專利名稱：用于太陽能電池應(yīng)用的硅表面的干法清潔的制作方法
用于太陽能電池應(yīng)用的硅表面的干法清潔MM本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于制造太陽能電池的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例提供用于清潔太陽能電池基板的各層的方法和裝置。光伏(PV)或太陽能電池是將太陽光轉(zhuǎn)換成直流(DC)電功率的器件。典型的PV 電池包括P型硅晶片、基板或者片材(Sheet)，通常低于約0. 3mm厚，在P型基板頂部上設(shè)置有η型硅材料薄層。光伏器件所產(chǎn)生的電壓或光電壓和所產(chǎn)生的電流取決于ρ-η結(jié)的材料特性、所沉積層之間的界面特性和器件的表面積。當(dāng)暴露到太陽光(由光子能量構(gòu)成)時(shí)， PV電池的ρ-η結(jié)產(chǎn)生自由電子空穴對(duì)?？邕^ρ-η結(jié)的耗盡區(qū)形成的電場(chǎng)將自由電子和空穴分開，產(chǎn)生電壓。當(dāng)將PV電池連接到電負(fù)載時(shí)自η側(cè)至ρ側(cè)的電路允許電子流動(dòng)。電功率是當(dāng)電子和空穴移過外部負(fù)載并最終復(fù)合所產(chǎn)生的電流乘以電壓的乘積。太陽能電池產(chǎn)生指定量的功率且電池被平鋪成模塊，其尺寸可傳送所需量的系統(tǒng)功率。通過連接多個(gè)太陽能電池和之后通過特定框架和連接器將其結(jié)合到面板上而產(chǎn)生太陽能模塊。近十年來，光伏(PV)市場(chǎng)經(jīng)歷了超過30%的年增長速率。一些文章已提出不久全球的太陽能電池功率生產(chǎn)將可超過lOGWp。已估計(jì)所有光伏模塊的90%以上都是基于硅晶片的。高的市場(chǎng)增長速率結(jié)合充分降低太陽能發(fā)電成本的需求導(dǎo)致了對(duì)于用于光伏器件的硅晶片生產(chǎn)開發(fā)存在很多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。通常，基于硅基板的太陽能技術(shù)遵循兩種主要戰(zhàn)略，來降低使用PV太陽能電池的太陽能電力的成本。一種方式是增加單結(jié)器件的轉(zhuǎn)換效率(即每單位面積的功率輸出)，和另一種是降低與制造太陽能電池相關(guān)的成本。因?yàn)榛緹釀?dòng)力學(xué)和物理屬性限制了由于轉(zhuǎn)換效率導(dǎo)致的有效成本降低，因此進(jìn)一步的增益取決于基本技術(shù)進(jìn)步，諸如本文公開的發(fā)明的各方面，以提供有效的制造工藝。在典型的太陽能電池制造工藝中，經(jīng)常清潔基板以去除氧化物和其他雜質(zhì)。用于清潔太陽能基板的工藝與所有太陽能制造工藝一樣，優(yōu)選是有效的，并且需要將很好地與有效的整體制造系統(tǒng)結(jié)合的有效的清潔工藝。MM本發(fā)明的實(shí)施例提供一種處理太陽能電池基板層的方法，包括在具有壁的處理室中在基板支架上設(shè)置太陽能電池基板，提供包括中性基(neutral radical)的反應(yīng)氣體混合物至處理室，將反應(yīng)氣體混合物導(dǎo)向至基板，使得中性基與來自基板的氧反應(yīng)以在基板上形成薄膜，在形成薄膜期間保持基板溫度在室壁溫度以下，以及去除薄膜。本發(fā)明的其他實(shí)施例提供一種處理太陽能電池基板的方法，包括將基板設(shè)置在處理室中的基板支架上，提供前驅(qū)物氣體混合物至活化室(activation chamber)，通過將離解能量施加到前驅(qū)物氣體混合物活化前驅(qū)物氣體混合物以形成反應(yīng)氣體混合物，以超出足以中和反應(yīng)氣體中至少90%帶電荷活性物種的間隔將反應(yīng)氣體混合物流入到處理室，將基板暴露到反應(yīng)氣體以釋放氧氣同時(shí)在基板上形成薄膜，冷卻基板同時(shí)將基板暴露到反應(yīng)氣體，去除薄膜以形成暴露出的半導(dǎo)體表面，和通過加熱薄膜沉積氫、氟或者將兩者都沉積到暴露的半導(dǎo)體表面上。本發(fā)明的其他實(shí)施例提供一種處理太陽能電池基板的方法，包括在基板上形成第一層，將太陽能電池基板設(shè)置在干法清潔室中，將包括氮和氟的中性基導(dǎo)向至設(shè)置于干法清潔室中的基板以在第一層上形成薄膜而不需破壞真空，自干法清潔室移走基板至退火室，通過施加熱量至薄膜在退火室中去除薄膜，和在基板上形成第二層。附圖簡單說明因此，為了能詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，通過參考實(shí)施例，可獲得對(duì)上述簡要說明的本發(fā)明的更具體描述，一些實(shí)施例在附圖中示出。但是應(yīng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，且因此，由于本發(fā)明允許其他等效實(shí)施例，不認(rèn)為其限制本發(fā)明的范圍。圖IA是簡要說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。

圖1B-1D是圖IA的方法各步驟中基板的示意性側(cè)視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于處理太陽能電池基板的室的截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于處理太陽能電池基板的系統(tǒng)的平面圖。為了便于理解，只要可以，就使用相同的參考數(shù)字指示各圖中共用的相同元件?？深A(yù)期，一個(gè)實(shí)施例中公開的元件可有利地用于其他實(shí)施例而不需具體說明。具體描述本發(fā)明的實(shí)施例一般提供用于在太陽能電池制造工藝的不同階段清潔太陽能電池器件的方法和裝置。在太陽能電池制造工藝中，經(jīng)常將基板暴露到空氣或者氧。一旦暴露，氧化物薄層可形成在基板表面上。本發(fā)明的實(shí)施例可用于從太陽能電池基板表面連同其他雜質(zhì)一起去除氧化物層。例如，本發(fā)明的實(shí)施例有利地用于在于基板上形成一個(gè)或多個(gè)層諸如非晶硅層、結(jié)晶硅層、高質(zhì)量鈍化層或者抗反射涂層之前，從硅基板去除氧化物。 本發(fā)明的實(shí)施例還可用于從所沉積層的表面去除原生氧化物，所沉積層用于形成薄膜或者結(jié)晶太陽能電池器件的部分。本發(fā)明的實(shí)施例還可通過改善與鈍化層的界面處的太陽能電池晶體結(jié)構(gòu)來改善太陽能電池的鈍化性。 在一個(gè)實(shí)施例中，將太陽能電池基板放置在處理室中的支架上。提供含氮和氟的基團(tuán)至處理室并允許其與基板表面反應(yīng)從而在基板上產(chǎn)生薄層。然后對(duì)該層施加熱量以將其從表面去除。去除該層使得自基板去除了氧化物和其中包含的雜質(zhì)，且在一些實(shí)施例中， 留下基板表面以氟原子、氫原子或者以這兩種原子封端。在另一實(shí)施例中，可將太陽能電池基板經(jīng)歷包括暴露到氟化氫(HF)蒸汽的干法清潔工藝。將包括無水HF和水蒸汽、可能包含醇(alcohols)和載氣的工藝氣體提供到含有該基板的室中。HF蒸汽自基板表面蝕刻氧化物，留下該表面以氫原子封端。用在太陽能電池中的膜通常，大部分太陽能電池層通常包括諸如硅的半導(dǎo)體材料。通常通過諸如硅層這樣的體半導(dǎo)體層(bulk semiconductor layer)來提供太陽能電池中的電荷產(chǎn)生。在p_i_n 型太陽能電池結(jié)中，體層有時(shí)也稱作本征層，以將其與所形成的太陽能電池中存在的各摻雜層區(qū)分開。本征層可具有所需任意的結(jié)晶度，這將影響其光吸收特性。例如，諸如非晶硅這樣的非晶本征層一般將吸收與具有不同結(jié)晶度的諸如微晶硅這樣的本征層不同波長的光。為此，大部分太陽能電池都將使用兩種類型的層以產(chǎn)生最寬的可能吸收特性。在一些情況中，本征層可用作兩個(gè)不同層類型之間的緩沖層以提供這兩個(gè)層之間光或電特性的較
5平滑過渡。硅和其他半導(dǎo)體可形成為具有不同形態(tài)(morphology)的固體。固體硅的一些同素異形體包括非晶、次晶(paracrystalline)和結(jié)晶。這些類型硅之間的區(qū)別是有序晶格存在的距離。如果均勻晶格長程擴(kuò)展，則材料是結(jié)晶的。如果僅是非常短程有序或者無序， 則材料是非晶。在這兩種極端之間，則材料是次晶的。在次晶材料當(dāng)中，給定的樣本可以是納米晶、微晶或者多晶。納米晶和微晶固體包括懸浮在非晶基質(zhì)中的晶粒。盡管這兩者之間的區(qū)別在于晶粒尺寸，但是由于晶粒延伸到微米范圍的大部分次晶材料實(shí)際上是顆粒精細(xì)的多晶材料，因此術(shù)語“微晶”用于大部分用途。多晶材料由僅通過顆粒邊界分開的晶粒構(gòu)成而不具有非晶基質(zhì)。通常通過將硅源化合物提供到含有基板的處理室中形成體硅層?；逋ǔＴO(shè)置在處理室中的支架上以便暴露到硅源化合物。包括硅源化合物的氣體混合物被引入到該室中。在很多情況中，硅源化合物是硅烷，但是也可使用諸如取代的硅烷、低聚硅烷或聚硅烷以及環(huán)狀硅烷之類的其他化合物。一些合適的硅源化合物是硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、 四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)和二氯硅烷(SiH2Cl2)。也可提供氫氣用于控制結(jié)晶度， 結(jié)晶度通常會(huì)隨著氣體混合物中氫與硅的比率而升高和降低。惰性氣體也可通過稀釋或濃縮反應(yīng)物用于控制整個(gè)反應(yīng)。也可通過離子化活化反應(yīng)物以增加反應(yīng)速度并降低膜形成所需的溫度。體硅或半導(dǎo)體通常被稱作“本征的”，以將其與“非本征的”半導(dǎo)體區(qū)分開，該非本征的半導(dǎo)體已經(jīng)被摻雜且具有不同于本征半導(dǎo)體的特性。在一些實(shí)施例中，可通過提供包括硅烷和氫氣的氣體混合物至含有基板的處理室來形成本征硅層。以反應(yīng)體積為約0. 5標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘每升(sccm/L)和約lOOOsccm/L 之間的流速提供氣體混合物，氫和硅烷的比率在約5 1和約500 1之間，或更高。反應(yīng)體積通常由其中執(zhí)行反應(yīng)的處理室限定。很多實(shí)施例中，反應(yīng)體積由室壁、基板支架和氣體分配器限定，該氣體分配器通常設(shè)置在基板支架上方。氫氣和硅烷的比率理論上不受限制，但是隨著在給定反應(yīng)中該比率增加，由于硅的可獲得性限制了反應(yīng)速度，因此沉積速度降低。 以氫-硅烷比率為約12 1或更小執(zhí)行的沉積可導(dǎo)致非晶硅層的沉積。以氫-硅烷比率為約100 1或以上執(zhí)行的沉積通常導(dǎo)致沉積具有約60%或更高結(jié)晶度分?jǐn)?shù)(crystallinity fraction)的微晶膜。精確的過渡點(diǎn)自然也依賴于其他例如溫度和壓力這樣的反應(yīng)條件。 在一些實(shí)施例中，可有利的是改變沉積期間的比率以調(diào)整所沉積膜的不同部分中的結(jié)晶度分?jǐn)?shù)。例如，希望通過改變沉積期間的反應(yīng)條件在一次沉積中沉積體硅層和緩沖層。室壓力可保持在約0. ITorr和約IOOTorr之間。較高的壓力通常將促進(jìn)沉積速度和結(jié)晶度，但是將需要較高的功率來保持反應(yīng)物的給定電離度。因而，對(duì)于大多數(shù)實(shí)施例， 在約4I~0rr和約12I~0rr之間的壓力是優(yōu)選的。施加每平方厘米基板面積約15mW(mW/cm2) 和約500mW/cm2之間的射頻(RF)功率通常導(dǎo)致以100埃每分鐘(A/min)或更好的速度沉積本征硅。可通過提供12 1或以下比率的氫氣和硅烷氣體的氣體混合物沉積本征非晶硅層?？梢约s0. kccm/L和約7sccm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约skccm/L和60sccm/ L之間的流速提供氫氣?？蓪?5mW/cm2和約250mW/cm2之間的RF功率提供至噴頭。室壓力可保持在約0. ITorr和20Torr之間，優(yōu)選約0. 5Torr和約5Torr之間。本征型非晶硅層的沉積速度為約100 A/min或以上。在示例性實(shí)施例中，以約2 1的氫和硅烷的比率沉積本征型非晶硅層?？赏ㄟ^以約50 1或以下例如小于約30 1，例如在約20 1和約30 1之間、 諸如約25 1的比率提供氫氣和硅烷氣體的氣體混合物沉積ρ-i緩沖型本征非晶硅(PIB) 層?？梢约s0. 5sccm/L和約kccm/L之間諸如約2. 3sccm/L的流速提供硅烷氣體?？梢约s 5sccm/L和約80sccm/L之間、諸如約20sccm/L和約6kccm/L之間、例如約57sccm/L的流速提供氫氣?？蓪⒃诩s15mW/cm2和約250mW/cm2之間、諸如約30mW/cm2的RF功率提供到噴頭。室壓力可保持在約0. ITorr和約20Torr之間，優(yōu)選在約0. 5Torr和約5Torr之間， 諸如約3T0rr。PIB層的沉積速度可為約100 A/min或以上。可通過以約20 1和約200 1之間的氫和硅烷比率提供硅烷氣體和氫氣的氣體混合物沉積本征型微晶硅層。以約0. 5sccm/L和約kccm/L之間的流速提供硅烷氣體。 以約40sCCm/L和約400sCCm/L之間的流速提供氫氣。在某些實(shí)施例中，沉積期間硅烷流速可從第一流速增加至第二流速。在某些實(shí)施例中，在沉積期間氫氣流速可從第一流速降低至第二流速。在約IiTorr和約IOOTorr之間、優(yōu)選在約3Torr和約20Torr之間的室壓力下施加約300mW/cm2或更高、優(yōu)選600mW/cm2或更高的RF功率通常以約200 A/min或更高、 優(yōu)選約500 A/min的速度沉積具有約20百分比和約80百分比之間、優(yōu)選在約55百分比和約75百分比之間的結(jié)晶度分?jǐn)?shù)的本征型微晶硅層。在一些實(shí)施例中，可有利的是在沉積期間將所施加的RF功率的功率密度從第一功率密度漸變(ramp)至第二功率密度?？稍诙鄠€(gè)步驟中沉積本征型微晶硅層，每一個(gè)步驟都具有不同的晶體分?jǐn)?shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，氫和硅烷的比率在四個(gè)步驟中可從100 1降低至95 1至90 1和之后至85 1。在一個(gè)實(shí)施例中，以約0. lsccm/L和約kccm/L之間諸如約0. 97sccm/L的流速提供硅烷氣體。以約10sccm/L和約200sccm/L之間諸如約80sccm/L和約l(^sccm/L之間的流速提供氫氣。在示例性實(shí)施例中，其中沉積具有多個(gè)步驟，諸如四個(gè)步驟，在第一步驟中氫氣流可始于97sCCm/L，在之后的工藝步驟中分別逐漸降低至約92SCCm/L、88SCCm/L 和83sccm/L。在約ITorr和約IOOiTorr之間、例如約3Torr和約2(ΧΓογγ之間、諸如約^orr 和約12Torr之間、諸如約9Torr的室壓力下施加約300mW/cm2或以上諸如約490mW/cm2的 RF功率會(huì)導(dǎo)致以約200 A/min或以上諸如400 A/min的速度沉積本征型微晶硅層。通常通過摻雜的半導(dǎo)體層諸如摻雜有ρ型或η型摻雜劑的硅層提供電荷收集。P 型摻雜劑通常是諸如硼或鋁這樣的III族元素。N型摻雜劑通常是諸如磷、砷或銻這樣的 V族元素。大部分實(shí)施例中，硼被用作ρ型摻雜劑，而磷被用作η型摻雜劑。通過在反應(yīng)混合物中包括含硼或含磷化合物，可將這些摻雜劑添加到上述層中。合適的硼和磷化合物通常包括取代的和未取代的較低的硼烷和磷化氫(phosphine)的低聚物。一些合適的硼化合物包括三甲基硼(B (CH3) 3或TMB)、乙硼烷(B2H6)、三氟化硼(BF3)和三乙基硼(B (C2H5) 3或 TEB)。磷化氫是最常見的磷化合物。摻雜劑一般與諸如氫、氦、氬和其他合適氣體這樣的載氣提供。如果氫被用作載氣，則將增加反應(yīng)混合物中氫的總數(shù)。由此氫的比率將包括對(duì)于摻雜劑用作載氣的氫。通常提供摻雜劑作為惰性氣體中的稀釋氣體混合物。例如，在載氣中以約0. 5% 的摩爾或體積濃度提供摻雜劑。如果在以l.Osccm/L速度流動(dòng)的載氣中以0.5%的體積濃度提供摻雜劑，則最終的摻雜劑流速為O.OO^ccm/L。根據(jù)所需的摻雜等級(jí)，可以約 0. 0002sccm/L和約0. lsccm/L之間的流速將摻雜劑提供到反應(yīng)室中。通常，摻雜劑濃度保持在約IO18原子/cm2和約IO20原子/cm2之間?？赏ㄟ^以約200 1或以上諸如1000 1或以下，例如在約250 1和約800 1 之間，且進(jìn)一步的實(shí)例中為約601 1或約401 1的氫和硅烷的比率提供氫氣和硅烷氣體的氣體混合物來沉積P型微晶硅層。可以約0. lsccm/L和約0. Ssccm/L之間、諸如約 0. 2sccm/L和約0. 38sccm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约s60sccm/L和約500sccm/L 之間諸如約143sccm/L的流速提供氫氣?？梢约s0. 0002sccm/L和0. 0016sccm/L之間諸如約0. 00115sccm/L的流速提供TMB。如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供TMB，則可以約0. 04sccm/L和約0. 32sccm/L諸如約0. 23sccm/L的流速提供摻雜劑/載氣混合物。對(duì)于微晶硅層，室壓力在約IiTorr和約IOOTorr之間，諸如約3Torr和約20Torr之間，例如在 4Torr和約UiTorr之間，諸如約7Torr或約OTorr下，施加約50mW/cm2和約700mW/cm2之間諸如約^OmW/cm2和約440mW/cm2之間的RF功率將沉積具有結(jié)晶分?jǐn)?shù)在約20百分比至約 80百分比之間諸如在50百分比和約70百分比之間的ρ型微晶層，沉積速度為約100A/min 或以上諸如約143 A/min或以上?？赏ㄟ^提供約20 1或以下比率的氫氣和硅烷氣體的氣體混合物沉積ρ型非晶硅層?？梢约slsccm/L和約10sccm/L之間的流速提供硅烷氣體?？梢约s5sccm/L和60sccm/ L之間的流速提供氫氣?？梢约s0. OOkccm/L和約0. 05sCCm/L之間的流速提供三甲基硼。 如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供三甲基硼，則可以約lsccm/L和約lOsccm/L之間的流速提供摻雜劑/載氣混合物。在約0. ITorr和20Torr之間，優(yōu)選在約ITorr和約 4Torr之間的室壓力下，施加約15mW/cm2和約200mW/cm2之間的RF功率將以約100 A/min 或更高的速度沉積P型非晶硅層?？赏ㄟ^提供約100 1或以上，諸如約500 1或以下，諸如在約150 1和約 400 1之間，例如約304 1或約203 1的比率的氫氣和硅烷氣體的氣體混合物沉積η 型微晶硅層110。可以約0. lsccm/L和約0. 8sccm/L之間諸如約0. 32sccm/L和約0. 45sccm/ L之間，例如約0. 35sccm/L的流速提供硅烷氣體?？梢约s30sccm/L和約250sccm/L之間，諸如約68sccm/L和約143sccm/L之間，例如約71. 43sccm/L的流速提供氫氣。可以約 0. 0005sccm/L 和約 0. 006sccm/L 之間，諸如約 0. 0025sccm/L 和約 0. 015sccm/L 之間，例如約0. 005sccm/L的流速提供磷化氫。換句話說，如果在載氣中以0. 5%摩爾或體積濃度提供磷化氫，則可以約0. lsccm/L和約kccm/L之間，諸如約0. 5sccm/L和約3sccm/L之間，例如約0. 9sccm/L和約1. 088sccm/L之間的流速提供摻雜劑/載氣。在約IiTorr和IOOTorr 之間，優(yōu)選在約3Torr和約20Torr之間，更優(yōu)選在4Torr和約12Torr之間，例如約6Torr或約9Torr的室壓力下，施加約100mW/cm2和約900mW/cm2之間，諸如約370mW/cm2的RF功率將以約50 A/min或以上諸如約150 A/min或以上的速度沉積具有在約20百分比和約80 百分比之間、例如在50百分比和約70百分比之間的晶體分?jǐn)?shù)的η型微晶硅層?？赏ㄟ^提供約20 1或以下諸如約5 5 1或7 8 1的比率(體積)的氫氣和硅烷氣體的氣體混合物沉積η型非晶硅層?？梢约s0. lsccm/L和約lOsccm/L之間，諸如約lsccm/L和約10sccm/L之間，約0. lsccm/L和約kccm/L之間，或者約0. 5sccm/L和約3sccm/L之間，例如約1. 42sccm/L或5. 5sccm/L的流速提供硅烷氣體?？梢约slsccm/L 和約40sccm/L之間，諸如約如ccm/L和約40sccm/L之間，或約lsccm/L和約10sccm/L，例如約6. 42sccm/L或約27sccm/L的流速提供氫氣?？梢约s0. 0005sccm/L和約0. 075sccm/L之間,諸如約 0. 0005sccm/L 和約 0. 0015sccm/L 之間或者約 0. 015sccm/L 和約 0. 03sccm/L 之間，例如約0. 0095sccm/L或約0. 023sccm/L的流速提供磷化氫。如果在載氣中以0. 5% 摩爾或體積濃度提供磷化氫，則可以約0. lsccm/L和約lkccm/L之間，諸如約0. lsccm/L 和約3sccm/L之間，約kccm/L和約15sccm/L之間，或約3sccm/L和約6sccm/L之間，例如約1. 9sccm/L或約4. 7lsccm/L的流速提供摻雜劑/載氣混合物。在約0. ITorr和20Torr 之間，優(yōu)選在約0. 5Torr和約4Torr之間，諸如約1. 5Torr的室壓力下，施加約25mW/cm2和約250mW/cm2之間，諸如約60mW/cm2或約80mW/cm2的RF功率將以約100 A/min或以上，諸如約200 A/min或以上，諸如約300 A/min或約600 A/min的速度沉積η型非晶硅層。在一些實(shí)施例中，可通過以高流速例如上述配方的前半部中的流速供應(yīng)摻雜劑化合物對(duì)各層進(jìn)行重?fù)诫s或者簡并摻雜。認(rèn)為簡并摻雜通過提供低阻接觸結(jié)改善了電荷收集。也認(rèn)為簡并摻雜改善了諸如非晶層的某些層的導(dǎo)電性。在一些實(shí)施例中，也可使用硅與諸如氧、碳、氮和鍺這樣的其他元素的合金。可通過使用每一個(gè)元素的源增補(bǔ)反應(yīng)氣體混合物而將這些其他元素添加到硅膜中。例如，通過添加諸如甲烷(CH4)這樣的碳源至氣體混合物而將碳添加到膜中。通常，大部分C1-C4碳?xì)浠衔锒伎捎米魈荚础？蛇x地，本領(lǐng)域中公知的諸如有機(jī)硅烷、有機(jī)硅氧烷、有機(jī)硅醇和類似物這樣的有機(jī)硅化合物可用作硅源和碳源。諸如鍺烷和有機(jī)鍺烷之類的鍺化合物連同諸如甲硅烷基鍺烷或甲鍺烷基硅烷之類的包括硅和鍺的化合物可用作鍺源。氧氣(O2)可用作氧源。其他氧源包括但不限于氮氧化物(一氧化二氮隊(duì)0、氧化一氮NO、三氧化二氮Ν203、 二氧化氮而2、四氧化二氮隊(duì)04、五氧化二氮隊(duì)05和三氧化氮NO3)、過氧化氫(H2O2)、一氧化碳或二氧化碳(CO或CO2)、臭氧(O3)、氧原子、氧基和醇(R0H，這里R是任何有機(jī)或異有機(jī)基團(tuán))。氮源可包括氮?dú)?N2)、氨(NH3)、聯(lián)氨(N2H2)、胺((RxNR' )3_x，這里χ是0至3，R 和R’中每一個(gè)都是獨(dú)立的任何有機(jī)或異有機(jī)基團(tuán))、酰胺((RCO)xNR' 3_χ，這里X是0至3， 并且R和R’中每一個(gè)都是獨(dú)立的任何有機(jī)或異有機(jī)基團(tuán))、酰亞胺(RCONCOR'，這里χ是 0至3且R和R'中的每一個(gè)都是獨(dú)立的任何有機(jī)或異有機(jī)基團(tuán))、烯胺(R1Ii2C = CR3NR4R5, 這里R1-I^5都是獨(dú)立的任何有機(jī)或異有機(jī)基團(tuán))和氮原子及氮基。本發(fā)明的實(shí)施例也提供了用于形成結(jié)晶硅基太陽能電池的方法，該結(jié)晶硅基太陽能電池通常通過在結(jié)晶硅基板上沉積一個(gè)或多個(gè)摻雜硅層、鈍化層、抗反射涂覆(ARC)層和/或金屬化層形成。由此，在結(jié)晶太陽能電池形成工藝的不同階段，本發(fā)明的實(shí)施例可用于從結(jié)晶太陽能電池基板表面連同其他雜質(zhì)一起去除氧化物層。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可有利于在于基板上形成一個(gè)或多個(gè)層諸如非晶硅層、結(jié)晶硅層、高質(zhì)量鈍化層或抗反射涂覆層之前從結(jié)晶硅基板去除氧化物。在另一實(shí)例中，希望在形成用于在其上形成部分的異質(zhì)結(jié)太陽能電池器件的一個(gè)或多個(gè)層之前清潔結(jié)晶硅基板表面。用于在結(jié)晶硅基板上形成各層的層形成工藝通常與上述工藝相似。從本發(fā)明獲益的結(jié)晶太陽能電池基板包括但不限于具有一部分的太陽能電池器件有源區(qū)的基板，該太陽能電池器件由可用于將太陽光轉(zhuǎn)換成電力的單晶硅、多晶體硅、多晶硅或者其他相似基板材料形成。應(yīng)當(dāng)注意，在很多實(shí)施例，預(yù)清潔工藝可用于為沉積上述層而準(zhǔn)備基板和/或反應(yīng)室。通過以約10sccm/L和約4kccm/L之間，諸如約Msccm/L和約40sccm/L，例如約 20sccm/L和約36sCCm/L的速度，將氫氣或氬氣供應(yīng)到處理室執(zhí)行氫或氬等離子體的預(yù)處理工藝以自基板和/或室壁去除污染物。在一個(gè)實(shí)例中，可以約21sCCm/L供應(yīng)氫氣或以約36sccm/L供應(yīng)氬氣。通過施加約10mW/cm2和約250mW/cm2之間，諸如約25mW/cm2和約 250mff/cm2之間，例如約60mW/cm2或約80mW/cm2的RF功率用于氫處理和約25mW/cm2的RF 功率用于氬處理，來完成處理。在很多實(shí)施例中，有利的是在沉積P型非晶硅層之前執(zhí)行氬等離子體預(yù)處理工藝，和在沉積其他類型的各層之前執(zhí)行氫等離子體預(yù)處理工藝。干法清潔太陽能電池層可使用干法清潔工藝清潔其上形成有原生層的太陽能電池層。通常，在遠(yuǎn)離基板的位置對(duì)含氮和氟的氣體施加離解能量以形成帶中性帶電的活性物種諸如基團(tuán)。帶中性帶電的活性物種被導(dǎo)向到基板，與基板表面反應(yīng)以形成膜，且對(duì)該基板熱處理以去除該膜。圖IA是總結(jié)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法100的流程圖。圖1B-1D是方法100 各步驟的太陽能電池基板150的示意性截面圖。在步驟110中在太陽能電池基板160上形成太陽能電池結(jié)層170。層170可是上述任一層。在很多實(shí)施例中，在自一個(gè)處理位置向另一個(gè)轉(zhuǎn)移期間，在太陽能電池基板中的沉積層將獲得諸如原生氧化物層這樣的原生層175。 在很多實(shí)施例中，在形成太陽能電池結(jié)的最后層諸如P型或η型摻雜層之后將發(fā)生這種情況。在其他實(shí)施例中，在形成一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體層之前諸如形成了重?fù)诫s或簡并摻雜P型層之后會(huì)發(fā)生這種情況。應(yīng)當(dāng)注意，雖然本文描述的本發(fā)明的各實(shí)施例關(guān)于清潔諸如層170 這樣的沉積層的表面來討論，但是由于可在太陽電池形成工藝的任何階段使用本文描述的該裝置和清潔工藝而不脫離本文描述的本發(fā)明的基本范圍，因此該結(jié)構(gòu)不限制本發(fā)明的范圍。在一個(gè)實(shí)例中，本文描述的工藝用于在于其上沉積層170之前制備諸如結(jié)晶硅基板這樣的基板160的表面。在處理室中的基板支架上設(shè)置基板之后，在步驟120中將原生層175暴露到反應(yīng)氣體以在該原生層175上形成薄膜180。反應(yīng)氣體包括氮、氟和氫。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)氣體包括含有氮、氟或兩者都包括的中性基，且將其提供到其中設(shè)置有基板的處理室中和將其導(dǎo)向至基板。該薄膜通常包括通過使中性基與自原生層175的氧反應(yīng)而形成的固體化合物。在步驟130中，對(duì)薄膜180熱處理以將其從層170去除。在一些實(shí)施例中，熱處理可以是退火工藝。薄膜自層170升華，帶走氧和其他雜質(zhì)，且之后留下以氫封端的層190。 在一些實(shí)施例中，在步驟130的熱處理之后，層190也可具有氟，諸如微量氟原子?，F(xiàn)在將描述在處理室中執(zhí)行的用于使用氨(NH3)和三氟化氮(NF3)氣體混合物去除基板表面上的原生氧化物的示例性反應(yīng)清潔工藝。反應(yīng)清潔工藝始于將基板設(shè)置到處理室中。在處理期間，可將基板冷卻到約65°C以下諸如在約15°C和約50°C之間。在另一實(shí)例中，可將基板保持在約22°C和約40°C之間的溫度下諸如約35°C。通常，將基板支架保持在約22°C以下以達(dá)到所需的基板溫度。在一些實(shí)施例中，有利的是在薄膜的形成期間將基板溫度保持在室壁溫度以下，以防止反應(yīng)氣體的反應(yīng)物種在室壁上冷凝。包括氨氣和三氟化氮?dú)怏w的前驅(qū)物氣體混合物被引入到干法蝕刻室中以形成清潔氣體混合物。被引入到室中的每種氣體的量都是可變的且可被調(diào)整成例如適應(yīng)待去除的氧化物層厚度、正進(jìn)行清潔的基板幾何形狀、反應(yīng)氣體混合物的容量以及室主體的容量。在一個(gè)方面，添加氣體以提供氨氣與三氟化氮摩爾比至少為1 1的前驅(qū)物氣體混合物。在另一方面，氣體混合物的摩爾比至少為約3至約1(氨比三氟化氮)。優(yōu)選地，以約1 1(氨比三氟化氮)和約30 1之間、更優(yōu)選地約5 1(氨比三氟化氮)和約30 1之間的摩爾比將氣體引入到干法蝕刻室中。更優(yōu)選地，氣體混合物的摩爾比在約5 1(氨比三氟化氮)和約10 1之間。氣體混合物的摩爾比也可落在約10 1(氨比三氟化氮)和約 20 1之間。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，氨和三氟化氮以約5 1的體積比提供到室中。替換地，在反應(yīng)清潔工藝期間可使用優(yōu)選摩爾比的預(yù)先混合前驅(qū)物氣體混合物。也可將凈化氣體或載氣添加到前驅(qū)物氣體混合物中?？墒褂萌魏魏线m的凈化氣體 /載氣諸如氬、氦、氫、氮、混合氣體(forming gas)或其混合物。通常，在前驅(qū)物氣體混合物中氨和三氟化氮的體積分?jǐn)?shù)(volume fraction)在從約0. 05%至約20%的范圍內(nèi)。剩余的前驅(qū)物氣體混合物可以是載氣。在一個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)氣體之前，凈化氣體或載氣首先被引入到室主體中以穩(wěn)定室主體內(nèi)的壓力。在室主體內(nèi)的操作壓力可變化。該壓力可保持在從約500mTorr至約30Torr的范圍內(nèi)，優(yōu)選從約IiTorr至約lOTorr，且更優(yōu)選從約3Torr至約6Torr，諸如約3Torr。將離解能量(dissociative energy)施加到前驅(qū)物氣體混合物以形成反應(yīng)氣體混合物?？墒┘訌募s5瓦至約600瓦范圍內(nèi)的RF功率以點(diǎn)燃等離子體腔內(nèi)前驅(qū)物氣體混合物的等離子體。優(yōu)選地，RF功率低于約100瓦，更優(yōu)選的是施加功率的頻率非常低諸如低于約100kHz，且更優(yōu)選地在從約50kHz至約90kHz的范圍內(nèi)。在大部分實(shí)施例中，以約3 A/sec和約10 A/sec 諸如約5 A/sec的速度蝕刻基板表面(即轉(zhuǎn)換為退火前驅(qū)物的薄膜)。等離子體能量將氨和三氟化氮?dú)怆x解成反應(yīng)物種，其組合在一起以形成將與基板表面反應(yīng)的高反應(yīng)性的氟化銨(NH4F)化合物和/或氟化氫銨(NH4F-HF)15氣體離解以形成帶電荷和不帶電荷的反應(yīng)物種，且?guī)щ姾傻奈锓N復(fù)合以產(chǎn)生不帶電荷的反應(yīng)物種。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)氣體混合物包括氮、氟和氫，且沒有電荷。在一個(gè)實(shí)施例中，以足以中和反應(yīng)氣體中至少約90%帶電荷活性物種的任意間隔，通過將離解能量施加到前驅(qū)物氣體混合物所形成的反應(yīng)氣體混合物流入到處理室。在其他實(shí)施例中，至少約99%的帶電荷活性物種被中和。在一個(gè)實(shí)施例中，首先將載氣引入到干法蝕刻室中，產(chǎn)生載氣的等離子體，然后將反應(yīng)氣體、氨和三氟化氮添加到等離子體中。不希望受理論限制，相信蝕刻氣體NH4F和/或NH4F-HF與原生氧化物表面反應(yīng)以形成六氟硅酸銨((NH4)2SiF6)、氨和水，同時(shí)釋放氧氣。氨和水在處理?xiàng)l件下是蒸汽并通過附接到室的真空泵從室中去除。在基板表面上留下六氟硅酸銨薄膜。在退火工藝期間可去除在基板表面上的六氟硅酸銨薄膜以暴露出下部基板表面。 處理室幅射熱量以將六氟硅酸銨薄膜分解或升華為揮發(fā)性的SiF4、NH3和HF產(chǎn)物。然后通過附接到該系統(tǒng)的真空泵從室中去除這些揮發(fā)性產(chǎn)物。在一個(gè)實(shí)例中，使用約75°C或更高的基板溫度以從基板有效升華且去除薄膜。優(yōu)選地，使用約100°C或更高的溫度，諸如在約 115°C至約300°C的范圍內(nèi)的溫度，例如約120°C的溫度。較高溫度促進(jìn)較快升華。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱氣體分配板至約180°C的溫度且該氣體分配板與基板間隔約100密耳以退火基板。一旦膜已從基板去除，則在移除清潔的基板之前凈化和排空該室。在退火工藝期間，根據(jù)實(shí)施例，基板可保持在真空狀態(tài)、或者可暴露到氫氣。薄膜的去除使氧從基板表面去除并在基板表面上沉積了氫、氟或兩者。在一些實(shí)施例中，可在與其上沉積有清潔膜的一側(cè)相對(duì)的基板側(cè)上執(zhí)行退火工藝。舉例來說，如果基板第一側(cè)經(jīng)歷上述的中性基干法清潔工藝，其中薄膜形成在第一側(cè)上，那么可加熱與第一側(cè)相對(duì)的基板第二側(cè)，以執(zhí)行退火工藝。通過當(dāng)升華第一側(cè)上的薄膜
11時(shí)促進(jìn)層中的擴(kuò)散和晶格排序，自第二側(cè)退火可改善經(jīng)歷清潔的層的結(jié)晶度。在一些實(shí)施例中，有利的是用氫(H2)補(bǔ)充工藝氣體。添加氫到工藝氣體中促進(jìn)反應(yīng)氣體氫基和氟化氫的濃度。在反應(yīng)混合物中存在這兩種物種將蝕刻部分的摻雜硅層，同時(shí)氟化銨物種在基板表面上形成六氟硅酸鹽。如果實(shí)施例需要，這可改善清潔，并且也可實(shí)現(xiàn)從基板的表面單層去除摻雜劑。通過促進(jìn)兩層之間的界面處電特性的平滑過渡，從基板表面單層去除摻雜劑在某些實(shí)施例中會(huì)是有益的。在一些實(shí)施例中，在清潔工藝期間，在約 0. 1和約1. 0之間的H2 NH3摩爾比可用于促進(jìn)表面的適度(modest)蝕刻，較高摩爾比將導(dǎo)致更多或更快蝕刻。反應(yīng)氣體混合物中氫與氨的摩爾比控制氣體蝕刻摻雜硅層對(duì)氧化硅層的選擇性。增加氫與氨的摩爾比導(dǎo)致相對(duì)于氧化層較快的蝕刻摻雜層，和反之亦然。由于氫在反應(yīng)氣體混合物中形成蝕刻未摻雜硅層的HF，因此添加氫也可允許相對(duì)于氧化物選擇性蝕刻未摻雜硅層。在一些實(shí)施例中氮和氫氣可代替氨。在被離解時(shí)，氮和氫可結(jié)合以形成上述的銨基。提供摩爾比為約3 1的氫和氮將接近某一壓力和功率等級(jí)下氨的效果。根據(jù)實(shí)施例改變?cè)撃柋葘⒕哂杏欣母綆Ч?side-effect)。例如，當(dāng)清潔摻雜的或者重?fù)诫s的表面時(shí)，通過提供更多的氫基以去除摻雜劑，較高比例的氫會(huì)改善摻雜表面的蝕刻速度。本文描述的工藝可有利地用于在各制造階段清潔結(jié)晶或者薄膜太陽能電池的表面。在一些實(shí)施例中，被清潔的層可以是形成太陽能電池的一部分的p-i-n結(jié)層，諸如P型摻雜硅層、本征硅層或者η型摻雜硅層。例如，可根據(jù)本文描述的實(shí)施例，在串聯(lián)薄膜太陽能電池器件中形成第二 P-i-n結(jié)之前可處理第一 P-i-n結(jié)中的最后一層。此外，在形成鈍化層之前可清潔重?fù)诫s的P型層或者簡并摻雜的P型層。相信以氫封端的重?fù)诫s的P型層和清潔之后的微量氟有助于鈍化層的形成。裝置可使用諸如從位于Santa Clara, California的應(yīng)用材料公司獲得的SIC0NI 室的真空室執(zhí)行選擇性蝕刻工藝。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理室200的部分截面圖。 該實(shí)施例中，處理室200包括設(shè)置在室主體209上端上的蓋組件200，和至少部分設(shè)置在室主體209內(nèi)部的支撐組件211。處理室200和相關(guān)硬件優(yōu)選由一種或多種工藝兼容材料例如諸如鋁、陽極化鋁、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁6061-T6、不銹鋼以及其組合以及合金形成。室主體209包括形成在其側(cè)壁中的狹縫閥開口 205以提供處理室200內(nèi)部的入口。狹縫閥開口 205選擇性打開和關(guān)閉以允許通過合適的基板裝卸機(jī)器人(未示出)進(jìn)出室主體209內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過狹縫閥開口 205將基板傳送進(jìn)出處理室200至相鄰的傳送室和/或裝載鎖定室，或者組合工具(cluster tool)中的另一室。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，室主體209包括形成于其中的通道(channel) 216，用于通過其流動(dòng)導(dǎo)熱流體。導(dǎo)熱流體可以是加熱流體或者冷卻劑并且用于在處理和基板傳送期間控制室主體209的溫度。選擇室主體209的溫度以防止不希望的氣體或副產(chǎn)物在室壁上冷凝。示例性的導(dǎo)熱流體包括水、乙二醇或者其混合物。示例性導(dǎo)熱流體還可包括氮?dú)狻Ｊ抑黧w209可進(jìn)一步包括包圍支撐組件211的襯墊204。襯墊204優(yōu)選可拆卸，便于維修和清潔。襯墊204可由諸如鋁這樣的金屬或者陶瓷材料制成。但是，襯墊204可為任一種工藝兼容的材料。襯墊204可經(jīng)珠光噴砂以增加沉積于其上的任意材料的粘附性， 從而防止導(dǎo)致污染處理室200的材料剝落。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，襯墊204包括一個(gè)或多個(gè)孔徑201和形成于其中的與真空系統(tǒng)流體連通的泵送通道202?？讖?01提供氣體進(jìn)入泵送通道202的流動(dòng)路徑，該流動(dòng)路徑提供了處理室200內(nèi)氣體的出口。真空系統(tǒng)可包括真空泵2 和節(jié)流閥223以調(diào)節(jié)通過處理室200的氣流。真空泵 2 耦合到設(shè)置在室主體209上的真空端口 218，且因此與形成在襯墊204內(nèi)部的泵送通道 202流體連通。除非另外說明，術(shù)語“氣體”和“多種氣體”可互換使用，且指一種或多種前驅(qū)物、反應(yīng)物、催化劑、載體、凈化流體、清潔流體、其組合以及引入到室主體209中的任意其他流體。在圖2的實(shí)施例中，襯墊204包括上部2 和下部229。與設(shè)置在室主體209側(cè)壁上的狹縫閥開口 205對(duì)準(zhǔn)的孔徑206形成在襯墊204內(nèi)部以允許基板至/自室主體209進(jìn)出。通常，泵送通道202形成在上部228內(nèi)部。上部2 還包括通過其形成的一個(gè)或多個(gè)孔徑201，以提供用于氣體進(jìn)入到泵送通道202中的通路或流動(dòng)路徑。孔徑201允許泵送通道202與室主體209內(nèi)部的處理區(qū)域203流體連通。處理區(qū)域203由蓋組件250下表面和支撐組件211上表面限定，且被襯墊204包圍?？讖?01尺寸可為均勻的且在襯墊204附近均勻間隔。但是，可使用任意數(shù)量、位置、尺寸或形狀的孔徑，且這些設(shè)計(jì)參數(shù)中的每一個(gè)都可根據(jù)跨過基板接收表面的所需氣體流動(dòng)圖形變化，如下文將更詳細(xì)討論的。此外，孔徑201的尺寸、數(shù)量和位置可被配置成實(shí)現(xiàn)排出處理室200 的氣流均勻。而且，孔徑尺寸和位置可被配置成提供快速的或者容量大的泵送，從而利于從室200快速排除氣體。例如，緊靠真空端口 218的孔徑201的數(shù)量和尺寸可小于遠(yuǎn)離真空端口 218設(shè)置的孔徑201的尺寸。襯墊204的下部2 包括設(shè)置于其中的流動(dòng)路徑或者真空通道231。真空通道231 與上述的真空系統(tǒng)流體連通。真空通道231也經(jīng)由形成在襯墊204外徑中并連接真空通道 231和泵送通道202的凹槽或端口(圖2的截面圖中未示出)與泵送通道202流體連通。 通常，兩個(gè)這種入口(portal)形成在上部2 和下部2 之間的襯墊204的外徑中。該入口提供泵送通道202和真空通道231之間的流動(dòng)路徑。每個(gè)入口的尺寸和位置是設(shè)計(jì)的問題，且可通過所需膜的化學(xué)計(jì)量、正形成的器件的幾何形狀、處理室200的容量以及耦合至其的真空系統(tǒng)的性能確定。通常，可將這些入口彼此相對(duì)布置或者與襯墊204外徑相隔180 度。操作中，排出處理室200的一種或多種氣體流過貫穿襯墊204上部2 形成的孔徑201進(jìn)入到泵送通道202。然后氣體流入到泵送通道202并進(jìn)入到真空通道231。氣體經(jīng)由真空端口 218排出真空通道231進(jìn)入到真空泵226。支撐組件211部分地設(shè)置在室主體209內(nèi)部并定位用于處理的基板。包括支撐構(gòu)件217的支撐組件211通過由波紋管(bellow) 2 密封的軸桿(shaft) 222升高和降低。室主體209包括形成在其側(cè)壁中的狹縫閥開口 205，以提供至處理室200內(nèi)部的入口。狹縫閥開口 205選擇性打開和關(guān)閉，以允許通過基板裝卸機(jī)器人(未示出)進(jìn)出室主體209內(nèi)部。 在一個(gè)實(shí)施例中，可經(jīng)由狹縫閥開口 205傳送基板進(jìn)出處理室200至相鄰的傳送室和/或裝載鎖定室(未示出)，或者組合工具中的另一室。示意性的組合工具包括但不限于從位于 California 的 Santa Clara 的應(yīng)用材料(Applied Materials)有限公司獲得的 PRODUCER 、CENTURA 、ENDURA 和 ENDURA SL 平臺(tái)。室主體209還包括形成于其中的通道216，用于通過其流動(dòng)導(dǎo)熱流體。導(dǎo)熱流體可為加熱流體或者冷卻劑，且用于在處理和基板傳送期間控制室主體209的溫度。選擇室主體209的溫度以防止不希望的氣體或副產(chǎn)物冷凝在室壁上。示例性的導(dǎo)熱流體包括水、乙二醇或其混合物。示例性的導(dǎo)熱流體也可包括氮?dú)?。室主體209還包括襯墊204，其包圍支撐組件211并可拆卸，以便于維修和清潔。 襯墊204優(yōu)選由諸如鋁這樣的金屬或陶瓷材料制成。但是，在工藝期間可使用兼容的其他材料。襯墊204可經(jīng)珠光噴砂以增加沉積于其上的任意材料的粘附性，從而防止導(dǎo)致污染處理室200的材料剝落。襯墊204通常包括一個(gè)或多個(gè)孔徑201和形成于其中的與真空系統(tǒng)流體連通的泵送通道202。孔徑201提供氣體進(jìn)入泵送通道202的流動(dòng)路徑，且泵送通道提供通過襯墊204的流動(dòng)路徑，因此氣體能夠排出處理室200。真空系統(tǒng)可包括真空泵2 和節(jié)流閥223以調(diào)節(jié)處理室200內(nèi)部的氣流。真空泵 226耦接到設(shè)置在室主體209上的真空端口 218，且與形成在襯墊204內(nèi)部的泵送通道202 流體連通。通過節(jié)流閥223選擇性隔離真空泵2 和室主體209以調(diào)整處理室200內(nèi)部的氣流。除非另外說明，術(shù)語“氣體”和“多種氣體”可互換使用，且指一種或多種前驅(qū)物、反應(yīng)物、催化劑、載體、凈化流體、清潔流體、其組合以及引入到室主體209中的任意其他流體。蓋組件250包括至少兩個(gè)堆疊部件，其被配置成在其間形成等離子體空間或者空腔。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件250包括設(shè)置在第二電極232( “下電極”)垂直上方的第一電極210( “上電極”)，在其間限制出等離子體空間或空腔225。第一電極210連接到諸如RF電源這樣的電源215，并且第二電極232連接至地，在兩個(gè)電極210、232之間形成電容。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件250包括一個(gè)或多個(gè)氣體入口(僅示出一個(gè))，該一個(gè)或多個(gè)氣體入口至少部分形成在第一電極210的上部213中。一種或多種工藝氣體經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)氣體入口 212進(jìn)入蓋組件250。一個(gè)或多個(gè)氣體入口 212在其第一端與等離子體空腔225流體連通且在其第二端耦接至一個(gè)或多個(gè)上游氣體源和/或其他氣體傳送部件諸如氣體混合器。一個(gè)或多個(gè)氣體入口 212的第一端可向膨脹部分(expanding section) 220內(nèi)徑230最上部點(diǎn)處的等離子體空腔225開放。相似地，一個(gè)或多個(gè)氣體入口 212的第一端沿著膨脹部分220的內(nèi)徑230以任意高度間隔向等離子體空腔225開放。盡管未示出，可將兩個(gè)氣體入口 212設(shè)置在膨脹部分220的相對(duì)側(cè)上，以產(chǎn)生回旋流圖形或者 “渦流”到膨脹部分220中，這有助于在等離子體空腔225內(nèi)部混合氣體。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，第一電極210具有膨脹部分220，其容納等離子體空腔 225。膨脹部分220與上述的氣體入口 212流體連通。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，膨脹部分 220為環(huán)形構(gòu)件，其具有從其上部220A至其下部220B逐步增加的內(nèi)表面或者直徑230。這樣，在第一電極210和第二電極232之間的距離可變。該變化的距離有助于控制在等離子體空腔225內(nèi)部產(chǎn)生的等離子體的形成和穩(wěn)定。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，膨脹部分220類似于圓錐或者“漏斗”。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，膨脹部分220的內(nèi)表面230自膨脹部分220的上部220A至下部220B逐步傾斜。 內(nèi)徑230的斜率或者角度可根據(jù)工藝需求和/或工藝限制而變化。膨脹部分220的長度或高度也可根據(jù)特定的工藝需求和/或限制變化。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑230的斜率 (slope)或者膨脹部分220的高度或者兩者都可根據(jù)處理所需的等離子體體積而變化。例如，內(nèi)徑230的斜率可至少為1 1，或者至少1.5 1，或者至少2 1，或者至少3 1，或者至少4 1，或者至少5 1，或者至少10 1。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑230的斜率可從低的2 1至高的20 1。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，盡管圖中未示出，膨脹部分220可彎曲或者為弧狀。例如，膨脹部分220的內(nèi)表面230可彎曲或?yàn)榛?，以凸起或凹進(jìn)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中， 膨脹部分220的內(nèi)表面230可具有多個(gè)部分，其每一個(gè)都是傾斜的、漸縮的(tapered)、凸起的或凹進(jìn)的。如上所述，由于第一電極210內(nèi)表面230逐步增加，因此第一電極210的膨脹部分220改變第一電極210和第二電極232之間的垂直距離。可變距離直接與等離子體空腔 225內(nèi)部的功率等級(jí)相關(guān)。不希望受理論限制，在兩個(gè)電極210、232之間的距離變化允許等離子體找到必要的功率等級(jí)，從而如果不是遍及整個(gè)等離子體空腔225，也將其自身保持在等離子體空腔225的某些部分內(nèi)。因此在等離子體空腔225內(nèi)部的等離子體較少依賴于壓力，從而允許在較寬的操作窗口內(nèi)產(chǎn)生和保持等離子體。這樣，可在蓋組件250內(nèi)部形成更強(qiáng)可重復(fù)性且更可靠的等離子體。第一電極210可由任何工藝兼容材料，諸如鋁、陽極氧化鋁、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁 6061-T6、不銹鋼以及其組合和合金構(gòu)造。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)第一電極210或者其部分是鍍鎳的以減少不希望的顆粒形成。優(yōu)選的，至少膨脹部分220的內(nèi)表面230是鍍鎳的。第二電極232可包括一個(gè)或多個(gè)堆疊板。當(dāng)需要兩個(gè)或更多個(gè)板時(shí)，該板可相互電性連通。每個(gè)板都應(yīng)包括多個(gè)孔徑或者氣體通路(passage)，以允許一種或多種氣體自等離子體空腔225流過。蓋組件250可進(jìn)一步包括隔離環(huán)(isolator ring) 240,以使第一電極210與第二電極232電隔離。隔離環(huán)240可由氧化鋁或者任何其他絕緣的工藝兼容的材料制成。優(yōu)選的，隔離環(huán)240包圍或基本包圍至少膨脹部分220。第二電極232包括頂板洸0、分配板270和阻擋板(blocker plate)沘0。頂板洸0、 分配板270和阻擋板280堆疊且被設(shè)置在蓋緣(lid rim) 290上，該蓋緣290連接到室主體 209?？墒褂勉q鏈組件(未示出)耦合蓋緣290至室主體209。蓋緣290可包括嵌入的通道或通路292用于容納導(dǎo)熱介質(zhì)。根據(jù)工藝需求，導(dǎo)熱介質(zhì)可用于加熱、冷卻或同時(shí)用于加熱和冷卻。示意性的導(dǎo)熱介質(zhì)在上文中列出。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，頂板260包括形成在等離子體空腔225下方的多個(gè)氣體通道或孔徑沈5，以允許氣體自等離子體空腔225通過其流動(dòng)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，頂板260可包括凹陷部分沈2，其適合于容納至少一部分第一電極210。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，孔徑265通過凹陷部分262下方的頂板沈0的截面。頂板沈0的凹陷部分262是階梯式(stair-stepped)的，以在其間提供更佳的密封安裝。而且，頂板260的外徑可被設(shè)計(jì)成安裝在或者位于分配板270的外徑上。諸如彈性ο型環(huán)263這樣的ο型環(huán)密封可至少部分設(shè)置在頂板260的凹陷部分沈2中以確保與第一電極210流體密封(fluid-tight)接觸。 相似地，ο型環(huán)密封266可用于提供頂板260外徑和分配板270之間的流體密封接觸。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分配板270基本上為盤狀且包括多個(gè)孔徑275或者通道， 以通過其分配氣流。孔徑275尺寸經(jīng)設(shè)定并定位在分配板270周圍以向室主體209提供可控且均勻的流體分布，待處理的基板設(shè)置在室主體中。而且，通過減慢和重新導(dǎo)向流動(dòng)氣體的速度分布以及均勻分配氣流，孔徑275防止氣體直接撞擊在基板表面上，以提供跨過基板表面均勻的氣體分布。分配板270也可包括形成在其外部周邊的環(huán)形安裝凸緣272。安裝凸緣272的尺寸可經(jīng)設(shè)定，以使其擱在蓋緣290上表面上。諸如彈性ο型環(huán)這樣的0型環(huán)密封可至少部分設(shè)置在環(huán)形安裝凸緣272內(nèi)部以確保與蓋緣290流體密封接觸。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分配板270包括一個(gè)或多個(gè)嵌入通道或者通路274用于容納加熱器或者加熱流體以提供蓋組件250的溫度控制。與上述的蓋組件250相似，電阻加熱元件可插入到通道274中以加熱分配板270。熱偶可連接到分配板270以調(diào)節(jié)其溫度。 熱偶可用在反饋回路中以控制施加到加熱元件的電流，如上所述?？蛇x地，導(dǎo)熱介質(zhì)可通過通道274。如果需要的話，一個(gè)或多個(gè)通道274可含有冷卻介質(zhì)，以根據(jù)室主體209內(nèi)部的工藝需求更好地控制分配板270的溫度。如上所述，可使用諸如氮、水、乙二醇、或其混合物的任何導(dǎo)熱介質(zhì)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可使用一個(gè)或多個(gè)加熱燈(未示出)加熱蓋組件250。通常，加熱燈布置在分配板270上表面附近以通過幅射加熱包括分配板270的蓋組件250的部件。阻擋板280是任選的且可設(shè)置在頂板260和分配板270之間。優(yōu)選地，阻擋板280 可移性(removably)安裝在頂板沈0的下表面上。阻擋板280應(yīng)與頂板260形成良好的熱接觸和電接觸。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可使用螺栓或相似的緊固裝置(fastener)將阻擋板280耦合到頂板沈0。也可將阻擋板280螺紋固定或螺絲固定到頂板沈0的外徑上。阻擋板280包括多個(gè)孔徑觀5以提供自頂板沈0的多個(gè)氣體通道至分配板270。 孔徑285的尺寸可經(jīng)設(shè)定并定位在阻擋板280附近以自分配板270提供受控的且均勻的流體分配。約束在等離子體空腔225內(nèi)部的等離子體和約束的等離子體的中心位置允許離解氣體均勻且可重復(fù)地分配到室主體209中。特別是，離開等離子體空腔225的氣體流過頂板沈0的孔徑265至阻擋板觀0的上表面。阻擋板觀0的孔徑285分配氣體至分配板270 的背側(cè)，這里，在接觸室主體209內(nèi)部的基板(未示出)之前，通過分配板270的孔徑275 進(jìn)一步分配氣體。相信，約束在等離子體空腔225中心的等離子體、和第一電極210與第二電極232之間的可變距離在蓋組件250內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定且可靠的等離子體。支撐組件211可至少部分被設(shè)置在室主體209內(nèi)部。支撐組件211可包括支撐構(gòu)件217，以支撐基板(該圖中未示出)，用于在室主體209內(nèi)部處理。支架構(gòu)件217可經(jīng)由軸桿222耦合到升降機(jī)構(gòu)227，該軸桿通過在室主體209底部表面中形成的位于中心的開口 221延伸。升降機(jī)構(gòu)227可通過波紋管2 柔性密封到室主體209，該波紋管防止自軸桿 222附近發(fā)生真空泄漏。升降機(jī)構(gòu)227允許支撐構(gòu)件217在室主體209內(nèi)部在工藝位置和下部的傳送位置之間垂直移動(dòng)。傳送位置位于形成于室主體209側(cè)壁中的狹縫閥205開口的稍下方。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，支撐構(gòu)件217具有平坦的圓形表面或者實(shí)質(zhì)平坦的圓形表面，用于支撐與其上待處理的基板。支撐構(gòu)件217優(yōu)選由鋁構(gòu)成。支撐構(gòu)件217包括可移頂板233，該可移頂板233可由一些其他材料制成，例如，諸如硅或陶瓷材料，以降低基板的背側(cè)污染。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，支撐構(gòu)件217或頂板233可包括布置在其上表面上的多個(gè)延伸物或波紋(dimple)(未示出)。如果不需要頂板233，則波紋可布置在支撐構(gòu)件217 的上表面上。如果需要最小接觸，則波紋提供基板下表面和支撐組件211(即支撐構(gòu)件217 或者頂板23 的支撐表面之間的最小接觸。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可使用真空卡盤將基板(未示出)固定到支撐組件211。 頂板233可包括與在支撐構(gòu)件217中形成的一個(gè)或多個(gè)溝槽235流體連通的多個(gè)孔234。 溝槽235經(jīng)由設(shè)置在軸桿222和支撐構(gòu)件217內(nèi)的真空管道236與真空泵(未示出)流體連通。在某些條件下，當(dāng)基板不設(shè)置在支撐構(gòu)件217上時(shí)，真空管道236可用于將凈化氣體供應(yīng)到支撐構(gòu)件217的表面以防止沉積。在處理期間真空管道236也可通過凈化氣體，以防止反應(yīng)氣體或副產(chǎn)物接觸基板的背側(cè)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可使用靜電卡盤將基板(未示出)固定到支撐構(gòu)件217。 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可通過諸如常規(guī)夾持環(huán)這樣的機(jī)械夾具(未示出)將基板保持在支撐構(gòu)件217上的適當(dāng)位置。優(yōu)選地，可使用靜電卡盤固定基板。靜電卡盤通常至少包括包圍電極(未示出) 的介電材料，可位于支撐構(gòu)件217的上表面上或者形成為支撐構(gòu)件217的整體部分。卡盤的介電部分使卡盤電極與基板以及支撐組件211的剩余部分電絕緣。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，卡盤介質(zhì)的周邊(perimeter)可稍小于基板周邊。換句話說，當(dāng)定位在卡盤上時(shí)，即使基板與中心不對(duì)準(zhǔn)，基板稍外伸出卡盤介質(zhì)周邊，也可使卡盤介質(zhì)保持被基板完全覆蓋。保證基板完全覆蓋卡盤介質(zhì)確保了基板遮擋卡盤不被暴露到室主體209內(nèi)部的潛在侵蝕性或者破壞性的物質(zhì)?？赏ㄟ^分開的“卡盤”電源(未示出)供應(yīng)用于操作靜電卡盤的電壓?？ūP電源的一個(gè)輸出端連接到卡盤電極。其他外部端子通常電氣接地，但是可選地可連接到支撐組件211的金屬主體部分。在操作中，基板被定位成與介電部分接觸，且直流電壓施加在電極上以產(chǎn)生靜電吸引力或偏置，以將基板粘附到支撐構(gòu)件217的上表面上。支撐構(gòu)件217可包括貫穿其形成的一個(gè)或多個(gè)鉆孔208，以容納升降銷(lift pin)207。每個(gè)升降銷207通常由陶瓷或含陶瓷的材料構(gòu)成，且用于基板裝卸和傳送。每個(gè)升降銷207可滑動(dòng)地安裝到鉆孔208內(nèi)部。在一個(gè)方面，鉆孔208與陶瓷套管對(duì)準(zhǔn)以有助于自由滑動(dòng)升降銷207。升降銷207通過嚙合設(shè)置在室主體209內(nèi)的環(huán)形升降環(huán)219而在其各自的鉆孔208內(nèi)可以移動(dòng)。當(dāng)升降環(huán)219處在上部位置時(shí)升降環(huán)219可移動(dòng)以使升降銷207的上表面可定位在支撐構(gòu)件217的基板支撐表面上方。相反，當(dāng)升降環(huán)219處于下部位置時(shí)，升降銷207的上表面定位在支撐構(gòu)件217的基板支撐表面下方。由此，當(dāng)升降環(huán) 219自任一個(gè)下部位置至上部位置移動(dòng)時(shí)，每個(gè)升降銷207的部分通過在支撐構(gòu)件217中其各自的鉆孔208。當(dāng)激活(activate)時(shí)，升降銷207頂著基板的下表面，升高基板遠(yuǎn)離支撐構(gòu)件 217。相反，可去激活(deactivate)升降銷207以降低基板，從而使得基板支撐在支撐構(gòu)件 217上。升降銷207可包括放大的上部端或者圓錐頭，以防止銷207從支撐構(gòu)件217掉落。 也可利用其他銷設(shè)計(jì)且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是非常公知的。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)升降銷207包括設(shè)置于其上的涂層或貼附部件，其由不打滑或者高度摩擦的材料制成，以防止將基板支撐于其上時(shí)基板滑動(dòng)。優(yōu)選的材料是高溫、聚合材料，其不會(huì)劃傷或否則損壞基板背側(cè)，這會(huì)在處理室200內(nèi)部產(chǎn)生污染物。優(yōu)選地，涂層或貼附部件是可從DuPont獲得的KALREZ 涂層。為了驅(qū)動(dòng)升降環(huán)219，通常使用諸如常規(guī)氣壓缸(pneumatic cylinder)或者步進(jìn)電機(jī)(未示出)這樣的致動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)或者氣缸驅(qū)動(dòng)升降環(huán)219處于上部位置或下部位置，其轉(zhuǎn)而驅(qū)動(dòng)升降銷207來升高或降低基板。在特定實(shí)施例中，通過間隔120度分布且從升降環(huán)219伸出的三個(gè)升降銷207(該圖中未示出)將基板(未示出)支撐在支撐構(gòu)件217上。支撐組件211可包括設(shè)置在支撐構(gòu)件217附近的邊緣環(huán)237。除了別的以外，邊緣環(huán)237可由諸如陶瓷、石英、鋁和鋼的各種材料制成。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，邊緣環(huán)237 是環(huán)形構(gòu)件，其適合于覆蓋支撐構(gòu)件217的外部周邊并保護(hù)支撐構(gòu)件217不被沉積。邊緣環(huán)237可定位在支撐構(gòu)件217上或者與其相鄰，以在支撐構(gòu)件217的外徑和邊緣環(huán)237的內(nèi)徑之間形成環(huán)形凈化氣體通道238。環(huán)形凈化氣體通道238可與貫穿支撐構(gòu)件217和軸桿222形成的凈化氣體管道239流體連通。優(yōu)選地，凈化氣體管道239與凈化氣體供應(yīng)(未示出)流體連通，以將凈化氣體提供到凈化氣體通道238。可單獨(dú)或組合使用諸如氮、氬或氦的任意合適的凈化氣體。操作中，凈化氣體流過管道239進(jìn)入到凈化氣體通道238，且到達(dá)設(shè)置在支撐構(gòu)件217上的基板邊緣附近。因此，與邊緣環(huán)237協(xié)作的凈化氣體防止在基板邊緣和/或背側(cè)發(fā)生沉積。支撐組件211的溫度可通過經(jīng)由嵌入在支撐構(gòu)件217主體中的流體通道214循環(huán)的流體而受控。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，流體通道214與通過支撐組件211的軸桿222設(shè)置的導(dǎo)熱管道214流體連通。優(yōu)選地，流體通道214設(shè)置在支撐構(gòu)件217附近以提供至支撐構(gòu)件217的基板接收表面的均勻?qū)帷Ａ黧w通道214和導(dǎo)熱管道241可流動(dòng)導(dǎo)熱流體以加熱或者冷卻支撐構(gòu)件217?？墒褂弥T如水、氮、乙二醇或其混合物的任意合適的導(dǎo)熱流體。 支撐組件211可進(jìn)一步包括嵌入的熱偶(未示出)，用于監(jiān)控支撐構(gòu)件217的支撐表面溫度。例如，來自熱偶的信號(hào)可用在反饋回路中以控制通過流體通道214循環(huán)的流體溫度或流速。支撐構(gòu)件217可在室主體209內(nèi)部垂直移動(dòng)以使得支撐構(gòu)件217和蓋組件250之間的距離可控。傳感器(未示出)可提供關(guān)于室200內(nèi)部支撐構(gòu)件217位置的信息。在操作中，支撐構(gòu)件217可提升至接近蓋組件250附近以控制被處理基板的溫度。 這樣，可經(jīng)由從分配板270發(fā)出的幅射加熱基板，通過設(shè)置在通道274中的流體加熱元件控制該分配板270?？蛇x地，可使用通過升降環(huán)219激活的升降銷207升高基板遠(yuǎn)離支撐構(gòu)件 217以緊密接近加熱的蓋組件250。集成圖3是適合于執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)300的平面圖。適合于執(zhí)行本文所述的一個(gè)或多個(gè)處理步驟和/或傳送步驟的一種合適的處理系統(tǒng)是處理平臺(tái)，諸如可從位于Santa Clara，CA的應(yīng)用材料公司AKT部門獲得的Gen. 5,Gen. 6或Gen. 8. 5處理平臺(tái)。 基板處理系統(tǒng)300通常包括傳送室310，其經(jīng)由裝載鎖定室302耦合到基板傳送界面325。 在一些實(shí)施例中，基板處理系統(tǒng)可具有多個(gè)傳送室構(gòu)造，其中兩個(gè)或多個(gè)傳送室可用于連接多個(gè)處理室和基板傳送界面。該傳送室310通常包含機(jī)器人311，其適合于在多個(gè)處理室(例如303-308)和裝載鎖定室(例如30 之間傳送基板，該多個(gè)處理室的裝載鎖定室通常使用狹縫閥(未示出)選擇性地密封耦合到傳送室310的傳送區(qū)域310C。每個(gè)狹縫閥通常被配置成選擇性隔離每個(gè)處理室303-308中的處理區(qū)域和傳送區(qū)域310C，且通常被設(shè)置成與處理室303-308和傳送室310之間的界面相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，傳送室310被保持在真空條件下，以消除或者最小化在傳送室310和單個(gè)處理室303-308之間的壓力差，該傳送室310和單個(gè)處理室303-308通常用于在真空條件下處理基板。在替換實(shí)施例中，傳送室310和單個(gè)處理室303-308用于在清潔和惰性的大氣壓環(huán)境下處理基板。應(yīng)當(dāng)注意， 由于這些構(gòu)造細(xì)節(jié)可調(diào)整而不超出本文描述的本發(fā)明的基本范圍，因此處理室(例如參考數(shù)字303-308)的數(shù)量和取向不意圖限制本發(fā)明的范圍。圖3的實(shí)施例包括基板處理系統(tǒng)300，其含有六個(gè)處理室(例如參考數(shù)字 303-308)、裝載鎖定室302、和設(shè)置在傳送室310的傳送區(qū)域310C中的機(jī)器人311。在一種構(gòu)造中，處理室303-308可選自由物理氣相沉積(PVD)室、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)室、熱線化學(xué)氣相沉積(HWCVD)室、等離子體氮化室(DPN)、離子注入/摻雜室、原子層沉積(ALD)室、等離子體蝕刻室、激光退火室、快速熱氧化/氮化(RT0/N)室、快速熱退火(RTA)室、基板再定向室(例如取向改變室(flipping chamber))、蒸汽蝕刻室、混合氣體或氫氣退火爐、和/或等離子體清潔室組成的組。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基板處理系統(tǒng) 300包括第一處理室303和第二工藝模塊308。在一個(gè)實(shí)施例中，第一處理室303被配置成沉積特定類型膜，第二工藝模塊308被配置成在基板表面上形成不同類型膜。例如，第一處理室303可用于處理一種或多種含硅膜，第二工藝模塊308可用于處理一種或多種含金屬膜以形成高質(zhì)量太陽能電池結(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)工藝模塊303-308可為低溫工藝模塊。例如，在第一工藝模塊中可通過在低溫下的中性基工藝清潔硅表面，然后在第二工藝模塊中對(duì)其進(jìn)行熱處理，或者可沉積非晶硅層之后是氮化硅層(前者通過硅烷的熱或者等離子體分解形成，后者通過硅烷和氨的熱或等離子體分解形成)。圖3示出了適合于在處理系統(tǒng)300內(nèi)部傳送和處理多個(gè)太陽能電池基板的基板處理系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例，以下，太陽能電池基板是成組或成批量的基板“S”。圖3是單個(gè)傳送室類型處理系統(tǒng)的平面圖，該處理系統(tǒng)適合于傳送和處理定位在載具(carrier) 301 上的批量基板。在一個(gè)實(shí)施例中，在于處理系統(tǒng)300內(nèi)對(duì)基板執(zhí)行的各個(gè)傳送和處理步驟期間載具301適合于支撐并保持基板。在該構(gòu)造中，可同時(shí)傳送、支撐、和處理多個(gè)基板，以改善系統(tǒng)產(chǎn)量，降低所需傳送步驟數(shù)量，并改善與處理和形成太陽能電池器件相關(guān)的經(jīng)營成本。在處理系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例中，通過耦合裝置302A和302B，裝載鎖定室302耦合到傳送室310和基板傳送界面325。通常，基板傳送界面325含有諸如機(jī)器人322A、322B 這樣的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人，其適合于自從模塊化傳送器323接收基板且一次一個(gè)、或成組傳送每個(gè)基板至傳遞位置(hand-off p0siti0n)321中的所需位置，使得裝載自動(dòng)化裝置 309可移動(dòng)基板進(jìn)入到裝載鎖定室302。在一個(gè)實(shí)施例中，裝載自動(dòng)化裝置309適合于通過機(jī)器人322A、322B定位將已經(jīng)被定位在載具301上的批量基板定位到裝載鎖定室302內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)例中，裝載鎖定室302包括多個(gè)可隔離區(qū)域(未示出)，其允許多個(gè)載具301 自從傳送室或基板傳送界面325無阻礙移動(dòng)進(jìn)和出裝載鎖定室302。在一些實(shí)施例中耦合裝置(coupling) 302A和302B可以是狹縫閥?；鍌魉徒缑?25也通常含有模塊化傳送器323，其適合于從太陽能電池生產(chǎn)線 (fab)包含的各傳送系統(tǒng)接收基板S。通常，模塊化傳送器323是一種內(nèi)部裝置傳送系統(tǒng)，用于在設(shè)置于太陽能電池生產(chǎn)線中的各傳送系統(tǒng)300之間傳送太陽能電池基板S，以形成太陽能電池器件的各部分，或者傳送來自設(shè)置在系統(tǒng)中的晶片盒或晶片堆疊的太陽能電池基板S。在一個(gè)實(shí)例中，模塊化傳送器323適合于傳送太陽能電池基板S堆疊至接收區(qū)域 324，該接收區(qū)域3 被定位成允許在機(jī)器人322A、322B和模塊化傳送器323之間傳送基板 S。在諸如上述系統(tǒng)這樣的集成系統(tǒng)中，上述的干法清潔工藝的沉積和退火處理可在相同室或不同室中執(zhí)行。例如，六氟硅酸銨膜可在約10°C和約50°C之間的低溫下在清潔室中形成，并且基板移動(dòng)到約200°C和約300之間的較高溫度下的退火室或沉積室中以執(zhí)行退火。然后可在相同沉積室中在清潔的基板表面上執(zhí)行沉積工藝而不需移動(dòng)基板。這種集成工藝避免了處理大基板時(shí)會(huì)發(fā)生的加熱和冷卻問題。在一個(gè)實(shí)施例中，在集成的處理平臺(tái)的一個(gè)室中的基板上形成第一層。然后將該基板移到干法清潔室中，其中如上所述形成的包括氮和氟的中性基被直接導(dǎo)向至基板以在該第一層上形成薄膜。如上所述形成薄膜在低溫下進(jìn)行，且從基板釋放出氧。然后可將基板移動(dòng)到高溫室中用于退火，而不需破壞真空。在退火室中，將熱量施加到基板以去除薄膜。 然后將該基板移至沉積室以形成第二層而不需破壞真空。這種工藝順序可用在第一層是具有第一摻雜類型的太陽能電池結(jié)層和第二層是具有不同于第一摻雜類型的第二摻雜類型的太陽能電池結(jié)層的實(shí)施例中。例如，第一層可是發(fā)射極層，第二層可是集電極層，或者反之亦然。在另一實(shí)施例中，第一層可是P型摻雜半導(dǎo)體層，第二層可是未摻雜半導(dǎo)體層。在另一實(shí)施例中，第一層可是η型摻雜半導(dǎo)體層， 第二層可是P型摻雜半導(dǎo)體層。在另一實(shí)施例中，第一層可是重?fù)诫sP型層，第二層可是鈍化層。在工藝順序的另一實(shí)施例中，在于其上沉積交替摻雜的半導(dǎo)體層之前使用本文描述的步驟來清潔摻雜結(jié)晶硅基板的表面。在一個(gè)實(shí)例中，在于其上沉積η型摻雜半導(dǎo)體層之前清潔P型結(jié)晶硅基板的表面。在再一實(shí)施例中，在于結(jié)晶硅基板表面上形成或沉積包括氧化硅的鈍化層之前通過使用本文描述的步驟來清潔摻雜的結(jié)晶硅基板表面。在又一實(shí)施例中，在于結(jié)晶硅基板表面上沉積包括氮化硅的抗反射涂覆層之前通過使用本文描述的步驟來清潔摻雜的結(jié)晶硅基板表面。在另一實(shí)施例中，在于結(jié)晶硅基板表面上沉積包括氧化錫(SnOx)、氧化鋅( )或者AZO層的透明導(dǎo)電金屬氧化物層之前，通過使用本文描述的步驟來清潔摻雜的結(jié)晶硅基板表面。HF蒸汽工藝在另一干法清潔工藝實(shí)施例中，可使用HF蒸汽工藝清潔具有原生氧化物層或沉積氧化物層的基板。將基板定位在室中并且將工藝氣體提供到室中。工藝氣體通常包括無水HF蒸汽和水蒸汽。在一些實(shí)施例中，可使用醇以補(bǔ)充或者代替水蒸汽。在一些實(shí)施例中， 也可提供載氣。用于HF蒸汽清潔工藝的工藝氣體混合物通常具有約0. 5至約10之間、例如約1. 0 和約3.0之間、例如約2.0的HF與氫氧基(OH)的摩爾比?？赏ㄟ^水蒸汽或者諸如甲醇、乙醇或者較低的二烯和硅醇這樣的醇提供0H。極性O(shè)H基團(tuán)催化HF和SW2之間的酸基反應(yīng)， 產(chǎn)生SiF4和水。水和SiF4作為氣體被去除，但是在蒸發(fā)之前水繼續(xù)存留在基板表面上。存留的水催化進(jìn)一步的HF/SiA反應(yīng)。
通常在處理室中在約10°C和約100°C之間、諸如約25°C的溫度下、和在約3Torr和約760ΤΟΠ·(—個(gè)大氣壓)之間的壓力下實(shí)施HF蒸汽清潔工藝。HF蒸汽清潔氣體留下以氫封端的清潔硅表面，并避免了由使用RF等離子體導(dǎo)致的等離子體損傷。執(zhí)行這種類型蒸汽清潔的室可集成到附接至傳送室的組合室中，或者可為獨(dú)立室。雖然前述內(nèi)容涉及到本發(fā)明的實(shí)施例，但是可設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例而不會(huì)脫離其基本范圍。
權(quán)利要求
1.一種處理太陽能電池基板的層的方法，包括將太陽能電池基板設(shè)置在具有壁的處理室中的基板支架上； 提供包括中性基的反應(yīng)氣體混合物至處理室； 將反應(yīng)氣體混合物導(dǎo)向基板； 使中性基與來自基板的氧反應(yīng)以在基板上形成薄膜； 在形成薄膜期間保持基板溫度低于室壁溫度；和去除薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應(yīng)氣體混合物包括氮、氟和氫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述反應(yīng)氣體混合物包括氮、氟和氫，且沒有電荷。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述太陽能電池基板包括單晶硅、多晶體硅或者多晶娃。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中去除薄膜包括從基板表面去除氧，并將氫、氟、或氫及氟兩者沉積在基板表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供反應(yīng)氣體混合物包括形成帶電荷的和不帶電荷的反應(yīng)物種，并使帶電荷的反應(yīng)物種發(fā)生復(fù)合以形成不帶電荷的反應(yīng)物種。
7.一種處理太陽能電池基板的方法，其包括 將基板設(shè)置在處理室中的基板支架上； 提供前驅(qū)物氣體混合物至活化室；通過將離解能量施加到前驅(qū)物氣體混合物來活化前驅(qū)物氣體混合物以形成反應(yīng)氣體混合物；以足以中和反應(yīng)氣體中至少90%帶電荷活性物種的間隔將反應(yīng)氣體混合物流入到處理室；將基板暴露到反應(yīng)氣體以釋放出氧氣同時(shí)在基板上形成薄膜； 冷卻基板同時(shí)將所述基板暴露到反應(yīng)氣體；和去除薄膜以形成暴露的基板表面，并且在所述暴露的基板表面上沉積氫、氟、或氫及氟兩者，其中去除和沉積都是通過加熱薄膜執(zhí)行的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述基板表面是p-i-n結(jié)層。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述基板表面包括ρ型摻雜劑。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述基板表面包括異質(zhì)結(jié)太陽能電池的第一個(gè)電池。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述基板表面包括重?fù)诫sρ型層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在氟化的暴露基板表面上方沉積鈍化層。
13.一種處理太陽能電池基板的方法，包括 在基板上形成第一層；將太陽能電池基板設(shè)置在干法清潔室中；將包括氮和氟的中性基導(dǎo)向至設(shè)置在干法清潔室中的基板上以在所述第一層上形成薄膜；在不破壞真空的情況下，從干法清潔室移除基板至退火室； 通過將熱施加到薄膜在退火室內(nèi)去除薄膜；和在基板上形成第二層。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述第一層是η型摻雜半導(dǎo)體層并且所述第二層是ρ 型摻雜半導(dǎo)體層。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一層是具有第一摻雜類型的p-i-n結(jié)層，并且所述第二層是具有不同于所述第一摻雜類型的第二摻雜類型的P-i-n結(jié)層。
全文摘要
公開了一種用于清潔太陽能電池基板的各層的方法和裝置。將基板暴露到反應(yīng)氣體，該反應(yīng)氣體可包括具有氮和氟的中性基或者可包括無水HF和水、醇、或者水和醇的混合物。該反應(yīng)氣體可進(jìn)一步包括載氣。該反應(yīng)氣體蝕刻太陽能電池基板表面，去除氧和其它雜質(zhì)。當(dāng)暴露到中性基時(shí)，基板生長含有六氟硅酸銨的薄膜，隨后通過熱處理將其去除。
文檔編號(hào)H01L21/302GK102224599SQ200980146538
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者S·拉納 維倫德拉·V, 邁克爾·P·斯圖爾特 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司