DE202011000715U1

DE202011000715U1 - Groß ausgelegtes MOCVD-System für Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen

Info

Publication number: DE202011000715U1
Application number: DE202011000715U
Authority: DE
Original assignee: CM Manufacturing Inc
Current assignee: CM Manufacturing Inc
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-09-23
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: US20110230006A1; US8142521B2; CN202063993U

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Depositionskammer, die durch mehrere Seitenwände, eine Deckelgliedkonstruktion und eine Basisgliedkonstruktion umschlossen ist, wobei die Depositionskammer durch eine Traggliedkonstruktion getragen wird; eine Mischkammer, die über der Deckelgliedkonstruktion angeordnet ist und ausgestaltet ist, um zwei oder mehr Dampfarten entgegenzunehmen und einen Mischdampf zu bilden, wobei die Mischkammer mit der Depositionskammer über einen oder mehrere Einlässe durch die Deckelgliedkonstruktion verbunden ist; zwei Heizplatten, die auf der Basisgliedkonstruktion Seite an Seite angeordnet sind und getragen werden, zum Tragen und Erhitzen von zwei Substratpaneelen, wobei jedes im Wesentlichen dieselbe geometrische Form und denselben Oberflächeninhalt wie jede Heizplatte aufweist; eine Hebekonstruktion, die unter der Depositionskammer angeordnet ist und ausgestaltet ist, um die beiden Substratpaneele mittels mehrerer Stifte, die sowohl durch die Basisgliedkonstruktion als auch durch jede der beiden Heizplatten hindurchgeführt werden, bis zu einer vorgegebenen Position in der Depositionskammer anzuheben;...

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität vor der provisorischen US Patentanmeldung Nr. 61/318,750, die am 29. März 2010 eingereicht wurde, gemeinsam abgetreten wurde und hiermit in ihrer Gesamtheit diesem Dokument durch Bezugnahme für alle Zwecke eingegliedert wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Photovoltaiktechniken, insbesondere ein groß ausgelegtes System und Verfahren zum Herstellen von Dünnfilm-Phatovoltaikvorrichtungen mittels Kupferindiumdiselenid-Spezies (CIS), Kupferindiumgalliumdiselenid-Spezies (CIGS) sowie anderer Materialien vor. Die Erfindung kann angewandt werden, um ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungssystem (MOCVD-System) zum Abscheiden von Metalloxidmaterialien zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf groß ausgelegten Substratpaneelen zu implementieren.
Beim Prozess des Herstellens von Dünnfilmen des CIS- und/oder des CIGS-Typs ist man mit zahlreichen fertigungstechnischen Herausforderungen konfrontiert, beispielsweise dem Vergrößern der Fertigung auf große Substratpaneele und dem gleichzeitigen Aufrechterhalten der strukturellen Integrität der Substratmaterialien, dem Sicherstellen der Gleichmäßigkeit und Körnigkeit des Dünnfilmmaterials usw. Wenngleich sich herkömmliche Techniken in der Vergangenheit mit einigen dieser Probleme auseinandersetzten, sind diese dennoch oftmals unzulänglich. Daher ist es erstrebenswert, über verbesserte Systeme und Verfahren zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen zu verfügen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung stellt ein Verfahren und ein groß ausgelegtes chemisches Dampfphasenabscheidungssystem zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf der Basis von Kupferindiumdiselenid-Spezies (CIS), Kupferindiumgalliumdiselenid-Spezies (CIGS) und anderen Materialien bereit. Die Erfindung lässt sich auf Photovoltaikmodule, flexible Folien, Gebäude- oder Fensterglas, Automobilglas und für andere Materialien anwenden.
Diese Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen vor. Die Vorrichtung umfasst eine Depositionskammer, welche durch mehrere Seitenwände, eine Deckelgliedkonstruktion und eine Basisgliedkonstruktion umschlossen ist. Die Depositionskammer wird durch eine Traggliedkonstruktion getragen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Mischkammer, welche über der Deckelgliedkonstruktion angeordnet ist und ausgebildet ist, um zwei oder mehr Dampfarten entgegenzunehmen und einen Mischdampf zu bilden. Die Mischkammer ist über einen oder mehrere Einlässe durch die Deckelgliedkonstruktion mit der Depositionskammer verbunden. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zwei Heizplatten, die auf der Basisgliedkonstruktion Seite an Seite angeordnet sind und getragen werden, zum Tragen bzw. Erhitzen von zwei Substratpaneelen, die jeweils im Wesentlichen dieselbe geometrische Form und denselben Oberflächeninhalt wie jede Heizplatte aufweisen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Hebekonstruktion, die unter der Depositionskammer angeordnet ist und ausgebildet ist, um die beiden Substratpaneele durch Zuhilfenahme mehrerer Stifte, die sowohl durch die Basisgliedkonstruktion als auch durch die jeweilige der beiden Heizplatten hindurchgeführt werden, bis zu einer vorgegebenen Position in der Depositionskammer anzuheben. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Ventilbatterie, die mit der Depositionskammer über eine Auslassöffnung, die unter den beiden Heizplatten in einem mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, verbunden ist. Die Ventilbatterie verbindet die Depositionskammer über eine Vakuumvorleitung mit einem Pumpmodul.
Bei einer anderen konkreten Ausführungsform umfasst die Depositionskammer eine innere Schirmkonstruktion, die zusammengebaut ist aus einem ersten Teil, der befestigt ist, um die mehreren Seitenwände abzudecken, einem zweiten Teil, der um eine äußere Umfangskante der beiden Heizplatten herum einen Vorhang bildet, um Seitenbereiche zwischen den zwei Heizplatten und der Basisgliedkonstruktion abzudecken, einem dritten Teil, um einen mittleren Spalt zwischen den zwei Heizplatten abzudecken, und einem vierten Teil, der unter den beiden Heizplatten und über der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, um eine untere Fläche der beiden Heizplatten abzudecken. Darüber hinaus umfasst der zweite Teil der inneren Schirmkonstruktion mehrere Löcher zum Führen des stromabwärtigen Stroms des Mischdampfes über Umfangskanten der beiden Substratpaneele, derart, dass dieser in einen Raum unter dem vierten Teil hindurch tritt, ehe er durch das Pumpenmodul über die Auslassöffnung entfernt wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform sieht die Erfindung ein System zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen mittels chemischer Dampfphasenabscheidung vor. Das System umfasst ein Präkursorsubsystem zum Herstellen von einem oder mehreren Dämpfen. Das Präkursorsubsystem umfasst ferner ein erstes Zufuhrmodul zum Zuführen einer ersten Flüssigkeit, ein zweites Zufuhrmodul zum Zuführen einer zweiten Flüssigkeit und ein drittes Zufuhrmodul zum Zuführen einer Gasart. Ferner umfasst das Subsystem ein Bubblerregelmodul, umfassend einen ersten Bubbler und einen zweiten Bubbler, die ausgebildet sind, um die erste Flüssigkeit in einen ersten Dampf und die zweite Flüssigkeit in einen zweiten Dampf umzuwandeln, und ein Dosierventil zum Regeln des Vereinigens der Gasart mit dem zweiten Dampf, um einen dritten Dampf zu bilden. Darüber hinaus umfasst das System ein Prozesssubsystem, welches eine Mischkammer und eine Depositionskammer umfasst. Die Mischkammer ist mit dem Bubblerregelmodul verbunden, um den ersten Dampf und den dritten Dampf entgegenzunehmen und einen Dampfpräkursor zu bilden. Die Depositionskammer umfasst eine Deckelgliedkonstruktion, vier Seitenwände, eine in eine der vier Seitenwände eingebaute Tür, eine Basisgliedkonstruktion, eine Heizplatte, die auf der Basisgliedkonstruktion getragen wird, zum Tragen und Erhitzen eines oder mehrerer geformter Substrate und eine innere Schirmkonstruktion, die angeordnet ist, um mindestens die vier Seitenwände abzudecken und um äußere Umfangsseitenbereiche zwischen der Heizplatte und der Basisgliedkonstruktion herum einen Vorhang zu bilden. Die Deckelgliedkonstruktion ist mit der Mischkammer verbunden und ausgestaltet, um den Mischpräkursordampf nach unten in die Depositionskammer über dem darin angeordneten einen Substrat oder den darin angeordneten mehreren geformten Substraten zuzuführen. Die Heizplatten sind ausgestaltet, um zu ermöglichen, dass mehrere Hebestifte durch die Heizplatte hindurch treten können und das eine oder die mehreren geformten Substrate anheben. Die innere Schirmkonstruktion weist mehrere Gasstromkanäle um äußere Umfangsseitenbereiche zwischen der Heizplatte und der Basisgliedkonstruktion herum auf. Das System umfasst auch ein Ventilbatteriemodul, das über eine Auslassöffnung, die unter der Heizplatte in einem mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, mit der Depositionskammer verbunden ist. Das Ventilbatteriemodul umfasst eine Rohrleitung. Ferner umfasst das System ein Pumpenmodul, welches mit der Rohrleitung verbunden ist. Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst die innere Schirmkonstruktion ferner eine Isolationsplatte, die angeordnet ist, um eine untere Fläche der Heizplatte abzudecken und einen Hohlraum zu bilden, der mit der Auslassöffnung in der Basisgliedkonstruktion verbunden ist, wodurch ein stromabwärtiger Strom des Mischpräkursordampfes herbeigeführt wird, um durch die mehreren Gasstromkanäle in den Hohlraum zu treten, ehe er über die Auslassöffnung ausgepumpt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verwenden von Dampfabscheidung für die Herstellung von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen vor. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Depositionskammer, die mit einer Mischkammer verbunden ist, zum Durchführen von Dampfabscheidung. Die Depositionskammer umfasst ein oberes Deckelglied, das mit der Mischkammer verbunden ist, ein unteres Basisglied, das mit dem oberen Deckelglied durch eine Reihe von Seitengliedern verbunden ist, eine Heizplatte, die unter dem oberen Deckelglied angeordnet ist und derart ausgestaltet ist, dass ihre Umfangskanten durch eine Rahmenkonstruktion auf dem unteren Basisglied getragen werden. Die Mischkammer ist ausgestaltet, um einen Mischpräkursordampf herzustellen. Den mehreren Durchführungskonstruktionen werden jeweils mehrere Hebestifte zugeführt, die ausgestaltet sind, um sich vertikal von einer tiefen Position unter der Heizplatte bis hin zu einer hohen Position über der Heizplatte zu bewegen. Ferner umfasst das Verfahren das Anordnen von einem oder mehreren Substratpaneelen mit einem Formfaktor von bis zu 165 × 65 cm, zunächst an der Oberseite der mehreren Hebestifte in der hohen Position, dann jeweils auf einem oder mehreren Oberflächenbereichen der Heizplatte, wenn die mehreren Hebestifte in die tiefe Position abgesenkt werden. Die Heizplatte umfasst ein oder mehrere eingebettete Rohre, die jeweils unter dem einen oder den mehreren Oberflächenbereichen verlegt sind und mit einem Fluid von einer oder mehreren Wärmequellen zum Erhitzen des einen oder der mehreren Substratpaneele auf einen vorgegebenen Temperaturbereich im Wesentlichen einheitlich über das gesamte Substratpaneel versorgt werden. Ferner umfasst das Verfahren das Ausgestalten der oberen Deckelkammer mit einem Brausekopfverteiler zum Abgeben des Mischpräkursordampfs in einem stetigen Abwärtsstrom über das eine oder die mehreren Substratpaneele. Der Mischpräkursordampf wird zum Teil in einen festen Film umgewandelt, der auf das eine oder die mehreren Substratpaneele abgeschieden wird, und bildet teilweise einen stramabwärtigen Strom, der über die Umfangskanten der Heizplatte strömt. Ferner umfasst das Verfahren das Anordnen einer entfernbaren Schirmkonstruktion in der Depositionskammer. Die entfernbare Schirmkonstruktion umfasst mindestens einen ersten Teil, um jedes der Anzahl von Seitengliedern abzudecken, einen zweiten Teil, um eine untere Fläche der Heizplatte abzudecken, und einen dritten Teil, um äußere Seitenbereiche der Heizplatte über dem unteren Basisglied abzudecken. Der dritte Teil umfasst eine Anzahl von Löchern zum mindestens teilweisen Führen des stromabwärtigen Stroms, um in einen Raum zwischen dem zweiten Teil und dem unteren Basisglied zu treten. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Verbinden eines Pumpenmoduls mit der Depositionskammer über eine Auslassöffnung in einem mittigen Bereich des unteren Basisglieds, um den Abwärtsstrom in dem Raum unter der Heizplatte mindestens teilweise zu entfernen und einen vorgegebenen Druckbereich in der Depositionskammer aufrecht zu erhalten.
Wie zu erkennen ist, bietet die vorliegende Erfindung zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Techniken. Unter anderem sind die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung kompatibel, jedoch von herkömmlichen Systemen maßstäblich verändert, was die wirtschaftliche Implementierung herkömmlicher chemischer Dampfabscheidung für Anwendungen zum Abscheiden dünner Filme im Wesentlichen gleichmäßig auf einem großen Oberflächenbereich von Glassubstraten mit verschiedenen Abmessungen bis 165 cm ermöglicht. Bei verschiedenen Ausführungsformen wurde offenbart, dass die Vorrichtungen und Konstruktionen in Zusammenhang mit der Zufuhr flüssiger Chemikalien, der Zufuhr von Datiergas und der Dampferzeugung, dem Mischen von Dampf, um Präkursoren herzustellen, der Präkursordampfzufuhr, der Temperaturregelung für Präkursoren und Substrat sowie dem Handhaben des groß ausgelegten Substrats mit struktureller Integrität gegenüber den herkömmlichen Techniken verschiedene Vorteile bieten. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Präkursordampfzufuhr in einem Deckelglied implementiert, welches ausgestaltet ist, um den Dampf im Wesentlichen gleichmäßig und stetig in einem Abwärtsstrom über die Substratoberfläche zu verteilen. Der Depositionskammer wird eine innere Schirmkonstruktion hinzugefügt, die ausgestaltet ist, um beinahe alle inneren Oberflächen abzudecken, mit Ausnahme einer Anzahl von Kanälen in einer Rahmenkonstruktion um alle äußeren Seitenbereiche der Heizplatten über einem Basisglied herum. Die Kanäle führen den Abwärtsstrom des Dampfes, welcher seitlich über die Oberfläche der Substrate und über die äußeren Seitenbereiche strömt. Ferner wird der stromabwärtige Strom derart geführt, dass er durch die Schirmkonstruktion hindurch zu einer Auslassöffnung tritt, die unter den Heizplatten in einem mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion vorgesehen ist, wobei die Auslassöffnung über eine Ventilbatterie mit einem Pumpenmodul verbunden ist, um den Dampfrest zu entfernen. Dieses Strömungsmuster verbessert die Gleichmäßigkeit der abgeschiedenen Films auf den Substraten mit einem großen Formfaktor von 165×65 cm oder dergleichen erheblich. Beispielsweise wird die qualitativ hochwertige und kostengünstige groß ausgelegte Herstellung von Dünnschicht-Photovoltaikpaneelen direkt auf besonders großen Glassubstraten mit einer Gesamteffizienz von mehr als 11% realisiert. Dazu kommen auch noch andere Vorteile.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer metallorganischen chemischen Dampfphasenabscheidungsprozesskammer.
2 ist eine andere perspektivische Ansicht der metallorganischen chemischen Dampfphasenabscheidungsprozesskammer.
3 ist eine Draufsicht einer Substrattragplatte, die in einer Depositionskammer angeordnet ist.
4 ist eine Unteransicht und eine Schnittansicht (B-B) einer Diffusorkonstruktion, welche einer Deckelkonstruktion zugeordnet ist.
5 ist eine Seitenansicht der Depositionskammer.
6 ist eine Schnittansicht (A-A) der Depositionskammer aus 5.
6A ist eine Schnittansicht (A-A) eines vergrößerten Abschnitts der Depositionskammer aus 6.
7 ist ein vereinfachtes Schema, welches ein System zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen darstellt.
8A zeigt ein Bubblerregelmodul des Systems zum Erzeugen von Dämpfen aus flüssigen Chemikalien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8B zeigt ein Prozessmodul des Systems.
8C zeigt ein Ventilbatteriemodul des Systems zum Regeln des Vakuumzustands des Prozessmoduls aus 8B.
9A zeigt ein erstes Zufuhrmodul zum Zuführen einer ersten Flüssigkeit.
9B zeigt ein zweites Zufuhrmodul zum Zuführen einer zweiten Flüssigkeit.
9C zeigt ein drittes Zufuhrmodul zum Zuführen einer Gasart.
10 zeigt ein MOCVD-System zum Herstellen von groß ausgelegten Dünnfilm-Photovoltaikpaneelen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht einer metallorganischen chemischen Dampfphasenabscheidungsprozesskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, wird eine Prozesskammer 1000 zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen mittels chemischer Dampfphasenabscheidungstechnik bereitgestellt, wenngleich sie für viele andere Vorrichtungen auf Substratpaneelen mit großen Formfaktoren angewandt werden kann. Die Prozesskammer 1000 umfasst eine Depositionskammer 1100 und eine Mischkammer 1200. Die Mischkammer 1200 ist ausgestaltet, um mehrere Gase zu mischen, um ein Mischgas oder Mischdampfmaterial herzustellen, welches zum Durchführen der Dampfphasenabscheidung in der Depositionskammer 1100 erforderlich ist. Die Mischkammer 1200 ist über der Depositionskammer 1100 angeordnet, wobei diese über mehrere Rohre 1201 miteinander verbunden sind. Die Depositionskammer 1100 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form auf und wird an ihren vier Ecken durch ein Tragglied 1300 getragen. Die Kammer ist derart ausgebildet, dass sie eine ausreichend große Seitenabmessung aufweist, die in der Lage ist, ein oder mehrere große Substrate aufzunehmen. Mehr Details der Innenkonstruktion der Depositionskammer 1100 werden an späterer Stelle beschrieben. Bei einer Ausführungsform umfasst die Mischkammer 1200 zwei oder mehr Gaseinlässe 1205 zum Entgegennehmen von vorgegebenem Gas oder vorgegebenen Dampfchemikalien und mm Bilden eines Mischdampfmaterials darin. Eine Messvorrichtung 1208 ist bei der Mischkammer 1200 angebracht, um den Druck des Mischdampfmaterials, welches der Depositionskammer 1100 über mehrere Auslassrohre 1201 zugeführt werden soll, zu überwachen. Bei einer konkreten Ausführungsform sind vier derartige, zwischen der Mischkammer 1200 und der Depositionskammer 1100 verbundene Auslassrohre 1201 vorgesehen, welche als Gaseinlässe für die Depositionskammer 1100 dienen. Jeder der (der Depositionskammer zugeordneten) Gaseinlässe 1201 ist durch eine Deckelgliedkonstruktion 1110 eingeführt, um das Mischdampfmaterial an einem vorgegebenen Ort in die Depositionskammer 1100 einzubringen, der zur erheblich gleichmäßigeren Abscheidung auf ein oder mehrere darin angeordnete Substrate bestimmt ist.
Bei einer konkreten Ausführungsform dient die Prozesskammer zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen unter Zuhilfenahme einer chemischen Dampfphasenabscheidungstechnik, wobei die Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf großen Glassubstratpaneelen ausgebildet werden. Die Depositionskammer 1100 ist aus geschweißten Aluminiumrahmen mit vier Seitenwänden oder Seitengliedkonstruktionen hergestellt. Mindestens eine Seitenwand ist als geflanschte Vakuumtür 1120 ausgestaltet. Die Tür 1120 kann durch ein oder mehrere mechanische Betätigungsglieder 1125 gesteuert werden. Bei einer Ausführungsform sind die mechanischen Betätigungsglieder 1125 Luftstromaktoren. Durch Einstellen des Durchsatzes von stark komprimierter Luft sind die Betätigungsglieder 1125 in der Lage, die Tür 1120 nach oben und nach unten gleiten zu lassen, um die Tür zu schließen bzw. um diese zu öffnen. In einer offenen Position wird eine Türöffnung 1121 mit langer Länge und schmaler Breite freigelegt. In einer geschlossenen Position verschließt die Tür die Türöffnung, um die Kammer in einem Vakuumzustand zu halten. Wenn die Tür 1120 geöffnet ist, können Substratpaneele in die Depositionskammer 1110 eingebracht bzw. aus dieser ausgetragen werden. Daher ist die Länge der Türöffnung 1121 mindestens breiter als die kombinierte Breite eines oder mehrerer Substrate. Bei einer Implementierung kann ein Paar von Glassubstratpaneelen mit einem rechteckigen Formfaktor von 65 cm × 165 cm in einer Seite-an-Seite-Anordnung durch die Türöffnung 1121 in die Depositionskammer 1100 eingebracht werden.
2 ist eine andere perspektivische Ansicht der metallorganischen chemischen Dampfphasenabscheidungsprozesskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, ist die Unterseite einer Basisgliedkonstruktion 1140 der Prozesskammer 1000 dargestellt. Darüber hinaus ist eine Hebekonstruktion 1400 über mehrere Hebestifte 1430 direkt mit der Basisgliedkonstruktion 1140 verbunden. Ein Ende jedes der Hebestifte 1430 ist an einem Glied der Hebekonstruktion befestigt und ausgerichtet, um in eine Durchführung 1420 eingeführt zu werden. Die Durchführung 1420 ist mit einer vakuumdichten Flanschkonstruktion durch die Basisgliedkonstruktion 1140 gebaut, welche ermöglicht, dass der Hebestift 1430 vollständig durch die Basisgliedkonstruktion 1140 in die Vakuumkammer 1100 eindringt. Die Hebekonstruktion 1400 wird durch Druckluftströme von mehreren Betätigungsgliedern 1410 angehoben oder in der Schwebe gehalten. Durch getrenntes und zusammenhängendes Einstellen des Luftdurchsatzes jedes der vier Betätigungsglieder 1410, welche an den vier Traggliedern 1300 befestigt sind, kann die gesamte Hebekonstruktion 1400 vertikal abgesenkt oder angehoben werden. Dementsprechend werden alle Hebestifte 1430 in den Durchführungen 1420 nach unten oder nach oben bewegt. Konkret können diese Hebestifte 1430 nach oben bewegt werden, derart, dass ihre offenen Enden die untere Fläche des eingebrachten Substrats (hier nicht sichtbar) erreichen und das Substrat in der Kammer 1100 weiter bis auf eine bestimmte Höhe anheben. Da die Vorrichtung ausgebildet ist, um groß ausgelegte Substratpaneele zu handhaben, wird eine Vielzahl von Hebestiften 1430 an mehreren geeigneten Orten verwendet, um für gesichertes Heben zu sorgen. Bei einem Beispiel werden acht Hebestifte 1430 zum Heben eines Substrats von rechteckiger Form mit einem Formfaktor von 65 cm × 165 cm oder einer größeren Größe verwendet. Ausführlichere Beschreibungen betreffend das Tragen, das Heben und das Einbringen/Austragen von Substratpaneelen gehen aus nachstehenden Abschnitten hervor.
Auf 2 Bezug nehmend umfasst die Prozesskammer 1000 auch ein Ventilbatteriemodul 1500, welches unter der Basisgliedkonstruktion 1140 angeordnet ist. Das Ventilbatteriemodul 1500 umfasst mehrere Überwachungsvorrichtungen, die über eine Auslassöffnung 1145, welche in der Basisgliedkonstruktion eingebaut ist, zum Verbinden eines Innenraums der Depositionskammer 1100 mit einem Pumpmodul (nicht dargestellt), angeordnet sind. Ein Endanschluss des Ventilbatteriemoduls 1500 ist über einen mittigen Flansch, der bei der Auslassöffnung 1145 an der Basisgliedkonstruktion 1140 angebracht ist, direkt mit der Depositionskammer 1100 verbunden. Zugleich ist der andere Endanschluss des Ventilbatteriemoduls 1500 mit einer Vakuumvorleitung 1510 verbunden, welche an ein Pumpmodul (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Das Ventilbatteriemodul 1500 sorgt für mehrstufige Pumpregelung, Druckregelung, Dichtheitsprüfung und andere Funktionen.
3 ist eine Draufsicht einer Substrattragplatte, die in einer Depositionskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Bei einer Ausführungsform ist die Depositionskammer zum Einbringen von zwei oder mehr rechteckigen Substratpaneelen ausgebildet. Wie dargestellt ist, umfasst die Depositionskammer 1100 eine oder mehrere Platten 1600, die mit ihrer Basisgliedkonstruktion 1140 verbunden sind, um jeweils die geformten Substratpaneele zu tragen. Bei einer konkreten Ausführungsform sind die einen oder mehreren Platten 1600 auch Heizplatten zum Erhitzen jedweder darauf getragenen Substratpaneele. Bei einer Implementierung sind zwei Heizplatten 1600 von rechteckiger Gestalt Seite an Seite (in 3 links und rechts) angeordnet und ausgestaltet, um jeweils zwei rechteckig ausgebildete Substratpaneele 1700 zu tragen. Beispielsweise weist jedes der beiden Substratpaneele einen Formfaktor von 165 cm × 65 cm oder größer auf. Bei einer Ausführungsform umfasst jede der Heizplatten 1600 ein oder mehrere Heizelemente zum direkten Erhitzen des Substrats durch Wärmeleitung. Die Heizelemente sind in die Heizplatte 1600 eingebettet und umfassen ein erstes Heizrohr 1621 und ein zweites Heizrohr 1623 für jede der Heizplatten 1600. Beide Heizrohre 1621 und 1623 können mit einer strömenden Flüssigkeit, beispielsweise mit Silikonöl, gefüllt werden, um Wärmeenergie von einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) auf die Heizplatten 1600 und in weiterer Folge auf die Substrate selbst zu übertragen. Bei einer konkreten Ausführungsform verläuft der Strömungsweg des ersten Heizrohres 1621 hauptsächlich rund um einen äußeren Grenzbereich der Heizplatten 1600, während der Strömungsweg des zweiten Heizrohres 1623 im Wesentlichen um den mittigen Abschnitt herum verläuft. Wenn die beiden Heizplatten Seite an Seite angeordnet sind, sind die entsprechenden ersten Heizrohre 1621 und die entsprechenden zweiten Heizrohre 1623 in einer symmetrischen Konfiguration um deren Grenze angeordnet. Tatsächlich ist die Auslegungskonfiguration der beiden Heizrohre 1621 und 1623, die in jede Heizplatte eingebettet sind, auf der Grundlage der oben genannten symmetrischen Zweiplattenposition ausgebildet, um für im Wesentlichen gleichmäßiges Erhitzen des auf die jeweilige Heizplatte aufgegebenen Substrats zu sorgen. Das strömende Öl wird unabhängig von dem Wärmetauscher in die Strömungswege der Rohre 1621 und 1623 durch eine Strömungskonstruktion 1620 zugeführt, welche einen Einlass und einen Auslass für jedes der Rohre 1621 und 1623 umfasst. Wie in 3 dargestellt ist, ist die Strömungskonstruktion 1620 nahe dem mittigen Bereich jeder der Heizplatten 1600 angeordnet. Da beide Heizrohre 1621 und 1623 geeignet in einer entsprechenden, jeder der Heizplatten 1600 zugeordneten Auslegungsanordnung verteilt sind, können zwei Substratpaneele 1700, die Seite an Seite auf die entsprechenden zwei Heizplatten aufgegeben werden, mittels Wärmeleitung erhitzt werden, wobei eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung über gesamte Oberflächenbereiche der beiden Substratpaneele aufrechterhalten werden kann.
Wie ebenfalls in 3 dargestellt ist, umfasst jede der Heizplatten 1600 mehrere Durchgangslöcher 1610. Diese Durchgangslöcher 1610 sind ausgerichtet, um die entsprechenden Hebestifte 1430 durchtreten zu lassen. Tatsächlich sollen diese Hebestifte 1430 verwendet werden, um das eingebrachte Substrat 1700 von den Heizplatten 1600 zu lösen und um das Substrat weiter bis auf eine hohe Position über einer oberen Fläche der Heizplatten 1600 anzuheben, so dass das Substrat durch einen Verladearm aufgenommen werden kann. Bei einer Ausführungsform sind für jede Heizplatte 1600 acht derartige Stiftlöcher 1610 vorgesehen, welche dementsprechend acht Hebestifte 1430 durchtreten lassen. 3 zeigt auch eine Seitentürkonstruktion 1120, die mit einer Seitenwand der Depositionskammer 1100 verbunden ist. Bei einer konkreten Ausführungsform können durch diese Seitentürkonstruktion 1120 zwei rechteckige Substratpaneele 1700 eingebracht und ausgetragen werden. Jedes dieser beiden Substratpaneele 1700 liegt zunächst auf den acht Hebestiften 1430 auf und ruht dann direkt auf der oberen Fläche der Heizplatte 1600, wenn die Hebestifte in eine tiefe Position unter der Heizplatte bewegt werden. An der entgegengesetzten Seitenwand sind eine Druckmessvorrichtung 1108 und eine Dichtheitsprüfvorrichtung 1109 jeweils mit der Depositionskammer 1100 verbunden.
4 ist eine Unteransicht und eine Schnittansicht (B-B) einer Diffusorkonstruktion, welche einer Deckelgliedkonstruktion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Wie dargestellt ist, weist diese Diffusorkonstruktion 1111 einen untiefen U-förmigen Querschnitt auf, der eine Diffusorplatte 1112 an dem Baden und einen Kantentragrahmen 1119 an seinem Umfang umfasst. Wenn die Diffusorkonstruktion 1111 an der Deckelgliedkonstruktion (1110 in 1) befestigt ist, bildet sie zwischen einer unteren Oberfläche der Deckelgliedkonstruktion 1110 und einer Innenfläche der Diffusorplatte 1112 einen Hohlraum. Gas oder Dampfmaterial, welches aus der Mischkammer 1200 kommt, kann in dem Hohlraum verweilen, ehe es weiter nach unten zu der Depositionskammer 1100 diffundiert wird. Die Diffusorplatte 1112 umfasst eine Dicke von etwa einem Viertelinch und mehrere Brausekopflöcher darin, ähnlich einem Brausekopf, um das Mischdampfmaterial gleichmäßig nach unten zu verteilen. Um die Temperatur des Mischdampfmaterials während des Hindurchtretens durch die mehreren Brausekopflöcher zu regeln, ist ein Kühlkanal 1116 an der Fläche der Diffusorplatte 1112 befestigt und verläuft hin und her, um die Diffusorplatte 1112 im Wesentlichen gleichmäßig zu kühlen. Bei einer konkreten Ausführungsform verwendet der Kühlkanal 1116 Wasser, welches durch einen Einlass 1115 und aus zwei Rückführausgängen 1117 strömt. Das strömende Wasser wird durch einen Wärmetauschersatz, der außerhalb der Prozesskammer 1000 angeordnet ist, geregelt. Für höheren Wartungskomfort ist der Kühlkanal 1116 an einer Außenfläche der Diffusorplatte 1112 befestigt, wenngleich dieser an einer inneren Fläche befestigt werden kann.
5 ist eine Seitenansicht der Depositionskammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Weitere Details der in 1 dargestellten Depositionskammer 1100 werden aus einem der Seitentürkonstruktion 1120 zugewandten Winkel dargestellt. Wie dargestellt ist, befindet sich die Seitentürkonstruktion 1120 im offenen Zustand, wobei sie durch die Türbetätigungsglieder 1125 abgesenkt wurde. Die Türöffnung 1121 gewährt zum Teil einen Einblick in das Innere der Depositionskammer 1100, einschließlich der rückseitigen Wand. Die Seitenansicht zeigt auch mehrere Hebestifte 1430, wobei jeder mit einem Ende an der Hebekonstruktion 1400 befestigt ist und durch die Substratheizplatte 1600 hindurchgeführt wird. Die anderen Enden dieser Hebestifte 1430 sind geöffnet und werden verwendet, um die Substratpaneele 1700 anzuheben, wenn die Stifte hochbewegt werden. Wie dargestellt ist, werden zwei Substrate 1700 bis auf eine bestimmte Höhe angehoben, wobei ein Freiraum unter den Substratpaneelen 1700 zurückbleibt, damit eine Substratverladeeinrichtung (nicht dargestellt) in diesen hinein gleiten und die Substratpaneele 1700 durch die Türöffnung 1121 austragen kann. Bei einer Implementierung können die Substrate 1700 etwa 1,5 bis 2 Inch über die Heizplatte 1600 angehoben werden. Durch die Türöffnung 1121 kann man auch ein Sichtfenster 1131 und ein oder mehrere Überwachungsanschlüsse 1133, die an der rückseitigen Wand angeordnet sind, sehen.
6 ist eine Schnittsansicht (A-A) der Depositionskammer aus 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, zeigt eine Querschnittansicht der Deckelgliedkonstruktion 1110 zwei Gaseinlässe 1201, welche durch den Deckel mit der Depositionskammer 1100 verbunden sind. Die Gaseinlässe 1201 kommunizieren zwischen der Mischkammer 1200 oben (siehe 1) und der Depositionskammer 1100 unten. Bei einer konkreten Ausführungsform sind vier Gaseinlässe 1201 in die gesamte Deckelgliedkonstruktion 1110 eingebaut. Die Position jedes Gaseinlasses 1201 wurde geeignet ausgewählt, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Dampfphasenabscheidung über eine breite Fläche des Substrats vorzusehen. Beispielsweise ist ein Gaseinlass im Wesentlichen über einer mittigen Position von einer Hälfte eines Substratpaneels in dessen eingebrachter Position in der Depositionskammer 1100 angeordnet. Darüber hinaus ist unter dem Gaseinlass 1201 eine Verteilerplatte 1113 für die verbesserte gleichmäßige Zufuhr des Mischdampfmaterials zum Durchführen der Gasphasenabscheidung befestigt. Die Verteilerplatte 1113 weist eine Scheibenform und einen dünnen Raumbereich zwischen ihrer oberen Fläche und der unteren Fläche des Deckelrahmens auf, um zu ermöglichen, dass sich das einströmende Dampfmaterial seitlich ausbreiten kann. Die Verteilerplatte 1113 umfasst vier Ausgangslöcher, die nahe einer Umfangskante angeordnet sind, um das Mischdampfmaterial weiter nach unten zu verteilen. Bei einer Ausführungsform ist jedes der vier Ausgangslöcher ausgestaltet, um mit einem zusätzlichen Gasdiffundierelement 1114 bestückt zu werden. Das Gasdiffundierelement 1114 weist die Form eines Ausgussfilters auf, welcher mehrere winzige Löcher rund um seinen Körper umfasst, der sich über die untere Fläche der Verteilerplatte 1113 hinaus erstreckt. Durch die mehreren winzigen Löcher wird das einströmende Gas oder der einströmende Dampf wirksam in einen Hohlraum 1118 verteilt, der durch eine untiefe U-förmige Diffusorkonstruktion 1111 gebildet wird. Bei einer konkreten Ausführungsform sind vier derartige Verteilerplatten 1113 jeweils unter einem der Deckelkonstruktion 1110 zugeordneten Gaseinlass angeordnet. Der Hohlraum 1118 kann eine Gasmenge zwischen den vier Verteilerplatten 1311 und einer Diffusorplatte 1112, die in einem räumlichen Abstand unter dem Deckelgliedkörper 1110 an einem Boden der untiefen U-förmigen Diffusorkonstruktion 1111 angeordnet ist, aufnehmen. Die Diffusorplatte 1112 enthält mehrere kleine Brausekopflöcher (hier nicht sichtbar), welche über die gesamte Fläche davon verteilt sind, um zu ermöglichen, dass das Gas oder Dampfmaterial weiter nach unten durchtreten kann, um auf die Substrate 1700, die unter der Diffusorplatte eingebracht wurden, abgeschieden zu werden.
6 zeigt ferner zusätzliche Details der Heizplatte 1600, welche mit der Basisgliedkonstruktion 1140 der Depositionskammer 1100 verbunden ist. Mehrere Hebestifte 1430 sind in deren oberer Position in einen Hohlraum 1129 über der Heizplatte 1600 durch entsprechende Löcher hindurch ausgefahren dargestellt, vorausgesetzt, dass kein Substratpaneel eingebracht wurde. Diese ”obere” Position befindet sich nahe der Mitte des Hohlraums 1129, der zwischen der Diffusorplatte 1112 und der Heizplatte 1600 in der Depositionskammer 1100 vorgesehen ist. Bei einer Implementierung ist die ”obere” Position etwa 1,8 Inch über der Heizplatte 1600 und schafft einen Abstand zwischen einem Substrat (falls eingebracht), das durch diese Stifte angehoben wird, und der Heizplatte 1600. Der Abstand ermöglicht, eine Substratverladeeinrichtung (nicht dargestellt) zum Einbringen oder Austragen des Substrats von der Türöffnung 1121 (siehe 5) in die Depositionskammer einzuführen.
Die Hebestifte 1430 werden in entsprechenden Vakuumflanschdurchführungen 1420 zugeführt, welche durch die Basisgliedkonstruktion 1140 und die Substrattragplatte 1600 hindurch vorgesehen sind. Ein Ende jedes der Hebestifte 1430 ist fest mit einer Heberahmenkonstruktion 1400 verbunden. Bei einer Ausführungsform sind insgesamt 16 Hebestifte geeignet angeordnet, so dass zwei Seite an Seite eingebrachte Substratpaneele mit einem großen Formfaktor von 65 cm (Breite) × 165 cm (Länge) jeweils durch 8 Hebestifte angehoben werden können. In der in 6 dargestellten Querschnittansicht sind lediglich 4 derartige Hebestifte sichtbar. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Hebeprozess durch Anheben oder Absenken der Hebekonstruktion 1400 realisiert, was durch Einstellen des Durchsatzes der Luftstromaktoren 1410, die an dem Kammertragglied 1300 angebracht sind, gesteuert wird. Mit der geeigneten Einstellung des Luftdurchsatzes kann die Hebekonstruktion 1400 um einen vorgegebenen Verlagerungsweg angehoben oder abgesenkt werden. Dementsprechend werden die Hebestifte 1430 um denselben Verlagerungsweg hoch bewegt, bis die Substratpaneele (in dieser Figur nicht dargestellt) auf eine bestimmte Höhe in dem Hohlraum 1129 angehoben wurden. Das Substrat kann abgesenkt werden, bis es auf der Heizplatte 1600 aufliegt, wenn die Hebekonstruktion 1400 weit genug nach unten fährt, um alle Hebestifte 1430 unter die Heizplatte 1600 zu bewegen.
6 zeigt auch, wie die beiden Heizplatten 1600 mit der Basisgliedkonstruktion 1140 der Depositionskammer 1100 verbunden sind. Wie dargestellt ist, verlaufen die Vakuumdurchführungen 1420 nicht nur durch die Basisgliedkonstruktion 1140, sondern deren Körper erstrecken sich auch eine Strecke oberhalb der Basisgliedkonstruktion 1140. Die beiden Heizplatten 1600 sind derart ausgestaltet, dass sie direkt durch die Körper dieser Vakuumdurchführungen 1420 getragen werden, wobei ein Spalt zwischen den Heizplatten 1600 und der Basisgliedkonstruktion 1140 frei bleibt, um einen stromabwärtigen Strom zu ermöglichen. Ein flaches Schirmglied 1160 aus Edelstahl kann in dem Spalt als thermische Isolationsplatte hinzugefügt werden und bildet einen oberen bzw. einen unteren Raumbereich. Die schlechte thermische Leitfähigkeit des Edelstahls sowie des oberen und des unteren Raumbereichs über bzw. unter der thermischen Isolationsplatte 1160 sorgen für ausreichende thermische Isolation, um die beiden Heizplatten 1600 in einem im Wesentlichen stabilen Temperaturbereich zu halten. Daher befindet sich jedwedes Substratpaneel, welches durch die Heizplatten 1600 getragen wird, in einem im Wesentlichen stabilen thermischen Zustand. Wie wir bereits zuvor beschrieben haben, umfassen die Heizplatten 1600 eingebettete Heizrohre 1621, die in dieser Querschnittansicht auch teilweise sichtbar sind.
Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst die Depositionskammer 1100, wie aus 6 hervorgeht, ferner eine entfernbare Schirmkonstruktion 1180, welche in der Depositionskammer zum Abdecken innerer Oberflächen der Depositionskammer angebracht ist, um unerwünschte Dünnfilmbeschichtung zu vermeiden, die während des Dampfphasenabscheidungsprozesses gebildet wird. Die Vorteile des Verwendens der entfernbaren Schirmkonstruktion finden sich in zahlreichen Aspekten, unter anderem in einer Reduktion der Wiederabscheidung von Teilchen auf Film auf den Substratpaneelen aus den in die unerwünschte Beschichtung eingebauten Flocken und in einer Reduktion der Kammerreinigungs-/-wartungskosten. Die inneren Oberflächen, die vorzugsweise abgedeckt werden sollen, umfassen alle Seitenwände, die untere Fläche der Heizplatten, einen Streifenbereich in einem mittleren Spalt zwischen den zwei Heizplatten sowie einen Umfangsseitenbereich um Außenkanten der Heizplatten herum.
Bei einer anderen konkreten Ausführungsform kann die entfernbare Schirmkonstruktion 1180 für erhöhten Wartungskomfort aus mehreren Teilen zusammengebaut werden. So etwa kann ein erster Teil befestigt werden, um alle Seitenwände abzudecken, wie aus 6 hervorgeht. Ein zweiter Teil kann um äußere Umfangsseitenbereiche der Heizplatten 1600 herum über der Basisgliedkonstruktion einen Vorhang bilden. Ein dritter Teil (nicht sichtbar) kann angeordnet sein, um den mittleren Streifenbereich der beiden Heizplatten 1600 abzudecken. Ein vierter Teil kann bloß die flache Schirmkonstruktion 1160 sein, die unter den beiden Heizplatten 1600 und über der Basisgliedkonstruktion 1140 angeordnet ist. 6A zeigt ferner eine Detailansicht eines Eckenabschnitts von 6, worin die entfernbare Schirmkonstruktion 1180 dargestellt ist, die an der Seitenwand und dem Seitenbereich der Rahmenkonstruktion 1150 angebracht ist. Wie dargestellt ist, weist der zweite Teil der entfernbaren Schirmkonstruktion einen abgeflachten Abschnitt auf, der zum Tragen des vierten Teils (d. h. der flachen Isolationsplatte 1160) der Schirmkonstruktion verwendet wird. Jedes Bauelement der Schirmkonstruktion 1180 kann ein Blech oder eine dünne Platte aus Edelstahl oder Aluminium sein.
Bei einer weiteren konkreten Ausführungsform umfasst der zweite Teil der entfernbaren Schirmkonstruktion 1180 mehrere Löcher 1152 und 1151, die an einem unteren Abschnitt 1150 angeordnet sind, zum Verbinden des Außenseitenbereichs des zweiten Teils der Schirmkonstruktion mit dem unteren Raumbereich zwischen dem flachen Schirmglied 1160 und der Basisgliedkonstruktion 1140. Wie in der Querschnittansicht aus 6 und 6A zu sehen ist, ermöglichen die Löcher 1152 und 1151, dass ein stromabwärtiger Strom durch den unteren Abschnitt 1150 der Schirmkonstruktion tritt. Bei einer Ausführungsform wird das Mischdampfmaterial, welches von der Mischkammer 1200 zugeführt wird, aber mehrere Brausekopflöcher der Verteilerplatte 1112 als Abwärtsstrom 1901 in den Hohlraum 1129 der Depositionskammer 1100 über die eingebrachten Substrate auf den Heizplatten 1600 verteilt. Das Mischdampfmaterial wird zum Teil in einen festen Film verwandelt, der derart abgeschieden wird, dass er auf den Substraten aufliegt (welche durch die Heizplatte 1600 auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden, um eine Reaktion unter dem Mischdampf herbeizuführen, um eine feste Spezies auszubilden). Ein Teil des Mischdampfmaterials bildet einen stromabwärtigen Strom 1902 über die Umfangskante der Heizplatten 1600 zu den Seitenbereichen des zweiten Teils der Schirmkonstruktion hin. Die mehreren Löcher oder Gasstromkanäle 1151 und 1152 führen den stromabwärtigen Strom 1902 somit derart, dass er durch den unteren Abschnitt 1150 der Schirmkonstruktion in den unteren Raumbereich zwischen der flachen Isolationsplatte 1160 und der Basisgliedkonstruktion 1140 verläuft. Der untere Raumbereich ist direkt mit der Auslassöffnung 1145 verbunden, die in einen mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion 1140 eingebaut ist, wodurch der gesamte stromabwärtige Strom 1902 als Austrittsstrom 1903 mittels eines Pumpenmoduls (nicht dargestellt) abgesaugt werden kann. Ein Ventilbatteriemodul 1500 (siehe auch 2) ist zwischen der Auslassöffnung 1145 und dem Pumpenmodul angebracht, um den Austrittsstrom 1903 zu regeln und dazu beizutragen, einen im Wesentlichen konstanten Kammerdruck innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zum Durchführen der Dampfphasenabscheidung zu halten. Die kombinierte konstruktionelle Ausführung der Kammer, der Heizplatten und der entfernbaren inneren Schirmkonstruktion trägt dazu bei, einen konstanten inneren Strom für das Mischdampfmaterial herbeizuführen. Nachdem es als im Wesentlichen gleichmäßiger Abwärtsstrom 1901 von dem Brausekopfverteiler 1121 verteilt wurde, erreicht das Mischdampfmaterial während des Dampfphasenabscheidungsprozesses die gesamten Oberflächenbereiche der eingebrachten Substratpaneele auf im Wesentlichen gleichmäßige und konstante Weise. Der stromabwärtige Strom aus verbleibendem Dampfmaterial wird über die Umfangskante der Heizplatten 1600 geleitet, ehe er teilweise aus der Auslassöffnung 1145 entfernt wird. Die Löcher 1152 nahe einem Eckenbereich des unteren Abschnitts 1150 der Schirmkonstruktion sind geringfügig größer ausgeführt als die Löcher 1151, die von dem Eckenbereich entfernt angeordnet sind, wobei es sich hierbei um eine konstruktionelle Ausgestaltung handelt, die einen im Wesentlichen ausgewogenen stromabwärtigen Strom um die gesamten Umfangsseitenbereiche herum und zu der Auslassöffnung 1145 hin ermöglicht. Der derart gebildete konstante innere Gasstrom spielt eine wesentliche Rolle dabei, die Gleichmäßigkeit der Filmabscheidung auf die Substratpaneele, welche einen Formfaktor von bis zu 165 cm × 65 cm oder darüber aufweisen, zu verbessern. Das Anordnen von zwei 165 cm × 65 cm großen Substratpaneelen in einer Konfiguration Seite an Seite trägt auch dazu bei, der Gesamtfläche der Heizplatten 1600 eine nahezu quadratische Gestalt zu verleihen, mit reduzierter richtungsbezogener Ungleichmäßigkeit.
7 ist ein vereinfachtes Schema, welches ein System zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, ist das System 7000 ein metallorganisches chemisches Dampfphasenabscheidungssystem (MOCVD-System) zum Herstellen eines oder mehrerer dünner Filme für Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen von verschiedener Größe von 20 cm × 20 cm bis 65 cm × 165 cm oder einem anderen Formfaktor. Das System 7000 umfasst ein MOCVD-Prozessmodul 7100, ein Ventilbatteriemodul 7200, ein Vakuumpumpenmodul 7300 und ein Präkursorsubsystem 7400. Das Prozessmodul 7100 umfasst eine Mischkammer und eine Depositionskammer. Die Mischkammer dient zum Entgegennehmen eines oder mehrerer Dampfmaterialien und zum Mischen dieser, um Mischdampfpräkursoren herzustellen. Die Mischkammer ist direkt mit der Depositionskammer verbunden, um die Präkursoren durch eine Deckelkonstruktion zuzuführen und auf Substrate, die in die Depositionskammer eingebracht wurden, abzuscheiden. Die Depositionskammer kann während des Prozesses durch Verwendung des Pumpenmoduls 7300, welches über eine 4-Inch-Vakuumvorleitung 7523 angeschlossen ist und durch das Vakuumstapelmodul 7200 zur Überwachung und Regelung gesteuert wird, in einem Vakuumzustand gehalten werden. Das Präkursorsubsystem 7400 umfasst ein Bubblerregelmodul 7410, mehrere Zufuhrmodule zum Zuführen von flüssigen Materialien zum Herstellen der Dampfpräkursoren, die für das Dünnfilmwachstum in der Depositionskammer benötigt werden. Bei einer konkreten Ausführungsform zum Herstellen einer oberen Elektrodenkonstruktion für eine Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtung auf der Basis von Kupferindiumdiselenid-Material wird ein erstes Zufuhrmodul 7440 zum Zuführen von DI-Wasser verwendet, ein zweites Zufuhrmodul 7430 zum Zuführen von Diethylzink(DEZ)-Flüssigkeit verwendet, und ein drittes Zufuhrmodul 7420 dient zum Bereitstellen einer oder mehrerer Arten von Dotiermaterialien. Insbesondere ist ein Dotiermaterial, welches bei einer Implementierung verwendet wird, mit Stickstoffgas gemischtes Diborangas.
Auf 7 Bezug nehmend, ist das Bubblerregelmodul 7410 mit dem Prozesssubsystem 7100 über zwei Zufuhrrohrleitungen 7513 bzw. 7514 zum Zuführen von zwei verschiedenen Dampfmaterialien verbunden. Bei einer konkreten Ausführungsform wird ein erstes Dampfmaterial durch einen Bubbler in dem Modul 7410 aus DI-Wasser erzeugt, welches von dem ersten Zufuhrmodul 7440 über eine Rohrleitung 7541 zugeführt wird. Das erste Zufuhrmodul 7440 benötigt ein Spülgas zum Herbeiführen der Zufuhr. Bei einer Ausführungsform verwendet das Spülgas ein typisches Inertgas wie reinen Stickstoff. Ein zweites Dampfmaterial kann durch einen getrennten Bubbler in dem Modul 7410 aus einer zweiten Flüssigkeit erzeugt werden, welche durch das zweite Zufuhrmodul 7430 über eine Rohrleitung 7531 zugeführt wird. Bei einer Implementierung umfasst die zweite Flüssigkeit Diethylzink-Flüssigkeit. Auf ähnliche Weise ist auch das zweite Zufuhrmodul 7430 mit einer Stickstoffgasquelle zum Herbeiführen der Flüssigkeitszufuhr verbunden. Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst das Bubblerregelmodul 7410 auch ein oder mehrere Ventile und Rohrkreise zum Vereinen von einem oder mehreren gasförmigen Materialien zu dem zweiten Dampfmaterial. Wie dargestellt ist, kann das gasförmige Material direkt von einem dritten Zufuhrmodul 7420 über eine Rohrleitung 7521 in das Modul 7410 zugeführt werden. Bei einer Implementierung stammt das gasförmige Material von einer vorgegebenen mit Stickstoffgas gemischten Dotiergasart und wird mittels eines Stickstoff-Druckgases zugeführt. Darüber hinaus weist das Modul 7410 zwei mit der Vakuumvorleitung 7523 verbundene Abzugsrohrleitungen 7543 und 7544 auf, die jeweils zum Entlüften der beiden Zufuhrrohrleitungen 7513 bzw. 7514 dienen. Das zweite Zufuhrmodul 7430 weist ebenfalls eine Vakuumabzugsleitung 7533, welche mit der Vakuumvorleitung 7523 verbunden ist, auf. Das Bubblerregelmodul 7410 bedient sich auch eines Stickstoff-Prozessdruckgases bei der Dampferzeugung und dem Zufuhrprozess für das erste Dampfmaterial und das zweite Dampfmaterial. Ferner kann ein Fluidrohr mit strömendem temperaturgeregelten Fluid verwendet werden, um an jeden Bubbler in dem Bubblerregelmodul angeschlossen zu werden, zum Halten eines Flüssigkeitsbehälters in einem Temperaturbereich zwischen etwa 15°C und etwa 30°C. Das heiße Fluid wird von einem abgesetzten Wärmetauscher (nicht dargestellt) zugeführt und zu diesem rückgeführt.
8A zeigt ein Bubblerregelmodul des Systems zum Erzeugen von Blasen aus flüssigen Chemikalien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie in einer konkreten Ausführungsform dargestellt ist, ist das Bubblerregelmodul 7410 ein Regelungsbehälter, der einen Wasser-Bubbler 7414 und einen DEZ-Flüssigkeits-Bubbler 7413 enthält. Der Behälter weist ungefähr die Maße 50 Inch (H) × 22 Inch (B) × 16 Inch (T) auf, ist aus Stahl hergestellt und mittels eines Kanals mit 4 Inch Durchmesser mit 150 cfm entlüftet. Der Wasserbubbler 7414 ist derart ausgestaltet, dass er DI-Wasser mit einem dynamischen Druck von etwa 5 psig von einem ersten Flüssigkeitseinlass 7541 entgegennimmt. Der DEZ-Flüssigkeits-Bubbler 7413 ist ähnlich eingerichtet, derart, dass er DEZ-Flüssigkeit durch einen zweiten Flüssigkeitseinlass 7531 entgegennimmt. Ein erster Gaseinlass liefert Stickstoffprozessgas, eingestellt auf einen Druck von 80 psig und einen Durchsatz von 10 slm, zum Herbeiführen der Erzeugung von Blasen und dem Zuführen von Dampf für beide Bubbler 7413 und 7414. Das Stickstoffgas wird durch ein Ventil eingeführt und wird gefiltert und dann durch einen auf 20 ± 1 psig eingestellten N2-Regler geregelt. Ein Rückschlagventil ist sequenziell in der Rohrleitung angeordnet, bevor das Stickstoffgas derart geleitet wird, dass es entweder zum Wasserbubbler oder zum DEZ-Flüssigkeits-Bubbler abzweigt. Das Stickstoffprozessgas wird ferner durch ein Dosierventil mit einer Durchsatzeinstellung von etwa 5 slm eingestellt, ehe es (über ein oder mehrere Pneumatikventile) in den jeweiligen Bubbler geleitet wird. Das N2-Prozessgas oder die zugeführte Flüssigkeit werden mittels einer 1/4-Inch-VCR-Schottverbindung durch ein oberes Ende des Bubblerbehälters geführt und nach unten zu dem unteren Bereich der in dem Behälter aufbewahrten Flüssigkeit geleitet. Die Gas- oder Dampfauslässe der Bubbler sind mittels einer 1/2-Inch-VCR-Schottverbindung durch das obere Ende des Behälters geführt und an Dampfzufuhrleitungen 7514 oder 7513 angeschlossen. Jeder Bubbler 7413 oder 7414 umfasst eine Kombination aus Ultraschallpegelsensor, kontinuierlicher Pegelmessung sowie einem Hochpunkt und einem davon getrennten Tiefpunkt auf 75% bzw. 25% des Vollpegels.
In 8A sind auch die Dampfzufuhrrohrleitungen 7514 und 7513 dargestellt, die, wie ersichtlich ist, auch mit zwei Vakuumabzugsleitungen 7544 bzw. 7543 verbunden sind. Alle Dampfzufuhrrohrleitungen werden jederzeit über 25°C gehalten und dürfen 50°C nicht übersteigen. Darüber hinaus umfasst der Bubblerregelbehälter 7410 einen zweiten Gaseinlass 7521 zum Zuführen eines gasförmigen Materials und zum regelbaren Vereinen mit dem zweiten Dampfmaterial, welches durch den DEZ-Subbier erzeugt wird. Bei einer Implementierung ist das gasförmige Material eine Mischung aus 0,75% Diboran- und Stickstoffgas. Ein Dosierventil wird verwendet, um den Durchsatz auf etwa 2 slm einzustellen, ehe sich das gasförmige Material mit dem zweiten Dampf in der Auslassrohrleitung 7513 vereinen darf. Daher sollte das tatsächliche Dampfmaterial, welches über einen Gasauslass des Bubblerregelmoduls in die Zufuhrrohrleitung 7513 ausgegeben wird, ein drittes Dampfmaterial sein, welches ein Gemisch aus sowohl dem zweiten Dampf als auch dem gasförmigen Material enthält. Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst das dritte Dampfmaterial mindestens DEZ-Dampf, Stickstoffgas und Diborangas.
8B zeigt ein Prozessmodul des Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Prozessmodul ist im Wesentlichen eine vereinfachte Version der in 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung 1000. Wie dargestellt ist, umfasst das Prozessmodul 7100 eine Mischkammer 7120 und eine Depositionskammer 7110, welche mit der Mischkammer durch eine Deckelkonstruktion 7112 verbunden ist. Die Mischkammer 7120 weist zwei Gaseinlässe auf, die mit entsprechenden zwei Dampfzufuhrrohrleitungen 7513 und 7514 verbunden sind (siehe 7 und 8). In der Mischkammer werden alle eingebrachten Dampfmaterialien gemischt, um einen Mischdampfpräkursor zu bilden, der für den chemischen Dampfphasenabscheidungsprozess bestimmt ist. Der Misch- und Dampfzufuhrprozess wird direkt durch ein Druckmessgerät 7122 überwacht, welches über eine 1/2-Inch-VCR-Verbindung angeschlossen ist. Die in der Mischkammer 7120 hergestellten Dampfpräkursoren können dann durch die Deckelkonstruktion 7112 nach unten in die Depositionskammer 7110 verteilt werden, um auf ein oder mehrere Substrate 7115 abgeschieden zu werden. Insbesondere wird der Verteilungsprozess über die Deckelkonstruktion thermisch geregelt, um eine gewünschte Temperatur für den vorbeigeführten Dampfpräkursor aufrechtzuerhalten, und ist ausgebildet, um den Dampfpräkursor im Wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Oberflächenbereich eines oder mehrerer Substrate 7115 mit Abmessungen von 20 cm bis 165 cm zu verteilen. Die Depositionskammer 7110 weist einen Vakuumanschluss 7512 auf, der geeignet ist, um ein Pumpenmodul (nicht dargestellt) anzuschließen.
8C zeigt ein Ventilbatteriemodul des Systems zum Regeln des Vakuumzustands des Prozessmoduls aus 8B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, umfasst das Ventilbatteriemodul 7200 einen Überwachungsanschluss 7512B zum Anschließen eines oder mehrerer Druckinessgeräte oder Druckschalter, um den Kammerdruck zu messen und zu überwachen und ein Drosselventil zu steuern. Das Ventilbatteriemodul 7200 ist über einen Vakuumanschluss 7512A, welcher derselbe Anschluss 7512 ist, der in 8B dargestellt ist, direkt mit dem Prozessmodul verbunden. Darüber hinaus umfasst das Ventilbatteriemodul 7200 eine Kombination aus mehreren mechanischen Ventilen umfassend das Drosselventil, ein Grobventil, ein mittleres Pumpenventil, ein langsames Pumpenventil und einen Druckschalter. Ein Stück weiter auf der Vakuumvorleitung ist auch ein Undichtheitsprüfanschluss mit einem manuellen Ventil, welches zwischen dem Druckschalter und der Vakuumrohrleitung 7523 angeschlossen ist, zum Anschließen an ein Pumpenmodul angeordnet.
9A zeigt ein erstes Zufuhrmodul zum Zuführen einer ersten Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Bei einer konkreten Ausführungsform dient das erste Zufuhrmodul 7440 zum Zuführen einer ersten Flüssigkeit, bei einer Implementierung DI-Wasser, zu dem ersten Bubbler 7414. Wie dargestellt ist, umfasst das Modul 7440 einen Spülgaseinlass, um Stickstoffprozessgas durch eine Kombination aus Ventilen und Reglern zu ziehen, einen Wassertank 8440, der in der Lage ist, mindestens 5 Gallonen DI-Wasser aufzunehmen, einen Auslassanschluss, der mit dem ersten Flüssigkeitseinlass 7541 zu dem Bubblerregelmodul 7410 hin verbunden ist, und einen alternativen Abzugsanschluss zum Entlüften in den Raum davon. Bei einem Beispiel ist das Prozessgas auf einen Druck von 80 psig eingestellt, bei einem Durchsatz von etwa 1,5 scfm. Ehe es zu dem Wassertank geführt wird, ist ein N₂-Regler hinzugefügt, um den Stickstoffprozessgasdruck auf etwa 5 psig einzustellen und dort zu verriegeln, was auch der dynamische Druck für das zum ersten Bubbler hin ausströmende DI-Wasser ist.
9B zeigt ein zweites Zufuhrmodul zum Zuführen einer zweiten Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, ist die zweite zuzuführende Flüssigkeit bei einer spezifischen Implementierung DEZ-Flüssigkeit zum Herstellen von ZnO-Film auf Photovoltaikvorrichtungen. Das Modul 7430 ist ein getrennter Behälter mit Abmessungen von etwa 70 × 26 × 24 Inch, der aus Stahl hergestellt ist und einen DEZ-Flüssigkeitstank, eine Kombination aus verschiedenen Ventilen, Reglern und einem Druckmessumformer, einen Abzugsanschluss, einen Auslass zum Zuführen der DEZ-Flüssigkeit und einen Gaseinlass umfasst. Der Gaseinlass ist mit einer Quelle für mit 80 psig Druck beaufschlagtes Stickstoff(N₂)-Prozessgas mit einem auf 10 slm eingestellten Durchsatz verbunden. Das N₂-Prozessgas wird gefiltert und durch einen N₂-Regler geregelt, mit einem auf 5 psig verriegelten Durchsatz, ehe es aufgeteilt und in Teilen geführt wird, um das Zuführen der DEZ-Flüssigkeit zu unterstützen. Zum Teil wird das Stickstoff(N₂)-Prozessgas durch einen auf 100 psig eingestellten Druckmessumformer geleitet, um die DEZ-Flüssigkeit durch den Auslass zu dem zweiten Flüssigkeitseinlass 7531 des Bubblerregelmoduls 7410 hin zu treiben. Der Abzugsanschluss ist mit der Vakuumrohrleitung 7523 verbunden, um das Abpumpen von Flüssigkeits-Abdampf oder Stickstoff zu ermöglichen.
9C zeigt ein drittes Zufuhrmodul zum Zuführen einer Gasart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, umfasst das Modul 7420 eine Gasspeicherflasche mit Verteiler 8420, einen Gaseinlass und einen Auslass zum Zuführen einer Gasart zu dem zweiten Gaseinlass 7531 des Bubblerregelmoduls 7410. Der Gaseinlass ist direkt mit einer Quelle für mit 80 psig Druck beaufschlagtes Stickstoff(N₂)-Prozessgas, eingestellt auf einen Durchsatz von 10 slm, verbunden. Das N₂-Prozessdruckgas trägt dazu bei, die aus der Gasspeicherflasche 8420 kommende Gasart zuzuführen, und es wird ein Regler verwendet, um die Ausströmrate auf 5 psig einzustellen.
10 ist eine Draufsicht eines MOCVD-Systems zum Herstellen von groß ausgelegten Dünnfilm-Photovoltaikpaneelen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Schema ist lediglich ein Beispiel, welches den Umfang der Ansprüche dieses Dokuments nicht einschränken sollte. Wie dargestellt ist, ist das System 100 ein metallorganisches chemisches Dampfphasenabscheidungssystem (MOCVD-System) zum Herstellen von leitfähigen Oxidfilmen über Dünnfilm-Photovoltaikzellen, die auf großen Substratpaneelen aufgebaut sind. Bei einer konkreten Ausführungsform baut die Dünnfilm-Photovoltaikzelle auf einem Kupferindiumdiselenid-Dünnfilm-Halbleiterabsorber auf. Um einen oberen Elektrodenfilm oder eine Fensterschicht zur Fertigstellung der Photovoltaikvorrichtungen herzustellen, ist dieses System in der Lage, Filme über den Substraten mit Maßen im Bereich von 20 cm bis 165 cm abzuscheiden. Bei einer Ausführungsform ist das System 100 im Wesentlichen dasselbe wie das in 7 dargestellte System 7000. Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst das System 100 ein MOCVD-Prozessmodul 110, das in einem Raum mit einer Doppelsubstrat-Verladeeinrichtung 160 angeordnet ist, die an einer Seite mit Türzugang zu einer Depositionskammer befestigt ist. Das System 100 umfasst auch ein Subsystem 180, welches in einem gesonderten Raum angeordnet ist und ein Pumpenmodul 188 und einen Dampfzufuhrregelbehälter 181, ein Wasserzufuhrmodul 184, ein DEZ-Flüssigkeits-Zufuhrmodul 183 und ein Dotiergaszufuhrmodul 182 umfasst. Der sichtbare obere Teil des Prozessmoduls 110 zeigt einen Deckel der Depositionskammer, welcher mit vier Gaseinlässen von einer Mischkammer (über der Depositionskammer angeordnet, wobei die Ansicht jedoch durch eine Brückenkrankonstruktion zum Teil verdeckt ist) verbunden ist. Die Mischkammer ist über ein Paar von Gasrohrleitungen 7513 und 7514 zum Entgegennehmen von zwei Dampfmaterialien, die von dem Dampfzufuhrregelbehälter 181 zugeführt werden, angebunden. Die Dampfmaterialien werden in der Mischkammer gemischt, um einen Dampfpräkursor zu bilden, der zum Zuführen in die Depositionskammer bereit ist. Ein oder mehrere Hochtemperatur-Wärmetauscher 151 sind zu einer anderen Seite der Depositionskammer eingerichtet, um heißes Öl bereitzustellen, welches in das Heizrohr strömt, das in die Heizplatte (hier nicht sichtbar) eingebettet ist. Über dem Prozessmodul 110 ist eine Krankonstruktion 170 angeordnet, welche für Instandhaltungsdienste an dem Deckel, der eine Dampfdiffusorplatte umfasst, oder an der Heizplatte und jedweden zugeordneten Teilen eingerichtet ist. Die Krankonstruktion 170 ist hoch genug, um den Deckel oder die Heizplatte anzuheben, und ausgestaltet, um diese für verbesserten Komfort bei der Reinigung, Reparatur und anderen Instandhaltungsarbeiten herum zu drehen. 10 zeigt in einem Beispiel eine Heizplatte 172 mit Doppelheizvorrichtungen und einen Deckel 174, der mit einer Diffusorplatte bestückt ist, in deren Instandhaltungspositionen, welche durch die Krankonstruktion 170 vorgegeben sind.
Bei einer konkreten Ausführungsform umfasst das System 100 auch ein Bedienpult 101 für das gesamte System und einen abgesetzt angeordneten Diffusor-Wärmetauscher 152 zum Bereitstellen von strömendem Temperaturregelfluid für die dem Deckel zugeordnete Diffusorplatte.
Es versteht sich, dass die in diesem Dokument beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen lediglich Zwecken der Veranschaulichung dienen und dass angesichts dessen verschiedene Modifikationen oder Änderungen für Fachkundige nachvollziehbar sind und in den Rahmen des Erfindungsgedankens und Geltungsbereichs dieser Anmeldung und den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen. Wenngleich das Obengesagte im Allgemeinen im Sinne einer spezifischen Konstruktion für CIS- und/oder CIGS-Dünnfilmzellen beschrieben wurde, können auch andere spezifische CIS- und/oder CIGS-Konfigurationen verwendet werden, beispielsweise jene, die in den erteilten US-Patenten Nr. 4,611,091 und Nr. 4,612,411 dargelegt wurden, ohne von der durch die Ansprüche dieses Dokuments beschriebenen Erfindung abzugehen.
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

US 4611091 [0051]
US 4612411 [0051]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Depositionskammer, die durch mehrere Seitenwände, eine Deckelgliedkonstruktion und eine Basisgliedkonstruktion umschlossen ist, wobei die Depositionskammer durch eine Traggliedkonstruktion getragen wird; eine Mischkammer, die über der Deckelgliedkonstruktion angeordnet ist und ausgestaltet ist, um zwei oder mehr Dampfarten entgegenzunehmen und einen Mischdampf zu bilden, wobei die Mischkammer mit der Depositionskammer über einen oder mehrere Einlässe durch die Deckelgliedkonstruktion verbunden ist; zwei Heizplatten, die auf der Basisgliedkonstruktion Seite an Seite angeordnet sind und getragen werden, zum Tragen und Erhitzen von zwei Substratpaneelen, wobei jedes im Wesentlichen dieselbe geometrische Form und denselben Oberflächeninhalt wie jede Heizplatte aufweist; eine Hebekonstruktion, die unter der Depositionskammer angeordnet ist und ausgestaltet ist, um die beiden Substratpaneele mittels mehrerer Stifte, die sowohl durch die Basisgliedkonstruktion als auch durch jede der beiden Heizplatten hindurchgeführt werden, bis zu einer vorgegebenen Position in der Depositionskammer anzuheben; und eine Ventilbatterie, die über eine Auslassöffnung, welche unter den beiden Heizplatten in einem mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, mit der Depositionskammer verbunden ist, wobei die Ventilbatterie die Depositionskammer über eine Vakuumvorleitung mit einem Pumpmodul verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren Seitenwände eine vakuumdichte Tür umfasst, die ausgestaltet ist, um mittels eines Luftstromaktors nach unten zu gleiten, um sich für das Einbringen/Austragen der beiden Substrate zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Deckelgliedkonstruktion eine Verteilerplatte umfasst, die jeweils unter jedem der einen oder mehreren Einlässe angeordnet ist, und eine Diffusorplatte, die in einem räumlichen Abstand unter der Verteilerplatte angeordnet ist, um einen Hohlraum zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verteilerplatte eine Scheibenform umfasst, die vier oder mehr Ausgangslöcher aufweist, welche nahe ihrer Umfangskante angeordnet sind, um zu ermöglichen, dass der Mischdampf von dem einen oder den mehreren Einlässen in den Hohlraum strömen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes der vier oder mehr Ausgangslöcher ausgebildet ist, um ein Gasdiffundierelement anzubringen, das einen Ausgussfilterkörper umfasst, der mehrere Löcher aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Diffusorplatte mehrere Brausekopflöcher umfasst, um den Mischdampf im Wesentlichen gleichmäßig aus dem Hohlraum nach unten in die Depositionskammer über die beiden Substratpaneele, welche durch die beiden Heizplatten getragen werden, zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Diffusorplatte einen Kühlkanal mit strömendem Fluid umfasst, der zum Regeln der Temperatur des Mischdampfes und zum Reduzieren der Temperatur der Diffusorplatte, um eine chemische Reaktion und ein Filmwachstum daran zu unterdrücken, angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der beiden Heizplatten eine eingebettete Konstruktion umfasst, die im Wesentlichen identisch sind, jedoch in einer bezogen auf eine Mittellinie zwischen den beiden Heizplatten spiegelsymmetrischen Ausgestaltung ausgelegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die eingebettete Konstruktion ein erstes Heizelement, ein zweites Heizelement und mehrere Durchgangslöcher umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das erste Heizelement ein Rohr umfasst, welches ausgestaltet ist, um mit einem ersten Fluid gefüllt zu werden und einen Verlauf aufzuweisen, der nahe Kantenbereichen in der Heizplatte angeordnet ist, und das zweite Heizelement ein Rohr umfasst, welches ausgestaltet ist, um mit einem zweiten Fluid gefüllt zu werden und einen Verlauf aufzuweisen, der nahe mittigen Bereichen in der Heizplatte angeordnet ist, wobei das erste Fluid und das zweite Fluid getrennt durch eine Strömungskonstruktion nahe einem mittigen Bereich der Heizplatte von einem abgesetzten Wärmetauscher zugeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die mehreren Durchgangslöcher derart angeordnet sind, dass sie jeweils fluchtend mit den mehreren Stiften ausgerichtet sind, wodurch ermöglicht wird, dass sich die mehreren Stifte mindestens teilweise über die Heizplatte hinaus hindurch bewegen können, die über der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Basisgliedkonstruktion mehrere Vakuumdurchführungen umfasst, die ausgestaltet sind, um die mehreren Stifte entsprechend einzuführen, und verwendet wird, um die beiden Heizplatten zu tragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hebekonstruktion direkt mit einem Ende von jedem der mehreren Stifte verbunden ist und durch Luftströme aus einem oder mehreren Luftstromaktoren, die an der Traggliedkonstruktion angebracht sind, in der Schwebe gehalten und hochbewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Depositionskammer ferner eine innere Schirmkonstruktion umfasst, die zusammengebaut ist aus einem ersten Teil, der befestigt ist, um die mehreren Seitenwände abzudecken, einem zweiten Teil, der um eine äußere Umfangskante der beiden Heizplatten herum einen Vorhang bildet, um Seitenbereiche zwischen den zwei Heizplatten und der Basisgliedkonstruktion abzudecken, einem dritten Teil, um einen mittleren Spalt zwischen den zwei Heizplatten abzudecken, und einem vierten Teil, der unter den beiden Heizplatten und über der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, um eine untere Fläche der beiden Heizplatten abzudecken.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der zweite Teil der inneren Schirmkonstruktion mehrere Löcher zum Führen des stromabwärtigen Stroms des Mischdampfes über Umfangskanten der beiden Substratpaneele umfasst, derart, dass dieser in einen Raum unter dem vierten Teil hindurch tritt, ehe er durch das Pumpenmodul über die Auslassöffnung entfernt wird.
System zum Herstellen von Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen auf Substratpaneelen mittels chemischer Dampfphasenabscheidung, wobei das System umfasst: ein Präkursorsubsystem zum Erzeugen eines oder mehrerer Dämpfe, wobei das Präkursorsubsystem umfasst, ein erstes Zufuhrmodul, um eine erste Flüssigkeit zuzuführen; ein zweites Zufuhrmodul, um eine zweite Flüssigkeit zuzuführen; ein drittes Zufuhrmodul, um eine Gasart zuzuführen; ein Bubblerregelmodul, das einen ersten Bubbler bzw. einen zweiten Bubbler, die ausgestaltet sind, um die erste Flüssigkeit in einen ersten Dampf bzw. die zweite Flüssigkeit in einen zweiten Dampf umzuwandeln, und ein Dosierventil zum Regeln einer Vereinigung der Gasart mit dem zweiten Dampf, um einen dritten Dampf zu bilden, umfasst; und ein Prozesssubsystem, welches eine Mischkammer und eine Depositionskammer umfasst, wobei die Mischkammer mit dem Bubblerregelmodul verbunden ist, um den ersten Dampf und den dritten Dampf entgegenzunehmen und einen Mischpräkursordampf zu bilden, wobei die Depositionskammer eine Deckelgliedkonstruktion, vier Seitenwände, eine in eine der vier Seitenwände eingebaute Tür, eine Basisgliedkonstruktion, eine Heizplatte, die auf der Basisgliedkonstruktion getragen wird, zum Tragen und Erhitzen eines oder mehrerer geformter Substrate und eine innere Schirmkonstruktion, die angeordnet ist, um mindestens die vier Seitenwände abzudecken und um äußere Umfangsseitenbereiche zwischen der Heizplatte und der Basisgliedkonstruktion herum einen Vorhang zu bilden, umfasst, wobei die Deckelgliedkonstruktion mit der Mischkammer verbunden ist und ausgestaltet ist, um den Mischpräkursordampf nach unten in die Depositionskammer über das darin angeordnete eine oder die darin angeordneten mehreren geformten Substrate zuzuführen, wobei die Heizplatten ausgestaltet sind, um mehrere Hebestifte durch die Heizplatte durchtreten zu lassen und das eine oder die mehreren geformten Substrate anzuheben, wobei die innere Schirmkonstruktion mehrere Gasstromkanäle um äußere Umfangsseitenbereiche zwischen der Heizplatte und der Basisgliedkonstruktion herum aufweist; ein Ventilbatteriemodul, das über eine Auslassöffnung, die unter der Heizplatte in einem mittigen Bereich der Basisgliedkonstruktion angeordnet ist, mit der Depositionskammer verbunden ist, wobei das Ventilbatteriemodul eine Rohrleitung umfasst; und ein Pumpenmodul, das mit der Rohrleitung verbunden ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Bubblerregelmodul ferner einen ersten Gasauslass zum Zuführen des ersten Dampfes, einen zweiten Gasauslass zum Zuführen des dritten Dampfes, einen ersten Gaseinlass, einen zweiten Gaseinlass zum Entgegennehmen der Gasart, einen ersten Flüssigkeitseinlass mm Entgegennehmen der ersten Flüssigkeit, einen zweiten Flüssigkeitseinlass zum Entgegennehmen der zweiten Flüssigkeit, eine Fluidleitung zum Entgegennehmen/Rückführen von Wasser von/zu einem abgesetzten Wärmetauscher und mehrere Ventile zur Fluidhandhabung umfasst, wobei der erste Gaseinlass über einen Stickstoffregler mit einer Druckeinstellung, die auf einen Bereich von 19 bis 21 psig verriegelt ist, mit einer Stickstoffspeicherflasche verbunden ist.
System nach Anspruch 17, wobei die mehreren Ventile ein erstes Dosierventil und ein zweites Dosierventil umfassen, die jeweils eine Durchsatzeinstellung auf 5 slm oder weniger aufweisen, zum Befördern des Stickstoffgases von dem ersten Gaseinlass zu dem ersten Bubbler bzw. dem zweiten Bubbler, und ein drittes Dosierventil, das einen einstellbaren Durchsatz aufweist, zum Befördern der Gasart zu dem zweiten Gasauslass zur Vereinigung mit dem zweiten Dampf.
System nach Anspruch 17, wobei die Fluidleitung an dem ersten Bubbler und dem zweiten Bubbler angeschlossen ist, zum Halten der Temperatur in einem Bereich von 14°C bis 26°C oder darüber mittels eines temperaturgeregelten Fluidstroms.
System nach Anspruch 17, wobei das erste Zufuhrmodul einen Spülgaseinlass umfasst, der mit Druck beaufschlagtes Stickstoffgas entgegennimmt, zum Befördern der ersten Flüssigkeit von einem Lagerbehälter zu dem ersten Flüssigkeitseinlass mit einem Druck in einem Bereich von 4 bis 6 psig, der mittels eines Druckreglers eingestellt ist.
System nach Anspruch 17, wobei das zweite Zufuhrmodul einen Spülgaseinlass umfasst, der mit Druck beaufschlagtes Stickstoffgas entgegennimmt, mm Befördern der zweiten Flüssigkeit von einem Lagerbehälter zu dem zweiten Flüssigkeitseinlass mit einem Druck in einem Bereich von 4 bis 6 psig, der mittels eines Druckreglers gefolgt von einem Druckmessumformer eingestellt ist.
System nach Anspruch 16, wobei die Mischkammer einen ersten Dampfeinlass, der über eine erste Rohrleitung mit dem ersten Gasauslass verbunden ist, um den ersten Dampf entgegenzunehmen, und einen zweiten Dampfeinlass, der über eine zweite Rohrleitung mit dem zweiten Gasauslass verbunden ist, um den dritten Dampf entgegenzunehmen, umfasst.
System nach Anspruch 16, wobei die Mischkammer ferner mehrere Dampfauslässe umfasst, die jeweils durch die Deckelgliedkonstruktion hindurch geführt sind.
System nach Anspruch 23, wobei die Deckelgliedkonstruktion vier Verteilerplatten, die jeweils vier Gasdiffundierelemente aufweisen, und eine Diffusorplatte, die mehrere Brausekopflöcher aufweist, umfasst, wobei jede der Verteilerplatten eine Scheibenform aufweist und unter einem der mehreren Dampfauslässe angeordnet ist, wobei die Diffusorplatte in einem ersten Abstand unter der Verteilerplatte und in einem zweiten Abstand über der Heizplatte angeordnet ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Prozesssubsystem ferner eine Traggliedkonstruktion zum Tragen der Depositionskammer und eine Hebekonstruktion, die unter der Traggliedkonstruktion angeordnet ist und mit der Basisgliedkonstruktion mittels der mehreren Hebestifte verbunden ist, die jeweils in mehrere Vakuumdurchführungen eingeführt sind, welche zwischen der Basisgliedkonstruktion und der Heizplatte vorgesehen sind, umfasst.
System nach Anspruch 25, wobei die Hebekonstruktion mittels Luftströmen von einem oder mehreren Aktoren, die an der Traggliedkonstruktion angebracht sind, in der Schwebe gehalten wird und in ihrer vertikalen Position einstellbar ist, wobei ermöglicht wird, dass sich jeder der mehreren Hebestifte in den mehreren Vakuumdurchführungen bewegen kann.
System nach Anspruch 16, wobei die Heizplatte mehrere Durchgangslöcher umfasst, die ausgerichtet sind, um die mehreren Hebestifte durchtreten zu lassen und das eine oder die mehreren geformten Substrate eine vorgegebene Strecke über die Heizplatte anzuheben.
System nach Anspruch 16, wobei die Heizplatte ein oder mehrere eingebettete Rohre umfasst, die in einem Muster ausgelegt sind und durch eine oder mehrere Strömungskonstruktionen von einem oder mehreren Wärmetauschern mit einem Fluid versorgt werden, um einen oder mehrere Heizbereiche mit unabhängiger Temperaturregelung zu schaffen.
System nach Anspruch 16, wobei die innere Schirmkonstruktion ferner eine Isolationsplatte umfasst, die angeordnet ist, um eine untere Fläche der Heizplatte abzudecken und einen Hohlraum zu bilden, der mit der Auslassöffnung in der Basisgliedkonstruktion verbunden ist, wodurch bewirkt wird, dass ein stromabwärtiger Strom des Mischpräkursordampfes durch die mehreren Gasstromkanäle in den Hohlraum tritt, ehe er über die Auslassöffnung ausgepumpt wird.
System nach Anspruch 16, wobei jedes des einen oder der mehreren geformten Substrate ein Glaspaneel von rechteckiger Gestalt mit einem Formfaktor von 165 cm × 65 cm und größer umfasst.