阅读说明：本技术 传输机构及使用该传输机构的真空镀膜系统 (Transmission mechanism and vacuum coating system using same ) 是由 杨宝海 德克·哈伯曼 杨娜 潘家永 许伟伟 宋玉超 乌韦·哈伯曼 李轶军 李翔 李 于 2020-09-09 设计创作，主要内容包括：传输机构及使用该传输机构的真空镀膜系统属于半导体材料制造领域,具体涉及但不限于太阳能电池生产中等离子体增强化学气相沉积的真空镀膜系统及该真空镀膜系统中的传输机构。本发明提供一种系统高度相对较低,运行稳定的传输机构及使用该传输机构的真空镀膜系统。本发明的传输机构包括基座,其特征在于：基座上通过第一联动装置设置有两上层转轴,第一联动装置使两上层转轴转动方向相反；两上层转轴下端均与一中层主动转杆的一端相连,两中层主动转杆的另一端均与一下层从动杆的一端铰接,两下层从动杆的另一端下侧均通过下层转轴与一底层基板相连,两下层转轴之间通过第二联动装置相连,第二联动装置使两下层转轴转动方向相反。(A transmission mechanism and a vacuum coating system using the same belong to the field of semiconductor material manufacturing, and particularly relate to but are not limited to a vacuum coating system for plasma enhanced chemical vapor deposition in solar cell production and a transmission mechanism in the vacuum coating system. The invention provides a transmission mechanism with relatively low system height and stable operation and a vacuum coating system using the transmission mechanism. The transmission mechanism comprises a base, and is characterized in that: the base is provided with two upper-layer rotating shafts through a first linkage device, and the first linkage device enables the rotating directions of the two upper-layer rotating shafts to be opposite; the lower ends of the two upper-layer rotating shafts are connected with one end of a middle-layer driving rotating rod, the other ends of the two middle-layer driving rotating rods are hinged with one end of a lower-layer driven rod, the lower sides of the other ends of the two lower-layer driven rods are connected with a bottom substrate through lower-layer rotating shafts, the two lower-layer rotating shafts are connected through a second linkage device, and the rotating directions of the two lower-layer rotating shafts are opposite through the second linkage device.)

传输机构及使用该传输机构的真空镀膜系统

技术领域

本发明属于半导体材料制造领域，具体涉及但不限于太阳能电池生产中等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的真空镀膜系统及该真空镀膜系统中的传输机构。

背景技术

对于太阳能电池特殊的工艺需求，例如，在晶硅基片上镀一层氢掺杂的非晶硅薄膜，对工艺设备提出了特别高的要求。在现有技术中，例如使用等离子增强气相化学沉积（PECVD）工艺，在真空中为硅基异质结太阳能电池（SHJ）进行非晶硅层（掺杂和未掺杂）镀膜，无法在保证镀膜质量的情况下实现大规模的量产能力。

在此过程中，镀层的质量和均匀性受基片温度影响较大，温度分布越均匀，镀层的质量越好。在加热热源均匀的情况下，通过载板对镀膜基片进行加热有如下规律，载板温度的均匀性随时间的增长而改善，直到最终达到温度均一。

基于上述原因，在目前的真空镀膜系统中，基片的水平传输通常使用两种方案。一是通过载板承载着基片传输到工艺室后，在基片镀膜过程中，载板一直承载着基片留在工艺腔室，此方案通常被称为“载板方案”。另一种是通过夹具将基材传输到工艺腔后，将基片放置在固定于工艺腔的承载支架上，进行真空镀膜；镀膜之前夹具已经移出了工艺腔室。这种方案通常被称为“无载板方案”。

当考虑到硅基片需要在短时间内被加热到均匀的温度，无载板方案相比于载板方案，在加热时间上更短，更具优势。然而此方案的缺点是在真空系统中，其机器人自动化的成本非常高。另一个缺点是，通过使用机器人自动化，其真空室的容积很大，这对实现大空间的真空要求较高，尤其是真空泵的成本非常大；其真空室内的温度均匀性也较难实现。

现有技术中的常规无载板方案系统，如图1所示。所述两个从动杆102通过两个转轴107分别与两个主动杆101的末端相连；所述两个主动杆101的顶端与所述驱动轴100相连；所述载板的支架106通过铰链103与所述从动杆102的末端相连。这种组合形成了青蛙腿式的传动机构。从主动杆101到从动杆102的旋转运动的传递，通过所述结合齿轮105和同步带或链条或皮带104来实现。此种结构通常是平行布置，对称出现。通过结合齿轮105与同步带或链条或皮带 104构成传动链，只采用一个电机来驱动结合齿轮105转动，致使两个从动杆102向相反的方向旋转。

上述现有技术经生产实践验证，对于大规模经济高效系统而言，在缩短真空镀膜工艺节拍上还存在一些问题。由于在传动杆中的同步带或链条或皮带传输装置，只有在移动距离较短的情况下，才能在较低的高度内实现。对于移动路径较长，例如，用于太阳能电池真空镀膜的PECVD系统中，必须要传输2-4米甚至更长的路径，因此由于部件重量引起的扰度变形较大，导致使用这种结构的系统高度相对较大。因此进一步导致整个真空室，密封门等整体增大，带来了所需真空泵的成本显著上升，同时抽真空的时间也增大，影响了生产效率。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种系统高度相对较低，运行稳定的传输机构及使用该传输机构的真空镀膜系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明的传输机构包括基座，其特征在于：基座上通过第一联动装置设置有两上层转轴，第一联动装置使两上层转轴转动方向相反；两上层转轴下端均与一中层主动转杆的一端相连，两中层主动转杆的另一端均与一下层从动杆的一端铰接，两下层从动杆的另一端下侧均通过下层转轴与一底层基板相连，两下层转轴之间通过第二联动装置相连，第二联动装置使两下层转轴转动方向相反。

作为本发明的一种优选方案，所述第一联动装置和第二联动装置均为相互啮合的齿轮组。

本发明使用上述传输机构的真空镀膜系统，包括传输腔室，其特征在于：传输腔室内设置有驱动机构，所述驱动机构与所述传输机构的上层转轴相连；所述传输机构的底层基板上设置有承载支架；所述传输腔室一侧设置有传输机构的进口，传输腔室的另一侧设置有传输机构的出口。

作为本发明真空镀膜系统的一种优选方案，所述传输腔室的出口和/或进口处设置有连接腔室。

进一步的，所述连接腔室可为传输腔室或工艺腔室。

更进一步的，所述连接腔室内设置有衬底支架，所述承载支架底部设置有钩体抓手，所述钩体抓手相应于衬底支架的边缘设置。

更进一步的，所述工艺腔室内顶部设置有上电极，所述衬底支架下方设置有下电极底座。

本发明的有益效果：本发明的传输机构与现有技术相比，即使在几米的长距离传输状态下，也能保持在较低的设计高度，具有重量轻、制造成本低、传输效率高等突出优点。

本发明的真空镀膜系统中，至少有另外一个腔室与所述传输腔室相连，其可以是另一个传输腔室或工艺腔室，优选方案是与工艺腔室相对接。在实际应用中，优选方案是多个传输腔室与多个工艺腔室交替对接。

附图说明

图1是本发明传输机构的结构示意图。

图2是本发明真空镀膜系统的结构示意图。

图3是传输机构的上层转轴与驱动机构相连的结构示意图。

图4是传输机构的下层从动杆与底层基板相连处的结构示意图。

图5是工艺腔室的内部结构示意图。

图6是承载支架的结构示意图。

图7是承载支架的钩体抓手和基片配合的结构示意图。

图8是现有无载板方案系统的结构示意图。

附图中为100为驱动轴、101为主动杆、102为从动杆、103为铰链、104为同步带或链条或皮带、105为联体齿轮、106为载板的支架、107为转轴。

200为连接腔室、201为传输腔室、202为传输机构、203为承载支架、204为真空阀门、205为驱动机构、206为进口、207为钩体抓手、208为支撑轮、209为支撑杆。

300为基座、301为第一联动装置、302为上层转轴、303为中层主动转杆、304为铰轴、305为下层从动杆、306为底层基板、307为下层转轴、308为第二联动装置、309为减重槽、310为凹槽。

400为基片、401为衬底支架、402为上电极、403为下电极底座、404为工艺腔室、405为升降系统。

具体实施方式

本发明的传输机构202包括基座300，其特征在于：基座300上通过第一联动装置301设置有两上层转轴302，第一联动装置301使两上层转轴302转动方向相反；两上层转轴302下端均与一中层主动转杆303的一端相连，两中层主动转杆303的另一端均与一下层从动杆305的一端铰接，两下层从动杆305的另一端下侧均通过下层转轴307与一底层基板306相连，两下层转轴307之间通过第二联动装置308相连，第二联动装置308使两下层转轴307转动方向相反。

作为本发明的一种优选方案，所述第一联动装置301和第二联动装置308均为相互啮合的齿轮组。

所述底层基板306上设置有安装槽，所述第二联动装置308设置于凹槽310内。

所述中层主动转杆303内设置有减重槽309。

所述中层主动转杆303和下层从动杆305通过铰轴304相连。

本发明使用上述传输机构202的真空镀膜系统，包括传输腔室201，其特征在于：传输腔室201内设置有驱动机构205，所述驱动机构205与所述传输机构202的上层转轴302相连；所述传输机构202的底层基板306上设置有承载支架203；所述传输腔室201一侧设置有传输机构202的进口206，传输腔室201的另一侧设置有传输机构202的出口。

作为本发明真空镀膜系统的一种优选方案，所述传输腔室201的出口和/或进口206处设置有连接腔室200。

所述传输腔室201和连接腔室200之间设置有真空阀门204。

进一步的，所述连接腔室200可为传输腔室201或工艺腔室404。

更进一步的，所述连接腔室200内设置有衬底支架401，所述承载支架203底部设置有钩体抓手207，所述钩体抓手207相应于衬底支架401的边缘设置。

所述钩体抓手207可为T形或L形，L形的钩体抓手207能抓取一侧的基片400，T形的钩体抓手207能抓取两侧的基片400。

更进一步的，所述工艺腔室404内顶部设置有上电极402，所述衬底支架401下方设置有下电极底座403。

所述下电极底座403下方设置有升降系统405，所述下电极底座403上设置有与衬底支架401配合的嵌入槽，所述衬底支架401固定不动；升降系统405控制下电极底座403升高后，使衬底支架401上表面和下电极底座403上表面形成一个平面。

所述承载支架203端部通过支撑杆209设置有支撑轮208。支撑轮208能帮助传输机构202承重，提高传输机构202承载能力。

所述驱动机构205可为驱动电机；所述升降系统405为升降电机。

本发明的真空镀膜系统，使用时，驱动机构205的电机动作，带动一上层转轴302转动，该上层转轴302通过联动装置的齿轮组带动另一上层转轴302反向转动，从而使两中层主动转杆303同时转动，张开，中层主动转杆303再带动下层从动杆305转动，下层从动杆305通过底层基板306带动承载支架203水平移动。

承载支架203将下部的钩体抓手207将基片400从传输腔室201转移至工艺腔室404，承载支架203到位后，升降系统405动作，衬底支架401升起，由于钩体抓手207相应于衬底支架401的边缘设置，衬底支架401升起后，使基片400升高，并与钩体抓手207分离，传输机构202动作，承载支架203移出工艺腔室404，衬底支架401回落，基片400落于下电极底座403上，上电极402和下电极底座403对基片400进行镀膜。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。