直列式涂覆设备的制作方法

专利名称：直列式涂覆设备的制作方法
直列式涂覆设备本发明涉及一种用于等离子体增强的化学气相沉积的直列式涂覆设备，该直列式涂覆设备包括至少一个加工室，该加工室具有在基底穿过该加工室的运输方向上顺序地安排的至少两个等离子体源。以上提及的属类的设备已经在微电子装置中使用一段时间了，例如，用于基底的涂覆。在这种情况下，这些基底穿过该加工室并且在这种情况下穿过这些单独的等离子体源，这些等离子体源在各自的情况下被设计并且被设置成使得具有均匀品质和特性的多个相同的、均匀的层被沉积在这些基底上。此外，用于在基底上沉积多层式层的设备以及用于大面积沉积多层式层的直列式设备也是现有技术中已知的。迄今为止所使用的设备已经针对不同的应用领域在非常不同的、专门化的方向上得到了发展。举例而言，存在着用于研究目的的高度灵活的实验室设 备、包括用于微量电子装置的高度专门化的涂覆模块的设备、用于涂覆塑料透镜和眼镜的设备、以及用于建筑玻璃板、薄膜或太阳能电池的大面积涂覆的专门设备。在这种情况下，使用单独的薄层或多层式层来改进绝热作用、增加反射或减少反射或者用于对表面进行钝化。为了生产性制造多层式层，对每个层使用一个分开的加工室，或者在一个加工室中将这些层以一种不连续的分批方法顺序地(即，以不同涂覆过程的临时序列)施加在这些 基底上。如果使用包括多个加工室的直列式等离子体涂覆设备，那么可以连续地沉积具有不同层特性的不同层。在各个单独的加工室中使用特定的气体和气体混合物以及具有特定电气工作条件的相同等离子体源。在这种情况下，每个单独的层要求一个加工室，该加工室具有专门针对所述层优化了的优化的加工条件。为了避免加工气体的夹带，在这些单独的加工室中使用具有专用的泵系统和真空阀的分开的室。在此的缺点是，那么这些基底在这些单独的加工室之间的连续输送是不可能的。这些基底必须在单独的加工室中等待，直到已经实现用于输送到后续加工室中的必要的清洁度。然而在由多个必须在层的组成方面相对于彼此具有小变化的单独层构成的多层式层的情况下，这样一个程序是耗时间的并且减少了可能的基底通过量。此外，由于这些单独的加工室之间必须的过程中断，另外的污染物 还可以到达已经被涂覆的基底，并且例如由于在层中或单独层的表面上反应性键和自由键的存在，这些层可能在将它们于后续加工室中被进一步加工之前发生变化。通过这些已知的设备概念不能生产梯度层或者仅仅能困难地进行生产。为了在CVD设备中生产多层式层，通过例如不同的气体、不同的气体混合物或其他适合的不同参数来生产单独的层。在用于物理气相沉积的设备(PVD设备)中，可以通过使用相同的真空或相同的溅射气体来生产由不同的材料构成的层。因此，在PVD设备的情况下，更有可能在一个室中生产多个层。因此，例如文献G 94 07 482. 8描述了这样一种PVD设备，其中在一个加工室中安排了多个溅射阴极。CVD设备对于层的生产使用了液体或气态的起始物质，这些物质是有待沉积的层材料的化学化合物。为了提供这些化学化合物，必须考虑许多种具体的特殊特征。因此，经常专门地计划和执行一种用于生产特定层的CVD设备。灵活使用一种用于生产多层式层的CVD设备通常是技术上复杂的。举例而言，文献WO 2007/051457A2描述了一种用于在娃太阳能电池上生产一个两层的减反射涂层的直列式设备。在这种情况下，通常使用分开的室来生产每个部分层。然而，还提及了一个可能的示例性实施方案，其中在一个室中通过等离子体增强的CVD技术沉积第一部分层并且通过溅射方法(PVD)在该真空室中的另一个部分中生产第二部分层。然而，溅射沉积和CVD沉积在一个室中的组合是不利的，因为CVD沉积和PVD沉积要求不同的工作气体，并且用于CVD沉积的工作气体必须在PVD沉积之前被完全泵走，这是费时的并且昂贵的。PVD层还具有在CVD层基础上的一些基本的缺点；举例而言，在结构化的基底的情况下或者在基底上由于荫蔽而存在颗粒的情况下，可能出现不充分的涂覆。本发明的目的是提供一种以上提及的属类的直列式涂覆设备，该直列式涂覆设备能够进行高品质的多层式层和/或梯度层的连续的、大面积的、并且有效的沉积。这个目的是根据本发明通过上述属类的设备实现的，其中至少两个等离子体源是不同的等离子体源，其中该至少两个等离子体源是在不同激发频率下工作的等离子体源。在一个加工室中，沉积的重要工艺参数可以仅仅针对整个室一起进行设置，这些是例如压力以及限制性地还有温度以及气体组成。然而，通过使用具有不同等离子参数的不同等离子体源，根据本发明的直列式涂覆设备使之有可能在该室中占主导的条件下同时沉积多个不同的层或者多个具有随其厚度变化的层特性的层，即，梯度层。在这种情况下，根据本发明，将这些等离子体源根据所希望的层顺序和/或层特性而进行选择并且安排在该设备中的。对于一个涂层，涂层存在很多的要求，其中这些要求经常相矛盾。举例而言，对于高涂覆速率的要求经常与高的层品质的要求不合。当生产仅一个层时，这个冲突必须通过折中来解决。当生产多个薄层而不是一个厚层时，这个要求清单中这些单独的要求可能遍布这些单独的层，并且对该涂层制订的要求清单可以全部通过多个部分层更好地得到满足。为了满足对涂层制订的要求清单，通常有可能沉积由多个彼此仅具有小变化的单独层构成的多层式层。这些小变化可以在于例如层组成、化学计量比、密度、纯度、或粗糙度。本发明通过不同等离子体源在单一加工室中的特殊安排并且通过这些不同等离子体源的适当的不同操作实现了这个生产多个仅略微不同的层的目的。根据本发明，这两个不同的等离子体源的不同之处在于它们的操作频率不同。不同的等离子体频率对等离子体中载荷子的能量分布、对自由基的形成、并且最后对于通过该等离子体生产的层的特性有着显著影响。在本发明的一个有利的实施方案中，该至少两个等离子体源中的至少一个是以脉冲激发频率来操作的等离子体源。所产生的层的特性可以受到这些等离子体源的不同脉冲参数的显著影响。举例而言，可以向对应的等离子体源施加不同的脉冲频率、峰值功率和/或不同的脉冲接通持续时间。因此这个实施方案特别适合用于生产多层式层和/或梯度层。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个适宜的实施方案中，使用了至少两个等离子体源，其中至少一个第一等离子体源以低频率(即，在直流与IOOMHz之间)工作，并且至少 一个第二等离子体源在IOOMHz与几个GHz (S卩，处于微波范围内)之间工作。具有低频率的等离子体源可以产生具有高达200eV的高动能的离子。可以使用所述离子来例如在该基底上实现高粘附强度的层、或者沉积具有高密度的层。相比之下，微波等离子体沉积的强度在于有效的前体活化以及高的沉积速率。因此，这些微波等离子体源特别适合于产生强粘性的厚层并且满足通过量的要求。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个 特别优选的实施方案中，该第一等离子体源是一个在50KHz到13. 56MHz的范围内工作的等离子体源，并且该第二等离子体源是一个在915MHz到2. 45GHz的范围内工作的等离子体源。在这些频率范围内，现存有成熟的、市售的等离子体源，这样根据本发明的直列式涂覆设备能以高品质得到。按照根据本发明的直列式涂覆设备的一个适宜的变体，该至少一个以低频率工作的第一等离子体源在基底穿过该加工室的输送方向上被安排在该至少一个以更高的频率 工作的第二等离子体源的上游。对于高品质层的沉积，通常适宜的是首先产生一个初始涂层，其中通过高离子能量产生了良好的粘附性或高的层密度。在该涂覆的另外过程中，这些高离子能量不再是必要的；相比之下，快速实现所希望的层厚度或高的沉积速率对于成本原因而言是重要的。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个特别的示例性实施方案中，该至少一个第一低频率等离子体源是RF等离子体源或ICP等离子体源，并且该至少一个第二更高频率的等离子体源是微波等离子体源。已经证明这些在兆赫范围内工作的RF和ICP等离子体源在实际中是更值得做的。特定频率的选择当然在实质上取决于出于技术目的而法律上允许的频率。考虑到法律情势的变化，还可以使用除今天的惯例之外的频率。在根据本发明的直列式涂覆设备中一个优选实施方案中，该至少两个不同的等离子体源包括线性可扩缩的等离子体源。由于这种线性可扩缩性，设备可以按不同的宽度进行构造，其中宽度是指客户优选的基底宽度。作为线性可扩缩性的结果，该等离子体源仅在横过基底输送方向的宽度上发生变化。在基底的输送方向上，相比之下，这些线性可扩缩的等离子体源是尺寸相同的并且以相同的方式来工作。其结果是，有可能对于基底输送方向上的不同基底宽度以类似的方式来使用设备，并且有可能使用类似的涂覆方法。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个有利的实施方案中，这些等离子体源是以线性安排组合的点源或者圆对称的源，其中在所述等离子体源之间的距离被选择成使得它们的单独等离子体在这些基底的表面处被重叠而形成公共的等离子体。因此将多个点源或圆对称的源进行组合以便形成一个线性源。通过将该源的构造限制在一个点，一种特别简单的构造是有可能的。通过此类点源，可以通过选择正确数目的点源按简单的方式来实现线性扩缩。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个任选的发展中，将这些等离子体源中的至少两个进行组合而形成至少一组等离子体源。通过组合形成多个组，可以由等离子体源的统一的基础元件形成一个等离子体源大组，其中这组等离子体源像一个大的等离子体源一样起作用。将相同的基础元件组合形成一个大的元件与具有精确要求的尺寸的一个新构造的大等离子体源相比在构造方面实现起来是简单得多的。此外，如果仅对于一种类型的等离子体源必须保存备件以备用的话，则对于维护是适宜的。按照根据本发明的直列式涂覆设备的另一种选择，该至少两个等离子体源和/或等离子体源组具有多个分开的气体进料。尽管这些加工气体在一个加工室中混合，但是在气体入口与气体出口之间的确可能存在气体组成方面的显著梯度。因此，对于两个等离子体源，在限制条件内可以通过分开的气体供应来提供不同的气体组成，甚至是在一个室中。这些分开的气体供应能够获得与公共的气体供应相比更大的层特性的变化。还有可能将完全不同的气体进料到一个等离子体源中。由此实现了层特性的甚至更大的变化范围。根据该等离子体和气体的重叠，还有可能允许层特性在更大或更小的程度上彼此合并、并且产生所谓的梯度层。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个特别有利的变体中，该至少两个不同等离子体源和/或等离子体源组各 自配备有分开的气体抽提。这些分开的气体抽提导致了在该至少两个等离子体源之前这些涂覆区域的进一步分离。由此，所生产的这些层的层特性的进一步的扩展也是有可能的。另外证明有利的是，该分开的气体抽提具有一个空间，出现的排气流可以通过在这些等离子体源的每个侧面处在两侧上的抽吸而被抽提到这个空间中。为了均匀涂覆这些基底，必要的是这些相同的条件在该涂层的每个位置处占优势。尤其还必须的是，将用过的气体通过在每个位置的均匀抽吸而进行抽提。为了泵连接件和加工室之间的良好的脱连接，有利的是通过该气体抽提中的额外空间来结合一种脱连接。通过在这些等离子体源的每个单独等离子体源处的两侧上的排气流实现了特别均匀的废气排放；此外，由于这些排气在两侧上被传导离开，这些等离子体源也更好地与相邻的等离子体源脱连接。在根据本发明的直列式涂覆设备的另外一个可能的实施方案中，在这些单独的等离子体源和/或等离子体源组之间安排了多个传导筛(conductance screen)。另外，这些等离子体源还通过这些传导筛彼此绝缘，使得这些反应空间与彼此的进一步界定是可能的。此外，如果根据本发明的直列式涂覆设备包括一个用于这些基底的输送系统连同至少一个用于基底的输送速度和/或输送方向的控制模块，则是有利的。在最简单的情况下，将基底以均匀的速度在输送方向上输送穿过该直列式涂覆设备。然而，在提及的发展中，还有可能局部地减小基底的输送速度，以便例如在一个等离子体源下方实现更长的涂层。此外，还有可能改变涂覆过程中的基底输送方向。通过改变输送方向，可以进行空间的基底振荡，这对于增加层的均质性可能是有利的；然而，其他应用也是有可能的，例如像通过一系列不同的等离子体源得到的多重涂层，由此可以实现多个层的形成。在根据本发明的直列式涂覆设备的一个有利的发展中，该涂覆设备包括至少一个加热和/或冷却装置，其中可以将这些基底和/或基底载体取决于它们在直列式涂覆设备中的位置而不同地进行加热和/或冷却。基底温度是影响层特性的一个涂覆参数。通过使用加热或冷却装置，有可能影响该直列式涂覆设备内的基底温度。因此，有可能在最优的温度方向上控制每个等离子体源或等离子体源组的基底温度。按照根据本发明的直列式涂覆设备的另外一个实施方案，这些不同的等离子体源被安排在该加工室中这些基底的一侧和/或两侧上。将等离子体源安排在两侧上使之有可能在同一加工室的两侧上涂覆基底。通过使用不同的等离子体源来进行正面和背面涂覆，另外还有可能在同一加工室对一个基底的两侧不同地进行涂覆。本发明的优选实施方案及其构造、功能和优点在下面通过参照附图
来更详细地进行解释，其中
图I显示了根据本发明的一种包括不同加工室的直列式涂覆设备的一个实施方案的示意性概况图解；图2显示了根据本发明一种包括四个具有不同工作参数的等离子体源的直列式涂覆设备的一个加工室的实施方案变体的示意性概况图解；图3显示了根据本发明的一种包括两个不同类型的等离子体源的直列式涂覆设备的另外一个可能的加工室的示意图；图4显示了根据本发明的直列式涂覆设备的又另一个可能的加工室的示意图，其中使用了不同类型的等离子体源以及用于每种类型等离子体源的不同气体供应；图5示意性地显示了根据本发明的直列式涂覆设备的加工室的另外一个变体，它包括多个被分配给这些不同等离子体源的多个气体抽提；图6示意性地显示了根据本发明的直列式涂覆设备的一个可能加工室的实施方 案，其中这些等离子体源被安排在这些基底的下方；图7显示了根据本发明的直列式涂覆设备的一个加工室的另外一个示例性实施方案的示意性图解，其中多个相同类型的、但具有不同工作参数的等离子体源被安排一个基底的两侧上；图8显示了根据本发明的直列式涂覆设备的一个加工室的一个示例性实施方案，其中不同类型的等离子体源被安排该基底的两侧上；并且图9显示了根据本发明的一种直列式涂覆设备的示意性概况图解，该设备包括被安排在该基底两侧上的等离子体源并且用于在两侧上对基底进行涂覆。图I示意性地显示了根据本发明用于在基底13上进行进行单独的层和/或梯度层的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)的直列式涂覆设备的一个实施方案的基础构造。在所示的实例中，该直列式涂覆设备包括两个加工室1、2。此外，所展示的实例包括一个入口锁室4，它在该基底13穿过该加工室I的输送方向A上被安排在第一加工室I的上游；一个分离室3，它被安排在这两个加工室1，2之间；以及一个出口锁室5，它被安排在第二加工室2的下游。根据本发明的直列式涂覆设备不限于所展示的实施方案；而是还可以包括其他涂覆室、调理室、蚀刻室、或其他室。图I应该仅理解为是出于解释目的一个示意性图解。为了更加清楚起见，该设备的对于工作而言必要的各种技术细节(但属于现有技 术)并未单独展示，并且在下面并不单独地进行解释。根据本发明的直列式涂覆设备的这些单独的室是真空室，这些室一般在真空或减压下工作。在直列式涂覆设备中，基底13被输送穿过，所述基底在加工室1，2中被加工。在基底13的输送方向上，这些室通过真空阀8、81、82、83、84、95分隔。这些真空阀可以例如是机械阀；然而，还有可能使用现有技术已知的用于真空分离的其他方案。每个室具有至少一个抽吸连接件11、111、112、113、114，用于真空泵的连接。使用一种输送系统来使基底输送穿过该直列式涂覆设备，所述输送系统是现有技术并且为了简单起见而没有展示。适当的输送系统是例如辊轮输送系统或包括线性电动机的输送系统。除了连续输送之外，该输送系统的驱动器还能够进行基底13的不连续输送。在本发明的情况下，可以根据技术要求、而且根据有待生产的层或层序列的希望特性来调整输送方向和速度。除了典型的线性移动之外，在根据本发明的直列式涂覆设备的情况下 在表面加工的领域中还可以进行振荡式双向移动。大面积的基底13可以通过该输送系统直接移动穿过该直列式涂覆设备。为了涂覆具有小尺寸的基底13，还有可能使用基底载体
10、101，它们可以容纳多个单独的基底13。此外，该输送系统可以按用于输送有待涂覆的膜的已知方式来实施。根据本发明，将至少两个不同的等离子体源6和7置于这些加工室1，2的至少一个之中，所述等离子体源被依次地安排在该输送方向上。优选将线性可扩缩的等离子体源用于等离子体源6、7。然而，还有可能使用所谓的点源或圆对称的等离子体源，其中在这种情况下，优选将多个这样的等离子体源串联组合而形成对应的新的线性安排。在这种情况下，然后将这些单独的等离子体源之间的距离选择为小到使得其单独产生的等离子体在这些基底13的表面处叠加而形成公共的线性延伸的等离子体，其结果是有可能实现满足了这些要求的均匀表面加工。该图显示了线性等离子体源6、7的截面。这些线性可扩缩的尺寸延伸超过该图的平面。该加工室I具有两个不同类型的等离子体源6、7或者在结构上不同的等离子体源
6、7，其中这两个等离子体源6、7在此仅仅是作为举例而进行展示的，并且还有可能使用多于两个的等离子体源或者等离子体源的组。具体到说，这两个等离子体源6、7是在不同频率下工作的等离子体源。等离子体源6是例如以相对低频率的电源来供电的RF等离子体源或者ICP等离子体源，其中低频率应该被理解为是指直流到IOOMHz的范围。优选地，该等离子体源6使用了在50kHz到13. 56MHz范围内的容许频率。在所展示的实例中，等离子体源7是一个微波等离子体源并且在IOOMHz与几个GHz之间的频率下工作，特别优选的频率是 915MHz 或 2. 45GHz o在根据本发明的直列式涂覆设备的一个加工室中这些不同的等离子体源可以如以上提及的在结构上有所不同，即，关于它们的类型，如在加工室I中。然而，也可能在这些等离子体源之间存在功能差异或者在其他方面相同的等离子体源构造的情况下关于工作模式或工作条件的差异，这在加工室2的基础上示意性地总结的。这个加工室2使用了四个相同设计的等离子体源71、72、73、74，然而，这些等离子体源具有不同的工作参数。这些电气工作参数包括所使用的等离子体频率、等离子体中转化的有效电功率，以及在等离子体源的脉冲电供应的情况下有脉冲参数，例如像峰值脉冲功率、脉冲接通时间和脉冲停止时间，等离子体源的同步、同相性质或相偏移。借助于此类参数，有可能影响等离子体中出现的气体碎片、控制等离子体的组成、并且影响气体碎片的浓度。此外，关于所使用的这些等离子体源的电气工作条件，有可能影响等离子体与基底表面的相互作用。不同的电气工作条件具有以下作用除了上述已经在结构上不同的等离子体源之外，这些等离子体源也是在本发明的含义内的不同的等离子体源。其结果是，总体上它们可以对薄层的层组成和特定的层生长过程并且因此对所生产的层的特性具有很大的影响。根据本发明的直列式涂覆设备的各个单独的等离子体源6、7、71、72、73、74具有至少一个用于进料加工气体的气体连接件12、121、122、123、124、125。在每个等离子体源内，至少一个气体喷雾器(未展示)可以用于气体分配。关于各个等离子体源6、7、71、72、73、74，可以分开地设置或调整这些等离子体源6、7、71、72、73、74的气体流入量和电气工作条件。根据本发明的直列式等离子体涂覆设备的这些单独的室可以任选地配备有加热和/或冷却装置9、91、92、93、94。这些加热和/或冷却装置用于将温度调整到这些基底载体10、101或基底13的典型温度20° C到600° C。图2以放大的且更详细的图解显示了来自图I的加工室2。除了在图I中所示的这些元件之外，在此显示气体喷雾器14、141、142、143是在等离子体源71、72、73、74旁边，这些气体喷雾器可以另外用于将加工气体进料到加工室2中。基底13被置于基底载体101上，这些基底通过以上说明的输送系统、按照箭头A标明的穿过方向、被输送穿过直列式涂覆设备，被成功引导穿过到这些等离子体源的下面71、72、73、74并且被连续涂覆。图3显示了根据本发明的直列式涂覆设备的另外一个可能变体的一个加工室21，其中，在两个等离子体源6、61以及两个等离子体源7、71的基础上，示意性地展示了可以改变或增加所用等离子体源的数目。彼此相同的等离子体源的数目和安排是以一种依赖于有待在基底13上形成的多层式层安排的整个层堆叠设计的方式进行限定的。图4显示了来自图3的加工室21的可能简化。在这种情况下，将以相同方式工作的等离子体源6、61和7、71分别进行组合以形成具有公共气体供应15和16的组。由于组 合形成了组，有可能减少用于生产根据本发明的设备的花费。图5显示了根据本发明的直列式涂覆设备的加工室22的一个有利发展。该加工室22具有对应地两个不同类型的等离子体源6、61和7、71，它们以成对的方式进行安排并且以组的方式进行工作。在这个有利的安排中，这些等离子体源组的加工区域通过传导筛
17、171、172彼此分隔。在所示的实例中，这两个加工区域的分隔另外是通过分开的气体抽提115a、115b来实现的，该气体抽提是用于加工室22的上部区域中的每个加工区域。在一个有利的实施方案中，该气体抽提115可以被形成为使得它形成了一个分开的空间115c，出现的排气流可以通过在这些等离子体源6、61、7、71的每个单独等离子体源的两侧上的抽吸而被抽提到这个空间中。在这个分开的空间115c中，还以高的气体流速发生了良好的压力平衡，其结果是实现了均匀的气体抽提、并且因此实现了良好的层均质性。此外，图5显示了一个基底102，该基底在这些等离子体源6、61、7、71下面按照箭头A的方向移动穿过加工室22。在这种情况下，该基底102或一个基底载体可以局部地通过一个加热和/或冷却装置95不同地进行加热和/或冷却。图6显示了根据本发明的直列式涂覆设备的加工室23的替代实施方案的变体，其中不像以上说明的示例性实施方案中的那样，等离子体源62、75、76、63被安排在一个基底103的第二侧或背面上，即，在该示例性图解中是该基底103的下方。在其他加工室(未展示)中，这些基底是竖直取向的并且这些等离子体源位于这些基底的左侧和右侧上。所展示的示例性实施方案包括一种类型的等离子体源62、63以及另一种类型的等离子体源75、
76。此外，一种用于加热和/或冷却这些基底和/或基底载体的加热和/或冷却装置96被提供在该基底103上方或者在穿过该加工室23的基底上方。图6通过举例的方式显示，这些单独的等离子体源类型的排列顺序根据本发明是处于任何所希望的方式，并且在这些图中所显示的示例性实施方案可以进行修改以考虑有待形成的所希望的层堆叠。在图6中所展示的示例性实施方案中，首先进行离子辅助的沉积，在第二步骤中进行具有低的离子辅助程度的沉积，并且在第三步骤中进行具有高离子辅助程度的第二次沉积。图7显示了根据本发明的直列式涂覆设备的另一个可能的加工室16的有利发展，其中两个相同的等离子体源77、78和一个气体抽提117被安排在基底第一侧上，其中一个加热和/或冷却装置97在加工过程中通过等离子体源77、78从基底第二侧上加热该基底
104。此外，在该示例性实施方案中，加工室26包括两个等离子体源79、80，它们在结构上或者就其工作参数而言与等离子体源77、78不同；在基底第二侧上的气体抽提118 ;以及与其相反的、在该第一基底侧上的用于基底的一个加热和/或冷却装置98。图8显示了根据本发明的直列式涂覆设备的加工室25的另外可能的实施方案。该加工室25具有一个第一涂覆区域，该第一涂覆区域具有一种类型的等离子体源64、65以及一个气体抽提117和一个用于涂覆基底第一侧的、相反的加热和/或冷却装置97 ;—个第二涂覆区域，该第二涂覆区域与该第一涂覆区域通过一个传导筛173分开并且具有第二类型的、用于涂覆基底第二侧的等离子体源79、80，一个气体抽提118以及一种相反的加热和、/或冷却装置98。图9示意性地概述了根据本发明的一种包括两个加工室1、26的直列式涂覆设备，该设备被设计用于在两侧上加工基底。在这种情况下，已经在以上关于图I至8使用的相同参考符号代表相同或相似的元件，通过这些元件来参考以上说明。图9再一次概括地显示了根据本发明的直列式涂覆设备的多个处于与以上说明的那些不同的组合形式的元件，其中不同类型等离子体源或具有不同结构和/或功能特性或操作参数的等离子体源6、7、
71、72、66、67被安排在至少一个加工室1、26之中，并且其中这些等离子体源的安装位置可以位于一个平面基底的两侧。根据本发明的直列式等离子体加工设备此外包括在这些加工室以及其他室中的加热和/或冷却装置9、91、92、93、94。根据本发明的直列式涂覆设备的功能将在下面通过举例参考图9进行解释。首先，这些基底或带有基底的基底载体穿过打开的第一真空阀8被输送进入一个入口锁室4。使用一个输送系统进行基底输送，所述输送系统在此未展示。在所示的图解中，在箭头A标识的输送方向上进行输送。然而原理上，如以上提及的，这些基底还有可能至少部分地在与该输送方向A相反的方向上或者以一种振荡方式进行输送。一旦至少一个基底已经完全被输送到入口锁室4中，就将该真空室8关闭以隔离大气，并且通过一个抽吸连接件11将该入口锁室4抽真空，一个真空泵(在此未展示)连接到该抽吸连接件上。然后，将通向第一加工室I的真空阀8打开并且使基底在输送方向A上移动穿过该第一加工室I。在这种情况下，通过一个加热和/或冷却装置来完成基底的加热，通过一个安排在这些基底上方的等离子体源6来产生第一层，而随后通过一个第二等离子体源7产生一个第二层，这个第二等离子体源是在基底穿过方向上被安排在这些基底上方以及该第一等离子体源6的下游、并且不同于该第一等离子体源6。在涂覆硅太阳能电池的过程中，该等离子体源6可以产生例如一个约IOnm厚的富含硅的氮化硅层，该层具有高比例的氢以及低的密度，在这个低密度下所述层对于氢是可渗透的。该第二等离子体源7因此可以然后在同一个加工室中直接产生一个第二氮化硅层，该第二氮化硅层是该第一氮化硅层的大约三倍到四倍厚。该第二氮化硅层是大致化学计量比的Si3N4层、具有低的光学损失以及高比例的氢，该氢用作该半导体体积钝化的氢源。 在等离子体源7的第二次涂覆之后，进一步输送到一个分离室3中，该室具有加热元件91、92。在所示的实例中，这些加热元件91、92被用于加热这个或这些基底，以便允许氢从该第二氮化硅层扩散进入该半导体材料中并且将先前完成的涂层致密化。
在该直列式涂覆设备中这些基底的下一步加工是在加工室26中进行。在此，首先借助等离子体源71、72用一个另外的层来涂覆一个基底正面，其中这些基底被一个加热和/或冷却装置93加热。该另外的层可以是例如一个二氧化钛层，这是完成一个抗反射涂层所要求的。在这个宽的正面涂覆之后，这些基底被进一步输送到等离子体源66、67以及一个加热和/或冷却装置94，在这里进行基底的背面涂覆，例如用于产生一个反射层。最后， 这些基底被输送到一个出口锁室5中，在这里将这些基底进行最后漂洗并且将有毒的反应末端产物抽走，并且其中在基底被输送回到大气中之前进行通风。
权利要求
1.一种用于等离子体增强的化学气相沉积的直列式涂覆设备，该直列式涂覆设备包括至少一个加工室(1，2)，该加工室具有在基底(13)穿过该加工室(1，2)的输送方向上依次安排的至少两个等离子体源，其特征在于该至少两个等离子体源是不同的等离子体源(6，7)，其中该至少两个等离子体源(6，7)是在不同的激发频率下工作的等离子体源。
2.如权利要求I所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体源(6，7)中的至少一个是以脉冲激发频率来工作的等离子体源。
3.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体 源(6、7)具有至少一个在直流直至IOOMHz的范围内工作的第一等离子体源(6)以及至少一个在IOOMHz到几个GHz的范围内工作的第二等离子体源(7)。
4.如权利要求3所述的直列式涂覆设备，其特征在于该第一等离子体源(6)是在50KHz到13. 56MHz的范围内工作的等离子体源，而该第二等离子体源(7)是在915MHz到2. 45GHz的范围内工作的等离子体源。
5.如权利要求3或4所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少一个第一等离子体源(6)在这些基底(13)穿过该加工室(1，2)的输送方向上被安排在该至少一个第二等离子体源(7)的上游。
6.如权利要求3到5中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少一个第一等离子体源(6)是一个RF等离子体源或ICP等离子体源，并且特征在于该至少一个第二等离子体源(7)是一个微波等离子体源。
7.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体源(6，7)包括线性可扩缩的等离子体源。
8.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体源(6，7)是以一种线性安排进行组合的点源或圆对称的源，其中所述等离子体源之间的距离被选择成使得其单独的等离子体在这些基底(13)的表面处被重叠以形成公共的等离子体。
9.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于这些等离子体源(6，7)中的至少两个被组合而形成至少一个组。
10.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体源(6，7)具有分开的气体供应。
11.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该至少两个等离子体源(6、7)和/或等离子体源的组各自具有分开的气体抽提。
12.如权利要求11所述的直列式涂覆设备，其特征在于该分开的气体抽提具有一个空间，出现的排气流可以在这些等离子体源中每个单独的等离子体源处的两侧上的通过抽吸作用而被抽提到该空间中。
13.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于在这些单独的等离子体源(6、7)和/或等离子体源的组之间安排了多个传导筛。
14.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该直列式涂覆设备包括一个用于这些基底(13)的输送系统,该输送系统具有至少一个用于这些基底(13)的输送速度和/或输送方向的控制模块。
15.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于该直列式涂覆设备包括至少一个加热和/或冷却装置(95，96)，通过该装置，这些基底(13)和/或基底载体(10，101)可以根据它们在该直列式涂覆设备中的位置而不同地被加热和/或冷却。
16.如以上权利要求中任一项所述的直列式涂覆设备，其特征在于这些不同的等离子体源被安排在该加工室(1，2)中这些基底(13)的一侧和/或两侧上。
全文摘要
本发明涉及一种直列式涂覆设备，该直列式涂覆设备包括至少一个加工室，该加工室具有在基底穿过该加工室的输送方向依次安排的至少两个等离子体源。本发明的目的是提供这样一种直列式等离子涂覆设备，这种设备能够进行高质量的多层式层和/或梯度层的连续、大表面的、并且有效的沉积。为此，提供了这样一种直列式等离子体涂覆设备，其中该至少两个等离子体源是在不同激发频率下工作的不同等离子体源。
文档编号C23C16/54GK102725439SQ201080060604
公开日2012年10月10日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年1月4日
发明者D·德科尔, J·迈, M·格利姆, T·格罗斯, 赫尔曼·施勒姆 申请人:德国罗特·劳股份有限公司