CN105556651A - 热处理装置以及具备该热处理装置的热处理系统 - Google Patents
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Abstract
公开了热处理装置以及热处理系统。本发明涉及的热处理系统,其主体由价格相对低廉的金属材料形成,因此节约成本。形成腔室的内部主体由金属材料形成,因此内部主体不会破损,以包围内部主体的形式设置外部主体,因此防止腔室的气体向外部泄露。在形成腔室的内部主体的内部设置有第一加热器而对基板进行加热,因此内部主体的温度相对低于腔室的温度。由此,防止内部主体在高温下被气体腐蚀。在内部主体的内部设置第一加热器而对基板进行加热,因此提高加热性能。在内部主体的外面设置用于加热内部主体的第二加热器以及用于冷却内部主体的冷却管,能够防止气体在内部主体的内表面冷凝,进一步防止内部主体在高温下被气体腐蚀。多个基板载放于晶舟上,多个晶舟装载于腔室中,因此能够一次性处理大量基板,提高生产率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过硒化工序形成CIGS层的热处理装置以及具备该热处理装置的热处理系统。
背景技术
时至今日,为了减少对日益枯竭的化石燃料的依赖性,对于利用不会枯竭且环保的太阳能的太阳能电池(SolarCell)的研究开发进行得很活跃。
作为该研究开发的一个环节,开发出了一种形成有CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}层的薄膜型太阳能电池,其太阳光的吸收率高,太阳光或放射线引起的劣化现象少,可实现薄膜化,可节约制造材料成本。
薄膜型太阳能电池是包括如下的多层层积结构,即玻璃等基板、形成于基板上并由金属层构成的作为(+)极的电极层、形成于电极层上并吸收光的p型的CIGS层、形成于CIGS层上的n型的缓冲层、以及形成于缓冲层上的作为(-)极的透明电极层。
因此,如果太阳光通过作为受光部的透明电极层射入,则在p-n接合部位附近生成被激发的具有大致1.04eV的带隙能量的一对电子以及空穴。并且,被激发的电子和空穴通过扩散到达p-n接合部,通过接合部的内部电场,电子分离后集合到n区域,空穴分离后集合到p区域。
这时,n区域带负电,p区域带正电,形成于各区域的电极之间产生电势差。并且,将电势差作为电动势,用导线连接各电极之间,则能够获得光电流。
薄膜型太阳电池的CIGS层的形成方法经过如下工序,即前体膜形成工序,在形成于基板上的电极层上以适当比率真空溅射铜、铟、镓等元素,从而形成前体膜;硒化(selenization)工序,向如此沉积的前体膜上供应硒化氢(H2Se)气体并对基板施加温度。根据这样的一系列的工序,可以形成具有铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)以及硒(Se)元素的适当组成比的CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}层。
该硒化工序为如下所述的工序,即将形成有前体膜的基板装载于密闭的腔室,用惰性气体填充腔室后,将作为处理气体的硒化氢(H2Se)导入到腔室后,使腔室升温至一定温度并保持一定时间,从而形成硒化的CIGS层。
现有的用于形成CIGS层的热处理装置,由石英或陶瓷制造用于处理大面积基板的腔室时,具有成本上升的缺点。
并且,由石英或陶瓷形成的主体有可能会破损,因此,具有因主体的破损导致气体向外部泄露的危险。另外,单一的主体内部形成有腔室,因此更加进一步加重了投入到腔室的气体向外部泄露的危险。
并且,对基板进行加热的加热器设置在主体的外部,因此具有加热性能降低的缺点。
并且,仅有一个载放多个基板的晶舟装载于腔室并被处理,因此具有生产性降低的缺点。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述现有技术的问题而提出的,本发明的目的在于,提供一种能够节约成本的热处理装置以及热处理系统。
本发明的另一目的在于,提供一种能够防止气体泄漏的热处理装置以及热处理系统。
本发明的又另一目的在于,提供一种能够提高加热性能以及生产率的热处理装置以及热处理系统。
解决问题的技术方案
为了达成上述目的,本发明的热处理装置包括:主体,形成有作为装载多个晶舟的空间的腔室,所述晶舟中分别载放有多个基板,在该主体的前面形成有出入口;门,设置成能够沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动,用于开闭所述出入口;第一加热器,设置在所述主体的内部,用于加热所述基板。
另外,用于达成上述目的的本发明涉及的热处理系统,包括:热处理装置;其具有:主体,形成有作为装载多个晶舟的空间的腔室,所述晶舟中分别载放有多个基板,在该主体的前面形成有出入口;门,设置成能够沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动,用于开闭所述出入口;第一加热器,设置在所述主体的内部,用于加热所述基板;第一移送装置,使所述门沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动;第二移送装置,移送所述晶舟,以将所述晶舟装载于所述腔室,或从所述腔室卸载所述晶舟;以及冷却装置,设置在所述热处理装置的一侧,从所述第二移送装置接收所述晶舟并冷却经热处理的所述基板。
发明效果
本发明涉及的热处理装置以及热处理系统,主体由价格相对低廉的金属材料形成,因此节约成本。
并且,形成腔室的内部主体由金属材料形成,因此不具有破损的危险,以包围内部主体的形式设置外部主体,因此,防止腔室的气体向外部泄露。
并且,在形成腔室的内部主体的内部设置第一加热器而对基板进行加热,因此,内部主体的温度相对低于腔室的温度。由此,防止内部主体在高温下被气体腐蚀。另外,在内部主体的内部设置第一加热器而对基板进行加热,因此,提高加热性能。
并且,在内部主体的外面设置有用于对内部主体进行加热的第二加热器以及用于使内部主体冷却的冷却管,因此,能够防止气体在内部主体的内表面冷凝,同时进一步防止内部主体在高温下被气体腐蚀。
并且,多个基板载放于晶舟上,多个晶舟装载于腔室中,因此能够一次性处理大量基板。因此提高生产率。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的热处理装置的立体图。
图2是图1示出的热处理装置的部分剖切分解立体图。
图3是图2示出的内部主体的侧剖视图。
图4是图3的“A”部分放大图。
图5是本发明的一实施例涉及的热处理系统的立体图。
图6是图5示出的第一移送装置的放大分解立体图。
图7是图5示出的第二移送装置的放大立体图。
具体实施方式
对于后述的本发明的详细说明,参照了例示出能够实施本发明的特定实施例的附图。这些实施例充分详细说明,以便本领域技术人员能够实施本发明。应理解为,本发明的各种实施例虽彼此不同,但无需相互排斥。例如,这里所记载的特定形状、特定结构以及特性与一实施例相关,在不超出本发明的精神以及范围的情况下,可以实现为其他实施例。另外,应理解为,各公开的实施例内的个别结构要素的位置或配置在不超出本发明的精神以及范围的情况下可以变更。因此,后述的详细说明并非旨在限定本发明,本发明的范围仅被权利要求书和其等同的所有范围限定。为方便起见,附图中示出的实施例的长度、面积、厚度以及形状有可能被夸大示出。
下面,参照附图,对本发明的一实施例涉及的热处理装置进行详细说明。
在对本发明的一实施例涉及的热处理装置进行说明时,将CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}层形成装置为例进行说明。
图1是本发明的一实施例涉及的热处理装置的立体图,图2是图1示出的热处理装置的部分剖切分解立体图,图3是图2示出的内部主体的侧剖视图,图4是图3的“A”部分放大图。
如图所示,本实施例涉及的热处理装置100包括形成外观的主体110。在主体110的内部形成腔室110a,该腔室110a为装载玻璃等基板50(参照图5)并对其进行处理的空间,在前面形成用于基板50进行出入的出入口110b。
主体110包括在内部形成有腔室110a的内部主体111和包围内部主体111的外部主体115,出入口110b包括形成在内部主体111的前面的内部出入口110ba和形成在外部主体115的前面并与内部出入口110ba对置的外部出入口110bb。
主体110由金属材料形成。因此,可以容易制造成一次性装载大量基板50并对其进行处理的大容量,主体110不会破损,因此防止气体的泄露,价格相对低廉而节约成本。
更加具体说明,内部主体111具备内部盒体112、以接触的方式结合于内部盒体112的外面的外部盒体113以及形成于外部盒体113的外面的多个刚性加强用支承肋条114。并且,内部盒体112可以由选自具有耐腐蚀性的铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍合金、钛合金或Si-DLC(Silicon-DiamondlikeCarbon:硅-类金刚石碳)中的任一种形成,外部盒体113可以由不锈钢(SUS)或钢(Steel)形成。优选,支承肋条114也由不锈钢(SUS)或钢(steel)形成。
外部主体115可以由不锈钢(SUS)或钢(Steel)形成。
在外部主体115的前面设置有门120,该门120设置为可以沿着主体110的前后方向以及左右方向滑动,从而开闭外部出入口110bb。如果利用门120封闭外部出入口110bb,则腔室110a被密闭,如果开放外部出入口110bb,则腔室110a被开放是理所当然的。可以在门120和外部主体115的前面之间夹设密封部件(未图示),以便通过门120完全封闭外部出入口110bb。
在内部主体111的内部可以设置有对基板50进行加热的第一加热器130。更加具体说明,第一加热器130呈板状,分别设置在内部主体111的内部侧面、前后面以及上下面。
例如,假设在500℃下加热基板50。但是,如果用于加热基板50的第一加热器130被设置在内部主体111的外部,则需将内部主体111加热到500℃以上,腔室110a的温度才能达到500℃,金属制的内部主体111在大于规定温度的温度下被腐蚀性工艺气体腐蚀。
为了防止这种情况,本实施例涉及的热处理装置100,第一加热器130设置在内部主体111的内部而直接对腔室110a进行加热。即,仅以加热基板50所需的温度加热腔室110a即可,因此,内部主体111不会被加热为大于加热基板50所需的温度。因此,相对防止内部主体111在高温下被气体腐蚀。
此时,在内部盒体112和第一加热器130之间夹设隔热材料135,也可以防止内部主体111的温度因腔室110a的热量而升高。
本实施例涉及的热处理装置100,在内部主体111的内部形成腔室110a,并以包围内部主体111的形式设置外部主体115,因此,防止流入腔室110a的气体向外部泄露。并且,第一加热器130设置在内部主体111的内部而对基板50进行加热,因此,提高加热性能。
在内部主体111的外面,更加具体而言,可以在支承肋条114和支承肋条114之间的外部盒体113的外面设置第二加热器141。第二加热器141对内部主体111进行加热,以防止内部主体111的温度下降为规定温度以下。即,如果内部主体111的温度下降为规定温度以下,则工艺气体会在内部主体111的内部盒体112的内表面冷凝。为了防止这种情况,第二加热器141对内部主体111进行加热。
并且,在第二加热器141的外面设置有冷却管144。冷却管144对内部主体111进行冷却,从而防止内部主体111在高温下被气体腐蚀。可以在第二加热器141和冷却管144之间夹设隔热板147。
多个基板50载放于晶舟500上,多个晶舟500装载于腔室110a。即,基板50以载放于晶舟500的状态装载于腔室110a并被处理。
在内部主体111的内面可以设置有风扇151。风扇151向各基板50供应均匀的气流。而且,在内部主体111上以包围风扇151的方式支承设置有阻隔带155,以便能够向基板50侧供应通过风扇151强制流动的气流。
参照图5至图7,对使用本实施例涉及的热处理装置100的热处理系统进行说明。图5是本发明的一实施例涉及的热处理系统的立体图,图6是图5示出的第一移送装置的放大立体图,图7是图5示出的第二移送装置的放大立体图。
如图所示,本实施例涉及的热处理系统包括热处理装置100、第一移送装置200、第二移送装置300以及冷却装置400。
第一移送装置200设置于热处理装置100的主体110的前面一侧,使门120沿着主体110的前后方向以及左右方向滑动。第一移送装置200可以包括支承框架210、电机(未图示)以及气缸(未图示)等。
第二移送装置300设置在主体110的前方侧,移送载放保存基板50的晶舟500使其装载于腔室110a(参照图2),或从腔室110a卸载所述晶舟。第二移送装置300可以包括:导轨310(参照图7),以平行于主体110左右方向的方式设置;支承框架320,以沿着导轨310移动的形式设置于导轨310上,并搭载支承晶舟500。
此时,支承框架320的搭载晶舟500的部位沿着主体110的前后方向伸缩,并将晶舟500装载于腔室110a或从腔室110a卸载晶舟500。
支承框架320的搭载有晶舟500的部位由内侧框架321、包围内侧框架321的中间框架323、包围中间框架323的外侧框架325构成,以中间框架323朝内侧框架321的外侧突出且外侧框架325朝中间框架323的外侧突出的方式进行延伸。
并且,以中间框架323朝内侧框架321的内侧插入且外侧框架325朝中间框架323的内侧插入的方式进行收缩。即,中间框架323通过电机(未图示)或气缸(未图示)等在内侧框架321上伸入伸出,外侧框架325通过电机(未图示)或气缸(未图示)等在中间框架323上伸入伸出,因此,搭载有晶舟500的支承框架320的部位进行伸缩。
移送晶舟500的第二移送装置300可以由本申请人申请的韩国特许申请10-2012-0053970号或韩国特许申请10-2012-0053971号所公开的“晶舟移送装置”替代。
多个晶舟500装载于腔室110a。即,载放多个基板50的多个晶舟500装载于腔室110a并被处理,因此,能够一次性处理多个基板50。
冷却装置400设置在主体110的前面一侧,从第二移送装置300接收载放保存经处理的基板50的晶舟500,并冷却基板50。冷却装置400可以使用公知的冷却装置。
将基板50支承于晶舟500后,将晶舟500装载于腔室110a后,密闭腔室110a,所述基板50形成有电极层和由适当元素比率形成的铜、铟、镓构成的前体膜。在该状态下,使氮气流入腔室110a后,注入硒化气体(H2Se),在规定温度下形成CIGS层,形成CIGS层后,在另一规定温度下注入硫化气体(H2S),从而对形成在基板50上的CIGS层进行处理。
本发明将上述优选实施例作为例子进行了说明,但是不限定于所述实施例,在不超出本发明的精神的范围内,该发明所属技术领域的普通技术人员可以进行各种变形和变更。这些变形例以及变更属于本发明和权利要求书范围。
Claims (18)
1.一种热处理装置,其特征在于,包括:
主体,形成有作为装载多个晶舟的空间的腔室,所述晶舟中分别载放有多个基板,在该主体的前面形成有出入口;
门,设置成能够沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动,用于开闭所述出入口;
第一加热器,设置在所述主体的内部,用于加热所述基板。
2.根据权利要求1所述的热处理装置,其特征在于,
所述主体由金属材料形成,包括形成有所述腔室的内部主体和包围所述内部主体的外部主体,
所述出入口包括形成在所述内部主体的前面的内部出入口和形成在所述外部主体的前面并与所述内部出入口对置的外部出入口。
3.根据权利要求2所述的热处理装置,其特征在于,
所述内部主体具备内部盒体、以接触的方式结合于所述内部盒体的外面的外部盒体以及形成在所述外部盒体的外面的多个支承肋条,
所述内部盒体由选自铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍合金、钛合金或Si-DLC(Silicon-DiamondlikeCarbon:硅-类金刚石碳)中的任一种形成,
所述外部盒体以及所述支承肋条由选自不锈钢(SUS)或钢(steel)中的任一种形成。
4.根据权利要求3所述的热处理装置,其特征在于,
所述第一加热器呈板状,设置在所述内部盒体的内部侧面、前后面以及上下面。
5.根据权利要求4所述的热处理装置,其特征在于,
在所述内部盒体和所述第一加热器之间夹设有隔热材料。
6.根据权利要求5所述的热处理装置,其特征在于,
在所述外部盒体的外面设置有对所述内部主体进行加热的第二加热器,
在所述第二加热器的外面设置有多个冷却管,
在所述第二加热器和所述冷却管之间夹设有隔热板。
7.根据权利要求2所述的热处理装置,其特征在于,
在所述内部主体的内部设置有用于形成均匀气流的风扇。
8.根据权利要求7所述的热处理装置,其特征在于,
在所述内部主体上形成有阻隔带,该阻隔带引导通过所述风扇强制流动的气流向所述基板侧供应。
9.一种热处理系统,其特征在于,包括:
热处理装置,其具有:主体,形成有作为装载多个晶舟的空间的腔室,所述晶舟中分别载放有多个基板,在该主体的前面形成有出入口;门,设置成能够沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动,用于开闭所述出入口;第一加热器,设置在所述主体的内部,用于加热所述基板;
第一移送装置,使所述门沿着所述主体的前后方向以及左右方向滑动;
第二移送装置,移送所述晶舟,以将所述晶舟装载于所述腔室,或从所述腔室卸载所述晶舟;以及
冷却装置,设置在所述热处理装置的一侧,从所述第二移送装置接收所述晶舟并冷却经热处理的所述基板。
10.根据权利要求9所述的热处理系统,其特征在于,
所述主体由金属材料形成,包括形成有所述腔室的内部主体和包围所述内部主体的外部主体,
所述出入口包括形成在所述内部主体的前面的内部出入口以及形成在所述外部主体的前面并与所述内部出入口对置的外部出入口。
11.根据权利要求10所述的热处理系统,其特征在于,
所述内部主体具备内部盒体、以接触的方式结合于所述内部盒体的外面的外部盒体以及形成在所述外部盒体的外面的多个支承肋条,
所述内部盒体由选自铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍合金、钛合金或Si-DLC(Silicon-DiamondlikeCarbon:硅-类金刚石碳)中的任一种形成,
所述外部盒体以及所述支承肋条由选自不锈钢(SUS)或钢(steel)中的任一种形成。
12.根据权利要求11所述的热处理系统,其特征在于,
所述第一加热器呈板状,设置在所述内部盒体的内部侧面、前后面以及上下面。
13.根据权利要求12所述的热处理系统,其特征在于,
在所述内部盒体和所述第一加热器之间夹设有隔热材料。
14.根据权利要求13所述的热处理系统,其特征在于,
在所述外部盒体的外面设置有对所述内部主体进行加热的第二加热器,
在所述第二加热器的外面设置有多个冷却管,
在所述第二加热器和所述冷却管之间夹设有隔热板。
15.根据权利要求10所述的热处理系统,其特征在于,
在所述内部主体的内部设置有用于形成均匀气流的风扇。
16.根据权利要求15所述的热处理系统,其特征在于,
在所述内部主体上形成有阻隔带,该阻隔带引导通过所述风扇强制流动的气流向所述基板侧供应。
17.根据权利要求9所述的热处理系统,其特征在于,
所述第二移送装置包括:
导轨,设置成平行于所述主体的左右方向;
支承框架,设置于所述导轨上并沿着所述导轨移动,用于搭载并支承所述晶舟,
所述支承框架的搭载有所述晶舟的部位沿着所述主体的前后方向进行伸缩。
18.根据权利要求17所述的热处理系统,其特征在于,
所述支承框架的搭载有所述晶舟的部位包括:
内侧框架;
中间框架,包围所述内侧框架,在所述内侧框架上伸入伸出;
外侧框架,包围所述中间框架,在所述外侧框架上伸入伸出。
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