CN104067378A - 衬底处理装置及搬运装置 - Google Patents

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Abstract

一种衬底处理装置，具备：处理室，收纳形成有层叠膜的多个玻璃衬底，所述层叠膜由铜-铟、铜-镓、或铜-铟-镓中的任一种构成；反应管，以构成处理室的方式形成；保持盒，构成为自由地搬入处理室内，使多个玻璃衬底排列成彼此的主面保持规定的间隔并分别相对，并且设置一对侧壁，所述一对侧壁分别覆盖排列的多个玻璃衬底中的、两端的玻璃衬底的外侧的主面；气体供给管，向处理室内导入含硒元素气体或含硫元素气体；排气管，排出处理室内的气氛；加热部，以包围反应管的方式设置；以及风扇，在多个玻璃衬底的各个主面，使处理室内的气氛在多个玻璃衬底的短边方向强制对流。

Description

衬底处理装置及搬运装置
技术领域
本发明涉及一种衬底处理装置及搬运装置，特别涉及用于形成硒化物类CIS太阳能电池的光吸收层的衬底处理装置及搬运装置。
背景技术
硒化物类CIS太阳能电池具有玻璃衬底、金属背面电极层、CIS类光吸收层、高电阻缓冲层、窗层依次层叠的结构。在这里，CIS类光吸收层通过将铜(Cu)/镓(Ga)、Cu/铟(In)、或Cu-Ga/In中的任一种层叠结构进行硒化而形成。这样，硒化物类CIS太阳能电池能够在不使用硅(Si)的条件下形成，因此具有能使衬底变薄并且能够降低制造成本的特征。另外，CIS类光吸收层具有与Si相比吸收系数大且效率高的特征。
在这里，作为进行硒化的装置的一个例子，有专利文献1。在专利文献1中记载的硒化装置中，利用保持架以一定的间隔设置多个平板状的对象物，配置成与圆筒状石英腔室的长轴方向平行且垂直于其板面，导入硒源，由此同时进行多个对象物的硒化。另外，记载了通过将风扇安装在圆筒状石英腔室的轴向上的端部，使石英腔室内的硒化源强制对流，进行玻璃衬底上的温度分布的均匀化。
专利文献1：日本特开2006-186114号公报
发明内容
如专利文献1所记载地将风扇配置在圆筒状石英腔室的轴向上的端部时，石英腔室内的气氛的对流成为在横向即玻璃衬底的长边方向上流经石英腔室内部。在这里，为了降低CIS类太阳能电池的制造成本而将玻璃衬底大型化时，玻璃衬底的长边也变长。因此，为了保持升降温时玻璃衬底的面内温度的均匀性，需要增大对流气体的流速或者减缓升降温的速度。前者的情况下，需要提高风扇的能力，但风扇的能力存在极限，且实现有可能较困难。而且，速度快的气体流经多个玻璃衬底间的狭窄空间时，吸引玻璃衬底的力变大，玻璃衬底有可能摇动。结果，玻璃衬底与保持架摩擦，引起产生颗粒等问题。另一方面，当减小升降温的速度时，由于处理时间变长，所以生产率下降，制造成本增加。因此，玻璃衬底的大型化困难。
另外，如专利文献1所示，使多个玻璃衬底排列在石英腔室内，并使利用风扇产生的气氛的对流分别流经玻璃衬底的各个主面时，在玻璃衬底间，对流的流量等各个条件有时会变得不均匀。例如，两端的玻璃衬底与石英腔室之间的空间与内侧的玻璃衬底间的空间相比构成为较大的情况下，两端的玻璃衬底周围的流导(conductance)相对较大。而且，利用风扇产生的对流会逃逸到两端的玻璃衬底外侧的空间，而不流动到内侧的玻璃衬底之间的空间。这样，当在玻璃衬底间的对流的条件不同时，会引起玻璃衬底间的温度均匀性下降。另外，在至少一部分玻璃衬底中，衬底面内的温度均匀性下降。例如，当调节风扇的能力以保持两端的玻璃衬底的面内温度均匀性时，在其他玻璃衬底中，会发生对流的流量不足等情况，从而衬底面内的温度均匀性恶化。
另外，在专利文献1所示的装置中，玻璃衬底大型化时，重量也变重，较难将多个玻璃衬底搬入石英腔室内。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种即使是在使玻璃衬底大型化的情况下，也能够提高同时处理多个玻璃衬底时的衬底间的温度均匀性和衬底面内的温度均匀性，并降低衬底处理的成本的衬底处理装置和搬运装置。
根据本发明的一个优选实施方式，提供一种衬底处理装置，具备：
处理室，收纳形成有层叠膜的多个玻璃衬底，所述层叠膜由铜-铟、铜-镓、或铜-铟-镓中的任一种构成；
反应管，以构成所述处理室的方式形成；
保持盒，构成为自由地搬入所述处理室内，使所述多个玻璃衬底排列成彼此的主面保持规定的间隔并分别相对，并且设置一对侧壁，所述一对侧壁分别覆盖排列的所述多个玻璃衬底中的、两端的玻璃衬底的外侧的主面；
气体供给管，向所述处理室内导入含硒元素气体或含硫元素气体；
排气管，排出所述处理室内的气氛；
加热部，以包围所述反应管的方式设置；以及
风扇，在所述多个玻璃衬底的各个主面，使所述处理室内的气氛在所述多个玻璃衬底的短边方向强制对流。
根据本发明的另一个优选实施方式，
提供一种搬运装置，向处理室内搬运保持盒，所述保持盒保持多个玻璃衬底，所述搬运装置具备：
支承部，支承所述保持盒；
车轮部，固定于所述支承部；以及
臂，使所述支承部及所述车轮部一体地动作。
根据本发明，即使是玻璃衬底大型化的情况下，也能够提高同时处理多个玻璃衬底时的玻璃衬底间的温度均匀性和衬底面内的温度均匀性。另外，能够降低衬底处理的成本。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的处理炉的侧面剖视图。
图2是从图1的纸面左方观察到的处理炉的剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的保持盒的立体图。
图4是说明本发明的第1实施方式的涂膜的图。
图5是说明搬运本发明的第1实施方式的保持盒时的状态的图。
图6是说明本发明的第1实施方式的搬运装置的图。
图7是表示说明本发明的第1实施方式的效果的模拟结果的图。
图8是表示说明本发明的第1实施方式的效果的另一模拟模型的结构的图。
图9是表示说明本发明的第1实施方式的效果的另一模拟结果的图。
图10是表示说明本发明的第1实施方式的效果的另一模拟结果的图。
图11是本发明的第2实施方式的处理炉的侧面剖视图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下，一边参照附图，一边说明本发明的第1实施方式。图1表示组入到本实施方式的进行硒化处理的衬底处理装置中的处理炉10的侧面剖视图。另外，图2表示从图1的纸面左侧观察到的处理炉10的剖视图。
处理炉10具有由不锈钢等金属材料形成的作为炉体的反应管100。通过使用不锈钢等金属材料，与石英制的情况相比加工变得容易，易于使反应管100大型化。反应管100为中空的圆筒状，具有其一端封闭而另一端开口的结构。由反应管100的中空部分形成处理室30。在反应管100的开口侧，与反应管100呈同心圆地设置有两端开口的圆筒状集流腔120。在反应管100与集流腔120之间设置有作为密封构件的O形环(未图示)。
在集流腔120的未设置反应管100的开口部上，设置有可动性的密封盖110。密封盖110由不锈钢等金属材料形成，形成为其一部分插入集流腔120的开口部中的凸型形状。在可动性的密封盖110与集流腔120之间设置有作为密封构件的O形环(未图示)，在进行处理时，密封盖110将反应管100的开口侧气密性地封闭。
在反应管100的内部设有内壁400，所述内壁400载置后述的保持盒410。如图2所示，内壁400构成为：其一端固定在反应管100的内周面上，并且经由设置台420将保持盒410载置在反应管100的中心部。内壁400构成为：以夹持保持盒410的方式设置的一对构件在其两端连接，从而提高其强度。
如图1～图3所示，保持盒410包括：多根保持构件411，保持多个玻璃衬底20；4块侧壁43a、43b(一对侧壁413a和一对侧壁413b)，以覆盖玻璃衬底20组四周的方式设置；以及一对凸缘部412，分别设置在一对侧壁413a的外侧面上。这样，通过以覆盖玻璃衬底20组四周的方式设置4块侧壁43a、43b，保持盒410形成为至少上下方向开放而在上下方向上能够实现气体流通的长方体。
保持构件411分别构成为棒状，以从下方支承多个(例如30～40片)玻璃衬底20的方式，呈梯子状地在保持盒410的下部设置有多个。保持构件411构成为使多个玻璃衬底20各自的短边朝向垂直方向而各自的长边朝向水平方向，并在各自竖立设置的状态下并排排列。此外，多个玻璃衬底20被分别保持为：彼此的主面保持为规定的间隔并相对，即，彼此的主面以非接触的状态平行相对。由此，构成为在玻璃衬底20间的空间中至少在短边方向(上下方向)上能够流通气氛。此外，在玻璃衬底20的表面上预先形成有例如含有铜(Cu)、铟(In)以及镓(Ga)的层叠膜。
保持盒410的形成长度方向侧壁的一对侧壁413a分别构成为具有与玻璃衬底20同等以上大小的长方形状平板，并设置成短边朝向垂直方向而长边朝向水平方向，彼此的主面相对。一对侧壁413a设为分别覆盖由保持构件411保持的多个玻璃衬底20中的、两端(最外侧)的玻璃衬底20的外侧的主面。另外，保持盒410的形成前后端部的一对侧壁413b构成为覆盖玻璃衬底20组的短边(前后端部)的平板，与侧壁413a同样地，设为彼此的主面相对。
此外，两端的玻璃衬底20的外侧的主面与一对侧壁413a的内侧面之间的距离构成为分别与多个玻璃衬底20的主面间的距离相等。即，两端的玻璃衬底20周围的流导(两端的玻璃衬底20与侧壁413a之间的空间的流导)构成为与其内侧的玻璃衬底20周围的流导(内侧的玻璃衬底20间的空间的流导)相同。由此，能够抑制向玻璃衬底20的周围逃逸的气体的流动，并能够向各玻璃衬底20的主面均匀且有效地供给气体。
一对凸缘部412分别构成为长条状，以从作为长方体形成的保持盒410的侧部向外侧突出的方式，分别以水平姿势设置在一对侧壁413a的外侧面上。后面会说明，凸缘部412在向处理室30内外搬入搬出保持盒410时使用。此外，内壁400的中央部形成为凸状从而能够容纳凸缘部412。
另外，以包围反应管100的方式设置炉体加热部200，该炉体加热部200形成一端封闭而另一端开口的中空圆筒状。另外，在密封盖110的与反应管100相反一侧的侧面上设置有盖加热部210。通过该炉体加热部200和盖加热部210加热处理室30内部。此外，炉体加热部200通过未图示的固定构件固定在反应管100上，盖加热部210通过未图示的固定构件固定在密封盖110上。另外，在密封盖110、集流腔120上，设置有保护耐热性低的O形环的、未图示的水冷部等冷却机构。
在集流腔120中设置有供给作为含硒元素气体(硒化源)的例如氢化硒(以下称为“H2Se”)的气体供给管300。从气体供给管300供给的H2Se从气体供给管300开始，经由集流腔120与密封盖110之间的间隙被供给至处理室30内。另外，在集流腔120的与气体供给管300不同的位置上设置有排气管310。处理室30内的气氛经由集流腔120与密封盖110之间的间隙从排气管310排出。此外，通过上述冷却机构被冷却的部位被冷却至150℃以下时，未反应的硒在该部分冷凝，因此优选将温度控制在例如150℃～170℃左右。
反应管100由不锈钢等金属材料形成。与石英相比，不锈钢等金属材料易于加工。因此，能够容易地制造在进行CIS类太阳能电池的硒化处理的衬底处理装置中所使用的大型反应管100。通过使反应管100大型化，能够增加可收纳在反应管100内的玻璃衬底20的数量，从而能够降低CIS类太阳能电池的制造成本。
在处理炉10的上部侧，沿着玻璃衬底20的长边方向设置构成为多翼式风扇(西洛克风扇，sirocco fan)的多个电动风扇500。多个电动风扇500分别具有：扇叶部510，通过旋转而形成处理室30内的对流；旋转轴部520，以贯通圆筒状的反应管100的侧壁、及炉体加热部200的侧壁的方式设置；以及动力部530，设置在炉体加热部200的外部，并使旋转轴部520旋转。而且，在旋转轴部520与反应管100、炉体加热部200之间设有保护构件540。通过在保护构件540与旋转轴部520之间的狭小间隙进行氮净化(nitrogen purge)，能极大地抑制反应气体从旋转轴部520泄露至动力部530侧。
通过多个电动风扇500，在处理室30内形成朝向多个玻璃衬底20中的每一个的短边方向的气体的流动。通过使强制对流流过多个玻璃衬底20中的每一个，能够提高玻璃衬底20的面内温度均匀性。此外，如图1、图2的箭头所示，通过电动风扇500形成的强制对流从下向上流经玻璃衬底20之间。此时，由于玻璃衬底20间的流导小，所以在电动风扇500的吸气侧压力易于变小，而在排气侧压力易于变大。针对于此，在本实施方式中，采用了送出气氛的力较强的多翼式风扇(西洛克风扇)作为电动风扇500，所以即使在吸气侧与排气侧之间产生大的压力差，也能够稳定地形成上述的强制对流。
在这里，像上述那样，在本实施方式中，以分别覆盖由保持构件411保持的多个玻璃衬底20中的、两端(最外侧)的玻璃衬底20的外侧的主面的方式设置一对侧壁413a。由此，能够使强制对流均匀地流过多个玻璃衬底20中的每一个。另外，以覆盖玻璃衬底20组的短边(前后端部)的方式设置一对侧壁413b。由此，能够抑制气体向周围逃逸，可效率良好地进行加热。
假设未设置一对侧壁413a，则两端的玻璃衬底20与内壁400之间的空间变得比其内侧的玻璃衬底20间的空间大。即，当未设置一对侧壁413a时，两端的玻璃衬底20周围的流导与其内侧的玻璃衬底20周围的流导相比，变得相对较大。结果，在两端的玻璃衬底20和其内侧的玻璃衬底20，加热效率发生变化，难以进行均匀的加热。换句话说，通过设置一对侧壁413a，能够使两端的玻璃衬底20周围和其内侧的玻璃衬底20间的气体流导一致，所以能够进行多个玻璃衬底20间的均匀的加热。
另外，在本实施方式中，设置有一对侧壁413b。结果，通过电动风扇500产生的强制对流受内侧的玻璃衬底20间的空间限制，因此能够更有效地加热玻璃衬底。
当玻璃衬底20间的对流的条件与上述方式不同时，玻璃衬底20间的温度均匀性下降。例如，外侧的玻璃衬底20的温度变得比内侧的玻璃衬底20的温度低。另外，在至少一部分玻璃衬底20中，衬底面内的温度均匀性下降。例如，当调节电动风扇500的能力以保持两端的玻璃衬底20的面内温度均匀性时，在其他玻璃衬底20中，会发生强制对流的流量不足从而衬底面内的温度均匀性恶化的情况。与之相对，在本实施方式中，通过具有将两端的玻璃衬底20的主面覆盖的一对侧壁413a而解决了上述问题。
另外，当强制对流向玻璃衬底20组的短边(前后端部)的周围逃逸时，玻璃中央的流速下降，下降的量与流向周围的量对应，在中央的升温变慢，短边附近的温度容易变得比中央区域的温度高。与之相对，在本实施方式中，通过以覆盖多个玻璃衬底20的短边(前后端部)的方式设置侧壁413b，能够解决上述问题。
而且，通过按本实施方式这样以覆盖多个玻璃衬底20的四周的方式设置侧壁413a、413b双方，能够分别进一步提高同时处理多个玻璃衬底20时的玻璃衬底20间的温度均匀性以及玻璃衬底20面内的温度均匀性。
特别是在本实施方式中，将两端的玻璃衬底20的外侧的主面与一对侧壁413a的内侧面之间的距离设为分别与多个玻璃衬底20的主面间的距离相等。由此，能够使玻璃衬底20周围的流导与内侧的玻璃衬底20周围的流导一致，能够使强制对流更均匀地流过多个玻璃衬底20中的每一个。而且，能够进一步提高玻璃衬底20间的温度均匀性和玻璃衬底20面内的温度均匀性。
此外，在本实施方式中，为了抑制向玻璃衬底20的周围逃逸的气体的流动而在保持盒410上设置一对侧壁413a和一对侧壁413b，但并不限定于此。例如，也可以不将一对侧壁413a和一对侧壁413b设置在保持盒410上，而设置在反应管100上。但是，由于优选构成为两端的玻璃衬底20的外侧的主面与一对侧壁413a的内侧面之间的距离分别与多个玻璃衬底20的主面间的距离相等，因而一对侧壁413a优选设置在保持盒410上。另一方面，若考虑到保持盒410沿图1的纸面左右方向移动，则一对侧壁413b中的图1的纸面左侧的侧壁可通过预先设置在反应管100上并将保持盒410推抵于该纸面左侧的侧壁来代替。另外，一对侧壁413b中的图1的纸面右侧的侧壁也可通过预先设置在密封盖110等上，并在密封盖110封闭反应管100时将该纸面右侧的侧壁推抵于保持盒410来代替。
另外，在本实施方式中，使电动风扇500动作，使强制对流朝向玻璃衬底20的短边方向而不是玻璃衬底20的长边方向。由此，能够降低为了使玻璃衬底20的面内温度均匀化所需的气体的流速。
图7为模拟结果的图，即，在除电动风扇的位置之外为相同结构的处理炉中，使以5℃/分钟的速度升温时的玻璃衬底间的流速变化，模拟为了将玻璃衬底的面内温度差抑制在约30℃所需的流速。(a)为将电动风扇配置在处理炉的侧面并使玻璃衬底的表面的气体的流动沿着玻璃衬底的长边方向时的结果，为了将玻璃衬底的面内温度差抑制在约30℃所需的气体的流速为10m/秒。(b)为像本实施方式这样将电动风扇配置在处理炉的上面并使玻璃衬底的表面的气体的流动沿着玻璃衬底的短边方向时的结果，为了将玻璃衬底的面内温度差抑制在约30℃所需的气体的流速为2m/秒。此外，(a)和(b)的左侧表示加热20分钟后(400K＝123℃)的状态，右侧表示加热60分钟后(600K＝323℃)的状态。由图7的结果也可知，通过像本实施方式这样使气体的流动沿着玻璃衬底的短边方向，能够抑制气体的流速，并能使玻璃衬底大型化。
如图2所示，通过了玻璃衬底20的表面的气体沿着反应管100的内壁返回到下部。因此，使处理室30内的气氛循环。另外，通过以夹持电动风扇500的侧部的方式构成内壁400，能够使通过电动风扇500而被强制对流的气流朝向玻璃衬底20。进而，通过在玻璃衬底20的长边方向上设置多个电动风扇500，能够提高长边方向上的气体的均匀性。
处理炉10在玻璃衬底20的气体的上游侧具有第1整流板430，所述第1整流板430是固定在内壁400上的具有多个开口部431的板状部件。通过调节该第1整流板430的开口部431的开口率来调节气体的流导，由此能够使气体更加均匀地流经多个玻璃衬底20的表面。特别是在本实施方式中，由于形成了在长边方向上排列有多个电动风扇500的结构，所以在电动风扇500正下方的空间、和电动风扇500之间的空间中，气体的流动也有可能不同。此时，使第1整流板430的开口率在电动风扇500正下方的空间、和电动风扇500之间的空间中不同来调节气体的流导，由此能够使气体均匀地流动。此外，在图2中，对于开口部431记载了相对于多个玻璃衬底20具有一个开口部431，但并不限定于此，也可以对应于玻璃衬底20之间的一个空间设置一个开口部431。
图8表示模拟了具有开口率不同的区域的第1整流板430的效果时的结构图。在此次的模拟中，使用将40片玻璃衬底以对称面分割成4份的、20片量的一半长度的模型(1/4对称模型)。另外，与电动风扇500对应地具有第1流入口IN1及第2流入口IN2，从第1流入口IN1以12m3/分钟的流量供给气体，从第2流入口IN2以6m3/分钟的流量供给气体，并使气体从流出口OUT流出。另外，与第1整流板430对应地在区域R1、R2、R3设置气流的阻体。具体而言，为了与具有开口率不同的区域的第1整流板430对应，将相当于电动风扇正下方的区域R1的开口率设定为40％，将相当于电动风扇之间的区域R2的开口率设定为30％。另外，对于多个玻璃衬底排列方向的一端的区域R3，图中虽未示出，但以气体不会向外侧流出的方式进行设定。
这样，将在多个玻璃衬底排列方向的端部流动的气体的流量进行节流，另外，抑制电动风扇正下方的气体流速，抑制由多个电动风扇的合流引起的流速下降，由此可得到如下结果：总循环气体流量为72m3/分钟时的玻璃衬底间的平均气体流速为2m/秒以上、玻璃衬底间的最低气体流速为1.2m/秒以上。
图9为针对在与图8同样的结构中在同样的气体流速条件下加热玻璃衬底时产生的玻璃衬底面内的温度偏差(ΔT)进行模拟的结果。此外，在本模拟中，不是图8的1/4对称模型，而是以在玻璃衬底的长边方向上排列2个电动风扇的长度进行模拟。图9的(a)表示以5℃/分钟进行升温、从室温(25℃)开始加热、温度偏差(ΔT)变为最大的1小时45分钟后的550℃(823K)下的温度分布。另外，(a-1)表示自端部起的第1片附近，(a-2)表示自端部起的第11片附近，(a-3)表示自端部起的第20片附近(中央部)，其上部记载的数字为其面内的最大温度和最小温度。由此可知在40片玻璃衬底中在两端与中央之间的、自端部起的第11片附近的2个电动风扇之间的下游部分温度最低，但可知在玻璃衬底整体被加热至约550℃的状态下，成为28℃的偏差(ΔT)，落在可充分允许的范围。另外，图9的(b)表示从图9的(a)开始将炉体温度固定在552℃(825K)并经过约10分钟后的温度偏差(ΔT)。与(a)同样地，(b-1)表示自端部起的第1片附近，(b-2)表示自端部起的第11片附近，(b-3)表示自端部起的第20片附近(中央部)，在其上部示出面内的最大温度和最小温度。从(b)也可知处理时(温度稳定时)保持了充分的温度均匀性。
图9示出了位于自端部起的第1片附近、第11片附近、中央部附近的玻璃衬底的面内温度分布，图10是针对全部40片标绘了在炉体内加热中产生的玻璃衬底面内的最大温度差的图。A表示加热至550℃时的温度偏差(与图9的(a)对应)，B表示到达552℃后将气体的温度保持在552℃的状态下使气体循环并经过10分钟后的温度偏差(与图9的(b)对应)。可知：虽然由于2个电动风扇的影响，在自端部起的第6～8片间产生比较大的温度偏差，但通过利用整流板等进行流导调整，能够实现加热时30℃以内、处理时10℃以内的极为良好的均匀性。
此外，本模拟在电动风扇正下方的区域的开口率高于电动风扇之间的区域的开口率的情况下进行，但并不限定于此，根据反应炉的结构，有时也优选相反的关系。但是，在电动风扇的正下方的区域和电动风扇之间的区域，气流的条件不同，所以可以如本实施方式所述通过在电动风扇的正下方的区域和电动风扇之间的区域使开口率不同，从而能够调节气流的流导，能够提高均匀性。
而且，处理炉10在玻璃衬底20的下部侧具有第2整流板440，该第2整流板440是固定在内壁400上的具有多个开口部441的板状构件。由于除上部侧的第1整流板430之外，在下部侧也具有第2整流板440，能够增加可调节气体均匀化的主要因素，易于将气体的流动进一步均匀化。此外，在图2中，对于开口部441记载了相对于多个玻璃衬底20具有一个开口部441，但并不限定于此，也可以对应于玻璃衬底20之间的一个空间设置一个开口部441。
而且，在本实施方式中，如图4所示，反应管100的至少暴露在处理室30内的气氛中的表面以及电动风扇500的至少扇叶部510和旋转轴部520的表面，通过在成为基材101的不锈钢等金属材料上形成与不锈钢等金属材料相比硒化耐性高的涂膜102而构成。对于广泛使用的不锈钢等金属材料，在H2Se等气体被加热至200℃以上而供给时，由于非常高的反应性而发生腐蚀，但通过如本实施方式所述地在表面上形成硒化耐性高的涂膜102，能够抑制由H2Se等气体引起的腐蚀。因此，能够使用不锈钢等金属材料，能降低衬底处理装置的制造成本。此外，作为该硒化耐性高的涂膜，可以是以陶瓷作为主成分的涂膜，例如可以举出分别单独使用氧化铬(CrxOy：x、y为1以上的任意数)、氧化铝(AlxOy：x、y为1以上的任意数)、氧化硅(SixOy：x、y为1以上的任意数)或使用它们的混合物。
另外，本实施方式的涂膜102由多孔状的膜形成。由此，能够灵活地追随由不锈钢等金属材料形成的基材101与涂膜102的线膨胀系数的不同引起的热膨胀、热收缩。结果，即使重复进行热处理，也能够将涂膜102上裂纹的产生抑制到最小限度。此外，期望形成的涂膜102的厚度为2～200μm，优选为50～120μm。另外，期望基材101与涂膜102的线膨胀系数的偏差为20％以下，优选为5％以下。
另外，密封盖110、集流腔120、气体供给管300及排气管310也可以同样地在暴露于硒化源中的部分形成上述涂膜102。但是，对于为保护O形环等而被冷却机构冷却至200℃以下的部分，由于不锈钢等金属材料即使与硒化源接触也不反应，所以也可以不形成涂膜102。
接着，说明向处理室30内外搬入搬出保持盒410的情况。图5表示保持盒410的搬入时或搬出时的状态，(a)为与图2对应的剖视图，(b)为从侧面观察处理炉10时的图，仅记载了说明所必需的部分。另外，图6为将本实施方式的搬运装置600抽出的图，(a)表示侧视图，(b)表示俯视图，(c)表示从搬运装置600的后方观察到的图。
使玻璃衬底20大型化时，保持盒410变重。因此，在保持盒410的下部插入板状构件并抬起变得困难。因此，在本实施方式中，在保持盒410上设置凸缘部412，通过能抬起凸缘部412的带有车轮的搬运装置600来抬起并搬运保持盒410。搬运装置600具有：支承凸缘部412的支承部601、使支承部601升降的多个升降部602、设置在升降部的下部的多个车轮部603、能使多个升降部602及多个车轮部603一体动作的固定构件604、及设置在固定部上的臂605。如图6所示，搬运装置600整体构成为由支承部601及固定构件604使左右的升降部602及车轮部603一体动作，通过使臂605前后移动，搬运装置600整体能一体动作。
搬运保持盒410时，升降部602使支承部601上升，抬起保持盒410的凸缘部412，由此来抬起保持盒410整体。结果，保持盒410可以在不与设置台420接触的情况下移动。另外，由于保持盒410被多个车轮部603支承，所以即使保持盒410变重，也能将负载分散，能够搬运更重的保持盒410。另外，内壁400设有向外侧突出的凸部(搬运路径)以使多个车轮部603可移动。因此，通过使臂605前后移动，车轮部603在内壁400的搬运路径上移动，能够顺畅地搬运保持盒410。
另外，将保持盒410搬入至规定位置后，通过升降部602使支承部601下降。保持盒410随着支承部601的下降而下降，但当保持盒410的下表面与设置台420接触时，不再下降。在这里，当进一步通过升降部602使支承部601下降时，由于保持盒410不再下降，因此，支承部601与凸缘部412分离。结果，通过使臂605后退，能够在将保持盒410载置于处理室30内的状态下，从处理室30内取出搬运装置600。在想搬出保持盒410时，按照相反的顺序进行即可。
如上所述，利用具有支承部601和多个车轮部603的搬运装置600来抬起保持盒410并使之移动，由此能够应对玻璃衬底20的大型化。另外，通过设置能使支承部601升降的升降部602，能够将保持盒410与搬运装置600分离，能够仅将搬运装置600向处理室30内外搬入搬出。
接着，说明使用本实施方式的处理炉进行的、CIS类太阳能电池的制造方法的一部分即衬底的制造方法。
首先，在保持盒410内准备30片至40片的形成有含有铜(Cu)、铟(In)及镓(Ga)的层叠膜的玻璃衬底20。接着，通过搬运装置600的支承部601抬起保持盒410的凸缘部412。由此，能够移动保持盒410。之后，将搬运装置600的车轮部603装载在内壁400的搬运路径上，通过使臂605前进，将保持盒410及搬运装置600移动至处理室30内的规定位置。接着，通过搬运装置600的升降部602使支承部601及保持盒410下降。保持盒410被载置在设置台420上后，通过升降部602使支承部601进一步下降，并使搬运装置600和保持盒410分离。之后，通过使臂605后退，将搬运装置600搬出至处理室30的外面。然后，通过可动性的密封盖110将处理室30封闭(搬入工序)。
之后，用氮气等惰性气体置换处理室30内的气氛(置换工序)。在这里，通过用真空泵暂时排出处理室30内的气氛，能够更快地置换。用惰性气体置换处理室30内的气氛后，在常温的状态下，从气体供给管300导入用惰性气体稀释至例如1～20％(优选2～10％)的H2Se气体等硒化源。接着，在封入上述硒化源的状态下、或在通过从排气管310排出一定量气体使上述硒化源为一定量流量的状态下，以每分钟3～50℃的升温速度升温至例如400～550℃，优选450℃～550℃。此时使电动风扇500动作，使处理室30内的气氛以气流朝向玻璃衬底20的短边方向的方式强制对流。升温至规定温度后，保持例如10～180分钟，优选保持20～120分钟，由此对形成于玻璃衬底20上的层叠膜进行硒化处理，形成CIS类太阳能电池的光吸收层(形成工序)。
之后，从气体供给管300导入惰性气体，置换处理室30内的气氛，另外，使之降温至规定温度(降温工序)。在这里，通过用真空泵暂时排出处理室30内的气氛，能够更快地置换。降温至规定温度后，通过使密封盖110移动，将处理室30开口。处理室30开口后，在通过搬运装置600的升降部602使支承部601下降的状态下，将车轮部603装载在内壁400的搬运路径上。接着，使臂605前进，使搬运装置600移动至规定位置后，通过升降部602使支承部601上升，抬起保持盒410。然后，通过使臂605后退，搬出保持盒410(搬出工序)，由此一系列的处理结束。
根据以上的本发明的第1实施方式，能够起到以下记载的效果中的至少一个。
(1)通过以分别覆盖两端(最外侧)的玻璃衬底的外侧的主面的方式设置一对侧壁，能够使强制对流均匀且有效地流经多个玻璃衬底中的每一个。结果，能够提高同时处理多个玻璃衬底时的衬底间的温度均匀性及衬底面内的温度均匀性。另外，通过以分别覆盖玻璃衬底组的短边(前后端部)的方式进一步设置一对侧壁，能够使强制对流均匀且有效地流经多个玻璃衬底中的每一个。另外，通过使处理室内的气体沿玻璃衬底的短边方向流动，与使气体沿玻璃衬底的长边方向流动的情况相比，即使不提高对流的气体的流速，也能保持玻璃衬底的温度均匀性，能够使玻璃衬底大型化。
(2)在上述(1)中，通过使两端的玻璃衬底的外侧的主面与一对侧壁的内侧面之间的距离分别与多个玻璃衬底的主面间的距离相等，能够使强制对流更均匀且有效地流经多个玻璃衬底中的每一个。结果，能够提高同时处理多个玻璃衬底时的衬底间的温度均匀性及衬底面内的温度均匀性。
(3)在上述(1)或(2)中，通过在玻璃衬底的长边方向上配置多个电动风扇，能够实现玻璃衬底的长边方向的气流的均匀化。另外，通过将电动风扇选择为多翼式风扇(西洛克风扇)，即使吸气侧与排气侧的压力差较大，也能够在玻璃衬底间稳定地形成强制对流。
(4)在(1)至(3)中，通过以夹持玻璃衬底的方式设置一对内壁，能够使对流的气流有效地朝向玻璃衬底。
(5)在(4)中，通过使一对内壁延伸至电动风扇的侧面，能够使气流更有效地朝向玻璃衬底。
(6)在(3)至(5)的任一项中，通过用与扇叶部的基材相比硒化耐性较高的物质涂布电动风扇的至少扇叶部及旋转轴，能够由不锈钢等金属材料构成需要复杂加工的扇叶部的基材。
(7)在(1)～(6)中的任一项中，通过由不锈钢等金属材料形成反应管，能够增大反应管，使玻璃衬底大型化。
(8)在(7)中，通过用与反应管的基材相比硒化耐性较高的物质涂布反应管的至少暴露在处理室的气氛中的部分，能够减少衬底处理装置的成本。
(9)在(1)～(8)的任一项中，通过在多个玻璃衬底的表面的上部侧配置具有多个开口部的整流板，能够调节气流的流导。结果，能够调节由电动风扇引起的强制对流的气流，能实现气流的均匀化。
(10)在(9)中，通过在电动风扇的正下方的区域、和电动风扇之间的区域使整流板的开口部的开口率不同，能够调节由电动风扇的配置引起的气流的紊乱。
(11)在(9)或(10)中，通过在玻璃衬底的下部侧也设置整流板，能够更细致地调节气体的流导。
(12)通过使将保持多个玻璃衬底的保持盒向处理室内外搬入搬出的搬运装置为具有多个车轮部的结构，在将多个玻璃衬底大型化的情况下也能容易地搬运。换句话说，能够实现玻璃衬底的大型化。
(13)在(12)中，通过在搬运装置上设置抬起保持盒的升降部，能够在搬运保持盒后，从处理室取出搬运装置。
<第2实施方式>
接着，使用图11说明图1及图2所示的处理炉10的其他实施方式。图11中，对具有与图1及图2相同功能的构件赋予同一编号。另外，在此，主要针对与第1实施方式不同之处进行说明。
在图11所示的第2实施方式中，与仅载置一个保持多个玻璃衬底20的保持盒410的第1实施方式不同，不同之处在于，在与多个玻璃衬底20的表面相平行的方向上并排配置多个保持盒410(此处为3个)。
在本实施方式中，与第1实施方式同样地，通过以分别覆盖两端(最外侧)的玻璃衬底20的外侧的主面的方式设置一对侧壁413a，能够使强制对流均匀地流过多个玻璃衬底20中的每一个。另外，同样地，通过以分别覆盖玻璃衬底20组的短边(前后端部)的方式设置一对侧壁413b，能够使强制对流均匀且有效地流经多个玻璃衬底20中的每一个。结果，能够提高同时处理多个玻璃衬底20时的衬底间的温度均匀性及衬底面内的温度均匀性。
进一步，在本实施方式中，通过将两端的玻璃衬底20的外侧的主面与一对侧壁413a的内侧面之间的距离分别设为与多个玻璃衬底20的主面间的距离相等，与第1实施方式同样地，能够使强制对流更均匀地流过多个玻璃衬底中的每一个，并能够进一步提高衬底间的温度均匀性及衬底面内的温度均匀性。
另外，在本实施方式中，使由电动风扇500引起的处理室30内的气氛的强制对流为玻璃衬底20的短边方向，因此，即使在玻璃衬底20的长边方向上配置多个保持盒410，流过各个玻璃衬底20的表面的气体的流动也与第1实施方式相同。因此，能够在长边方向上排列多个玻璃衬底20，能够增加一次可处理的玻璃衬底20的数量。
此外，如在第1实施方式说明的那样，也可以不将一对侧壁413a、413b设置在保持盒410上，而设置在反应管100侧。特别是在第2实施方式中，通过排列配置多个保持盒410，增加了一次能够处理的玻璃衬底20的数量。此时，例如3个并排的保持盒410中的中央的保持盒410在其纸面左右方向配置其他保持盒410。该情况下，通过以使配置在中央的保持盒410与其他保持盒410接触的方式配置，即使不设置一对侧壁413b，也能够将气体的流动限制在保持盒410内。因此，该情况下，也可以不设置一对侧壁413b。
另外，如第1实施方式中所说明的那样，在本发明中，通过具有车轮部603的搬运装置600将保持盒410搬运至处理室30内。因此，即使按本实施方式那样从搬入口依次并列配置保持盒410，通过调节臂605的长度，也能够将保持盒410搬运得较远。
而且，不使用现有的石英制的反应管，而使用不锈钢等金属材料作为反应管100的基材。因此，即使将反应管100大型化，与石英制比较，其成型也容易，另外，与石英制相比，其成本的增加也比较小。因此，能增加一次可处理的玻璃衬底20的数量，能降低CIS类太阳能电池的制造成本。另外，通过使用不锈钢等金属材料作为反应管的基材，与石英制的反应管相比，其处理也较容易，能够使反应管大型化。
另外，在本实施方式中，除了第1实施方式的效果之外，还能够实现以下所述的效果。即，在反应管100内在与玻璃衬底20的表面平行的方向上并排配置多个保持盒410，所述保持盒410中保持多个玻璃衬底20，由此能够增加一次可处理的玻璃衬底20的数量，能够降低CIS类太阳能电池的制造成本。
<本发明的其他实施方式>
以上，使用附图说明了本发明的实施方式，但只要不脱离本发明主旨，就可以进行各种改变。
例如，上述实施方式中，对形成有铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)的多个玻璃衬底进行硒化处理的方案进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以对形成有铜(Cu)/铟(In)或铜(Cu)/镓(Ga)等的多个玻璃衬底进行硒化处理。另外，在上述实施方式中，虽然提及了与金属材料的反应性高的硒化，但也包括下述情况，即，在CIS类太阳能电池中，代替硒化处理、或者在硒化处理后供给含硫元素气体进行硫化处理。此时，也可以通过使用本实施方式的大型反应炉来增加一次可硫化处理的片数，因此，能够实现制造成本的下降。
另外，在上述实施方式中，从反应管100的下部到上部连续地设置内壁400，但并不限定于此。即，针对在保持盒410上设置有一对侧壁413a的部分，由于气体被一对侧壁413a整流，所以该部分无需设置内壁400，只要至少从超过一对整流板413a的上部的部分直到电动风扇510之间设置内壁400从而能够限制气体的流动即可。通过这样减少构成内壁400的构件，能够实现成本降低。
<本发明的优选方式>
最后，在以下附记本发明的优选的主要方案。
(1)一种衬底处理装置，具备：处理室，收纳形成有层叠膜的多个玻璃衬底，所述层叠膜由铜-铟、铜-镓、或铜-铟-镓中的任一种构成；
反应管，以构成所述处理室的方式形成；
保持盒，构成为自由地搬入所述处理室内，使所述多个玻璃衬底排列成彼此的主面保持规定的间隔并分别相对，并且设置一对侧壁，所述一对侧壁分别覆盖排列的所述多个玻璃衬底中的、两端的玻璃衬底的外侧的主面；
气体供给管，向所述处理室内导入含硒元素气体或含硫元素气体；
排气管，排出所述处理室内的气氛；
加热部，以包围所述反应管的方式设置；以及
风扇，在所述多个玻璃衬底的各个主面，使所述处理室内的气氛在所述多个玻璃衬底的短边方向强制对流。
(2)如上述(1)所述的衬底处理装置，其中，所述两端的玻璃衬底的外侧的主面与所述保持盒具有的所述一对侧壁的内侧面之间的距离构成为，分别与所述多个玻璃衬底的主面间的距离相等。
(3)如上述(1)或(2)所述的衬底处理装置，其中，沿着所述玻璃衬底的长边方向配置多个所述风扇。
(4)如上述(1)至(3)中的任一项所述的衬底处理装置，其中，还具备在所述多个玻璃衬底的长边方向上延伸并以夹持所述多个玻璃衬底的方式设置的一对内壁。
(5)如上述(4)所述的衬底处理装置，其中，以进一步夹持所述风扇的侧面的方式设置所述一对内壁。
(6)如上述(3)～(5)中任一项所述的衬底处理装置，其中，所述风扇具有在所述处理室内旋转的扇叶部，对于所述扇叶部，通过以与所述扇叶部的基材相比硒化耐性或硫化耐性高的物质作为主成分的涂膜涂布所述扇叶部的基材。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的衬底处理装置，其中，所述反应管的基材由金属材料形成。
(8)如上述(7)所述的衬底处理装置，其中，所述反应管的至少暴露在所述处理室内的气氛中的部分用与所述反应管的基材相比硒化耐性或硫化耐性高的物质进行涂布。
(9)如上述(1)～(8)中任一项所述的衬底处理装置，其中，在所述多个玻璃衬底的表面上的所述含硒元素气体或所述含硫元素气体流动的方向上的所述多个衬底的上游侧，设置有具有多个开口部的第1整流板。
(10)如上述(9)所述的衬底处理装置，其中，在所述多个玻璃衬底的表面上的所述含硒元素气体或所述含硫元素气体流动的方向上的所述多个玻璃衬底的下游侧，设置有具有多个开口部的第2整流板。
(11)如上述(9)或(10)所述的衬底处理装置，其中，沿着所述多个玻璃衬底的长边方向设置多个所述风扇，所述第1整流板中的、所述风扇的正下方区域的所述开口部的开口率与多个配置的所述风扇之间的区域的所述开口部的开口率不同。
(12)如上述(1)～(11)中任一项所述的衬底处理装置，其中，所述多个玻璃衬底被保持在保持盒内，在所述多个玻璃衬底的长边方向上配置多个所述保持盒。
(13)一种搬运装置，将保持多个玻璃衬底的保持盒搬运至处理室内，且具有：支承所述保持盒的支承部；固定在所述支承部上的车轮部；使所述支承部及所述车轮部一体动作的臂。
(14)如上述(13)所述的搬运装置，其中，所述搬运装置还具备设置在所述支承部与所述车轮部之间的可升降的升降部。
附图标记说明
10：处理炉、20：玻璃衬底、30：处理室、100：反应管、101：基材、102：涂膜、110：密封盖、120：集流腔(manifold)、200：炉体加热部、210：盖加热部、300：气体供给管、310：排气管、400：内壁、410：保持盒、411：保持构件、412：凸缘部、413a,413b：侧壁、420：设置台、430：第1整流板、440：第2整流板、500：电动风扇、510：扇叶部、520：旋转轴部、530：动力部、540：保护构件、600：搬运装置、601：支承部、602：升降部、603：车轮部、604：固定构件、605：臂

Claims (5)

1.一种衬底处理装置，具备：
处理室，收纳形成有层叠膜的多个玻璃衬底，所述层叠膜由铜-铟、铜-镓、或铜-铟-镓中的任一种构成；
反应管，以构成所述处理室的方式形成；
保持盒，构成为自由地搬入所述处理室内，使所述多个玻璃衬底排列成彼此的主面保持规定的间隔并分别相对，并且设置一对侧壁，所述一对侧壁分别覆盖排列的所述多个玻璃衬底中的、两端的玻璃衬底的外侧的主面；
气体供给管，向所述处理室内导入含硒元素气体或含硫元素气体；
排气管，排出所述处理室内的气氛；
加热部，以包围所述反应管的方式设置；以及
风扇，在所述多个玻璃衬底的各个主面，使所述处理室内的气氛在所述多个玻璃衬底的短边方向强制对流。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
所述两端的玻璃衬底的外侧的主面与所述保持盒具有的所述一对侧壁的内侧面之间的距离构成为，分别与所述多个玻璃衬底的主面间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
沿着所述衬底的长边方向配置多个所述风扇。
4.根据权利要求1所述的衬底处理装置，
还具备在所述多个玻璃衬底的长边方向上延伸并以夹持所述多个玻璃衬底的方式设置的一对内壁。
5.一种搬运装置，向处理室内搬运保持盒，所述保持盒保持多个玻璃衬底，所述搬运装置具备：
支承部，支承所述保持盒；
车轮部，固定于所述支承部；以及
臂，使所述支承部及所述车轮部一体地动作。
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