TWI470702B - 基板處理裝置及用於基板處理裝置中之反應管的表面之塗佈膜之形成方法 - Google Patents
基板處理裝置及用於基板處理裝置中之反應管的表面之塗佈膜之形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI470702B TWI470702B TW101108590A TW101108590A TWI470702B TW I470702 B TWI470702 B TW I470702B TW 101108590 A TW101108590 A TW 101108590A TW 101108590 A TW101108590 A TW 101108590A TW I470702 B TWI470702 B TW I470702B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- reaction tube
- processing apparatus
- coating film
- processing chamber
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 91
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 67
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 64
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 24
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 21
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 21
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 18
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 11
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 7
- CDZGJSREWGPJMG-UHFFFAOYSA-N copper gallium Chemical compound [Cu].[Ga] CDZGJSREWGPJMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N copper indium Chemical compound [Cu].[In] HVMJUDPAXRRVQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 claims 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005340 laminated glass Substances 0.000 description 1
- 238000010667 large scale reaction Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 150000003342 selenium Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- YDLQKLWVKKFPII-UHFFFAOYSA-N timiperone Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1C(=O)CCCN1CCC(N2C(NC3=CC=CC=C32)=S)CC1 YDLQKLWVKKFPII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950000809 timiperone Drugs 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
- H01L21/67754—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber horizontal transfer of a batch of workpieces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0749—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type including a AIBIIICVI compound, e.g. CdS/CulnSe2 [CIS] heterojunction solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本發明係關於一種基板處理裝置、使用該基板處理裝置之太陽電池之製造方法、及用於該基板處理裝置中之反應管的表面之塗佈膜之形成方法，尤其是關於一種用以形成硒化物系CIS太陽電池之光吸收層之基板處理裝置、使用其之硒化物系CIS太陽電池之製造方法、及用以形成硒化物系CIS太陽電池之光吸收層之基板處理裝置中所使用之反應管之塗佈膜之形成方法。
硒化物系CIS太陽電池具有依序積層玻璃基板、金屬背面電極層、CIS系光吸收層、高電阻緩衝層、開口層之構造。此處，CIS系光吸收層係藉由將銅(Cu)/鎵(Ga)、Cu/銦(In)、或Cu-Ga/In中任意一種之積層構造硒化而形成。如此，硒化物系CIS太陽電池由於未使用矽(Si)即可形成光吸收係數較高之膜，因而具有可使基板較薄並且可降低製造成本之特徵。
此處，作為進行硒化之裝置之一例有專利文獻1。專利文獻1中所記載之硒化裝置中，藉由支座以一定間隔設置複數個平板狀之對象物，與圓筒狀之石英腔室之長軸方向平行且與該板面垂直配置，導入硒源，藉此進行對象物之硒化。
[專利文獻1]日本專利特開2006-186114號公報
如亦於專利文獻1所記載，進行硒化之基板處理裝置中使用石英製之腔室(爐體)。然而，石英製之腔室存在由於其加工較難因而製造成本較高且交納期時間長之問題。又，由於非常容易破裂而其操作較難。尤其是，CIS太陽電池中，由於其基板非常大(專利文獻1中為300 mm×1200 mm)，爐體本身必須較大，而使上述問題更為顯著。
因此，本發明之目的在於提供一種與石英製之腔室相比具有加工容易之爐體之基板處理裝置。又，提供一種與石英製之腔室相比操作容易之腔室。
根據本發明之一態樣，提供一種基板處理裝置，其包括：處理室，其收納形成有包含銅-銦、銅-鎵、或銅-銦-鎵中任意一種之積層膜之複數片基板；反應管，其以構成上述處理室之方式而形成；氣體供給管，其將含硒元素氣體或含硫元素氣體導入至上述處理室中；排氣管，其將上述處理室內之環境排氣；加熱部，其以包圍上述反應管之方式而設置；並且上述反應管之上述處理室側之表面中，至少暴露於上述含硒元素氣體或含硫元素氣體中之表面具有多孔狀之塗佈
膜，其以氧化鉻(Crx
Oy
：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six
Oy
：x、y為1以上之任意整數)之混合物作為主成分，且具有5%至15%之空間率。
根據本發明之另一態樣，提供一種反應管的表面之塗佈膜之形成方法，其形成用以將形成有包含銅-銦、銅-鎵、或銅-銦-鎵中任意一種之積層膜之複數片基板暴露於含硒元素氣體或含硫元素氣體之環境中之處理室，並且其包括：洗淨步驟，其將上述反應管之基材之表面脫脂及洗淨；粗面化步驟，其噴射上述反應管之基材之表面，使基材表面粗面化；塗佈步驟，其於上述經粗面化之基材之表面上塗佈氧化鉻(Crx
Oy
：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six
Oy
：x、y為1以上之任意整數)之混合物之漿體；煅燒步驟，其將塗佈有上述漿體之基材於既定之溫度下煅燒；及含浸步驟，其將化學緻密化處理劑含浸於上述煅燒步驟後之基材中；並將上述塗佈步驟、上述煅燒步驟及上述含浸步驟重複既定次數。
可實現與石英製之腔室相比較加工容易之爐體。又，可實現與石英製之腔室相比較操作容易之爐體。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。圖1係表示組裝於本發明之進行硒化處理之基板處理裝置中之處理
爐10之側面剖面圖。又，圖2係表示自圖1之紙面左側所觀察之處理爐之剖面圖。
處理爐10具有由不鏽鋼等金屬材料而形成之作為爐體之反應管100。反應管100為中空之圓筒形狀，具有其一端閉合，另一端開口之構造。藉由反應管100之中空部分，而形成處理室30。於反應管100之開口側，於反應管100之同心圓上設置有其兩端開口之圓筒形狀之歧管120。於反應管100與歧管120之間，設置有作為密封構件之O環(未圖示)。
於歧管120之未設置反應管100之開口部設置可動性密封蓋110。密封蓋110由不鏽鋼等金屬材料而形成，呈其一部分插入至歧管120開口部之凸型形狀。於可動性密封蓋110與歧管120之間，設置作為密封構件之O環(未圖示)，於進行處理時，密封蓋110氣密地閉合反應管100之開口側。
於反應管100之內部設置內壁400，其用以載置保持形成有含有銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)之積層膜之複數片玻璃基板(例如30~40片)之卡座410。如圖3所示，內壁400以其一端固定於反應管100之內周面，並且於反應管100之中心部介隔設置台420載置卡座410之方式而構成。內壁400係以夾持卡座410之方式將一對構件連接於其兩端而構成，從而提高其強度。卡座410係如圖1所示，於玻璃基板20之兩端上具有可保持複數片玻璃基板20以直立狀態並列於橫方向上之保持構件者。又，將兩端之保持構件藉由其下表面側
所設置之一對固定棒而固定，複數片玻璃基板之下端之側面部露出於反應室內。再者，亦可將固定卡座410之兩端之固定棒設置於兩端之保持構件之上端側，從而提高卡座410之強度。
又，以包圍反應管100之方式設置爐體加熱部200，其一端閉合，另一端開口，且形成中空之圓筒形狀。又，於密封蓋110之與反應管100相反側之側面設置頂蓋加熱部210。藉由該爐體加熱部200與頂蓋加熱部210而將處理室30內加熱。再者，爐體加熱部200藉由未圖示之固定部而固定於反應管100上，頂蓋加熱部210藉由未圖示之固定部而固定於密封蓋110上。又，於密封蓋110及歧管120中，為了保護耐熱性較低之O環而設置未圖示之水冷之冷卻手段。
於歧管120中設置用以供給作為含硒元素氣體(硒化源)之氫化硒(以下為「H2
Se」)之氣體供給管300。自氣體供給管300供給之H2
Se，係自氣體供給管300經由歧管120與密封蓋110之間之間隙供給至處理室30。又，於氣體供給管300之相反側之歧管120中，設置排氣管310。將處理室30內之環境經由歧管120與密封蓋110之間之間隙藉由排氣管310排氣。再者，藉由上述之冷卻手段冷卻之部位，若冷卻至150℃以下，則該部分未反應之硒會凝結，因此較佳為溫度控制在150℃至170℃左右。
此處，本發明之反應管100由不鏽鋼等金屬材料而形成。
不鏽鋼等金屬材料與石英相比較加工容易。因此，可容易地製造如進行CIS系太陽電池之硒化處理之基板處理裝置中所使用之大型之反應管100。因此，可增加反應管100內可收納之玻璃基板之數量，從而可降低CIS系太陽電池之製造成本。
進而，本實施形態中，反應管100之至少暴露於處理室30內之環境中之表面，如圖3(a)所示，於作為反應管100之基材101之不鏽鋼等金屬材料上，形成與不鏽鋼等金屬材料相比較硒化耐性較高之塗佈膜。廣泛使用之不鏽鋼等金屬材料，若於200℃以上之溫度下加熱H2
Se等氣體，則由於反應性非常高而產生腐蝕，但藉由如本實施形態形成硒化耐性較高之塗佈膜，可抑制由H2
Se等氣體所導致之腐蝕，因此可使用廣泛使用之不鏽鋼等金屬材料，從而可降低基板處理裝置之製造成本。再者，作為該硒化耐性較高之塗佈膜，可舉出以陶瓷作為主成分之塗佈膜。
其次，作為以陶瓷作為主成分之塗佈膜，於作為反應管100之基材之不鏽鋼上噴塗(1)1~2μm之矽石(SiO2
)膜、(2)1~2μm之氧化鉻(Cr2
O3
)膜、(3)70μm之Cr2
O3
+SiO2
膜、(4)氧化鋁(Al2
O3
)，其後形成藉由SiO2
進行封孔處理之100μm之Al2
O3
+SiO2
膜之4種類之膜，藉由暴露於H2
Se(4%)及Ar(96%)之硒化環境內，而進行關於硒化耐性之實驗。再者，將溫度設為650度，每1次之時間設為1小時。其結果
如表1所示。
首先，(2)之Cr2
O3
膜與(4)之Al2
O3
+SiO2
膜，僅暴露於硒化環境1次即產生剝落。(1)之SiO2
膜，雖僅暴露1次並未產生剝落，但重複10次後觀察其表面產生變色，又，產生部分剝落。另一方面，(3)之Cr2
O3
+SiO2
膜即使重複10次仍未產生剝落。
上述之結果，可認為係Cr2
O3
+SiO2
膜如圖3(b)成為多孔狀之膜而影響者。再者，圖3(b)係於作為反應管之基材101之不鏽鋼上塗佈Cr2
O3
+SiO2
膜之構件之剖面SEM(Scanning Eletron Microscopy，掃描電子顯微法)照片。如此，認為藉由將塗佈膜設為多孔狀之膜，可靈活地追隨由反應管100之由不鏽鋼等金屬材料而形成之基材101與塗佈膜102之線膨脹係數之不同所導致之熱膨脹．收縮，從而不會剝落。此處，塗佈膜102較佳為具有5%~15%之空間率之多孔狀之膜。若為5%以下，則難以靈活地追隨熱膨脹．收縮，又，若為15%以上，則有硒化源到達作為基材之不鏽鋼材之虞。再者，空間率可根據如圖3(b)所示之塗佈膜之剖面之SEM照片推定成為空間之部分之面積而算出。
另一方面，認為由於(1)之SiO2
膜及(2)之Cr2
O3
膜係非常
緻密之膜，故無法追隨不鏽鋼等金屬材料即基材101之熱膨脹，從而由應力導致產生剝離。又，關於(4)之Al2
O3
+SiO2
膜，認為其環境阻斷性能不足，硒化源藉由經由皮膜內部到達基材邊界界面從而於基材表面產生腐蝕，而導致剝離。
圖3(c)係進行上述試驗後之Cr2
O3
+SiO2
膜表面之SEM照片。雖可知其由重複熱處理導致產生數μm~數十μm之微小龜裂，但可知外觀上完全沒有剝落之徵兆從而作為塗佈膜充分發揮作用。
進而為了調查塗佈膜之硒化耐性之壽命，對蓄積於重複硒化處理時之界面及塗佈膜中或自氧化膜變為硒化膜時之Se量進行評價。圖4係表示將硒化處理循環數與蓄積於界面及塗佈膜中或自氧化膜變為硒化膜時之Se量比較之圖。
如上述圖3(c)所說明，SUS304上所形成之塗佈膜亦僅產生微小龜裂但完全沒有剝落之徵兆，於圖4中於450℃之溫度下進行1000次處理亦完全沒有剝落之徵兆。界面之Se顯示飽和傾向，故推斷即使再進行硒化處理其增加之程度亦微小。若考慮一年之運行率，則圖4中之1000次之結果相當於量產中之進行約1年硒化處理之情況之結果。此處雖僅可驗證至1000次，但由於此後即使增加處理次數而塗佈之狀態仍未發現變動，原理上可推定其具有數倍之壽命。
根據以上情況，於為了將硒化處理裝置之處理爐大型化而以不鏽鋼等金屬材料作為反應管之基材之情況下，將以矽石
與氧化鉻之混合物作為主成分且具有5%至15%之空間率之多孔狀之塗佈膜形成於反應管之表面，藉此可謀求處理爐之長壽命化。再者，上述說明中，雖將矽石作為SiO2
、氧化鉻作為Cr2
O3
進行了說明，但矽石亦可為Six
Oy
(x、y為1以上之任意整數)，氧化鉻亦可為Crx
Oy
(x、y為1以上之任意整數)。
又，密封蓋110、歧管120、氣體供給管300及排氣管310中亦同樣暴露於硒化源之部分亦可形成上述之塗佈膜。其中，為了保護O環等而藉由冷卻手段於200℃以下之溫度下冷卻之部分，由於不鏽鋼等金屬材料即使與硒化源接觸亦不會反應，故不塗佈亦可。
其次，對作為塗佈膜之多孔狀之Cr2
O3
+SiO2
膜之形成方法進行說明。
首先，為了去除作為反應管之基材101之不鏽鋼等金屬材料之表面之污垢，進行基材之表面之脫脂．洗淨後，噴射基材表面，從而使基材表面粗面化。其後，塗佈以矽石(Six
Oy
)與氧化鉻(Crx
Oy
)作為主成分之混合物之漿體(塗佈步驟)，於500℃至650℃之溫度下進行煅燒(煅燒步驟)。進而，將化學緻密化處理劑含浸於上述煅燒步驟時所產生之微小龜裂中(含浸步驟)。藉由重複該塗佈步驟、煅燒步驟、含浸步驟從而形成塗佈膜。
若如此重複塗佈步驟、煅燒步驟、含浸步驟，則可於不鏽
鋼基材與塗佈膜之界面之附近形成FeCr系氧化物層。該氧化物層具有抑止基材邊界界面之腐蝕之效果，更可抑制由硒化源所導致之不鏽鋼基材之腐蝕。
其次，對使用本實施形態之處理爐而進行之作為CIS系太陽電池之製造方法之一部分之基板之製造方法進行說明。
首先，準備形成有含有銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)之積層膜之30片至40片之玻璃基板於卡座410上，以將可動性密封蓋110自歧管120上卸下之狀態，將卡座410搬入至處理室(搬入步驟)。卡座之搬入例如藉由未圖示之搬入搬出裝置之臂支撐卡座下部，以舉起之狀態將卡座410移動至處理室30內，到達既定之位置後，將該臂移動至下方從而使卡座410載置於設置台420上而進行。
其後，以氮氣等惰性氣體取代處理室30內(取代步驟)。以惰性氣體取代處理室30內之環境後，於常溫之狀態下，將藉由惰性氣體稀釋為1~20%(較佳為2~10%)之H2
Se氣體等硒化源自氣體供給管300導入。其次，於封閉上述硒化源之狀態下，或藉由自排氣管310排氣一定量從而使上述硒化源一定量流動之狀態下，於400~550℃之溫度下，較佳為450℃~550℃，以每分鐘3~15℃升溫。升溫至既定溫度後，藉由保持10~180分鐘，較佳為保持20~120分鐘，進行硒化處理，從而形成CIS系太陽電池之光吸收層(形成步驟)。
其後，自氣體供給管300導入惰性氣體，取代處理室30內之環境，又，降溫至既定溫度(降溫步驟)。降溫至既定溫度後，藉由移動密封蓋110，使處理室30開口，藉由未圖示之搬入搬出裝置之臂將卡座410搬出(搬出步驟)，藉此結束一系列之處理。
其次，使用圖5對圖1及圖2所示之處理爐10之另一實施形態進行說明。圖5中，對與圖1及圖2具有相同功能之構件標註相同符號。又，此處，主要對與第1實施形態不同之方面進行說明。
圖5所示之第2實施形態中，與僅載置一個保持複數片玻璃基板20之卡座410之第1實施形態不同，於與複數片玻璃基板之表面平行之方向上並列配置有複數個卡座410(此處為三個)。
本發明中，並未使用習知之石英製之反應管，而以不鏽鋼等金屬材料作為反應管100之基材使用。因此，即便使反應管100大型化，與石英製相比較其成型亦容易，又，與石英製相比較其成本之增加亦小。因此，可增加一次可處理之玻璃基板20之數量，從而可降低CIS系太陽電池之製造成本。
又，藉由以不鏽鋼等金屬材料作為反應管之基材使用，與石英製之反應管相比較，其操作亦容易，可使反應管大型化。
第1實施形態及第2實施形態中之本發明，可實現以下所
記之至少一種效果。
(1)以氧化鉻及SiO2
作為主成分且空間率為5%至15%之多孔狀之塗佈膜102形成於反應管100之基材101之上，藉此可形成硒化耐性優異之反應管100，又，由於可由金屬材料形成反應管100，故可實現大型之反應管100。
(2)於上述(1)中，於反應管100內，於與玻璃基板20之表面平行之方向上並列配置複數個保持複數片玻璃基板20之卡座410，藉此可增加一次可處理之玻璃基板之數量，從而可降低CIS系太陽電池之製造成本。
以上，使用圖式對本發明之實施形態進行了說明，但只要不脫離本發明之宗旨，亦可有各種變更。例如，上述實施形態中，說明係對形成有銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)之複數片玻璃基板進行硒化處理，但並不限定於此，亦可對形成有銅(Cu)/銦(In)或銅(Cu)/鎵(Ga)等之複數片玻璃基板進行硒化處理。又，本實施形態中，提及與金屬材料之反應性較高之硒化，但CIS系太陽電池中，亦有於硒化處理後供給含硫元素氣體進行硫化處理代替硒化處理之情況。此時，亦使用本實施形態之大型反應爐，藉此可增加一次可硫化處理之片數，從而可實現降低製造成本。
最後將本發明之較佳之主要態樣附記如下。
(1)一種基板處理裝置，其包括：處理室，其收納形成有包含銅-銦、銅-鎵、或銅-銦-鎵中任意一種之積層膜之複數
片基板；反應管，其以構成上述處理室之方式而形成；氣體供給管，其將含硒元素氣體或含硫元素氣體導入至上述處理室中；排氣管，其將上述處理室內之環境排氣；及加熱部，以包圍上述反應管之方式而設置；並且上述反應管之上述處理室側之表面中，至少暴露於上述含硒元素氣體或含硫元素氣體中之表面具有多孔狀之塗佈膜，其以氧化鉻(Crx
Oy
：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six
Oy
：x、y為1以上之任意整數)之混合物作為主成分，且具有5%至15%之空間率。
(2)如上述(1)之基板處理裝置，其中上述反應管之基材之金屬材料為不鏽鋼。
(3)如上述(2)之基板處理裝置，其中上述塗佈膜於與上述反應管之基材之邊界附近具有FeCr系氧化物層。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之基板處理裝置，其中於與上述複數片基板之表面平行之方向上配置複數個上述卡座。
(5)一種反應管的表面之塗佈膜之形成方法，其形成用以將形成有包含銅-銦、銅-鎵、或銅-銦-鎵中任意一種之積層膜之複數片基板暴露於含硒元素氣體或含硫元素氣體之環境中之處理室；並且其包括：洗淨步驟，其將上述反應管之基材之表面脫脂及洗淨；粗面化步驟，其噴射上述反應管之基材之表面，使基材表面粗面化；
塗佈步驟，其於上述經粗面化之基材之表面上塗佈氧化鉻(Crx
Oy
：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six
Oy
：x、y為1以上之任意整數)之混合物之漿體；煅燒步驟，其將塗佈有上述漿體之基材於既定之溫度下煅燒；及含浸步驟，其將化學緻密化處理劑含浸於上述煅燒步驟後之基材中；並將上述塗佈步驟、上述煅燒步驟及上述含浸步驟重複既定次數。
10‧‧‧處理爐
20‧‧‧玻璃基板
30‧‧‧處理室
100‧‧‧反應管
101‧‧‧基材
102‧‧‧塗佈膜
110‧‧‧密封蓋
120‧‧‧歧管
200‧‧‧爐體加熱部
210‧‧‧頂蓋加熱部
300‧‧‧氣體供給管
310‧‧‧排氣管
400‧‧‧內壁
410‧‧‧卡座
420‧‧‧設置台
圖1係本發明之第1實施形態之處理爐之側面剖面圖。
圖2係自圖1之紙面左方向所觀察之處理爐之剖面圖。
圖3係本發明之第1實施形態之塗佈膜之說明圖。
圖4係由本發明之塗佈膜與反應爐之基材之線膨脹係數之不同所導致之效果之說明圖。
圖5係本發明之第2實施形態之處理爐之側面剖面圖。
10‧‧‧處理爐
20‧‧‧玻璃基板
30‧‧‧處理室
100‧‧‧反應管
110‧‧‧密封蓋
120‧‧‧歧管
200‧‧‧爐體加熱部
210‧‧‧頂蓋加熱部
300‧‧‧氣體供給管
310‧‧‧排氣管
400‧‧‧內壁
410‧‧‧卡座
420‧‧‧設置台
Claims (6)
- 一種基板處理裝置，其包括：處理室，其收納形成有積層膜之複數片基板，該積層膜包含銅-銦、銅-鎵、或銅-銦-鎵中之任意一種；反應管，其基材由金屬材料形成，並以構成上述處理室之方式而形成；氣體供給管，其將含硒元素氣體控制於不凝結之溫度，並將含硒元素氣體導入至上述處理室中；排氣管，其將上述處理室內之環境排氣；及加熱部，其以包圍上述反應管之方式而設置，並以上述處理室內之溫度高於上述氣體供給管之溫度的方式而加熱上述處理室內；上述反應管之上述處理室側之表面中，至少暴露於上述含硒元素氣體中之表面具有多孔狀之塗佈膜，其以氧化鉻(Crx Oy ：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six Oy ：x、y為1以上之任意整數)之混合物作為主成分，且具有5%至15%之空間率。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述反應管之基材之金屬材料為不鏽鋼。
- 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中，上述塗佈膜於與上述反應管之基材之邊界附近，具有FeCr系氧化物層。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，於與上述複數片基板之表面平行之方向，配置複數個上述卡座。
- 一種反應管的表面之塗佈膜之形成方法，其用以形成將形成有包含銅-銦、銅-鎵或銅-銦-鎵中任意一種之積層膜之複數片基板暴露於含硒元素氣體或含硫元素氣體之環境中之處理室；該方法包括：洗淨步驟，其將上述反應管之基材之表面脫脂及洗淨；粗面化步驟，其噴射上述反應管之基材之表面，使基材表面粗面化；塗佈步驟，其於上述經粗面化之基材之表面，塗佈氧化鉻(Crx Oy ：x、y為1以上之任意整數)及矽石(Six Oy ：x、y為1以上之任意整數)之混合物之漿體；煅燒步驟，其將塗佈有上述漿體之基材於既定之溫度下煅燒；及含浸步驟，其將化學緻密化處理劑含浸於上述煅燒步驟後之基材中；並將上述塗佈步驟、上述煅燒步驟及上述含浸步驟重複既定次數。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，上述具有多孔狀之塗佈膜的表面之溫度，係高於即使上述 金屬材料與上述含硒氣體接觸亦不會發生反應的既定溫度。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011086643A JP5741921B2 (ja) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 基板処理装置、基板処理装置に用いられる反応管の表面へのコーティング膜の形成方法、および、太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201246399A TW201246399A (en) | 2012-11-16 |
| TWI470702B true TWI470702B (zh) | 2015-01-21 |
Family
ID=46966422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW101108590A TWI470702B (zh) | 2011-04-08 | 2012-03-14 | 基板處理裝置及用於基板處理裝置中之反應管的表面之塗佈膜之形成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120258565A1 (zh) |
| JP (1) | JP5741921B2 (zh) |
| KR (1) | KR101366610B1 (zh) |
| CN (1) | CN102738296A (zh) |
| TW (1) | TWI470702B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104112790B (zh) * | 2013-04-22 | 2016-08-03 | 合肥睿晶科技股份有限公司 | 太阳能电池片加工液压冷凝循环系统 |
| WO2015037749A1 (ko) * | 2013-09-10 | 2015-03-19 | 주식회사 테라세미콘 | 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법 |
| WO2018029819A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、金属部材および半導体装置の製造方法 |
| KR20210149957A (ko) | 2020-06-02 | 2021-12-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 및 그 제조 방법 |
| US20220178024A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-09 | Tokyo Electron Limited | Furnace with metal furnace tube |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225375A (en) * | 1991-05-20 | 1993-07-06 | Process Technology (1988) Limited | Plasma enhanced chemical vapor processing of semiconductor substrates |
| US5259935A (en) * | 1991-05-03 | 1993-11-09 | The Boc Group, Inc. | Stainless steel surface passivation treatment |
| US20110052833A1 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Applied Materials, Inc. | Gas distribution showerhead and method of cleaning |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5015330A (en) * | 1989-02-28 | 1991-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film forming method and film forming device |
| JP2855458B2 (ja) * | 1989-12-15 | 1999-02-10 | 東芝セラミックス株式会社 | 半導体用処理部材 |
| JPH06108224A (ja) * | 1992-09-28 | 1994-04-19 | Hitachi Zosen Corp | ステンレス鋼部材の表面処理方法 |
| US6030902A (en) * | 1996-02-16 | 2000-02-29 | Micron Technology Inc | Apparatus and method for improving uniformity in batch processing of semiconductor wafers |
| JPH1022290A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | F T L:Kk | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
| CN1222585A (zh) * | 1997-11-14 | 1999-07-14 | 游天来 | 金属表面处理方法 |
| JP3408530B2 (ja) * | 2001-04-26 | 2003-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体製造装置用部材およびその製造方法 |
| CN1249789C (zh) * | 2002-11-28 | 2006-04-05 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理容器内部件 |
| CN100418187C (zh) * | 2003-02-07 | 2008-09-10 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置、环形部件和等离子体处理方法 |
| KR101141282B1 (ko) * | 2004-12-28 | 2012-05-07 | 주식회사 포스코 | 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 방향성전기강판의 절연피막 조성물 |
| JP4131965B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2008-08-13 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系薄膜太陽電池の光吸収層の作製方法 |
| US8173564B2 (en) * | 2005-03-15 | 2012-05-08 | Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen | Gasifier reactor internal coating |
| KR101195220B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2012-10-29 | 주식회사 포스코 | 피막 밀착성이 우수하고 장력부여능이 뛰어난 절연피막형성용 피복조성물 및 이를 이용한 방향성 전기강판의절연피막 형성방법 |
| ES2581378T3 (es) * | 2008-06-20 | 2016-09-05 | Volker Probst | Dispositivo de procesamiento y procedimiento para procesar productos de procesamiento apilados |
| US8187381B2 (en) * | 2008-08-22 | 2012-05-29 | Applied Materials, Inc. | Process gas delivery for semiconductor process chamber |
| KR20110097908A (ko) * | 2008-11-28 | 2011-08-31 | 볼커 프로브스트 | 반도체 층 또는 원소 셀레늄 및/또는 황으로 처리된 코팅 기판, 특히 평면 기판의 제조 방법 |
| JP2012222157A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置、及び、太陽電池の製造方法 |
| JP5698059B2 (ja) * | 2011-04-08 | 2015-04-08 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、及び、太陽電池の製造方法 |
-
2011
- 2011-04-08 JP JP2011086643A patent/JP5741921B2/ja active Active
-
2012
- 2012-03-09 KR KR1020120024241A patent/KR101366610B1/ko active IP Right Grant
- 2012-03-14 TW TW101108590A patent/TWI470702B/zh active
- 2012-03-27 US US13/431,438 patent/US20120258565A1/en not_active Abandoned
- 2012-04-06 CN CN2012101048117A patent/CN102738296A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259935A (en) * | 1991-05-03 | 1993-11-09 | The Boc Group, Inc. | Stainless steel surface passivation treatment |
| US5225375A (en) * | 1991-05-20 | 1993-07-06 | Process Technology (1988) Limited | Plasma enhanced chemical vapor processing of semiconductor substrates |
| US20110052833A1 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Applied Materials, Inc. | Gas distribution showerhead and method of cleaning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012222158A (ja) | 2012-11-12 |
| KR101366610B1 (ko) | 2014-02-25 |
| CN102738296A (zh) | 2012-10-17 |
| KR20120115094A (ko) | 2012-10-17 |
| TW201246399A (en) | 2012-11-16 |
| US20120258565A1 (en) | 2012-10-11 |
| JP5741921B2 (ja) | 2015-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI470702B (zh) | 基板處理裝置及用於基板處理裝置中之反應管的表面之塗佈膜之形成方法 | |
| JP4987911B2 (ja) | プラズマ処理容器内部材 | |
| US8782889B2 (en) | Method for manufacturing a heat-dissipation unit including a heat-dissipation microstucture | |
| TWI615506B (zh) | 耐電漿塗膜及其形成方法 | |
| JP2004190136A (ja) | プラズマ処理容器内部材 | |
| KR101500820B1 (ko) | 다층체의 가공을 위한 장치, 시스템 및 방법 | |
| JP5014656B2 (ja) | プラズマ処理装置用部材およびその製造方法 | |
| TWI462322B (zh) | 基板處理裝置，太陽電池之製造方法，基板之製造方法及反應管 | |
| KR102652258B1 (ko) | 금속부품 및 그 제조 방법 및 금속부품을 구비한 공정챔버 | |
| TW202021904A (zh) | 石墨烯膠膜的製備方法及石墨烯的轉移方法 | |
| WO2021065327A1 (ja) | 耐食性部材 | |
| CN113461442B (zh) | 一种提高热障涂层抗cmas的方法和一种抗cmas的工件 | |
| JP6091805B2 (ja) | 再生基板の製造方法 | |
| KR20130010557A (ko) | 반도체 제조장비용 핫플레이트 | |
| KR101793431B1 (ko) | 세라믹 모재 보호용 비정질 세라믹 코팅막의 세정방법 | |
| KR100839928B1 (ko) | 알루미나 코팅층이 형성된 히터 및 그 제조방법 | |
| KR101064528B1 (ko) | 솔라셀 트래이 및 그 제조방법 | |
| JP2008153273A (ja) | 真空用冷却部材および真空用機器 | |
| TW201322472A (zh) | 快速加熱處理系統及其硫化方法 | |
| TWI391505B (zh) | 原位沉積ＣｕＩｎＳ2膜層的方法及包含此膜層的太陽能元件 | |
| JPH02298335A (ja) | アルミニウム製真空チャンバの腐食、汚染防止方法 | |
| JP2008010579A (ja) | 半導体装置製造装置 | |
| KR20130073019A (ko) | 반도체 제조장치 | |
| KR20130072655A (ko) | 반도체 제조장치 | |
| TWM445252U (zh) | 金屬塑料複層式光罩 |