CN103426788A - 在集成系统中制作半导体器件及调节基板温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种在集成系统中制作半导体器件及调节基板温度的方法，所述集成系统为真空处理集成系统，在制作半导体器件的方法中，在具有第一温度的第一处理腔室中对基板进行第一处理之后，将基板置于具有第二温度的第二处理腔室中，然后向第二处理腔室中通入热传导气体以使其压力达到预设压力，并使第二处理腔室保持在预设压力内一段时间，在热传导气体的作用下基板的热量可被带走以对基板进行降温，或者基板的热量得以补充以对基板进行升温，从而可在不使用冷却腔室的前提下将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度，从而可以确保半导体器件在制作过程中第二处理工艺的可重复性和稳定性。

Description

在集成系统中制作半导体器件及调节基板温度的方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种调节基板温度的方法；另外，本发明还涉及一种在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法。

背景技术

半导体器件制造就是在基板（如硅片）上执行一系列复杂的化学或物理处理，简而言之，这些处理可以分为四大基本类：薄膜制作、光刻、刻蚀、掺杂。在一个半导体设备中对基板进行处理之后，往往需将基板运送至另一个半导体设备中，以对基板进行下一步的处理，直至半导体器件形成。为缩减半导体器件的制作时间、节省半导体器件制造设备所占的物理空间，某些半导体器件可在真空处理集成系统中制作完成。所述真空处理集成系统至少包括两个用于对基板进行处理的处理腔室、一个用于在真空环境下传送基板的传输腔，利用所述处理腔室对所述基板进行所述处理之前，需使处理腔室保持在真空状态，所述传输腔中设有多个用于夹持基板的机械手以在真空环境下传送基板。利用所述真空处理集成系统制作半导体器件的过程中，有时会在第一温度下对基板进行处理，然后将基板传送至具有第二温度的处理腔室中，以对基板进行第二处理。所述第一温度、第二温度并不相等，即第一温度大于或小于第二温度。在这种情形下，为保证基板具有较佳的处理质量、且能更精确的控制基板的第二处理工艺参数，需对基板的温度进行调节，即对基板进行降温或升温处理，以使基板由第一温度调节至第二温度。基板的温度调节方法有多种，然而，现有温度调节方法往往存在诸多不足之处，如温度调节时间长、需使用专门的冷却腔室等等。

以PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子增强化学气相沉积）集成系统为例，它是一种应用非常广泛的真空处理集成系统，其包括：至少两个利用PECVD工艺在基板上沉积薄膜的处理腔室、一个用于在真空环境下传送基板的传输腔，两个处理腔室分别为第一处理腔室、第二处理腔室，在位于第一处理腔室的基板上形成一层薄膜之后，利用传输腔中的机械手将基板传送至第二处理腔室，以在基板上形成另一层薄膜。PECVD是等离子体增强化学气相沉积的简称，它是通过反应气体的等离子放电来产生活性基团以促进薄膜生成的沉积技术，它能显著降低化学气相沉积（CVD）反应的温度，使某些原本需要在高温条件下才能进行的CVD镀膜反应可以在较低温度下进行。PECVD的主要优点是适合在低温条件下制备大面积的薄膜，且可以制得优质的半导体薄膜或介质薄膜，因此，近年来它在薄膜太阳能电池、平板显示器等领域获得了广泛的应用。

以非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的制作为例，可将基板（如玻璃基板）置于PECVD集成系统的第一处理腔室中并在基板上形成一层光电转换层薄膜，如非晶硅（amorphous silicon，a-Si）薄膜，然后，利用传输腔中的机械手将基板置于保持在真空环境下的第二处理腔室中，并在基板上形成另一层光电转换层薄膜，如微晶硅（microcrystalline silicon，μ-Si）薄膜，以形成非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池的发电层。

在太阳能电池领域中，一般非晶硅薄膜的工艺温度即第一处理腔室的温度为170℃~300℃，而微晶硅薄膜的工艺温度即第二处理腔室的温度为130℃~190℃，且非晶硅薄膜的工艺温度大于微晶硅薄膜的工艺温度。假定第一处理腔室所需的温度为200℃、第二处理腔室所需的温度为160℃，在基板上沉积非晶硅薄膜之后，基板的温度与第一处理腔室的温度相等，利用传输腔中的机械手将形成有非晶硅薄膜的基板传送至第二处理腔室中时，基板的温度会大于第二处理腔室的温度。如果在基板的温度还没有降低至第二处理腔室的温度时即开始在基板上沉积微晶硅薄膜，会使微晶硅薄膜的质量很不稳定，而且，在这种条件下沉积微晶硅薄膜时基板的温度并不能总是保持在一稳定值，会影响微晶硅薄膜沉积工艺的可重复性和稳定性。

因此，在基板上沉积微晶硅薄膜之前，需对基板进行降温处理，以将基板的温度降低至微晶硅薄膜沉积所需的工艺温度。一般可利用以下几种方法来对基板进行降温处理：

方法一：传输腔中的机械手将基板从用于沉积非晶硅薄膜的第一处理腔室中拿出来之后，使基板在机械手上自然冷却一段时间，直至基板的温度达到微晶硅薄膜沉积所需的工艺温度，然后，将基板传送至用于沉积微晶硅薄膜的第二处理腔室中。

方法二：传输腔中的机械手将基板从用于沉积非晶硅薄膜的第一处理腔室中拿出来之后，将基板传送至专门的冷却腔室中，冷却腔室中的冷却系统可以控制基板的冷却时间，当基板的温度达到微晶硅薄膜沉积所需的工艺温度时，再将基板传送至用于沉积微晶硅薄膜的第二处理腔室中。

方法三：传输腔中的机械手将基板从用于沉积非晶硅薄膜的第一处理腔室中拿出来之后，将基板直接传送至用于沉积微晶硅薄膜的第二处理腔室中，使基板自然冷却至微晶硅薄膜沉积所需的工艺温度。

然而，上述几种方法均存在诸多缺点：方法一、方法三中基板在真空环境下自然冷却，不仅冷却时间长，严重影响了PECVD集成系统的产能，而且方法一还会长时间占用传输腔中的机械手，有可能会造成机械手不够用的后果，进而造成传输腔成为薄膜太阳能电池制作工艺的瓶颈；方法二中基板在专门的冷却腔室中冷却，不仅需在PECVD集成系统中增设新的腔室、增加设备成本，而且，如果机械手由于被占用而不能及时将冷却好的基板传送走，将会导致基板的温度小于微晶硅薄膜沉积所需的工艺温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法，以在不使用冷却腔室的前提下将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度，从而可以确保半导体器件在制作过程中处理工艺的可重复性和稳定性。

本发明的另一目的是提供一种调节基板温度的方法，以在不使用冷却腔室的前提下将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度。

为实现上述目的，本发明提供了一种在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法，所述集成系统包括用于在第一温度下对基板进行第一处理的第一处理腔室、用于在第二温度下对基板进行第二处理的第二处理腔室，所述方法包括：

将基板置于所述第一处理腔室中，对所述基板进行所述第一处理；

将经过所述第一处理的基板置于所述第二处理腔室中，向所述第二处理腔室中通入热传导气体，控制所述第二处理腔室的压力达到预设压力；

使所述第二处理腔室的压力保持在所述预设压力内一段时间，然后对所述基板进行所述第二处理。

可选地，所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。

可选地，所述热传导气体至少为对基板进行所述第二处理所需气体的一部分。

可选地，所述热传导气体为对基板进行所述第二处理所需气体，所述预设压力与在所述第二处理腔室中对基板进行所述第二处理所需压力相同。

可选地，所述集成系统还包括传输腔，所述第一处理腔室、第二处理腔室连接所述传输腔，所述基板在第一处理腔室中经过所述第一处理之后通过所述传输腔传送到所述第二处理腔室。

可选地，所述真空处理集成系统为PECVD集成系统，所述第一处理腔室用于在所述第一温度下沉积非晶硅薄膜，所述第二处理腔室用于在所述第二温度下沉积微晶硅薄膜。

可选地，所述基板为玻璃基板。

可选地，所述热传导气体为氢气。

可选地，所述预设压力为2mbar~6mbar。

可选地，所述预设压力为4mbar~6mbar。

可选地，所述热传导气体的流量为40slm~140slm。

为实现上述另一目的，本发明提供了一种调节基板温度的方法，包括：

将具有第一温度的基板置于具有第二温度的处理腔室中，向所述处理腔室中通入热传导气体，控制所述处理腔室的压力达到预设压力；

使所述处理腔室的压力保持在所述预设压力内一段时间。

可选地，所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。

可选地，所述基板为玻璃基板。

可选地，所述处理腔室为真空处理腔室。

可选地，所述处理腔室为PECVD腔室。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所提供的在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法中，在具有第一温度的第一处理腔室中对基板进行第一处理之后，将基板置于具有第二温度的第二处理腔室中，然后向第二处理腔室中通入热传导气体以使其压力达到预设压力，并使第二处理腔室保持在预设压力内一段时间，在热传导气体的作用下基板的热量可被带走以对基板进行快速降温，或者基板的热量得以补充以对基板进行快速升温，另外，由于第二处理腔室始终保持在预设压力内，不仅可以使基板的温度平稳地调节至所需温度，而且可以通过控制预设压力的大小以将基板的温度精确的调整至所需温度，保证了半导体器件在制作过程中第二处理工艺的可重复性和稳定性，即基板在精确的温度条件下进行第二处理；

而且，可根据第一处理与第二处理所需时间的差距及调温成本来控制基板的调温时间，能最大限度的减少第一处理腔室或第二处理腔室的空闲等待时间，使真空处理集成系统处于连续生产的状态，从而最大程度的提高真空处理集成系统的产能；

另外，当热传导气体至少为对基板进行第二处理所需气体的一部分时，可以降低半导体器件的制作成本，当热传导气体为对基板进行第二处理所需气体，且预设压力与在第二处理腔室中对基板进行第二处理所需压力相同时，可省去第二处理的调压步骤，缩减了半导体器件的制作周期。

再者，本发明并没有在真空处理集成系统中使用专门的冷却腔室，降低了真空处理集成系统的成本，减少了传输腔中机械手的占用，保证传输腔不会成为半导体器件制作工艺的瓶颈。

本发明所提供的调节基板温度的方法可以应用在多种场合中以在不使用冷却腔室的前提下将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度，具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的流程图；

图2是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法的一个实施例中一种真空处理集成系统的第二处理腔室结构示意图；

图3是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法的一个实施例中一种真空处理集成系统的结构示意图，所述真空处理集成系统为PECVD集成系统。

具体实施方式

图1是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的流程图，如图1所示，所述半导体器件的制作方法包括：

S1：将基板置于第一处理腔室中；

S2：对基板进行第一处理；

S3：将经过第一处理的基板置于第二处理腔室中；

S4：向第二处理腔室中通入热传导气体，控制第二处理腔室的压力达到预设压力；

S5：使第二处理腔室的压力保持在预设压力内一段时间；

S6：对基板进行第二处理。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

本发明所提供的在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法中，所述真空处理集成系统包括用于在第一温度下对基板进行第一处理的第一处理腔室、用于在第二温度下对基板进行第二处理的第二处理腔室，所述制作半导体器件的方法包括：将基板置于第一处理腔室中，对基板进行第一处理；将经过第一处理的基板置于第二处理腔室中，向第二处理腔室中通入热传导气体，控制第二处理腔室的压力达到预设压力；使第二处理腔室的压力保持在预设压力内一段时间，以将基板由第一温度调节至第二温度，然后对基板进行第二处理。

对基板进行所述第一处理之前，需使第一处理腔室保持在真空状态，且使第一处理腔室保持在第一温度，然后在其它工艺参数的条件下对基板进行第一处理。第一处理之后，基板的温度也达到第一温度。然后，将基板置于第二处理腔室中。在对基板进行第二处理之前，第二处理腔室是保持在真空状态，且第二处理腔室保持在第二温度。所述第二温度与第一温度不相等，为保证基板具有较佳的第二处理质量，需将基板的温度由第一温度调至第二温度。

图2是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法的一个实施例中一种真空处理集成系统的第二处理腔室结构示意图，如图2所示，第二处理腔室200包括：进气口11；出气口12；用于支撑基板10且兼作下电极的基座13；与基座13呈相对设置的上电极14。

进气口11与进气装置15连接，以便可向第二处理腔室200中通入气体。进气口11与进气装置15之间可设置流量控制部件（MFC）16，以控制气体的流量。还可在流量控制部件16与进气口11之间设置气动阀17，当开启气动阀17时，可向进气口11通入气体，当关闭气动阀17时，可停止向进气口11通入气体。

出气口12与真空泵18连接，以调节第二处理腔室200的压力。可选地，可在出气口12与真空泵18之间设置门阀19，这样，当关闭气动阀17、门阀19时，可将进气口11、出气口12同时关闭，使第二处理腔室200的压力得以保持。可选地，还可在门阀19与真空泵18之间设置蝶形阀20，这样，当利用真空泵18抽取第二处理腔室200中的气体时，通过控制蝶形阀20的开启角度可以调节第二处理腔室200的压力。

上电极14中还可设有若干气孔（未图示），以使通入第二处理腔室200的气体均匀分布在基板10上方。

第二处理腔室200还包括加热器（未图示），以便可将第二处理腔室200的温度调整至所需的第二温度。所述加热器可设置在基座13内部，当然，所述加热器也可设置在第二处理腔室200的其它位置。

将基板10刚放入第二处理腔室200中时，第二处理腔室200的温度为第二温度，为使基板10的温度达到第二温度，由进气装置15提供热传导气体21，所述热传导气体21是指一种能将温度高的物体的热量传到温度低的物体的气体。热传导气体21经由进气口11通向第二处理腔室200中，并通过设置在上电极14中的气孔均匀分布在基板10上方。当第二处理腔室200的压力达到预设压力时，控制第二处理腔室200的压力保持在所述预设压力内一段时间：当第一温度大于第二温度即基板10的温度高于第二处理腔室200的温度时，在热传导气体21的作用下，基板10的热量可被带走以便对基板10进行快速降温；当第一温度小于第二温度即基板10的温度低于第二处理腔室200的温度时，在热传导气体21的作用下，基板10的热量可得以补充以便对基板10进行快速升温。

由于第二处理腔室200始终保持在预设压力内，不仅可以使基板10的温度平稳地调节至所需温度即第二温度，而且可以通过控制预设压力的大小以将基板10的温度精确的调整至所需温度，保证了半导体器件在制作过程中第二处理工艺的可重复性和稳定性，即基板10在精确的温度条件下进行第二处理。

当基板10的温度达到第二温度时，可以立即对基板10进行第二处理，也可以对基板10进行保温，保温一段时间之后再对基板10进行第二处理。具体的，可根据实际情况调整第二处理腔室的保温时间。

基板由第一温度调整至第二温度所需的时间可利用多种方法来控制。方法一：可以通过选择不同比热容的热传导气体以变换基板的调温时间。为减少基板的调温时间，可选择比热容相对较大的热传导气体，为增加基板的调温时间，可选择比热容相对较小的热传导气体。在本实施例中，所述热传导气体包括但不局限于氢气、氮气、氩气、氦气，且所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。与氮气、氩气、氦气相比，氢气的比热容最大，其热传导效果最佳，故优选地，所述热传导气体为氢气。另外，在根据调温时间来选择热传导气体的同时，还可根据第二处理所需的气体来选择热传导气体，即选择的热传导气体至少为对基板进行第二处理所需气体的一部分，以在将基板调整至所需温度时，可以立即关闭第二处理腔室的出气口，以继续利用此热传导气体以进行第二处理，从而降低整个半导体器件的制作成本。例如，当在基板上沉积非晶硅薄膜或微晶硅薄膜时会使用氢气、含硅气体，而恰好氢气也是一种较好的热传导气体，在这种情形下，就可选择氢气作为热传导气体，将基板调整至第二温度后，继续向第二处理腔室中通入含硅气体（有需要的话还需通入部分氢气），以形成非晶硅薄膜或微晶硅薄膜。

方法二：可以通过选择不同的预设压力以变换基板的调温时间。为减少基板的调温时间，可选择相对较大的预设压力；为增加基板的调温时间，可选择相对较小的预设压力。另外，当热传导气体为对基板进行第二处理所需的全部气体时，在根据调温时间来选择预设压力时，还可根据第二处理所需的压力来选择预设压力，以在控制调温时间的同时还可同时省去第二处理的调压步骤，缩减了半导体器件的制作周期。例如，对基板进行第二处理时，第二处理腔室的所需压力为2.5mbar时，可向第二处理腔室中通入第二处理所需的气体，并使第二处理腔室的压力保持在2.5mbar一段时间，当基板的温度达到第二温度后，再设置第二处理所需的其它工艺条件（如施加射频电压），以对基板进行第二处理。

理论上来讲，基板由第一温度调整至第二温度所需的时间越短越好。但是，调温速度太快的话，会使用较多的热传导气体，导致调温成本较高；另外，第一处理与第二处理所需的时间有可能存在差别，如果调温速度太快或太慢的话，有可能会导致第一处理腔室或第二处理腔室的空闲等待时间较长，以致影响真空处理集成系统的产能。因此，综合考虑上述因素，需根据第一处理与第二处理所需时间的差距及调温成本来控制基板调温时间，以最大限度的减少第一处理腔室或第二处理腔室的空闲等待时间，使真空处理集成系统处于连续生产的状态，从而最大程度的提高真空处理集成系统的产能。需说明的是，本领域技术人员应当知晓，在基板的调温过程中，应当控制第二处理腔室不会设置在其它工艺参数条件（如施加有射频电压）下，以避免热传导气体与基板发生反应。

继续参图2所示，当第二处理腔室200的压力达到预设压力时，控制第二处理腔室200的压力保持在所述预设压力的方法至少包括两种：方法一、在向第二处理腔室200通入热传导气体21的同时，利用真空系统18从出气口12抽取第二处理腔室200中的气体，并保证第二处理腔室200的压力始终保持在预设压力；方法二、向第二处理腔室200中通入热传导气体21之前，可关闭第二处理腔室200的出气口12，这样，当第二处理腔室200的压力达到预设压力之后，可停止继续向第二处理腔室200中通入热传导气体，使第二处理腔室200的压力得以保持。与方法一相比，方法二能使用相对较少的热传导气体，降低了调温成本。

所述真空处理集成系统还包括用于在真空环境下传送基板的传输腔，所述第一处理腔室、第二处理腔室连接所述传输腔，这样可利用传输腔中的机械手将基板从进片腔传送至具有第一温度的第一处理腔室中，以对基板进行第一处理。第一处理之后，利用传输腔中的机械手将基板传送至第二处理腔室中，以调节基板的温度。

所述第一处理、第二处理可以是干法刻蚀、沉积等半导体制作工艺，所述沉积包括化学气相沉积（chemical vapor deposition，简称CVD）。

本发明中所述基板可以是常规的半导体衬底，如硅衬底、硅锗衬底、绝缘体上硅（silicon on insulator，简称SOI）衬底等等，所述半导体衬底上可以已形成有半导体器件，如晶体管、电容、电阻、整流器等；所述基板还可以是太阳能电池基板，如玻璃基板、塑料、金属、不锈钢等，所述太阳能电池基板上可以已形成有太阳能电池的部分结构，如用作电极的透明导电氧化物（transparent conductive oxide，简称TCO）层、光电转换层（photoelectric layer）等；所述基板还可以是液晶显示设备基板，如玻璃基板等等，所述液晶显示设备基板上可以已形成有液晶显示设备的部分结构，如透明导电氧化物（transparent conductive oxide，简称TCO）层、薄膜晶体管（thin film transistor，简称TFT）、二极管（diode）等。当然，所述基板并不局限于本实施例，它还可以是其它适于对其实施半导体工艺的基板，在此不一一举例。

本发明中所述真空处理集成系统的所述第一处理腔室、第二处理腔室的数量可为一个或一个以上，以便可在真空处理集成系统中同时对多个基板进行处理，以提高真空处理集成系统的产能。另外，第一处理腔室、第二处理腔室的数量可以相等也可以不相等，需根据第一处理、第二处理所需的时间来调整第一处理腔室与第二处理腔室的数量比，以最大程度的优化第一处理腔室与第二处理腔室的工艺配比：当第一处理的时间小于第二处理的时间时，可使第二处理腔室的数量大于第一处理腔室的数量；当第一处理的时间大于第二处理的时间时，可使第一处理腔室的数量大于第二处理腔室的数量。

本发明中所述真空处理集成系统还可包括其它腔室，如第三处理腔室、第四处理腔室……进片腔、出片腔。所述第三处理腔室、第四处理腔室……分别用于对基板进行第三处理、第四处理……，所述进片腔用于放置运送至真空处理集成系统的基板，所述出片腔用于放置经过真空处理集成系统处理的基板，所述传输腔还与所述第三处理腔室、第四处理腔室……进片腔、出片腔等连接，以便可将基板传送到真空处理集成系统的预定位置。进行所述第二处理之后，可利用传输腔中的机械手将基板传送至真空处理集成系统中的其它腔室中，以对基板进行其它的处理，然后再将基板传送至出片腔中；第二处理之后，也可直接将基板传送至出片腔中。形成的所述半导体器件可以是集成电路的一部分，还可以是液晶显示设备或太阳能电池。

鉴于PECVD的主要优点是适合在低温条件下制备大面积的薄膜，且可以制得优质的半导体薄膜或介质薄膜，且近年来它在薄膜太阳能电池领域获得了广泛的应用，故在本实施例中以制作薄膜太阳能电池的PECVD集成系统为例，对在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法作具体介绍。图3是本发明在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法的一个实施例中一种真空处理集成系统的结构示意图，所述真空处理集成系统为PECVD集成系统，如图3所示，所述PECVD集成系统1包括第一处理腔室100、第二处理腔室200，第一处理腔室100用于在第一温度下沉积非晶硅薄膜，第二处理腔室200用于在第二温度下沉积微晶硅薄膜。PECVD集成系统1还包括进片腔300、出片腔400、用于在真空环境下传送基板的传输腔500，进片腔300用于放置运送至PECVD集成系统1的基板，出片腔400用于放置经过PECVD集成系统1处理的基板，传输腔500中设有多个用于夹持基板的机械手，传输腔500与第一处理腔室100、第二处理腔室200、进片腔300、出片腔400连接，以便可将基板由进片腔300传送至第一处理腔室100中，以在基板上沉积非晶硅薄膜，再由第一处理腔室100传送至第二处理腔室200中，以在基板上沉积微晶硅薄膜，再由第二处理腔室200传送至出片腔400中。

一般情况下，非晶硅薄膜的沉积时间为25min~35min，而微晶硅薄膜的沉积时间为50min~70min，即微晶硅薄膜的沉积时间一般为非晶硅薄膜沉积时间的两倍。为使在基板上形成非晶硅薄膜之后基板可直接传送至第二处理腔室200中以接着形成微晶硅薄膜，从而增加PECVD集成系统1的产能，PECVD集成系统1中第一处理腔室100与第二处理腔室200的数量比为1:2。

所述基板是太阳能电池基板，如玻璃基板、塑料、金属、不锈钢等等，所述太阳能电池基板上可以已形成有太阳能电池的部分结构，如用作电极的透明导电氧化物（transparent conductive oxide，简称TCO）层、光电转换层（photoelectric layer）等。

利用传输腔500中的机械手将基板从进片腔300传送至具有第一温度的第一处理腔室100中，所述第一温度为170℃~300℃，第一处理腔室100的结构可参考图2。然后，可向第一处理腔室100中通入含硅气体（如SiH₄）及H₂，并向第一处理腔室100的上电极、下电极施加高频电源，以在基板上形成非晶硅薄膜。沉积完非晶硅薄膜之后，基板的温度也为第一温度。

接着，利用传输腔500中的机械手将基板从第一处理腔室100中传送至具有第二温度的第二处理腔室200中，所述第二温度为130℃~190℃，且通常非晶硅薄膜沉积的温度高于微晶硅薄膜沉积的温度，因此，需对基板进行降温处理。

如图2所示，进气装置15提供热传导气体21，所述热传导气体21经由进气口11通向第二处理腔室200中。在本实施例中，热传导气体21包括但不局限于氢气、氮气、氩气、氦气，且热传导气体21至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。与氮气、氩气、氦气相比，氢气的比热容最大，其热传导效果最佳，故优选地，所述热传导气体为氢气；而且，沉积微晶硅薄膜所需的气体也包括氢气，这样，当选择氢气作为热传导气体将基板的温度调整至沉积微晶硅薄膜所需的温度时，可以立即关闭第二处理腔室的出气口，以继续利用第二处理腔室中的氢气，以在基板的非晶硅薄膜上形成微晶硅薄膜，节省了半导体器件的制作成本。当然，也可选择氮气、氩气、氦气作为热传导气体，但基板所需的降温时间会加长。

当第二处理腔室200的压力达到预设压力时，控制第二处理腔室200的压力保持在所述预设压力内一段时间。具体的，可根据实际情况调整第二处理腔室的保温时间。发明人经过试验证明，当热传导气体为氢气，且使第二处理腔室的预设压力为2mbar~6mbar时，使第二处理腔室保持在此压力下约200秒之后即可将基板的温度精确的调整至第二温度。优选地，当热传导气体为氢气时，可使第二处理腔室的预设压力为4mbar~6mbar，热传导气体的流量为40slm~140slm。在本发明的一个实施例中，第二处理腔室的预设压力为5mbar。由于基板的降温时间较短，不会影响真空处理集成系统的产能，甚至还可以减少第二处理腔室的空闲等待时间，保证第二处理腔室一直处于连续生产状态。

继续参图2所示，当第二处理腔室200的压力达到预设压力时，控制第二处理腔室200的压力保持在所述预设压力的方法至少包括两种：方法一、在向第二处理腔室200通入热传导气体21的同时，利用真空系统18从出气口12抽取第二处理腔室200中的气体，并保证第二处理腔室200的压力始终保持在预设压力；方法二、向第二处理腔室200中通入热传导气体21之前，可关闭第二处理腔室200的出气口12，这样，当第二处理腔室200的压力达到预设压力之后，可停止继续向第二处理腔室200中通入热传导气体，使第二处理腔室200的压力得以保持。与方法一相比，方法二能使用相对较少的热传导气体，降低了调温成本。

基板的温度达到第二温度后，向第二处理腔室中通入含硅气体（如SiH₄）及H₂，并向第二处理腔室的上电极、下电极施加高频电源，以在基板上形成微晶硅薄膜。在基板上形成微晶硅薄膜之后，可直接将基板传送至出片腔中，经过其它加工之后，即可形成非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池。

本发明还提供了一种调节基板温度的方法，所述方法包括：将具有第一温度的基板置于具有第二温度的处理腔室中，向处理腔室中通入热传导气体，控制处理腔室的压力达到预设压力；使处理腔室的压力保持在预设压力内一段时间。一段时间之后，在热传导气体的作用下，基板的热量会被带走以对基板进行快速降温，或者，基板的热量会得以补充以对基板进行快速升温，从而将基板快速调整至所需温度。由于处理腔室始终保持在预设压力内，不仅可以使基板的温度平稳地调节至所需温度，而且可以通过控制预设压力的大小以将基板的温度精确的调整至所需温度。所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。作为其中一种应用，所述基板为玻璃基板，所述处理腔室为真空处理腔室，具体的，为PECVD腔室。利用所述调节基板温度的方法可对玻璃基板进行升温或降温。

本发明所提供的调节基板温度的方法可以应用在多种场合中以将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度，具有广泛的适用性。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所提供的在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法中，在具有第一温度的第一处理腔室中对基板进行第一处理之后，将基板置于具有第二温度的第二处理腔室中，然后向第二处理腔室中通入热传导气体以使其压力达到预设压力，并使第二处理腔室保持在预设压力内一段时间，在热传导气体的作用下基板的热量可被带走以对基板进行快速降温，或者基板的热量得以补充以对基板进行快速升温，另外，由于第二处理腔室始终保持在预设压力内，不仅可以使基板的温度平稳地调节至所需温度，而且可以通过控制预设压力的大小以将基板的温度精确的调整至所需温度，保证了半导体器件在制作过程中第二处理工艺的可重复性和稳定性，即基板在精确的温度条件下进行第二处理；

而且，可根据第一处理与第二处理所需时间的差距及调温成本来控制基板的调温时间，能最大限度的减少第一处理腔室或第二处理腔室的空闲等待时间，使真空处理集成系统处于连续生产的状态，从而最大程度的提高真空处理集成系统的产能；

另外，当热传导气体至少为对基板进行第二处理所需气体的一部分时，可以降低半导体器件的制作成本，当热传导气体为对基板进行第二处理所需气体，且预设压力与在第二处理腔室中对基板进行第二处理所需压力相同时，可省去第二处理的调压步骤，缩减了半导体器件的制作周期。

再者，本发明并没有在真空处理集成系统中使用专门的冷却腔室，降低了真空处理集成系统的成本，减少了传输腔中机械手的占用，保证传输腔不会成为半导体器件制作工艺的瓶颈。

本发明所提供的调节基板温度的方法可以应用在多种场合中以在不使用冷却腔室的前提下将基板的温度快速、平稳、精确的调至所需温度，具有广泛的适用性。

上述通过实施例的说明，应能使本领域专业技术人员更好地理解本发明，并能够再现和使用本发明。本领域的专业技术人员根据本文中所述的原理可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下对上述实施例作各种变更和修改是显而易见的。因此，本发明不应被理解为限制于本文所示的上述实施例，其保护范围应由所附的权利要求书来界定。

Claims (16)

1.一种在真空处理集成系统中制作半导体器件的方法，其特征在于，所述集成系统包括用于在第一温度下对基板进行第一处理的第一处理腔室、用于在第二温度下对基板进行第二处理的第二处理腔室，所述方法包括：

将基板置于所述第一处理腔室中，对所述基板进行所述第一处理；

将经过所述第一处理的基板置于所述第二处理腔室中，向所述第二处理腔室中通入热传导气体，控制所述第二处理腔室的压力达到预设压力；

使所述第二处理腔室的压力保持在所述预设压力内一段时间，然后对所述基板进行所述第二处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述热传导气体至少为对基板进行所述第二处理所需气体的一部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热传导气体为对基板进行所述第二处理所需气体，所述预设压力与在所述第二处理腔室中对基板进行所述第二处理所需压力相同。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成系统还包括传输腔，所述第一处理腔室、第二处理腔室连接所述传输腔，所述基板在第一处理腔室中经过所述第一处理之后通过所述传输腔传送到所述第二处理腔室。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空处理集成系统为PECVD集成系统，所述第一处理腔室用于在所述第一温度下沉积非晶硅薄膜，所述第二处理腔室用于在所述第二温度下沉积微晶硅薄膜。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基板为玻璃基板。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述热传导气体为氢气。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设压力为2mbar~6mbar。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设压力为4mbar~6mbar。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热传导气体的流量为40slm~140slm。

12.一种调节基板温度的方法，其特征在于，包括：

将具有第一温度的基板置于具有第二温度的处理腔室中，向所述处理腔室中通入热传导气体，控制所述处理腔室的压力达到预设压力；

使所述处理腔室的压力保持在所述预设压力内一段时间。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热传导气体至少包括氢气、氮气、氩气、氦气中的一种。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述基板为玻璃基板。

15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述处理腔室为真空处理腔室。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述处理腔室为PECVD腔室。

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