DE102018123523A1 - Prozessmodul und Anlage mit wenigstens einem solchen Prozessmodul - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Prozessmodul mit einer Prozesskammer und einer horizontal in dem Prozessmodul bewegbaren flächigen Trägervorrichtung mit einem Substrataufnahmebereich zur Aufnahme von Substraten und einem seitlich an und/oder um den Substrataufnahmebereich vorgesehenen Außenrandbereich. Die Position der Trägervorrichtung und/oder einer unter der Trägervorrichtung vorgesehenen Temperierplatte ist in einer Schließrichtung quer zu der Substrattransportrichtung derart veränderbar, dass die Trägervorrichtung und/oder die Temperierplatte einen Boden der Prozesskammer ausbilden kann. Das Prozessmodul weist ferner ein Transportsystem zum Transportieren der Trägervorrichtung zu und weg von der Prozesskammer auf. Die Prozesskammer ist eine Plasmakammer mit einer Gasdusche, die mit der Trägervorrichtung eine Parallelplattenanordnung ausbildet. An wenigstens einer Seitenwand der Prozesskammer, zwischen der Gasdusche und der Trägervorrichtung, ist wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum hinein ragendes Maskenelement vorgesehen, das wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches der Trägervorrichtung abdeckt. Die Erfindung beinhaltet zudem eine Anlage mit wenigstens einem solchen Prozessmodul.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prozessmodul mit wenigstens einer von dem Prozessmodul umschlossenen, einen eigenen Evakuierungsanschluss aufweisenden Prozesskammer mit einem Prozesskammerinnenraum und wenigstens einer horizontal in dem Prozessmodul in wenigstens einer Substrattransportrichtung bewegbaren flächigen Trägervorrichtung; wobei die Trägervorrichtung wenigstens einen Substrataufnahmebereich zur Aufnahme von wenigstens einem flächigen, in dem Prozesskammerinnenraum zu prozessierenden Substrat und einen seitlich an und/oder um den Substrataufnahmebereich vorgesehenen Außenrandbereich, auf dem keine Aufnahme von Substraten vorgesehen ist, aufweist; das Prozessmodul ein Transportsystem zum Hintransportieren der Trägervorrichtung zu der Prozesskammer und/oder zum Wegtransportieren der Trägervorrichtung von der Prozesskammer aufweist, wobei das Hin- und/oder Wegtransportieren in einer Transportebene parallel zu einer horizontalen Ausdehnung der Prozesskammer vorgesehen ist; die wenigstens eine Prozesskammer durch die Trägervorrichtung und/oder durch eine beim Hin- und Wegtransportieren der Trägervorrichtung unter der Transportebene vorgesehene Temperierplatte, deren Position jeweils in wenigstens einer Schließrichtung quer zu der Substrattransportrichtung veränderbar ist, gegenüber dem Prozessmodul körperlich abschließbar ist, wobei dann die wenigstens eine Trägervorrichtung und/oder die Temperierplatte einen Boden der wenigstens einen Prozesskammer ausbildet; und die Prozesskammer eine Plasmakammer ist, welche in dem Prozesskammerinnenraum eine als eine erste HF-Elektrode dienende Gasdusche aufweist, wobei die Gasdusche mit der Trägervorrichtung eine Parallelplattenanordnung ausbildet.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage mit wenigstens einem solchen Prozessmodul.
  • Ein Prozessmodul dieser Gattung ist aus der Druckschrift DE 10 2012 100 927 A1 bekannt. Ein solches Prozessmodul ist nach dem Kammer-in-Kammer-Prinzip aufgebaut. Dabei bildet das Prozessmodul eine äußere Kammer, in welche die Prozesskammer eingebaut ist. Die Trägervorrichtung, die auch als Carrier oder Tray bezeichnet wird, transportiert nicht nur Substrate durch das Prozessmodul, sondern bildet auch einen Boden und damit einen Verschluss der Prozesskammer aus.
  • In dem Prozesskammerinnenraum finden Plasmaprozesse, wie beispielsweise plasmagestützte Schichtabscheidungen, statt. Die auf der Trägervorrichtung liegenden Substrate bedecken die Trägervorrichtung jedoch nicht vollständig. Bei Schichtabscheidungen werden daher sowohl der nicht mit Substraten belegte Außenrandbereich der Trägervorrichtung als auch Stege der Trägervorrichtung zwischen den Substraten mit beschichtet. Je nach dem Verhältnis der mit Substraten belegten Oberfläche zur nicht genutzten Oberfläche der Trägervorrichtung kommt es bei jeder weiteren Beschichtung zu einer mehr oder weniger starken Anreicherung von Beschichtungsmaterial auf den nicht genutzten Bereichen der Trägervorrichtung.
  • Werden in den Beschichtungsprozessen Dotierstoffe eingesetzt, können der mitbeschichtete Außenrandbereich und die mitbeschichteten Stege der Trägervorrichtung zusätzliche Quellen von Dotierstoff für Folgebeschichtungen sein und diese negativ beeinflussen. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Trägervorrichtung(en) bei dem bekannten Prozessmodul entweder ständig nach Prozessende zu reinigen oder wiederholt für gleiche Schichtabscheidungen zu verwenden. Wird das Prozessmodul als Modul einer Durchlaufanlage oder als Endmodul einer Anlage eingesetzt, bei welchen die Trägervorrichtung mit den darauf befindlichen Substraten nacheinander mehrere Beschichtungsprozesse durchlaufen soll, ist dies ungünstig.
  • Alternativ können auch die Substrate von einer mitbeschichteten Trägervorrichtung auf eine nächste, saubere Trägervorrichtung umgeladen werden. Auch diese Vorgehensweise ist nachteilig, da hier die Trägervorrichtungen immer wieder aus den Prozesskammern, wie beispielsweise PECVD-Reaktoren, in den Atmosphärenbereich gefahren werden müssen, wo die Substratumladung vorgenommen wird. Dies ist mit hohen Anforderungen an die Umlade-Automatisierung verbunden. Die sich hierbei ergebende ständige Unterbrechung zwischen Vakuum und Atmosphäre ist ebenfalls ungünstig.
  • Ist das Prozessmodul beispielsweise eine PECVD-Anlage mit mehreren Prozesskammern, in welchen unterschiedlich dotierte und intrinsische Siliziumschichten zur Ausbildung von Heterojunction-Solarzellen abgeschieden werden, kann eine insbesondere mit p-Dotierstoff belastete Trägervorrichtung nicht in anderen Prozesskammern genutzt werden, in welchen n-dotierte oder intrinsische Siliziumschichten abgeschieden werden. Entsprechend sind bei bekannten modulartig aufgebauten PECVD-Anlagen Prozessstränge bestehend aus der jeweiligen Prozesskammer und einem dieser Prozesskammer zugeordneten Substratlademodul vorgesehen, wobei die Substratlademodule mit einer Umladeeinheit gekoppelt sind, in welcher die Substrate auf spezielle, dem jeweiligen Prozessstrang zugeordnete Trägervorrichtungen umgeladen und erst danach weitertransportiert werden. Da die Abscheidung von intrinsischen, n- und p-Siliziumschichten jeweils unterschiedlich lang ist, ist der mögliche Substratdurchsatz solcher PECVD-Anlagen direkt abhängig vom jeweils längsten Prozessschritt. Mit der limitierten Prozesszeit kann der Substratdurchsatz nur durch die Anzahl der Substrate pro Trägervorrichtung und damit der Größe der Trägervorrichtung erhöht werden. Dem stehen jedoch technische Grenzen des PECVD-Reaktors und hohe Hardware-Kosten entgegen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Prozessmodul so weiterzubilden, dass die Trägervorrichtung im Dauerbetrieb einsetzbar ist, ohne dass prozesskritische Dotierstoffverschleppungen durch die Trägervorrichtung stattfinden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Prozessmodul der eingangs angegebenen Gattung gelöst, bei dem an wenigstens einer Seitenwand der Prozesskammer, zwischen der Gasdusche und der Trägervorrichtung wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum hinein ragendes Maskenelement vorgesehen ist, das eine Abdeckmaske für wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches der Trägervorrichtung ausbildet.
  • Die Kammerseitenwand, an der das wenigstens eine Maskenelement vorgesehen ist, ist vorzugsweise eine die Prozesskammer seitlich begrenzende Außenwand der Prozesskammer. Das wenigstens eine Maskenelement bildet eine Maskierungsvorrichtung, über welche in der Prozesskammer eine strukturierte Beschichtung stattfinden kann. Bei dieser Beschichtung über das wenigstens eine Maskenelement wird zwar das wenigstens eine von der Trägervorrichtung getragene Substrat ungehindert beschichtet, aber der Außenrandbereich der Trägervorrichtung, auf dem keine Substrate aufliegen, zu einem Großteil durch das Maskenelement abgeschirmt und damit nicht beschichtet. Das wenigstens eine Maskenelement ist damit in der Lage, den nicht mit Substraten belegten Außenrandbereich der Trägervorrichtung vor einer Beschichtung in der Prozesskammer zu schützen.
  • Ähnlich wie in der Vorrichtung der Druckschrift DE 10 2012 100 927 A1 kann in der vorliegenden Erfindung die Trägervorrichtung für den Substrattransport in einer Durchlaufanlage als Boden der Prozesskammer und damit für deren Abschluss verwendet werden. Alternativ oder in Ergänzung zu der Trägervorrichtung kann in der vorliegenden Erfindung die Temperierplatte als Boden der Prozesskammer und damit für deren Abschluss genutzt werden. Die Temperierplatte kann zur Heizung und/oder zur Kühlung der Trägervorrichtung und/oder des wenigstens einen darauf aufliegenden Substrates verwendet werden.
  • Da die Trägervorrichtung des erfindungsgemäßen Prozessmoduls mittels des Maskenelements vor ungewollter Beschichtung, insbesondere auch vor dotierstoffhaltiger Beschichtung, weitgehend geschützt werden kann, kann das erfindungsgemäße Prozessmodul vorteilhaft in einer Durchlauf-Beschichtungsanlage eingesetzt werden, in der verschiedene Schichtabscheidungen nacheinander ablaufen, ohne dass die Trägervorrichtung zwischen den Prozessschritten aus der Anlage entnommen werden muss oder die Substrate auf eine andere Trägervorrichtung zwischen den einzelnen Prozessschritten umgeladen werden müssen.
  • Durch die über das wenigstens eine Maskenelement mögliche maskierte Abscheidung von Dünnschichten in der Prozesskammer kann der Beschichtungsbereich auf der Trägervorrichtung auf Gebiete der Substratbelegung der Trägervorrichtung reduziert werden. Besonders beim Abscheiden dotierter PECVD-Schichten in dem Prozessmodul wird dadurch ein Weitertransport von Dotierstoffe enthaltenden Schichten auf der Trägervorrichtung deutlich verringert. Die Trägervorrichtung kann somit auch weiter für folgende Beschichtungsprozesse genutzt werden, ohne dass ein negativer Einfluss aus vorangegangenen Beschichtungen auftritt.
  • Dass das wenigstens eine Maskenelement eine Abdeckmaske für wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches der Trägervorrichtung ausbildet, bedeutet bei herkömmlichen Trägervorrichtungen, dass die Verschleppungsfläche der Trägervorrichtung, auf welcher trotz des wenigstens einen Maskenelementes eine Abscheidung neben den Substraten erfolgt, vorzugsweise < 15 %, besonders bevorzugt < 10 % der gesamten Oberfläche der Trägervorrichtung ist.
  • Das wenigstens eine Maskenelement ist vorzugsweise nur an solchen Prozesskammern des erfindungsgemäßen Prozessmoduls vorgesehen, in welchen eine dotierte Schicht abgeschieden wird. Solche dotierten Schichten sind beispielsweise n- oder p-dotierte Siliziumschichten. An Prozesskammern des Prozessmoduls, in welchen intrinsische, also undotierte Schichten abgeschieden werden, muss das wenigstens eine Maskenelement nicht vorgesehen sein. Das Nichtvorsehen des wenigstens einen Maskenelementes bei einer Prozesskammer des Prozessmoduls, in der eine Abscheidung von intrinsischen Schichten stattfindet, kann sogar von Vorteil sein. So kann die Trägervorrichtung in einer solchen Prozesskammer im Ganzen, also einschließlich des Außenrandbereiches mit einer intrinsischen Schicht beschichtet werden, welche gegebenenfalls darunter befindliche Dotierschichtreste versiegelt.
  • Das wenigstens eine Maskenelement muss nur so dick sein, dass es mechanisch stabil ist und eine möglichst spaltfreie Auflage des wenigstens einen Maskenelementes auf der plattenförmigen Trägervorrichtung garantiert. Unter einer spaltfreien Auflage wird in der vorliegenden Erfindung verstanden, dass möglichst keine schichtbildenden Gasfragmente der Prozessgase oder nur so wenig davon zwischen das wenigstens eine Maskenelement und die Trägervorrichtung gelangt, dass in diesem Bereich eine Schichtabscheidung vermieden bzw. weitestgehend vermieden werden kann. Damit wird seine Funktion als Maske gewährleistet. Es sollte daher zwischen dem wenigstens einen Maskenelement und der Trägervorrichtung während eines Prozesses ein Spalt einer Höhe von maximal 1 mm, vorzugsweise von maximal 0,5 mm, möglichst < 0,1 mm vorhanden sein.
  • Die Trägervorrichtung ist vorzugsweise eine Trägerplatte oder ein flächiges Trägergitter. Die Trägervorrichtung ist typischerweise in horizontaler Ausrichtung rechteckig ausgebildet. Ist das Prozessmodul ein Abscheidungsmodul einer PECVD-Anlage zur Schichtabscheidung von dotierten und undotierten Siliziumschichten zur Ausbildung von Solarzellen, kann die Trägervorrichtung eine Breite und/oder Länge in einem Bereich von 50 cm bis 3,5 m, vorzugsweise von 1 m bis 2,5 m, besitzen. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, in welchen die Trägervorrichtung eine Breite und/oder Länge von 20 cm bis 80 cm aufweist.
  • Die Trägervorrichtung ist vorteilhafterweise in Form einer flächigen Matrix ausgebildet. Die Trägervorrichtung hat vorzugsweise in Zeilen und Spalten angeordnete Substrataufnahmebereiche, wie beispielsweise Substratnester, in die jeweils ein Substrat eingelegt werden kann. In jeder Zeile und jeder Spalte werden von der Trägervorrichtung typischerweise mehrere Substrate getragen. Die Substrate können hierbei flächig in den Substratnestern oder auf jeweils einem sich von einem Substratnestboden abhebenden Substratnestrand aufliegen oder auch an der Trägervorrichtung, beispielsweise an winkelförmigen Trägerstrukturen, hängen. Die Substratnester können einen geschlossenen oder einen offenen Boden aufweisen. Insbesondere dann, wenn die Trägervorrichtung allein als Boden der Prozesskammer verwendet wird, muss sie einen geschlossenen Boden aufweisen. Bildet die Trägervorrichtung gemeinsam mit einer Temperierplatte den Boden der Prozesskammer, bilden diese gemeinsam einen gasdichten Abschluss der Prozesskammer aus. Der Substratnestrand kann durchgängig oder unterbrochen ausgebildet sein.
  • Der Außenrandbereich um die Substrataufnahmebereiche oder Substratnester hat typischerweise eine Breite seiner Oberfläche, also eine Ausdehnung in der der Substrattransportrichtung entsprechenden horizontalen Erstreckung der Trägervorrichtung, von 1 cm bis 15 cm, vorzugsweise von 2 cm bis 8 cm, besonders bevorzugt von 2,5 cm bis 5 cm. Er erstreckt sich typischerweise um die gesamte Trägervorrichtung, bildet also den gesamten rechteckigen Außenrandbereich der Trägervorrichtung aus. Dieser Außenrandbereich ist stark von den notwendigen Prozessbedingungen des in der jeweiligen Prozesskammer vorgesehenen Plasmabearbeitungsprozesses abhängig. Bei der Wechselwirkung des Plasmas mit den das Plasma umschließenden Kammerwänden bilden sich inhomogene Plasmabereiche und veränderte Gasströmungsbedingungen aus, die auch zu inhomogenen Bearbeitungsbedingungen auf dem wenigstens einen zu prozessierenden Substrat führen können und deshalb vermieden werden müssen.
  • In Abhängigkeit von der Breite der Oberfläche des Außenrandbereiches der Trägervorrichtung hat das wenigstens eine Maskenelement eine Breite von 0,5 cm bis 15 cm, vorzugsweise von 1 cm bis 10 cm, bevorzugt von 2 bis 5 cm. Es ragt also mit dieser Breite seitlich in den Prozesskammerinnenraum hinein.
  • Eventuelle Störungen des Plasmabereiches durch das wenigstens eine Maskenelement selbst können zum Beispiel durch Anpassungen an der ersten HF-Elektrode kompensiert werden. Je nach Dicke des wenigstens einen Maskenelementes kommt es zu einer mehr oder weniger großen Änderung des Abstandes zwischen der Substratoberfläche des wenigstens einen von der Trägervorrichtung gehaltenen Substrates und der ersten HF-Elektrode. Bei zu großem Abstand zwischen der ersten HF-Elektrode und der als zweite HF-Elektrode fungierenden Trägervorrichtung kann sich das Plasma entweder zu weit ausbreiten oder sich auf engere Bereiche einschnüren, wodurch sich Änderungen in der Homogenität der Schichtdicke und/oder den Materialeigenschaften der abzuscheidenden Schichten ergeben können.
  • Das wenigstens eine Maskenelement hat daher vorzugsweise wenigstens an seinem in den Prozesskammerinnenraum ragenden Ende eine Dicke, also eine Ausdehnung in der Richtung senkrecht zu der Substrattransportrichtung von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,5 mm bis 1 mm, besonders bevorzugt von 0,1 mm bis 0,5 mm. Eine zu große Dicke des wenigstens einen Maskenelementes nahe einer Substrataußenkante kann sonst einen mehr oder weniger starken Plasma- und damit Schichteigenschaftsgradienten im Substrataufnahmebereich bewirken. Muss das wenigstens eine Maskenelement aufgrund mechanischer Stabilitätsanforderungen dicker ausgebildet werden, so ist es in der vorliegenden Erfindung von Vorteil, einen Gradientverlauf der Dicke des Maskenelementes zwischen dem in den Prozesskammerinnenraum ragenden Ende des Maskenelementes bis zur notwendigen mechanischen Dicke des Maskenelementes vorzusehen. Dieser Gradientverlauf kann eine horizontale Ausdehnung von wenigen Millimetern bis einigen Zentimetern und dadurch einen mehr oder weniger starken Einfluss auf die Plasmaausbildung in der Prozesskammer haben.
  • Die durch das wenigstens eine Maskenelement bewirkte Änderung des Abstandes zwischen der ersten HF-Elektrode und der Trägervorrichtung kann auch durch konstruktive Maßnahmen an der erfindungsgemäßen Anlage korrigiert werden. Beispielsweise kann die Form der als erste HF-Elektrode dienenden Gasdusche an die Form des wenigstens einen Maskenelementes angepasst werden und umgekehrt.
  • So kann beispielsweise die Gasdusche näher an der Trägervorrichtung angeordnet, z. B. in Richtung der Trägervorrichtung nach unten versetzt werden.
  • Ferner kann den Veränderungen der Plasmaausbildung durch das wenigstens eine Maskenelement auch durch eine definierte Gestaltung der Oberflächenkontur der HF-Elektrode oder Gasdusche entgegengewirkt werden. Die Korrekturmaßnahmen an der HF-Elektrode oder Gasdusche sind dann so vorzunehmen, dass durch diese eine ausreichend hohe Plasmahomogenität erreicht wird. Wenn die HF-Elektrode bzw. die Gasdusche eine der Trägervorrichtung direkt gegenüber vorliegende Kontur, wie beispielsweise eine sich in Richtung einer Decke der Prozesskammer erstreckende Ausfräsung aufweist, kann die Gasdusche so gestaltet werden, dass die Ausfräsung, in deren Bereich das Plasma normalerweise im Prozess ausgebildet ist, weniger tief in die Gasdusche ausgeführt ist. Dadurch ist die Vorderfläche der ersten HF-Elektrode näher an der Trägervorrichtung.
  • In vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das wenigstens eine Maskenelement auch zur Maskierung des wenigstens einen, auf der Trägervorrichtung aufliegenden Substrates weiterentwickelt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls ist das wenigstens eine Maskenelement ein sich in Umfangsrichtung der Prozesskammer erstreckender Maskenrahmen. Durch den Maskenrahmen kann ein Großteil des Außenrandbereiches der Trägervorrichtung gegen ungewollte Beschichtung abgeschirmt werden.
  • Vorzugsweise ist das wenigstens eine Maskenelement, wie beispielsweise der Maskenrahmen, an einer Unterkante von wenigstens einer Seitenwand der Prozesskammer vorgesehen. Das Maskenelement bzw. der Maskenrahmen kann an dieser Position einfach an eine bestehende Prozesskammer montiert werden, sodass schon vorhandene Prozesskammern problemlos mit dem Maskenelement oder Maskenrahmen nachgerüstet werden können. Auch eine Demontage des Maskenelementes oder Maskenrahmens ist an dieser Stelle auf einfache Weise realisierbar.
  • In einer Variante der vorliegenden Erfindung ist unter der Transportebene eine Temperierplatte vorgesehen, deren Position in der Schließrichtung veränderbar ist, sodass die Prozesskammer dann, wenn sich die Trägervorrichtung nicht unter der Prozesskammer befindet oder wenn die Trägervorrichtung allein keinen körperlichen Abschluss der Prozesskammer ausbilden kann, durch die Temperierplatte körperlich abschließbar ist, wobei dann entweder nur die Temperierplatte oder die Trägervorrichtung mit der Temperierplatte einen Boden der Prozesskammer ausbildet. Durch diese Temperierplatte, die vorzugsweise eine Heizplatte ist, kann die Prozesskammer also auch ohne die Trägervorrichtung körperlich abgeschlossen werden. Dann kann die Prozesskammer beispielsweise gereinigt und konditioniert werden. Andererseits kann die im Normalfall unter der Trägervorrichtung vorgesehene Temperierplatte gut zum Temperieren der Trägervorrichtung, beispielsweise bei einem Beschichtungsprozess, genutzt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in einer dem Prozesskammerinnenraum zugewandten Oberseite der Temperierplatte eine Kontur vorgesehen, in der wenigstens ein Gas führbar ist, wodurch die Temperierplatte zur Gas-Rückseitentemperierung der Trägervorrichtung und/oder des wenigstens einen von der Trägervorrichtung getragenen Substrates genutzt werden kann. Eine solche Kontur kann beispielsweise ein oder mehrere Kanäle aufweisen oder in Form einer Oberflächenrauhigkeit der Temperierplatte in Stoßankopplungsgrößenordnung ausgebildet sein. Mit der Kontur, in welcher ein Gas führbar ist, kann eine Rückseitentemperierung der Trägervorrichtung und damit des wenigstens einen darauf befindlichen Substrats vorgenommen werden. Die Rückseitentemperierung kann beispielsweise eine Helium- oder Wasserstoff-Rückseitentemperierung sein.
  • In bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Maskenelement einen mit einer Seitenwand der Prozesskammer verbundenen Halteabschnitt auf, der eine größere Dicke als ein ausgehend von dem Halteabschnitt in den Prozesskammerinnenraum ragender Maskierungsabschnitt des Maskenelementes aufweist. Der Maskierungsabschnitt kann sich in seiner Dicke allmählich oder stufenweise verringernd, wie beispielsweise in Form einer von dem Halteabschnitt auslaufenden Schräge oder Abstufung, ausgebildet sein. Er kann jedoch auch mit gleichmäßiger Dicke ausgebildet sein und von dem Halteabschnitt in Richtung des Prozesskammerinnenraums auskragen. Der Halteabschnitt ermöglicht eine stabile Anbringung des wenigstens einen Maskenelementes an den Prozesskammerwänden. Durch die im Vergleich zum Halteabschnitt geringere oder sich verringernde Dicke des Maskierungsabschnittes weist das wenigstens eine Maskenelement in Richtung des wenigstens einen, auf der Trägervorrichtung vorgesehenen Substrates nur eine geringe Überhöhung auf. Dadurch wird verhindert, dass das wenigstens eine Maskenelement einen Einfluss auf das Plasma in Substratnähe ausübt und damit die Substratbeschichtung negativ beeinflusst.
  • Das wenigstens eine Maskenelement weist in vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Querschnitt in Form eines Winkels auf.
  • Dabei ist in einer Variante der Erfindung eine Außenseite eines horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels zur Auflage auf dem Außenrandbereich der Trägervorrichtung vorgesehen. Der Winkel öffnet sich nach oben, in Richtung des Prozesskammerinnenraums. Die Außenseite des horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels bildet einen Anschlag für die Trägervorrichtung aus. Das offene Ende dieses Schenkels ragt in den Prozesskammerinnenraum. Der Anschlag endet kurz vor dem wenigstens einen, auf der Trägervorrichtung befindlichen Substrat. Bei dieser Variante der Erfindung ist die horizontale Ausdehnung der Trägervorrichtung in der Substrattransportrichtung mindestens so groß wie die horizontale Ausdehnung der Prozesskammer in der Substrattransportrichtung.
  • In einer anderen Variante der Erfindung ist eine Innenseite eines horizontal ausgerichteten Schenkels des winkelförmigen Maskenelementes zur Auflage auf dem Außenrandbereich der Trägervorrichtung und eine Innenseite eines vertikal ausgerichteten Schenkels des winkelförmigen Maskenelementes zur Anlage an einem Seitenrand der Trägervorrichtung vorgesehen. Der im Querschnitt des Maskenelementes vorliegende Winkel ist hier also nach unten, in Richtung der Trägervorrichtung geöffnet. In dieser Ausführungsform wird der Anschlag für die Trägervorrichtung durch die Innenseiten der Schenkel des winkelförmigen Maskenelementes gebildet. Die horizontale Ausdehnung der Trägervorrichtung in der Substrattransportrichtung ist in dieser Ausbildung der Erfindung kleiner oder gleich der horizontalen Ausdehnung der Prozesskammer in der Substrattransportrichtung. Diese Ausführungsform setzt eine gute Zentrierbarkeit der Trägervorrichtung unterhalb der Prozesskammer voraus, sodass die Seitenränder der Trägervorrichtung nicht mit dem vertikal nach unten ausgerichteten Schenkel des wenigstens einen Maskenelementes kollidieren.
  • In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Maskenrahmen wenigstens ein, gegenüber liegende Maskenrahmenabschnitte des Maskenrahmens quer verbindendes Querverbindungselement zu dessen mechanischer Stabilisierung auf.
  • In speziellen Ausbildungen der vorliegenden Erfindung kann in der Trägervorrichtung und/oder der Temperierplatte wenigstens ein magnetisches Maskierungselement integriert sein, um beispielsweise eine von dem wenigstens einen Maskenelement getragene Maskierung gegen das wenigstens eine Substrat zu ziehen. Das magnetische Maskierungselement ist vorzugsweise permanentmagnetisch, wie beispielsweise eine permanentmagnetische Folie.
  • Durch die mögliche Weiterverwendbarkeit der Trägervorrichtung ohne zwischenzeitliche Substratumladung und/oder Reinigung der Trägervorrichtung ergeben sich vorteilhafte Inline-Anlagenkonzepte mit erhöhtem Substratdurchsatz und niedrigeren Kosten.
  • In vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist das Prozessmodul als Modul einer Durchlaufanlage ausgebildet und die Substrattransportrichtung die Durchlaufrichtung durch die Durchlaufanlage oder ist das Prozessmodul ein Endmodul der Durchlaufanlage, das eine Öffnung zum An- und Abtransportieren von wenigstens einer Trägervorrichtung aufweist, wobei es zwei Substrattransportrichtungen, nämlich eine Einbringrichtung und eine hierzu entgegengesetzte Entnahmerichtung, gibt, wobei die Bewegungsrichtung der Trägervorrichtung bis zu der Prozesskammer hin und nach der Bearbeitung von der Prozesskammer weg in einer Durchlaufanlage die Durchlaufrichtung ist.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Prozessmodul mehrere in horizontaler Substrattransportrichtung nach- oder nebeneinander angeordnete Prozesskammern auf. Die jeweilige Trägervorrichtung wird dann in der horizontalen Transportebene zu der jeweiligen Prozesskammer hin und von dieser weg bewegt.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass erfindungsgemäße Prozessmodul in Form eines vertikalen Moduls zu gestalten. Dann weist das Prozessmodul mehrere, übereinander angeordnete Prozesskammern auf, die mit in horizontaler Substrattransportrichtung und in vertikaler Richtung relativ zu den Prozesskammern bewegbaren Trägervorrichtungen eine Kammstruktur ausbilden. Diese Ausführungsform beinhaltet also eine Stapelanordnung von Prozesskammern mit Trägervorrichtungen, die jeweils zum Boden der Prozesskammern werden. Für die vertikale Bewegung der Trägervorrichtungen relativ zu den Prozesskammern kommt hierbei vorzugsweise nur eine einzige Hubvorrichtung zum Einsatz, von der die Trägervorrichtungen gehalten und geführt werden. Unter den Trägervorrichtungen kann jeweils eine Temperierplatte, wie oben beschrieben, vorgesehen sein, die gemeinsam mit der Trägervorrichtung durch die Hubvorrichtung zu der jeweiligen Prozesskammer und von dieser weg bewegt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anlage mit wenigstens zwei parallel nebeneinander oder in einer Linie nacheinander verlaufenden und miteinander gekoppelten Prozessierungssträngen. Dabei weist ein erster dieser Prozessierungsstränge in einer Substrattransportrichtung nacheinander angeordnet wenigstens ein Intrinsicschichtabscheidemodul und wenigstens ein n-Dotierschichtabscheidemodul und ein zweiter dieser Prozessierungsstränge in einer weiteren Substrattransportrichtung nacheinander angeordnet wenigstens ein Intrinsicschichtabscheidemodul und wenigstens ein p-Dotierschichtabscheidemodul auf, wobei die Intrinsicschichtabscheidemodule, das n-Dotierschichtabscheidemodul und das p-Dotierschichtabscheidemodul Prozessmodule mit jeweils wenigstens einer von dem Prozessmodul umschlossenen, einen eigenen Evakuierungsanschluss aufweisenden Prozesskammer mit einem Prozesskammerinnenraum sind; wobei wenigstens zwei Trägervorrichtungen in der jeweiligen Substrattransportrichtung horizontal durch das Prozessmodul bewegbar sind, die Trägervorrichtungen jeweils wenigstens einen Substrataufnahmebereich zur Aufnahme von wenigstens einem flächigen, in dem Prozesskammerinnenraum zu prozessierenden Substrat und einen seitlich an und/oder um den Substrataufnahmebereich vorgesehenen Außenrandbereich, auf dem keine Aufnahme von Substraten vorgesehen ist, aufweisen; das Prozessmodul ein Transportsystem zum Hintransportieren der Trägervorrichtungen zu der Prozesskammer und/oder zum Wegtransportieren der Trägervorrichtungen von der Prozesskammer aufweist, wobei das Hin- und/oder Wegtransportieren in einer Transportebene parallel zu einer horizontalen Ausdehnung der Prozesskammer vorgesehen ist, die wenigstens eine Prozesskammer durch jeweils eine der Trägervorrichtungen und/oder durch jeweils eine beim Hin- und Wegtransportieren der jeweiligen Trägervorrichtung unter der Transportebene vorgesehene Temperierplatte, deren Position jeweils in wenigstens einer Schließrichtung quer zu der jeweiligen Substrattransportrichtung veränderbar ist, gegenüber dem Prozessmodul körperlich abschließbar ist, wobei dann die jeweilige Trägervorrichtung einen Boden der wenigstens einen Prozesskammer ausbildet; ; die Prozesskammer eine Plasmakammer ist, welche in dem Prozesskammerinnenraum wenigstens eine als eine erste HF-Elektrode dienende Gasdusche aufweist, wobei die Gasdusche mit der jeweiligen Trägervorrichtung eine Parallelplattenanordnung ausbildet, und wenigstens bei dem p-Dotierschichtabscheidemodul an wenigstens einer Seitenwand der Prozesskammer, zwischen der Gasdusche und der jeweiligen Trägervorrichtung wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum hinein ragendes Maskenelement vorgesehen ist, das eine Abdeckmaske für wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches der jeweiligen Trägervorrichtung ausbildet; und wobei jeweils in der jeweiligen Substrattransportrichtung vor dem jeweiligen Intrinsicschichtabscheidemodul ein Substratlademodul zum Beladen einer der Trägervorrichtungen mit wenigstens einem der Substrate vorgesehen ist und in der Substrattransportrichtung nach dem n-Dotierschichtabscheidemodul und nach dem p-Dotierschichtabscheidemodul jeweils ein Substratumlademodul zum Umladen wenigstens eines der Substrate von einer der Trägervorrichtungen auf eine andere der Trägervorrichtungen oder ein vertikales Drehen wenigstens eines der Substrate um 180° vorgesehen ist.
  • Dabei wird in der vorliegenden Erfindung unter einem Intrinsicschichtabscheidemodul ein Beschichtungsmodul zur Abscheidung intrinsischer Schichten, vorzugsweise intrinsischer amorpher Siliziumschichten, unter einem n-Dotierschichtabscheidemodul ein Beschichtungsmodul zur Abscheidung n-dotierter Schichten, vorzugsweise n-dotierter, wie beispielsweise mit Phosphor dotierter, amorpher Siliziumschichten, und unter einem p-Dotierschichtabscheidemodul ein Beschichtungsmodul zur Abscheidung p-dotierter Schichten, vorzugsweise p-dotierter, wie beispielsweise mit Bor und/oder mit Aluminium dotierter, amorpher Siliziumschichten verstanden.
  • Die erfindungsgemäße Anlage ist besonders für die Herstellung von Heterojunction-Solarzellen geeignet. In der erfindungsgemäßen Anlage kann eine erste, zum Beispiel vorderseitige intrinsische Siliziumschicht in dem ersten Prozessierungsstrang und eine zweite, zum Beispiel rückseitige intrinsische Siliziumschicht in dem zweiten Prozessierungsstrang abgeschieden werden. Wenigstens das p-Dotierschichtabscheidemodul, das in dem zweiten Prozessierungsstrang zur Abscheidung einer p-dotierten Siliziumschicht verwendet wird, weist wenigstens ein Maskenelement zwischen der Gasdusche und der Trägervorrichtung aufweist, durch das die Abscheidung von p-Dotierstoff enthaltendem Material auf den Außenrandbereich der Trägervorrichtung minimiert wird. Somit kann die Trägervorrichtung, die eine Schichtabscheidung in dem p-Dotierschichtabscheidemodul durchlaufen hat, weiterverwendet werden, ohne gereinigt werden zu müssen. Hierdurch ist kein ständiges Umladen von Substraten auf andere Trägervorrichtungen zwischen den Prozessierungssträngen notwendig. Die Vorteile sind weniger Vakuumunterbrechungen und optimierte Prozessierungszeiten. Zusätzlich kann Substratbruch verringert werden.
  • Die erfindungsgemäße Anlage kann so gestaltet sein, dass die beiden Prozessierungsstränge parallel nebeneinander verlaufen. Die beiden Prozessierungsstränge können jedoch auch in einer Linie nacheinander angeordnet sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage weist wenigstens einer der Prozessierungsstränge wenigstens zwei direkt nacheinander angeordnete Intrinsicschichtabscheidemodule auf. Da insbesondere bei der Herstellung von Heterojunction-Solarzellen die Abscheidung der intrinsischen Siliziumschicht am zeitintensivsten ist, kann in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage im jeweiligen Prozessierungsstrang in einem ersten der Intrinsicschichtabscheidemodule ein erster Teil einer intrinsichen Siliziumschicht und in einem zweiten und/oder noch weiteren nachfolgenden Intrinsicschichtabscheidemodul eine zweiter und/oder noch weiterer Teil der intrinsischen Siliziumschicht abgeschieden werden. Durch das wenigstens eine zusätzliche Intrinsicschichtabscheidemodul kann in dem jeweiligen Prozessierungsstrang die Taktzeit reduziert und damit insgesamt die Prozessierungszeit für das wenigstens eine, auf einer der Trägervorrichtungen befindliche Substrat herabgesetzt werden, woraufhin bereits die jeweils nächste Trägervorrichtung den jeweiligen Prozessschritt durchlaufen kann. Dadurch kann die Effizienz der Anlage noch weiter verbessert werden.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage ist das Prozessmodul als Modul einer Durchlaufanlage ausgebildet und die jeweilige Substrattransportrichtung ist die Durchlaufrichtung durch die Durchlaufanlage oder das Prozessmodul ist ein Endmodul der Durchlaufanlage, das eine Öffnung zum An- und Abtransportieren der Trägervorrichtungen aufweist, wobei es dann zwei Substrattransportrichtungen, nämlich eine Einbringrichtung und eine hierzu entgegengesetzte Entnahmerichtung, gibt und wobei die Bewegungsrichtung der Trägervorrichtungen bis zu der Prozesskammer hin und nach der Bearbeitung von der Prozesskammer weg in einer Durchlaufanlage die Durchlaufrichtung in dem jeweiligen Prozessierungsstrang ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
    • 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls im Querschnitt zeigt;
    • 2 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls mit einer vertikal bewegbaren Temperierplatte und einem unten am Maskenelement vorgesehenem Trägervorrichtungsanschlag im Querschnitt zeigt;
    • 3 schematisch noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls mit einer vertikal bewegbaren Temperierplatte und einem winkelförmig an der Trägervorrichtung angreifenden Maskenelement im Querschnitt zeigt;
    • 4 schematisch eine nächste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls mit einem Maskierungssegmente aufweisenden Maskenrahmen im Querschnitt zeigt;
    • 5 schematisch einen beispielsweise in der Ausführungsform von 4 verwendbaren Maskenrahmen mit Maskierungssegmenten in einer Draufsicht zeigt;
    • 6 zeigt schematisch eine Trägervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht auf deren Oberfläche;
    • 7 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls mit zwei Prozesskammern in einer gemeinsamen Vakuumkammer im Querschnitt zeigt;
    • 8 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls mit zwei Trägervorrichtungen im Querschnitt zeigt;
    • 9 schematisch ein vertikal aufgebautes erfindungsgemäßes Prozessmodul im Querschnitt zeigt;
    • 10 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage mit zwei parallelen Prozessierungssträngen in einer Draufsicht zeigt;
    • 11 schematisch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit zwei parallelen Prozessierungssträngen und aufgeteilter Intrinsicschichtabscheidung in einer Draufsicht zeigt;
    • 12 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit zwei in Reihe nacheinander angeordneten Prozessierungssträngen in einer Draufsicht zeigt; und
    • 13 schematisch noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit zwei in Reihe nacheinander angeordneten Prozessierungssträngen und aufgeteilter Intrinsicschichtabscheidung in einer Draufsicht zeigt.
  • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1a in einem vertikalen Querschnitt entlang einer Substrattransportrichtung A.
  • Innerhalb des Prozessmoduls 1a befindet sich eine Prozesskammer 2. Die Prozesskammer 2 weist einen Prozesskammerinnenraum 21 auf, in dem ein Prozess, wie beispielsweise eine Schichtabscheidung, wie eine Schichtabscheidung von einer n- oder p-dotierten oder einer intrinsischen Siliziumschicht, durchgeführt wird. Die Prozesskammer 2 ist bevorzugt eine Prozesskammer eines p-Dotierschichtabscheidemoduls PM(p), wie es beispielsweise in den 10 bis 13 schematisch gezeigt ist. Die Prozesskammer 2 kann jedoch auch eine Prozesskammer eines n-Dotierschichtabscheidemoduls PM(n) und/oder eines Intrinsicschichtabscheidemoduls PM(i) sein, welche ebenfalls schematisch in den 10 bis 13 gezeigt sind.
  • Die Prozesskammer 2 weist wenigstens einen Evakuierungsanschluss 60, also wenigstens einen Pumpanschluss, auf.
  • Als Boden der Prozesskammer 2 dient eine Trägervorrichtung 3, auf welcher Substrate 4 aufliegen. Die Trägervorrichtung 3, die auch als Tray oder Carrier bezeichnet werden kann, ist flächig ausgebildet. Wie es in 4 beispielsweise im Detail gezeigt ist, liegen die Substrate 4 vorzugsweise in in einer Oberfläche 30 der Trägervorrichtung 3 vorgesehenen Substratnestern 31. Die Trägervorrichtung 3 kann beispielsweise ein bei der Abscheidung von Siliziumschichten typischerweise verwendeter Standardtray sein.
  • Die Substrate 4 liegen vorzugsweise in einer Trägervorrichtungszeilen und Trägervorrichtungsspalten aufweisenden Matrix auf der Trägervorrichtung 3 auf. Die Trägervorrichtungszeilen sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, wie in 6 schematisch zu sehen, in einer ersten horizontalen Richtung x ausgerichtet, während die Trägervorrichtungsspalten in einer quer zu der Richtung x liegenden horizontalen Richtung y ausgerichtet sind. Grundsätzlich kann auch nur ein Substrat 4 auf der Trägervorrichtung 3 aufliegen.
  • Zwischen den Substraten 4 bzw. zwischen den Substratnestern 31 weist die Trägervorrichtung 3 Stege 32 auf. Die Trägervorrichtung 3 weist einen nicht mit Substraten 4 belegten Außenrandbereich 33 auf.
  • Die in den 1 bis 4, 6 und 7 exemplarisch dargestellten Prozesskammern 2 sind jeweils Parallelplattenreaktoren zur plasmaunterstützten Abscheidung von Schichten auf den Substraten 4. Dabei bildet der HF-Anschluss 18 bzw. wenigstens eine mit diesem HF-Anschluss 18 verbundene Gasdusche 22 jeweils eine erste Elektrode und die Trägervorrichtung 3 eine zweite Elektrode der Parallelplattenanordnung aus.
  • Die Prozesskammern 2 weisen jeweils wenigstens eine Gasdusche 22 auf. Mit der Gasdusche 22 ist wenigstens ein Gasanschluss 5 gekoppelt. An dem Prozesskammerinnenraum 21 ist wenigstens ein Gasauslass 6 vorgesehen. Der Gasauslass 6 ist vorzugsweise in wenigstens einer Seitenwand 24 der Prozesskammer 2 vorgesehen. Der Gasauslass 6 wird dabei bevorzugt als Evakuierungsanschluss zur Evakuierung des Prozesskammerinnenraums 21 der Prozesskammer 2 genutzt werden.
  • Bei einer Abscheidung in der Prozesskammer 2 werden gasförmige Ausgangsstoffe für die Schichtabscheidung in die Prozesskammer 2 über den wenigstens einen Gasanschluss 5 in eine Gasdusche 31 eingeleitet. Gasförmige Abprodukte der Schichtabscheidung sowie nicht verbrauchte Prozessgase werden durch den wenigstens einen Gasauslass 6 aus dem Prozesskammerinnenraum 21 abgeführt.
  • Die Gasdusche 22 dient als eine erste HF-Elektrode in dem Parallelplattenreaktor. Die Trägervorrichtung 3 mit den Substraten 4 ist die zweite Elektrode des Parallelplattenreaktors, die parallel zu der Gasdusche 22 ausgerichtet ist.
  • Damit eine elektrische HF(Hochfrequenz)-Leistung von der Gasdusche 22 über die Trägervorrichtung 3 fließen kann, ist eine elektrische Verbindung der Trägervorrichtung 3 mit einem HF-Stromkreis erforderlich. Diese elektrische Verbindung wird in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen HF-tauglichen Kontakt 7 hergestellt, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Massekontakt ist. Neben dem HF-tauglichen Kontakt 7 ist eine Dichtung angeordnet, welche bei angehobener Trägervorrichtung 3 die Prozesskammer 2 gegenüber dem Prozessmodul 1a abdichtet.
  • Die Trägervorrichtung 3 befindet sich in der Darstellung von 1 in einer Transportebene C und ist horizontal in der Substrattransportrichtung A mittels eines beispielsweise in den 7 und 8 gezeigten Transportsystems 8 bewegbar. Das Transportsystem 8 kann beispielsweise ein Rollentransportsystem sein, das Transportrollen aufweist. Das Transportsystem 8 dient zum Transport der Trägervorrichtung 3 in das Transportmodul 1a hinein und aus dem Transportmodul 1a heraus und nicht zum Verschluss der Prozesskammer 2.
  • Die Prozesskammer 2 ist seitlich von Prozesskammerwänden 24 umgeben. An einem unteren Rand 25 der Prozesskammerwände 24 ist wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum 21 hinein ragendes Maskenelement 9 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist das Maskenelement 9 ein Maskenrahmen. Der Maskenrahmen erstreckt sich um die gesamte Prozesskammer 2.
  • Das in der Ausführungsform von 1 verwendete Maskenelement 9 ist im Querschnitt winkelförmig ausgebildet. Dabei ist ein erster Schenkel des Maskenelementes 9, der im Folgenden als Halteabschnitt 91 bezeichnet wird, an dem unteren Rand 25 der Prozesskammer 2 vorgesehen. Ein zweiter Schenkel des winkelförmigen Maskenelementes 9, welcher im Folgenden als Maskierungsabschnitt 92 bezeichnet wird, ragt in den Prozesskammerinnenraum 21.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Halteabschnitt 91 dicker als der Maskierungsabschnitt 92 ausgebildet. Der Maskierungsabschnitt 92 ist vorzugsweise nur so dick, dass er mechanisch stabil ist und seine Funktion als Maske gewährleistet.
  • Der Maskierungsabschnitt 92 ragt so weit in den Prozesskammerinnenraum 21, dass er bei einer Schichtabscheidung in der Prozesskammer 2 einen großen Teil, vorzugsweise wenigstens 50 %, bevorzugt wenigstens 75 %, besonders bevorzugt wenigstens 90 % der Oberfläche des Außenrandbereiches 33 der Trägervorrichtung 3 abdeckt, also für diesen Bereich eine Abdeckmaske bildet. Das wenigstens eine Maskenelement 9 deckt also weitestgehend den nicht mit Substraten 4 belegten Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung 3 ab.
  • Das Maskenelement 9 verhindert in dem von ihm abgedeckten Bereich der Trägervorrichtung 3 eine Schichtabscheidung auf der Trägervorrichtung 3. Die Schichtabscheidung auf den Substraten 4 wird durch das Maskenelement 9 nicht beeinflusst. Da sich bedingt durch den Einsatz des Maskenelementes keine oder eine deutlich verringerte Schichtabscheidung auf dem Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung 3 ergibt, wird dort dann, wenn in der Prozesskammer 2 eine Abscheidung einer Dotierstoff enthaltenden Schicht vorgenommen wird, kein oder nur wenig Dotierstoff abgeschieden. Entsprechend wird verhindert, dass Dotierstoff durch die Trägervorrichtung 3 bei deren Weitertransport in der Durchlaufanlage nicht oder nur wenig verschleppt wird. Dadurch kann die Trägervorrichtung 3 wiederholt für unterschiedliche Schichtabscheidungen, unabhängig ob mit oder ohne Dotierstoffanteil in der jeweils abgeschiedenen Schicht, verwendet werden, ohne zwischenzeitlich gereinigt werden zu müssen. Hierdurch ergeben sich vorteilhafte, beispielsweise in den 10 bis 13 schematisch gezeigte inline-Anlagenkonzepte mit erhöhtem Substratdurchsatz und niedrigeren Kosten.
  • Das wenigstens eine Maskenelement 9 kann, wie in 1 gezeigt, ein einziger Maskenrahmen sein, aber auch aus mehreren, in den Prozesskammerinnenraum 21 hinein ragenden Einzelelementen ausgebildet sein. Das wenigstens eine Maskenelement 9 so ausgebildet oder weitergebildet sein, dass es zur Maskierung des wenigstens einen Substrates 4 eingesetzt werden kann.
  • In Intrinsicschichtabscheidemodulen PM(i) muss das Maskenelement 9 nicht unbedingt an der Prozesskammer 2 vorgesehen sein, da in einem solchen Modul der Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung durch eine intrinsische Schicht bedeckt werden kann, die gegebenenfalls darunter befindliche, Dotierstoff bzw. Dotanten enthaltende Schichten abdeckt.
  • In den weiteren Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen der Prozessmodule 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g gleiche oder ähnliche Komponenten wie in dem Prozessmodul 1a von 1, weshalb hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung dieser Komponenten verwiesen wird.
  • Wenigstens eine Seite des wenigstens einen Maskenelementes 9 bildet einen Anschlag für die Trägervorrichtung 3 aus.
  • In der in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist der Anschlag für die Trägervorrichtung 3 unten am Maskenelement 9 vorgesehen. Hierbei weist das wenigstens eine Maskenelement 9 einen Querschnitt in Form eines Winkels auf. Dabei ist eine Außenseite 93 eines horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher den Maskierungsabschnitt 92 des Maskenelementes 9 bildet, zur Auflage auf dem Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung 3 vorgesehen.
  • Bei der Ausführungsform von 3 liegt der Anschlag für die Trägervorrichtung 3 auch an einem Seitenrand 35 der Trägervorrichtung 3 an. Hierzu weist das wenigstens eine Maskenelement 9 einen Querschnitt in Form eines Winkels auf. Dabei liegt eine Innenseite 94 eines horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher den Maskierungsabschnitt 92 des Maskenelementes 9 bildet, auf dem Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung 3 auf und eine Innenseite 95 eines vertikal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher den Halteabschnitt 91 des Maskenelementes 9 bildet, liegt an dem Seitenrand 35 der Trägervorrichtung 3 an.
  • Zum Verschluss der Prozesskammer 2 mit der Trägervorrichtung 3 wird ein beispielsweise in den 2 und 3 gezeigtes Hubsystem 13 eingesetzt. Dazu wird die Trägervorrichtung 3 zentral unter der Prozesskammer 2 angeordnet. Anschließend wird die Trägervorrichtung 3 durch das Hubsystem 13 angehoben. Dabei liegt die Trägervorrichtung 3 vorzugsweise auf einem Hubrahmen 14 auf.
  • In den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist zwischen dem Hubrahmen 14 und der Trägervorrichtung 3 eine Temperierplatte 15 angeordnet, welche die Trägervorrichtung 3 und darauf aufliegende Substrate 4 beispielsweise heizt und somit auf die gewünschte Prozesstemperatur temperiert. Mit der Temperierplatte 15 kann auch eine Kühlung der Trägervorrichtung 3 und darauf aufliegender Substrate 4 realisiert werden.
  • Die Temperierplatte 15 ist in beiden Ausführungsformen in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar. Somit kann bei diesen Ausführungsformen die Temperierplatte 15 bei Abwesenheit der Trägervorrichtung 3 zum Verschluss der jeweiligen Prozesskammer 2 verwendet werden. Wird die Temperierplatte 15 dann angehoben, bildet sie einen Boden der Prozesskammer 2 aus. Die Temperierplatte 15 kann also die Prozesskammer 2 auch ohne die Trägervorrichtung 3 abdichten. Hierzu weist die Temperierplatte 15 auf ihrer Oberfläche ein oder mehrere Dichtungen 97 auf, die von unten gegen das eine Maskenelement 9 drückbar sind. Damit ist eine unabhängige Konditionierung des Prozesskammerinnenraums 21 möglich.
  • Die Temperierplatte 15 weist bei den Prozessmodulen 1b und 1c der 2 und 3 eine beispielsweise mit Helium oder Wasserstoff gespeiste Rückseitentemperierung 51 auf. Die Rückseitentemperierung ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Vertiefung in Form einer Kontur oder Kanalstruktur, in welcher ein Gas wie Helium oder Wasserstoff führbar ist, in einer zur Trägervorrichtung 3 zeigenden Oberfläche der Temperierplatte 15 ausgebildet. Die beispielsweise spaltförmig gestaltete Kontur kann beispielsweise eine Ausfräsung sein.
  • Die Temperierplatte 15 weist in der gezeigten Ausführungsform ferner Bohrungen 16 auf, welche Kanäle für eine Temperierflüssigkeit ausbilden, mit der z. B. ein Wärmeaustausch vorgenommen werden kann. In den Bohrungen können in anderen Varianten der Erfindung auch Temperierstäbe, wie z. B. Heizstäbe, vorgesehen sein.
  • Zur Lagerung der Prozesskammer 2 in den Prozessmodulen 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g dienen nicht gezeigte Auflagen oder Aufhängungen. Die Prozessmodule 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g sind jeweils als ein Modul einer Substratbearbeitungsanlage vorgesehen, das über Modulschnittstellen mit der Substratbearbeitungsanlage verbunden ist. An jeder Modulschnittstelle ist eine beispielsweise in den 10 bis 13 schematisch gezeigte Modultür 22 vorgesehen, welche schließbar ist, um das Prozessmodul 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g von der Substratbearbeitungsanlage zu trennen. Durch die Modultüren ist ein Durchlauf der Trägervorrichtung 3 in das Prozessmodul 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g hinein und durch eine andere Modultür 22 aus dem Prozessmodul 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g heraus möglich.
  • In 4 ist schematisch in einem Querschnitt das Prozessmodul 1d gezeigt, bei dem das wenigstens eine Maskenelement 9 als beispielsweise in 5 gezeigte Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d aufweisender Maskenrahmen ausgebildet ist.
  • Der Maskenrahmen des Prozessmoduls 1d weist eine nur sehr geringe Überhöhung im Randbereich zu dem Substratablagebereich 34 auf. Dies ist hier dadurch realisiert, dass der Maskierungsabschnitt 92 des Maskenelementes 9 allmählich bzw. sanft in den Halteabschnitt 91 des Maskenelementes 9 übergeht. Der Übergang von dem Maskierungsabschnitt 92 zu dem Halteabschnitt 91 kann auch stufenweise erfolgen. Im Randbereich des Maskenrahmens kann zusätzlich eine Plasmakorrektur integriert sein.
  • Wie es aus der in 5 gezeigten Draufsicht des in der Ausführungsform von 4 verwendeten Maskenelementes 9 erkennbar ist, sind Substratmasken 17 in das Maskenelement 9 eingelegt oder mit dem Maskenelement 9 verbunden. Die Substratmasken 17 können für eine strukturierte Schichtabscheidung auf den Substraten 4 verwendet werden.
  • Der Maskenrahmen aus den 4 und 5 weist ferner zwei, hier einander überkreuzende, gegenüber liegende Maskenrahmenabschnitte des Maskenrahmens quer verbindende Querverbindungselemente 86 auf. Die Querverbindungselemente 86 bilden Versteifungen für den Maskenrahmen. Dadurch ergibt sich eine höhere mechanische Stabilität des Maskenrahmens. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Trägervorrichtung 3 den Querverbindungselementen 86 gegenüber liegende Innenrandbereiche 87 auf, auf welchen keine Ablage von Substraten 4 vorgesehen ist.
  • In dem in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der verwendete Maskenrahmen in vier Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d für eine Maskierung von jeweils vier Substraten 4 pro Maskierungssegment 9a, 9b, 9c, 9d unterteilt. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch weniger oder mehr als vier Maskierungssegmente gewählt werden. Ferner können die einzelnen Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d auch zur Maskierung von weniger oder mehr als vier Substraten 4 verwendet werden.
  • In dem Prozessmodul 1d von 4 ist zudem in einen unter der eigentlichen Trägervorrichtung 3 vorgesehenen weiteren Träger 37 ein magnetisches Maskierungselement 36 integriert. In der dargestellten Ausführungsform ist das magnetische Maskierungselement 36 eine nahe der Rückseite der Substrate 4 vorgesehene Permanentmagnet-Folie. Bei einem Vorsehen von Masken ist es nicht trivial, dass diese eng auf dem Substrat anliegen. Durch die Permanentmagnet-Folie werden jedoch die in 5 gezeigten Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d innig auf die Substratoberflächen der Substrate 4 gezogen und garantieren deren spaltarme Auflage auf den Substraten 4. Dafür sind die in 5 gezeigten Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d in diesem speziellen Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen Material angefertigt.
  • Die in 5 verwendeten magnetischen Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d können beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Verbindung ausgebildet sein. Die Maskierungssegmente 9a, 9b, 9c, 9d können ferner mit einer Schutzschicht, beispielsweise aus Aluminium, versehen sein.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind unter der Maskierungsfolie voneinander beabstandete Belüftungslöcher 38 vorgesehen, wodurch die schlecht zugängliche Einlagebereiche der magnetischen Folie beim Abpumpen des Prozessmoduls 1d einfacher entgast werden können.
  • 6 zeigt schematisch eine in der vorliegenden Erfindung verwendbare Trägervorrichtung 3 in einer Draufsicht auf deren Oberfläche. Die Trägervorrichtung 3 weist mehrere Substrataufnahmebereiche 34 zur Aufnahme jeweils eines flächigen, in dem Prozesskammerinnenraum 21 zu prozessierenden Substrat 4 auf. Die Substrataufnahmebereiches 34 sind hier in Form von Substratträgernestern ausgebildet, die in Reihen 40 und Spalten 50 angeordnet sind. Um die Substrataufnahmebereiche 34 erstreckt sich ein Außenrandbereich 33 der Trägervorrichtung 3. Auf dem Außenrandbereich 33 ist keine Aufnahme von Substraten 4 vorgesehen.
  • Der Außenrandbereich 33 weist mehrere Teilbereiche auf. In einem Kontaktbereich 331 des Außenrandbereiches 33 ist die Trägervorrichtung 3 im Prozess in Kontakt mit dem Oberteil der Prozesskammer 2, speziell mit der Seitenwand 24 der Prozesskammer 2 oder dem an der Seitenwand 24 angebrachten Halteabschnitt 91 des wenigstens einen Maskenelementes 9. In dem Kontaktbereich 331 erfolgt also per se keine Schichtabscheidung.
  • In einem Abdeckungsbereich 332, welcher sich von einer den Kontaktbereich 331 begrenzenden Außengrenze 333 eines Abscheidebereiches der Prozesskammer 2 in den Prozesskammerinnenraum 21 bis hin zu einer vor oder an dem Substrataufnahmebereich liegenden Abdeckungsgrenze 334 erstreckt, wird die Oberfläche der Trägervorrichtung 3 durch das wenigstens eine Maskenelement 9 abgedeckt.
  • In einem Restbereich 335 des Außenrandbereiches 33 ist dieser im Prozess nicht durch das wenigstens eine Maskenelement 9 vor Abscheidung geschützt.
  • Darüber hinaus gibt es noch zwischen den einzelnen Substrataufnahmebereichen 34, in denen jeweils ein Substrat 4 aufliegt, Trägervorrichtungsstege 336, die auch zu dem Außenrandbereich 33 zählen und die im Prozess nicht durch das wenigstens eine Maskenelement 9 vor Abscheidung geschützt sind.
  • Bei der Trägervorrichtung 3 beträgt die Summe der Oberfläche des Kontaktbereiches 331 und des Abdeckungsbereiches 332 mehr als 50 %, vorzugsweise mehr als 75 % besonders bevorzugt mehr als 85 % der Summe der Oberfläche des Restbereiches 335 und der Trägervorrichtungsstege 336.
  • 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1e mit zwei Prozesskammern 2 in einer gemeinsamen Vakuumkammer im Querschnitt. Diese Ausführungsform ist sehr kompakt und eignet sich bei kleineren Prozesskammern 2.
  • 8 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1f mit zwei Trägervorrichtungen 3 im Querschnitt. Auch diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihre Kompaktheit aus. Die beiden HF-Anschlüsse 18 einerseits und die beiden, den HF-Anschlüssen 18 gegenüber befindlichen Trägervorrichtungen 3, die Gegenelektroden zu den HF-Anschlüssen 18 darstellen, sind hier zwei, in der Substrattransportrichtung A nacheinander vorgesehene Parallelplattenanordnungen in dem einem Prozessmodul 1f vorgesehen.
  • 9 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prozessmoduls 1g mit vertikalem Aufbau im Querschnitt. Das Prozessmodul 1g weist mehrere, hier beispielhaft drei, übereinander angeordnete Prozesskammern 2 auf. Die Prozesskammern 2 sind von dem Prozessmodul 1g umschlossen. Der Prozesskammerumgebungsbereich 200 um die Prozesskammern 2 bzw. der Prozesskammerumgebungsbereich 200 des Prozessmoduls 1g, der die Prozesskammern 2 umschließt, ist durch einen separaten Evakuierungsanschluss 60 evakuierbar. Die Prozesskammern 2 sind selbst über eigene Gasanschlüsse 61 mit Prozessgas befüllbar und über eigene Evakuierungsanschlüsse 62 evakuierbar.
  • Die Prozesskammern 2 sind jeweils von unten durch eine Trägervorrichtung 3 gegenüber dem Prozesskammerumgebungsbereich 200 körperlich abschließbar. Dies geschieht dadurch, dass die Trägervorrichtungen 3 mittels einer Hubvorrichtung 70 vertikal, in der Schließrichtung B, zu der zugehörigen Prozesskammer 2 hin und von dieser weg verfahrbar sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Trägervorrichtungen 3 gemeinsam mit der Hubvorrichtung 70 nach oben und unten verfahrbar.
  • Die Prozesskammern 2 sind jeweils Plasmakammern, welche in ihrem Prozesskammerinnenraum 21 wenigstens eine als eine erste HF-Elektrode dienende Gasdusche aufweisen, wobei die Gasdusche mit der jeweiligen Trägervorrichtung 3 eine Parallelplattenanordnung ausbildet.
  • Auf den jeweiligen Trägervorrichtungen 3 liegen zu prozessierende Substrate 4 auf. Die Substrate 4 sind in Zeilen und Spalten auf der Trägervorrichtung 3 vorgesehen. Beispielsweise können die Substrate 4 in 8 Zeilen und 8 Spalten, in 7 Zeilen und 7 Spalten oder 6 Zeilen und 6 Spalten auf der Trägervorrichtung 3 liegen. Zahlreiche andere Varianten sind möglich. Um die Substrataufnahmebereiche, auf welchen sich die Substrate 4 auf der Trägervorrichtung 3 befinden, weist die Trägervorrichtung 3 einen Außenrandbereich 33 auf.
  • Die Trägervorrichtungen 3 sind in bestimmten vertikalen Abständen an der Hubvorrichtung 70 gehalten. Auch die Prozesskammern 2 sind vertikal gestapelt. Die Trägervorrichtungen 3 sind in dem Prozessmodul 1g in einer quer zu der Schließrichtung B verlaufenden Substrattransportrichtung A, die hier in die Bildebene hinein und aus dieser heraus verläuft, verfahr- oder verschiebbar. Dadurch können die Trägervorrichtungen 3 wie Zinken eines Kammes entlang der Substrattransportrichtung A zwischen die Prozesskammern 2 bewegt und aus diesen Zwischenräumen wieder heraus bewegt werden. Die Trägervorrichtungen 3 bilden somit mit den Prozesskammern 2 eine Kammstruktur, die vertikal als auch horizontal relativ zueinander bewegbar ist.
  • An den unteren Enden von Kammerwänden 24 der Prozesskammern 2 ist jeweils ein Maskenelement 9 in Form eines die jeweilige Prozesskammer 2 umlaufenden Maskenrahmens vorgesehen. Das Maskenelement 9 ist unten an der Seitenwand 24 der Prozesskammer 2 befestigt und ragt jeweils in den Prozesskammerinnenraum 21 der jeweiligen Prozesskammer 2 hinein. Das Maskenelement 9 bildet eine Abdeckmaske für einen Teil des Außenrandbereiches 33 der jeweiligen Trägervorrichtung 3 aus. Dabei wird wenigstens 50 %, vorzugsweise wenigstens 75 %, bevorzugt wenigstens 85 % der Oberfläche des Außenrandbereiches 33 durch das Maskenelement 9 so abgedeckt, dass dort keine oder nur eine minimale Schichtabscheidung stattfindet. Dabei wird unter „minimal“ nur höchstens 10 %, vorzugsweise höchsten 5 % der Schichtdicke, die zeitgleich auf den Substraten 4 abgeschieden wird, verstanden.
  • In dem Prozessmodul 1g befindet sich unter den Trägervorrichtungen 3 jeweils eine Temperierplatte 15. In dem Prozessmodul 1g wird beim Anheben und Absenken der jeweiligen Trägervorrichtung 3 auch die darunter befindliche Temperierplatte 15 angehoben bzw. abgesenkt. Zur Ausbildung und Funktion der Temperierplatte 15 wird auf obige Ausführungen verwiesen.
  • Zum Schließen der Prozesskammern 2 hebt die Hubvorrichtung 70 die Temperierplatten 15 gemeinsam gegen die Trägervorrichtungen 3. Die Temperierplatten 15 und die Trägervorrichtungen 3 dichten dann gemeinsam die Prozesskammern 2 ab, wobei die Trägervorrichtungen 3 jeweils zum Boden der Prozesskammern 2 werden.
  • 10 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage 10a mit zwei parallelen Prozessierungssträngen 11a, 12a für eine Beschichtung des wenigstens einen Substrates 4 auf dessen Substratvorderseite und dessen Substratrückseite in einer Draufsicht.
  • 11 zeigt schematisch eine andere Variante der erfindungsgemäßen Anlage 10b mit zwei parallelen Prozessierungssträngen 11b, 12b und aufgeteilter Intrinsicschichtabscheidung im zweiten Prozessierungsstrang 12b in einer Draufsicht.
  • 12 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage 10c mit zwei in Reihe nacheinander angeordneten Prozessierungssträngen 11c, 12c für eine Beschichtung des wenigstens einen Substrates 4 auf dessen Substratvorderseite und dessen Substratrückseite in einer Draufsicht.
  • 13 zeigt schematisch noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage 10d mit zwei in Reihe nacheinander angeordneten Prozessierungssträngen 11d, 12d und aufgeteilter Intrinsicschichtabscheidung im zweiten Prozessierungsstrang 12d in einer Draufsicht.
  • In jeder der Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d sind jeweils mindestens zwei Trägervorrichtungen 3 im Betrieb, das heißt, sie durchlaufen zeitgleich die Anlage 10a, 10b, 10c, 10d und sind dabei entweder in einem der Prozessmodule PM(i), PM(n) oder PM(p) für einen Schichtabscheideprozess, werden be- oder entladen oder werden innerhalb der Anlage 10a, 10b, 10c, 10d transportiert.
  • Die Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d sind auch als Inline-Anlagen bezeichenbare Durchlaufanlagen, bei welchen die Substrattransportrichtung A, A' die Durchlaufrichtung durch die Durchlaufanlage ist oder eines der Prozessmodule, von welchen mindestens das p-Dotierschichtabscheidemodul PM(p) wie eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prozessmodule 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g ausgebildet ist, ein Endmodul der Durchlaufanlage ist. Dabei wird erfindungsgemäß unter einem Endmodul ein Prozessmodul verstanden, in dem ein Prozess stattfindet. So kann in der Substrattransportrichtung A, A' nach dem Endmodul beispielsweise noch ein Entlademodul UM vorgesehen sein.
  • Die in den 10 bis 13 verwendeten Prozessmodule PM(n), PM(p) und PM(i) sind entweder wie eines der erfindungsgemäßen Prozessmodule 1a, 1b, 1c, 1d, 1f, 1g aufgebaut oder wie eines dieser Prozessmodule 1a, 1b, 1c, 1d, 1f, 1g ohne das Maskenelement 9.
  • Das Prozessmodul PM(n) ist ein Prozessmodul zur Abscheidung einer n-dotierten Schicht, vorzugsweise einer zur Solarzellenausbildung verwendeten n-dotierten, amorphen Siliziumschicht. Das Prozessmodul PM(p) ist ein Prozessmodul zur Abscheidung einer p-dotierten Schicht, vorzugsweise einer zur Solarzellenausbildung verwendeten p-dotierten, amorphen Siliziumschicht. Das Prozessmodul PM(i) ist ein Prozessmodul zur Abscheidung einer intrinsischen Schicht, vorzugsweise einer zur Solarzellenausbildung verwendeten intrinsischen amorphen Siliziumschicht.
  • Mit UM ist jeweils ein Entlademodul bezeichnet, mit LM ein Lademodul. Diese Module UM, LM ermögliche die Trennung und den Transport der Trägervorrichtungen 3 zwischen Atmosphäre und Vakuum.
  • Die Anlagen 10a und 10b aus den 10 und 11 weisen jeweils zwei parallel nebeneinander verlaufende und miteinander über eine Flipper- oder Umladeeinheit 19 gekoppelte Prozessierungsstränge 11a, 12a bzw. 11b, 12b auf.
  • Die Anlagen 10c und 10d aus den 12 und 13 weisen jeweils in einer Linie nacheinander verlaufende und miteinander über eine Flipper- oder Umladeeinheit 19 gekoppelte Prozessierungsstränge 11c, 12c bzw. 11d, 12d auf.
  • In der jeweiligen Flipper- oder Umladeeinheit 19 erfolgt normalerweise ein Drehen des wenigstens einen Substrates 4 um 180° oder ein Umladen des im ersten Prozessierungsstrang 11a, 11b, 11c, 11d auf seiner Vorderseite beschichteten wenigstens einen Substrates 4 auf eine andere Trägervorrichtung 3, sodass im zweiten Prozessierungsstrang 12a, 12b, 12c, 12d eine Rückseitenbeschichtung des wenigstens einen Substrates 4 vorgenommen werden kann.
  • Vor dem jeweils ersten Prozessierungsstrang 11a, 11b, 11c, 11d ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine Beladeeinrichtung 20 vorgesehen, auf der jeweils eine der Trägervorrichtungen 3 mit wenigstens einem Substrat 4 beladen wird.
  • Am Ende des jeweils zweiten Prozessierungsstranges 12a, 12b, 12c, 12d ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine Entladeeinrichtung 21 vorgesehen, in der von der Trägervorrichtung 3 das wenigstens eine, in den Prozessierungssträngen 11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c; 11d, 12d beschichtete Substrat 4 abgeladen wird.
  • Die in der Entladeeinrichtung 21 entladene Trägervorrichtung 3 kann in allen Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d auf einem bei den Anlagen 10a, 10b beispielsweise schematisch durch den Pfeil D gezeigten Transportweg direkt wieder der Beladeeinrichtung 20 zugeführt werden, ohne dass eine zwischenzeitliche Reinigung, wie eine Oberflächenschichtabätzung und/oder eine mechanische Oberflächenschichtentfernung, auf der Trägervorrichtung 3 erforderlich ist.
  • Im jeweils ersten Prozessierungsstrang 11a, 11b, 11c, 11d der Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d befinden sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen in Linie nacheinander ein Lademodul LM, ein Intrinsicschichtabscheidemodul PM(i), ein n-Dotierschichtabscheidemodul PM(n) und ein Entlademodul UM. Zwischen den Schichtabscheidemodulen PM(i) und PM(n), zwischen dem Lademodul LM und dem Intrinsicschichtabscheidemodul PM(i), zwischen dem n-Dotierschichtabscheidemodul PM(n) und dem Entlademodul UM als auch zwischen der jeweiligen Beladeeinrichtung 20 und dem Lademodul LM, zwischen dem Entlademodul UM und der Flipper- oder Umladeeinheit 19, zwischen der Flipper- oder Umladeeinheit 19 und dem Lademodul LM und zwischen dem Entlademodul UM und der Entladeeinrichtung 21 ist jeweils eine hermetisch verschließbare Modultür 22 vorgesehen.
  • Im jeweils zweiten Prozessierungsstrang 12a und 12c der Anlagen 10a und 10c befinden sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen in Linie nacheinander ein Lademodul LM, ein Intrinsicschichtabscheidemodul PM(i), ein p-Dotierschichtabscheidemodul PM(p) und ein Entlademodul UM.
  • Im jeweils zweiten Prozessierungsstrang 12b und 12d der Anlagen 10b und 10d befinden sich in den gezeigten Ausführungsbeispielen in Linie nacheinander ein Lademodul LM, zwei Intrinsicschichtabscheidemodule PM(i), ein p-Dotierschichtabscheidemodul (PM(p)) und ein Entlademodul UM.
  • Durch die Verwendung erfindungsgemäß ausgebildeter Prozessmodule können die Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d zeitgleich von wenigstens zwei Trägervorrichtungen 3 durchlaufen und/oder Schichtabscheidungen auf von den Trägervorrichtungen 3 getragenen Substraten 4 vorgenommen werden, ohne dass an den Trägervorrichtungen 3 zwischenzeitliche Reinigungen vorgenommen werden müssen. Dadurch ergeben sich deutlich weniger Vakuumunterbrechungen als bei bekannten Anlagen zur Schichtabscheidung für Solarzellen. Es ist ferner weniger Substrathandling notwendig, wodurch der Substratbruch reduziert werden kann. Zudem ist keine aufwändige Automation für ein ständiges Umladen zwischen den Prozessierungssträngen notwendig. Die Trägervorrichtungen 3 sind gleich nach dem Durchlaufen eines Prozessierungsstranges wieder einsatzbereit und können auf kurzem Weg dem nächsten Prozessierungsstrang zugeführt werden. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Anlagenkonzept einen Einsatz kleinerer Trägervorrichtungen 3 und Prozesskammern 2, bei gleichem Substratdurchsatz, wodurch die Anlagen variabler gestaltbar sind, weniger Aufstellfläche benötigen und Kosten gespart werden können.
  • In den Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d bestimmt der längste Prozessschritt die Taktzeit. Werden in den Anlagen 10a, 10b, 10c, 10d Schichtabscheidungen für die Herstellung von sogenannten Heterojunction-Solarzellen vorgenommen, ist sowohl auf der Vorderals auch auf der Rückseite der Substrate 4 eine Abscheidung einer intrinsischen amorphen Siliziumschicht notwendig. Die Schichtabscheidung einer solchen intrinsischen amorphen Siliziumschicht ist im Vergleich zur Abscheidung von n- oder p-dotierten amorphen Siliziumschichten, die auch zur Herstellung von Heterojunction-Solarzellen abgeschieden werden müssen, besonders langwierig. Der Prozessschritt zur Abscheidung der jeweiligen intrinsischen amorphen Siliziumschicht begrenzt daher die Taktzeit an der Anlage 10a, 10b, 10c, 10d. Daher wurde in den Anlagen 10b, 10c die Abscheidung der intrinsischen amorphen Siliziumschicht im zweiten Prozessierungsstrang 12b, 12d auf zwei Intrinsicschichtabscheidemodule PM(i) verteilt. Dadurch kann die Taktzeit im Vergleich zu den Anlagen 10a, 10c reduziert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012100927 A1 [0003, 0011]

Claims (17)

  1. Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) mit wenigstens einer von dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) umschlossenen, einen eigenen Evakuierungsanschluss aufweisenden Prozesskammer (2) mit einem Prozesskammerinnenraum (21) und wenigstens einer horizontal in dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) in wenigstens einer Substrattransportrichtung (A, A', A") bewegbaren flächigen Trägervorrichtung (3); wobei die Trägervorrichtung (3) wenigstens einen Substrataufnahmebereich (34) zur Aufnahme von wenigstens einem flächigen, in dem Prozesskammerinnenraum (21) zu prozessierenden Substrat (4) und einen seitlich an und/oder um den Substrataufnahmebereich (34) vorgesehenen Außenrandbereich (33), auf dem keine Aufnahme von Substraten (4) vorgesehen ist, aufweist; das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) ein Transportsystem (8) zum Hintransportieren der Trägervorrichtung (3) zu der Prozesskammer (2) und/oder zum Wegtransportieren der Trägervorrichtung (3) von der Prozesskammer (2) aufweist, wobei das Hin- und/oder Wegtransportieren in einer Transportebene (C) parallel zu einer horizontalen Ausdehnung der Prozesskammer (2) vorgesehen ist; die wenigstens eine Prozesskammer (2) durch die Trägervorrichtung (3) und/oder durch eine beim Hin- und Wegtransportieren der Trägervorrichtung (3) unter der Transportebene (C) vorgesehene Temperierplatte (15), deren Position jeweils in wenigstens einer Schließrichtung (B) quer zu der Substrattransportrichtung (A) veränderbar ist, gegenüber dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) körperlich abschließbar ist, wobei dann die wenigstens eine Trägervorrichtung (3) und/oder die Temperierplatte (15) einen Boden der wenigstens einen Prozesskammer (2) ausbildet; und die Prozesskammer (2) eine Plasmakammer ist, welche in dem Prozesskammerinnenraum (21) wenigstens eine als eine erste HF-Elektrode dienende Gasdusche (22) aufweist, wobei die Gasdusche (22) mit der Trägervorrichtung (3) eine Parallelplattenanordnung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Seitenwand (24) der wenigstens einen Prozesskammer (2), zwischen der Gasdusche (22) und der Trägervorrichtung (3) wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum (21) hinein ragendes Maskenelement (9) vorgesehen ist, das wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches (33) der Trägervorrichtung (3) abdeckt.
  2. Prozessmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Maskenelement (9) an einem unteren Rand (25) der wenigstens einen Seitenwand (24) der wenigstens einen Prozesskammer (2) vorgesehen ist.
  3. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Maskenelement (9) einen mit der wenigstens einen Seitenwand (24) der wenigstens einen Prozesskammer (2) verbundenen Halteabschnitt (91) aufweist, der eine größere Dicke als ein ausgehend von dem Halteabschnitt (91) in den Prozesskammerinnenraum (21) ragender Maskierungsabschnitt (92) des Maskenelementes (9) aufweist.
  4. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Maskenelement (9) einen Querschnitt in Form eines Winkels aufweist, wobei eine Außenseite (93) eines horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher einen Maskierungsabschnitt (92) des Maskenelementes (9) bildet, zur Auflage auf dem Außenrandbereich (33) der Trägervorrichtung (3) vorgesehen ist.
  5. Prozessmodul nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Maskenelement (9) einen Querschnitt in Form eines Winkels aufweist, wobei eine Innenseite (94) eines horizontal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher einen Maskierungsabschnitt (92) des Maskenelementes (9) bildet, zur Auflage auf dem Außenrandbereich (33) der Trägervorrichtung (3) und eine Innenseite (95) eines vertikal ausgerichteten Schenkels dieses Winkels, welcher einen Halteabschnitt (91) des Maskenelementes (9) bildet, zur Anlage an einem Seitenrand (35) der Trägervorrichtung (3) vorgesehen ist.
  6. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskenelement (9) ein sich in Umfangsrichtung der Prozesskammer (2) erstreckender Maskenrahmen ist.
  7. Prozessmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenrahmen wenigstens ein, gegenüber liegende Maskenrahmenabschnitte des Maskenrahmens quer verbindendes Querverbindungselement (96) aufweist.
  8. Prozessmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (3) im Bereich des wenigstens einen Querverbindungselementes (96) Innenrandbereich(e) aufweist, auf welchen keine Ablage des wenigstens einen Substrates (4) vorgesehen ist.
  9. Prozessmodul nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodul (1d) wenigstens eine in den Maskenrahmen einlegbare und/oder mit dem Maskenrahmen verbundene Substratmaske (17) zur Maskierung des wenigstens einen Substrates (4) aufweist.
  10. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägervorrichtung (3) und/oder der Temperierplatte (15) wenigstens ein permanentmagnetisches Maskierungselement (36) integriert ist.
  11. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dem Prozesskammerinnenraum (21) zugewandten Oberseite der Temperierplatte (15) wenigstens eine Kontur vorgesehen ist, in der wenigstens ein Gas führbar ist.
  12. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) als Modul einer Durchlaufanlage ausgebildet ist und die Substrattransportrichtung (A, A') die Durchlaufrichtung durch die Durchlaufanlage ist oder das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) ein Endmodul der Durchlaufanlage ist, das eine Öffnung zum An- und Abtransportieren von wenigstens einer Trägervorrichtung (3) aufweist, wobei es zwei Substrattransportrichtungen, nämlich eine Einbringrichtung und eine hierzu entgegengesetzte Entnahmerichtung, gibt, wobei die Bewegungsrichtung der Trägervorrichtung (3) bis zu der Prozesskammer (2) hin und nach der Bearbeitung von der Prozesskammer (2) weg in einer Durchlaufanlage die Durchlaufrichtung ist.
  13. Prozessmodul nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodul (1e) mehrere in horizontaler Substrattransportrichtung (A, A') nach- oder nebeneinander angeordnete Prozesskammern (2) aufweist.
  14. Prozessmodul nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodul (1g) mehrere, übereinander angeordnete Prozesskammern (2) aufweist, die mit in horizontaler Substrattransportrichtung (A") und in vertikaler Richtung relativ zu den Prozesskammern (2) bewegbaren Trägervorrichtungen (3) eine Kammstruktur ausbilden.
  15. Anlage (10a, 10b, 10c, 10d) mit wenigstens zwei parallel nebeneinander oder in einer Linie nacheinander verlaufenden und miteinander gekoppelten Prozessierungssträngen (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c; 11d, 12d), dadurch gekennzeichnet, dass ein erster dieser Prozessierungsstränge (11a, 11b, 11c, 11d) in einer Substrattransportrichtung (A) nacheinander angeordnet wenigstens ein Intrinsicschichtabscheidemodul (PM(i)) und wenigstens ein n-Dotierschichtabscheidemodul und ein zweiter dieser Prozessierungsstränge (12a, 12b, 12c, 12d) in einer Substrattransportrichtung (A, A') nacheinander angeordnet wenigstens ein Intrinsicschichtabscheidemodul (PM(i)) und wenigstens ein p-Dotierschichtabscheidemodul (PM(p)) aufweist, wobei die Intrinsicschichtabscheidemodule (PM(i)), das n-Dotierschichtabscheidemodul (PM(n)) und das p-Dotierschichtabscheidemodul (PM(p)) Prozessmodule (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) mit jeweils wenigstens einer von dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) umschlossenen, einen eigenen Evakuierungsanschluss aufweisenden Prozesskammer (2) mit einem Prozesskammerinnenraum (21) sind; wobei wenigstens zwei Trägervorrichtungen (3) in der jeweiligen Substrattransportrichtung (A, A', A") horizontal in dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) bewegbar sind, die Trägervorrichtungen (3) jeweils wenigstens einen Substrataufnahmebereich (34) zur Aufnahme von wenigstens einem flächigen, in dem Prozesskammerinnenraum (21) zu prozessierenden Substrat (4) und einen seitlich an und/oder um den Substrataufnahmebereich (34) vorgesehenen Außenrandbereich (33), auf dem keine Aufnahme von Substraten (4) vorgesehen ist, aufweisen; das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) ein Transportsystem (8) zum Hintransportieren der Trägervorrichtungen (3) zu der wenigstens einen Prozesskammer (2) und/oder zum Wegtransportieren der Trägervorrichtungen von der wenigstens einen Prozesskammer (2) aufweist, wobei das Hin- und/oder Wegtransportieren in einer Transportebene (C) parallel zu einer horizontalen Ausdehnung der wenigstens einen Prozesskammer (2) vorgesehen ist; die wenigstens eine Prozesskammer (2) durch jeweils eine der Trägervorrichtungen (3) und/oder durch jeweils eine beim Hin- und Wegtransportieren der jeweiligen Trägervorrichtung (3) unter der Transportebene (C) vorgesehene Temperierplatte (15), deren Position jeweils in wenigstens einer Schließrichtung (B) quer zu der jeweiligen Substrattransportrichtung (A, A', A") veränderbar ist, gegenüber dem Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) körperlich abschließbar ist, wobei dann die jeweilige Trägervorrichtung (3) und/oder die jeweilige Temperierplatte (15) einen Boden der wenigstens einen Prozesskammer (2) ausbildet; die wenigstens eine Prozesskammer (2) eine Plasmakammer ist, welche in dem Prozesskammerinnenraum (21) wenigstens eine als eine erste HF-Elektrode dienende Gasdusche (22) aufweist, wobei die Gasdusche (22) mit der jeweiligen Trägervorrichtung (3) eine Parallelplattenanordnung ausbildet, und wenigstens bei dem p-Dotierschichtabscheidemodul (PM(p)) an wenigstens einer Seitenwand (24) der wenigstens einen Prozesskammer (2), zwischen der Gasdusche (22) und der jeweiligen Trägervorrichtung (3) wenigstens ein in den Prozesskammerinnenraum (21) hinein ragendes Maskenelement (9) vorgesehen ist, das eine Abdeckmaske für wenigstens 50 % der Oberfläche des Außenrandbereiches (33) der jeweiligen Trägervorrichtung (3) ausbildet; und wobei jeweils in der jeweiligen Substrattransportrichtung (A, A', A") vor dem jeweiligen Intrinsicschichtabscheidemodul (PM(i)) ein Substratlademodul zum Beladen einer der Trägervorrichtungen (3) mit wenigstens einem der Substrate vorgesehen ist und in der Substrattransportrichtung (A, A', A") nach dem n-Dotierschichtabscheidemodul (PM(n)) und nach dem p-Dotierschichtabscheidemodul (PM(p)) jeweils ein Substratumlademodul zum Umladen wenigstens eines der Substrate von einer der Trägervorrichtungen (3) auf eine andere der Trägervorrichtungen (3) oder ein vertikales Drehen wenigstens eines der Substrate (4) um 180° vorgesehen ist.
  16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Prozessierungsstränge (11a, 12a; 11b, 12b; 11c, 12c; 11d, 12d) wenigstens zwei direkt nacheinander angeordnete Intrinsicschichtabscheidemodule (PM(i)) aufweist.
  17. Anlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) als Modul einer Durchlaufanlage ausgebildet ist und die jeweilige Substrattransportrichtung (A, A') die Durchlaufrichtung durch die Durchlaufanlage ist oder das Prozessmodul (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) ein Endmodul der Durchlaufanlage ist, das eine Öffnung zum An- und Abtransportieren der Trägervorrichtungen aufweist, wobei es dann zwei Substrattransportrichtungen, nämlich eine Einbringrichtung und eine hierzu entgegengesetzte Entnahmerichtung, gibt, wobei die Bewegungsrichtung der Trägervorrichtungen (3) bis zu der wenigstens einen Prozesskammer (2) hin und nach der Bearbeitung von der wenigstens einen Prozesskammer (2) weg in einer Durchlaufanlage die Durchlaufrichtung in dem jeweiligen Prozessierungsstrang ist.
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