DE102007043943A1

DE102007043943A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mit dotierten Schichten

Info

Publication number: DE102007043943A1
Application number: DE102007043943A
Authority: DE
Inventors: Ekkehart Reinhold; Steffen Mosshammer; Michael Hofmann; Martin Dr. Dimer
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-15
Also published as: DE102007043943B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Beschichtung von Substraten mit dotierten Schichten in einer Vakuumkammer, wobei das Substrat mittels eines Transportsystems über einer das abzuscheidende Beschichtungsmaterial enthaltenden Verdampfungsquelle vorbeibewegt wird. Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung polykristalliner Halbleiterschichten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welches hohe Beschichtungsraten und gegebenenfalls verschiedene Dotierung in einem Durchlauf ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung wird in einer Vakuumbeschichtungskammer, durch welche das Substrat bewegt wird, die offene Verdampfung des Beschichtungsmaterials mit einer gerichteten Koverdampfung des oder der Dotanten in einer oder mehreren Effusionszellen kombiniert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Beschichtung von Substraten mit dotierten Schichten halbleitender Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems in einer Vakuumkammer, wobei das Substrat mittels eines Transportsystems über einer Beschichtungsquelle vorbei bewegt und dabei die Schicht abgeschieden wird. Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens.
Dünnschichtsolarzellen können durch Abscheidung eines Systems von Schichten halbleitender Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems auf einem geeigneten Substrat hergestellt werden. Dieses Schichtsystem wird eingebettet in weitere, schützende, reflektierende und die Lichtausbeute verstärkende Schichten. Die einzelnen Halbleiterschichten unterscheiden sich in ihrer Dotierung. Eine grundlegende Aufgabenstellung bei der Herstellung von Dünnschichtsolarzellen aus polykristallinem Halbleitermaterial ist die Kosteneffizienz. Diese erfordert die Abscheidung der Schichten mit hoher Abscheiderate bei Gewährleistung der erforderlichen Qualität und Homogenität der Schichteigenschaften sowie die Verwendung von kostengünstigen Substraten wie z. B. Glas. Wesentliche Schichteigenschaften sind die Schichtdicke, die Dotierungshomogenität der Einzelschicht und die damit erzielte Ladungsträgerbeweglichkeit sowie gegebenenfalls die insbesondere durch thermische Behandlungsschritte zu beeinflussende Korngröße der Kristallite im Schichtaufbau. Die verwendete Substratart begrenzt die mögliche Prozesstemperatur bei der Beschichtung. Bei Glassubstraten setzt die Erweichungstemperatur des Glases die Grenze.
Für die großflächige Abscheidung von Halbleiterschichten sind verschiedene Verfahren bekannt. Eine Gruppe beruht auf der chemischen Vakuumabscheidung (Chemical Vapor Deposition – CVD). Z. B. wird ein Gasgemisch bei dem PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) in einem Plasma und beim HWCVD-Verfahren (Hot Wire Chemical Vapor Deposition) mittels eines erhitzten Drahtes in Substratnähe in Fragmente zerlegt. Bei beiden Verfahren scheiden sich Zersetzungsprodukte auf dem Substrat ab. Mit diesen beiden Verfahren sind über die Auswahl und das Mischungsverhältnis der eingesetzten Gassorten die chemische Zusammensetzung der Schichten sehr gut einstellbar. Darüber hinaus sind sie aufgrund der Abscheidetemperaturen von weniger als 250°C für sehr unterschiedliche Substrate, so auch für Glas verwendbar. Die Dotierung der einzelnen Halbleiterschichten erfolgt in diesen Verfahren durch die Einleitung von Dotiergas. Z. B. erfolgt die Dotierung von Siliziumschichten gemäß der EP 0 827 212 B1 mittels Diboran (B₂H₆) oder Wasserstoff.
Jedoch sind die Abscheideraten der CVD-Verfahren im Vergleich zur physikalischen Vakuumsabscheidung (Physical Vapor Deposition – PVD) sehr gering. Darüber hinaus erfordern die dafür geeigneten Anlagen einen hohen anlagentechnischen Aufwand, so dass im Zusammenhang mit der relativ kleinen Abscheiderate die Herstellungskosten für Dünnschichtsolarzellen zu hoch sind. Auch erweist es sich als Nachteil, dass zur Herstellung von Dünnschichtsolarzellen aus Silizium, dem dafür am häufigsten verwendeten Halbleitmaterial, das toxische Silan als Prozessgas eingesetzt wird.
Der Einsatz von Halbleitermaterialien als Ausgangsmaterialien für Beschichtungen, auch mit Dotierung, ist aus der Herstellung optischer Funktionsschichtsysteme, z. B. so ge nannter Low-E-Systeme bekannt. Diese Schichtsysteme werden jedoch durch Kathodenzerstäubung, dem Magnetronsputtern als einem PVD-Verfahren, gewonnen, wie unter anderem in der DE 103 56 357 A1 und der D100 46 810 C2 beschrieben. Die Halbleitermaterialien werden in diesen Schichtsystemen stets reaktiv zerstäubt, d. h. unter Anwesenheit eines Reaktionsgases, so dass Oxide, Nitride oder Oxynitride des Halbleitermaterials abgeschieden werden. Die mit diesen Verfahren zu erzielenden Abscheideraten und die entstehenden Schichtmorphologien unter Einbau des Trägergases des Verfahrens entsprechen nicht den Anforderungen der Dünnschichtsolarzellen. So führen zum Beispiel Änderungen in der Schichtmorphologie aufgrund des Einbaus des Trägergases zu unerwünschten Änderungen der Halbleitereigenschaften. Auch werden die Substrate durch die hohe Energie der schichtbildenden Teilchen thermisch stark belastet.
Grundsätzlich höhere Abscheideraten bei ebenfalls gut einstellbaren Schichteigenschaften und geringerer thermischer Substratbelastung werden bekanntermaßen mit dem Bedampfungsverfahren erzielt, das ebenfalls auf der physikalischen Dampfabscheidung (Physical Vapor Deposition – PVD) beruht und ebenfalls aus der Herstellung von optischen Funktionsschichten bekannt ist. Es gestattet die großflächige Abscheidung im kontinuierlichen Prozess, was eine Voraussetzung für die effiziente Herstellung dieser Schichten darstellt. In diesem Verfahren wird die zu verdampfende Substanz in einem geeigneten Behälter im Vakuum durch Energiezufuhr, z. B. durch ohmsche Heizung oder einen Elektronenstrahl mit hoher Leistungsdichte, auf eine hinreichend hohe Temperatur erwärmt, so dass das thermisch freigesetzte Material als Schicht auf dem Substrat kondensiert.
Beispielsweise wird in der US 6,202,591 B1 eine Bedampfungsvorrichtung beschrieben, die unter Verwendung einer linearen Verdampfungsquelle auf einem kontinuierlich transportierten flexiblen Substrat optische Schichten mit definiertem Brechungsindex abscheidet. Die Verdampfungsquelle ist dabei mit ihrer Längserstreckung rechtwinklig zur Transportrichtung des Bandes, d. h. quer zum Band angeordnet. Das in die Gasphase versetzte Verdampfungsgut, das sich in einem geschlossenen Verdampferraum befindet, welcher sich über die gesamte Bandbreite erstreckt, wird über einen so genannten Kamin von der Verdampfungsquelle zum Substrat geführt.
Mit einem derartigen geschlossenen Verdampfer ist zwar eine großflächige und eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen. Sie gestattet jedoch nicht die Verdampfung von Substanzen mit hohen Verdampfungstemperaturen, wie die Halbleiterelemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems, und auch nicht die Dotierung der abgeschiedenen Schicht.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren zur effektiven Herstellung von Halbleiterschichten anzugeben, welches hohe Beschichtungsraten und gegebenenfalls verschiedene Dotierung in einem dynamischen Abscheideverfahren, das heißt in einem Durchlaufverfahren ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt werden.
Als Dotierung wird hier allgemein das gezielte Einbringen von Fremdatomen in ein Grundmaterial verstanden, wobei das einzubringende Material in der Regel nur in geringer Konzentration vorliegt. Auch wenn Dotierungen vorwiegend aus der Halbleitertechnik zur Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit des Halbleitermaterials bekannt sind, soll das im Folgenden beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nicht auf Halbleitermaterialien als Grundmaterial beschränkt sein, sondern auch solche Materialien und Materialkombinationen umfassen, in denen eine Dotierung im vorstehenden Sinn herzustellen ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist, sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen, die in Anspruch 17 beschrieben sind.
Die Beschichtung erfolgt mittels einer Verdampfung des Be schichtungsmaterials in einer offenen Verdampfungsquelle, wodurch sich das verdampfte Material in einer charakteristischen räumlichen Verteilung, häufig als Dampfwolke oder Dampfkeule bezeichnet, ausbreitet. Die offene Verdampfung des Beschichtungsmaterials wird erfindungsgemäß kombiniert mit einem in die Dampfkeule gerichteten Partikelstrom des Dotiermaterials. Mit diesem Beschichtungsverfahren sind die für die Halbleitermaterialien der 4. Hauptgruppe erforderlichen hohen Verdampfungstemperaturen erzielbar und gleichzeitig ist die Energie der schichtbildenden Teilchen gering genug, um die thermische Substratbelastung während der Abscheidung zu begrenzen. Hinzu tritt, dass durch das Verfahren kein die Schichtmorphologie störendes Prozessgas in die Schicht eingebaut wird.
Die räumliche Verteilung der Dampfstromdichte Φ(α) der verdampften Masse m₁ des Beschichtungsmaterials unterliegt bei der offenen Verdampfung dem Kosinus-Gesetz und ergibt sich bei einer kleinflächigen Quelle zu Φ(α) = m1/π·cosnα,wobei Φ(α) den in das Raumwinkelelement emittierten Material und α den Raumwinkel, gemessen zur Flächennormalen der zu beschichtenden Oberfläche, repräsentiert. Der Exponent n der Kosinusverteilung ist von der Krümmung der abdampfenden Oberfläche wie auch vom Verdampfungsmaterial selbst abhängig. Bei realen, flächenhaften Verdampfungsquellen, wie sie auch in der vorliegenden Erfindung für die Verdampfung des Beschichtungsmaterials zum Einsatz kommen, führt die Überlagerung der einzelnen punktuellen Quellen zur Superposition der einzelnen Verteilungen. So ergibt sich bekanntermaßen auch hier eine von dem Raumwinkel α abhängige Abscheidungsrate, so dass sich über der offenen Oberfläche des im flüssigen und regelmäßig auch im festen Zustand in der Verdampfungsquelle vorliegenden Beschichtungsmaterials eine charakteristische, insbesondere von der Quellortverteilung abhängige Dampfwolke oder Dampfkeule ausbreitet. Als Quellortverteilung ist die geometrische Verteilung der Orte auf der Oberfläche des Beschichtungsmaterials bezeichnet, an denen das Beschichtungsmaterial auf eine solche Temperatur erhitzt wurde, dass es Quelle eines Dampfstromes ist, d. h. die Quellortverteilung ist die geometrische Verteilung von Dampfquellen. Bei hochschmelzenden Beschichtungsmaterialien, wie z. B. denen der 4. Hauptgruppe können diskrete Dampfquellen in festem Beschichtungsmaterial ausgebildet werden, die durch Superposition eine gemeinsame Dampfwolke ausbilden. Als offen soll hier die frei liegende Oberfläche des Beschichtungsmaterials zu verstehen sein, die im Gegensatz zur für Dotierungen zum Einsatz kommenden Effusionszelle nicht oder durch Blenden nur geringfügig im Randbereich überdeckt ist.
Auf diese Dampfwolke wird ein Partikelstrom des Dotiermaterials, erzeugt in mindestens einer Effusionszelle, gerichtet. In einer Effusionszelle, welche aus der Molekularstrahlepitaxie in der Mikroelektronik bekannt ist, wird in einem Tiegel das zu verdampfende Material, hier das Dotiermaterial auf eine bestimmte Temperatur geheizt, so dass auch das Dotiermaterial in der Gasphase vorliegt. Der so erzeugte Materialstrom tritt durch eine relativ schmale Öffnung aus der Zelle aus und kann so als Partikelstrom mit einer bestimmten Richtung auf die Dampfwolke gerichtet werden.
Aufgrund der geometrischen Ausgestaltung der Effusionszelle und der dadurch erreichten im Vergleich zur räumlichen Ausdehnung der Dampfwolke des Halbleitermaterials begrenzten Ausdehnung des Partikelstroms des Dotanden ist es möglich das Dotiermaterial in einem definierten Abschnitt der Dampfwolke mit dem Beschichtungsmaterial derart zu vermischen, dass die erforderliche Homogenität in der Zusammensetzung der abgeschiedenen Schicht zu erzielen ist. Über die Temperaturregelung in der Effusionszelle ist darüber hinaus die Partikelstromdichte und somit die Menge des sich vermischenden Dotiermaterials einstellbar.
Zur Ausrichtung des Partikelstromes des Dotiermaterials auf die Dampfwolke des Beschichtungsmaterials ist die Effusions zelle in der Vakuumbeschichtungskammer neben der Verdampfungsquelle angeordnet, wobei „neben" in dem hier verwendeten Sinne so zu verstehen ist, dass die Zelle die Ausbreitung des Dampfes des Beschichtungsmaterials nicht behindern soll und umgekehrt und dass dabei der Partikelstrom ungehindert auf zumindest einen beabsichtigten Abschnitt der Dampfwolke zu richten ist. Damit sind auch Anordnungen der Effusionszelle eingeschlossen, die einen anderen Abstand zum Substrat aufweisen, als die Verdampfungsquelle. Die Ausrichtung der Effusionszelle erfolgt in Abhängigkeit von deren Lage relativ zur Dampfwolke durch die Ausrichtung der Austrittsöffnung. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, anstelle einer einzelnen mehrere Effusionszellen miteinander in geeigneter Weise zu kombinieren.
Indem Dotiermaterial und Beschichtungsmaterial in der beschriebenen Weise räumlich und in der Zusammensetzung definiert vermischt werden, können auf dem in der Beschichtungskammer oder einer Folge von Beschichtungskammern bewegten Substrat in einem Prozessdurchlauf ein Schichtsystem von übereinander liegenden, unterschiedlich dotierten, einschließlich undotierten Schichten hergestellt werden. Die Bewegung des Substrats kann kontinuierlich, durch die Beschichtungskammer hindurch in einem oder mehreren Durchläufen oder auch nach einem definierten Bewegungsablauf erfolgen. Sie hängt z. B. von der Dicke der herzustellenden Schichten, der in einem Durchlauf erzielbaren Schichtdicke oder der Aufeinanderfolge von Einzelschichten eines Schichtsystems ab. Selbstverständlich bestimmen auch solche Bedingungen den Bewegungsablauf des Substrats, die durch die Anlage oder das Substrat selbst definiert sind, wie z. B. die Größe von Beschichtungskammer und Substrat oder das zur Verfügung stehende Transportsystem oder die Möglichkeit zur Anordnung von mehreren Beschichtungskammern in einer Vakuumfolge.
Die Unterschiede in der Dotierung können bei entsprechender Anzahl und Anordnung der Effusionszellen und entsprechender Bestückung mit Dotiermatierial sowohl das Dotiermaterial selbst als auch den Grad der Dotierung betreffen. Das schließt bei einer vollständigen Vermischung der gesamten Dampfwolke auch eine einheitlich dotierte Schicht ein. Die praktische Ausführung der Effusionszellen ist dem jeweiligen Dotiermaterial angepasst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die begrenzte Ausdehnung des Partikelstrahles des Dotiermaterials im Vergleich zur räumlichen Ausdehnung der Dampfwolke des Beschichtungsmaterials derart genutzt, dass durch die entsprechende Anordnung und Ausrichtung der Effusionszelle nur ein Teil des Beschichtungsmaterialdampfes mit dem Dotiermaterialdampf vermischt und abgeschieden wird und ein weiterer Teil des Beschichtungsmaterialdampfes undotiert kondensiert. Mit diesem Verfahren ist ein Schichtsystem aus zwei Teilschichten, einer dotierten und einer undotierten Schicht in einem gemeinsamen Beschichtungsprozess herstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung werden aufgrund der Möglichkeit der begrenzten Vermischung von Beschichtungs- und Dotiermaterial zwei hinsichtlich Material und Dotierungsgrad unterschiedliche Dotierungen mit zwei Effusionszellen oder Effusionszellenanordnungen erzeugt. Die beiden Effusionszellen werden zu diesem Zweck zueinander in Transportrichtung des Substrats in der Beschichtungskammer beabstandet angeordnet. Mit einem Aufbau hintereinander in Transportrichtung werden zwei übereinander liegende Teilschichten erzeugt. Die Unterschiede in der Dotierung können auch unterschiedliche Dotiermaterialien betreffen, indem die beabstandeten Effusionszellen mit verschiedenen Dotiermaterialien betrieben werden. Sofern es für die verschiedenen Dotiermaterialien erforderlich ist, können die Effusionszellen auch voneinander abweichende Ausführungen aufweisen. Die Unterschiede in der Dotierung können alternativ oder zusätzlich die Konzentration des Dotiermaterials betreffen, wenn sich die Verdampfungsparameter beider Zellen, insbesondere die Temperatur des Dotiermaterials, oder deren Abstand zum Substrat unterscheiden. Z. B. wird mit einem geringeren Abstand der Effusionszelle zum Substrat eine höhere Dotierung erreicht.
Regelmäßig wird die Ausrichtung der beiden Effusionszellen so erfolgen, dass die beiden Partikelströme in getrennte Abschnitte der Dampfwolke gelangen. Jedoch sind auch solche Ausgestaltungen möglich, wo die Partikelströme beider Effusionszellen auf den gleichen Abschnitt gerichtet sind, so dass die Dotierung einer Schicht oder Teilschicht von zwei Quellen ausgehend homogenisiert erfolgen kann.
Selbstverständlich können bei entsprechend komplexen Schichtsystemen oder bei größeren Schichtdicken auch mehr als zwei Effusionszellen in einer Beschichtungskammer längs zur Substrattransportrichtung angeordnet und mit verschiedenen Materialien sowie in unterschiedlicher Anordnung oder Ausrichtung betrieben werden. Von besonderem Vorteil erweist es sich in jedem Fall, wenn der Partikelstrahl einer Effusionszelle mittels geeigneter Abschirmung derart räumlich begrenzt wird, dass sich die Zusammensetzung der Dampfwolke in Substrattransportrichtung betrachtet unstetig ändert. Da aufgrund der thermischen Bewegung der Partikel eines Partikelstromes eine genaue Begrenzung des Stromes praktisch nicht erzielbar ist, soll „unstetig" hier nicht im Sinne einer sprunghaften Änderung der Zusammensetzung der Dampfwolke verstanden werden, sondern als einen Wechsel der Zusammensetzung in einem Bereich, der im Vergleich zur Ausdehnung des begrenzten Partikelstromes eng ist. Da die Anordnung der Effusionszelle oder Effusionszellen wie oben dargelegt die Dampfausbreitung des Beschichtungsmaterials nicht behindern sollen, soll das auch auf deren Abschirmung zutreffen, um die Charakteristika der Dotierungen in den zuvor beschriebenen Verfahren reproduzierbar gewährleisten zu können.
Wie oben dargestellt hängen die Abscheiderate und darüber hinaus die Schichteigenschaften, insbesondere die Schichtmorphologie und die Leiteigenschaften der Schicht, wesentlich vom Abstand zwischen Beschichtungsquelle, hier Verdampfungsquelle sowie Effusionszelle, und Substrat ab. Es hat sich herausgestellt, dass es insbesondere für die Abscheidung von dotierten Schichten aus der Dampfphase vorteilhaft ist, diesen Abstand zu stabilisieren, so dass entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung die Beschichtung von einer Verdampfungsquelle erfolgt, deren Abstand von der Oberfläche des Beschichtungsmaterials zum Substrat während der Beschichtung eines Substrats oder eines definierten Substratabschnitts eines bandförmigen Substrats nahezu konstant bleibt. Ein stabiler Abstand ist z. B. um Beispiel herstellbar, indem in der Verdampfungsquelle eine solche Menge von Beschichtungsmaterial mit einer solchen Größe der offenen Oberfläche vorgehalten wird, dass die Oberfläche im Verlaufe der Beschichtung nur um einen solchen Betrag absinkt, der gering ist im Verhältnis zur damit verbundenen Änderung der Schichteigenschaften. Da letzteres von der Schichtzusammensetzung und von den noch akzeptablen Eigenschaftsänderungen abhängt, ist die Größe der offenen Oberfläche des Beschichtungsmaterials über die Bestimmung der Verdampfungsrate, die von den zu realisierenden Prozessparametern abhängt, durch Berechnungen oder Probedurchläufe zu ermitteln.
Es ist leicht einzusehen, dass ein wesentlicher Faktor in dieser Festlegung die Größe des Substrates ist, das vorteilhaft ohne Neubeschickung der Verdampfungsquelle mit der gewünschten Stabilität der Schichteigenschaften hergestellt werden soll. Das hat zur Konsequenz, dass eine langzeitstabile Beschichtung selbst bei großen Substraten oder bei bandförmigen und kontinuierlich durch die Beschichtungskammer bewegten Substraten insbesondere mit einer Verdampfungsquelle mit großer offener Oberfläche erzielbar ist.
Zur Beschichtung großflächiger Substrate erweist es sich als notwendig, dass die Verdampfung des Beschichtungsmaterials und des Dotiermaterials mittels einer quer zur Substrattransportrichtung homogenen Dampfdichteverteilung erfolgt. Bei der Verdampfung des Halbleiter-Beschichtungsmaterials ist das entsprechend der vorab beschriebenen superpositionierten Dampfwolke von Quellortverteilungen mit einer Anordnung von mehr als einer Verdampfungsquelle möglich, indem z. B. das Beschichtungsmaterial mittels mindestens einer zur Breitenausdehnung des Substrats symmetrisierten Doppelquelle und/oder mit komplizierten Quellortverteilungen einer oder mehrerer Verdampfungsquellen verdampft wird.
Zur Homogenisierung der Dotandenverteilung quer zur Substrattransportrichtung kann es häufig aufgrund der bereits beschriebenen räumlich begrenzten Ausrichtung des Partikelstroms ebenso erforderlich sein, mehrere Dotierquellen nebeneinander quer zur Substrattransportrichtung anzuordnen. Diese Dotierquellen solch einer Effusionszellenanordnung können auch zu einer linearen Effusionszelle zusammengefasst sein, die rechtwinklig zur Substrattransportrichtung angeordnet ist und eine Längsausdehnung aufweist, die ungefähr der Substratbreite entspricht. Die Dotierhomogenität über die Substratbreite ist insbesondere dann besser zu gewährleisten, wenn eine solche linearisierte Effusionszelle segmentiert regelbar ist. Damit ist eine über die gesamte Substratbreite gleichmäßige Dotierstromdichte erzielbar, und insbesondere Randeffekte in den Randbereichen des Substrats können ausgeglichen werden.
Mit einer mittels Elektronenstrahl erzeugten Verteilung von Dampfquellen lässt sich die Homogenität der Quellortverteilung quer zur Substrattransportrichtung besonders vorteilhaft gewährleisten, indem der Elektronenstrahl zur Erwärmung des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche des Beschichtungsmaterials mit definierten schnellen und zyklisch wiederholten Bewegungsabläufen so genannte Elektronenstrahlfiguren erzeugt, welche der erforderlichen Dampfquellverteilungen entsprechen. Als schnelle Bewegungsabläufe sind dabei solche zu verstehen, mit denen scheinbar stationäre Elektronenstrahlfiguren zu erzeugen sind. Üblicherweise erfolgen zu diesem Zweck die zyklischen Wiederholungen der Bewegungsablaufe mit einer Frequenz im Bereich von 100 Hz bis 100 kHz. Durch die Leistungsverteilung der Elektronenstrahleinwirkung auf das Beschichtungsmaterial, d. h. die orts- und zeitabhängige Leistungseinspeisung durch den Elektronenstrahl ist eine homogene Dampfwolke und somit homogene Beschichtung innerhalb vorgegebener Toleranzen der Schichtdickenverteilung möglich.
In bekannter Weise kann bei allen bisher beschriebenen Ausgestaltungen des erfinderischen Verfahrens durch die Transportgeschwindigkeit, eine Substrattemperatureinstellung oder weitere, aus der Vakuumbeschichtung bekannte und geeignete Möglichkeiten auf den Beschichtungsprozess Einfluss genommen werden, um bestimmte Eigenschaften der Schicht oder des Schichtsystems zu gewährleisten oder einzustellen. Z. B. kann entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung vor und/oder während der Beschichtung ein Energieeintrag in das Substrat erfolgen, um die Morphologie der Schicht zu beeinflussen. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung eine weitere Energiequelle auf, die unabhängig von den Energiequellen zur Verdampfung des Beschichtungsmaterials und der Energiequelle der Effusionszelle zur Verdampfung des Dotiermaterials zu betreiben und zu steuern ist. Es ist selbstverständlich, dass auch diese Energiequelle so in der Beschichtungskammer anzuordnen ist, dass die Beschichtung des Substrats nicht behindert ist. Sie wird deshalb regelmäßig vor Einlauf in den Beschichtungsbereich, nach Auslauf aus dem Beschichtungsbereich und/oder im Beschichtungsbereich hinter dem Substrat angeordnet sein. Durch ein definiertes Heizregime kann z. B. das Substrat unter Berücksichtigung des Energieeintrags infolge der Beschichtung auf einen definierten Temperaturbereich eingestellt werden.
Da sich der Dampfstrom in offenen Verdampfungsanlagen von der Verdampfungsquelle aufwärts verteilt und in dieser Ausbreitungsrichtung ungehindert auf das Substrat treffen muss, weist eine Ausgestaltung der Erfindung ein Transportsystem auf, welches den Transport diskreter Substrate in der Vakuumbeschichtungskammer realisiert, so dass zumindest im Bereich der Dampfwolke der Verdampfungsquelle das Substrat nur in seinen Randbereichen gehalten wird. Mit einem gebräuchlichen Carrier-Transportsystem ist die Bewegung des Substrats durch den Bedampfungsbereich über eine Abfolge von verdeckten Transportrollen (Rollenstummel) möglich, während eine ungehinderte Beschichtung vermittels Beschichtungsquellen erfolgen kann, die unterhalb der Transportlinie angeordnet sind. Demgemäß wird der Transport insbesondere von Einzelsubstraten in einer Ausgestaltung der Beschichtungsvorrichtung erzielt, indem das Substrat von einem Substrathalter (Carrier) gehalten wird, der die zu beschichtende Substratoberfläche nahezu vollständig frei lässt, so dass das Transportsystem nur den Substrathalter erfasst. Solch ein Substrathalter kann z. B. sehr dünne Substrate voll umfänglich im Randbereich aufnehmen und so deren Handling während des Herstellungsprozesses vereinfachen und deren ungefährdeten Transport durch die Anlage gewährleisten.
Erfindungsgemäß ist in nur einer Vakuumbeschichtungskammer ein Schichtsystem aus mehreren Einzelschichten mit unterschiedlichen Dotierungen herstellbar. Durch das Hintereinanderschalten zweier oder mehrerer solcher Beschichtungskammern sind auch komplexe Schichtsysteme herstellbar. Ebenso ist die Vorrichtung und ist das Verfahren in eine Beschichtungsanlage mit einer Prozessfolge integrierbar, in welcher vollständige Funktionsschichten einschließlich Interfaceschichten, reflexionsverstärkender oder schützender Schichten aus anderen, nicht zu dotierenden Materialien herstellbar sind. Die einzelnen Beschichtungskammern sind dabei innerhalb einer Vakuumfolge aneinander gereiht, d. h. in einer Abfolge der Beschichtungskammern ohne Unterbrechung des Va kuums.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt in
1 eine Vakuumbeschichtungskammer zur dynamischen Abscheidung einer dotierten Schicht;
2 eine Vakuumbeschichtungskammer zur dynamischen Abscheidung eines Schichtsystems mit drei unterschiedlich dotierten Schichten in einem Durchlauf.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Vakuumbeschichtungskammer 1 die mit einer geeigneten Vakuumerzeugungseinrichtung 6 verbunden ist, so dass in der Vakuumbeschichtungskammer 1 das für die Beschichtung erforderliche Hochvakuum herstellbar ist. Durch die Vakuumbeschichtungskammer 1 wird das zu beschichtende, großflächige und plattenförmige Substrat 2 mittels eines Transportsystems 12 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die Bewegungsrichtung des Substrats 2 wird als Substrattransportrichtung 9 bezeichnet und dient für die Beschreibung der Erfindung als eine Bezugsrichtung. Als Substrat 2 kommen verschiedenste Materialien in Betracht, wie z. B. Glas-, Metall- oder Keramikplatten. Auch ebene Substrate 2 in Paletten als Substrathalter sind in der Vorrichtung zu beschichten, ebenso bandförmige Materialien wie Folien oder Metallbänder.
Das Transportsystem 12 besteht aus einer Abfolge von Transportrollen 12, auf welchen die Substrate 2 aufliegen und von denen zumindest einige synchronisiert angetrieben sind. Im Bereich der Vakuumbeschichtungskammer 1 sind die Transportrollen 12 stummelartig ausgebildet und so paarweise gegenüber liegend angeordnet, dass dort nur, auf die Substrattransportrichtung 9 bezogen, die seitlichen Ränder des Substrats 2 oder des ein Substrat haltenden Substratträgers aufliegen.
In der Vakuumbeschichtungskammer 1 ist unterhalb der Ebene, in welcher sich das Substrat 2 bewegt, eine Verdampfungseinrichtung angeordnet. Die Verdampfungseinrichtung umfasst eine Verdampfungsquelle 3, in deren Verdampfertiegel das Beschichtungsmaterial 7 als Verdampfungsgut, im Ausführungsbeispiel ein Halbleitermaterial wie Silizium oder Germanium oder ein Gemisch von beidem, vorgehalten wird. Als Energiequelle der Verdampfungsquelle dient eine Elektronenstrahlkanone 5. Mit dem Elektronenstrahl 4 wird das Beschichtungsmaterial 7 auf die erforderliche Temperatur erhitzt, so dass sich über der Verdampfungsquelle 3 die charakteristische Dampfwolke 8 ausbildet. Das verdampfte Beschichtungsmaterial 7 breitet sich in der Dampfwolke 8 zum Substrat 2 hin aus und schlägt sich dort nieder.
Die Verdampfungsquelle 3 weist in Substrattransportrichtung 9 und quer dazu eine solche Größe auf, dass der Bedampfungsabstand zwischen der Oberfläche des Beschichtungsmaterials und dem Substrat über lange Prozesszeiten annähernd konstant gehalten werden kann. Die von der Oberfläche des Beschichtungsmateriales 7 aufsteigende Dampfwolke erreicht das Substrat 2 mindestens in einem freien Bedampfungsbereich 8 ungehindert. Lediglich zur Vereinfachung ist in 1 der freie Bedampfungsbereich 8 vom Mittelpunkt der Oberfläche des Beschichtungsmateriales 7 ausgehend eingezeichnet.
In Substrattransportrichtung 9 symmetrisch zum freien Bedampfungsbereich 8 und neben der Verdampfungsquelle 3, d. h. ebenfalls unterhalb der Substratebene sind als thermische Verdampfer zwei Effusionszellen 10, 11 angeordnet. In den Effusionszellen wird gleichzeitig und mit einer selbständigen Steuerung, d. h. im Sinne einer Koverdampfung das Dotiermaterial 13, 14 verdampft. Zur Dotierung des Halbleitermaterials dienen im Ausführungsbeispiel Phosphor, das zur Verdampfung in Form von Galliumphosphid vorliegt, bzw. Bor. Die dargestellte Anordnung und Winkelstellung der schematisch als Schlitz dargestellten Austrittsöffnung der Effusionszellen 10, 11 führen zu zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Partikelströmen des Dotiermaterials, die so auf die Dampfwolke gerichtet sind, dass eine homogene Durchmischung des Dotiermaterials 13, 14 mit dem Halbleitermaterial längs des freien Bedampfungsbereichs 8 erfolgt. Während der Überfahrt des Substrats 2 über den freien Bedamfpungsbereich 8 kann auf diese Weise das Substrat 2 dynamisch beschichtet und gleichzeitig die Beschichtung inhomogen dotiert werden. Sind hingegen in einem anderen Ausführungsbeispiel die Effusionszellen 10, 11 mit identischen Dotanden 13, 14 gefüllt, ist die hergestellte Halbleiterschicht homogen dotiert.
Die in 2 dargestellte Vakuumbeschichtungskammer 1 weist hinsichtlich der Kammer, des Substrattransports und der Verdampfungsquelle 3 im Wesentlichen den gleichen Grundaufbau auf wie die Vakuumbeschichtungskammer 1 in 1, so dass hierzu auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann.
Zusätzlich zu den beiden ersten Effusionszellen 10, 11 neben der Verdampfungsquelle 3 sind zwei weitere, äußere Effusionszellen 16, 17 symmetrisch zum freien Bedampfungsbereich 8, jedoch mit einem größeren Abstand zum Mittelpunkt der Verdampfungsquelle 3 und einem geringeren Abstand zum Substrat 2 angeordnet. Die Winkelausrichtung dieser äußeren Effusionszellen 16, 17 mit den Dotiermarterialien 18, 19 entspricht ungefähr jener der neben der Verdampfungsquelle 3 angeordneten. Aufgrund ihres größeren Abstandes zu deren Mittelpunkt treffen die Partikelströme der äußeren Effusionszellen 16, 17 jedoch nur am Rand des freien Bedampfungsbereichs 8 auf die Dampfwolke.
Diese Begrenzung wird verstärkt durch Abschirmungen 15, welche die jeweilige äußere Effusionszelle 16, 17 zum umliegenden Raum abgrenzen und nur den Ausgang in Richtung Substrat 2 offen lassen. Damit trifft im Bereich jeder der beiden äußeren Effusionszellen 16, 17 ein Dampfstrom von dotiertem Halbleitermaterial auf das Substrat 2, der durch die Abschirmungen 15 in der Zusammensetzung auf einen engen Teilabscheidungsbereich begrenzt ist. Mit dieser Anordnung ist in Abhängigkeit von den Materialien 18, 19 in den beiden äußeren Effusionszellen 16, 17 und deren Leistungssteuerung in einem Durchlauf des Substrats 2 durch die Vakuumbeschich tungskammer 1 ein Schichtsystem von bis zu drei unterschiedlich dotierten Schichten herstellbar. In diesem Beispiel werden unterschiedliche Dotiermaterialien 18, 19 eingesetzt.
Die dargestellte Vorrichtung lässt sich zur Prozessregulierung mit bekannten in situ-Messverfahren ergänzen. Z. B. lassen sich die Absolutschichtdicken der Teilschichten mit Schwingquarzmesseinrichtungen und die Dotierung in den Teilabscheidungsbereichen sowie die Querverteilung der Dotierung mittels Massenspektrometrie überwachen. Aus den Messergebnissen ist über die Regulierung der Leistung der Verdampfungsquelle und/oder der Effusionszellen oder über die Transportgeschwindigkeit des Substrats auch direkt auf den Beschichtungsprozess Einfluss zu nehmen, was insbesondere bei kontinuierlich durch die Vorrichtung transportierten Substraten erforderlich ist.

1: Vakuumbeschichtungskammer
2: Substrat
3: Verdampfungsquelle, Verdampfertiegel
4: Elektronenstrahl
5: Elektronenstrahlkanone
6: Vakuumerzeugungseinrichtung
7: Verdampfungsgut, Beschichtungsmaterial
8: Freier Bedampfungsbereich
9: Substrattransportrichtung
10, 11: Effusionszellen, Anordnung mehrerer Effusionszellen
12: Transportsystem, Transportrollen
13, 14: Dotiermaterial
15: Abschirmung
16, 17: äußere Effusionszellen, Anordnung mehrerer äußerer Effusionszellen
18, 19: Dotiermaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0827212 B1 [0003]
- DE 10356357 A1 [0005]
- DE 10046810 C2 [0005]
- US 6202591 B1 [0007]

Claims

Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten halbleitender Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems mittels Bedampfung in einer Vakuumbeschichtungskammer, indem a) ein Substrat (2) mittels eines Transportsystems (12) in der Vakuumbeschichtungskammer (1) und dabei über einer Verdampfungsquelle (3) mit dem abzuscheidenden Beschichtungsmaterial (7) vorbei bewegt wird, so dass die zu beschichtende Substratseite der Oberfläche des Beschichtungsmaterials (7) gegenüber liegt, b) das abzuscheidende Beschichtungsmaterial (7) in der Verdampfungsquelle (3) mittels geeigneter Energiezufuhr auf eine solche Temperatur erwärmt wird, bei welcher sich ein Teil des Beschichtungsmaterials (7) in der Gasphase befindet und auf dem Substrat (2) kondensiert, c) das Dotierungsmaterial in einer neben der Verdampfungsquelle (3) angeordneten Effusionszelle (10, 11, 16, 17) verdampft wird und der Partikelstrom des Dotierungsmaterials (13, 14, 18, 19) so mittels der Effusionszelle (10, 11, 16, 17) ausgerichtet ist, dass sich das dampf förmige Dotierungsmaterial (13, 14, 18, 19) in einem definierten Bereich der räumlichen Verteilung des Dampfes, im Folgenden Dampfwolke (8), des Beschichtungsmaterials (7) mit diesem vermischt und als Gemisch auf dem Substrat (2) kondensiert.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung von einer Verdampfungsquelle (3) erfolgt, deren Abstand von der Oberfläche des Beschichtungsmaterials (7) zum Substrat (2) während der Beschichtung eines großflächigen Substrats oder einer definierten Anzahl von mehr als einem Substrat (2) oder eines definierten Substratabschnitts eines bandförmigen Substrats (2) nahezu konstant bleibt.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Beschichtung großflächiger Substrate (2) die Verdampfung des Beschichtungsmaterials (7) mittels einer quer zur Substrattransportrichtung symmetrisch erzeugten Verteilung von Quellen des dampfförmigen Beschichtungsmaterials, im Folgenden Dampfquelle, in der Verdampfungsquelle (3) erfolgt, die mindestens zwei Dampfquellen umfasst und symmetrische, superpositionierende Dampfkeulen erzeugt.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 3, wobei mittels gerichteten Elektronenstrahls (4) das Beschichtungsmaterial (7) erwärmt und die Verteilung der Dampfquellen erzeugt wird.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 4, wobei die Verteilung der Dampfquellen mittels Elektronenstrahlfiguren erzeugt wird, welche auf der Oberfläche des Beschichtungsmaterials (7) durch definierte, zyklisch wiederholte Bewegungsabläufe des Elektronenstrahls (4) gebildet werden.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit do tierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Beschichtung großflächiger Substrate (2) die Verdampfung des Dotiermaterials (13, 14, 18, 19) mittels einer linearen Effusionszelle (10, 11, 16, 17) erfolgt, die rechtwinklig zur Substrattransportrichtung (9) angeordnet ist und eine Längsausdehnung aufweist, die ungefähr der Substratbreite entspricht.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 6, wobei die Verdampfungstemperatur des Dotiermaterials (13, 14, 18, 19) in der linearen Effusionszelle (10, 11, 16, 17) segmentweise geregelt wird.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nur ein Teil des Beschichtungsmaterialdampfes (7) mit dem Dampf des Dotiermaterials (13, 14, 18, 19) vermischt und abgeschieden wird und ein weiterer Teil des Beschichtungsmaterialdampfes (7) undotiert kondensiert.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei unterschiedliche Dotierungen mittels mindestens zwei Effusionszellen (10, 11, 16, 17) erzeugt werden.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 9, wobei die Effusionszellen (10, 11, 16, 17) mit jeweils unterschiedlichem Abstand und/oder unterschiedlicher Ausrichtung des Partikelstroms angeordnet sind.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Partikelstrahl einer Effusionszelle (10, 11, 16, 17) mittels geeigneter Abschirmung (15) derart räumlich begrenzt wird, dass sich in einem Bedampfungsbereich die Zu sammensetzung der Dampfwolke (8) in Substrattransportrichtung (9) betrachtet unstetig ändert.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Beschichtung großflächiger Substrate (2) die Verdampfung des Dotiermaterials (13, 14, 18, 19) mittels einer Anordnung von mehr als einer Effusionszelle (10, 11, 16, 17) erfolgt, die quer zur Substrattransportrichtung (9) und über die Substratbereite derart verteilt angeordnet sind, dass ein homogener Dotierstrom quer zur Substrattransportrichtung (9) erzeugt wird.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor und/oder während der Beschichtung ein zusätzlicher Energieeintrag in das Substrat (2) zu dessen Erwärmung erfolgt.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das verdampfte Beschichtungsmaterial Silizium, Germanium oder eine Mischung von beidem ist.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Dotanten Phosphor, Bor oder beide gleichzeitig eingesetzt werden.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für eine Dünnschichtsolarzelle die Teilschichten für Emitter, Basis und dotierter Rückseitenschicht, dem Back Surface Field, in nur einer Vakuumbeschichtungskammer (1) aufgebracht werden.
Verfahren zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei für eine Dünnschichtsolarzelle die Teilschichten für Emitter, Basis und Back Surface Field in nacheinander angeordneten Vakuumbeschichtungskammern (1) in Vakuumfolge aufgebracht werden.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten bestehend aus einer Vakuumbeschichtungskammer (1) mit einem Transportsystem (12) zum Transport des Substrats (2) in der Vakuumbeschichtungskammer (1), mit einem das abzuscheidende Beschichtungsmaterial (7) aufnehmenden Verdampfertiegel (3) zur offenen Verdampfung des Beschichtungsmaterials (7) und mit einer ersten Energiequelle zur Erwärmung des Beschichtungsmaterials (7), dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumbeschichtungskammer (1) zumindest eine das Dotiermaterial (13, 14, 18, 19) aufnehmende Effusionszelle (10, 11, 16, 17) angeordnet ist, mittels welcher das Dotiermaterial (13, 14, 18, 19) zu verdampfen und dabei ein Partikelstrahl mit definierter Richtung und definierter räumlicher Dampfdichteverteilung zu erzeugen ist.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Größe des Substrats (2) oder eines definierten Abschnittes eines bandförmigen Substrats (2), von der Substratgeschwindigkeit und der herzustellenden Schichtdicke die offene Oberfläche des in der Verdampfungsquelle (3) erwärmten Beschichtungsmaterials (7) so groß ist, dass während eines definierten Beschichtungszyklus der Abstand zwischen der Oberfläche und dem Substrat (2) nahezu konstant bleibt.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschichtung großflächiger Substrate (2) zur Verdampfung des Dotiermaterials (13, 14, 18, 19) eine lineare Effusionszelle (10, 11, 16, 17) angeordnet ist, die sich in ihrer Längsrichtung rechtwinklig zur Substrattransportrichtung (9) erstreckt und eine Längsausdehnung aufweist, die ungefähr der Substratbreite entspricht.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich die lineare Effusionszelle (10, 11, 16, 17) aus zumindest zwei Segmenten zusammensetzt, deren Leistungen getrennt voneinander steuerbar sind.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Effusionszellen (10, 11, 16, 17) so angeordnet sind, dass sie einen unterschiedlichen Abstand zum Substrat (2) aufweisen und/oder einen unterschiedlich gerichteten Partikelstrom erzeugen.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschichtung großflächiger Substrate (2) zur Verdampfung des Dotiermaterials mehr als eine Effusionszelle (10, 11, 16, 17) quer zur Substrattransportrichtung (9) angeordnet und auf einem Bereich verteilt sind, der etwa der Substratbereite entspricht.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Effusionszelle (10, 11, 16, 17) eine Abschirmung (15) derart aufweist, dass sich in einem Bedampfungsbereich die Zusammensetzung der Dampfwolke (8) in Substrattransportrichtung (9) betrachtet unstetig ändert.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (12) im Bereich der Dampfwolke (9) der Verdampfungsquelle (3) Transportrollen aufweist, welche die Dampfausbreitung in einem Bedampfungsbereich nicht behindern.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) von einem Substrathalter gehalten wird, der die zu beschichtende Substratoberfläche nahezu vollständig frei lässt und das Transportsystem (12) nur den Substrathalter erfasst.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle zur Erwärmung des Beschichtungsmaterials (7) eine Elektronenstrahlkanone (5) ist.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Elektronenstrahl (4) der Elektronenstrahlkanone (5) definierte Elektronenstrahlfiguren auf der Oberfläche des im Verdampfertiegel (3) vorliegenden Beschichtungsmaterials (7) zyklisch wiederholt abfahrbar sind.
Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (2) mit dotierten Schichten nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Energiequelle zum Energieeintrag in das Substrat (2) vor und/oder während der Beschichtung angeordnet ist.