用于制造太陽能電池的雙掩模裝置的制造方法
【專利說明】用于制造太陽能電池的雙掩模裝置
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求享有2012年4月19日提交的美國臨時申請序列號61/635，804和2012年4月26日提交的美國臨時申請序列號61/639，052的優(yōu)先權(quán)益，這些申請的全部公開內(nèi)容通過引用被合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及掩蔽制造，諸如在太陽能電池的制造中利用掩模的掩蔽制造。
【背景技術(shù)】
[0004]在太陽能電池的各個制造階段期間，可能期望的是使用掩模以便遮擋太陽能電池的一些部分免受特定的制造過程。例如，掩模可以被用于觸點(diǎn)的形成或用于邊緣排除以便防止電池的分流(shunting)。也即，對于在正面和背面上具有觸點(diǎn)的電池來說，用于形成觸點(diǎn)的材料可能被沉積在晶片的邊緣上并且分流該正面和背面觸點(diǎn)。因此，至少在該正面或背面觸點(diǎn)的制造期間使用掩模來排除電池的邊緣是可取的。
[0005]如同另一例證，對于娃太陽能電池的制造而言，在背表面上沉積覆層金屬(blanket metal)以充當(dāng)反光鏡和電導(dǎo)體是值得期望的。該金屬通常為銷，但該覆層金屬可以是出于多個理由(諸如成本、傳導(dǎo)性、可焊性、等等)而被使用的任何金屬。沉積的膜厚度可以從非常薄(例如，大約1nm)到高達(dá)非常厚(例如，2-3um)。然而，有必要防止覆層金屬包裹在硅晶片的邊緣周圍，因?yàn)檫@將產(chǎn)生太陽能電池的前表面和后表面之間的阻性連接，即，分流。為防止這種連接，晶片背面邊緣上的排除區(qū)域可以被形成。該排除區(qū)域的典型尺度為小于2mm寬，但優(yōu)選是盡可能細(xì)地形成該排除區(qū)域。
[0006]產(chǎn)生該排除區(qū)域的一種方法是通過使用掩模；然而，利用掩模有著很多挑戰(zhàn)。由于太陽能產(chǎn)業(yè)的高度競爭的性質(zhì)，掩模必須制造起來很便宜。而且，由于太陽能制造裝備的高產(chǎn)出量(通常每小時1500-2500件電池)，掩模必須在高產(chǎn)量的制造中使用起來快速而容易。而且，由于掩模是被用來防止膜沉積在晶片的某些部分上的，因此其必須能夠吸收和容納沉積物積累。此外，由于膜沉積是在升高的溫度下完成的，因此該掩模必須能夠在升高的溫度下(例如，高達(dá)350°C)正確地發(fā)揮作用，同時仍能精確地維持排除區(qū)域的寬度，同時適應(yīng)因熱應(yīng)力而致的基片翹曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]下列
【發(fā)明內(nèi)容】
被包括以便提供對本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。此
【發(fā)明內(nèi)容】
不是對本發(fā)明的寬泛概述，并且同樣地，其并不意在特別地識別本發(fā)明的關(guān)鍵或關(guān)鍵性要素、或者描繪本發(fā)明的范圍。其唯一的目的是作為在下面呈現(xiàn)的更詳細(xì)說明的序言而以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0008]本發(fā)明的各實(shí)施方式通過使用雙掩模裝置而解決了使用掩模的以上問題。兩部分式掩蔽系統(tǒng)被構(gòu)造用于掩蔽半導(dǎo)體晶片，并且包括:內(nèi)掩模，其由平坦的金屬片構(gòu)成，所述金屬片具有暴露晶片的將被處理的一些部分的孔口 ；和，外掩模，其被構(gòu)造用于放置在所述內(nèi)掩模上面并掩蔽所述內(nèi)掩模，所述外掩模具有尺寸和形狀類似于晶片的尺寸和形狀的敞開式切口，所述外掩模具有大于所述內(nèi)掩模厚度的厚度。掩?？蚣芸梢员粯?gòu)造成支撐所述內(nèi)掩模和外掩模，使得所述外掩模被夾在所述掩?？蚣芎退鰞?nèi)掩模之間。在其中所述雙掩模裝置被用于邊緣隔離的一個實(shí)例中，所述內(nèi)掩模中的敞開式切口具有略小于晶片的尺寸，使得當(dāng)所述內(nèi)掩模被置于晶片上時，所述內(nèi)掩模覆蓋晶片的外周邊緣，并且所述外掩模中的敞開式切口略小于所述內(nèi)掩模中的敞開式切口。頂部框架承載器可以被用來保持所述內(nèi)掩模和外掩模并且使所述內(nèi)掩模和外掩模固定至所述晶片基座。
[0009]上掩?；蛲庋谀？梢杂杀〉?例如，大約0.03”)鋁、鋼或其它類似材料制成，并且被構(gòu)造成與基片承載器配合。內(nèi)掩模由非常薄的(例如，大約0.001到0.003”)平坦鋼片、或其它磁性材料制成，并且被構(gòu)造成被嵌套在所述外掩模內(nèi)。
[0010]根據(jù)另外的實(shí)施方式，提供了用于在處理期間支撐晶片的裝置，其包括:晶片承載器或基座，其具有凸起式框架，所述凸起式框架具有用于在晶片外周的周圍支撐晶片并將晶片限制至預(yù)定位置的凹部；內(nèi)掩模，其被構(gòu)造用于放置在所述凸起式框架的頂部上，所述內(nèi)掩模具有孔口配置，所述孔口配置被構(gòu)造成掩蔽晶片的一部分并暴露晶片的剩余部分；以及，外掩模，其被構(gòu)造用于放置在所述凸起式框架上面在所述內(nèi)掩模的頂部上，所述外掩模具有被構(gòu)造成部分地覆蓋所述內(nèi)掩模的單一開口。頂部框架承載器可以被用來保持所述內(nèi)掩模和外掩模并且使所述內(nèi)掩模和外掩模固定至所述晶片基座。
[0011]復(fù)數(shù)個磁體被設(shè)置在所述基座中并且完全在所述框架周圍或者完全在所述基座的整個表面的下方并且直接在晶片下面以N-S-N-S-N的極性交替。所述外掩模和內(nèi)掩模被設(shè)計成僅通過磁性力而被保持至所述框架，以便允許容易和快速地裝載和卸載基片。
[0012]掩模組件可從所述晶片承載器和支撐框架移除以便將基片裝載至所述承載器中。所述外掩模和內(nèi)掩模都作為所述掩模組件的一部分而被升起。一旦晶片位于所述承載器上在所述晶片凹穴中，所述掩模組件就被向下降回到所述承載器上。所述內(nèi)掩模疊蓋住所述晶片的頂表面。所述承載器框架中的各磁體將所述內(nèi)掩模向下牽引至與所述基片密切接觸。這在晶片的邊緣上形成了緊密的順應(yīng)性密封。所述外掩模被設(shè)計為防止在薄的順應(yīng)性內(nèi)掩模上沉積。如上面所闡明的，沉積過程可能導(dǎo)致內(nèi)掩模發(fā)熱，從而導(dǎo)致該掩模翹曲且松開與晶片的接觸。如果該掩模松開與晶片的接觸，那么金屬膜將沉積在基片晶片的表面上的排除區(qū)域中。所述凹穴和由各磁體產(chǎn)生的摩擦力保持著所述基片和掩模免于在傳輸和沉積期間相對于彼此運(yùn)動，并且所述外掩模防止膜沉積在所述內(nèi)掩模上并防止所述內(nèi)掩模翹曲。
[0013]所述掩模組件可通過使用真空承載器交換器而從具有所述承載器的系統(tǒng)中被周期性地移除。所述承載器交換器為具有承載器傳輸機(jī)構(gòu)的便攜式真空外殼。其允許各承載器“在運(yùn)行中(on the fly)”被交換，而無需停下該系統(tǒng)的連續(xù)操作。
【附圖說明】
[0014]被并入本說明書且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖，例證了本發(fā)明的各實(shí)施方式，并且與本說明書一起，用來解釋和示出本發(fā)明的原理。這些圖意在以圖解的方式示出各示例性實(shí)施方式的主要特征。這些圖不意在描繪各實(shí)際實(shí)施方式的每個特征及所描繪的元件的相對尺寸，并且未按比例繪制。
[0015]圖1示出了根據(jù)一個實(shí)施方式的多晶片承載器，其并非被構(gòu)造用于掩模處理。
[0016]圖2A-2E示出了根據(jù)各個實(shí)施方式的具有用于雙掩模的裝置的多晶片承載器的視圖。
[0017]圖3示出了外掩模的實(shí)施方式，內(nèi)掩模被嵌套在其中。
[0018]圖4為根據(jù)一個實(shí)施方式的框架、外掩模和內(nèi)掩模的放大部分的截面。
[0019]圖4A示出了另一實(shí)施方式，其可被用于例如在晶片的背面上形成觸點(diǎn)圖案。
[0020]圖5示出了用于在邊緣隔離中使用的內(nèi)掩模的實(shí)施方式。
[0021]圖6示出了單一晶片承載器的實(shí)施方式。
[0022]圖7示出了外掩模的實(shí)施方式，該圖是從下側(cè)觀察的。
[0023]圖8示出了用于支撐內(nèi)掩模和外掩模的頂部框架的實(shí)施方式。
[0024]圖9示出了用于在晶片中產(chǎn)生多個孔的內(nèi)掩模的實(shí)施方式。
[0025]圖10示出了用于與圖9的掩模一起使用的基座的實(shí)施方式。
[0026]圖1OA示出了呈具有彈簧加載的對正銷的靜電卡盤形式的基座的實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】