本發(fā)明專利技術涉及一種用于在真空處理室內支撐基板（9）的基座，其包括平面（11），用于將基板（9）安置在其上，使得基板（9）與平面（11）導熱接觸，基座（1）包括至少三個相鄰的區(qū)域（5、6、8）：外部區(qū)域（8）、中間區(qū)域（6）和內部區(qū)域（5），所述區(qū)域（5、6、8）彼此同心地環(huán)繞布置并沿著平面（11）延伸，外部區(qū)域（8）完全包圍中間區(qū)域（6），并且中間區(qū)域（6）完全包圍內部區(qū)域（5），內部區(qū)域（5）包括至少一個影響內部區(qū)域（5）的內部加熱元件（13），外部區(qū)域（8）包括至少一個影響外部區(qū)域（8）的外部加熱元件（19），中間區(qū)域（6）的最大厚度（15）既小于內部區(qū)域（5）的最小厚度（12），也小于外部區(qū)域（8）的最小厚度（16），每個厚度（12、15、16）在垂直于平面（11）的方向上延伸。因此，本發(fā)明專利技術允許在整個平面（11）上提供平滑的溫度分布，導致基板（9）具有非常均勻的溫度，從而改善了例如在化學氣相沉積過程中提供的涂層的厚度（12、15、16）均勻性。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于在真空處理室內支撐基板的基座，所述基座包括用于將所述基板安置在其上的平面，以便使得所述基板與所述平面導熱接觸。更確切地說，本專利技術涉及在大面積的基板平面上建立非常均勻的基板溫度。特別地，本專利技術描述了一種用于加熱在真空環(huán)境中優(yōu)選地具有非圓形形狀的基板的非常均勻的加熱系統(tǒng)。該加熱系統(tǒng)能應用于以比室溫高的溫度工作的許多涂層或基板處理工藝。
技術介紹
薄膜沉積或涂層工藝在本領域為大家所熟知。從那時起，沉積均勻性就成為了重要的標準，特別是在大面積涂層的生產中。如今，在薄膜技術中，以小規(guī)模實現(xiàn)的層特性需要延伸至大面積的基板。通常，必須考慮的是，對小區(qū)域上的集成規(guī)格越嚴，則在較大的區(qū)域上需要的均勻性越好。典型的示例是集成電路(IC)工業(yè):在IC工業(yè)中，多個薄膜層被彼此調節(jié)。需要在整個基板區(qū)域上維持所述調節(jié)，這一情況使得，在整個晶片上的所有相關層的全部關鍵特性中，良好的均勻性對所述所有相關層十分重要。類似的示例是薄膜太陽能電池應用。在此，需要將允許高效率的電池特性應用于整個集成模塊上。具有“不符合規(guī)格”特性的區(qū)域將使單獨的電池劣化。這樣的電池具有較低的效率，會帶來較高的串聯(lián)電阻。結果，電池特性不良的區(qū)域降低了整個太陽能模塊的總性能。對于化學氣相沉積(CVD)工藝，溫度均勻性是最重要的因素之一。在CVD工藝期間，化學反應展現(xiàn)出所謂的“阿列紐斯”(Arrhenius)行為，其中:沉積速率顯示與工藝溫度的指數(shù)相關性。結果，需要非常均勻的基板溫度，以得到良好的厚度均勻性。當前的CVD系統(tǒng)使用各種措施，以得到均勻的基板溫度。現(xiàn)有技術的系統(tǒng)使用熱板或基座，其中，與熱板相應的基座意味著配合基本上平坦的平面，用于容納基板和將熱傳遞至基板，以便滿足上述的均勻熱分布需求。所述平面可建立為尺寸不小于要被加熱或要被溫度控制的基板區(qū)域尺寸的板的一個面。這樣的熱板可包含具有不同熱輸入的多個獨立的加熱區(qū)域。通常，熱板的周緣、即邊緣和角部需要加熱至比中心高的溫度，以克服由從熱板和基板的周圍發(fā)出的較高的熱輻射引起的熱量損失。本領域已知的用于加熱的解決方案，或者將電加熱元件附接至熱板，或者集成諸如加熱電阻的加熱元件。加熱元件與熱板之間的配合越好，則對熱板中的溫度變化的響應越快。有多種方法可局部地控制進入熱板的吸熱。在US6，962，732中記載了對不同加熱方法的概述。要產生均勻受熱的基板的可能解決方案之一是使用不同的加熱區(qū)域，其中，每個加熱區(qū)域都被附接了熱電偶。每個區(qū)域的溫度被設定成使基板溫度更均勻的特定值。經驗地確定上述溫度設定?？刂茻岚迳系臏囟鹊母鼜碗s的方法是通過用熱相機進行測量來觀察基板的熱均勻性。相應地調整加熱區(qū)域，以便使得在整個基板上觀察到均勻的溫度讀數(shù)。該方法無需影響其他參數(shù)即允許產生均勻的溫度分布。替代性地，在調查由使用熱板的制造工藝所產生的層特性之后，可以調整熱板的溫度。人們反復修正加熱區(qū)域的溫度，直到獲得均勻的層特性為止。該方法廣泛地用于真空設備的調試。然而，涂層特性的均勻性不僅受溫度影響，而且受沉積設備的氣流和幾何形狀影響。因此，可通過調整熱板的溫度來補償氣流的不均勻性。特別地，由于對周圍較冷腔室的熱輻射更強烈地對基板角部和邊緣造成了影響，所以加熱矩形基板是有挑戰(zhàn)性的。人們期望:通過提高對這樣的矩形區(qū)域的熱輸入，能容易地補償熱輻射對基板角部和邊緣造成的影響。然而，例如，和熱板的其他部分對比，難以通過簡單地將電阻加熱元件的加熱布線圖案的導線布置得更致密的方法來對熱板角部區(qū)域輸入足夠的熱量。改變這樣的加熱布線圖案意味著對熱板進行實質上的即機械的變化，這種變化是昂貴并且費時的。該問題的一種解決方案是單獨地加熱角部區(qū)域，從而對排放給熱板的熱量進行電調節(jié)。該方法被證實是不切實際的。實際上，傳入具有這樣單獨加熱區(qū)域的角部的大部分熱量同樣會耗散至熱板的較冷區(qū)域，從而影響整個熱板的溫度分布。使所述區(qū)域彼此熱絕緣可避免以上情形，但將導致熱絕緣區(qū)域的局部溫度發(fā)生變化。當前，在現(xiàn)有技術中提出的所有解決方案都遇到了這一根本性困境。大部分的基座或熱板材料是傳導材料，它們還將所述加熱導線或所述加熱元件的熱量盡可能高效地傳導至基板。例如，通常采用鋁、銅或碳作為基座材料。傳導性不良的材料需要將加熱元件布置得更致密，以得到均勻的加熱。傳導性良好的材料基本上涂抹掉由加熱導線位置產生的局部最大熱量。然而，該效應在基座的邊緣和角部上是起反作用的。在那里需要強的最大熱量，以補償基板的邊緣和角部的熱量損失。簡單地使邊緣和角部區(qū)域過熱同樣提高中心熱區(qū)域的溫度。圖1和2所示的示例可證實該效應。使用包含四個獨立操作和受控加熱導線2、3、4的基座I。所有的加熱導線2、3、4安裝在整體的熱板上，即安裝在所述基板I上。四根加熱導線2、3、4形成4個不同的區(qū)域5、6、7。第一區(qū)域5是加熱大部分基板9的中心區(qū)域。第二區(qū)域6是使第一區(qū)域5與第二區(qū)域6之間的溫差均衡的可選擇的中間區(qū)域。第三區(qū)域7加熱基板9的邊緣。對于這三個區(qū)域5、6、7，加熱導線2、3、4如由圖2所示地從所述熱板I下方安裝，其中已省略第二區(qū)域6。中心區(qū)域5中的各個加熱導線2之間的間隔比邊緣區(qū)域7的寬度還要寬。邊緣加熱區(qū)域8具有加熱導線4 ;所述邊緣加熱區(qū)域8布置在熱板9的頂部附近，但從加熱平面向下凹進。該邊緣加熱區(qū)域8由邊緣條10固定在熱板9上，并保護該邊緣加熱區(qū)域8不受CVD工藝污染?；?比基座I的表面積稍大，以便使得基板9的邊緣與邊緣條10重疊，從而基板9的邊緣被邊緣條10加熱。以下表格示出了由操作者設定的溫度和如由附接在特定區(qū)域5、6、7、8內的熱電偶所指示的熱板9所實際達到的溫度。操作者設定點 實際溫度讀數(shù)第一區(qū)域 5180X:1810第二區(qū)域 61850C195°C第三區(qū)域71950C195°C邊緣區(qū)域8210。。210 如在該概述中能看到地，由于受到第一區(qū)域5和第三區(qū)域7的溫度設定的影響，所以使第二區(qū)域6過熱至超出其目標溫度。由于加熱區(qū)域5、6、7、8的串擾，所以不可能對第二區(qū)域6的范圍進行精確地加熱。然而，需要將周緣和邊緣區(qū)域8的溫度提高至遠遠高于中心區(qū)域5的溫度，這是因為，如果不這樣提高，基板9周緣的溫度就會太低，以致不能均勻提高。對不同區(qū)域5、6、7、8之間的熱量串擾的解決方案是用多個熱絕緣件來制造基座I?？深A見的是，通過被同樣獨立受熱的單獨邊緣區(qū)域8的框架包圍的方式來安裝中心區(qū)域板5。然而，如果用多個熱絕緣件來制造基座1，該解決方案具有多個缺陷。首先，基座I并非由一整塊基座I材料整體制成。因為基座I的不同板之間的公差必須低到足以允許均勻地加熱基板9，所以該解決方案使得制造基座I既困難又昂貴。其次，很難在中心區(qū)域5與邊緣區(qū)域8之間的間隙上得到平滑的溫度分布。根據(jù)基板9的厚度對兩個區(qū)域5、8之間的結合部位進行所需的涂抹，可能不足以補償由中心區(qū)域5與邊緣區(qū)域8的結合部位引起的熱量損失。
技術實現(xiàn)思路
因此，本專利技術的目的是 克服先前描述的現(xiàn)有技術的缺點，即提供一種基座，其用于為大面積基板平面建立非常均勻的基板溫度。 通過獨立權利要求達到該目的。在從屬權利要求中詳述了有利的實施例。特別地，該目的通過一種用于在真空處理室內支撐基板的基座達到，所述基座包括平面，所述平面用于將所述基板安置在所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.03 US 61/379,8761.一種用于在真空處理室內支撐基板(9)的基座，其包括平面(11)，所述平面(11)用于將所述基板(9 )安置在其上，使得所述基板(9 )與所述平面(11)導熱接觸，其中， 所述基座(I)包括至少三個相鄰的區(qū)域(5、6、8):外部區(qū)域(8)、中間區(qū)域(6)和內部區(qū)域(5)，所述區(qū)域(5、6、8)彼此同心地環(huán)繞布置并沿著所述平面(11)延伸， 所述外部區(qū)域(8)完全包圍所述中間區(qū)域(6)，并且所述中間區(qū)域(6)完全包圍所述內部區(qū)域(5)， 所述內部區(qū)域(5)包括至少一個影響所述內部區(qū)域(5)的內部加熱元件(13)， 所述外部區(qū)域(8)包括至少一個影響所述外部區(qū)域(8)的外部加熱元件(19)，以及 所述中間區(qū)域(6)的最大厚度(15)既小于所述內部區(qū)域(5)的最小厚度(12)，也小于所述外部區(qū)域(8)的最小厚度(16)，所述每個厚度(12、15、16)都在與所述平面(11)垂直的方向上延伸。2.根據(jù)權利要求1所述的基座(1)，其中，所述內部區(qū)域(5)的最小厚度(12)大于所述外部區(qū)域(8)的最大厚度(16)。3.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的基座(I)，其中，所述基座(I)包括至少一個具有矩形橫截面的凹進(23)，用于實現(xiàn)所述中間區(qū)域(6)的最小厚度(15)。4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的基座(1)，其中，與所述平面(11)平行的所述凹進(23)的寬度> 8mm并且< 15mm,優(yōu)選地為11mm。5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的基座(1)，其中，所述基座(I)包括過渡區(qū)域(18)，所述過渡區(qū)域(18)具有與所述內部區(qū)域(5)相同的厚度(12)，并且包括多個影響所述過渡區(qū)域(18)的過渡 加熱元件(17)，所述內部區(qū)域(5)包括多個內部加熱元件(13)，所述中間區(qū)域(6)完全包圍所述過渡區(qū)域(18)，并且所述過渡區(qū)域(18)完全包圍所述內部區(qū)域(5)，所述內部加熱元件(13)和所述過渡加熱元件(17...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：洛朗·德蓬，馬庫斯·波佩爾勒，拉爾夫·施莫爾，
申請(專利權)人：東電電子太陽能股份公司，
類型：
國別省市：
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