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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Dünnschicht-Dampfphasenabscheidungssystemen, in denen eine dünne Filmschicht, beispielsweise eine Halbleiterschicht, auf einem durch das System beförderten Substrat abgeschieden wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Detektionssystem, das die Gegenwart der Substrate detektiert, während diese durch das Dampfphasenabscheidungssystem hindurch bewegt werden.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die Erzeugung von Dünnschicht-Photovoltaik(PV)-Modulen (die auch als „Solarmodule” bezeichnet werden) umfasst gewöhnlich die Beförderung eines Substrats, beispielsweise einer Glasscheibe, in eine und aus einer Dampfphasenabscheidungskammer, in der eine dünne Filmschicht (in der Industrie allgemein als dünner als 10 μm anerkannt) aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Cadmiumtellurid (CdTe), auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden wird. Der Abscheidungsprozess kann ein beliebiger bekannter Prozess, wie beispielsweise ein System zur Sublimation im geschlossenen Raum (CSS, Close Space Sublimation) oder ein System zur chemischen Gas- bzw. Dampfphasenabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition), sein.
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Gewöhnlich sind in den Wänden der Abscheidungskammern oder Förderstrukturen des Abscheidungssystems aus den unterschiedlichsten Gründen Sichtfenster oder -kanäle oder allgemein „Fenster” vorgesehen. Z. B. können die Sichtfenster ein Mittel zur visuellen Überprüfung des Prozesses bereitstellen, oder sie können konfiguriert sein, um eine Eingabe zu einer Steuereinrichtung zu liefern, die verschiedene Prozessparameter, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Förderers und dergleichen, steuert. Diese herkömmlichen Sichtfenster sind jedoch gewöhnlich aus Glas oder einer Glaszusammensetzung ausgebildet und für Kondensation oder die Ansammlung des sublimierten Materials aus der Abscheidung oder den Fördererkammern anfällig. Diese Situation erfordert häufiges Abschalten des Systems zur Demontage und Reinigung oder zum Austausch der Sichtfenster.
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Es sind in der Industrie verschlossene bzw. abgedeckte Sichtfenster bekannt, um die Sichtfenster gegenüber einer Einwirkung durch das sublimierte Material zu schützen. Jedoch sind diese Vorrichtungen nur bedingt nutzbar, weil die Verschlüsse bzw. Abdeckungen, damit sie wirken, geschlossen werden müssen, was das optische Sichtfenster nicht funktionsfähig bzw. nicht nutzbar macht.
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Es sind auch Folienrollensichtfenster bekannt. Diese Vorrichtungen funktionieren, indem sie eine Schicht einer transparenten Schutzfolie über der Sichtfensteroptik bereitstellen. Das Folienmaterial wird in Form einer Rolle bereitgestellt, und wenn die Folie durch ein Kondensat verschleiert wird, wird die Folie von der Rolle aus fortbewegt, so dass ein „reiner” Abschnitt der Folie vor der Sichtfensteroptik positioniert wird. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch eine periodische Wartung und Abschaltung des Abscheidungssystems, um das Folienmaterial zu ersetzen.
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Es ist ferner bekannt, die Sichtfenster zu erwärmen, um die Kondensatmengen zu reduzieren und die Zeitdauer zwischen Reinigungswartungsprozeduren zu verlängern. In dieser Hinsicht beschreiben verschiedene Druckschriften beheizte Sichtfenster für Abscheidungskammern oder Abscheidungsausrüstung. Es wird z. B. auf die
US-Patentschriften Nr. 5,129,994 ,
5,977,526 und
6,367,415 Bezug genommen. Die in diesen Druckschriften beschriebenen beheizten Sichtfenster sind jedoch für aktive Erfassungssysteme nicht besonders gut geeignet und haben eine begrenzte Funktionalität.
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Demgemäß besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Sichtfensterdetektionsanordnung, die sich zur aktiven Detektion von durch ein Dampfphasenabscheidungssystem beförderten Substraten besonders eignet. Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizte Sichtfensteranordnung, die diesem Zweck dient.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Aspekte und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der folgenden Beschreibung angegeben oder können aus der Beschreibung offenkundig werden, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung erfahren werden.
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Gemäß Aspekten der Erfindung ist eine Ausführungsform einer aktiven Sichtfensteranordnung zur Verwendung bei der Detektion von Substraten, die durch ein Dampfphasenabscheidungssystem befördert werden, geschaffen. Die Sichtfensteranordnung enthält ein Gehäuse, das zur Montage an einer Wand eines Dampfphasenabscheidungsmoduls, z. B. an einer Seitenwand oder einer oberen Wand des Moduls konfiguriert ist. Das Gehäuse weist ferner eine eingeschlossene Kammer, einen äußeren seitlichen Anschluss und einen inneren seitlichen Anschluss auf. In an einer Wand eines Dampfabscheidungsmoduls montiertem Zustand ist der äußere Seitenanschluss außerhalb des Moduls angeordnet und der innere Seitenanschluss steht mit dem Innenraum des Moduls in Verbindung. Z. B. kann das Modul an der Außenfläche des Moduls montiert sein, wobei sich der innere Seitenanschluss durch die Wand hindurch und in das Modul hinein erstreckt. Die Anordnung enthält ferner eine Linsenanordnung, die innerhalb der Kammer angeordnet ist und sich in den inneren Seitenanschluss derart erstreckt, dass die Linsenanordnung Bedingungen innerhalb des Moduls ausgesetzt ist. Ein Heizelement ist an der Linsenanordnung innerhalb der Kammer eingerichtet. Z. B. kann das Heizelement längs des Umfangs rings um den Teil der Linsenanordnung, der sich in die Kammer hinein erstreckt, montiert sein. Entweder ein aktiver Sender oder ein aktiver Signalempfänger ist bei dem äußeren Seitenanschluss außerhalb der Kammer eingerichtet. Diese aktive Komponente ist von der Linsenanordnung beabstandet und mit dieser axial ausgerichtet angeordnet. In dieser Konfiguration, mit einem aktiven Sender an dem äußeren Kanal, wird ein aktives Signal in die Kammer durch die Linsenanordnung hindurch und aus dem inneren Anschluss nach außen übertragen. Bei der Konfiguration, in der ein Empfänger an dem äußeren Anschluss vorhanden ist, wird ein aktives Signal durch den inneren Anschluss und die Linsenanordnung hindurch und in die Kammer hinein übertragen und von dem Empfänger empfangen.
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Veränderungen und Modifikationen an der vorstehend erläuterten Ausführungsform der Sichtfensteranordnung liegen in dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung und können hierin weiter beschrieben sein.
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Die Erfindung umfasst ferner verschiedene Ausführungsformen eines Moduls, das in einem Dampfphasenabscheidungssystem eingesetzt werden kann, in dem Substrate durch das Modul befördert werden. Das Modul enthält ein Gehäuse mit einer ersten und einer zweiten Wand. Diese Wände können einander gegenüberliegende Wände, wie beispielsweise gegenüberliegende Seitenwände oder eine obere und untere Wand, sein. In dem Modul ist eine innere Fördereinrichtung untergebracht, die zum Transport von Substraten durch das Gehäuse eingerichtet. In der ersten Seitenwand ist eine erste Sichtfensteranordnung montiert, und eine zweite Sichtfensteranordnung ist in der zweiten Seitenwand montiert. Eine dieser Sichtfensteranordnungen oder beide kann/können in der vorstehend erläuterten Weise eingerichtet sein. In einer bestimmten Ausführungsform enthält jede der Sichtfensteranordnungen ein Gehäuse, das an einer Modulwand montiert ist, wobei das Gehäuse ferner eine eingeschlossene Kammer, einen äußeren Seitenanschluss und einen inneren Seitenanschluss aufweist, der sich durch die jeweilige Wand hindurch erstreckt. Die Sichtfensteranordnungen enthalten ferner eine Linsenanordnung, die in der Kammer angeordnet ist und sich durch den inneren Seitenanschluss hindurch erstreckt. Ein Heizelement ist an der Linsenanordnung innerhalb der Kammer eingerichtet. Die erste Sichtfensteranordnung weist einen aktiven Sender auf, der bei dem äußeren Seitenanschluss eingerichtet ist, um ein aktives Signal in die Kammer hinein, durch die Linsenanordnung hindurch und in das Modulgehäuse in Richtung auf die zweite Seitenwand zu übertragen. Die zweite Sichtfensteranordndung, die auf der gegenüberliegenden zweiten Seitenwand montiert ist, enthält einen Empfänger, der bei dem äußeren Seitenanschluss eingerichtet ist, um das aktive Signal zu empfangen, das durch den inneren Anschluss und die Linsenanordnung, durch die Kammer hindurch befördert und von dem Empfänger empfangen wird.
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Veränderungen und Modifikationen an der Ausführungsform des Dampfabscheidungsmoduls, wie vorstehend beschrieben, liegen in dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung und können hierin weiter beschrieben sein.
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Diese und weiter Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Eine vollständige und eine Umsetzung ermöglichende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Ausführungsart, ist in der Beschreibung angegeben, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen zeigen:
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1 eine ebene Ansicht eines Dampfphasenabscheidungssystems, das Ausführungsformen von Sichtfensteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten kann;
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2 eine Draufsicht von oben auf Fördermodule, die Ausführungsformen von Sichtfensteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten;
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3 eine aufgeschnittene Seitenansicht eines der Fördermodule, die in 2 dargestellt sind; und
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4 eine aufgeschnittene Ansicht einer bestimmten Ausführungsform einer Sichtfensteranordnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von der in den Zeichnungen ein oder mehrere Beispiele veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung und nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von dem Rahmen oder Umfang der Erfindung abgewichen wird. Z. B. können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, im Zusammenhang mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen mit umfasst, wie sie in dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.
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1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Dampfphasenabscheidungssystems 10, das Sichtfensteranordnungen 100 gemäß Aspekten der Erfindung, insbesondere als Komponenten von verschiedenen Arten von Modulen, die das System 10 ausmachen, enthalten kann. Zur Bezugnahme und für ein Verständnis einer Umgebung, in der die vorliegenden Sichtfensteranordnungen eingesetzt werden können, ist das System 10 nach 1 nachstehend beschrieben, wonach eine detaillierte Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen der Sichtfensteranordnungen 100 folgt.
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Das System 10 ist zur Abscheidung einer dünnen Filmschicht auf einem Substrat 14 eines Photovoltaik(PV)-Moduls (das hier nachfolgend als „Substrat” bezeichnet wird) konfiguriert. Die dünne Schicht kann z. B. eine Filmschicht aus Cadmiumtellurid (CdTe) sein. Wie erwähnt, wird auf dem Gebiet allgemein anerkannt, dass eine „dünne” Filmschicht auf einem PV-Modulsubstrat im Allgemeinen dünner ist als etwa 10 Mikrometer (μm). Es sollte verstanden werden, dass die Sichtfensteranordnungen 100 nicht zur Verwendung in dem in 1 veranschaulichten System 10 beschränkt sind, sondern in jede beliebige geeignete Bearbeitungsstraße eingebunden werden können, die zur Dampfphasenabscheidung einer dünnen Filmschicht auf einem Substrat, beispielsweise einem PV-Modulsubstrat 14, eingerichtet ist.
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Bezugnehmend auf 1 enthält das beispielhafte System 10 eine Vakuumkammer 12, die durch mehrere miteinander verbundene Module definiert ist. Mehrere miteinander verbundene Heizmodule 16 definieren einen Vorwärmbereich der Vakuumkammer 12, durch den die Substrate 14 hindurch befördert und auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden, bevor sie in eine Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60 hinein befördert werden, die ebenfalls ein eigenständiges Modul sein kann. Jedes der Heizmodule kann mehrere unabhängig voneinander steuerbare Heizeinrichtungen 18 enthalten, wobei die Heizeinrichtungen mehrere unterschiedliche Wärmezonen definieren. Eine bestimmte Wärmezone kann mehr als eine einzige Heizeinrichtung 18 enthalten.
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Die Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60 kann verschiedene Konfigurationen und Grundsätze der Funktionsweise innerhalb des Umfangs und Rahmens der Erfindung einnehmen, und sie ist allgemein zur Abscheidung eines sublimierten Quellenmaterials, wie beispielsweise CdTe, aus der Dampfphase in Form einer dünnen Schicht auf den PV-Modulsubstraten 14 eingerichtet. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsformen des Systems 10 ist die Vorrichtung 60 ein Modul, das ein Gehäuse enthält, in dem die inneren Komponenten, einschließlich eines oberhalb einer Fördereinrichtung montierten Dampfphasenabscheidungskopfes, enthalten sind.
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Die Vakuumkammer 12 enthält ferner mehrere miteinander verbundene Abkühlmodule 20 innerhalb der Vakuumkammer 12 stromabwärts von der Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60. Die Abkühlmodule 20 definieren einen Abkühlbereich innerhalb der Vakuumkammer 12, in dem den Substraten 14 mit der darauf abgeschiedenen dünnen Schicht eines sublimierten Quellenmaterials ermöglicht wird, sich mit einer kontrollierten Abkühlrate abzukühlen, bevor die Substrate 14 aus dem System 10 entfernt werden. Jedes der Module 20 kann ein Zwangskühlsystem enthalten, in dem ein Kühlmittel, wie beispielsweise gekühltes Wasser, Kältemittel, Gas oder ein sonstiges Medium, durch Kühlschlangen gepumpt wird, die bei den Modulen 20 eingerichtet sind.
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In der veranschaulichten Ausführungsform des Systems 10 ist wenigstens ein Nachwärmmodul 22 unmittelbar stromabwärts von der Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60 und vor den Abkühlmodulen 20 angeordnet. Das Nachwärmmodul 22 erhält ein kontrolliertes Heizprofil des Substrats 14 aufrecht, bis das gesamte Substrat aus der Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60 heraus bewegt wird, um eine Beschädigung an dem Substrat, wie beispielsweise einen Verzug oder ein Brechen, die durch unkontrollierte oder drastische Wärmespannungen verursacht werden, zu verhindern. Falls dem vorderen Abschnitt des Substrats 14 ermöglicht würden, sich mit einer zu hohen Geschwindigkeit abzukühlen, während es die Vorrichtung 60 verlässt, würde in Längsrichtung entlang des Substrats 14 ein möglicherweise schädigender Temperaturgradient erzeugt werden. Dieser Zustand könnte zum Brechen oder zur Rissbildung an dem Substrat aufgrund der thermischen Belastung führen.
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Wie in 1 schematisiert veranschaulicht, ist eine Zuführvorrichtung 24 bei der Dampfphasenabscheidungsvorrichtung 60 dazu eingerichtet, Quellenmaterial, wie beispielsweise granulares CdTe, zu liefern. Vorzugsweise ist die Zuführvorrichtung 24 derart konfiguriert, dass sie das Quellenmaterial liefert, ohne den kontinuierlichen Dampfphasenabscheidungsprozess innerhalb der Vorrichtung 60 oder die Beförderung des Substrates 14 durch die Vorrichtung 60 hindurch zu unterbrechen.
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Weiterhin bezugnehmend auf 1 werden die einzelnen Substrate 14 anfangs auf einem Beschickungsförderer 26 platziert und anschließend in eine Eintrittsvakuumschleusenstation hinein bewegt, die ein Beschickungsmodul 28 und ein Puffermodul 30 enthält. Eine „Grob”-Vakuumpumpe (d. h. Anfangsvakuumpumpe) 32 ist bei dem Beschickungsmodul 28 konfiguriert, um ein Anfangsvakuum zu erzeugen, und eine „Fein”-Vakuumpumpe (d. h. Hochvakuumpumpe) 38 ist bei dem Puffermodul 30 konfiguriert, um das Vakuum in dem Puffermodul 30 im Wesentlichen auf das Vakuum innerhalb der Vakuumkammer 12 zu erhöhen, das durch eine beliebige Kombination der Grob- und Feinvakuumpumpen 40 aufrechterhalten wird. Ventile 34 (z. B. torartige Schlitzventile oder Drehklappenventile) sind zwischen dem Beschickungsförderer 26 und dem Beschickungsmodul 28, zwischen dem Beschickungsmodul 28 und dem Puffermodul 30 sowie zwischen dem Puffermodul 30 und der Vakuumkammer 12 betriebsmäßig angeordnet. Diese Ventile 34 werden sequentiell durch einen Motor oder eine andere Art einer Antriebs- bzw. Betätigungseinrichtung 36 betätigt, um die Substrate 14 in die Vakuumkammer 12 schrittweise einzubringen, ohne das Vakuum in der Kammer 12 zu beeinflussen.
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Eine Austrittsvakuumschleusenstation ist stromabwärts von dem letzten Abkühlmodul 20 eingerichtet und wirkt im Wesentlichen im umgekehrten Sinne zu der vorstehend beschriebenen Eintrittsvakuumschleusenstation. Z. B. kann die Austrittsvakuumschleusenstation ein Austrittspuffermodul 42 und ein stromabwärtiges Austrittsschleusenmodul 44 enthalten. Aufeinanderfolgend betriebene Ventile 34 sind zwischen dem Puffermodul 42 und dem wenigstens einen der Abkühlmodule 20, zwischen dem Puffermodul 42 und dem Austrittsschleusenmodul 44 sowie zwischen dem Austrittsschleusenmodul 44 und einem Austrittsförderer 46 angeordnet. Eine Feinvakuumpumpe 38 ist bei dem Austrittspuffermodul 42 eingerichtet und eine Grobvakuumpumpe 32 ist bei dem Austrittsschleusenmodul 44 eingerichtet. Die Pumpen 32, 38 und die Ventile 34 werden aufeinanderfolgend betätigt, um die Substrate 14 ohne einen Verlust des Vakuumzustands in der Vakuumkammer 12 schrittweise herauszubringen.
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Das System 10 enthält ferner ein Fördersystem, das eingerichtet ist, um die Substrate 14 in die Vakuumkammer 12 sowie die Eintritts- und Austrittsvakuumschleusenstationsmodule 26, 28, 30, 32, 44, 46 hinein, durch diese hindurch und aus diesen heraus zu bewegen. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält dieses Fördersystem mehrere einzeln steuerbare Förderer 48, wobei jedes der verschiedenen Module einen der Förderer 48 enthält. Es sollte erkannt werden, dass die Bauart oder Konfiguration der Förderer 48 in den verschiedenen Modulen variieren kann. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Förderer 48 Rollenförderer, die angetriebene Rollen aufweisen, die derart gesteuert werden, dass sie eine gewünschte Fördergeschwindigkeit der Substrate 14 beim Durchgang durch das jeweilige Modul und insgesamt durch das System 10 erreichen.
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Wie beschrieben, werden jedes der verschiedenen Module und die zugehörigen Förderer in dem System 10 unabhängig voneinander gesteuert, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Für eine derartige Steuerung kann jedes der einzelnen Module eine zugeordnete unabhängige Steuereinrichtung 50 aufweisen, die gemeinsam mit diesem konfiguriert ist, um die einzelnen Funktionen des jeweiligen Moduls zu steuern. Die mehreren Steuereinrichtungen 50 können wiederum mit einer zentralen Systemsteuereinrichtung 52 in Kommunikationsverbindung stehen, wie dies in 1 veranschaulicht ist. Die zentrale Systemsteuereinrichtung 52 kann die Funktionen jedes beliebigen einzelnen der Module (über die unabhängigen Steuereinrichtungen 50) überwachen und steuern, um bei der Bearbeitung der Substrate 14 beim Durchgang durch das System 10 eine gewünschte gesamte Aufheizrate, Abscheidungsrate, Abkühlrate und dergleichen zu erreichen.
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Bezugnehmend auf 1 enthalten die Module für eine unabhängige Steuerung der Funktionen, die von den Modulen innerhalb der gesamten Systemkonfiguration 10 erfüllt werden, einschließlich z. B. der individuellen Steuerung der jeweiligen Förderer 48, der Öffnung und Schließung der Durchgangsventile 34 und dergleichen, aktiv erfassende Sichtfensteranordnungen 100, die die Gegenwart der Substrate 14 detektieren, während diese durch das Modul befördert werden. Die Anordnungen 100 stehen in Kommunikationsverbindung mit der jeweiligen Modulsteuerung 50, die wiederum mit der zentralen Steuereinrichtung 52 in Kommunikationsverbindung steht. Auf diese Weise kann der jeweilige einzelne Förderer 48 gesteuert werden um sicherzustellen, dass ein richtiger Abstand zwischen den Substraten 14 aufrechterhalten wird und dass die Substrate 14 mit der gewünschten konstanten Fördergeschwindigkeit durch die Vakuumkammer 12 befördert werden. Es sollte erkannt werden, dass die Sichtfensteranordnungen für jede beliebige sonstige Steuerfunktion, die mit den einzelnen Modulen oder dem Gesamtsystem 10 im Zusammenhang steht, verwendet werden können.
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2 und 3 veranschaulichen ein System, in dem verschiedene Sichtfensteranordnungen 100 bei den jeweiligen Fördersystemen 48 von mehreren nebeneinander liegenden Modulen, wie beispielsweise den vorstehend im Zusammenhang mit 1 erläuterten Modulen, eingerichtet sind. In dieser speziellen Ausführungsform enthalten die Fördersysteme 48 mehrere nebeneinander angeordnete Rollen 144, die verwendet werden, um Substrate 14 in einer Förderrichtung, wie sie durch die Pfeile in 2 angezeigt ist, zu befördern. Bezugnehmend auf 3 ist eine Sichtfensteranordnung 100 an jeder der einander gegenüberliegenden Seitenwände 106 eines jeweiligen Moduls montiert. Diese Sichtfensteranordnungen können in modifizierten Ausführungsformen an der oberen und der unteren Wand des Moduls oder an einer oberen oder unteren Wand und einer benachbarten Seitenwand montiert sein.
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Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann ein erster Satz der Sichtfensteranordnungen 100 an dem Eintrittsende eines Moduls vorgesehen sein, während ein zweiter Satz der Sichtfensteranordnungen 100 an dem Austrittsende jedes Moduls vorgesehen sein kann, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Diese Sätze von Sichtfensteranordnungen 100 können in einem Abstand voneinander beabstandet angeordnet sein, der im Wesentlichen gleich der Länge eines der durch das System beförderten Substrate 14 oder geringfügig kleiner als diese Länge ist.
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Wie in 3 dargestellt, können die gegenüberliegenden Sichtfensteranordnungen 100 an einer oberen und einer unteren vertikalen Position an ihrer jeweiligen Wand angeordnet sein, so dass eine Erfassungsachse 146 zwischen den Anordnungen 100 die horizontale Ebene des Förderers 48 schneidet. Z. B. können die Sichtfensteranordnungen 100 in der Ausführungsform, in der die Fördereinrichtung aus mehreren nebeneinander angeordneten Rollen 144 mit einem Zwischenraum zwischen den einzelnen Rollen besteht, derart positioniert sein, dass die Erfassungsachse 146 durch den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rollen verläuft, wie dies insbesondere in 2 veranschaulicht ist. Somit kann unter Bezugnahme auf 3 ohne Weiteres erkannt werden, dass die Gegenwart eines Substrates 14 das aktive Signal, das zwischen den Sichtfensteranordnungen 100 übertragen/empfangen wird, blockieren oder ablenken kann. In dieser speziellen Konfiguration ist das Fehlen bzw. Ausbleiben eines durch die Anordnung 100, die mit einem aktiven Signalempfänger eingerichtet ist, empfangenen Signals ein Anzeichen dafür, dass ein Substrat an der Stelle der Anordnungen 100 positioniert ist. Wenn sich das Substrat 14 geradlinig über die Position der Sichtfensteranordnungen 100 hinaus bewegt, wird das aktive Signal entlang der Achsenlinie 146 zwischen den Anordnungen 100 übertragen/empfangen, wodurch angezeigt wird, dass sich das Substrat weiterbewegt hat und nicht mehr an der Position der Anordnungen 100 befindet. Dieses übertragene/empfangene Signal ergibt sich, wenn ein Zwischenraum zwischen benachbarten Enden der seriell beförderten Substrate 14 vorliegt, wobei die Länge oder Dauer des Signals ein Anzeichen für einen passenden Abstand zwischen den Substraten 14 darstellen kann. Falls das Signal anzeigt, dass der Abstand zwischen benachbarten Substraten 14 zu klein oder zu groß ist, kann das Steuersystem 50 für das einzelne Modul anschließend die Antriebsgeschwindigkeit des jeweiligen Fördersystems 48 für dieses spezielle Modul anpassen, um den Abstand anzupassen. Die Erfassungsachse 146 ist insofern nicht horizontal, als sie zu der horizontalen Ebene des Förderers (oder des auf dem Förderer getragenen Substrats 14) quer bzw. schräg verläuft (d. h. diese schneidet).
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Weiterhin bezugnehmend auf 3 sollte erkannt werden, dass die quer gerichtete, nicht horizontale Erfassungsachse 146 durch verschiedene Mittel erreicht werden kann. Z. B. können die Sichtfensteranordnungen 100 in Bezug auf die Modulseitenwände 106 oder auf eine Seitenwand 106 und eine obere oder untere Wand unter einem Winkel montiert sein, um so die quer verlaufende Erfassungsachse 146 zu erreichen. In der in 3 veranschaulichten Ausführungsform sind die Sichtfensteranordnungen 100 vertikal und bündig gegen die Seitenwände 106 montiert, wobei die innere Optik unter einem nicht horizontalen Winkel angeordnet ist, um so die nicht horizontale Erfassungsachse 146 zu erreichen, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend unter Bezugnahme auf die in 4 veranschaulichte Ausführungsform beschrieben ist.
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4 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Sichtfensteranordnung 100, die eine Gehäusestruktur 102 enthält, die durch eine beliebige Kombination von Gehäuse- oder Strukturkomponenten definiert sein kann. In dieser bestimmten Ausführungsform enthält das Gehäuse 102 eine Anzahl von Komponenten, die mit Dichtungen 132 zwischen den verschiedenen Komponenten eingerichtet sein können. Das Gehäuse ist zur Montage an einer Wand 104 eines Dampfphasenabscheidungsmoduls, beispielsweise eines beliebigen einzelnen der Module, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit 1 beschrieben sind, eingerichtet. Die Sichtfensteranordnungen 100 sind nicht auf irgendeine spezielle Stelle an einem Modul beschränkt. Z. B. kann ein Paar der Sichtfensteranordnungen 100 bei der oberen und unteren Wand eines Moduls oder bei den Seitenwänden 106 eines Moduls eingerichtet sein, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist.
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Das Gehäuse 102 definiert eine innere Kammer 108. Diese Kammer 108 kann in dem Fall einer Vakuumleckage in das Gehäuse 102 hinein als ein sekundärer Vakuumeingrenzungsraum dienen, wie dies in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert ist.
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Das Gehäuse 102 enthält ferner einen äußeren Seitenanschluss bzw. -kanal 110. Dieser Anschluss 110 ist insofern ein „äußerer” oder „externer”, als er sich auf der Außenseite der Wand 104, an der er angebracht ist, befindet. Der äußere Seitenanschluss 110 ist mit einer Ausnehmung 140 zu Aufnahme eines aktiven Senders oder Empfängers 118 irgendeiner geeigneten Bauart eingerichtet. In der veranschaulichten Ausführungsform kann dieser Sender/Empfänger 118 z. B. ein faseroptischer Sender oder Empfänger 120 sein, der ein faseroptisches Signal in die oder aus der Kammer 108 sendet oder empfängt. Eine Linse 126, die eine Fokussierungslinse sein kann, kann in dem äußeren Seitenanschluss 110 eingerichtet sein, um bei dem Senden oder Empfangen des jeweiligen aktiven Signals zu unterstützen. Diese Linse 126 kann zwischen Dichtungen 132 angeordnet sein.
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Die Sichtfensteranordnung 100 enthält eine Linsenanordnung 114, die ein erstes Ende oder ein ersten Abschnitt aufweist, das bzw. der innerhalb der Kammer 108 angeordnet ist. Das entgegengesetzte Ende der Linsenanordnung 114 ist in einem inneren Seitenanschluss 112 des Gehäuses 102 aufgenommen. Dieser Anschluss ist insofern ein „innerer” bzw. „interner”, als er durch die Modulwand 104, an der das Gehäuse 102 montiert ist, hindurch und in den Innenraum des Moduls hineinragt und somit den Bedingungen innerhalb des Moduls ausgesetzt ist. In dieser Hinsicht kann der innere Seitenanschluss 112 eine längliche rohrförmige Gestalt mit einer ausreichenden Länge aufweisen, um sich durch die Wand 104 hindurch und in das Innere des Moduls hinein zu erstrecken. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Linsenanordnung 114 ein längliches Rohr 122, das in der Innenfläche des Seitenanschlusses 112 eingepasst und mittels einer elastomeren Umfangsdichtung 130 gegen diese abgedichtet ist. In einer bestimmten Ausführungsform kann das Rohr 122 ein rohrförmiges Element aus Quarz sein.
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Eine Linse 124 ist innerhalb des Rohrs 122 im Wesentlichen benachbart zu dem Ende des Rohrs 122, das sich innerhalb der Kammer 108 befindet, angeordnet. Diese Linse 124 kann dazu dienen, das aktive Signal, das von dem aktiven Element 118 (Empfänger oder Sender) empfangen oder übertragen wird, zu fokussieren. Es sollte erkannt werden, dass der Innenraum des Rohrs 122 den Vakuumphasenabscheidungsbedingungen innerhalb des Moduls, an dem die Anordnung montiert ist, ausgesetzt ist. In dieser Hinsicht kann das sublimierte Quellenmaterial in das Rohr 122 hinein diffundieren und dazu neigen, die Linse 124 zu überziehen, was im Laufe der Zeit die Anordnung 100 funktionsunfähig machen würde. Um eine Kondensation des sublimierten Quellenmaterials auf der Linse 124 zu verhindern, ist ein Heizelement 116 betriebsmäßig innerhalb der Kammer 108 an der Linsenanordnung 114 angeordnet. In einer bestimmten Ausführungsform, wie sie in 4 veranschaulicht ist, enthält das Heizelement 116 eine Umfangsring-Heizeinrichtung 138, die das Rohr 122 um einen Teilabschnitt der Längserstreckung des Rohrs herum, der die Linse 124 enthält, umgibt. Diese ringförmige Heizeinrichtung 138 kann z. B. ein Heizwiderstand oder irgendeine sonstige geeignete Heizeinrichtung sein. Es wird Wärme zu dem Ende der Linsenanordnung 114, das die Linse 124 enthält, zugeführt, und dieses wird bei einer Temperatur gehalten, die wirksam ist, um sublimiertes Quellenmaterial am Ausplattieren auf der Linse 124 zu hindern.
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Das Rohr 122 weist eine ausreichende axiale Länge auf, so dass die Elastomerdichtung 130 sich in einem hinreichenden axialen Abstand zu dem Heizelement 116 befindet, um eine Beschädigung an der Dichtung 130 zu verhindern. Es sollte erkannt werden, dass eine defekte Dichtung zwischen dem Rohr 122 und dem inneren Seitenanschluss 112 zu einem Vakuumdurchbruch führen würde. Selbst wenn dies auftreten würde, würde jedoch die Kammer 108 im Wesentlichen als eine sekundäre Vakuumkammer dienen, um jeden Vakuumleck durch den inneren Seitenanschluss 112 einzugrenzen. In diesem Fall würden die Dichtungen, die mit einer sekundären Linse 126 zusammenwirken, die dem aktiven Element 118 zugeordnet ist, eine zusätzliche Vakuumbarriere bilden.
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Um periodisch festzustellen, ob ein Vakuumleck in die Anordnung 100 hinein aufgetreten ist, kann eine beliebige Konfiguration von Vakuumprüfanschlüssen 134 in dem Gehäuse 102 vorgesehen sein.
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Wie oben im Zusammenhang mit den Ausführungsformen nach 2 und 3 erläutert, kann es erwünscht sein, einzelne gegenüberliegende von zwei Anordnungen 100 derart anzuordnen, dass ein aktives Signal ausgesandt/empfangen wird, das in Bezug auf die horizontale Ebene einer Fördereinrichtung innerhalb eines Moduls quer und nicht horizontal verläuft, wie dies insbesondere in 3 veranschaulicht ist. Bezugnehmend auf 4 kann dies bewerkstelligt werden, indem die Linsenanordnung 114 innerhalb der Kammer 108 und dem inneren Seitenanschluss 112 unter einem nicht horizontalen Winkel ausgerichtet wird. Der innere Seitenanschluss 112 kann eine winkelige Bohrung zur Aufnahme des Rohrs 122 enthalten, wobei das gegenüberliegende Ende des Rohrs 122 unter einem Winkel innerhalb der ringförmigen Heizeinrichtung 138 angeordnet ist. Die ringförmige Heizeinrichtung 138 kann auch unter einem Winkel innerhalb der Kammer 108 mittels einer geeigneten Struktur oder eines Isoliermaterials 136 oder dergleichen angeordnet sein. Diese spezielle Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als sie eine relativ bündige Montage des Gehäuses 102 in Bezug auf eine Wand 104 ermöglicht und dennoch eine nicht horizontale Erfassungsachse 146 relativ zu dem Innenraum des Moduls ermöglicht.
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Es sollte verstanden werden, dass die Sichtfensteranordnung 100 nicht auf irgendein spezielles Erfassungsprinzip beschränkt ist und mit einer beliebigen Art eines aktiven Sensors oder Empfängers, wie beispielsweise einem Hochfrequenz (HF)-System, einem Lasersystem, einem faseroptischen System und dergleichen, eingerichtet sein kann. Die aktive Erfassungskomponente 118 (entweder ein Empfänger oder ein Sender) kann einen Anschluss 128 zur Zuführung von Energie und zur Leitung von Signalen von oder zu dem aktiven Element 118 enthalten. Das aktive Element 118 kann in der Ausnehmung 140, die in dem äußeren Anschluss 110 vorgesehen ist, lösbar aufgenommen sein, so dass das aktive Element ausgetauscht oder gewartet werden kann, ohne dass die Anordnung 100 aus der Wand 104 entfernt werden muss. Eine sekundäre Linse 126 kann in dem äußeren Anschluss 110 gemeinsam mit Dichtungen 132 betriebsmäßig angeordnet sein. Diese Konfiguration ermöglicht ein Entfernen der aktiven Komponente 118 aus dem äußeren Anschluss 110 unter Aufrechterhaltung einer Vakuumdichtigkeit der Kammer 108.
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Leistung für das Heizelement 116, z. B. die ringförmige Heizeinrichtung 138, kann durch einen Anschluss 142 zugeführt werden, der an einer beliebigen geeigneten Stelle in Bezug auf das Gehäuse 102 angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Modul zur Verwendung in einem Dampfphasenabscheidungssystem, wie beispielsweise irgendein einzelnes der Module, die vorstehend im Zusammenhang mit 1 erläutert sind, das eine oder mehrere der Sichtfensteranordnungen 100 gemäß der Erfindung enthält. Z. B. kann ein derartiges Modul ein Gehäuse enthalten, das einen inneren Vakuumraum definiert, wobei das Gehäuse eine erste und eine zweite Seitenwand 106 aufweist, wie in 3 dargestellt. Innerhalb des Moduls ist eine innere Fördereinrichtung aufgenommen. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält diese Fördereinrichtung mehrere Rollen 144, die sich zwischen den Modulseitenwänden zur Beförderung eines Substrats 14 durch das Modulgehäuse erstrecken. Es können verschiedene Ausführungsformen einer Sichtfensteranordnung 100 gemäß Aspekten der Erfindung an den Wänden 106 (oder in der oberen und der unteren Wand) eingerichtet sein, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Substrats innerhalb des Moduls an der bestimmten Stelle der Anordnungen 100 zu erfassen.
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Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart zu offenbaren und auch um jedem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung umzusetzen, wozu eine Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und eine Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
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Eine aktive Sichtfensteranordnung 100 zur Verwendung bei der Detektion von Substraten 14, die durch ein Dampfphasenabscheidungssystem 10 befördert werden, enthält ein Gehäuse 102, das zur Montage an einer Wand 104, 106 eines Dampfphasenabscheidungsmoduls 16, 20, 22, 28, 30 eingerichtet ist. Das Gehäuse enthält ferner eine eingeschlossene Kammer 108, einen äußeren Seitenanschluss 110 und einen inneren Seitenanschluss 112. Eine Linsenanordnung 114 ist innerhalb der Kammer angeordnet und erstreckt sich durch den inneren Seitenanschluss hindurch. Ein Heizelement 116 ist an der Linsenanordnung innerhalb der Kammer eingerichtet. Entweder ein aktiver Sender 118 oder ein aktiver Signalempfänger 118 ist bei dem äußeren Seitenanschluss außerhalb der Kammer eingerichtet und ist zu der Linsenanordnung axial ausgerichtet und von dieser beabstandet angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Vakuumkammer
- 14
- Substrat
- 16
- Heizmodul
- 18
- Heizeinrichtung
- 20
- Abkühlmodul
- 22
- Nachwärmmodul
- 24
- Zuführvorrichtung
- 26
- Beschickungsförderer
- 28
- Beschickungsmodul
- 30
- Puffermodul
- 32
- Grobvakuumpumpe
- 34
- Ventil
- 36
- Betätigungseinrichtung
- 38
- Feinvakuumpumpe
- 40
- Vakuumpumpe
- 42
- Austrittspuffermodul
- 44
- Austrittsschleusenmodul
- 46
- Austrittsförderer
- 48
- Fördereinrichtung
- 50
- Steuereinrichtung
- 52
- Systemsteuereinrichtung
- 60
- Dampfphasenabscheidungsvorrichtung
- 100
- Sichtfensteranordnung
- 102
- Gehäuse
- 104
- Modulwand
- 106
- Seitenwand
- 108
- Kammer
- 110
- äußerer Seitenanschluss, -kanal
- 112
- innerer Seitenanschluss, -kanal
- 114
- rohrförmige Linsenanordnung
- 116
- Heizelement
- 118
- aktiver Sender/Empfänger
- 120
- faseroptische Komponente
- 122
- Rohr
- 124
- Linse
- 126
- Linse
- 128
- Verbinder
- 130
- Dichtung
- 132
- Dichtung
- 134
- Lecküberprüfungsanschluss
- 136
- Isolierung
- 138
- ringförmige Heizeinrichtung
- 140
- Ausnehmung
- 142
- Stromanschluss
- 144
- Rolle
- 146
- Erfassungsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5129994 [0006]
- US 5977526 [0006]
- US 6367415 [0006]
