自动排序的流水线处理设备制造技术

一种自动排序的流水线处理系统。所述系统采用新的架构，其在为线性时，可自主地排序处理并且如有需要在不同的方向上移动衬底。所述系统同时移动几个衬底；然而，与现有技术不同的是所述系统不利用托盘。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在清洁环境中处理诸如用于半导体、太阳能电池和其它应用的硅 晶圆的衬底的系统架构、设备以及的方法。所述清洁环境可以是在真空或大气压下。所述 系统也可以与诸如用于LCD和太阳能应用的玻璃、用于薄膜太阳能应用的不锈钢衬底等的 其它衬底一起使用。
技术介绍
可以将光伏(PV)太阳能电池工业大致分为两部分薄膜基和硅晶圆基PV电池。 随着近来对太阳能面板的需求量猛增，当前正在对各种系统进行开发，以使得能够实现在 硅晶圆和薄膜两者表现形式中各种类型的太阳能电池的高产量制造。当前技术用于制造半导体晶圆的系统通常利用围绕其安装有几个处理室的主机 (mainframe)。这种主机保持在真空中并且装有机械臂。机械臂经由预真空室(Ioadlock) 移动单个晶圆进出每个处理室以及移出主机。已使用了相同的架构来制造用于平板显示器 的面板，尽管对于平板显示器衬底来说，主机和处理室要大的多。近来，已经修改了这种平 板制造系统，以制造薄膜太阳能电池，尽管只是有限的成功。开发用于薄膜的另一系统是卷 对卷(roll-to-roll)系统，其中从一个卷轴提供柔性衬底，经过制造系统，并在另一侧收 集进入绕线轴上。系统架构的另一种形式是线性传送系统。对于薄膜，这些系统通常在滚轴上以线 性方式移动大玻璃衬底，从一端作为纯净玻璃进入系统，并作为制造的太阳能电池在另一 端离开系统。另一方面，对于硅基制造，该线性系统移动托盘，托盘上放置了多个硅晶圆。该 托盘以线性方式从一个室移动到另一个室，使得在每个室中同时处理在单个托盘上的许多 硅晶圆，例如，64个125mmX 125mm的衬底。该托盘从系统一侧进入并从另一侧出来，然后需 要被带回到入口一侧，例如，利用设置在一系列制造室下面的传送系统。主机构架的优点之一是如果一个室发生故障或需要中断，系统仍然可以利用剩余 的室继续操作。另外，系统是模块化的，使得用户可以根据其产量要求或其它考虑因素，运 行具有任意数量的处理室的系统。相反地，在线性构架中，当一个室发生故障时，整个系统 就会中断并且不能使用。同样地，线性系统不是模块化的，因为一旦系统建立起来，处理室 的数目就不容易改变。线性系统的优点之一是能够以高产量处理衬底。也就是说，衬底直接从一个处理 室移动到下一个处理室，在处理中间没有主机机械人的操作开销。相反地，在主机架构中， 在一个室中每次完成处理，衬底都必须由机械臂拾取并移动到另一个室，这增加了传送开 销并降低了产量。而且，对于没有用托盘移动晶圆的系统，晶圆的破损可能导致中断整个系 统以用于清洗和恢复。如果托盘能够保持破碎的晶圆并将碎片带出系统，则使用托盘的系 统就可以避免这种问题。随着太阳能电池制造系统的要求持续增加，需要一种架构，其能够利用线性系统 的产量优势，还能提供主机架构的灵活性。
技术实现思路
本专利技术的各实施例提供了一种独特的线性系统架构，其能够处理各种尺寸的硅晶 圆，并且具有高产量。系统的各实施例提供用来以高精度和高产量同时处理几个衬底、同时 能够检测和恢复破损的衬底的设备和方法。该系统使用新颖的架构，虽然是线性的，但是其 可以自主地排序处理，并且根据需要可以在不同的方向上移动衬底。该系统同时移动几个 衬底；然而，与现有技术不同，其不使用托盘。而且，该系统还可用于处理各种材料构成的单 个大衬底。根据主题专利技术的各实施例，提供了一种线性系统，其可以用于在一侧或两侧上处 理晶圆。该系统能够在一侧上处理晶圆，倒装该晶圆，然后利用针对晶圆的每个单独侧相同 或不同的工艺方法处理另一侧。根据主题专利技术的各实施例，提供了一种线性架构，其可以从系统的两侧或任一侧 馈送晶圆。该系统自主地对其处理和晶圆传送进行排序，以便其连续操作和处理晶圆，而与 晶圆是从一侧还是两侧馈送的无关。根据本专利技术的实施例，提供了一种计算机化的方法，该方法是在用于双负载处理 系统的自动排序操作的控制器中执行的，其中真空处理系统包括具有两个加载端口的真空 处理室和两个预真空室，每个预真空室经由真空阀耦合到两个端口之一，其中所述方法如 下进行当将新的工件引入到一个预真空室时，在那个预真空室启动真空；当在一个预真 空室实现所期望的真空水平时，将准备信号发送给控制器，表明预真空室为工件交换做好 准备；当在真空处理室中完成处理时，使控制器来确定哪个预真空室发送准备信号并且启 动与那个预真空室的工件交换。在这一点上，工件可以指一个大衬底，例如用于制造平板显 示器或太阳电池板的玻璃衬底，保持诸如硅晶圆的多个衬底的托盘，或者保持诸如硅晶圆 的多个衬底的支架(hanger)。根据这里描述的各实施例的描述，本专利技术的其它方面和特征将变得显而易见，并 且其都在所附权利要求中所要求保护的本专利技术的范围和精神内。附图说明图1是描述根据本专利技术实施例的系统架构的主要部件的概括示意图，其示出了双 向衬底流。图2是描述根据本专利技术实施例的系统架构的主要部件的概括示意图，其示出了回 路衬底流。图3是描述根据本专利技术实施例的系统架构的主要部件的概括示意图，其示出了具 有衬底倒装功能的回路衬底流。图3A是示出了揭示本专利技术的自动排序特征的简化工艺流程的流程图。图4. 1-4. 66是示出了根据本专利技术实施例的工艺序列的示意图。图5示出了根据本专利技术实施例的下支架的顶视图。图6示出了根据本专利技术实施例的上支架。图7示出了根据本专利技术实施例的上支架的细节。图8示出了根据本专利技术实施例的基座移走(susc印tor removal)特征。图9是示出根据本专利技术的实施例，具有上支架和下支架的预真空室组件的示意 图。图10-12示出了根据本专利技术实施例的衬底倒装或倒置组件的实施例。图13-19示出了处于各个加载/卸载位置的处理室的截面图。图20-21示出了处于各个基座加载/卸载位置的处理室的截面图。图22示出了处理室的截面图，其示出了根据本专利技术实施例的对准特征。图23示出了根据本专利技术的基座的实施例。图M示出了可以在本专利技术的各实施例的加载室中使用的托盘。图25示出了能够检测处理室内部的晶圆破损的本专利技术的另一特征。这里参考附图中例示的特定实施例来描述本专利技术。然而，应该理解的是，附图中描 述的各实施例仅仅是示例性的，并且本专利技术可以不限于所附权利要求中所限定的实施例。具体实施例方式本专利技术的各实施例提供了用于制造例如用于半导体集成电路、太阳能电池、平板 显示器、LED和其它应用的衬底的设备和方法。系统架构对于硅-衬底太阳能电池的制造 尤其有利，因此，出于例示的目的将参考这些应用来描述。该系统自主地对衬底的传送和制 造进行排序，在系统馈送中提供灵活性。该特征将首先参考图1-3概括解释。在下面将进 一步伴随着更详细的解释。在图1中，单个处理室100位于线性系统的中央。在该实施例中，处理室是例如 PECVD处理室的等离子体处理室。在室100的每一侧上设置一个真空阀102、104。在室100 的一侧设置预真空室110，并且在室100的另一侧设置类似的预真空室115。在预真空室 110的入口处设置真空阀112，并且在预真空室115的入口侧设置类似的阀114。在预真空 室110的入口侧设置加载室120，并且在预真空室115的入口侧设置加载室125。箭头标记 L表明从系统的左侧馈送的晶圆流，而箭头标记R表明从系本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种流水线处理系统，包括：真空处理室；预真空室，耦合到所述室的一侧；交换台，耦合到所述预真空室的与所述室相对的一侧；其特征在于：上支架，被构造成支撑至少一个衬底；下支架，被构造成支撑至少一个衬底；以及，传送机构，被构造成在所述交换台、所述预真空室和所述处理室之间移动所述上支架和下支架。

【技术特征摘要】
2009.12.10 US 61/285,5051.一种流水线处理系统，包括真空处理室；预真空室，耦合到所述室的一侧；交换台，耦合到所述预真空室的与所述室相对的一侧；其特征在于上支架，被构造成支撑至少一个衬底；下支架，被构造成支撑至少一个衬底；以及，传送机构，被构造成在所述交换台、所述预真空室和所述处理室之间移动所述上支架 和下支架。2.如权利要求1所述的系统，还包括基座，定位于所述处理室内；以及，交换机构，被构造成在所述上支架和所述基座之间以及在所述下支架和所述基座之间 交换衬底。3.如权利要求1或2所述的系统，还包括加载机构，所述加载机构被构造成将衬底加载 到所述上支架和下支架中的一个上，以及从所述上支架和下支架中的一个卸载晶圆。4.如权利要求2或3所述的系统，还包括升降机构，所述升降机构被构造成以垂直运 动来移动所述基座并且将所述基座定位于如下至少三个位置之一用于支架传送的下部位 置、用于衬底交换的中间位置以及用于衬底处理的上部位置。5.如权利要求4所述的系统，还包括定位于所述基座下面的加热器。6.如权利要求2至5中任一项所述的系统，其中所述下支架还包括用于与所述基座啮 合并且从所述处理室移走所述基座的钩。7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，还包括真空门，定位于所述预真空室和所述真空处理室之间；以及，至少一个照相机，定位于所述处理室的外部并且经由所述真空门在室内部具有视场。8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，还包括传感器阵列，所述传感器阵列被定位 成检测所述上支架和下支架中的至少一个上存在/不存在衬底。9.如权利要求8所述的系统，其中所述上支架或下支架中的至少一个包括用于激活所 述传感器阵列的触发机构。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·T·布洛尼甘，十岛正人，K·S·洛，D·E·伯克斯特里瑟，S·克莱因克，C·L·史蒂文斯，
申请(专利权)人：奥博泰克LT太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US