用于监测真空反应器设备中的硒蒸气的方法技术

揭示用于监测真空反应器设备中的蒸气的方法和系统。一种系统具有：(a)真空腔室；(b)容纳在所述真空腔室中的蒸气源，其中所述蒸气源经配置以产生蒸气；(c)容纳在所述真空腔室中且耦合到所述蒸气源的反应容器，其中所述反应容器具有通往所述真空腔室的出口，且其中所述反应容器经配置以从所述蒸气源接收所述蒸气且经由所述出口将所述所接收蒸气的一部分排放到所述真空腔室中；以及(d)容纳在所述真空腔室中的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器经配置以检测经由所述出口排放的所述蒸气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请案要求2013年11月16日提交的美国临时申请案第61/905,175号的优先权，所述申请案特此以全文引用的方式并入。
技术介绍
除非本文另有说明，否则这个部分中描述的材料不是本申请案中的权利要求书的现有技术，并且并不因为包含在这个部分中就被认可为现有技术。在将蒸气(例如，硒)施加到衬底以制得(例如)薄膜太阳能电池期间，利用用于监测反应器腔室中的蒸气压力的系统。典型反应器腔室包含真空腔室、蒸气源和反应容器。一些常规系统监测蒸气源处的蒸气以控制蒸气源的温度。举例来说，蒸气源的热质量与反应硒的性质的组合可使得温度响应于控制反馈而极缓慢地改变。此外，未考虑反应容器中的实际反应由反应样本的差异引起的任何扰动或由反应容器与真空腔室之间的泄漏引起的变化。另外，当前系统昂贵、易发生故障，且不可操作达所需持续时间或不可在存在于制造环境中的高操作温度下操作。
技术实现思路
实例实施例提供经配置以将蒸气流从反应容器中的高压力区引导到真空腔室中的较低压力区并且通过传感器检测蒸气的蒸气监测系统和方法。这一布置有利地提供与反应容器中的蒸气量相关的反馈。所述系统进一步有益地提供阀门以直接控制蒸气从蒸气源到反应容器的转移速率以在反应容器中维持恒定的蒸气量。此外，在使用离子计或硒速率监测器的实施例中，传感器具有比其它传感器温度敏感性低的优势，且检测离子存在而非涂布有蒸气材料以测量重量，这导致替换零件较少且传感器的耐久性增大。>因此，在一个方面中，提供一种系统，其具有：(a)真空腔室；(b)容纳在所述真空腔室中的蒸气源，其中所述蒸气源经配置以产生蒸气；(c)容纳在所述真空腔室中且耦合到所述蒸气源的反应容器，其中所述反应容器具有通往所述真空腔室的出口，且其中所述反应容器经配置以从所述蒸气源接收所述蒸气且经由所述出口将所述所接收蒸气的一部分排放到所述真空腔室中；以及(d)容纳在所述真空腔室中的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器经配置以检测经由所述出口排放的所述蒸气。在另一方面中，提供一种方法，其包含以下步骤：(a)经由阀门将蒸气从高压力区转移到中等压力区；(b)经由出口将所述所转移蒸气的一部分从所述中等压力区排放到低压力区；以及(c)通过所述低压力区中的传感器检测经由所述出口排放的所述蒸气。所属领域的技术人员通过适当地参考附图阅读以下详细描述将明白这些以及其它方面、优点和替代方案。附图说明图1为根据实例实施例的用于监测真空反应器设备中的蒸气的系统的示意图。图2A为用于利用微天平传感器监测蒸气的系统的实例实施例的前向正视图。图2B为图2A的用于监测蒸气的系统的横截面侧视图。图3A为用于利用离子计传感器或硒速率监测器传感器(“SRM”)以及从出口和所排放蒸气流的路径偏移的两个额外微天平传感器来监测蒸气的系统的实例实施例的前向正视图。图3B为图3A的用于监测蒸气的系统的横截面侧视图。图4A为用于利用两个离子计或SRM传感器监测蒸气的系统的实例实施例的前向正视图。图4B为图4A的用于监测蒸气的系统的横截面俯视图。图4C为图4C的用于监测蒸气的系统的横截面侧视图。图5为根据实例实施例的示出微天平传感器对于硒蒸气从蒸气源到反应容器的转移速率的响应的曲线图。图6为根据实例实施例的示出离子计对于硒蒸气从蒸气源到反应容器的转移速率的响应的曲线图。图7为根据实例实施例的方法。具体实施方式本文中描述实例方法和系统。本文中描述的任何实例实施例或特征未必应解释为比其它实施例或特征优选或有利。本文中描述的实例实施例不打算是限制性的。将容易理解，所揭示的系统和方法的某些方面可以多种不同配置来布置及组合，本文中涵盖所有所述配置。此外，图中示出的特定布置不应视为限制性的。应理解，其它实施例可大体上包含给定图中示出的每一元件。另外，可组合或省略一些所说明的元件。又另外，实例实施例可包含图中未说明的元件。本专利技术的实施例有利地提供用于监测以及控制从高压力区排放到低压力区的蒸气的系统。现参考图1到2B，示出具有真空腔室5的系统。蒸气源10容纳于真空腔室5中。蒸气源10经配置以产生蒸气。在一些实施例中，蒸气源10包括坩埚，且蒸气是经由增大蒸气源10的温度以引起真空兼容材料的汽化的一个或多个加热元件而产生。蒸气源10处的操作温度维持在约250℃到约450℃的范围内，且优选地在300℃到约370℃的范围内。在各种实施例中，举例来说，有机和无机真空兼容材料可用作用于沉积应用的蒸气。在优选实施例中，蒸气包括硒。在各种其它实施例中，举例来说，蒸气可包括硫或其它可蒸发含硒或含硫化合物。反应容器15同样容纳在真空腔室5中，且经由管道11耦合到蒸气源10。举例来说，反应容器15界定能够容纳用于进行卷轴式处理的衬底的腔室。在各种实施例中，管道11包括管或任何其它通道。反应容器15和管道11各自包括能够耐受前述操作温度和硒蒸气的任何材料，例如不锈钢。在一些实施例中，反应容器15与管道11可独立地加热以维持所需操作温度。反应容器15具有通往真空腔室5的出口16。反应容器15进一步经配置以从蒸气源10接收蒸气，且经由出口16将所接收蒸气的一部分17排放到真空腔室5中。在一些实施例中，出口16可包括与反应容器15的腔室直接连通的开口。在替代实施例中，反应容器15可进一步包括隧道(tunnel)18，如图2B、3B和4B中所示，所述隧道将反应容器15的腔室耦合到出口16，其中隧道18具有的直径大于出口16的直径。在这些实施例中，反应容器15在反应容器15的腔室中维持高温。反应容器15进一步包含界定区域14的外壳13，所述区域具有经由例如热电偶12而独立于腔室的温度加以控制的温度。在这些实施例中，隧道18和出口16界定于反应容器外壳13的区域14中，且两者皆至少部分地含于辐射屏蔽物24内。隧道18提供将蒸气从反应容器15的腔室引导到出口16的中间路径。在一些实施例中，出口16自身可包括细长管道19，而非基本开口。在一个实施例中，蒸气源10具有第一压力P1，反应容器15具有第二压力P2，且真空腔室5具有第三压力P3。在各种实施例中，第一压力P1大于第二压力P2，且第二压力P2大于第三压力P3。第一压力可在约10+1到约10-2的范围内，第二压力可在10-2到约10-4的范围内，且第三压力可在约10-4到约10-6的范围内。归因于蒸气的性质，蒸气从蒸气源10中的高压力区P1到反应容器15中的中等压力区P2到真空腔室5中的低压力区P3而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：真空腔室；容纳在所述真空腔室中的蒸气源，其中所述蒸气源经配置以产生蒸气；容纳在所述真空腔室中且耦合到所述蒸气源的反应容器，其中所述反应容器具有通往所述真空腔室的出口，且其中所述反应容器经配置以从所述蒸气源接收所述蒸气且经由所述出口将所述所接收蒸气的一部分排放到所述真空腔室中；以及容纳在所述真空腔室中的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器经配置以检测经由所述出口排放的所述蒸气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.16 US 61/9051751.一种系统，其包括：
真空腔室；
容纳在所述真空腔室中的蒸气源，其中所述蒸气源经配置以产生蒸气；
容纳在所述真空腔室中且耦合到所述蒸气源的反应容器，其中所述反应容器具有通往
所述真空腔室的出口，且其中所述反应容器经配置以从所述蒸气源接收所述蒸气且经由所
述出口将所述所接收蒸气的一部分排放到所述真空腔室中；以及
容纳在所述真空腔室中的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器经配置以检
测经由所述出口排放的所述蒸气。
2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括经配置以控制所述反应容器从所述蒸气
源接收的所述蒸气的量的阀门。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述阀门经配置以响应于一个或多个控制信号而
控制所述蒸气的所述量。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其中所述蒸气包括硒。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的系统，其中所述传感器包括微天平、离子
计或硒速率监测器。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的系统，其中所述蒸气源具有第一压力，所
述反应容器具有第二压力，且所述真空腔室具有第三压力。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一压力大于所述第二压力，且所述第二压力
大于所述第三压力。
8.根据权利要求6到7中任一权利要求所述的系统，其中所述第一压力在约10+1到约10-2的范围内，所述第二压力在约10-2到约10-4的范围内，且所述第三压力在约10-4到约10-6的范
围内。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括各
自容纳在所述真空腔室中的第一传感器和第二传感器。

【专利技术属性】
技术研发人员：A·C·沃尔，S·高，J·K·金，B·D·赫克特曼，江祥忠，卡宁罗斯·巴仑·波特，
申请(专利权)人：纽升股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US