离子体。在其他实 施例中，天线404及406使用相同的源功率供应器。天线406及406提供功率 以点燃工艺腔室400a中的等离子体并维持等离子体以沉积至两个玻璃基板 上。工艺腔室400a的温度在沉积期间介于约20℃(即，室温)至约400℃之 间，例如约130℃。

[0104] 天线404及406可由铝或石英制造。天线404及406形成为具有中空芯的 圆柱形线圈的形状，以允许工艺气体流经天线404及406。在一些实施例中， 天线404及406为不具有芯的长直导线导体。在其他实施例中，天线404及 406为具有模铸中空芯的长直导线导体，以允许工艺气体流经中空芯。上天线 404及下天线406具有约3米或更小的最长不间断(longest uninterrupted)尺寸， 以减少沉积期间的电弧。未连接至源或接地的较长天线尺寸具有高电阻，并且 需要高电压以使电流能通过天线。在天线末端增加电压会增加电弧的机率。在 一些实施例中，天线404及406具有多个源功率的馈入点，以降低最长不间断 尺寸及电弧的可能性。上天线404及下天线406呈具有四个延伸至工艺腔室 400a的叶片的梳形。在一些实施例中，上天线404及下天线406具有不同数 量的叶片。在一些实施例中，上天线404及下天线406具有约2至约8个叶片。 陶瓷管(参照图12A-C所述)可围绕各个天线404及406，以防止膜沉积至天 线404及406上。陶瓷管可包括用于将工艺气体引入工艺腔室400a的孔洞。 陶瓷管可进一步包括电极，以减少工艺气体沉积在管上以及产生溅射，使得所 述管是自清洁(self-cleaning)的。在一些实施例中，陶瓷管中的电极产生电容耦 合，以溅射掉沉积在陶瓷管上的膜。

[0105] 基板由一对基板框架以面对面配置固定在工艺腔室400a中。包含上天线 404及下天线406的天线结构定位在两个面对面的基板之间，如下文图13A-I 所示。气体在两个基板之间引入工艺腔室400a。可如上述自陶瓷管或经由包 含气体馈送管(散布于天线406及408的叶片之间)的气体馈送结构提供气体， 如进一步参照下文图4B所述。天线404及406点燃工艺腔室400a中的等离子 体。天线404及406位于工艺腔室400a中，使得天线404及406形成均匀离 子密度并在两个基板上沉积实质平坦的膜。

[0106] 两个基板的面对面定向仅允许在工艺腔室400a中点燃一个等离子体场， 而非在两个个别的工艺腔室或个别的工艺区域中点燃用于两个基板的两个个 别的等离子体场。仅使用一个等离子体场需要较少的气体来形成等离子体，并 减少气体的消耗及浪费。与产生两个等离子体场以分别处理两个基板所需能量 相比，上天线404及下天线406在工艺腔室400a中使用较少的能量来产生等 离子体。因为清洁一个腔室而非两个，可减小清洁时间及气体。在一些单一基 板处理环境中，暴露至形成于工艺腔室中的等离子体的工艺腔室百分比是高 的。在双重基板工艺腔室400a中，暴露至等离子体的腔室壁百分比是低的， 如下文将参照图13A-I更详细的讨论。减少腔室暴露至等离子体的量也有助于 减少清洁时间。
在单一工艺腔室(例如工艺腔室400a)中处理两个基板降低 了间接成本(例如，腔室的成本)并节省工厂地板空间。移动一对基板框架(例 如基板框架916或双重基板框架918)中的两个基板可增加基板产量。

[0107] 在一些实施例中，工艺腔室400a可分隔成两个串接工艺腔室。可选择性 放置一壁(未图示)在腔室的中间，使得天线404及406位于该壁中。可从壁 将工艺气体引入两个串接腔室中。在此实施例中，开口402可分隔成两个开口， 各自用于工艺腔室中的一者。个别的基板框架(例如单一基板框架916)将基 板移动进出工艺腔室400a。串接工艺腔室具有各自的排放泵。在一些实施例 中，串接工艺腔室共用相同的排放泵。

[0108] 图4B示出工艺腔室400b的剖面图。工艺腔室400b为工艺腔室908的另 一实施例，用于处理实质垂直固定于两个基板框架中的两个基板。工艺腔室 400b包括开口402及天线结构，天线结构包含四个U形天线408a-d。在一较 佳实施例中，U形天线408a-d由铝制造并由陶瓷管围绕。在一些实施例中， 陶瓷管由氧化铝制成。在其他实施例中，陶瓷管由碳化物制成。

[0109] U形天线408a-d定位在工艺腔室400b中，使得U形天线408a-d在工艺 腔室400b中形成均匀离子密度，以及沉积实质平坦的膜至固定于天线408a-d 的两侧上的两个基板上。在其他实施例中，约三至约八个U形天线位于工艺 腔室400b中。在一些实施例中，U形天线
408a-d沿着水平轴倒转(flip)，使得 “U”的底部高于工艺腔室400b。在一些实施例中，工艺腔室400b一次处理 八个基板，各四个在U形天线408a-d的两侧上。在此实施例中，对于所有的 八个基板，在双重基板框架中的各个单一基板框架经配置以实质共平面的配置 来固定四个基板。

[0110] 气体可经由围绕天线408a-d的陶瓷管(如上述连结图4A所述)或经由包 含气体馈送管403的气体馈送结构(气体馈送管403穿过工艺腔室400b的顶 部或底部而进入工艺腔室400b)而馈送至工艺腔室400b。气体馈送管403散 布于天线408a-d之间。气体馈送管403可沿着两个平面定向，各个平面介于 天线结构及一基板框架之间。气体馈送管403包含沿着其长度分布的开口，用 于分散工艺气体至基板框架之间的反应空间。气体馈送管403的开口间隔开并 经定向以在反应区域各处提供均匀气流。气体馈送管403可由任何用于工艺腔 室的已知材料形成，例如铝、石英、不锈钢、陶瓷(例如氧化铝)等。应注意， 图4B中仅图示出气体馈送管403是为了增强附图的清晰度，且气体馈送管403 可使用在图4A-B以及图5中的任何一个实施例，或任何其他垂直或实质垂直 的工艺腔室的实施例中。

[0111] 图5为工艺腔室500的另一剖面图。工艺腔室500为工艺腔室908的另一 实施例。工艺腔室500包括开口402及天线结构，天线结构包含四个天线 510a-d。示出了四个基板512a-d定位在工艺腔室500中以例示一种使用工艺腔 室500的方法。工艺腔室500可分隔成总共八个基板处理位置，各四个位在四 个天线510a-d两侧上。八个基板固定在一多重基板框架中。在其他实施例中， 在工艺腔室500中处理固定在基板框架中的两个基板，实质上如上述连结图 4A-B及下文的图13A-I所述。使用在工艺腔室500中的较短天线510a-d减少 在处理基板512a-d期间产生电弧的机率。

[0112] 在一些实施例中，可操作工艺腔室500以一次处理四个垂直定向的基板。 基板框架可定位在工艺腔室500的各侧上，使得四个基板的各者定位在不同的 平面。在此实施例中，工艺腔室500可在两个天线结构中包括两组天线510a-d， 以产生两个等离子体处理场而沉积膜至四个基板上。可使用包含两列或四列气 体馈送管(例如图4B的气体馈送管403)的气体馈送结构来提供气体馈送。 工艺腔室500通常包括一排放系统，以在沉积之后排空工艺腔室500，但可包 括两个排放系统，各自用于各个工艺区域。

[0113] 图13A为双重基板框架1302的示意截面图1300a，双重基板框架1302包 括两个单一基板框架1304a-b及一横挡构件1306a。双重基板框架1302承载两 个基板1308a-b通过整个工艺系统，例如工艺系统900。横挡构件1306a的底 表面接触底部滚轮1310的水平表面，以及双重基板框架1302是由两个顶部滚 轮1312a-b接触两个基板1308a-b的顶部边缘来稳定。底部滚轮1310通过围绕 穿过底部滚轮1310中央的水平轴旋转以移动双重基板框架1302。连接至底部 滚轮1310的马达(未图示)提供底部滚轮1310的旋转运动。在一些实施例中， 多个底部滚轮1310有助于移动双重基板框架1302通过工艺系统。

[0114] 双重基板框架1302是由顶部滚轮1312a-b的支撑来稳定。顶部滚轮 1312a-b具有位在顶部滚轮1312的水平表面中的“U”形凹槽，所述“U”形 凹槽分别触碰基板1308a-b的顶部边缘，并保持基板1308a-b水平置中于“U” 形凹槽内。顶部滚轮1312a-b的各者并未连接至马达，且当基板1312a-b移动 通过工艺系统时各个滚轮围绕一水平轴旋转，以及基板1308a-b的顶部边缘接 触顶部滚轮1312a-b。底部滚轮1310具有如底部滚轮922的相同配置，且顶部 滚轮1312a-b相同于顶部滚轮924。在一些实施例中，底部滚轮1310及顶部滚 轮
1312a-b分别相同于底部滚轮926及顶部滚轮928。

[0115] 双重基板框架1302使用静电电荷将基板1308a-b固定在原位。放在双重 基板框架中的电极形成双极静电夹盘以抵靠双重基板框架1302的表面固定基 板1308a-b。在一些实施例中，双重基板单一基板框架1304a-b中的电极为单 极，使得单一基板框架1304a中的电极的电荷及单一基板框架1304b中的电极 的电荷产生静电力并将基板1308a-b固定在原位。在一些实施例中，双重基板 框架1302在基板1308a-b的背面使用真空压力以将基板1308a-b固定在原位。 双重基板框架1302含有凹槽(未图示)，凹槽位于基板1308a-b正后方的框 架1302的表面上。工艺系统(例如工艺系统900)在双重基板框架1302上的 凹槽中产生真空，以将基板1308a-b固定在原位。在其他实施例中，双重基板 框架1302通过实体接触基板1308a-b的边缘而将基板1308a-b固定在原位。双 重基板框架1302可使用夹具(未图示)以接触基板1308a-b的正面边缘。边 缘排除区的尺寸(夹具和基板正面形成接触的距离)为3毫米或更小，较佳2 毫米或更小，更佳为1毫米或更小。

[0116] 双重基板框架1302具有位于基板1308a-b正后方的表面上的凹槽。凹槽 容许惰性气体(例如氦)接触基板1308a-b的背面，以在处理期间冷却基板 1308a-b。或者，框架1302可具有允许冷却气体与基板1308a-b背面形成接触 的凹痕。在一些实施例中，双重基板框架1302具有两组位在基板1308a-b正 后方的表面上的凹槽：第一组凹槽提供真空抽吸以将基板1308a-b固定在原位， 以及第二组凹槽提供背面冷却气体以接触基板1308a-b。

[0117] 在一些实施例中，底部滚轮1310分成左滚轮及右滚轮。该实施例的范例 图示于图13G及13H中。减少与双重基板框架1302底部的接触可减少基板 1308a-b上的粒子污染的机率。在其他实施例中，底部滚轮1310为传送器，将 双重基板框架1302移动通过工艺系统。

[0118] 在一些实施例中，顶部滚轮1312a-b包括“V”形凹槽，以分别在顶部滚 轮1312a-b的中心固定基板1308a-b。顶部滚轮1312a-b稳定双重基板框架1302 并通过接触基板1308a-b以防止其倾斜，其中基板1308a-b牢固地抵靠双重基 板框架1302固定在原位。

[0119] 图13B为双重基板框架1302的另一示意截面图1300b。两个侧滚轮 1314a-b接触双重基板框架1302的上部份。当侧滚轮1314a-b接触双重基板框 架1302时，侧滚轮1314a-b的各者围绕垂直轴旋转。侧滚轮1314a-b的垂直表 面支撑双重基板框架1302并在双重基板框架1302移动通过工艺系统时防止双 重基板框架倾斜。在一些实施例中，侧滚轮1314a-b的各者为传送器，沿着底 部滚轮1310引导双重基板框架1302。侧滚轮1314a-b的各者以螺栓固定在工 艺系统的顶部。在一些实施例中，侧滚轮1314a-b的各者附接至工艺系统的底 部。附接至工艺系统底部的的侧滚轮允许移送腔室(例如移送腔室904)仅具 有一个转盘920并减少移动部件的数量。

[0120] 在一些实施例中，底部滚轮1310包括两个引导两个突出物1318的凹槽 1316，两个突出物1318安装在双重基板框架1302的底部。两个突出物1318 垂直延伸至位于底部滚轮1310上的两个凹槽1316的“U”形开口。凹槽1316 的各者将个别突出物1318置中于“U”形开口中。在双重基板框架1302的移 动期间，突出物1318在凹槽1316中的置中可保持双重基板框架1302置中在 底部滚轮1310上。在其他实施例中，底部滚轮1310在底部滚轮1310中心具 有单一凹槽，以及双重基板框架1302具有单一突出物。单一突出物延伸至单 一凹槽并将双重基板框架1302置中在底部滚轮1310的顶部，以及减少可能的 污染源。

[0121] 图13C为固定基板1308a-b的双重基板框架1302的另一截面示意图 1300c。底部滚轮对1320a-b将双重基板框架1302移动通过整个工艺系统，例 如工艺系统900。底部滚轮对1320a-b包括一对凹槽1322a-b，凹槽1322a-b将 双重基板框架1302置中于底部滚轮对
1320a-b上方。安装在横挡构件1306b 底部的两个突出物1324a-b垂直延伸至凹槽1322a-b的“U”形开口。凹槽 1322a-b接触突出物1324a-b的边缘并将个别突出物1324a-b的各者置中在对应 的凹槽1322a-b，以保持双重基板框架1302置中在底部滚轮对1320a-b上方。 在一些实施例中，凹槽1322a-b具有接触突出物1324a-b的“V”形开口。在 一些实施例中，突出物1324a-b设计为“U”形以填满凹槽1322a-b的对应“U” 形。

[0122] 双重基板框架1302包括两个边缘1330以支撑基板1308a-b的底部边缘。 边缘1330允许双重基板框架1302的横挡构件1306b可具有两个实体接触单一 基板框架1304a-b的垂直侧片段。双重基板框架1302的横挡构件1306b从基 板框架1304a-b的向下延伸减少了在基板1308a-b处理期间沉积于横挡构件 1306b的材料量。在一些实施例中，工艺腔室(例如工艺腔室908)包括进一 步减少横挡构件1306b上的污染的遮罩。在一些实施例中，惰性气体流经横挡 构件1306b以进一步减少粒子污染。

[0123] 图13D为基板1308a-b安装至两个静电夹盘1304c-d的截面图1300d。静 电夹盘1304c-d的各者包括两个用于双极静电操作的电极。静电夹盘1304c-d 的各者包括四个下指状物1332及四个上指状物1378。静电夹盘1304c-d将基 板1308固定至双重基板框架
1302，且上指状物1378及下指状物1332有助于 将基板1308固定在原位并防止基板1308滑动。在一些实施例中，静电夹盘 1304c-d的各者包括八个侧指状物以固定基板的左侧及右侧。在一些实施例中， 静电夹盘1304c-d包含在基板一侧上的多个侧指状物。

[0124] 当静电夹盘1304c-d固定基板1308时，基板1308支撑在下指状物1332 上，以及在基板1308及上指状物1378之间存有间隔。在将基板1308装载至 静电夹盘1304c-d及自静电夹盘1304c-d卸载基板1308期间，定框机械臂(未 图示)上的指状物与附接在静电夹盘1304c-d上的指状物1332与1378交错。 定框机械臂指状物将基板1308固定在下指状物1332上方约1毫米至约10毫 米处以防止损伤基板1308，较佳为2毫米。在其他实施例中，定框机械臂指 状物将基板1308固定在下指状物1332上方小于1毫米处。上指状物1378及 下指状物1332为正方形并具有约5毫米至约10毫米的宽度，使得基板1308 的处理期间可在指状物
1378与1332上发生最小的沉积。

[0125] 在一些实施例中，静电夹盘1304c-d为真空夹盘。在其他实施例中，静电 夹盘1304c-d使用定向性粘着剂以原位固定基板1308a-b而不污染基板 1308a-b。

[0126] 图13E为工艺腔室1301的示意截面图1300e，工艺腔室1301具有坐落于 工艺腔室1301中的双重基板框架1302。工艺腔室1301包括一对滚轮1302、 遮罩1376、横挡构件1306b及天线1374。双重基板框架1302固定一对基板 1308。一对滚轮1320将双重基板框架1302移动进出工艺腔室1301。滚轮1320 的各者包括“U”形凹槽1322，以及双重基板框架1302的横挡构件1306b包 括一对突出物1324。突出物1324垂直延伸至“U”形凹槽1322。凹槽1322 接触突出物1324的边缘以及将个别突出物1324的各者置中于对应的“U”形 凹槽1322中，以保持双重基板框架1302置中在一对滚轮1320上方并置中于 工艺腔室1301中。在一些实施例中，凹槽1322具有接触突出物1324的“V” 形开口。在一些实施例中，突出物1324设计为“U”形以填满凹槽1322的对 应“U”形。

[0127] 双重基板框架1302包括两个边缘1330以支撑基板1308的底部边缘。遮 罩1376减少横挡构件1306b上的粒子污染。遮罩1376为安装在工艺腔室1301 的侧壁的悬臂。在一些实施例中，惰性气体流经横挡构件1306b而进一步减少 粒子污染。在一些实施例中，额外的遮罩防止工艺气体沉积在工艺腔室1301 的顶面及壁上。

[0128] 在一些实施例中，双重基板框架1302的个别框架1304a-b的各者使用真 空抽吸将各个基板1308a-b固定在原位。在其他实施例中，基板框架1304使 用定向性粘着剂以将基板1308固定在原位而不污染基板1308。

[0129] 图13F为工艺腔室1301的另一示意截面图1300f，工艺腔室1301包括一 对滚轮1320、遮罩1376、及天线1374。工艺腔室1301为工艺腔室908的一 实施例。滚轮1320在两个基板1308的处理期间支撑双重基板框架1302。双 重基板框架1302包括横挡构件1306c及两个静电夹盘1304。静电夹盘1304 的各者包括四个上指状物1378、四个下指状物1332、及两个用于双极操作的 电极。上指状物1378及下指状物1332原位固定基板1308并防止基板
1308 滑动。在一些实施例中，静电夹盘1304包括八个侧指状物(例如在各侧的四 个指状物)以进一步减少基板在静电夹盘1304上滑动的可能性。静电夹盘1304 将基板1308固定至双重基板框架1302上。

[0130] 双重基板框架1302包括横挡构件1306c，以及一对滚轮1320将双重基板 框架1302移动进出工艺腔室1301。滚轮1320的各者包括“U”形凹槽1322， 以及双重基板框架1302的横挡构件1306c包括一对突出物1324。突出物1324 垂直延伸至“U”形凹槽1322。凹槽1322接触突出物1324的边缘以及将个别 突出物1324的各者置中于对应的“U”形凹槽1322中，以保持双重基板框架 1302置中在一对滚轮1320上方并置中于工艺腔室1301中。在一些实施例中， 凹槽1322具有接触突出物1324的“V”形开口。在一些实施例中，突出物1324 设计为“U”形以填满凹槽1322的对应“U”形。

[0131] 图13G为双重基板框架1302的另一示意截面图1300g。图13G的双重基 板框架1302实质相似于图13A的双重基板框架1302，其中横挡构件1306a替 换成双重横挡构件1306e-f，以及滚轮1310替换成双重滚轮1310c-d，双重滚 轮1310c-d与双重横挡构件1306e-f界定出双重基板框架1302的框架1304a-b 之间的开口1340。开口1340实质延伸了双重基板框架1302的整体长度并提 供从腔室底部至基板1308间的反应空间的进出口。双重滚轮1310c-d的各者 可个别地电动化，或者双重滚轮1310c-d可由选择性轮轴(axle)1341接合，轮 轴
1341可由共用马达驱动。或者，双重滚轮1310c-d可为被动、非电动的构 件。

[0132] 图13H为双重基板框架1302的另一示意截面图1300h。图13H的双重基 板框架1302是实质相似于图13B的双重基板框架1302，另包含横挡构件 1306e-f及具有选择性轮轴1341的双重滚轮1310c-d。图4A的包含上天线404 及下天线406的天线结构与图13H的双重基板框架1302并列图示，以例示通 过开口1340经过腔室底部至两个基板1308间的反应区域的进出口。

[0133] 图13I为根据另一实施例的工艺腔室1301的另一示意截面图1300i。工艺 腔室1301的特征为上传送器1346与下传送器1344，上传送器1346与下传送 器1344分别用于设置在工艺腔室1301的各个实质垂直壁1372上的基板框架 1342。传送器1344及1346可为滚轮或滑轨，在个别框架延伸件1348与1360 中的凹部1350及1364啮合基板框架1342。传送器
1344及1346中的突出物 1362啮合凹部1350及1364，以控制基板框架1342在工艺腔室1301中的定位 与移动。突出物1362可为轮子，在实施例中的特征为滚轮。延伸件1348及 1360可为具有凹槽的轨道以啮合滚轮。基板1308可以任何前述的方式(例如 静电、真空、或化学吸附、或者若基板框架1342上包含指状物则可物理夹持) 附着至基板框架1342。下传送器
1344的各者可为双重滚轮，其中各个双重滚 轮的两个滚轮设置在基板承载件1342的中央平面的两侧。因此，经定位的滚 轮提供基板承载件1342稳定性，使基板承载件1342倾向保持于直立位置。还 应注意，下传送器1344可降低至工艺腔室1301的地板中，仅使轮子1362突 出在工艺腔室1301的地板上方。

[0134] 天线结构1352线性延伸穿过工艺腔室1301。天线结构1352可置中于工 艺腔室1301内，以在两个基板1308之间形成反应区域。天线结构1352包含 一或多个天线，天线中的各者包含由绝缘套管1368围绕的导体1370。天线结 构1352可包括多个设置成线性阵列的天线。导体1370可为固体金属棒或金属 管。图13I中所示，导体1370耦合至电源1354，电源1354可为RF、HF、VHF 或MF源。绝缘套管1368避免反应产物沉积在导体1370上。图示的天线结构 1352穿过顶部进入工艺腔室1301，除了从顶部进入之外，天线可反之从底部 进入，如图4A-B的任何一个实施例。图13I的天线结构1352沿着穿过工艺腔 室1301的中央位置的平面定向，该平面实质上与容纳在工艺腔室1301中的基 板1308所界定的平面共平面。所示的天线结构1352突出穿过工艺腔室1301 的顶部，但应了解替代实施例中的天线结构1352可突出穿过腔室1301的底部， 或同时穿过腔室1301的顶部及底部。

[0135] 气体馈送管1356定位在天线结构1352及基板1308之间。气体馈送管1356 沿着天线结构1352两侧的平面定向，并实质与天线结构1352的两侧共平面。 气体馈送管1356相对于天线结构1352及基板1308间隔开，以在基板1308 间的整个反应空间提供均匀的反应物密度。气体馈送管1356中的孔洞1358 经定位并间隔开，以根据分配图案1366提供均匀气流至反应空间。

[0136] 图13J为图13H的工艺腔室1301的俯视图。腔室壁1372及定位器1346 将固定基板1308的基板框架1342定位于暴露至基板1308间的反应空间的位 置。天线1352及气体馈送管1356的形态为一范例实施例，其可提供基板1308 的均匀处理。气体馈送管1356散布在天线1352之间，并定位在天线1352与 基板1356之间。气体馈送管1356中的孔洞1358的分配图案1366通常经选定 以将均匀气体输入至工艺腔室1301。

[0137] 应了解，从上述的叙述当中，气体馈送管不需在所有的实施例中皆为笔直 的垂直管。事实上，馈送管可使用横越天线结构与基板间的空间的任何配置。

[0138] 图14为具有框架输送梭动器1430的工艺系统900的透视图。在双重基板 框架918移动通过工艺系统900期间，框架输送梭动器1430支撑双重基板框 架918。框架输送梭动器1430包括四个板1432(附接至双重基板框架918上) 以在移动期间稳固地将框架918固定在原位。在一些实施例中，工艺系统900 在各个工艺腔室908中包括一个框架输送梭动器
1430。在其他实施例中，各 个工艺腔室908具有超过一个的框架输送梭动器1430(例如，若有13个工艺 腔室908，系统900包括17个框架输送梭动器1430)。

[0139] 图15为具有基板框架1534的工艺系统900的另一透视图，基板框架1534 用来移动工艺系统(如工艺系统900)中的一对基板。基板框架1534包括导 轨1536及十六个基板指状物1538，基板指状物1538使用轴承附接至导轨 1536。八个基板指状物1538连接至各个安装在基板框架1534的基板912。在 处理期间，附接基板指状物1538及导轨1536的轴承允许指状物的移动并允许 基板912翘曲而不会破裂。基板指状物1538通过接触基板912的边缘及背面 以及接触基板912正面最小量的方式而机械式附接至基板912。基板指状物1538较佳接触基板912正面3毫米或更少，较佳为2毫米或更少，更佳为1 毫米或更少。

[0140] 图16A为负载锁定/冷却卡匣的三维视图，其截面图示于图16B。加热/冷 却卡匣10包含侧壁12及14以及底壁16。顶盖18紧固至卡匣10的顶部。如 图16A所示，额外的侧壁13及15垂直于侧壁12及14。邻近于系统40的侧 壁13装配一狭缝阀11，玻璃板可经由狭缝阀11移送进出卡匣10。系统40 可为系统600、700、800、或900的任一者或其他系统。在一些实施例中，可 有两个狭缝阀11，一个用于将基板移送至中央机械臂腔室50以及另一个用于 将基板移出中央机械臂腔室50。在一些实施例中，加热/冷却卡匣10含有两个 个别的卡匣或腔室。上腔室在处理之前预热基板，以及附接至狭缝阀以允许基 板移入中央机械臂腔室50。
下腔室在处理之后冷却基板，以及附接至狭缝阀 以允许基板能从中央机械臂腔室50放至冷却腔室中。加热/冷却卡匣10及(或) 任何包含在加热/冷却卡匣10中的卡匣/腔室固定一或多个基板。卡匣可用于批 次工艺(例如，固定二或多个基板)或单一基板工艺。中央机械臂腔室50可 为移送腔室602、704、804、或904中的任何一者。

[0141] 侧壁12及14装配有电阻加热线圈20以及冷却通道22(冷却气体或液体 可在冷却通道22中循环)。例如，冷却气体(例如氦)或液体(例如水)可 受控地借助合适的泵(未图示)在通道22中循环。

[0142] 底壁16装配有入口管24及出口管26与(或)通道27，入口管24及出口管 26分别用于冷却剂循环，通道27含有供加热线圈20所用的线材，加热线圈 20连接至功率源(未图示)。或者，可使用相同的通道24、26来环绕加热线 圈20及用于通道22中的冷却气体或液体循环。

[0143] 侧壁12及14的内部装配有多个导热搁架28。取决于壁12及14是否正 被加热或冷却，搁架28必须保持与壁12及14的良好接触以确保快速且均匀 地控制搁架28的温度。搁架28由良好的热导体制成，例如包括铝、铜的金属、 不锈钢覆铜(stainless steel clad copper)等。

[0144] 坐落于搁架28上或紧固至搁架28的多个支撑件30是适当地由非传导性 材料制成，例如高温玻璃或石英。支撑件30用来支撑待处理的玻璃基板32， 使得搁架28及基板32之间存有间隙。此间隙确保搁架与玻璃的直接接触(可 能压迫或破坏玻璃)得以避免。玻璃可由辐射或气体传导间接地加热或冷却， 而非通过基板32及搁架28的直接接触来加热或冷却。再者，玻璃基板32与 搁架28之间的交错使玻璃基板32可从两侧加热及冷却，因而提供基板更快速 且更均匀的加热及冷却。

[0145] 传导性搁架28的温度可由侧壁12及14内的通道20、22中的加热线圈或 冷却介质来调节，传导性搁架28接触或粘附至侧壁12及14。在加热及冷却 安排中，传导性搁架28必须接触壁12及14。加热或冷却玻璃基板的速率是 由搁架材料的发射率、玻璃本身的发射率及腔室的真空压力来决定，且加热或 冷却玻璃基板的速率可慢到足以避免玻璃破裂。通过下方给定的 Stephan-Boltzmann方程式1)来描述热传：

[0146]

[0147] 其中Er为能量的输送量，单位Watts/cm2；

[0148] T1为搁架的温度，单位°K；

[0149] T2为玻璃的温度，单位°K；

[0150] Σ1为搁架的发射率；

[0151] Σ2为玻璃的发射率；

[0152] σ为Stephan-Boltzmann常数，以及气体的热传导是正比于气体压力并可 由下方方程式2)给定：

[0153]

[0154] 其中Ec为加热能量，单位Watts/cm2；

[0155] Δ为平均传导率，单位°K；

[0156] d为平面之间的间隙，单位cm；

[0157] B为气体调和系数；

[0158] C为气体平均自由程，单位微米；

[0159] P为压力，单位milliTorr；以及

[0160] T1及T2的定义如上述方程式1)。

[0161] 必须调整批次中的基板的数量以提供符合经济效益的工艺。通过在批次型 步骤中加热及冷却玻璃基板32，可有更多的时间来加热或冷却每个个别的基 板，因此防止玻璃翘曲或破裂。

[0162] 在图17示出系统600、700、800、或900的任何一者的操作，本发明的 加热/冷却腔室使用于上述系统中。中央机械臂腔室50含有机械臂(未图示)， 机械臂可从加热/冷却卡匣10经由邻近腔室50的侧壁13中适当的开口或狭缝 阀11移送玻璃基板32。腔室50可为移送腔室602、704、804、或904的任何 一者。当玻璃基板已达CVD工艺温度时，机械臂将单一基板32移送至工艺腔 室52、54、56或58中的一者以沉积薄膜于基板上。机械臂也可依任何预定顺 序从工艺腔室52、54、56或58中的一者移送玻璃基板32，如箭头51所示。 在完成处理之后，机械臂将玻璃基板32移回卡匣10以冷却至周围温度。因此， 一批次的玻璃基板32在卡匣10中被加热至工艺温度，在CVD工艺腔室中逐 一沉积各种薄膜至玻璃基板32上，以及随后一批次的基板经冷却回到周围温 度。腔室9的侧壁15中的狭缝阀59允许玻璃基板32载入及载出系统40。在 一些实施例中，狭缝阀59为两个狭缝阀，一个用于将玻璃基板32载入卡匣 10中的加热腔室，以及一个用于将玻璃基板从卡匣10中的冷却腔室载出。在 一些实施例中，加热/冷却卡匣10具有多个加热腔室及多个冷却腔室。卡匣10 可具有两个加热腔室，一个用于将经加热的玻璃基板32移送至工艺腔室52、 54、56或58，以及一个用于将玻璃基板32载入卡匣10。

[0163] 尽管上述的工艺腔室是关于CVD腔室，也可在真空系统40中添加或取代 其他的工艺腔室，例如物理气相沉积腔室、蚀刻腔室、退火腔室、预清洁腔室 等。

[0164] 或者，个别或整合的加热及冷却腔室42及44可提供在系统40中。图18B 为加热腔室42及加热卡匣43的截面图，图18A为加热腔室42的三维视图。 加热腔室42包括加热卡匣43(仅在侧壁12及14中含有电阻加热线圈)，以 及侧壁13中的单一狭缝阀11连接至机械臂腔室50(诸如图6的移送腔室602 的移送腔室)。

[0165] 图18A及18B分别为冷却/负载锁定腔室44及冷却卡匣45的三维视图及 截面图。冷却卡匣45仅含有用于侧壁12及14中循环的冷却剂的通道。冷却 卡匣45可(例如)兼做负载锁定腔室，且因此侧壁13及15的各者中具有狭 缝阀59。一批次的基板经由侧壁15中的狭缝阀59(图18A)移送至冷却腔室44。 当所有的搁架皆已填满，狭缝阀59关闭，且腔室44由常规的真空泵(未图示) 调成真空。当期望的压力达成时，打开邻近机械臂腔室50的侧壁13中的狭缝 阀11，以允许机械臂将基板32逐一移送至加热腔室42。为了使真空系统40 的效率增加到最大，提供两个冷却/负载锁定腔室44，使得当一批次的玻璃基 板32被处理时，第二批次的玻璃基板32可在大气压力下装载至系统40中并 且将系统44调成真空。

[0166] 参照图16A-18A，加热及冷却卡匣安装在升降机60上。升降机可向上和 向下移动卡匣43及45，使得在玻璃基板32的各次传输之后，不同的传导性 搁架28可存在于机械臂上。这些升降机机构为常规的且不需要于本文中详细 描述。升降机机构本身可在系统40外侧且可透过密封件连接系统40的下壁。 因此，在移送期间，卡匣43、45在箭头62的方向移动，以及玻璃基板32在 箭头64的方向移动。

[0167] 首先，玻璃基板装载至负载锁定/冷却卡匣(其可调至真空条件)。可立 即加热或冷却的玻璃基板的数量并非决定性的，且将取决于加热/冷却卡匣的  适宜尺寸(convenient size)、以及加热、移送及处理玻璃基板所需的相对时间来 选择玻璃基板的数量。随后，玻璃基板一个接一个输送至加热卡匣，将玻璃基 板辐射加热至工艺温度，例如约350-400℃。在负载锁定腔室腾空之后，可关 闭阀以将腔室连通大气，当腔室再度装载时将腔室再度抽气至真空。

[0168] 随后，玻璃基板逐一移送至一或多个膜工艺腔室，以沉积一或多个薄膜于 基板上。在所有的沉积完成后，将玻璃基板移送回冷却卡匣，以及将新的玻璃 基板放回加热卡匣中。在最后一个玻璃基板在冷却腔室卡匣中交换之后，关闭 真空侧的狭缝阀且负载锁定/冷却腔室可连通大气。在此期间，玻璃基板冷却 至约室温的温度。

[0169] 在一替代工艺中，一批次的大面积玻璃基板移送至冷却/负载锁定腔室中 的卡匣中，其中在该冷却/负载锁定腔室中，板在真空下处理、移送至加热腔 室及加热卡匣(其中这些板在此处被调成CVD或其他工艺温度)、单独移动至 一或多个单一基板工艺腔室、移送回负载锁定腔室中的冷却卡匣(其中这些板 冷却至周围温度并连通周围压力)。随后，基板可移送出真空系统。

[0170] 在一工艺实施例中，基板温度可维持在约400℃或更彽，较佳介于约20 ℃至约400℃之间、更佳介于约100℃至约300℃之间，例如约130℃。为了沉 积硅膜，提供硅基气体及氢基气体。适当的硅基气体包括(但不限于)硅烷 (SiH4)、二硅烷(S2H6)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、二氯硅烷(SiH2Cl2) 及其组合。适当的氢基气体包括(但不限于)氢气(H2)。p型硅层的p型掺杂 剂可各自包含III族元素，例如硼或铝。较佳地，使用硼作为p型掺杂剂。含 硼来源的范例包括三甲基硼(TMB(或B(CH3)3))，二硼烷(B2H6)、BF3、B(C2H5)3及相似化合物。较佳地，使用TMB作为p型掺杂剂。n型硅层的n型掺杂剂 可各自包含V族元素，例如磷、砷、或锑。较佳地，使用磷作为n型掺杂剂。 含磷来源的范例包括磷化氢及相似的化合物。掺杂剂一般与载气(例如，氢、 氩、氦及其他适合的化合物)一起提供。在本文所揭示的工艺范畴中，提供氢 气的总流速。因此，若提供氢气作为载气(例如用于掺杂剂)，应从氢的总流 速减去载气流速以判定应额外提供多少氢气至腔室中。

[0171] 可用于上述设备的范例工艺配方(recipe)描述于下文。在这些实施例中，本 公开中供应至每单位基板面积的电极的源功率是以瓦(Watt)表示。例如，就 供应至电极以处理具有220厘米x260厘米尺寸的基板的10385瓦源功率而言， 功率密度为10385W/(220厘米x260厘米)＝180mW/cm2。就下文的实施例而言， 以介于约1W/cm2至约6W/cm2(例如约3W/cm2)之间的功率密度提供源功率。 在一些沉积中，功率可在沉积期间从第一值升高或下降至第二值。腔室压力通 常维持在约10mTorr至约1Torr之间，例如介于约100mTorr至约200mTorr 之间。

[0172] 沉积p型微晶硅接触层(例如图3的接触层330)的一些实施例可包括以 下步骤：提供氢气与硅烷气体比例为约10:1或更高的气体混合物。在一些实 施例中，氢与硅烷的气体比例约200:1或更高。可以约0.1sccm/L至约0.8sccm/L 之间的流速提供硅烷气体。可以约60sccm/L至约500sccm/L之间的流速提供 氢气。可以约0.0002sccm/L至约0.0016sccm/L之间的流速提供三甲基硼。换 言之，若在载气中提供0.5％摩尔浓度或体积浓度的三甲基硼，那么可以约 0.04sccm/L至约0.32sccm/L之间的流速来提供掺杂剂/载气的气体混合物。本 公开中的流速以每单位内部腔室体积的每分钟标准立方厘米(sccm)来表示。 内部腔室体积界定为气体在腔室内部可占据的体积。

[0173] p型微晶硅接触层的沉积速率可为约10埃/分钟或更高。p型微晶硅接触 层具有约20％至约80％之间的结晶比率(crystalline fraction)，较佳为50％至约70％之间。

[0174] 沉积p型非晶硅层(例如图1、2或3中的硅层110)的一些实施例可包 含以下步骤：提供比例约20:1或更低的氢气与硅烷气体混合物。可以约1sccm/L 至10sccm/L的流速提供硅烷气体。可以约5sccm/L至60sccm/L的流速提供氢 气。可以约0.005sccm/L至约
0.05sccm/L的流速提供三甲基硼。换言之，若在 载气中提供0.5％摩尔或体积浓度的三甲基硼，那么可以约1sccm/L至约 10sccm/L之间的流速提供掺杂剂/载气混合物。可以约
1sccm/L至15sccm/L之 间的流速提供甲烷。p型非晶硅层的沉积速率可为约100埃/分钟或更高。甲烷 或其他含碳化合物(例如C3H8、C4H10、C2H2)可用来改善p型非晶硅层的窗 口性质(window property，例如对太阳辐射的低吸收)。因此，可经由本征层 增加太阳辐射的吸收量，并因而改善电池效率。

[0175] 沉积本征型非晶硅层(例如图1、2、3的硅层112)的一些范例可包含以 下步骤：提供比例为20:1或更低的氢气与硅烷气体的气体混合物。可以约 0.5sccm/L至约7sccm/L之间的流速提供硅烷气体。可以约5sccm/L至约 60sccm/L之间的流速提供氢气。本征型非晶硅层的沉积速率可为约100埃/分 钟或更高。

[0176] 沉积n型非晶硅缓冲层(例如图2的硅层228)的一些实施例可包含以下 步骤：提供比例约20:1或更低的氢气与硅气体。可以约1sccm/L至约10sccm/L 之间的流速提供硅烷气体。可以约4sccm/L至约50sccm/L之间的流速提供氢 气。可以约0.0005sccm/L至约0.0075sccm/L之间的流速提供磷化氢。换言之， 若在载气中提供0.5％摩尔或体积浓度的磷化氢，可以约0.1sccm/L至约 1.5sccm/L之间的流速提供掺杂剂/载气混合物。n型非晶硅缓冲层的沉积速率 可为约200埃/分钟或更高。

[0177] 沉积n型微晶硅层(例如图1、2、3的硅层114)的一些实施例可包含以 下步骤：提供比例约100:1或更高的氢气与硅烷气体的气体混合物。可以约 0.1sccm/L至约0.8sccm/L之间的流速提供硅烷气体。可以约30sccm/L至约 250sccm/L之间的流速提供氢气。可以约0.0005sccm/L至约0.004sccm/L之间 的流速提供磷化氢。换言之，若在载气中提供0.5％摩尔或体积浓度的磷化氢， 那么可以约0.1sccm/L至约0.8sccm/L之间的流速提供掺杂剂/载气。n型微晶 硅层的沉积速率可为约50埃/分钟或更高。n型微晶硅层具有约20％至约80％ 之间的结晶比率，较佳为50％至约70％之间。

[0178] 沉积p型微晶硅层(例如图1、2、3的硅层118)的一些实施例可包含以 下步骤：提供比例约200:1或更高的氢气与硅烷气体的气体混合物。可以约 0.1sccm/L至约0.8sccm/L之间的流速提供硅烷气体。可以约60sccm/L至约 500sccm/L之间的流速提供氢气。可以约0.0002sccm/L至约0.0016sccm/L之间 的流速提供三甲基硼。换言之，若在载气中提供
0.5％摩尔或体积浓度的三甲 基硼，那么可以约0.04sccm/L至约0.32sccm/L之间的流速提供掺杂剂/载气混 合物。p型微晶硅层的沉积速率可为约10埃/分钟或更高。p型微晶硅接触层 具有约20％至约80％之间的结晶比率，较佳为50％至约70％之间。

[0179] 沉积本征型微晶硅层(例如图1、2、3的硅层120)的一些实施例可包含 以下步骤：提供比例约1:20至1:200间的硅烷气体与氢气的气体混合物。可以 约0.5sccm/L至约
5sccm/L之间的流速提供硅烷气体。可以约40sccm/L至约 400sccm/L之间的流速提供氢气。
在一些实施例中，硅烷流速在沉积期间可从 第一流速升高至第二流速。在一些实施例中，氢流速可在沉积期间从第一流速 下降至第二流速。本征型微晶硅层的沉积速率可为约200埃/分钟或更高，较 佳为500埃/分钟。微晶硅本征层具有约20％至约80％之间的结晶比率，较佳 为55％至约75％之间。具有约70％或更低的结晶比率的微晶硅本征层提供增 加的开路电压，并因而获致较高的电池效率。

[0180] 沉积n型非晶硅层(例如图1、2、3的硅层122)的一些实施例可包含以 下步骤：以第一硅烷流速沉积选择性第一n型非晶硅层，以及以第二硅烷流速 在第一选择性n型非晶硅层上沉积第二n型非晶硅层，其中第二硅烷流速小于 第一硅烷流速。第一选择性n型非晶硅层可包含提供20:1或更低的氢气与硅 烷气体的气体混合物。可以约1sccm/L至约10sccm/L之间的流速提供硅烷气 体。可以约4sccm/L至约40sccm/L之间的流速提供氢气。可以约0.0005sccm/L 至约0.0075sccm/L之间的流速提供磷化氢。换言之，若在载气中提供0.5％摩 尔或体积浓度的磷化氢，那么可以约0.1sccm/L至约1.5sccm/L之间的流速提 供掺杂剂/载气混合物。第一n型非晶硅层的沉积速率可为约200埃/分钟或较 更高。第二n型非晶硅层可包含提供比例约20:1或更低的氢气与硅烷气体的 气体混合物。可以约0.1sccm/L至约1sccm/L之间的流速提供硅烷气体。可以 约1sccm/L至约10sccm/L之间的流速提供氢气。
可以约0.01sccm/L至约0.075sccm/L之间的流速提供磷化氢。换言之，若在载气中提供
0.5％摩尔或体 积浓度的磷化氢，那么可以约2sccm/L至约15sccm/L之间的流速提供掺杂剂/ 载气混合物。第二n型非晶硅层的沉积速率可为约100埃/分钟或更高。第二n 型非晶硅层为重掺杂并具有约500欧姆-厘米(Ohm-cm)或更低的电阻率。据信， 重掺杂的n型非晶硅改善与TCO层(例如TCO层124)的欧姆接触。因此， 改善电池效率。使用选择性第一n型非晶硅以增加整体n型非晶硅层的沉积速 率。应了解，n型非晶硅层可在不具有第一选择性n型非晶硅的情况下形成， 并可主要由重掺杂的第二n型非晶层来形成。

[0181] 可使用相似于本文所述内容的天线结构来沉积氮化硅层。如上所述，在 130℃的腔室温度及介于约100mTorr至约200mTorr之间的腔室压力下使用微 波功率，可以约4200埃/分钟的沉积速率将SiN层沉积在基板上。

[0182] 已描述了本发明的若干实施例。特别地说，大部分本文所述的实施例是详 述或建议在实质垂直的定向来处理基板。应了解，在非实质垂直的位置处理基 板(例如水平或实质上水平的位置)也可使用本文所揭示的概念。可在不背离 本发明的精神与范畴的情况下，发展出各种其他的修改。