[发明专利]利用可拆除掩模处理基板的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求分别于2008年6月30日和2009年5月6日提交的序列号为61/077,054和61/176,003的美国临时申请的优先权权益，其整体公布内容通过引用方式结合于此。

技术领域

本发明涉及基板的处理，具体地，涉及用于处理制造成用作光电池的基板。

背景技术

基板处理工具被用来由用诸如半导体晶片、玻璃、不锈钢等材料制成的基板制造硬盘、半导体计算机芯片、太阳能电池板等等。典型地，基板处理工具包括执行使基板改性的各种处理的多个基板室，诸如沉积、清洗、蚀刻、加热/冷却等处理。虽然在半导体制造领域中仅在基板的选定部分上执行诸如沉积和蚀刻的所述各种处理步骤，但是在硬盘和太阳能电池处理中，通常在基板的整个表面上执行所述处理。

例如，已知在半导体处理领域中通过在基板的表面上形成掩模来勾划出各个电路元件的轮廓。掩模通常由光刻胶制成，光刻胶经受辐射和显影来形成期望图案。之后在腔室中处理基板以便将图案转印于基板的选定层，有时也首先将图案转印于第二硬掩模上。之后，去除掩模并对基板的表面进行清洁以备用于下一个掩模。由于通过重复地形成和去除各种图案的掩模而在基板上形成各种层，因此重复多次该程序。应该理解的是，虽然在半导体领域中所述掩模的使用是必不可少的，但却显著增加了制造半导体电路所需的时间和成本。

另一方面，在硬盘和太阳能电池制造中，通常不形成独立的电池(cell)，而是将各个层形成在整个基板上，从而产生各种材料的叠层，所述各种材料分别起到磁存储器或光电池的作用。例如，在大多数太阳能电池中，所述各个层通常包括后触点层、吸收层(例如，p-型)、互补层(该互补层通常备称作缓冲层或窗层(例如，n-型))、透明顶触点层、以及保护和/或抗反射层。例如，当制造铜-铟-镓-硒化物(CIGS)太阳能电池时，后导体层(诸如钼)首先形成在基板上，接着是一层p-型CIGS层，然后是n-型缓冲层(例如，硫化镉CdS)，再之后是透明的导电层(例如氧化锌ZnO或氧化铟锡ITO)。

由于太阳能电池的结构，所以选为顶部导电层的材料通常具有高电阻。因此，为了增强来自于电池的集电(current collection)，在叠层的顶部上形成更高导电性材料的图案或栅板(grid)。该顶部栅板通常使用丝网印刷或喷墨型印刷技术用导电膏(银膏)制成。然而，期望改进技术以便能够制造出与使用印刷技术相比具有更高质量和更低电阻系数的图案化导电层。

另外，在某个太阳能电池结构中，在基板的边缘处在底部导电层与顶部导电层之间有时会不小心形成短路或分流(shunt)。对于CIGS薄膜太阳能电池来说这个问题尤为难以解决。现有技术中用于消除所述分流的方法包括湿浴蚀刻(wet bath etching)、成批等离子蚀刻(batch plasma etching)、以及激光划线。在湿式蚀刻方法中，晶片被放置在浸槽(bath)中的酸性溶液的表面上，在浸槽中制造小波动，以使酸性溶液接触晶片并且液体的表面张力对晶片的后表面提供均匀的蚀刻。在成批蚀刻方法中，晶片像硬币那样被堆叠在一起并被放置在桶型蚀刻器中，以使得堆叠晶片仅在周边被蚀刻。在激光划线方法中，使用激光束几乎在晶片的边缘处划出凹槽。然而，期望提供能够对边缘分流提供更好解决方法的技术。

发明内容

本发明的以下摘要内容被包括进来以便提供对于本发明的一些方面和特征的基本理解。此摘要内容不是对本发明的详尽概述，因此该发明内容就不应该被认为具体确定本发明的关键或重要的要素，或不应认为其限定了本发明的范围。其唯一目的是以一种简化的形式来呈现本发明的一些概念，并且作为下面出现的更详细描述的前序部分。

根据本发明的一个方面，提供了能够使用可拆除掩模在基板上处理图案化层的装置和方法。与掩模直接形成在基板上的现有技术不同，根据本发明的方面，掩模独立于基板而形成。在使用期间，掩模被定位成与基板靠近或与基板相接触，从而仅露出部分基板以进行处理，例如，沉积、溅射、蚀刻等。一旦完成了处理，则掩模从基板上被移走并可被丢弃或用于另一个基板。该掩模可循环用于给定数量的基板，而后被移除以便清洁或处置。

根据本发明的一个方面，掩模由诸如不锈钢的硬质材料制成，并且在待形成在基板上的图案形状中具有开口。掩模以接触或靠近表面的方式被放置在基板的表面上，并且执行溅射以便通过掩模中的开口将材料沉积在基板的表面上。在每个基板上沉积之后或在多个基板上沉积之后可丢弃或清洁掩模。