本发明专利技术涉及一种用于在真空处理室内支撑基板（9）的基座，其包括平面（11），用于将基板（9）安置在其上，使得基板（9）与平面（11）导热接触，基座（1）包括至少三个相邻的区域（5、6、8）：外部区域（8）、中间区域（6）和内部区域（5），所述区域（5、6、8）彼此同心地环绕布置并沿着平面（11）延伸，外部区域（8）完全包围中间区域（6），并且中间区域（6）完全包围内部区域（5），内部区域（5）包括至少一个影响内部区域（5）的内部加热元件（13），外部区域（8）包括至少一个影响外部区域（8）的外部加热元件（19），中间区域（6）的最大厚度（15）既小于内部区域（5）的最小厚度（12），也小于外部区域（8）的最小厚度（16），每个厚度（12、15、16）在垂直于平面（11）的方向上延伸。因此，本发明专利技术允许在整个平面（11）上提供平滑的温度分布，导致基板（9）具有非常均匀的温度，从而改善了例如在化学气相沉积过程中提供的涂层的厚度（12、15、16）均匀性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在真空处理室内支撑基板的基座，所述基座包括用于将所述基板安置在其上的平面，以便使得所述基板与所述平面导热接触。更确切地说，本专利技术涉及在大面积的基板平面上建立非常均匀的基板温度。特别地，本专利技术描述了一种用于加热在真空环境中优选地具有非圆形形状的基板的非常均匀的加热系统。该加热系统能应用于以比室温高的温度工作的许多涂层或基板处理工艺。
技术介绍
薄膜沉积或涂层工艺在本领域为大家所熟知。从那时起，沉积均匀性就成为了重要的标准，特别是在大面积涂层的生产中。如今，在薄膜技术中，以小规模实现的层特性需要延伸至大面积的基板。通常，必须考虑的是，对小区域上的集成规格越严，则在较大的区域上需要的均匀性越好。典型的示例是集成电路(IC)工业:在IC工业中，多个薄膜层被彼此调节。需要在整个基板区域上维持所述调节，这一情况使得，在整个晶片上的所有相关层的全部关键特性中，良好的均匀性对所述所有相关层十分重要。类似的示例是薄膜太阳能电池应用。在此，需要将允许高效率的电池特性应用于整个集成模块上。具有“不符合规格”特性的区域将使单独的电池劣化。这样的电池具有较低的效率，会带来较高的串联电阻。结果，电池特性不良的区域降低了整个太阳能模块的总性能。对于化学气相沉积(CVD)工艺，温度均匀性是最重要的因素之一。在CVD工艺期间，化学反应展现出所谓的“阿列纽斯”(Arrhenius)行为，其中:沉积速率显示与工艺温度的指数相关性。结果，需要非常均匀的基板温度，以得到良好的厚度均匀性。当前的CVD系统使用各种措施，以得到均匀的基板温度。现有技术的系统使用热板或基座，其中，与热板相应的基座意味着配合基本上平坦的平面，用于容纳基板和将热传递至基板，以便满足上述的均匀热分布需求。所述平面可建立为尺寸不小于要被加热或要被温度控制的基板区域尺寸的板的一个面。这样的热板可包含具有不同热输入的多个独立的加热区域。通常，热板的周缘、即边缘和角部需要加热至比中心高的温度，以克服由从热板和基板的周围发出的较高的热辐射引起的热量损失。本领域已知的用于加热的解决方案，或者将电加热元件附接至热板，或者集成诸如加热电阻的加热元件。加热元件与热板之间的配合越好，则对热板中的温度变化的响应越快。有多种方法可局部地控制进入热板的吸热。在US6，962，732中记载了对不同加热方法的概述。要产生均匀受热的基板的可能解决方案之一是使用不同的加热区域，其中，每个加热区域都被附接了热电偶。每个区域的温度被设定成使基板温度更均匀的特定值。经验地确定上述温度设定。控制热板上的温度的更复杂的方法是通过用热相机进行测量来观察基板的热均匀性。相应地调整加热区域，以便使得在整个基板上观察到均匀的温度读数。该方法无需影响其他参数即允许产生均匀的温度分布。替代性地，在调查由使用热板的制造工艺所产生的层特性之后，可以调整热板的温度。人们反复修正加热区域的温度，直到获得均匀的层特性为止。该方法广泛地用于真空设备的调试。然而，涂层特性的均匀性不仅受温度影响，而且受沉积设备的气流和几何形状影响。因此，可通过调整热板的温度来补偿气流的不均匀性。特别地，由于对周围较冷腔室的热辐射更强烈地对基板角部和边缘造成了影响，所以加热矩形基板是有挑战性的。人们期望:通过提高对这样的矩形区域的热输入，能容易地补偿热辐射对基板角部和边缘造成的影响。然而，例如，和热板的其他部分对比，难以通过简单地将电阻加热元件的加热布线图案的导线布置得更致密的方法来对热板角部区域输入足够的热量。改变这样的加热布线图案意味着对热板进行实质上的即机械的变化，这种变化是昂贵并且费时的。该问题的一种解决方案是单独地加热角部区域，从而对排放给热板的热量进行电调节。该方法被证实是不切实际的。实际上，传入具有这样单独加热区域的角部的大部分热量同样会耗散至热板的较冷区域，从而影响整个热板的温度分布。使所述区域彼此热绝缘可避免以上情形，但将导致热绝缘区域的局部温度发生变化。当前，在现有技术中提出的所有解决方案都遇到了这一根本性困境。大部分的基座或热板材料是传导材料，它们还将所述加热导线或所述加热元件的热量尽可能高效地传导至基板。例如，通常采用铝、铜或碳作为基座材料。传导性不良的材料需要将加热元件布置得更致密，以得到均匀的加热。传导性良好的材料基本上涂抹掉由加热导线位置产生的局部最大热量。然而，该效应在基座的边缘和角部上是起反作用的。在那里需要强的最大热量，以补偿基板的边缘和角部的热量损失。简单地使边缘和角部区域过热同样提高中心热区域的温度。图1和2所示的示例可证实该效应。使用包含四个独立操作和受控加热导线2、3、4的基座I。所有的加热导线2、3、4安装在整体的热板上，即安装在所述基板I上。四根加热导线2、3、4形成4个不同的区域5、6、7。第一区域5是加热大部分基板9的中心区域。第二区域6是使第一区域5与第二区域6之间的温差均衡的可选择的中间区域。第三区域7加热基板9的边缘。对于这三个区域5、6、7，加热导线2、3、4如由图2所示地从所述热板I下方安装，其中已省略第二区域6。中心区域5中的各个加热导线2之间的间隔比边缘区域7的宽度还要宽。边缘加热区域8具有加热导线4 ;所述边缘加热区域8布置在热板9的顶部附近，但从加热平面向下凹进。该边缘加热区域8由边缘条10固定在热板9上，并保护该边缘加热区域8不受CVD工艺污染。基板9比基座I的表面积稍大，以便使得基板9的边缘与边缘条10重叠，从而基板9的边缘被边缘条10加热。以下表格示出了由操作者设定的温度和如由附接在特定区域5、6、7、8内的热电偶所指示的热板9所实际达到的温度。操作者设定点 实际温度读数第一区域 5180X:1810第二区域 61850C195°C第三区域71950C195°C边缘区域8210。。210 如在该概述中能看到地，由于受到第一区域5和第三区域7的温度设定的影响，所以使第二区域6过热至超出其目标温度。由于加热区域5、6、7、8的串扰，所以不可能对第二区域6的范围进行精确地加热。然而，需要将周缘和边缘区域8的温度提高至远远高于中心区域5的温度，这是因为，如果不这样提高，基板9周缘的温度就会太低，以致不能均匀提高。对不同区域5、6、7、8之间的热量串扰的解决方案是用多个热绝缘件来制造基座I。可预见的是，通过被同样独立受热的单独边缘区域8的框架包围的方式来安装中心区域板5。然而，如果用多个热绝缘件来制造基座1，该解决方案具有多个缺陷。首先，基座I并非由一整块基座I材料整体制成。因为基座I的不同板之间的公差必须低到足以允许均匀地加热基板9，所以该解决方案使得制造基座I既困难又昂贵。其次，很难在中心区域5与边缘区域8之间的间隙上得到平滑的温度分布。根据基板9的厚度对两个区域5、8之间的结合部位进行所需的涂抹，可能不足以补偿由中心区域5与边缘区域8的结合部位引起的热量损失。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是 克服先前描述的现有技术的缺点，即提供一种基座，其用于为大面积基板平面建立非常均匀的基板温度。 通过独立权利要求达到该目的。在从属权利要求中详述了有利的实施例。特别地，该目的通过一种用于在真空处理室内支撑基板的基座达到，所述基座包括平面，所述平面用于将所述基板安置在所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 US 61/379,8761.一种用于在真空处理室内支撑基板(9)的基座，其包括平面(11)，所述平面(11)用于将所述基板(9 )安置在其上，使得所述基板(9 )与所述平面(11)导热接触，其中， 所述基座(I)包括至少三个相邻的区域(5、6、8):外部区域(8)、中间区域(6)和内部区域(5)，所述区域(5、6、8)彼此同心地环绕布置并沿着所述平面(11)延伸， 所述外部区域(8)完全包围所述中间区域(6)，并且所述中间区域(6)完全包围所述内部区域(5)， 所述内部区域(5)包括至少一个影响所述内部区域(5)的内部加热元件(13)， 所述外部区域(8)包括至少一个影响所述外部区域(8)的外部加热元件(19)，以及 所述中间区域(6)的最大厚度(15)既小于所述内部区域(5)的最小厚度(12)，也小于所述外部区域(8)的最小厚度(16)，所述每个厚度(12、15、16)都在与所述平面(11)垂直的方向上延伸。2.根据权利要求1所述的基座(1)，其中，所述内部区域(5)的最小厚度(12)大于所述外部区域(8)的最大厚度(16)。3.根据前述权利要求中的任一项所述的基座(I)，其中，所述基座(I)包括至少一个具有矩形横截面的凹进(23)，用于实现所述中间区域(6)的最小厚度(15)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的基座(1)，其中，与所述平面(11)平行的所述凹进(23)的宽度> 8mm并且< 15mm,优选地为11mm。5.根据前述权利要求中的任一项所述的基座(1)，其中，所述基座(I)包括过渡区域(18)，所述过渡区域(18)具有与所述内部区域(5)相同的厚度(12)，并且包括多个影响所述过渡区域(18)的过渡 加热元件(17)，所述内部区域(5)包括多个内部加热元件(13)，所述中间区域(6)完全包围所述过渡区域(18)，并且所述过渡区域(18)完全包围所述内部区域(5)，所述内部加热元件(13)和所述过渡加热元件(17...
【专利技术属性】
技术研发人员：洛朗·德蓬，马库斯·波佩尔勒，拉尔夫·施莫尔，
申请(专利权)人：东电电子太阳能股份公司，
类型：
国别省市：
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