专利名称：激光材料移除方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明的实施例大致关于光伏特电池的制造。明确地说，本发明的实施例关于依 照所欲图案激光移除材料层的部分的设备与方法。
背景技术：
太阳能电池是将太阳光直接转换成电力的光伏特(PV)组件。最常见的太阳能电 池材料为硅，其处于单晶或多晶基材形式，有时称为晶片。因为形成硅基太阳能电池来产生 电力的分摊成本目前高于利用传统方法产生电力的成本，乐于可减少形成太阳能电池的成 本。许多方法能够制造太阳能电池的主动区、钝化区及导体。然而，上述先前制造方法 与设备存在有许多问题。例如，目前在太阳能电池制造过程中提供激光移除介电与导电层 的部分的方法是耗时且会导致伤害下方基材。因此，需要可在太阳能电池制造过程中移除层的部分且改善基材产量的改良激光 移除技术与设备。
发明内容
本发明的一实施例中，材料移除设备包括第一机器人，设以将具有介电层沉积于 其的第一表面的基材自输入区传送至基材运送表面上数个支撑特征结构的一者；显像系 统，设以侦测基材的实际位置并传达有关实际位置的信息至系统控制器；第一激光扫描仪， 配置以依所欲图案移除一部分的介电层；及自动化系统，设以将具有图案化介电层的基材 自第一激光扫描仪运送至沉积室，该沉积室是设以沉积导电层于介电层上。一实施例中，系 统控制器是设以确定基材的实际位置相对预期位置的偏移，并调整第一机器人或激光扫描 仪任一者以修正该偏移。另一实施例中，激光材料移除方法包括确定沉积于基材上的材料的激光烧蚀阀 值、改变基材位置或激光参数(通过散焦激光)任一者以致由激光散发的光线的一部分以 低于烧蚀阀值照射基材、并烧蚀材料而不伤害下方基材。另一实施例中，激光材料移除方法包括通过聚焦激光散发的光线于沉积于基材上 的介电材料的一区域以热加压该区域、并自该区域物理性移除材料而不蒸发材料。本发明的另一实施例中，工艺包括第一机器人，设以将基材自输入区传送至基材 运送表面上数个支撑特征结构的一者；显像系统，设以侦测基材的实际位置并传达有关实 际位置的信息至系统控制器；第一沉积室，设以沉积介电层于基材上；第一激光扫描仪，设 置以当基材置于基材运送表面上时，依所欲图案自基材移除介电层的一部分；第二沉积室， 设以沉积导电层于图案化介电层上；及自动化系统，设以在第一沉积室、第一激光扫描仪与 第二沉积室之间运送基材。一实施例中，系统控制器是设以确定基材的实际位置相对于预 测位置的偏移并调整激光扫描仪以修正偏移。
为了更详细地了解本发明的上述特征，可参照实施例(某些描绘于附图中)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 不被视为其的范围的限制因素，因为本发明可允许其它等效实施例。图1A-1E描绘太阳能电池基材在工艺工序的不同阶段的概要剖面图，该工艺工序 是用于在太阳能电池的表面上形成接触结构。图2描绘用于在太阳能电池上形成接触结构的工艺工序。图3A是用于根据本发明一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图:3B是用 于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图4是根据本发明一实施例固持基材于显像系统上的机器人的概要侧视图。图5A是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图5B是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图6是根据本发明一实施例置于基材固持件中的基材的概要侧视图。图7A是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图7B是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图8是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图9是用于根据本发明另一实施例实行工艺工序的设备的概要平面图。图10是激光自该激光沿着一距离传播光束的概要图示。图11是图10中所示特定位置处光束的高斯强度分布的概要图示。图12是根据本发明一实施例于图10中所示的调整位置处光束的高斯强度分布的 概要图示。图13是根据本发明一实施例的热生成氧化物的热应力与物理剥离造成激光移除 的一实施例的概要图示。图14是根据本发明一实施例通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)沉积的氧化 硅的热应力与物理剥离造成激光移除的一实施例的概要图示。
具体实施例方式本发明的实施例大致提供在太阳能电池制造中利用激光的材料移除方法与设备。 一实施例中，提供一设备，其可依照所欲图案准确地移除沉积于太阳能电池基材上的介电 层的部分，并沉积导电层于图案化介电层上。一实施例中，该设备亦依所欲图案移除导电层 的部分。某些实施例中，提供透过激光移除材料的一部分而不伤害下方基材的方法。一实 施例中，光束的强度分布经调整以致形成于基材表面上的光斑中最大与最小强度之间的差 异减少至最理想的范围。一实例中，基材经配置以致降低基材中心处相对周边的尖峰强度。 一实施例中，改善脉冲能量以提供介电层的所欲部分的热应力与物理剥离。图1A-1E描述太阳能电池基材110在工艺工序的不同阶段过程中的示意性剖面 图，该工艺工序是用以于太阳能电池100的表面上形成接触结构。图2描述用以于太阳能 电池上形成接触结构的工艺工序200。参照图1A，太阳能电池基材110具有正面101与背面120。一实施例中，基材110 包括单晶娃、多晶娃(multicrystalline silicon)或多晶娃(polycrystalline silicon)。其它实施例中，基材110可包括有机材料、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)、硫化镉 (CdS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硒(Cdr^e2)或磷化铟镓(GaInP2)以及异接面电池(诸如， GalnP/GaAs/Ge或S^e/GaAs/Ge)，其是用以将太阳能转换成电力。步骤202，如图IA所示，介电层111是形成于基材110的背面120上。一实施例 中，介电层111是形成于含硅基材的表面120上的氧化硅层，例如二氧化硅层。一实施例 中，介电层111是氮化硅层、氧氮化硅层、碳化硅层、氧碳化硅层或其它相似类型的层。介电 层111可利用传统氧化处理加以形成，诸如炉管退火处理、快速热氧化处理、常压或低压化 学气相沉积(CVD)处理、等离子增强CVD处理、物理气相沉积(PVD)处理、蒸发处理、喷涂式 处理、旋转式处理、卷绕式处理、网版印刷处理或另一相似沉积处理。一实施例中，介电层111为厚度介于约50 A与约3000 A之间的二氧化硅层。另 一实施例中，介电层111为厚度小于约2000 A的二氧化硅层。一实施例中，介电层111为 厚度介于约100 A与约1000 A之间的氮化硅层。另一实施例中，介电层ill包括多层薄膜 堆栈，诸如氧化硅/氮化硅层堆栈、非晶硅/氧化硅层堆栈或非晶硅/氮化硅层堆栈。一实 施例中，氧化硅层厚度介于约20 A与约3000 A之间，而氮化硅层厚度介于约100 A与约 1000 A之间。一实施例中，非晶硅层厚度介于约30 A与约100 A之间，而氧化硅层厚度介 于约100 A与约3000 A之间。一实施例中，非晶硅层厚度介于约30 A与约100 A之间，而 氮化硅层厚度介于约100 A与约1000A之间。步骤204，基材110的背面120的区域125如图IB所示般暴露。一实施例中，通过 利用一或更多激光装置190移除介电层111的部分来暴露区域125。一实施例中，激光装置 190是固态激光，诸如Nd: YAG激光、Nd: YVO4激光或光纤激光。利用一或更多激光移除介电 层111的方法是接着描述于名称为“激光移除方法”的段落中。步骤206，如图IC所示，导电层114是沉积于基材110的背面120的介电层111 上。导电层114透过基材110的背面120上的暴露区域125电连接至基材110。一实施例 中，形成的导电层114厚度介于约500 A与约500,000 A之间，且含有金属，诸如铜(⑶)、 银(Ag)、锡(Sn)、钴(Co)、铼(Rh)、镍(Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、与 / 或铝(Al)。一实施例中， 导电层114为通过PVD处理或蒸发处理形成的铝(Al)层。一实施例中，导电层114包括两 层，其通过PVD处理或蒸发处理首先沉积铝(Al)层并接着通过PVD处理沉积镍钒(NiV)覆 盖层而加以形成。在导电层114施加于指叉完全背接触太阳能电池结构上的实施例中，乐见图案化 沉积的导电层114以形成隔离区域。上述实施例中，执行步骤208，如图ID所示。一实施例 中，通过利用相同或另一激光装置190自区域130中的导电层114移除材料来形成导电特 征结构115与116，其各自电连接至形成于基材110中的主动区域。一实施例中，导电特征 结构115是电接触基材110中的ρ-型掺杂区141，而导电特征结构116是电接触形成于基 材110中的η-型掺杂区142，两者形成太阳能电池100的主动区的部分。接着，可执行不同处理步骤以制备与/或纹理化基材的正面101，如图IE所示。一 实施例中，在已经形成太阳能电池后，正面101是适以接收太阳光。一实例中，正面101经 纹理化并接着利用喷涂式或气相高温扩散处理任一者选择性掺杂。接着通过沉积抗反射 (ARC)层119(例如，氮化硅)来钝化正面101。一实施例中，具有一或更多主动层118(例 如，ρ-型基材上的i-n类型层)的异接面类型太阳能电池结构形成于纹理化正面101上。一实施例中，在实施工艺工序200之前实施正面101的制备。一实施例中，在制备正面101 之后，可利用传统处理于其上形成一或更多导电正面接触配线(未显示)以形成太阳能电 池100的正面接触结构。一实施例中，利用一或更多激光装置(例如，上述的激光装置190)移除配置于基 材Iio的正面101上的一或更多层的部分。移除钝化与/或ARC层的方法随后描述于名称 为“激光移除方法”的段落中。一实例中，接着将一或更多导电正面接触配线(或指状物) 沉积于激光移除处理所暴露的区域上。接着，一或更多导电正面接触配线可经进一步处理 以确保所欲的电连接透过基材110的正面101上的暴露区域形成至基材110。一实施例中， 一或更多导电正面接触配线包含金属，诸如铜(Cu)、银(Ag)、锡(Sn)、钴(Co)、铼(1 )、镍 (Ni)、锌(Zn)、铅(Pb)、与 / 或铝(Al)。图3A是根据本发明一实施例执行步骤204-208的设备300A的示意性平面图。图 3B是根据本发明另一实施例执行步骤204-208的设备300B的示意性平面图。一实施例中， 具有介电层111沉积于其的背面120上的基材110透过进入输送器310传送进入接收区 320。一实施例中，基材110个别传送于进入输送器310上。另一实施例中，基材110是以 匣传送。另一实施例中，基材110是以堆栈盒传送。一实施例中，一但各个基材110运送进 入接收区320后，运送机器人330自接收区320收回各个基材110并固持基材110于显像 系统340上。图4是机器人330固持基材110于显像系统340上的示意性侧面图。一实施例中， 显像系统340包括向上观察检测装置342、照明源344与激光扫描仪346。一实施例中，检测 装置342是照相机，诸如彩色或黑白照相机。一实施例中，照明源344是发光二极管(LED) 源，其设以在特定波长范围散发光线。另一实施例中，照明源344包括宽带带灯与一或更多 过滤器(未显示)，用以散发所欲波长光线朝向基材110。一实施例中，激光扫描仪346包 括固态激光，例如先前描述的激光装置190。一实施例中，检测装置342、照明源344与激光 扫描仪346是连通于系统控制器301。系统控制器301促进整体设备300A或300B的控制与自动化，并可包括中央处理 单元(CPU)(未显示)、内存(未显示)与支持电路(或I/O)(未显示)。CPU可为用于工业 设定的任何形式计算机处理器的一者，以控制不同的腔室处理与硬件(诸如，输送器、光学 检测组件、马达、流体输送硬件等)并监控系统与腔室处理(诸如，基材位置、工艺时间、侦 测器信号等)。内存是连接至CPU，并可为轻易取得内存的一或多者，诸如本地或远程的随 机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的数字储存器。软件指令 与数据可经编码并储存与内存中以指示CPU。支持电路亦连接至CPU用传统方式支持处理 器。支持电路可包括快取区(cache)、电源、计时电路、输入/输出电路系统、子系统等等。 系统控制器301可读取的程序(或计算机指令)确定哪个工作可执行于基材上。程序最好 为系统控制器301可读取的软件，其包括编码以产生并储存至少基材位置信息、不同受控 部件的移动顺序、基材光学检测系统信息及上述的任何组合。一实施例中，当机器人330固持基材110于显像系统340上时，检测装置342与照 明源344配合系统控制器301作用来确定基材110相对激光扫描仪346的准确位置。该测 量接着用来相对激光扫描仪346准确地排列基材110以进行激光图案化。一实施例中，该 测量是用来相对基材110准确地排列激光扫描仪346以进行激光图案化。接着，激光扫描仪346根据上述的步骤204依所欲图案移除介电层111的部分。图案化之后，在进一步处 理之前可通过检测装置342检查基材110的图案化表面。 另一实施例中，显像系统340是位于接收区320中。此实施例中，照明源344可位 于基材Iio的一侧而检测装置342可位于基材110的相对侧。例如，检测装置342可位于 基材110上方，而照明源344则位于基材110下方。此实施例中，照明源344可提供背侧照 明而检测装置342捕获基材110的影像并传达这些影像至系统控制器301。
再度参照图3，机器人330接着将图案化基材110置入基材运送表面350上的特定 特征结构352中。一实施例中，特征结构352是穴部而基材运送表面350为基材载体。另一 实施例中，特征结构352是支撑组件而基材运送表面350包括数个横向臂于基材搬运机器 人上。另一实施例中，特征结构352是支撑组件或穴部，而基材运送表面350是自动化系统 381的平台部分，例如基材输送器的上表面。在基材运送表面350的每个特征结构352装填 有图案化基材110之后，基材110是透过自动化系统381运送进入沉积室360，诸如PVD室 或蒸发室。一实施例中，自动化系统381包括滚轴(未显示)与致动器(未显示)用以线 性移动基材运送表面350上的基材110。一实施例中，自动化系统381是基材搬运机器人。 沉积室360中，导电层114是根据上述的步骤206而沉积于图案化介电层111上。一实施例中，在沉积导电层114之后，基材110透过自动化系统381在基材运送表 面350上运送离开沉积室360。此时，相同或另一机器人330可移动个别基材110离开其各 自的特征结构352并固持其于相同或另一显像系统340上。一实施例中，再度通过检测装 置342与照明源344搭配系统控制器301来确定基材110的准确位置。此测量接着可用来 相对激光扫描仪346准确地排列基材110或相对基材110准确地排列激光扫描仪346，以根 据上述的步骤208激光图案化导电层114。一实施例中，接着通过显像系统340检查图案 化的导电层114。机器人330接着将基材110置入离开区370，在此基材接着在离开输送器 380上运送离开设备300A或300B。图3A与图;3B中描述的实施例提供基材110的层上激光图案的极度准确配置，因 为每一个别基材110是相对激光扫描仪346的坐标系统而定位。此实施例亦允许相当简单 的激光头设计，因为激光操作区域局限于单一基材110的大小。此外，将基材破损的可能性 降至最小，因为各个基材仅通过机器人340在沉积室360的沉积前侧面移动一次与在沉积 室360的沉积后侧面移动一次。图5A是根据本发明另一实施例执行步骤204-208的设备500A的示意性平面图。 图5B是根据本发明另一实施例执行步骤204-208的设备500B的示意性平面图。一实施例 中，具有介电层111沉积于其的背面120上的基材110透过进入输送器510传送进入接收 区520。一实施例中，基材110是个别传送于进入输送器510上。另一实施例中，基材110 是以匣传送。另一实施例中，基材110是以堆栈盒传送。一实施例中，显像系统540是位于接收区520中。此实施例中，照明源544可位于 基材Iio的一侧而检测装置542可位于基材110的相对侧。例如，检测装置542可位于基 材110上方，而照明源544则位于基材110下方。此实施例中，照明源544可提供背侧照明 而检测装置542捕获基材110的影像并传达这些影像至系统控制器301。一实施例中，检测 装置542与照明源544配合系统控制器301作用以确定基材110的准确位置。一实施例中，一但每一个别基材110输送进入接收区520后，运送机器人530自接收区520收回基材110并利用有关基材110位置的信息固持基材110于基材固持件541上。 图6是基材110置于基材固持件541中的示意性侧视图。一实施例中，当提供介电层111于 基材110向下的侧面上时，基材固持件541包括基材穴部548与位于基材穴部548下方的 激光扫描仪M6。一实施例中，介电层111提供于基材110向上的一侧面上，则激光扫描仪 546是位于基材穴部548的上方。一实施例中，激光扫描仪546包括固态激光，例如激光装 置190。一实施例中，激光扫描仪546接着根据上述的步骤204依所欲图案移除介电层111 的部分。一实施例中，当一基材110正在基材固持件541的一基材穴部548中图案化时，可 自相邻基材穴部548移除另一(已经图案化)基材110与/或将第三基材110装载于相邻 基材穴部548上。一实施例中，基材固持件541可进一步包括检测装置542与照明源M4， 以检查基材110的图案化表面。再度参照图5A与图5B，机器人530接着将图案化基材110置入基材运送表面550 上的特定特征结构阳2中。一实施例中，特征结构552是穴部而基材运送表面550为基材 载体。另一实施例中，特征结构552是支撑组件而基材运送表面550包括数个横向臂于基 材搬运机器人上。另一实施例中，特征结构552是支撑组件或穴部，而基材运送表面550是 自动化系统581的平台部分，例如基材输送器的上表面。在基材运送表面550的每个特征 结构552装填有图案化基材110之后，基材110透过自动化系统581运送进入沉积室560， 诸如PVD室或蒸发室。一实施例中，自动化系统581包括滚轴(未显示)与致动器(未显 示)用以线性移动基材运送表面550上的基材110。一实施例中，自动化系统581是基材搬 运机器人。接着，导电层114是根据上述的步骤206而沉积于图案化介电层111上。一实施例中，在沉积导电层114之后，基材110是运送离开沉积室560。此时，相同 或另一机器人530可移动个别基材110离开其各自的特征结构552并将其置于相同或另一 基材固持件Ml中。接着，激光扫描仪546根据上述的步骤208而激光图案化导电层114。 一实施例中，检测装置542与照明源544可用来检查图案化的导电层114。一实施例中，机 器人530接着将基材110置入离开区570，在此基材接着在离开输送器580上运送离开设备 500A 或 500B。图5A与图5B中描述的实施例提供基材110的层上激光图案的极度准确配置，因 为每一个别基材110是相对激光扫描仪546的坐标系统而定位。此实施例亦允许相当简单 的激光头设计，因为激光操作区域局限于单一基材110的大小。此外，可达成设备500A或 500B的基材110产量的增加，因为机器人530可负载/卸载一基材110同时相邻基材110 正被激光图案化。图7A是根据本发明另一实施例执行步骤204-208的设备700A的示意性平面图。 图7B是根据本发明另一实施例执行步骤204-208的设备700B的示意性平面图。一实施例 中，具有介电层111沉积于其的背面120上的基材110透过进入输送器710传送进入接收 区720。一实施例中，基材110是个别传送于进入输送器710上。另一实施例中，基材110 是以匣传送。另一实施例中，基材110是以堆栈盒传送。一实施例中，显像系统740是位于 接收区720中。此实施例中，照明源744可位于基材110的一侧而检测装置742可位于基 材110的相对侧。例如，检测装置742可位于基材110上方，而照明源744则位于基材110 下方。此实施例中，照明源744可提供背侧照明而检测装置742捕获基材110的影像并传 达这些影像至系统控制器301以确定基材110相对预期位置的准确位置。
另一实施例中，一但各个基材110运送进入接收区720后，运送机器人730自接收 区720收回各个基材110并固持基材110于显像系统740上。一实施例中，当机器人730 固持基材110于显像系统740上时，显像系统740配合系统控制器301作用以确定基材110 相对预期位置的准确位置。接着，该测量可用来准确地将基材110置入基材运送表面750上的特定特征结构 752。一实施例中，特征结构752是穴部而基材运送表面750为基材载体。另一实施例中， 特征结构752是支撑组件而基材运送表面750包括数个横向臂于基材搬运机器人上。另一 实施例中，特征结构752是支撑组件或穴部，而基材运送表面750是自动化系统781的平台 部分，例如基材输送器的上表面。一实施例中，自动化系统781包括滚轴(未显示)与致动 器(未显示)用以线性移动基材运送表面750上的基材110。一实施例中，自动化系统781 是基材搬运机器人。在基材运送表面750的每个特征结构752装填有图案化基材110之后，基材110 是透过自动化系统781运送于激光扫描仪746上(介电层111是提供于基材110向下侧面 上的实施例中)或激光扫描仪746下(介电层111是提供于基材110向上侧面上的实施例 中)，以依照上述的步骤204根据所欲图案移除置于基材运送表面750上的各个基材110的 介电层111的部分。一实施例中，激光扫描仪746包括固态激光，例如激光装置190。一实 施例中，激光扫描仪746是设以在Y方向中移动。上述实施例中，基材110 —次标志一列， 透过自动化系统781经过激光扫描仪746以在各个列中图案化各自基材110。另一实施例 中，激光扫描仪746是设以在X与Y方向中移动。一实施例中，设备700A或700B包括显像系统790以确定基材运送表面750相对 激光扫描仪746的准确定位。一实施例中，利用显像系统790与一或更多形成于基材运送 表面750上的基准点来确定基材运送表面750的确切位置。显像系统790包括侦测器，其 配置以查看基材运送表面750上发现的基准点。接着可通过系统控制器301确定基材运送 表面750相对激光扫描仪746的已知位置的位置与角度方向。接着可利用此偏移来准确地 配置激光扫描仪746以图案化各个基材110的介电层111。此外，显像系统790可用于检查 各个基材110的图案化介电层111。一实施例中，图案化各个基材110的介电层111后，透过自动化系统781将基材运 送进入沉积室760，诸如PVD室或蒸发室。沉积室760中，根据上述的步骤206将导电层114 沉积于各个基材110的图案化介电层111上。一实施例中，在将导电层114沉积于各个基材110上之后，透过自动化系统781将 基材110运送离开沉积室760。一实施例中，另一激光扫描仪746接着根据上述的步骤208 图案化各个基材110的导电层114。此时，相同或另一机器人730可移动各个基材110离开其各自特征结构752并将 基材110置入离开区770，在此基材接着在离开输送器780上运送离开设备700A或700B。图7A与图7B中描述的实施例提供基材110的层上激光图案的极度准确配置，因 为每一个别基材110是相对激光扫描仪746的坐标系统而定位与/或各个基材运送表面 750是相对激光扫描仪746的坐标系统而定位。此外，图7A与图7B的实施例不会影响运送 机器人730的基材产量，因为所有的图案化处理是在基材110的负载后与/或卸载前执行。图8是根据本发明一实施例执行步骤202-208的设备800的示意性平面图。一实施例中，透过进入输送器810将基材110运送进入接收区820。一实施例中，基材110是个 别传送于进入输送器810上。另一实施例中，基材110是以匣传送。另一实施例中，基材 110是以堆栈盒传送。一实施例中，显像系统840是位于接收区820中。此实施例中，照明 源844可位于基材110的一侧而检测装置842可位于基材110的相对侧。例如，检测装置 842可位于基材110上方，而照明源844则位于基材110下方。此实施例中，照明源844可 提供背侧照明而检测装置842捕获基材110的影像并传达这些影像至系统控制器301以确 定基材110相对预期位置的准确位置。接着，该测量可用来准确地将基材110置入基材运送表面850上的特定特征结构 852。一实施例中，特征结构852是穴部而基材运送表面850为基材载体。另一实施例中， 特征结构852是支撑组件或穴部，而基材运送表面850是自动化系统881的平台部分，例如 基材输送器的上表面。在基材运送表面850的每个特征结构852装填有图案化基材110之后，基材110 是透过自动化系统881运送进入沉积室855，诸如CVD室或PVD室。一实施例中，自动化系 统881包括滚轴(未显示)与致动器(未显示)用以线性移动基材运送表面850上的基材 110。沉积室855中，介电层111是沉积于各个基材110的背面120上。在沉积介电层111之后，将基材运送至激光扫描仪846以依照上述的步骤204根 据所欲图案移除置于基材运送表面850上的各个基材110的介电层111的部分。一实施例 中，激光扫描仪846包括固态激光，例如激光装置190。一实施例中，激光扫描仪846是设 以在Y方向中移动。上述实施例中，基材110—次标志一列，透过自动化系统881经过激光 扫描仪846以在各个列中图案化各自基材110。另一实施例中，激光扫描仪846是设以在X 与Y方向中移动。一实施例中，设备800包括显像系统890以确定基材运送表面850相对激光扫描 仪846的准确定位。一实施例中，利用显像系统890与一或更多形成于基材运送表面850 上的基准点来确定基材运送表面850的确切位置。显像系统890包括侦测器，其配置以查 看基材运送表面850上发现的基准点。接着可通过系统控制器301确定基材运送表面850 相对激光扫描仪846的已知位置的位置与角度方向。接着可利用此偏移来准确地配置激光 扫描仪846以图案化各个基材110的介电层111。此外，显像系统890可用于检查各个基材 110的图案化介电层111。一实施例中，图案化各个基材110的介电层111后，透过自动化系统881将基材运 送进入沉积室860，诸如PVD室或蒸发室。沉积室860中，根据上述的步骤206将导电层114 沉积于各个基材110的图案化介电层111上。一实施例中，在将导电层114沉积于各个基材110上之后，透过自动化系统881将 基材110运送离开沉积室860。一实施例中，另一激光扫描仪846接着根据上述的步骤208 图案化各个基材110的导电层114。此时，另一机器人830可移动各个基材110离开其各自特征结构852并将基材110 置入离开区870，在此基材接着在离开输送器880上运送离开设备800。图9是根据本发明一实施例执行步骤202-208的设备900的示意性平面图。一实 施例中，透过进入输送器910将基材110运送进入接收区920。一实施例中，基材110是个 别传送于进入输送器910上。另一实施例中，基材110是以匣传送。另一实施例中，基材110是以堆栈盒传送。一实施例中，显像系统940是位于接收区920中。此实施例中，照明 源944可位于基材110的一侧而检测装置942可位于基材110的相对侧。例如，检测装置 942可位于基材110上方，而照明源944则位于基材110下方。此实施例中，照明源944可 提供背侧照明而检测装置942捕获基材110的影像并传达这些影像至系统控制器301以确 定基材110相对预期位置的准确位置。接着，该测量可用来准确地将基材110置入基材运送表面950上的特定特征结构
952。一实施例中，特征结构952是穴部而基材运送表面950为基材载体。另一实施例中， 特征结构952是支撑组件，而基材运送表面950包括基材搬运机器人上数个横向臂。在基材运送表面950的每个特征结构952装填有图案化基材110之后，基材110 是透过自动化系统981运送进入负载锁定室953。一实施例中，自动化系统981是基材搬运 机器人。接着，一实施例中，利用真空泵(未显示)抽吸负载锁定室953至所欲压力。在达 到负载锁定室953中的所欲压力后，透过自动化系统981将基材110运送至沉积室955，诸 如CVD或PVD室。一实施例中，自动化系统包括额外的基材搬运机器人。沉积室955中，介 电层111是根据上述的步骤202而沉积于各个基材110的背面120上。在沉积介电层111之后，将基材运送至激光扫描仪946以依照上述的步骤204根 据所欲图案移除置于基材运送表面950上的各个基材110的介电层111的部分。一实施例 中，激光扫描仪946包括固态激光，例如激光装置190。一实施例中，设备900包括显像系统990以确定基材运送表面950相对激光扫描 仪946的准确定位。一实施例中，利用显像系统990与一或更多形成于基材运送表面950 上的基准点来确定基材运送表面950的确切位置。显像系统990包括侦测器，其配置以查 看基材运送表面950上发现的基准点。接着可通过系统控制器301确定基材运送表面950 相对激光扫描仪946的已知位置的位置与角度方向。接着可利用此偏移来准确地配置激光 扫描仪946以图案化各个基材110的介电层111。此外，显像系统990可用于检查各个基材 110的图案化介电层111。一实施例中，图案化各个基材110的介电层111后，透过自动化系统981将基材运 送进入沉积室960，诸如PVD室或蒸发室。沉积室960中，根据上述的步骤206将导电层114 沉积于各个基材110的图案化介电层111上。一实施例中，在将导电层114沉积于各个基材110上之后，基材110是运送至相同 或不同的激光扫描仪946以根据上述的步骤208图案化导电层114。一实施例中，显像系统 990可用来检查各个基材110的图案化导电层114。一实施例中，基材110接着被移回负载锁定室953并接着运送离开负载锁定室室
953。此时，相同或另一机器人930可移动各个基材110离开其各自特征结构952并将基材 110置入离开区970，在此基材接着在离开输送器980上运送离开设备900。激光移除方法如先前所示，可通过利用激光装置190达成材料层(诸如，介电层111或导电层 114)的部分的移除。一般而言，通过以特定频率、波长、脉冲周期与通量脉冲激光装置190 于基材110上特定位置上来执行材料烧蚀以达成完全蒸发材料层。然而，难以达成完全蒸 发材料层(特别是介电层111)的一部分而不伤害下方基材110。移除介电层111的一部分而不伤害基材110的困难度的其中一个原因是横跨聚焦于基材110上的激光光斑的强度变化。以完全高斯分布(即，在基础横向或TEMOO模式上运 作)散发光束的理想激光中，即将被移除的材料上所欲光斑中心的尖峰强度是高于光斑周 边附近。图10是激光装置190的概要图标，其自激光装置190沿着距离Z传播光束1000。 图11是光束1000在图10的位置1100的高斯强度分布的概要图示。图12是光束1000在 图10的位置1200的高斯强度分布的概要图示。参照图10与图11，光束1000上的位置1100代表基材110相对激光装置190的 典型“对焦”位置，以达成所欲光斑1050各处的介电层111的完全蒸发。如所示般，因为光 斑1050周边必须设定在介电层111材料的烧蚀阀值，光斑1050中心处的尖峰强度1110明 显高于光斑1050周边的强度1120。因此，虽然周边强度1120刚好高到足以达成沿着光斑 1050周边的介电层111的烧蚀，但显著的高尖锋强度1110会造成光斑1050中心处下方基 材110的伤害。本发明的一实施例中，完全移除所欲光斑1050各处的介电层111而不伤害基材 110是通过散焦输送至介电层111的光束1000强度分布，这是通过例如调整基材110相对 光束1000的位置。一实施例中，如图10所示，基材110是自光束较对焦的位置(例如，位 置1100)被移动至较失焦的位置(例如，位置1200)。参照图10与图12，可见到光斑1050 中心处的尖峰强度1210刚好稍微高于沿着光斑1050周边的周边强度1220。由于激光装置 190的失焦(即，将基材110置于光束1000的正常聚焦区域外)造成尖峰强度1210明显较 低，可移除所欲光斑1050中的介电层111的完全烧蚀而不造成下方的基材110的伤害。再 者，虽然光束1000被散发于大于光斑1050所欲大小的基材110的一区域上，但仅会移除光 斑1050中的介电层111的部分，因为周边强度1220刚好高到足以达成沿着光斑1050周边 的介电层111的烧蚀。并不会移除任何接收低于此阀值的光束的介电层111。另一实施例中，操作某些光学部件(诸如，镜片与扩束器)以修饰光束1000，以致 达成类似图12中所示的高斯强度分布而不需散焦激光装置190。相似地，可移除所欲光斑 1050中的介电层111的完全移除而不造成下方基材110的伤害，因为尖峰强度仅稍微高于 围绕光斑1050周边的周边强度。难以移除介电层111的所欲部分而不伤害基材110的另一原因是蒸发介电材料所 需的高脉冲能量。本发明的一实施例中，应用明显较低的脉冲能量来热加压并造成介电层 111的所欲区域的物理剥离而非蒸发的。图13是热生成氧化物的热应力与物理剥离造成激光移除的一实施例的概要图 示。一实施例中，介电层111是热生成于基材110上的氧化硅，其具有约1000 A与约 3000 A之间的厚度。一实施例中，通过激光装置190利用约 ο皮秒与约15皮秒的脉冲周 期与约355nm的波长达成热应力与物理剥离。完全物理剥离介电层111的光斑所需的激光 通量是约0. 18J/cm2。此实例中，任何较低通量无法达成完全剥离而明显较高通量会造成下 方基材110的伤害。图14是通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)沉积的氧化硅的热应力与物理剥 离造成的激光移除的一实施例的概要图示。一实施例中，介电层111是通过PECVD沉积于 基材110上的氧化娃，其具有约1000 A与约3000 A之间的厚度。一实施例中，通过激光装 置190利用约10皮秒与约15皮秒的脉冲周期与约355nm的波长达成热应力与物理剥离。 完全物理剥离介电层111的光斑所需的激光通量是约0. 08J/cm2。此实例中，任何较低通量无法达成完全剥离而明显较高通量会造成下方基材110的伤害。 虽然上述是针对本发明的实施例，但可在不悖离本发明的基本范围下设计出本发 明的其它与更多实施例，而本发明的范围是由权利要求所界定。
权利要求
1.一种用于材料移除的设备，其至少包括第一机器人，设以将具有介电层沉积于其第一表面上的基材自输入区传送至基材运送 表面上的数个支撑特征结构的一个；显像系统，设以检测该基材的实际位置，并将关于该实际位置的信息传达至系统控制器；第一激光扫描仪，配置以依照所欲图案移除该介电层的一部分，其中该系统控制器设 以确定该实际位置相对于该基材的预期位置的偏移，并调整该第一机器人或该激光扫描仪 任意一个以修正该偏移；及自动化系统，设以将该具有图案化介电层的基材自该第一激光扫描仪运送至设以沉积 导电层于该介电层上的沉积室。
2.如权利要求1所述的设备，其中该基材经配置以致由该第一激光扫描仪散发的光 线的一部分以低于烧蚀阀值照射该基材，同时该介电材料的部分被移除而不伤害该下方基 材。
3.如权利要求1所述的设备，其中该第一激光扫描仪通过聚焦光线于该介电层的部分 上而热加压该部分并物理性移除该介电层的该部分而不蒸发该介电材料。
4.如权利要求1所述的设备，更包括第二激光扫描仪，配置以依照所欲图案移除该导电层的一部分；及 第二机器人，设以将该基材自该基材运送表面传送至离开区。
5.如权利要求1所述的设备，其中当该第一激光扫描仪移除该介电层的部分时，该第 一机器人设以固持该基材且让该第一表面朝向下方。
6.如权利要求5所述的设备，其中该系统控制器设以确定该实际位置相对于该基材的 预期位置的偏移，并调整该第一机器人或该激光扫描仪任意一个以修正该偏移。
7.如权利要求1所述的设备，更包括第一基材固持件，设以在该激光扫描仪移除该介 电层的部分时固持该基材。
8.如权利要求1所述的设备，其中当该基材置于该基材运送表面的支撑特征结构中 时，该激光扫描仪经配置以自该基材移除该介电层的一部分。
9.一种工艺设备，其至少包括第一机器人，设以将基材自输入区传送至基材运送表面上的数个支撑特征结构的一个；显像系统，设以检测该基材的实际位置并将关于该实际位置的信息传达至系统控制器；第一沉积室，设以沉积介电层于该基材上；第一激光扫描仪，经配置以在该基材被置于该基材运送表面上时依照所欲图案自该基 材移除该介电层的一部分，其中该系统控制器设以确定该实际位置相对于该基材的预期位 置的偏移并调整该激光扫描仪以修正该偏移；第二沉积室，设以沉积导电层于该图案化的介电层上；及自动化系统，设以在该第一沉积室、该第一激光扫描仪与该第二沉积室之间运送该基材。
10.如权利要求9所述的设备，其中该基材经配置以致由该第一激光扫描仪散发的光线的一部分以低于烧蚀阀值照射该基材，同时该介电材料的部分被移除而不伤害该下方基 材。
11.如权利要求9所述的设备，其中该第一激光扫描仪设以通过聚焦光线于该介电层 的部分上而热加压该部分并物理性移除该介电层的该部分而不蒸发该介电材料。
12.如权利要求9所述的设备，更包括第二激光扫描仪，经配置以依照所欲图案移除该导电层的一部分；及 第二机器人，设以将该基材自该基材运送表面传送至一离开区。
13.一种处理基材的方法，其至少包括侦测具有介电材料沉积于其表面上的基材的实际位置； 确定该实际位置相对于该基材的预期位置的偏移； 透过机器人将该基材传送至基材运送表面上的数个支撑特征结构的一个； 基于该偏移调整第一激光；透过该第一激光依照所欲图案自该基材的表面移除该介电材料的一部分； 移动该基材进入沉积室； 沉积导电层于该图案化的介电层上； 基于该偏移调整第二激光；及透过该第二激光依照所欲图案移除该导电层的一部分。
14.如权利要求13所述的方法，其中移除该介电材料的一部分的步骤包括配置该基材 以致由该第一激光散发的光线的一部分以低于烧蚀阀值照射该基材，同时移除该介电材料 的部分而不伤害该下方基材。
15.如权利要求13所述的方法，其中移除该介电材料的一部分的步骤包括通过聚焦光 线于该介电材料的该部分而热加压该部分，并物理性移除该介电材料的该部分而不蒸发该 介电材料。
全文摘要
本发明实施例大致提供在太阳能电池制造中利用激光的材料移除方法与设备。一实施例中，提供的设备准确地依照所欲图案移除沉积于太阳能电池基材上的介电层的部分并沉积导电层于图案化的介电层上。一实施例中，设备亦以所欲图案移除导电层的部分。某些实施例中，提供透过激光移除材料的部分且不伤害下方的基材的方法。一实施例中，光束的强度分布是经调整以致形成于基材表面上的光斑中的最大强度与最小强度之间的差异被降低至理想范围。一实例中，基材是经配置以致降低基材中心处相对周边的尖峰强度。一实施例中，改善脉冲能量以提供介电层的所欲部分热应力与物理拨离。
文档编号H01L21/027GK102132378SQ200980133793
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月21日 优先权日2008年8月26日
发明者C·埃博斯帕切, V·K·沙哈, V·V·s·拉纳, 张震华 申请人:应用材料股份有限公司