KR101445688B1 - Heat treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 열처리 장치는 챔버를 형성하는 본체의 외면이 가열 또는 냉각되므로, 본체의 온도가 소정 이하로 하강되어 본체의 내면에 공정 가스가 응착되는 것이 방지되고, 본체가 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것이 방지되는 효과가 있다.A heat treatment apparatus is disclosed. Since the outer surface of the main body forming the chamber is heated or cooled, the temperature of the main body is lowered to a predetermined level or less so that the process gas is prevented from adhering to the inner surface of the main body, Is prevented.
Description
본 발명은 내부에 챔버가 형성된 본체를 가열 및 냉각할 수 있는 열처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment apparatus capable of heating and cooling a body in which a chamber is formed.
오늘날, 고갈되어 가는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해, 고갈될 염려가 없을 뿐만 아니라 친환경적인 태양에너지를 활용하는 태양전지(Solar Cell)에 관한 연구 개발이 활발히 진행 중이다.Today, in order to reduce dependence on depleted fossil fuels, research and development on solar cells utilizing environmentally friendly solar energy as well as exhaustion of concern are underway.
이러한 연구 개발의 일환으로, 태양광의 흡수율이 높고, 태양광 또는 방사선에 대한 열화 현상이 적으며, 박막화가 가능하고, 제작상 재료비를 절감할 수 있는 CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}층이 형성된 박막형 태양전지가 개발되었다.As a part of this research and development, CIGS {Cu (In 1-x Ga x ) Se (Ce)), which has high absorption rate of sunlight, less deterioration of sunlight or radiation, 2 } layer formed on the surface of the substrate.
박막형 태양전지는 유리 등의 기판, 기판 상에 형성된 금속층으로 이루어진 (+)극인 전극층, 전극층 상에 형성되며 광을 흡수하는 p형의 CIGS층, CIGS층 상에 형성된 n형의 버퍼층 및 버퍼층 상에 형성된 (-)극인 투명 전극층을 포함하는 다층 적층 구조이다.The thin film solar cell includes a substrate such as a glass substrate, a (+) electrode layer formed of a metal layer formed on the substrate, a p-type CIGS layer formed on the electrode layer and absorbing light, an n-type buffer layer formed on the CIGS layer, Layered structure including a transparent electrode layer having a negative (-) polarity.
박막형 태양전지의 CIGS층을 형성하는 방법은, 기판에 형성된 전극층 상에 구리, 인듐, 갈륨의 원소를 적정 비율로 진공 스퍼터링하여 전구체막을 형성하는 전구체막 형성 공정과, 이와 같이 증착된 전구체막에 셀렌화 수소(H2Se) 기체를 흘려주면서 기판에 온도를 가하게 되는 셀렌화(selenization) 공정을 거친다. 이러한 일련의 공정에 따라, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 원소가 적정 조성 비율을 갖는 CIGS{Cu(In1 - xGax)Se2}층을 형성할 수 있게 된다.A method for forming a CIGS layer of a thin film solar cell includes a precursor film forming step of forming a precursor film by vacuum sputtering an element of copper, indium and gallium at an appropriate ratio on an electrode layer formed on a substrate, And a selenization process is performed in which hydrogen (H 2 Se) gas is flowed and a temperature is applied to the substrate. Cu (Cu), indium (In), gallium (Ga) and selenium (Se) elements are formed in accordance with such a series of steps to form a CIGS {Cu (In 1 - x Ga x ) Se 2 } .
이러한 셀렌화 공정은 전구체막이 형성된 기판을 밀폐된 챔버에 로딩시키고, 챔버를 불활성가스로 치환한 다음, 챔버에 처리가스인 셀렌화 수소(H2Se)을 도입한 후, 챔버를 일정 온도로 승온시켜 일정 시간 유지함으로써 셀렌화된 CIGS층을 형성하는 공정이다.In this selenization process, the substrate on which the precursor film is formed is loaded into a closed chamber, the chamber is replaced with an inert gas, hydrogen selenide (H 2 Se) as a process gas is introduced into the chamber, For a predetermined time to form a selenized CIGS layer.
CIGS층을 형성하기 위한 종래의 열처리 장치는 내부에 챔버가 형성된 본체를 쿼츠나 세라믹으로 제조하므로, 원가가 상승하는 단점이 있었다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 금속재로 본체를 형성하기 위한 연구개발이 진행 중이나, 금속재로 본체를 형성하는 경우 본체의 온도가 소정 이하로 하강하여 본체의 내면에 공정 가스가 응착되거나, 본체의 온도가 소정 이상으로 상승하여 본체가 열에 의하여 부식되는 단점이 있었다.The conventional heat treatment apparatus for forming the CIGS layer has a disadvantage in that the cost increases because the body having the chamber formed therein is made of quartz or ceramics. In order to solve such a problem, research and development for forming a main body made of a metal material is under way. However, when the main body is formed of a metal material, the temperature of the main body is lowered to a predetermined level or lower, And the main body is corroded by heat.
열처리 장치와 관련된 선행기술은 한국등록특허공보 제1097718호 등에 개시되어 있다.The prior art related to the heat treatment apparatus is disclosed in Korean Patent Registration No. 1097718 and the like.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 챔버를 형성하는 본체의 내면에 공정 가스가 응착되거나, 본체가 열에 의하여 부식되는 것을 방지할 수 있는 열처리 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a heat processing apparatus and a method of manufacturing the same, which can prevent a process gas from adhering to the inner surface of a body forming the chamber, .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 열처리 장치는, 내부에 기판이 처리되는 공간인 챔버가 형성되고 전면에는 출입구가 형성된 본체; 상기 본체의 전면에 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어; 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터; 및 상기 본체의 외면에 설치되어 상기 본체를 가열 또는 냉각하는 가열/냉각 유닛을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thermal processing apparatus comprising: a body having a chamber formed therein for processing a substrate therein; A door installed on a front surface of the main body and opening / closing the door; A heater installed inside the body to heat the substrate; And a heating / cooling unit installed on an outer surface of the main body to heat or cool the main body.
본 발명에 따른 열처리 장치는 챔버를 형성하는 본체의 외면이 가열 또는 냉각되므로, 본체의 온도가 소정 이하로 하강되어 본체의 내면에 공정 가스가 응착되는 것이 방지되고, 본체가 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것이 방지되는 효과가 있다.Since the outer surface of the main body forming the chamber is heated or cooled, the temperature of the main body is lowered to a predetermined level or less so that the process gas is prevented from adhering to the inner surface of the main body, Is prevented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 내부본체의 측단면도.
도 3은 도 2에 도시된 가열/냉각 유닛의 분해 사시도.1 is a perspective view of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a side cross-sectional view of the inner body shown in Fig.
3 is an exploded perspective view of the heating / cooling unit shown in Fig.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that illustrate specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are mutually exclusive, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, specific structures, and features described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. The length, area, thickness, and shape of the embodiments shown in the drawings may be exaggerated for convenience.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치를 설명함에 있어서, CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}층 형성장치를 예로 들어 설명한다.In the following description of the heat treatment system according to an embodiment of the present invention will be described, for CIGS {Cu (In1-xGax) Se 2} layer forming apparatus as an example.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 내부본체의 측단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view of the inner body shown in FIG. 1. FIG.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 열처리 장치는 외관을 형성하는 본체(110)를 포함한다. 본체(110)의 내부에는 유리 등의 기판이 로딩되어 처리되는 공간인 챔버(110a)가 형성되고, 전면에는 기판이 출입하는 출입구(110b)가 형성된다.As shown, the heat treatment apparatus according to the present embodiment includes a
본체(110)는 내부에 챔버(110a)가 형성된 내부본체(111)와 내부본체(111)를 감싸는 외부본체(115)를 포함하며, 출입구(110b)는 내부본체(111)의 전면에 형성된 내부출입구(110ba)와 내부출입구(110ba)와 대향되게 외부본체(115)의 전면에 형성된 외부출입구(110bb)를 포함한다.The
본체(110)는 금속재로 형성된다.The
더 구체적으로 설명하면, 내부본체(111)는 내부함체(112), 내부함체(112)의 외면에 접촉 결합된 외부함체(113) 및 외부함체(113)의 외면에 형성된 복수의 강성 보강용 지지리브(114)를 가진다. 내부함체(112)는 내부식성을 가진 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 니켈합금, 티타늄합금 또는 Si-DLC(Silicon-Diamondlike Carbon) 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 외부함체(113)는 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(Steel)로 형성될 수 있다. 지지리브(114)도 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel)로 형성되는 것이 바람직하다.More specifically, the
외부본체(115)는 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(Steel)로 형성될 수 있다.The
외부본체(115)의 전면에는 본체(110)의 전후방향 및 좌우방향으로 슬라이딩가능하게 설치되어 외부출입구(110bb)를 개폐하는 도어(120)가 설치된다. 도어(120)에 의하여 외부출입구(110bb)가 폐쇄되면 챔버(110a)가 밀폐되고, 개방되면 챔버(110a)가 개방됨은 당연하다. 도어(120)에 의하여 외부출입구(110bb)가 완전하게 실링되도록 도어(120)와 외부본체(115)의 전면 사이에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.A
내부함체(112)의 내부에는 기판을 가열하는 히터(130)가 설치된다. 히터(130)는 판형으로 형성되어 내부본체(111)의 내부 측면, 전후면 및 상하면에 각각 설치된다.A
예를 들어, 500℃에서 기판을 가열한다고 가정한다. 그런데, 기판을 가열하기 위한 히터(130)가 내부본체(111)의 외부에 설치되어 있다면, 내부본체(111)를 500℃ 이상으로 가열하여야 챔버(110a)의 온도가 500℃가 되므로, 금속으로 된 내부본체(111)는 소정 이상의 온도에서는 부식성 공정 가스에 의하여 부식될 수 밖에 없다.For example, assume that the substrate is heated at 500 占 폚. However, if the
본 실시예에 따른 열처리 장치는 히터(130)가 내부본체(111)의 내부에 설치되어 기판을 직접 가열한다. 즉, 기판의 가열에 필요한 온도로 챔버(110a)를 가열하면 되므로, 내부본체(111)가 기판의 가열에 필요한 온도 이상으로 가열되지 않는다. 따라서, 내부본체(111)가 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것이 상대적으로 방지된다.In the heat treatment apparatus according to the present embodiment, the
내부함체(112)와 히터(130) 사이에는 내부본체(111)가 챔버(110a)의 열에 의하여 온도가 상승하는 것을 방지하는 단열재(135)가 설치될 수 있다.A
내부본체(111)의 내면에는 팬(141)이 설치될 수 있다. 팬(141)은 보트(50)에 적재 보관된 상태로 처리되는 기판으로 균일한 기류가 공급되게 한다. 그리고, 팬(141)에 의하여 강제로 흐르는 기류가 기판측으로 공급될 수 있도록, 팬(141)을 감싸는 형태로 차단테(145)가 내부본체(111)에 지지 설치될 수 있다.A
전극층과 적정 원소 비율로 형성된 구리, 인듐, 갈륨으로 이루어진 전구체막이 형성된 기판을 보트(50)에 적재 저장하고, 보트(50)를 챔버(110a)에 로딩한 다음 챔버(110a)를 밀폐시킨다. 이러한 상태에서, 챔버(110a)에 질소 가스를 유입한 후, 셀렌화 가스(H2Se)를 주입하여 소정 온도에서 CIGS층을 형성하고, CIGS층 형성한 다음에는 또 다른 소정 온도에서 황화 가스(H2S)를 주입하여 기판에 형성된 CIGS층을 처리한다.A substrate on which an electrode layer and a precursor film made of copper, indium and gallium formed in a proper element ratio are formed is loaded on a
내부본체(111)의 외면, 더 구체적으로 설명하면, 지지리브(114)와 지지리브(114) 사이의 외부함체(113)의 외면에는 가열/냉각 유닛(150)이 설치된다. 가열/냉각 유닛(150)에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 가열/냉각 유닛의 분해 사시도이다.The heating /
도시된 바와 같이, 가열/냉각 유닛(150)은 발열체(151), 열선(153), 단열재(155), 냉각관(157) 및 케이싱(159)을 포함한다.As shown, the heating /
발열체(151)는 판 형상으로 형성되어 외부함체(113)의 외면과 일면이 접촉한다. 열선(153)은 지그재그 형태를 이루면서 발열체(151)의 타면에 접속되며 외부의 전원을 공급받아 발열체(151)를 가열한다. 단열재(155)는 열선(153)을 덮는 형태로 일면이 발열체(151)의 타면에 결합되고, 냉각관(157)은 지그재그 형태를 이루면서 단열재(155)의 타면에 설치된다.The
케이싱(159)은 일면이 개방되며, 순차적으로 적층된 형태를 이루는 냉각관(157)과 단열재(155)와 열선(153)과 발열체(151)를 수용한다. 냉각관(157)과 단열재(155)와 열선(153)과 발열체(151)를 순차적으로 적층된 형태로 케이싱(159)의 내부에 조립한 다음, 케이싱(159)을 뒤집어서 외부함체(113)의 외면에 결합한다. 따라서, 외부함체(113)에 결합된 가열/냉각 유닛(150)은 케이싱(159)만이 외부로 노출된다.The
발열체(151)는, 내부본체(111)를 가열하여, 내부본체(111)가 소정 이하의 온도로 하강됨에 따라 내부본체(111)의 내부함체(112)의 내면에 공정 가스가 응착되는 것을 방지할 수 있다.The
냉각관(157)은, 내부본체(111)를 냉각하여, 내부본체(111)가 소정 이상의 온도로 상승됨에 따라 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것을 방지할 수 있다.The
본 실시예에 따른 열처리 장치는 챔버(110a)를 형성하는 내부본체(111)의 외면이 가열 또는 냉각되므로, 내부본체(111)의 온도가 소정 이하로 하강되어 내부본체(111)의 내면에 공정 가스가 응착되는 것이 방지되고, 내부본체(111)가 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것이 방지된다.Since the outer surface of the
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various variations and modifications are possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.
100: 열처리 장치
110: 본체
111: 내부본체
115: 외부본체
150: 가열/냉각 유닛100: Heat treatment apparatus
110:
111: inner body
115: external body
150: heating / cooling unit
Claims (6)
상기 본체의 전면에 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어;
상기 본체의 내부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터; 및
상기 본체의 외면에 설치되어 상기 본체를 가열 또는 냉각하는 가열/냉각 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.A main body having an inner body formed with the chamber and an outer body surrounding the inner body, wherein the inner body includes an inner body, an inner body, And a plurality of support ribs formed on the outer surface of the outer enclosure;
A door installed on a front surface of the main body and opening / closing the door;
A heater installed inside the body to heat the substrate; And
And a heating / cooling unit installed on an outer surface of the main body to heat or cool the main body.
상기 내부함체는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 니켈합금, 티타늄합금 또는 Si-DLC(Silicon-Diamondlike Carbon) 중에서 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.The method according to claim 1,
The inner housing is formed of any one selected from aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), niobium (Nb), nickel alloy, titanium alloy or Si-DLC Wherein the heat treatment apparatus is a heat treatment apparatus.
상기 외부함체 및 상기 지지리브는 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel) 중에서 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the external enclosure and the support rib are formed of one selected from stainless steel (SUS) or steel.
상기 가열/냉각 유닛은 상기 외부함체의 외면과 일면이 접촉하는 발열체, 상기 발열체의 타면에 접속되며 외부의 전원을 공급받아 상기 발열체를 가열하는 열선, 상기 열선을 덮는 형태로 일면이 상기 발열체의 타면에 결합된 단열재, 상기 단열재의 타면에 설치된 냉각관, 상기 발열체와 상기 열선과 상기 단열재와 상기 냉각관이 수용되며 개방된 일면이 상기 외부함체의 외면과 대향하는 케이싱을 포함하면서 상호 인접하는 상기 지지리브와 상기 지지리브 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.The method according to claim 1,
The heating / cooling unit may include a heating body having one surface contacting the outer surface of the outer housing, a heating wire connected to the other surface of the heating element and heating the heating element by receiving an external power source, A cooling pipe provided on the other surface of the heat insulating material, a casing in which the heat generating body, the heat ray, the heat insulating material, and the cooling tube are received and opened so as to face the outer surface of the outer enclosure, Wherein the ribs are provided between the ribs and the support ribs.
상기 발열체는 판 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the heat generating element is formed in a plate shape.
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Citations (3)
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| KR20020023023A (en) * | 2000-09-22 | 2002-03-28 | 윤종용 | Equpiment for fabircating semiconductor |
| KR20110056635A (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-31 | 이종구 | Multi-crystal silicon ingot manufacture apparatus for production of solar cell |
| KR101097718B1 (en) * | 2011-05-31 | 2011-12-22 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | Rapid heat treatment apparatus of cigs absorber layer |
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2012
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