用于连续地涂覆基板的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连续涂覆基板的方法，其中，所述基板被连续地输送通过沉积室，并且同时采用措施以尽量减少寄生沉积物。本发明还涉及用于连续地涂覆基板的相应设备。
【专利说明】用于连续地涂覆基板的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于连续涂覆基板的方法，其中，该基板被连续地传输通过沉积室，同时采取措施以尽量减少寄生沉积物。本发明还涉及用于连续地涂覆基板的相应设备。
【背景技术】
[0002]对于涂覆设备的设计，产生连续的浸提物和产品流仍然是一个重要的方面。然而，对于从现有技术已知的用于连续涂覆的涂覆设备而言，在沉积过程期间出现不希望的伴随现象。包括下列现象:
[0003]?沉积室的几何尺寸可以改变从而气体流动。对于一些沉积条件而言，这对层均匀性和层质量产生影响。
[0004]?传输路径可以被寄生层或寄生颗粒堵塞，或者可以增大摩擦，这可以导致托架传输的堵塞。
[0005]?气体路径可以被堵塞，这可以导致气体逸出从而可能导致危险的情形。
[0006]?寄生层可以剥落，这导致在沉积室中的颗粒形成从而得到“坏”层，甚至导致层的总体经济损失。
[0007]?由于沉积物经常可被回蚀，故设备的正常运行时间变差。
[0008]迄今,对于上述列出的问题已经提出了不同的方案设想(S.Reber等，CONCVD andPR0C0NCVD:Development of High-Throughput CVD Tools on the Way to Low-CostSilicon Epitaxy,第24届欧洲光伏太阳能展览会,汉堡和A.Hurrie等,High-ThroughputContinuous CVD Reactor` for Silicon Deposition,第 19 届欧洲光伏太阳能会议，2004)。
[0009]本文包括通过寄生层的原位回蚀的定期清洗。然而，该方法不能应用于一些层(例如，碳化硅)，这是由于这些层是耐蚀刻的。
[0010]用于消除寄生沉积物的另一方法是基于定期的非原位清洗。然而，这与额外的时间支出相关联。
[0011]此外，通过被影响的寄生涂覆表面的定期更换可以去除寄生沉积物。然而，这代表昂贵的变型。
[0012]另一方法是基于通过覆盖材料而使“高质量”表面免受寄生沉积物。该覆盖材料可以被非原位清洗或者更换。
[0013]此外，已知通过采用直接的气流(例如，气帘、气垫等)避免表面与工艺气体的接触来解决提到的问题。然而，该变型仅可以以有限的方式防止寄生沉积物的生成。
【发明内容】
[0014]从此处开始，本发明的目的是提供一种用于连续涂覆的方法和设备，通过该方法和设备，寄生沉积物被最小化使得用于去除寄生沉积物的周期可以被明显缩短。
[0015]通过具有权利要求1的特征的用于连续涂覆基板的方法和具有权利要求11的特征的相应设备实现该目的。其它的从属权利要求揭示了有利的进展。[0016]本发明的原理是基于用于待涂覆的工件的基板托架，其被设计成使得尽可能多的寄生表面临时连接到基板托架并且与工件的输送一起从设备运出。
[0017]因此，根据本发明，提供了一种用于连续涂覆基板的方法，其中，在涂覆设备中，基板被输送通过沉积室，该沉积室通过两个基板托架以及基座和盖被限定，该基座具有用于导向基板托架的装置，在基板托架上的基板被输送通过涂覆设备，在输送期间实现了基板的连续涂覆，并且该盖被固定在基板托架上，从而与基板托架一起被输送通过涂覆设备。
[0018]此处应该理解，通过在盖和基板托架之间的固定，这些部件在输送通过涂覆设备期间具有固定连接，即，防止了盖相对于基板托架的相互移位。尤其是，通过摩擦连接可以实现这一点。与允许在盖和基板托架之间移位的连接(从现有技术可知)相比，根据本发明的优点在于:一方面，部件之间的摩擦(伴随的缺点是形成研磨颗粒)可以被避免，另一方面，可以使沉积室明显更有效地密封。
[0019]在固定盖和基板托架的情况下，优选可拆卸的连接。因此，盖可以与沉积室外部的基板托架分离，并且盖可被清洗，例如，独立于基板托架而清洗。
[0020]根据本发明的方法的最重要的优点被再次简略地汇总为下列优点:
[0021]-因为基板托架固定到盖，故在这些部件之间没有发生摩擦，从而防止了由于轨道和基板托架之间的摩擦产生的颗粒，这些颗粒可以进入沉积室并且降低在此处沉积的质量。
[0022]-通过根据本发明的基板托架到盖的固定，实现了部件的明显改善的密封，当使用用于基板托架的轨道时，这是不可能的。
[0023]-在尺寸方面，由于该盖与具有导向轨道的板相比明显较小，故可以确保对于部件的改善的尺寸精度。
[0024]根据本发明，优选用于基板的区域，在该区域中，限定与基座相邻的沉积室的盖和基板托架可以被清洗或者被去除以清洗。在第一种情况中，在此考虑清洗区域，在第二种情况中考虑去除区域，通过该去除区域，可以进行原位清洗或者非原位清洗。
[0025]根据本发明的一个实施方式提供了一个壁，该壁被构造成盖，该盖被固定到基板托架上从而与基板托架一起被运出沉积室，随后在该盖上的寄生沉积物被去除。随后，对于另一涂覆周期而言，可再次使用该盖。
[0026]还优选的是，在沉积室(4)中，至少一个盖元件(8)被设置在基座(2)的前方。
[0027]根据本发明的另一个实施方式提供了作为盖元件的牺牲层，该牺牲层被沉积在限定沉积室的元件中的至少一个元件上。该牺牲层用于促进随后的回蚀或者用于简化随后的回蚀。该牺牲层还可以从限定沉积室的元件上去除。该牺牲层的去除在涂覆设备的内部和外部都是可行的。
[0028]该牺牲层被设计成使得寄生沉积物的回蚀被明确地简化。例如，该简化可以在于减少寄生沉积物(分离层)的粘合强度，而不在于改变托架材料(材料变型)的机械强度或者防止寄生沉积物渗入多孔材料中。
[0029]例如，该牺牲层可以是碳层，尤其是炭黑层，或者粉末层，尤其是由二氧化硅或者氮化硅制成的粉末层。
[0030]根据本发明的另一变型提供了布、箔、薄片、梳状物、密封唇或者O形环被用作盖元件。[0031]还优选的是，在涂覆设备内的回蚀区域中，通过蚀刻从限定沉积室的(至少一个)元件和从上文描述的盖元件去除寄生沉积物。
[0032]因此，回蚀区域可以设置在沉积室的前方、沉积室中或者沉积室之后。
[0033]优选地，在回蚀区域中，蚀刻装置通过至少一个喷嘴被导向并且朝向限定沉积室的元件中的至少一个元件和/或朝向盖元件中的至少一个盖元件以用于蚀刻在这些元件上的寄生沉积物，该盖元件被设置在沉积室中的限定元件中的至少一个元件的前方。
[0034]根据本发明，设备被制成可用于连续地涂覆基板，所述设备具有设置用于化学气相沉积的沉积室，该沉积室通过两个基板托架以及基座和盖来限定。因此，基座具有用于导向基板托架的装置。该盖被固定到基板托架从而可以与基板托架(1，I’)一起被输送通过涂覆设备，使得盖(6)和基板托架(1，I’)可以与基板一起被运出沉积室(4)。从而，在基板托架上的基板可以被输送通过涂覆设备，并且在输送期间，实现了基板的连续涂覆。
[0035]优选地，用于导向基板托架的装置是至少一个轨道。
[0036]因此，本发明具有得出上述问题的解决方案的下列优点:
[0037]?由于在每个涂覆周期之后寄生沉积物的及时去除，故仅在无关紧要的尺度上发生沉积室的几何变化。
[0038]?由于颗粒通常仅对于厚层产生，故样品输送的堵塞或阻塞被最小化，即被避免。 [0039]?没有形成堵塞气体路径的厚层。
[0040]?通过避免剥落，坏层的风险被最小化。
[0041]?由于连续的非原位清洗，该设备可以不中断的运行，在理想的情况下可以完全地运行而没有清洗周期，即，正常运行时间大大增加。
[0042]本发明被应用于装置和设备中，尤其是涂覆设备中，其中，寄生沉积物出现并且具有连续的进料。
[0043]本发明还包括下列方面:
[0044]1、一种用于连续地涂覆基板的方法，其中，所述基板被输送通过沉积室(4)，所述沉积室(4)通过两个基板托架(1，I’)以及两个壁(2，2’)被限定，至少一个壁(2，2’)具有用于导向基板托架(1，I’ )的装置(3，3’)，在所述基板托架(1，I’)上的基板被输送通过沉积室，在所述输送期间，实现了所述基板的连续涂覆，其特征在于，限定沉积室(4)的元件(1，I’，2，2’ )中的至少一个元件和/或设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方并且保护所述限定元件(1，I’，2，2’ )免受寄生沉积物影响的盖元件(8，8’ )中的至少一个盖元件，与基板一起被运出沉积室(4)。
[0045]2、根据方面I所述的方法，其特征在于，所述设备具有用于基板的区域，其中，限定沉积室(4)的元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件和/或设置在沉积室(4)中的所述限定元件(1，I’，2,2’)中的至少一个元件的前方的盖元件(8,8’ )中的至少一个盖元件能够被清洗或者被去除以用于清洗。
[0046]3、根据前述方面中任一项所述的方法，其特征在于，一个壁被构造成盖(6)，该盖
(6)固定到基板托架(1，1’)且因此与基板托架(1，1’)一起被运出所述沉积室(4)，随后去除在所述盖(6)上的寄生沉积物。
[0047]4、根据前述方面中任一项所述的方法，其特征在于，作为盖元件(8，8’ )的牺牲层被沉积在限定沉积室(4)的元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件上。[0048]5、根据前一方面所述的方法，其特征在于，所述牺牲层是碳层，尤其是炭黑层，或者粉末层，尤其是由二氧化硅或者氮化硅制成的粉末层。
[0049]6、根据前述方面中任一项所述的方法，其特征在于，布、箔、薄片、梳状物、密封唇或者O形环被用作盖元件(8，8’)。
[0050]7、根据前述方面中任一项所述的方法，其特征在于，在回蚀区域中，通过蚀刻，从限定所述沉积室(4)的所述元件(1，1’，2，2’)中的至少一个元件和/或从设置在沉积室(4)中的限定元件(I, I’，2，2’ )中的至少一个元件的前方的所述盖元件(8，8’ )中的至少一个盖元件去除所述寄生沉积物。
[0051]8、根据前一方面所述的方法，其特征在于，所述回蚀区域被设置在沉积室(4)的前方、沉积室(4 )中或者沉积室(4 )之后。
[0052]9、根据方面6或7所述的方法，其特征在于，在所述回蚀区域中，蚀刻装置通过至少一个喷嘴被导向并且朝向限定沉积室(4)的元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件和/或朝向盖元件(8，8’)中的至少一个盖元件以用于蚀刻在这些元件上的寄生沉积物，该盖元件被设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方。
[0053]10、一种用于连续地涂覆基板的设备，所述设备具有沉积室(4)，所述沉积室(4)被用于化学气相沉积并且通过两个基板托架(1，I’ )以及两个壁(2，2’ )限定，至少一个壁(2，2’)具有用于导向基板托架(1，I’ )的装置(3，3’)，其特征在于，限定沉积室(4)的元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件和/或盖元件(8，8’ )中的至少一个盖元件能够被输送，所述盖元件设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方并且保护所述限定元件(1，I’，2，2’ )免受寄生沉积物的影响，所述盖元件能够与基板一起被运出沉积室(4)。
[0054]11、根据前一方面的设备，其特征在于，所述设备具有用于基板的区域，在该区域中，限定沉积室(4)的元件(I，I’，2，2’)中的至少一个元件和/或设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方中的所述盖元件(8，8’ )中的至少一个盖元件可以被清洗或者被去除以用于清洗。
[0055]12、根据方面10或11所述的设备，其特征在于，一个壁被设计成固定到基板托架(1，1’ )的盖(6)，用于与基板托架(1，I’)一起运出所述沉积室(4)。
[0056]13、根据方面10至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述盖元件(8，8’)是牺牲层。
[0057]14、根据前一方面所述的设备，其特征在于，所述牺牲层是碳层，尤其是炭黑层，或者粉末层，尤其是由二氧化硅或者氮化硅制成的粉末层。
[0058]15、根据方面10至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述盖元件(8，8’)选自布、箔、薄片、梳状物、密封唇或者O形环及其组合。
[0059]16、根据方面10至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有回蚀区域，在该区域中，通过蚀刻，从限定所述沉积室(4)的所述元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件和/或从设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方的盖元件(8，8’ )中的至少一个盖元件去除所述寄生沉积物。
[0060]17、根据前一方面所述的设备，其特征在于，所述回蚀区域被设置在沉积室(4)的前方、沉积室(4)之后或者沉积室(4)中。[0061]18、根据方面16或17所述的设备，其特征在于，在所述回蚀区域中，设置用于蚀刻剂的至少一个喷嘴，该喷嘴朝向限定沉积室(4)的元件(I，I’，2，2’)中的至少一个元件和/或者朝向盖元件(8,8’ )中的至少一个盖元件以用于蚀刻在这些元件上的寄生沉积物,所述盖元件被设置在沉积室(4)中的限定元件(1，1’，2，2’ )中的至少一个元件的前方。
[0062]19、根据方面10至18中任一项所述的设备，其特征在于，用于导向基板托架(1，I’ )的装置(3，3’)是轨道。
【专利附图】
【附图说明】
[0063]结合附图旨在更详细地说明根据本发明的主题，而不希望将所述主题限制于本文示出的【具体实施方式】。
[0064]图1示出从现有技术已知的沉积设备的实施方式。
[0065]图2示意性地示出根据本发明的设备的第一变型。
[0066]图3示意性地示出根据本发明的设备的另一变型。
[0067]图4示意性地示出根据本发明的设备的变型。
[0068]图5示出根据图4的根据本发明的设备的剖面图。
【具体实施方式】 [0069]在图1中示出一种设备，其中，两个基板托架I和I’被平行设置。沿着上轨道3和下轨道3’输送这两个基板托架。工艺气体被导入所形成的内腔4，在内腔4中发生沉积过程。两个轨道3和3’被刚性安装，寄生沉积物发生在反应室9的顶部和反应室9’的基座上。此外，通过在轨道3、3’与基板托架1、1’之间的摩擦，颗粒被生成，其可以进入沉积室4并且降低此处沉积的质量。
[0070]在图2中示出根据本发明的设备，其中，上轨道(在图1中用3表示)已经被置于其上方的盖6替代。盖6随着基板托架I和I’而移动通过涂覆设备。在该变型的情况中，事实上，同样在内部9上将发生寄生涂覆，然而，这可以容易地非原位去除。为了该目的，机械方法以及化学方法是可用的。可能的锁定适于在此示出的旋转的U形几何形状，使得当前可移动的盖6被共同地密封。
[0071]在图3中示出根据本发明的另一设备，其中，与根据图1的现有技术相比，在竖向方向上分别可移动的砂布8和8’被分别设置在上轨道3和下轨道3’的区域中，该砂布覆盖相应的轨道。在沉积区域中，这些砂布8和8’位于各自的轨道的前方从而吸收所有的寄生沉积物。然后，砂布8和8’与基板一起被向外引导，其中它们可以被清洗或处理。在锁定的区域中，入口喷嘴等从下方竖直伸出进入沉积区域，该砂布可以通过合适的导件被按压成竖向使得其可以移动越过所有的插件。
[0072]在图4中示出根据本发明的设备，其中，基板托架I和I’被固定到盖6。盖和基板托架的该单元被输送通过涂覆设备。该导向轨道3被设置在基座2上，在此没有示出。此处并且，气体锁定可以适于所示出的倒U形使得盖6被共同地密封。
[0073]在图5中示出基板托架I和I’以及盖6的单元的剖面图。可以看出，盖6通过卡扣连接被摩擦连接到基板托架I和I’。
【权利要求】
1.一种用于连续地涂覆基板的方法，其中，在涂覆设备中，所述基板被输送通过沉积室(4)，所述沉积室(4)通过两个基板托架(1，I’)以及基座(2)和盖(6)被限定，所述基座(2)具有用于导向所述基板托架(1，I’)的装置(3)，在所述基板托架(1，I’)上的基板被输送通过所述涂覆设备，在所述输送期间实现了所述基板的连续涂覆，所述盖(6 )被固定到所述基板托架(1，I’)从而与所述基板托架(1，I’)一起被输送通过所述涂覆设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个盖元件(8)被设置在所述沉积室(4)中的所述基座(2)的前方。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为盖元件(8)的牺牲层被沉积在所述基座(2 )上。
4.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述牺牲层是碳层，尤其是炭黑层、或者粉末层，尤其是由二氧化硅或者氮化硅制成的粉末层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，布、箔、薄片、梳状物、密封唇或者O形环被用作盖元件(8)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆设备具有一区域，在该区域中，所述盖(6)和所述基板托架(I，I’)被清洗或者被去除以用于清洗。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在运出所述沉积室(4)之后，所述盖(6)上的寄生沉积物被去除。
8.根据前述 权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在回蚀区域中，通过蚀刻，从限定所述沉积室(4)的所述元件(1，I’，2，6)中的至少一个元件和/或从设置在所述沉积室(4)中的所述基座(2)的前方的所述盖元件(8)中的至少一个盖元件去除所述寄生沉积物。
9.根据前一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述回蚀区域被设置在所述沉积室(4)的前方、所述沉积室(4)之后或者所述沉积室(4)中。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述回蚀区域中，蚀刻装置通过至少一个喷嘴被导向并且朝向限定所述沉积室(4)的所述元件(1，1’，2，6)中的至少一个元件和/或朝向设置在所述沉积室(4)中的所述基座(2)的前方的所述盖元件(8)中的至少一个盖元件以蚀刻在这些元件上的寄生沉积物。
11.一种用于连续地涂覆基板的设备，所述设备具有沉积室(4)，所述沉积室(4)被设置用于化学气相沉积并且通过两个基板托架(1，I’ )以及基座(2)和盖(6)被限定，所述基座(2)具有用于导向所述基板托架(1，I’ )的装置(3)，所述盖(6)被固定到所述基板托架(1，I’)从而能够与所述基板托架(1，I’)一起被输送通过所述涂覆设备，其特征在于，所述盖(6)和所述基板托架(1，I’ )能够与所述基板一起被运出所述沉积室(4)。
12.根据前一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备具有一区域，在该区域中，所述盖(6)和所述基板托架(1，I’ )能够被清洗或者被去除以用于清洗。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，至少一个盖元件(8)被设置在所述沉积室(4)中的所述基座(2)的前方。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述盖元件(8)是牺牲层。
15.根据前一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述牺牲层是碳层，尤其是炭黑层、或者粉末层，尤其是由二氧化硅或者氮化硅制成的粉末层。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述盖元件(8)选自布、箔、薄片、梳状物、密封唇或者O形环及其组合。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有回蚀区域，所述回蚀区域被设置在所述沉积室(4)的前方、所述沉积室(4)之后或者所述沉积室(4)中。
18.根据权利要求16或17所述的设备，其特征在于，在所述回蚀区域中，设置用于蚀刻剂的至少一个喷嘴，所述喷嘴朝向限定所述沉积室(4)的所述元件(1，1’，2，6)中的至少一个元件和/或朝向设置在所述沉积室(4)中的所述基座(2)的前方的所述盖元件(8)中的至少一个盖元件以蚀刻在这些元件 上的寄生沉积物。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的设备，其特征在于，用于导向所述基板托架(1，1’)的所述装置(3)是至少一个轨道。
【文档编号】H01L31/18GK103764870SQ201280033552
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年7月7日
【发明者】斯蒂芬·雷伯, 诺伯特·希林格, 戴维·波卡扎, 马丁·阿诺德 申请人:弗劳恩霍弗应用技术研究院