KR101210063B1

KR101210063B1 - 유전성 기판의 베이스에서 디스크 형태의 공작물의 제조방법 및 그를 위한 진공 공정 시스템

Info

Publication number: KR101210063B1
Application number: KR1020067021865A
Authority: KR
Inventors: 아써 뷔첼; 베르너 뷜랜드; 크리스토프 엘레트; 로랑 샌소넨스
Original assignee: 외를리콘 솔라 아게, 트뤼프바흐
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2012-12-07
Also published as: TW200539243A; JP5642740B2; CN1950921B; KR20070014153A; JP2012256604A; EP1747571B1; CH706979B1; JP2007535789A; JP5229786B2; CN1950921A; EP1747571A1; WO2005106917A1; TWI393167B

Abstract

제1 진공 테포지션 스테이션(102)에서 유전성 기판(100)이, 그 재료의 비저항(ρ)이 다음과 같은 범위에 있는 층으로 코팅되고, 10^-5 Ω cm ≤ ρ ≤ 10^-1 Ω cm, 더욱 상세하게는 그 결과로 나타나는 표면 저항(R_S)이 다음과 같은 범위에 오도록 코팅된다. 0 ≤ RS ≤ 10^-4 Ωδ. 그 다음 코팅된 유전성 기판(104)이 스테이션(105)의 반응성 고주파 플라즈마 공정 단계로 공급된다.

Description

유전성 기판의 베이스에서 디스크 형태의 공작물의 제조 방법 및 그를 위한 진공 공정 시스템{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A DISK-SHAPED WORKPIECE BASED ON A DIELECTRIC SUBSTRATE, AND VACUUM PROCESSING SYSTEM THEREFOR}

본 발명은 유전성 기판의 베이스에서 디스크 형태의 공작물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 그 제조 방법에는 진공 챔버에서 두 개의 서로 대향하는 전극 표면 사이에 형성되는 플라즈마 공정실에서의 처리가 포함된다.

정의

여기에서 전극 표면이란 플라즈마 공정실에서 자유 노출되는 표면으로 정의된다.

본 발명의 근거가 되는 전술한 방법에서는, 전극 표면 사이에 고주파 전기장이 발생되며 이로서 반응 가스가 공급되는 공정실에는 고주파 플라즈마 방전이 발생한다. 전극 표면은 유전성 재료로 이루어지며 그에서 표면을 따라 고주파 전위가 지정된, 변화하는 분포로 생성된다. 플라즈마 공정실에서의 전기장의 분포는 유전성 전극 표면에서의 전위 분포에 따라 조절된다. 이러한 방법에서는 기판과 함께 유전성 전극 표면이 형성되거나 또는 기판이 금속으로 형성된 제2 전극 표면에 배치된다. 또한 기판의 대향측에 배치된 전극 표면에서 개구 패턴을 관통하여 반응 가스가 공정실로 분사된다.

반응성 고주파 플라즈마 공정을 사용하여 더 큰 디스크 형태의 공작물을 제조하고 또한 제조 비용을 줄이려는 시도가 최근 수 년동안 진행되었다. 이와 관련하여 기판 코팅을 위한 고주파 플라즈마가 지원되는 방법(P_HfECVD) 또는 반응성 고주파 플라즈마가 지원되는 식각법이 사용된다. 전술한 시도는 특히 액정 디스플레이(LCD), TFT 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이의 제조, 및 광기전력 전지 분야에서 특히 태양 전지 제조 분야에서 이루어졌다.

플라즈마 여기를 위해 고주파 전기장이 생성되는 조건 하에서, 공정실에 대향하게 배치된 평평한 진공챔버의 전극 표면을 각각 구비한, 평행하게 대향 배치된 면형태의 알려진 금속 전극이 사용되는, 전술한 고주파 플라즈마가 지원되는 반응성 방법의 실시에서, 점차 커지는 기판 및/또는 점점 증가하는 여기 주파수(f_Hf)로 인해 진공 챔버의 크기가 기판의 제어에 있어 중요한 의미를 갖는다는 것이 관찰되었다. 특히 진공에서 투입된 고주파 전자기장의 파장과 관련하여 진공 챔버의 크기가 더욱 큰 의미를 갖는다. 전극 표면에 대해 평행하게 관찰되는 진공 챔버에서의 고주파 전기장의 분포는 불균질하며 부분적으로 평균값에서 큰 편차를 나타내는데, 이는 전극 표면에 배치된 공작물의 불균질한 처리를 발생시킨다. 식각 시 식각 효과의 불균질한 분포가 나타나며, 코팅 시에는 예를 들어 층 두께, 층 재료 화학량 론 등에서 불균질한 분포가 나타난다. 공정에서 나타나는 이러한 현저한 불균질성은 예를 들어 전술한 액정 디스플레이, TFT 또는 플라즈마 디스플레이의 제조와 같은 특정한 사용 및 광전기력 전지 분야에서 특히 태양 전지 제조 분야에서 허용되지 않는다. 전술한 불균질성은 전술한 챔버의 치수 또는 팽창이 챔버에서 전기장의 파장에 근접할수록 더욱 강하게 나타난다. 이러한 문제를 해결하기 위한 원칙적으로 다음과 같은 서로 다른 방법이 알려져 있다.

미국 특허 US 6 631 692 및 미국 특허 US-A-2003/0089314에는, 서로 대향하게 배치된 두 개의 금속 전극 표면 사이에 플라즈마 공정실을 형성하고 이때 서로 대향하게 배치된 금속 전극 표면의 하나 또는 양측을 성형하는 것이 공개되어 있다.

다른 전극 표면에 놓인 기판에 대향하게 배치되는 금속 전극 표면 또는 기판이 배치된 금속 전극 표면 또는 서로 대향하게 배치된 두 개의 금속 전극 표면이 오목하게 형성된다. 이 알려진 방법은 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 부호에 대한 설명은 다음과 같다.

1a 및 1b: 공정실(PR) 대향측에 배치된 금속성 전극 표면으로서, 그 사이에는 고주파 전기장(E)이 발생한다.

E_rc, E_c: 주변 및 중앙에서 발생하는 상응하는 전기장.

본 발명의 출발점이 되는, 전술한 문제점을 해결하기 위한 다른 해결 방법의 물리적 기초는 전술한 출원의 동일한 출원인의 미국 특허 6 228 438에 공개되어 있 다. 이 방법의 원리는 미국 특허 US 6 228 438에 따라 다음의 도 2를 통해 설명하고자 하는데, 하지만 이는 전술한 출원의 공개되지 않은 구현 형태에 해당한다. 하지만 이해의 기초로서 사용할 수 있다. 서로 대향 배치된 전극 표면 중 하나의 전극 표면(2a)은 전술한 바와 같이 예를 들어 금속 재료이다. 이와 달리 제2 전극 표면(2b)은 예를 들어 면의 형태로 형성된 유전성의 얇은 판(4)과 같은 유전성 재료로 이루어진다. 유전성 전극 표면(2b)을 따라 전위 분포(Φ_2b)가 나타나는데, 이 전위 분포는 공정실(PR)에서 양측 전극 표면(2a, 2b) 사이의 간격이 일정함에도 불구하고, 도시한 바와 같이 예를 들어 가장자리 구역에서는 중앙 구역의 전기장(E_c)보다 더 강한 전기장(E_r)이 나타나도록 하는 원하는 전기장 분포를 형성한다. 이는 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 고주파 발생기(6)를 원하는 분포에 따라 서로 다르게 용량성 부재(C_R, C_C )를 통해 유전성 판(4)에 연결함으로써 구현할 수 있다. 도 2에는 도시되어 있지만, 전술한 특허 출원에서 구현된 원리로서 미국 특허 US 6 228 438에는 공개되지 않은 실시 형태에서는 중앙 캐패시터(C_C)보다 더 큰 용량의 연결 캐패시터(C_R)를 선택해야 한다. 캐패시터(C_R, C_c)의 형성은 미국 특허 US 6 228 438에 따라 도 3에 도시한 바와 같이 달성된다. 한편으로는 도 2에 따른 전극 표면(2b)을 형성하며, 동시에 다른 한편으로는 도 2에 따라 제공되는 금속 표면(10)을 기준으로 국부적으로 변하는 그 두께(d)로 인해 국부적으로 변하는 캐패시터(C_R, C_c)를 형성하는 유전체(8)가 제공된다. 도 4에 도시한 바와 같이 이 유전 체(8)는 도체 유전체 또는 진공화된 또는 가스로 충전된 중공공간(8a)을 통해 금속 연결면(10)과 전극 표면(2b) 사이에서 형성되는 유전성 판(4)을 통해 형성될 수 있다. 중요한 것인 전술한 중공 공간(8a)이 플라즈마 방전을 형성하지 않는다는 것이다.

본 발명은 도 2, 도 3 및 도 4를 통해 원론적으로 설명한, 미국 특허 US 6 228 438에 따른 방법에서 출발한다. 하지만 이 방법에서는, 처리해야 하는 시판을 공정실(PR)에서 어디에 배치해야 하느냐 하는 의문점, 즉 유전성 전극 표면(2b) 또는 금속성 전극 표면(2a)에 배치해야 하는지의 의문점이 발생한다. 전술한 미국 특허 US 6 228 438에서는, 유전성 기판을 전극 표면(2b) 또는 전극 표면(2a)에 배치하고, 이와 달리 전도성 표면을 포함하는 기판은 금속성 전극 표면(2a)에 배치하는 것으로 명시한다(Kol.5, Z. 35 ff.).

또한 전술한 특허에서는, 처리해야 하는 기판의 대향측에 배치된 전극 표면에 분포된 개구 패턴에서부터 반응 가스를 공정실에 주입하는 것이 공개되어 있다. 도 3 또는 도 4에 따른 유전성 기판이 전극 표면(2b)에서 데포지션되는 경우, 가스 공급부가 포함된 개구 패턴은 금속성 전극 표면(2a) 측에 제공해야 한다. 기판이 금속성 전극 표면(2a)에 배치되는 경우에는, 반응 가스를 위한 개구 패턴이 유전성 전극 표면(2b) 측에 제공되어야 한다. 도 4에서 쉽게 이해할 수 있듯이, 중공 공간(8a)이 보상 챔버로서 사용되며 반응 가스는 우선 연결면(10)을 구비한 금속성 연결 장치를 통해 보상 챔버(8a)로 주입되고 유전성 판(4)에 제공되는 개구 패턴을 통해 공정실(PR)로 주입될 수 있다. 하지만 유전성 전극 표면(2b)을 형성하는 재료 또는 적어도 부분적으로나마 그와 다른 하나 또는 복수의 재료와 같은 유전성 고체로 중공 공간(8a)를 채우는 것도 가능하며, 이러한 고체가 통과하는 개구 패턴에 분포된 관을 통해 반응 가스를 공급하는 것도 가능하다.

원칙적으로 다음과 같은 컨셉에서 출발해야 한다. 반응 가스를 공정실로 주입하기 위한 개구 패턴 및 도 3 또는 도 4에 따른 유전체(8, 8a)를 단 하나의 전극 장치에서 조합하는 것이, 도 3에 따른 전극 표면(2a)에 개구 패턴을 제공하는 것 및 처리해야 하는 기판을 유전성 전극 표면(2b)에 배치하는 것 또는 유전성 기판 자체를 통해 유전성 전극 표면(2b)를 형성하는 것보다 현저하게 복잡하다.

따라서 개구 패턴을 통한 가스 주입 조치와 전기장에 영향을 미치는 조치를 기능적으로 분리하는 것, 즉 가능하다면 처리해야 하는 기판을 유전성 전극 표면(2b)에서 배치하거나 또는 유전성 전극 표면(2b)을 적어도 부분적으로 기판을 통해 형성하고 금속성 전극 표면(2a)의 개구 패턴을 통해 가스 주입이 이루어지도록 하는 것이 바람직한 것으로 간주된다.

본 발명의 목적은, 원칙적으로 미국 특허 US 6 228 438에서 공개된 방법을 사용하여 특수한 층이 형성된 공작물을 통해 제조 가능한, 유전성 기판의 베이스에서 디스크 형태의 공작물을 제조하는 방법을 제안하는 것이다. 이러한 방법으로 제조된 디스크 형태의 공작물은 특히 태양 전지로서의 사용에 적합하다. 이 목적은, 유전성 기판이 우선, 즉 전술한 고주파 플라즈마 공정실에서 처리하기 전에, 적어도 부분적으로 층 재료로 코팅되며, 그 코팅 재료의 비저항은 다음과 같고 10^-5 Ω cm ≤ ρ ≤ 10^-1 Ω cm 층의 표면 저항(R_s)은 다음과 같으며 0 < R_S ≤ 104 Ω_□, 코팅된 기판이 금속성 전극 표면에 배치되고 플라즈마 공정실에서 반응성 플라즈마 지원 하에서 식각되거나 또는 코팅됨으로써 달성된다.

전술한 바와 같이, 알려진 방법에서는 가스 주입 조치 및 전기장에 영향을 미치는 조치의 기능 분리 및 각 전극 표면으로의 그 할당이 설계적 이유에서 지향되었음에도 불구하고, 전술한 층으로의 유전성 기판의 일차 코팅과 원칙적으로 이미 알려져 있는 P_HfECVD 방법의 조합은, 코팅 후에 기판을 플라즈마 공정실에서 금속성 전극 표면에 데포지션하고 전기장에 영향을 미치는 조치와 전술한 개구 패턴을 통한 반응 가스 주입이 조합되거나 또는 유전성 전극 표면의 구역에서 구현될 경우에만 성공하는 것으로 나타났다.

특수한 층으로 유전성 기판의 코팅을 실시한 후에만 전술한 기판 위치 결정(positioning)이 성공하며 이로써 우선 부정적으로 간주되었던 기능 조합을 유전성 전극 표면에서 구현해야 한다는 것이 밝혀졌다.

제안된 방법을 통해 바람직하게도 Hf 플라즈마 처리 유형과 관련하여 높은 융통성이 보장된다. 이전 공정 단계에서 특수한 층으로 코팅된 유전성 기판이 식각 또는 코팅되는지와는 무관하게, 또한 P_HfECVD 공정을 통해 유전성 내지 전기적으로 높은 전도성을 갖도록 코팅되는지와는 무관하게, 각 처리 공정은 플라즈마 공정실에서의 전기장 분포와 관련된 조치 또는 가스 주입 조치와 관련된 효과에 영향을 받지 않는다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 우선 유전성 기판이, 그 비저항(ρ)이 종래 방식으로 금속성 또는 전기 전도성으로 표시되는 재료의 그것보다 현저히 높은 재료로 코팅된다. 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 종래 방식의 도체 재료의 비저항은 1.7 x 10^-6 Ωcm 내지 2.7 X 10^-6 Ωcm의 범위에 있다.

정의

표면 저항(R_s)은 비저항(ρ)과 층 두께 사이의 비율로 결정된다. 표면 저항은 기호(_□)가 포함된 단위(Ω)를 갖는다.

해당 층의 표면 저항(R_s)은 재료 뿐 아니라 층 두께에 따라서도 달라진다.

본 발명에서는, 유전성 기판의 표면이 전기 전도성이 높은 또는 전기 전도성이 낮은 재료로 일차 코팅되었는지에 따라서만 방법의 선택이 결정되는 것이 아니라, 전술한 재료에서의 층의 표면 저항(R_s)도 방법의 선택에 있어 결정적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따른 방법의 한 실시 형태에서는, 유전성 전극 표면이 유전성 판 장치의 공정실 대향측 표면을 통해 형성되고, 그 후면이 금속성 연결면과 챔버를 형성하며, 연결면과 후면 사이의 간격이 이 연결면을 따라 변동하며, 또한 반응 가스가 챔버로 주입되고, 그 다음 판 장치에 제공되는 개구 패턴을 통해 공정실로 주입됨으로써, 유전성 전극 표면에서의 고주파 전위의 분포 및 공정실로의 반응 가스 주입이 구현된다. 전기 전도성인 다른 전극 표면 및 연결면에서는 플라즈마 여기를 위한 고주파 신호가 발생한다.

금속성 연결면과 유전성 판 장치의 후면 사이의 변동하는 간격으로 인해 도 2에 따른 캐패시터 분포가 구현되며 이 후면과 금속성 연결 전극 표면 사이에 있는 챔버 공간이 동시에 반응성 가스를 위한 분배 챔버로서 사용되고, 반응 가스는 유전성 판 장치에 있는 개구 패턴을 통해 공정실로 흐른다.

본 출원의 범위 내에서 반응 가스란, 하나 또는 복수의 반응 가스의 혼합물로도 이해해야 한다.

도 2에 도시한 바와 같이 그 두께를 통해 결정되는 그 용량값을 갖는 전술한 유전성 판 장치가 도 2에 도시한 연결 캐패시터(C_R, C_C)의 일부를 형성한다. 이로써 어느 한 실시 형태에서는 지정된 변동하는 두께 분포를 갖는 유전성 판 장치가 투입될 수 있다. 하지만 다른 실시 형태에서는 적어도 근사하게나마 일정한 두께를 갖는 유전성 판 장치가 투입된다. 또 다른 실시 형태에서는 유전성 전극 표면에서의 전위 분포가 중앙에서부터 그 주변 구역으로 진행할수록 연결면의 전위에 점진적으로 근접한다. 이는, 금속성 연결면과 유전성 판 장치 사이의 전술한 챔버의 구현에서, 예를 들어 이와 관련하여 주변 구역에서의 간격이 중앙 구역에서보다 좁게 선택되고 및/또는 주변 구역에서 유전성 판 장치의 두께가 중앙 구역에서의 두께보다 얇게 설계됨으로써, 달성된다.

용량값은 주변 구역에서보다 중앙 구역에서 더 작게 선택된다.

도 4의 챔버(8a)에서 이 용량의 형성에서 이는 예를 들어,

a) 금속성 연결면이 거의 평평하게 형성되며, 유전성 판 장치가 거의 일정한 두께로, 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록하게 형성되고,

b) 유전성 판 장치가, 거의 일정한 두께로 평평하게 형성되며, 연결면이 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 오목하게 형성되고,

c) 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 연결면이 오목하게 형성되며, 또한 유전성 판 장치의 후면도 오목하게 형성되고, 유전성 전극 표면은 오목하게 형성되며,

d) 연결면이 거의 평평하게 형성되며, 연결면에 대해 평행한 평평한 후면 및 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록한 전극 표면을 구비한 유전성 판 장치

e) 연결면은 평평하게 형성되며, 또는 전극 표면도 평평하게 형성되고, 이와 달리 판 후면은, 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록하게 형성됨을 통해 구현된다.

챔버가 제공되는 경우에는, 예를 들어 연결면 및 전극 표면이 평행할 수 있고, 이와 달리 그 사이에 존재하는 고체 유전체의 유전 상수는 주변부에 대항하여 증가한다.

한편으로는 공정실의 전기장 분포, 다른 한편으로는 공정실로의 가스 주입 방향의 분포의 최적화를 위해 폭 넓은 융통성이 존재하는 것을 알 수 있다. 전기장 분포 조치 및 가스 분포 조치가 동일한 전극 장치에서 구현됨에도 불구하고, 이 두 가지 조치가 각각 최적화될 수 있다. 예로서 전술한 방법은 서로 조합적 및 혼성적으로 적용될 수 있다. 예를 들어 연결면은 거의 평평하게 형성될 수 있고, 가변적 두께를 갖는 유전성 판 장치는 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 오목한 후면 및 볼록한 전극 표면을 가질 수 있다. 또한 전문가들은, 도 2에서 설명한 용량 분포에 대한 다른 설계 변수로서 유전성 판 장치 또는 그 분포의 유전 상수도 사용할 수 있다는 것을 쉽게 이해한다. 유전성 판 장치를 따라 서로 다른 재료를 선택함으로써 전술한 용량 분포 및 유전성 전극 표면에서의 그로 인한 전위 분포가 추가적으로 또는 간격 또는 두께 변화에 대해 추가적으로 또는 대안적으로 영향을 미칠 수 있다.

특히 공정실에 존재하는 다른 전극에 대해 평행한 평평한 유전성 전극 표면을 선택하여, 이로써 전극 표면에 대해 수직하게 일정한 깊이를 갖는 플라즈마 공정실을 구형할 수 있다. 예를 들어 이 바람직한 실시 형태는, 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 금속성 연결면이 오목하게 형성되고 판 장치의 후면은 평평하게 형성됨에 따라 구현되거나, 또는 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 유전성 판 장치의 후면이 볼록하게 형성되고, 연결면은 평평하게 형성됨에 따라 구현되거나, 또는 유전성 판 장치 또는 전극 표면을 따라 서로 다른 유전 상수를 갖는 재료를 사용하고 평평한 금속성 연결면과 그에 평행한 평평한 판 후면에서 중앙 구역보다 더 큰 유전 상수를 갖는 재료를 주변 구역에 사용함으로써 구현된다.

본 발명에 따른 방법을 통해 특히 그 원주직경이 0.5 m인 큰 기판이 본 발명에 따라 코팅되고 그 다음 Hf 플라즈마 처리가 이루어진다는 것을 고려한다면, 개구 패턴을 갖는 전술한 유전성 판 장치의 준비 및 챔버 형성이 복잡하다는 것을 알 수 있다.

따라서 어느 한 실시 형태에서는 유전성 판 장치가 세라믹 타일을 통해 형성된다. 이 타일은 금속성 연결면을 기준으로 간격을 갖도록 중앙에 배치되고 부착될 수 있다.

그 결과로서, 유전성 전극 표면이 타일의 열변형으로 인해 변형되지 않게 되는데, 이는 전기장 분포 및 경우에 따라서는 공정실로의 반응 가스 공급에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 또한 서로 다른 유성 상수, 서로 다른 두께 및 두께 프로파일을 갖는 서로 다른 재료로 이루어진 타일이 원하는 판 특성을 선택적으로 형성하기 위해 융통성있게 투입될 수 있으며, 상호 중첩 및 복수층의 배치를 통해 오목한 또는 볼록한 전극 표면 또는 장치 후면의 형성을 위해 투입될 수 있다.

또한 하나의 챔버가 형성되는 경우에는 금속성 연결면과 유전성 판 장치의 후면 사이에 형성되는 이 챔버에서 기생적 플라즈마 방전이 나타나는 것을 거의 억제해야 하는데, 이러한 플라즈마 방전은 면의 형테로 분포된 연결 캐패시터로서의 이 챔버의 효과를 상쇄시킨다. 전문가들에게 알려진 바와 같이, 이는 금속성 연결면과 유전성 판 장치의 후면 사이에 간격 비율을 조정함으로써 억제할 수 있지만, 어떠한 경우에도 각 공정에 적용되는 암실 간격보다는 적어야 한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 실시 형태에서는 금속성 연결면에 대한 판 장치 후면의 간격이 하나의 단계 또는 바람직하게는 복수의 단계에서 변하며 및/또는 하나 또는 복수의 단계에서 판의 두께가 변한다. 예를 들어 이 실시 형태는 유전성 판 장치의 구축을 위한 서로 중첩되는 타일의 사용 또는 층 수가 국부적으로 변하는 복수의 타일 층을 사용함으로써 구현된다.

다른 실시 형태에서는 금속성 연결면에 대한 판 장치 후면의 간격이 지속적으로 변하거나 및/또는 판 장치의 두께가 지속적으로 변한다. 이 형태는, 일정한 두께의 거의 평평한 유전성 판 장치가 투입되고 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 금속성 연결면이 오목하게 형성된 경우에 사용된다.

특히 태양 전지와 관련된 본 발명에 따른 제조 방법의 다른 실시 형태에서는, 플라즈마 공정실에서 처리하기 전에 유전성 기판이 전기 전도성의 산화물, 더욱 바람직하게는 전기 전도성의 투명한 산화물로 코팅된다. 처리 전에 실시되는 이러한 코팅은 예를 들어 반응성 마그네트론 스퍼터링을 통해 이루어질 수 있다. 다른 바람직한 실시 형태에서는 유전성 기판이 다음과 같은 재료 중 적어도 하나를 통해, 즉 ZnO, InO₂, SnO₂ 중 하나를 통해 코팅되며 이때 추가적으로 도핑되거나 또는 도핑되지 않으며, 다음과 같은 두께(D)를 갖는다:

10 nm ≤ D ≤ 5 ㎛.

명시한 두께 범위 내에 있는 전술한 재료의 코팅은 비저항(ρ) 및 표면 저항(RS)과 관련하여 특히 위에서 명시한 층 특성을 충족시킨다.

이러한 방식으로 코팅된 기판은 이어서 공정실에서의 처리를 통해 반응성으로 식각되거나 및/또는 코팅된다. 이때 바람직하게도 다음과 같은 가스들 중 하나가 반응 가스로서 사용된다: NH₃, N₂, SF₆, CF₄, Cl₂, O₂, F₂, CH₄, 실란, 디실란, H₂, 포스핀, 디보란, 붕산트리메틸, NF₃.

예를 들어 다음과 같은 층이 데포지션된다:

층:	투입된 반응 가스:
무형질 규소 (a-Si) n-도핑된 a-Si p-도핑된 a-Si 미세결정질 Si	SiH4 , H2 SiH4, H2, PH3 SiH4, H2, TMB, CH4 SiH4, H2

반응성 식각을 위해 예를 들어 SF₆이 O₂와 혼합되고 반응 가스로서 사용된다.

또한 바람직하게도 다음과 같은 주파수(fHf)의 고주파 전기장이 생성된다:

10 MHz ≤ f_Hf ≤ 500 MHz

또는

13 MHz ≤ f_Hf ≤ 70 MHz.

더욱 바람직하게는 제조된 공작물이 적어도 0.5 m에 해당하는 원주반경을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 범위 내에서 투입된 진공 처리 설비는 다음을 포함하며,

ㆍ진공 챔버,

ㆍ그 안에 있는 제1 금속성의 평평한 전극 표면,

ㆍ유전성 판 장치의 표면을 형성하는, 제1 전극 표면에 대향 배치된 제2 유전성 전극 표면,

ㆍ유전성 판 장치의 후면에 대향하는 금속성 연결면,

ㆍ연결면 및 제1 전극 표면에 각각 존재하는 전기 연결부,

ㆍ판 장치를 관통하는 분포된 개구 패턴 및 연결면과 연결되는 가스 라인 시스템,

판 장치가 복수의 세라믹 타일로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 투입되는 진공 공정 시스템의 실시 형태는 청구항의 내용 및 예시로서의 본 발명의 하기 설명에 국한되지 않는 다른 가능성을 전문가들에게 제공한다.

본 발명은 하기 실시예 및 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 5는 기능 블록 다이어그램을 통해 본 발명에 따른 제조 방법의 진행 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서 투입된 진공 공정 시스템의 개략적인 약식 실시 형태에 대한 횡단면도이다.

도 7은 도 6에 따른 설비에 투입된 연결면에 대한 다른 개략적 정면도이다.

도 8은 유전성의 직각 기판에서의 대각선 팽창에 대한 표준 예시로서, 종래 방식의 대향 배치된 평평한 금속성 전극이 사용되는 조건에서 P_HfECVD 코팅 시 그 결과로서 나타나는 층 두께 분포를 나타낸다.

도 9는 도 8에 따른 도시에 대한 표준 예시로서, 오목하게 함몰된 금속성 전극 표면에 직접 배치된 유전성 기판에서의 분포 결과를 나타낸다.

도 10은 도 8 및 도 9에 상응하게 도시한 다른 표준 예시로서, 도 9에 다른 결과이지만, 본 발명에 따라 InO₂ 층이 코팅된 기판에서의 결과를 나타낸다.

도 11은 본 발명에 따른 방법으로 실시한 후에 나타나는 층 두께 분포 프로파일을 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따른 방법의 실시를 위해 투입된 본 발명에 따른 설비의 다른 바람직한 실시 형태를 개략적으로 간략하게 도시한 도면이다.

도 13은 다른 바람직한 실시 형태를 설명하기 위한, 도 12에서 A로 표시한 구역에 대한 부분도이다.

도 14는 도 12에 따른 도시로서, 본 발명에 따라 투입된 설비에 대한 다른 실시 형태를 나타낸다.

도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e, 도 15f는 유전성 판 장치 및 금속성 연결면의 상응하는 성형을 통해 공정실의 주변 구역에서 전기장을 증가시키시 위한 선택 가능성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 16은 금속성 연결면에서의 유전성 판 장치의 형성을 위한 세라믹 타일의 바람직한 부착 방법을 세부적으로 도시한 도면이다.

도 17은 세라믹 타일을 통해 유전성 판을 구축함으로써 도 15에 도시한 가능성을 구현하는 방법을 나타낸다.

도 5에는 약식 블록도를 통한 본 발명에 따른 방법의 진행이 설명되어 있다. 유전체 기판(100)은 예를 들어 반응성 마그네트론 스퍼터링을 위한 스테이션과 같은 제1 진공 증착 스테이션(102)에서 적어도 부분적으로나마 하나의 층으로 코팅되는데, 그 재료는 다음과 같은 비저항(ρ)을 가지므로

10^-5 Ω cm ≤ ρ ≤ 10^-1 Ω cm

그 결과로서 나타나는 층의 표면 저항(Rs)이 다음과 같은 범위에 놓인다:

0 < R_s ≤ 10^-4 Ω_□.

하한 한계는 0에 근접할 수 있는데, 그 이유는 데포지션된 층의 두께에 따라 결정되기 때문이다. 바람직하게도 층의 이 두께(D_s)는 다음과 같이 선택되는데,

1 0 nm ≤ D_s ≤ 5 ㎛,

특히 데포지션된 층 재료가 더욱 바람직하게도 전기 전도선 산화물(CO)이고, 경우에 따라서는 투명한 전기 전도성 산화물(TCO)인 경우에 더욱 그러하다. 이를 위해 다음과 같은 재료 즉 InO₂, ZnO, SnO₂ 중 적어도 하나가 유전체 기판(100)으로 데포지션되고, 도핑되거나 또는 도핑되지 않는다. 그 후에 코팅된 유전체 기 판(104)이 스테이션(105)에서 반응성 Hf 플라즈마 공정 단계, 즉 P_HfECVD 공정 단계, 또는 반응성 Hf 플라즈마가 지원되는 식각 단계에 공급된다. 이로써 특히 태양 전지(solar cell)로서 사용하기에 적합한 공작물(106)이 형성된다.

바람직하게도 기판(100) 및 이로써 본 발명에 따라 형성된 기판(106)은 도 5에서 임의의 형태의 공작물(W)로 도시한 바와 같이 원주직경 0.5 m에 해당하는 적어도 0.25 m의 원주반경 R_u를 갖는다.

도 6에는 도 5에 도시한 바와 같은 본 발명에 따라 사용되는 본 발명에 따른 설비(105) 또는 스테이션의 개략적 제1 실시 형태에 대한 횡단면도가 도시되어 있다. 금속성 진공 챔버(105a)는 내부 공간에 대향하여 제1 전극 표면(EF₁)을 형성하는 평평판 바닥면(3)을 포함한다. 그 위에는 유전성 재료로 이루어진 기판(104)이 전술한 코팅 재료(7)로 코팅된 상태로 존재한다.

층(7)으로 코팅된 기판(104) 또는 제1 전극 표면(EFl)의 대응측에 전극 장치(9)가 부착된다. 이 전극 장치는 제2 전극 표면(EF2)을 형성한다.

도시한 실시예에서는 전극 표면(EF_l)의 대향측에 평평하게 배치된 제2 전극 표면(EF₂)이 유전성 판 장치(27)의 표면을 통해 형성된다. 유전성 판 장치(27)의 후면(ER)은 금속성 연결면(KF)와 함께 공동으로 챔버(10)를 형성한다. 도시한 실시예에서는 연결면(KF)이 함몰부(10)로서 형성되며, 이 함몰부는 공정실(PR)에서 관찰할 때 오목하게 금속판(14)으로 함몰되어 있다. 실시예에서 도시한 함몰부(10)는 도 7에서 개략적으로 도시한 바와 같이 직각형이며, 연결면(KF)과 유전성 판 장치(27)의 후면(ER) 사이에서 간격(d)의 간격 분포를 형성하는데, 이 판 장치는 0에서 급격하게 함몰부(10)에서 일정한 간격으로 도약한다. 도 7에서 기판(104)은 쇄선으로 표시되어 있다. 금속판(14)을 통해 고주파 발생기(13)가 연결면(KF)과 연결되며, 이 연결면은 다시 일반적으로 기준 전위가 가해지는 전극 표면(EF₁)과 연결된다.

가스 저장기(15)에서부터 반응성 가스(G_R) 또는 반응성 가스 혼합물 및 경우에 따라서는 아로곤과 같은 작업 가스(GA)가 분배관 시스템(17)을 통해 판(14)의 후면의 일차 챔버(19)로 공급된다. 일차 챔버(19)는 한편으로 진공 챔버(105a)에 대해 판(14)을 절연하는 홀더(18)에 의해 감싸이고, 다른 한편으로는 판(14)의 후면 및 금속성 전극 표면(EF_l)에 대향하는 진공 챔버(105a)의 정면벽(21)에 의해 감싸인 상태로 형성된다. 판(14)은 그를 관통하는 가스 라인 구멍(25)에 상응하는 패턴을 갖는다.

바람직하게도 판(14)에 있는 가스 라인 개구(25)는 유전성 판 장치(27)의 개구(29)와 연결되어 계속 진행한다. 이 실시예에서 판 장치(27)는 예를 들어 A1₂0₃와 같은 세라믹으로 이루어진다.

발생기(13)를 통해 공정실(PR)의 연결면(KF)에서 고주파 플라즈마 방전(Hf)이 형성된다.

금속성 연결면(KF)에서부터 도 6에서 쇄선으로 도시한, 면의 형태로 분포된 캐패시터(C)를 통해 유전성 전극 표면(EF₂)에서 이미 전술한 바와 같이 특정한 전위 분포가 구현된다.

여기 주파수(f_Hf)는 다음과 같이 선택된다:

10 MHz ≤ f_Hf ≤ 500MHz

특히 다음과 같다

13 MHz ≤ f_Hf ≤ 70 MHz.

기판(104)의 원주직경은 적어도 0.5 m이고 경우에 따라서는 5 m 미만 및 그 이상일 수 있다.

도 6에 따른 실시에서 간격(d)은 0 내지 1 mm이다.

전술한 바와 같이, 아직 설명해야 하는 본 발명에 따른 설비의 다른 실시 형태에서는 챔버(10)가 0에서부터 일정한 값으로 증가하는 간격(d)로 설계되는 것이 아니라, 전기장 분포에 결정적인 역할을 하는 캐패시터 분포에 영향을 미치는 전술한 간격이 측정한 분포로 최적화된다. 이 간격(d)은 주파수에 따라 0.05 mm와 50 mm 사이에서 선택되므로, 챔버(10)에서 플라즈마의 생성이 불가능하다.

바람직하게도 발생기(13)를 통해 기판 면적당 10 내지 5000W/m²의 출력이 공급된다.

기판(104)의 P_HfECVD 코팅을 위해 바람직하게도 아래의 가스 중 적어도 하나가 반응성 가스로서 사용된다: NH₃, N₂, SF₆, CF₄, Cl₂, 0₂, F₂, CH₄, 실란, H₂, 포스 핀, 디보란, 붕산트리메틸.

시스템(15, 17) 및 개구(29)에서의 총 가스 유량은 예를 들어 기판표면 m² 당 0.05 내지 10 s1m/m²이다.

전술한 값은 특히 반응성 고주파 플라즈마가 지원되는 코팅에 대해 적용된다.

아래의 시험에 대해 다음과 같이 설정되었다:

공정: P_HfECVD 코팅

f_Hf: 27MHz

기판 치수: 1.1 x 1.25m²

도 6에 따른 함몰부 깊이(d): 1mm

총 압력: 0.22mbar

기판 면적당 전력: 280W/m²

기판 재료: 비전도가 10^-15 (Ωm)^-1인 플로트 글라스

일차 코팅: InO₂, 주석으로 도핑됨.

코팅의 표면 저항 Rs: 3Ω_□

반응 가스: H₂ 혼합된 실란

H₂에서 실란 희석: 50%

면적 단위당 총 가스 흐름: 0.75slm/m²

시험은 도 6 도는 도 7에 따른 설비 구성에서 실시되었다.

도 8에는, 도 6에 따른 장치에서 판(14)이 함몰부(10) 없이 평평한 금속 표면으로 전극 표면(EF₁)의 전극 표면으로서 직접 대향하게 배치되는 상황에서, 층 두께 평균값을 기준으로 한 나노미터 단위의 층 두께 분포를 공작물의 양측 직각 대각선 위에서 측정한 결과를 표준 결과로서 나타낸다.

도 8에 따른 도시와 유사한 표준 결과로서 도 9에서는, 코팅해야 하는 공작물과 도 5에 따른 코팅되지 않은 기판(100), 즉 플로트 글라스 기판이 삽입될 경우의 결과를 나타낸다.

또한 도 8에 따른 측정과 관련하여 전술한 바와 같이, 판(14)이 함몰부(10) 없이 형성되며 공정실(PR)에서 전극 중 하나를 형성한다. 이와 달리 함몰부(10) 중 하나가 바닥면(3)의 함몰부에 상응하게 기판의 하단에 제공된다.

다른 표준 및 다른 유사한 도시에 해당하는 도 10에서는, 도 9에 따른 결과를 위해 이미 사용된 설비 구성, 즉 바닥면(3)에서 함몰부(10)가 덮인 설비 구성에서 공정실(PR)에 노출된, 판(14)의 평평한 표면의 형성 및 기판을 통해 일차 코팅된 기판(104), 즉 InO₂로 일차 코팅된 플로트 글라스 기판이 처리될 경우의 결과를 나타낸다.

그에서 다음과 같은 결과가 나타난다:

도 8에서: 공정실(PR)에서의 불균일한 전기장 분포로 인해 그 결과로서 나타나는 층두께 분포가 수용할 수 없을 만큼 불균질하다.

도 9에서: 처리해야 하는 기판이 순수한 유전성일 경우에, 공작물을 지지하는 전극(3)에서 함몰부가 전기장 분포 및 이로써 층두께 분포의 균질성을 야기시킨다. 도 10에서: 도 9에 따른 순수한 유전성 공작물에 대해 층두께 분포를 현저하게 개선하는 배치가, 공작물이 본 발명에 따라 일차 코팅된 기판(104)로 이루어지는 경우에는, 수용할 수 없을 정도의 층두께 분포를 야기시킨다.

하지만 본 발명에서는 전술한 일차 코팅된 기판이 예를 들어 도 6에 따른 설비에서 코팅되는 경우에는, 도 11에 도시한 바와 같이 양호한 층두께 분포가 나타난다.

놀랍게도 층 재료(InO₂)의 높은 비저항(ρ)에도 불구하고 본 발명에서 제안한 방법만이 공작물에서의 균질한 효과 분포를 달성하는데 적합하다는 것을 알 수 있다.

도 12는, 도 5에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 공정 단계 또는 그를 위해 사용되는 설비(105)의 바람직한 다른 실시 형태에 대한 간소화된 개략적 도시를 나타낸다.

일차 코팅된 기판(104)은 평평한 제1 전극 표면(EF₁)에서 다시 데포지션된다. 고주파 발생기(13)와 결합된 금속 연결면(KF)은 공정실(PR)을 기준으로 항상 오목하게 함몰된다.

유전성 판 장치(27)는 마찬가지로 평평한 후면(ER)에서 일정한 두께의 평평한 유전성 전극 표면(EF₂)을 형성한다. 도 12에는 유전성 판 장치(27)를 관통하는 개구 패턴이 도시되어 있다. 유전성 판 장치(27)는 바람직하게도 다음과 같은 범위에 있는 두께(D)를 갖는다:

0.01 mm ≤ d ≤ 5 mm.

정의

본 발명에서 유전성 판 장치라는 개념은 면의 형태로 이차원적으로 진행하며, 호일 내지 판의 형태를 나타내는 유전성 구조물로 이해되어야 한다.

직렬의 유전성 판 장치(27)의 캐패시터가 연결면(KF)과 유전성 판의 후면(ER) 사이의 캐패시터를 대표하므로, 얇은 유전성 판 장치(27)에서 나타나며, 경우에 따라서는 큰 판 캐패시터가 챔버(10a)를 통해 나타나는 작은 캐패시터에 단지 경미하게만 영향을 미친다.

도 13에는 도 12에 따른 장치에서 부호(A)로 표시한 부분의 단면도가 도시되어 있다. 도면에서는 도 12에 따른 실시 형태에서 뿐 아니라 본 발명에 따른 다른 모든 실시 형태에서도 구멍(25)의 적어도 일부가 금속판(14a)을 통해 도시하지 않은 유전성의 판 장치(27)를 관통하는 개구(29)와 일치할 수 있으며 적어도 근사하게 계속 동일한 개구 횡단면을 가질 수 있다.

도 12의 연결면(KF)이 연속적으로 만곡되어 있음에도 불구하고 이 연결면을 계단 형태 또는 복수의 계단 형태로 형성하는 것이 가능하다. 높은 열부하, 침식적 인 화학적 분위기, 강한 진공 및 플라즈마에 노출되는 판 장치(27)의 재료로서 전술한 바와 같이 예를 들어 Al₂O₃와 같은 세라믹을 사용할 수 있다. 공정에 따라서 필요 시에는 개구 패턴을 갖는 고내온성의 유전성 호일과 같은 다른 유전성 재료도 사용할 수 있다.

전술한 유전성 판 장치(27)는 도 14에 도시한 바와 같이 상하로 서로 이격되게 배치되며 유전성 스페이서를 통해 상호 위치가 고정되는 복수의 판 장치(27a, 27b)를 통해 대체될 수 있다. 이 모든 개별판(27a, 27b)은 도 6, 도 12 및 도 13에 따른 개구(29)의 패턴에 상응하는 개구 패턴을 포함한다. 그 두께는 다시 0.01 내지 5 mm 사이에서 선택할 수 있다.

도 15a, 도 15b, 도 15c 도 15d, 도 15e 및 도 15f에는 금속성 연결면(KF) 및 유전성 전극 표면(EF₂)의 상호 배치가 도시되어 있다. 이러한 모든 배치는 공정실(PR) 주변 구역에서 전기장이 중앙 구역의 전기장에 비해 강화시키는 기능을 한다.

도 15a에는 평평한 금속성 연결면(KF)이 도시되어 있다.

유전성 판 장치(27)는 공정실(PR)에 대해 볼록하게 형성되며 일정한 두께(D)를 갖는다. 그 금속성 특성으로 인해 연결면(KF)은 고주파 전위 공급 시 등전위면(Φ_KF)으로서 기능한다. 제1 접근에서 도 15a에 따른 배치는 다음과 같이 설명할 수 있다:

도면의 좌측에 도시한 바와 같이 모든 체적 부재(dV)에서는 챔버(10)를 따라 캐패시터(C10, C27)의 직렬 연결이 이루어진다. 연결면(KF)과 유전성 판 장치(27)의 후면(ER) 사이에서의 변하는 간격 및 가스의 유전 상수에 의해 캐패시터(C₁₀)가 결정되는 반면, 일정한 두께(D) 및 판 장치(27)의 유전 상수(ε)로 인해 캐패시터(C₂₇)는 구역에 따라 일정하다

일반적으로 판 재료의 유전 상수가 챔버(10)에 있는 가스의 유전 상수보다 현저히 크며, 따라서 적어도 제1 접근에서는 특히 얇은 판 장치(27)에서는 캐패시터(C₁₀)와 직렬로 연결된 캐패시터(C₂₇)를 무시할 수 있다. 유전성 전극 표면(EF₂)의 주변 구역에서는 감소하는 간격(d)으로 인해 C₁₀이 항상 더 크며, 이로써 주변 구역으로 접근하면서 전극 표면(EF₂)을 따라 형성된 국부적 전위 분포(Φ_EF2)가 연결면(KF)의 전위(Φ_KF)에 근접한다. 이로써 공정실(PR) 상단의 주변 구역에는 Φ_KF와 대응 전극 표면(EF₁)에 연결된 전위 사이의 완전한 전위 편차에 근접하는 전극 표면(EF₂)이 존재한다. 전극 표면(EF₂)의 중앙 구역에는 C₁₀이 더 큰 간격(d)로 인해 주변 구역에서보다 더 작고, 이로써 더 큰 고주파 전압이 강하하고 따라서 여기에서는 전위(Φ_EF2)가 전위(Φ_KF)에 비해 더 크게 감소한다. 이로써 공정실(PR) 상단의 이 중앙 구역에는 주변 구역에 비해 더 약화된 전기장이 존재한다.

챔버(10)가 (도시하지 않은) 개구 패턴을 갖는 유전성 판 장치(27)를 통과하여 공정실(PR)로 공급되는 반응 가스를 위한 압력 보상실로서 작용한다는 것을 참 작한다면 도 15a에서는, 호일 형태의 고내온성 판 장치(27)를 사용하는 경우 공정실과 챔버(10) 사이의 차압으로 인해 바람직하게도 볼록한 형태가 나타나는 것을 알 수 있다.

도 15b에도 평평한 금속성 연결면(KF)이 도시되어 있다. 유전성 판 장치(27)는 공정실(PR)을 기준으로 볼록하게 형성된 후면(ER)을 가지며, 연결면(KF)에 대해 평행하게 진행하는 평평한 전극 표면(EF₂)을 갖는다. 유전성 판 장치(27) 재료의 일반적으로 높은 유전 상수(ε)로 인해 캐패시터(C27)는 주변 구역에서 캐패시터(C₁₀)에 영향을 미치며(도 15a 참조), 장치(27)의 증가된 두께에도 불구하고 여기에서는 큰 영향을 미치지 않으므로, 도 15b에 따른 실시 형태에서도 국부적으로 가변적인 직렬 캐패시터(C₁₀)가 우세하며 전술한 바와 같이 공정실(PR)에서의 전기장 분포에 큰 영향을 미친다.

도 15c에 따른 실시 형태에는 마찬가지로 평평한 연결면(KF)이 도시되어 있다. 유전성 판 장치(27)는 일정한 두께를 갖지만, 구역별로 유전 상수(εa 내지 εd)가 서로 상이한 서로 다른 재질로 형성된다. 이 실시 형태에서는 챔버(10)를 사용하지 않을 수 있다.

주변 구역으로 진행할수록 판 재료의 유전 상수(ε)가 증가하며, 이로써 도 15a와 비교하여 C₂₇이 증가한다. 이 실시 형태에서는 챔버(10)를 통해 형성된 캐패시터(C₁₀)가 국부적으로 일정하다. 여기에서 유전성 판 장치(27)의 일정한 두께를 충 분히 크게 선택하는 경우에는, 주변 구역으로 진행할수록 증가하는 캐패시터(C₂₇)가 캐패시터(C₁₀)와의 직렬 연결에서 우세하며 전술한 효과가 달성된다. 전극 표면(EF2)의 가장자리 구역에서 공정실(PR)의 전기장은, εa인 C₂₇를 기준으로 εd인 C₂₇가 감소하는 중앙 구역에서보다 더 적게 약화된다.

도 15d는 도 6 또는 도 12를 통해 이미 설명한 관계를 나타낸다.

도 15e는 평평한 연결면(KF)을 나타낸다. 유전성 판(27)은 연결면(KF)에 대해 평행한 후면(E)을 가지며, 이와 달리 공정실(PR)에서부터 관찰할 때 볼록한 유전성 전극 표면(EF₂)을 갖는다. 전술한 설명을 근거로 전문가들은, 전술한 바와 같이 선택된 판 두께 및 판 재료 유전 상수의 크기에 따라서 공정실(PR)에서 동일한 전기장 보상 효과를 달성할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.

도 15f에서는 연결면(KF) 뿐 아니라 전극 표면(EF₂)로 공정실(PR)에 대해 오목하게 형성되며, 이와 달리 판 장치(27)의 후면(ER)은 평평하다는 것을 알 수 있다.

판 장치(27)의 유전 상수가 챔버(10) 내의 가스 유전 상수보다 현저히 큰 경우에는, 여기에서도 C₁₀이 우세하며 공정실(PR)에서 원하는 전기장 분포가 나타난다.

도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e 및 도 15f에서는 특히 유전성 전극 표면(EF₂)의 형태와 관련하여 상당한 융통성이 존재한다. 전문가라면 쉽게 알 수 있 듯이, 도 15에 도시한 실시 형태는 더욱 확대되고 조합될 수 있다. 예를 들어 서로 다른 두께를 갖는 판 장치(27)에 서로 다른 재료가 사용될 수도 있는데, 이로 인해 설계의 범위가 더욱 확대된다. 전술한 바와 같이, 챔버(10)를 사용하지 않을 수도 있고 캐패시터 분포를 오로지 판 장치(27)로만 구현할 수도 있다.

반응 가스가 챔버(10)에서부터 판 장치(27)에 제공된 개구 패턴을 통해 공정실로 주입되고 계속 전달되며, 바람직한 전기장 보상 조치가 전극 표면(EF₂)의 형태에 거의 무관하게 구현 가능하는 것을 고려한다면, 공정실(PR)로의 가스 주입 방향 및 공정실(PR)에서의 전기장 영향이 동시에 모두 최적화될 수 있다는 것을 알 수 있다.

유전성 판 장치(27)의 구현 시, 그가 처리 공정 중에 매우 높은 온도에 노출되는 것을 고려해야 한다. 따라서 유전성 판 장치(27)와 그 고정부를 통해 연결면(KF)을 형성하는 판(14) 사이의 열학적 팽창 편차를 고려해야 한다.

또한 전술한 설비에서 큰 및 매우 큰 기판(104)이 처리된다는 점을 고려해야 한다. 이러한 치수의 유전성 판 장치의 구현 및 열학적 팽창 및 수축을 감안하여 변형없이 이루어져야 하는 그 조립은, 특히 장치(27)가 호일 형태가 아니라 예를 들어 A1₂O₃와 같은 세라믹 재질의 강성의 유전성 판인 경우에 특히 문제가 된다.

이러한 경우에 바람직한 실시 형태에서는 도 16에서 설명한 바와 같이 고정된 장치(27)가 복수의 유전성, 바람직하게는 세라믹 재질의 타일로 이루어진다. 도 16에는 이러한 타일과 그 조립 방법이 도시되어 있다. 도시한 바와같이 바람직하게 도 직각형 또는 사각형이며 예를 들어 A1₂O₃와 같은 세라믹으로 제조된 각각의 타일(50)은 거의 중앙에서, 예를 들어 세라믹 볼트와 같은 유전성 스페이서 볼트(52) 및 유전성 와셔(54)를 통해 연결면(KF)을 기준으로 판(104)에 고정된다. 이로써 면(KF)과 판 장치(27)를 형성하는 타일(50)의 후면(ER) 사이에의 중요한 간격이 확보된다. 이로써 타일(50)이 주변부에서 지지되고 그럼에도 불구하고 열부하 시 응력 없이 각 방향으로 자유롭게 팽창할 수 있도록, 타일은 연결면(KF)의 서포트 핀(56)에서 안내된다.

비틀림에 대항하여 타일(50)은 가이드 핀(58)을 통해 긴 구멍 안내부(59)에서 고정된다. 타일(50)은 도 16에 도시하지 않은 개구 패턴을 갖는데, 이 개구 패턴은 경우에 따라서 타일(50) 사이의 틈새를 통해 보완된다. 타일(50)은 경우에 따라서 중첩될 수도 있다. 이러한 타일의 하나 또는 복수의 층이 경우에 따라 다른 위치에 제공될 수 있으며, 복수의 구역에서 특히 다양한 유전 상수를 갖는 다양한 세라믹 재료가 사용될 수 있다. 이로써 융통성 있게 다양한 형태 및 재료 프로파일이 유전성 판 장치(27)에서 구현될 수 있다.

도 17a, 도 17b, 도 17c, 도 17d, 도 17e 및 도 17f에는 도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e 및 도 15f에따른 개략적 구성이 도시되어 있으며, 바람직하게도 도 16에서 설명한 바와 같은 타일로 이루어진다. 여기에서는 연결면(KF)에 바로 대향하는 위치에 있는 도 17에 따른 타일만 지지되며, 공정실측에 연결되는 타일 층은 그 아래에 있는 타일에 부착된다. 도 17a, 도 17b, 도 17c, 도 17d, 도 17e 및 도 17f에 따른 도시에서 전문가들은 전술한 바람직한 타일 구조와 같은 도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d, 도 15e 및 도 15f에 따른 구성이 용이하게 구현 가능하다는 것을 알 수 있다. 타일 사이에 남은 미로 채널을 활용하거나 및/또는 (도시하지 않은) 타일(50)에 추가적인 구멍 또는 개구를 형성함으로써 전술한 개구 패턴과 관련하여 원하는 치수로 분포된 가스 노즐이 공정실에 형성되어야 한다.

바람직하게도 세라믹 타일의 두께(DK)는 다음과 같이 선택된다.

0.1 mm ≤ D_K ≤ 2 mm

균질한 크기, 및 매우 큰 크기의 유전성 기판을 우선 비전도성 층으로 코팅하고, 그 후에 반응성 고주파 플라즈마가 지원되는 공정을 통해 표면 처리, 특히 코팅 처리를 함으로써 큰 태양 전지 내지 매우 큰 태양 전지를 산업적으로 제조하는 것이 본 발명에 따른 제조 방법 또는 본 발명에 따라 투입된 설비를 통해 가능하다.

Claims

유전성 기판(100)의 베이스에서 디스크 형태의 공작물을 제조하기 위한 방법으로서,이 방법은, 진공 챔버에서 두 개의 서로 대향하게 배치된 전극 표면(2a; EF₁, 2b; EF₂) 사이에 형성되는 플라즈마 공정실(PR)에서의 처리를 포함하며, 두 개의 전극 표면 사이에서 고주파 전기장에 생성되며 이로써 반응 가스가 공급되는 공정실(PR)에서 고주파 플라즈마 방전이 발생하고, 유전성 재료로 이루어진 하나의 전극 표면(2b, EF₂)에서 고주파 전위(Φ_2b)가 지정된, 변하는 분포로 표면을 따라 형성되며, 플라즈마 공정실(PR)에서의 전기장의 분포는 유전성 전극 표면(2b, EF₂)에서의 전위 분포 (Φ_2b)를 통해 조절되고, 기판을 통해 유전성 전극 표면(2b, EF₂)이 형성되거나 또는 기판이 금속성으로 형성된 다른 전극 표면(2a, EF₁)에 배치되며, 기판에 대향하게 배치된 다른 전극 표면에서는 개구 패턴(29)에서부터 반응 가스가 공정실(PR)로 주입되는 방법에 있어서,유전성 기판(100)이 플라즈마 공정실(PR)에서의 처리 전에 부분적으로 또는 전체적으로 층 재료로 코팅되는데, 그 비저항(ρ)은 다음과 같고 10^-5 Ωcm ≤ ρ ≤ 10^-1 Ωcm, 층의 표면 저항(R_S)은 다음과 같으며 0 < RS ≤ 104 Ω/sq, 코팅된 기판이 금속성 전극 표면(2a, EF₁)에 배치되고 플라즈마 공정실(PR)에서 반응성 플라즈마 지원 하에서 식각되거나 또는 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 유전성 전극 표면(EF₂)이 유전성 판 장치(27)의 공정실 대향측 표면을 통해 형성되고, 그 후면(ER)이 금속성 연결면(KF)과 챔버(10)를 형성하며, 연결면(KF)과 후면(ER) 사이의 간격(d)과 판형태의 장치(27)의 두께(D)와 판형태의 장치(27)의 유전 상수 중 적어도 하나가 그 면을 따라 변하고, 또한 반응 가스가 챔버(10)로 주입되고, 판형태의 장치(27)에 제공되는 개구 패턴(29)을 통해 공정실(PR)로 주입되며, 연결면(KF)과 금속성 전극 표면(EF₁) 사이에 다른 고주파 신호가 형성됨으로써 고주파 전위의 분포 및 공정실로의 반응 가스의 주입이 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 일정한 두께(D)를 갖는 유전성의 판형태의 장치(27)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 지정된 변하는 두께 분포를 갖는 유전성의 판형태의 장치(27)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 전극 표면(2b, EF₂)에서의 전위 분포(Φ_2b)가 주변 구역에서보다 중앙 구역에서 연결면(KF)의 전위와 더 큰 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 판형태의 장치(27)의 후면(ER)과 연결면(KF) 사이의 간격과 유전성의 판형태의 장치(27)의 두께 중 적어도 하나가 중앙 구역에서보다 주변 구역에서 더 작게 선택되고, 판형태의 장치(27) 재료의 유전 상수가 유전성 전극 표면의 중앙 구역에서보다 주변 구역에서 더 크게 선택됨으로써, 유전성 전극 표면(EF₂)에서의 전위 분포가 중앙에서부터 그 주변 구역으로 진행할수록 연결면(KF)의 전위에 점진적으로 근접하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

a) 연결면(KF)이 평평하게 형성되며, 유전성 판형태의 장치(27)가 일정한 두께(D)로, 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록하게 형성되거나 또는

b) 유전성 판형태의 장치(27)가, 일정한 두께(D)로 평평하게 형성되며, 연결면(KF)이 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 오목하게 형성되거나 또는

c) 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 연결면(KF)이 오목하게 형성되며, 유전성 판형태의 장치(27)의 후면(ER)이 오목하게 형성되고, 유전성 전극 표면이 오목하게 형성되거나 또는

d) 연결면이 평평하게 형성되며, 연결면에 대해 평행한 평평한 후면 및 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록한 전극 표면을 구비한 유전성 장치 또는

e) 연결면은 평평하게 형성되며, 또는 전극 표면도 평평하게 형성되고, 판형태 장치의 후면은, 공정실에서 관찰할 때를 기준으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 타일(50)을 통해 유전성 판형태의 장치(27)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 세라믹 타일(50)의 적어도 일부가 금속성 연결면(KF)을 기준으로 하여 간격(52)으로 중앙에 배치되고 부착되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 금속성 연결면(KF)에 대한 판형태의 장치(27) 후면(ER)의 간격이 하나의 단계 또는 복수의 단계로 변하며, 하나의 단계 또는 복수의 단계로 판형태의 장치(27)의 두께(D)가 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 금속성 연결면(KF)에 대한 판형태의 장치(27) 후면(ER)의 간격과 판형태의 장치(27)의 두께 중 적어도 하나가 지속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 기판(100)이 우선 전기 전도성 산화물로 코팅되고 그 후에 이 기판(104)이 플라즈마 공정실에서 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 전기 전도성 산화물로서 투명한 전기 전도성 산화물이 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 기판(100)이 도핑되거나 도핑되지 않은 상태로 재료 ZnO, InO₂, SnO₂중 적어도 하나로 코팅되며 그 후에 플라즈마 공정실(PR)에서 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유전성 기판이 플라즈마 공정실에서의 처리 전에 층 재료로 코팅되며, 그 두께(DS)는 10 nm ≤ DS ≤ 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 가스가 가스 NH₃, N₂, SF₆, CF₄, Cl₂, O₂, F₂, CH₄, 실란, 디실란, H₂, 포스핀, 디보란, 붕산트리메틸, NF₃중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수(f_Hf)가 10 MHz ≤ f_Hf ≤ 500 MHz 인 고주파 전기장이 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 기판의 원주직경이 적어도 0.5 m인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 챔버가 고체 유전체로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 고체 유전체가 유전성 전극 표면을 따라서 그 유전 상수가 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 고체 유전체로서 유전성 전극 표면의 유전체가 투입되는 것을 특징으로 하는 방법.
진공 공정 시스템으로서,

ㆍ진공 챔버(105a), 그 안에 있는 제1 금속성의 평평한 전극 표면(EF1),

ㆍ유전성 판형태의 장치(27)의 표면을 형성하는, 제1 전극 표면에 대향 배치된 제2 유전성 전극 표면(EF2),

ㆍ유전성 판형태의 장치(27)의 후면(ER)에 대향하는 금속성 연결면(KF),

ㆍ연결면(KF) 및 제1 전극 표면(EF1)에 각각 존재하는 전기 연결부,

ㆍ판형태의 장치(27)를 관통하는 분포된 개구 패턴(29) 및 연결면(KF)과 연결되는 가스 라인 시스템(17)을 구비한 진공 공정 시스템에 있어서,

판형태의 장치(27)가 그들 사이에 각각 공통의 공간을 형성하는 복수의 세라믹 타일(50)로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.
제22항에 있어서, 세라믹 타일(50)의 적어도 일부가 금속성 연결면(KF)에서 타일 중앙에 배치된 유전성 서포트(52)를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 타일(50)이 제1 전극 표면에서 관찰할 때를 기준으로 유전성 전극 표면(EF₂) 평평하게 또는 볼록하게 또는 오목하게 고정하는 것을 특징으로 진공 공정 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 제1 전극 표면에서 관찰할 때를 기준으로 연결면(KF)이 계단식으로 또는 지속적으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 진공 공정 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 금속성 연결면(KF)에 가스 주입 개구가 존재하며, 그 대다수(the majority thereof)는 개구 패턴(29)과 일치하는 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 세라믹 타일(50)의 적어도 일부가 적어도 하나의 가이드 핀(58)을 통해 긴 구멍 가이드(59)에서 회전되지 않게 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 세라믹 타일(50)의 적어도 일부가 스페이서 핀(56)을 통해 연결면에 대해 및 연결면에 대해 상대적으로 그 표면 팽창 방향에서 자유롭게 이동하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.
제2항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 타일(50)을 통해 유전성 판형태의 장치(27)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수(f_Hf)가 13 MHz ≤ f_Hf ≤ 70 MHz 인 고주파 전기장이 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서, 금속성 연결면(KF)에 가스 주입 개구가 존재하며, 그 대다수는 개구 횡단면과 동일한 것을 특징으로 하는 진공 공정 시스템.