KR20140095557A - 기판 처리 장치 및 반송 장치 - Google Patents

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에이스케 니시타니
야스오 쿠니이
카즈유키 토요다
히데나리 요시다
미츠노리 이시사카
카츠미 무라카미
카츠요시 코야츠
신 혼다
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

본 발명은 구리-인듐, 구리-갈륨 및 구리-인듐-갈륨 중 어느 하나로 이루어지는 적층막이 형성된 복수의 유리 기판을 수납하는 처리실; 처리실을 구성하도록 형성되는 반응관; 처리실 내에 반입 가능하도록 구성되고 복수의 유리 기판을 상호의 주면이 소정의 간격을 두고 각각 대향하도록 배열시키는 것과 함께, 배열시킨 복수의 유리 기판 중 양단의 유리 기판의 외측의 주면을 각각 피복하는 한 쌍의 측벽이 설치되는 카세트; 처리실 내에 셀렌 원소 함유 가스 또는 유황 원소 함유 가스를 도입하는 가스 공급관; 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기관; 반응관을 둘러싸도록 설치된 가열부; 및 복수의 유리 기판의 각 주면에서 복수의 유리 기판의 단변 방향으로 처리실 내의 분위기를 강제 대류시키는 팬;을 구비한다.

Description

기판 처리 장치 및 반송 장치{SUBSTRATE TREATMENT DEVICE AND CARRIER DEVICE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 반송 장치에 관한 것으로, 특히 셀렌화물계(Selen化物系) CIS 태양 전지의 광(光) 흡수층을 형성하기 위한 기판 처리 장치 및 반송 장치에 관한 것이다.
셀렌화물계 CIS 태양 전지는 유리 기판, 금속 이면(裏面) 전극층, CIS계 광 흡수층, 고저항 버퍼층, 창층(窓層)이 순서대로 적층되는 구조를 가진다. 여기서 CIS계 광 흡수층은 구리(Cu)/갈륨(Ga), Cu/인듐(In), 또는 Cu-Ga/In 중 어느 하나의 적층 구조를 셀렌화하는 것에 의해 형성된다. 이와 같이 셀렌화물계 CIS 태양 전지는 실리콘(Si)을 이용하지 않고 형성할 수 있기 때문에 기판을 얇게 할 수 있는 것과 함께 제조 비용을 저감할 수 있다는 특징을 가진다. 또한 CIS계 광 흡수층은 Si에 비교하여 흡수 계수가 커서 효율이 좋다는 특징을 가진다.
여기서 셀렌화를 수행하는 장치의 일 예로서 특허문헌1이 있다. 특허문헌1에 기재되는 셀렌화 장치는 홀더에 의해 복수의 평판 형상의 대상물을 일정한 간격을 두고 설치하고 원통 형상의 석영 챔버의 장축(長軸) 방향으로 평행으로 또한 그 판면을 수직으로 배치하고 셀렌원(源)을 도입하는 것에 의해, 복수의 대상물의 셀렌화를 동시에 수행한다. 또한 팬을 원통 형상의 석영 챔버의 축 방향의 단부(端部)에 설치하는 것에 의해 석영 챔버 내의 셀렌화원을 강제적으로 대류시켜 유리 기판 상의 온도 분포의 균일화를 수행하는 내용이 기재되어 있다.
1. 일본 특개 2006-186114호 공보
특허문헌1에 기재되는 바와 같이 팬을 원통 형상의 석영 챔버의 축 방향의 단부에 배치한 경우, 석영 챔버 내의 분위기의 대류는 석영 챔버 내를 횡(橫)방향, 즉 유리 기판의 장변(長邊) 방향으로 흐른다. 여기서 CIS계 태양 전지의 제조 비용을 저감하기 위해서 유리 기판을 대형화하면 유리 기판의 장변도 길어진다. 따라서 승강온(乘降溫) 시의 유리 기판의 면내(面內)의 온도의 균일성을 유지하기 위해서는 대류하는 가스의 유속을 크게 하거나 또는 승강온의 속도를 완만하게 할 필요가 있다. 전자의 경우, 팬의 능력을 높일 필요가 있지만, 팬의 능력에도 한계가 있어 실현이 곤란해질 가능성이 있다. 또한 복수의 유리 기판 사이가 좁은 공간에 빠른 속도의 가스가 흐르면, 유리 기판을 끌어당기는 힘이 커져 유리 기판이 흔들릴 가능성이 있다. 그 결과, 유리 기판과 홀더가 마찰하여 파티클의 발생 등의 문제를 일으킨다. 한편, 승강온의 속도를 작게 하면, 처리 시간이 길어지기 때문에 스루풋이 저하하여 제조 비용이 증가한다. 따라서 유리 기판의 대형화가 곤란하다.
또한 특허문헌1에 기재되는 바와 같이 석영 챔버 내에 복수의 유리 기판을 배열시켜 팬에 의해 발생시킨 분위기의 대류를 유리 기판의 각 주면(主面)에 각각 흘린 경우, 대류의 유량 등의 여러 조건이 유리 기판 사이에서 불균일해지는 경우가 있다. 예컨대 양단(兩端)의 유리 기판과 석영 챔버 사이의 공간이 내측의 유리 기판 사이의 공간보다 넓게 구성되는 경우, 양단의 유리 기판 주변의 컨덕턴스가 상대적으로 커진다. 그리고 팬에 의해 발생시킨 대류가 내측의 유리 기판 사이의 공간에 흐르지 않고, 양단의 유리 기판의 외측의 공간에 유출된다. 이와 같이 유리 기판 사이에서의 대류의 조건이 다르면, 유리 기판 사이의 온도 균일성의 저하를 일으킨다. 또한 적어도 일부의 유리 기판에서는 기판 면내의 온도 균일성이 저하한다. 예컨대 양단의 유리 기판의 면내 온도 균일성이 유지되도록 팬의 능력을 조절하면, 다른 유리 기판에서는 대류의 유량 부족 등에 의해 기판 면내의 온도 균일성이 악화된다.
또한 특허문헌1에 기재되는 장치로는 유리 기판이 대형화하면 중량도 무거워져 복수의 유리 기판을 석영 챔버 내에 반입하는 것이 어려워진다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하고, 유리 기판을 대형화한 경우에도 복수의 유리 기판을 동시에 처리할 때의 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 향상시키고 또한 기판 처리의 비용을 저감시키는 것이 가능한 기판 처리 장치 및 반송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 형태에 의하면,
구리-인듐, 구리-갈륨 및 구리-인듐-갈륨 중 어느 하나로 이루어지는 적층막이 형성된 복수의 유리 기판을 수납하는 처리실;
상기 처리실을 구성하도록 형성되는 반응관;
상기 처리실 내에 반입 가능하도록 구성되고 상기 복수의 유리 기판을 상호의 주면이 소정의 간격을 두고 각각 대향하도록 배열시키는 것과 함께, 배열시킨 상기 복수의 유리 기판 중 양단의 유리 기판의 외측의 주면을 각각 피복하는 한 쌍의 측벽이 설치되는 카세트;
상기 처리실 내에 셀렌 원소 함유 가스 또는 유황 원소 함유 가스를 도입하는 가스 공급관;
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기관;
상기 반응관을 둘러싸도록 설치된 가열부; 및
상기 복수의 유리 기판의 각 주면에서 상기 복수의 유리 기판의 단변(短邊) 방향으로 상기 처리실 내의 분위기를 강제 대류시키는 팬;
을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 형태에 의하면,
복수의 유리 기판을 보지(保持)하는 카세트를 처리실 내에 반송하는 반송 장치로서,
상기 카세트를 지지하는 지지부;
상기 지지부에 고정되는 차륜부; 및
상기 지지부 및 상기 차륜부를 일체적으로 작동시키는 암(arm);
을 구비하는 반송 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 유리 기판이 대형화한 경우에도 복수의 유리 기판을 동시에 처리할 때의 유리 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 기판 처리의 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 처리로의 측면 단면도.
도 2는 도 1의 지면(紙面) 좌 방향에서 본 처리로의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 카세트의 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 코팅막을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 카세트를 반송할 때의 상태를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 반송 장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 효과를 설명하는 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 효과를 설명하는 다른 시뮬레이션의 모델의 구성을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 효과를 설명하는 다른 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 효과를 설명하는 다른 시뮬레이션의 결과를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 처리로의 측면 단면도.
<제1 실시 형태>
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 셀렌화 처리를 수행하는 기판 처리 장치에 구비되는 처리로(10)의 측면 단면도를 도시한다. 또한 도 2는 도 1의 지면 좌측에서 본 처리로(10)의 단면도를 도시한다.
처리로(10)는 스텐레스 등의 금속 재료로 형성되는 노체(爐體)로서의 반응관(100)을 포함한다. 스텐레스 등의 금속 재료를 이용하는 것에 의해 석영제로 하는 것보다 가공이 용이해져 반응관(100)을 대형화하기 쉬워진다. 반응관(100)은 중공(中空)의 원통 형상으로 이루어지고, 그 일단(一端)이 폐색(閉塞)되고 타단(他端)이 개구(開口)된 구조를 가진다. 반응관(100)의 중공 부분에는 처리실(30)이 형성된다. 반응관(100)의 개구측에는 반응관(100)과 동심원 상에 그 양단이 개구된 원통 형상의 매니폴드(120)가 설치된다. 반응관(100)과 매니폴드(120) 사이에는 씰 부재로서의 O링(도시되지 않음)이 설치된다.
매니폴드(120)의 반응관(100)이 설치되지 않는 개구부에는 가동성의 씰 캡(110)이 설치된다. 씰 캡(110)은 스텐레스 등의 금속 재료로 형성되고, 매니폴드(120)의 개구부에 그 일부가 삽입되는 철형(凸形) 형상으로 이루어진다. 가동성의 씰 캡(110)과 매니폴드(120) 사이에는 씰 부재로서의 O링(도시되지 않음)이 설치되고, 처리를 수행할 때에는 씰 캡(110)이 반응관(100)의 개구측을 기밀하게 폐색한다.
반응관(100)의 내부에는 후술하는 카세트(410)를 재치하는 이너월(400)이 설치된다. 이너월(400)은 도 2에 도시되는 바와 같이 그 일단이 반응관(100)의 내주면에 고정되는 것과 함께 반응관(100)의 중심부에 카세트(410)를 설치대(420)를 개재하여 재치시키도록 구성된다. 이너월(400)은 카세트(410)를 개재하도록 설치된 한 쌍의 부재가 그 양단에서 연결되도록 구성되는 것에 의해 높은 강도를 가진다.
카세트(410)는 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이 복수 매의 유리 기판(20)을 보지하는 복수 개의 보지 부재(411)와, 유리 기판(20)군(群)의 사방을 피복하도록 설치되는 4매의 측벽(413a, 413b)[한 쌍의 측벽(413a) 및 한 쌍의 측벽(413b)]과, 한 쌍의 측벽(413a)의 외측면에 각각 설치되는 한 쌍의 플랜지부(412)를 구비한다. 이와 같이 4매의 측벽(413a, 413b)이 유리 기판(20)군의 사방을 피복하도록 설치되는 것에 의해 카세트(410)는 적어도 상하 방향이 개방되고, 상하 방향에 가스의 유통이 가능한 직방체(直方體)로서 형성된다.
보지 부재(411)는 각각 봉 형상으로 구성되고, 복수(예컨대 30매 내지 40매)의 유리 기판(20)을 하방(下方)으로부터 지지하도록 카세트(410)의 하부에 사다리 형상으로 복수 설치된다. 보지 부재(411)는, 복수의 유리 기판(20)을 각각의 단변이 연직(鉛直) 방향을 향하고 각각의 장변이 수평 방향을 향하고 각각이 입설(立設)된 상태로 배열시키도록, 구성된다. 또한 복수의 유리 기판(20)은 상호의 주면이 소정의 간격을 두고 대향하도록, 즉 상호의 주면이 접촉하지 않는 상태에서 평행으로 대향하도록 각각 보지된다. 이에 의해 유리 기판(20) 사이의 공간에는 적어도 단변 방향(상하 방향)에 분위기의 유통이 가능하도록 구성된다. 또한 유리 기판(20)의 표면에는 예컨대 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 함유하는 적층막이 미리 형성된다.
카세트(410)의 길이 방향 측벽을 형성하는 한 쌍의 측벽(413a)은 유리 기판(20)과 동등 이상의 크기를 가지는 장방형(長方形) 형상의 평판으로서 각각 구성되고, 단변이 연직 방향을 향하고, 장변이 수평 방향을 향하고, 상호의 주면이 대향하도록 설치된다. 한 쌍의 측벽(413a)은 보지 부재(411)에 의해 보지되는 복수의 유리 기판(20) 중 양단(가장 외측)의 유리 기판(20)의 외측의 주면을 각각 피복하도록 설치된다. 또한 카세트(410)의 전후 단부를 형성하는 한 쌍의 측벽(413b)은 유리 기판(20)군의 단변(전후 단부)을 피복하는 평판으로서 구성되고, 측벽(413a)과 마찬가지로 상호의 주면이 대향하도록 설치된다.
또한 양단의 유리 기판(20)의 외측 주면과 한 쌍의 측벽(413a)의 내측면 사이의 거리는 복수의 유리 기판(20)의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 구성된다. 즉 양단의 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스[양단의 유리 기판(20)과 측벽(413a) 사이의 공간의 컨덕턴스]는 이보다 내측의 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스[내측의 유리 기판(20) 사이의 공간의 컨덕턴스]와 동등해지도록 구성된다. 이에 의해 유리 기판(20)의 주위에 유출되는 가스의 흐름을 억제할 수 있어, 각 유리 기판(20)의 주면에 대하여 균일하게 또한 효율적으로 가스를 공급하는 것이 가능해진다.
한 쌍의 플랜지부(412)는 각각 직사각형[短冊] 형상으로 구성되고, 직방체로 형성된 카세트(410)의 측부로부터 외측으로 돌출하도록 한 쌍의 측벽(413a)의 외측면에 각각 수평 자세로 설치된다. 후술하는 바와 같이 플랜지부(412)는 카세트(410)를 처리실(30) 내외로 반입 반출할 때에 이용된다. 또한 이너월(400)은 플랜지부(412)를 격납할 수 있도록 중앙부가 철 형상[凸狀]으로 형성된다.
또한 반응관(100)을 둘러싸도록 일단이 폐색되고 타단이 개구된 중공의 원통 형상을 한 노체 가열부(200)가 설치된다. 또한 씰 캡(110)의 반응관(100)과 반대측의 측면에는 캡 가열부(210)가 설치된다. 이 노체 가열부(200)와 캡 가열부(210)에 의해 처리실(30) 내가 가열된다. 또한 노체 가열부(200)는 도시되지 않는 고정 부재에 의해 반응관(100)에 고정되고, 캡 가열부(210)는 도시되지 않는 고정 부재에 의해 씰 캡(110)에 고정된다. 또한 씰 캡(110)이나 매니폴드(120)에는 내열성이 낮은 O링을 보호하는 도시되지 않는 수냉부(水冷部) 등의 냉각 수단이 설치된다.
매니폴드(120)에는 셀렌 원소 함유 가스(셀렌화원)로서의 예컨대 수소화셀렌(이하, 「H2Se」)을 공급하는 가스 공급관(300)이 설치된다. 가스 공급관(300)으로부터 공급된 H2Se는 가스 공급관(300)으로부터 매니폴드(120)와 씰 캡(110) 사이의 간극(間隙)을 개재하여 처리실(30) 내에 공급된다. 또한 매니폴드(120)의 가스 공급관(300)과 다른 위치에는 배기관(310)이 설치된다. 처리실(30) 내의 분위기는 매니폴드(120)와 씰 캡(110) 사이의 간극을 개재하여 배기관(310)으로부터 배기된다. 또한 전술한 냉각 수단에 의해 냉각되는 개소는 150℃ 이하까지 냉각되면, 그 부분에 미반응의 셀렌이 응축되기 때문에 예컨대 150℃ 내지 170℃ 정도로 온도 제어하면 좋다.
반응관(100)은 스텐레스 등의 금속 재료로 형성된다. 스텐레스 등의 금속 재료는 석영에 비해 가공이 용이하다. 그렇기 때문에 CIS계 태양 전지의 셀렌화 처리를 수행하는 기판 처리 장치에 이용될 수 있는 대형의 반응관(100)을 용이하게 제조하는 것이 가능해진다. 반응관(100)을 대형화하는 것에 의해 반응관(100) 내에 수납할 수 있는 유리 기판(20)의 개수를 늘릴 수 있어 CIS계 태양 전지의 제조 비용을 저감할 수 있다.
처리로(10)의 상부측에는 유리 기판(20)의 장변 방향을 따라 예컨대 멀티블레이드[多翼式] 팬(시로코 팬)으로서 구성된 복수의 전동 팬(500)이 설치된다. 복수의 전동 팬(500)의 각각은 회전하는 것에 의해 처리실(30) 내의 대류를 형성하는 날개부(510)와, 원통 형상의 반응관(100)의 측벽 및 노체 가열부(200)의 측벽을 관통하도록 설치된 회전축부(520)와, 노체 가열부(200)의 외부에 설치되고 회전축부(520)를 회전시키는 동력부(530)를 포함한다. 또한 회전축부(520)와 반응관(100) 및 노체 가열부(200) 사이에는 보호 부재(540)가 설치된다. 보호 부재(540)와 회전축부(520) 사이의 좁은 간극에 질소 퍼지를 수행하는 것에 의해 회전축부(520)로부터 동력부(530)측에 반응 가스가 유출되는 것을 최대한 억제한다.
복수의 전동 팬(500)에 의해 처리실(30) 내에는 복수의 유리 기판(20)의 각각의 단변 방향을 향하는 가스의 흐름이 형성된다. 복수의 유리 기판(20)의 각각에 대하여 강제 대류를 흘리는 것에 의해 유리 기판(20)의 면내 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 전동 팬(500)에 의해 형성되는 강제 대류는 도 1 및 도 2의 화살표로 도시하는 바와 같이 유리 기판(20) 사이를 아래서부터 위를 향해 흐른다. 이 때 유리 기판(20) 사이의 컨덕턴스는 작기 때문에, 전동 팬(500)의 흡기측에서는 압력이 작아지고, 배기측에서는 압력이 커지기 쉽다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는 전동 팬(500)으로서 분위기를 내보내는 힘이 강한 멀티블레이드 팬(시로코 팬)을 채택하고 있기 때문에 흡기측과 배기측 사이에 큰 압력 차이가 발생해도 전술한 강제 대류를 안정적으로 형성하는 것이 가능해진다.
여기서 전술한 바와 같이 본 실시 형태에서는 보지 부재(411)에 의해 보지되는 복수의 유리 기판(20) 중 양단(가장 외측)의 유리 기판(20)의 외측의 주면을 각각 피복하도록 한 쌍의 측벽(413a)을 설치한다. 이에 의해 복수의 유리 기판(20)의 각각에 대하여 강제 대류를 균일하게 흘리는 것이 가능해진다. 또한 유리 기판(20)군의 단변(전후 단부)을 피복하도록 한 쌍의 측벽(413b)을 설치한다. 이에 의해 주변에 유출되는 가스를 억제할 수 있어 효율적으로 가열하는 것이 가능해진다.
이 때 한 쌍의 측벽(413a)을 설치하지 않으면, 양단의 유리 기판(20)과 이너월(400) 사이의 공간은 내측의 유리 기판(20) 사이의 공간보다 넓어진다. 즉 한 쌍의 측벽(413a)을 설치하지 않으면, 양단의 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스가 이보다 내측의 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스에 비해 상대적으로 커진다. 그 결과, 양단의 유리 기판(20)과 이보다 내측의 유리 기판(20)의 가열 효율이 변화하여 균일하게 가열하는 것이 곤란해진다. 바꿔 말하면, 한 쌍의 측벽(413a)을 설치하는 것에 의해 양단의 유리 기판(20) 주변과 이보다 내측의 유리 기판(20) 사이의 가스의 컨덕턴스를 맞출 수 있어서 복수의 유리 기판(20) 사이의 균일한 가열이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 한 쌍의 측벽(413b)을 설치한다. 그 결과, 전동 팬(500)에 의해 발생시킨 강제 대류가 내측의 유리 기판(20) 사이의 공간으로 제한되어 보다 효율적으로 유리 기판을 가열하는 것이 가능해진다.
유리 기판(20) 사이에서의 대류의 조건이 전술과 같이 다르면, 유리 기판(20) 사이의 온도 균일성이 저하한다. 예컨대 외측의 유리 기판(20)의 온도가 내측의 유리 기판(20)의 온도보다 낮아진다. 또한 적어도 일부의 유리 기판(20)에서는 기판 면내의 온도 균일성이 저하한다. 예컨대 양단의 유리 기판(20)의 면내 온도 균일성이 유지되도록 전동 팬(500)의 능력을 조절하면, 다른 유리 기판(20)에서는 강제 대류의 유량이 부족해져 기판 면내의 온도 균일성이 악화된다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는 양단의 유리 기판(20)의 주면을 피복할 수 있는 한 쌍의 측벽(413a)을 포함하는 것에 의해 전술의 과제를 해결한다.
또한 유리 기판(20)군의 단변(전후 단부)의 주변에 강제 대류가 유출되면, 주변에 흐른 만큼 유리 중앙의 유속이 저하하여 중앙에서의 승온이 늦어져, 단변 부근의 온도가 중앙 영역의 온도보다 높아지기 쉬워진다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는 복수의 유리 기판(20)의 단변(전후 단부)을 피복하도록 측벽(413b)을 설치하는 것에 의해 전술의 과제를 해결할 수 있다.
그리고 본 실시 형태와 같이 복수의 유리 기판(20)의 사방을 피복하도록 측벽(413a, 413b)의 양방을 설치하는 것에 의해 복수의 유리 기판(20)을 동시에 처리할 때의 유리 기판(20) 사이의 온도 균일성 및 유리 기판(20) 면내의 온도 균일성을 각각 향상시키는 것이 가능해진다.
특히 본 실시 형태에서는 양단의 유리 기판(20)의 외측 주면과 한 쌍의 측벽(413a)의 내측면 사이의 거리를 복수의 유리 기판(20)의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 한다. 이에 의해 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스와 내측의 유리 기판(20) 주변의 컨덕턴스를 맞추는 것이 가능해져, 복수의 유리 기판(20)의 각각에 대하여 강제 대류를 보다 균일하게 흘리는 것이 가능해진다. 그리고 유리 기판(20) 사이의 온도 균일성 및 유리 기판(20) 면내의 온도 균일성을 한층 더 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 카세트(410)에 유리 기판(20)의 주위에 유출되는 가스의 흐름을 억제하기 위해서 한 쌍의 측벽(413a)과 한 쌍의 측벽(413b)을 설치하지만 이에 한정되지 않는다. 예컨대 한 쌍의 측벽(413a)과 한 쌍의 측벽(413b)을 카세트(410)에 설치하지 않고 반응관(100)에 설치해도 좋다. 단, 한 쌍의 측벽(413a)은 양단의 유리 기판(20)의 외측 주면과 한 쌍의 측벽(413a)의 내측면 사이의 거리와 복수의 유리 기판(20)의 주면 사이의 거리를 각각 동등해지도록 구성하는 것이 바람직하기 때문에 카세트(410)에 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 한 쌍의 측벽(413b)의 도 1의 지면 좌측의 측벽은 카세트(410)가 도 1의 지면 좌우 방향으로 이동한다는 것을 고려하면, 반응관(100)에 설치해두고 카세트(410)를 누르는 것에 의해 대체하는 것이 가능해진다. 또한 한 쌍의 측벽(413b)의 도 1의 지면 우측의 측벽에 대해서도 씰 캡(110) 등에 설치해두고, 씰 캡(110)이 반응관(100)을 폐색할 때에 카세트(410)에 누르는 것에 의해 대체하는 것이 가능하다.
또한 본 실시 형태에서는 전동 팬(500)을 작동시켜 강제 대류를 유리 기판(20)의 장변 방향이 아닌 단변 방향을 향하도록 한다. 이에 의해 유리 기판(20)의 면내 온도를 균일화하는 데 필요한 가스의 유속을 감속시킬 수 있다.
도 7은 전동 팬의 위치 외에는 같은 구조로 이루어진 처리로에서 5℃/분의 속도로 승온한 경우의 유리 기판 사이의 유속을 변화시켜, 유리 기판의 면내 온도 차이를 약 30℃로 억제하는 데 필요한 유속을 시뮬레이션 한 결과다. 도 7의 (a)는 전동 팬을 처리로의 측면에 배치하고 유리 기판의 표면의 가스의 흐름을 유리 기판의 장변 방향으로 한 경우의 결과이며, 유리 기판의 면내 온도 차이를 약 30℃로 억제하는 데 필요한 가스의 유속은 10m/초이었다. 도 7의 (b)는 본 실시 형태와 같이 전동 팬을 처리로의 상면에 배치하고 유리 기판의 표면의 가스의 흐름을 유리 기판의 단변 방향으로 한 경우의 결과이며, 유리 기판의 면내 온도 차이를 약 30℃로 억제하는 데 필요한 가스의 유속은 2m/초이었다. 또한 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)의 좌측은 가열 20분 후(400K=123℃)의 상태를 나타내고, 우측은 가열 60분 후(600K=323℃)의 상태를 나타낸다. 도 7의 결과로도 알 수 있듯이 본 실시 형태와 같이 가스의 흐름을 유리 기판의 단변 방향으로 하는 것에 의해 가스의 유속을 억제하는 것이 가능해져 유리 기판을 대형화하는 것이 가능해진다.
도 2에 도시되는 바와 같이 유리 기판(20)의 표면을 통과한 가스는 반응관(100)의 내벽을 따라 하부로 돌아간다. 따라서 처리실(30) 내의 분위기가 순환된다. 또한 이너월(400)을 전동 팬(500)의 측부를 개재하도록 구성하는 것에 의해, 전동 팬(500)에 의해 강제 대류되는 가스의 흐름을 유리 기판(20)을 향하도록 할 수 있다. 또한 유리 기판(20)의 장변 방향에 복수의 전동 팬(500)을 설치하는 것에 의해 장변 방향의 가스의 균일성을 향상시킬 수 있다.
처리로(10)는 유리 기판(20)의 가스의 상류측에 이너월(400)에 고정된 복수의 개구부(431)를 포함하는 판 형상 부재의 제1 정류판(430)(整流板)을 포함한다. 이 제1 정류판(430)의 개구부(431)의 개구율을 조정하고 가스의 컨덕턴스를 조정하는 것에 의해 한층 더 균일하게 복수의 유리 기판(20)의 표면에 가스를 흘릴 수 있다. 특히 본 실시 형태에서는 전동 팬(500)을 장변 방향으로 복수 배열하는 구성으로 하기 때문에 전동 팬(500)의 직하의 공간과 전동 팬(500) 사이의 공간에서 가스의 흐름이 달라질 가능성도 있다. 이 경우, 전동 팬(500)의 직하의 공간과 전동 팬(500) 사이의 공간에서 제1 정류판(430)의 개구율을 다르게 하여 가스의 컨덕턴스를 조정하는 것에 의해 균일하게 가스를 흘리는 것이 가능해진다. 또한 도 2에서 개구부(431)는 복수의 유리 기판(20)에 대하여 하나의 개구부(431)를 포함하도록 하였지만 이에 한정되지 않고, 유리 기판(20) 사이의 하나의 공간에 대응하여 하나의 개구부(431)를 설치해도 좋다.
도 8은 개구율이 다른 영역을 가지는 제1 정류판(430)의 효과를 시뮬레이션 하였을 때의 구성도를 도시한다. 이번 시뮬레이션에서는 40매의 유리 기판을 대칭면에서 4분할한 20매 분량의 반분(半分)의 길이의 모델(1/4대칭 모델)을 이용한다. 또한 전동 팬(500)에 대응하여 제1 유입구(IN1) 및 제2 유입구(IN2)가 있으며, 제1 유입구(IN1)로부터는 12m3/분, 제2 유입구(IN2)로부터는 6m3/분의 유량으로 가스가 공급되고, 유출구(OUT)로부터 유출되도록 한다. 또한 제1 정류판(430)에 대응하여 가스의 흐름의 저항체를 영역(R1, R2, R3)에 설치한다. 구체적으로는 개구율이 다른 영역을 가지는 제1 정류판(430)에 대응시키기 위해서 전동 팬의 직하에 해당되는 영역(R1)의 개구율은 40%, 전동 팬 사이에 해당되는 영역(R2)의 개구율은 30%로 설정한다. 또한 복수의 유리 기판이 배열되는 방향의 단(端)의 영역(R3)은 도시되지 않지만 가스가 외측으로 유출되지 않도록 설정한다.
이와 같이 복수의 유리 기판이 배열되는 방향의 단에 흐르는 가스의 유량을 한정하고, 또한 전동 팬 직하의 가스 유속을 억제하고, 복수의 전동 팬의 합류에 의한 유속 저하를 억제하는 것에 의해, 총 순환 가스의 유량을 72m3/분으로 하였을 때의 유리 기판 사이의 평균 가스 유속이 2m/초 이상, 유리 기판 사이의 최저 가스 유속이 1.2m/초 이상이 되는 결과를 얻을 수 있었다.
도 9는 도 8과 마찬가지의 구성, 마찬가지의 가스 유속 조건 하에서 유리 기판을 가열한 경우에 발생하는 유리 기판 면내의 온도 편차(ΔT)에 대하여 시뮬레이션 한 결과다. 또한 본 시뮬레이션에서는 도 8의 1/4 대칭 모델이 아닌 유리 기판의 장변 방향으로 전동 팬이 2개 분량 배열된 길이로 시뮬레이션을 수행한다. 도 9의 (a)는 5℃/분으로 승온하고, 실온(25℃)에서부터 가열을 시작하고, 온도 편차(ΔT)가 최대가 되는 1시간 45분 후의 550℃(823K)에서의 온도 분포를 도시한다. 또한 도 9의 (a-1)은 단으로부터 1매째 부근, 도 9의 (a-2)는 단으로부터 11매째 부근, 도 9의 (a-3)은 단으로부터 20매째 부근(중앙부)을 나타내고, 그 상부에 기재되는 숫자는 그 면내의 최대 온도와 최소 온도다. 40매의 유리 기판 중 양단과 중앙 사이에 있는 단으로부터 11매째 부근의 2개의 전동 팬 사이의 하류 부분에서 가장 온도가 저하된다는 것을 알았지만, 유리 기판 전체가 약 550℃로 가열된 상태에서의 편차(ΔT)는 28℃로, 충분히 허용할 수 있는 범위 내에 있다는 것을 알 수 있다. 또한 도 9의 (b)는 도 9의 (a)로부터 노체 온도를 552℃(825K)로 고정하고, 약 10분 경과한 후의 온도 편차(ΔT)를 도시한다. 도 9의 (a)와 마찬가지로 도 9의 (b-1)은 단으로부터 1매째 부근, 도 9의 (b-2)는 단으로부터 11매째 부근, 도 9의 (b-3)은 단으로부터 20매째 부근(중앙부)을 나타내고, 그 상부에 면내 최대 온도와 최소 온도가 도시된다. 도 9의 (b)로부터도 프로세스 시(온도가 안정되었을 때)에는 충분한 온도 균일성이 유지된다는 것을 알 수 있다.
도 9는 단으로부터 1매째 부근, 11매째 부근, 중앙부 부근에 있는 유리 기판의 면내 온도 분포를 도시하였지만, 도 10은 노체에서 가열 중에 발생하는 유리 기판 면내의 최대 온도 차이를 40매 전체에 대하여 플롯한 도면이다. A는 550℃로 가열 시의 온도 편차[도 9의 (a)에 대응], B는 552℃에 도달한 후, 가스의 온도를 552℃로 보지한 상태에서 가스 순환시켜 10분 경과한 후의 온도 편차[도 9의 (b)에 대응]를 도시한다. 2개의 전동 팬의 영향에 의해 단으로부터 6매 내지 8매째 사이에서 비교적 큰 온도 편차가 발생하지만, 정류판 등에 의한 컨덕턴스 조정을 수행하는 것에 의해 가열 시에는 30℃ 이내, 프로세스 시에는 10℃ 이내가 되어, 지극히 양호한 균일성을 실현할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한 본 시뮬레이션은 전동 팬의 직하의 영역의 개구율을 전동 팬 사이의 영역의 개구율보다 높게 한 경우에 대하여 수행하였지만 이에 한정되지 않고, 반응로의 구성에 의해 반대의 관계로 하는 것이 바람직한 경우도 있다. 단, 전동 팬의 직하의 영역과 전동 팬 사이의 영역에서는 가스의 흐름의 조건이 다르기 때문에, 본 실시 형태와 같이 전동 팬의 직하의 영역과 전동 팬 사이의 영역에서 개구율을 다르게 하는 것에 의해 가스의 흐름의 컨덕턴스를 조정할 수 있어 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한 처리로(10)는 유리 기판(20)의 하부측에 이너월(400)에 고정된 복수의 개구부(441)를 포함하는 판 형상 부재의 제2 정류판(440)을 포함한다. 상부측의 제1 정류판(430)과 더불어 하부측에도 제2 정류판(440)을 포함하는 것에 의해, 가스의 균일화를 조정할 수 있는 요인을 늘릴 수 있어 가스의 흐름을 보다 균일화하기 쉬워진다. 또한 도 2에서 개구부(441)는 복수의 유리 기판(20)에 대하여 하나의 개구부(441)를 포함하지만 이에 한정되지 않고, 유리 기판(20) 사이의 하나의 공간에 대응하여 하나의 개구부(441)를 설치해도 좋다.
또한 본 실시 형태에서는 반응관(100)의 적어도 처리실(30) 내의 분위기에 노출되는 표면 및 전동 팬(500)의 적어도 날개부(510) 및 회전축부(520)의 표면은 도 4에서 도시되는 바와 같이 기재(101)(基材)로 이루어지는 스텐레스 등의 금속 재료 상에 스텐레스 등의 금속 재료에 비해 셀렌화 내성이 높은 코팅막(102)이 형성되어 구성된다. 널리 이용되는 스텐레스 등의 금속 재료는 H2Se 등의 가스가 200℃ 이상으로 가열되어 공급되면, 상당히 높은 반응성에 의해 부식되지만, 본 실시 형태와 같이 셀렌화 내성이 높은 코팅막(102)을 표면에 형성하는 것에 의해 H2Se 등의 가스에 의한 부식을 억제할 수 있다. 이에 의해 스텐레스 등의 금속 재료를 이용할 수 있어 기판 처리 장치의 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한 이 셀렌화 내성이 높은 코팅막으로서는 세라믹을 주성분으로 하는 코팅막이 좋고, 예컨대 산화 크롬(CrxOy: x, y는 1 이상의 임의의 수), 알루미나(AlxOy: x, y는 1 이상의 임의의 수), 실리카(SixOy: x, y는 1 이상의 임의의 수)의 각각 단독 또는 혼합물을 들 수 있다.
또한 본 실시 형태의 코팅막(102)은 포러스상(狀)의 막으로 형성한다. 이에 의해 스텐레스 등의 금속 재료로 형성되는 기재(101)와 코팅막(102)의 선팽창 계수의 차이에 의한 열팽창·수축에 유연하게 추종하는 것이 가능해진다. 그 결과, 열처리를 반복 수행해도 코팅막(102)으로의 균열의 발생을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한 코팅막(102)은 2μm 내지 200μm, 바람직하게는 50μm 내지 120μm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 기재(101)와 코팅막(102)의 선팽창 계수의 편차는 20% 이하, 바람직하게는 5% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 씰 캡(110), 매니폴드(120), 가스 공급관(300) 및 배기관(310)도 마찬가지로 셀렌화원에 노출되는 부분에 전술한 코팅막(102)을 형성해도 좋다. 단, O링 등을 보호하기 위해서 냉각 수단에 의해 200℃ 이하로 냉각되는 부분은 스텐레스 등의 금속 재료가 셀렌화원과 접촉해도 반응하지 않기 때문에 코팅막(102)을 형성하지 않아도 좋다.
다음으로 카세트(410)의 처리실(30) 내외로의 반입 반출에 대하여 설명한다. 도 5는 카세트(410)의 반입 시, 또는 반출 시의 상태를 도시하고, 도 5의 (a)는 도 2에 대응하는 단면도, 도 5의 (b)는 처리로(10)를 측면에서 본 경우의 도면이며 설명에 필요한 부분만을 도시한다. 또한 도 6은 본 실시 형태의 반송 장치(600)를 발출(拔出)한 도면이며, 도 6의 (a)가 측면도, 도 6의 (b)가 상면도, 도 6의 (c)가 반송 장치(600)의 후방에서 본 도면을 도시한다.
유리 기판(20)을 대형화하면 카세트(410)가 무거워진다. 그렇기 때문에 카세트(410)의 하부에 판 형상 부재를 삽입하여 들어 올리는 것이 곤란해진다. 그렇기 때문에 본 실시 형태에서는 카세트(410)에 플랜지부(412)를 설치하고 플랜지부(412)를 들어 올리는 것이 가능한 차륜이 부착된 반송 장치(600)에 의해 카세트(410)를 들어 올려서 반송한다. 반송 장치(600)는 플랜지부(412)를 지지하는 지지부(601)와, 지지부(601)를 승강시키는 복수의 승강부(602)와, 승강부의 하부에 설치된 복수의 차륜부(603)와, 복수의 승강부(602) 및 복수의 차륜부(603)를 일체적으로 작동 가능하도록 하는 고정 부재(604)와, 고정부에 설치된 암(605)을 포함한다. 반송 장치(600) 전체는 도 6에 도시하는 바와 같이 지지부(601) 및 고정 부재(604)로 좌우의 승강부(602) 및 차륜부(603)가 일체적으로 작동하도록 구성되고, 암(605)을 전후로 작동시키는 것에 의해 반송 장치(600) 전체가 일체적으로 작동 가능하도록 이루어진다.
카세트(410)를 반송할 때에는 승강부(602)가 지지부(601)를 상승시켜서 카세트(410)의 플랜지부(412)를 들어 올리는 것에 의해 카세트(410) 전체를 들어 올린다. 그 결과, 카세트(410)는 설치대(420)와 접촉하지 않고 이동 가능해진다. 또한 카세트(410)는 복수의 차륜부(603)에 의해 지지되기 때문에 카세트(410)가 무거워져도 하중을 분산시킬 수 있어, 보다 무거운 카세트(410)를 반송하는 것이 가능해진다. 또한 이너월(400)에는 복수의 차륜부(603)가 이동 가능하도록 외측으로 돌출한 철부(凸部)(반송로)가 설치된다. 따라서 암(605)을 전후시키는 것에 의해 차륜부(603)가 이너월(400)의 반송로를 이동하여 원활하게 카세트(410)를 반송시키는 것이 가능해진다.
또한 카세트(410)를 소정 위치까지 반입한 후, 승강부(602)에 의해 지지부(601)를 하강시킨다. 카세트(410)는 지지부(601)의 하강에 따라 하강하지만, 카세트(410)의 하면이 설치대(420)와 접촉하면 더 이상 하강하지 않는다. 여기서 또한 승강부(602)에 의해 지지부(601)를 하강시키면, 카세트(410)는 더 이상 하강하지 않기 때문에 지지부(601)와 플랜지부(412)가 격리된다. 그 결과, 암(605)을 후퇴시키는 것에 의해 카세트(410)를 처리실(30) 내에 재치한 상태에서 반송 장치(600)를 처리실(30) 내로부터 취출(取出)할 수 있다. 카세트(410)를 반출할 때에는 이 반대의 순서로 수행하면 좋다.
이와 같이 지지부(601)와 복수의 차륜부(603)를 포함하는 반송 장치(600)에 의해 카세트(410)를 들어 올려서 이동시키는 것에 의해 유리 기판(20)의 대형화에 대응할 수 있다. 또한 지지부(601)를 승강 가능한 승강부(602)를 설치하는 것에 의해 카세트(410)와 반송 장치(600)를 분리하는 것이 가능해져, 반송 장치(600)만을 처리실(30) 내외로 반입 반출하는 것이 가능해진다.
다음으로 본 실시 형태의 처리로를 이용하여 수행하는 CIS계 태양 전지의 제조 방법의 일부인 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선 구리(Cu), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)을 함유하는 적층막이 형성된 30매 내지 40매의 유리 기판(20)을 카세트(410) 내에 준비한다. 다음으로 카세트(410)의 플랜지부(412)를 반송 장치(600)의 지지부(601)에 의해 들어 올린다. 이에 의해 카세트(410)의 이동이 가능해진다. 그 후, 반송 장치(600)의 차륜부(603)를 이너월(400)의 반송로에 싣고 암(605)을 전진시키는 것에 의해 카세트(410) 및 반송 장치(600)를 처리실(30) 내의 소정의 위치까지 이동시킨다. 다음으로 반송 장치(600)의 승강부(602)에 의해 지지부(601) 및 카세트(410)를 하강시킨다. 카세트(410)가 설치대(420)에 재치된 후, 승강부(602)에 의해 지지부(601)를 한층 더 하강시켜 반송 장치(600)와 카세트(410)를 분리시킨다. 그 후, 암(605)을 후퇴시키는 것에 의해 반송 장치(600)를 처리실(30) 외로 반출한다. 다음으로 가동성의 씰 캡(110)에 의해 처리실(30)을 밀폐한다(반입 공정).
그 후, 처리실(30) 내의 분위기를 질소 가스 등의 불활성 가스로 치환한다(치환 공정). 여기서 진공 펌프로 처리실(30) 내의 분위기를 일단 배기하는 것에 의해 보다 신속하게 치환하는 것이 가능해진다. 불활성 가스로 처리실(30) 내의 분위기를 치환한 후, 상온 상태에서 불활성 가스로 예컨대 1% 내지 20%(바람직하게는 2% 내지 10%)로 희석한 H2Se가스 등의 셀렌화원을 가스 공급관(300)으로부터 도입한다. 다음으로 상기 셀렌화원을 봉입한 상태, 또는 배기관(310)으로부터 일정량 배기하는 것에 의해 상기 셀렌화원이 일정량 흐른 상태에서, 예컨대 400℃ 내지 550℃, 바람직하게는 450℃ 내지 550℃까지, 매분 3℃ 내지 50℃의 승온 속도로 승온한다. 이 때, 전동 팬(500)을 작동시켜 처리실(30) 내의 분위기를 유리 기판(20)의 단변 방향으로 가스의 흐름이 향하도록 강제 대류시킨다. 소정 온도까지 승온한 후, 예컨대 10분 내지 180분간, 바람직하게는 20분 내지 120분간 보지하는 것에 의해 유리 기판(20)에 형성된 적층막에 셀렌화 처리가 수행되고 CIS계 태양 전지의 광 흡수층이 형성된다(형성 공정).
그 후, 가스 공급관(300)으로부터 불활성 가스를 도입하여 처리실(30) 내의 분위기를 치환하고, 또한 소정 온도까지 강온시킨다(강온 공정). 여기서 진공 펌프로 처리실(30) 내의 분위기를 일단 배기하는 것에 의해 보다 신속하게 치환하는 것이 가능해진다. 소정 온도까지 강온시킨 후, 씰 캡(110)을 이동시키는 것에 의해 처리실(30)을 개구한다. 처리실(30)이 개구되면, 반송 장치(600)의 승강부(602)에 의해 지지부(601)를 하강시킨 상태에서 차륜부(603)를 이너월(400)의 반송로에 싣는다. 다음으로 암(605)을 전진시켜 반송 장치(600)를 소정 위치까지 이동시킨 후, 승강부(602)에 의해 지지부(601)를 상승시켜 카세트(410)를 들어 올린다. 그리고 암(605)을 후퇴시키는 것에 의해 카세트(410)를 반출하는(반출 공정) 것에 의해 일련의 처리가 종료된다.
이상의 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 이하에 기재하는 효과 중 적어도 하나를 갖는다.
(1) 양단(가장 외측)의 유리 기판의 외측의 주면을 각각 피복하도록 한 쌍의 측벽을 설치하는 것에 의해 복수의 유리 기판의 각각에 대하여 강제 대류를 균일하게 또한 효율적으로 흘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 유리 기판을 동시에 처리할 때의 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 유리 기판군의 단변(전후 단부)을 각각 피복하도록 한 쌍의 측벽을 더 설치하는 것에 의해 복수의 유리 기판의 각각에 대하여 강제 대류를 균일하게 또한 효율적으로 흘리는 것이 가능해진다. 또한 처리실 내의 가스의 흐름을 유리 기판의 단변 방향으로 하는 것에 의해 가스의 흐름을 유리 기판의 장변 방향으로 한 경우에 비해 대류시키는 가스의 유속을 가속시키지 않아도 유리 기판의 온도 균일성을 유지하는 것이 가능해져 유리 기판을 대형화할 수 있다.
(2) 상기 (1)에서 양단의 유리 기판의 외측의 주면과 한 쌍의 측벽의 내측면 사이의 거리를 복수의 유리 기판의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 하는 것에 의해 복수의 유리 기판의 각각에 대하여 강제 대류를 보다 균일하게 또한 효율적으로 흘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 유리 기판을 동시에 처리할 때의 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에서 복수의 전동 팬을 유리 기판의 장변 방향으로 복수 배치하는 것에 의해 유리 기판의 장변 방향의 가스의 흐름의 균일화를 실현할 수 있다. 또한 전동 팬을 멀티블레이드 팬(시로코 팬)으로 한 것에 의해 흡기측과 배기측의 압력 차이가 커져도 유리 기판 사이에 안정적으로 강제 대류를 형성할 수 있다.
(4) (1) 내지 (3)에서 유리 기판을 개재하도록 한 쌍의 이너월을 설치하는 것에 의해 대류시킨 가스의 흐름을 유리 기판에 효율적으로 향하도록 할 수 있다.
(5) (4)에서 전동 팬의 측면까지 한 쌍의 이너월을 연재(延在)시키는 것에 의해 가스의 흐름을 유리 기판에 의해 효율적으로 향시킬 수 있다.
(6) (3) 내지 (5) 중 어느 하나에서 전동 팬의 적어도 날개부 및 회전축을 날개부의 기재(基材)보다 셀렌화 내성이 높은 물질로 코팅하는 것에 의해 스텐레스 등의 금속 재료로 복잡한 가공이 필요한 날개부의 기재를 구성할 수 있다.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에서 반응관을 스텐레스 등의 금속 재료로 형성하는 것에 의해 반응관을 크게 할 수 있어 유리 기판을 대형화할 수 있다.
(8) (7)에서 반응관의 적어도 처리실의 분위기에 노출되는 부분을 반응관의 기재보다 셀렌화 내성이 높은 물질로 코팅하는 것에 의해 기판 처리 장치의 비용을 작게 할 수 있다.
(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에서 복수의 유리 기판의 표면의 상부측에 복수의 개구부를 포함하는 정류판을 배치하는 것에 의해 가스의 흐름의 컨덕턴스를 조정할 수 있다. 그 결과, 전동 팬에 의한 강제 대류의 가스 흐름의 조정을 수행할 수 있어 가스의 흐름의 균일화를 실현할 수 있다.
(10) (9)에서 정류판의 개구부의 개구율을 전동 팬의 직하의 영역과 전동 팬 사이의 영역에서 다르게 하는 것에 의해 전동 팬의 배치에 의한 가스의 흐름의 혼란을 조정하는 것이 가능해진다.
(11) (9) 또는 (10)에서 유리 기판의 하부측에도 정류판을 설치하는 것에 의해 보다 정밀하게 가스의 컨덕턴스를 조정하는 것이 가능해진다.
(12) 복수의 유리 기판을 보지하는 카세트를 처리실 내외로 반입 반출하는 반송 장치를 복수의 차륜부를 포함하는 구성으로 하는 것에 의해 복수의 유리 기판을 대형화한 경우에도 용이하게 반송할 수 있다. 바꿔 말하면, 유리 기판의 대형화를 실현할 수 있다.
(13) (12)에서 카세트를 들어 올리는 승강부를 반송 장치에 설치한 것에 의해 카세트를 반송한 후, 처리실로부터 반송 장치를 취출하는 것이 가능해진다.
<제2 실시 형태>
다음으로 도 1 및 도 2에 도시되는 처리로(10)의 다른 실시 형태를 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11에서는 도 1 및 도 2와 동일한 기능을 가지는 부재에는 동일한 부호를 첨부하였다. 또한 여기서는 제1 실시 형태와의 차이점에 대하여 주로 설명한다.
도 11에 도시하는 제2 실시 형태에서는 복수의 유리 기판(20)을 보지하는 카세트(410)를 하나만 재치한 제1 실시 형태와는 달리 복수의 카세트(410)(여기서는 3개)를 복수의 유리 기판(20)의 표면과 평행한 방향으로 배열하여 배치한다.
본 실시 형태에서는 양단(가장 외측)의 유리 기판(20)의 외측의 주면을 각각 피복하도록 한 쌍의 측벽(413a)을 설치하는 것에 의해 제1 실시 형태와 마찬가지로 복수의 유리 기판(20)의 각각에 대하여 강제 대류를 균일하게 흘리는 것이 가능해진다. 또한 마찬가지로 유리 기판(20)군의 단변(전후 단부)을 각각 피복하도록 한 쌍의 측벽(413b)을 설치한 것에 의해 복수의 유리 기판(20)의 각각에 대하여 강제 대류를 균일하게 또한 효율적으로 흘리는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 유리 기판(20)을 동시에 처리할 때의 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 양단의 유리 기판(20)의 외측 주면과 한 쌍의 측벽(413a)의 내측면 사이의 거리를 복수의 유리 기판(20)의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 한 것에 의해 제1 실시 형태와 마찬가지로 복수의 유리 기판의 각각에 대하여 강제 대류를 보다 균일하게 흘리는 것이 가능해져, 기판 사이의 온도 균일성 및 기판 면내의 온도 균일성을 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 본 실시 형태에서는 전동 팬(500)에 의한 처리실(30) 내의 분위기의 강제 대류를 유리 기판(20)의 단변 방향으로 하기 때문에 유리 기판(20)의 장변 방향에 복수 카세트(410)를 배치해도 각각의 유리 기판(20)의 표면을 흐르는 가스의 흐름은 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서 복수의 유리 기판(20)을 장변 방향으로 복수 배열하는 것이 가능해져 한 번에 처리할 수 있는 유리 기판(20)의 수를 늘릴 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 한 쌍의 측벽(413a, 413b)을 카세트(410)에 설치하지 않고 반응관(100)측에 설치해도 좋다. 특히 제2 실시 형태에서는 복수의 카세트(410)를 배열하여 배치하는 것에 의해 1회에 처리할 수 있는 유리 기판(20)의 수를 늘렸다. 이 때 예컨대 3개 배열한 카세트(410)의 중앙의 카세트(410)는 그 지면 좌우 방향에 다른 카세트(410)가 배치된다. 이 경우, 중앙에 배치되는 카세트(410)와 다른 카세트(410)가 접촉하도록 배치하는 것에 의해 한 쌍의 측벽(413b)을 설치하지 않아도 가스의 흐름을 카세트(410) 내에 제한하는 것이 가능해진다. 따라서 이와 같은 경우에는 한 쌍의 측벽(413b)을 설치하지 않아도 좋다.
또한 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 차륜부(603)를 포함하는 반송 장치(600)에 의해 카세트(410)를 처리실(30) 내에 반송한다. 따라서 본 실시 형태와 같이 카세트(410)를 반입구부터 순서대로 모두 배치해도 암(605)의 길이를 조정하는 것에 의해 멀리까지 카세트(410) 반송하는 것이 가능해진다.
또한 종래의 석영제의 반응관을 이용하지 않고 스텐레스 등의 금속 재료를 반응관(100)의 기재로서 이용한다. 따라서 반응관(100)을 대형화해도 석영제에 비해 그 성형이 용이하며, 또한 그 비용의 증가도 석영제에 비해 작다. 이에 의해 한 번에 처리할 수 있는 유리 기판(20)의 수를 늘릴 수 있어 CIS계 태양 전지의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한 스텐레스 등의 금속 재료를 반응관의 기재로서 사용하는 것에 의해 석영제의 반응관에 비해 그 취급도 용이하여 반응관을 대형화를 할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 실시 형태의 효과와 더불어 이하에 기재하는 효과를 실현할 수 있다. 즉 반응관(100) 내에 복수의 유리 기판(20)을 보지하는 카세트(410)를 유리 기판(20)의 표면과 평행한 방향으로 배열하여 복수 배치하는 것에 의해 한 번에 처리할 수 있는 유리 기판(20)의 수를 늘릴 수 있어 CIS계 태양 전지의 제조 비용을 저감할 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 갖가지 변경이 가능하다.
예컨대 전술한 실시 형태에서는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga)이 형성된 복수의 유리 기판을 셀렌화 처리하는 것에 의해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 구리(Cu)/인듐(In)이나 구리(Cu)/갈륨(Ga) 등이 형성된 복수의 유리 기판을 셀렌화 처리해도 좋다. 또한 전술한 실시 형태에서는 금속 재료와의 반응성이 높은 셀렌화에 대하여 언급하였지만, CIS계 태양 전지에서는 셀렌화 처리 대신, 또는 셀렌화 처리 후에 유황 원소 함유 가스를 공급하여 유화(硫化) 처리를 수행하는 경우도 있다. 이 경우에도 본 실시 형태의 대형 반응로를 이용하는 것에 의해 한 번에 유화 처리를 할 수 있는 매수를 늘릴 수 있기 때문에 제조 비용의 저하를 실현할 수 있다.
또한 전술한 실시 형태에서는 이너월(400)을 반응관(100)의 하부로부터 상부에 걸쳐서 연속적으로 설치하지만, 이에 한정되지 않는다. 즉 카세트(410)에 한 쌍의 측벽(413a)을 설치하는 부분에 대해서는 한 쌍의 측벽(413a)에 의해 가스가 정류되기 때문에 이 부분에 대해서는 이너월(400)을 설치할 필요는 없으며, 적어도 한 쌍의 정류판(413a)의 상부를 넘은 부분부터 전동 팬(510)까지의 사이에 설치하여 가스의 흐름을 제한할 수 있으면 좋다. 이와 같이 이너월(400)을 구성하는 부재를 적게 하는 것에 의해 비용 저감을 도모할 수 있다.
<본 발명의 바람직한 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 주된 형태를 부기(附記)한다.
(부기1)
구리-인듐, 구리-갈륨 및 구리-인듐-갈륨 중 어느 하나로 이루어지는 적층막이 형성된 복수의 유리 기판을 수납하는 처리실;
상기 처리실을 구성하도록 형성되는 반응관;
상기 처리실 내에 반입 가능하도록 구성되고 상기 복수의 유리 기판을 상호의 주면이 소정의 간격을 두고 각각 대향하도록 배열시키는 것과 함께, 배열시킨 상기 복수의 유리 기판 중 양단의 유리 기판의 외측의 주면을 각각 피복하는 한 쌍의 측벽이 설치되는 카세트;
상기 처리실 내에 셀렌 원소 함유 가스 또는 유황 원소 함유 가스를 도입하는 가스 공급관;
상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기관;
상기 반응관을 둘러싸도록 설치된 가열부; 및
상기 복수의 유리 기판의 각 주면에서 상기 복수의 유리 기판의 단변 방향으로 상기 처리실 내의 분위기를 강제 대류시키는 팬;
을 구비하는 기판 처리 장치.
(부기2)
부기1에 있어서 상기 양단의 유리 기판의 외측의 주면과 상기 카세트가 구비하는 상기 한 쌍의 측벽의 내측면 사이의 거리가 상기 복수의 유리 기판의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 구성되는 기판 처리 장치.
(부기3)
부기1 또는 부기2에 있어서, 상기 팬은 상기 유리 기판의 장변 방향을 따라 복수 배치되는 기판 처리 장치.
(부기4)
부기1 내지 부기3 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 유리 기판의 장변 방향으로 연재하고 상기 복수의 유리 기판을 개재하도록 설치된 한 쌍의 이너월을 더 구비하는 기판 처리 장치.
(부기5)
부기4에 있어서, 상기 한 쌍의 이너월은 또한 상기 팬의 측면을 개재하도록 설치되는 기판 처리 장치.
(부기6)
부기3 내지 부기5 중 어느 하나에 있어서, 상기 팬은 상기 처리실 내에서 회전하는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는 상기 날개부의 기재보다 셀렌화 내성 또는 유화 내성이 높은 물질을 주성분으로 하는 코팅막에 의해 상기 날개부의 기재가 코팅되는 기판 처리 장치.
(부기7)
부기1 내지 부기6 중 어느 하나에 있어서, 상기 반응관의 기재는 금속 재료로 형성되는 기판 처리 장치.
(부기8)
부기7에 있어서, 상기 반응관의 적어도 상기 처리실 내의 분위기에 노출되는 부분은 상기 반응관의 기재보다 셀렌화 내성 또는 유화 내성이 높은 물질로 코팅되는 기판 처리 장치.
(부기9)
부기1 내지 부기8 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 유리 기판의 표면에서의 상기 셀렌 원소 함유 가스 또는 상기 유황 원소 함유 가스가 흐르는 방향의 상기 복수의 기판의 상류측에 복수의 개구부를 포함하는 제1 정류판이 설치되는 기판 처리 장치.
(부기10)
부기9에 있어서, 상기 복수의 유리 기판의 표면에서의 상기 셀렌 원소 함유 가스 또는 상기 유황 원소 함유 가스가 흐르는 방향의 상기 복수의 유리 기판의 하류측에 복수의 개구부를 포함하는 제2 정류판이 설치되는 기판 처리 장치.
(부기11)
부기9 또는 부기10에 있어서, 상기 팬은 상기 복수의 유리 기판의 장변 방향을 따라 복수 설치되고, 상기 제1 정류판 중 상기 팬의 직하 영역의 상기 개구부의 개구율(開口率)은 복수 배치된 상기 팬 사이의 영역의 상기 개구부의 개구율과 다른 기판 처리 장치.
(부기12)
부기1 내지 부기11 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 유리 기판은 카세트에 보지되고, 상기 카세트는 상기 복수의 유리 기판의 장변 방향으로 복수 배치되는 기판 처리 장치.
(부기13)
복수의 유리 기판을 보지하는 카세트를 처리실 내에 반송하는 반송 장치로서, 상기 카세트를 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 고정되는 차륜부와, 상기 지지부 및 상기 차륜부를 일체적으로 작동시키는 암을 구비하는 반송 장치.
(부기14)
부기13에 있어서, 상기 반송 장치는 상기 지지부와 상기 차륜부 사이에 설치되고 승강 가능한 승강부를 더 구비하는 반송 장치.
10: 처리로 20: 유리 기판
30: 처리실 100: 반응관
101: 기재 102: 코팅막
110: 씰 캡 120: 매니폴드
200: 노체 가열부 210: 캡 가열부
300: 가스 공급관 310: 배기관
400: 이너월 410: 카세트
411: 보지 부재 412: 플랜지부
413a, 413b: 측벽 420: 설치대
430: 제1 정류판 440: 제2 정류판
500: 전동 팬 510: 날개부
520: 회전축부 530: 동력부
540: 보호 부재 600: 반송 장치
601: 지지부 602: 승강부
603: 차륜부 604: 고정 부재
605: 암

Claims (5)

  1. 구리-인듐, 구리-갈륨 및 구리-인듐-갈륨 중 어느 하나로 이루어지는 적층막이 형성된 복수의 유리 기판을 수납하는 처리실;
    상기 처리실을 구성하도록 형성되는 반응관;
    상기 처리실 내에 반입 가능하도록 구성되고 상기 복수의 유리 기판을 상호(相互)의 주면(主面)이 소정의 간격을 두고 각각 대향하도록 배열시키는 것과 함께, 배열시킨 상기 복수의 유리 기판 중 양단(兩端)의 유리 기판의 외측의 주면을 각각 피복하는 한 쌍의 측벽이 설치되는 카세트;
    상기 처리실 내에 셀렌 원소 함유 가스 또는 유황 원소 함유 가스를 도입하는 가스 공급관;
    상기 처리실 내의 분위기를 배기하는 배기관;
    상기 반응관을 둘러싸도록 설치된 가열부; 및
    상기 복수의 유리 기판의 각 주면에서 상기 복수의 유리 기판의 단변(短邊) 방향으로 상기 처리실 내의 분위기를 강제 대류시키는 팬;
    을 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양단의 유리 기판의 외측의 주면과 상기 카세트가 구비하는 상기 한 쌍의 측벽의 내측면 사이의 거리가 상기 복수의 유리 기판의 주면 사이의 거리와 각각 동등해지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팬은 상기 기판의 장변(長邊) 방향을 따라 복수 배치되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유리 기판의 장변 방향으로 연재(延在)하고, 상기 복수의 유리 기판을 개재하도록 설치된 한 쌍의 이너월을 더 구비하는 기판 처리 장치.
  5. 복수의 유리 기판을 보지하는 카세트를 처리실 내에 반송하는 반송 장치로서,
    상기 카세트를 지지하는 지지부;
    상기 지지부에 고정되는 차륜부; 및
    상기 지지부 및 상기 차륜부를 일체적으로 작동시키는 암;
    을 구비하는 반송 장치.
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