用于沉积多层式层和/或梯度层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在直列式等离子体涂覆设备中借助等离子体辅助的化学气相沉积将多层式层和/或梯度层沉积到至少一个基底上的方法，该直列式等离子体涂覆设备包括至少一个加工室，其中在基底的输送方向上依次安排了至少两个单独的等离子体源。本发明专利技术的目的是提供这样一种方法，通过该方法可以在单一的加工室中在至少一个基底上、在该基底输送穿过该加工室的过程中生产出多个处于层堆叠形式的不同层或者一个具有根据其厚度而变的特性的层。为此，根据这样一种方法，该至少两个等离子体源是以在不同的过程条件下以10kHz与2.45GHz之间的激发频率来工作的，这至少两个等离子体源中的至少一个是脉冲式的，并且该基底被连续地输送穿过这些单独的等离子体源的涂覆区域，至少一个限定的双层堆叠包括多个具有不同特性的单独层和/或沉积在该基底上的至少一个限定的梯度层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及在直列式等离子体涂覆设备中借助等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)将多层式层和/或梯度层沉积到至少ー个基底上的方法，该直列式等离子体涂覆设备包括至少ー个加工室，其中在这些基底的输送方向上依次安排了至少两个単独的等离子体源。现在多层式层是例如被用于改进绝热性、増大反射或减小反射或另外用于不同载体材料上的热吸收。所用的载体主要是由不同材料构成的板或膜，并且这些在此情况下可以具有不同的尺寸和厚度。应用包括例如建筑玻璃的表面精整、在照明技术或太阳热能技术中改进反射器或反射器膜的光反射以增加光吸收。然而，多层式层和/或梯度层也正日益被用于光伏行业中。这些层既在薄膜太阳能电池的概念下使用也在基于晶片的太阳能电池的概念下使用。其实例包括用于太阳能电池表面减反射的薄膜或用于太阳能电池的正面和背面钝化的不同钝化层。在晶体硅太阳能 电池的情况下，通常使用非晶的含氢的氮化硅层作为减反射层。热解氧化硅通常用于背面钝化。在等离子涂覆方法的辅助下生产的、由氧化硅和氮化硅或氧化硅和碳化硅构成的堆叠层最近也被用于背面钝化。然而，各种铝的氧化物也在背面钝化的重要性方面获得进展。在一些情况下，对这些不同的层做出了关于其功能特性而言的非常不同的并且有时非常复杂的要求。举例而言，现在用于晶体硅太阳能电池的减反射层必须不仅满足光学要求而且同时要满足对钝化特性做出的要求。除此之外，这样的层还g在尽可能地在更复杂的表面上产生封闭的并且强カ粘附的层，例如像在具有纹理的太阳能电池的表面上。这些层必须具有关于进一歩的加载(例如像烧制步骤)而言必要的稳定性。对于有成本效益的大量生产，还必须满足高涂覆速率的要求。在此情况下，通常存在矛盾，并且高的涂覆速率只有以层特性的受损为代价才能获得。这个矛盾是可以解决的，例如通过由多个单独的层构成的层堆叠。在此情况下，具有优化的层特性但低的涂覆速率的薄层可以例如与具有降低的品质但回报有高涂覆速率的层进行组合。一种多层式层安排的这些单独的层要么在包括多个分离的加工室的直列式涂覆设备中连续地施加、要么在ー个加工室中以不连续的分批方法来依次施加。这个程序是非常费时的并且要求非常高的技术费用。通过这样的方法只能以非常大的难度来生产梯度层。特别是当ー个层堆叠的这些单独层仅要求彼此在层特性上的小变化时，在不同的加工室之中分离这些不同的单独层的加工是非常复杂的。举例而言，文件WO 2007/051457描述了上述属类的一种用于在娃太阳能电池上生产减反射层的方法，其中在一个示例性实施方案中，在ー个加工室中首先进行ー个SixNy = H层的等离子体CVD沉积并然后在该真空室的第二部分中通过溅射方法(PVD)来生产ー个TiO2层。在这个CVD沉积过程中使用的气体与在该PVD沉积过程中使用的气体完全不同。因此，该CVD等离子体源和PVD等离子体源不能同时工作，而是在CVD源工作之后，必须在一个漫长的工作步骤中去除这些CVD工作气体，然后才能将PVD工作气体引入这个室中并且才能开始PVD沉积。为此原因，CVD等离子体源与PVD等离子体源在一个设备中的组合几乎没有提供任何优点。相反，不得不预计这两种沉积的组合相互有害地影响了过程稳定性。相比之下，在高度发展的涂覆设备中，例如用在微电子设备中的，例如多个层是在所谓的聚簇设备中生产的，在这些聚簇设备中ー个中央输送模块将多个基底依次输送到多个专门的加工室中，在这里在各自的情况下沉积ー个単独的层。然而，这种类型的设备太复杂而不能以非常低的成本来生产太阳能电池。现有技术还披露了以下方法其中在ー个加工室中依次沉积不同的层。举例而言，文件WO 2008/127920A2描述了这样的方法，其中在一个室中依次沉积两个不同的氮化硅层。在第一步骤中，使用ー个第一加工气体混合物来沉积ー个缺乏氢的氮化硅层。之后，使用ー个第二加工气体混合物和同一个等离子体源来沉积ー个富含氢的氮化硅层。然而，这种类型的方法并不允许在连续的设备中进行连续的基底输送。此外，现有技术披露了直列式等离子体涂覆设备，其中在基底的输送方向上安排了用于生产一个层的多个等离子体源。举例而言，文件US 2008/0302653A1描述了这样的设备，其中为了在太阳能电池上生产ー个减反射涂层，安排了彼此并排的两个溅射源作为ー个双重磁控管。因此，本专利技术的目的是提供上述属类的ー种方法，该方法可以用于在単一加工室中在基底输送穿过该加工室的过程中在至少ー个基底上生产ー个层堆叠的多个不同的层或者一个随着其厚度而就其特性发生改变的层。这个目标通过在ー种直列式等离子体涂覆设备中借助于等离子体增强的化学气相沉积将多层式层和/或梯度层沉积到至少ー个基底上的ー种方法实现了，该直列式等离子体涂覆设备包含至少ー个加工室，其中在这些基底的输送方向上依次安排了至少两个单独的等离子体源，其中该至少两个等离子体源是以不同的加工条件、在IOkHz与2. 45GHz之间的激发频率下来工作的，该至少两个等离子体源中的至少ー个在此情况下是脉冲式的，并且基底被连续地输送穿过这些単独等离子体源的涂覆区域，其中在基底上沉积了至少ー个限定的、两层的、具有这些单独层的不同层特性的层堆叠，和/或至少ー个限定的梯度层。使用了ー个加工室，因此其中可以将重要的エ艺參数仅设定一次；举例而言，可以使用仅ー个加工压力、一种加工气体混合物以及ー个温度范围。对应使用的这些エ艺參数 可以在这ー个加工室中具有梯度。然而，由于这些梯度，这些实质上预定的參数中仅仅小的变化可以发生。根据本专利技术，则同时实现了ー个层堆叠的至少两个层和/或在同一个加工室中实现了随着层厚度而就其特性发生改变的ー个梯度层，这是因为以下事实在该加工室中依次提供的这些等离子体源是以不同的过程条件来工作的，其中这些不同的过程条件可以对这些等离子体源分开设定。这些过程条件优选地受到所有重要的エ艺參数的影响，例如这种或这些气体的选择、加工室中的气体压力、气体流速以及所用这些气体的混合比、以及这些单独的等离子体源的电气工作条件。因此这个层堆叠和/或梯度层的生产可以在该至少ー个基底输送穿过加工室的过程中非常有效地进行，这额外产生了以下效果对应的层堆叠或梯度层能以这些单独层或层片的限定特性获得。此外，根据本专利技术的程序防止了杂质或污染物(这在现有技术中已知的方法中由于基底被输送进入不同的加工室中而出现)被掺入所沉积的层或层片之间和/或之内，因此可以生产出高品质的层序列和/或梯度层。由于这些化学エ艺參数的变化可能性是有限的，优选地进行对等离子体源或对等离子体源的工作參数的改变以便生产出具有不同层的层堆叠或梯度层。即，根据本专利技术可以使用在功能上和/或结构上不同的等离子体源和/或可以使相同的多种等离子体源不同地进行工作。在根据本专利技术的的特别有利的实施方案中，使这些单独的等离子体源以不同的电气工作条件来工作，例如不同的等离子体激发频率、不同的有效电功率和/或不同的脉冲參数。电參数具有的优点是，它们通常是以特别简单的方式可控制的并且可变化的。在另一方面，电參数可以对所生产的层具有可观的影响。举例而言，已经发现，通过不同的等离子体激发频率、不同的有效电功率和/或不同的脉冲參数，可以显著地影响所生产的层的特性。对于这些脉冲參数的变化，举例而言，有可能施加不同的脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.04 DE 102010000002.71.一种用于在直列式等离子体涂覆设备中借助于等离子体增强的化学气相沉积将多层式层和/或梯度层沉积到至少一个基底(9)上的方法，该直列式等离子体涂覆设备包含至少一个加工室(1)，其中在这些基底(9)的输送方向上依次安排了至少两个单独的等离子体源(2，4，5，6)，其特征在于该至少两个等离子体源(2，4，5，6)是以不同的过程条件、在IOkHz与2. 45GHz之间的激发频率下来工作的，该至少两个等离子体源中的至少一个在此情况下是脉冲式的，并且该基底(9)被连续地输送穿过这些单独的等离子体源(2，4，5，6)的涂覆区域，其中在该基底(9)上沉积了至少一个限定的、两层的、具有这些单独层(21，22，23 ;31，32，33)的不同层特性的层堆叠和/或至少一个限定的梯度层。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于当该至少两个等离子体源(2，4，5，6)以不同的过程条件工作时，该至少两个等离子体源是以不同的电气工作条件来工作的。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于该至少两个等离子体源(2，4，5，6)以不同的电气工作条件进行工作包括使用不同的等离子体激发频率、不同的有效电功率和/或不同的脉冲参数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于使用不同的脉冲参数包括使用不同的脉冲频率、峰值功率和/或脉冲接通持续时间。5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于这些等离子体源(2，4;5，6)中的至少两个互连而形成了一个或多个组，并且一组的等离子体源是以相同的过程条件来工作的。6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于使用具有专门的气体供应和电源的线性可扩缩的等离子体源。7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于这两个等离子体源(2，4)中的至少一个是以IOkHz至300MHz的等离子体激发频率来工作的，并且该两个等离子体源(5，6)中的至少另一个是以IOOMHz至2. 45GHz的等离子体激发频率来工作的。8.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该至少两个等离子体源(2，4，5，6)是用脉冲电源来工作的，其中这些供应功率彼此是同相的或相偏离的。9.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在输送穿过这些等离子体源(2，4,5,6)的、处于最大600° C的相同限定基底温度下的不同涂覆区域的过程中涂覆了多个基底(9)。10.如以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过安排在这些单独的等离子体源(2，4，5,6)之间的传导筛来...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·迈，赫尔曼·施勒姆，T·格罗斯，D·德科尔，M·格利姆，HP·斯皮尔里切，
申请(专利权)人：德国罗特·劳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：