(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた基板（２）を処理するプロセスボックス（１）において、
中空部（１１）を画定する、気密に閉鎖可能なケーシング（３）を有しており、
前記ケーシング（３）は、該ケーシング（３）を冷却する冷却装置（１４）に結合可能な少なくとも一つの第１のケーシングセクション（７，９；２８）を有しており、
前記ケーシング（３）は、入射した電磁熱放射によって前記基板（２）が熱処理されるように形成されている、少なくとも一つの第２のケーシングセクション（５，６；２７，２９）を有しており、
前記少なくとも一つの第２のケーシングセクション（５，６；２７，２９）は、前記少なくとも一つの第１のケーシングセクション（７，９；２８）とは異なっており、
前記中空部（１１）は、少なくとも一つの離隔壁（２０）によって、前記基板（２）を収容するプロセス空間（２１）と、中間空間（２２）とに分けられており、前記離隔壁（２０）は、一つ又は複数の開口部（２３，２４，３７）を有しており、且つ、前記基板（２）と、前記冷却装置（１４）に結合可能な前記第１のケーシングセクション（７，９；２８）との間に配置されており、
前記離隔壁（２０）は、前記一つ又は複数の開口部（２３，２４，３７）の総開口部面積（２５）を前記プロセス空間（２１）の内側表面積（２６）で除算することにより得られる面積比が５×１０−５から５×１０−４までの範囲にあるように構成されており、
前記ケーシング（３）には、前記中空部（１１）に開口している、閉鎖可能な少なくとも一つのガス流路（１６）が設けられており、該ガス流路（１６）は前記中空部（１１）を真空化するため、且つ、プロセスガスを前記中空部（１１）に導入するために使用される、
ことを特徴とする、プロセスボックス（１）。
【請求項２】
前記離隔壁（２０）は、前記一つ又は複数の開口部（２３，２４，３７）の総開口部面積（２５）を、前記熱処理中の前記離隔壁（２０）の加熱によって、前記熱処理前の総開口部面積（２５）の最大で５０％まで、最大で３０％まで、又は、最大で１０％まで減少させる熱膨張率を有する材料を含有している、請求項１に記載のプロセスボックス（１）。
【請求項３】
前記離隔壁（２０）は、５×１０−６Ｋ−１よりも高い熱膨張率を有する材料を含有している、請求項１又は２のいずれか一項に記載のプロセスボックス（１）。
【請求項４】
前記ケーシング（３）は、底面（２７）と、カバー（２９）と、底面（２７）及びカバー（２９）を相互に接続するフレーム（２８）とを有しており、
冷却装置（１４）に結合可能な前記第１のケーシングセクション（７，９；２８）は、少なくとも一つのフレームセクション（２８）によって形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプロセスボックス（１）。
【請求項５】
前記フレーム（２８）は、前記底部（２７）に固定されている第１のフレーム部（３０）と、前記カバー（２９）に固定されている第２のフレーム部（３１）とを有しており、前記中空部（１１）を形成するために前記二つのフレーム部（３０，３１）は相互に気密に接合可能である、請求項４に記載のプロセスボックス（１）。
【請求項６】
コーティングされた基板（２）を処理する装置（１０）において、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプロセスボックス（１）と、
前記熱処理に使用される、前記プロセスボックス（１）の前記少なくとも一つの第２のケーシングセクション（５，６；２７，２９）に隣接して配置されている、電磁熱放射を形成する一つ又は複数の放射加熱器（１２）と、
前記少なくとも一つの第１のケーシングセクション（７，９；２８）と結合されており、該少なくとも一つの第１のケーシングセクション（７，９；２８）の冷却に使用される冷却装置（１４）と、
を有していることを特徴とする、装置（１０）。
【請求項７】
前記中間空間（２２）が少なくとも部分的に、又は、完全に、前記放射加熱器（１２）の共通の放射場外に位置するように、前記放射加熱器（１２）は配置されている、請求項６に記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記放射加熱器（１２）は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記プロセス空間（２１）の上方及び／又は下方にのみ配置されている、請求項７に記載の装置（１０）。
【請求項９】
搬送可能な又は固定の、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプロセスボックス（１）において、コーティングされた基板（２）を処理する方法において、
前記プロセスボックス（１）の中空部（１１）に、前記コーティングされた基板（２）を搬入するステップと、
前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）を気密に閉鎖するステップと、
前記プロセスボックス（１）の外側に配置されている放射加熱器（１２）によって形成され、前記プロセスボックス（１）の、熱処理に使用される前記少なくとも一つの第２のケーシングセクション（５，６；２７，２９）に入射する電磁熱放射によって、前記コーティングされた基板（２）を熱処理するステップであって、前記熱処理中に少なくとも一種類のガス状物質が前記コーティングされた基板（２）から生じるステップと、
前記熱処理中に、また必要に応じて前記熱処理後に、前記プロセスボックス（１）の前記少なくとも一つの第１のケーシングセクション（７，９；２８）を冷却するステップと、
前記熱処理中に生じた前記ガス状物質の冷却された前記第１のケーシングセクション（７，９；２８）への拡散を、前記コーティングされた基板（２）と冷却された前記第１のケーシングセクション（７，９；２８）との間に配置されており、且つ、一つ又は複数の開口部（２３，２４，３７）が設けられている離隔壁（２０）によって抑制するステップと、
を備えていることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記離隔壁（２０）と冷却された前記第１のケーシングセクション（７，９；２８）との間に設けられている中間空間（２２）を少なくとも部分的に、又は、完全に、前記電磁熱放射によって照射しない、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記離隔壁（２０）の前記一つ又は複数の開口部（２３，２４，３７）の総開口部面積（２５）を前記熱処理中に、前記離隔壁の加熱によって、前記熱処理前の初期値の最大で５０％まで、最大で３０％まで、又は、最大で１０％まで減少させる、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コーティングされた基板（２）の前記熱処理前及び／又は前記熱処理後に、前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）を真空化する、及び／又は、前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）にプロセスガスを充填する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングされた基板を処理するための、プロセスボックス、装置及び方法に関する。特に本発明は、薄膜ソーラーモジュールのための、化合物半導体から成る吸収体を作成するための前駆体層でコーティングされている基板の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気エネルギに直接的に変換するための光起電力層システムは周知である。この光起電層システムは一般的に「太陽電池」と称される。また「薄膜太陽電池」とは、十分な機械的な安定性を基板に要求する、僅か数マイクロメートルの薄い厚さを有している層システムを表している。公知の基板は、無機ガラス、プラスチック（ポリマー）又は金属、特に金属合金を含んでおり、また、各層厚及び特別な材料特性に応じて、剛性の板又は可撓性のフィルムとして形成することができる。
【０００３】
技術的な処理のし易さ並びに効率の観点から、化合物半導体から成る吸収体を有している薄膜太陽電池が有利であることが判明した。既に多くの特許文献において薄膜太陽電池は開示されている。それらの文献に関して、例示に過ぎないが刊行物DE 4324318 C1及びEP 2200097 A1を挙げておく。
【０００４】
薄膜太陽電池においては、主として、カルコパイライト化合物、特に化学式Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）2によって略記される銅−インジウム／ガリウム−二硫黄／二セレン化物、又は、ケステライト化合物、特に化学式Ｃｕ2（Ｚｎ，Ｓｎ）（Ｓ，Ｓｅ）4によって略記される銅−亜鉛／スズ−二硫黄／二セレン化物から成る化合物半導体が吸収体として使用される。化合物半導体を作成する種々の手段の中から、ここ数年の間に、実質的に二つの方式が定着した。つまり一方の方式では、高温の基板に個々の元素が共堆積され、もう一方の方式では、低温の基板に元素が個別層として例えば高速熱処理（ＲＴＰ＝Rapid Thermal Processing）と組み合わされたスパッタリングによって連続的に被着される。このＲＴＰ熱処理においては、実際の結晶形成及び前駆体層の化合物半導体への相転移が行われる。後者の方式の二段階の構成は、例えばJ. Palm等著「CIS module pilot processing applying concurrent rapid selenization and sulfurization of large area thin film precursors」、Thin Solid Films 431-432、pp. 414-522（2003）に詳細に記載されている。
【０００５】
薄膜ソーラーモジュールの工業規模での製造においては、前駆体層のＲＴＰ熱処理がインラインシステムで行われ、このインラインシステムではコーティングされた基板が順次種々のプロセスチャンバに供給される。その種の方法は例えばEP 0662247 B1から公知である。
【０００６】
前駆体層のＲＴＰ熱処理では、数Ｋ／ｓの範囲の高速な加熱速度での複雑なプロセス、基板にわたる均一な温度分布（水平方向における均一な温度分布）、基板の厚さにわたる均一な温度分布、５００℃を超える最高温度、並びに、プロセス雰囲気の正確な制御が要求される。特に、カルコパイライト化合物を作成する際には、例えば基板に被着される易揮発性のカルコゲン元素（Ｓｅ及び／又はＳ）の制御可能且つ再現可能な十分に高い分圧と、プロセスガス（例えばＨ2，Ｎ2，Ａｒ，Ｈ2Ｓ，Ｈ2Ｓｅ，Ｓガス，Ｓｅガス）の供給が制御されることとが保証されなければならない。例えば、金属ＣｕＩｎＧａ前駆体積層体のインラインセレン化では、完全なセレン化のために十分な量のＳｅが必要になる。著しいＳｅ損失によって、前駆体層のカルコパイライト化合物への変換は不完全なものとなり、また、Ｓｅ損失が僅かであっても、完成した薄膜ソーラーモジュールにおいては出力が損なわれる。
【０００７】
コーティングされた基板の周囲のプロセス空間をプロセスボックスによって限定することが公知である。プロセスボックスによって、易揮発性のカルコゲン成分、例えばセレン又は硫黄の分圧を、熱処理中に少なくとも十分に一定に維持することができる。更に、プロセスチャンバが腐食性のガスに晒されることが低減される。その種のプロセスボックスは例えばDE 102008022784 A1から公知である。
【０００８】
薄膜ソーラーモジュールの工業規模での製造において使用されるインラインシステムでは、コーティングされた基板、従ってその種の基板が充填されたプロセスボックスが種々のプロセスチャンバをインデックスオペレーションで連続的に通過する。インデックスオペレーションにおいては、工程毎に、各プロセスチャンバが次のプロセスチャンバへと搬送される。酸素及び水を除去するためには、プロセス経路全体の排水又は排気を行う必要があるので、プロセスチャンバは一般的に気密に閉鎖可能な（真空化可能な）チャンバとして実施されている。通常の場合、基板の処理は常圧（又は安全上の理由から僅かな負圧）で行われるにもかかわらず、酸素及び水のプロセス経路への内部拡散及び有毒ガスの流出を回避するために、プロセスチャンバの気密性が必要とされる。流入ロック室及び流出ロック室のみが周期的にポンピングされる。
【０００９】
一般的に、必要とされる真空度は、使用される材料及びシステムコンポーネント、例えば真空フィードスルー、特に回転式モーションフィードスルー、弁、搬送ローラ、ガス連結ステーション、冷却板及び真空バルブに対して非常高い要求を課すので、プロセスチャンバの構造は複雑であって、それらの構造に課される技術的な要求も多い。この理由から、このプロセスステップに関する設備投資費用は、太陽電池工場の総設備投資費用の大部分を占めている。更に、実際のところは、プロセスチャンバを真空にするために設計されている、技術的に複雑で比較的高価なコンポーネントは、コーティングされた基板又はプロセスボックスの搬送、５００℃を超える高温の最高温度への加熱、並びに、腐食性のプロセス雰囲気によって著しく摩耗し、漏れが生じる恐れがあることが判明している。故障時には、必要とされるメンテナンス作業によって生産チェーン全体が中断される。
【００１０】
アメリカ合衆国特許明細書第2005/0238476 A1号には、基板のための真空化可能な基板空間と、副次空間とを有するケーシングを備えている、制御された雰囲気下で基板を搬送するための装置が開示されている。基板空間及び副次空間はナノポアを備えた離隔壁によって相互に隔てられており、ここでは離隔壁がクヌーセンの原理（熱浸透）を基礎とするマイクロポンプを形成している。基板空間は冷却板（除染板）を有している。但し、離隔壁は基板と冷却板との間には配置されていない。その代わりに、冷却板は基板に対向する位置に常に配置されている。更に、副次空間は加熱可能な離隔壁によって、冷却板を用いて冷却されるケーシングセクション又は基板空間から熱的に分断されている。ポンプ機構には加熱が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これに対して、本発明の課題は、技術的に遙かに簡潔で廉価なシステムにおいて、コーティングされた基板に対して熱処理を実施できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題及び別の課題は、本発明の提案に従い、独立請求項の特徴部分に記載の構成を備えている、コーティングされた基板を処理するための、プロセスボックス、装置及び方法によって解決される。本発明の有利な実施の形態は、従属請求項の特徴部分に記載の構成から明らかになる。
【００１３】
本発明によれば、選択的に搬送可能なプロセスボックス又は固定のプロセスボックスとして使用することができる、コーティングされた基板を処理するためのプロセスボックスが提供される。
【００１４】
本発明において、「基板」という用語は、相互に背中合わせの二つの表面を備えており、且つ、それら二つの表面の内の一方には一般的に複数の層から成る層構造が設けられている、平坦な物体を意味している。通常の場合、基板の他方の表面はコーティングされていない。例えば、そのような基板は、薄膜ソーラーモジュールを製造するための、ＲＴＰ熱処理を実施する必要がある、化合物半導体（例えばカルコパイライト化合物又はケステライト化合物）の前駆体層でコーティングされた基板である。
【００１５】
本発明によるプロセスボックスは、気密に閉鎖可能な（真空化可能な）中空部を形成又は画定しているケーシングを有している。中空部の内のりの高さは、有利には、可能な限り短時間でガスが排気され、且つ、ＲＴＰ熱処理時の酸素含有量及び水分圧に関する高い要求を満たすことができるように決定されている。基本的には、ケーシングを意図する用途に適したあらゆる材料から、例えば金属、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、カーボンファイバで補強された炭素材料又はグラファイトから作成することができる。
【００１６】
その際、プロセスボックスのケーシングが一つ又は複数のケーシングセクションを有しており、各ケーシングセクションは、そのケーシングセクションに入射する電磁熱放射によって熱処理することができるように構成されていることが重要である。このために、熱処理に使用されるケーシングセクションは、基板を処理するための電磁熱放射に対して透明、半透明、又は不透明で良い。例えば、熱処理に使用されるケーシングセクションはガラスセラミックから形成されている。熱処理に使用されるケーシングセクションは特に、放射加熱器の電磁熱放射を少なくとも部分的に、とりわけ完全に吸収することに適している材料（例えばグラファイト）も含有することができるか、又はその種の材料から形成することもできる。加熱されたケーシングセクションは、基板を加熱するための二次熱源として使用することができ、これによって特に熱分布を均一にすることができる。
【００１７】
プロセスボックスのケーシングは更に一つ又は複数の温度調整可能又は能動的に冷却可能な（第１の）ケーシングセクションを有しており、その（第１の）ケーシングセクションの温度を所定の温度値に調整することができる。このために、各ケーシングセクションは（外部の）温度調整乃至冷却装置と熱技術的に結合可能であるか又は結合されている。第１のケーシングセクションは例えば冷却装置に（流体密に）接続されているか又は接続可能であり、従って第１のケーシングセクションを冷却することができる。これに対し、第２のケーシングセクションは冷却装置に接続されておらず、従って第２のケーシングセクションを冷却することはできない。更に、ケーシングは一つ又は複数の、温度調整不可能又は冷却不可能な、即ち温度調整乃至冷却装置に結合不可能であるか又は結合されていない（第２の）ケーシングセクションを有しており、この（第２の）ケーシングセクションは特に、そのケーシングセクションに入射する電磁熱放射によって熱処理することができる、つまり放射加熱器の放射場内に位置しているケーシングセクションである。第１のケーシングセクションは第２のケーシングセクションとは異なる。
【００１８】
温度調整可能又は冷却可能な（第１の）ケーシングセクションを、基板の温度に関連させて、また、入射する電磁熱放射によって熱処理することができ、且つ、放射加熱器の放射場内に位置しているケーシングセクションの温度に関連させて能動的に冷却することができる。プロセスボックスの温度調整可能又は冷却可能なケーシングセクションを、コーティングされた基板の熱処理前、熱処理中及び／又は熱処理後に温度調整することができるか、又は能動的に冷却することができる。
【００１９】
上記において使用したように、また下記においても使用するように、「冷却可能」という用語は、熱処理時の基板の温度、又は、入射する電磁熱放射によって熱処理することができ、且つ、放射加熱器の放射場内に位置しているケーシングセクションの温度よりも低い温度にケーシングセクションの温度を調整すること（ケーシングセクションを冷却すること）を意味している。例えば、ケーシングセクションは２０℃から２００℃までの範囲の温度に調整される。この温度調整（冷却）によって、真空技術においては一般的に使用されているが、２００℃を超える温度には長時間耐えることができない、プラスチック製シール（エラストマ、フルオロエラストマ）及び他の比較的廉価な標準的な構成要素をプロセスボックスの真空密閉に使用することができる。
【００２０】
更にプロセスボックスのケーシングは、中空部に開口している、（例えば弁によって）閉鎖可能な少なくとも一つのガス流路を有しており、このガス流路は中空部を真空化するため、またプロセスガスを中空部に導入するために使用される。このために、ガス流路を特に中間空間に開口させることができる。プロセスガスは例えば、反応性ガス、例えばＨ2Ｓ、Ｈ2Ｓｅ、Ｓ蒸気、Ｓｅ蒸気又はＨ2、並びに、不活性ガス、例えばＮ2、Ｈｅ又はＡｒを含むことができる。
【００２１】
本発明によるプロセスボックスでは、ケーシングによって形成されている中空部が、少なくとも一つの離隔壁によって、コーティングされた基板を収容するためのプロセス空間と中間空間とに分けられている。離隔壁は、コーティングされた基板と、能動的に冷却される、即ち冷却装置に結合可能な又は結合されている（第１の）ケーシングセクションとの間に配置されている。プロセス空間は、少なくとも一つの離隔壁と、温度調整不可能な、即ち冷却装置と結合されていない、プロセスボックスの一つ又は複数の（第２の）ケーシングセクションとだけによって画定される。
【００２２】
離隔壁は、熱処理中にはプロセス空間と中間空間との間のガス交換に関する拡散バリア（蒸気バリア）として使用されるが、しかしながら熱処理前及び熱処理後には少なくとも一時的にプロセス空間と中間空間との間のガス交換を実現し、それによって、離隔壁を介したプロセス空間からのガス状物質の排気並びにプロセスガスの充填が行われることが重要である。このために、離隔壁は一つ又は複数の開口部又は貫通部を有しており、それらによって、プロセス空間及び中間空間は相互に流体接続されている。一般的に、開口部はあらゆる任意の形状、例えばスリット又は円孔の形状を有することができ、また周縁部に配置することもできる。
【００２３】
一つの有利な実施の形態においては、離隔壁がケーシング壁までは達していないので、離隔壁とケーシング壁との間には開口部、特に間隙が残存している。
【００２４】
特に、離隔壁を多孔性の材料から形成することができるか、又は複数の筒状部（直線状、斜め又は角度付きの複数の筒状部）が設けられている材料から形成することができるか、若しくは、離隔壁はその種の材料を含有することができる。
【００２５】
例えば、離隔壁の各開口部の最小寸法、例えば半径又は直径はプロセス空間における気体粒子の平均自由行程の長さよりも大きいが、これは必ずしも必要ではない。
【００２６】
一般的に、コーティングされた基板を処理するためのプロセス空間は離隔壁によって形成され、またプロセス空間はその離隔壁によって中間空間から準気密に仕切られている。プロセス空間と外部環境との間で自由にガス交換を行うことができる開放型のプロセス空間とは異なり、また、プロセス空間と外部環境との間のその種のガス交換が完全に阻止されている気密なプロセス空間とは異なり、プロセス空間と中間空間との間のガス交換が離隔壁によって抑制される。この蒸気バリアは、自由行程の長さの圧力依存性を基礎としている。つまり、ほぼ常圧（７００ｍｂａｒから１０００ｍｂａｒ）では、比較的小さい開口部を介して拡散が抑制される。これに対して、中間空間がプレ真空領域の圧力（１０μｂａｒから１０００μｂａｒ）にポンピングされると、自由行程の長さは大きく上昇し、離隔壁はガス交換に対して弱い拡散バリアでしかなくなる。離隔壁を介してプロセス空間をポンピングすることができ、またポンピング後にプロセスガスをプロセスボックスに流入させることによって、プロセス空間にもプロセスガスを流入させることができる。特に、準気密な離隔壁によって、易揮発性のカルコゲン成分、例えばセレン又は硫黄の分圧を、熱処理中にプロセス空間において少なくとも十分に一定に維持することができる。
【００２７】
一般的に、本発明によるプロセスボックスは、コーティングされた基板を充填し、また処理された基板を取り出すために開放又は閉鎖することができるように、若しくは組み立て及び（非破壊的に）再び解体することができるように構成されている。
【００２８】
本発明によるプロセスボックスによって多くの利点を達成することができる。つまり、中空部に開口している少なくとも一つの閉鎖可能なガス流路を用いて中空部を気密に形成することによって、特に腐食性のプロセスガスを排気し、且つ、酸素含有量及び水分圧を低減するためのプロセス空間の真空化、並びに、不活性ガスによるパージ及びプロセスガスの充填が実現される。従って、基板を熱処理するためにロック室及びプロセスステーションを気密に又は真空化可能に構成する必要はないので、システムを技術的に非常に簡略化することができ、またシステムの製造及びメンテナンスに関する費用を大幅に低減することができる。腐食性のプロセスガスはプロセスボックスの中空部にしか存在しないので、システムのコンポーネント、例えばプロセスボックスを搬送するための搬送ローラ又はコーティングされた基板を熱処理するための放射加熱器の摩耗が高まることを回避することができる。更に有利には、システムの真空対応領域（プロセスボックス）において可動部を省略することができる。プロセスボックスの中空部の真空化を高速且つ効果的に達成することができる。このことはプロセスガスの充填にも同様に当てはまり、プロセスガスを費用効果的に最小量で使用することができる。プロセスボックスの少なくとも一つのケーシングセクションの温度調整（能動的な冷却）によって、熱処理中のプロセスボックスの特に真空対応コンポーネントの摩耗を低減することができ、また必要に応じて、熱処理後のコーティングされた基板の能動的な冷却を支援することができる。拡散バリア又は蒸気バリアとして機能する離隔壁によって、熱処理中に生じる揮発性の成分、例えばカルコゲン元素である硫黄及びセレンの、温度調整された（能動的に冷却された）ケーシングセクションにおける凝集を阻止することができ、それによってプロセス雰囲気における揮発性の成分の損失は最小になり、またプロセス雰囲気における揮発性の成分の分圧は少なくとも十分に一定に維持される。従って、揮発性のカルコゲン元素の消費量を最小にすることができ、また、作成される化合物半導体の品質も改善することができる。更に、離隔壁によって、プロセス空間をプロセスボックスの中空部に比べてより一層縮小することができる。気密なプロセスボックスによって、プロセスボックスに搬入された基板は周囲の影響から適切に保護されている。製造システムにおいて、コーティングされた基板が充填されたプロセスボックスを、そのコーティングされた基板をプロセスボックスから取り出すことなく、種々のプロセスステーション間で移動させることができる。プロセスボックスには選択的に一つ又は複数のコーティングされた基板を充填することができる。但し、スループットを高めるためには、複数の基板を充填する方が好ましいと考えられる。
【００２９】
上記において既に述べたように、離隔壁によって中空部がプロセス空間と中間空間に準気密に分けられ、そのために離隔壁には一つ又は複数の開口部が設けられている。有利には、コーティングされた基板の熱処理中に、その熱処理によって生じるガス状物質のプロセス空間からの質量損失が、その熱処理中に生じるガス状物質の質量の５０％未満、有利には２０％未満、特に有利には１０％未満であるように、離隔壁は形成されている。このために有利には、一つ又は複数の開口部の（総）開口部面積を、プロセス空間の内側の表面（内面）の面積で除算することにより得られる面積比が５×１０-5から５×１０-4までの範囲にあるように、離隔壁は形成されている。これによって有利には、離隔壁の一つ又は複数の開口部の（総）開口部面積は、一方では、プロセス空間の高速な真空化並びにプロセスガスの充填を実現するためには十分に大きいこと、他方では、熱処理中にプロセス空間において生じる揮発性の成分に対する効果的な蒸気バリア又は拡散バリアとして離隔壁を使用するためには十分に小さいことが達成される。
【００３０】
プロセスボックスの特に有利な一つの実施の形態において、離隔壁は、一つ又は複数の開口部の（総）開口部面積を熱処理中の離隔壁の加熱によって、初期値（熱処理前の総開口部面積）の最大で５０％まで、有利には最大で３０％まで、更に有利には最大で１０％まで減少させる熱膨張率を有する材料を含有しているか、又はその種の材料から形成されている。このために有利には、離隔壁は５×１０-6Ｋ-1よりも高い熱膨張率を有する材料を含有しているか、又はその種の材料から形成されている。このようにして、一方では、比較的温度が低い状態においては比較的大きい（総）開口部面積によって、プロセス空間の非常に効率的な排気並びにプロセス空間へのプロセスガスの充填が達成され、他方では、熱処理中の比較的温度が高い状態においては比較的小さい（総）開口部面積によって、熱処理中に生じるガス状物質のプロセス空間から中間空間への拡散の非常に効果的な抑制が達成される、温度制御型の離隔壁が得られる。特に、熱処理中に（総）開口部面積が少なくともほぼゼロに低減され、その結果、熱処理中のプロセス空間と中間空間との間のガス交換が実質的に完全に阻止されるように、離隔壁を形成することができる。
【００３１】
本発明によるプロセスボックスの一つの有利な実施の形態においては、プロセスボックスのケーシングが底面、カバー、並びに、それらの底面とカバーを相互に接続するフレームを有している。底面及びカバーは例えばそれぞれがプレートとして実現されており、その場合、底面及び／又はカバーは、底面の下面及び／又はカバーの上面に供給された熱放射の放射エネルギによって、コーティングされた基板を熱処理できる材料（例えばガラスセラミック）から形成されている。温度調整可能な（能動的に冷却可能な）ケーシングセクションは、少なくとも一つのフレームセクションによって形成される。同様に、中空部に開口している閉鎖可能な少なくとも一つのガス流路並びに少なくとも一つのガスポートをフレームに設け、中空部を真空化し、所定のプロセスステップ中に、プロセス空間に所期のように所定のガス雰囲気を設定することができる。
【００３２】
プロセスボックスが組み立てられた状態では中空部が気密に形成されているが、例えばカバーをフレームから取り外し可能に形成することができるので、コーティングされた基板をプロセス空間に充填すること、又は処理された基板をプロセス空間から搬出することを容易に実現することができる。プロセスボックスの特に有利な一つの実施の形態においては、フレームが、底部に固定されている第１のフレーム部と、カバーに固定されている第２のフレーム部とを有しており、中空部を形成するためにそれら二つのフレーム部を相互に気密に接合させることができる。
【００３３】
これに代わる一つの実施の形態では、プロセスボックスが、有利には温度調整可能な（能動的に冷却可能な）閉鎖部によって例えば側面において気密に閉鎖することができる一つのケーシング開口部が設けられているワンピースのケーシングセクションを備えたケーシングを有している。離隔壁は例えば閉鎖部に平行に設けられている。
【００３４】
本発明の一つの別の有利な実施の形態においては、冷却装置に結合可能なケーシングセクションが、少なくとも一種類のガス状物質を流出／流入させるための（例えばプロセスガスを排気及び導入するための）、中間空間に開口している、（例えば弁によって）閉鎖可能なガス流路を有している。その種のガス流路には例えば、ガスポートが、特にガス流を制御するための弁が設けられている。ケーシングセクションを冷却することによって、真空技術においては一般的に使用されているプラスチック製シール及び他の比較的廉価な標準的な構成要素を装置の真空密閉に使用することができる。特に、ガス流路を有しており且つ冷却されるケーシングセクションは、ケーシング開口部を閉鎖するための閉鎖部である。
【００３５】
更に本発明は、上述のように構成されているプロセスボックスと、そのプロセスボックスの熱処理に使用される少なくとも一つのケーシングセクションに隣接して配置されている、電磁熱放射を形成するための一つ又は複数の放射加熱器と、少なくとも一つの温度調整可能な（能動的に冷却可能な）ケーシングセクションを温度調整するために（能動的に冷却するために）、ケーシングセクションに熱技術的に結合されている、温度調整乃至冷却装置とを備えている、コーティングされた基板を処理するための装置に関する。
【００３６】
上述の装置において特に有利には、放射加熱器は、中間空間が少なくとも部分的に、特に完全に、放射加熱器の共通の放射場外に位置するように配置されている。この措置によって、離隔壁とプロセスボックスの温度調整される（能動的に冷却される）ケーシングセクションとの間に温度勾配（温度バリア）を生じさせることができる。コーティングされた基板を熱処理するための事前設定可能なプロセス温度が離隔壁において達成されている温度勾配が有利である。このために、放射加熱器を例えばプロセス空間の上方及び／又は下方にのみ配置することができる。
【００３７】
更に本発明は、特に上述のように構成することができる、搬送可能な又は固定のプロセスボックスにおいてコーティングされた基板を処理するための方法に関する。この方法は以下のステップを備えている：
−プロセスボックスの中空部に、コーティングされた基板を搬入するステップ、
−プロセスボックスの中空部を気密に閉鎖するステップ、
−プロセスボックスの外側に配置されている放射加熱器によって形成され、プロセスボックスの、熱処理に使用される少なくとも一つのケーシングセクションに入射する電磁熱放射によって、コーティングされた基板を熱処理するステップであって、熱処理中に少なくとも一種類のガス状物質がコーティングされた基板から生じるステップ、
−熱処理中に、また必要に応じて熱処理後に、プロセスボックスの少なくとも一つのケーシングセクションを温度調整又は冷却するステップ、
−熱処理中に生じるガス状物質の、温度調整又は冷却されたケーシングセクションへの拡散を、コーティングされた基板と温度調整又は冷却されたケーシングセクションとの間に配置されており、且つ、一つ又は複数の開口部が設けられている離隔壁によって抑制するステップ。
【００３８】
上述の方法においては、プロセスボックスの、熱放射が入射することによって熱処理に使用される少なくとも一つのケーシングセクションは温度調整又は冷却されない。
【００３９】
上述の方法の一つの有利な実施の形態においては、離隔壁と温度調整又は冷却されるケーシングセクションとの間に設けられている中間空間が少なくとも部分的に、特に完全に、電磁熱放射によって照射されない。
【００４０】
上述の方法の一つの別の有利な実施の形態においては、離隔壁の一つ又は複数の開口部の（総）開口部面積が熱処理中に、離隔壁の加熱によって、初期値（熱処理前の総開口部面積）の最大で５０％まで、有利には最大で３０％まで、更に有利には最大で１０％まで減少する。
【００４１】
上述の方法の一つの別の有利な実施の形態においては、プロセスボックスの中空部がコーティングされた基板の熱処理前及び／又は熱処理後に真空化される、及び／又は、プロセスボックスの中空部にプロセスガスが（負圧又は正圧を用いて）充填される。
【００４２】
本発明の種々の構成は単独で、又は任意の組み合わせで実現できるものと解される。特に、上述の種々の特徴及び下記において説明する種々の特徴は、記述した組み合わせでのみ使用できるのではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、別の組み合わせでも使用することができるか、又は単独で使用することができる。
【００４３】
以下では、添付の図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。図面は簡略化されたものであり、縮尺通りに描かれたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】コーティングされた基板を処理するための本発明によるプロセスボックスの一般化された断面図を示す。
【図２】端面側の閉鎖部を備えている、図１に示したプロセスボックスの斜視図を示す。
【図３Ａ】本発明によるプロセスボックスの一つの実施例を示す。
【図３Ｂ】本発明によるプロセスボックスの一つの実施例を示す。
【図３Ｃ】本発明によるプロセスボックスの一つの実施例を示す。
【図４】接合可能な二つのフレームパーツを備えている、図３Ａから図３Ｃに示したプロセスボックスの一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ａ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ｂ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ｃ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ｄ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ｅ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【図５Ｆ】本発明によるプロセスボックスの温度制御型の離隔壁の一つのヴァリエーションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面には、典型的な作業ポジションにおいて水平方向に配向されているプロセスボックスが図示されている。プロセスボックスを別の方向に配向させることもでき、また下記における位置及び方向についての記述は図面におけるプロセスボックスの描写についてのみ該当するのであって、従ってそれらの記述によって本発明が限定されるものではない。
【００４６】
先ず図１及び図２を参照する。各図には、コーティングされた基板２を処理するための本発明によるプロセスボックス１の一般化された断面図（図１）、並びに、端面側の閉鎖部９を備えている、その種のプロセスボックス１の斜視図（図２）が示されている。プロセスボックス１は、片面がコーティングされた基板２を処理するため、例えば前駆体層を熱処理して化合物半導体、特にカルコパイライト化合物に変換するために使用される。ここでは基板２を一つだけしか図示していないが、二つ以上の基板２を処理するためにもこのプロセスボックス１をやはり使用することができる。
【００４７】
プロセスボックス１は、ここでは例えば平行六面体状のケーシング３を有しており、またケーシング３は、底面壁５、カバー壁６及び周縁を成す側壁７から構成されているケーシング壁４を備えている。ケーシング壁４は気密な又は真空化可能な中空部１１を画定する。この中空部１１を取り外し可能な閉鎖部９によって気密に閉鎖することができる。図２に示されているように、ケーシング３は例えば端面側のケーシング開口部８を有することができ、このケーシング開口部８を、側壁７の一部をなす、ドアのように取り付け可能な閉鎖部９によって閉鎖することができる。一般的に、ケーシング壁４の任意の壁セクションを自由に選択して、そこにケーシング開口部８及び所属の閉鎖部９を配置することができる。底面壁５は、中央の領域において、基板２の支持面として使用され、また底面壁５に相応のスペーサ又は支持エレメントを設けることもできる。
【００４８】
プロセスボックス１のケーシング壁４を、同一の一つの材料から形成することができるか、相互に異なる材料から形成することができる。典型的な材料として、金属、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、カーボンファイバで補強された炭素材料又はグラファイトが挙げられる。コーティングされた基板２の熱処理が、外部から電磁熱放射として供給される熱エネルギによって実現されるようにカバー壁６及び底面壁５がそれぞれ形成されていることが重要である。図１に概略的に示唆した装置１０においては、カバー壁６の上方並びに底面壁５の下方に例えば列を成して配置されている放射加熱器１２によって、熱エネルギを供給することができる。例えば、カバー壁６及び底面壁５はこのために、入射する電磁放射に対して透明又は少なくとも半透明である材料、例えばガラスセラミックから形成されている。カバー壁６及び底面壁５の一部だけをその種の材料から形成することも可能である。同様に、カバー壁６及び底面壁５を、自身が加熱されるように電磁ビームを少なくとも部分的に、特に完全に吸収する材料、例えばグラファイトから形成すること、又はカバー壁６及び底面壁５がその種の材料を含むことも可能である。その場合、カバー壁６及び底面壁５は受動的に加熱された二次熱源として使用される。
【００４９】
図２から見て取るように、ケーシング壁４、ここでは閉鎖部９には二つの冷却剤ポート１３，１３’が設けられており、それら二つの冷却剤ポート１３，１３’は、ここでは詳細に図示していない、周縁を成す側壁７の少なくとも一部に延びている、特に全体に延びている冷却剤管路系への冷却剤の流入部又は冷却剤管路系からの流出部として使用される。導入された冷却剤によって、周縁を成す側壁７を少なくとも部分的に、事前設定可能な温度に調整することができるか、又は、熱処理時の基板温度に関連させて能動的に冷却することができる。このために、冷却剤を供給及び冷却するための温度調整乃至冷却装置１４に両冷却剤ポート１３，１３’を流体接続することができる。一般的に、プロセスボックスにおいては、外部から電磁熱放射として供給される熱エネルギによる、コーティングされた基板２の熱処理に使用されないケーシングセクション、ここでは例えば周縁を成す側壁７又はその少なくとも一部のみが温度調整されるか、又は冷却される。この実施例においては、閉鎖部９のみが温度調整又は冷却される。冷却剤として、例えば油又は水を使用することができる。択一的に、温度調整又は能動的な冷却を、ヒートシンク（例えば冷却板）との接触による接触冷却（熱伝導）によって、若しくは送風（対流冷却）によって、又は、間隔を空けて設けられているヒートシンクを用いる非接触式の冷却（放射冷却）によって達成することができる。
【００５０】
ケーシング３は更に、弁１５が設けられているガス流路１６を有しており、このガス流路１６は中空部１１に開口している。ここでは例えば、ガス流路１６が端面側の閉鎖部９に配置されている。ガスポート１７を介してポンプ装置１８（例えば真空ポンプ）に接続されることによって、中空部１１を真空化することができる。更に、ガスポート１７をガス供給装置１９に接続し、不活性パージガスを導入することによって中空部１１をパージすることができるか、又は、負圧又は正圧を用いて中空部１１に反応性プロセスガスを充填することができる。弁１５（例えば多路弁）によって、ガス流路１６を自由選択的に開放することができるか、又は気密に閉鎖することができる。中空部１１は、例えば７ｍｍから１２ｍｍまでの範囲の比較的低い内のりの高さを有しており、これによって、高速な真空化及びプロセスガスの効率的な充填を実現することができる。
【００５１】
中空部１１は条片状の離隔壁２０によって、プロセス空間２１と中間空間２２とに準気密に分けられている。コーティングされた基板２はプロセス空間２１にのみ収容される。ガス流路１６は中間空間２２に開口している。離隔壁２０には一つ又は複数の開口部又は貫通部が設けられており、それらによって、プロセス空間２１及び中間空間２２が流体接続される。
【００５２】
図１の垂直断面図から見て取れるように、垂直方向において底面壁５からカバー壁６の方向へと延びている離隔壁２０は完全にはカバー壁６までは達していないので、離隔壁２０の開口部として間隙２３が残存している。図２には、離隔壁２０がカバー壁６に達するまで延在しており、また離隔壁２０のほぼ中央に、水平方向に一列に配置されている複数のスリット２４が開口部として設けられているヴァリエーションが示されている。間隙２３又はスリット２４によってプロセス空間２１は中間空間２２と流体接続されているので、それによって相互的なガス交換が実現されるが、しかしながら、間隙２３又はスリット２４の垂直方向の寸法又は高さは小さいのでガス交換が抑制される。従って、離隔壁２０はプロセス空間２１と中間空間２２との間の拡散バリア又は蒸気バリアとして機能する。
【００５３】
拡散バリア又は蒸気バリアとして機能する離隔壁２０の特性は、自由行程の長さの圧力依存性を基礎としている。つまり、ほぼ常圧（７００ｍｂａｒから１０００ｍｂａｒ）では、離隔壁２０の比較的小さい（一つ又は複数の）開口部によって拡散が抑制される。これに対して、中間空間２２がプレ真空領域の圧力（１０μｂａｒから１０００μｂａｒ）にポンピングされると、自由行程の長さは大きく上昇し、離隔壁２０はガス交換に対して弱い拡散バリアでしかなくなる。従って、離隔壁２０を介してプロセス空間２１をポンピングすることができ、またポンピング後にプロセスガスを中間空間２２に流入させることによって、プロセス空間２１にもプロセスガスを流すことができる。他方では離隔壁２０によって、熱処理中にコーティングされた基板２から拡散／蒸発する、易揮発性のカルコゲン成分、例えばセレン又は硫黄のプロセス空間２１における分圧を、基板２の熱処理中に少なくとも十分に一定に維持することができる。従って、離隔壁２０は例えば、基板２の熱処理時のセレンバリアとして機能する。
【００５４】
一般的に、間隙２３又はスリット２４の（一つの共通の）開口部面積２５は、プロセス空間２１におけるコーティングされた基板２の熱処理中に、その基板２の熱処理によって生じるガス状物質のプロセス空間２１からの質量損失が、プロセス空間２１において生じるガス状物質の質量の５０％未満、有利には２０％未満、特に有利には１０％未満であるように決定されている。このために、開口部面積２５を、プロセス空間２１の内側の表面又は内面２６の面積で除算することにより得られる面積比が５×１０-5から５×１０-4までの範囲にあるように、離隔壁２０は形成されている。
【００５５】
例えば、プロセス空間２１の内面２６は約１．２ｍ2の大きさを有している。間隙２３の平均間隙高さは、２ｃｍ2から５ｃｍ2までの範囲の開口部面積２５に応じて、例えば５０μｍから１００μｍまでの範囲にある。離隔壁２０は例えば９ｍｍの高さを有している。これらの値から、１．５×１０-4の面積比が生じる。
【００５６】
蒸気バリア又は拡散バリアとして使用される離隔壁２０によって、熱処理中にプロセス空間２１において生じる揮発性の成分の中間空間２２への拡散を少なくとも十分に阻止することができ、それによって、温度調整された（能動的に冷却された）側壁７における、ここでは特に閉鎖部９における揮発性の成分の凝縮が防止される。従って、プロセス空間２１におけるプロセス雰囲気を少なくともほぼ一定に維持することができる。
【００５７】
図２に示されているように、中間空間２２は少なくとも部分的に、特に完全に、放射加熱器１２の（一つの共通の）放射場外に設けられているので、その結果、熱処理中に中間空間２２においては、離隔壁２０から温度調整される（能動的に冷却される）側壁７までの、ここで特に閉鎖部９までの温度勾配が生じる。この温度勾配は、プロセスボックス１の真空対応コンポーネントを高い熱負荷から保護するための「温度バリア」として使用される。このために、放射加熱器１２は、離隔壁２０の手前まで又は離隔壁２０に達するまでの範囲において、プロセス空間２１の上方又は下方にのみ配置されている。各放射加熱器１２は少なくとも、中間空間２２又は離隔壁２０の数ｃｍ手前で終端している。他方では、基板２の前駆体層が化合物半導体に十分に変換されることを保証するために、コーティングされた基板２を熱処理するための所望のプロセス温度が、側壁７を起点にして、特に閉鎖部９を起点にして離隔壁２０に達するまでの範囲、且つ、離隔壁２０の高さよりも少し低い位置まで又は少なくとも離隔壁２０の高さまでの範囲で達成される上昇温度勾配が生じるように放射加熱器１２は配置されている。
【００５８】
図１に示した一般的な実施の形態においては、離隔壁２０と、中間空間２２と、側壁７の（一つ又は複数の）温度調整可能又は冷却可能なセクションとを、横方向において一つの方向にのみ、又は二つの方向に、又は周縁を成すように（フレーム状に）構成することができる。図２の実施の形態においては、離隔壁２０と、中間空間２２と、側壁７（閉鎖部９）の温度調整可能なセクションが一つの方向にのみ実施されている。
【００５９】
基板２は例えば、１ｍｍから４ｍｍまでの範囲、特に２ｍｍから３ｍｍまでの範囲の厚さを有するガラスから形成されている。基板２には、詳細には図示していない層状構造が設けられており、この層状構造は例えば、ＲＴＰ熱処理を施さなければならない、吸収体（例えばカルコパイライト化合物又はケステライト化合物）の前駆体層から形成されている。例えば層状構造は、窒化ケイ素／モリブデン／銅−インジウム−ガリウム／セレンから成る一連の層である。例えば窒化ケイ素層は５０ｎｍから３００ｎｍまでの範囲の厚さを有しており、モリブデン層は２００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲の厚さを有しており、銅−インジウム−ガリウム層は３００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲の厚さを有しており、また、セレン層は５００ｎｍから２０００ｎｍまでの範囲の厚さを有している。
【００６０】
オートメーション技術を用いることによってプロセスボックス１を簡単に組み立てることができ、またケーシング開口部８を介して充填又は搬出を行うことができる。その場合、基板２を内部に搬入することができるように、開閉時に離隔壁２０を移動させる必要がある。
【００６１】
図３Ａから図３Ｃを参照しながら、それらの種々の図に基づき、図１に一般的な形態で示したプロセスボックス１の別の実施例を説明する。
【００６２】
この実施例によれば、プロセスボックス１は底面プレート２７を有しており、この底面プレート２７の縁部領域には、周縁を成す閉じられたフレーム２８が、固定はされていないが密閉可能に載置されている。フレーム２８を底面プレート２７に固定することも可能である。図３Ａ及び図３Ｂの垂直断面図からもはっきりと見て取れるように、底面プレート２７の中央の領域は基板２の支持部として使用され、また底面プレート２７には相応のスペーサ又は支持エレメントを設けることもできる。フレーム２８には平坦なカバープレート２９が固定されずに載置されている。フレーム２８からカバープレート２９を取り外すことによって、特にオートメーション技術を用いることによって、プロセスボックス１にコーティングされた基板２を簡単に装填することができるか、又はプロセスボックス１から処理された基板２を取り出すことができる。図３Ａには、カバープレート２９が取り外された状態の開かれたプロセスボックス１が示されており、これに対し図３Ｂには、カバープレート２９がフレーム２８に載置されている状態の閉じられたプロセスボックス１が示されている。
【００６３】
プロセスボックス１においては、底面プレート２７、フレーム２８及びカバープレート２９が相互に上下に積み重ねられるように配置されており、また一緒になって気密な又は真空化可能な中空部１１を取り囲んでいる。中空部１１は、フレーム２８と同様に周縁を成すように閉じられている条片状の離隔壁２０によって、（内側の）プロセス空間２１と、そのプロセス空間２１を包囲する（外側の）中間空間２２とに準気密に分けられている。中間空間２２はプロセス空間２１を取り囲んでいる。図１と同様に、条片状の離隔壁２０は、垂直方向において底面プレート２７からカバープレート２９の方向へと延びており、離隔壁２０とカバープレート２９との間には狭い間隙２３が残存している。この間隙２３によって、処理空間２１は流体が流れるように中間空間２２と接続されており、その結果、相互的なガス交換が可能であるが、しかしながら離隔壁２０は拡散バリア又は蒸気バリアとして機能する。これについては図１の説明を参照されたい。
【００６４】
図３Ｃから見て取れるように、弁１５が設けられているガス流路１６はフレーム２８を貫通して中間空間２２に開口しており、これにより、中空部１１を真空にし、不活性パージガス（例えばＮ2）でパージし、プロセスガスを充填することができる。ガス通流部１６を介して導入されるプロセスガスは例えば、反応性ガス、例えばＨ2Ｓ、Ｈ2Ｓｅ、Ｓ蒸気、Ｓｅ蒸気又はＨ2、並びに、不活性ガス、例えばＮ2、Ｈｅ又はＡｒを含有することができる。
【００６５】
更に図３Ｃから見て取れるように、フレーム２８には二つの冷却剤ポート１３，１３’が設けられており、それら二つの冷却剤ポート１３，１３’は、フレーム２８の広範囲に延びている、詳細には図示していない冷却剤管路系への冷却剤の流入部又は冷却剤管路系からの冷却剤の流出部として使用される。フレーム２８に導入される冷却剤によって、基板２の熱処理中に、また必要に応じて基板２の熱処理後においても、フレーム２８を温度調整（能動的に冷却）することができる。このために、二つの冷却剤ポート１３，１３’は、冷却剤を供給及び冷却するための冷却装置１４と流体接続されている。フレーム２８は有利には、熱伝導率が高い材料、例えば金属材料、特に特殊鋼から形成されている。
【００６６】
底面プレート２７及びカバープレート２９はそれぞれ、コーティングされた基板２の熱処理が、プロセスボックス１の上側又は下側から電磁熱放射として供給される熱エネルギによって実現されるように形成されている。これについては図１の説明を参照されたい。例えば、底面プレート２７及びカバープレート２９はこのためにガラスセラミックから形成されている。
【００６７】
蒸気バリア又は拡散バリアとして使用される離隔壁２０によって、熱処理中にプロセス空間２１において生じる揮発性の成分の中間空間２２への拡散を少なくとも十分に阻止することができ、それによって、温度調整された（能動的に冷却された）フレーム２８における揮発性の成分の凝縮が防止される。従って、プロセス空間２１におけるプロセス雰囲気を少なくともほぼ一定に維持することができる。
【００６８】
図４には、図３Ａから図３Ｃに示したプロセスボックス１の一つのヴァリエーションが示されている。再説は行わず、ここでは図３Ａから図３Ｃとの相異のみを説明する。同一の点については図３Ａから図３Ｃの説明を参照されたい。この図４に示した実施例によれば、フレーム２８が二つのフレームパーツ３０，３１から構成されており、それら二つのフレームパーツ３０，３１を相互に気密に接合できるという点において、プロセスボックス１が相異している。下側には第１のフレームパーツ３０が設けられており、この第１のフレームパーツ３０は第１の支持面３２を有しており、この第１の支持面３２に対してカバープレート２７が第２のクランプエレメント３４を用いたクランプによって固定されている。相応に、上側の第２のフレームパーツ３１が設けられており、この第２のフレームパーツ３１は第２の支持面３３を有しており、カバープレート２９は第２のクランプエレメント３５によってクランプされて、第２の支持面３３に対して固定されている。両向きの矢印によって示唆されているように、第２のフレームパーツ３１を第１のフレームパーツ３０から引き上げ、それによりプロセスボックス１に基板２を装填することができるか、又は、処理された基板２をプロセスボックス１から取り出すことができる。その一方で、二つのフレームパーツ３０，３１を気密に接合することもでき、その場合には、必要とされる気密性がシーリングエレメント３６によって保証されている。プロセスボックス１は、充填及び搬出を非常に簡単にオートメーション技術化可能である点で優れている。
【００６９】
次に図５Ａから図５Ｆを参照する。各図には、プロセスボックス１の離隔壁２０の種々のヴァリエーションが示されている。それらの図に示されている各離隔壁は温度制御型の離隔壁２０であって、その温度制御のために離隔壁２０は、各開口部又は各貫通部の総開口部面積２５を熱処理中の離隔壁２０の加熱によって、初期値（熱処理前の総開口部面積２５）の最大で５０％まで、有利には最大で３０％まで、更に有利には最大で１０％まで減少させる熱膨張率を有する材料から形成されている。このために、離隔壁２０は５×１０-6Ｋ-1よりも高い熱膨張率を有する材料から形成されている。その種の材料の例として、９×１０-6Ｋ-1の熱膨張率を有する所定のガラスセラミック、６．５×１０-6Ｋ-1から９×１０-6Ｋ-1までの範囲の熱膨張率を有する酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、１０×１０-6Ｋ-1から１３×１０-6Ｋ-1までの範囲の熱膨張率を有する酸化マグネシウム及び酸化ジルコンが挙げられる。また離隔壁２０の材料は耐熱性且つ耐食性でなければならない。
【００７０】
図５Ａ及び図５Ｂには、垂直に延びる条片として形成されている、プロセスボックス１の離隔壁２０が垂直断面図でそれぞれ示されている。それらの図から見て取れるように、離隔壁２０はカバー壁６又はカバープレート２９までは達しておらず、従ってプロセス空間２１と中間空間２２の流体接続のための開口部としての間隙２３が残存している。図５Ａには、側壁７又はフレーム２８がＴ＝１５０℃の温度に温度調整されており、その一方で離隔壁２０はＴ＝５０℃の温度を有している状況が示されている。離隔壁２０の材料の温度は比較的低いので、間隙２３は大きく開かれている。間隙２３の垂直方向の寸法又は平均間隙高さ（内のりの幅）は、離隔壁２０の高さが約１０ｍｍの場合には、５０μｍから１００μｍの範囲である。加熱時に離隔壁２０の材料は比較的大きく膨張し、その際に、平均間隙高さは減少する（図５Ｂを参照されたい）。例えば、離隔壁をＴ＝４５０℃の温度に加熱すると（４００℃の温度差）、離隔壁２０の垂直方向の寸法の約４０μｍの変化が生じ、その結果、間隙２３の平均間隙高さは１０μｍから５０μｍの範囲の値まで、即ち初期値の最大で５０％まで減少する。
【００７１】
図５Ｃ及び図５Ｄには、離隔壁２０の一つのヴァリエーションが平面図で示されている。再説は行わず、ここでは図５Ａ及び図５Ｂとの相異のみを説明する。同一の点については図５Ａ及び図５Ｂの説明を参照されたい。図５Ｃ及び図５Ｄから見て取れるように、条片状の離隔壁２０は底面壁５又は底面プレート２７からカバー壁６又はカバープレート２９まで延在しており、離隔壁２０の貫通部として、垂直に延びる一つ又は複数の間隙２３が形成されている。水平方向に規定されている間隙幅は５０μｍから１００μｍまでの範囲にある（図５Ｃを参照されたい）。１０ｍｍの高さとの比較において、二つの間隙２３間の離隔壁領域の寸法が大きいことによって、離隔壁２０を例えばＴ＝４５０℃の温度に加熱した際には、例えば数１００μｍの値にもなる比較的大きいストロークを達成することができる。特にその場合には、間隙２３の総開口部面積を、例えば初期値の最大で５０％まで減少させることができる。
【００７２】
図５Ｅ及び図５Ｆには、離隔壁２０の別のヴァリエーションが平面図で示されている。再説は行わず、ここでもまた図５Ａ及び図５Ｂとの相異のみを説明する。同一の点については図５Ａ及び図５Ｂの説明を参照されたい。図５Ｅ及び図５Ｆから見て取れるように、ここでは、間隙２３が一つだけ設けられる代わりに、複数の円孔３７が設けられており、各円孔３７は離隔壁２０の貫通部として形成されている。離隔壁２０の温度が例えばＴ＝１５０℃である状況（図５Ｅを参照されたい）から出発して、離隔壁２０が例えばＴ＝４５０℃の温度に加熱されることによって、円孔３７の開口部直径が低減される（図５Ｆを参照されたい）。特に、円孔３７の総開口部面積を、例えば初期値の最大で５０％まで減少させることができる。
【００７３】
本発明によるプロセスボックス１は、プロセスステーションを真空対応チャンバとして形成する必要がないシステムにおける基板２の処理を実現するので、設備投資費用が大幅に削減されている。更に、高い温度及び腐食性のガスによるシステムコンポーネントの著しい摩耗も回避することができる。プロセスボックス１においては、ＲＴＰ熱処理の間の、前駆体材料の吸収体への変換を制御することができる。プロセスボックス１は、高性能又は高品質が要求される、薄膜ソーラーモジュールのためのコーティングされた基板２の製造を支援する。
【符号の説明】
【００７４】
１  プロセスボックス
２  基板
３  ケーシング
４  ケーシング壁
５  底面壁
６  カバー壁
７  側壁
８  ケーシング開口部
９  閉鎖部
１０  装置
１１  中空部
１２  放射加熱器
１３，１３’  冷却剤ポート
１４  冷却装置
１５  弁
１６  ガス流路
１７  ガスポート
１８  ポンプ装置
１９  ガス供給装置
２０  離隔壁
２１  プロセス空間
２２  中間空間
２３  間隙
２４  スリット
２５  開口部面積
２６  内面
２７  底面プレート
２８  フレーム
２９  カバープレート
３０  第１のフレームパーツ
３１  第２のフレームパーツ
３２  第１の支持面
３３  第２の支持面
３４  第１のクランプエレメント
３５  第２のクランプエレメント
３６  シーリングエレメント
３７  円孔
【図１】
0006257616.tif 000002
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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