用于奇數(shù)個處理模塊的均等氣體分配的系統(tǒng)、方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種用于奇數(shù)個處理模塊的均等氣體分配的系統(tǒng)、方法及裝置。用于將不同的處理氣體供應(yīng)至使用期望數(shù)量個質(zhì)量流量控制器（MFC）的奇數(shù)個處理室的管道布置。該管道布置可以實(shí)現(xiàn)并且確保到奇數(shù)個處理室的均勻氣體分配。此外，該管道布置被配置成將氣體盒與多個真空處理模塊（PM）連接并且包括用于處理氣體供應(yīng)的管道部分和用于H2O供應(yīng)的管道部分。管道布置可以實(shí)施成不具有任何孔。
【專利說明】用于奇數(shù)個處理模塊的均等氣體分配的系統(tǒng)、方法及裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年6月21日提交的美國臨時專利申請N0.61/662，428的優(yōu)先權(quán),其全部內(nèi)容通過引用合并到本申請中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]光電器件或太陽能電池是將光轉(zhuǎn)換成電能的器件。薄膜太陽能電池是太陽能電池，其中所有的功能層是通過沉積技術(shù)構(gòu)建在支承襯底上的。如果為薄膜硅太陽能電池，則可以通過如PVD、CVD、PECVD, LPCVD等真空沉積法來沉積電極和pin層。功能層之一是透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，其可以通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)處理來沉積在襯底上。
[0004]定義
[0005]“處理”從本發(fā)明的意義上來講包括作用在襯底上的任何化學(xué)、物理或機(jī)械效應(yīng)。
[0006]“襯底”從本發(fā)明的意義上來講是待在處理裝置中處理的組件、部件或工件。襯底包括但不限于具有矩形、正方形或圓形形狀的扁平、板狀部件。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)際處理尺寸大于I平方米的平面襯底，如薄玻璃板。
[0007]“處理模塊”是一種封裝體，其中可以在低于環(huán)境大氣壓的壓力下對襯底進(jìn)行處理。
[0008]“CVD”化學(xué)氣相沉積是使得能夠在加熱襯底上進(jìn)行層沉積的一種已知技術(shù)。將通常為液體或氣體的前體材料饋送至處理系統(tǒng)，在處理系統(tǒng)中前體的熱反應(yīng)導(dǎo)致層的沉積?！?LPCVD ”是低壓CVD的共用術(shù)語。
[0009]“DEZ ” - 二乙基鋅是`用于在真空處理設(shè)備中產(chǎn)生TCO層的前體材料。
[0010]“ TCO ”代表透明導(dǎo)電氧化物，因此“ TCO ”層是透明導(dǎo)電層。
[0011]無論是CVD、LPCVD、等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)還是PVD (物理氣相沉積)，針對在真空處理設(shè)備中沉積的膜，在本公開內(nèi)容中都互換地使用術(shù)語層、涂層、沉積和膜。
[0012]太陽能電池或光電電池(PV電池)是一種電氣組件，其能夠?qū)⒐?例如，陽光)通過光電效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能。
[0013]薄膜太陽能電池在通常意義上包括在支承襯底上由夾在兩個電極或電極層之間的半導(dǎo)體化合物的薄膜沉積建立的至少一個p-1-n結(jié)。p-1-n結(jié)或薄膜光電轉(zhuǎn)換單元可以包括夾在P摻雜型和η摻雜型半導(dǎo)體化合物層之間的本征半導(dǎo)體化合物層。術(shù)語“薄膜”表示所提到的層通過如PEV⑶、CVD、PVD等處理沉積為薄層或薄膜。薄層可以表示厚度小于等于ΙΟμπι的層，包括那些厚度小于2μπι的層。
【背景技術(shù)】
[0014]TCO層的沉積可以在具有多個(例如，六個)真空處理模塊(PM)的真空系統(tǒng)中進(jìn)行。在后臺處理系統(tǒng)中，可以使用η個順序地鏈接的處理室來在每個處理室中沉積總體厚度的I/η (直列式沉積系統(tǒng))。各種處理氣體(DEZ、H20、H2、B2H6)的品質(zhì)和量是對于所需的層的品質(zhì)的重要處理參數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)所期望的層的品質(zhì)，每個室中的處理氣體的相同比率和氣體的相同量可以是必需的。否則，例如層的總體厚度或?qū)拥碾娮?Rsq)會受到影響。
[0015]對于不同氣體的氣體流量的控制，可以使用能夠安裝在氣體盒中的質(zhì)量流量控制器(MFC)。可能期望盡可能少地使用MFC。為了確保處理氣體的均等分配(即，相同的比率和相同的量)，需要合適的管道設(shè)計(jì)。本發(fā)明涉及這樣一種管道系統(tǒng)及其方法:其能夠提供上述處理氣體的均等分配。
[0016]對于TCO層的沉積，需要不同的氣體(DEZ、H20、H2、B2H6)，必須以特定比率來混合這些氣體。為此，可以使用氣體盒，其可以通過MFC控制不同的氣體流量并且能夠混合這些氣體。管道可以將氣體盒與PM連接并且確保氣體供應(yīng)。
[0017]由于DEZ和H2O的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)混合H2O時，必須將H2O單獨(dú)供應(yīng)至PM以避免管道的阻塞。DEZ和H2O至ZnO的反應(yīng)可以限制在PM，該反應(yīng)是沉積TCO層所需要的。
[0018]從而，在氣體盒中僅會混合DEZ、H2和B2H6 (可以將混合物稱為處理氣體)。如上面提到的，需要將H2O單獨(dú)供應(yīng)至PM并且將在PM中混合。因此，有兩個管道連接至每個PM，一個管道用于處理器體，一個管道用于H20。
[0019]可能期望減小MFC的數(shù)量。因此，需要通過管道來確保所需的均等氣體分配。
[0020]在特定的實(shí)施例中，一個PM是自治的并且可以利用與剩余的PM不同的參數(shù)來供應(yīng)。
[0021]所提出的管道設(shè)計(jì)可以以TCO涂層系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點(diǎn)
[0023]在6PM室設(shè)計(jì)中，其中PM之一為自治并且獨(dú)立可控，并且其他5個PM必須遵循統(tǒng)一的配方，分離的室配備有4個MFC(4`種不同的氣體)并且對于5個剩余的PM有4個MFC。因此，MFC的總數(shù)量為8個。
[0024]由于DEZ MFC的最大流量的限制(例如，最大為3slm)，其小于5個室所需的流量，所以在一種變型中安裝有第二 DEZ MFC。在該變型中，H2O和處理氣體管道的設(shè)計(jì)不能實(shí)現(xiàn)成均等的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本發(fā)明涉及一種管道布置，其用于將不同的處理氣體供應(yīng)至使用期望數(shù)量個MFC的奇數(shù)個處理室。根據(jù)本發(fā)明的該管道布置的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)到奇數(shù)個處理室的均勻氣體分配。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]結(jié)合在本說明書并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了一種或更多種實(shí)施例，并且連同說明書一起對這些實(shí)施例進(jìn)行說明。上述附圖不必按比例繪制。在附圖中示出的任何值維度僅出于說明的目的并且可以代表或可以不代表實(shí)際或優(yōu)選的值或維度。在合適的地方，可以不示出一些或全部特征以有助于對潛在特征的描述。在附圖中:
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例的管道布置的框圖；
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的管道布置的示意性表示；
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置的一部分的示意性表示；
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置的一部分的示意性表示；[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置的一部分的示意性表示；
[0032]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置的一部分的示意性表示；
[0033]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置的一部分的示意性表示。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖所提出的描述意在作為本發(fā)明的各種實(shí)施例的描述并且不是必需地意在僅表示其中可能實(shí)施本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例。在特定情況下，該描述包括出于提供對本發(fā)明的理解的特定細(xì)節(jié)。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯的是，本發(fā)明可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下來實(shí)施。在一些情況下，可以在框圖中示出一些結(jié)構(gòu)和組件以避免模糊所公開的主題的概念。
[0035]另外地，應(yīng)當(dāng)注意，如在本說明書和所附權(quán)利要求中使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式“一個(a)” “一個(an)”和“該(the)”包括多個對象。即，除非另外清楚地指出，否則如在本文中所使用的字“一個(a)”和“一個(an)”等包含“一個或更多個”的含義。此外，本發(fā)明及其實(shí)施例意在覆蓋修改和變型。例如，應(yīng)當(dāng)理解，可能在本文中使用的詞語如“左邊”、“右邊”、“頂部”、“底部”、“前面”、“背面”、“側(cè)面”、“高度”、“長度”、“寬度”、“上部”、“下部”、“內(nèi)部”、“外部”、“里面”、“外面”等僅僅描述參考點(diǎn)而不將本發(fā)明限制于任何具體的方位或配置。此外，詞語如“第一”、“第二”、“第三”等僅僅標(biāo)識本文所公開的多個部分、組件、布置和 /或參考點(diǎn)之一，并且類似地不將本發(fā)明限制于任何具體的配置、方位、數(shù)量或順序。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的管道布置能夠?qū)怏w盒與多個PM連接。根據(jù)本發(fā)明的管道布置可以包括針對處理氣體供應(yīng)的管道部分和針對H2O供應(yīng)的管道部分。此外，該管道布置可以實(shí)施成不具有任何孔。該管道布置可以實(shí)施為不具有任何孔的原因是基于DEZ蒸汽的物理屬性。具體地，DEZ可以分解并且生成粒子，其可以阻塞孔。因此，根據(jù)本發(fā)明的不包括孔的管道布置可以防止阻塞孔問題。
[0037]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道布置。具體地，圖1示出:可以給PMl和剩余的PM (PM2至PM6)分離地供應(yīng)處理氣體和氏0。這樣的分離氣體供應(yīng)能夠使得在PMl和剩余的PM (PM2至PM6)中運(yùn)行不同的處理。每個處理空間中的氣體流量可以通過每種氣體的一個MFC來調(diào)整，除了 DEZ流量，例如，由于MFC的最大可用流量(例如，最大為3slm)?？梢栽跉怏w盒內(nèi)混合用于處理氣體的不同的氣體。因此，有兩個管道連接至每個PM，一個管道用于處理氣體，一個管道用于H2O (參見圖1)。
[0038]為了提供均等的氣體量PM2至PM6，管道的長度是強(qiáng)制性參數(shù)，其又意味著氣體流量會受到對應(yīng)管道的幾何形狀的影響。
[0039]圖2示意性地示出了對于5個PM (PM2至？116)的!120管道部分。如所示出的，來自氣體盒的主供應(yīng)線路被分成兩條子供應(yīng)線路L4和L5 (圖2)。子供應(yīng)線路L5向SUBl (圖5)供應(yīng) H2O, L4 向 SUB2 (圖 6)提供 H2O0
[0040]不均等數(shù) 量個子供應(yīng)線路能夠在SUBl和SUB2中產(chǎn)生壓力差。壓力差的原因是子供應(yīng)線路中的壓降，這是由于不同數(shù)量個連接的室(等同于不同的流動阻力)。對于子供應(yīng)線路的這種不等氣體供應(yīng)比率可以直接由主供應(yīng)之后的管道(圖2中的L4和L5)的長度來補(bǔ)償。[0041]對于該管道長度的配置，需要根據(jù)圖2的邊界條件。
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 奇數(shù)個三個或更多個處理模塊，其被配置成根據(jù)處理襯底的暴露表面的實(shí)質(zhì)上相同的處理?xiàng)l件來進(jìn)行操作，所述處理?xiàng)l件包括到每個處理模塊的處理氣體的流量；以及 第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)，其被布置成使所述處理氣體的第一組分流動至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊中的每一個處理模塊， 其中所述第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)包括: 第一共用入口點(diǎn)，所述處理氣體的所述第一組分從所述第一共用入口點(diǎn)被分配至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊，所述第一共用入口點(diǎn)耦接到至少一個質(zhì)量流量控制器的出口，以及 多個分支，其具有相對于相鄰處理模塊上的第一相同參考點(diǎn)之間的間距而設(shè)計(jì)的管道長度，使得所述處理氣體的基本上均等流量的所述第一組分從所述第一共用入口點(diǎn)傳遞至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊中的每一個處理模塊處的排放點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 第二氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)，其被布置成使所述處理氣體的第二組分流動至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊中的每一個處理模塊， 其中所述第二氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)包括: 第二共用入口點(diǎn)，所述處理氣體的所述第二組分從所述第二共用入口點(diǎn)被分配至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊 ，所述第二共用入口點(diǎn)耦接到至少一個質(zhì)量流量控制器的出口，以及 多個分支，其具有相對于相鄰處理模塊上的第二相同參考點(diǎn)之間的間距而設(shè)計(jì)的管道長度，使得所述處理氣體的基本上均等流量的所述第二組分傳遞至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊中的每一個處理模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括: 加載鎖定室，其耦接至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊并且被配置成在真空下向所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊提供一個或多個襯底， 其中所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊被配置成在直列式真空沉積系統(tǒng)中串聯(lián)地操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，還包括: 處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被配置成供應(yīng)所述處理氣體的所述第一組分和所述處理氣體的所述第二組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述處理氣體的所述第一組分包括金屬有機(jī)膜前體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述處理氣體的所述第一組分包括二乙基鋅(DEZ)，并且所述處理氣體的所述第二組分包括水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述處理氣體的所述第一組分包括含氫氣體、含硼氣體或含氫氣體和含硼氣體兩者。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)的氣體管道分支具有相同的橫截面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)配置成從所述第一共用入口點(diǎn)至所述奇數(shù)個三個或更多個處理模塊中的每一個處理模塊處的所述排放點(diǎn)具有基本上相同的壓降。
10.一種用于襯底的直列式真空處理的裝置，包括: 至少一個加載鎖定室； 第一處理模塊，其被配置成根據(jù)處理襯底的暴露表面的第一處理?xiàng)l件來進(jìn)行操作，所述第一處理?xiàng)l件包括到所述第一處理模塊的第一處理氣體的流量； 奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊，其被配置成根據(jù)處理襯底的暴露表面的實(shí)質(zhì)上相同的第二處理?xiàng)l件來進(jìn)行操作，所述第二處理?xiàng)l件包括到所述第二處理模塊中的每一個處理模塊的第二處理氣體的流量；以及 第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)，其被布置成使所述第二處理氣體的第一組分流動至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊中的每一個處理模塊， 其中所述第一氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)包括: 第一共用入口點(diǎn)，所述第二處理氣體的所述第一組分從所述第一共用入口點(diǎn)被分配至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊，所述第一共用入口點(diǎn)耦接到至少一個質(zhì)量流量控制器的出口，以及 多個分支，其具有相對于相鄰的第二處理模塊上的相同參考點(diǎn)之間的間距而設(shè)計(jì)的管道長度，使得所述第二處理氣體的基本上均等流量的第一組分傳遞至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊中的每一個處理模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，還包括: 第二氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)，其被布置成使所述第二處理氣體的第二組分流動至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊中的每一個處理模塊， 其中所述第二氣體管道分支網(wǎng)絡(luò)包括: 第二共用入口點(diǎn)，所述第二處理氣體的所述第二組分從所述第二共用入口點(diǎn)被分配至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊，所述第二共用入口點(diǎn)耦接到至少一個質(zhì)量流量控制器的出口，以及 多個分支，其具有相對于相鄰的第二處理模塊上的第二相同參考點(diǎn)之間的間距而設(shè)計(jì)的管道長度，使得所述第二處理氣體的基本上均等流量的所述第二組分傳遞至所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊中的每一個處理模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊被布置為在所述第一處理模塊之后并且與所述第一處理模塊直列。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，還包括: 襯底傳送系統(tǒng)，其被配置成從所述第一處理模塊向所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊傳送一個或多個襯底，所述襯底傳送系統(tǒng)包括可伸縮的輪或滾筒， 其中每個所述處理模塊包括襯底夾具和起模頂桿組件，所述起模頂桿組件被配置成在所述襯底夾具與所述可伸縮的輪或滾筒之間豎直地平移所述一個或多個襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，還包括: 返回襯底傳送系統(tǒng)，其被配置成通過所述襯底傳送系統(tǒng)沿著與所述一個或多個襯底的傳送相關(guān)聯(lián)的方向相反的方向返回所述一個或多個襯底，所述返回襯底傳送系統(tǒng)布置在所述第一處理模塊和所述奇數(shù)個三個或更多個第二處理模塊的所述直列式布置的下方或上方。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，還包括: 升降機(jī)，其在所述襯底傳送系統(tǒng)與所述返回襯底傳送系統(tǒng)之間豎直地平移所述一個或多個襯底。
【文檔編號】H01L21/67GK103510071SQ201310246762
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】卡爾-漢斯·吳, 埃德溫·平克 申請人:Tel太陽能公司