用于制造太阳能电池的双掩模装置的制造方法
【专利说明】用于制造太阳能电池的双掩模装置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求享有2012年4月19日提交的美国临时申请序列号61/635，804和2012年4月26日提交的美国临时申请序列号61/639，052的优先权益，这些申请的全部公开内容通过引用被合并于此。
技术领域
[0003]本申请涉及掩蔽制造，诸如在太阳能电池的制造中利用掩模的掩蔽制造。
【背景技术】
[0004]在太阳能电池的各个制造阶段期间，可能期望的是使用掩模以便遮挡太阳能电池的一些部分免受特定的制造过程。例如，掩模可以被用于触点的形成或用于边缘排除以便防止电池的分流(shunting)。也即，对于在正面和背面上具有触点的电池来说，用于形成触点的材料可能被沉积在晶片的边缘上并且分流该正面和背面触点。因此，至少在该正面或背面触点的制造期间使用掩模来排除电池的边缘是可取的。
[0005]如同另一例证，对于娃太阳能电池的制造而言，在背表面上沉积覆层金属(blanket metal)以充当反光镜和电导体是值得期望的。该金属通常为销，但该覆层金属可以是出于多个理由(诸如成本、传导性、可焊性、等等)而被使用的任何金属。沉积的膜厚度可以从非常薄(例如，大约1nm)到高达非常厚(例如，2-3um)。然而，有必要防止覆层金属包裹在硅晶片的边缘周围，因为这将产生太阳能电池的前表面和后表面之间的阻性连接，即，分流。为防止这种连接，晶片背面边缘上的排除区域可以被形成。该排除区域的典型尺度为小于2mm宽，但优选是尽可能细地形成该排除区域。
[0006]产生该排除区域的一种方法是通过使用掩模；然而，利用掩模有着很多挑战。由于太阳能产业的高度竞争的性质，掩模必须制造起来很便宜。而且，由于太阳能制造装备的高产出量(通常每小时1500-2500件电池)，掩模必须在高产量的制造中使用起来快速而容易。而且，由于掩模是被用来防止膜沉积在晶片的某些部分上的，因此其必须能够吸收和容纳沉积物积累。此外，由于膜沉积是在升高的温度下完成的，因此该掩模必须能够在升高的温度下(例如，高达350°C)正确地发挥作用，同时仍能精确地维持排除区域的宽度，同时适应因热应力而致的基片翘曲。
【发明内容】
[0007]下列
【发明内容】
被包括以便提供对本发明的一些方面和特征的基本理解。此
【发明内容】
不是对本发明的宽泛概述，并且同样地，其并不意在特别地识别本发明的关键或关键性要素、或者描绘本发明的范围。其唯一的目的是作为在下面呈现的更详细说明的序言而以简化的形式呈现本发明的一些概念。
[0008]本发明的各实施方式通过使用双掩模装置而解决了使用掩模的以上问题。两部分式掩蔽系统被构造用于掩蔽半导体晶片，并且包括:内掩模，其由平坦的金属片构成，所述金属片具有暴露晶片的将被处理的一些部分的孔口 ；和，外掩模，其被构造用于放置在所述内掩模上面并掩蔽所述内掩模，所述外掩模具有尺寸和形状类似于晶片的尺寸和形状的敞开式切口，所述外掩模具有大于所述内掩模厚度的厚度。掩模框架可以被构造成支撑所述内掩模和外掩模，使得所述外掩模被夹在所述掩模框架和所述内掩模之间。在其中所述双掩模装置被用于边缘隔离的一个实例中，所述内掩模中的敞开式切口具有略小于晶片的尺寸，使得当所述内掩模被置于晶片上时，所述内掩模覆盖晶片的外周边缘，并且所述外掩模中的敞开式切口略小于所述内掩模中的敞开式切口。顶部框架承载器可以被用来保持所述内掩模和外掩模并且使所述内掩模和外掩模固定至所述晶片基座。
[0009]上掩模或外掩模可以由薄的(例如，大约0.03”)铝、钢或其它类似材料制成，并且被构造成与基片承载器配合。内掩模由非常薄的(例如，大约0.001到0.003”)平坦钢片、或其它磁性材料制成，并且被构造成被嵌套在所述外掩模内。
[0010]根据另外的实施方式，提供了用于在处理期间支撑晶片的装置，其包括:晶片承载器或基座，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围支撑晶片并将晶片限制至预定位置的凹部；内掩模，其被构造用于放置在所述凸起式框架的顶部上，所述内掩模具有孔口配置，所述孔口配置被构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，其被构造用于放置在所述凸起式框架上面在所述内掩模的顶部上，所述外掩模具有被构造成部分地覆盖所述内掩模的单一开口。顶部框架承载器可以被用来保持所述内掩模和外掩模并且使所述内掩模和外掩模固定至所述晶片基座。
[0011]复数个磁体被设置在所述基座中并且完全在所述框架周围或者完全在所述基座的整个表面的下方并且直接在晶片下面以N-S-N-S-N的极性交替。所述外掩模和内掩模被设计成仅通过磁性力而被保持至所述框架，以便允许容易和快速地装载和卸载基片。
[0012]掩模组件可从所述晶片承载器和支撑框架移除以便将基片装载至所述承载器中。所述外掩模和内掩模都作为所述掩模组件的一部分而被升起。一旦晶片位于所述承载器上在所述晶片凹穴中，所述掩模组件就被向下降回到所述承载器上。所述内掩模叠盖住所述晶片的顶表面。所述承载器框架中的各磁体将所述内掩模向下牵引至与所述基片密切接触。这在晶片的边缘上形成了紧密的顺应性密封。所述外掩模被设计为防止在薄的顺应性内掩模上沉积。如上面所阐明的，沉积过程可能导致内掩模发热，从而导致该掩模翘曲且松开与晶片的接触。如果该掩模松开与晶片的接触，那么金属膜将沉积在基片晶片的表面上的排除区域中。所述凹穴和由各磁体产生的摩擦力保持着所述基片和掩模免于在传输和沉积期间相对于彼此运动，并且所述外掩模防止膜沉积在所述内掩模上并防止所述内掩模翘曲。
[0013]所述掩模组件可通过使用真空承载器交换器而从具有所述承载器的系统中被周期性地移除。所述承载器交换器为具有承载器传输机构的便携式真空外壳。其允许各承载器“在运行中(on the fly)”被交换，而无需停下该系统的连续操作。
【附图说明】
[0014]被并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图，例证了本发明的各实施方式，并且与本说明书一起，用来解释和示出本发明的原理。这些图意在以图解的方式示出各示例性实施方式的主要特征。这些图不意在描绘各实际实施方式的每个特征及所描绘的元件的相对尺寸，并且未按比例绘制。
[0015]图1示出了根据一个实施方式的多晶片承载器，其并非被构造用于掩模处理。
[0016]图2A-2E示出了根据各个实施方式的具有用于双掩模的装置的多晶片承载器的视图。
[0017]图3示出了外掩模的实施方式，内掩模被嵌套在其中。
[0018]图4为根据一个实施方式的框架、外掩模和内掩模的放大部分的截面。
[0019]图4A示出了另一实施方式，其可被用于例如在晶片的背面上形成触点图案。
[0020]图5示出了用于在边缘隔离中使用的内掩模的实施方式。
[0021]图6示出了单一晶片承载器的实施方式。
[0022]图7示出了外掩模的实施方式，该图是从下侧观察的。
[0023]图8示出了用于支撑内掩模和外掩模的顶部框架的实施方式。
[0024]图9示出了用于在晶片中产生多个孔的内掩模的实施方式。
[0025]图10示出了用于与图9的掩模一起使用的基座的实施方式。
[0026]图1OA示出了呈具有弹簧加载的对正销的静电卡盘形式的基座的实施方式。
【具体实施方式】