在線淀積系統和用于淀積薄膜層的過程的制作方法

在線淀積系統和用于淀積薄膜層的過程的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于將升華的源材料氣相淀積為基板上的薄膜的設備。該設備包括：容器，其配置成保持源材料；分配板，其定位于容器上方。分配板限定穿過它的通路圖案。該設備還包括輸送器，輸送器配置成以連續環路行進使得轉移表面在第一方向在分配板上方傳遞以在其上接收穿過分配板的通路的升華的源材料。輸送器也配置成當在凸起邊緣上運載基板時在第二方向上行進。在輸送器在第二方向上行進以將源材料從轉移表面轉移到基板時，加熱系統加熱輸送器。提供一種用于氣相淀積升華源材料以形成薄膜的過程。
【專利說明】在線淀積系統和用于淀積薄膜層的過程
【技術領域】
[0001]本文所公開的主題大體而言涉及薄膜淀積過程的領域，其中薄膜層，諸如半導體材料層，淀積到基板上。更特定而言，該主題涉及在形成光伏(PV)模塊中將光反應性材料(例如，CdTe)淀積到玻璃基板上的氣相淀積設備和相關聯的過程。
【背景技術】
[0002]使用碲化鎘(CdTe)光伏(PV)模塊的太陽能系統通常被認為在所產生的功率每瓦特成本方面是市售系統中最具成本效益的。然而，盡管CdTe具有多種優點，太陽能作為工業或民用電力的補充來源或主要來源的可持續商業開發和認可取決于大規模并且以有成本效益的方式生產高效PV模塊的能力。
[0003]某些因素在成本和發電能力方面極大地影響CdTe PV模塊的效率。例如，CdTe是相對昂貴的且因此材料的高效利用(即，浪費最小)是主要的成本因素。此外，該模塊的能量轉換效率是淀積的CdTe膜層的某些特征的一個因素。膜層中的不均勻性或缺陷可極大地降低模塊的輸出，從而增加每單位功率的成本。而且，以經濟上切合實際的商業規模加工相對較大基板的能力是至關重要的考慮。
[0004]CSS (閉合系統升華)是用于生產CdTe模塊的已知商業氣相淀積過程。現參考例如美國專利第6，444，043號和美國專利第6，423，565號。在CSS系統中氣相淀積腔室內，將基板帶至位于CdTe源對面的相對較小距離(即，大約2-3 mm)處的相反位置。CdTe材料升華且淀積到基板表面 上。在以上所引用的美國專利第6，444，043號的CSS系統中，CdTe材料呈顆粒狀且保持在氣相淀積腔室內的熱容器內。升華的材料穿過置于容器上的覆蓋物中的孔移動且淀積到靜止的玻璃表面上，該玻璃保持在覆蓋物框架上方最小的可能距離(l-2mm)處。應了解CSS為擴散運輸淀積(DTD)系統和擴散性運輸淀積系統的類型，更廣泛地，不一定必需符合“閉合空間”的性質。
[0005]穿過孔板恒定地供應CdTe蒸氣形成了均勻蒸氣壓力用于淀積到基板上。因此，整個CdTe層的淀積速率可以基本上恒定，試圖確保基本上均勻的薄膜層形成于基板上。但是，如果初始淀積速率太快，空隙(即，不含CdTe的小區域)可以在初始淀積期間形成。這些空隙可以在淀積過程繼續時擴大。
[0006]此外，由于在CSS淀積過程中涉及的相對較高的溫度，基板(例如，玻璃基板)可以被加熱到能在基板的整個面(即，淀積表面)上形成未經調節彎曲梯度(例如，翹曲)的溫度。這種未經調節的彎曲梯度能向淀積過程增添額外變量。例如，未經調節的彎曲梯度可以在基板上引起張力，這可在基板和/或形成于基板上的薄膜中造成損壞。當基板具有較大表面積并且相對較薄(例如，在PV模塊的玻璃基板上)，這樣的彎曲梯度可能是特別有問題的。
[0007]因此，在工業中持續地需要用于以經濟可行的大規模生產高效PV模塊，特別是CdTe模塊的改進的氣相淀積設備和過程。特別地，需要用于CSS過程中以經濟上可行的大規模生產高效PV模塊、特別是CdTe模塊的改進的升華板。
【發明內容】

[0008]本發明的方面和優點將在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本發明而學習。
[0009]本發明總體上提供一種用于將升華的源材料氣相淀積為基板上的薄膜的設備。在一實施例中，該設備可包括被配置成保持源材料的容器和定位于容器上方的分配板。分配板可以限定穿過它的通路圖案。該設備還可包括輸送器，其限定一對凸起邊緣和一種轉移表面并且被配置成以連續環路行進使得轉移表面在第一方向在分配板上方傳遞以在其上接收穿過分配板的通路傳遞的升華的源材料。輸送器也可被配置成當在凸起邊緣上運載基板時在第二方向上行進。也可包括加熱系統，其被配置成在輸送器在第二方向上行進時加熱輸送器。
[0010]本發明還總體上提供一種進行升華源材料的氣相淀積以在基板上形成薄膜的過程。在一實施例中，該過程可包括升華源材料使得源蒸氣通過限定于淀積板中的多個通路。輸送器也可以圍繞連續環路移動，其中輸送器限定一對凸起邊緣和轉移表面。當輸送器在第一方向上在分配板上方行進時將，可將源蒸氣淀積到輸送器的轉移表面上。可在第二方向上在輸送器的凸起邊緣上運載基板；并且當輸送器在第二方向上行進運載基板時可加熱輸送器從而使得在輸送器的轉移表面上淀積的源蒸氣轉移到基板。[0011]參考下文的描述和所附權利要求，本發明的這些和其它特點、方面和優點將會更好地理解。附圖合并于本說明書中并構成說明書的部分，附圖示出本發明的實施例且與描述一起用于解釋本發明的原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本發明的全面并可實施的公開內容，包括其最佳實施方式，參考附圖在說明書中針對本領域普通技術人員而陳述，在附圖中:
圖1是可合并本發明的氣相淀積設備的實施例的系統的平面圖；
圖2是根據本發明的方面的氣相淀積設備的實施例處于第一操作配置的截面圖；
圖3為圖2的實施例處于第二操作配置并且與基板輸送器合作的截面圖；
圖4為用于圖2的氣相淀積設備中的輸送器的一實施例的截面圖(相對于圖2的視圖成90°的側視圖)；以及
圖5為用于圖2的氣相淀積設備中的輸送器的另一實施例的截面圖(相對于圖2的視圖成90°的側視圖)。
【具體實施方式】
[0013]現將詳細地參考本發明的實施例，其一個或多個示例在附圖中示出。以解釋本發明的方式提供每個示例，并不限制本發明。實際上，對于本領域技術人員將顯而易見的是，在不偏離本發明的范圍或精神的情況下可做出各種修改和變型。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特點可用于另一實施例以得到又一實施例。因此，預期本發明涵蓋屬于所附權利要求和它們等效物的范圍內的這些修改和變型。
[0014]在本公開中，當一層被描述為在另一層或基板上“上”或“上方”時，應了解這些層可直接彼此接觸或者在層之間具有另一層或特征，除非另外陳述。因此，這些術語簡單地描述層彼此的相對位置且未必表示在其頂部，因為在上方或下方的相對位置取決于裝置相對于觀察者的方位。此外，盡管本發明并不限于任何特定膜厚度，描述光伏裝置的任何特定膜厚度的術語“薄”大體上指小于大約I微米(“微”或“ μπι”)的厚度的膜層。
[0015]應了解本文所提到的范圍和限度包括位于所規定限度內的所有范圍(即，子范圍)。舉例而言，從大約100至大約200的范圍還包括在從110至150、170至190、153至162和145.3至149.6的范圍。而且至多約7的限度還包括至多約5、至多3和至多約4.5的限度以及在限度內的范圍，諸如從約I至約5和從約3.2至約6.5。
[0016]圖1示出可合并氣相淀積設備100 (圖2至圖3)的系統10的實施例，根據本發明的實施例，其可以被描述為擴散性運輸淀積系統，其被配置成用于將薄膜層淀積到光伏(PV)基板14 (在下文中被稱作“基板”)的弓形表面15上。薄膜可(例如)為碲化鎘(CdTe)的膜層。如所提到的那樣，在本領域中普遍認為在PV模炔基板上“薄”膜層通常小于大約10 微米(μ m)。
[0017]圖2至圖3涉及氣相淀積設備100的特定實施例。特別地參考圖2和圖3，該設備100包括淀積頭110，淀積頭110限定內部空間，其中，容器116被配置成接納顆粒源材料(未圖示)。如所提到的那樣，顆粒源材料可由進給裝置或系統24 (圖1)經由進給管148(圖2-3)供應。容器116具有開放頂部且可包括內部肋狀物(未圖示)或其它結構元件的任何配置。
[0018]在一實施例中，至少一個熱電偶(未圖示)可被操作性地安置于淀積頭110中以監視在淀積頭110內鄰近容器116處或在容器116中的溫度。 [0019]加熱器元件128安置于容器116下方。這些加熱器元件128可以呈現在本發明的范圍和精神內的各種配置，并且用于加熱容器116。因此，加熱器元件128用于加熱容器116到足以加熱其中的源材料117的溫度，使得源材料117升華。由加熱器元件128生成的熱也足以防止升華的源材料冷凝到頭腔室110的部件上。理想地，當在第一方向D1上行進時，在頭腔室110中最冷的部件是輸送器200的轉移表面202，以便確保升華的源材料鍍到轉移表面202上而不到頭腔室110的部件上。
[0020]在圖不實施例中，分配板152安置于容器116上方,在輸送器200的轉移表面202下方限定的距離處，如在圖2至圖3中所描繪。這個距離可(例如)在約0.3 cm至約4.0 cm之間。在一特定實施例中，該距離為約1.0cm至約2.0cm。
[0021]如先前所提到的那樣，升華的源材料將從容器116流出，通過分配板152擴散并且淀積到輸送器200的轉移表面202上。在分配板152中的孔幫助確保在輸送器200的轉移表面202上升華源材料的相對均勻的分布。如所陳述的那樣，輸送器200以連續環路圍繞驅動輥204、205行進，其中當轉移表面202朝向分配板152用于將升華源材料鍍到其上時輸送器在第一方向D1上行進。
[0022]當輸送器200在第一方向D1上行進時，冷卻系統206鄰近于輸送器200定位以當輸送器200在第一方向D1上行進時冷卻輸送器200。如此，當在第一方向D1上行進時,輸送器200的轉移表面202可以在足夠低以造成升華源材料鍍在轉移表面202上從而在轉移表面202上形成鍍源材料層203的溫度。例如，轉移表面202的施鍍溫度可以為約350°C至約500°C (例如約375°C至約450°C )，特別是當源材料包括碲化鎘時。
[0023]然后，在轉移表面上被鍍以源材料203的輸送器200圍繞驅動輥205行進，并且在第二方向D2上運送基板14通過設備100,其中基板14的弓形表面15朝向輸送器204的轉移表面202。如圖所述,第一方向D1和第二方向D2基本上彼此相反。
[0024]當輸送器200在第二方向D2上行進時一種加熱系統208鄰近于輸送器200定位以便加熱輸送器200的轉移表面202到足以將鍍在其上的源材料203升華的程度(即，使源材料再升華)。如此，再升華源材料可以淀積到朝向輸送器200的轉移表面202的基板14的弓形表面上。例如，當在第二方向上行進時轉移表面205可以具有約500°C至約700°C的轉移溫度，諸如約525°C至約650°C，特別是當源材料包括碲化鎘時。
[0025]在特定實施例中，在弓形表面15上的整個淀積薄膜層(例如，CdTe層)的平均淀積速率可為約5 μ m/min至約50 μ m/min,形成具有約Iym至約5 μ m(例如約2 μ m至約4 μ m)厚度的CdTe層。
[0026]參考圖4，輸送器200限定一對凸起邊緣210、211，以用于在其上支承基板14。凸起邊緣210、211定位于轉移表面202的兩側上。當以基板14的下表面15朝向輸送器200的轉移表面202來運送基板14時，基板14分別限定用于在其上淀積的弧形。弓形表面15可以允許控制基板14中的任何彎曲梯度，在基板14中的任何彎曲梯度可以通過加熱所述基板14而引起。如本文所用的術語“弧形”和“弓形”描述了曲線、彎曲、弓形或其它倒圓的形狀，而未必表不圓的一部分。
[0027]可能在傳遞到氣相淀積設備100內之前或者在傳遞到氣相淀積設備100期間，在加熱所述基板14(例如，通過一系列加熱器模塊16)期間在基板14中引起弓形表面15。在一特定實施例中，基板14可以作為基本上平坦的基板14 (即，除了通過加熱在平坦支承件上的玻璃板造成常態彎曲應力之外，不在基板12上施加任何彎曲力)進入和離開設備100，并且可以在設備100內變形以在氣相淀積設備100中淀積薄膜期間變成弓形，并且可以通過支承整個基板(例如，利用輸送帶、多個輥等)在冷卻所述基板14期間返回到其基本上平坦的形狀。
[0028]如圖所示，當在第二方向D2上(其為機器方向)移動通過氣相淀積設備100時，基板14在輸送器200的凸起表面210、211上運輸。基板14中的每一個限定了在橫向方向Dc上的弓形表面15,橫向方向Dc基本上垂直于第一方向D1和第二方向D2。在此配置中,基板14本身的重量，與高基板溫度組合，可允許基板14下垂或以其它方式變形以形成弓形表面
15。如圖4所示，可以允許基板14因其自身重量下垂，通過將輸送器200的凸起邊緣210、211定位于基板14的橫向邊緣/側棱(lateral edge)之間和/或基板溫度來控制。例如，圖4示出了僅在其橫向邊緣處支承的基板14以通過使中間部分在橫向邊緣之間下垂而形成弓形表面15。
[0029]替代地，圖5示出了通過將額外支承構件212包括于橫向邊緣之間基板14的中間部分下方來進一步控制弓形表面15的彎曲量的實施例。當使用時，這樣的支承構件212能限制形成于基板14的弓形表面15中的彎曲量。支承構件212可大體上較小，具有接觸著弓形表面15的限定點，以便限制接觸著支承構件212的弓形表面15的表面積。
[0030]弓形表面15可以限定具有一定高度(Ha)的弧形，其具有在垂直于機器方向D2和橫向方向D。的z方向上從一個橫向邊緣(作為在z方向上的最高點)到中間部分(作為在z方向上的最低點)的距離的量度。在大部分實施例中，弧形高度Ha可大于基板14的厚度。但是，弧形高度扎可為基板14的大小(例如，在橫向方向上的長度)的函數。例如，對于具有在橫向方向約1000mm至約1200mm的長度和在z方向上在約0.7mm至約2mm厚度的基板而言，弧形高度可為約5mm至約10mm。
[0031]在一特定實施例中，輸送器200的轉移表面202可為弓形使得在轉移表面202與基板14的弓形表面15之間的距離梯度最小化。參考圖4，輸送器200的轉移表面202被成形為凹入的使得在任何點處，從輸送器200的轉移表面202到基板14的弓形表面15的距離差異在所希望的范圍內。例如，在任何點處，如在z方向測量，在輸送器200的轉移表面202與弓形表面15之間的距離可在最小距離的約10%內(即，弓形表面15與輸送器200的轉移表面202的最靠近點)。在一特定實施例中，輸送器200的轉移表面202可基本上平行于由基板14限定的弓形表面15使得基本上無距離梯度存在于弓形表面15與輸送器200的轉移表面202之間。
[0032]輸送器200可由能在淀積條件下操作的任何合適材料構成，包括了在輸送器200在連續環路中行進時重復加熱和冷卻輸送器200。例如，輸送器200可包括多個互連的板條以當在第一方向或第二方向 上行進時限定基本上連續的轉移表面202。在一特定實施例中，輸送器200可以由石墨材料構成。
[0033]驅動輥204、205大體上被配置成以特定方式旋轉使得輸送器200以其連續環路行進。驅動輥204、205中的任一者或二者可由馬達(未圖示)或其它動力源驅動來以所希望的速度旋轉所述驅動輥204、205。在一實施例中，輸送器202可以包括鏈輪138，鏈輪138限定與輸送器200嚙合的齒或嵌齒。任何數量的驅動輥204、205可用于在其連續環路中移動所述輸送器200。
[0034]基板14在輸送器200上的輸送速率可在(例如)約10 mm/sec至約40 mm/sec的范圍。在特定實施例中，此速率可(例如)為大約20 mm/sec0鍍到基板14的上表面15上的CdTe膜層的厚度可在本發明的范圍和精神內變化，且可(例如)在約I微米至約5微米之間。在特定實施例中，膜厚度可為約3微米。
[0035]如在圖2至圖3中所示，第二加熱元件214可定位于設備100中以在基板由輸送器200在第二方向D2上運送時加熱所述基板14。
[0036]參考圖2和圖3，圖示實施例包括受熱分配歧管124，受熱分配歧管124可選地安置于容器116上方在容器116與分配板152之間。受熱分配歧管124可呈現在本發明的范圍和精神內的各種配置，并且用于加熱在容器116中的源材料和在設備100中的其它部件(例如，分配板152)以及分配從容器116流動的升華源材料。
[0037]在圖示實施例中，受熱分配歧管124具有其中包括凹部的配置，凹部限定腔體134。加熱器元件135安置于腔體134內且用于加熱該分配歧管124到足以間接地加熱容器116內的源材料以造成源材料升華的程度。加熱器元件135可由與源材料蒸氣起反應的材料制成，并且在此方面，受熱分配歧管124也用于隔離加熱器元件135防止與源材料蒸氣接觸。由分配歧管124生成的熱也足以防止升華的源材料鍍出到頭腔室110的部件上。
[0038]仍參考圖2和圖3，受熱分配歧管124包括穿過它限定的多個通路126。這些通路126具有的的形狀和配置以便于朝向分配板152均勻地分配升華的源材料。
[0039]圖2和圖3的圖示實施例還包括安置于分配歧管124下方的可選的可移動的遮擋板(shutter plate) 136。此遮擋板136包括穿過它限定的多個通路138，在遮擋板136的第一操作位置，這些通路138與分配歧管124中的通路126對準，如圖2所描繪。如可從圖2易于了解到，在遮擋板136的此操作位置，升華的源材料自由流動通過遮擋板136且通過分配歧管124中的通路126以隨后通過板152分配。參看圖3，遮擋板136可相對于分配歧管124的上表面移動到第二操作位置，其中在遮擋板136中的通路138與分配歧管124中的通路126未對準。在此配置中，阻擋了升華的源材料通過分配歧管124，且升華的源材料基本上被包含于頭腔室110的內部體積內。任何合適的促動機構，大體上為140，可被配置成用于在第一操作位置與第二操作位置之間移動遮擋板136。在圖示實施例中，促動機構140包括桿142和任何形式的合適聯動裝置，聯動裝置將該桿142連接到遮擋板136。桿142由位于頭腔室110外部的任何形式的機構旋轉。
[0040]在圖2和圖3中示出的遮擋板136配置是特別有益的，根據需要，升華的源材料可以快速地并且容易地被包含于頭腔室110內并且防止穿過到輸送單元上方的淀積區。此可(例如)在系統10啟動期間需要，而同時在頭腔室內的蒸氣濃度累積到足以開始淀積過程的程度。同樣，在系統停工期間，可需要維持頭腔室110內的升華源材料以防止材料凝結于輸送器或設備100的其它部件上。
[0041]分配板152限定了穿過它的通路圖案，諸如孔、狹縫等，其進一步分配通過分配歧管124傳遞的升華源材料使得源材料蒸氣在橫向T不中斷。換言之，通路的圖案被成形和交錯或另外定位成確保升華的源材料在橫向完全淀積于基板上從而避免基板上“未涂布”區域的縱向條痕或條紋/條帶。
[0042]在使用期間，加熱了分配板152 (例如，由受熱分配歧管124)到比基板14溫度更高的溫度以確保并無材料淀積并且積聚在分配板152上。例如，當淀積薄膜碲化鎘層時，可加熱基板14到介于約550°C至約700°C之間(例如在約600°C與約650°C之間)的基板溫度，而分配板可以被加熱到高于約725°C的板溫度，諸如從約750°C至約900°C (例如，從約800°C至約 850°C)。
[0043]應了解本發明的氣相淀積設備100并不限于用于圖1所示的系統10中，而是可合并于被配置成用于將薄膜層氣相淀積到諸如PV模炔基板14上的任何合適加工生產線內。為了參考和理解其中可使用氣相淀積設備100的環境，在下文中描述圖1的系統10。
[0044]現參看圖1，示例性系統10包括真空腔室12，真空腔室12由多個互連模塊限定，包括限定著真空腔室12的預熱部段的多個加熱器模塊16，基板14被輸送通過真空腔室12的預熱部段并且在輸送到氣相淀積設備100內之前加熱到所希望的溫度。模塊16中的每一個可包括多個獨立受控制的加熱器18，且加熱器限定多個不同熱區。特定熱區可包括多于一個加熱器18。
[0045]真空腔室12還包括在氣相淀積設備100下游的多個互連的冷卻模塊20。冷卻模塊20限定著在真空腔室12內的冷卻部段，其中，在基板14從系統10移除之前，通過所述真空腔室12內的冷卻部段以受控的冷卻速率輸送并冷卻了允許上面淀積了升華源材料薄膜的基板14。模塊20中的每一個可包括強制冷卻系統，其中冷卻介質，諸如冷凍水，制冷劑、或其它介質通過與模塊20配置在一起的冷卻盤管而被泵送。
[0046]在系統10的圖不實施例中，至少一個后熱模塊22在基板的輸送方向中位于氣相淀積設備100的緊鄰 下游且在冷卻模塊20上游。在基板14的前部段從氣相淀積設備100輸送出來時，其移動到后熱模塊22，后熱模塊22維持基板14的溫度處于與仍在氣相淀積設備100內的基板的尾部基本上相同的溫度。以此方式，在尾部段仍在氣相淀積設備100中時，基板14的前部段并不允許冷卻。如果基板14的前部段在其離開設備100時允許冷卻，
將會沿著基板14在縱向生成不均勻的溫度分布。這種條件可以導致基板由于熱應力而破
[0047]如在圖1中示意性地示出，進給裝置24與氣相淀積設備100配置在一起以供應源材料，諸如顆粒CdTe。進給裝置24可呈本發明的范圍和精神內的各種配置，且用于供應源材料而不會中斷設備100內的連續氣相淀積過程或基板14通過設備100的輸送。
[0048]仍參看圖1，個別基板14初始放置到負載輸送器26上，且隨后移動到入口真空鎖定工位，入口真空鎖定工位包括負載模塊28和緩沖器模塊30。“低(rough)”(即，初始)真空泵32被配置用于負載模塊28以抽出初始真空，且“高(fine)”(B卩，最終)真空泵38被配置用于緩沖模塊30以增加緩沖模塊30中的真空為基本上真空腔室12內的真空壓力。滑動閘門或滑閥34可操作地安置于負載輸送器26與負載模塊28之間，負載模塊28與緩沖模塊30之間，以及緩沖模塊30與真空腔室12之間。這些閥34隨后由馬達或其它類型的促動機構36促動以便以逐步方式將基板14引入到真空腔室12內但不會影響腔室12內的真空。
[0049]在系統10的操作中，利用低真空泵和/或高真空泵40的任何組合來維持真空腔室12中的操作真空。為了將基板14引入到真空腔室12內，負載模塊28和緩沖模塊30初始被通風(利用處于打開位置的兩個模塊之間的滑閥34)。在緩沖模塊30與第一加熱器模塊16之間的滑閥34閉合。在負載模塊28與負載輸送器26之間的滑閥34打開且基板14移動到負載模塊28內。在 此點，第一滑閥34關閉且然后低真空泵32在負載模塊28和緩沖模塊30中抽出初始真空。然后將基板14輸送到緩沖模塊30內，且在負載模塊28與緩沖模塊30之間的滑閥34關閉。然后高真空泵38增加緩沖模塊30中的真空到大約與真空腔室12中相同的真空。在這點，在緩沖模塊30與真空腔室12之間的滑閥34打開且基板14被輸送到第一加熱器模塊16內。
[0050]出口真空鎖定工位被配置于最后冷卻模塊20下游，并且基本上與上文所述的入口真空鎖定工位相反的方式操作。舉例而言，出口真空鎖定工位可包括出口緩沖模塊42與下游出口鎖定模塊44。循序操作的滑閥34安置于緩沖模塊42與冷卻模塊20的最后一個模塊之間，緩沖模塊42與出口鎖定模塊44之間，以及出口鎖定模塊44與出口輸送器46之間。高真空泵38被配置用于出口緩沖模塊42，且低真空泵32被配置用于出口鎖定模塊44。泵32、38和滑閥34被循序操作來以逐步方式將基板14從真空腔室12移出而不會有損真空腔室12內的真空條件。
[0051]系統10還包括運輸系統(例如，輸送器、輥等)，運輸系統被配置成移動所述基板14進入真空腔室12、通過真空腔室14并且從真空腔室12出來。在圖示實施例中，這種運輸系統包括多個個別控制的輸送器48，各個模塊中的每一個包括輸送器48中的相應一個。應了解輸送器48的類型或配置可不同。在圖示實施例中，輸送器48是輥輸送器，其具有可旋轉從動輥，從動輥受到控制以便實現基板14經過整個相應模塊和系統10所需輸送速率。
[0052]如所描述的那樣，系統10中各個模塊和相應輸送器中的每一個受到獨立控制以執行特定功能。對于這種控制，個別模塊中的每一個可具有相關聯獨立控制器50，控制器50被配置用于個別模塊以控制相應模塊的個別功能。多個控制器50繼而可與中央系統控制器52通信，如圖1示意性地示出。中央系統控制器52可監視并控制(經由獨立控制器50)模塊中任一個的功能以便實現通過該系統10對基板14進行加工總體所需的加熱速率、淀積速率、冷卻速率、輸送速率等。
[0053]參看圖1，為了獨立地控制個別相應輸送器48，模塊中的每一個可包括任何形式的有源或無源傳感器54，其在基板14通過模塊輸送時檢測基板14的存在。傳感器54與相應模塊控制器50通信，相應模塊控制器50繼而與中央控制器52通信。以此方式，個別相應輸送器48可受到控制以確保維持基板14之間的適當間距并且基板14以所需恒定輸送速率輸送經過真空腔室12。
[0054]本發明還涵蓋用于氣相淀積升華的源材料以在PV模炔基板上形成薄膜的各種過程實施例。各種過程可以以上文所描述的系統實施例或由合適系統部件的任何其它配置來實踐。因此應意識到根據本發明的過程實施例并不限于本文所述的系統配置。
[0055]在一特定實施例中，氣相淀積過程包括升華源材料使得源蒸氣通過限定于淀積板中的多個通路并且圍繞連續環路移動輸送器。輸送器大體上限定一對凸起邊緣和轉移表面。輸送器在第一方向上行進使得轉移表面在分配板上方經過并且在其上接收源蒸氣，并且然后，當在凸起邊緣上運載基板時，使輸送器在第二方向上行進。當輸送器在第二方向上行進運載基板時加熱輸送器允許源材料從轉移表面轉移到基板。
[0056]本書面描述使用示例來公開本發明，包括最佳實施方式，且也能使本領域技術人員能實踐本發明，包括做出和使用任何裝置或系統和執行任何合并的方法。專利保護范圍由權利要求限定，且可包括本領域技術人員想到的這些修改和其它示例。如果其它示例具有與權利要求的字面語言并無不同的結構元件或者如果其它示例包括與權利要求的字面語言并無實質不同的等效結構元件，其它示例預期在權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于將升華的源材料氣相淀積為基板上的薄膜的設備，所述設備包括: 容器，其配置成用以保持源材料； 分配板，其定位于所述容器上方，其中所述分配板限定穿過它的通路的圖案； 輸送器，其限定一對凸起邊緣和轉移表面，其中所述輸送器配置成以連續環路行進使得所述轉移表面在第一方向在所述分配板上方傳遞以在其上接收穿過所述分配板的通路的升華的源材料，并且其中當在所述凸起邊緣上運載所述基板時，所述輸送器配置成在第二方向上行進；以及 加熱系統，其配置成在所述輸送器在所述第二方向上行進時加熱所述輸送器。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述輸送器配置成僅沿著其凸起邊緣支承所述基板。
3.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述基板當由所述輸送器支承時限定弧形使得在所述基板的下表面上的每個橫向邊緣低于所述基板的所述下表面的所述中間部分，其中所述下表面朝向所述轉移表面。
4.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，所述輸送器的所述轉移表面限定與所述基板的弧形基本上平 行的弧形。
5.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括: 冷卻系統，配置成在所述輸送器在所述第一方向上行進時冷卻所述輸送器。
6.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述加熱系統和所述冷卻系統定位于由所述輸送器限定的所述連續環路內。
7.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括: 加熱元件，其定位成升華在所述容器中的源材料。
8.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括: 遮擋板，其在所述容器與所述分配板之間，其中所述遮擋板可在打開位置與閉合位置之間移動。
9.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括: 進給系統，其配置成將源材料供應給所述容器。
10.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述輸送器包括石墨。
11.根據權利要求1所述的設備，其特征在于還包括: 第二加熱系統，其配置成在所述基板由所述輸送器在第二方向上運載時加熱所述基板。
12.一種用于將升華的源材料氣相淀積以形成基板上的薄膜的過程，所述過程包括: 升華源材料使得源蒸氣通過限定于淀積板中的多個通路； 圍繞連續環路移動輸送器，其中所述輸送器限定一對凸起邊緣和轉移表面， 當所述輸送器在所述第一方向上在所述分配板上方行進時將所述源蒸氣淀積到所述輸送器的所述轉移表面上； 在第二方向上在所述輸送器的所述凸起邊緣上運載基板；以及在所述輸送器在第二方向上行進運載所述基板時加熱所述輸送器使得在所述輸送器的所述轉移表面上淀積的源蒸氣轉移到所述基板。
13.根據權利要求12所述的過程，其特征在于還包括:在所述輸送器在所述第一方向上行進時冷卻所述輸送器。
14.根據權利要求13所述的過程，其特征在于，所述輸送器在所述第一方向上行進時冷卻到施鍍溫度，其中所述施鍍溫度在約350°C至約500°C。
15.根據權利要求14所述的過程，其特征在于，所述輸送器的轉移表面當在所述第二方向上行進時具有轉移溫度，其中所轉移遞溫度在約500°C至約650°C。
16.根據權利要求12所述的過程，其特征在于，所述基板彎曲以在由所述輸送器運載時限定凹弧使得在所述基板的上表面上的每個橫向邊緣在所述基板的所述上表面的中間部分上方。
17.根據權利要求14所述的過程，其特征在于，所述輸送器的所述轉移表面限定與所述基板的凹弧基本上平行的弧形。
18.根據權利要求14所述的過程，其特征在于還包括: 運輸所述基板通過加熱設備并且到所述輸送器上以加熱所述基板到淀積溫度，其中所述基板初始基本上為平面的并且在加熱時，所述基板變形以限定所述弧形。
19.根據權利要求12所述的過程，其特征在于還包括: 經由一種進給系統將額外源材料供應到所述容器而無需中斷所述淀積過程。
20.根據權利要求12所述的過程，其特征在于，所述基板由所述輸送器僅在其凸起邊緣上支承。
【文檔編號】C23C14/18GK103958725SQ201280059330
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2011年9月30日
【發明者】R.W.布萊克, C.拉思維格, S.D.菲爾德曼-皮博迪 申請人:初星太陽能公司