用于半导体处理的掩膜对准系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及半导体处理系统的领域，尤其涉及用于离子注入器的掩模对准系统。
【背景技术】
[0002]离子注入为用于将更改导电性的杂质引入到半导体工件中的技术。在离子注入期间，在离子源室中使所要杂质材料离子化，使离子加速以形成指定能量的离子束，且将所述离子束集中并导向位于处理室中的工件的表面。所述离子束中的高能离子穿透到工件材料的主体中且嵌入到材料的晶格中以形成具有所要导电性的区域。
[0003]太阳电池制造产业的两个问题为制造产量和太阳电池效率。太阳电池效率为太阳电池能够转换为电力的太阳能的量的量度，且与制造太阳电池的精确度紧密相关。随着技术的进步，可能需要较高太阳电池效率以在太阳电池制造产业中保持竞争性。因此，极其需要在维持或提高制造产量的同时提高精确度。
[0004]离子注入已证明为用于以精确方式对太阳电池掺杂的可行方法。使用离子注入移除现有技术所需要的处理步骤(例如，扩散炉)。举例来说，如果使用离子注入来取代炉扩散，那么可移除激光边缘隔离步骤，这是因为离子注入将仅对所要表面掺杂。除了移除处理步骤之外，还使用离子注入示范较高电池效率。离子注入还提供执行太阳电池的整个表面的毯覆式注入或仅太阳电池的部分的选择性(或图案化)注入的能力。在高产量下使用离子注入的选择性注入避免用于炉扩散的昂贵且耗时的光刻或图案化步骤。选择性注入还实现新太阳电池设计。
[0005]在一些状况下，针对某些类型的太阳电池的注入，可需要微米级精确度以实现必要的几何结构和容差。举例来说，选择性发射极(selective emitter, SE)和交叉指型背侧触点(interdigitated backside contact，IBC)太阳电池具有仅分开几微米的掺杂区域。如果掩模用于在离子注入期间在工件中产生这些掺杂区域，那么所述区域的位置通过掩模的放置和掩模的尺寸和/或几何结构来表示。掩模可能因此需要多次相对于所要位置以小于约20微米到40微米的误差放置以可靠地符合制造规格。否则，因为工件的制造中所使用的所要工艺或后续工艺可能未适当地进行对准，所以工件可能不会起作用。
[0006]对制造太阳电池的精确度、可靠性和速度的任何改进对于全世界的太阳电池制造商将为有益的，且可加速将太阳电池用作替代能源。
【发明内容】
[0007]根据本发明，提供一种促进离子注入掩模与将被注入的工件的精确且可重复的对准的掩模对准系统。
[0008]根据本发明的掩模对准系统的示范性实施例可包含掩模框架，所述掩模框架具有松散地连接到所述掩模框架的多个离子注入掩模。掩模框架可设有形成在其中的多个框架对准空腔，且每一掩模可设有形成在其中的多个掩模对准空腔。所述系统还包含用于固持将被注入的多个工件的压板。所述压板可设有多个掩模对准销和多个框架对准销，所述多个掩模对准销和所述多个框架对准销经配置以分别啮合所述掩模对准空腔和所述框架对准空腔。所述掩模框架可降低到所述压板上，其中所述框架对准空腔移动成与所述框架对准销对齐以在所述掩模与所述工件之间提供粗略对准。所述掩模对准空腔可接着移动成与所述掩模对准销对齐，进而将每一个别掩模移位成与相应工件精确对准。
[0009]根据本发明的用于对准离子注入掩模与工件的示范性方法可包含以下步骤:将具有多个掩模的掩模框架降低到固持多个工件的压板上，其中所述掩模可移动地连接到所述掩模框架；将所述掩模框架的框架对准空腔移动成与所述压板上的对应框架对准销对齐，进而将所述掩模与所述工件粗略对准；以及将所述掩模的掩模对准空腔移动成与所述压板上的对应掩模对准销对齐，进而将每一掩模移位成与相应工件精确对准。
【附图说明】
[0010]图1为说明根据本发明的示范性掩模对准系统的横截面侧视图。
[0011]图2为说明本发明的掩模对准系统的示范性压板的俯视图。
[0012]图3为说明本发明的掩模对准系统的示范性掩模的部分俯视图。
[0013]图4为说明本发明的掩模对准系统的示范性掩模组装件的仰视图。
[0014]图5为说明根据本发明的示范性掩模对准系统的另一横截面侧视图。
[0015]图6为说明根据本发明的用于对准掩模的示范性方法的流程图。
[0016]图7为说明根据本发明的转移装置中的示范性掩模框架的透视图。
[0017]图8A到图SC为说明根据本发明的掩模框架转移到压板上的一系列示意图。
【具体实施方式】
[0018]现将在下文中参看附图来更全面地描述根据本发明的掩模对准系统和方法，附图中示出了所述系统和方法的优选实施例。然而，所述系统和方法可按许多不同形式体现且不应视为限于本文中阐述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本发明将为详尽且完整的，且将向所属领域的技术人员全面地传达所述系统和方法的范围。在附图中，相似参考数字始终指相似元件。
[0019]虽然在本文中结合离子注入器和相关联的离子注入工艺而描述本发明的掩模对准系统，但预期掩模对准系统可类似地实施在各种其它系统和工艺(例如，太阳电池或半导体的制造中可涉及的系统和工艺)中。另外，当结合太阳电池的注入而描述本文中所揭示的示范性离子注入器时，应理解，提供此揭示仅是用于说明性目的，且离子注入器可类似地实施以用于其它类型的工件的注入，所述工件包含(但不限于)半导体晶片、发光二极管(light emitting d1de，LED)、绝缘体上娃(silicon-on-1nsulator，SOI)晶片和其它此类组件。
[0020]图1说明根据本发明的掩模对准系统100的示范性实施例(下文中，称为“系统100”)的部分横截面侧视图。系统100可包含:压板102，用于支撑一个或多于一个工件104 (例如，太阳电池、晶片等)；承载器106，可至少部分将工件104紧固和/或对准在压板102上；以及掩模组装件108，用于促进工件104的选择性离子注入。掩模组装件108可包含从掩模框架112悬垂的一个或多于一个掩模110，如下文进一步描述。
[0021]图2说明系统100的压板102的俯视图。压板102可包含多个卡盘114，卡盘114中的每一个可经配置以在工件104的离子注入期间紧固地夹持或固持个别工件104。在一个非限制性示范性实施例中，卡盘114可为静电卡盘。压板102可包含16个卡盘114的正方形4X4矩阵，如图2所示。然而，预期卡盘114的数量和配置可变化，而不偏离本发明。
[0022]压板102可还包含围绕卡盘114而定位的多个掩模对准销116。掩模对准销116可经设置以促进掩模组装件108的每一掩模110与压板102上的相应卡盘114和工件104的精确对准，如下文将进一步描述。在所说明的实施例中，每一卡盘114由三个掩模对准销116围绕，其中两个掩模对准销116设置为邻近于每一卡盘114的第一条边，且一个掩模对准销116设置为邻近于每一卡盘114的第二条边。应了解，掩模对准销116的数量和位置可与所说明的实施例中所展示的数量和位置不同，而不偏离本发明。举例来说，掩模对准销116可由碳化硅或任一其它足够耐久且耐热的材料形成。
[0023]压板102可还包含设置为邻近于压板102的周边的若干框架对准销118。框架对准销118可促进掩模框架112与压板102的初始对准，如下文将进一步描述。在所说明的实施例中，压板102包含三个框架对准销118，其中一个框架对准销118设置为邻近于压板102的三条边中的一边。然而，应了解，压板102上的框架对准销118的数量和位置可不同，而不偏离本发明。
[0024]图3为说明掩模组装件108的掩模框架112的一部分和掩模110中的一个的部分俯视图。应理解，图3所示的掩模110代表掩模组装件108的