DE102010009795A1 - Uniformly coating substrates with metallic back contacts by depositing vaporized evaporation products in process chamber of continuous coating system and annealing process, comprises carrying out annealing process during coating process - Google Patents
Uniformly coating substrates with metallic back contacts by depositing vaporized evaporation products in process chamber of continuous coating system and annealing process, comprises carrying out annealing process during coating process Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010009795A1 DE102010009795A1 DE102010009795A DE102010009795A DE102010009795A1 DE 102010009795 A1 DE102010009795 A1 DE 102010009795A1 DE 102010009795 A DE102010009795 A DE 102010009795A DE 102010009795 A DE102010009795 A DE 102010009795A DE 102010009795 A1 DE102010009795 A1 DE 102010009795A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coating
- substrate
- temperature
- substrates
- evaporation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims abstract 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 7
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 239000011364 vaporized material Substances 0.000 claims description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000009675 coating thickness measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/2855—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by physical means, e.g. sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichmäßigen Beschichtung von Substraten mit metallischen Rückkontakten mittels Abscheidung eines verdampften Verdampfungsguts aus metallischen Materialien in einer Prozesskammer einer Durchlaufbeschichtungsanlage und einem Temperverfahren zum Ausgleich von lokalen und materialbedingten Abweichungen eines vorgegebenen Temperatur-Zeitverlaufs des Substrats während der Beschichtung.The invention relates to a method for the uniform coating of substrates with metallic back contacts by means of deposition of a vaporized vaporization of metallic materials in a process chamber of a continuous coating plant and an annealing process to compensate for local and material-related deviations of a predetermined temperature-time profile of the substrate during the coating.
Metallische Rückkontakte werden zur Kontaktierung von waferbasierten Solarzellen verwendet.Metallic back contacts are used to contact wafer-based solar cells.
Es ist bekannt, ebene Substrate oder Bahnen im Vakuum mit metallischen und nichtmetallischen Schichten durch thermisches Verdampfen oder Sputtern der Auftragwerkstoffe zu beschichten. In der Regel müssen die zu beschichtenden Flächen für bestimmte Schichteigenschaften vorbehandelt werden. Beispielsweise müssen die Substrate für eine notwendige Haftfestigkeit der aufgebrachten Schicht auf dem Substrat eine Temperatur aufweisen, die in der Regel durch Beheizen des Substrats oder in einer Plasmabehandlung hergestellt werden kann. Die Temperatur des Substrats muss innerhalb bestimmter Grenzen eingestellt werden. Beispielsweise werden für haftfeste Aluminium-Schichten auf Stahlband Substrattemperaturen von 280°C bis 320°C eingestellt. Beim Beschichten von Wafern mit Aluminium für Solarzellen sollen 400°C nicht überschritten werden. In beiden Fällen darf das Einlegieren von Aluminium in das Grundmaterial nicht erfolgen. Oft erfolgt das Beschichten bei veränderten Substratgeschwindigkeiten. Der Prozess muss an die Substratdicke, die Substratgeschwindigkeit und die Dicke der aufgebrachten Schicht angepasst werden. Zur Einstellung der Prozessparameter muss die Temperatur des Substrats vor und nach der Beschichtung gemessen werden. Beispielsweise kann aus der Differenz der nach und vor der Beschichtung gemessenen Temperaturen über die Wärmekapazität des Substrats auf die Dicke der aufgebrachten Schicht geschlossen werden.It is known to coat flat substrates or webs in vacuum with metallic and non-metallic layers by thermal evaporation or sputtering of the application materials. As a rule, the surfaces to be coated must be pretreated for certain layer properties. For example, for a necessary adhesive strength of the deposited layer on the substrate, the substrates must have a temperature which can usually be produced by heating the substrate or in a plasma treatment. The temperature of the substrate must be adjusted within certain limits. For example, substrate temperatures of 280 ° C to 320 ° C are set for adherent aluminum layers on steel strip. When coating wafers with aluminum for solar cells 400 ° C should not be exceeded. In both cases, alloying aluminum into the base material must not occur. Often the coating takes place at changed substrate speeds. The process must be adapted to the substrate thickness, the substrate speed and the thickness of the applied layer. To adjust the process parameters, the temperature of the substrate must be measured before and after the coating. For example, the difference between the temperatures measured before and after the coating and the heat capacity of the substrate can be used to deduce the thickness of the applied layer.
Die
Während der Herstellung von metallischen Rückkontakten für waferbasierte Solarzellen müssen die Wafer ein bestimmtes Temperatur-Zeit Regime durchlaufen, damit optimale Kontaktierungen und gegebenenfalls Ausheilprozesse von Punktdefekten erfolgen können. Das erforderliche Temperatur-Zeit-Regime ist dabei so festgelegt, dass Schädigungen durch andere thermisch induzierte Effekte vermieden werden.During the production of metallic back contacts for wafer-based solar cells, the wafers must undergo a specific temperature-time regime, so that optimal contacts and, if appropriate, annealing processes of point defects can take place. The required temperature-time regime is set so that damage caused by other thermally induced effects are avoided.
Ein Problem bei der Herstellung von Rückkontakten besteht darin, dass während der Beschichtung Wafer in Randlage andere Ab- und Einstrahlbedingungen erfahren, wodurch in begrenztem Umfang eine unterschiedliche Wärmebelastung vorliegt, die unter Umständen nicht mehr tolerable Unterschiede bei den Temperatur-Zeitverläufen für die einzelnen Wafer zur Folge haben.A problem in the production of back contacts is that during the deposition of peripheral wafers different Ab- and Einstrahlbedingungen, which is limited to a different heat load, which may no longer tolerable differences in the temperature-time characteristics for the individual wafers Episode.
Hinzu kommt, dass die Wafer unterschiedlich dick sein können, und auf Grund einer unterschiedlichen Wärmekapazität im Verlauf des Beschichtungsprozesses aus diesem Grund unterschiedliche Temperaturen annehmen können.In addition, the wafers may be different in thickness, and because of a different heat capacity during the coating process, may therefore assume different temperatures.
Weiterhin kann sich aufgrund der Vorfertigungsprozesse ebenso die Oberfläche der Wafer in ihrem Emissionsgrad unterscheiden, was zu unterschiedlicher Ab- und Einstrahlbilanz und damit zu unterschiedlichen Temperaturen bei gleicher Einstrahlung führt und darüber hinaus die Temperaturmessung mit Strahlungspyrometern von dieser Seite erschwert, weil so oberflächenbedingt von der Realität abweichende Temperaturwerte angezeigt werden können.Furthermore, as a result of the prefabrication processes, the surface of the wafers may differ in their emissivity, which leads to different Ab- and Einstrahlbilanz and thus to different temperatures at the same radiation and beyond the temperature measurement with radiation pyrometers from this side difficult, because so surface-conditioned by the reality different temperature values can be displayed.
Temperaturmessungen am Substrat im Vakuum werden vorwiegend berührungslos mit Pyrometern durchgeführt. Diese müssen mit den thermischen Emissionswerten der Substrate bzw. der aufgebrachten Schichten kalibriert werden. Die Emissionswerte hängen empfindlich von den Oberflächeneigenschaften der Substrate oder Schichten ab. Der Emissionsgrad ε kann in Kalibriereinrichtungen bestimmt werden. Es wird die Temperatur einer aufgeheizten Probe mit einem aufgesetzten oder einem angepunkteten Thermoelement und einem Pyrometer gemessen und der Emissionsgrad ε des Pyrometers so eingestellt, dass beide Temperaturwerte gleich groß sind. Bei einer anderen Methode wird mit einem Pyrometer die Temperatur einer aufgeheizten Probe auf einem geschwärzten Bereich der Probe mit Emissionsgrad ε = 1 und einem nicht geschwärzten Bereich gemessen und der Emissionsgrad ε so eingestellt, dass die Temperaturangabe auf dem geschwärzten mit der auf dem ungeschwärzten Substrat übereinstimmt. Beide Methoden sind nicht gut angepasst an die Kalibrierung von Proben mit veränderlichen Eigenschaften, die im Durchlauf beschichtet werden. Ein durchlaufendes Substrat kann nicht geschwärzt werden. Es hat sich auch gezeigt, dass eine Kalibrierung der Pyrometer im Vakuum mit aufgesetzten Thermoelementen sehr fehlerhaft ist, insbesondere wenn das Substrat bewegt wird. Die thermische Ankopplung des Thermoelements an das Substrat ist im Vakuum sehr gering, da Luft als Wärmevermittler fehlt. Das Thermoelement mit seiner Auswerteeinheit selbst muss kalibriert werden, so dass eine zweifache Kalibrierung notwendig ist. Quotientenpyrometer werden erst ab einer Temperatur ca. 500°C eingesetzt. Die Temperaturen der hier genannten Beschichtungen liegen unter dieser Temperatur.Temperature measurements on the substrate in a vacuum are mainly carried out without contact with pyrometers. These must be calibrated with the thermal emission values of the substrates or the applied layers. The emission values are sensitive to the surface properties of the substrates or layers. The emissivity ε can be determined in calibration devices. The temperature of a heated sample is measured with an attached or a dotted thermocouple and a pyrometer and the emissivity ε of the pyrometer adjusted so that both temperature values are equal. In another method, the temperature of a heated sample is measured with a pyrometer on a blackened portion of the sample with emissivity ε = 1 and a non-blackened area and the emissivity ε adjusted so that the temperature indication on the blackened coincides with that on the ungeschwärzten substrate , Both methods are not well adapted to the calibration of samples with variable properties that are coated in the run. A passing substrate can not be blackened. It has also been shown that a calibration of the pyrometer in vacuum with mounted thermocouples is very faulty, especially when the substrate is moved. The thermal coupling of the thermocouple to the substrate is very low in the vacuum, since air is missing as a heat transfer agent. The thermocouple with Its evaluation unit itself must be calibrated so that a double calibration is necessary. Quotient pyrometers are only used from a temperature of approx. 500 ° C. The temperatures of the coatings mentioned here are below this temperature.
Um dennoch eine akzeptable Kontaktierung der Solarzellen zu gewährleisten, erfolgt in der Regel ein Temperprozess nach der Beschichtung in einer separaten Anlage mit einem gesonderten Heizverfahren. Dadurch entstehen allerdings zusätzliche Fertigungskosten, als auch ein verlängerter Produktionsablauf.In order nevertheless to ensure an acceptable contacting of the solar cells, an annealing process is usually carried out after the coating in a separate plant with a separate heating method. However, this results in additional manufacturing costs, as well as an extended production process.
Im Stand der Technik sind aus dem Bereich der Waferprozessierung Verfahren bekannt, die eine Anpassung verschiedener Prozessierungschritte an die Eigenschaften der einzelnen Wafer erlauben. Sogenannte Run-to-Run-Steuerungen haben sich hierfür etabliert. Allgemein verwendet die Run-to-Run-Steuerung die bei jedem Prozess oder Werkzeug einer Durchlaufbeschichtungsanlage gemessenen Daten, um Wafereigenschaften (z. B. Filmdicke, Gleichmäßigkeit usw.) nahe ihrer Nominalwerte zu halten, indem kleine Modifikationen oder Einstellungen an den Sollwerten in der Vorschrift jedes Werkzeugs vorgenommen werden. In typischen Fällen werden während oder unmittelbar nach einem Prozessschritt an einem bestimmten Werkzeug aufgenommene Daten zurückgemeldet, um die Vorschrift für den folgenden Durchlauf einzustellen. Gleichermaßen können Daten an das nächste Werkzeug gesendet werden, um nachfolgende Vorschriften einzustellen.In the prior art, methods are known from the field of wafer processing, which allow adaptation of different processing steps to the properties of the individual wafers. So-called run-to-run controllers have established themselves for this purpose. Generally, the run-to-run control uses the data measured in each continuous-flow coating process or tool to maintain wafer properties (eg, film thickness, uniformity, etc.) close to their nominal values by making minor modifications or adjustments to the setpoints in the Regulation of each tool to be made. In typical cases, data recorded on a particular tool during or immediately after a process step is returned to set the rule for the subsequent pass. Likewise, data can be sent to the next tool to set subsequent rules.
Die
Es wäre in hohem Maße wünschenswert, wenn sich die aus der Waferprozessierung bekannte Run-to-Run-Steuerung auf die Herstellung von metallischen Rückkontakten bei waferbasierten Solarzellen anwenden ließen, wobei das bisher nachträgliche Temperverfahren zum Zwecke des Feintunings des Temperatur-Zeit-Verlaufs in die Beschichtungsanlage inline integriert werden könnte.It would be highly desirable if the run-to-run control known from wafer processing could be applied to the fabrication of metallic back contacts in wafer-based solar cells, with the hitherto subsequent annealing process for the purpose of fine-tuning the temperature-time history in the Coating plant could be integrated inline.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem die vorbenannten Nachteile des Stands der Technik überwunden werden könnten.The invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus with which the aforementioned disadvantages of the prior art could be overcome.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a method according to the main claim. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhaft Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is further achieved by a device according to claim 14. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß erfolgt eine gleichmäßige Beschichtung von Substraten mit metallischen Rückkontakten mittels Abscheidung eines verdampften Verdampfungsguts aus metallischen Materialien in einer Prozesskammer einer Durchlaufbeschichtungsanlage. Hierzu wird ein Temperverfahren zum Ausgleich von lokalen und materialbedingten Abweichungen eines vorgegebenen Temperatur-Zeitverlaufs des Substrats während der Beschichtung durchgeführt, wobei das Temperverfahren erfindungsgemäß während des Beschichtungsprozesses durchgeführt wird. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Beschichtung der Substrate unabhängig von der Lokalisierung und den Materialeigenschaften der Substrate.According to the invention, a uniform coating of substrates with metallic back contacts by means of deposition of a vaporized vaporization material of metallic materials in a process chamber of a continuous coating plant. For this purpose, an annealing process to compensate for local and material-related deviations of a predetermined temperature-time profile of the substrate is carried out during the coating, wherein the annealing process according to the invention is carried out during the coating process. This results in a uniform coating of the substrates, regardless of the location and the material properties of the substrates.
In einer Ausführungsform erfolgt das Temperverfahren mittels eines oder mehrerer Sekundärprozesse des Beschichtungsprozesses, durch den oder die eine zielgerichtete Substratheizung vorgenommen wird, wobei sowohl eine homogene Schichtdickenquerverteilung als auch ein definiertes Temperatur-Zeit-Regime über die Breite des Beschichtungsbereiches für die durchlaufenden Substrate eingestellt wird.In one embodiment, the tempering process is carried out by means of one or more secondary processes of the coating process by which a targeted substrate heating is carried out, wherein both a homogeneous layer thickness distribution and a defined temperature-time regime over the width of the coating region for the passing substrates is set.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird sowohl eine Beschichtungsrateverteilungssteuerung als auch eine Temperaturverteilungssteuerung durch eine gezielte Temperaturführung der Verdampfungsvorrichtung vorgenommen.In a further embodiment of the invention, both a coating rate distribution control and a temperature distribution control are performed by a targeted temperature control of the evaporation device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zum Feintuning des Temperatur-Zeit-Verlaufs jedoch inline vor oder/und in der Beschichtungskammer, vom Dampf abgeschirmt, aber auch nach der Beschichtungskammer Heizelemente eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention, however, in order to fine tune the temperature-time course, in-line and / or in the coating chamber, shielded from the vapor, but also after the coating chamber heating elements are used.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt der Beschichtungsprozeß aus Verdampferschiffchen bzw. direkt beheizten Verdampfertiegeln. Dabei lassen sich Sekundäreffekte durch zusätzliche Leerschiffchen bzw. Schiffchen mit niedriger Rate, etwa durch Leertiegel bzw. Tiegel mit niedriger Rate, erreichen, die wenig oder gar nicht zur Verdampfung beitragen, aber durch den hohen Emissionskoeffizienten des Schiffchenmaterials bzw. Tiegelmaterials signifikant zum Wärmestrom auf das Substrat beitragen, wobei gleichzeitig eine homogene Schichtdickenquerverteilung bei hoher Ratekonstanz erreichbar ist.In a further embodiment, the coating process is carried out from evaporator boats or directly heated evaporator crucibles. Secondary effects can be achieved by additional empty boats or boats with low rate, such as low crucible or crucible at low rate, which contribute little or no evaporation, but due to the high emission coefficient of Schiffchenmaterials or crucible material to the heat flow to the Contribute substrate, at the same time a homogeneous layer thickness transverse distribution at high rate constancy can be achieved.
Für die Lösung der Aufgabe eignet sich insbesondere die Elektronenstrahlbedampfung der Wafer bzw. eine Kombination des Bedampfungsprozesses mit einem Temperprozess zum Zwecke des Feintunings des Temperatur-Zeit-Verlaufs. Die Beschichtung erfolgt beim Elektronenstrahlbedampfen in einem kontinuierlichen, einmaligen, gleichmäßig geradlinigen Waferdurchlauf durch die erzeugte DampfwolkeIn particular, electron beam evaporation of the wafers or a combination of the vapor deposition process with a tempering process for the purpose of fine-tuning the temperature-time profile is suitable for the solution of the problem. The coating takes place during electron beam vapor deposition in a continuous, one-time, uniformly straight-through wafer pass through the generated vapor cloud
Der Vorteil der Nutzung von Elektronenstrahlverdampfungseinrichtungen liegt darin, dass sich bei großflächigen Elektronenstrahlverdampfungstiegeln eine getrennte Steuerung von Dampfquellenprofil und Wärmeabstrahlungsprofil vornehmen lässt. Die Wärmeabstrahlung erfolgt dabei weitestgehend proportional der durch den Elektronenstrahl aufgeheizten Tiegeloberflächen. Die Verdampfung erfolgt an Stellen, wo das Verdampfungsmaterial weit überhitzt wird, das heißt die Verdampfungstemperatur liegt dabei lokal über den sonstigen Tiegeloberflächentemperaturen der Verdampfungsvorrichtung.The advantage of using electron beam evaporation devices is that a separate control of vapor source profile and heat radiation profile can be carried out with large-area electron beam evaporation crucibles. The heat radiation is largely proportional to the heated by the electron beam crucible surfaces. The evaporation takes place at locations where the evaporation material is overheated, that is, the evaporation temperature is locally above the other crucible surface temperatures of the evaporation device.
Zur Einstellung gewünschter Leistungsverteilungen in Substratebene bei einer bestimmten Schichtdickenquerverteilung werden die Leistungseinträge pro Quelle so geregelt, dass die dünnsten Wafer im Rahmen der Herstellungstoleranz beim Überlauf den gewünschten Temperatur-Zeit-Verlauf während der Beschichtung durchlaufen aber noch nicht die maximal tolerierbare Grenztemperatur überschreiten. Hierbei wird von Möglichkeiten Gebrauch gemacht, die Verdampfung mehr oder weniger effektiv zu gestalten – also mehr oder weniger Sekundärwärme zu erzeugen. In der Regel wird die Prozessabstimmung durch die mit Hilfe der variablen Eigenschaften des Elektronenstrahls erzeugten Dampfquellen und ihre thermischen Sekundärprozesse in ausreichend engen Grenzen des Temperatur-Zeit-Verlaufs möglich sein.To set desired power distributions in the substrate level at a certain layer thickness transverse distribution, the power inputs per source are controlled so that the thinnest wafers within the manufacturing tolerance in the overflow the desired temperature-time profile during the coating go through but not yet exceed the maximum tolerable limit temperature. Here are made use of opportunities to make the evaporation more or less effective - ie to produce more or less secondary heat. In general, the process calibration will be possible by the vapor sources generated with the help of the variable properties of the electron beam and their secondary thermal processes within sufficiently narrow limits of the temperature-time profile.
Das Verfahren oder die Einrichtung funktioniert besonders dann vorteilhaft, wenn ein Verdampfungsmaterial zum Einsatz kommt, bei dem eine hohe Verdampfungstemperatur existiert. Damit kann auch an Orten an denen noch nicht verdampft wird, an der Tiegeloberfläche besonders gut Strahlungswärme erzeugt werden.The method or device works particularly advantageous when an evaporation material is used in which a high evaporation temperature exists. Thus, even at locations where it is not yet evaporated, radiant heat can be generated particularly well on the surface of the crucible.
Im Falle der Elektronenstrahlverdampfung lässt sich das durch Anzahl, Ort und die Größe der durch den Elektronenstrahl abgerasterten Flächen, sowie die zeitliche Folge der geschriebenen Punkte auf dem Tiegel erreichen. Einstellbare Sekundäreffekte sind Sekundärelektronen und Strahlung. Dadurch sind Wärmestromverteilungen zum Substrat über mehrere Größenordnungen einstellbar.In the case of electron beam evaporation, this can be achieved by the number, location and size of the surfaces scanned by the electron beam, as well as the time sequence of the written points on the crucible. Adjustable secondary effects are secondary electrons and radiation. As a result, heat flow distributions to the substrate can be set over several orders of magnitude.
Bevorzugte Materialien sind hierbei Aluminium oder Nickel.Preferred materials here are aluminum or nickel.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zur Verstärkung der Sekundärprozesse und zur besseren Trennung von der Dampferzeugung in der Prozesskammer Heizelemente aus einem vom Verdampfungsmaterial verschiedenen Material (z. B. Mo) in der Nähe des Verdampfertiegels angeordnet, welche wie das Verdampfungsgut von einem Elektronenstrahl beaufschlagt werden.In a further embodiment of the invention, in order to enhance the secondary processes and to better separate the steam generation in the process chamber, heating elements of a material different from the evaporation material (eg Mo) are arranged in the vicinity of the evaporator crucible, which acts like an electron beam on the evaporating material become.
In einer Ausführungsform der Erfindung bei der mehrere Elektronenstrahler in der Prozesskammer angeordnet sind, werden die in der Prozesskammer angeordneten Heizelemente, welche aus vom Verdampfungsmaterial verschiedenen Materialien bestehen, wie das Verdampfungsgut von ein und demselben Elektronenstrahl beaufschlagt. Alternativ kann eine gezielte Temperaturführung über die verschiedenen Elektronenstrahler realisiert werden.In an embodiment of the invention in which a plurality of electron emitters are arranged in the process chamber, the heating elements arranged in the process chamber, which consist of materials other than the evaporation material, are acted upon by the same electron beam as the vaporization material. Alternatively, a targeted temperature control over the different electron emitters can be realized.
Beispielsweise kann bei hinreichend gleichen Ausgangswafern das Temperaturprofil bei gleichmäßiger Schichtdickenverteilung fest eingestellt werden, indem die Wärmestromverteilung durch die einstellbaren Sekundäreffekte anhand von Temperaturverlaufsmessungen mit am Wafer angeklebten Thermoelementen und mitfahrenden Datenloggern einmal optimiert wird.For example, with sufficiently equal output wafers, the temperature profile can be fixedly set with a uniform layer thickness distribution by optimizing the heat flow distribution through the adjustable secondary effects on the basis of temperature profile measurements with thermocouples glued to the wafer and moving data loggers.
Gibt es Unterschiede bei den eingeschleusten Ausgangswafern, ist eine Anpassung der Wärmestromverteilung an die Substrate erforderlich. Die Temperatur der Wafer wird zu diesem Zwecke pyrometrisch unmittelbar nach der Beschichtung oder nach der ersten Aufheizung erfaßt. Eine weitere Temperaturmessung erfolgt kurze Zeit später. Aus dem Temperaturabfall kann die Wärmekapazität des Wafers und damit die reale Waferdicke, im Falle einer Messung nach der Beschichtung aber auch die Maximaltemperatur bei der Beschichtung ermittelt werden. Anhand der gemessenen Temperatur kann nach entsprechenden Messserien die Heizleistung der Heizelemente vor und/oder während und/oder nach der Beschichtung geregelt werden. In einem nachgelagerten Heizschritt wird bei Notwendigkeit einer Korrektur im weiteren Waferdurchlauf durch eine der Beschichtungsstation nachgeordnete Heizstation der Inline-Anlage entlang der Waferreihe oder auch waferspezifisch eine zusätzliche Temperaturbehandlung vorgenommen, und so die notwendige Wärmebehandlung vollständig abgeschlossen. Dabei werden die bisherige Maximaltemperatur und die ermittelte Wärmekapazität als Eingangsgröße für von der Oberseite strahlende Heizer genutzt, um die Heizleistung so zu regeln, dass ein gewünschter Temperaturgang eingestellt wird.If there are differences in the introduced starting wafers, it is necessary to adapt the heat flow distribution to the substrates. The temperature of the wafer is detected for this purpose pyrometrically immediately after the coating or after the first heating. Another temperature measurement takes place a short time later. From the temperature drop, the heat capacity of the wafer and thus the real wafer thickness, in the case of a measurement after the coating but also the maximum temperature in the coating can be determined. Based on the measured temperature, the heating power of the heating elements before and / or during and / or after appropriate series of measurements be controlled after the coating. In a subsequent heating step, if a correction is required in the further wafer pass, an additional temperature treatment is carried out by a heating station downstream of the coating station of the in-line system along the wafer row or wafer-specific, thus completely completing the necessary heat treatment. In this case, the previous maximum temperature and the determined heat capacity are used as an input for radiating from the top heater to control the heating power so that a desired temperature response is set.
Der Emissionsgrad der Waferoberseite wird zu diesem Zwecke in geeigneter Weise bestimmt und fließt in die Temperatumessung der Wafer mit ein. Auch kann die Temperaturmessung mit Pyrometer auf der beschichteten Seite erfolgen, also bei bekanntem Emissionsgrad der Schicht.The emissivity of the wafer top is suitably determined for this purpose and is included in the temperature measurement of the wafers. Also, the temperature measurement can be done with pyrometer on the coated side, so with a known emissivity of the layer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit der Temperaturmessung der Wafer darin, indirekt aus dem spezifischen Widerstand der aufgebrachten Metallschicht in Kombination mit aus einem anderen Verfahren bekannter Schichtdicke dieser Schicht (z. B. XRF; Wägung; Ratemessung ...) auf die Wafertemperatur zu schließen.In a further embodiment of the invention, it is possible to measure the temperature of the wafers therein, indirectly from the specific resistance of the applied metal layer in combination with a layer thickness known from another method (eg XRF; Close wafer temperature.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der mit dem Verdampfungsprozess eingestellte Wärmestrom durch zumindest eine weitere, separate Heizeinrichtung während des Beschichtungsprozesses lokal korrigiert. Hierzu sind zusätzlich zur über einen weiten Bereiche einstellbaren Heizung durch Sekundäreffekte des Beschichtungsprozesses (der Dampferzeugung) in der Prozesskammer oder unmittelbar angrenzend, separate Heizeinrichtungen installiert, die den mit dem Verdampfungsprozeß eingestellten Wärmestrom lokal korrigieren.In a further embodiment of the invention, the heat flow set with the evaporation process is locally corrected by at least one further, separate heating device during the coating process. For this purpose, in addition to the adjustable over a wide range heating by secondary effects of the coating process (steam generation) in the process chamber or immediately adjacent, separate heating devices installed locally, which correct the heat flow adjusted by the evaporation process locally.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zur Korrektur des sich während der Beschichtung in Substrattransportrichtung ergebenden Temperaturgradienten innerhalb eines jeden Substrats die Heizer in Substratbreite, linienförmig, quer zur Substrattransportrichtung angeordnet werden und für jedes Substrat eine bestimmte an die Eigenschaften der Substrate angepasste Leistungskurve im Verlauf des Vorbeibewegens am Heizer erzeugen, die zur Homogenisierung der erreichten Substrattemperatur in Substrattransportrichtung führt.In a further embodiment of the invention, in order to correct the temperature gradient within the substrate transport direction during coating in each substrate, the heaters may be arranged in substrate width, linear, transversely to the substrate transport direction and for each substrate a specific power curve adapted to the properties of the substrates in the course of Move past the heater, which leads to the homogenization of the substrate temperature reached in the substrate transport direction.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zur Einstellung des definierten Temperatur-Zeit-Regimes mittels Run-to-Run-Steuerung Temperaturmessungen am Substrat vorgenommen, wobei die Messung vor und/oder während und/oder nach der Beschichtung erfolgt.In a further embodiment of the invention, temperature measurements are carried out on the substrate for setting the defined temperature-time regime by means of run-to-run control, the measurement taking place before and / or during and / or after the coating.
Für alle obigen Fälle, muß die Einstellung des Wärmestroms zum Substrat anhand von Temperaturmessungen erfolgen. Die Art und Weise der Temperaturmessung ist dafür unwesentlich. Z. B. eignen sich mitfahrende Thermoelemente, die den Temperatur-Zeitverlauf für die einzelnen Substrate mitschreiben. Ist der Temperaturverlauf im Prinzip bekannt, kann bei genügend gleichmäßigen Ausgangssubstraten und konstanten Prozeßbedingungen auf weitere Temperaturmessungen verzichtet werden. Treten Driften des Prozesses auf kann die Temperaturmessung stichpunktweise an einzelnen Stellen erfolgen und der Verlauf simuliert werden, wobei sich für metallisierte Wafer eine Temperaturmessung über Strahlungssensoren oder Pyrometer anbietet, entweder an den unbeschichteten Seiten, wenn deren Emissionsvermögen hinreichend wenig schwankt oder an den beschichteten Seiten, wenn das Emissionsvermögen auf der Oberseite unbekannt ist.For all the above cases, the adjustment of the heat flow to the substrate must be based on temperature measurements. The method of temperature measurement is immaterial for this. For example, traveling thermocouples that record the temperature-time profile for the individual substrates are suitable. If the temperature profile is known in principle, with sufficiently uniform starting substrates and constant process conditions, further temperature measurements can be dispensed with. If drifting of the process occurs, the temperature measurement can be made at individual locations and the course can be simulated, whereby for metallized wafers a temperature measurement via radiation sensors or pyrometers is offered, either on the uncoated sides, if their emissivity fluctuates sufficiently little or on the coated sides, if the emissivity on the top is unknown.
Eine elegante Möglichkeit der Temperaturmessung bietet sich durch Auswertung einer berührungslosen Widerstandsmessung (Wirbelstromeffekt) an der aufgebrachten Schicht, wenn deren Dicke bekannt ist (separate Schichtdicken- oder Ratemessung), da deren spezifischer Widerstand ja temperaturabhängig ist. Die berührungslosen Widerstandsmesssysteme arbeiten mit dem Wirbelstrom-Prinzip, bei dem das Messobjekt in das Magnetfeld der Spule eines Hochfrequenzschaltkreises gebracht wird. Das Konzept und der Aufbau dieser Systeme sind maßgeblich für die ausgezeichnete Präzision der Messung verantwortlich.An elegant way of temperature measurement is provided by evaluation of a non-contact resistance measurement (eddy current effect) on the applied layer, if the thickness is known (separate Schichtdicken- or Ratemessung), since their specific resistance is indeed temperature dependent. The non-contact resistance measuring systems use the eddy-current principle, in which the object to be measured is brought into the magnetic field of the coil of a high-frequency circuit. The concept and the structure of these systems are decisively responsible for the excellent precision of the measurement.
Zur Messung der Schichtdicken der Wafer bieten sich ebenfalls berührungslose Schichtdicken-Messsysteme an. Die Messsysteme arbeiten auf dem Prinzip der Reflektionsspektroskopie. Mit Hilfe komplexer Algorithmen werden die Spektren einzelne Schichten und die von ganzen Schichtsysteme analysiert. Zur Analyse der Spektren und Bestimmung der Schichtdicke, wie auch der optischen Konstanten, n und k, bieten diese berührungslosen Schichtdicken-Messsysteme umfangreiche Algorithmen mit unterschiedlichen Materialdaten, die jederzeit ergänzt werden können. Die berührungslosen Schichtdicken-Messsysteme sind für Messungen extrem dünner Schichten von wenigen Angström bis hin zu dicken Schichten von fast 500 μm verfügbar.Non-contact coating thickness measuring systems are also suitable for measuring the layer thicknesses of the wafers. The measuring systems work on the principle of reflection spectroscopy. Complex algorithms are used to analyze the spectra of individual layers and of whole layer systems. For analyzing the spectra and determining the layer thickness, as well as the optical constants, n and k, these non-contact coating thickness measurement systems offer extensive algorithms with different material data that can be supplemented at any time. The non-contact coating thickness measuring systems are available for measurements of extremely thin layers from a few angstroms to thick layers of almost 500 μm.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, insbesondere wenn den Temperaturgang der Substrate bestimmende Eigenschaften von Substrat zu Substrat stark voneinander abweichen, eine für jedes Substrat angepaßte Zusatzheizung zweckmäßig. Schnelle Heizer werden dafür über den einzelnen Substratreihen, die nebeneinander die Anlage auf Carriern durchlaufen, plaziert. Das können Flächen- oder Linienheizer sein. Ihre Abmessungen sind etwa so groß, wie die der Substrate. Sie werden in unmittelbarer Nähe zum Prozeßraum oder in diesem angeordnet. Können den Temperaturgang bestimmende Eigenschaften wie Substratdicke und Emissionsvermögen vor der Beschichtung festgestellt werden, wird die für jedes einzelne Substrat notwendige Heizleistung entsprechend berechnet und appliziert, wenn sich genau dieses Substrat am Heizer vorbeibewegt.In a further embodiment of the invention, in particular when the temperature characteristics of the substrates determining properties vary greatly from substrate to substrate, a suitable for each substrate additional heating appropriate. Fast heaters are placed over the individual rows of substrates, which run side by side through the system on carriers. This can be surface or line heater. Their dimensions are about as large as those of the substrates. They are in close to the process room or arranged in this. If temperature-determining properties such as substrate thickness and emissivity can be determined prior to the coating, the heating power required for each individual substrate is calculated and applied accordingly if exactly this substrate moves past the heater.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden für den Fall, dass eine Bestimmung der den Temperaturgang bestimmenden Substrateigenschaften nicht möglich ist, diese anhand von insitu-Temperaturmessungen vor und nach definierten Heizquellen bestimmt und führen damit zur Berechnung der notwendigen Heizleistung der Heizeinrichtung mittels Run-to-Run-Steuerung.In a further embodiment of the invention, in the event that a determination of the temperature response determining substrate properties is not possible, these determined by in-situ temperature measurements before and after defined heat sources and thus lead to the calculation of the necessary heating power of the heater by means of run-to- run control.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden über die Breite des Beschichtungsbereichs mehrere Substrate nebeneinandertransportiert. Als Substrate können hierbei beispielsweise Si-Wafer eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention, a plurality of substrates are transported side by side over the width of the coating area. In this case, for example, Si wafers can be used as substrates.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Substraten um eine Vielzahl von auf einem Carrier angeordneten Substraten, welche als Substrate des Beschichtungsprozesses mit den metallischen Rückkontakten beschichtet werden.In a further embodiment of the invention, the substrates are a multiplicity of substrates arranged on a carrier, which substrates are coated with the metallic back contacts as substrates of the coating process.
Vorrichtungsseitig wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung umfassend eine Durchlaufbeschichtungsanlage mit zumindest einer Prozesskammer und Verdampfungsvorrichtung zur Verdampfung des Verdampfungsguts gelöst, die neben der Möglichkeit der Einstellung einer Schichtdickenverteilung durch regelbare Sekundäreffekte zusätzlich die Möglichkeit bietet eine gewünschte Wärmestromverteilung zum Substrat einzustellen.On the device side, the object is achieved by a device comprising a continuous coating system with at least one process chamber and evaporation device for evaporating the vaporized material, which in addition to the possibility of adjusting a layer thickness distribution by controllable secondary effects additionally offers the possibility to set a desired heat flow distribution to the substrate.
In einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung eine Run-to-Run-Steuerung zur Einstellung eines definierten, auf die jeweiligen Substrate abgestimmten Temperatur-Zeit-Regimes, wobei ein Messsystem zur Erfassung von Materialeigenschaften sowie ein Datenverarbeitungssystem zur Auswertung der Messdaten vorgesehen ist.In a further embodiment, the device comprises a run-to-run control for setting a defined temperature-time regime tailored to the respective substrates, wherein a measuring system for detecting material properties and a data processing system for evaluating the measured data is provided.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zumindest ein Heizelement, welches in der Prozesskammer angeordnet ist und aus einem vom Verdampfungsmaterial verschiedenen Material ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention further comprises at least one heating element, which is arranged in the process chamber and is made of a different material from the evaporation material.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zumindest eine Verdampfungsvorrichtung in der Prozesskammer, welche in Form von Verdampferschiffchen bzw. direkt beheizten Verdampfertiegeln ausgeführt ist und einen hohen Emissionskoeffizienten des Schiffchenmaterials bzw. Tiegelmaterials aufweist.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention further comprises at least one evaporation device in the process chamber, which is designed in the form of evaporator boats or directly heated evaporator crucibles and has a high emission coefficient of the shuttle material or crucible material.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zumindest eine weitere Verdampfungsvorrichtung in der Prozesskammer, welche in Form von Verdampferschiffchen bzw. direkt beheizten Verdampfertiegeln ausgeführt ist und einen hohen Emissionskoeffizienten des Schiffchenmaterials bzw. Tiegelmaterials aufweist, wobei die Zahl der Verdampferschiffchen bzw. direkt beheizten Verdampfertiegel so gewählt ist, dass neben der Beschichtung Möglichkeiten zur gezielten Heizung der Substrate gegeben sind.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention further comprises at least one further evaporation device in the process chamber, which is designed in the form of evaporator boats or directly heated evaporator crucibles and has a high emission coefficient of Schiffchenmaterials or crucible material, wherein the number of evaporator boats or directly heated evaporator crucible is selected so that in addition to the coating options for targeted heating of the substrates are given.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zumindest eine weitere, separate Heizeinrichtung, die in der Prozesskammer oder in unmittelbarer Nähe zu dieser angeordnet ist.In a further embodiment of the invention, the device according to the invention further comprises at least one further, separate heating device, which is arranged in the process chamber or in the immediate vicinity thereof.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die weitere, separate Heizeinrichtung in der Prozesskammer oder in unmittelbarer Näher zu dieser in Substratbreite, linienförmig, quer zur Substrattransportrichtung angeordnet.In a further embodiment of the invention, the further, separate heating device is arranged in the process chamber or in the immediate vicinity of the substrate width, linearly, transversely to the substrate transport direction.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Messsystem zumindest eine Temperaturmesseinrichtung, welche als mitfahrendes Thermoelement, Strahlungssensor, Pyrometer, berührungsloses Widerstandsmesssystem oder in situ-Temperaturmesssystem ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention of the device according to the invention, the measuring system comprises at least one temperature measuring device, which is designed as a moving thermocouple, radiation sensor, pyrometer, non-contact resistance measuring system or in situ temperature measuring system.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verdampfungsvorrichtung als Elektronenstrahlverdampfer ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the evaporation device is designed as an electron beam evaporator.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verdampfungsvorrichtung als Schiffchenverdampfer bzw. als Verdampfer direkt beheizter Tiegel ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the evaporation device is designed as a boat evaporator or as an evaporator directly heated crucible.
Nachfolgend soll die Erfindung eingehend anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigt dieThe invention will be explained in detail with reference to some embodiments. It shows the
In einem Ausführungsbeispiel wird die Herstellung von metallischen Rückkontakten auf Wafern
Das erforderliche Temperatur-Zeit-Regime wird im Wesentlichen durch zusätzliche Heizflächen
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Durchlaufbeschichtungsanlage erfolgt die Einstellung der Heizleistung mit Hilfe von Temperaturmessungen
Zur Korrektur von substratbedingten Abweichungen vom optimalen Temperatur-Zeit Verlauf kommt dabei eine Run-to-Run-Steuerung zum Einsatz, wobei anhand der dargestellten Temperaturmessungen
In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt eine Kompensation von prozessbedingten Inhomogenitäten in Substrattransportrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- DurchlaufbeschichtungsanlageContinuous coating installation
- 22
- VerdampfungsvorrichtungEvaporation device
- 33
- Verdampfungsgutevaporant
- 44
- DampfquellortDampfquellort
- 55
- Heizflächenheating surfaces
- 66
- verdampftes Verdampfungsgutevaporated vaporization
- 77
- Substratsubstratum
- 88th
-
Temperaturmesssystem 1
Temperature measuring system 1 - 99
-
Temperaturmesssystem 2
Temperature measuring system 2 - 1010
- Heizeinrichtungheater
- 1111
- SubstrattransportrichtungSubstrate transport direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102005013668 B3 [0004] DE 102005013668 B3 [0004]
- DE 60220063 T2 [0012] DE 60220063 T2 [0012]
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010009795.0A DE102010009795B4 (en) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | Method and device for producing metal back contacts for wafer-based solar cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010009795.0A DE102010009795B4 (en) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | Method and device for producing metal back contacts for wafer-based solar cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102010009795A1 true DE102010009795A1 (en) | 2011-09-01 |
| DE102010009795B4 DE102010009795B4 (en) | 2014-05-15 |
Family
ID=44502011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102010009795.0A Expired - Fee Related DE102010009795B4 (en) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | Method and device for producing metal back contacts for wafer-based solar cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102010009795B4 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013101269A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Arrangement, useful for measuring coating properties during magnetron sputtering in strip and foil coating system, includes gas passage segments, and gauge with measuring heads, where number of heads corresponds to number of segments |
| DE102011004991B4 (en) * | 2011-03-02 | 2014-11-20 | Stefan Wurdack | Device and method for determining a quality parameter of a flat sample |
| CN107805783A (en) * | 2017-11-30 | 2018-03-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | Evaporation source, evaporated device and evaporation control method |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680061A (en) * | 1979-12-21 | 1987-07-14 | Varian Associates, Inc. | Method of thermal treatment of a wafer in an evacuated environment |
| DE4092221C2 (en) * | 1989-12-11 | 1994-04-21 | Hitachi Ltd | Vacuum processing equipment and processes |
| US5875416A (en) * | 1996-01-23 | 1999-02-23 | Tokyo Electron Limited | Temperature adjusting method and apparatus therefor using at least two temperature sensors and a correction value |
| US6329304B1 (en) * | 1999-04-21 | 2001-12-11 | A.S.M. International N.V. | Floating wafer reactor and method for the regulation of the temperature thereof |
| DE102005013668B3 (en) | 2005-03-14 | 2006-11-16 | Universität Stuttgart | solar cell |
| DE60220063T2 (en) | 2001-07-16 | 2008-01-10 | Applied Materials, Inc., Santa Clara | INTEGRATION OF FAULT RECOGNITION WITH RUN-TO-RUN CONTROL |
| DE60133206T2 (en) * | 2000-07-25 | 2009-03-12 | Tokyo Electron Ltd. | METHOD FOR DETERMINING PARAMETERS OF THERMAL TREATMENT |
| DE60133376T2 (en) * | 2000-04-17 | 2009-04-23 | James J. Sr. San Jose Mezey | DEVICE FOR THE THERMAL PROCESSING OF WAFERS |
| DE102008026002A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-17 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Substrate's temperature measuring method for vacuum deposition system, involves continuously calibrating pyrometers for determining temperature of substrate at different points on vacuum chamber |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10018842C2 (en) * | 2000-04-14 | 2002-03-21 | Ardenne Anlagentech Gmbh | Process for applying TCO layers on substrates |
| DE102007043943B4 (en) * | 2007-09-14 | 2010-04-29 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Method and device for coating substrates with doped layers |
| DE102007047330A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Heating device for a vacuum plant, comprises a heat-radiating surface, and a heat storage unit and/or heating element arranged parallel to the surface of the heat storage unit |
-
2010
- 2010-03-01 DE DE102010009795.0A patent/DE102010009795B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680061A (en) * | 1979-12-21 | 1987-07-14 | Varian Associates, Inc. | Method of thermal treatment of a wafer in an evacuated environment |
| DE4092221C2 (en) * | 1989-12-11 | 1994-04-21 | Hitachi Ltd | Vacuum processing equipment and processes |
| US5875416A (en) * | 1996-01-23 | 1999-02-23 | Tokyo Electron Limited | Temperature adjusting method and apparatus therefor using at least two temperature sensors and a correction value |
| US6329304B1 (en) * | 1999-04-21 | 2001-12-11 | A.S.M. International N.V. | Floating wafer reactor and method for the regulation of the temperature thereof |
| DE60133376T2 (en) * | 2000-04-17 | 2009-04-23 | James J. Sr. San Jose Mezey | DEVICE FOR THE THERMAL PROCESSING OF WAFERS |
| DE60133206T2 (en) * | 2000-07-25 | 2009-03-12 | Tokyo Electron Ltd. | METHOD FOR DETERMINING PARAMETERS OF THERMAL TREATMENT |
| DE60220063T2 (en) | 2001-07-16 | 2008-01-10 | Applied Materials, Inc., Santa Clara | INTEGRATION OF FAULT RECOGNITION WITH RUN-TO-RUN CONTROL |
| DE102005013668B3 (en) | 2005-03-14 | 2006-11-16 | Universität Stuttgart | solar cell |
| DE102008026002A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-17 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Substrate's temperature measuring method for vacuum deposition system, involves continuously calibrating pyrometers for determining temperature of substrate at different points on vacuum chamber |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011004991B4 (en) * | 2011-03-02 | 2014-11-20 | Stefan Wurdack | Device and method for determining a quality parameter of a flat sample |
| DE102013101269A1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Arrangement, useful for measuring coating properties during magnetron sputtering in strip and foil coating system, includes gas passage segments, and gauge with measuring heads, where number of heads corresponds to number of segments |
| DE102013101269B4 (en) | 2013-02-08 | 2019-12-05 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Arrangement and method for measuring layer properties in vacuum coating systems |
| CN107805783A (en) * | 2017-11-30 | 2018-03-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | Evaporation source, evaporated device and evaporation control method |
| CN107805783B (en) * | 2017-11-30 | 2023-12-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | Evaporation source, evaporation equipment and evaporation control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102010009795B4 (en) | 2014-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102013114412A1 (en) | Apparatus and method for controlling the temperature in a process chamber of a CVD reactor using two temperature sensor means | |
| DE102014011552A1 (en) | Sensors and methods for the production of sensors | |
| DE112008000604T5 (en) | Control device of a steamer and control method of a steamer | |
| DE102011083245B4 (en) | Method and device for depositing an epitaxial layer of silicon on a semiconductor wafer of monocrystalline silicon by vapor deposition in a process chamber | |
| DE102010009795B4 (en) | Method and device for producing metal back contacts for wafer-based solar cells | |
| DE102017105333A1 (en) | Method and device for thermal treatment of a substrate | |
| DE102015104240A1 (en) | By heating to be cleaned QCM sensor and its use in an OVPD coating system | |
| WO2016083373A1 (en) | Method for calibrating a pyrometer arrangement of a cvd or pvd reactor | |
| EP3465181B1 (en) | Device and method for determining the microstructure of a metal product, and metallurgical installation | |
| DE102011077005A1 (en) | Plant for heat treatment of substrates and method for acquiring measurement data therein | |
| DE102011008047B4 (en) | Method for controlling a deposition process | |
| DE102008026002B9 (en) | Method for temperature measurement on substrates and vacuum coating system | |
| DE102010041858B4 (en) | Method and apparatus for coating thickness control in the coating of substrates in a vacuum | |
| DE102012201061A1 (en) | Method for calibration of pyrometer, involves detecting thermal radiation emitted from measuring object in measuring direction with pyrometer, where pyrometer is aligned on object receiver of measuring object in measuring direction | |
| DE102020126597A1 (en) | Method for emissivity-corrected pyrometry | |
| DE102013101269B4 (en) | Arrangement and method for measuring layer properties in vacuum coating systems | |
| EP3963300B1 (en) | Differential calorimeter with high sensitivity | |
| EP0151737B1 (en) | Process for controlling and monitoring the incorporation of a doping material into conductive metallic layers during their manufacture | |
| DE102009055946B3 (en) | Method for measuring thickness of deposited layers in continuous process by means of vacuum evaporation, comprises measuring a first temperature change of a discrete substrate or substrate portion | |
| DE102010040640A1 (en) | Substrate treatment plant has pyrometer that is provided to determine temperature of substrate, and protective tube that is arranged in inner portion of plant chamber | |
| DE102012201054A1 (en) | Method for checking accuracy of pyrometer for treatment system of e.g. glass, involves correcting emissivity of pyrometer based on difference between measured temperature of heat absorbing surface and temperature measured by pyrometer | |
| WO2007039024A1 (en) | Method for carrying out the computer-assisted optimization of the operation of a roll-type furnace | |
| WO2013037467A2 (en) | Method for the temperature measurement of substrates in a vacuum chamber | |
| WO2023143987A1 (en) | Method for emissivity-corrected pyrometry | |
| EP0152577B1 (en) | Process for the control and the regulation of the composition of layers of metallic conducting alloys during their production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VON ARDENNE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GMBH, 01324 DRESDEN, DE Effective date: 20140923 |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE Effective date: 20140923 |
|
| R020 | Patent grant now final | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20150217 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |