(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガス（４４）を受け取るための排気可能な処理室（１４）を含み、導体、半導体又は絶縁体の薄層の製造のための、積み重ねられた処理対象品（１２）を処理するための処理装置（１０）であって、
前記処理室の少なくとも１つの壁に少なくとも部分的にあり、及び／又は、前記処理室の少なくとも１つの壁と熱作用的に接続する少なくとも１つの焼き戻し装置であって、前記処理室（１４）の前記壁（１６）の少なくとも一部の領域、又は、前記処理室の壁全体を所定の温度に保持し、前記積み重ねられた処理対象品の処理中の少なくとも一部において第１の温度で前記処理対象品を保持するように装備、かつ、構成され、前記第１の温度が第２の温度としての室温よりも低くなく、前記処理室内で生成可能であり、かつ室温よりも高い第３の温度よりも低い、前記焼き戻し装置と、
前記処理室（１４）内にガス流循環を強制対流として生成するための少なくとも１つのガス搬送装置（４６、５０）と、
前記処理室内にあって、前記ガス搬送装置（４６、５０）により生成される前記ガス流循環内に配置され前記ガスを加熱するための少なくとも１つの加熱装置（３６）と、
積み重ねられた前記処理対象品（１２）を受け取るために構成される少なくとも１つのガス誘導装置（２４）であって、前記処理室（１４）内に配置され、生成された前記ガス流循環の少なくとも一部が前記ガス誘導装置（２４）を通って広がる、少なくとも１つの前記ガス誘導装置（２４）と、
第１のガス密及び／又は真空気密ロック装置にロックされることができる少なくとも１つのローディング開口部（６０）であって、前記ローディング開口部（６０）を通って処理対象品スタック（６６）が前記ガス誘導装置（２４）の中に挿入可能である、前記ローディング開口部（６０）と、
前記プロセスガス（４４）を前記ガス流循環の中に供給するための少なくとも１つのガス注入装置（４２）と
を含み、
前記処理室の壁（１６）の内面が、処理条件の下で耐反応性のある断熱材（２２）で少なくとも部分的に覆われている、
処理装置（１０）。
【請求項２】
前記ガス誘導装置（２４）が、前記ガス誘導装置（２４）の上の前記処理室（１４）内の第１の室部分（３４）の境界を定める少なくとも１つの上部分離板（２６）、及び前記ガス誘導装置（２４）の下の前記処理室（１４）内の第２の室部分（３８）の境界を定める下部分離板（２８）を有することを特徴とする請求項１に記載の処理装置（１０）。
【請求項３】
前記ガス誘導装置（２４）の表面が処理条件の下で耐反応性がある断熱材（２２）で覆われることを特徴とする請求項２に記載の処理装置（１０）。
【請求項４】
前記ガス誘導装置（２４）が、一様な方法で前記プロセスガスの流れを分配するための少なくとも分配装置（３０、３２）を有し、前記処理対象品スタック（６６）が前記分配装置（３０）から下流に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項５】
前記分配装置（３０、３２）がスリット（３３）及び／又は穴を有する板により形成されることを特徴とする請求項４に記載の処理装置（１０）。
【請求項６】
前記ガス搬送装置が、耐反応性物質を有する少なくとも１つの送風機（４６）を含み、前記送風機（４６）が、前記処理対象品スタック（６６）の前側の１つの領域に配置され、及び／又は前記処理室（１４）の中に伸び、かつ、耐反応性物質からなる、又はそのような物質を含むトランスミッション駆動軸（４８）に取り付けられる、又は取り付けられることができることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項７】
少なくとも１つの別の送風機（５０）が、前記処理対象品スタック（６６）のもう一方の前側の領域となる反対側の一方に配置されることを特徴とする請求項６に記載の処理装置（１０）。
【請求項８】
前記ガス注入装置（４２）が、硫黄又はセレンを含むガスを前記ガス流循環の中に供給するよう装備及び構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項９】
硫黄を含むガスがＨ２Ｓを含むガス又は気体硫黄を含み、セレンを含むガスがＨ２Ｓｅを含むガス又は気体セレンであることを特徴とする請求項８に記載の処理装置（１０）。
【請求項１０】
前記加熱装置（３６）が、少なくとも１つの耐反応性加熱要素を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項１１】
前記加熱装置（３６）が、グラファイト又は炭化ケイ素の耐熱要素を含むことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置（１０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの冷却ユニット（４０）が前記ガス流循環の中に配置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項１３】
前記冷却ユニットが室温から２５０℃までの範囲内で温度制御可能であることを特徴とする請求項１２に記載の処理装置（１０）。
【請求項１４】
加熱ユニット（３６）又は冷却ユニット（４０）が前記ガス流循環内に配置され又は配置可能であって、前記ガス流循環がガス偏向要素（５４、５６）により偏向可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項１５】
第２のガス密及び／又は真空気密ロック装置にロック可能なアンローディング開口部（７０）であって、前記アンローディング開口部（７０）を通って前記処理対象品スタック（６６）が前記ガス誘導装置（２４）から除去可能である少なくとも１つのアンローディング開口部（７０）により特徴づけられる請求項１から１４のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項１６】
前記処理室の少なくとも１つの壁又はすべての壁が金属又は金属合金からなり、又は、前記処理室が溶融石英パイプ又はセラミックパイプを含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項１７】
前記第１のガス密及び／又は真空気密ロック装置及び／又は前記第２のガス密及び／又は真空気密ロック装置が金属又は金属合金を含み、又は金属又は金属合金からなることを特徴とする請求項１５に記載の処理装置（１０）。
【請求項１８】
前記金属又は金属合金は高品位鋼又は高品位合金鋼であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の処理装置（１０）。
【請求項１９】
前記処理室の内側に配置される前記処理装置の一部が、金属又は金属合金、あるいはセラミック、あるいは炭素、あるいは炭素繊維の物質を含む、又はそれらからなることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項２０】
前記第１のガス密及び／又は真空気密ロック装置及び／又は前記第２のガス密及び／又は真空気密ロック装置が、少なくとも部分的領域が前記処理対象品スタックの処理の少なくとも一部の期間において所定の第１の温度に調節可能であるような方法で、前記処理室の焼き戻し装置により温度制御可能であり、前記温度が、第２の温度としての室温よりも低くなく、前記処理室内で生成されることができ、かつ室温よりも高い第３の温度よりも低いことを特徴とする請求項１５又は請求項１７に記載の処理装置（１０）。
【請求項２１】
前記処理室の横断面が、少なくとも部分的に、長方形、方形、台形、又は三角形であることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項２２】
少なくとも１つの排出ユニットが前記処理室を洗浄するための少なくとも１つの排出口を含むことにより特徴づけられる請求項１から２１のいずれか１項に記載の処理装置（１０）。
【請求項２３】
積み重ねられた処理対象品（１２）を処理するための処理システムであって、
ａ）第１のガス密及び／又は真空気密ロック装置にロック可能な第１のローディング開口部であり、かつ、第１のローディング開口部を通って前記処理対象品スタック（６６）がガス誘導装置（２４）の中に挿入されることができる第１のローディング開口部、及び第２のガス密及び／又は真空気密ロック装置にロック可能な第１のアンローディング開口部であり、かつ、第１のアンローディング開口部を通って前記処理対象品スタック（６６）が前記ガス誘導装置（２４）から除去されることができる第１のアンローディング開口部を有する、請求項１から２２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの処理装置（１０）、
ｂ）第３のガス密及び真空気密ロック装置にロック可能な第２のローディング開口部、及び第４のガス密及び真空気密ロック装置にロック可能な第２のアンローディング開口部を有する少なくとも１つの冷却室を含む少なくとも１つの冷却装置であって、処理対象品を前記処理装置から前記冷却装置の中に移動させるために、前記第１のアンローディング開口部及び前記第２のローディング開口部が隣接して配置及び位置決めされる、又は、配置及び位置決め可能な少なくとも１つの冷却装置、及び／又は
ｃ）第５のガス密及び真空気密ロック装置にロック可能な第３のローディング開口部、及び第６のガス密及び真空気密ロック装置にロック可能な第３のアンローディング開口部を有する少なくとも１つのチャネリング室を含む少なくとも１つのチャネリング装置であって、処理対象品を前記チャネリング室から前記処理装置の中に移動させるために、前記第３のアンローディング開口部及び前記第１のローディング開口部が隣接して配置及び位置決めされる、又は、配置及び位置決め可能な少なくとも１つのチャネリング装置、を含む処理システム。
【請求項２４】
前記処理装置の前記第１のアンローディング開口部及び前記冷却装置の前記第２のローディング開口部と結合される、又は結合可能な少なくとも１つの第１の接続部分、ならびに／あるいは、前記処理装置の第１のローディング開口部及び前記チャネリング室の前記第３のアンローディング開口部と結合される、又は結合可能な少なくとも１つの第２の接続部分、により特徴づけられる請求項２３に記載の処理システム。
【請求項２５】
前記冷却装置が冷却室内に少なくとも１つの冷却ユニットを含み、前記冷却ユニットが、−１９６℃から２５０℃までの範囲内で温度制御可能であって、少なくとも１つの冷却要素、及び／又は１つの板スタック冷却装置、及び／又は１つのロッドバンドル冷却装置を含むことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の処理システム。
【請求項２６】
前記チャネリング室が少なくとも１つの加熱装置を有することを特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の処理システム。
【請求項２７】
請求項１から２２のいずれか１項に記載の少なくとも２つの処理装置（１０）が、２つの処理装置（１０）のそれぞれのアンローディング開口部及びローディング開口部を介して直接又は第３の接続部分を使用して、互いに接続される又は接続可能であることを特徴とする請求項２４に記載の処理システム。
【請求項２８】
冷却室及び／又はチャネリング室及び／又は前記第１の接続部分、前記第２の接続部分及び／又は前記第３の接続部分の少なくとも１つの壁又はすべての壁が金属又は金属合金を含み、又は金属又は金属合金からなることを特徴とする請求項２７に記載の処理システム。
【請求項２９】
金属又は金属合金が高品位鋼又は高品位合金鋼であることを特徴とする請求項２８に記載の処理システム。
【請求項３０】
チャネリング室、冷却室、ならびに／あるいは前記第１の接続部分、前記第２の接続部分及び／又は前記第３の接続部分の少なくとも１つの壁又はすべての壁の中に少なくとも部分的にある、ならびに／あるいは熱作用的に接続する少なくとも１つの焼き戻し装置により特徴づけられる請求項２７に記載の処理システム。
【請求項３１】
請求項１から２２のいずれか１項に記載の処理装置、又は請求項２３から３０のいずれか１項に記載の処理システムを利用して、導体、半導体、又は絶縁体の薄層の製造のために、積み重ねられた処理対象品（１２）を処理する方法であって、処理段階において前記処理対象品スタック（６６）が処理フェーズ中にガス誘導装置（２４）の中に挿入され、前記ガス誘導装置が前記ガスを受け取る処理室内（１４）に配置され、前記焼き戻し装置（１８）を利用して、前記積み重ねられた処理対象品の前記処理の少なくとも一部の間に、前記処理室（１４）の前記壁（１６）の少なくとも一部の領域が所定の第１の温度に保持され、前記第１の温度が、第２の温度としての室温よりも低くなく、前記処理中に少なくとも段階中に前記処理室内で生成され、かつ室温よりも高い第３の温度よりも低く、ガス流循環が、生成されるガス流循環の少なくとも一部が前記ガス誘導装置（２４）を通って広がるような方法で前記処理室（１４）内で生成され、前記ガスが前記ガス流循環内に配置される加熱装置（３６）を利用して加熱される方法。
【請求項３２】
請求項１に記載の処理システムを利用して、積み重ねられた処理対象品（１２）を処理する方法であって、前記処理対象品のスタック（６６）が処理フェーズ中に前記ガス誘導装置（２４）の中に挿入され、前記ガス誘導装置がガスを受け取る処理室（１４）内に配置され、焼き戻し装置（１８）を利用して、前記処理室（１４）の前記壁（１６）の少なくとも部分的領域が所定の温度に保持され、ガス流循環が、生成されるガス流循環の少なくとも一部が前記ガス誘導装置（２４）を通って広がるような方法で処理室（１４）内で生成され、前記ガスが前記ガス流循環内に配置される加熱装置（３６）を利用して加熱される方法。
【請求項３３】
硫黄又はセレンを含み、Ｈ２Ｓ及び／又はＨ２Ｓｅのガス、あるいは気体硫黄及び／又は気体セレンを含むプロセスガス（４４）が、前記処理フェーズ中にガス注入装置（４２）を通って前記処理室（１４）の中に供給されることを特徴とする請求項３１又は３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記処理対象品が半導体薄層を製造するための平面のガラス基板（１２）又は平面のプレコートされたガラス基板（１２）を含むことを特徴とする請求項３１から３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記半導体薄層がカルコパイライト半導体層であることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記半導体薄層が、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２半導体層であることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の温度が前記焼き戻し装置を利用して処理中に室温から２５０℃までの範囲内に保持されることを特徴とする請求項３１から３６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガスを受け取るための排気可能な処理室、処理室内でガス流（の）循環を生成するためのガス搬送装置、および処理室を通って流れるガスを加熱するための加熱装置を含む、詳細には中温から高温での詳細には積み重ねられた処理対象品の処理のための処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの公知の処理装置は、たとえばＣＩＳ型の薄膜太陽電池の製造のために使用される石英管により境界を定められる処理室を有する拡散炉であってもよい。公知の拡散炉は、具体的には、たとえばＨ２ＳｅガスまたはＨ２Ｓのガスなどのセレンを含むおよび／または硫黄を含むプロセスガスの助けを借りて、処理製品上に、たとえば銅、インジウム、および／またはガリウムなの金属前駆物質でプレコートされたガラス基板上に、たとえば太陽電池の吸収層を形成することができるカルコパイライト（ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ）半導体（黄銅鉱型半導体）を作り出すために使用される。
【０００３】
この目的のために、処理されるべき、かつ前駆物質被覆を提供される基板スタックが石英管の中に提供される。石英管の密封後、石英管が排気され、残留酸素および残留水分に関して所望の純度を達成するために必要とされるだけの不活性ガスで満たされる。その後、プロセスガスＨ２Ｓｅが所望の濃度で所望の圧力まで不活性キャリヤガスと一緒に入れられる。さらに、加熱装置、すなわち石英管の周囲に配置されるジャケット加熱装置がスイッチを入れられ、所望の温度プロファイルが基板上で生成されるようなやり方で制御される。
【０００４】
３５０℃から４５０℃までの温度で所定の反応時間後、石英管が排気される。その後Ｈ２Ｓと不活性キャリヤガスの混合物が入れられ、温度が約４５０℃から５５０℃までに上げられる。次に、所定の反応時間後、組立品が室温まで冷却され、異なるポンプ−洗浄サイクルを用いて有毒なプロセスガスが除去される。石英管の換気後、カルコパイライト半導体に反応した薄層を有する基板が除去されることができる。
【０００５】
このやり方で生成される半導体層は、背後電極に向かって特有のＧａ濃度が上昇し表面に向かってＳ濃度が上昇するＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２層でもよい。半導体層は事実上、階段状の相転移および階段状のバンドギャップを有する多重層である。
【０００６】
公知の処理装置に固有の問題が、好ましくない円柱対称赤外放射幾何形状、および基板スタック内の赤外放射の遮光である。このやり方で生成される熱の不均一性は、加熱速度およびクールダウン速度が低く保持されるときだけ低減されることがある。このことが、最低の可能な処理時間を大幅に増し、したがって、処理能力をはっきりと制限する。基板スタック全体に分散した処理結果が残ることも問題にならないわけではない。
【０００７】
一般の真空室の物質は金属合金からできており、かつ金属合金だけでなく金属も、セレン蒸気および硫黄蒸気の中だけでなくＨ２ＳｅおよびＨ２Ｓのガスの中でも安定せず、実際に腐食するので、排気可能な処理室が石英管により形成される。腐食生成物が微粒子および微細な塵としてカルコパイライト半導体上に付着し、電気的短絡により、および深い欠陥としてカルコパイライト半導体を損傷する。さらに、石英管により形成される処理室が、製造工学上の理由のために、かなりの財政的費用を追加しても、８０ｃｍを超える直径でしか製造されることができない。結局、そのような装置で処理される基板のサイズが制限される。
【０００８】
英国特許第１４１９３０８（Ａ）号明細書から、加熱要素が炉の領域内部に配列される、熱処理のための排気可能な炉が公知である。この炉を使い、真空中または保護雰囲気中での加熱だけでなくクーリングダウンも達成されるべきである。英国特許第１４１９３０８（Ａ）号明細書による炉は、加熱要素をさらに備えつけられることがある。この装置は、それぞれ鋼および他の金属および金属合金の熱処理のために装備され、設計されている。
【０００９】
国際公開第２００７／０５３０１６（Ａ２）号パンフレットが、拡散工程を用いる太陽電池の製造のための炉を開示している。上記炉の処理室内は、太陽モジュールの製造のための平面基板が配列されることができる。処理室の中に供給されるプロセスガスを冷却する冷却装置の使用により、基板の処理中のサイクル時間をかなり低減することができることが報告されている。冷却装置は熱交換器に結合された冷却剤巡回路として記載されている。再加熱されたプロセスガスが処理室から除去され、処理室の外側で冷却され、その後、処理室に再導入される。この装置の欠点は、非常に反応性の高い有毒なプロセスガスが処理室から除去されなければならないことである。結局、必要とされる安全基準を満たすために、装置への支出が非常に大きくなることが避けられない。
【００１０】
欧州特許出願公開第１６４３１９９（Ａ１）号明細書から、暖まった生成物の冷却のための冷却ユニットが一体化された排気可能な炉が公知である。この明細書では、ガスが炉内の圧力の下で一様に巡回される。欧州特許出願公開第１６４３１９９（Ａ１）号明細書による炉は、金属の熱処理のために設計されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
たとえば導体または半導体の薄層、具体的にはカルコパイライト半導体または絶縁体の薄層に関して改善された経済効率で際立つだけでなく、より一様な層の形成を容易にし、より簡単な保守を容易にし、基板形態のスケールアップだけでなく処理容量のスケールアップも可能にし、連続動作の下でも非常に耐久性のある、背景技術で述べられた種類の処理装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、プロセスガスを受け取るための排気可能な処理室を含み、薄層の、具体的には導体、半導体、または絶縁体の薄層の製造のための具体的には平面基板の形で具体的には積み重ねられた処理製品（処理対象品）の処理のための処理装置であって、少なくとも１つの壁、具体的には処理室のすべての壁の中に具体的には少なくとも部分的にある、および／または熱の作用で接続する少なくとも１つの焼き戻し装置であって、上記処理室が処理室の壁の少なくとも一部を、具体的には処理室壁の実質的に全体を所定の温度に保持する、具体的には積み重ねられた処理製品の処理の少なくとも一部の間に第1の温度で処理製品を保持するように装備および構成され、上記温度が第２の温度としての室温よりも低くなく、処理室で生成されることができ、かつ室温よりも高い第３の温度よりも低い少なくとも１つの焼き戻し装置と、処理室内にガス流（の）循環を、具体的には強制対流を生成するための少なくとも１つのガス搬送装置と、ガス搬送装置により生成されるガス流循環内に配置されるまたは配置されることができる、ガスを加熱するための少なくとも１つの加熱装置と、生成されるまたは生成される可能性があるガス流循環の少なくとも一部がガス誘導装置を通って広がるように、処理対象品スタックを受け取るように構成され、処理室内に配置されるまたは配置されることができる少なくとも１つのガス誘導装置と、処理対象品スタックがガス誘導装置の中に挿入されることができる第１のガス密および／または真空気密ロック装置にロックされることができる任意選択の少なくとも１つのローディング開口部（ｌｏａｄｉｎｇ  ｏｐｅｎｉｎｇ）と、プロセスガスをガス流循環の中に供給するための任意選択の少なくとも１つのガス注入装置とを含む処理装置が提供される。
【００１３】
一実施形態では、処理室の少なくとも１つの壁が、具体的にはすべての壁が、金属または金属合金を、具体的には高品位鋼を、好ましくは高品位合金鋼を含む、あるいは実質的にそれらからなること、あるいは処理室が石英ガラス管またはセラミック管を含むことが提供されることがある。適切な金属および金属合金はまた、たとえばアルミニウムおよび／またはアルミニウム合金を含む。
【００１４】
本発明において薄層が意味する範囲は、たとえば物理的蒸発（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒｉｓａｔｉｏｎ、ＰＶＤ）、熱蒸発（ｔｈｅｒｍａｌ  ｖａｐｏｒｉｓａｔｉｏｎ）、化学蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）、スパッタリング、ガルバニック析出、またはゾル−ゲル法による析出を用いて、たとえば、基板上に達成されることができるようなシステムを含む。したがって、本発明の意味の範囲内の薄層は、たとえばおよそ１００μｍまで、好ましくは約１０μｍまでの平均厚さを有することがある。
【００１５】
本発明による処理装置の排気可能な処理室は、処理室の壁の少なくとも部分的領域を所定の温度に保持するために少なくとも１つの焼き戻し装置を含む。この場合、焼き戻し装置は処理室の少なくとも１つの壁中にある、および／または熱の作用で接続して提供されることが好ましく、積み重ねられた処理製品の処理の少なくとも一部の間に処理室の壁の少なくとも部分的領域を、具体的には実質的に処理室の処理室壁全体を、第２の温度としての室温よりも低くなく、さらに処理中に生成され、室温よりも高い第３の温度よりも低い第１の温度で保持するように装備および適合されることが好ましい。処理中、焼き戻し装置は、処理室内のプロセスガスが、処理室の中で支配的は温度ならびに圧力および／または分圧の下で濃縮しない温度に、ならびに／あるいは温度範囲内に処理室壁を保持することが好ましい。さらに、別の好ましい実施形態に従って、処理室壁の温度および／または温度範囲が処理中に、具体的には壁の物質としての処理室の物質を損傷する値（第１の温度）を超えないことを保証するステップが講じられる。そのような過熱により生じ損傷がたとえば歪みを引き起こし、処理室の真空密封性を損なうことがある。このことは、具体底には金属物質から、たとえば高品位鋼からできている処理室壁に当てはまる。処理中、処理室壁の温度（第１の温度）は、室温、およびたとえば約１５０℃から２５０℃まで、具体的には２００℃までの範囲内にある温度および／または温度範囲に保持されることが好ましい。本発明の意味の範囲内の室温は、たとえば温度２０℃を含むためにある。関係する応用に応じて、処理温度（第３の温度）が大きく変化することがあり、たとえば半導体薄層の処理のためには、とりわけ約６００℃以上まで到達することがある。
【００１６】
温度装置は、たとえば、処理室壁を通って走るチャネルを、たとえば、処理室の外部表面上に配置される、たとえばその表面上に溶接される曲がりくねった流れまたはパイプを、具体的には、焼き戻し流体、たとえば熱媒油または熱油が流れる曲がりくねった流れを含むことがある。上記パイプは、処理室壁と熱の作用で接続する。処理室壁内のチャネルはたとえば穿孔により生成されることができ、一実施形態では１ｃｍから４ｃｍまでの範囲の厚さおよび／または直径を有することがある。別の実施形態では、焼き戻し装置は、少なくとも１つの熱交換器、および少なくとも１つの熱媒油および／または熱油のリザーバをさらに含む。
【００１７】
焼き戻し装置を用いて、処理室壁は、処理室壁の物質がプロセスガス雰囲気の影響下でさえ腐食しない温度に保持されることができる。たとえば、腐食作用が温度と共にはっきりと増加すること、および２５０℃より低い範囲の温度で高品位鋼がセレンを含むまたは硫黄を含むプロセスガスの中でほとんど目立って腐食しないことが公知である。セレンおよび硫黄に対する公知の蒸気圧曲線から、セレンおよび／または硫黄が処理室の焼き戻し壁において処理条件の下で凝縮することは期待できない。これらの手段を用いて、処理室壁が長期安定性を有し、したがって、処理を害する如何なる粒子も放出しない流体壁反応装置（ｆｌｏｗ  ｗａｌｌ  ｒｅａｃｔｏｒ）のタイプとして分類可能であることが保証される。さらに、一般に処理の過程で、プロセスガスの水蒸気成分またはガス成分、および具体的にはたとえばＨ２ＳｅまたはＨ２Ｓの分離生成物としてのセレンまたは硫黄は、プロセスからの制御がきかず凝縮されることも、プロセスに制御不能のまま再導入されることもないので、焼き戻しはプロセスの非常によい制御性を保証する。
【００１８】
最後に、処理室壁の焼き戻しは、処理室を石英管からではなく、たとえば構成に関して、および具体的には処理室の寸法に関してかなりの余裕を提供する高品位鋼などの金属物質から形成することを可能にする。当然、本発明の処理装置も、石英管を含む処理室を含む。このことはまた具体的には、金属フランジを、たとえば高品位鋼フランジを装備するような石英管処理室にも当てはまる。
【００１９】
本発明の意味の範囲内の高品位鋼は合金鋼および非合金鋼を含む。非合金鋼の中でも、具体的には０．０２５重量パーセント未満の硫黄およびリンを含む非合金鋼が好まれる。高品位合金鋼が、具体的にはクロム鋼および／またはクロム−ニッケル鋼が好まれる。本発明の意味の範囲内のクロム鋼および／またはクロム−ニッケル鋼は容易に腐食せず、および／または耐腐食性の約９重量パーセントよりも大きいクロム含有量を有する高品位鋼である。
【００２０】
さらに、金属物質から形成される処理室が、同じ処理能力だけでなく、具体的にははるかに大きな室容積、およびシリカ管より低い経済的出費を提供されることができる。シリカ管拡散炉は直径８０ｃｍまででしか製造されることができないが、金属物質から形成される処理室は、対応する高さの増加、およびより大きな広さのために、より大きなサイズの処理対象品、すなわち基板表面に比較的容易に適合されることができる。たとえば、縦方向および／または横方向に１ｍ以上拡張し、たとえば１ｍから３ｍまで拡張した平面基板が利用可能である。さらに、この処理室の設計に関するかなりの自由度が、本発明による処理装置が石英ガラスからできた処理室をもはや当てにする必要がないという事実から生じる。たとえば、処理室は断面を少なくとも部分的に実質的に正方形、長方形、台形、または三角形とすることができる。
【００２１】
本発明による処理装置は、処理室内にガス流循環を生成するためのガス搬送装置、および処理室を通るガスを加熱するための、ガス搬送装置により生成されるガス流循環内に配列される加熱装置をさらに含む。換言すれば、加熱装置は処理室内部に配置され、その結果、プロセスガスを加熱するための、処理装置外部にある熱源、たとえば赤外線源なしで済ませることができる。したがって、処理室は赤外線源に関して改善される必要がなく、このことが、処理室の設計をかなり簡略化し、さらに、処理室の製造のために金属物質を使用することも可能にする。
【００２２】
ガス搬送装置に加えて、本発明による処理装置は、ガス誘導装置により生成されるガス流循環の少なくとも一部が処理室を通って流れるような方法で、積み重ねられた処理対象品を受け取り、かつ処理室内に配置されるガス誘導装置をさらに有する。一方では、ガス搬送装置およびガス誘導装置は強制対流により、積み重ねられた処理対象品の特に一様な加熱および冷却を保証し、他方では、特に一様なガス分布、およびしたがって最終的に処理対象品、たとえばガラス基板上にたとえばカルコパイライト半導体（黄銅鉱型半導体）の特に一様な層形成を保証する。
【００２３】
さらに、ガス搬送装置と、ガス誘導装置と、加熱装置だけでなく具体的には焼き戻し装置との組合せが、より速い加熱および加熱速度を有することができるようにし、その結果、より短い処理時間、およびしたがって処理対象品のより高いスループット（処理量）が可能である。
【００２４】
処理装置は処理対象品のスタックの処理のために、すなわちいわゆるバッチ動作のために設計されるという事実のために、処理装置は高いコンパクト度、より簡単な保守性および利用しやすさ、ならびに純粋なインラインシステムと比較してより低い複雑度を有する。
【００２５】
本発明の有利な発展が、付随する特許請求の範囲、説明、および図面で得られることができる。
【００２６】
設計の第１の形態によれば、少なくとも部分的に処理室壁の内側に断熱材が提供され、上記断熱材は処理条件下で反応を起こしにくいことが好ましい。一方では、絶縁材がたとえば腐食に対して処理室壁のための追加の保護物を形成し、他方では、処理室内で作り出されるガス雰囲気から処理室壁の一定の熱的デカップリングを講じ、その結果、ガス雰囲気の温度がより正確に制御されることができる。実質的に熱的デカップリングは、絶縁材について一般的なように、低い比熱容量および低い熱伝導度に基づく。さらに、断熱材は、処理室壁が熱いプロセスガスにより、指定された温度よりも高く加熱されるのを防ぎ、熱の排出が大きくなりすぎるのを防ぐ。したがって、他の場合なら熱が十分移動することを考慮すると、熱の排出が明確に抑えられるので、断熱材はガス搬送装置による強制対流の場合に特に有利である。断熱材は、処理室壁の内側の全体を覆うことができるが、その必要はない。本発明による処理装置は、たとえばステンレス鋼からできた処理室壁の金属表面が内側で完全になしにすることもできる、すなわち絶縁材で覆われないことができるという事実により、設計の形態が際立つ。
【００２７】
絶縁材は、たとえば炭素繊維強化炭素（ＣＦＣ）、またはたとえばＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の繊維からなるセラミック繊維を含む絶縁材などの繊維状物質を含む、セラミック、ガラスセラミック、グラファイトとすることができる。
【００２８】
設計の別の形態によれば、ガス誘導装置は、積み重ねられた処理対象品を受け取るガス誘導装置の上の処理室内に処理室の第１の領域の境界を定める少なくとも１つの上部分離板、および積み重ねられた処理対象品を受け取るガス誘導装置の下の処理室の第２の領域の境界を定める反対側の下部分離板を有する。さらに、ガス誘導装置はまた、側面に２つの分離板を有する。
【００２９】
ガス誘導装置がガス流の特に一様な平面分布のための少なくとも１つの分配装置を有する場合が好ましく、積み重ねられた処理製品が分配装置の下流に配置されることが好ましい。分配装置は、たとえばスリットおよび／または穴を提供される板とすることができる。分配装置およびガス誘導装置は、反応を起こしにくい物質、たとえばガラスセラミック、炭化ケイ素、または窒化ケイ素を含む、またはそれらからなることが好ましい。
【００３０】
使用されるプロセスガスの種類に応じて、この場合、金属または金属合金または鋼などの別の物質も、プロセスガスに耐性があることを前提に、示唆される反応を起こしにくい物質の代わりに使用されることができる。
【００３１】
処理室壁と同様の方法で、ガス誘導装置の表面にも、処理条件下で反応を起こしにくいことが好ましい耐熱材を提供されることができる。この方法では、ガス誘導装置は、処理室内のガス雰囲気から大部分は熱的に切り離され、その結果、処理装置は具体的には所望の温度変化が動的な場合、より低い総熱質量（ｔｏｔａｌ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｍａｓｓ）を有し、その結果、処理室内のプロセスガスの温度も、依存としてより迅速かつ正確に制御されることができる。絶縁材料がプロセスガスの反応性成分に対して反応を起こしにくいために、絶縁材料はまたガス誘導装置のためにたとえば腐食に対する付加的保護物を形成する。
【００３２】
設計の別の形態によれば、ガス搬送装置は、反応を起こしにくい物質からできていることが好ましい少なくとも１つの換気装置を含む。換気装置は、異なる設計の形態で考え出されることができ、図に示される原理に限定されない。重要なことは、換気装置はプロセスガスを運ぶためにできるだけ効果的であるということである。換気装置は、処理室の中に伸び、また、反応を起こしにくい物質からできていることが好ましい駆動軸に取り付けられることができる。反応を起こしにくい物質を使用することにより、換気装置および／または駆動軸も、プロセスガスの反応性成分による攻撃から、および具体的には腐食から保護される。たとえば、軸方向換気装置および半径方向換気装置が、換気装置設計の適した形態として言及されている。
【００３３】
換気装置が、積み重ねられた処理対象品の前端の一方の領域内に配置される場合が有利である。換気装置のこの配置は、プロセスガスを有する積み重ねられた処理対象品の特に均一なスループットに、したがって、一様な薄膜分離および薄膜反応に寄与する。この設計の形態では、本発明の意味での前端は、具体的には如何なるローディング開口部（ｌｏａｄｉｎｇ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）またはアンローディング開口部（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）も有しない、処理室の反対側に置かれている末端部分を含む。
【００３４】
ガス流の流速および一様性をなおさら増すために、積み重ねられた処理対象品のもう一方の前端の領域に別の換気装置を配置することが有利である。２つの換気装置のこの配置を使い、一方の換気装置が、積み重ねられた処理対象品の中にプロセスガスを運ぶのに対して、もう一方の換気装置が、積み重ねられた処理対象品の外にプロセスガスを運ぶような方法で展開される。換言すれば、一方の換気装置がいわゆる押し込む動作をし、もう一方が吸い込む動作をする。
【００３５】
換気装置または駆動軸の反応を起こしにくい物質は、たとえば窒化ケイ素または炭化ケイ素などのセラミック物質とすることができる。換気装置および／または駆動軸はそのような物質で被覆されることができる。
【００３６】
１つまたは複数の換気装置の駆動はまた、逆方向の回転で動作されることもでき、その結果ガス流循環が逆回転させられることができる場合が好ましい。
【００３７】
設計の別の形態によれば、加熱装置が少なくとも１つの耐腐食性加熱要素を含む。具体的には、加熱装置は、耐性のある加熱要素からなる積み重ねられた板として設計されることができる。たとえば、グラファイトまたは炭化ケイ素の加熱要素が、積み重ね板蛇行ヒータ（ｓｔａｃｋｅｄ−ｐｌａｔｅ  ｍｅａｎｄｅｒ  ｈｅａｔｅｒ）として、または加熱ロッドとして使用されることができる。ガス流速、ヒータ出力、およびヒータマトリクスの表面の構成に応じて、毎分数℃から毎秒数℃までの処理対象品の加熱速度が達成可能である。
【００３８】
設計の別の形態によれば、冷却室内に冷却装置が提供され、ガス流循環内に配置される、または配置されることができることが好ましく、上記冷却装置は、少なくとも１つの冷却要素と、具体的には１つの積み重ね板冷却装置、または１つの多管冷却装置（ｍｕｌｔｉ−ｔｕｂｅ  ｃｏｏｌｅｒ）を含むことが好ましい。冷却要素は、たとえば油焼き戻し装置（ｏｉｌ  ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を用いてたとえば約２００℃以下の温度に保持されることができる。ガス流速度、冷却装置出力、および冷却装置構成の表面に応じて、処理対象品上で毎分数℃までの冷却速度が達成可能である。
【００３９】
設計の別の形態によれば、ガス迂回要素（ｇａｓ  ｄｉｖｅｒｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）が提供され、ガス迂回要素を用いて、ガス流循環が加熱装置または冷却装置のいずれかがガス流循環内に配置されるような方法で迂回させられることができる。適切な設定で、ガス迂回要素は、所望の温度での処理対象品の具体的には急速な加熱または冷却を保証する。
【００４０】
既に言及されたように、処理対象品は、たとえば太陽電池用の、半導体薄層、主にカルコパイライト半導体層、好ましくはＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族接続半導体層、および具体的にはＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２半導体層の製造のために、平面基板を、具体的にはガラス基板を含むことができる。Ｉ族、ＩＩＩ族、およびＶＩ族の元素からなるカルコパイライト半導体が一般的であり、いずれもこれらの元素で構築される、またはこれらの元素をからなり、たとえばＣｕはＩ族元素として選択されることができ、たとえばＩｎおよび／またはＧａはＩＩＩ族元素として選択されることができ、たとえばＳｅおよび／またはＳはＶＩ族元素として選択されることができる。使用される成分に応じて、ＣＩＳ系またはＣＩＧＳ系について話すこともできる。たとえばＣｕ（Ｉｎ）（Ｓｅ）系またはＣｕ（Ｉｎ）（Ｓｅ、Ｓ）系がＣＩＳ系に属するが、たとえばＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ）およびＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）に基づくような系はＣＩＧＳ系の下に包含される。
【００４１】
したがって、たとえば、上記の種類の装置が具体的には太陽電池のための半導体薄層、たとえばカルコパイライト吸収層の製造に適している。
【００４２】
設計の別の形態によれば、本発明の処理装置は、具体的には第２のガス密および／または真空気密ロック装置を有する少なくとも１つのロック可能なアンローディング開口部により特徴づけられ、ロック装置を用いて、積み重ねられた処理対象品がガス誘導装置から除去されることができる。ロック装置が処理室の反対側に置かれている部分の領域内に取り付けられる場合が好ましい。
【００４３】
本発明の別の目的が、本発明による少なくとも１つの処理装置を使う積み重ねられた処理対象品の処理のための処理システムでもあり、処理装置は、積み重ねられた処理対象品がガス誘導装置の中に持ってこられることができるローディング開口部を有し、積み重ねられた処理対象品がガス誘導装置から除去されることができるアンローディング開口部を有する。
【００４４】
本発明が基づく仕事は、ａ）具体的には第１のガス密および／または真空気密ロック装置を有し、積み重ねられた処理対象品をガス誘導装置の中に持ってこられることができる第１のロック可能なローディング開口部、および具体的には第２のガス密および／または真空気密ガスロック装置を有し、積み重ねられた処理対象品がガス誘導装置から除去されることができる第１のロック可能なアンローディング開口部を有する本発明による少なくとも１つの処理装置、ｂ）具体的には第３のガス密および／または真空気密ガスロック装置を有する第２のロック可能なローディング開口部、および具体的には第４のガス密および／または真空気密ロック装置を有する第２のロック可能なアンローディング開口部を有する少なくとも１つの冷却室を含む少なくとも１つの冷却装置であって、処理対象品を処理装置から冷却装置の中に移動させるために、第１のアンローディング開口部および第２のローディング開口部が互いに隣接して配置される、および互いに一列に並べられる、または互いに隣接して配置され一列に並べられることができる冷却装置、および／またはｃ）具体的には第５のガス密および／または真空気密ロック装置を有する第３のロック可能なローディング開口部、および具体的には第６のガス密および／または真空気密ロック装置を有する第３のロック可能アンローディング開口部を有する少なくとも１つのチャネリング室を含む少なくとも１つのチャネリング装置であって、処理対象品をチャネリング室から処理装置に移動させるために、第３のアンローディング開口部および第１のローディング開口部が互いに隣接して配置される、または互いに一列に並べられる、または互いに隣接して配置されることができる、または互いに一列に並べられることができるチャネリング室を含む、積み重ねられた処理対象品の処理のための処理システムを用いてさらに解決される。
【００４５】
設計の一形態では、この処理システムは、具体的には第１のアンローディング開口部が処理装置にリンクされる、またはリンクされることができ、かつ具体的には第２のローディング開口部が冷却装置にリンクされる、またはリンクされることができる少なくとも第１の接続部分、および／または具体的には第１のローディング開口部が処理装置にリンクされる、またはリンクされることができ、かつ具体的には第３のアンローディング開口部がチャネリング室にリンクされる、またはリンクされることができる少なくとも第２の接続部分によりさらに特徴づけられることができる。
【００４６】
その際、−１９６℃から、具体的には−５０℃から、好ましくは１０℃から、たとえば室温から、２５０℃までの範囲に焼き戻されることができることが好ましい少なくとも１つの冷却装置、および具体的には少なくとも１つの冷却要素、および／または１つの積み重ね板冷却装置、および／または１つの多管冷却装置を有するように、冷却室内に冷却装置が備えられることもできる。たとえば、冷却は通常１４℃から２０℃までの温度を有する冷却水を使用して行われることができる。
【００４７】
設計の別の形態では、少なくとも１つの加熱装置を有するチャネリング室が備えられる。
【００４８】
本発明によれば、少なくとも２つの処理装置のそれぞれのアンローディング開口部およびローディング開口部を介して直接、または第３の接続部分を用いて互いに接続されるまたは接続されることができる、本発明による少なくとも２つの冷却装置がさらに備えられる。
【００４９】
本発明による処理システムの展開が、金属または金属合金、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金、具体的にはステンレス鋼、好ましくは合金ステンレス鋼を含むまたは実質的にそれからなる具体的にはロック装置および／またはチャネリング室を含む、具体的にはロック装置ならびに／あるいは第１の、第２の、および／または第３の接続部分を含む、冷却室の少なくとも１つの壁、具体的にはすべての壁をさらに備える。
【００５０】
本発明の意味でのロック装置は、たとえば扉および板弁とすることができる、またはそれらを含むことができる。
【００５１】
少なくとも１つの壁、具体的にはすべての壁の少なくとも部分的に中にある、および／または熱の作用で接続する少なくとも１つの焼き戻し装置、チャネリング室、冷却室、ならびに／あるいは第１の、第２の、および／または第３の接続部分により特徴づけられるような設計の形態も含まれる。
【００５２】
処理システムが、処理装置に隣接して配置され、かつ処理装置のアンローディング開口部と一列に並べられるローディング開口部を有する別の処理装置を含む場合が有利である。ローディング開口部および／またはアンローディング開口部は、扉、具体的には板弁によりロックされることができる、またはその際ロックされることができる。
【００５３】
冷却装置の排気可能な処理室内でガス搬送装置により生成されるガス流循環内に配置される冷却装置を有する冷却装置を別の装置が有する場合が好ましい。さらに、処理システムはまた、スループット方向から見たとき、第１の処理装置の前に配置されるチャネリング室を含むことができる。
【００５４】
いくつかの処理装置が隣接して配置される結果、処理システムは処理されるべき積み重ねられた処理対象品のためのスループットシステムを形成する。したがって、処理システムはある程度、連続スループット動作の利点をバッチ動作の利点と組み合わせる「バッチ・インライン・システム」である。
【００５５】
処理装置の数が２に限定されないことは明白である。むしろ、処理システムは、たとえば数ｎの処理装置および数ｍの冷却装置を含むことができ、ｎおよびｍは自然数であり、ｎ＝ｍ＝１が、バッチインライン結合処理システムの最も簡単なバージョンだけに適用される。
【００５６】
さらに、本発明の別の目的が、請求項２５または２６の特徴を有する、具体的には中温から高温での積み重ねられた処理対象品の処理のための工程であり、その工程を用いて、それに従って上述の有利な点が達成されることができる。
【００５７】
本発明の意味する中温は、たとえば温度が１００℃から６００℃までの範囲内であると理解されるべきである。本発明による工程に関連する本発明の意味する高温は、たとえば温度が６００℃から１０００℃までの範囲内であると理解されるべきである。
【００５８】
これにより、積み重ねられた処理対象品が、ガスを受け取る処理室内に配置されるガス誘導装置内で処理フェーズ中に受け取られる本発明による処理装置または本発明による処理システムの使用により、薄層、具体的には導体、半導体、および絶縁体の薄層の具体的には製造のための、具体的には積み重ねられたおよび／または平面の処理対象品を処理するための本発明による工程が識別され、具体的には積み重ねられた処理対象品の処理の少なくとも一部の間に、処理室の壁の一部が焼き戻し装置を用いて具体的には第１の温度にあり、上記第１の温度が第２の温度としての室温よりも下になく、室温よりも高くにあり、かつ少なくともいくつかの段階の処理中に処理室内で生成される第３の温度よりも下にあり、生成されるガス流循環の少なくとも一部がガス誘導装置を通過し、かつガスがガス流循環内に配置される加熱装置を用いて加熱されるような方法で、ガス流循環が処理室内で生成される。
【００５９】
設計の一形態によれば、好ましくは硫黄またはセレンを含み、具体的には処理段階（フェーズ）中にガス注入装置により処理室の中に誘導されるべきＨ２Ｓおよび／またはＨ２Ｓｅのガス、あるいは気体硫黄および／または気体セレンを含むプロセスガスが備えられる。
【００６０】
設計の一形態では、処理対象品は、たとえば太陽電池用の、半導体薄層、主としてカルコパイライト半導体層、好ましくはＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族接続半導体層、および具体的にはＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２半導体層の製造のための平面の、具体的にはプレコートされたガラス基板である。
【００６１】
具体的には、第１の温度が、処理中に焼き戻し装置により室温から約２５０℃まで、具体的には２００℃までの範囲内に保持される本発明による工程の展開が好ましい。
【００６２】
本発明は、薄層、たとえば導体、半導体、および絶縁体の薄層の製造のために具体的には平面基板の形態で、具体的には積み重ねられた処理対象品が何の問題もなく製造されることができる処理装置だけでなく処理システムも、処理室の物質の選択と無関係に維持されるという意外な発見に基づいている。本発明による装置を使って、濃度不足をもたらす可能性がある過熱だけでなく付随する遅延も、処理室により防止されることができる。さらに有益なのが、処理室の壁上へのプロセスガスの凝縮（濃縮）が防止されることができるという事実である。その結果、非常に一様なガス濃度が処理室の全体にわたり設定されることができ、処理中にも維持されることができ、製造される半導体薄層系の場合、特に一様な構造の層構造が保証されることができる。凝縮を防ぐまたは大きく低減することにより、処理室内部の一様なガス濃度を害する可能性がある凝縮した物質の再蒸発が、その後の処理サイクルで全く発生しない。具体的には内部壁への適用により効率を増す方法で、処理室内で断熱材が使用されることができるという事実も有益である。本発明による装置の処理室が、サイズに関して１つまたは複数の幾何学的制約をもはや受けないという事実が特に有益であることがわかった。たとえば、ステンレス鋼からできている処理室が、任意の幾何形状だけでなく、元のシリカガラス炉の直径よりもかなり大きなサイズで利用できる。処理室の物質の選択とは関係なく、失われる熱の量が、本発明による装置を使った処理中に相当低減されることができる。本発明による装置を使用するとき、金属フランジが、たとえばステンレス鋼フランジが使用されるかどうか、またはこれらのフランジにたとえば２００℃または２５０℃までしか耐熱性がない鋼が使用されているかどうかはもはや重要でないということも、シリカガラス処理室について特に言える。具体的には本発明による処理システムを使用するとき、サイクリング時間をかなり低減することが可能である。平面基板の、たとえば半導体薄層の完全な冷却が冷却装置内で行われることができ、一方では、処理の次の段階が既に実行されており、関連する場合には、次の処理段階がチャネリング室内で準備されている。
【００６３】
以下では、本発明が純粋に、有利な実施形態に基づく例により、および同封の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による処理装置の概略の横断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った処理装置の概略の縦断面図である。
【図３】図１および図２に示されるタイプの処理装置、およびそのそばに配置される冷却装置を含む、本発明による処理システムの概略の縦断面図である。
【図４】処理装置上流のチャネリング室、および処理装置下流の冷却装置を含む、本発明による処理システムの別の代替実施形態の概略の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、太陽電池を製造する意図で、ガラス基板１２上にＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓｅ、Ｓ）２半導体薄層を形成するために設計された、本発明による処理装置１０を示す。
【００６６】
処理装置１０は、処理室壁１６により境界を定められる排気可能な処理室１４を含む。処理室壁１６は、高品位鋼からできており、焼き戻し装置１８を用いて１５０℃から２５０℃までの温度範囲内に保持される。
【００６７】
本実施形態では、焼き戻し装置１８は、処理室１４の周囲に蛇行して配置され、処理室１４の外側に取り付けられ、具体的には処理室壁１６に溶接されるパイプ２０により形成され、パイプ２０を通して適切な熱油が流される。代わりに、またはさらに、熱油はまた、適切に処理室壁１６に挿入されたチャネル（示されていない）を通って流れることがある。さらに、処理室壁１６の外側には断熱材が提供されることがある。
【００６８】
処理室壁１６の内側では、処理室が、粒子をほとんど含まず、少なくとも温度１０００℃まで耐熱性がある腐食しない耐熱材２２で少なくともほぼ完全に並べられる。断熱材２２は、炭素繊維強化炭素（ＣＦＣ）、またはたとえばＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３繊維といったセラミック繊維を含む絶縁物質などの繊維状物質を含むセラミック、ガラスセラミック、グラファイトからなることができる。
【００６９】
ガス誘導装置２４が処理室１４の中央領域に配置される。
【００７０】
ガス誘導装置２４は上部分離板２６および下部分離板２８を含む。上部分離板２６および下部分離板２８に加えて、それぞれ前面分離板および背面分離板（示されていない）が提供されることがある。しかし、前面分離板および背面分離板は、それらの機能が側壁に配置されるゲートまたは真空弁を含む断熱された室側壁により実現されるので、通常省かれる。
【００７１】
上部分離板２６および下部分離板２８だけでなくそれぞれ前面分離板および背面分離板も、必要な場合、腐食しない物質、たとえば炭化ケイ素または窒化ケイ素、あるいはガラスセラミック物質などのセラミック物質から形成されることが好ましい。さらに、すべての分離板は既に述べられたように断熱材２２の層で覆われる。
【００７２】
さらに、ガス誘導装置２４は、分離板２６、２８の間のガス誘導装置２４の第１の（図１の左側）端壁の領域に配置される第１の分配装置３０、および分離板２６、２８の間のガス誘導装置２４の第２の（図１の右側）端壁の領域に配置される第２の分配装置３２を含む。分配装置３０、３２はそれぞれ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはガラスセラミック物質などの腐食しない物質から形成される。図２に示されるように、分配装置３０、３２のそれぞれは、本実施形態では複数の垂直スリット３３を提供されるプレートであり、具体的にはガラス基板１２に揃えて並べられる。代わりに、またはさらに、複数の穴がプレートに、またはそれぞれのプレートに形成されることができる。
【００７３】
上部分離板２６および下部分離板２８はそれぞれ、第１の分配装置３０および第２の分配装置３２はそれぞれ、および、必要な場合、示されていない前面分離板および背面分離板も、少なくともほぼガス密（気密）に制作される基板１２のためのケーシングを形成し、その結果、ガス誘導装置２４を通って流れるガス流３５がケーシングの中に誘導され、側面でケーシングから漏れることができない。
【００７４】
上部分離板２６と処理室壁１６の間に配置される上部室領域３４には、加熱装置３６、たとえば炭化ケイ素の蛇行するボイラマトリクスが配列され、一方では、冷却装置４０、たとえば板スタック冷却装置が下部分離板２８と処理室壁１６の間の下部室領域３８に配置される。代わりに、冷却装置４０を上部室領域３４に、加熱装置３６を下部室領域３８に配置することができる。
【００７５】
加熱装置３６の末端の領域（図１の右側末端）には、処理室壁１６を通って伸び、外側から処理室１４に処理ガス４４を、本実施形態ではＨ２ＳまたはＨ２Ｓｅなどのセレンを含むガスまたは硫黄を含むガスを供給することができるようにするガス注入装置４２が配置される。ガス注入装置４２は基本的に処理室１４内の任意の場所に配置されることができるが、正常動作では、まず、ガス注入装置４２により供給されるプロセスガス４４が加熱装置３６を通って流れ、したがって、処理室１４に入ると同時に即座に加熱されるので、図１に示される配置が特に望ましい。
【００７６】
ガス誘導装置２４の第１の端壁の領域には、処理室壁１６を通って伸びる第１の駆動軸４８により駆動される少なくとも１つの第１の送風機４６が第１の分配装置３０の上流に配置される。処理室壁１６を通って伸びる第２の駆動軸５２により駆動される２つの第２の換気装置５０がガス誘導装置２４の反対側の第２の分配装置３２の領域に配置される。
【００７７】
第１の送風機４６も第２の送風機５０もそれぞれだけでなく第１の駆動軸４８および第２の駆動軸５２もそれぞれ、セラミック物質、具体的には窒化ケイ素または炭化ケイ素などの耐腐食性物質からできている。第１の送風機４６は、ガスをガス誘導装置２４に運ぶように駆動され、一方で、同時に第２の送風機５０が、ガスをガス誘導装置２４から除去するように動作させられる。したがって、送風機４６、５０の動作は、図１に示されるように、反時計回りの方向にガス流循環を生成する。このことは、ガス注入装置４２により処理室１４の中に導入されるプロセスガス４４が、加熱装置３６を通り右から左に、次に下に、そしてガス誘導装置２４を通り左から右に、その後上に、そして再び加熱装置３６を通り右から左に流れることを意味する。
【００７８】
処理室１４内のガス流の付加的制御のために、上部の１対の切り換え可能なガス偏向要素５４、および下部の１対の切り換え可能なガス偏向要素５６が提供される。上部ガス偏向要素５４は、ガス誘導装置２４から上部室領域３４へ、および上部室領域３４からガス誘導装置２４へのプロセスガス４４の流れを可能にすることができる、あるいはその流れを低減する、または完全に妨げることができるように配置される。したがって、下部ガス偏向要素５６は、ガス誘導装置２４から下部室領域３８へ、または下部室領域３８からガス誘導装置２４へのプロセスガス４４の流れを可能にすることができる、あるいは、その流れを低減する、または完全に防ぐことができるように配置される。
【００７９】
図１に示される状況では、上部ガス偏向要素５４は、処理室１４の上部領域を通る、すなわちガス誘導装置２４および加熱装置３６を通るプロセスガスの循環を可能にする開位置にある。しかし下部ガス偏向要素５６は、閉位置にあり、このことは、下部ガス偏向要素５６が、処理室１４の下部領域を通る、具体的には冷却装置４０を通るプロセスガス４４の循環を防ぐことを意味する。結局、図１に図示される状況では、熱いプロセスガスだけが巡回し、このことが、所望の処理温度、たとえば４００℃から６００℃までの範囲内に保持するのに寄与する。反対に、上部ガス偏向要素５４が閉ざされ、かつ下部ガス偏向要素５６が開かれている場合、プロセスガス４４は冷却装置４０を通って流れ、ガラス基板１２が、低下した温度、たとえば２５０℃まで冷却される。
【００８０】
処理室１４に装填するために、処理装置１０は、処理室壁１６内に作られ、板弁６２または任意の他の適切なゲートを用いてロックされることができる前側ローディング開口部６０を含む。
【００８１】
処理されるべきガラス基板１２は、バッチとも呼ばれる処理対象品スタック６６を形成するために、キャリヤ６４、たとえばローラを搭載したトロリ上に、垂直に間隔を置いて配置される。処理対象品スタック６６は、ローディング開口部６０を通って処理室１４の中に移動させられ、ガス誘導装置２４内に配置される。ローディング開口部６０がロックされるとすぐに、処理室１４内の酸素および水分の含有量をできるだけ低減するように、繰り返し排気および浄化される。
【００８２】
処理室１４の排気の目的で、処理室壁１６には適切な部分開口部（示されていない）があり、部分開口部はポンプシステム（これも示されていない）に接続される。処理室１４を浄化するために、Ｎ２などの浄化ガスが処理室１４の中に入れられることができる適切なガス入口が、処理室壁１６に提供される。
【００８３】
処理室１４内の雰囲気が、規定された適切な初期条件を示すとすぐに、送風機４６、５０のスイッチが入れられ、加熱装置３６が活動化され、窒素ガスが処理室１４の中に入れられる。ガラス基板１２の暖機運転を可能にするために、図１に示されるように、そのとき上部ガス偏向要素５４が開けられ、下部ガス偏向要素５６が閉じられる。
【００８４】
温度が、反応が処理室１４内で始まるために必要とされる温度に到達するとすぐに、セレンを含む、たとえばＨ２Ｓｅを含むプロセスガス４４がガス注入装置４２を通して処理室１４の中に供給される。反応を開始するために必要とされる温度は、室温から４００℃までの間とすることができる。
【００８５】
プロセスガス４４が所望の温度範囲、所望のガス濃度、たとえば０．２％から５０％までの範囲内、および所望のガス流速で所与の期間、ガラス基板１２の上を通過した後、送風機４６、５０のスイッチが切られ、処理室１４は浄化される。
【００８６】
その後、硫黄を含むプロセスガス４４、たとえばＨ２Ｓを含むプロセスガスが、ガス注入装置４２により処理室１４の中に入れられ、一方で、送風機４６、５０のスイッチが再び入れられる。処理温度がたとえば４００℃から６００℃までの温度にさらに上げられ、所定の期間、所定の温度に保持される。同時に、所望のガス流速およびガス濃度が制御され、ガス濃度はたとえば０．２％から５０％までの範囲内である。
【００８７】
加熱が終わると、今度は、プロセスガス４４が冷却装置４０を通って運ばれ、ガラス基板１２がたとえば３５０℃から１５０℃までの範囲の温度まで、たとえば２５０℃まで冷却されるように、上部ガス偏向要素５４が閉じられ、下部ガス偏向要素５６が開けられる。
【００８８】
処理室１４が再び浄化され、窒素で満たされると、処理対象品スタック６６の処理が終了し、その結果、スタックは処理室１４から除去される。
【００８９】
処理装置１０を使って達成可能であり、広範囲で調節可能な加熱および冷却の速度、たとえば１Ｋ／分から６０Ｋ／分未満の範囲の加熱速度、及び処理室１４の設計に依存するそれ以上の加熱速度が、処理室１４内の処理済スタック６６の処理を、すなわちこの例示的実施形態では処理製品のセレン化および硫化を２時間未満で可能にする。
【００９０】
処理対象品スタック６６を処理装置１０の前側５８にあるローディング開口部６０を通して除去することが基本的に可能である。
【００９１】
しかし、この例示的実施形態では、処理装置１０にはその裏側６８に処理室壁１６内に作られたアンローディング開口部７０があり、アンローディング開口部７０は、ローディング開口部６０と同様に、板弁７２または別の適切なゲートを用いてロックされることができる。処理装置１０にローディング開口部６０および反対側のアンローディング開口部７０を装備することには、処理装置１０が流れ抜ける装置として使用され、別の処理装置と結合されることができるという有利な点がある。
【００９２】
たとえば図３は、処理装置１０、および出力側で処理システム１０に接続される冷却装置１０’を含む処理システムを示す。冷却装置１０’は処理装置１０と同様に形成され、唯一の違いが、加熱装置３６を有する上部室領域３４が省かれていることである。冷却装置１０’はもっぱらガラス基板１２を冷却するために提供され、冷却ガス、具体的には窒素ガスなどの不活性ガスがガス誘導装置２４’および冷却装置４０’を含む下部室領域３８’だけを通り流れるので、上部ガス偏向要素５４および下部ガス偏向要素５６も省かれる。明確にするために、図３は如何なる第２の分配装置３２も示していない。
【００９３】
冷却装置１０’のローディング開口部６０’が処理装置１０のアンローディング開口部７０と位置を揃えて並べられるように、冷却装置１０’は結合部分７４を介して処理装置１０と結合され、処理装置１０の近くに配置される。冷却装置１０’のローディング開口部６０’は、板弁６２’を用いて処理装置１０のアンローディング開口部７０と同時にまたは独立して開けられ、また、閉じられることができる。
【００９４】
処理が終わると、処理装置１０および冷却装置１０’の直列配置により、処理装置１０内の処理済スタック６６をアンローディング開口部７０およびローディング開口部６０’を通して冷却装置７４の中に移動させることができるようになる。
【００９５】
処理対象品スタック６６が冷却装置１０’の中に移動されるとすぐに、板弁７２が再びロックされ、処理装置１０は別の処理対象品スタック６６で装填される。
【００９６】
同時に、巡回する窒素ガスを、ガラス基板１２を通過し冷却装置４０’を通り抜けるよう送風機５０’を駆動することにより、今度は冷却装置１０’内にある第１の処理対象品スタック６６がさらに、たとえば８０℃まで冷却されることができる。最後の洗浄および冷却装置１０の最後の装填の後、処理対象品スタック６６’がアンローディング開口部７０’を通して冷却装置１０’から除去されることができる。今度は、冷却装置１０’は処理装置１０から次の処理対象品スタック６６を受け取る準備ができている。
【００９７】
図４に示されるように、処理装置１０に処理対象品スタック６６が装填される間に周囲の雰囲気が処理室１４の中に侵入しないように、処理装置１０の上流にチャネリング室７６が配置されることができる。
【００９８】
さらに、処理システムを通して処理対象品スタック６６を運ぶキャリヤ６４を移動させるための運搬機構が、キャリヤ６４および処理対象品スタック６６をチャネリング室７６から処理室１４の中に滑り込ませるための供給機構だけでなく、キャリヤ６４および処理対象品スタック６６を処理室１４から冷却装置１０’の中に引き出すための引出機構を含むことができる。この方法では、運搬機構の可動部分が処理システムの熱く、かつ腐食性のある領域に接触するのを防ぐことが可能である。
【００９９】
インラインバッチ（ｉｎｌｉｎｅ  ｂａｔｃｈ）処理とも呼ばれる、流れ抜け（ｒｕｎ−ｔｈｒｏｕｇｈ）バッチ処理を用いて、明らかに２時間未満の総繰り返し周期以内にガラス基板１２上に所望のカルコパイライト（黄銅鉱型）半導体薄層を形成することができる。
【０１００】
本明細書、特許請求の範囲だけでなく図面で開示される本発明の特徴は、単独で又はいかなる任意の組合せにおいても本発明の様々な実施形態での本発明の実現にとって本質的であり得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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