WO2015037749A1 - 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법 - Google Patents

열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법 Download PDF

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metal plate
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heat treatment
treatment apparatus
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이병일
이영호
허관선
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주식회사 테라세미콘
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a chamber of a heat treatment apparatus and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a chamber of a heat treatment apparatus in which rigidity and corrosion resistance are increased by bonding a first metal plate constituting the outer surface of the main body and a second metal plate constituting the inner surface of the main body to form a main body, and a manufacturing method thereof. .
  • CIGSCu (In 1-x Ga x ) Se 2 layer which has high absorption rate of solar light, little degradation of sunlight or radiation, thin film and low material cost in manufacturing
  • the formed thin film solar cell has been developed.
  • the thin film solar cell includes a substrate such as glass, an electrode layer which is a positive electrode made 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 and a buffer layer formed on the CIGS layer. It is a multilayer laminated structure containing the transparent electrode layer which is the formed (-) pole.
  • the n region is negatively charged, the p region is positively charged, and a potential difference occurs between the electrodes formed in each region. Then, when the potential difference is set to electromotive force and the electrodes are connected by conducting wires, a photocurrent is obtained.
  • a method of 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 selenium in the precursor film thus deposited. Hydrogen (H 2 Se) gas flows through the selenization process to apply a temperature to the substrate. According to this series of processes, it is possible to form a CIGS layer having an appropriate composition ratio of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga) and selenium (Se) elements.
  • the selenization process loads the substrate on which the precursor film is formed into a closed chamber, replaces the chamber with an inert gas, introduces hydrogen selenide (H 2 Se) as a processing gas into the chamber, and then raises the chamber to a predetermined temperature. To maintain a predetermined time to form a selenized CIGS layer.
  • H 2 Se hydrogen selenide
  • a chamber of a conventional heat treatment apparatus for forming a CIGS layer is made of a single metal, if a low corrosion resistance metal is used in a process gas such as H 2 Se and H 2 S, the inside of the chamber is corroded and its life is shortened. If the use of a large corrosion-resistant metal in the process gas, such as H 2 Se, H 2 S, there is a problem that the chamber is damaged, such as cracks due to external impact, or costly due to expensive materials. In addition, as the chamber is damaged, there is a problem that the gas inside the chamber may leak to the outside.
  • Korean Patent Publication No. 10-2006-0050203 which discloses a member having improved corrosion resistance as a conventional technique for solving the above problems, but a situation in which a chamber capable of securing both corrosion resistance and rigidity is required. to be.
  • an object of the present invention is to provide a chamber of a heat treatment apparatus for improving corrosion resistance and rigidity and achieving a low cost, and to provide a method of manufacturing the same, to solve the problems of the prior art as described above.
  • an object of the present invention is to provide a chamber of a heat treatment apparatus and a method of manufacturing the same, which simplifies the internal configuration and increases the expandability to include a plurality of chambers.
  • the chamber of the heat treatment apparatus the substrate is loaded to provide a space for heat treatment; And a plurality of ribs radially surrounding the outer surface of the main body and disposed at equal intervals along the longitudinal direction of the main body, wherein the main body constitutes a first metal plate constituting the outer surface of the main body and an inner surface of the main body. It is achieved by the chamber of the heat processing apparatus characterized by consisting of a joined body of a second metal plate.
  • the main body may be composed of a plurality of unit main bodies.
  • the body may be manufactured by welding edges of one end of the plurality of unit bodies.
  • the first metal plate and the second metal plate may be joined using explosion welding, hot rolling, or assembly.
  • the first metal plate includes at least one of stainless steel (SUS) or steel
  • the second metal plate may include aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), and niobium. (Nb), nickel alloys, titanium alloys, cobalt alloys, or at least one of silicon-diamond like carbon (Si-DLC).
  • the main body may have a shape of a hexahedron.
  • An edge of the main body having the shape of the hexahedron may have a right angle shape or a rounded round shape.
  • a plate-shaped heater may be installed on the inner surface of the main body.
  • the above object of the present invention is a method of manufacturing a chamber of a heat treatment apparatus, wherein the edges of one end of a plurality of unit bodies are welded to form a main body, and the plurality of ribs radially surrounding the outer surface of the main body is the main body. It is produced by welding with the main body is achieved by a method of manufacturing a chamber, characterized in that the body consisting of a junction of the first metal plate constituting the outer surface of the main body and the second metal plate constituting the inner surface of the main body.
  • the chamber body is formed by joining two metal plates, thereby improving corrosion resistance and rigidity, preventing damage to the chamber, and at the same time preventing the risk of leakage of gas inside the chamber to the outside. It is possible to provide a chamber and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view showing a main body according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view showing a main body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of welding a unit body according to an embodiment of the present invention.
  • a CIGS layer forming apparatus In describing the chamber of the heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, a CIGS layer forming apparatus will be described as an example.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the chamber of the heat treatment apparatus of the present invention is not necessarily limited to that used in the heat treatment apparatus of FIG.
  • the heat treatment apparatus includes a heat treatment apparatus body 10. Inside the heat treatment apparatus main body 10, a sealed space 10a in which a substrate 45 such as glass is loaded and processed is formed, and an entrance 10b is formed on the front surface thereof.
  • the heat treatment apparatus main body 10 includes an inner chamber 100 having an enclosed space 10a and an outer chamber 200 surrounding the inner chamber 100, and the entrance and exit 10b of the inner chamber 100 It includes an inner entrance 10ba formed on the front surface and an outer entrance 10bb formed on the front surface of the outer chamber 200 to face the inner entrance 10ba.
  • the front surface of the outer chamber 200 is slidably installed in the front and rear and left and right directions of the heat treatment apparatus main body 10 is provided with a door 20 for opening and closing the external entrance (10bb).
  • the door 20 is slid by the transfer device 30 installed on the front surface of the heat treatment apparatus body 10.
  • a sealing member (not shown) may be interposed between the front surface of the outer chamber 200 and the outside of the door 20 so that the outer entrance 10bb is completely sealed by the door 20.
  • the substrate 45 is loaded and stored in the boat 40, and the boat 40 is loaded into the inner chamber 100 or unloaded from the inner chamber 100. Therefore, the substrate 45 is processed in the inner chamber 100 in a state of being stored and stored in the boat 40.
  • the boat 40 is loaded into the inner chamber 100 or unloaded from the inner chamber 100 by the transfer device 50 installed on the front side of the heat treatment apparatus body 10.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a chamber 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view showing a main body 110 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a main body according to an embodiment of the present invention An exploded perspective view showing 110.
  • the internal chamber 100 of FIG. 1 is assumed and described as a chamber 100.
  • a chamber 100 includes a body 110 and a rib 120.
  • the main body 110 provides a space in which the substrate 45 is loaded and heat treated.
  • the main body 110 may have a shape of a hexahedron. Since the main body 110 is formed of a hexahedron, the chamber 100 also has a hexahedron shape, and thus, it is easy to additionally arrange another chamber 100 on the left, right, or upper side of the chamber 100 of the hexahedron. Therefore, it is possible to implement a heat treatment apparatus having a plurality of chambers 100, there is an advantage that can heat treat a large number of substrates (45).
  • the corner portion of the main body 110 hexahedral shape may be rounded in the shape of a rounded corner rather than a right angled corner to maintain rigidity even at low pressure.
  • the main body 110 may be formed of a bonded body of the first metal plate 111 constituting the outer surface of the main body 110 and the second metal plate 112 constituting the inner surface of the main body 110. That is, the shape of the main body 110 may be made by using a clad bonded to the first metal plate 111 and the second metal plate 112.
  • first metal plate 111 and the second metal plate 112 welding, pressing, assembling, vapor deposition, and the like may be used. Among them, it is preferable to join using explosion welding or hot rolling.
  • Explosive welding or CLAD bonding
  • Hot rolling is a simple method of joining metals using a roller at a temperature above the recrystallization temperature of the metal, and has an advantage of having a limited manufacturing size.
  • the second metal plate 112 may be brought into contact with the first metal plate 111 to perform sealing or to be assembled by assembling two metals using fastening means such as bolts and screws.
  • the second metal may be deposited on the first metal plate 111 to bond the two metals together.
  • the first metal plate 111 constitutes the outer surface of the main body 110, it is preferable to employ a metal having excellent rigidity and low cost so that no damage is caused by an external impact.
  • the first metal plate 111 may include at least one of stainless steel and steel.
  • the second metal plate 112 constitutes the inner surface of the main body 110, it is preferable to employ a metal having excellent corrosion resistance against high temperature, gas, chemicals and the like.
  • the second metal plate 112 may be formed of a nickel alloy such as aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr), tantalum (Ta), niobium (Nb), inconel, or hastelloy. It may include at least one of titanium alloy, cobalt alloy or silicon-diamond like carbon (Si-DLC).
  • the rib 120 radially surrounds the outer surface of the body 110.
  • the ribs 120 may be arranged in plural at equal intervals along the longitudinal direction of the main body 110.
  • Rib 120 has a predetermined height to radially surround the outer surface of the main body 110 can make a space so that the outer chamber 200 and the inner chamber 100 is spaced, the inner chamber 100 from the external impact Can serve to protect the
  • the ribs 120 may be damaged by thermal expansion of the main body 110.
  • the rib 120 may be made of the same material as the first metal plate 111 of the body 110.
  • the edges of the ribs 120 surrounding the outer surface of the main body 110 may also be rectangular or rounded. have.
  • the main body 110 may be configured by bonding a plurality of unit main bodies 110a.
  • 3 and 4 illustrate that the main body 110 is formed by joining three unit bodies 110aa, 110ab, and 110ac, but the main body 110 is within the range of the purpose of forming the main body 110.
  • the number of the unit main body 110a constituting) can be increased or decreased.
  • a material of the unit body 110a may also use a clad in which the first metal plate 111 and the second metal plate 112 are joined.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of welding the unit bodies 110aa, 110ab, and 110ac according to an embodiment of the present invention.
  • the main body (W) is welded to the edges 113a, 113b and 113c of one end formed in the longitudinal direction of the unit main bodies 110aa, 110ab and 110ac as the starting point of the welding unit 150. 110 may be formed.
  • the welding of the edge 113a of the unit body 110aa and the edge 113b of the unit body 110ab is illustrated.
  • the first metal plates 111a and 111b are welded to each other using a metal having the same material as that of the first metal plate 111, and then a second metal plate is made using a metal having the same material as the second metal plate 112. It is preferable to mutually weld (W) the 112a and 112b.
  • Weld inclined surfaces 111aa, 111ab, 111ba, and 111bb may be formed at corners of the first metal plate 111 among corners of one end of the unit body 110a.
  • an upper welding inclined surface 111aa and a lower welding inclined surface 111ab may be formed at the corners of the first metal plate 111a of the unit body 110aa in the weld unit 150, and the first portion of the unit body 110ab may be formed.
  • the upper welding slope 111ba and the lower welding slope 111bb may be formed at the corners of the first metal plate 111b.
  • the upper welding inclined surface 111aa of the corner of the first metal plate 111a and the upper welding inclined surface 111ba of the corner of the first metal plate 111b may form a predetermined angle A.
  • the lower welding inclined surface 111ab of the corner of the first metal plate 111a and the upper welding inclined surface 111bb of the corner of the first metal plate 111b may also form a predetermined angle A.
  • the angle (A) is less than 30, the area for welding is too narrow, the unit body (110aa, 110ab) can not be bonded well to each other, if the angle (A) is greater than 60 ° welding area is too Since there is a possibility that cracks may occur due to widening, it is preferable to perform welding W while keeping the angle A at 30 ° to 60 °, particularly preferably at 45 °. Meanwhile, the thickness at which the upper welding inclined surfaces 111aa and 111ba are formed and the thickness at which the lower welding inclined surfaces 111ab and 111bb are formed may be the same or different, and thus, the angle A formed between the upper welding inclined surfaces 111aa and 111ba. ) And the angle A formed between the lower welding inclined surfaces 111ab and 111bb may also be the same or different.
  • a plate-shaped heater 130 for heating the substrate 45 may be installed inside the inner chamber 100.
  • the heater 130 may be formed in a plate shape and installed on an inner side surface, front and rear surfaces, and an upper and lower surfaces of the inner chamber 100, respectively. Since the heater 130 is installed inside the inner chamber 100 to heat the substrate 45, the heating performance is further improved.
  • the boat bottom portion 140 is formed on the inner lower surface of the inner chamber 100 may be seated on the boat 40 loaded in the inner chamber 100.
  • the main body 110 of the chamber 100 of the heat treatment apparatus according to the present invention has a structure in which two metal plates 111 and 112 are bonded to each other, the rigidity is improved by the first metal plate 111 and the second metal plate ( Corrosion resistance is improved by the 112, there is an advantage that can prevent the damage to the chamber (100). In addition, since the damage of the chamber 100 is prevented, the risk of leakage of the gas inside the chamber to the outside can be prevented.
  • the chamber 100 of the heat treatment apparatus forms the main body 110 by welding a plurality of unit bodies (110a), the internal configuration can be simplified, and because the chamber 100 has a hexahedral shape, There is an advantage that can implement a heat treatment apparatus having an increased expandability to have a chamber 100.

Abstract

본 발명은 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 챔버(100)는, 열처리 장치의 챔버로서, 기판(45)이 로딩되어 열처리되는 공간을 제공하는 본체(110); 및 본체(110)의 외면을 방사형으로 둘러싸며, 본체(110)의 길이 방향을 따라서 동일한 간격으로 배치되는 복수의 리브(120)를 포함하며, 본체(110)는 본체(110)의 외면을 구성하는 제1 금속판(111) 및 본체(110)의 내면을 구성하는 제2 금속판(112)의 접합체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법
본 발명은 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본체의 외면을 구성하는 제1 금속판 및 본체의 내면을 구성하는 제2 금속판을 접합하여 본체를 구성함으로써, 강성과 내부식성을 증대시킨 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오늘날, 고갈되어 가는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해, 고갈될 염려가 없을 뿐만 아니라 친환경적인 태양에너지를 활용하는 태양전지(Solar Cell) 등에 관한 연구 개발이 활발히 진행 중이다.
이러한 연구 개발의 일환으로, 태양광의 흡수율이 높고, 태양광 또는 방사선에 대한 열화 현상이 적으며, 박막화가 가능하고, 제작상 재료비를 절감할 수 있는 CIGSCu(In1-xGax)Se2층이 형성된 박막형 태양전지가 개발되었다.
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.
그리하여, 수광부인 투명 전극층을 통하여 태양광이 입사되면, p-n 접합 부근에서는 대략 1.04 eV 의 밴드갭 에너지를 갖는 여기된 한 쌍의 전자 및 정공이 생성된다. 그리고, 여기된 전자와 정공은 확산에 의해 p-n 접합부에 도달하고, 접합부의 내부 전계에 의해 전자가 n 영역에, 정공이 p 영역에 집합하여 분리된다.
그러면, n 영역은 마이너스로 대전되고, p 영역은 플러스로 대전되며, 각 영역에 형성된 전극 간에는 전위차가 생긴다. 그리고, 전위차를 기전력으로 하여 각 전극 사이를 도선으로 연결하면 광전류가 얻어진다.
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) 원소의 적정 조성 비율을 갖는 CIGS층을 형성할 수 있게 된다.
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 유지하여, 셀렌화된 CIGS층을 형성하는 공정이다.
CIGS층을 형성하는 위한 종래의 열처리 장치의 챔버는 단일 금속으로 제조되기때문에, H2Se,H2S같은 공정가스에 내부식성이 낮은 금속을 사용한다면 챔버 내부가 부식되어 수명이 짧아지는 문제점이 있었고, H2Se,H2S같은 공정가스에 내부식성이 큰 금속을 사용한다면 외부의 충격으로 인해 크랙이 발생하는 등 챔버가 손상되거나, 통상 고가인 재료로 인해 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 또한, 챔버가 손상됨에 따라서, 챔버 내부의 가스가 외부로 누설될 수 있는 문제점이 있었다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로 내부식성을 향상시킨 부재가 개시된 한국공개특허공보 제10-2006-0050203호 등이 있으나, 내부식성과 강성을 모두 확보할 수 있는 챔버가 더 요구되는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내부식성과 강성을 향상시키고, 저비용을 달성하기 위한 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내부구성을 단순화하고, 복수의 챔버를 구비할 수 있도록 확장성을 증대시킨 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 열처리 장치의 챔버로서, 기판이 로딩되어 열처리되는 공간을 제공하는 본체; 및 상기 본체의 외면을 방사형으로 둘러싸며, 상기 본체의 길이 방향을 따라서 동일한 간격으로 배치되는 복수의 리브를 포함하며, 상기 본체는 상기 본체의 외면을 구성하는 제1 금속판 및 상기 본체의 내면을 구성하는 제2 금속판의 접합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버에 의해 달성된다.
상기 본체는 복수의 단위 본체로 구성될 수 있다.
상기 본체는 상기 복수의 단위 본체의 일단의 모서리를 용접하여 제조될 수 있다.
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 폭발용접, 열간압연 또는 조립을 이용하여 접합할 수 있다.
상기 제1 금속판은 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel) 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 제2 금속판은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 니켈합금, 티타늄합금, 코발트 합금 또는 Si-DLC(Silicon-diamond like carbon) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 본체는 육면체의 형상을 가질 수 있다.
상기 육면체의 형상을 가지는 본체의 모서리는 직각 형태 또는 라운딩 된 둥근 형태일 수 있다.
상기 본체의 내측면에는 판형의 히터가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기의 목적은, 열처리 장치의 챔버의 제조방법으로서, 복수의 단위 본체의 일단의 모서리를 용접하여 본체를 형성하고, 상기 본체의 외면을 방사형으로 둘러싸는 복수의 리브를 상기 본체와 용접하여 제조하되, 상기 본체는 상기 본체의 외면을 구성하는 제1 금속판 및 상기 본체의 내면을 구성하는 제2 금속판의 접합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 챔버의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 챔버 본체를 두 개의 금속판을 접합하여 구성함으로써, 내부식성과 강성을 향상시켜 챔버의 손상을 막음과 동시에, 챔버 내부의 가스가 외부로 누설될 위험을 방지할 수 있는 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 내부구성을 단순화하고, 복수의 챔버를 구비할 수 있도록 확장성을 증대시킨 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 내부식성과 강성을 향상시키고, 저비용을 달성할 수 있는 열처리 장치의 챔버 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 본체를 용접하는 방법을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 열처리 장치 본체
20: 도어
30, 50: 이송장치
40: 보트
45: 기판
100: 챔버, 내부챔버
110: 본체
110a, 110aa, 110ab, 110ac: 단위 본체
111: 제1 금속판
111aa, 111ab, 111ba, 111bb: 용접 경사면
112: 제2 금속판
113a, 113b, 113c: 단위 본체 모서리
120: 리브
130: 히터
140: 보트 받침부
150: 용접부
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 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 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 챔버를 설명함에 있어서, CIGS층 형성장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치를 나타내는 사시도이다. 다만, 본 발명의 열처리 장치의 챔버는 반드시 도 1의 열처리 장치에 사용되는 것으로 한정되지 않음을 밝혀둔다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 열처리 장치는 열처리 장치 본체(10)를 포함한다. 열처리 장치 본체(10)의 내부에는 유리 등의 기판(45)이 로딩되어 처리되는 밀폐된 공간(10a)이 형성되고, 전면에는 출입구(10b)가 형성된다.
열처리 장치 본체(10)는 내부에 밀폐된 공간(10a)이 형성된 내부챔버(100)와 내부챔버(100)를 감싸는 외부챔버(200)를 포함하며, 출입구(10b)는 내부챔버(100)의 전면에 형성된 내부출입구(10ba)와 내부출입구(10ba)와 대향되게 외부챔버(200)의 전면에 형성된 외부출입구(10bb)를 포함한다.
외부챔버(200)의 전면에는 열처리 장치 본체(10)의 전후방향 및 좌우방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 외부출입구(10bb)를 개폐하는 도어(20)가 설치된다. 도어(20)는 열처리 장치 본체(10)의 전면에 설치된 이송장치(30)에 의하여 슬라이딩된다. 도어(20)에 의하여 외부출입구(10bb)가 완전하게 실링되도록 도어(20)외 외부챔버(200)의 전면 사이에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
기판(45)은 보트(40)에 적재 보관되며, 보트(40)는 내부챔버(100)에 로딩되거나 내부챔버(100)로부터 언로딩된다. 따라서, 기판(45)은 보트(40)에 적재 보관된 상태로 내부챔버(100)에서 처리된다. 보트(40)는 열처리 장치 본체(10)의 전방측에 설치된 이송장치(50)에 의하여 내부챔버(100)에 로딩하거나 내부챔버(100)로부터 언로딩된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버(100)를 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체(110)를 나타내는 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체(110)를 나타내는 분해 사시도이다. 이하에서는 도 1의 내부챔버(100)를 챔버(100)로 상정하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버(100)는 본체(110) 및 리브(120)를 포함한다.
본체(110)는 기판(45)이 로딩되어 열처리되는 공간을 제공한다. 본체(110)는 육면체의 형상을 가질 수 있다. 본체(110)를 육면체로 형성함으로써 챔버(100) 역시 육면체의 형상을 가지게 되므로, 육면체의 챔버(100)의 좌측, 우측 또는 상측에 또다른 챔버(100)를 추가 배치하기가 용이해진다. 따라서, 복수의 챔버(100)를 구비한 열처리 장치를 구현할 수 있고, 대량의 기판(45)을 열처리 할 수 있는 이점이 있다. 한편, 저압에서도 강성을 유지할 수 있도록 본체(110) 육면체 형상의 모서리 부분이 직각 모서리가 아닌 둥근 모서리 형태로 라운딩 될 수 있다.
본체(110)는 본체(110)의 외면을 구성하는 제1 금속판(111) 및 본체(110)의 내면을 구성하는 제2 금속판(112)의 접합체로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 금속판(111) 및 제2 금속판(112)을 접합한 클래드(clad)를 이용하여 본체(110)의 형상을 만들 수 있다.
제1 금속판(111) 및 제2 금속판(112)을 접합하기 위해서는 용접, 압착, 조립, 증착 등을 사용할 수 있으나, 이 중에서 폭발용접 또는 열간압연을 이용하여 접합하는 것이 바람직하다. 폭발용접(explosive welding, 또는 CLAD 접합)은 화약의 폭발 에너지를 이용하여 금속을 접합시키는 방법으로 이종금속의 접합이 가능하며, 접합력이 우수한 장점이 있다. 열간압연은 금속의 재결정온도 이상의 온도에서 롤러를 이용하여 금속을 접합시키는 방법으로 간단하며, 제작크기의 제한이 적은 장점이 있다.
상기 폭발용접, 열간압연 외에도, 제1 금속판(111)에 제2 금속판(112)을 접촉시킨 후 실링을 수행하거나 볼트, 나사와 같은 체결수단을 이용하여 두 금속을 조립하여 접합할 수 있고, 제1 금속판(111)에 제2 금속 물질을 증착하여 두 금속을 접합할 수도 있다.
제1 금속판(111)은 본체(110)의 외면을 구성하므로, 외부의 충격에 의해서 손상이 발생하지 않도록 강성이 뛰어나고 값이 싼 금속을 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 제1 금속판(111)은 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, 제2 금속판(112)은 본체(110)의 내면을 구성하므로, 고온, 가스, 화학물질 등에 대해서 내부식성이 뛰어난 금속을 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 제2 금속판(112)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 인코넬(inconel) 또는 하스테로이(hastelloy)와 같은 니켈합금, 티타늄합금, 코발트합금 또는 Si-DLC(Silicon-diamond like carbon) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
리브(120)는 본체(110)의 외면을 방사형으로 둘러싼다. 리브(120)는 본체(110)의 길이 방향을 따라서 동일한 간격으로 복수개를 배치할 수 있다. 리브(120)는 소정의 높이를 가지고 본체(110)의 외면을 방사형으로 둘러싸므로 외부챔버(200)와 내부챔버(100)가 이격되도록 공간을 만들 수 있으며, 외부의 충격으로부터 내부챔버(100)를 보호하는 역할을 할 수 있다.
각각의 리브(120)를 본체(110)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배치하지 않고, "+" 형태와 같이 교차되도록 배치한다면 본체(110)의 열팽창에 의해서 리브(120)가 손상될 염려가 있으므로, 본체(110)의 외면에 방사형으로, 즉, 링 형태로 둘러싸는 것이 바람직하다. 리브(120)는 본체(110)의 제1 금속판(111)과 동일한 재질일 수 있다. 또한, 본체(110)가 육면체이고, 육면체의 모서리가 직각 모서리 또는 라운딩 된 둥근 모서리임을 고려할 때, 본체(110)의 외면을 둘러싸는 리브(120)의 모서리도 직각 형태 또는 라운딩 된 둥근 형태일 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본체(110)는 복수의 단위 본체(110a)가 접합되어 구성될 수 있다. 일 예로, 도 3 및 도 4에는 본체(110)가 3개의 단위 본체(110aa, 110ab, 110ac)를 접합시켜 형성하는 것으로 도시되어 있으나, 본체(110)를 형성하는 목적의 범위 내에서 본체(110)를 구성하는 단위 본체(110a)의 개수는 증감이 가능하다. 단위 본체(110a)의 재질 역시 제1 금속판(111) 및 제2 금속판(112)을 접합한 클래드(clad)를 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 본체(110aa, 110ab, 110ac)를 용접하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 단위 본체(110aa, 110ab, 110ac)의 길이 방향으로 형성된 일단의 모서리(113a, 113b, 113c)를 용접부(150)의 기점으로 하여 상호 용접(W)함으로써 본체(110)를 형성할 수 있다. 도 5에서는 단위 본체(110aa)의 모서리(113a)와 단위 본체(110ab)의 모서리(113b)를 용접(W)하는 것이 도시되어 있다. 이때, 제1 금속판(111)과 동일한 재질의 금속을 이용하여 제1 금속판(111a, 111b)을 상호 용접(W)한 후, 제2 금속판(112)과 동일한 재질의 금속을 이용하여 제2 금속판(112a, 112b)을 상호 용접(W)하는 것이 바람직하다.
단위 본체(110a)의 일단의 모서리 중 제1 금속판(111)의 모서리에는 용접 경사면(111aa, 111ab, 111ba, 111bb)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 용접부(150)에서 단위 본체(110aa)의 제1 금속판(111a)의 모서리에는 상부 용접 경사면(111aa) 및 하부 용접 경사면(111ab)이 형성될 수 있고, 단위 본체(110ab)의 제1 금속판(111b)의 모서리에는 상부 용접 경사면(111ba) 및 하부 용접 경사면(111bb)이 형성될 수 있다.
제1 금속판(111a)의 모서리의 상부 용접 경사면(111aa)과 제1 금속판(111b)의 모서리의 상부 용접 경사면(111ba)은 소정의 각도(A)를 형성할 수 있다. 물론, 제1 금속판(111a)의 모서리의 하부 용접 경사면(111ab)과 제1 금속판(111b)의 모서리의 상부 용접 경사면(111bb)도 소정의 각도(A)를 형성할 수 있다. 이때, 각도(A)가 30보다 작다면 용접을 하기 위한 면적이 너무 좁아서 단위 본체(110aa, 110ab)가 서로 잘 접합될 수 없고, 각도(A)가 60°보다 크다면 용접을 하는 면적이 너무 넓어져서 크랙이 발생할 우려가 있으므로, 각도(A)는 30° 내지 60°를 유지한 채, 특히 바람직하게는 45°를 유지한 채 용접(W)을 수행하는 것이 바람직하다. 한편, 상부 용접 경사면(111aa, 111ba)이 형성되는 두께와 하부 용접 경사면(111ab, 111bb)이 형성되는 두께가 동일하거나 상이할 수 있어, 상부 용접 경사면(111aa, 111ba) 사이에 형성되는 각도(A)와 하부 용접 경사면(111ab, 111bb) 사이에 형성되는 각도(A)도 동일하거나 상이할 수 있다.
내부챔버(100)의 내부에는 기판(45)을 가열하는 판형상의 히터(130)가 설치될 수 있다. 히터(130)는 판형으로 형성되어 내부챔버(100)의 내부 측면, 전후면 및 상하면에 각각 설치될 수 있다. 히터(130)가 내부챔버(100)의 내부에 설치되어 기판(45)을 가열하므로 가열성능이 보다 향상된다. 한편, 내부챔버(100)의 내부 하면에는 보트 받침부(140)가 형성되어 내부챔버(100)에 로딩된 보트(40)가 안착될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 열처리 장치의 챔버(100)의 본체(110)는 두 개의 금속판(111, 112)을 접합한 구조이므로, 제1 금속판(111)에 의해 강성이 향상되고, 제2 금속판(112)에 의해 내부식성이 향상되어 챔버(100)의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 챔버(100)의 손상이 방지되므로 챔버 내부의 가스가 외부로 누설될 위험을 방지할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 열처리 장치의 챔버(100)는 복수의 단위 본체(110a)를 용접하여 본체(110)를 형성하므로 내부 구성을 단순화 할 수 있으며, 챔버(100)가 육면체 형상을 가지므로 복수의 챔버(100)를 구비할 수 있도록 확장성이 증대된 열처리 장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이상의 상세한 설명에서 본 발명은 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 열처리 장치의 챔버로서,
    기판이 로딩되어 열처리되는 공간을 제공하는 본체; 및
    상기 본체의 외면을 방사형으로 둘러싸며, 상기 본체의 길이 방향을 따라서 동일한 간격으로 배치되는 복수의 리브;
    를 포함하며,
    상기 본체는 상기 본체의 외면을 구성하는 제1 금속판 및 상기 본체의 내면을 구성하는 제2 금속판의 접합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 복수의 단위 본체로 구성되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체는 상기 복수의 단위 본체의 일단의 모서리를 용접하여 제조되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 폭발용접, 열간압연 또는 조립을 이용하여 접합하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속판은 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel) 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2 금속판은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 니켈합금, 티타늄합금, 코발트합금 또는 Si-DLC(Silicon-diamond like carbon) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 육면체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 육면체의 형상을 가지는 본체의 모서리는 직각 형태 또는 라운딩 된 둥근 형태인 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 내측면에는 판형의 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버.
  9. 열처리 장치의 챔버의 제조방법으로서,
    복수의 단위 본체의 일단의 모서리를 용접하여 본체를 형성하고, 상기 본체의 외면을 방사형으로 둘러싸는 복수의 리브를 상기 본체와 용접하여 제조하되,
    상기 본체는 상기 본체의 외면을 구성하는 제1 금속판 및 상기 본체의 내면을 구성하는 제2 금속판의 접합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 폭발용접, 열간압연 또는 조립을 이용하여 접합하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 금속판은 스테인리스 스틸(SUS) 또는 스틸(steel) 중 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2 금속판은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 탄탈늄(Ta), 니오브(Nb), 니켈합금, 티타늄합금, 코발트합금 또는 Si-DLC(Silicon-diamond like carbon) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 단위 본체의 일단의 모서리 중 상기 제1 금속판의 모서리에 용접 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 금속판의 모서리의 용접 경사면과 이웃하는 다른 단위 본체의 상기 제1 금속판의 모서리의 용접 경사면이 이루는 각도는 30° 내지 60°인 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 금속판의 모서리의 용접 경사면과 이웃하는 다른 단위 본체의 상기 제1 금속판의 모서리의 용접 경사면이 이루는 각도는 45°인 것을 특징으로 하는 열처리 장치의 챔버의 제조방법.
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