CN101185155A - 用于使玻璃上的薄膜硅氢化的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通过使用原子氢源(26)使靶(24)如玻璃基底上的多晶硅膜氢化的方法和装置。使靶经受所述源的原子氢场的间歇暴露，直至使靶的至少一个区域经受氢场达预定的最小周期。通过它的原子氢场所建立的所述源的处理区域小于靶，并且在将靶移动进入到高温处理区(14)以后，将该靶在高温处理区之内平移至靶的间歇处理连续区域，直至整个靶被处理达预定的最小周期。在整个靶被处理以后，将靶冷却至预定的低温，同时仍间歇地使靶经受原子氢。

Description

用于使玻璃上的薄膜硅氢化的方法和装置
技术领域
本发明主要涉及半导体器件加工的领域，具体而言，本发明提供了一种用于半导体材料中氢钝化的改良的方法和装置。
背景技术
作为光电器件和其它的大面积应用如薄膜晶体管(TFT)中的活性材料，薄膜，即在玻璃上结晶硅(CSG)的技术的已经吸引了广泛的兴趣。当应用于太阳能电池时，CSG技术可以耗费非常低的制造成本，然而在实现导致低的$/W制造成本的有用效率的关键要素是用于缺陷钝化的氢化有效、低成本。
为了得到在技术上有用的材料和器件，必须减少缺陷的有害电活性。已经显示的是，氢化，即原子氢的结合成为了钝化半导体如硅中缺陷的有效方法。众多的缺陷易被氢钝化，所述缺陷包括：在晶界上的Si悬空键和应变的Si-Si键、位错、具有深能级的点缺陷如Au和Fe，以及氧和它的络合物。通常使用的氢化方法包括直接的离子束或考夫曼(Kaufman)源，以及在直接或远距离构造中的等离子体源。长期以来都已知道H-诱导的损伤可以是至关重要的，从而激发了远距离等离子体源的使用。在PV工业中，最广泛使用的氢化技术使用了通过PECVD沉积的富氢SiNx层，以同时提供抗反射涂层、表面钝化，以及随着H在接触焙烧步骤期间扩散到硅中的大量钝化。氢化的效率强烈地依赖于钝化技术、钝化温度，以及靶材料中缺陷的类型和密度-采用低成本的CSG存在重大的挑战。
CSG组件(module)是通过将无定形硅沉积到绒面玻璃(textured glass)上，其后例如通过固相结晶或激光结晶使硅结晶加以制备的。然后通过快速热退火和氢化来改善得到的高度缺陷化的聚-Si。人们已经尝试了各种氢化方法，然而许多的现有方法是缓慢的，而可以用以完成氢化步骤的速度对CSG组件的生产成本具有重要的影响。
必须将靶浸入到等离子体中的氢化方法所具有的问题在于，不管将靶装载到等离子体室中的过程本身的速度如何，将靶和室升至处理可以开始前的温度以及在未装载前这些步骤的反转，都给该过程增加了显著地的时间额外消耗。
与氢化一同出现的进一步的问题在于，氢化处理期间发生的原子氢的“内扩散”在某些情形中会被“外扩散”所抵消。特别是，如果将仍处于高温的靶从等离子体中移出，则外扩散可以导致先前内扩散的氢全部损耗。
必须考虑的另一个因素是，当尤其是在低温下将硅膜暴露于原子氢时，将发生掺杂剂(例如硼)失活以及表面损伤。这样的损伤可以包括侵蚀和表面缺陷(例如片状物和空隙)的产生，并且具有对器件外观不利的影响，以及可能抵消氢化的益处。如果在低于约300-350℃的温度(取决于原子氢的强度和CSG材料质量)保持靶暴露于原子氢中达有效(siignificant)周期，则表面损伤可能成为显著的问题。
对包含于本说明书中的文献、行为、材料、器件、制品等的任何讨论都仅是为了对本发明提供前后关系的目的。不应当认为是承认这些内容中的任何一项或全部形成了现有技术基础的部分，或是在与本发明有关的领域中的普通常识，尽管它存在于本申请的每一权利要求的优先权日之前。
发明概述
根据第一方面，提供了一种用原子氢源使靶氢化的方法，该方法包括通过以下这样处理靶：使靶的至少一个区域经受原子氢源的原子氢场的间歇暴露，直至使靶的至少一个区域经受原子氢场达预定的最短周期为止。
在一个实施方案中，所述方法包括同时使整个靶经受原子氢源的原子氢场，并且该源为脉冲持续时间在2秒至2分钟范围内的脉冲源，以及在靶处于预定的处理温度范围内的同时，负载循环为约50％或更小。
优选地，该方法包括建立受原子氢源的原子氢场支配的处理区域，该处理区域比靶小，所述方法进一步包括：
a)将待处理的靶移动到包含所述处理区域的高温处理区中；
b)在通过间歇地使靶的连续区域经受原子氢场的暴露来处理它们的同时，将靶在高温处理区中平移，直至靶的全部进行了预定的最短周期处理为止；
c)在靶的全部已经被处理预定的最短周期以后，将靶从高温处理区移出。
优选将靶通过第一输入途径插入到高温处理区中，并且通过第二输出途径从该高温处理区移出，由此可以在移出在前靶的同时，将新靶装载到高温处理区中。
该方法优选包括：
a)将清洁靶的温度升至在预定处理温度范围内的温度；
b)通过这样处理靶：使靶的至少一个区域经受原子氢源的原子氢场的间歇暴露，直至使靶的至少一个区域在预定处理温度范围内的温度下经受原子氢场达预定的最短周期为止；
c)在使靶的至少一个区域在预定处理温度范围内的温度经受原子氢源的原子氢场达预定的最短周期以后，快速冷却该靶，同时仍使该靶的至少一个区域间歇地暴露于原子氢场；和
d)当靶达到预定的低温限时，终止靶对原子氢的暴露。
根据第二方面，提供了一种使用离散定域强原子氢源(discrete localisedintense atomic hydrogen source)在大的平面区域靶上氢化的方法，该方法包括：
a)将清洁靶的温度升至在预定处理温度范围内的温度；
b)移动加热的靶穿过原子氢的一个或多个场，使得在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一原子氢场中，并且连续移动靶，直至使靶的至少一个区域经受原子氢场达预定的最短周期为止；
c)在使靶的至少一个区域在预定处理温度范围内的温度经受原子氢场达预定的最短周期以后，快速冷却该靶，同时仍移动靶穿过一个或多个原子氢场；和
d)当靶达到预定的低温限时，终止靶对原子氢场的暴露。
优选地，通过不同途径将靶插入并且移出高温处理区，从而在移去在前的靶的同时，可以将新靶装载到高温处理区中。
还优选地，所述源包括多个离散定域强原子氢源，所述多个离散定域强原子氢源各自提供建立比靶小的相应处理区域的原子氢场，该方法进一步包括：移动加热靶穿过多个原子氢场中的一个或多个，由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一原子氢场中，并且连续移动靶，直至使靶的全部区域经受原子氢场达预定的最短周期为止。
根据第三方面，提供了一种用原子氢源的使靶脉冲氢化的方法，该方法包括：
a)将清洁靶的温度升至在预定处理温度范围内的温度；
b)通过脉冲调制原子氢源，使靶间歇地暴露于所述源的原子氢场，直至使靶的全部都经受原子氢场达预定的最短周期为止；
c)在在处于预定处理温度范围内的温度使靶的全部经受原子氢场达预定的最短周期以后，快速冷却该靶，同时仍将靶暴露于所述源的原子氢场；和
d)当靶达到预定的低温限时，终止靶对原子氢的暴露。
其中，所述源在脉冲持续时间为2秒至2分钟的情况下被调制，并且当靶在预定最低处理温度的范围时，负载循环为约50％或更小。
根据第四方面，提供了一种在没有载体的情况下，在高温处理中输送在玻璃基底上的大平面区域靶的方法，该方法包括：
a)提供一组将靶和基底输送穿过处理区域的输送辊，该辊对在预定的最大间距上的基底提供支撑；
b)将基底放置在辊上，并且移动基底和结合的靶进入到处理区域中；
c)将靶和玻璃基底的温度升至在预定处理温度范围内的温度，所述处于预定处理温度范围内的温度可以比基底的应变点和退火点的温度都高；
d)当处于在处理温度范围内的温度时，移动加热的靶和基底穿过一个或多个处理区域；
e)当基底处于在预定温度范围内的温度时，基本上使基底保持运动，并且基底运动由辊的间距、玻璃的种类和处理温度范围确定，从而避免基底的任何显著变形；和
f)在预定处理温度范围内的处理被完成以后，将基底冷却至不发生变形的温度之下的温度。
根据第五方面，提供了一种用比靶小的处理区域处理靶的方法，该方法包括：
a)将待处理的靶移动到包含该处理区域的高温处理区中；
b)在处理靶的连续区域的同时，将靶在高温处理区中平移，直至将靶的全部进行了预定最短周期的处理为止；
c)在靶的全部进行预定最短周期的处理以后，将靶从高温处理区移出。
根据第六方面，提供了一种使用离散定域强原子氢源使大区域靶氢化的装置，该装置包括：
a)高温处理区，它可在预定处理温度范围内的温度工作，包含一个或多个产生原子氢场的强定域原子氢源，由此该高温处理区大得足以容纳比被原子氢场覆盖的区域大的靶区域，并且由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一原子氢场中；
b)加热装置，所述加热装置将靶加热至处于预定处理温度范围内的温度；和
c)输送装置，在将温度保持在预定处理温度范围内的同时，安排所述输送装置将靶移动穿过在高温处理区中的原子氢场，以渐进地将靶的至少一个区域暴露于高温处理区中的原子氢场达预定的最短周期。
优选地，该装置进一步包括冷却装置，以使靶冷却至低于预定低温的温度，其中在将整个靶暴露于高温处理区中的原子氢场达预定的最短周期以后，输送装置进一步移动靶，以渐进地将整个靶暴露于原子氢场，同时使靶接触冷却装置，直至达到低温限为止。
还优选地，该装置包括：
a)加热区，将清洁靶引入其中，以将所述靶加热至处于预定处理温度范围之内或附近的温度；
b)冷却区，它安置有冷却装置，该冷却区包括一个或多个产生原子氢场的原子氢源，该冷却区大得足以容纳大于被原子氢场覆盖的区域的靶区域，由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一氢场中；
c)加热区中的加热装置，所述加热装置将靶加热至处于预定处理温度范围内的温度；和
d)输送装置，设置所述输送装置以移动靶穿过加热区而进入到高温和冷却区中，并且移动靶穿过冷却区中的原子氢场，以渐进地将整个靶暴露于冷却区中的原子氢场，直至达到预定的低温限为止。
根据第七方面，提供了一种用离散定域强原子氢源进行大区域靶的氢化的装置，该装置包括：
a)加热区，将清洁靶引入其中，以被加热至在预定处理温度范围之内或附近的温度；
b)高温处理区，它可在预定处理温度范围内的温度操作，包含一个或多个产生原子氢场的强定域原子氢源，由此该高温处理区足够大，以容纳比被原子氢场覆盖的区域大的靶区域，并且由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一原子氢场中；
c)冷却区，所述冷却区包括一个或多个产生原子氢场的原子氢源，由此该冷却区足够大，以容纳比被原子氢场覆盖的区域大的靶区域，并且由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一氢场中；
d)加热区和高温处理区中的加热装置，该加热装置将靶加热至处于预定处理温度范围内的温度；和
e)输送装置，设置该输送装置以移动靶穿过加热、高温和冷却区，并且移动靶穿过在高温和冷却区中的原子氢场，以渐进地将整个靶暴露于高温处理区中的原子氢场达预定的最短周期，并且渐进地将整个靶暴露于冷却区的原子氢场中一段时间，直至达到预定的低温限为止。
在氢化装置的一些实施方案中，加热区还安置有一个或多个产生原子氢场的原子氢源，由此可以将靶在加热步骤期间暴露于原子氢。
优选地，要被氢化的靶是位于玻璃基底上的薄多晶硅膜，并且在暴露于原子氢场之前，通过使用稀氢氟酸(HF)蚀刻来清洁靶。
在每一区中优选维持低的湿度环境，以在高温处理期间使氧化物的生长最小。为了得到良好的结果，H2O/H2比率需要小于1000ppm，并且优选200ppm或更小的比率。还优选在高温处理区和冷却区中维持原子氢的水平，这将减少发生在多晶硅膜上的任何氧化物的生长。
在被选择的某些玻璃类型的情况下，预定高温处理温度范围应当高于玻璃基底的应变点和退火点的温度。对于硼硅酸盐玻璃(BSG)上的固相结晶多晶硅，鉴于此玻璃的应变点为518℃而退火点为560℃，将使用典型地约570℃-650℃、并且优选在600℃-620℃范围内的预定处理温度范围(在靶表面测量)。
在优选装置中，提供有包含加热区、高温处理区和冷却区的处理室。在优选装置中提供有入口装载锁(entry load lock)，以允许将靶容易地插入到处理室中，它在此处被加热至处于预定处理温度范围之内或附近的温度。然后将靶引入到其中安置有原子氢源以产生原子氢场的高温处理区中。
在高温处理区中完成高温处理以后，将靶从高温处理区传递至其中安置有产生原子氢场的一个或多个原子氢源的冷却区，从而使靶在冷却期间经受所述原子氢场。冷却区的一个或多个原子氢源优选在比高温处理区中的一个或多个原子氢源的功率更低的功率工作。冷却区还优选安置有冷却装置，以将靶的温度快速降低至预定低温限。低温限通常在300-350℃范围内。
在靶到达低温限以后，停止将靶暴露于原子氢，同时继续进一步冷却。在低于低温限的温度下，外扩散将显著减少，从而去除了暴露于原子氢的需要，因此通过去除暴露，还去除了进一步原子氢-诱导表面损伤的可能性。优选地，在少于10分钟内，冷却区能够将靶冷却至预定低温限，并且在优选装置中，该时间少于5分钟内。优选地，通过关闭冷却区中的原子氢源来停止对原子氢的暴露。
在优选装置中安置有出口装载锁(output load lock)，以使靶从处理室的冷却区中容易地移出。
安置输送装置，以振动运动的方式移动靶向前或向后穿过处理区域，直至达到需要的处理时间。特别是移动靶穿过高温处理区的一个或多个原子氢场，以在靶的全部表面之上达到需要的暴露时间。在优选的装置中，安置有辊以输送靶，同时通过将基底运动维持在用于具体基底和处理温度的预定参数内以避免基底的显著变形。变形受基底在处理温度下的粘度、辊隔开的间距以及基底移动的平均速度影响。在610℃处理允许中所使用的硼硅酸盐玻璃基底的情况，辊间距在200-600mm，并且优选约350至370mm的范围内，而转移速度在0.5-8.0m/分钟的范围内。
附图简述
现在在参考附图的情况下，通过实施例来描述本发明的实施方案，其中：
图1是用于玻璃基底上的大结晶硅板的氢钝化设备的示意图；
图2是在其加热区中安置有任选的另外原子氢源的图1设备的示意图；和
图3a、3b和3c显示优选的氢钝化方法的流程图。
实施例详述
参考附图，现在描述用于得到玻璃上多晶硅的快速、有效氢化，同时避免原子氢诱导表面损伤的优选装置和方法的说明。在此实施方案中，通过部分或全部地减少冷却阶段的原子氢暴露(例如，通过在冷却阶段开始或期间降低等离子体源的等离子体功率)和通过在约在300-350℃范围内的最低温度下终止氢暴露，来平衡高温处理和冷却期间的用于氢化的强原子氢暴露，以防止硅表面损伤。
联机氢钝化设备
参考附图的图1，优选的氢化设备包括：入口台11、入口装载锁12、处理室29、出口装载锁16和出口台17。所述处理室29包含加热区13、高温处理区14和冷却区15。
入口和出口台11、17分别位于入口和出口装载锁12、16以外，以支撑在在设备之前和之后的工件24。这些台各自包含由多个辊28限定的支撑表面，所述辊28有利于工件分别进入入口装载锁和离开出口装载锁的运动。
入口装载锁12包含外部门18和内部门19，当该门闭合时，在它们之间限定了闭合室31。在入口装载锁中，工件24被支撑在辊27上，以移动工件穿过设备。入口装载锁中的辊27是耐受高温的陶瓷，并且是在过程控制器(未示出)的控制下由发动机驱动的，以移动工件穿过装载锁。入口装载锁12还包含优选含有一排白炽灯的加热器25。辊以400mm的间距隔开。出口装载锁16与入口装载锁12类似配置，具有内部门21和外部门23，当该门闭合时，在它们之间限定了闭合室32；以及，在装载锁中支撑工件24的发动机驱动辊22。然而，出口装载锁16不包含加热器。出口装载锁中的辊22是金属(铝)的，因为它们从不达到高温，如果使用陶瓷辊，则它们将继续除去H2O气体，这会降低通过该设备的器件的性能。
当入口和出口装载锁12、16的内部门19、21闭合(或者真正有效的是当各个装载锁的门的任一个都是闭合的时，在使用室的时候这是经常的情况)时，处理室29也是闭合室。在加热和高温处理区中，工件被支撑在另外的辊27上，所述辊27能够移动工件穿过设备。至于入口装载锁中的辊27，在加热和高温处理区中的辊27是耐受高温的陶瓷，并且是在过程控制器(未示出)的控制下由发动机驱动的，以移动工件穿过设备。在冷却区中，至于出口装载锁，辊22是金属(铝)的。处理室中的辊以360mm的间距隔开。
加热区13和高温处理区14各自安置有加热器25，而加热器25各自优选包含一排白炽灯的。这些灯能够将工件加热到至少650℃或更高。
在高温处理区14和冷却区15中安置有原子氢源26。参考图2，在加热区13中还可以任选安置原子氢源126。原子氢源是离散定域强原子氢源，并且可以是等离子体源如rf诱导耦合等离子体源或微波激发线性等离子体源，然而，它们还可以是非等离子体源如热气体裂化器。在任一情形中，当与处理室29的任一处理区(例如，加热区13、高温处理区14或冷却区15)的尺寸相比较时，原子氢场33相对小型，因此需要在原子氢源下振动工件24，以实现工件的整个靶表面区域的覆盖。
处理室29的壁34以及装载锁12、16的壁35和门18、19、21、23是水冷却的，冷却剂经由冷却剂入口36供给至设备，并且经由冷却剂出口37从设备中去除。在处理室29中，加热区13、高温处理区14和冷却区15被水冷却的阻挡层38分离，所述水冷却的阻挡层38几乎完全地闭合每一区，并且在相邻区之间提供高度的绝热。阻挡层38提供有窄口39，所述窄口39允许工件24从一个区传递至另一个区。
为了使冷却区15中的冷却最大化，冷却区中壁34和阻挡层38的内表面41没有抛光，从而提供低的发射率。在入口装载锁12、加热区13和高温处理区14内，在工件24的路径下面的辊27之间安置抛光的辐射屏蔽42，以反射辐射热。
处理设备的其它特征为：
1.处理室29在(部分的)真空中工作。等离子体类原子氢源26，需要低压，迄今为止，该等离子体类原子氢源26已被已证实可提供最好结果。装载锁12、16和处理室29使得能够低压处理。
2.在处理室29中提供分离区13、14、15，用于加热、高温氢暴露和冷却氢暴露。多区方法有利于联机生产设备，此处可以分别使得每一区最优化。这对在控制氢暴露的终止能够使性能最佳的冷却区是特别重要的。通过避免氢区的热循环，它还允许了CSG的快速加热和冷却。
3.联机设备是与高生产量、大规模生长相适合。它还使得达到均匀的总的氢暴露容易得多(在移动轴上)。
4.对工件提供辊输送。使用联机辊22、27来输送没有固定器(setter)支撑的工件，有利于玻璃的快速加热和冷却，以及通过高温计的精确温度监控。辊输送还与进一步的方法改进和革新相适合。
5.加热器组件25中的灯加热器的使用提供了快速的加热能力，包括装载锁中的充分预热。
6.在处理室29和入口装载锁12中使用连续振动输送。以振动方式将工件在各个处理区(高温处理区14和冷却区15)中移动，从而延长给定平移速度在原子氢源下经过的时间。此外，在入口装载锁12和加热区13中，以振动的方式移动工件，以均匀地分散加热灯的作用。与连续移动相比，这使得全部过程的协调和最优化更容易，因为可以根据输送速度和时间选择来分别地使每一阶段最优化。对于加热和高温处理区，这包括通过使用输送参数和辊间距的适当结合，来保证玻璃变形(例如，辊-波变形(roller-wave distortion))与随后的器件处理和美感需求保持相适合。(固定器的使用也会减少变形，但是由于额外的热质，会引入显著的可供消耗成本，并且增加加热和冷却时间。)
7.将等离子体器件用作原子氢源。该联机设备和辊输送概念与许多不同种类的氢等离子体产生技术如LPS(线性等离子体源)、ICP(诱导耦合等离子体)、ECR(电子回旋加速器共振)和平行板源相适合。也潜在地可以使用非等离子体源，但是目前优选的是等离子体源。
8.该方法和设备被设计用于将原子氢最大并均匀地传送至样品。原子氢的“投送距离(throw distance)”非常小，并且强烈地依赖于室壁材料，在此可以发生复合。因此，远距离等离子体源和样品之间的联结可以用低复合的材料(例如石英)进行连接。对比地，不锈钢(尤其当在热时)对原子氢具有更高的复合系数。重要的是，暴露的CSG“消耗”原子氢(通过内扩散和钝化、表面损伤处理，或通过表面复合/氧化物还原)。在本实施方案中，原子氢场被限制在直接在所述源之下的范围。
这些优选设备特征的组合提供了高生产量、可规模化的联机设备，这样的设备是适于大规模制造的平台。
氢钝化方法
用于在大的平面区域之上得到有效氢化的优选方法使用了定域(离散)强原子氢源(名义上为等离子体源)。将承载有要处理的靶的基底平移穿过延伸自定域原子氢源的原子氢场，以在靶的表面上得到均匀的氢化。
参考图3a、3b和3c，以及图1，优选氢化方法是在低压(部分真空)下进行的，因此工艺中的第一步骤是201将工件24装载到入口装载锁12中，并且202在用氢填充该装载锁至处理室29的工作压力以前，将装载锁中的压力抽吸降压至约0.2毫托。210然后加热工件24至约500℃之上，同时以振动方式平移，以提供均匀的加热，并且防止由于在辊上暴露于高温所致的变形。204在将工件移动进入到加热区以前，一旦达到需要的温度，203就进行检查处理室29的加热区13是否空闲。在可以开始氢化处理之前，206将加热片24(基底和靶)加热至等于或至少接近处理温度的温度。当加热时，特别是当温度达到上限时，205将工件24以振动方式在加热区13中移动，以避免基底的变形。在主要氢化处理室外进行该加热步骤，以使得靶在处理室中度过的时间最小化，并且因此改善处理量。任选地，还可以使靶在加热阶段期间经受原子氢(参见图2)。加热阶段中对原子氢的暴露的水平可以比在主要处理室中对原子氢的暴露低。207一旦工件24到达处理室29的高温处理区14中的需要温度，208就将它移动进入到高温处理区中，并且同时仍维持高温，209使用用于避免变形的相同振动平移将工件平移接近(或穿过)处理室中的高原子氢浓度区域，211以暴露靶。可以按照所需要的次数来重复这样的平移。同样地，原子氢源26可以从基底加热组件25“隔离”，但是仍用于得到均匀的氢化。
一旦工件24的全部靶区域暴露于原子氢达需要的周期，212就检查冷却区15以查看它是否空闲，并且213将工件移动到冷却区中。205工件24以振动方式在冷却区15中平移以避免基底的变形，同时它仍处于高温。在工件24(并且尤其是靶)处于高温的同时，对原子氢的暴露将在冷却区15中经由原子氢源26继续进行，214并且在源26下连续工件24的平移，以均匀地暴露靶区域。在冷却阶段215的开始时，或在将工件24冷却至预定温度以后，任选地减小冷却区15中的原子氢源26的等离子体的功率(相对于高温处理区14中的源)。216一旦温度下降至350℃，则停止原子氢的供给217，并且在进一步冷却以后，当工件到达排出温度218时，219将它移动至出口装载锁16，然后在卸载工件以前222，将出口装载锁放气221。
可以根据处理参数和物理构造使每一处理区13、14、15最优化，以满足氢化处理中具体阶段的需要，例如：基底加热、高温原子氢暴露以及在原子氢暴露下的快速冷却。平移运动210、205、206、209、211、214、215可以是连续联机的，或分级的(振动的)联机。在分级联机顺序的情况，区之间的平移应当快速，以使得对氢化的影响最小化。该平移通常是循环的，将靶向前和向后移动穿过原子氢场，以对于需要的持续时间而达到对靶表面的完全处理。此技术有效地向靶表面上的每一点传送了一系列的原子氢暴露的脉冲，从而传送需要的氢暴露水平。当前没有暴露于原子氢的靶的区域(或暴露水平轻的靶的区域)将发生外扩散，并且每一单位区域的暴露时间相对于靶在高温下未暴露的时间必须平衡，以得到净正(net positive)的结果。
将工件24的玻璃基底平移穿过辊上的设备，同时被氢化，调整辊运动(间距、速度、振动等)，以消除基底的变形。当在玻璃基底上进行高温氢化时使用此技术，以消除对基底载体的需要、使得相对均匀并且快速的玻璃加热和冷却，并且消除粘着至载体或夹盘的玻璃，以及提供在高温下进行玻璃基底氢化的实用方法。
优选氢化方法的关键特征为：
1.在处理前清洁硅表面，并且在氢化期间保持清洁，以避免污染或对氢输送的阻碍。在氢化前，使用稀HF蚀刻除去表面上的任何氧化物。在氢化期间，通过在处理室中保持充分低的水蒸汽，以及通过暴露于充分高浓度的原子氢以连续地“还原”任何生长的氧化物，从而使得原位氧化物生长最小化。
2.在高温下进行主要的原子氢处理。目前用于进行原子氢暴露的最佳温度为610℃，所述温度高于BSG用玻璃应变和退火点(分别518℃和560℃)，并且比由其它研究多晶硅片的非氮化物基氢化的小组所报道的处理温度高得多。
3.氢暴露是剧烈的。靶以相对紧密地接近于强等离子体源的方式通过，提供了对高浓度原子氢的暴露。成功地使用了rf诱导耦合等离子体源和微波激发线性等离子体源这两者。
4.氢暴露是快速的。在所建议的温度下，4至10分钟的原子氢暴露时间是适宜的。
5.在靶(和基底)的冷却期间，维持靶对原子氢的暴露，直至靶到达处于约300-350℃的温度。通过，已经显示，相对于冷却步骤停止暴露的元件(cell)，在冷却期间维持暴露通过使V(0.1)增加超过100mV而提供超过33％的效率增加。(注-此处和以下使用的术语V(0.1)是指在日光照射的十分之一处的开路电压。参数V(0.1)近似于在最大功率点的连接电压，并且是对在过程优化中使用的CSG上的氢化效果的灵敏性量度)。
6.靶被快速冷却。在维持氢暴露的同时快速冷却靶，这显著地改善了循环时间和可制造性，而没有模件性能的损失。已经演示了短致3到4分钟的冷却时间，但是与冷却时间被限制为至多2小时的设备相比，基本上没有性能区别。
7.氢-等离子体终止点被保持在预定最低温度之上。已经发现，强原子氢暴露和低温的结合有害于性能，原因是对硅的氢-诱导表面损伤、包括蚀刻损伤。通过在300和350℃之间的CSG表面温度终止等离子体和为此的氢暴露，可以使钝化和蚀刻损伤之间的平衡最优化。
8.在冷却阶段期间降低等离子体功率。再次为了避免过多的蚀刻损伤，已经发现，在冷却阶段的开始或期间逐步减低等离子体功率是有利的。
9.氢(H2)气流是最大化的。减少的氢气流导致强的流动效应，由此使原子氢被消耗，并且因此减少钝化。在氢化设备中，使用了与泵的能量和需要的处理压力相适合的最大气流。
10.发现最佳操作压力在约30至100毫托之间。
实验
实验1-间歇原子氢暴露
此实验的目的是测试钝化方法，所述钝化方法涉及至多50％的用于等离子体暴露的负载循环以及6分钟的脉冲持续时间。此工作的动机是：
1.装备寿命-负载循环时工作的等离子体源可以持续比一次连续工作更长，在成本和可靠性方面有益于工厂氢化；
2.性能-这样的间歇等离子体处理将提供比连续等离子体暴露更好的钝化。
在用于15×15-cm CSG样品的小的研究氢化设备(以下称为“研究设备”)中进行每一个测试试验，并且开始如下：
(i)在室温下，将室泵抽5分钟，
(ii)在5分钟内骤升至702℃的加热器设定点(玻璃温度～608℃)，
(iii)稳定10分钟＝在真空中3分钟+在处理环境中7分钟，
(iv)按照表1进行测试。
表1
样品# 等离子体细节
1-4 使等离子体开启6分钟以达到稳定状态、关闭以冷却6分钟、开启6分钟直至最终冷却(在最后6分钟期间，玻璃温度为～515至425℃)。
5-8 使等离子体开启6分钟以达到稳定状态、关闭以冷却13分钟、开启6分钟直至最终冷却(在最后6分钟期间，玻璃温度为～410至350℃)。
9-12 进行2分钟的脉冲持续时间(自动)，10分钟达到稳定状态(关闭/开启/关闭/开启/关闭)，并且冷却至～360℃的玻璃温度。
13-16 进行1分钟的脉冲持续时间(自动)，10分钟达到稳定状态(以关闭开始)，并且冷却至～360℃的玻璃温度。
17-20 仅开启等离子体6分钟以达到稳定状态。(在没有等离子体，但是有气体的情况下，冷却至～360℃的玻璃温度。)
全部样品来自于与同一块CSG材料片。将来自此片的中间片(指定样品KF298V01)在使用连续等离子体暴露的研究设备中钝化，并且用作对照试样。
表2
 样品  Voc(mV)  V1(mV)  V2(mV)  V(0.1)(mV)
 KF298V01  483  486  601  414
 1-4  453  455  553  380
 5-8  429  435  505  351
 9-12  465  466  596  403
 13-16  467  467  592  403
 17-20  383  396  435  299
表2中的结果表明，负载循环为50％的和脉冲持续时间为1-2分钟的方法实际上与以前公认的最佳方法一样好。实验过程中的终止温度比最佳的高出大于50℃，这将充分说明V(0.1)中10mV的不足。
实验2-研究设备中的快速冷却
此实验的目的是确定快速冷却对器件性能(电压)的影响。通过允许缩短循环时间，快速冷却将改善联机钝化的经济效果。在＜10分钟的稳定状态和少于7分钟的冷却时间的情况下，此实验测试了迄今为止尝试的最短氢化周期。研究设备被改进成，可以通过将两个5×5-cm样品推离接受器(susceptor)而进入到允许显著改善玻璃冷却时间的上游冷却区中，以使所述样品的快速冷却。
基本方法为：
i)在室温泵抽5分钟，
ii)在5分钟内骤升至750℃的加热器设定点(玻璃温度～610℃)
iii)在等离子体暴露以前，稳定10分钟-在真空中3分钟+在处理环境中7分钟，
iv)按照表4进行测试。
v)在等离子体熄灭以后，关掉气体并且打开节流阀，
vi)在快速冷却的情况，一旦加热器冷却至＜400℃，就将室放气。
表3
冷却速率 至400℃的时间(分钟) 350℃ 300℃ 250℃
标准 15  20  26  ～35
快速 2.5  3.5  5  7
全部样品来自于同一块CSG材料片。
使用快速冷却的第一结果(样品3&4)是令人失望的，其V(0.1)几乎像在全部冷却期间根本没有等离子体的一样坏。余下的快速冷却实验是在冷却期间使用对原子氢的连续暴露来进行的(在全部的情形下，对于高温原子氢暴露步骤都进行脉冲调制等离子体)。
表4
 样品 冷却 等离子体(分钟) 在冷却时等离子体 终点温度(℃)  Voc(mV)  V1(mV)  V2(mV)  V(0.1)(mV)
 1-2 标准 10+26＝36 脉冲调制 300  463  466  569  394
 3-4 快速 10+5＝15 脉冲调制 300  398  412  449  314
 5-6 快速 10+7＝17 连续 250  468  471  574  397
 7-8 快速 10+5＝15 连续 300  467  470  581  398
 9-10 标准 10+35＝45 连续 250  476  478  627  410
 11-12 快速 5+5＝10 连续 300  468  472  570  398
 13-14 快速 5+3.5＝8.5 连续 350  468  471  573  398
 15-16 标准 10+35＝45 脉冲调制 250  461  465  556 390
 17-18 快速 5+2.5＝7.5 连续 400  462  465  561  391
 19-20 快速 5+3.5＝8.5 连续 350  466  470  564  395
在将等离子体暴露时间减少5倍(从45减小至少于9分钟)和电压很少或没有减少(V(0.1)约395mV)的情况下，这些包括快速冷却的短时处理的率先尝试对于联机制造是非常有希望的。
实验3-远距离联机钝化(RIPA)
此实验的目的是尝试使四个CSG材料片氢化，所述四个CSG材料片被预先证实在研究设备之上钝化以后具有385mV的V(0.1)。RIPA原子氢暴露包括：在贯穿样品1&2的加热、原子氢暴露和冷却(具有原子氢暴露)阶段，将样品放置在第一线性等离子体源(LPS1)之下；而在贯穿样品3&4的加热、原子氢暴露和冷却(具有原子氢暴露)阶段，在两个加热器之间的振动式样品运动。在暴露前加热至少8分钟以保证稳固状态，并且在约610℃进行原子氢暴露，随后冷却(具有原子氢暴露)22分钟至约300℃。
表5
   样品 1 2 3 4
   输送-加热 放置H1 放置H1 振动H1/2 振动H1/2
   原子氢暴露 放置LPS1 放置LPS1 振动LPS1+/-19.5cm 振动LPS1+3.5cm偏置+/-3.5cm
   H2吹洗(flush) 否 是 是 是
   H2流(sccm) 500 900 900 900
   加热时间(min) 8.5 12 14 13
   氢暴露(分钟) 2 移动+4 10 10
   V(0.1)(mV)-平均 280 313 318 317
   -标准偏差 84 86 17 51
   -最大 335 352 347 360
   -最小 0 0 277 95
此实验表明，RIPA设备将成功地钝化CSG材料。甚至在没有对设备V(0.1)任何最佳化的情况下，也在此被证实为385-mV的材料上达到了360mV那样高，并且样品4的三分之一平均超过了350mV。然而，主要由于对最直接地暴露于等离子源的硅的等离子体诱导损伤，因此全部样品平均值低于320mV。在最差的情况(样品1&2)下，Voc探测显示的是，受损伤带(damaged band)缺乏p+层，并且具有暴露的n+区域。重要的是，这组表明，在原子氢暴露期间的样品运动改善了电压均匀性、减少了硅损伤、减少了变形，以及避免了额外的累积应力。
实验4-使用间歇原子氢暴露的快速冷却
此实验的目的是使用在第一线性等离子体源(LPS)下的基线(baseline)10分钟的原子氢暴露，然后在用于快速冷却的原子氢暴露下单独通过或振动，来测试在远距离联机钝化(RIPA)设备中的快速冷却处理。在快速冷却步骤中监测蚀刻产物，以帮助确定合适的终止时间。
RIPA基线工艺使用下列参数。Gas＝H2@450 sccm(使用两个具有不对称流的涡轮分子泵)；室压＝75毫托；处理时间＝10分钟；@～610℃暴露于原子氢；在暴露于原子氢的情况下，冷却20分钟至～325℃；用于高温原子氢暴露的平均等离子体功率为300W；以及首先8分钟的冷却暴露，其后将等离子体功率减少至50W。
表6
    样品     与基线的工艺偏差
    4     在基准研究设备上钝化的两个组件
    3     冷却期间没有氢暴露
2 在LPS2和平均等离子体功率＝300W下，使用单次3分钟的快速冷却
    5     在平均等离子体功率＝300W的LPS2下，快速对称振动，直至蚀刻产物过量
    1     在平均等离子体功率＝300W的LPS2下，快速对称振动4分钟，然后在平均等离子体功率＝50W的LPS2下快速对称振动，直至蚀刻产物过量
    6     基线处理
表7
 样品  V(0.1)(mV)平均 标准偏差 最大 最小 R-L cf研究设备 cf基线
 4  401  0  406  391  0 基准 +27
 3  227  18  280  200  30 -174 -147
 2  334  12  352  314  30 -67 -40
 5  340  8  360  323  12 -61 -34
 1  359  12  381  340  -6 -42 -15
 6  374  6  386  360  11 -27 基线
(1)使用RIPA基线方法，在暴露于原子氢的同时冷却20分钟，此材料达到了374mV的V(0.1)平均数。这比研究设备基准低27mV。
(2)在冷却期间省略原子氢暴露总共使V(0.1)减少了150mV(227cf374mV)。
(3)在此实验中工作了三次快速冷却，最佳结果为359mV(S1)，所述结果是使用6.5分钟快速冷却15cm、在第二LPS下的60cm/分钟的对称振动、在300W下4分钟、随后在50W下2.5分钟得到。此结果是令人振奋的，但是仍比对于此材料的RIPA基线(374mV)少15mV。
(4)与基线6mV(S6)相比，对于此快速冷却试验(S1)，使用标准偏差12mV的均匀性是个问题。最弱区为样品的边缘，实际上所述边缘在15cm振动期间没有在LPS覆盖(housing)下通过，这表明更大的振动是适当的。
(5)在实验期间，第二LPS出现的问题在于一端产生较少H。
(6)尽管基线方法和基准不相当，并且快速冷却实验产生了比基线方法较少有利的结果，但是该实验表明，快速冷却可以产生可与基准和基线方法相当的结果，并且在改正伴随设备的一些问题以及通过一些最优化以后，就有可能超过基准结果。
本领域的技术人员应当意识到的是，在不背离如宽泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对如具体实施方案中显示的本发明进行许多的变化和/或更改。因此，从各个方面都应认为存在的这些实施方案都是说明性的，而非限制性的。

Claims (67)

1.一种使用原子氢源使靶氢化的方法，该方法包括通过以下方法处理靶：使靶的至少一个区域经受原子氢源的原子氢场的间歇暴露，直至使靶的至少一个区域经受原子氢场达预定的最小周期。
2.权利要求1的方法，其中，使整个所述靶同时经受原子氢源的原子氢场；并且所述源是脉冲持续时间在2秒至2分钟范围内的脉冲源；以及，在靶处于预定的处理温度范围内的同时，负载循环为约50％或更小。
3.权利要求1的方法，其中原子氢源的原子氢场建立了小于靶的处理区域，所述方法包括：
a)将待处理的所述靶移动到包含该处理区域的高温处理区中；
b)将所述靶在高温处理区中平移，同时通过间歇地使它们经受原子氢场的暴露来处理靶的连续区域，直至靶的全部被处理达预定的最短周期；
c)在所述靶的全部被处理达预定的最短周期以后，将所述靶从高温处理区中移出。
4.权利要求3的方法，其中将所述靶通过第一输入途径插入到处理区中，并且通过第二输出途径从该高温处理区中移出，由此在移出在前的靶的同时，可以将新靶装载到高温处理区中。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，该方法进一步包括：
a)将清洁靶的温度升至在预定处理温度范围内的温度；
b)通过这样处理所述靶：使所述靶的至少一个区域经受原子氢源的原子氢场的间歇暴露，直至所述靶的至少一个区域在处于预定处理温度范围内的温度经受原子氢场达预定的最短周期；
c)在处于预定处理温度范围内的温度，在使所述靶的至少一个区域经受原子氢场达预定的最短周期以后，快速冷却所述靶，同时仍使所述靶的至少一个区域间歇地暴露于原子氢场；和
d)当所述靶达到预定的低温限时，终止所述靶暴露于原子氢。
6.权利要求3、4或5的方法，其中所述靶具有大的平面区域，并且所述源包含多个离散定域强原子氢源，所述离散定域强原子氢源各自提供建立比靶小的各个处理区域的原子氢场，所述方法进一步包括：移动加热的靶穿过多个原子氢场中的一个或多个，由此在任何时候，都仅有所述靶的部分区域处于任一原子氢场中，并且连续移动所述靶，直至使靶的全部区域经受原子氢场达预定的最短周期。
7.权利要求3、4、5或6的方法，其中在移动所述靶进入到高温处理区之前，在加热区中将所述靶的温度升至在预定处理温度范围内的温度。
8.权利要求3、4、5、6或7的方法，其中所述加热区安置有一个或多个原子氢源，并且在所述靶的温度超过低于预定处理温度范围的预定温度以后，使所述靶经受一个或多个原子氢源的原子氢场。
9.权利要求3、4、5、6、7或8的方法，其中安置有处理室，所述处理室含有加热区、高温处理区和冷却区。
10.权利要求9的方法，其中在所述处理室中安置有入口装载锁，并且将待处理的靶装载进入到所述装载锁中，以便随后移动进入到所述加热室中。
11.权利要求9或10的方法，其中在高温处理区中完成所述高温处理以后，将所述靶从高温处理区传递至所述冷却区。
12.权利要求9、10或11的方法，其中在所述冷却区中安置有一个或多个原子氢源，以产生所述靶在冷却期间所经受的原子氢场。
13.权利要求12的方法，其中所述冷却区的一个或多个原子氢源在比高温处理区中的原子氢源的功率低的功率下工作。
14.权利要求9、10、11、12或13的方法，其中所述冷却区安置有冷却装置，以加速所述靶的温度降低至所述预定低温限。
15.权利要求14的方法，其中所述低温限通常在300-350℃的范围内。
16.权利要求9、10、11、12、13、14或15的方法，其中在所述处理室中安置有出口装载锁，并且将靶从所述冷却区移动进入到所述出口装载锁中，以便随后将所述靶从所述处理室移出。
17.按照权利要求3至16中任一项所述的方法，其中所述靶为在玻璃基底上的大平面区域靶，并且在没有载体的情况下进行输送，所述方法包括：
a)提供一组将所述靶和所述基底输送穿过所述一个或多个处理区域的输送辊，所述辊对预定的最大间距上的所述基底提供支撑；
b)将所述基底放置在辊上，并且移动所述基底和结合的靶进入到所述处理区域之一中；
c)将所述靶和玻璃基底的温度升高至在预定处理温度范围内的温度；
d)当处于在处理温度范围内的温度时，移动加热的靶和基底穿过一个或多个处理区域；
e)当基底处于在预定温度范围内的温度时，基本上使基底保持运动，并且基底运动由辊的间距、玻璃的种类和处理温度范围确定，从而避免基底的任何显著变形。
18.按照权利要求17所述的方法，其中在处理期间，将所述靶和玻璃基底升高至比所述基底的退火点温度高的温度。
19.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中待氢化的所述靶是形成在玻璃基底上的薄多晶硅膜。
20.权利要求19的方法，其中所述靶包括在硼硅酸盐玻璃(BSG)上的固相结晶多晶硅，并且所述预定的处理温度范围(在靶表面测量)为约570℃-650℃。
21.权利要求20的方法，其中所述硼硅酸盐玻璃(BSG)具有518℃的应变点和560℃的退火点，并且所述预定处理温度范围(在靶表面测量)为600℃-620°的范围。
22.一种使用包括至少一个离散定域强原子氢源的氢源在大的平面区域靶上进行氢化的方法，该方法包括：
a)将清洁靶的温度升高至在预定处理温度范围内的温度；
b)移动加热的靶穿过一个或多个的原子氢场，由此在任何时候，仅有所述靶的部分区域处于任一原子氢场中，并且连续移动所述靶，直至使靶的至少一个区域经受原子氢场达预定的最短周期；
c)在使靶的至少一个区域在处于预定处理温度范围内的温度经受原子氢场达预定的最短周期以后，快速冷却所述靶，同时仍移动所述靶穿过一个或多个原子氢场；和
d)当所述靶达到预定的低温限时，终止所述靶对原子氢场的暴露。
23.权利要求22的方法，其中所述源包含多个离散定域强原子氢源，所述离散定域强原子氢源各自提供建立比靶小的各个处理区域的原子氢场，所述方法进一步包括：移动加热的靶穿过多个原子氢场中的一个或多个，由此在任何时候，都仅有所述靶的部分区域处于任一原子氢场中，并且连续移动所述靶，直至使靶的全部区域经受原子氢场达预定的最短周期。
24.权利要求22或23的方法，其中安置有处理室，所述处理室含有加热区、高温处理区和冷却区，所述高温处理区含有所述氢源。
25.权利要求24的方法，其中通过不同途径将所述靶插入和移出高温处理区，由此在移出在前靶的同时，可以将新靶装载到高温处理区中。
26.权利要求24或25的方法，其中在所述处理室中安置有入口装载锁，并且将待处理的靶装载进入到所述装载锁中，以便随后移动进入到所述加热区中。
27.权利要求24、25或26的方法，其中在所述处理室中安置有出口装载锁，并且将靶从所述冷却区移动进入到所述出口装载锁中，以便随后将所述靶从所述处理室移出。
28.权利要求25、26或27的方法，其中在移动所述靶进入到高温处理区之前，在所述加热区中将所述靶的温度升高至在预定处理温度范围内的温度。
29.权利要求25、26、27或28的方法，其中所述加热区安置有一个或多个原子氢源，并且在所述靶的温度超过在低于预定处理温度范围的预定温度范围以后，使所述靶经受一个或多个原子氢源的原子氢场。
30.权利要求25、26、27、28或29的方法，其中在高温处理区中完成所述高温处理以后，将所述靶从所述高温处理区传递至所述冷却区。
31.权利要求25、26、27、28、29或30的方法，其中在所述冷却区中安置有一个或多个原子氢源，以产生所述靶在冷却期间所经受的原子氢场。
32.权利要求31的方法，其中所述冷却区的一个或多个原子氢源在比高温处理区中的原子氢源的功率低的功率下工作。
33.权利要求25、26、27、28、29、30、31或32的方法，其中所述冷却区安置有冷却装置，以加速所述靶的温度降低至预定低温限。
34.权利要求33的方法，其中所述低温限在300-350℃的范围内。
35.按照权利要求22至34中任一项所述的方法，其中所述靶是在没有载体的情况下输送的，所述方法包括：
a)提供一组将所述靶和基底穿过一个或多个处理区域的输送辊，所述辊对在预定的最大间距上的所述基底提供支撑；
b)将所述基底放置在辊上，并且移动所述基底和结合的靶进入到所述处理区域之一中；
c)将所述靶和玻璃基底的温度升高至在预定处理温度范围内的温度；
d)当处于在处理温度范围内的温度时，移动加热的靶和基底穿过一个或多个处理区域；
e)当基底处于在预定温度范围内的温度时，基本上使基底保持运动，并且基底运动由辊的间距、玻璃的种类和处理温度范围确定，从而避免基底的任何显著变形。
36.按照权利要求35所述的方法，其中在处理期间，将所述靶和玻璃基底升高至比所述基底的退火点温度高的温度。
37.按照权利要求25至36中任一项所述的方法，其中待氢化的所述靶是形成在玻璃基底上的薄多晶硅膜。
38.权利要求37的方法，其中所述靶包括在硼硅酸盐玻璃(BSG)上的固相结晶多晶硅，并且所述预定的处理温度范围(在靶表面测量)为约570℃-650℃。
39.权利要求38的方法，其中所述硼硅酸盐玻璃(BSG)具有518℃的应变点和560℃的退火点，并且所述预定处理温度范围(在靶表面测量)在600℃-620°的范围。
40.按照权利要求38或39所述的方法，其中高温区中的所述处理在610℃进行，以在200-600mm范围内的间距设置辊上，并且以在0.5-8.0m/分钟范围内的输送速度，将所述基底输送穿过所述高温区。
41.按照权利要求40所述的方法，其中所述辊以在350至370mm范围内的间距安置。
42.按照权利要求25至41中任一项所述的方法，其中所述靶是通过将稀氢氟酸(HF)蚀刻应用到所述薄多晶硅膜上进行清洁的。
43.按照权利要求25至42中任一项所述的方法，其中在所述加热区、高温处理区和冷却区中优选维持低湿度的环境，以使在高温处理期间的氧化物生长最小。
44.按照权利要求43所述的方法，其中所述低湿度的环境包括维持小于1000ppm的H2O/H2比率。
45.权利要求44的方法，其中所述低湿度的环境包括维持小于200ppm的H2O/H2比率。
46.按照权利要求25至45中任一项所述的方法，其中将所述高温处理区和所述冷却区中的原子氢水平维持在可减少发生在多晶硅膜上的任何氧化物生长的水平。
47.按照权利要求25至46中任一项所述的方法，其中所述冷却区能够在少于10分钟内将所述靶冷却至预定的低温限。
48.按照权利要求25至47中任一项所述的方法，其中所述冷却区能够在少于5分钟内将所述靶冷却至预定的低温限。
49.按照权利要求25至48中任一项所述的方法，其中通过关闭所述冷却区中的原子氢源，以停止对原子氢的所述暴露。
50.一种使用离散定域强原子氢源使大区域靶氢化的装置，所述装置包括：
a)高温处理区，所述高温处理区可在预定处理温度范围内的温度工作，包含一个或多个产生原子氢场的强定域原子氢源，由此所述高温处理区大得足以容纳比被原子氢场覆盖的区域大的靶区域，并且由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一原子氢场中；
b)加热装置，所述加热装置将靶加热至在预定处理温度范围内的温度的；和
c)输送装置，在将温度保持在预定处理温度范围内的同时，安排所述输送装置将靶移动穿过在高温处理区中的原子氢场，以渐进地将靶的至少一个区域暴露于高温处理区中的原子氢场达预定的最短周期。
51.权利要求50的装置，所述装置进一步包括冷却装置，以允许将所述靶冷却至低于预定低温的温度，其中在将所述整个靶暴露于高温处理区中的原子氢场达预定的最短周期以后，输送装置进一步移动所述靶，以渐进地将整个所述靶暴露于原子氢场，同时用冷却装置处理所述靶，直至达到低温限为止。
52.权利要求50或51的装置，还包括：
a)加热区，将清洁靶引入其中，以将所述靶加热至处于预定处理温度范围之内或附近的温度；
b)冷却区，所述冷却区安置有冷却装置，包括一个或多个产生原子氢场的原子氢源，所述冷却区大得足以容纳比被原子氢场覆盖的区域大的靶区域，由此在任何时候，都仅有靶的部分区域处于任一氢场中；
c)加热区中的加热装置，所述加热装置将靶加热至处于预定处理温度范围内的温度；和
d)输送装置，设置所述输送装置以移动靶穿过加热区而进入到高温和冷却区中，并且移动靶穿过冷却区中的原子氢场，以渐进地将整个靶暴露于冷却区中的原子氢场，直至达到预定的低温限为止。
53.权利要求50、51或52的装置，其中安置有真空处理室，所述真空处理室包含加热区、高温处理区和冷却区。
54.权利要求53的装置，其中在所述处理室中安置有入口装载锁，由此将待处理的靶装载到所述装载锁中，以便随后移动到所述加热区中。
55.权利要求53或54的装置，其中在所述处理室中安置有出口装载锁，由此将靶从所述冷却区移动到所述出口装载锁中，以便随后将所述靶从所述处理室移出。
56.权利要求53、54或55的装置，其中所述加热区安置有一个或多个受控制的原子氢源，以在所述靶的温度超过低于在预定处理温度范围的预定温度以后，使所述靶经受一个或多个原子氢源的原子氢场。
57.权利要求50、51、52、53、54、55或56的装置，其中所述冷却区的一个或多个原子氢源在比高温处理区中的原子氢源的功率低的功率下工作。
58.权利要求50、51、52、53、54、55、56或57的装置，其中所述低温限在300-350℃的范围内。
59.权利要求50至58中任一项所述的装置，其中设置所述输送装置以在没有载体的情况下输送所述靶，所述输送装置包括：
a)一组输送辊，将所述靶和基底输送穿过一个或多个处理区域，所述辊对在预定的最大间距上的所述基底提供支撑；
b)驱动装置，以驱动具有基底的辊运动，以避免当基底和结合的靶在所述处理室中时基底的任何显著变形，所述辊运动由辊的间距、玻璃的种类和处理温度范围确定。
60.权利要求59所述的装置，其中驱动装置能够驱动辊运动，这允许所述靶和玻璃基底在处理期间升高至比基底的退火点温度高的温度。
61.按照权利要求50至60中任一项所述的装置，其中对于处理包含在硼硅酸盐玻璃(BSG)上的固相结晶多晶硅的靶，所述预定的处理温度范围(在靶表面测量)为约570℃-650℃。
62.权利要求61的装置，其中所述预定的处理温度范围(在靶表面测量)为600℃-620°。
63.权利要求61或62所述的装置，其中高温区中的所述处理在610℃进行，所述高温处理区中的辊以在200-600mm范围内的间距安置，并且所述高温处理区中的辊以在0.5-8.0m/分钟范围内的输送速度驱动所述基底和靶。
64.权利要求63所述的装置，其中所述高温处理区中的辊以在350-370mm范围内的间距安置。
65.权利要求50至64中任一项所述的方法，其中所述冷却区提供有它能够在少于10分钟内将所述靶冷却至预定的低温限的冷却能力。
66.按照权利要求65所述的方法，其中所述冷却区提供能够在少于5分钟内将所述靶冷却至预定的低温限的冷却能力。
67.按照权利要求50至66中任一项所述的方法，其中冷却区中的原子氢源能够关闭，以终止所述靶对原子氢的暴露。
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