JP3220506U

JP3220506U - 真空コーティング装置

Info

Publication number: JP3220506U
Application number: JP2018003752U
Authority: JP
Inventors: ビン・ヤン
Original assignee: Beijing Juntai Innovation Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Juntai Innovation Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: US20190112701A1; KR20190000965U; WO2019076141A1; EP3483301A1; CN207243986U

Abstract

【課題】基板における温度を計算し、ヒータの加熱パワーを制御する真空コーティング装置を提供する。
【解決手段】内部に基板４を収容するように配置される作業チャンバ１を含む真空コーティング装置である。作業チャンバ１内には、ヒータ５と、第一の温度センサ６と、一つ又は複数の第二の温度センサ７と、が設けられる。第一の温度センサ６は、ヒータ５の温度を測定するように配置される。第二の温度センサ７は、作業チャンバ１内の環境温度を測定するように配置される。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本考案は、２０１７年１０月１６日に中国特許庁へ提出された出願番号を２０１７２１３３１７５５．５とし、名称を「真空コーティング装置」とする中国実用新案登録出願の優先権を主張し、その全ての内容は引用をもって本考案に併せられる。

本考案は太陽電池製造分野に関し、特に真空コーティング装置に関する。

薄膜太陽電池の製造過程において、温度は重要なパラメータの一つである。薄膜太陽電池の製造装置には、物理的気相成長ＰＶＤ装置、銅インジウムガリウムセレン蒸着装置（ＣＩＧＳ装置）等の装置が含まれる。

本考案のある実施形態では、内部に基板を収容するように配置される作業チャンバを含む真空コーティング装置において、ヒータと、前記ヒータの温度を測定するように配置される第一の温度センサと、前記作業チャンバ内の環境温度を測定するように配置される一つ又は複数の第二の温度センサと、が前記作業チャンバ内に設けられる真空コーティング装置を提供する。

ある実施形態において、前記ヒータは前記作業チャンバの頂部に設けられ、一つ又は複数の前記第二の温度センサは、前記作業チャンバの底部に設けられる。

ある実施形態において、前記ヒータは前記作業チャンバの頂部に設けられ、一つ又は複数の前記第二の温度センサは、前記作業チャンバの側壁に設けられる。

ある実施形態において、前記作業チャンバの頂部に開口が設けられる前記真空コーティング装置は、前記開口を塞ぐように配置されるトップカバーをさらに含み、前記ヒータは、前記トップカバーにおける、前記作業チャンバ内部に隣接する一側上に設けられ、前記第一の温度センサは、前記作業チャンバの頂部に設けられる。

ある実施形態において、前記ヒータはヒータ線である。

ある実施形態において、前記真空コーティング装置は温度コントローラをさらに含み、前記温度コントローラは、前記第一の温度センサの第一の計測値と前記少なくとも一つの第二の温度センサの第二の計測値を受信し、前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記基板における温度を計算し、算出された前記基板における温度に基づき、前記ヒータの加熱パワーの調整を制御するための指令を生成するように配置される。

ある実施形態において、前記温度コントローラは、前記第一の計測値と前記第二の計測値、及び既存の前記作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板における温度を計算するか、前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルを構築して、前記熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板における温度を計算するようにさらに配置される。

ある実施形態において、前記温度コントローラは、前記基板における温度が所定のプロセス温度範囲内にあるかを判断し、前記基板における温度が前記プロセス温度範囲内にないという判断結果の場合、前記基板における温度が前記プロセス温度範囲内に位置するようになるまで、前記ヒータの加熱パワーを調整する指令を生成するようにさらに配置される。

ある実施形態において、前記第一の温度センサと/又は前記少なくとも一つの第二の温度センサは熱電対である。

ある実施形態において、前記真空コーティング装置は、前記トップカバーと前記開口との間の隙間を密封するとともに、前記トップカバーを固定するように配置されるガスケットをさらに含む。

ある実施形態において、前記作業チャンバには、加熱チャンバ、プロセスチャンバ、冷却チャンバが含まれる。

ある実施形態において、前記第一の温度センサと前記作業チャンバの底部との間に設定距離を有する。

ある実施形態において、前記作業チャンバには、シート搬入チャンバとシート搬出チャンバがさらに含まれる。

ある実施形態において、前記ヒータ線が前記トップカバー上に溶接される。

ある実施形態において、前記第二の温度センサが前記作業チャンバの底部に溶接される。

ある実施形態において、前記第一の温度センサが前記ヒータ上に巻き付け固定される。

ある実施形態において、前記作業チャンバの底部に取付孔が設けられ、前記作業チャンバの底部に設けられる前記第二の温度センサが前記取付孔の中に固定される。

ある実施形態において、前記第二の温度センサは、ボルトにより前記取付孔の中に固定される。

ここで説明する図面は、本考案をさらに理解するために提供されるものであって、本考案の一部を構成する。本考案の例示的な実施形態及びその説明は本考案を説明するためのものであり、本考案を限定するものではない。
本考案のある実施形態による、真空コーティング装置の概念図である。本考案のある実施形態による、もう一つの真空コーティング装置の概念図である。図1における局部Ａの拡大図である。本考案のある実施形態による、作業チャンバの構造概念図である。

以下では本考案の実施形態を詳細に説明する。前記実施形態の例を図面において示し、図面では同一又は類似の符号で、同一又は類似の部品又は同一又は類似の機能を有する部品を始終表す。以下にて図面を参考にして説明する実施形態は例示的なものであり、本考案を説明することだけに用いられ、本考案を制限するものと解釈することはできない。

本考案のある実施形態では真空コーティング装置を提供し、図１に示すように、内部に基板４を収容するように配置される作業チャンバ１を含む。前記作業チャンバ１内には、ヒータ５と、前記ヒータの温度を測定するように配置される第一の温度センサ６と、前記作業チャンバ１内の環境温度を測定するように配置される一つ又は複数の第二の温度センサ７と、が設けられる。

チャンバ壁の温度は変化するため、チャンバのメンテナンス、部品の交換、又は長時間の加工工程後に、作業チャンバ１の環境温度はいずれも変化し、これにより基板が位置する箇所の温度が変化することになる。この問題に対し、本考案の実施形態では、第一の温度センサ６と第二の温度センサ７のフィードバックにより、後続で環境温度を補正しやすくすることで、基板４における温度を一定に保ち、優れた加工結果を保証する。第二の温度センサ７は複数提供することが可能である。第二の温度センサ７の具体的な設置位置は限定しなくてよく、当業者が必要に応じて設置することができる。

薄膜加工装置による基板の加熱は、主にヒータとチャンバの放射加熱及び空気の伝導加熱によって行われる。そして、加工装置は高真空状態にあり、空気伝導加熱の影響は小さい。従って、基板の温度は主に頂部のヒータとチャンバ底部の放射を起源とするものである。第一の温度センサ６がヒータの温度を測定して得て、第二の温度センサ７が作業チャンバの内部空間における特定点の温度を測定して得ることで、作業チャンバ１内の環境温度を測定し、特定点とは、第二の温度センサ７の所在位置を指し、第二の温度センサ７と第一の温度センサ６間の距離は既知である。複数の第二の温度センサ７の場合、複数の第二の温度センサ７がそれぞれ測定する特定点の温度から、作業チャンバ１内の環境温度を確定し、例えば、平均を求めるか、又は最高点と最低点の温度を除去した後に平均を求める等の方法により、作業チャンバ１内の環境温度を得る。

加熱シミュレーション又はテスト測定することで、測定されたヒータの温度と特定点の温度に基づき基板４における空間温度を確定できる。従って、チャンバ環境が変化する場合、第一の温度センサ６と第二の温度センサ７のフィードバックにより、温度制御過程を補正することで、基板４における温度を一定に保ち、優れた加工結果を保証できる。

ある実施形態において、前記第一の温度センサ６の第一の計測値と第二の温度センサ７の第二の計測値に基づき前記作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルを構築することができ、前記熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板における温度を計算する。よって、前記第二の温度センサ７の設置位置は、熱界シミュレーションモデルをよりよく構築するための一助となる要求に従って最適化することができる。複数の第二の温度センサ７の場合には、複数の第二の温度センサ７のそれぞれによって測定された第二の計測値と第一の温度センサ６の第一の計測値に基づき、作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルを構築する。例えば、複数の第二の温度センサ７のそれぞれによって測定された第二の計測値に応じて、作業チャンバ１内の環境温度を確定する。作業チャンバ１内の環境温度と第一の温度センサ６の第一の計測値に基づいて、作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルを構築する。

本考案のある実施形態において、第二の温度センサ７は、前記作業チャンバ１における、第一の温度センサ６から離れた内壁上に設けられる。例えば、ヒータが前記作業チャンバの頂部に設けられる時、第二の温度センサ７は前記作業チャンバ１の底部又は側壁に設けられる。

本考案のある実施形態において、図１に示すように、該真空コーティング装置は作業チャンバ１を含み、作業チャンバ１の内部は、基板４を収容するためのものである。該作業チャンバ１の頂部には開口９が設けられ、上記開口９はトップカバー２で塞がれている。前記ヒータ５は、前記トップカバー２における、前記作業チャンバ１内部に隣接する一側上に設けられ、前記第一の温度センサ６は、前記作業チャンバ１の頂部に設けられ、前記少なくとも一つの第二の温度センサ７における一つが前記作業チャンバ１の底部に設けられる。本考案の実施形態において、開口９とトップカバー２は、ヒータ５の設置及び交換を容易にするために設けられている。そして、ヒータが取り付けられるトップカバー２には、特殊な耐熱材を選択することができる。

基板４は作業チャンバ１の一側から作業チャンバに搬入され、作業チャンバ１の他方側から搬出される。ある実施形態において、図２に示すように、作業チャンバ１は、加熱チャンバ１１、プロセスチャンバ１２、冷却チャンバ１３を含み、加熱チャンバ１１、プロセスチャンバ１２、冷却チャンバ１３は共に基板のコーティング加工を完成することに用いられる。ある実施形態において、該真空コーティング装置は、シート搬入チャンバ１４とシート搬出チャンバ１５をさらに含む。図２に示す矢印は基板４の進行方向を指す。ある実施形態において、ヒータ５、第一の温度センサ６と第二の温度センサ７は、プロセスチャンバ内に設けられる。

ある実施形態において、ヒータ５はヒータ線５である。

ある実施形態において、ヒータ線５は、トップカバー２上に溶接される。もう一つの実施形態において、該ヒータ線５は、他の方法でトップカバー２上に固定される。

第一の温度センサ６は、ヒータ線５の温度を測定するように配置される。ある実施形態において、該第一の温度センサ６の一端部が、トップカバー２を貫通し、他端部が、ヒータ線５とトップカバー２との間に位置する。もう一つの実施形態において、第一の温度センサ６の取り付けを容易にし、取り付け加工の難易度と取り付けコストを低減するために、第一の温度センサ６をヒータ線５上に巻き付ける。

第二の温度センサ７は、作業チャンバ１内の環境温度を測定するように配置される。ある実施形態において、第二の温度センサ７は、作業チャンバ１の底部に溶接固定される。もう一つの実施形態において、第二の温度センサ７は、他の方法で固定される。ある実施形態において、図３に示すように、作業チャンバ１の底部に取付孔１０が設けられ、作業チャンバの底部に設けられる第二の温度センサ７が取付孔１０の中に固定される。例えば、第二の温度センサ７は、ボルト７１により取付孔１０の中に固定される。

ある実施形態において、第一の温度センサ６と第二の温度センサ７はいずれも熱電対を採用する。当然ながら、他の装置を採用して温度の採集を実現することもできる。

ある実施形態において、図４に示すように、真空コーティング装置は温度コントローラ８をさらに含み、前記温度コントローラ８は、前記第一の温度センサ６の第一の計測値と前記少なくとも一つの第二の温度センサ７の第二の計測値を受信し、前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記基板４における温度を計算し、算出された前記基板４における温度に基づき、前記ヒータ５の加熱パワーの調整を制御するための指令を生成するように配置される。

ある実施形態において、前記温度コントローラ８は、前記第一の計測値と前記第二の計測値、及び既存の前記作業チャンバ１内の熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板４における温度を計算するか、或いは、前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記熱界シミュレーションモデルを構築してから、前記熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板４における温度を計算するようにさらに配置される。

本考案の実施形態が提供する真空コーティング装置は稼動時に、第一の温度センサ６がヒータ線５の温度を検知し、第二の温度センサ７が作業チャンバ１内の環境温度を検知する。これで、作業チャンバ１の環境温度が変化した時、第一の温度センサ６が測定した温度T１と第二の温度センサ７が測定した温度Ｔ２を用いて熱界シミュレーションモデルを構築するか、或いは、第一の温度センサ６が測定した温度T１と第二の温度センサ７を用いて、予め格納した既存データと組み合わせて熱界シミュレーションモデルを構築してから、前記熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板４における温度を計算する。熱界シミュレーションモデルを構築する時に使用する既存データは必ず必要なものではないが、より精確な温度制御を実現するために、これらの既存データには、例えば、作業チャンバ１の内部構造情報及び内部構造の放射特性情報が含まれ、前の加工過程で測定して得られた温度データをさらに含んでよいが、これに限定されない。つまり、一般的に初回の加熱シミュレーション実験を行う時、熱界シミュレーションモデルに対応する温度データベースを構築するために、大量のデータを取得し入力する必要がある。その後に測定して得られた温度は、該温度データベースから結果を呼び出すだけでよく、シミュレーション実験を再度行う必要がない。

ある実施形態において、上記熱界シミュレーションモデルは、作業チャンバ１の３Ｄ熱界シミュレーションモデルである。３Ｄ熱界シミュレーションモデルは、実際の装置の機械３Ｄ図面に基づき構築され、Ｔ１とＴ２はシミュレーションモデルの一組として入力されシミュレーション計算を行う。

ある実施形態において、前記温度コントローラ８は、前記基板４における温度が所定のプロセス温度範囲内にあるかを判断し、前記基板４における温度が前記プロセス温度範囲内にないという判断結果の場合、前記基板４における温度が前記プロセス温度範囲内に位置するようになるまで、前記ヒータ（ヒータ線５）の加熱パワーを調整する指令を生成するように配置される。

温度コントローラ８は、基板における温度Ｔ３を得た後、該温度Ｔ３をプロセス温度範囲の端点値と比較し、温度T３がプロセス温度範囲内にない場合、ヒータ線の加熱パワーを調整する。基板における温度T３がプロセス温度範囲内に位置するようになるまで、上記比較と調整ステップを繰り返す。これで、温度測定の精確性を向上させ、加工品質が改善される。プロセス温度範囲は、加工技術者が設定した加工パラメータにおける温度範囲であり、操作インターフェースを介して、温度コントローラ８、又は、温度コントローラ８と通信可能に接続されたホストに入力される。

トップカバー２と開口との間の密封性をできるだけ保証するために、ある実施形態において、真空コーティング装置は、トップカバー２と開口との間に設けられたガスケット３をさらに含み、ガスケット３は、トップカバー２と開口との間の隙間を密封し、トップカバー２を固定するように配置される。

ある実施形態において、図１に示すように、作業チャンバ１のサイズと温度テストの需要に応じて、第一の温度センサ６と作業チャンバ１の底部に設定距離を有する。第一の温度センサ６と作業チャンバ１の底部との距離は一定で、第一の温度センサ６が作業チャンバ１内で形成する熱界が変わらないことを保証し、即ち、対応する温度データベースは有効である。この距離を調整した場合、温度シミュレーションをやり直す必要があり、データベースが再構築される。

ある実施形態において、ヒータ線５を基板４の走行方向に沿って伸びるように設けることにより、より大きい面積で、均等に基板４を加熱する。温度テストの均一性を実現するために、ある実施形態において、複数の第二の温度センサ７を提供することができ、複数の第二の温度センサは、作業チャンバ１の底部に均等に分布させることができる。

本考案の実施形態の構造、特徴及び効果を、以上の図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明した。以上の実施の形態は、本考案の実施の形態に過ぎず、本考案は図面に示されたものに実施範囲が限定されるのではない。本考案の構想に沿って行った変更、又は同等な変化の均等な実施形態は、明細書と図面に含まれる思想を逸脱しない限り、全て本考案の保護範囲内に含まれるものとする。

Claims

内部に基板を収容するように配置される作業チャンバを含む真空コーティング装置において、
前記作業チャンバ内に、
ヒータと、
前記ヒータの温度を測定するように配置される第一の温度センサと、
前記作業チャンバ内の環境温度を測定するように配置される一つ又は複数の第二の温度センサと、が設けられる
真空コーティング装置。
前記ヒータは前記作業チャンバの頂部に設けられ、
一つ又は複数の前記第二の温度センサは、前記作業チャンバの底部に設けられる
請求項１に記載の真空コーティング装置。
前記ヒータは前記作業チャンバの頂部に設けられ、
一つ又は複数の前記第二の温度センサは、前記作業チャンバの側壁に設けられる
請求項１に記載の真空コーティング装置。
前記作業チャンバの頂部に開口が設けられる前記真空コーティング装置は、前記開口を塞ぐように配置されるトップカバーをさらに含み、
前記ヒータは、前記トップカバーにおける、前記作業チャンバ内部に隣接する一側上に設けられ、
前記第一の温度センサは、前記作業チャンバの頂部に設けられる
請求項１又は２に記載の真空コーティング装置。
前記ヒータはヒータ線である
請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空コーティング装置。
前記第一の温度センサの第一の計測値と前記第二の温度センサの第二の計測値を受信し、前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記基板における温度を計算し、算出された前記基板における温度に基づき、前記ヒータの加熱パワーの調整を制御するための指令を生成するように配置される温度コントローラをさらに含む
請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空コーティング装置。
前記温度コントローラは、前記第一の計測値と前記第二の計測値、及び既存の前記作業チャンバ内の熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板における温度を計算するか、
前記第一の計測値と前記第二の計測値に基づき前記熱界シミュレーションモデルを構築してから、前記熱界シミュレーションモデルに基づき前記基板における温度を計算するようにさらに配置される
請求項６に記載の真空コーティング装置。
前記温度コントローラは、前記基板における温度が所定のプロセス温度範囲内にあるかを判断し、前記基板における温度が前記プロセス温度範囲内にないという判断結果の場合、前記基板における温度が前記プロセス温度範囲内に位置するようになるまで、前記ヒータの加熱パワーを調整する指令を生成するようにさらに配置される
請求項６又は７に記載の真空コーティング装置。
前記第一の温度センサと/又は前記第二の温度センサは熱電対である
請求項５に記載の真空コーティング装置。
前記真空コーティング装置は、前記トップカバーと前記開口との間の隙間を密封するとともに、前記トップカバーを固定するように配置されるガスケットをさらに含む
請求項５に記載の真空コーティング装置。
前記第一の温度センサと前記作業チャンバの底部との間に設定距離を有する
請求項５に記載の真空コーティング装置。
前記ヒータ線が前記トップカバー上に溶接される
請求項５に記載の真空コーティング装置。
前記第二の温度センサが前記作業チャンバの底部に溶接される
請求項２に記載の真空コーティング装置。
前記第一の温度センサが前記ヒータ上に巻き付け固定される
請求項５に記載の真空コーティング装置。
前記作業チャンバの底部に取付孔が設けられ、前記作業チャンバの底部に設けられる前記第二の温度センサが前記取付孔の中に固定される
請求項１又は２に記載の真空コーティング装置。
前記第二の温度センサは、ボルトにより前記取付孔の中に固定される
請求項１５に記載の真空コーティング装置。