JP3180463U

JP3180463U - 昇降輸送型化学浴析出装置

Info

Publication number: JP3180463U
Application number: JP2012006137U
Authority: JP
Inventors: 游柏清; 陳傳宜
Original assignee: 亞智科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: US20130036971A1; TWM418398U; DE202012103006U1

Abstract

【課題】太陽電池を製作する十分な時間をかけて薄膜析出プロセスを進め、薄膜の厚さの均一性を高めた昇降輸送型化学浴析出装置を提供する。
【解決手段】昇降輸送型化学浴析出装置１は、輸送ユニット３および浴槽５を少なくとも含む。輸送ユニット３は薬液ケース７を移動させるのに用いられ、輸送ユニット３は少なくとも複数の輸送ローラー３１からなり、輸送ローラー３１は水平方向に配列して設置され、薬液ケース７は少なくとも１つの基板７１と薬液蓋７３を密合して組み合わせる。薬液蓋７３は前記基板７１の上方を覆い、基板７１は上表面７１１を有する。薬液蓋７３には薬液注入口７３１および薬液排出口７３３を少なくとも設け、薬液注入口７３１から薬液２が薬液ケース７に注入され、薬液２は基板７１の上表面７１１上を覆蓋する。薬液排出口７３３は薬液２を薬液ケース７から排出する。
【選択図】図２

Description

本考案は化学浴析出装置に関するものであって、特に、薬液ケースを昇降および往復移動させる方式を利用し、薬液を均等に散布して基板上をまんべんなく覆い、基板上に形成される薄膜の厚さをより一貫して均一なものにできる化学浴析出装置に関するものである。

今日の電子工業の急速な発展により、多くの電子製品において物理的析出技術あるいは化学的析出技術の応用が必要とされている。また、世界は石油エネルギーの枯渇、コスト高騰および環境保護問題などに直面し、太陽エネルギーや水素エネルギー燃料電池の需要は日に日に増している。
太陽電池の製造には、基材上に様々な析出層（薄膜）を構成しないとその機能を有効に発揮できないので、析出プロセスは電子産業および生活産業において極めて重要な鍵となる技術であると見なされている。

公知の化学浴析出（ＣｈｅｍｉｃａｌＢａｔｈＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＢＤ）プロセスおよびその装置も析出技術の一つであり、表面に予め処理が施された基材（例えば、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、アモルファスシリコン基板等）を化学薬液中に一定時間持続的に浸漬し、この基材表面に半導体薄膜を形成するものがある。
公知の化学浴析出装置は、基材を化学薬液の中に浸すものであるため、この基材の両面に膜が形成されてしまうが、基材で実際に用いられるのは片面だけであり、余分な部分により資源が無駄になり、製造コストの増加を招く。

図１は公知技術の化学浴析出装置を示す図である。化学浴析出装置は輸送ユニット２０および溶液槽３０を含み、輸送ユニット２０は薬液ケース４０を移動するのに用いられ、輸送ユニット２０は複数の輸送ローラー２０１からなり、この薬液ケース４０は基板４０１および薬液蓋４０３が密合した状態で組み立てられたものであり、薬液ケース４０に基板４０１上を覆蓋する薬液５０を注入する。このような基板４０１は片面のみ薬液５０で覆蓋される。

溶液槽３０の内部には溶液３０１を収容し、溶液３０１は液面３０１１を有し、輸送ローラー２０１はこの溶液３０１の液面３０１１の下に設置され、輸送ローラー２０１が薬液ケースを移動させるとき、薬液ケース４０は部分的に溶液３０１中に浸漬する。薬液ケース４０内の薬液５０は移動過程で溶液３０１の加熱作用を受けるので、薬液５０の化学析出作用が促される。

公知技術の欠点は、薄膜析出の厚さの不均一という問題にある。その原因は、薬液を薬液ケースに注入する際、薬液が基板上で均等に分散されず、基板上部の各所全てを薬液で覆蓋したい場合、薬液量をさらに増やす必要がある。しかし、薬液量の増加は基板を変形させ破損を招く恐れがあるため、薬液量を増やさない状況で、薬液を基板上に均等に散布することで、薄膜の厚さの均一性を高められる化学浴析出装置を提供する必要がある。

本考案の主な目的は、薬液ケースを昇降および往復移動させる方式により、薬液が基板上を均等に覆蓋するようにし、適当な反応条件のもと、薄膜の厚さの均一性が大幅に高められる昇降輸送型化学浴析出装置を提供することである。

本考案のもう１つの目的は、保温材および循環加熱システムの保温および温度制御メカニズムを利用し、安定した化学反応温度および反応環境を提供することにより、薄膜析出プロセスを進めるのに役立つ昇降輸送型化学浴析出装置を提供することである。

上述の目的を達成するため、本考案の具体的技術手段は、輸送ユニットおよび浴槽を含み、輸送ユニットは薬液ケースを受け取るとともに移動させるのに用いられ、前記薬液ケースは、少なくとも基板と薬液蓋が密合した状態で組み立てられたものである。
前記基板は上表面を有し、前記薬液ケースには前記基板上部を覆蓋できる薬液を注入し、前記輸送ユニットは複数の輸送ローラーからなり、前記浴槽内には溶液を収容し、前記溶液は液面を有し、前記輸送ローラーは前記浴槽の内部に設置される。
本考案の特徴は、前記輸送ローラーにより昇降および前後往復移動を行うことが可能であり、このような輸送ローラーの上にある前記薬液ケースが、前記溶液の内部まで降下するとともに前後往復移動することにより、前記薬液が前記基板の前記上表面の各所に均等に散布され、前記薄膜が前記上表面上で全面的かつ均等に成長する。

薬液ケースを溶液中に浸漬して前後に往復移動させる技術手段により、薬液が交互に行き来して均等に基板上の各所に流れるようにすることで、公知技術の欠点を解決し、薄膜析出の均一性を高めることができる。

公知技術の化学浴析出装置を示す図。本考案の昇降輸送型化学浴析出装置の薬液ケース移動を示す図。本考案の昇降輸送型化学浴析出装置の昇降機構を示す図。本考案の薬液ケースが輸送ユニットの降下により溶液中に入った状態を示す図。本考案の輸送ローラーにより薬液ケースを往復移動させている状態を示す図。本考案の昇降輸送型化学浴析出装置の循環加熱システムを示す図。

当該技術分野を熟知した者が本明細書にもとづき本考案を実施できるよう、以下に図と符号を合わせて本考案の実施方式について詳細に説明する。

図２は、本考案の昇降輸送型化学浴析出装置の薬液ケース移動を示す図である。本考案の化学浴析出装置１は太陽電池を製作する基板上に少なくとも１層の薄膜を析出させるのに主に用いられるものであり、昇降および往復式の基板移動方式を利用し、薬液を交互に行き来させ均等に基板上の各所に散布し、薄膜が全面的かつ均一に基板上で成長するようにし、薄膜の厚さの均一性を高めるものである。

図２によれば、昇降輸送型化学浴析出装置１は、輸送ユニット３および浴槽５を少なくとも含む。輸送ユニット３は薬液ケース７を移動させるのに用いられ、輸送ユニット３は少なくとも複数の輸送ローラー３１からなり、輸送ローラー３１は水平方向に配列して設置され、薬液ケース７は少なくとも１つの基板７１と薬液蓋７３を密合して組み合わせたものである。
ここで留意すべきは、図中には、本考案の内容説明をしやすいように本考案の特徴と関係する構成要素を示したに過ぎず、その他周知の構成要素は図示されていない。薬液蓋７３は多くの構成要素を実際に含んでいるが、以下の説明に影響しない。

薬液蓋７３は前記基板７１の上方を覆い、基板７１は上表面７１１を有する。薬液蓋７３には薬液注入口７３１および薬液排出口７３３を少なくとも設け、薬液注入口７３１から薬液２が薬液ケース７に注入され、薬液２は基板７１の上表面７１１上を覆蓋する。
薬液排出口７３３は薬液２を薬液ケース７から排出する出口である。ここで留意すべきは、上述の本考案の薬液ケース７は説明を容易にするために用いられた実例に過ぎず、本考案の範囲を限定するものではない。すなわち、基板と密合固定されてなる構造体は全て本考案の範囲内に含まれる。

浴槽５は、密閉された槽体であってもよく、溶液を収容する。この溶液はここでは、室温よりも高い溶液５１であるが、プロセスの必要に応じて室温より低い溶液５１に置き換えることもできる。輸送ローラー３１は浴槽５の内部に設置されるものであり、好ましくは、輸送ローラー３１が液面５１１の上に設置されてもよいし、液面５１１の下に設置されてもよい。
浴槽５は内壁面５１３および外壁面５１５を有し、内壁面５１３および外壁面５１５の間には保温材８をさらに設置して浴槽５内部の溶液５１の温度が過度に変化するのを防止する。また、内壁面５１３および外壁面５１５の間に加温器または冷却器（図中未表示）を設置して浴槽の温度を調節することもできる。

図３Ａは本考案の昇降輸送型化学浴析出装置の昇降機構を示す図であり、図３Ｂは本考案の薬液ケースが輸送ユニットの降下により溶液中に入った状態を示す図である。
輸送ユニット３は垂直昇降を行うことができ、薬液ケース７は下降したり溶液５１から離れたりする。輸送ユニット３により薬液ケース７を下降させ溶液５１に入れるとき、薬液注入口７３１および薬液排出口７３３の高さが液面５１１よりも低くならないようにし、溶液５１が薬液ケース７の中に流入するのを防止する。
ただし、薬液ケース７の薬液注入口７３１と薬液排出口７３３を溶液５１の液面５１１の高さより高くするのは、薬液２が実際に基板７１と反応する反応物を含有するが、浴槽５の溶液５１は実際に析出反応に関わってはいないからである。つまり、溶液５１は化学反応を促す触媒にすぎない。

図３Ａと図２をあわせて参照されたい。薬液ケース７が溶液５１に位置するとき、薬液２と溶液５１の間は基板７１のみで隔てられている。このため、基板７１の上の薬液２は基板７１の下の溶液５１の熱エネルギーを直接受けて安定的な化学的薄膜析出反応が起こる。

輸送ユニット３の下方には昇降機構４が設置され、輸送ユニット３の上昇または下降は昇降機構４により制御される。昇降機構４は垂直昇降または斜め方向の昇降のうち少なくとも一方を行うことができ、昇降機構４が降下したとき、輸送ローラー３１の上の基板７１は少なくとも溶液５１に浸漬される。

通常輸送ローラー３１は対応する２つの支持体３３の間に設置される。昇降機構４はモーター４１および少なくとも２つのボールねじ４３を少なくとも備え、少なくとも２つのボールねじ４３は２つの支持体３３の底部にそれぞれ設置され、支持体３３は平状状態で支えられる。
留意すべきは、本考案の内容説明をしやすいように本考案の特徴と関係する構成要素を示したに過ぎず、その他周知の構成要素は図示されていない。昇降機構４はまだ多くの構成要素を実際に含んでいるが、以下の説明に影響しない。

モーター４１は駆動に同期して少なくとも２つのボールネジ４３を上昇または下降させるのに用いられ、２つの支持体３３も線的に上昇または下降する。２つの支持体３３が上昇または下降するとき、輸送ローラー３１および薬液ケース７も２つの支持体３３に伴って上昇または下降する。これにより薬液ケース７が下降する、または溶液から離れるという目的が達成される。
留意すべきは、上述のモーターおよびボールねじを利用して薬液ケースを昇降させる機構は、説明を容易にするために用いられた実例に過ぎず、本考案の範囲を限定するものではない。すなわち、輸送ユニットに伴って薬液ケースを昇降させる機構は全て本考案の範囲内に含まれる。

図４は本考案の輸送ローラーにより薬液ケースを往復移動している状態を示す図である。図２とあわせて参照されたい。薬液２を基板７１の上表面７１１上に均等に散布するために、輸送ローラー３１は正・逆転を交互に行い薬液ケース７を前後に往復移動させる。
好ましい方式では、輸送ローラー３１と薬液ケース７を共に下降させ溶液５１中に入れたとき、薬液ケース７を前後往復移動させる。こうして薬液２が交互に行き来しながら基板７１上表面７１１の各所に行き渡り、とりわけ上表面７１１の周縁も完全に薬液２に浸漬できる。これにより、基板７１周縁とその中心の薄膜の厚さの差異を大幅に低減できる。

ここから、基板７１の上表面７１１の各所は全て薬液２により完全に覆蓋されることがわかる。このようにして、上表面７１１の各所全てにおいて薄膜析出のための適当な反応時間を有することができ、最後に析出する基板７１上の薄膜の厚さも均一になり、後続プロセスの処理が容易になる。

図５は考案の昇降輸送型化学浴析出装置の循環加熱システムを示す図である。本考案の昇降輸送型化学浴析出装置１は循環加熱システム１０をさらに含む。循環加熱システム１０は一時貯液層１０１、ブースターポンプ１０３および加熱器１０５をさらに備え、一時貯液槽１０１と浴槽５の間は少なくとも１つの回収管路１０７で接続する。また、一時貯液槽１０１とブースターポンプ１０３の間、およびブースターポンプ１０３と加熱器１０５の間は全て管路１１１で接続する。加熱器１０５と浴槽５の間は少なくとも１つの配送管路１０９で接続する。回収管路１０７の一端は溶液５１の中に位置する必要があり、配送管路１０９の一端は溶液５１の中または溶液５１の上のうち少なくとも一方に位置することができる。

上述の配置によれば、浴槽５中の溶液５１は一時貯液槽１０１の中に流れ込み、一時貯液槽１０１中の溶液５１は管路１１１を経由してブースターポンプ１０３および加熱器１０５を流れて通る。ブースターポンプ１０３は溶液５１を増圧輸送する機能を有し、加熱器１０５は加熱器１０５を流れて通る溶液５１を加熱するのに用いられる。ブースターポンプ１０３が溶液を輸送するとき、ブースターポンプ１０３によって送り出された強力な流体は加熱器１０５中に入り、加熱器１０５内の加熱された溶液５１は配送管路１０９に排出され浴槽５の中に戻る。

このことから、浴槽５中の溶液５１はまず循環加熱システム１０の一時貯液槽１０１に流入し、一時貯液槽１０１中の溶液５１はブースターポンプ１０３および加熱器１０５を通過し、加熱された溶液５１は配送管路１０９を経由して浴槽５に戻されることがわかる。このように浴槽５中は加熱された溶液５１を受け入れ、浴槽５の溶液５１の一定温度が保たれることで、安定した温度環境のもとで薬液２による化学的薄膜析出反応を進めることができる。

上述の記載は本考案の好ましい実施例の説明に過ぎず、本考案に対するいかなる形式上の制限をも企図するものではない。したがって、同じ考案の精神の下で加えられたいかなる潤色や変更も、本考案の保護されるべき範疇に含まれる。

１化学浴析出装置
２、５０薬液
３、２０輸送ユニット
３１、２０１輸送ローラー
３３支持体
４昇降機構
４１モーター
４３ボールねじ
３０浴槽
３０１溶液
５浴槽
５１溶液
５１１、３０１１液面
５１３内壁面
５１５外壁面
７、４０薬液ケース
７１、４０１基板
７３、４０３薬液蓋
７３１薬液注入口
７３３薬液排出口
７１１上表面
８保温材
１０循環加熱システム
１０１一時貯液槽
１０３ブースターポンプ
１０５加熱器
１０７回収管路
１０９配送管路
１１１管路

Claims

溶液を収容するのに用いられる浴槽と、
少なくとも複数の輸送ローラーからなり、前記浴槽中に設置されて薬液ケースを移動させるのに用いられ、前記輸送ローラーが正逆転を交互に行い、前記薬液ケースを往復移動させる輸送ユニットと、
前記輸送ユニットの下方に設置され、前記輸送ユニットを昇降移動させるのに用いられる昇降機構と、
を少なくとも含むことを特徴とする昇降輸送型化学浴析出装置。
前記昇降機構は、垂直昇降または斜め方向昇降のうちの少なくとも一方を行うことができることを特徴とする、請求項１に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
前記昇降機構が降下したとき、前記輸送ローラーの上の基板は少なくとも溶液に浸漬されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
前記浴槽は内壁面および外壁面を有し、前記内壁面および前記外壁面の間には保温材をさらに設置することを特徴とする、請求項１に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
前記浴槽は内壁面および外壁面を有し、前記内壁面および前記外壁面の間には、前記浴槽および前記溶液の温度を調節するのに用いられる加温器または冷却器をさらに設置することを特徴とする、請求項１に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
さらに循環加熱システムを備え、前記循環加熱システムは、少なくとも１つの一時貯液槽、ブースターポンプおよび加熱器を含み、前記一時貯液槽と前記浴槽の間は少なくとも１つの回収管路で接続され、前記一時貯液槽と前記ブースターポンプの間および前記ブースターポンプと前記加熱器の間はいずれも管路で接続され、前記加熱器と前記浴槽の間は少なくとも１つの配送管路で接続され、前記ブースターポンプは前記溶液を増圧輸送する機能を有し、前記加熱器は前記加熱器を通って流れる前記溶液を加熱するのに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
前記回収管路の一端は前記溶液液面の下に位置する必要があり、前記配送管路の一端は前記溶液の中または前記溶液の上のうちの少なくとも一方に位置することができることを特徴とする、請求項６に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。
前記輸送ユニットは２つの支持体を含み、前記輸送ローラーは対応する２つの支持体の間に設置され、前記２つの支持体の下方には昇降機構を設置し、前記昇降機構は１つのモーターおよび２つのボールねじを少なくとも含み、前記２つのボールネジは前記２つの支持体底部にそれぞれ設置され、前記モーターは、駆動時に少なくとも２つのボールねじを同時に上昇または下降させることで、前記２の支持体および前記輸送ローラーを同時に上昇または下降させるのに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の昇降輸送型化学浴析出装置。