直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，包括：呈直線式依次連接的進片腔、反應(yīng)腔和出片腔，其特征在于：所述進片腔和出片腔中分別設(shè)置有用于基板傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧偷诙鬏攩卧?，所述反?yīng)腔內(nèi)部豎直堆疊設(shè)置有數(shù)目不少于兩個的子反應(yīng)腔以用于所需薄膜的制備，所述各子反應(yīng)腔在面對所述進片腔的一側(cè)和面對所述出片腔的一側(cè)分別設(shè)置有開合裝置。該設(shè)備能夠減少基板的搬運次數(shù)，提高設(shè)備產(chǎn)能和生產(chǎn)效率。
【專利說明】直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備及其使用方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
本發(fā)明涉及一種太陽能電池及平板顯示制造領(lǐng)域的一種真空成膜設(shè)備，尤其涉及一種直列式多腔疊層并行處理的真空設(shè)備及其使用方法。
[0002]
定義:本文中所指的工藝時間是指基板在反應(yīng)腔中的處理時間。
技術(shù)背景
[0003]在太陽能電池及平板顯示制造領(lǐng)域中，等離子增強的化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)是一種最常見的硅薄膜沉積技術(shù)，它是一種在較低的壓力下，利用電磁場產(chǎn)生放電，通過電子碰撞使通入氣體分解成高活性的粒子，從而在基板表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而沉積薄膜的方法。PECVD技術(shù)可用于制備非晶硅、微晶硅、硅鍺、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等薄膜，其在疊層硅薄膜電池、硅基異質(zhì)結(jié)電池、OLED等相關(guān)領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。
[0004]一般來說，PECVD設(shè)備有兩種常見的結(jié)構(gòu):一種是團簇式設(shè)備結(jié)構(gòu)如中國專利CN202246859U所示，另一種是直列式設(shè)備結(jié)構(gòu)，如中國專利CN202307808U所示。在實際的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，為了能夠增加產(chǎn)能和節(jié)省成本，人們多采用團簇式結(jié)構(gòu)并對其不斷改進，比如增加設(shè)備周邊所掛腔體的數(shù)量(如可掛腔體3-8個)或者將多個反應(yīng)腔體在豎直方向上堆疊(2-10個)，均取得了較好的提高生產(chǎn)能力的效果，例如在中國專利CN202246859U中，如圖1和圖2所示，該團簇式的真空處理系統(tǒng)I包含了傳輸腔11以及呈星型設(shè)置在傳輸腔周圍的加進片出片腔12以及三個反應(yīng)腔13，并且反應(yīng)腔13內(nèi)包含有垂直堆疊的子反應(yīng)腔231。
[0005]然而，在實踐中這種團簇式的疊層設(shè)備結(jié)構(gòu)只適合于工藝時間較長(大于10分鐘)的薄膜沉積過程，這是因為:在PECVD設(shè)備中，基板的傳送是通過機械手實現(xiàn)的，由于目前流行的平板顯示第五代基板具有較大面積和較重質(zhì)量的特點，所以機械手的搬運速度不能過快，否則極易造成抖動，致使對基板的定位不準(zhǔn)確甚至?xí)诎徇\過程中產(chǎn)生碎片，同時，對于機械手的制造商而言，機械手搬運速度越快意味著對機械手的性能要求越高，相應(yīng)地增加了機械手的制造成本。
[0006]考慮到上述原因，通常工業(yè)上針對基板面積大于0.6m2的疊層結(jié)構(gòu)的PECVD系統(tǒng)中所采用的機械手，其每動作一次的時間約為10-20秒。這樣對于團簇式結(jié)構(gòu)的PECVD設(shè)備而言，由于機械手安裝在設(shè)備中央的傳輸腔中，所以對于該設(shè)備每一次的PECVD成膜過程而言，機械手在該設(shè)備內(nèi)共需要移動10次，其具體過程為:(1)傳輸腔內(nèi)的機械手伸出至進片腔中準(zhǔn)備抓取基板；(2)機械手抓取基板后從進片腔縮回至傳輸腔；(3)機械手在傳輸腔中旋轉(zhuǎn)一定角度，使其從面對進片腔的方向旋轉(zhuǎn)為面對反應(yīng)腔的方向；(4)傳輸腔內(nèi)的機械手?jǐn)y帶基板將其送入反應(yīng)腔；(5)機械手將基板放入反應(yīng)腔后機械手從反應(yīng)腔撤回至傳輸腔，基板則在反應(yīng)腔內(nèi)準(zhǔn)備沉積薄膜；(6)反應(yīng)腔內(nèi)的薄膜沉積結(jié)束后，機械手再次從傳輸腔伸入反應(yīng)腔中；(7)機械手抓取基板后再將其從反應(yīng)腔運至傳輸腔中；(8)機械手在傳輸腔中旋轉(zhuǎn)一定角度，使其從面對反應(yīng)腔方向旋轉(zhuǎn)為面對進片腔的方向；(9)機械手將基板從傳輸腔中運輸至出片腔中；(10)機械手將基板放入出片腔后，機械手再從出片腔縮回至傳輸腔?？梢姡瑢?yīng)于該PECVD設(shè)備中的每一次PECVD成膜過程，傳輸腔內(nèi)的機械手不得不運動10次，倘若機械手每運動一次耗時15秒，則每完成一次PECVD成膜過程，機械手的運動時間就會達到150秒。這對于某些成膜工藝時間較長的過程，例如非晶或者微晶薄膜太陽能電池中制備非晶硅薄膜或者微晶硅薄膜的工藝時間通常為5-30分，此時團簇式PECVD系統(tǒng)中機械手的運動時間相對于反應(yīng)腔內(nèi)的成膜工藝時間來說是適宜的。但是對于某些成膜工藝時間較短的過程，例如制備硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池的工藝時間通常小于3分鐘，此時機械手承載基板運動的150秒時間無疑就會成為影響PECVD設(shè)備產(chǎn)能的瓶頸，如何克服這個問題就成為目前亟待解決的問題。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種直列式多腔疊層并行處理的真空設(shè)備，通過在直列式的真空設(shè)備反應(yīng)腔內(nèi)沿豎直方向堆疊多個子反應(yīng)腔，在進片腔和出片腔內(nèi)分別設(shè)置第一傳輸單元和第二傳輸單元，以及在子反應(yīng)腔兩側(cè)分別設(shè)置開合裝置，能夠減少機械手搬運基板的次數(shù)，從而提高了設(shè)備的產(chǎn)能和生產(chǎn)效率，并且多腔疊層并行處理的設(shè)備結(jié)構(gòu)也可以一次性完成多片基板成膜，從而進一步提高設(shè)備產(chǎn)能、加強設(shè)備集約程度和降低設(shè)備生產(chǎn)成本。
[0009]為了達到以上目的，本發(fā)明提供了一種直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，包括:呈直線式依次連接的進片腔、反應(yīng)腔和出片腔，其特征在于:所述進片腔和出片腔中分別設(shè)置有用于基板傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧偷诙鬏攩卧?，所述反?yīng)腔內(nèi)部豎直堆疊設(shè)置有數(shù)目不少于2個的子反應(yīng)腔以用于所需薄膜的制備，所述各子反應(yīng)腔在面對所述進片腔的一側(cè)和面對所述出片腔的一側(cè)分別設(shè)置有開合裝置。
[0010]可選地，所述進片腔、反應(yīng)腔和出片腔之間依靠門閥實現(xiàn)可隔離連接，所述各子反應(yīng)腔兩側(cè)設(shè)置的開合裝置為彈簧門。
[0011]可選地，在所述同一子反應(yīng)腔兩側(cè)設(shè)置的開合裝置可以實現(xiàn)同時開啟或者同時關(guān)閉。
[0012]可選地，所述進片腔和出片腔中設(shè)置的第一傳輸單元以及第二傳輸單元可以為機械手或者滾輪裝置。
[0013]可選地，所述反應(yīng)腔內(nèi)豎直堆疊設(shè)置的所述子反應(yīng)腔的數(shù)目范圍為2-20個。
[0014]可選地，所述進片腔與出片腔內(nèi)設(shè)置有豎直堆疊的基板支架，所述基板支架位置與所述子反應(yīng)腔位置相對應(yīng)。
[0015]可選地，所述反應(yīng)腔體的個數(shù)可以為一個或者相互依次連接的若干個，其數(shù)量范圍為1-5個。
[0016]可選地，所述子反應(yīng)腔內(nèi)通過化學(xué)氣相沉積方法在基板上制備薄膜。
[0017]可選地，所述子反應(yīng)腔內(nèi)通過等離子增強的化學(xué)氣相沉積方法在基板上制備薄膜。
[0018]可選地，所述真空設(shè)備處理的基板面積大于0.6m2。
[0019]可選地，基板在所述子反應(yīng)腔內(nèi)成膜的工藝時間在10分鐘以內(nèi)，所述第一傳輸單元和第二傳輸單元每動作一次的所需要傳遞時間范圍為5-30秒。
[0020]可選地，所述多個子反應(yīng)腔可以共用一個或者多個供氣系統(tǒng)或者真空系統(tǒng)。
[0021]可選地，在所述反應(yīng)腔的未與進片腔或出片腔相連接的側(cè)壁上設(shè)置有一個或者若干維護窗口，其大小和位置對應(yīng)于所述子反應(yīng)腔的大小和位置，用于設(shè)備維護時取出所述子反應(yīng)腔。
[0022]可選地，所述真空設(shè)備為硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備，用于生產(chǎn)硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
[0023]本發(fā)明還提供了上述直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備的使用方法，包括:
步驟SI，當(dāng)所述子反應(yīng)腔內(nèi)基板上的成膜工藝完成后，所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置同時開啟；
步驟S2，所述出片腔中的第二傳輸單元將基板從所述子反應(yīng)腔中傳輸至所述出片腔中，且與此同時，所述進片腔中的第一傳輸單元將基板從所述進片腔中傳輸至所述子反應(yīng)腔中。
[0024]步驟S3，關(guān)閉所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置，使所述子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)來制備所需薄膜。在此期間，所述真空設(shè)備外的一搬運裝置將出片腔中的已處理基板取出，所述真空設(shè)備外的另一搬運裝置將待處理基板放入所述進片腔中。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
I)通過直列式的真空設(shè)備布局設(shè)計以及在子反應(yīng)腔面對進片腔和出片腔的兩側(cè)分別設(shè)置可同時開啟和關(guān)閉的開合裝置，可以使設(shè)備中的薄膜制備完成后能夠在子反應(yīng)腔內(nèi)實現(xiàn)基板的同時進片和出片過程，并且這種結(jié)構(gòu)也避免了團簇結(jié)構(gòu)設(shè)備中機械手的旋轉(zhuǎn)動作，從而使得直列式真空設(shè)備在一個成膜周期內(nèi)第一傳輸單元和第二傳輸單元總共僅需耗費3個動作的時間即可，極大減少了基板的搬運次數(shù)，也相應(yīng)減少了基板在反應(yīng)腔中的等待時間，從而使得真空設(shè)備內(nèi)基板的傳輸時間不再成為其工作的瓶頸，因此提高了設(shè)備的產(chǎn)能和生產(chǎn)效率。
[0026]2)通過在該真空設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)沿豎直方向堆疊多個子反應(yīng)腔的方法，可以使多個子反應(yīng)腔體并行處理薄膜沉積過程，即一次性完成多片基板的覆膜，極大地提高了設(shè)備產(chǎn)能和設(shè)備集約程度、減少了設(shè)備布局的空間，降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本。特別是反應(yīng)腔內(nèi)的多個子反應(yīng)腔可以共用一個供氣裝置和真空系統(tǒng)，從而進一步節(jié)約了設(shè)備的制造成本。
[0027]3)在所述真空設(shè)備的側(cè)壁上設(shè)置有維護窗口，維護人員可只需在發(fā)生設(shè)備故障和需要維護的時候打開維護窗口，將所述子反應(yīng)腔從設(shè)備中取出即可，無需對反應(yīng)腔或者進片腔或者出片腔進行拆除和再裝配，省時省力。另一方面，當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)只有一個子反應(yīng)腔出現(xiàn)故障需要維修時，可以及時更換另一個備用的子反應(yīng)腔，縮短設(shè)備的維修時間，從而提高了該設(shè)備的使用效率。
[0028]4)這種在反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置子反應(yīng)腔的雙腔室結(jié)構(gòu)，能夠保證子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的溫度均一性以及成膜環(huán)境的穩(wěn)定性，從而改善成膜質(zhì)量。
[0029] 5)在可選方案中，位于進片腔和出片腔之間的反應(yīng)腔可以為多個，以進行不同的覆膜工藝，這樣可以使得基板在一個真空系統(tǒng)內(nèi)就完成所需制備的不同薄膜，避免了交叉污染，且該方案只需利用一套真空設(shè)備即可完成全部所需的成膜工藝，可以降低研發(fā)成本。
[0030]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中團簇式真空設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是圖1所示的團簇式設(shè)備沿II1-1II線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明中直列式真空設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4是本發(fā)明中進片腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5是本發(fā)明中出片腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6是本發(fā)明中反應(yīng)腔內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7是本發(fā)明中反應(yīng)腔設(shè)置的維護窗口的示意圖。
[0037]圖8是本發(fā)明的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備的使用方法流程圖

【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0039]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方法來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0040]如【背景技術(shù)】所描述的，在工業(yè)生產(chǎn)中常用的團簇式真空設(shè)備中，由于機械手安裝在團簇式設(shè)備中央的傳輸腔中，所以對應(yīng)于該PECVD設(shè)備中的每一次成膜過程，傳輸腔內(nèi)的機械手不得不運動10次，這對于某些成膜工藝時間較短的化學(xué)氣相沉積過程而言，例如制備硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池的工藝時間通常為小于3分鐘的情況，完成覆膜工藝的基板只能在反應(yīng)腔中繼續(xù)等待機械手搬運動作的完成，因此降低了設(shè)備的利用效率，可見機械手的基板搬運時間過長已經(jīng)成為了限制真空設(shè)備生產(chǎn)效率提高的瓶頸，不利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中產(chǎn)能的增加。
[0041]本發(fā)明提供一種直列式多腔疊層并行處理的真空設(shè)備，通過在直列式的真空設(shè)備反應(yīng)腔內(nèi)沿豎直方向堆疊多個子反應(yīng)腔，在進片腔和出片腔內(nèi)分別設(shè)置第一傳輸單元和第二傳輸單元，以及在子反應(yīng)腔兩側(cè)分別設(shè)置開合裝置，能夠減少機械手搬運基板的次數(shù)，從而提聞了設(shè)備的廣能和生廣效率。
[0042]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明真空設(shè)備的布局和架構(gòu)及其使用方法進行詳細的說明。
[0043]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的直列式真空設(shè)備的布局示意圖。所述真空設(shè)備I可以是進行化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的真空設(shè)備，如典型的為等離子體增強的化學(xué)氣相沉積(PECVD)真空設(shè)備，所述真空設(shè)備處理的基板可以為大于0.6m2面積的大尺寸基板，如可處理平板顯示的1.lm*l.3m的第五代基板，所述基板可以是玻璃基板、石墨基板、金屬基板或者陶瓷基板等。圖3中的PECVD設(shè)備I包括依次呈直線排列的進片腔10、反應(yīng)腔20和出片腔30，所述各腔體之間依靠門閥(圖中未示出)實現(xiàn)可隔離的連接。圖4和圖5分別為圖3真空設(shè)備中的進片腔和出片腔中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，在圖4和圖5中，所示所述進片腔10和出片腔30內(nèi)分別設(shè)置有第一傳輸單兀101和第二傳輸單兀301,所述第一和第二傳輸單元每動作一次的所需要的傳遞時間范圍為5-30秒。具體地，所述第一和第二傳輸單元可以為機械手或者為滾輪裝置，優(yōu)選地，所述第一和第二傳輸單元為機械手。所述第一傳輸單元101用于將待處理的基板從所述進片腔10傳至所述反應(yīng)腔20內(nèi)，所述第二傳輸單元301用于將已處理完的基板從所述反應(yīng)腔20傳至所述出片腔30內(nèi)。圖6顯示的為圖3真空設(shè)備中反應(yīng)腔30的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，所述反應(yīng)腔20的內(nèi)部包含有數(shù)目不少于2個的子反應(yīng)腔201，所述各子反應(yīng)腔201在豎直方向上堆疊排列，以使多個子反應(yīng)腔201能夠并行處理薄膜沉積過程。具體地，所述子反應(yīng)腔體的數(shù)目可以為2-20個，本實施例中所述反應(yīng)腔內(nèi)包含有3個子反應(yīng)腔201。所述各子反應(yīng)腔201可以共用一個或者多個供氣系統(tǒng)或者真空系統(tǒng)。所述各子反應(yīng)腔201在面對所述進片腔的一側(cè)和面對所述出片腔的一側(cè)分別設(shè)置有開合裝置202，以使得進片腔10中的第一傳輸單元101和出片腔30中的第二傳輸單元301可以進出所述子反應(yīng)腔201內(nèi)外，并且同一子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置202能夠?qū)崿F(xiàn)同時開啟或者同時關(guān)閉，優(yōu)選地，所述開合裝置202為能夠同時開啟或者關(guān)閉的彈簧門。相應(yīng)地，所述各腔體之間的起隔離作用的門閥也會與所述開合裝置202 —同開啟和關(guān)閉。另外，由于所述反應(yīng)腔20內(nèi)的各子反應(yīng)腔201為多個且豎直堆疊設(shè)置，則相應(yīng)的，所述進片腔10與出片腔30內(nèi)也應(yīng)有與各子反應(yīng)腔201位置相對應(yīng)的可以多層豎直堆疊的基板支架，以使所述第一傳輸單兀101和第二傳輸單兀301能夠一次抓取多片基板并同時將這多片基板傳入或者傳出所述反應(yīng)腔20。具體地，所述進片腔10與所述出片腔30內(nèi)設(shè)置的基板支架的個數(shù)可以與所述子反應(yīng)腔201的個數(shù)相同或者為其倍數(shù)。
[0044]在可選方案中，所述反應(yīng)腔20的未與進片腔10或出片腔30相連接的側(cè)壁上還可以設(shè)置有一個或者若干的維護窗口 203，如圖7所示，其大小和位置對應(yīng)于所述子反應(yīng)腔的大小和位置，用于設(shè)備維護時取出所述子反應(yīng)腔。當(dāng)所述維護窗口 203為一個時，如圖7 (a)所示，其大小和位置對應(yīng)于全部的子反應(yīng)腔的整體大小和整體位置；當(dāng)所述維護窗口203為多個時，如圖7 (b)所示，其中某一維護窗口的大小和位置可對應(yīng)于其中的一個或者多個子反應(yīng)腔大小和位置。
[0045]在可選方案中，所述反應(yīng)腔20的個數(shù)可以為一個或者相互依次連接的若干個，其數(shù)量范圍為1-5個，各不同的反應(yīng)腔可分別用于沉積不同的薄膜工藝，優(yōu)選地，反應(yīng)腔20的個數(shù)為3個，分別用來沉積非晶硅薄膜的P層、I層或者N層。
[0046]本發(fā)明所提供的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備適合于利用化學(xué)氣相沉積方法來制備所需薄膜，優(yōu)選地，采用PECVD方法制備所需薄膜。利用所述真空設(shè)備所進行的成膜工藝時間通常在10分鐘以內(nèi)，具體地，所述真空設(shè)備可以為硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備，用于生產(chǎn)硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
[0047]對于本發(fā)明所揭示的這種直列式的多腔疊層并行處理真空設(shè)備，圖8所示為該設(shè)備的使用方法流程圖，其使用步驟如下:
步驟SI，當(dāng)所述子反應(yīng)腔內(nèi)基板上的成膜工藝完成后，所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置同時開啟；
步驟S2，所述出片腔中的第二傳輸單元將基板從所述子反應(yīng)腔中傳輸至所述出片腔中，且與此同時，所述進片腔中的第一傳輸單元將基板從所述進片腔中傳輸至所述子反應(yīng)腔中；
步驟S3，關(guān)閉所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置，使所述子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)來制備所需薄膜。在此期間，所述真空設(shè)備外的一搬運裝置將出片腔中的已處理基板取出，所述真空設(shè)備外的另一搬運裝置將待處理基板放入所述進片腔中。
[0048]以下針對該步驟進行詳細說明。
[0049]對于步驟SI，所述子反應(yīng)腔內(nèi)的成膜工藝可以為工藝時間較短，例如小于10分鐘的成膜工藝，優(yōu)選地，可以進行硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池中的非晶硅薄膜工藝，硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池中的非晶硅薄膜的厚度只有納米量級，其對應(yīng)的成膜工藝通常為2-3分鐘的PECVD成膜工藝，所述子反應(yīng)腔可以用來制備所述非晶硅薄膜的本征層、P層或者N層。當(dāng)在所述子反應(yīng)腔內(nèi)完成所需薄膜的制備后，所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置將會同時開啟以準(zhǔn)備進行基板傳輸，同樣地，所述各腔體之間起隔離作用的門閥也會與所述開合裝置202一同開啟；
對于步驟S2，當(dāng)所述開合裝置202與所述門閥均開啟時，所述出片腔中的第二傳輸301單元將基板從所述子反應(yīng)腔201中傳輸至所述出片腔30中，且與此同時，所述進片腔10中的第一傳輸單元101將基板從所述進片腔10中傳輸至所述子反應(yīng)腔20中。
[0050]優(yōu)選地，所述第一傳輸單元101和第二傳輸單元301為機械手裝置，則前述將已處理基板從子反應(yīng)腔中取出和將待處理基板放入至子反應(yīng)腔的過程可以分解為以下子過程:
第一步，所述出片腔30中的第二機械301手先從所述出片腔30中伸至所述子反應(yīng)腔201中，此過程第二機械手301動作一次；
第二步，所述第二機械手301在子反應(yīng)腔抓取基板后從子反應(yīng)腔中縮回至所述出片腔中，同時，所述進片腔中的第一機械手101承載著待處理的基板從進片腔中伸入至所述子反應(yīng)腔中，此過程第一機械手101和第二機械手301均同時動作一次；
第三步，所述第一機械手101在子反應(yīng)腔內(nèi)將基板放下后又從子反應(yīng)腔中縮回至所述進片腔中，此過程第一機械手動作101 一次。
[0051]由此可以看出，在時間順序上前述三步相當(dāng)于耗費了機械手的3次動作時間。根據(jù)【背景技術(shù)】部分可知，通常工業(yè)上采用的機械手每完成一次動作的時間約為10-20秒，倘若我們假設(shè)機械手每運動一次耗時15秒，則在具體實施例中所述PECVD設(shè)備每進行一次成膜的周期里，機械手的動作時間大約為45秒。
[0052]對于步驟S3，當(dāng)子反應(yīng)腔內(nèi)新的待處理基板傳入后，關(guān)閉其兩側(cè)的開合裝置及各腔體之間的隔離門閥，使所述子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)以制備所需薄膜。在此期間，所述真空設(shè)備外的一搬運裝置將出片腔中的已處理基板取出，所述真空設(shè)備外的另一搬運裝置將待處理基板放入所述進片腔中。
[0053]在本實施例中，通過直列式的真空設(shè)備布局設(shè)計以及在子反應(yīng)腔面對進片腔和出片腔的兩端分別設(shè)置開合裝置，可以在成膜完成后同時實現(xiàn)基板在子反應(yīng)腔內(nèi)的出片和進片過程，同時由于該直列式的真空不存在團簇結(jié)構(gòu)設(shè)備的單獨傳輸腔，可以避免傳輸腔中機械手的旋轉(zhuǎn)動作，并且將團簇結(jié)構(gòu)設(shè)備中每完成一個成膜周期就不得不進行的10次機械手搬運的時間減少至本實施例中的3次搬運時間，極大減少了基板的搬運次數(shù)，也相應(yīng)減少了基板在反應(yīng)腔中的等待時間，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中基板傳輸時間過長對擴大產(chǎn)能的限制，提聞了該真空設(shè)備的廣能和生廣效率。
[0054]在本實施例中，通過在該真空設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)沿豎直方向堆疊多個子反應(yīng)腔的做法，可以一次性完成多片基板成膜，極大地提高了設(shè)備產(chǎn)能和設(shè)備集約程度、減少了布局空間，降低了設(shè)備生產(chǎn)成本。特別是反應(yīng)腔內(nèi)的多個子反應(yīng)腔可以共用一個供氣裝置和真空系統(tǒng)，進一步節(jié)約了設(shè)備的制造成本。另外，在反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)置子反應(yīng)腔形成的這種“雙腔室”結(jié)構(gòu)，能夠保證子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)的溫度均一性和成膜環(huán)境的穩(wěn)定性，從而改善成膜質(zhì)量。
[0055]在可選方案中，在所述真空設(shè)備的側(cè)壁上設(shè)置有維護窗口，維護人員可只需在發(fā)生設(shè)備故障和需要維護的時候打開維護窗口，將所述子反應(yīng)腔從設(shè)備中取出即可，無需對反應(yīng)腔或者進片腔或者出片腔進行拆除和再裝配，省時省力。另一方面，當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)只有一個子反應(yīng)腔出現(xiàn)故障需要維修時，可以及時更換另一個備用的子反應(yīng)腔，縮短設(shè)備的維修時間，從而提高了該設(shè)備的使用效率。
[0056]在可選方案中，位于進片腔和出片腔之間的反應(yīng)腔可以為多個，以進行不同的覆膜工藝，這樣可以使得基板在一個真空系統(tǒng)內(nèi)就完成所需制備的不同薄膜，避免了交叉污染。同時，只需利用一套真空設(shè)備即可完成全部所需的成膜工藝，可以降低研發(fā)成本。
[0057]雖然本法明已以較佳的實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本法明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，包括:呈直線式依次連接的進片腔、反應(yīng)腔和出片腔，其特征在于:所述進片腔和出片腔中分別設(shè)置有用于基板傳輸?shù)牡谝粋鬏攩卧偷诙鬏攩卧?，所述反?yīng)腔內(nèi)部豎直堆疊設(shè)置有數(shù)目不少于2個的子反應(yīng)腔以用于所需薄膜的制備，所述各子反應(yīng)腔在面對所述進片腔的一側(cè)和面對所述出片腔的一側(cè)分別設(shè)置有開合裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述進片腔、反應(yīng)腔和出片腔之間依靠門閥實現(xiàn)可隔離連接，所述各子反應(yīng)腔兩側(cè)設(shè)置的開合裝置為彈黃門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:在所述同一子反應(yīng)腔兩側(cè)設(shè)置的開合裝置可以實現(xiàn)同時開啟或者同時關(guān)閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述進片腔和出片腔中設(shè)置的第一傳輸單元以及第二傳輸單元可以為機械手或者滾輪裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)腔內(nèi)豎直堆疊設(shè)置的所述子反應(yīng)腔的數(shù)目范圍為2-20個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述進片腔與出片腔內(nèi)設(shè)置有豎直堆疊的基板支架，所述基板支架位置與所述子反應(yīng)腔位置相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)腔體的個數(shù)可以為一個或者相互依次連接的若干個，其數(shù)量范圍為1-5個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述子反應(yīng)腔內(nèi)通過化學(xué)氣相沉積方法在基板上制備薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述子反應(yīng)腔內(nèi)通過等離子增強的化學(xué)氣相沉積方法在基板上制備薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述真空設(shè)備處理的基板面積大于0.6m2。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:基板在所述子反應(yīng)腔內(nèi)成膜的工藝時間在10分鐘以內(nèi)，所述第一傳輸單元和第二傳輸單元每動作一次的所需要傳遞時間范圍為5-30秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述多個子反應(yīng)腔可以共用一個或者多個供氣系統(tǒng)或者真空系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:在所述反應(yīng)腔的未與進片腔或出片腔相連接的側(cè)壁上設(shè)置有一個或者若干維護窗口，其大小和位置對應(yīng)于所述子反應(yīng)腔的大小和位置，用于設(shè)備維護時取出所述子反應(yīng)腔。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備，其特征在于:所述真空設(shè)備為硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池生產(chǎn)設(shè)備，用于生產(chǎn)硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
15.一種權(quán)利要求1-14所述的直列式多腔疊層并行處理真空設(shè)備的使用方法，包括: 第一步，當(dāng)所述子反應(yīng)腔內(nèi)基板上的成膜工藝完成后，所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置同時開啟； 第二步，所述出片腔中的第二傳輸單元將基板從所述子反應(yīng)腔中傳輸至所述出片腔中，且與此同時，所述進片腔中的第一傳輸單元將基板從所述進片腔中傳輸至所述子反應(yīng)腔中； 第三步，關(guān)閉所述子反應(yīng)腔兩側(cè)的開合裝置，使所述子反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)生化學(xué)氣相沉積反應(yīng)來制備所需薄膜。
【文檔編號】C23C16/44GK104164661SQ201310180903
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】陳金元, 胡宏逵, 李一成, 譚曉華, 馬哲國 申請人:理想能源設(shè)備(上海)有限公司