專(zhuān)利名稱(chēng)：用于沉積多層式層和/或梯度層的方法
用于沉積多層式層和/或梯度層的方法本發(fā)明涉及在直列式等離子體涂覆設(shè)備中借助等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)將多層式層和/或梯度層沉積到至少ー個(gè)基底上的方法，該直列式等離子體涂覆設(shè)備包括至少ー個(gè)加工室，其中在這些基底的輸送方向上依次安排了至少兩個(gè)単獨(dú)的等離子體源?，F(xiàn)在多層式層是例如被用于改進(jìn)絕熱性、増大反射或減小反射或另外用于不同載體材料上的熱吸收。所用的載體主要是由不同材料構(gòu)成的板或膜，并且這些在此情況下可以具有不同的尺寸和厚度。應(yīng)用包括例如建筑玻璃的表面精整、在照明技術(shù)或太陽(yáng)熱能技術(shù)中改進(jìn)反射器或反射器膜的光反射以增加光吸收。然而，多層式層和/或梯度層也正日益被用于光伏行業(yè)中。這些層既在薄膜太陽(yáng)能電池的概念下使用也在基于晶片的太陽(yáng)能電池的概念下使用。其實(shí)例包括用于太陽(yáng)能電池表面減反射的薄膜或用于太陽(yáng)能電池的正面和背面鈍化的不同鈍化層。在晶體硅太陽(yáng)能 電池的情況下，通常使用非晶的含氫的氮化硅層作為減反射層。熱解氧化硅通常用于背面鈍化。在等離子涂覆方法的輔助下生產(chǎn)的、由氧化硅和氮化硅或氧化硅和碳化硅構(gòu)成的堆疊層最近也被用于背面鈍化。然而，各種鋁的氧化物也在背面鈍化的重要性方面獲得進(jìn)展。在一些情況下，對(duì)這些不同的層做出了關(guān)于其功能特性而言的非常不同的并且有時(shí)非常復(fù)雜的要求。舉例而言，現(xiàn)在用于晶體硅太陽(yáng)能電池的減反射層必須不僅滿足光學(xué)要求而且同時(shí)要滿足對(duì)鈍化特性做出的要求。除此之外，這樣的層還g在盡可能地在更復(fù)雜的表面上產(chǎn)生封閉的并且強(qiáng)カ粘附的層，例如像在具有紋理的太陽(yáng)能電池的表面上。這些層必須具有關(guān)于進(jìn)一歩的加載(例如像燒制步驟)而言必要的穩(wěn)定性。對(duì)于有成本效益的大量生產(chǎn)，還必須滿足高涂覆速率的要求。在此情況下，通常存在矛盾，并且高的涂覆速率只有以層特性的受損為代價(jià)才能獲得。這個(gè)矛盾是可以解決的，例如通過(guò)由多個(gè)單獨(dú)的層構(gòu)成的層堆疊。在此情況下，具有優(yōu)化的層特性但低的涂覆速率的薄層可以例如與具有降低的品質(zhì)但回報(bào)有高涂覆速率的層進(jìn)行組合。一種多層式層安排的這些單獨(dú)的層要么在包括多個(gè)分離的加工室的直列式涂覆設(shè)備中連續(xù)地施加、要么在ー個(gè)加工室中以不連續(xù)的分批方法來(lái)依次施加。這個(gè)程序是非常費(fèi)時(shí)的并且要求非常高的技術(shù)費(fèi)用。通過(guò)這樣的方法只能以非常大的難度來(lái)生產(chǎn)梯度層。特別是當(dāng)ー個(gè)層堆疊的這些單獨(dú)層僅要求彼此在層特性上的小變化時(shí)，在不同的加工室之中分離這些不同的單獨(dú)層的加工是非常復(fù)雜的。舉例而言，文件WO 2007/051457描述了上述屬類(lèi)的一種用于在娃太陽(yáng)能電池上生產(chǎn)減反射層的方法，其中在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，在ー個(gè)加工室中首先進(jìn)行ー個(gè)SixNy = H層的等離子體CVD沉積并然后在該真空室的第二部分中通過(guò)濺射方法(PVD)來(lái)生產(chǎn)ー個(gè)TiO2層。在這個(gè)CVD沉積過(guò)程中使用的氣體與在該P(yáng)VD沉積過(guò)程中使用的氣體完全不同。因此，該CVD等離子體源和PVD等離子體源不能同時(shí)工作，而是在CVD源工作之后，必須在一個(gè)漫長(zhǎng)的工作步驟中去除這些CVD工作氣體，然后才能將PVD工作氣體引入這個(gè)室中并且才能開(kāi)始PVD沉積。為此原因，CVD等離子體源與PVD等離子體源在一個(gè)設(shè)備中的組合幾乎沒(méi)有提供任何優(yōu)點(diǎn)。相反，不得不預(yù)計(jì)這兩種沉積的組合相互有害地影響了過(guò)程穩(wěn)定性。相比之下，在高度發(fā)展的涂覆設(shè)備中，例如用在微電子設(shè)備中的，例如多個(gè)層是在所謂的聚簇設(shè)備中生產(chǎn)的，在這些聚簇設(shè)備中ー個(gè)中央輸送模塊將多個(gè)基底依次輸送到多個(gè)專(zhuān)門(mén)的加工室中，在這里在各自的情況下沉積ー個(gè)単獨(dú)的層。然而，這種類(lèi)型的設(shè)備太復(fù)雜而不能以非常低的成本來(lái)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池?，F(xiàn)有技術(shù)還披露了以下方法其中在ー個(gè)加工室中依次沉積不同的層。舉例而言，文件WO 2008/127920A2描述了這樣的方法，其中在一個(gè)室中依次沉積兩個(gè)不同的氮化硅層。在第一步驟中，使用ー個(gè)第一加工氣體混合物來(lái)沉積ー個(gè)缺乏氫的氮化硅層。之后，使用ー個(gè)第二加工氣體混合物和同一個(gè)等離子體源來(lái)沉積ー個(gè)富含氫的氮化硅層。然而，這種類(lèi)型的方法并不允許在連續(xù)的設(shè)備中進(jìn)行連續(xù)的基底輸送。此外，現(xiàn)有技術(shù)披露了直列式等離子體涂覆設(shè)備，其中在基底的輸送方向上安排了用于生產(chǎn)一個(gè)層的多個(gè)等離子體源。舉例而言，文件US 2008/0302653A1描述了這樣的設(shè)備，其中為了在太陽(yáng)能電池上生產(chǎn)ー個(gè)減反射涂層，安排了彼此并排的兩個(gè)濺射源作為
ー個(gè)雙重磁控管。因此，本發(fā)明的目的是提供上述屬類(lèi)的ー種方法，該方法可以用于在単一加工室中在基底輸送穿過(guò)該加工室的過(guò)程中在至少ー個(gè)基底上生產(chǎn)ー個(gè)層堆疊的多個(gè)不同的層或者一個(gè)隨著其厚度而就其特性發(fā)生改變的層。這個(gè)目標(biāo)通過(guò)在ー種直列式等離子體涂覆設(shè)備中借助于等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積將多層式層和/或梯度層沉積到至少ー個(gè)基底上的ー種方法實(shí)現(xiàn)了，該直列式等離子體涂覆設(shè)備包含至少ー個(gè)加工室，其中在這些基底的輸送方向上依次安排了至少兩個(gè)單獨(dú)的等離子體源，其中該至少兩個(gè)等離子體源是以不同的加工條件、在IOkHz與2. 45GHz之間的激發(fā)頻率下來(lái)工作的，該至少兩個(gè)等離子體源中的至少ー個(gè)在此情況下是脈沖式的，并且基底被連續(xù)地輸送穿過(guò)這些単獨(dú)等離子體源的涂覆區(qū)域，其中在基底上沉積了至少ー個(gè)限定的、兩層的、具有這些單獨(dú)層的不同層特性的層堆疊，和/或至少ー個(gè)限定的梯度層。使用了ー個(gè)加工室，因此其中可以將重要的エ藝參數(shù)僅設(shè)定一次；舉例而言，可以使用僅ー個(gè)加工壓力、一種加工氣體混合物以及ー個(gè)溫度范圍。對(duì)應(yīng)使用的這些エ藝參數(shù) 可以在這ー個(gè)加工室中具有梯度。然而，由于這些梯度，這些實(shí)質(zhì)上預(yù)定的參數(shù)中僅僅小的變化可以發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，則同時(shí)實(shí)現(xiàn)了ー個(gè)層堆疊的至少兩個(gè)層和/或在同一個(gè)加工室中實(shí)現(xiàn)了隨著層厚度而就其特性發(fā)生改變的ー個(gè)梯度層，這是因?yàn)橐韵率聦?shí)在該加工室中依次提供的這些等離子體源是以不同的過(guò)程條件來(lái)工作的，其中這些不同的過(guò)程條件可以對(duì)這些等離子體源分開(kāi)設(shè)定。這些過(guò)程條件優(yōu)選地受到所有重要的エ藝參數(shù)的影響，例如這種或這些氣體的選擇、加工室中的氣體壓力、氣體流速以及所用這些氣體的混合比、以及這些單獨(dú)的等離子體源的電氣工作條件。因此這個(gè)層堆疊和/或梯度層的生產(chǎn)可以在該至少ー個(gè)基底輸送穿過(guò)加工室的過(guò)程中非常有效地進(jìn)行，這額外產(chǎn)生了以下效果對(duì)應(yīng)的層堆疊或梯度層能以這些單獨(dú)層或?qū)悠南薅ㄌ匦垣@得。此外，根據(jù)本發(fā)明的程序防止了雜質(zhì)或污染物(這在現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法中由于基底被輸送進(jìn)入不同的加工室中而出現(xiàn))被摻入所沉積的層或?qū)悠g和/或之內(nèi)，因此可以生產(chǎn)出高品質(zhì)的層序列和/或梯度層。由于這些化學(xué)エ藝參數(shù)的變化可能性是有限的，優(yōu)選地進(jìn)行對(duì)等離子體源或?qū)Φ入x子體源的工作參數(shù)的改變以便生產(chǎn)出具有不同層的層堆疊或梯度層。即，根據(jù)本發(fā)明可以使用在功能上和/或結(jié)構(gòu)上不同的等離子體源和/或可以使相同的多種等離子體源不同地進(jìn)行工作。在根據(jù)本發(fā)明的用于沉積多層式層和/或梯度層的方法的特別有利的實(shí)施方案中，使這些單獨(dú)的等離子體源以不同的電氣工作條件來(lái)工作，例如不同的等離子體激發(fā)頻率、不同的有效電功率和/或不同的脈沖參數(shù)。電參數(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是，它們通常是以特別簡(jiǎn)單的方式可控制的并且可變化的。在另一方面，電參數(shù)可以對(duì)所生產(chǎn)的層具有可觀的影響。舉例而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)不同的等離子體激發(fā)頻率、不同的有效電功率和/或不同的脈沖參數(shù)，可以顯著地影響所生產(chǎn)的層的特性。對(duì)于這些脈沖參數(shù)的變化，舉例而言，有可能施加不同的脈沖頻率、峰值功率和/或?qū)⒚}沖至對(duì)應(yīng)的等離子體發(fā)生裝置上的不同的接通持續(xù)時(shí)間。因此，由此能以ー種特別簡(jiǎn)單的、有效的、且多樣化的方式來(lái)設(shè)定將要生產(chǎn)的層的 特性。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)便利的發(fā)展中，這些等離子體源中的至少兩個(gè)互連而形成了一個(gè)或多個(gè)組并且ー組的等離子體源是以相同的過(guò)程條件來(lái)工作的。等離子體源互連的結(jié)果是，在其他等離子體源之中，可以重復(fù)進(jìn)行ー個(gè)等離子體源的涂覆。因此，在基底輸送過(guò)程中沉積的一個(gè)層被多次沉積，并且給定了基底的預(yù)定輸送速度時(shí)，ー個(gè)特定層的總厚度的可擴(kuò)縮性是有可能的。還有可能使用多組互連的等離子體源，例如當(dāng)必須沉積多個(gè)各自具有高的層厚度的層時(shí)。由于多個(gè)等離子體源互連而形成ー個(gè)組，這整個(gè)組可以用ー個(gè)電源和一個(gè)氣體供應(yīng)來(lái)運(yùn)行。由此將驅(qū)動(dòng)的支出最小化。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的用于沉積多層式層和/或梯度層的方法中，使用了具有專(zhuān)用氣體供應(yīng)和電源的線性可擴(kuò)縮的等離子體源。線性可擴(kuò)縮的等離子體源僅在空間方向上具有大的范圍。在第二空間方向上，多個(gè)等離子體源可以ー個(gè)接一個(gè)地安排并且通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)運(yùn)行。在一個(gè)空間方向上的線性可擴(kuò)縮性允許根據(jù)客戶需要來(lái)簡(jiǎn)單地適配設(shè)備，其中這些過(guò)程條件可以實(shí)質(zhì)性地進(jìn)行轉(zhuǎn)移并且不必重新形成。專(zhuān)用的氣體供應(yīng)和電源是這些單獨(dú)等離子體源根據(jù)本發(fā)明的不同運(yùn)行的先決條件。在根據(jù)本發(fā)明的用于沉積多層式層和/或梯度層的方法的ー個(gè)有利變體中，這兩個(gè)等離子體源中的至少ー個(gè)是以IOkHz至300MHz的等離子體激發(fā)頻率來(lái)工作的，并且該至少兩個(gè)等離子體源中的至少另ー個(gè)是以IOOMHz至2. 45GHz的等離子體激發(fā)頻率來(lái)工作的。所用的等離子體激發(fā)頻率對(duì)于等離子體的特性具有顯著影響。在IOkHz與300MH之間的低等離子體頻率下，等離子體以高比例的具有高能的離子著稱(chēng)，其中高能離子引起了所沉積的層的致密化。因此，在低頻率下，生產(chǎn)出了高品質(zhì)層，這些高品質(zhì)層由于其良好的粘附強(qiáng)度而可以例如直接沉積在要涂覆的基底的基底表面上。然而，這些層的沉積速率不高。此夕卜，在敏感性基底材料上，在此情況下也可能發(fā)生對(duì)基底表面的損害。在IOOMHz與2. 45GHz之間的高頻率下，相比之下發(fā)生了等離子體中加工氣體的非常有效的激發(fā)和分解，這導(dǎo)致了高的涂覆速率，使得這些頻率適合于比較快速地生產(chǎn)具有高的層厚度的層。在此情況下的基底損失通常是可忽略的。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)變體中，該至少兩個(gè)等離子體源是用脈沖電源來(lái)工作的，其中這些供應(yīng)功率是同步的或同相的或彼此相偏離的。脈沖等離子體具有與連續(xù)燃燒的等離子體不同的特征；因此，所生產(chǎn)的層的特性也取決于它們是借助脈沖等離子體還是借助連續(xù)燃燒的等離子體來(lái)進(jìn)行沉積而不相同。舉例而言，等離子體中的電子的能量分布可能受脈沖等離子體的影響。此外，等離子體中載流子或片段以及激發(fā)態(tài)粒子的瞬時(shí)產(chǎn)生和堙沒(méi)依賴于脈動(dòng)。因此，能以定向的方式使用脈沖工作中不同的等離子體特性來(lái)控制所要生產(chǎn)的層序列或梯度層的層特性。兩個(gè)等離子體源之間的邊界區(qū)域(對(duì)應(yīng)于兩個(gè)層之間的邊界區(qū)域或兩個(gè)層之間的梯度過(guò)渡)也能以ー種定向的方式受到脈沖參數(shù)的影響。具體而言，為此目的可以使用相鄰等離子體源的同相的或相偏移的脈動(dòng)。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在輸送穿過(guò)這些等離子體源的、處于最大600° C的相同的限定基底溫度下的不同涂覆區(qū)域的過(guò)程中涂覆了多個(gè)基底?；诇囟葘?shí)質(zhì)上決定了基底表面上的化學(xué)過(guò)程、自由基的吸收、它們與該表面的化學(xué)反應(yīng)、有可能決定 了層的結(jié)晶、層結(jié)構(gòu)缺陷的退火以及反應(yīng)終端產(chǎn)物的脫附。最優(yōu)的層特性通常在高溫下獲得。另ー方面，基底溫度的改變僅在有限的速度下是有可能的。特別是對(duì)于在所有基底上均勻設(shè)定溫度而言，在溫度改變之后需要穩(wěn)定化的時(shí)間。為了確保高溫穩(wěn)定性，在最簡(jiǎn)單的情況下在涂覆室中的涂覆過(guò)程中將基底溫度保持恒定。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー種修改形式中，通過(guò)安排在這些單獨(dú)的等離子體源之間的傳導(dǎo)篩來(lái)減少氣體混合物。如果相鄰的等離子體源是以不同的氣體來(lái)工作的，則由于擴(kuò)散作用而出現(xiàn)了這兩個(gè)等離子體源的氣體的混合物。從氣體進(jìn)入到氣體抽出建立了濃度梯度。這些梯度能以定向的方式用于生產(chǎn)梯度層。然而，這些氣體組合物的流體過(guò)渡也可能是不希望的，因?yàn)橄Ｍ氖莾蓚€(gè)層之間的急劇過(guò)渡。在所描述的變體中通過(guò)兩個(gè)等離子體源之間的傳導(dǎo)篩(conductance screen)實(shí)現(xiàn)了來(lái)自兩個(gè)等離子體源的氣體混合物的減少。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)進(jìn)ー步的示例性實(shí)施方案中，該多層式層和/或該梯度層是用于晶體太陽(yáng)能電池的ー個(gè)減反射涂層，該減反射涂層由至少兩個(gè)具有不同層組成和層厚度的氮化娃層構(gòu)成，其中第一氮化娃層的沉積方式是使得它充當(dāng)了基底上的ー個(gè)表面鈍化層，并且第二氮化硅層在該第一氮化硅層上的沉積方式是使得它充當(dāng)了氫源并且與該第一氮化硅層一起滿足了 λ/4減反射涂層做出的要求。ー個(gè)減反射涂層的光學(xué)層厚度由光學(xué)定律決定。它必須是設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的四分之一。在所提及的示例性實(shí)施方案中，該減反射層是由兩個(gè)共同用作ー個(gè)光學(xué)層的部分層形成的。然而，這兩個(gè)部分層滿足了另外的不同要求。該第一氮化硅層被沉積為使得出現(xiàn)了對(duì)基底的最優(yōu)的表面鈍化，并且第二氮化硅層被沉積為使得它包含大量的氫，這隨后用作該基底表面的退火所要求的氫源。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)便利變體中，形成了一個(gè)兩層的多層式層，該層包括以ー個(gè)第一涂覆速率沉積的ー個(gè)第一層以及以與之相比較高的ー個(gè)第二涂覆速率沉積的ー個(gè)第二層。一個(gè)涂層的初相構(gòu)成了一種特別的情況，因?yàn)椹`個(gè)層的至少第一原子層的支撐物與該層的一個(gè)后面的層是不同的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該層材料是ー種支撐物。為了實(shí)現(xiàn)所希望的層特性，尤其對(duì)于ー個(gè)層的第一層給予特別關(guān)注通常是重要的。ー個(gè)高品質(zhì)的第一層通常要求對(duì)這個(gè)第一層使用低的涂覆速率。對(duì)于ー個(gè)層的另外這些層或?qū)τ讴`個(gè)第二層，相比之下，有可能使用高的涂覆速率，該高涂覆速率在高品質(zhì)的基底支撐物上接著還導(dǎo)致了聞品質(zhì)的層。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)慣用形式中，第一層是借助于以IOkHz至13. 56MHz范圍內(nèi)的等離子體激發(fā)頻率工作的RF等離子體源來(lái)沉積的，并且第二層是借助于以915MHz或2. 45GHz的等離子體激發(fā)頻率工作的微波等離子體源來(lái)沉積的。在這些頻率下，存在成熟的等離子體源，優(yōu)選使用它們。然而，也可以使用除今天的這些慣例之外的頻率，例如在法律形勢(shì)改變了之后。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)有利的修改形式中，在沉積多層式層和/或梯度層的第一層之前，在同樣進(jìn)行了等離子體涂覆的這同一個(gè)加工室中進(jìn)行基底的基底表面的等離子體預(yù)處理。對(duì)于最優(yōu)的層生長(zhǎng)而言，與基底的最優(yōu)界面是必須的。沒(méi)有預(yù)處理的普通基底表面可能具有污染物和/或吸附物，例如像水?；妆砻嬖诶缢芰匣椎那闆r下也可能處于ー種對(duì)于良好的層生長(zhǎng)以及非常好的層粘附性而言不利的狀態(tài)下。因此在敏感性界面的情況下，可以便利地直接在該加工室中進(jìn)行ー種等離子體預(yù)處理，該等離子體預(yù)處理對(duì)于等離子體涂覆提供了一種清潔的經(jīng)調(diào)理的基底表面。通過(guò)在等離子體涂覆之前直接進(jìn)行的等離子體預(yù)處理實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的效果。例如，如果在該等離子體預(yù)處理的過(guò)程中去除一個(gè)表面氧化物層，則當(dāng)該等離子體預(yù)處理原位進(jìn)行時(shí)該表面的再氧化是最少的。 在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー種不同的修改形式中，該等離子體預(yù)處理包括等離子體氧化。在一些示例性實(shí)施方案中，可以便利地在施加該層之前將基底氧化。例如，通過(guò)等離子體氧化而由基底表面形成的氧化物是ー個(gè)特別高品質(zhì)的層，它還具有出色的對(duì)基底的粘附性。在不同的示例性應(yīng)用中，通過(guò)等離子體氧化而產(chǎn)生的ー個(gè)界面氧化物層是整個(gè)層堆疊的ー個(gè)便利的部分。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)便利的發(fā)展中，該多層式層和/或梯度層是在同一個(gè)加工室中被沉積在被氧化的基底表面上，其中該多層式層和/或梯度層的沉積包括至少ー個(gè)氧化鋁層的沉積。氧化鋁是ー種有意義的層材料，由于在正確沉積時(shí)所給予的出色的光學(xué)和化學(xué)特性而出名。由于氧化鋁層(并且作為該多層式層和/或梯度層的一部分)在被氧化的基底表面上的沉積，有可能與對(duì)應(yīng)層的其他層相關(guān)聯(lián)地實(shí)現(xiàn)該氧化鋁層的有利特性。在根據(jù)本發(fā)明的方法的ー個(gè)有利變體中，在基底上的等離子體氧化的過(guò)程中，產(chǎn)生了ー個(gè)具有最大3nm的層厚度的表面氧化物層,在其上產(chǎn)生了ー個(gè)具有20nm至IOOnm層厚度的氧化鋁層，在該氧化鋁層上沉積了具有30nm至150nm層厚度的氮化硅或氮氧化硅。已經(jīng)證明具有上述構(gòu)造的層堆疊在應(yīng)用測(cè)試中是特別便利的，因?yàn)檫@三個(gè)部分層的便利特性在此得到了最優(yōu)組合。在本發(fā)明的ー個(gè)進(jìn)一歩的示例性實(shí)施方案中，該多層式層是由至少兩個(gè)層形成的，其中沉積在基底上的第一層是ー個(gè)包含摻雜劑的源層，并且其中該多層式層的另ー個(gè)層是ー個(gè)包封層，其光學(xué)特性已經(jīng)與或是與第一層的那些相協(xié)調(diào)的。以此方式，有可能使用該源層進(jìn)行基底摻雜，其中可以使用例如磷或硼作為摻雜劑。該包封層用作ー個(gè)覆蓋源層的層，其中該包封層具有與第一層的光學(xué)特性相協(xié)調(diào)的光學(xué)特性。特別是對(duì)于太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)而言，如果至少兩個(gè)層(B卩，源層以及還有包封層)是氮化硅層則是特別便利的。由源層和包封層形成的多層式層可以沉積在基底的正面和背面二者上。在此情況下，這種沉積可以同時(shí)或依次進(jìn)行。在下面參照附圖
對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案、其構(gòu)造、功能及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)解釋?zhuān)渲袌DI示意性地示出了可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的ー種直列式等離子體涂覆設(shè)備的ー個(gè)加工室的可能構(gòu)造；圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案的可能的エ序；圖3示意性地示出了借助于圖2中的エ 序涂覆的ー個(gè)基底的實(shí)例；圖4示意性地示出了涂覆速率、折光率與有效微波功率之間的關(guān)系，這種關(guān)系在根據(jù)本發(fā)明的方法中得到了利用；圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另ー個(gè)實(shí)施方案的另外的可能的エ序；圖6示意性地示出了借助于圖5中的エ序涂覆的ー個(gè)基底。圖I示意性地示出了可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的ー種直列式等離子體涂覆設(shè)備的ー個(gè)加工室I的可能實(shí)施方案。加工室I是用于等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)的加工室?？梢栽诩庸な襂的上游和/或下游提供該直列式等離子體涂覆設(shè)備的另外的加工室和/或其他的室或鎖。通過(guò)加工室I，至少ー個(gè)基底9根據(jù)通道方向(由箭頭A標(biāo)明)移動(dòng)穿過(guò)加工室I，其中在基底9輸送穿過(guò)加工室I的過(guò)程中基底9被涂覆了ー個(gè)多層式層和/梯度層。為此目的，引導(dǎo)該基底9在至少兩個(gè)等離子體源下方、或者在所示的圖解中分別在等離子體源2、4和5、6的組下方穿過(guò)，其中這些等離子體源2、4和5、6分別是以不同的過(guò)程條件來(lái)工作的。這些等離子體源及其數(shù)目的選擇可以根據(jù)技術(shù)要求來(lái)適配。在圖I所示的示例性實(shí)施方案中，等離子體源2、4和5、6分別是不同類(lèi)型的、或結(jié)構(gòu)上不同的等離子體源。等離子體源2、4是例如RF等離子體源或ICP等離子體源，它們被供應(yīng)了具有較低頻率的電功率，其中低頻率應(yīng)該理解為是直流到IOOMHz的范圍。優(yōu)選地，這些等離子體源2、4使用在IOKHz至13. 56MHz范圍內(nèi)的許可頻率。在所示實(shí)例中，這些等離子體源5、6是微波等離子體源并且以IOOMHz與幾GHz之間的頻率進(jìn)行工作，優(yōu)選的頻率是915MHz 或 2. 45GHz ο為了能夠使根據(jù)本發(fā)明在ー個(gè)加工室中使用的多個(gè)等離子體源在不同的過(guò)程條件下工作，如圖I所示，有可能使這些等離子體源在結(jié)構(gòu)上不同，即，就其類(lèi)型而言。然而，對(duì)于其他情況下相同構(gòu)造的等離子體源，在這些等離子體源之間也可以存在功能差異或就工作模式或工作條件而言的差異。舉例而言，在加工室I中使用的等離子體源2、4和5、6分別可以僅在以下事實(shí)上不相同它們?cè)诓煌碾姎夤ぷ鳁l件下工作。在此情況下，不同的電氣工作條件應(yīng)理解為是指使用不同的等離子體激發(fā)頻率、不同的有效電功率和/或不同的脈沖參數(shù)。在此情況下，使用不同的脈沖參數(shù)包括使用不同的脈沖頻率、峰值功率、脈沖的接通持續(xù)時(shí)間、脈沖的切斷持續(xù)時(shí)間、等離子體源的同步、等離子體源的同相性質(zhì)和/或相偏移。借助于此類(lèi)參數(shù)，有可能的是影響在等離子體中出現(xiàn)的氣體片段、控制等離子體的組成、并且影響這些氣體片段的濃度。此外，通過(guò)所使用的等離子體源的電氣工作條件，有可能影響等離子體與基底表面的相互作用。這些不同的電氣工作條件具有的作用是，這些等離子體源大大影響了ー個(gè)多層式層的這些層的層組成、特定的層生長(zhǎng)過(guò)程、和/或ー個(gè)梯度層的層構(gòu)造，并且因此還影響了所生產(chǎn)的層的特性。
通過(guò)舉例顯示的加工室I的這些單獨(dú)的等離子體源2、4、5、6各自具有至少ー個(gè)氣體連接件11、12、13、14，用于進(jìn)料加工氣體。在各個(gè)等離子體源2、4、5、6內(nèi)，至少ー個(gè)氣體噴霧器(在此未展示)可以用于氣體分配。對(duì)于各個(gè)等離子體源2、4、5、6，可以分開(kāi)地設(shè)定或調(diào)節(jié)這些等離子體源的氣體流入以及電氣工作條件。如上面已經(jīng)提到的，在圖I的實(shí)施方案中，在各自情況下存在兩個(gè)不同類(lèi)型的等離子體源2、4和5、6，它們成對(duì)地排列并且以組的形式工作。在此情況下，一組的等離子體源2、4和5、6分別在各自的情況下以相同的過(guò)程條件來(lái)工作。此外，這些等離子體源的組的加工區(qū)域可以通過(guò)傳導(dǎo)篩(在此未示出)而彼此分隔。此外，這些對(duì)應(yīng)的加工區(qū)域的分隔可以通過(guò)在加工室I的上部區(qū)域中對(duì)每個(gè)加工區(qū)域分開(kāi)進(jìn)行氣體抽取來(lái)實(shí)現(xiàn)。加工室I是ー個(gè)真空室，它一般在真空或減壓下工作。為此目的，加工室I在各自的情況下在該基底9的輸送方向上通過(guò)真空閥分隔(在此未單獨(dú)標(biāo)明)。此外，該加工室具 有至少ー個(gè)抽吸連接器8用于連接ー個(gè)真空泵。使用一個(gè)輸送系統(tǒng)使基底輸送穿過(guò)該加工室1，為了在圖I中更清楚，所述輸送系統(tǒng)未單獨(dú)展示，適當(dāng)?shù)妮斔拖到y(tǒng)是例如滾輪輸送系統(tǒng)或包含線性電動(dòng)機(jī)的輸送系統(tǒng)。該輸送系統(tǒng)用于將基底9連續(xù)或不連續(xù)地輸送穿過(guò)該直列式等離子體涂覆設(shè)備的加工室。在此情況下，在本發(fā)明的情況下基底9的輸送方向和速度可以根據(jù)對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求以及要生產(chǎn)的層或?qū)有蛄械南Ｍ奶匦赃M(jìn)行適配。除了典型的線性移動(dòng)之外，在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，在表面加工領(lǐng)域中，還可以實(shí)施基底9的振蕩式雙向移動(dòng)。大面積的基底9可以通過(guò)該輸送系統(tǒng)直接移動(dòng)穿過(guò)該加工室I。為了涂覆具有小尺寸的基底9，還有可能使用可以容納多個(gè)基底9的基底載體。取決于實(shí)際的輸送系統(tǒng)，還可以將連續(xù)的膜或膠帶連續(xù)地或不連續(xù)地移動(dòng)穿過(guò)加工室I。此外從圖I中很顯然，加工室I具有一個(gè)設(shè)置在基底9下方并且用于調(diào)節(jié)基底的溫度的加熱裝置7，其中在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，這些基底9是在最大600° C的相同的限定的基底溫度下進(jìn)行涂覆的。為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，使這些基底9或帶有基底9的基底載體根據(jù)箭頭A所示的輸送方向A從ー個(gè)入口鎖止室(在圖I中未展示)經(jīng)ー個(gè)打開(kāi)的真空閥移動(dòng)進(jìn)入加工室I中，該加工室通過(guò)該抽吸連接器8被抽空。加工室I處的這些入口鎖止室和出ロ鎖止室使得基底9能夠在大氣與真空之間被輸送。此外，當(dāng)該直列式等離子體涂覆設(shè)備的多個(gè)具有非常不同的加工技術(shù)的加工室必須彼此分開(kāi)以便例如防止這些加工室之間的氣體夾帶時(shí)，另外的分離室是需要的。如上面已經(jīng)解釋的，這些基底9還可以至少部分地在與輸送方向A相反的方向上或以振蕩方式進(jìn)行輸送。在基底9輸送穿過(guò)的過(guò)程中，它們通過(guò)該加熱裝置7而被保持在20° C與600° C之間的限定的、均勻的基底溫度下。在該加工室I中，所有エ藝相關(guān)的參數(shù)都可以分開(kāi)地并且獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)定，例如氣體流速、所用氣體的混合比、以及單獨(dú)的等離子體源2、4、5、6的電氣工作條件。在此情況下，単獨(dú)的等離子體源2、4、5、6中的不同的氣體壓カ不容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵讴`個(gè)共同的加工室I中，氣體壓力差只有通過(guò)這些等離子體源之間對(duì)應(yīng)地限定的流傳導(dǎo)以及在每個(gè)等離子體源的區(qū)域中分開(kāi)的氣體泵掉才能實(shí)現(xiàn)。然而，設(shè)定所用氣體的不同氣體混合物或氣體流同樣在相鄰的等離子體源之間僅以有限的方式才有可能，因?yàn)樵谶@些單獨(dú)的等離子體源之間由于氣體擴(kuò)散而出現(xiàn)了快速的氣體交換，并且因此相互的過(guò)程分離只有費(fèi)勁才有可能。因此，根據(jù)本發(fā)明，在加工室I中依次安排的單獨(dú)的等離子體源2、4、5、6是以不同的過(guò)程條件來(lái)工作的，其中優(yōu)選地，電氣工作條件是彼此不同地設(shè)定的。在此情況下，所用的等離子體激發(fā)頻率對(duì)過(guò)程條件具有特別大的影響。因此，舉例而言，與以高激發(fā)頻率工作的等離子體相比，具有更低等離子體激發(fā)頻率的等離子體通常導(dǎo)致載荷子與基底表面的更高能量的相互作用。因此舉例而言，有可能在層生長(zhǎng)的過(guò)程中減少低能鍵的數(shù)目并且因此富集更高能量的鍵。進(jìn)而，在具有聞激發(fā)頻率的等尚子體的情況下，有利的是后者可以實(shí)現(xiàn)更聞的等離子體密度并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)所用加工氣體的更高且更強(qiáng)烈的解離。因此此類(lèi)等離子體特別適用于高速過(guò)程。通過(guò)對(duì)具有低等離子體激發(fā)頻率的等離子體源與具有更高等離子體激發(fā)頻率的等離子體源的ー種限定的選擇和安排，可以特別有利地在加工室I中設(shè)計(jì)不同的涂覆技術(shù)。 對(duì)于等離子體源2、4、5、6中的等離子體激發(fā)，如果使用可以脈動(dòng)的發(fā)生器來(lái)提供電源功率，則由此可以實(shí)現(xiàn)另外的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，例如通過(guò)對(duì)峰值脈沖功率、等離子體激發(fā)的持續(xù)時(shí)間的限定選擇，或通過(guò)對(duì)脈沖頻率的適當(dāng)選擇，有可能在寬范圍內(nèi)影響等離子體中的等離子體-化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。對(duì)于所產(chǎn)生的等離子體的脈沖式工作而言特別適合的等離子體源是線性微波等離子體源。在此情況下，等離子體激發(fā)頻率有利地是915MHz或 2. 45GHz ο因此，在輸送穿過(guò)加工室I的過(guò)程中，基底9首先移動(dòng)穿過(guò)等離子體源2、4的下方。之后，基底9被引導(dǎo)穿過(guò)等離子體源5、6的下方，這些等離子體源與等離子體源2、4不同。在此情況下，舉例而言，通過(guò)等離子體源2、4，可以在基底9上沉積ー個(gè)富含硅的氮化硅層21 (在圖3中展示)，該層具有高比例的氫以及低的密度，在該密度下所述層是氫氣可滲透的。通過(guò)這些等離子體源5、6，可以因此在同一個(gè)加工室I中在此后立即生產(chǎn)第二氮化硅層22，這個(gè)層具有與第一氮化硅層21不相同的層特性。舉例而言，作為第二氮化硅層22，可以沉積ー個(gè)近似化學(xué)計(jì)量的Si3N4層，該層具有低的光學(xué)損失以及高比例的氫，該氫是作為氫源用于該半導(dǎo)體的體積鈍化。于是將基底9轉(zhuǎn)移，再一次穿過(guò)對(duì)應(yīng)的真空閥和鎖，有可能到達(dá)該直列式等離子體涂覆設(shè)備的另外的加工室，這些加工室在圖I中未展示。除了用于沉積多層式層的上述等離子體源之外，還有可能安排另外的等離子體源，例如圖2所示的，用于在涂覆源2、4、5、6的上游進(jìn)行基底預(yù)處理、或者用于在涂覆源2、4、5、6的下游進(jìn)行基底再處理。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案的可能的エ序。在此情況下，在步驟201中，至少ー個(gè)基底9被輸送到加工室I中。在加工室I中，引導(dǎo)該至少ー個(gè)基底9連續(xù)地或不連續(xù)地在以不同過(guò)程條件工作的等離子體源下方穿過(guò)。在此情況下，在步驟202中，可以通過(guò)在基底9開(kāi)始輸送穿過(guò)加工室I時(shí)提供的至少ー個(gè)等離子體源來(lái)任選地進(jìn)行等離子體預(yù)處理。通過(guò)該等離子體預(yù)處理，基底9的基底表面可以被清潔、預(yù)活化，和/或該基底表面可以借助一種等離子體氧化而被氧化。在用于等離子體預(yù)處理的此類(lèi)等離子體源中通常不使用形成層的氣體。對(duì)于基底的預(yù)處理還可以使用ー個(gè)另外的加工室。所述加工室應(yīng)該被安排在實(shí)際的涂覆室或該加工室I的直接上游。在基底9輸送進(jìn)入加工室I之后或直接之后，在步驟203中，在圖2的方法實(shí)例中進(jìn)行ー個(gè)第一氮化硅層21的沉積。如以上討論的，該第一氮化硅層21可以是約5nm至20nm厚的富含硅的氮化硅層，該層具有高比例的氫以及低的Si-N密度，在該密度下所述層是氫氣可滲透的，這樣使得所述層特別適合作為基底9上的鈍化層。所述層的小的層厚度額外確保了該高折光率的氮化硅層21的吸收損失可以忽略。在另ー個(gè)步驟204中，隨后在該第一氮化硅層21上沉積ー個(gè)第二氮化硅層22。與第一氮化硅層的沉積相比，該第二氮化硅層的沉積是在以不同過(guò)程條件工作的等離子體源下進(jìn)行的。舉例而言，作為第二氮化硅層，可以沉積ー個(gè)近似化學(xué)計(jì)量的Si3N4層，該層具有的厚度是該第一氮化硅層21的大約三倍至四倍大。優(yōu)選地，該第二氮化硅層具有低的光學(xué)損失以及高比例的氫，使得所述層適合作為氫源用于半導(dǎo)體基底的體積鈍化。
之后，在步驟205中，在該第二氮化硅層22上沉積ー個(gè)第三氮化硅層23。在所示的示例性實(shí)施方案中，該第三氮化硅層23是ー個(gè)高密度的a-SiN:H層，其組成具有最多的Si-N鍵。該第三氮化硅層23用作一個(gè)覆蓋層和擴(kuò)散壁壘，其中它g在妨礙氫向大氣中的排放。對(duì)該第三氮化硅層23的厚度及其折光率進(jìn)行精確選擇，使得這些單獨(dú)的層的層厚度之和以及這些折光率的積分可以確保太陽(yáng)能電池的所希望的減反射涂層。在該覆蓋層23的沉積之后，可以在任選地ー個(gè)后續(xù)步驟中在同一個(gè)加工室I中進(jìn)行一個(gè)等離子體再處理。該基底再處理具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。舉例而言，由此有可能在沉積該多層式層或梯度層之后立即實(shí)現(xiàn)自由鍵的快速飽和。如果該基底再處理在技術(shù)上必須使用會(huì)有害地影響涂覆過(guò)程的氣體，則也可以在該涂覆室或加工室I的下游提供一個(gè)分開(kāi)的再處理室。于是將基底9從加工室I中輸送出。圖3示意性地顯示了通過(guò)圖2中的方法變體所涂覆的ー個(gè)基底9，在該基底上沉積了第一氮化硅層21作為ー個(gè)鈍化層，其上沉積了第二氮化硅層22作為氫源，并且最后沉積了第三氮化硅層作為覆蓋層。圖3中展示的層堆疊可以借助于按與圖I的加工室I類(lèi)似的方式構(gòu)造的ー個(gè)加工室來(lái)形成。在這樣的室中在連續(xù)的或不連續(xù)的基底輸送過(guò)程中借助于多個(gè)加熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)所希望的基底溫度的設(shè)定。在300° C與500° C之間的溫度范圍對(duì)于這些氮化硅層的所要求的層特性是有利的。在有待使用的加工室中，應(yīng)該提供至少三個(gè)等離子體源，將它們?cè)谠摶?的輸送方向上依次安排。所述這些等離子體源可以是相同的等離子體源。舉例而言，具有2. 45GH激發(fā)頻率的線性微波等離子體源對(duì)于這個(gè)目的是適合的。這三個(gè)等離子體源各自具有專(zhuān)用的氣體和電源。在此情況下，這些單獨(dú)的等離子體源各自具有兩個(gè)分開(kāi)的氣體噴霧器。一個(gè)氣體噴霧器被安排在基底附近，并且另一個(gè)被安排在等離子體發(fā)生器附近。將氣體硅烷引入在基底附近的等離子體源的氣體噴霧器中，并且將例如氨氣或氮?dú)庖氲入x子體附近的氣體噴霧器中。對(duì)于這個(gè)涂覆過(guò)程，在待提供的加工室中設(shè)定約5Pa至約30Pa的加工壓力。所有這些等離子體源都以相同的總氣體流和氣體比率來(lái)工作。為了對(duì)各個(gè)單獨(dú)層21、22、23實(shí)現(xiàn)所要求的不同的層特性，使每個(gè)單獨(dú)的等離子體源以不同的有效微波功率來(lái)工作。這些不同的有效微波功率是通過(guò)選擇不同的限定的峰值脈沖功率以及不同的限定的脈沖工作持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖4在圖表的基礎(chǔ)上示出了涂覆速率、等離子體源的有效微波功率以及對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的層的折光率之間的關(guān)系。從這個(gè)圖解中可以看到，涂覆速率隨著微波功率的升高而升高，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的層的折光率隨著功率的升高而降低。這個(gè)效應(yīng)在根據(jù)本發(fā)明的方法中得到了利用，其中，通過(guò)定向地設(shè)定等離子體源的功率，不僅可以設(shè)定層厚度而且可以設(shè)定對(duì)應(yīng)層或?qū)悠恼酃饴?。如上面已?jīng)提及的，有時(shí)必須找到必要的層特性與所要求的涂覆速率之間的折中。例如通過(guò)增大供應(yīng)功率的設(shè)定值來(lái)簡(jiǎn)單增大涂覆速率通常導(dǎo)致?lián)p害了重要的層特性。此外，當(dāng)涂覆速率増大時(shí)層變得更加多孔并且層的粗糙度增大也是通常會(huì)發(fā)生的。在此情況下化學(xué)計(jì)量的層錯(cuò)以及堆垛層錯(cuò)同樣可能?chē)?yán)重增加。例如，這樣的層較不適合于在紋理化表面上的共形涂層。
原則上，雖然也可以增大涂覆源的數(shù)目來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的流通量，但這通常是無(wú)效的并且昂貴的。通常沒(méi)有必要對(duì)該減反射層的整個(gè)層厚度都提供所要求的層特性。因此舉例而言，對(duì)于位置更靠近所用的電池表面的層區(qū)域做出的要求比對(duì)于更遠(yuǎn)的層區(qū)域做出的要更加復(fù)雜。正常地，幾納米厚的層厚度就足以能夠滿足對(duì)層功能做出的所有重要的要求。對(duì)于較薄的、不需要占整個(gè)層厚度的大于約四分之一的第一層而言，如果它是在低涂覆速率下涂覆的，則這同樣不是關(guān)鍵的。然后整個(gè)層厚度的剰余的四分之三可以在顯著更高的涂覆速率下進(jìn)行涂覆，因?yàn)榛旧现粚?duì)整個(gè)堆疊的光學(xué)特性有要求。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的另外ー個(gè)示例性實(shí)施方案中，有可能的是在ー個(gè)加エ室中使用不同的等離子體源，其中這些等離子體源包括至少ー個(gè)具有13. 56MHz的等離子體激發(fā)頻率的線性PF等離子體源以及優(yōu)選地多個(gè)具有2. 45GHz的等離子體激發(fā)頻率的線性微波等離子體源。這些等離子體源優(yōu)選地各自具有專(zhuān)用的氣體和專(zhuān)用的電源。在根據(jù)本發(fā)明的方法的這個(gè)實(shí)施方案變體中，將加工室中的加工壓カ設(shè)定在5Pa至約50Pa的范圍內(nèi)。再次意圖使用硅烷和氨氣作為加工氣體。這些單獨(dú)的等離子體源的氣體的混合比率和部分氣體流在此情況下被適配成使得以ー個(gè)優(yōu)化的射頻功率獲得了ー個(gè)第一致密層，例如具有約I. 2xl0_23cm_3的Si-N鍵密度。在根據(jù)本發(fā)明的方法的這個(gè)示例性實(shí)施方案中，基底的輸送速度被選擇為使得在此情況下實(shí)現(xiàn)了所希望的層厚度。隨后將這些另外的等離子體源的部分氣體流和有效微波功率優(yōu)化成使得它們導(dǎo)致沉積了ー個(gè)第二氮化硅層，通過(guò)該第二氮化硅層實(shí)現(xiàn)了該層堆疊的所希望的總的層厚度?？偟膶雍穸仁钱a(chǎn)生自減反射層的光學(xué)要求以及對(duì)應(yīng)的單獨(dú)層的折光率。圖5示意性地示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的另ー個(gè)エ序。在此情況下，首先按照與圖2的方法中相似的方式，在步驟501中，將至少ー個(gè)基底9輸送到加工室I中。
之后在步驟502中，通過(guò)ー個(gè)第一等離子體源或ー個(gè)第一組等離子源在加工室I中在基底9的輸送方向上進(jìn)行基底表面的等離子體氧化。這種等離子體氧化優(yōu)選是在N2O等離子體中進(jìn)行，其中產(chǎn)生了一種厚度典型地不超過(guò)3nm的表面氧化物31。該表面氧化物31用于保持表面態(tài)最小。之后在步驟502中，通過(guò)在同一個(gè)加工室I內(nèi)的另外ー個(gè)等離子源或另外ー組等離子體源將ー個(gè)氧化鋁層32沉積到在基底9上產(chǎn)生的表面氧化物31上。氧化鋁層32的厚度是在20nm與IOOnm之間，優(yōu)選50nm。之后在步驟504中，將ー個(gè)厚度在30nm與150nm之間、優(yōu)選90nm的氮氧化硅層33沉積到該氧化鋁層32上。舉例而言，代替在此提出的氮氧化硅層33，在本發(fā)明的其他實(shí)施方案變體(未示出)中，也可以在氧化鋁層32上沉積ー個(gè)氧化硅層或氮化硅層。在步驟502至504進(jìn)行的過(guò)程步驟中，引導(dǎo)穿過(guò)加工室I的這些基底9的基底溫度是在100° C與400° C之間，優(yōu)選250° C。優(yōu)選對(duì)步驟502至504使用線性微波等離子體源，其中等離子體脈動(dòng)的頻率對(duì)于所產(chǎn)生的単獨(dú)的部分層進(jìn)行不同地設(shè)定。在等離子體氧化步驟502的過(guò)程中等離子體源的脈動(dòng)是小于35Hz、優(yōu)選30Hz。步驟503中這些Al2O3源的脈動(dòng)是大于45Hz、優(yōu)選50Hz。在步驟504中最終的氧化物/氮化物涂層的脈動(dòng)是在35Hz與45Hz之間、優(yōu)選40Hz。在過(guò)程步驟502至504中，加工室I的源塊體在各自的情況下是以不同的功率エ 作的。在氧化步驟502中等離子體功率是小于1000W/源。步驟503中這些Al2O3源的功率是在1000W與2000W之間、優(yōu)選1500W。步驟504中氧化硅/氮化硅源的等離子體功率是在大于2500W、優(yōu)選大于3000W。在步驟504之后，將將基底9從加工室I中輸送出。在本發(fā)明的其他實(shí)施方案變體(未示出)中，還可以在步驟504的氮氧化硅沉積與步驟505的基底9的向外輸送之間進(jìn)行等離子體再處理。因此，在基底9上出現(xiàn)了包含至少ー個(gè)氧化鋁層32并且優(yōu)選地適合于硅太陽(yáng)能電池基底的背面鈍化的多層式層。根據(jù)本發(fā)明的方法序列在這種情況下具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以在單ー加工室I中生產(chǎn)出具有高品質(zhì)的單獨(dú)層的層序列，其中在生產(chǎn)該層堆疊的過(guò)程中，基底9被移動(dòng)穿過(guò)該加工室1，使得在加工室I中進(jìn)行了基底9的連續(xù)加工。因此，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)非常高的產(chǎn)量。圖6示意性地示出了通過(guò)圖5的方法涂覆的基底9的構(gòu)造。在此情況下，在基底9上提供了通過(guò)等離子體氧化而產(chǎn)生的表面氧化物31。在步驟502中產(chǎn)生的氧化鋁層32被沉積在表面氧化物31上，在圖5的步驟504中生產(chǎn)的氮氧化硅層33被沉積在所述氧化鋁層上。在本發(fā)明的另外ー個(gè)可能的示例性實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以用于生產(chǎn)多層式層，這些多層式層具有至少ー個(gè)沉積在基底9上的含摻雜劑的源層以及ー個(gè)直接或間接沉積在其上的包封層。舉例而言，可以沉積ー個(gè)具有在IOnm與30nm之間的厚度的摻雜了磷的氮化硅層作為源層。磷的摻雜可以是例如5%。然而，代替磷，還有可能使用其他適當(dāng)?shù)膿诫s劑，例如像硼。所用的包封層可以是例如具有在50nm與70nm之間的厚度的標(biāo)準(zhǔn)ARC氮化硅層，其折光率是2. 1±0. I。由至少ー個(gè)源層和該包封層形成的多層式層可以沉積在基底9的正面和背面二者上。在正面和背面上的沉積可以同時(shí)進(jìn)行并且也可以依次進(jìn)行。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可以生產(chǎn)出非常不同的多層式層堆疊或梯度層。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法而言典型的是，借助于等離子體化學(xué)氣相沉積方法來(lái)進(jìn)行薄層的沉積并且在沉積過(guò)程中連續(xù)地進(jìn)行基底的移動(dòng)。在此情況下，將基底9連續(xù)移動(dòng)穿過(guò)被依次安排在輸送方向上的至少兩個(gè)等離子體源2、4、5、6的加工區(qū)域。這至少兩個(gè)等離子體源可以位于單一的加工室I內(nèi)并且以不同的過(guò)程條件來(lái)工作。在此情況下，相對(duì)于等離子體源2、4、5、6的基底取向可以根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行自由選擇。因此，基底的加工可以“面朝下”或“面朝上”地進(jìn)行。除了所說(shuō)明的這些層沉積過(guò)程之外，借助于根據(jù)本發(fā)明的方法以及相關(guān)裝置還可以有利地實(shí)現(xiàn)其他表面加工過(guò)程，例如像表面活化、表面清潔、或表面去 除過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種用于在直列式等離子體涂覆設(shè)備中借助于等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積將多層式層和/或梯度層沉積到至少一個(gè)基底(9)上的方法，該直列式等離子體涂覆設(shè)備包含至少一個(gè)加工室(1)，其中在這些基底(9)的輸送方向上依次安排了至少兩個(gè)單獨(dú)的等離子體源(2，4，5，6)，其特征在于該至少兩個(gè)等離子體源(2，4，5，6)是以不同的過(guò)程條件、在IOkHz與2. 45GHz之間的激發(fā)頻率下來(lái)工作的，該至少兩個(gè)等離子體源中的至少一個(gè)在此情況下是脈沖式的，并且該基底(9)被連續(xù)地輸送穿過(guò)這些單獨(dú)的等離子體源(2，4，5，6)的涂覆區(qū)域，其中在該基底(9)上沉積了至少一個(gè)限定的、兩層的、具有這些單獨(dú)層(21，22，23 ;31，32，33)的不同層特性的層堆疊和/或至少一個(gè)限定的梯度層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于當(dāng)該至少兩個(gè)等離子體源(2，4，5，6)以不同的過(guò)程條件工作時(shí)，該至少兩個(gè)等離子體源是以不同的電氣工作條件來(lái)工作的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該至少兩個(gè)等離子體源(2，4，5，6)以不同的電氣工作條件進(jìn)行工作包括使用不同的等離子體激發(fā)頻率、不同的有效電功率和/或不同的脈沖參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于使用不同的脈沖參數(shù)包括使用不同的脈沖頻率、峰值功率和/或脈沖接通持續(xù)時(shí)間。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于這些等離子體源(2，4;5，6)中的至少兩個(gè)互連而形成了一個(gè)或多個(gè)組，并且一組的等離子體源是以相同的過(guò)程條件來(lái)工作的。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使用具有專(zhuān)門(mén)的氣體供應(yīng)和電源的線性可擴(kuò)縮的等離子體源。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于這兩個(gè)等離子體源(2，4)中的至少一個(gè)是以IOkHz至300MHz的等離子體激發(fā)頻率來(lái)工作的，并且該兩個(gè)等離子體源(5，6)中的至少另一個(gè)是以IOOMHz至2. 45GHz的等離子體激發(fā)頻率來(lái)工作的。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該至少兩個(gè)等離子體源(2，4，5，6)是用脈沖電源來(lái)工作的，其中這些供應(yīng)功率彼此是同相的或相偏離的。
9.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在輸送穿過(guò)這些等離子體源(2，4,5,6)的、處于最大600° C的相同限定基底溫度下的不同涂覆區(qū)域的過(guò)程中涂覆了多個(gè)基底(9)。
10.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)安排在這些單獨(dú)的等離子體源(2，4，5,6)之間的傳導(dǎo)篩來(lái)減少氣體混合物。
11.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該多層式層和/或該梯度層是用于晶體硅太陽(yáng)能電池的一個(gè)減反射涂層，該減反射涂層由至少兩個(gè)具有不同的層組成和層厚度的氮化娃層(21, 22, 23)構(gòu)成,其中一個(gè)第一氮化娃層(21)的沉積方式是使得它充當(dāng)了該基底上的一個(gè)表面鈍化層，并且一個(gè)第二氮化娃層(22)在該第一氮化娃層上的沉積方式是使得它充當(dāng)了氫源并且與該第一氮化硅層(21)—起滿足了 X/4減反射涂層做出的要求。
12.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于形成了一個(gè)兩層的多層式層，該多層式層包括以第一涂覆速率沉積的一個(gè)第一層(21)以及以與之相比較高的第二涂覆速率沉積的一個(gè)第二層(22)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該第一層(21)是借助于以IOkHz至13.56MHz范圍內(nèi)的等離子體激發(fā)頻率工作的RF等離子體源來(lái)沉積的，并且該第二層(22)是借助于以915MHz或2. 45GHz的等離子體激發(fā)頻率工作的微波等離子體源來(lái)沉積的。
14.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在沉積該多層式層和/或該梯度層的一個(gè)第一層(21，31)之前，在同樣進(jìn)行了該等離子體涂覆的該同一加工室(I)中進(jìn)行該基底(9)的基底表面的等離子體預(yù)處理。
15.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于直接在沉積該多層式層和/或該梯度層之后，在同樣進(jìn)行了該等離子體涂覆的該同一加工室(I)中進(jìn)行一種基底再處理。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于該等離子體預(yù)處理包括一種等離子體氧化。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于該多層式層和/或該梯度層是在同一個(gè)加工室(I)中被沉積在被氧化的基底表面上，并且該沉積包括至少一個(gè)氧化鋁層(32)的沉積。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于在該基底上的等離子體氧化過(guò)程中，產(chǎn)生了一個(gè)具有最大3nm的層厚度的表面氧化物層(31 )，特征在于生產(chǎn)了具有20nm至IOOnm層厚度的氧化鋁層(32 )，并且特征在于在該氧化鋁層(32 )沉積了具有30nm至150nm層厚度的氧化硅、氮化硅或氮氧化硅(33)。
19.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該多層式層是由至少兩個(gè)層形成的，其中沉積在該基底(9)上的一個(gè)第一層是一個(gè)包含摻雜劑的源層，并且其中該多層式層的另外一個(gè)層是一個(gè)包封層，其光學(xué)特性已經(jīng)與或是與該第一層的那些相協(xié)調(diào)的。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于該至少兩個(gè)層是氮化硅層。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其特征在于該多層式層被沉積在該基底(9)的正面和背面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在直列式等離子體涂覆設(shè)備中借助等離子體輔助的化學(xué)氣相沉積將多層式層和/或梯度層沉積到至少一個(gè)基底上的方法，該直列式等離子體涂覆設(shè)備包括至少一個(gè)加工室，其中在基底的輸送方向上依次安排了至少兩個(gè)單獨(dú)的等離子體源。本發(fā)明的目的是提供這樣一種方法，通過(guò)該方法可以在單一的加工室中在至少一個(gè)基底上、在該基底輸送穿過(guò)該加工室的過(guò)程中生產(chǎn)出多個(gè)處于層堆疊形式的不同層或者一個(gè)具有根據(jù)其厚度而變的特性的層。為此，根據(jù)這樣一種方法，該至少兩個(gè)等離子體源是以在不同的過(guò)程條件下以10kHz與2.45GHz之間的激發(fā)頻率來(lái)工作的，這至少兩個(gè)等離子體源中的至少一個(gè)是脈沖式的，并且該基底被連續(xù)地輸送穿過(guò)這些單獨(dú)的等離子體源的涂覆區(qū)域，至少一個(gè)限定的雙層堆疊包括多個(gè)具有不同特性的單獨(dú)層和/或沉積在該基底上的至少一個(gè)限定的梯度層。
文檔編號(hào)C23C16/517GK102686769SQ201080060609
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者D·德科爾, H-P·斯皮爾里切, J·邁, M·格利姆, T·格羅斯, 赫爾曼·施勒姆 申請(qǐng)人:德國(guó)羅特·勞股份有限公司