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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf Substraten sowie ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen, insbesondere Multi-Junction-Solarzellen oder LEDs und ein Transportmodul zum Transport ein oder mehrerer Substrate von einem Prozessmodul zu einem daran angrenzenden anderen Prozessmodul, wobei eine Vielzahl gleich oder ähnlich gestalteter Prozessmodule in einer Transportrichtung hintereinander angeordnet sind und zumindest einige der Prozessmodule Depositionsmodule sind, in denen jeweils eine Schicht auf das Substrat abgeschieden wird.
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Stand der Technik
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Eine Vorrichtung zum In-Line-Beschichten von Substraten mit CdTe zur Fertigung von Solarzellen wird in der
US 8,597,430 B2 beschrieben. Eine Vielzahl von Prozessmodulen grenzt unmittelbar aneinander, wobei jedes Prozessmodul ein Beladeportal und ein Entladeportal aufweist. Das Beladeportal und das Entladeportal aneinander angrenzender Prozesskammern werden gleichzeitig geöffnet, um ein Transportmodul, welches die zu prozessierenden Substrate trägt, von dem einen Prozessmodul in das benachbarte Prozessmodul zu transportieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabenstellung, kostengünstig effektive Solarzellen oder LEDs herzustellen. Derzeit werden Solarzellen auf Siliziumbasis gefertigt, wobei in der Fertigung ein In-Line-Prozess verwendet wird. Eine höhere Effizienz lässt sich erreichen, wenn anstelle der aktiven Siliziumschicht eine aktive III-V-Schicht oder Schichtenfolge auf einem Substrat abgeschieden wird, wobei aus Kostengründen Siliziumsubstrate bevorzugt werden. Bei einer Gitterfehlanpassung von 4 Prozent können III-V-Schichten aus Gallium, Indium, Aluminium und Phosphor, Arsen oder Stickstoff als binäre oder tenäre oder quaternäre Schichten auf derartige Substrate abgeschieden werden. Die Schichten können dotiert oder undotiert sein. Im Laborbetrieb werden heute Wirkungsgrade von 37,9 Prozent erreicht. Die Fertigung erfolgt jedoch in einem Reaktor, in dem in aufeinanderfolgenden Abscheideschritten unterschiedliche Schichten aufeinander abgeschieden werden, wobei jeweils Temperaturwechsel innerhalb der Prozesskammer vorgenommen werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, womit kostengünstig Multi-Junction-Solarzellen aber auch LEDs herstellbar sind.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
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Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von Prozessmodulen in einer Transportrichtung, die einer Durchlaufrichtung entspricht, hintereinander angeordnet ist. Die Prozessmodule sind bevorzugt innerhalb eines gasdichten Gehäuses angeordnet. Einige der Prozessmodule sind Depositionsmodule. Weitere Prozessmodule können andere Aufgaben besitzen, bspw. kann in ihnen eine Vorbehandlung, bspw. eine Reinigung, insbesondere eine Plasmareinigung der Substrate durchgeführt werden. Es können auch Prozessmodule vorgesehen sein, in denen die Substrate lediglich gelagert werden. In den Depositionsmodulen wird auf die Substrate jeweils bevorzugt nur eine Schicht abgeschieden, wobei es sich jedes Mal um eine Schicht mit derselben Schichtzusammensetzung und Schichtdicke handelt. Die Depositionsmodule besitzen hierzu jeweils zumindest ein Gaseinlassorgan zum Einleiten des Prozessgases in eine Prozesskammer und eine Absaugeinrichtung zum Absaugen des Prozessgases aus der Prozesskammer. Zum Aufheizen der Substrate, die insbesondere auf einem Transportmodul aufliegen, ist eine Heizeinrichtung vorgesehen. Bei der Heizeinrichtung kann es sich um eine IR-Heizeinrichtung oder um eine RF-Heizeinrichtung handeln, mit der die Substrate auf die Prozesstemperatur aufgeheizt werden kann. Die Substrate können auch mittels Lasern beheizt werden. Dabei werden Suszeptoren, auf denen die Substrate aufliegen, mit einem Laserstrahl mit einer geeigneten Wellenlänge beaufschlagt. Es ist aber auch möglich, unmittelbar die Substrate mit einem Laserstrahl mit geeigneter Wellenlänge zu beaufschlagen, um das Substrat auf eine Prozesstemperatur zu bringen. Dies kann mit einem aufgeweiteten Laserstrahl erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass das Substrat zeilenweise mit einem Laserstrahl überstrichen wird. Darüber hinaus befindet sich innerhalb des Prozessmoduls eine Transporteinrichtung, mit der die Transportmodule, die ein oder mehrere Substrate tragen, in der Transportrichtung durch die Prozessmodule hindurchtransportiert werden können. Die Transporteinrichtung kann Transportrollen, Transportwalzen oder Transportketten aufweisen, mit denen das Transportmodul in horizontaler Richtung in das Prozessmodul hineingefördert werden kann und mit denen das Transportmodul in horizontaler Richtung wieder aus dem Prozessmodul herausgefördert werden kann. Die Transportrichtung kann aber auch eine vertikale Richtung sein, so dass das Transportmodul nach oben oder nach unten verlagert werden kann. Anstelle von Transportrollen können aber auch anderweitige Mittel vorgesehen sein, um das Transportmodul zu transportieren, insbesondere Mittel zum berührungslosen Transport, bspw. mittels eines Gaspolsters oder eines Magnetfeldes. Zumindest die Depositionsmodule besitzen ein druckdicht verschließbares Beladeportal und ein druckdicht verschließbares Endladeportal. Das Beladeportal ist insbesondere bezogen auf die Transportrichtung gegenüberliegend dem Entladeportal angeordnet, so dass der Transport durch das Depositionsmodul geradlinig erfolgen kann. Es ist aber auch vorgesehen, dass sich Beladeportal und Entladeportal nicht gegenüberliegen, sondern an 90° zueinander stehenden oder in einem anderen Winkel zueinander stehenden Wänden des Depositionsmoduls angeordnet sind. Durch das Beladeportal wird ein Transportmodul in das Depositionsmodul gebracht. Durch das Entladeportal wird das Transportmodul wieder aus dem Depositionsmodul gebracht. Zumindest einige Entladeportale sind funktionell einem Beladeportal eines benachbarten Prozessmoduls derart zugeordnet, dass ein aus dem Entladeportal eines Prozessmoduls herausgefördertes Transportmodul durch einen zwischen den Portalen angeordneten Transportkanal durch das Beladeportal des benachbarten Prozessmoduls in die Prozesskammer des Prozessmoduls gefördert werden kann. Es handelt sich bevorzugt um unmittelbar aneinandergrenzende Prozessmodule, die mittels eines Transportkanals miteinander verbunden sind, wobei sich der Transportkanal vom Beladeportal des einen Prozessmoduls zum Entladeportal des anderen Prozessmoduls erstreckt. Die in Transportrichtung gemessene Länge des Transportkanals ist bevorzugt kürzer, als die sich in Transportrichtung erstreckende Länge des Transportmoduls. Erfindungsgemäß wird innerhalb des Transportkanals ein Inertgasvorhang erzeugt. Es handelt sich dabei um eine zur Erstreckungsrichtung des Transportkanals bzw. zur Transportrichtung quergerichtete Gasströmung eines Inertgases, bspw. eines Edelgases oder Stickstoff. Die Strömungsrichtung des Inertgasvorhangs kann in Horizontalrichtung erfolgen. Sie kann aber auch von unten nach oben oder von oben nach unten erfolgen. Zur Erzeugung des Inertgasvorhangs sind auf einer Seite des Transportkanals Gaseinlassdüsen und auf der gegenüberliegenden Seite Saugdüsen angeordnet. Durch die Gaseinlassdüsen wird ein Gasstrom in den Transportkanal gebracht, wobei die Gaseinlassdüsen und die diesen gegenüberliegenden Saugdüsen bevorzugt derart angeordnet sind, dass sich über die gesamte Querschnittsfläche des Transportkanals ein homogener Gasfluss einstellt. Die Saugdüsen und die Gaseinlassdüsen können auch in Durchlaufrichtung, also in Transportrichtung hintereinander angeordnet sein. Es ist eine zeilenweise oder matrixartige Anordnung möglich, so dass sich eine Volumenströmung quer zur Transportrichtung bzw. Durchlaufrichtung einstellt. Die Inertgaszufuhr und die Absaugleistung der Pumpe, die an den Saugdüsen angeschlossen ist, ist bevorzugt so eingestellt, dass ein Gasvorhang erzeugt ist, der verhindert, dass Prozessgase aus dem einen Prozessmodul unmittelbar in das andere Prozessmodul gelangen können, wobei beim Transport des Transportmoduls beide Portale, also das Entladeportal des einen Prozessmoduls und das Beladeportal des daran angrenzenden anderen Prozessmoduls gleichzeitig geöffnet sind. Es ist insbesondere vorgesehen, dass während des Transports der Transportmodule die Totaldrücke innerhalb der aneinandergrenzenden Prozessmodule und innerhalb des Transportkanals in etwa gleich groß sind. Der Totaldruck innerhalb des Transportkanals kann aber auch etwas größer oder etwas kleiner sein, als der Totaldruck innerhalb der Prozessmodule, so dass durch das Belade- oder Entladeportal ein Gas strömt. Die Totaldrücke innerhalb der beiden diesseits und jenseits des Inertgasvorhangs angeordneten Prozessmodule soll zur Vermeidung einer Querströmung aber gleich sein. Innerhalb des Prozessmoduls befindet sich eine Prozesskammer. Die Prozesskammer kann evakuiert werden, wenn die Vakuumschieber, mit denen das Beladeportal bzw. das Entladeportal verschließbar ist, in einem Geschlossen-Zustand sind. Auf einem Transportmodul kann eine Mehrzahl von Substratträgern angeordnet sein. Es ist von Vorteil, wenn jedem Substratträger individuell sowohl örtlich als auch funktionell ein Gaseinlassorgan insbesondere in Form eines Showerheads zugeordnet ist. Mehrere, insbesondere gleichmäßig innerhalb der Prozesskammer in einer Horizontalebene angeordnete gleichgestaltete Gaseinlassorgane können jeweils oberhalb eines Substratträgers angeordnet sein, wobei der Substratträger fest oder beweglich dem Transportmodul zugeordnet ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Substratträger eine Kreisscheibenform besitzen und drehangetrieben werden. Zum Drehantrieb kann ein Gaskissen verwendet werden. Hierzu wird unterhalb des Substratträgers ein Inertgas eingespeist. Die Prozesskammer kann mehrere Absaugöffnungen aufweisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich geradlinig erstreckende Absaugöffnungen sowohl parallel zur Durchlaufrichtung bzw. Transportrichtung als auch quer zur Transportrichtung angeordnet sind. Die Absaugöffnungen, die auch in Bereiche unterteilt sein können, haben bevorzugt eine Länge, die der jeweiligen Länge des Transportmoduls entsprechen. Das Transportmodul kann bspw. einen rechteckigen Grundriss aufweisen. Die Absaugöffnungen erstrecken sich dann parallel zu den Rechteckseiten des Transportmoduls, wobei parallel zur Transportrichtung verlaufende Absaugöffnungen zwischen Längsrand des Transportmoduls und Längswand des Prozessmoduls angeordnet sind. Quer zur Transportrichtung sich erstreckende Absaugöffnungen verlaufen hingegen zwischen der in Transportrichtung vorderen bzw. rückwärtigen Randkante des Transportmoduls und der Wand des Prozessmoduls, welche das Beladeportal bzw. Entladeportal aufweist. Die Absaugöffnungen sind insbesondere unmittelbar der jeweiligen Wand benachbart angeordnet. Die Wand des Prozessmoduls kann mit einer Auskleidung versehen sein, bei der es sich um Quarz oder einem anderen geeigneten Material handeln kann. Zur Auskleidung kann auch Graphit und insbesondere beschichtetes Graphit verwendet werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Vielzahl, bspw. drei, vier, fünf oder sechs hintereinander angeordnete Prozessmodule aufweisen, wobei ein in Transportrichtung erstes Prozessmodul und ein in Transportrichtung letztes Prozessmodul kein Depositionsmodul ist. Es können mehrere, bspw. drei oder vier Depositionsmodule in Transportrichtung unmittelbar hintereinander angeordnet sein. Die Depositionsmodule bzw. die Prozessmodule können geradlinig hintereinander angeordnet sein. Erfindungsgemäß können auch quer zur Transportrichtung verschiebbare Prozessmodule, insbesondere Depositionsmodule vorgesehen sein. Diese verschiebbaren Prozessmodule können wahlweise in den Transportweg jeweils zwischen zwei benachbarte Prozessmodule eingeschoben werden bzw. durch Einschieben gegen ein anderes Prozessmodul ausgetauscht werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in einer Fertigungslinie im Durchlaufverfahren nicht nur ein Typ einer Solarzelle oder einer LED gefertigt werden soll, wobei in jedem Prozessmodul immer derselbe Prozessschritt stattfindet, sondern voneinander verschiedene Typen von Solarzellen bzw. LEDs, die sich in ein oder mehreren Schichten unterscheiden. Die jeweils unterschiedliche Schicht wird mittels eines unterschiedlichen Depositionsmoduls abgeschieden, das anstelle eines anderen Depositionsmoduls in die Fertigungslinie eingeschoben wird.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Transportmodul zur Verwendung in einer Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben worden ist. Das Transportmodul besitzt ein oder mehrere Substratträger zur Lagerung zumindest jeweils eines Substrates. Der Substratträger besitzt eine Umrisskonturlinie. Es kann sich hierbei um eine Mehrkantlinie handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine Kreisbogenlinie. Um diese Konturlinie erstreckt sich eine Absaugöffnung, die auch in mehrere Einzelöffnungen unterteilt sein kann. Bevorzugt folgt die Konturlinie, auf der sich die Absaugöffnung erstreckt, der Umrisskonturlinie des Substratträgers. Hat der Substratträger bspw. eine kreisförmige Umrisskonturlinie, so liegt die Absaugöffnung bzw. liegen die Einzelöffnungen der Absaugöffnung auf einer Kreisbogenlinie um den Substratträger, wobei die Kreisbogenlinie und die Umrisskonturlinie denselben Mittelpunkt besitzen können. Auf dem Transportmodul sind mehrere gleich gestaltete Substratträger angeordnet. Die Substratträger sind bevorzugt gleichmäßig auf einer Horizontalfläche des Transportmoduls angeordnet und drehangetrieben. Das Prozessmodul und insbesondere das Depositionsmodul kann Sensoren aufweisen, um durch in situ-Messungen physikalische oder chemische Eigenschaften der Substrate, der auf den Substraten abgeschiedenen Schichten oder der Gasphase ermitteln zu können. Es sind auch Sensoren vorgesehen, um die Temperatur der Gasphase, des Transportmoduls oder der Substratoberfläche zu ermitteln. Es kann sich dabei um Pyrometer handeln. Optische Sensoren können durch Öffnungen des Gaseinlassorganes hindurchwirken.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen, insbesondere Multi-Junction-Solarzellen oder LEDs im Durchlaufverfahren. Bei der Durchführung des Verfahrens wird bevorzugt eine Vorrichtung, wie sie zuvor beschrieben worden ist, und ein Transportmodul, wie es zuvor beschrieben worden ist, verwendet. Wesentlich ist, dass der Transport eines Transportmoduls, welches die Substrate trägt, beim Wechsel von einem Prozessmodul in ein unmittelbar daran angrenzendes Prozessmodul durch einen Inertgasvorhang erfolgt, so dass verhindert wird, dass Prozessgase aus einem Prozessmodul in das angrenzende Prozessmodul gelangen können. Der Transport erfolgt mit zu beiden Prozessmodulen offenem Transportkanal, ohne dass in den aneinander angrenzenden Prozessmodulen die Prozesstemperatur geändert, insbesondere abgesenkt wird. Wird in den Prozessmodulen ein Unterdruckverfahren durchgeführt, so wird lediglich der Totaldruck innerhalb des Prozessmoduls derart angehoben, dass beim Transport keine Strömung in Transportrichtung oder gegen Transportrichtung durch den Transportkanal entsteht. Die Absaugöffnungen innerhalb des Prozessmodules können individuell aktiviert werden. Bei der Aktivierung wird die entsprechende Absaugöffnung durch einen Unterdruck beaufschlagt, der von einer Vakuumpumpe erzeugt wird. Es ist bspw. vorgesehen, dass eine Absaugung durch alle vier Absaugöffnungen nur dann erfolgt, wenn in dem Prozessmodul ein Bearbeitungsprozess, bspw. in einem Depositionsmodul ein Abscheideprozess stattfindet. Eine Absaugung durch die parallel zur Transportrichtung sich erstreckenden Absaugöffnungen erfolgt bevorzugt nur bei der Deposition einer Schicht auf dem Substrat. Beim Transportwechsel erfolgt jedoch eine Absaugung durch die senkrecht zur Transportrichtung verlaufenden Absaugöffnungen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt jeweils nur eine Schicht bzw. eine aus wenigen Schichten bestehende Schichtenfolge in einem Depositionsmodul abgeschieden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass in jedem Prozessmodul immer derselbe Prozessschritt durchgeführt wird. Es handelt sich somit um einen quasi kontinuierlich getakteten Fertigungsprozess. Es ist ferner vorgesehen, dass in jedem Prozessmodul die Prozesstemperatur konstant gehalten wird, sich also insbesondere bei einem Wechsel des Transportmoduls nicht ändert. Die Prozesstemperaturen können in einzelnen Depositionsmodulen im Bereich zwischen 700 und 1000°C liegen. Das Abscheiden der Schichten kann bei sich in Ruhe befindenden Transportmodulen erfolgen. Zum Abscheiden, insbesondere von dicken Schichten, ist es aber auch vorgesehen, dass das Transportmodul während des Schichtwachstums transportiert wird. Das Wachstum einer Schicht erfolgt somit während der Bewegung eines Transportmoduls.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vielzahl von Prozessmodulen in einer Transportrichtung hintereinander angeordnet. Es können auch Prozessmodule vorgesehen sein, die quer zur Transportrichtung neben einem anderen Prozessmodul angeordnet sind, in die Transportmodule durch entsprechende Transportkanäle transportiert werden können. Darüber hinaus sind Prozessmodule vorgesehen, bei denen eine Reinigung der Oberfläche der Substrate vorgenommen werden kann, bspw. eine Plasmareinigung der Oberfläche, wobei native Oxide bzw. Oberflächen-Residuals entfernt werden. Dies wird in bekannter Weise durch ein Plasma-Array insbesondere unter Verwendung der Gase H2, Ar, He oder O2 erreicht. Die Gase können auch in geeigneter Weise gemischt werden, um die gewünschte physikalisch-chemische Abreinigung zu erzielen. Eine derartige Prozesskammer ist bevorzugt in Transportrichtung einem Depositionsmodul vorgelagert, so dass das gereinigte Substrat bis zur Beschichtung seine perfekte Oberfläche behält.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird anhand beigefügter Zeichnung eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch in einer Draufsicht eine Vielzahl von unmittelbar hintereinander reihenförmig angeordnete Prozessmodule 1.1 bis 1.8, wobei neben einem Prozessmodul 1.5 quer zur Richtung der Reihe zwei weitere Prozessmodule 1.4 und 1.6 angeordnet sind,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel, ebenfalls eine Anzahl von Prozessmodulen 1.1 bis 1.10, die reihenförmig hintereinander angeordnet sind, wobei hier nicht nur neben dem Prozessmodul 1.5 die Prozessmodule 1.4 und 1.6 angeordnet sind, sondern auch neben dem Prozessmodul 1.8 jeweils auf einer Seite – bezogen auf die Reihe – ein Prozessmodule 1.7 und 1.9,
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3 schematisch die Draufsicht auf den Boden einer Prozesskammer eines Prozessmoduls 1 und die dort angeordneten Absaugöffnungen 16, 17,
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4 den Querschnitt durch ein Prozessmodul 1, bei dem es sich um ein Depositionsmodul handelt, in dem auf ein oder mehreren Substraten eine Schicht abgeschieden wird,
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5 schematisch die Draufsicht auf ein Transportmodul 12, wie es zum Transport einer Mehrzahl von Substraten 13 in Richtung der Pfeile T in den Prozessmodul-Anordnungen der 1 und 2 verwendet wird, wobei die rund dargestellten Substrate 13 aber auch eine eckige Umrisskontur aufweisen können,
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6 einen Schnitt etwa entlang der Linie VI-VI in 5,
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7 schematisch die konstruktiven Merkmale zur Ausbildung eines Gasvorhangs 4, wie er in den 1 bis 3 lediglich schematisch dargestellt ist in einem Schnitt längs der Transportrichtung T,
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8 eine schematische Darstellung der konstruktiven Merkmale zur Ausbildung des Inertgasvorhangs 4 in einem Schnitt quer zur Transportrichtung T, wobei die Gasströmung in einer vertikalen Richtung verläuft und
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9 eine Darstellung gemäß 8, jedoch mit einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Gasströmung in horizontaler Richtung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen eine Vorrichtung zur Herstellung von beschichteten Substraten, insbesondere zur Fertigung von Solarzellen oder LEDs. Bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Solarzellen werden Siliziumsubstrate verwendet. Die GaAs-, Ge- oder Siliziumsubstrate werden vorbehandelt, bspw. wird ihre Oberfläche von nativen Oxiden befreit. Dies kann über einen Trockenätzprozess, bspw. ein Plasmaverfahren erfolgen. Die Substrate können rund oder rechteckig sein. Insbesondere werden Substrate verwendet, die eine Kantenlänge von 156 × 156 mm besitzen. Auf die Siliziumsubstrate werden III-V-Schichten abgeschieden. Die Schichten bestehen aus Gallium, Indium, Aluminium als III-Komponente und Arsen, Phosphor, Stickstoff, Antimon als V-Komponente. Zusätzlich enthalten die Schichten bei Bedarf noch Dotierstoffe. Es wird eine Schichtstruktur abgeschieden mit Schichten, die elektronisch voneinander verschiedene Eigenschaften und/oder verschiedene Schichtdicken aufweisen können. Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Multi-Junction-Solarzelle besitzt einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, als herkömmliche Solarzellen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren sind derartige Solarzellen mit geringeren Kosten herstellbar, als es in bisher verwendeten Reaktoren der Fall ist.
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Erfindungsgemäß erfolgt der Herstellungsprozess in einem Durchlaufverfahren. Bei diesem Verfahren werden mehrere Transportmodule 12 nach einem Transporttakt nacheinander durch die mehrere Prozessmodule aufweisende Vorrichtung hindurchgefördert. Es handelt sich um einen quasi kontinuierlich getakteten Fertigungsprozess, bei dem aber auch vorgesehen ist, dass einzelne Substrate oder Transportmodule 12 in besonderen Prozessmodulen zwischengelagert werden.
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Diese Transportmodule tragen jeweils eine Mehrzahl von Substraten, die nacheinander eine Vielzahl unmittelbar aneinander angrenzende Prozessmodule 1, 1.1 bis 1.10 durchlaufen. Mit diesem Durchlaufprozess wird eine hohe Materialeffizienz, geringe Wartung und eine optimierte Abscheidungsprozesstechnologie für exzellente Schichten erreicht. Das Verfahren und die Vorrichtung reduzieren ganz allgemein die Stückkosten von optoelektronischen Bauelementen, wie bspw. auch LEDs, wobei es als besonders vorteilhaft angesehen wird, dass eine Vielzahl von Transportmodulen 12 nacheinander eine Vielzahl von Prozessmodulen durchlaufen, die auf jeweils konstanten Temperaturen gehalten werden. Während beim Stand der Technik die Fertigung in zeitlich aufeinander folgenden Schritten in einer einzigen Prozesskammer durchgeführt wird, werden erfindungsgemäß die Fertigungsschritte an räumlich voneinander verschiedenen Stellen durchgeführt, wobei zur selben Zeit an verschiedenen Orten die verschiedenen Fertigungsschritte mit verschiedenen Substraten durchgeführt werden.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils schematisch in einer Draufsicht eine Anordnung einer Vielzahl von Prozessmodulen 1.1 bis 1.10. In jedem der Prozessmodule 1.1 bis 1.10 findet jeweils nur ein separater Prozessschritt statt, bspw. kann in der dem ersten Prozessmodul 1.1 eine Reinigung, bspw. ein Plasmaätzen der Substrate 13 stattfinden. In den darauffolgenden Prozessmodulen 1.2, 1.3 und 1.5 können verschiedenartige III-V-Schichten aufeinander abgeschieden werden, wobei innerhalb jeder dieser Depositionskammern 1.2 bis 1.8 nur jeweils eine Schicht auf das Substrat bzw. auf eine bereits zuvor abgeschiedene Schicht abgeschieden wird. Es ist aber auch möglich, zwischen den einzelnen Depositionskammern, in denen eine Deposition stattfindet, andere Prozesskammern anzuordnen, in denen ein Temperprozess o. dgl. stattfindet. Zur Stabilisierung von Grenzflächen, bspw. bei der Herstellung von Tunneldioden, erfolgen Temperprozesse o. dgl. mit einem AsH3 Überdruck, PH3-Überdruck oder NH3-Überdruck. Ein derartiges Stützgas kann auch beim Transport der Transportmodule verwendet werden. Der Transport der Substrate 13 erfolgt in einer Transportrichtung T, die eine Durchlaufrichtung des Prozesses ist. Die Substrate 13 können nicht nur durch linear hintereinanderliegende Prozessmodule 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.8 und 1.10 transportiert werden. Es ist auch möglich, dass die Substrate quer zur Transportrichtung T in seitliche Prozessmodule 1.4, 1.6, 1.7 und 1.9 transportiert werden, so dass Parallelprozesse inklusive Lagerung stattfinden können.
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Die quer zur Transportrichtung T angeordneten Prozessmodule 1.4, 1.7, 1.6 oder 1.9 können auch Lagermodule sein, in denen die Substrate in geeigneten Atmosphären und bei geeigneten Temperaturen zwischengelagert werden, bspw. können die Substrate mit AsH3-Überdruck oder PH3 Überdruck bei Temperaturen über 450°C zwischengelagert werden. Eine Zwischenlagerung bei Temperaturen unter 450°C erfordert in der Regel nicht die Anwesenheit eines V-Gases, sondern lediglich die Anwesenheit eines Inertgases. Sonst kann die Oberfläche der auf die Substrate abgeschiedenen Schicht durch das Vorhandensein von AsH3, PH3 oder NH3 stabilisiert werden.
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Bevorzugt kann jedoch das Depositionsmodul 1.5 durch das Depositionsmodul 1.4 oder das Depositionsmodul 1.6 ersetzt werden. Hierzu werden die drei in Querrichtung zur Transportrichtung T nebeneinander liegenden Depositionsmodule 1.4, 1.5 und 1.6 quer zur Transportrichtung T verschoben, so dass anstelle des Depositionsmoduls 1.5 auch das Depositionsmodul 1.4 oder das Depositionsmodul 1.6 zwischen den Prozessmodulen 1.3 und 1.7 angeordnet werden kann.
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Die einzelnen Prozessmodule können voneinander verschieden gestaltete Prozesskammern aufweisen. Die 4 zeigt beispielhaft ein Prozessmodul 1, bei dem es sich um ein Depositionsmodul handelt, mit welchem eine III-V-Schicht auf ein Substrat 13 abgeschieden wird. Das Prozessmodul 1 befindet sich – wie auch die in den 1 und 2 dargestellten Prozessmodule – innerhalb eines Vorrichtungsgehäuses 5, welches im Wesentlichen aus Sicherheitsaspekten heraus, aber auch zum Erzielen einer hohen Reinheit die gesamte Vorrichtung gegenüber der Atmosphäre abschirmt. Im Vorrichtungsgehäuse 5 können ein oder mehrere Wartungsöffnungen 7 vorgesehen sein, um Zugriff auf die im Vorrichtungsgehäuse 5 angeordneten Prozessmodule 1 zu erhalten.
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Das Prozessmodul 1 besteht aus einem vakuumdichten, druckdichten und gasdichten Gehäuse mit Wänden 6, die aus Stahl, insbesondere Edelstahl bestehen können. Im Inneren sind die Wände 6 mit einer Auskleidung 14 versehen, bei der es sich um Quarz oder beschichtetes Graphit handeln kann. Die Wände 6 besitzen insbesondere eine Auskleidung 14, die die Eigenschaft aufweist, Anhaftungen an der Oberfläche zu vermeiden.
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Im oberen Bereich des Prozessmoduls 1 befindet sich ein Gasverteiler 15, der von einer Zuleitung 19 gespeist wird. Der Gasverteiler 15 trägt eine Vielzahl gleich gestalteter und gleichmäßig in einer Ebene angeordnete Gaseinlassorgane 8, die jeweils duschkopfartig ausgebildet sind, also jeweils eine Gasaustrittsfläche aufweisen, die eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 20 aufweisen. Durch die Gasaustrittsöffnungen 20 können auch Reinigungsgase in eine Prozesskammer eingespeist werden. Als Reinigungsgase kommen ätzende Gase, wie HCl, Cl2 usw. in Betracht. Zur Reinigung können aber auch durch ein Plasma oder anderweitig erzeugte Radikale verwendet werden.
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Vertikal unterhalb des Gasverteilers 15 befindet sich eine Transporteinrichtung 11 zum Transport eines Transportmoduls 12 in Richtung der Transportrichtung T durch das Prozessmodul 1 hindurch.
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Im unteren Bereich befindet sich eine Heizeinrichtung 10, bei der es sich um Halogenlampen handeln kann. Die Heizeinrichtung kann aber auch eine RF-Spule oder andere Mittel aufweisen, um Energie in die Substrate 13 oder zur Weiterleitung an die Substrate 13 in das Transportmodul 12 zu übertragen, damit sich die Substrate 13 auf eine Prozesstemperatur aufwärmen können bzw. auf einer Prozesstemperatur gehalten werden können. Die Heizeinrichtung kann auch einen Laser aufweisen, mit dem das Transportmodul 12 beheizt wird. Mit dem Laser können aber auch unmittelbar die Substrate aufgeheizt werden; diese brauchen dann nicht notwendigerweise auf einem vom Transportmodul 12 ausgebildeten Suszeptor aufliegen. Es reicht aus, die Substrate lediglich mit ihrem Rand zu stützen.
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Im unteren Bereich des Prozessmoduls 1 befindet sich eine Absaugeinrichtung 9, die einen Gasauslass ausbildet, durch den das durch die Zuleitung 19 eingespeiste Gas, welches die Prozesskammer 27 durchströmt, das Prozessmodul 1 wieder verlassen kann.
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Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können die Prozessmodule 1.4, 1.6, 1.7 oder 1.9 Lagermodule zur Zwischenlagerung eines Transportmoduls sein. Die Prozessmodule 1.4, 1.6, 1.7, 1.9 können aber auch Depositionsmodule sein. Es kann sich auch um Verschiebemodule handeln, die in den Transportweg wahlweise eingeschoben werden können. So können bspw. die Prozessmodule 1.4 oder 1.6 anstelle des Prozessmoduls 1.5 in die Fertigungslinie eingeschoben werden. Die Prozessmodule 1.7 oder 1.9 können wahlweise anstelle des Prozessmoduls 1.8 in die Fertigungslinie eingeschoben werden.
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Die 3 zeigt schematisch die Draufsicht auf einen Bodenbereich eines Prozessmoduls 1. Mit dem Pfeil T ist die Transportrichtung bzw. die Durchlaufrichtung der Transportmodule 12 durch das Prozessmodul 1 angezeigt.
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In den 1 bis 3 symbolisieren die mit 2 bzw. 2.1 bis 2.10 bezeichneten Striche Beladeportale, durch die ein Transportmodul 12 in das Prozessmodul 1 gebracht werden kann. Die Striche 3, 3.1 bis 3.10 symbolisieren Entladeportale 3, durch die Transportmodul 12 aus dem Prozessmodul 1 herausgebracht werden können. Zwischen zwei benachbarten Portalen 2, 3 befindet sich ein Gasvorhang 4, mit dem bei einem Transport eines Transportmoduls 12 von einem Prozessmodul 1 zum benachbarten Prozessmodul 1 verhindert wird, dass Reaktionsgase aus einem Prozessmodul 1 in das benachbarte Prozessmodul 1 gelangen können.
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Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass zumindest zwischen jedem der in der Transportlinie nebeneinander benachbarten Transportmodule 1 ein derartiger Gasvorhang 4 zwischen Beladeportal 2 und Entladeportal 3 vorgesehen ist.
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Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass zwischen jedem der benachbarten Prozessmodule 1 ein derartiger Gasvorhang 4 zwischen Beladeportal 2 und Entladeportal 3 vorgesehen ist.
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Das in der 3 symbolisch dargestellte Transportmodul 12 hat die Form eines Tabletts mit einem rechteckigen Grundriss und einer in Transportrichtung T gemessene Länge, die größer ist, als die Länge des Transportkanals, also der Abstand eines Entladeportales 3 eines Prozessmoduls 1 von einem Beladeportal 2 eines benachbarten Prozessmoduls 1, so dass zum Wechseln eines Transportmoduls 12 von einem Prozessmodul 1 zum benachbarten Prozessmodul 1 beide Portale 2, 3 geöffnet werden müssen, sofern letztere mit Vakuumschiebern 29, 30 verschlossen sind. Es ist aber auch erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Portale 2, 3 nicht nur während des Wechsels des Transportmoduls 12 offen sind, sondern auch während eines Depositionsprozesses im Prozessmodul 1.
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Das Beladeportal 2 besitzt einen Vakuumschieber, der in der 7 mit der Bezugsziffer 29 dargestellt ist. Das Entladeportal 3 besitzt einen Vakuumschieber, der in der 7 mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist. Mit dem Vakuumschieber 29, 30 lässt sich das Prozessmodul 1 vakuumdicht verschließen.
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Auf dem Boden des Prozessmoduls 1 erstrecken sich die in der 3 mit den Bezugsziffern 16 und 17 bezeichneten Absaugöffnungen. Die Absaugöffnung 16 erstreckt sich quer zur Transportrichtung T und verläuft als linienförmige Anordnung einer oder mehrerer voneinander getrennten Öffnungen parallel zum Beladeportal 2 bzw. Entladeportal 3. Die quer zur Transportrichtung T verlaufende Absaugöffnung 16 verläuft nahe der Wand des Prozessmoduls 1. Zwei Absaugöffnungen 16 liegen sich gegenüber und erstrecken sich zwischen Randkante des Transportmoduls 12 und Beladeportal 2 bzw. Entladeportal 3.
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Zwei weitere, voneinander beabstandete Absaugöffnungen 17 erstrecken sich parallel zur Transportrichtung T und verlaufen ebenfalls zwischen dem Rand des Transportmoduls 12 und der Wand 6 des Prozessmoduls 1.
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Die Absaugöffnungen 16, 17 sind mit Vakuumpumpen verbunden. Die Verbindungsleitungen zwischen Absaugöffnung 16 und Vakuumpumpe bzw. Absaugöffnung 17 und Vakuumpumpe besitzen verschließbare Schieber. Durch Öffnen der Schieber können die Absaugöffnungen 16, 17 in eine aktive Stellung gebracht werden.
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Jedem Prozessmodul 1 sind somit zwei schaltbare Absaugöffnungen 16, 17 zugeordnet. Eine Absaugung findet in Bewegungsrichtung des Transportmoduls 12 statt und eine senkrecht bzw. parallel zu den Vakuumschiebern 29, 30. Beim Beschichten werden bevorzugt beide Absaugöffnungen 16, 17 aktiviert. Beim Transport eines Transportmoduls 2 von einem Prozessmodul 1 zu einem anderen Prozessmodul 1 werden bevorzugt lediglich die quer zur Transportrichtung T verlaufenden Absaugöffnungen 16 aktiviert. Es ist aber auch möglich, beim Wechsel des Transportmoduls 12 nur die parallel zur Transportrichtung verlaufenden Absaugöffnungen 17 zu aktivieren.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transportmoduls 12. Es handelt sich um eine im Wesentlichen rechteckige Platte mit einer Vielzahl, im Ausführungsbeispiel neun gleichmäßig angeordneten Substratträgern 21, die jeweils ein oder mehrere Substrate 13 tragen. Das Transportmodul 12 ist mittels geeigneter Flansche, Saugleitungen o. dgl. an einer Vakuumpumpe angeschlossen, so dass durch Absaugöffnungen 18 Gas aus der Prozesskammer 27 abgesaugt werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt jeder Substratträger 21 in Strömungsrichtung.
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Jeder Substratträger 21 liegt in Strömungsrichtung eines Prozessgasstromes unterhalb eines ihm zugeordneten Gaseinlassorgans 8. Jeder Substratträger 21 ist von einer im Ausführungsbeispiel in vier Einzelöffnungen aufgeteilten Absaugöffnung 18 umgeben. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Einzelöffnungen die Form von Viertelkreisen, die sich jeweils auf einer Kreisbogenlinie erstrecken, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des kreisscheibenförmigen Substratträgers 21 zusammenfällt.
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Die 6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch das Transportmodul 12. An die Absaugöffnung 18 schließt sich eine Absaugleitung 23 an zum Anschluss an eine Vakuumpumpe. Durch eine Gaszuleitung 22 kann ein Inertgasstrom in den Bodenbereich einer Tasche gespeist werden, in der sich der kreisscheibenförmige Substratträger 21 befindet. Der Gasstrom hat zur Folge, dass der Substratträger 21 auf einem Gaspolster 24 gelagert ist. Die Austrittsöffnungen, durch die der Gasstrom in die Taschen eingespeist wird, sind so gerichtet, dass der aus den Austrittsöffnungen austretende Gasstrom den Substratträger 21 in an sich bekannter Weise in eine Drehung um eine Vertikalachse versetzt.
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In einer nicht dargestellten Variante ist vorgesehen, dass das Transportmodul 12 während des Abscheidens einer Schicht auf den Substraten innerhalb eines Depositionsmoduls 1 bewegt wird. Die Bewegung erfolgt insbesondere in der Transportrichtung. Ein derartiges Abscheideverfahren erfolgt insbesondere zum Abscheiden dicker Schichten. Auch bei diesen Verfahren kann das Substrat und insbesondere ein das Substrat tragender Substratträger gedreht werden. Die Drehbewegung kann dabei mechanisch aus der Transportbewegung des Transportmoduls 12 abgeleitet werden, bspw. kann eine Verzahnung des Substratträgers in eine Gegenverzahnung eingreifen, damit sich der Substatträger während des Abscheideprozesses dreht.
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Die 7 bis 9 zeigen schematisch die konstruktiven Mittel, die zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Gasvorhangs 4 verwendet werden.
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Zwischen einem Beladeportal 2 eines Prozessmoduls 1, bei dem es sich um jedes in der in der 1 dargestellten Prozessmodule 1.1 bis 1.8 oder um jedes der in der 2 dargestellten Prozessmodule 1.1 bis 1.10 handeln kann, und einem Beladeportal 3, bei dem es sich um ein Entladeportal eines der oben genannten Prozessmodule handeln kann, kann sich in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Transportkanal 28 befinden. Es ist aber auch vorgesehen, dass sich nur zwischen den in einer Fertigungsrichtung nebeneinander liegenden Prozessmodulen 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.7, 1.8 oder 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.8, 1.10 jeweils ein Transportkanal 28 befindet.
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Das Entladeportal 3 ist in einigen Ausführungsbeispielen mit einem Vakuumschieber 30 verschließbar. Das Beladeportal 2 ist in einigen Ausführungsbeispielen mit einem Vakuumschieber 29 verschließbar. Sind die beiden Vakuumschieber 29, 30 in einer Offenstellung, so ist der zwischen Beladeportal 2 und Entladeportal 3 angeordnete Transportkanal 28 geöffnet. Die in Transportrichtung T gemessene Länge des Transportkanals 28 ist kleiner, als die in Transportrichtung T gemessene Länge des Transportmoduls 12.
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Mit nicht dargestellten Zuleitungen werden Gaseinlassdüsen 25 mit einem Inertgas versorgt, welches gleichzeitig aus den Gaseinlassdüsen 25 in den Zwischenraum zwischen Entladeportal 3 und Beladeportal 2 einströmt. Auf der den Gaseinlassdüsen 25 gegenüberliegenden Seite des Transportkanals 28 befindet sich eine Vielzahl von Saugdüsen 26, die mit nicht dargestellten Saugleitungen an einer Vakuumpumpe angeschlossen sind, so dass das durch die Gaseinlassdüsen 25 in den Transportkanal 28 eingespeiste Inertgas durch die Saugdüsen 26 abgesaugt werden kann.
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Die 7 zeigt, dass mehrere Gaseinlassdüsen 25 oder mehrere Saugdüsen 26 in Transportrichtung T nebeneinander angeordnet sein können.
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Die 8 zeigt eine Anordnung von Saugdüsen 26 und Gaseinlassdüsen 25 quer zur Transportrichtung, wobei die Gaseinlassdüsen 25 einen regelmäßigen Abstand besitzen. Auch die Saugdüsen 26 besitzen einen regelmäßigen Abstand, so dass sich über die gesamte Querschnittsfläche des Transportkanals 28 ein homogener, quer zur Transportrichtung T gerichteter Gasstrom ausbildet, der zum einen einen Gasstrom und zum anderen aber auch eine Gasdiffusionsbarriere bildet, mit der verhindert wird, dass Reaktionsgase aus einem Prozessmodul 1 in das andere Prozessmodul 1 wechseln können. Der Inertgasvorhang 4 besitzt bevorzugt eine derartige Länge in Transportrichtung T, dass eine nennenswerte Diffusion des Reaktionsgases nur bis in den Inertgasvorhang 4 hinein erfolgt, nicht jedoch durch den Inertgasvorhang 4 hindurch. Die diesbezüglichen Eigenschaften des Inertgasvorhangs 4 hängen vom Totaldruck, von der Temperatur und von der Zusammensetzung der Gase einerseits, aber auch von der Strömungsgeschwindigkeit und der Dimension der Querschnittsfläche sowie der Längsschnittfläche des Transportkanals 28 ab. Diese Parameter werden so gewählt, dass die Reaktionsgase nicht in das jeweils andere Prozessmodul 1 gelangen können.
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Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die den Inertgasvorhang 4 erzeugende Gasströmung in Vertikalrichtung gerichtet. Sie kann von oben nach unten oder von unten nach oben gerichtet sein.
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Das in der 9 dargestellte Ausführungsbeispiel, welches bevorzugt dann verwendet wird, wenn das Transportmodul 12 ein Tablett ist, welches eine Horizontallage einnimmt, ist die den Inertgasvorhang 4 ausbildende Gasströmung in Horizontalrichtung gerichtet.
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Mit der in den Zeichnungen dargestellten und in der Beschreibung beschriebenen MOCVD-Durchlaufanlage können Substrate bei hohen Temperaturen auch unter AsH3 oder PH3 Überdruck zwischen den Kammern transportiert werden. Hierbei kann in beide benachbarte Prozessmodule ein jeweils zusätzlich zu einem Inertgas, wie N2, H2 oder ein Edelgas, auch AsH3 oder PH3 eingespeist werden. Unter diesen Voraussetzungen bildet PH3 oder AsH3 auch ein Inertgas zur Verwendung für den Gasvorhang 4.
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Mit der Anordnung der Absaugöffnungen 18 um jeden Substratträger 21 eines Transportmoduls 12 kann eine Optimierung der Gasströmung innerhalb jeder einzelnen Prozesskammer 27 erreicht werden. Damit ist die gleichmäßige Beschichtung von multiplen Substraten möglich.
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Die einzelnen Prozessmodule 1 und insbesondere die mehrfach hintereinander angeordneten Depositionsmodule werden mit konstanter Betriebstemperatur betrieben, wobei jeweils die Betriebstemperatur der Prozesstemperatur des Prozesses entspricht, bei dem dort die individuelle Schicht auf das Substrat abgeschieden wird. Beim Wechsel der Transportmodule 12 zwischen den einzelnen Prozessmodulen 1 erfolgt bevorzugt keine Absenkung oder anderweitige Änderung der Betriebstemperatur der Prozessmodule 1. Es ist lediglich erforderlich, dass der Binnendruck der beiden aneinander angrenzenden Prozessmodule 1 auf ein gemeinsames Niveau gebracht wird, um eine Durchströmung des Transportkanales 28 zu vermeiden.
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In einer Variante ist vorgesehen, dass die Drucke in den benachbarten Prozessmodulen identisch sind, jedoch der Druck innerhalb des Transportkanals 28 davon abweicht, so dass entweder einen Strömung durch das Beladeportal 2 bzw. Entladeportal 3 in das Prozessmodul 1 oder aus dem Prozessmodul 1 in den Transportkanal 28 erfolgt.
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Eine Reinigung oder eine Konditionierung der Oberfläche des Siliziumsubstrates kann in einem Prozessmodul 1 stattfinden, das, wie die übrigen Prozessmodule 1, in einer Prozessmodulkette eingegliedert ist.
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Die Module können gegeneinander und gegen die Außenwelt mittels der Schieber 29, 30 abgedichtet sein. Auch die Strömungskanäle 28 können gegenüber der Außenumgebung abgedichtet werden, so dass ein Wechsel der Transportmodule 12 von einem Prozessmodul 1 zum angrenzenden Prozessmodul 1 auch unter Subatmosphärendruck erfolgen kann oder aber auch bei Überdruck.
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Während die V-Komponente bevorzugt als Hydrid bereitgestellt wird, kann die III-Komponente entweder als Halid oder als metallorganische Komponente zur Verfügung gestellt werden. Der Einsatz von GaCl-Verbindungen ist ebenso wie der Einsatz von InCl-Verbindungen möglich. Die diesbezüglichen Quellen können außerhalb oder innerhalb der Prozessmodule 1 angeordnet sein.
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Die Reinigung der Prozesskammern 27 der einzelnen Prozessmodule 1 kann unabhängig voneinander erfolgen. Dies kann bspw. durch das Einleiten von HCl oder ähnlichen Gasen mit ätzender Wirkung erfolgen.
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Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich:
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass im Transportkanal 28 Mittel 25, 26 zur Erzeugung eines quer zur Transportrichtung T gerichteten Inertgasvorhang 4 vorgesehen sind.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel 25, 26 auf einer Seite des Transportkanals 28 angeordnete Gaseinlassdüsen 25 und auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Saugdüsen 26 aufweisen.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass dem vakuumdicht und druckdicht verschließbaren Beladeportal und/oder dem vakuumdicht und druckdicht verschließbaren Entladeportal 3 von einer Öffnungsstellung in eine Geschlossenstellung verlagerbare Schieber 29, 30 zugeordnet sind, zwischen denen sich der Transportkanal 28 ausbildet.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Inertgasvorhang 4 von einer Gasströmung ausgebildet ist, die entweder vertikal von oben nach unten, vertikal von unten nach oben oder in Horizontalrichtung gerichtet ist.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Transportmodul 12 insbesondere als Tablett ausgebildet ist und mehrere Substratträger 21 aufweist, wobei jedem einzelnen Substratträger 21 individuell örtlich und funktionell ein Gaseinlassorgan 8 zugeordnet ist.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Transportmodul 12 oder das Prozessmodul 1 in Transportrichtung T um mehr als die sich in Transportrichtung erstreckende Länge des Transportmoduls 12 voneinander beabstandete Absaugöffnungen 16 aufweist, die insbesondere eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen oder zumindest der quer zur Transportrichtung gemessenen Breite des Transportmoduls 12 entspricht.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Transportmodul 12 und das Prozessmodul 1 parallel zur Transportrichtung T verlaufende Absaugöffnungen 17 aufweist, die um mehr als die quer zur Transportrichtung T gemessene Breite des Transportmoduls 12 voneinander beabstandet sind und insbesondere eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen der in Transportrichtung T gemessenen Länge des Transportmoduls 12 entspricht oder größer als letztere ist.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die quer zur Transportrichtung T verlaufenden Absaugöffnungen 16 nahe benachbart dem Beladeportal 2 bzw. dem Entladeportal 3 angeordnet sind.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die parallel zur Transportrichtung T verlaufenden Absaugöffnungen 17 nahe benachbart einer Wand 6 des Prozessmoduls 1 angeordnet sind.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wand 6 des Prozessmoduls 1 mit einer Auskleidung 14 insbesondere aus Quarz, Graphit oder beschichtetem Graphit versehen ist, wobei eine optionale Beschichtung insbesondere von TaC oder SiC ausgebildet ist.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die in Transportrichtung T gemessene Länge des Transportmoduls 2 größer ist, als die in Transportrichtung gemessene Länge des Transportkanals 28.
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Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gaseinlassdüsen 25 und die Saugdüsen 26 derart gleichmäßig beabstandet quer und insbesondere in mehreren in Transportrichtung T voneinander beabstandeten Reihen angeordnet sind, dass verhindert wird, dass während des Transportes des Transportmoduls 12 von einem Prozessmodul 1 in das angrenzende Prozessmodul 1 Prozessgase von dem einen Prozessmodul 1 in das daran angrenzende Prozessmodul 1 gelangen.
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Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch Prozessmodule 1.4, 1.6; 1.7, 1.9, die durch eine Verschiebung im Wesentlichen quer zur Transportrichtung T anstelle eines anderen Transportmoduls 1.5, 1.8 in eine Fertigungslinie eingeschoben werden können.
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Ein Transportmodul, das gekennzeichnet ist durch ein sich um die Umrisskonturlinien der Substratträger 21 erstreckende Absaugöffnungen 18.
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Ein Transportmodul, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Absaugöffnungen 18 aus mehreren, voneinander getrennten Einzelöffnungen bestehen.
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Ein Transportmodul, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Absaugöffnungen 18 der Umrisskontur folgend mit im Wesentlichen gleichbleibendem Abstand zum Substratträger 21 um den Substratträger 21 angeordnet sind.
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Ein Transportmodul, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Transportmodul 12 mehrere, gleich gestaltete und gleichmäßig angeordnete Substratträger 21 aufweist, die insbesondere eine kreisscheibenförmige Umrisskonturlinie aufweisen und um eine vertikale Drehachse drehantreibbar sind.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Transport des Transportmoduls 12 durch einen Transportkanal 28 sowohl das dem Transportkanal 28 zugeordnete Beladeportal 2 als auch das dem Transportkanal 28 zugeordnete Entladeportal 3 geöffnet ist und quer durch den Transportkanal 28 ein Inertgas strömt.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Inertgase mit einer derartigen Strömungsgeschwindigkeit und Massenfluss durch die Gaseinlassdüsen 25 in den Transportkanal 28 eingeleitet und durch die Saugdüsen 26 abgesaugt werden, dass beim Transport eines Transportmoduls 12 durch den Transportkanal 28 verhindert wird, dass Prozessgase von einem Prozessmodul 1 in das andere Prozessmodul 1 gelangen.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass beim Transport des Transportmoduls 12 in den aneinander angrenzenden Prozessmodulen 1 und im Transportkanal 28 im Wesentlichen derselbe Totaldruck, ggf. im Transportkanal 28 ein leichter Überdruck vorhanden ist.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem getakteten Durchlaufverfahren in jedem der Prozessmodule nur ein und immer derselbe Bearbeitungsprozess durchgeführt wird und innerhalb der Depositionsmodule jeweils nur eine Schicht und insbesondere eine Schicht mit gleichbleibender Eigenschaft auf die Substrate 13 abgeschieden wird.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur innerhalb der Prozessmodule und insbesondere innerhalb der Depositionsmodule konstant gehalten wird und insbesondere beim Transport des Transportmoduls 12 aus der Prozesskammer bzw. Depositionskammer oder in die Prozesskammer oder Depositionskammer nicht geändert wird.
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Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass während des Abscheidens einer Schicht auf den Substraten 13 das Beladeportal 2 und/oder das Entladeportal 3 geöffnet ist.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die parallel zur Transportrichtung verlaufenden Absaugöffnungen 17 und die quer zur Transportrichtung T verlaufenden Absaugöffnungen 16 individuell aktivierbar oder deaktivierbar sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass während des Transportes des Transportmoduls 12 lediglich die quer zur Transportrichtung verlaufenden Absaugöffnungen 16 aktiviert sind und beim Prozess sämtliche Absaugöffnungen 16, 17 aktiviert sind.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einigen der Prozessmodule 1 eine Vorbehandlung der Substrate, bspw. Reinigung und/oder in einigen der Prozessmodule 1 eine Nachbehandlung der Substrate, bspw. ein Tempern durchgeführt wird.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prozessmodul
- 1.1
- Prozessmodul
- 1.2
- Prozessmodul
- 1.3
- Prozessmodul
- 1.4
- Prozessmodul
- 1.5
- Prozessmodul
- 1.6
- Prozessmodul
- 1.7
- Prozessmodul
- 1.8
- Prozessmodul
- 1.9
- Prozessmodul
- 1.10
- Prozessmodul
- 2
- Beladeportal
- 2.1
- Beladeportal
- 2.2
- Beladeportal
- 2.3
- Beladeportal
- 2.4
- Beladeportal
- 2.5
- Beladeportal
- 2.6
- Beladeportal
- 2.7
- Beladeportal
- 2.8
- Beladeportal
- 2.9
- Beladeportal
- 2.10
- Beladeportal
- 3
- Entladeportal
- 3.1
- Entladeportal
- 3.2
- Entladeportal
- 3.3
- Entladeportal
- 3.4
- Entladeportal
- 3.5
- Entladeportal
- 3.6
- Entladeportal
- 3.7
- Entladeportal
- 3.8
- Entladeportal
- 3.9
- Entladeportal
- 3.10
- Entladeportal
- 4
- Gasvorhang
- 5
- Vorrichtungsgehäuse
- 6
- Wand
- 7
- Wartungsöffnung
- 8
- Gaseinlassorgan
- 9
- Absaugeinrichtung
- 10
- Heizeinrichtung
- 11
- Transporteinrichtung
- 12
- Transport-, Depositionsmodul
- 13
- Substrat
- 14
- Auskleidung
- 15
- Gasverteiler
- 16
- Absaugöffnung
- 17
- Absaugöffnung
- 18
- Absaugöffnung
- 19
- Zuleitung
- 20
- Gasaustrittsöffnung
- 21
- Subtratträger
- 22
- Gaszuleitung
- 23
- Absaugleitung
- 24
- Gaspolster
- 25
- Gaseinlassdüse
- 26
- Saugdüse
- 27
- Prozesskammer
- 28
- Transport-, Strömungskanal
- 29
- Vakuumschieber
- 30
- Vakuumschieber
- T
- Durchlaufrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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