襯底處理裝置及使用該裝置的襯底處理方法
【專利摘要】提高襯底的加熱效率而謀求襯底的升溫時間的縮短。襯底處理裝置包括：由筒狀的反應(yīng)管(100)和密封蓋(110)氣密地構(gòu)成的處理室(30)；設(shè)于反應(yīng)管(100)周圍的作為加熱器的爐體加熱部(200)；配置在處理室(30)內(nèi)，且收納多個玻璃襯底(20)的晶片盒(410)；設(shè)于反應(yīng)管(100)內(nèi)部的被封閉的一側(cè)部的電動風(fēng)扇(500)；以及圓筒形的整流板(430)，其在處理室(30)內(nèi)將在晶片盒(410)上豎立配置的多個玻璃襯底(20)中的配置在最外部位置的玻璃襯底(20)的表面覆蓋，且控制成使得朝向電動風(fēng)扇(500)的扇葉部(510)的氣流(Q)沿著反應(yīng)管(100)的內(nèi)周面(100a)流動。
【專利說明】襯底處理裝置及使用該裝置的襯底處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及襯底處理裝置及使用該裝置的襯底處理方法，尤其涉及有效適于襯底 的處理時間的縮短化的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 硒化物類CIS(chalcopyrite，黃銅礦）太陽電池具有玻璃襯底、金屬背面電極層、 CIS類光吸收層、高電阻緩沖層、窗口層依次層疊的構(gòu)造。在此，CIS類光吸收層通過將銅 (Cu)/鎵（Ga)、Cu/銦（In)或Cu - Ga/In的任一個層疊構(gòu)造進(jìn)行硒化而形成。如此，硒化 物類CIS太陽電池能夠不使用硅（Si)地形成，因此具有能夠減薄襯底并降低制造成本的特 征。
[0003] 此處，作為進(jìn)行硒化的裝置的一個例子，有專利文獻(xiàn)1。專利文獻(xiàn)1中公開的硒化 裝置（成膜裝置）中，利用保持架以一定的間隔設(shè)置多個平板狀的對象物（襯底），與圓筒 狀石英腔室（反應(yīng)管）的軸方向（長度方向）平行地配置對象物（襯底），且將板面垂直配 置，導(dǎo)入硒源，由此進(jìn)行對象物的硒化。另外，公開了通過將風(fēng)扇安裝在圓筒狀石英腔室的 軸方向的端部，使石英腔室內(nèi)的含有硒化源的氣體強(qiáng)制對流，進(jìn)行玻璃襯底上的溫度分布 的均勻化。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006 - 186114號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 如專利文獻(xiàn)1所記載，將風(fēng)扇配置在圓筒狀石英腔室（反應(yīng)管、反應(yīng)室）的軸方向 (長度方向）的端部時，石英腔室內(nèi)的環(huán)境氣體的對流變成在石英腔室內(nèi)在橫向、即玻璃襯 底的長邊方向上流動。
[0006] 此處，由于硒化需要長時間，因此為了提高硒化裝置的處理能力，需要盡可能地增 多載置于反應(yīng)室的玻璃襯底的片數(shù)，因此減小在保持架插入的多個玻璃襯底的相鄰襯底之 間的間隔地堆積。
[0007] 另外，由于玻璃襯底的導(dǎo)熱率小，因此難以一邊利用從保持架內(nèi)的多個玻璃襯底 的外側(cè)利用熱傳導(dǎo)或輻射將玻璃襯底的溫度保持均勻一邊在短時間進(jìn)行加熱。
[0008] 此外，當(dāng)對加熱器投入大電力進(jìn)行急速加熱時，玻璃襯底內(nèi)的溫度差變大，玻璃襯 底破損。為此，在對保持架內(nèi)的多個玻璃襯底進(jìn)行加熱的情況下，通常采用用風(fēng)扇等對反應(yīng) 室的內(nèi)部的處理氣體進(jìn)行攪拌而將處理氣體的熱傳遞到玻璃襯底的方法。
[0009] 但是，若在圓筒形的反應(yīng)室的內(nèi)部載置玻璃襯底，則在玻璃襯底的表面即玻璃襯 底與反應(yīng)室的內(nèi)周面之間形成空間，出現(xiàn)不經(jīng)由相鄰的玻璃襯底之間的氣體循環(huán)、或出現(xiàn) 不沿著反應(yīng)室內(nèi)周面的氣體循環(huán)，反應(yīng)室內(nèi)的氣體流動變得不穩(wěn)定。
[0010] 結(jié)果，出現(xiàn)無法高效率地加熱玻璃襯底這一問題。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述課題而做出的，其目的在于提供一種能夠提高襯底處理中襯底 的加熱效率的技術(shù)。
[0012] 本發(fā)明的上述及其他目的和新特征，將通過本說明書的記載和附圖而得以清楚。
[0013] 簡單說明本申請所公開的發(fā)明中的代表性方案的概要，如下所示。
[0014] 用于解決課題的技術(shù)手段
[0015] 本發(fā)明的襯底處理裝置包括：反應(yīng)管；使反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著襯底的表面 強(qiáng)制對流的風(fēng)扇；將多個襯底中的配置在最外部位置的襯底的表面覆蓋且控制成在所述多 個襯底的外側(cè)使朝向所述風(fēng)扇流動的處理氣體沿著所述反應(yīng)管的內(nèi)周面流動的整流板。
[0016] 此外，本發(fā)明的襯底處理方法，在反應(yīng)管的內(nèi)部，利用將多個襯底中的配置在最外 部位置的襯底的表面覆蓋的整流板，控制成在所述多個襯底的外側(cè)使朝向風(fēng)扇流動的處理 氣體沿著反應(yīng)管的內(nèi)周面流動，由此進(jìn)行成膜處理。
[0017] 發(fā)明的效果
[0018] 簡單說明由本申請所公開的發(fā)明中的代表性方案所得的效果，如下所示。
[0019] 能夠謀求襯底的升溫時間的縮短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的一例的剖視 圖。
[0021] 圖2為表示圖1所示的襯底處理裝置的圓周方向的構(gòu)造的一例的剖視圖。
[0022] 圖3為表示圖2的A部的構(gòu)造的局部放大剖視圖。
[0023] 圖4為表示圖1所示的襯底處理裝置的反應(yīng)管的涂膜的構(gòu)造的一例的剖視圖。
[0024] 圖5為表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的一例的剖視 圖。
[0025] 圖6為表示圖5所示的襯底處理裝置的圓周方向的構(gòu)造的一例的剖視圖。
[0026] 圖7為表示圖6的B部的構(gòu)造的局部放大剖視圖。
[0027] 圖8為表示由本發(fā)明的實(shí)施方式2的襯底處理裝置獲得的效果的一例的模擬結(jié)果 圖。
[0028] 圖9為表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的變形例的襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的剖 視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 在以下的實(shí)施方式中，除特別需要時之外，原則上對于同一或同樣的部分不重復(fù) 說明。
[0030] 而且，在以下的實(shí)施方式中，為了便于說明，在需要時分為多個區(qū)段或?qū)嵤┓绞降?進(jìn)行說明，但除了特別明示的情況，這些多個區(qū)段或?qū)嵤┓绞讲⒎潜舜酥g無關(guān)，一方是另 一方的一部分或全部的變形例，處于詳細(xì)、補(bǔ)充說明等的關(guān)系。
[0031] 此外，在以下的實(shí)施方式中，涉及要素的數(shù)量等（包括個數(shù)、數(shù)值、量、范圍等）的 情況下，除了特別明示的情況和原理上明確限定為特定數(shù)量的情況等，并不限定于該特定 數(shù)量，可以是特定數(shù)量以上，也可以是特定數(shù)量以下。
[0032] 此外，在以下的實(shí)施方式中，對于其構(gòu)成要素（也包括要素步驟等），除了特別明 示的情況和原理上明確認(rèn)為是必須的情況等，當(dāng)然是指并非必須的。
[0033] 此外，在以下的實(shí)施方式中，關(guān)于構(gòu)成要素等，在提及"由A構(gòu)成"、"由A形成"、"具 有A"、"包括A"時，除了特別明確僅該要素的情況等，當(dāng)然是不排除除此之外的要素。同樣， 在以下的實(shí)施方式中，在提及構(gòu)成要素等的形狀、位置關(guān)系等時，除了特別明示的情況和原 理上明確認(rèn)為不是那樣的情況等，也包括實(shí)質(zhì)上與其形狀等近似或類似的形狀等。這對于 上述數(shù)值及范圍也是同樣。
[0034] 以下，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在用于說明實(shí)施方式的全部附 圖中，對具有同一功能的構(gòu)件標(biāo)注同一符號，省略其重復(fù)說明。
[0035](第1實(shí)施方式）
[0036] 圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的一例的剖視 圖。圖2為表示圖1所示的襯底處理裝置的圓周方向的構(gòu)造的一例的剖視圖。圖3為表示 圖2的A部的構(gòu)造的局部放大剖視圖。圖4為表示圖1所示的襯底處理裝置的反應(yīng)管的涂 膜的構(gòu)造的一例的剖視圖。
[0037] 本實(shí)施方式1的襯底處理裝置是對玻璃襯底等襯底進(jìn)行加熱處理的裝置，包括圖 1所示的作為主要部分的處理爐10。
[0038] 首先，說明圖1所示的處理爐10的基本構(gòu)造。
[0039] 對襯底進(jìn)行成膜處理等加熱處理的處理室（也稱為反應(yīng)室）30由反應(yīng)管100和密 封蓋（蓋）11〇氣密地構(gòu)成，在內(nèi)部，多個玻璃襯底20以收納于晶片盒（也稱為舟皿）410 的狀態(tài)配置在設(shè)置臺420上。
[0040] 此外，反應(yīng)管100是由設(shè)于周圍的爐體加熱部200、蓋加熱部210等加熱部（加熱 器）加熱的構(gòu)造，而且反應(yīng)管100的材質(zhì)使用也能耐受腐蝕性氣體的耐腐蝕性高的金屬或 其表面實(shí)施有耐腐蝕涂覆的金屬。
[0041] 在本實(shí)施方式1的處理爐10中成為如下構(gòu)造：在反應(yīng)管100的內(nèi)部的被封閉的一 個側(cè)部設(shè)有電動風(fēng)扇500,利用設(shè)于處理室30外部的動力部（風(fēng)扇驅(qū)動部）530使扇葉部 (風(fēng)扇）510旋轉(zhuǎn)，由此可攪拌處理室30內(nèi)的氣體。
[0042] 另外，在反應(yīng)管100設(shè)有用于對玻璃襯底20進(jìn)行處理的氣體導(dǎo)入部、用于將處理 室30的內(nèi)部的氣體置換的排氣口、與用于從排氣口排出氣體的排氣裝置連結(jié)的排氣管、氮 氣等惰性氣體的導(dǎo)入部等。
[0043] 接著，詳細(xì)說明處理爐10的構(gòu)造。
[0044] 處理爐10具有由不銹鋼等金屬材料形成的作為爐體的反應(yīng)管100。反應(yīng)管100為 中空的圓筒形狀（筒狀），具有其一端封閉、另一端開口的結(jié)構(gòu)。由反應(yīng)管100的中空部分 形成處理室30。在反應(yīng)管100的開口側(cè)、與反應(yīng)管100為同心圓地設(shè)置有兩端開口的圓筒 狀的集流腔120。在反應(yīng)管100與集流腔120之間設(shè)置作為密封構(gòu)件的0形環(huán)（圖中未示 出）。
[0045] 在集流腔120的沒有設(shè)置反應(yīng)管100的開口部上，設(shè)置有可動性的密封蓋110。密 封蓋110由不銹鋼等金屬材料形成，形成其一部分插入集流腔120的開口部的凸型形狀。在 可動性的密封蓋110和集流腔120之間設(shè)置有作為密封構(gòu)件的0形環(huán)（圖中未示出），進(jìn)行 處理時，密封蓋110將反應(yīng)管100的開口側(cè)氣密性地封閉。
[0046] 作為一例，在反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)置有用于載置晶片盒410的設(shè)置臺420,所述晶 片盒410中保持有多個玻璃襯底（例如30?60片），所述玻璃襯底形成有含有銅（Cu)、銦 (In)及鎵（Ga)的層合膜。
[0047] 設(shè)置臺420的結(jié)構(gòu)為：其一端固定在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a上，并且在反應(yīng)管 100的中心部通過設(shè)置臺420載置晶片盒410。
[0048] 如圖1所示，晶片盒410是在玻璃襯底20的兩端可將多個玻璃襯底20以堅(jiān)立的 狀態(tài)且橫向排列地保持玻璃襯底20的保持構(gòu)件。另外，如圖2所示，在玻璃襯底20收納于 晶片盒410時，將其隔開間隔地收納，以使得相鄰的玻璃襯底20不發(fā)生干涉（不接觸）。而 且，如圖1所示，為了不妨礙氣流P的氣體流動，使側(cè)面部C的板盡量僅為框架410a(側(cè)面 部C的板例如為框狀），成為在圓筒形的整流板430內(nèi)流動的氣體容易流動的構(gòu)造。此外， 各個玻璃襯底20由例如晶片盒410的圖2所示的底板的槽和圖1的框架410a支承。
[0049] 另外，以在反應(yīng)管100的周圍設(shè)置作為加熱部的爐體加熱部200,該爐體加熱部 200形成一端封閉、另一端開口的中空圓筒狀。另外，在密封蓋110的與反應(yīng)管100相反一 側(cè)（外側(cè)）的側(cè)面上設(shè)置有蓋加熱部210。通過上述爐體加熱部200和蓋加熱部210經(jīng)由 反應(yīng)管100將其內(nèi)部即處理室30內(nèi)加熱。需要說明的是，爐體加熱部200通過圖中未示出 的固定部被固定在反應(yīng)管100上，蓋加熱部210通過圖中未示出的固定部被固定在密封蓋 110上。另外，在密封蓋110和集流腔120上，設(shè)置有用于保護(hù)耐熱性低的0形環(huán)的、圖中未 示出的水冷部等冷卻機(jī)構(gòu)。
[0050] 另外，集流腔120設(shè)置有氣體供給管300,用于供給作為含硒元素氣體（硒化源、處 理氣體600)的氫化硒（以下稱作"H 2Se"）。由氣體供給管300供給的H2Se從氣體供給管 300、經(jīng)過集流腔120與密封蓋110之間的間隙被供給（導(dǎo)入）至處理室30。
[0051] 另一方面，在集流腔120的與氣體供給管300相反一側(cè)設(shè)置有排氣管310,處理室 30內(nèi)的環(huán)境氣體通過集流腔120和密封蓋110之間的間隙從排氣管310排出。需要說明的 是，通過上述冷卻機(jī)構(gòu)被冷卻的部位被冷卻至150°C以下時，在該部分中未反應(yīng)的硒冷凝， 因此優(yōu)選將溫度控制在150°C?170°C左右。
[0052] 此外，在本實(shí)施方式1的反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)有電動風(fēng)扇500。S卩，在反應(yīng)管100 的封閉的一端側(cè)設(shè)有電動風(fēng)扇500,能夠利用電動風(fēng)扇500的驅(qū)動，使反應(yīng)管100內(nèi)部的環(huán) 境氣體沿著玻璃襯底200的表面強(qiáng)制對流。電動風(fēng)扇500具有：扇葉部510,通過旋轉(zhuǎn)形成 處理室30內(nèi)的對流；旋轉(zhuǎn)軸部520,以貫通圓筒狀反應(yīng)管100的側(cè)壁及爐體加熱部200的側(cè) 壁的方式設(shè)置；動力部530,設(shè)置在爐體加熱部200的外部，且使旋轉(zhuǎn)軸部520旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而， 在旋轉(zhuǎn)軸部520與反應(yīng)管100及爐體加熱部200之間設(shè)置保護(hù)構(gòu)件540,通過在保護(hù)構(gòu)件 540和旋轉(zhuǎn)軸部520之間的狹小間隙進(jìn)行氮清洗，能極大地抑制反應(yīng)氣體（處理氣體600) 從旋轉(zhuǎn)軸部520浸入至動力部530。
[0053] 通過電動風(fēng)扇500的旋轉(zhuǎn)，處理室30內(nèi)形成沿玻璃襯底20的長邊方向（筒狀反 應(yīng)管100的長度方向）流動的處理氣體600的氣流P。如此，使電動風(fēng)扇500工作，使強(qiáng)制 對流朝向玻璃襯底20的長邊方向。
[0054] 此外，在本實(shí)施方式的處理爐10中，如圖1及圖2所示，在處理室30設(shè)有圓筒形 的整流板430。整流板430在反應(yīng)管100內(nèi)部將在晶片盒410上堅(jiān)立配置的多個玻璃襯底 20中的配置于最外部位置的玻璃襯底20的表面覆蓋，呈兩端開口的形狀。即，以將晶片盒 410上堅(jiān)立配置的多個玻璃襯底20覆蓋的方式設(shè)置圓筒形的整流板430,圓筒形的整流板 430的兩側(cè)的端部開口，以便于能夠使氣體通過。
[0055] 因此，能夠從在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a的長度方向上的封閉一側(cè)的壁安裝的電 動風(fēng)扇500的扇葉部510經(jīng)由圓筒形整流板430的一方的開口部向整流板430的內(nèi)部送入 氣流，并能從相反側(cè)的另一開口部向整流板430的外側(cè)送出氣流。
[0056] 另外，整流板430安裝于反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a。
[0057] 而且，如圖1所示，整流板430區(qū)分氣流P和氣流Q，所述氣流P是由在電動風(fēng)扇 500的驅(qū)動下利用扇葉部510的旋轉(zhuǎn)而形成的強(qiáng)制對流所形成的沿著玻璃襯底20流動的氣 流，所述氣流Q是該氣流P碰撞到密封蓋110的內(nèi)壁之后，在多個玻璃襯底20的外側(cè)朝向 電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的氣流。即，整流板430具有區(qū)分氣流P 和氣流Q的功能，控制使得朝向扇葉部510的氣流Q沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動， 所述氣流P是由扇葉部510的旋轉(zhuǎn)所形成的沿著玻璃襯底20流動的氣流P，所述氣流Q是 該氣流P碰撞到密封蓋110的內(nèi)壁之后，朝向電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的氣流。
[0058] 由此，整流板430控制處理氣體600的流動，以使得由于因電動風(fēng)扇500的驅(qū)動而 形成的強(qiáng)制對流，沿著玻璃襯底20的表面流動的處理氣體600的氣流P (處理氣體600的 流動方向）在從整流板430出來后到達(dá)密封蓋110的內(nèi)壁，其后，朝向扇葉部510的氣流Q 在整流板430的外側(cè)的區(qū)域沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動。
[0059] 結(jié)果，能夠使在處理室30的玻璃襯底20處理中的處理氣體600的流動穩(wěn)定循環(huán)。 [0060] 也就是說，通過在反應(yīng)管100的內(nèi)部（處理室30內(nèi)）設(shè)置圓筒形的整流板430,由 此能夠使朝向電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的流路沿著反應(yīng)管100的內(nèi) 周面100a地變窄，因此，能夠控制成使朝向扇葉部510流動的處理氣體600沿著被加熱的 反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a流動。結(jié)果，能夠謀求反應(yīng)管100的內(nèi)部的處理氣體600的流動 的穩(wěn)定化。
[0061] 由此，能夠提高處理氣體600的加熱效率，能夠提高玻璃襯底20的加熱效率而謀 求升溫時間的縮短。
[0062] 此外，如圖3所示，在處理爐10,在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a形成有多個凹凸103。 該凹凸103在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a的大致整面（例如，處理氣體600所通過的內(nèi)周面 l〇〇a)的范圍形成。
[0063] 由此，能夠增大反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a的表面積，能夠增加處理氣體600通過 被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a時與其接觸的面積。
[0064] 結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高處理氣體600的加熱效率，能夠進(jìn)一步提高玻璃襯底20的 加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0065] 接著，說明反應(yīng)管100的內(nèi)部的表面（內(nèi)周面100a)的涂覆材料。
[0066] 本實(shí)施方式1的處理爐10的反應(yīng)管100由不銹鋼等金屬材料形成。與石英相比， 不銹鋼等金屬材料易于加工。因此，能夠容易制造在進(jìn)行CIS類（黃銅礦類）太陽能電池 的硒化處理的襯底處理裝置中所使用的大型反應(yīng)管100。能夠增加可容納在反應(yīng)管100內(nèi) 的玻璃襯底的數(shù)量，能夠降低CIS類太陽能電池的制造成本。
[0067] 進(jìn)而，本實(shí)施方式1中，反應(yīng)管100的至少暴露在處理室30內(nèi)的環(huán)境氣體中的表 面（內(nèi)周面l〇〇a)，如圖4所示，在形成圖1的基材101的不銹鋼等金屬材料上形成與不銹 鋼等金屬材料相比硒化耐性高的涂膜102。對于廣泛使用的不銹鋼等金屬材料，在H 2Se等 氣體被加熱至200°C以上時，由于非常高的反應(yīng)性而發(fā)生腐蝕，但通過如本實(shí)施方式所述地 形成硒化耐性高的涂膜102,能夠抑制由H2Se等氣體引起的腐蝕。
[0068] 結(jié)果，能夠使用廣泛使用的不銹鋼等金屬材料，能夠降低襯底處理裝置的制造成 本。需要說明的是，作為上述硒化耐性高的涂膜102,優(yōu)選為以陶瓷作為主要成分的涂膜 102,例如可以舉出各自單獨(dú)使用氧化鉻（Crx0y :x、y為1以上的任意數(shù)）、氧化鋁（Alx0y :x、 y為1以上的任意數(shù)）、氧化硅（Six0y :x、y為1以上的任意數(shù)）或使用它們的混合物，或者， 作為以碳為主要成分的涂膜102,例如可舉出碳化硅（SiC)、類金剛石碳（DLC)等。
[0069] 另外，本實(shí)施方式的涂膜102由多孔狀的膜形成。由此，能夠靈活地追隨反應(yīng)管 100的由不銹鋼等金屬材料形成的基材101與涂膜102的線膨脹系數(shù)的不同引起的熱膨脹 /收縮。結(jié)果，即使重復(fù)進(jìn)行熱處理，也能將在涂膜102上裂紋的產(chǎn)生抑制為最小限度。需 要說明的是，期望涂膜102形成厚度為2?200 μ m，優(yōu)選為50?120 μ m。另外，期望基材 101與涂膜102的線膨脹系數(shù)的偏差為20%以下，優(yōu)選為5%以下。
[0070] 另外，密封蓋110、集流腔120、氣體供給管300及排氣管300也可以同樣地在暴 露于硒化源中的部分形成上述涂膜102。但是，為了保護(hù)0形環(huán)等而被冷卻機(jī)構(gòu)冷卻至 200°C以下的部分，由于不銹鋼等金屬材料即使與硒化源接觸也不反應(yīng)，所以可以不形成涂 膜 102。
[0071] 接下來，說明使用具有本實(shí)施方式1的處理爐10的襯底處理裝置的襯底處理方 法。
[0072] 在此，如圖1及圖2所示，說明在具備圖1及圖2所示的處理爐10的襯底處理裝 置，作為一例而在 CIGS (C: Cu (Copper)，I: In (Indium)，G:Ga (Gallium)，S: Se (Selenium)) 類太陽能電池的制造工藝中進(jìn)行硒化處理的情況，所述處理爐10具有在內(nèi)部的封閉的一 側(cè)部設(shè)有電動風(fēng)扇500的筒狀的反應(yīng)管100。
[0073] 首先，在晶片盒（舟皿）410內(nèi)準(zhǔn)備30片至60片的形成有含有銅（Cu)、銦（In)、 鎵（Ga)的層合膜的玻璃襯底，以將可動性的密封蓋110從集流腔120卸下的狀態(tài)，將晶片 盒410送入反應(yīng)管100的內(nèi)部即處理室30內(nèi)，并設(shè)置在設(shè)置臺420上（搬入工序）。
[0074] 另外，在晶片盒410內(nèi)將各個玻璃襯底20以不與相鄰的襯底接觸的程度隔開間隔 地堅(jiān)立配置。
[0075] 此外，關(guān)于將晶片盒410向處理室30內(nèi)的送入，例如通過如下這樣進(jìn)行：在通過未 圖示的送入送出裝置的臂支承晶片盒410的下部并將其抬起的狀態(tài)下，使晶片盒410向處 理室30內(nèi)移動，到達(dá)規(guī)定位置后，使該臂向下方移動而將晶片盒410載置于設(shè)置臺420。
[0076] 其后，關(guān)閉密封蓋110而使處理室30為密閉狀態(tài)，用氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w（處理氣 體600)置換處理室30內(nèi)部的大氣（置換工序）。在用所述惰性氣體將處理室30內(nèi)的環(huán)境 氣體置換后，對爐體加熱部200等加熱器接通電力，以規(guī)定的升溫速度對反應(yīng)管100加熱。 例如，以每分鐘3?50°C的速度升溫至400?550°C，優(yōu)選450°C?550°C。
[0077] 而且，在升溫的同時，由動力部530使電動風(fēng)扇500的扇葉部510旋轉(zhuǎn)，使得在反 應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a附近被加熱的處理氣體（惰性氣體）600沿著收納于晶片盒410的 多個玻璃襯底20各自的長邊方向（長度方向）且通過玻璃襯底20之間，將處理氣體600 的熱傳遞到玻璃襯底20,由此來對玻璃襯底20加熱。
[0078] 另外，由于若襯底內(nèi)的溫度差變大則會破損，因此將反應(yīng)管100的升溫速度、通過 相鄰玻璃襯底20之間的處理氣體（惰性氣體）600的流速調(diào)節(jié)為適當(dāng)值地加熱，以使玻璃 襯底20的溫度差不會變大。
[0079] 在此，在本實(shí)施方式1的處理爐10,在其反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)有圓筒形的整流板 430,在該圓筒形的整流板430的內(nèi)部配置有多個玻璃襯底20。本實(shí)施方式1的圓筒形的整 流板430沿著由于電動風(fēng)扇500的扇葉部510所導(dǎo)致的強(qiáng)制對流而產(chǎn)生的玻璃襯底20的 表面上的處理氣體600的流動方向延伸，且以覆蓋多個玻璃襯底20中的配置于最外部位置 的襯底的表面的方式設(shè)置。
[0080] 即，圓筒形的整流板430具有區(qū)分氣流P (處理氣體600的流動方向）和氣流Q的 功能，并控制使得朝向扇葉部510的氣流Q沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動，所述氣流P 是由于扇葉部510的旋轉(zhuǎn)而形成的沿著玻璃襯底20的長邊方向流動的處理氣體600的氣 流，所述氣流Q是該氣流P在密封蓋110的內(nèi)壁反轉(zhuǎn)而朝向電動風(fēng)扇500的扇葉部510流 動的氣流。
[0081] 也就是說，使在密封蓋110反轉(zhuǎn)而在多個玻璃襯底20的外側(cè)朝向扇葉部510的氣 流Q的流路變窄，由此控制成氣流Q沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a流動。
[0082] 因此，整流板430控制處理氣體600的流動，以使得由于因電動風(fēng)扇500的驅(qū)動而 形成的強(qiáng)制對流，沿著玻璃襯底20的表面流動的處理氣體（惰性氣體）600的氣流P在從 整流板430出來后到達(dá)密封蓋110的內(nèi)壁而反轉(zhuǎn)，其后，朝向扇葉部510的氣流Q在整流板 430的外側(cè)的區(qū)域沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動。
[0083] 由此，能夠使在處理室30的玻璃襯底20升溫時的處理氣體600的流動穩(wěn)定地循 環(huán)。
[0084] S卩，通過在反應(yīng)管100的內(nèi)部（處理室30內(nèi)）設(shè)置圓筒形的整流板430,由此能 夠使朝向電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的流路沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面 100a地變窄，因此，能夠控制成使該處理氣體600沿著被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a 流動。結(jié)果，能夠謀求反應(yīng)管100內(nèi)部的處理氣體600的流動的穩(wěn)定化。
[0085] 結(jié)果，能夠提高處理氣體600的加熱效率，能夠提高玻璃襯底20的加熱效率而謀 求升溫時間的縮短。
[0086] 此外，如圖3所示，在處理爐10,在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a形成有多個凹凸103。 由此，能夠增大反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a的表面積，能夠增加處理氣體600通過被加熱的 反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a時與其接觸的面積。
[0087] 結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高處理氣體600的加熱效率，能夠進(jìn)一步提高玻璃襯底20的 加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0088] 通過以上的方法，加熱玻璃襯底20,在玻璃襯底20被升溫到規(guī)定溫度（例如，后述 的400?500°C )的時刻向處理室30內(nèi)導(dǎo)入處理氣體（含硒元素氣體（硒化源））600而對 玻璃襯底20進(jìn)行成膜處理。
[0089] S卩，在將反應(yīng)管100加熱的狀態(tài)下向反應(yīng)管100的內(nèi)部導(dǎo)入處理氣體（硒化 源）600,此時也利用電動風(fēng)扇500的扇葉部510使反應(yīng)管100內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著玻璃襯 底20的表面強(qiáng)制對流，進(jìn)而利用圓筒形的整流板430形成穩(wěn)定化的氣流P及氣流Q，在該 狀態(tài)下對多個玻璃襯底20進(jìn)行成膜處理。通過該硒化處理，在各個玻璃襯底20分別形成 CIS類太陽能電池的光吸收層（形成工序）。
[0090] 成膜處理的結(jié)束后，以一定速度將反應(yīng)管100的溫度降溫，并用氮?dú)獾榷栊詺怏w 置換處理室30內(nèi)的處理氣體600。即，成膜處理的結(jié)束后，從氣體供給管300導(dǎo)入氮?dú)獾榷?性氣體來置換處理室30內(nèi)的環(huán)境氣體，并降溫至規(guī)定溫度（降溫工序）。
[0091] 進(jìn)而，在玻璃襯底20的溫度降溫至規(guī)定溫度，且處理室30內(nèi)的處理氣體600被氮 氣等的置換結(jié)束的時刻，使密封蓋110移動，將處理室30打開，其后，利用未圖示的送入送 出裝置的臂將晶片盒410送出（送出工序），由此結(jié)束一系列成膜處理。
[0092] 另外，作為一例，在CIGS類太陽能電池的制造工藝中，在用H2Se(硒化氫）氣體 對玻璃襯底20上形成的由Cu(銅）、In(銦）、Ga(鎵）構(gòu)成的金屬前體膜（層合膜）進(jìn) 行Se (硒）化處理的工藝中，在將配置在處理室30內(nèi)的玻璃襯底20的溫度保持為400? 500°C的狀態(tài)下進(jìn)行20分鐘?2小時左右的成膜處理。
[0093] (實(shí)施方式2)
[0094] 圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的一例的剖視 圖，圖6是表示圖5所示的襯底處理裝置的圓周方向的構(gòu)造的一例的剖視圖，圖7是表示圖 6的B部的構(gòu)造的局部放大剖視圖，圖8是表示由本發(fā)明的實(shí)施方式2的襯底處理裝置獲得 效果的一例的模擬結(jié)果圖。
[0095] 本實(shí)施方式2的襯底處理裝置，與具有實(shí)施方式1的襯底處理裝置同樣的處理爐 10,但本實(shí)施方式2的處理爐10,如圖5及圖6所示，在反應(yīng)管100的上部設(shè)有多個電動風(fēng) 扇500,因此，通過電動風(fēng)扇500的扇葉部510的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的強(qiáng)制對流從反應(yīng)管100的上 部朝向下部，因此由扇葉部510的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流R沿著玻璃襯底20的短邊方向流動。
[0096] 在本實(shí)施方式2的處理爐10中，可由反應(yīng)管100和密封蓋110氣密地構(gòu)成，在該 反應(yīng)管100的上部并列設(shè)有多個電動風(fēng)扇500,通過利用設(shè)于處理室30外部的動力部（風(fēng) 扇驅(qū)動部）530使扇葉部（風(fēng)扇）510旋轉(zhuǎn)，由此可攪拌處理室30內(nèi)的氣體。
[0097] 詳細(xì)說明處理爐10的構(gòu)造，處理爐10具有由不銹鋼等金屬材料形成的作為爐體 的反應(yīng)管100。反應(yīng)管100為中空的圓筒形狀（筒狀），具有其一端封閉、另一端開口的結(jié) 構(gòu)。由反應(yīng)管100的中空部分形成處理室30。在反應(yīng)管100的開口側(cè)、與反應(yīng)管100為同 心圓地設(shè)置有兩端開口的圓筒狀的集流腔120。在反應(yīng)管100與集流腔120之間設(shè)置作為 密封構(gòu)件的〇形環(huán)（圖中未示出）。
[0098] 在集流腔120的沒有設(shè)置反應(yīng)管100的開口部上，設(shè)置有可動性的密封蓋110。密 封蓋110由不銹鋼等金屬材料形成，形成其一部分插入集流腔120的開口部的凸型形狀。在 可動性的密封蓋110和集流腔120之間設(shè)置有作為密封構(gòu)件的0形環(huán)（圖中未示出），進(jìn)行 處理時，密封蓋110將反應(yīng)管100的開口側(cè)氣密性地封閉。
[0099] 作為一例，在反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)置有用于載置晶片盒410的設(shè)置臺420,所述晶 片盒410中保持有多個玻璃襯底（例如30?40片）20,所述玻璃襯底形成有含有銅（Cu)、 銦（In)及鎵（Ga)的層合膜。
[0100] 設(shè)置臺420的結(jié)構(gòu)為：其一端固定在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a上，并且在反應(yīng)管 100的中心部通過設(shè)置臺420載置晶片盒410。
[0101] 如圖5所示，晶片盒410是在玻璃襯底20的兩端可將多個玻璃襯底20以堅(jiān)立的 狀態(tài)且橫向排列地保持玻璃襯底20的保持構(gòu)件。另外，如圖6所示，在玻璃襯底20收納 于晶片盒410時，將其隔開間隔地收納，以使得相鄰的玻璃襯底20不發(fā)生干涉（不接觸）。 而且，如圖5所示晶片盒410底部的板為了使氣流R的氣體容易通過而成為空洞，如D部所 示，是僅用其邊緣部支承玻璃襯底20的構(gòu)造。
[0102] 另外，以在反應(yīng)管100的周圍設(shè)置作為加熱部的爐體加熱部200,該爐體加熱部 200形成一端封閉、另一端開口的中空圓筒狀。另外，在密封蓋110的與反應(yīng)管100相反一 側(cè)（外側(cè)）的側(cè)面上設(shè)置有蓋加熱部210。通過上述爐體加熱部200和蓋加熱部210經(jīng)由 反應(yīng)管100將其內(nèi)部即處理室30內(nèi)加熱。需要說明的是，爐體加熱部200通過圖中未示出 的固定部被固定在反應(yīng)管100上，蓋加熱部210通過圖中未示出的固定部被固定在密封蓋 110上。另外，在密封蓋110和集流腔120上，設(shè)置有用于保護(hù)耐熱性低的0形環(huán)的、圖中未 示出的水冷部等冷卻機(jī)構(gòu)。
[0103] 另外，集流腔120設(shè)置有氣體供給管300,用于供給作為含硒元素氣體（硒化源、處 理氣體600)的氫化硒（以下稱作"H 2Se"）。由氣體供給管300供給的H2Se從氣體供給管 300、經(jīng)過集流腔120與密封蓋110之間的間隙被供給（導(dǎo)入）至處理室30。
[0104] 另一方面，在集流腔120的與氣體供給管300相反一側(cè)設(shè)置有排氣管310,處理室 30內(nèi)的環(huán)境氣體通過集流腔120和密封蓋110之間的間隙從排氣管310排出。需要說明的 是，通過上述冷卻機(jī)構(gòu)被冷卻的部位被冷卻至150°C以下時，在該部分中未反應(yīng)的硒冷凝， 因此優(yōu)選將溫度控制在150°C?170°C左右。
[0105] 此外，在本實(shí)施方式2的反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)有電動風(fēng)扇500。即，如圖5所示， 在反應(yīng)管100的上部設(shè)有多個電動風(fēng)扇500,能夠利用這些電動風(fēng)扇500的驅(qū)動，使反應(yīng)管 100內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著玻璃襯底200的表面強(qiáng)制對流。多個電動風(fēng)扇500分別具有：扇 葉部510,通過旋轉(zhuǎn)形成處理室30內(nèi)的對流；旋轉(zhuǎn)軸部520,以貫通圓筒狀反應(yīng)管100的側(cè) 壁及爐體加熱部200的側(cè)壁的方式設(shè)置；動力部530,設(shè)置在爐體加熱部200的外部，且使 旋轉(zhuǎn)軸部520旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，在旋轉(zhuǎn)軸部520與反應(yīng)管100及爐體加熱部200之間設(shè)置保護(hù) 構(gòu)件540,通過在保護(hù)構(gòu)件540和旋轉(zhuǎn)軸部520之間的狹小間隙進(jìn)行氮清洗，能極大地抑制 反應(yīng)氣體（處理氣體600)從旋轉(zhuǎn)軸部520浸入至動力部530。
[0106] 通過多個電動風(fēng)扇500的旋轉(zhuǎn)，處理室30內(nèi)形成沿玻璃襯底20的短邊方向（筒 狀反應(yīng)管100的縱向（圓周截面方向））流動的處理氣體600的氣流R。如此，使多個電動 風(fēng)扇500工作，使強(qiáng)制對流沿著玻璃襯底20的短邊方向，由此能夠降低為了使玻璃襯底20 的面內(nèi)溫度均勻化所需的氣體的流速。
[0107] 此外，在本實(shí)施方式2的處理爐10,如圖5及圖6所示，在處理室30設(shè)有覆蓋晶片 盒410的周圍的第1整流板440,并在第1整流板440的外側(cè)區(qū)域設(shè)有第2整流板450。
[0108] 在此，第1整流板440在反應(yīng)管100的內(nèi)部將在晶片盒410上堅(jiān)立配置的多個玻 璃襯底20中的配置于最外部位置的玻璃襯底20的表面覆蓋，并沿著由于電動風(fēng)扇500的 強(qiáng)制對流而產(chǎn)生的玻璃襯底20的表面上的處理氣體600的流動方向（氣流R)延伸，且將 多個玻璃襯底20的一側(cè)部也覆蓋，但是第1整流板440的上部及下部如圖6所示開口，以 便于氣體能夠通過。
[0109] 另一方面，如圖6所示，第2整流板450在第1整流板440與反應(yīng)管100的內(nèi)周面 l〇〇a之間的區(qū)域設(shè)為彎曲狀，以使朝向上部的扇葉部510的氣流S的流路變窄地使氣流S 沿著反應(yīng)管1〇〇的內(nèi)周面l〇〇a流動。
[0110] 另外，第1整流板440安裝于反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a,第2整流板450安裝于第 1整流板440。
[0111] 如此，第1整流板440和第2整流板450區(qū)分氣流R和氣流S，所述氣流R是在設(shè) 于上部的多個電動風(fēng)扇500的驅(qū)動下由扇葉部510的旋轉(zhuǎn)而形成的強(qiáng)制對流所引起的沿玻 璃襯底20的短邊方向流動的氣流，所述氣流S是該氣流R碰撞到反應(yīng)管100的下部的內(nèi)壁 后，在多個玻璃襯底20的外側(cè)（第2整流板450與反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a之間的區(qū)域） 朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的氣流。
[0112] 即，第1整流板440和第2整流板450具有區(qū)分氣流R和氣流S的功能，并控制成 使朝向扇葉部510的氣流S沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動，所述氣流R是由多個扇葉 部510的旋轉(zhuǎn)而形成的沿著玻璃襯底20的短邊方向流動的氣流，所述氣流S是該氣流R到 達(dá)反應(yīng)管100下部的內(nèi)周面l〇〇a后，朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的氣流。
[0113] 由此，第1整流板440和第2整流板450控制處理氣體600的流動，以使得通過由 多個電動風(fēng)扇500的驅(qū)動形成的強(qiáng)制對流，沿著玻璃襯底20的短邊方向的表面流動的處理 氣體600的氣流R(處理氣體600的流動方向）從第1整流板440的下部出來后，與反應(yīng)管 100的下部的內(nèi)周面l〇〇a碰撞，其后，朝向扇葉部510的氣流S在第2整流板450的外側(cè)的 區(qū)域沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a流動。
[0114] 結(jié)果，能夠使在處理室30的玻璃襯底20的處理中的處理氣體600的流動穩(wěn)定地 循環(huán)。
[0115] S卩，通過在反應(yīng)管100的內(nèi)部（處理室30內(nèi)）設(shè)置第1整流板440和第2整流板 450,由此能夠使朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的流路以沿著反 應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a的方式變窄，因此能夠?qū)⒊蚨鄠€扇葉部510流動的處理氣體600 控制成使其沿著被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a流動。結(jié)果，能夠謀求反應(yīng)管100的內(nèi) 部的處理氣體600的流動的穩(wěn)定化。
[0116] 由此，能夠提高處理氣體600的加熱效率，能夠提高玻璃襯底20的加熱效率而謀 求升溫時間的縮短。
[0117] 此外，在處理爐10,與實(shí)施方式1同樣，如圖7所示，在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a 形成有多個凹凸103。該凹凸103在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a的大致整面（例如，處理氣 體600所通過的內(nèi)周面100a)的范圍形成。
[0118] 由此，能夠增大反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a的表面積，能夠增加處理氣體600通過 被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a時與其接觸的面積。
[0119] 結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高處理氣體600的加熱效率，能夠進(jìn)一步提高玻璃襯底20的 加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0120] 關(guān)于本實(shí)施方式2的襯底處理裝置的其他的構(gòu)成，與實(shí)施方式1的襯底處理裝置 相同，因此省略其重復(fù)說明。
[0121] 接著，說明使用具有本實(shí)施方式2的處理爐10的襯底處理裝置的襯底處理方法。
[0122] 在此，說明在具備圖5及圖6所示的處理爐10的襯底處理裝置，作為一例而在 CIGS類太陽能電池的制造工藝中進(jìn)行硒化處理的情況，所述處理爐10具有在上部設(shè)有多 個電動風(fēng)扇500的筒狀的反應(yīng)管100。
[0123] 首先，將30片至60片的形成有含有銅（Cu)、銦（In)、鎵（Ga)的層合膜的玻璃襯 底配置在晶片盒（舟皿）410內(nèi)，以將可動性的密封蓋110從集流腔120卸下的狀態(tài)，將晶 片盒410送入反應(yīng)管100的內(nèi)部即處理室30內(nèi)，并設(shè)置在設(shè)置臺420上（搬入工序）。
[0124] 另外，在晶片盒410內(nèi)將各個玻璃襯底20以不與圖6所示相鄰的襯底接觸的程度 隔開間隔地堅(jiān)立配置。
[0125] 此外，關(guān)于將晶片盒410向處理室30內(nèi)的送入，例如通過如下這樣進(jìn)行：在通過未 圖示的送入送出裝置的臂支承晶片盒410的下部并將其抬起的狀態(tài)下，使晶片盒410向處 理室30內(nèi)移動，到達(dá)規(guī)定位置后，使該臂向下方移動而將晶片盒410載置于設(shè)置臺420。
[0126] 其后，關(guān)閉密封蓋110而使處理室30為密閉狀態(tài)，用氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w（處理氣 體600)置換處理室30內(nèi)部的大氣（置換工序）。在用所述惰性氣體將處理室30內(nèi)的環(huán)境 氣體置換后，對爐體加熱部200等加熱器接通電力，以規(guī)定的升溫速度對反應(yīng)管100加熱。 例如，以每分鐘3?50°C的速度升溫至400?550°C，優(yōu)選450°C?550°C。
[0127] 而且，在升溫的同時，由動力部530使電動風(fēng)扇500的扇葉部510旋轉(zhuǎn)，使得在反 應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a附近被加熱的處理氣體（惰性氣體）600沿著收納于晶片盒410的 多個玻璃襯底20各自的短邊方向且通過玻璃襯底20之間，將處理氣體600的熱傳遞到玻 璃襯底20,由此來對玻璃襯底20加熱。
[0128] 另外，由于若襯底內(nèi)的溫度差變大則會破損，因此將反應(yīng)管100的升溫速度、通過 相鄰玻璃襯底20之間的處理氣體（惰性氣體）600的流速調(diào)節(jié)為適當(dāng)值地加熱，以使玻璃 襯底20的溫度差不會變大。
[0129] 在此，在本實(shí)施方式2的處理爐10,在其反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)有覆蓋晶片盒410的 周圍的第1整流板440,還在第1整流板440的外側(cè)的區(qū)域設(shè)有第2整流板450。
[0130] 在此，第1整流板440在反應(yīng)管100的內(nèi)部將在晶片盒410上堅(jiān)立配置的多個玻 璃襯底20中的配置于最外部位置的玻璃襯底20的表面覆蓋，并沿著由于電動風(fēng)扇500的 強(qiáng)制對流而產(chǎn)生的玻璃襯底20的表面上的處理氣體600的流動方向（氣流R)延伸，且將 多個玻璃襯底20的一側(cè)部也覆蓋，但是第1整流板440的上部及下部如圖6所示開口，以 便于氣體能夠通過。
[0131] 另一方面，如圖6所示，第2整流板450在第1整流板440與反應(yīng)管100的內(nèi)周面 l〇〇a之間的區(qū)域設(shè)為彎曲狀，以使朝向上部的扇葉部510的氣流S的流路變窄地使氣流S 沿著反應(yīng)管1〇〇的內(nèi)周面l〇〇a流動。
[0132] 如此，第1整流板440和第2整流板450區(qū)分氣流R和氣流S，所述氣流R是在設(shè) 于上部的多個電動風(fēng)扇500的驅(qū)動下由扇葉部510的旋轉(zhuǎn)而形成的強(qiáng)制對流所引起的沿玻 璃襯底20的短邊方向流動的氣流，所述氣流S是該氣流R碰撞到反應(yīng)管100的下部的內(nèi)壁 后，在多個玻璃襯底20的外側(cè)（第2整流板450與反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a之間的區(qū)域） 朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的氣流。
[0133] S卩，第1整流板440和第2整流板450具有區(qū)分氣流R和氣流S的功能，并控制成 使朝向扇葉部510的氣流S沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動，所述氣流R是由多個扇葉 部510的旋轉(zhuǎn)而形成的沿著玻璃襯底20的短邊方向流動的氣流，所述氣流S是該氣流R到 達(dá)反應(yīng)管100下部的內(nèi)周面l〇〇a后，朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的氣流。因 而，在扇葉部510的旋轉(zhuǎn)下被送風(fēng)的處理氣體600在第1整流板440的作用下將其幾乎大 部分作為氣流R而沿著短邊方向通過玻璃襯底20之間，進(jìn)而穿過玻璃襯底20到達(dá)反應(yīng)管 100的下部的內(nèi)周面l〇〇a后，作為氣流S而在第2整流板450的作用下沿著反應(yīng)管100的 內(nèi)周面100a流動，形成用于加熱玻璃襯底20的高效流動。
[0134] 由此，能夠使在處理室30的玻璃襯底20升溫時的處理氣體600的流動穩(wěn)定地循 環(huán)。
[0135] S卩，通過在反應(yīng)管100的內(nèi)部（處理室30內(nèi)）設(shè)置第1整流板440和第2整流板 450,由此能夠使朝向多個電動風(fēng)扇500的扇葉部510流動的處理氣體600的流路以沿著反 應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a的方式變窄，因此能夠?qū)⑻幚須怏w600控制成使其沿著反應(yīng)管100 的內(nèi)周面l〇〇a流動。由此，能夠謀求反應(yīng)管100的內(nèi)部的處理氣體600的流動的穩(wěn)定化。
[0136] 結(jié)果，能夠提高處理氣體600的加熱效率，能夠提高玻璃襯底20的加熱效率而謀 求升溫時間的縮短。
[0137] 此外，如圖7所示，在處理爐10,在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a形成有多個凹凸103， 由此，能夠增大反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a的表面積，能夠增加處理氣體600通過被加熱的 反應(yīng)管100的內(nèi)周面l〇〇a時與其接觸的面積。
[0138] 結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高處理氣體600的加熱效率，能夠進(jìn)一步提高玻璃襯底20的 加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0139] 另外，由于若襯底內(nèi)的溫度差變大則玻璃襯底20會破損，因此將反應(yīng)管100的升 溫速度、向玻璃襯底20之間送風(fēng)的處理氣體600的速度調(diào)節(jié)為適當(dāng)值地加熱，以使溫度差 不會變大。即，關(guān)于玻璃襯底20的升溫速度及電動風(fēng)扇500的送風(fēng)速度（電動風(fēng)扇500的 轉(zhuǎn)速），以使玻璃襯底20的溫度分布不惡化的方式適當(dāng)調(diào)節(jié)。
[0140] 通過以上的方法，加熱玻璃襯底20,在玻璃襯底20被升溫到規(guī)定溫度（例如，后述 的400?500°C )的時刻向處理室30內(nèi)導(dǎo)入處理氣體（含硒元素氣體（硒化源））600而對 玻璃襯底20進(jìn)行成膜處理。
[0141] 即，在將反應(yīng)管100加熱的狀態(tài)下向反應(yīng)管100的內(nèi)部導(dǎo)入處理氣體（硒化 源）600,此時也利用電動風(fēng)扇500的扇葉部510使反應(yīng)管100內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著玻璃襯 底20的表面強(qiáng)制對流，進(jìn)而利用圓筒形的整流板430形成穩(wěn)定化的氣流P及氣流Q，在該 狀態(tài)下對多個玻璃襯底20進(jìn)行成膜處理。通過該硒化處理，在各個玻璃襯底20分別形成 CIS類太陽能電池的光吸收層（形成工序）。
[0142] 成膜處理的結(jié)束后，停止處理氣體（硒化源，硒化氫氣體））600的供給，以一定速 度將反應(yīng)管100的溫度降溫，并用氮?dú)獾榷栊詺怏w置換處理室30內(nèi)的處理氣體600。即，成 膜處理的結(jié)束后，從氣體供給管300導(dǎo)入氮?dú)獾榷栊詺怏w來置換處理室30內(nèi)的環(huán)境氣體， 并降溫至規(guī)定溫度（降溫工序）。
[0143] 進(jìn)而，在玻璃襯底20的溫度降溫至規(guī)定溫度，且處理室30內(nèi)的處理氣體600被氮 氣等的置換結(jié)束的時刻，使密封蓋110移動，將處理室30打開，其后，利用未圖示的送入送 出裝置的臂將晶片盒410送出（送出工序），由此結(jié)束一系列成膜處理。
[0144] 另外，襯底降溫時，調(diào)節(jié)氮?dú)獾膶?dǎo)入量等降溫條件，以使襯底內(nèi)的溫度差不變大。
[0145] 此外，在本實(shí)施方式2,說明了在玻璃襯底20的上部設(shè)置電動風(fēng)扇500的情況，但 多個電動風(fēng)扇500也可以設(shè)于玻璃襯底20的下部。
[0146] 接著，使用圖8說明在玻璃襯底20的長邊方向（實(shí)施方式1)和短邊方向（實(shí)施 方式2)，由處理氣體600的流動方向所形成的有意義的差。
[0147] 圖8是在除了電動風(fēng)扇500的位置之外具有相同構(gòu)造的處理爐10中，以5°C /分 鐘的速度升溫時的玻璃襯底20之間的流速變化、模擬用于將玻璃襯底20的面內(nèi)溫度差抑 制為約30°C所需的流速的結(jié)果。
[0148] 圖8 (a)是如實(shí)施方式1所示將電動風(fēng)扇500配置在處理爐10的側(cè)部，并使玻璃襯 底20的表面的處理氣體600的流動為玻璃襯底20的長邊方向時的結(jié)果。圖8 (a - 1)表 示從加熱開始后經(jīng)過了 20分鐘的狀態(tài)，圖8 (a - 2)表示從加熱開始后經(jīng)過了 60分鐘的狀 態(tài)。從圖中的濃淡程度可知，玻璃襯底20的面內(nèi)溫度差抑制為約30°C。而且，通過模擬可 得到如下結(jié)果：為了將玻璃襯底20的面內(nèi)溫度差抑制為約30°C所需的氣體的流速為10m/ 秒。
[0149] 另一方面，圖8(b)是如本實(shí)施方式2所不那樣將電動風(fēng)扇500配置在處理爐10的 上部，并使玻璃襯底20的表面的處理氣體600的流動為玻璃襯底20的短邊方向時的結(jié)果。 圖8 (b - 1)表示從加熱開始后經(jīng)過了 20分鐘的狀態(tài)，圖8 (b - 2)表示從加熱開始后經(jīng)過 了 60分鐘的狀態(tài)。從圖中的濃淡程度可知，玻璃襯底20的面內(nèi)溫度差抑制為約30°C。而 且，通過模擬可得到如下結(jié)果：為了將玻璃襯底20的面內(nèi)溫度差抑制為約30°C所需的氣體 的流速為2m/秒。
[0150] 另外，圖8(a)及（b)各自的左側(cè)的圖表示加熱20分鐘后（400K = 123°C )的狀 態(tài)，右側(cè)的圖表示加熱60分鐘后^OOK = 323 °C )的狀態(tài)。
[0151] 以上，如模擬的結(jié)果所示，如本實(shí)施方式2這樣使處理氣體600的流動為玻璃襯底 20的短邊方向，與實(shí)施方式1的使處理氣體600的流動為玻璃襯底20的長邊方向相比，能 夠抑制處理氣體600的流速的大小（減?。軌蚴共Ａбr底20大型化。
[0152] 接著，說明本實(shí)施方式2的變形例。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的 襯底處理裝置的主要部分構(gòu)造的剖視圖。
[0153] 圖9所示的變形例的處理爐10,與僅配置一個保持多個玻璃襯底20的晶片盒410 的構(gòu)造不同，表示將多個晶片盒410 (在此為3個）沿與多個玻璃襯底20的表面的長邊方 向平行的方向并列配置的構(gòu)造。
[0154] 如此，在將收納玻璃襯底20的3個晶片盒410配置成一列的構(gòu)造中，反應(yīng)管100 成為更加橫長的形狀，處理氣體600的流動變得不穩(wěn)定，但如圖9所示，通過將多個電動風(fēng) 扇500設(shè)于上部，且設(shè)置整流板460,由此能夠使處理氣體600沿著各玻璃襯底20的短邊方 向流動，結(jié)果，能夠使處理氣體600的流動穩(wěn)定。
[0155] 在此，在實(shí)施方式1及2所說明的處理爐10中，不是使用以往的石英制的反應(yīng)管， 而是將不銹鋼等金屬材料用作反應(yīng)管100的基材。因此，如實(shí)施方式2的處理爐10這樣做 成使處理氣體600沿著玻璃襯底20的短邊方向流動的構(gòu)造，由此如圖9所示，即使將反應(yīng) 管100大型化，與石英制相比，也能使其成型容易，而且其成本的增加也比石英制時小。結(jié) 果，能夠增加一次可處理的玻璃襯底20的數(shù)量，能夠降低CIS類太陽能電池的制造成本。
[0156] 此外，通過使用不銹鋼等金屬材料作為反應(yīng)管100的基材，由此與石英制反應(yīng)管 相比，其處理也容易，能使反應(yīng)管100大型化。
[0157] 在所述實(shí)施方式1及實(shí)施方式2的本發(fā)明中，可實(shí)現(xiàn)以下所述的效果中的至少一 個。
[0158] (1)通過在反應(yīng)管100的內(nèi)部設(shè)置將多個玻璃襯底20中的配置于最外部位置的玻 璃襯底20的表面覆蓋的整流板430,或設(shè)置第1整流板440和第2整流板450,由此能夠使 朝向電動風(fēng)扇500流動的處理氣體600的流路沿著反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a地變窄，因此 能夠?qū)⒃撎幚須怏w600控制成使其沿著被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a流動。結(jié)果，能 夠謀求反應(yīng)管100的內(nèi)部的處理氣體600的流動的穩(wěn)定化。
[0159] (2)由于能夠謀求反應(yīng)管100的內(nèi)部的處理氣體600的流動的穩(wěn)定化，因此能夠提 高處理氣體600的加熱效率，能夠提高玻璃襯底20的加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0160] (3)通過在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a形成多個凹凸103,由此能夠增大反應(yīng)管100 的內(nèi)周面l〇〇a的表面積，能夠增加處理氣體600通過被加熱的反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a 時與其接觸的面積。結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高處理氣體600的加熱效率，能夠進(jìn)一步提高玻璃 襯底20的加熱效率而謀求升溫時間的縮短。
[0161] 以上，基于發(fā)明的實(shí)施方式具體說明了由本發(fā)明人完成的發(fā)明，但本發(fā)明不限于 上述發(fā)明的實(shí)施方式，不言而喻，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。
[0162] 例如，在所述實(shí)施方式1、2中，說明了對形成有銅（Cu)、銦（In)、鎵（Ga)的多個玻 璃襯底進(jìn)行硒化處理，但不限于此，也可以對形成有銅（Cu)/銦（In)或銅（Cu)/鎵（Ga)等 的多個玻璃襯底進(jìn)行硒化處理。
[0163] 此外，在所述實(shí)施方式1、2中，提及了與金屬材料的反應(yīng)性高的硒化，但在CIS類 太陽能電池中，有時取代硒化處理，或在硒化處理之后供給含有硫元素氣體來進(jìn)行硫化處 理。此時也通過使用所述實(shí)施方式2的大型反應(yīng)爐，能夠增加一次可硫化處理的片數(shù)，因此 能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低。
[0164] 此外，在所述實(shí)施方式1、2中，說明了在反應(yīng)管100的內(nèi)周面100a在整個面范圍 設(shè)置多個凹凸103的情況，但也可以不在內(nèi)周面100a的整個面，而是在一部分例如在相對 于內(nèi)周面l〇〇a設(shè)置規(guī)定間隔的狀態(tài)下設(shè)置多個凹凸103。
[0165] 最后，附記本發(fā)明的優(yōu)選的主要方案。
[0166] (1) 一種襯底處理裝置，包括：反應(yīng)管，其形成為筒狀，且在內(nèi)部對多個襯底進(jìn)行 成膜處理；氣體供給管，其向所述反應(yīng)管內(nèi)部導(dǎo)入用于進(jìn)行所述成膜處理的處理氣體；排 氣管，其將所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體排出；加熱部，其加熱所述反應(yīng)管；風(fēng)扇，其使所述 反應(yīng)管的內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流；整流板，其沿著由所述強(qiáng)制對流 產(chǎn)生的所述襯底的表面上的所述處理氣體的流動方向延伸，且將所述多個襯底中的配置在 最外部位置的所述襯底的表面覆蓋，以使在所述多個襯底的外側(cè)，朝向所述風(fēng)扇流動的所 述處理氣體沿著所述反應(yīng)管的內(nèi)周面流動的方式進(jìn)行控制。
[0167] (2)在所述（1)的襯底處理裝置中，由所述強(qiáng)制對流形成的所述處理氣體的流動 方向沿著所述襯底的短邊方向。
[0168] (3)在所述（1)的襯底處理裝置中，所述整流板為圓筒形。
[0169] (4) 一種襯底處理裝置，包括：反應(yīng)管，其形成為筒狀，且在內(nèi)部對多個襯底進(jìn)行 成膜處理；氣體供給管，其向所述反應(yīng)管內(nèi)部導(dǎo)入用于進(jìn)行所述成膜處理的處理氣體；排 氣管，其將所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體排出；加熱部，其加熱所述反應(yīng)管；風(fēng)扇，其使所述 反應(yīng)管的內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流，在所述反應(yīng)管的內(nèi)周面形成有多 個凹凸。
[0170] (5) -種使用襯底處理裝置的襯底處理方法，所述襯底處理裝置具有在內(nèi)部設(shè)有 風(fēng)扇的筒狀的反應(yīng)管，所述襯底處理方法包括：（a)將多個襯底隔開間隔地配置在所述反 應(yīng)管的內(nèi)部的工序，（b)在將所述反應(yīng)管加熱的狀態(tài)下向所述反應(yīng)管的內(nèi)部導(dǎo)入處理氣體， 并通過所述風(fēng)扇使所述反應(yīng)管的內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流而在所述 多個襯底進(jìn)行成膜處理的工序，在所述（b)工序中，利用整流板進(jìn)行控制，以使在所述多個 襯底的外側(cè)，朝向所述風(fēng)扇流動的所述處理氣體沿著所述反應(yīng)管的內(nèi)周面流動，所述整流 板沿著由所述強(qiáng)制對流產(chǎn)生的所述襯底的表面上的所述處理氣體的流動方向延伸，且將所 述多個襯底中的配置在最外部位置的所述襯底的表面覆蓋。
[0171] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0172] 本發(fā)明適于加熱來進(jìn)行襯底處理的技術(shù)。
[0173] 附圖標(biāo)記的說明
[0174] 10 處理爐
[0175] 20 玻璃襯底
[0176] 30 處理室
[0177] 100反應(yīng)管
[0178] 100a 內(nèi)周面
[0179] 101 基材
[0180] 1〇2 涂膜
[0181] 103 凹凸
[0182] 110密封蓋
[0183] 120集流腔
[0184] 200爐體加熱部
[0185] 210蓋加熱部
[0186] 300氣體供給管
[0187] 310排氣管
[0188] 410晶片盒
[0189] 410a 框架
[0190] 420設(shè)置臺
[0191] 430整流板
[0192] 440第1整流板
[0193] 450第2整流板
[0194] 460整流板
[0195] 500 電動風(fēng)扇
[0196] 510扇葉部
[0197] 520旋轉(zhuǎn)軸部
[0198] 530動力部
[0199] 540保護(hù)構(gòu)件
[0200] 600 處理氣體
【權(quán)利要求】
1. 一種襯底處理裝置，其特征在于，包括： 反應(yīng)管，其形成為筒狀，且在內(nèi)部對多個襯底進(jìn)行成膜處理； 氣體供給管，其向所述反應(yīng)管的內(nèi)部導(dǎo)入用于所述成膜處理的處理氣體； 排氣管，其將所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體排出； 加熱部，其加熱所述反應(yīng)管； 風(fēng)扇，其使所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流；和 整流板，其沿著由所述強(qiáng)制對流產(chǎn)生的所述襯底的表面上的所述處理氣體的流動方向 延伸，且將所述多個襯底中的配置在最外部位置的所述襯底的表面覆蓋， 以使在所述多個襯底的外側(cè)，朝向所述風(fēng)扇流動的所述處理氣體沿著所述反應(yīng)管的內(nèi) 周面流動的方式進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底處理裝置，其特征在于， 由所述強(qiáng)制對流形成的所述處理氣體的流動方向沿著所述襯底的短邊方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底處理裝置，其特征在于， 所述整流板為圓筒形。
4. 一種襯底處理裝置，其特征在于，包括： 反應(yīng)管，其形成為筒狀，且在內(nèi)部對多個襯底進(jìn)行成膜處理； 氣體供給管，其向所述反應(yīng)管的內(nèi)部導(dǎo)入用于所述成膜處理的處理氣體； 排氣管，其將所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體排出； 加熱部，其加熱所述反應(yīng)管；和 風(fēng)扇，其使所述反應(yīng)管內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流， 在所述反應(yīng)管的內(nèi)周面形成有多個凹凸。
5. -種使用襯底處理裝置的襯底處理方法，其特征在于，所述襯底處理裝置具有在內(nèi) 部設(shè)有風(fēng)扇的筒狀的反應(yīng)管，所述襯底處理方法包括： (a) 將多個襯底隔開間隔地配置在所述反應(yīng)管內(nèi)部的工序， (b) 在將所述反應(yīng)管加熱了的狀態(tài)下向所述反應(yīng)管的內(nèi)部導(dǎo)入處理氣體，并通過所述 風(fēng)扇使所述反應(yīng)管的內(nèi)部的環(huán)境氣體沿著所述襯底的表面強(qiáng)制對流而在所述多個襯底進(jìn) 行成膜處理的工序， 在所述（b)工序中，利用整流板進(jìn)行控制，以使在所述多個襯底的外側(cè)，朝向所述風(fēng)扇 流動的所述處理氣體沿著所述反應(yīng)管的內(nèi)周面流動，所述整流板沿著由所述強(qiáng)制對流產(chǎn)生 的所述襯底的表面上的所述處理氣體的流動方向延伸，且將所述多個襯底中的配置在最外 部位置的所述襯底的表面覆蓋。
【文檔編號】H01L21/205GK104160480SQ201280065144
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】吉田秀成, 國井泰夫, 西谷英輔, 平野光浩, 谷山智志 申請人:株式會社日立國際電氣