(57)【要約】  ガラスシート上に半導体材料をコーティングするためのシステム（２０）および方法が、真空チャンバ（２４）を含むハウジング（２２）を有するシステム（２０）を通って、ガラスシートの上端で垂直方向に懸架されたガラスシートを搬送することによって実行される。シャトル（４２）上で搬送されるガラスシートは、入口ロードロックステーション（２６）を通って、ハウジング真空チャンバ（２４）に入り、ハウジング（２２）にある加熱ステーション（３０）および少なくとも１つの堆積ステーション（３２、３４）を通って、冷却ステーション３６へ向かった後、出口ロードロックステーション（２８）を通ってシステムから出る。結果的に得られる半導体コーティングされたガラスシート（Ｇ）は、コーティング処理中に形成されたトングマーク（４４’）を有する。【選択図】  図１
2010518604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスシート上に半導体材料をコーティングするためのシステムであって、
真空チャンバを画成する細長いハウジングと、
前記真空チャンバ内へ入るための入口ロードロックステーションおよび前記真空チャンバから出るための出口ロードロックステーションと、
垂直のガラスシートの上端を支持し搬送するコンベヤと
を備え、
前記ハウジングが、ガラスシートを加熱するための加熱ステーションおよび堆積用の半導体材料を供給するための少なくとも１つの堆積ステーションを含み、
前記コンベヤが、まず前記入口ロードロックステーション内を通って前記真空チャンバ内に入った後、垂直の前記ガラスシートを加熱するための前記加熱ステーションを通り、その後、垂直の前記ガラスシート上に半導体材料を堆積するための前記堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされた垂直の前記ガラスシートを送り出すための前記出口ロードロックステーションを通って前記真空チャンバから出て、当該システムを通して垂直の前記ガラスシートを搬送する、ガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項２】
前記コンベヤが、垂直の前記ガラスシートの上端を支持するためのシャトルを含み、
前記コンベヤが、まず、前記入口ロードロックステーション内を通って前記真空チャンバ内に入った後、前記ガラスシートを加熱するための前記加熱ステーションを通り、その後、前記ガラスシート上に半導体材料を堆積するための前記堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされた前記ガラスシートを送り出すための前記出口ロードロックステーションを通って前記真空チャンバから出て、当該システムを通して前記シャトルおよび前記シャトルから懸架された垂直の前記ガラスシートを搬送するための当該システムに沿って設置された駆動機構を有する駆動装置をさらに含む、請求項１に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項３】
各シャトルの形状が、搬送中に垂直の前記ガラスシートの上端を支持するトングを支持する垂下支持部分を含む細長い形状であり、コンベヤ駆動装置の駆動機構の各々が、細長い形状を有し、当該システム内へ、当該システムを通って、および当該システムから垂直の前記ガラスシートを搬送するために、前記シャトルを回転駆動するように前記シャトルの細長い形状に沿って間隔を置いて設けられた回転駆動部材を含む、請求項２に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項４】
前記回転駆動部材が磁気性のものであり、前記ガラスシートの搬送用に前記シャトルを回転駆動する、請求項３に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項５】
前記シャトルが、前記磁気回転駆動部材が上方から前記シャトルを支持および回転駆動する上側支持および駆動表面を有する、請求項４に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項６】
前記シャトルが、向かい合う側面を有し、前記駆動機構が、前記シャトルの前記向かい合う側面の下方の向かい合う側面で、前記駆動機構の長さに沿って間隔を置いて設けられたフェイルセーフローラを有する、請求項５に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項７】
前記加熱ステーションが、前記ガラスシート上に半導体材料を堆積する前に、前記ガラスシートを放射加熱するように、前記搬送された垂直のガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた放射ヒータを含む、請求項１に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項８】
前記放射ヒータが、放射加熱スラブを含み、前記放射加熱スラブが、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、前記加熱スラブ間に、加熱するために垂直の前記ガラスシートが搬送される、請求項７に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項９】
前記コーティングされたガラスシートを放射冷却する放射熱吸収体をさらに含む、請求項１に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１０】
前記放射熱吸収体が、放射冷却スラブを備え、前記放射冷却スラブが、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、前記放射冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に垂直の前記ガラスシートが位置付けられる、請求項９に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１１】
前記放射熱吸収体が、前記出口ロードロックステーションから上流の真空チャンバに設置される、請求項１０に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１２】
垂直のガラスシートの上端を支持するとともに、前記第１のコンベヤによって搬送された垂直の前記ガラスシートとともに、当該システムを通って前記垂直ガラスシートを搬送するために、前記第１のコンベヤに沿って設置された第２のコンベヤを備え、
前記第２のコンベヤは、垂直の前記ガラスシートが、まず、前記入口ロードロックステーション内を通って前記真空チャンバ内に入った後、前記ガラスシートを加熱するための前記加熱ステーションを通り、その後、前記ガラスシート上に半導体材料を堆積するための前記堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされた前記ガラスシートを送り出すための前記出口ロードロックステーションを通って前記真空チャンバから搬送されるようになっている、請求項１に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１３】
前記細長いハウジングが、前記真空チャンバを画成するために互いに対して接続された端部を有するモジュールを含み、
前記モジュールの各々が、部分的に円形の下側ハウジング部分と、前記下側ハウジング部分から上向きに延出し、上側アクセス開口を有する上側アクセス部分と、隣接するモジュールとの接続用に各モジュールの端部で前記下側ハウジング部分および前記上側アクセス部分の周りで延出する端部シールと、前記アクセス開口を選択的に閉じたり、メンテナンスまたは修理のために前記モジュール内へアクセスするための開口を与えたりする取り外し可能なカバーとを含む、請求項１に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１４】
前記コンベヤを支持し、前記ハウジングの前記モジュールの前記上側アクセス部分によって支持されるフレームワークをさらに含む、請求項１３に記載のガラスシート半導体コーティングシステム。
【請求項１５】
前記細長いハウジングが、真空チャンバを画成するために互いに対して接続された端部を有するモジュールを含み、
前記モジュールの各々が、部分的に円形の下側ハウジング部分と、前記下側ハウジング部分から上向きに延出し、上側アクセス開口を有する上側アクセス部分と、隣接するモジュールとの接続用に前記モジュールの端部で前記下側ハウジング部分および前記上側アクセス部分の周りで延出する端部シールと、前記アクセス開口を選択的に閉じたり、メンテナンスまたは修理のために前記モジュール内へアクセスするための開口を与えたりする取り外し可能なカバーとを含み、
前記ハウジングが、堆積用の半導体材料を供給するための２つの堆積ステーションを含み、
前記コンベヤが、前記垂直ガラスシートの上端を支持するためのシャトルと、前記ハウジングモジュールの前記アクセス部分によって支持されたフレームワークと、前記システムを通して前記シャトルおよび前記シャトルから懸架された前記垂直ガラスシートを搬送するための前記システムに沿って前記フレームワークによって支持された駆動機構を有する駆動装置とを含み、
前記シャトルの各々が、上側表面と、向かい合う側面と、搬送中に前記垂直ガラスシートの上端を支持するトングを支持するための垂下支持部分とを含む細長い形状を有し、前記コンベヤ駆動装置の前記駆動機構の各々が、細長い形状を有し、前記システム内、システムを通って、およびシステムから前記垂直ガラスシートを搬送するために、前記シャトルの前記上側表面で前記シャトルを支持および回転駆動するために、前記シャトルの細長い形状に沿って間隔を置いて設けられた磁気回転駆動部材を含み、前記駆動機構が、前記シャトルの前記向かい合う側面の下方にある向かい合う側面で、前記駆動機構の長さに沿って間隔を置いて設けられたフェイルセーフローラを有し、
放射熱吸収体が、放射冷却スラブを含み、前記放射冷却スラブが、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、前記放射冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に前記垂直ガラスシートが位置付けられる、請求項１に記載のガラスシート上に半導体材料をコーティングするためのシステム。
【請求項１６】
ガラスシート上に半導体材料をコーティングするための方法であって、
前記ガラスシートの上端で前記ガラスシートを垂直配向に支持し、入口ロードロックステーションを通って真空チャンバ内に前記垂直ガラスシートを搬送するステップと、
前記真空チャンバにおいて、垂直方向に搬送された前記ガラスシートを加熱するステップと、
次に、加熱され垂直方向に搬送された前記ガラスシート上に半導体材料を堆積するステップと、
その後、送り出すために前記真空チャンバから出口ロードロックステーションを通って半導体コーティングされた前記ガラスシートを搬送するステップと、
を備える方法。
【請求項１７】
前記垂直ガラスシートが、システムに沿って設置された駆動機構の磁気回転駆動部材によって、前記システムを通って搬送されるシャトルによって支持される、請求項１６に記載のガラスシート半導体コーティング方法。
【請求項１８】
前記ガラスシートが、搬送された前記垂直ガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた垂直放射加熱スラブを含む放射ヒータによって加熱される、請求項１６に記載のガラスシート半導体コーティング方法。
【請求項１９】
コーティングされた前記ガラスシートが、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出する冷却スラブを含む放射熱吸収体によって冷却され、前記冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に前記垂直ガラスシートが位置付けられる、請求項１６に記載のガラスシート半導体コーティング方法。
【請求項２０】
前記垂直ガラスシートが、システムに沿って設置された駆動機構の磁気回転駆動部材によって、前記システムを通って搬送されたシャトルによって支持され、搬送された前記垂直ガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた垂直放射加熱スラブを含む放射ヒータによって加熱され、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出する冷却スラブを含む放射熱吸収体によって冷却され、前記冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に前記垂直ガラスシートが位置付けられる、請求項１６に記載のガラスシート半導体コーティング方法。
【請求項２１】
ガラスシートが加熱され、かつ、前記ガラスシートを変形して前記ガラスシートの冷却後に残るトングマークを残すトングによって、前記ガラスシートの上端で懸架により前記ガラスシートが垂直方向に搬送されている間、気相堆積法によって前記ガラスシート上に堆積された半導体材料の少なくとも１つの層を有するガラスシートを備える、半導体コーティングされたガラスシート。
【請求項２２】
前記ガラスシートの一表面上の酸化スズ層と、前記酸化スズ層上にわたってコーティングされた第１の半導体層と、前記第１の半導体層上にわたってコーティングされた第２の半導体層とを含む、請求項２１に記載の半導体コーティングされたガラスシート。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００７年２月１日に出願された、Ｆａｍｅｓ  Ｅ．Ｈｅｉｄｅｒによる「ＣＯＡＴＩＮＧ  ＭＡＣＨＩＮＥ  ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＴＯ  ＣＯＡＴ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＩＮ  ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣ  ＤＥＶＩＣＥＳ」という発明の名称の米国仮特許出願第６０／８９８，８４９号の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、半導体材料でガラスシートをコーティングするためのシステムおよび方法に関し、さらに、その結果得られる半導体コーティングされたガラスシートに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスシート基板上に半導体材料をコーティングした光起電性パネルなどの半導体デバイスがこれまで構築されてきた。Ｍａｄａｎ等の米国特許第５，０１６，５６２号、Ｆｏｏｔｅ等の同第５，２４８，３４９号、Ｆｏｏｔｅ等の同第５，３７２，６４６号、Ｆｏｏｔｅ等の同第５，４７０，３９７号、Ｆｏｏｔｅ等の５，５３６，３３３号を参照されたい。これらすべての特許において、このようなコーティング中にガラスシートを搬送するための水平ローラが開示されている。
【０００４】
本発明に関連して行われた調査の過程で留意した他の先行技術の参考文献には、Ｃａｍｐｂｅｌｌ等の米国特許第４，５４５，３２７号、Ｈａｎａｋの同第４，５９３，６４４号、Ｎａｋａｍｕｒａ等の５，２８８，３２９号、Ｃｈｕ等の同６，０１３，１３４号、およびＴａｋａｈａｓｈｉの同第６，８２７，７８８号、ならびに米国特許出願公開第２００７／０１３７５７４号がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガラスシート上に半導体材料をコーティングするための改良されたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実行する際、本発明によるガラスシート上に半導体材料をコーティングするためのシステムが、真空チャンバを画成する細長いハウジングを含む。このシステムの入口ロードロックステーションにより、真空チャンバ内への入口が得られ、このシステムの出口ロードロックステーションにより、真空チャンバからの出口が得られる。ハウジングは、ガラスシートを加熱するための加熱ステーションと、堆積用の半導体材料を供給するための少なくとも１つの堆積ステーションとを含む。システムのコンベヤが、垂直ガラスシートの上端を支持し、システムを通って垂直ガラスシートを搬送する。垂直ガラスシートは、まず、入口ロードロックステーション内を通って真空チャンバ内に入った後、ガラスシートを加熱するための加熱ステーションを通り、その後、ガラスシート上に半導体材料を堆積するための堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされたガラスシートを送り出すための出口ロードロックステーションを通って真空チャンバから搬送される。
【０００７】
システムのコンベヤは、垂直ガラスシートの上端を支持するためのシャトルを含むように開示され、コンベヤはまた、システムを通ってシャトルおよびシャトルから懸架された垂直ガラスシートを搬送するためのシステムに沿って設置された駆動機構を有する駆動装置を含む。シャトルおよび垂直ガラスシートは、まず、入口ロードロックステーション内を通って真空チャンバ内に入った後、ガラスシートを加熱するための加熱ステーションを通り、その後、ガラスシート上に半導体材料を堆積するための堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされたガラスシートを送り出すための出口ロードロックステーションを通って真空チャンバから搬送される。
【０００８】
開示されているように、各シャトルの形状は、搬送中に垂直ガラスシートの上端を支持するトングを支持するための垂下支持部分を含む細長い形状であり、コンベヤ駆動装置の駆動機構の各々は、細長い形状を有し、システム内へ、システムを通って、およびシステムから垂直ガラスシートを搬送するために、シャトルを回転駆動するようにシャトルの細長い形状に沿って間隔を置いて設けられた回転駆動部材を含む。開示されているような回転駆動部材は磁気性のものであり、ガラスシートの搬送用にシャトルを回転駆動し、シャトルは、磁気回転駆動部材が上方からシャトルを支持し回転駆動する上側支持および駆動表面を有する。上述したようなシャトルはまた、向かい合う側面を有し、駆動機構は、シャトルの向かい合う側面の下方にある向かい合う側面で、駆動機構の長さに沿って間隔を置いて設けられたフェイルセーフローラを有する。
【０００９】
開示されているような加熱ステーションは、ガラスシート上に半導体材料を堆積する前に、ガラスシートを放射加熱するように、搬送された垂直ガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた放射ヒータを含む。さらに詳しく言えば、放射ヒータは、放射加熱スラブを含み、放射加熱スラブは、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、加熱スラブ間に、加熱するために垂直ガラスシートが搬送される。
【００１０】
このシステムはまた、コーティングされたガラスシートを放射冷却する放射熱吸収体を含むように開示されている。これらの放射熱吸収体は、放射冷却スラブとして開示され、放射冷却スラブは、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、放射冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に垂直ガラスシートが位置付けられる。さらに、放射熱吸収体は、出口ロードロックステーションから上流にある真空チャンバに設置されるように開示されている。
【００１１】
開示されたシステムはまた、垂直ガラスシートの上端を支持し、第１のコンベヤによって搬送された垂直ガラスシートとともに、システムを通ってこれらの垂直ガラスシートを搬送するために、第１のコンベヤに沿って設置された第２のコンベヤを含み、これらの垂直ガラスシートは、まず、入口ロードロックステーション内を通って真空チャンバ内に入った後、ガラスシートを加熱するための加熱ステーションを通り、その後、ガラスシート上に半導体材料を堆積するための堆積ステーションを通り、最後に、コーティングされたガラスシートを送り出すための出口ロードロックステーションを通って真空チャンバから搬送される。
【００１２】
開示されているようなシステムの細長いハウジングは、真空チャンバを画成するために、互いに対して接続された端部を有するモジュールを含む。各モジュールは、部分的に円形の下側ハウジング部分と、下側ハウジング部分から上向きに延出し、上側アクセス開口を有する上側アクセス部分と、隣接するモジュールとの接続用に各モジュールの端部で下側ハウジング部分および上側アクセス部分の周りで延出する端部シールと、アクセス開口を選択的に閉じたり、メンテナンスまたは修理のためにモジュール内へアクセスするための開口を与えたりする取り外し可能なカバーとを含む。フレームワークは、コンベヤを支持し、ハウジングモジュールの上側アクセス部分によって支持される。
【００１３】
本発明の別の目的は、ガラスシート上に半導体材料をコーティングするための改良された方法を提供することである。
【００１４】
上述の目的を実行する際、本発明によるガラスシート上に半導体材料をコーティングするための方法は、ガラスシートの上端でガラスシートを垂直配向に支持し、入口ロードロックを通って真空チャンバ内に垂直ガラスシートを搬送することによって実行される。垂直方向に搬送されるガラスシートは、真空チャンバにおいて加熱された後、加熱され垂直方向に搬送されたガラスシート上に、半導体材料が堆積される。その後、半導体でコーティングされたガラスシートは、送り出すための出口ロードロックを通って真空チャンバから搬送される。
【００１５】
垂直ガラスシートは、システムに沿って設置された駆動機構の磁気回転駆動部材によってシステムを通って搬送されるシャトルによって支持されるように開示されている。
【００１６】
さらに、ガラスシートは、搬送された垂直ガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた垂直放射加熱スラブを含む放射ヒータによって加熱されるように開示され、コーティングされたガラスシートは、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出する冷却スラブを含む放射熱吸収体によって冷却され、冷却スラブ間に、冷却するために搬送中に垂直ガラスシートが位置付けられるように開示されている。
【００１７】
本発明の別の目的は、改良された半導体コーティングされたガラスシートを提供することである。
【００１８】
上述の目的を実行する際、本発明による半導体コーティングガラスシートは、ガラスシートが加熱され、かつ、ガラスシートを変形してガラスシートの冷却後に残るトングマークを残すトングによって、ガラスシートの上端で懸架によりガラスシートが垂直方向に搬送されている間、気相堆積法によってガラスシート上に堆積された半導体材料の少なくとも１つの層を有するガラスシートを含む。
【００１９】
開示されているように、ガラスシートは、ガラスシートの一表面上に酸化スズ層と、酸化スズ層上にわたってコーティングされた第１の半導体層と、第１の半導体層上にわたってコーティングされた第２の半導体層とを含む。
【００２０】
本発明の目的、特徴、および利点は、添付の図面とともに好ましい実施形態の詳細な記載から容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガラスシート上に半導体材料をコーティングするための、本発明により構築され、本発明の方法を実行するシステムの斜視図である。
【図２】ガラスシートの上端から垂直方向にガラスシートを懸架し、システムを通してガラスシートを搬送するために利用される駆動機構およびシャトルを示す斜視図である。
【図３】磁気回転駆動部材がシャトルおよびシャトルから懸架された垂直ガラスシートを支持および回転駆動する方法を示す部分図である。
【図４】モジュール構造を示し、半導体を堆積するためにシステムのハウジング真空チャンバを通って垂直方向にガラスシートを搬送する一対の並列コンベヤを提供するシステムの平面略図である。
【図５】説明上、半導体材料の厚みを誇張して示した、半導体材料がコーティングされたガラスシートの断面図である。
【図６】半導体の堆積に備えて、垂直方向に搬送されたガラスシートを放射加熱するための炉の加熱ステーションに放射ヒータを示す平面略図である。
【図７】半導体材料が堆積される堆積ステーション内での搬送中の垂直ガラスシートを示す略平面図である。
【図８】放射熱吸収体がガラスシートを冷却する冷却ステーションを通って搬送されているときの半導体コーティングされたガラスシートを示す略図平面図である。
【図９】細長いガラスシートが、長手軸の水平面で搬送される１つの方法を示す立面図である。
【図１０】細長いガラスシートが、長手軸の垂直面で搬送される別の方法を示す図９に類似した図である。
【図１０ａ】図９または図１０に示すような搬送方法にかかわらず、結果的に得られるガラスシート側面図であり、ガラスシートの両面上にトングマーク４４’を含む結果的に得られる上端４０を示す。
【図１０ｂ】図９または図１０に示すような搬送方法にかかわらず、結果的に得られるガラスシート端面図であり、ガラスシートの両面上にトングマーク４４’を含む結果的に得られる上端４０を示す。
【図１１】真空チャンバを画成するハウジングを設けるために、他のモジュールと協働するシステムの１つのハウジングモジュールを示す斜視図である。
【図１２】図６および図８にそれぞれ示した加熱ステーションまたは冷却ステーションのいずれかにあるハウジングモジュールの構造を示す図である。
【図１３】ガラスシートがハウジングの真空チャンバに入る際に通るロードロックステーションを示す側面立面図であり、同図に表す出口ロードロックステーションを通って、コーティングされたガラスシートが、送り出すためのハウジングの真空チャンバを出る。
【図１４】ロードロックステーション構造をさらに示すために、図１３の線１４−１４の方向に沿って切った端面図である。
【図１５】図１４の線１５−１５の方向に沿って切ったロードロックステーションの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照すると、ガラスシート上に半導体材料をコーティングするためのシステム２０が、一般に、参照番号２０で示されており、本発明による半導体材料でガラスシートをコーティングするための方法を実行し、本発明による半導体コーティングされたガラスシートを提供するように動作される。このシステムおよび方法、ならびに半導体コーティングされたガラスシートは、本発明のすべての態様を理解しやすいようにまとめて記載される。
【００２３】
図１をさらに参照すると、システム２０は、参照番号２２で総称的に示し、半導体コーティングが行われる真空チャンバ２４を有する細長いハウジングを含む。システムの入口ロードロックステーション２６が、真空チャンバ２４内へのガラスシートの入口を与え、出口ロードロックステーション２８が、コーティング後の真空チャンバ２４からのコーティングされたガラスシートの出口を与える。ハウジングは、ガラスシートを加熱するための加熱ステーション３０と、気相堆積用に半導体材料を供給するための一対の堆積ステーション３２および３４と、冷却ステーション３６とを含み、これらはすべて、以下にさらに詳細に記載する。
【００２４】
図４に示すようなシステム２０は、細長いハウジング２２を通って並列に互いに並んで延出する一対のコンベヤ３８を含む。各コンベヤ３８は、図２に示すように、垂直ガラスシートＧの上端４０を支持し、システムを通ってこれらの垂直ガラスシートを懸架して搬送する。垂直ガラスシートは、まず、入口ロードロックステーション２６内を通ってハウジング真空チャンバ２４内に入った後、ガラスシートを加熱するための加熱ステーション３０を通り、その後、ガラスシート上に半導体材料を堆積するための２つの堆積ステーション３２および３４を通って、冷却ステーション３６に向かい、最後に、コーティングされたガラスシートを送り出すための出口ロードロックステーション２８を通って真空チャンバ２４を通って真空チャンバ２４から搬送される。
【００２５】
図２および図４に示すように、各コンベヤ３８は、詳細には、図２に示すトング４４によって、垂直ガラスシートの上端４０を支持するためのシャトル４２を含む。トング４４は、Ｆｕｒｅｒの米国特許第３，３９１，９５８号に開示されたタイプのものであってもよく、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。図４に示す各コンベヤ３８はまた、参照番号４６で総称的に示され、システムを通ってシャトルおよびシャトルから懸架された垂直ガラスシートを搬送するシステムに沿って設置された駆動機構４８を有する駆動装置を含む。このように、駆動装置４６は、駆動機構４８を介して、まず、入口ロードロックステーション２６内にシャトルを搬送し、そこから、搬送するために細長いハウジング２２の真空チャンバ２４内に入り、加熱ステーション３０、堆積ステーション３２および３４、冷却ステーション３６を通って、最後に、システムから出て、コーティングされたガラスシートを搬送するために出口ロードロックステーション２８に向かう。別のサイクルのために、出口ロードロックステーション２８から出て入口ロードロックステーション２６へ戻った後、シャトル４２を搬送するために、任意のタイプの適切な戻りコンベヤ５０が利用され得る。
【００２６】
図２および図４に示すように、各シャトル４２は、細長い形状を有し、懸架された支持体が、一般に、搬送されているガラスシートＧの上端４０の上流および下流端部５６および５８に隣接するように、特定の長さのガラスシートが搬送されるのに適切な位置でトング４４を受けて支持するように、孔５４が垂下支持部分に沿って間隔を置いて設けられた垂下支持部分５２（図２）を有する。コンベヤ駆動装置４６の駆動機構４８の各々は、細長い形状を有し、システム内へ、システムを通って、およびシステムから垂直ガラスシートを搬送するために、シャトル４２を回転駆動するようにシャトルの細長い形状に沿って間隔を置いて設けられた回転駆動部材６０を含む。さらに詳しく言えば、回転駆動部材６０は、ベアリング６４によって細長いプレート６２上に支持され、搬送するためにシャトル４２を回転駆動するように磁気性のものである。シャトル４２は、図３に示すようにプレート６２の孔６８を通って下向きに突出し、上側シャトル表面６０を支持し駆動接触する磁気回転駆動部材６０によって支持された上側支持および駆動表面６６を有する。
【００２７】
前述したように、コンベヤ駆動装置４６のコンベヤ駆動機構４８は、システムの長さに沿って間隔を置いて設けられ、略図的に示すように、各々が、真空チャンバ２４からハウジング２２の外向きに間隔を置いて設けられた図２に示すような関連する電気駆動モータ７０を有する。各駆動モータ７０のシャフト出力は、隣接する回転駆動部材６０の駆動シャフト７２の一端まで密閉封止されたベアリングを通って延出し、シャフトの他端は、隣接する磁気回転駆動部材６０のシャフト７２の一端上で別のスプロケット７４を駆動する連続ループ駆動ベルトまたはチェーン７６を駆動するための駆動スプロケット７４に接続され、スプロケットと、駆動機構４８の側部に交互にある連続駆動部材とを関連付けることで、互いに協働して磁気回転駆動部材６０のすべてを回転駆動する。
【００２８】
図５に示すように、半導体材料の堆積は、電気接触を与える酸化スズ７８のコーティングを最初に有するガラスシートＧの一表面上に実行される。図４に示す加熱ステーション３０における加熱後、第１の堆積ステーション３２は、Ｎ型半導体であり、約０．１５ミクロンオーダーの厚みを有する硫化カドミウム層８０を与える。ガラスシートの搬送が第２の堆積ステーション３４に進むにつれ、テルル化カドミウム層８２が、I型半導体を与えるために、約３ミクロンオーダーの厚みをもたせて、硫化カドミウム層８０上にわたって堆積される。このような堆積後、システムから出た後、酸化スズ層７８、硫化カドミウム層８０、およびテルル化カドミウム層８２は、複数のセル内に分離されることができ、太陽光から電気を発生するためのマルチセル光起電性パネルとして機能するように、テルル化カドミウム層８０上にわたって別のコンタクトが設けられ得る。
【００２９】
図４に略図的に示すシステムハウジング２２は、ハウジング２２を与えるように互いに接続された反対端部８５を有する多数のハウジングモジュール８４を含むモジュール構造を有し、ハウジング２２は、加熱ステーション３０と、堆積ステーション３２および３４と、冷却ステーション３６とを含む。コンベヤ駆動装置４６は、加熱、堆積、および冷却するために、システムハウジングの真空チャンバを通して、シャトル４２およびシャトル４２から懸架されたガラスシートを搬送するために、各ハウジングモジュール８４の長さに沿って上流端と下流端の間に延出する前述した駆動機構４８の１つを有する。入口および出口ロードロックステーション２６および２８の各々はまた、関連するハウジングモジュール８６を含み、このモジュールを通って、コンベヤ３８は、ハウジング２２によって画成された真空チャンバ２４に対してガラスシートを搬入および搬出するように延出する。これらのロードロックハウジング８６の各々は、入口および出口ドア構造８８および９０を有し、この構造については、以下にさらに詳細に記載する。
【００３０】
図４に示すように、右側から左側へガラスシートを搬送させる処理が始まると、入口ロードロックステーション２６の入口ドア構造８８が開いて、シャトル４２およびシャトル４２から垂直方向に懸架されたガラスシートを関連するハウジング８６内に搬送することができ、その後入口ドア構造は閉じ、入口ロードロックステーションは、約２０トルの真空を与えるように真空ポンプによって排気される。要求された真空状態に達すると、出口ドア構造９８が開き、駆動機構間をつなぐシャトルが加熱ステーション３０の初期駆動機構４８に搬送されることができ、加熱ステーション３０、堆積ステーション３２および３４、および冷却ステーション３６を通って、入口ロードロックステーションから各ハウジングモジュール内に入り次へと移動する。最初にハウジング２２の真空チャンバ内へ入った後、入口ロードロックステーション２６の出口ドア構造９０が閉じ、その後、入口ロードロックステーション２６のハウジングモジュール８６は周囲圧力に戻され、入口ドア構造８８が開いて、次のシャトル４２およびシャトル４２から懸架されたガラスシートを次のサイクルの処理を開始するために入口ロードロックステーションに搬送する。
【００３１】
各シャトル４２がシステム２０のハウジング２２の真空チャンバ内で処理された後、シャトルは、ハウジングモジュール８６が約２０トルの真空に排気されるため、図４に示す入口および出口ドア構造８８および９０が閉じられた出口ロードロックステーション２８に近付く。次に、出口ロードロックステーション２８の入口ドア構造８８が開き、シャトルおよび懸架されたガラスシートを出口ロードロックステーション２８に搬送することができ、その後、入口ドア構造８８が閉じられて、ハウジングが周囲圧力にされ、続いて、出口ドア構造９０が開かれて、送出するためにシステムからシャトルおよび懸架されたガラスシートが搬送されることができる。
【００３２】
開示されているような冷却ステーション３６は、入口および出口ロードロックステーション２６および２８の両方を動作させやすく、共通した構造をなすように、出口ロードロックステーション２８から上流に設置されることに留意されたい。しかしながら、図示した上流位置が好ましくても、出口ロードロックステーション２８内に冷却ステーションを設置することも可能である。このような冷却は、酸素へ暴露して、その結果、半導体材料と酸素が反応する前に、約４００℃未満まで半導体材料の温度を低下させる際に重要である。
【００３３】
再度図２を参照すると、各シャトルが、向かい合う側面９２を有し、駆動機構プレート６２が、シャトルの向かい合う側面９２の下方に位置付けられたフェイルセーフローラ９４を支持する傾斜側面９３を有することに留意されたい。磁気回転駆動部材６０は、フェイルセーフローラ９４のわずかに上方の位置でシャトル４２を支持するが、これらのフェイルセーフローラ９４により、シャトル４２は、重力やその他の影響下でも落下することがない。
【００３４】
図６に示すように、加熱ステーションの各ハウジングモジュール８４は、垂直方向に搬送されたガラスシートの両側に間隔を置いて設けられた放射ヒータ９６を含み、これらの放射ヒータ９６は、垂直方向に搬送されたガラスシートが間を移動するように、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に配向された放射加熱スラブ９８によって実現される。放射ヒータの間隔を調節して、向かい合う両表面からガラスシートの均一性を与えるために、任意のタイプの適切な位置調節器１００が利用されてもよい。
【００３５】
図４に示す堆積ステーション３２および３４の各々は、図７に示すもののような構造を有し、ハウジングモジュール８４は、堆積モジュール１０２と、垂直方向に延出する放射ヒータ１０４とを収容し、それらの間にガラスシートＧが搬送されて、関連する半導体材料をガラスシートに堆積する。加熱ステーションの放射ヒータのような放射ヒータ１０４は、垂直方向に延出する加熱スラブ１０６を含み、加熱スラブ１０６の位置は、堆積中にガラス温度を均一にするために、調節器１０８によって必要に応じて変更され得る。また、半導体材料として堆積される高温ガスを供給することに加えて、堆積モジュール１０２に放射ヒータを組み込むことも可能である。
【００３６】
出口ロードロックステーション２８から上流に設置されるか、または出口ロードロックステーション内に設置される冷却ステーション３６は、図８に示すように、放射冷却スラブ１１２として構築された放射熱吸収体１１０を含み、放射冷却スラブ１１２は、互いに対して間隔を置いて平行になるように垂直方向に延出し、冷却スラブ間に、冷却するために半導体コーティングされた垂直ガラスシートが位置付けられる。放射冷却スラブ１１２は、向かい合う一般に連続した平坦な表面１１３を有し、この表面１１３で、半導体コーティングされた高温ガラスシートから放射熱が吸収される。調節器１１４が、均一な冷却を与えるように、放射冷却スラブ１１２とガラスシートＧとの間の位置付けを制御する。
【００３７】
半導体コーティングされた高温ガラスシートはまた、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＯＬＩＮＧ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＣＯＡＴＥＤ  ＨＯＴ  ＧＬＡＳＳ  ＳＨＥＥＴＳ」という発明の名称のＪａｍｅｓ  Ｅ．Ｈｅｉｄｅｒ等により本願と同日に出願された関連する米国特許出願第号（代理人整理番号第ＷＫＳＧ０１０２ＰＵＳ）によって開示されているように、冷却中に水平方向に搬送されることも可能であり、その内容全体は、参照により本明細書に援用されたものとする。
【００３８】
加熱ステーションに放射加熱スラブ９８、堆積モジュール１０２の任意の放射ヒータ、および各堆積ステーションの放射加熱スラブ１０６、および冷却ステーションの放射冷却スラブ１１２を設けるために、異なる材料が利用されてもよい。例えば、グラファイトは、比較的安価に利用可能な材料であり、全体にわたって均一性および温度を与えるのに良好な熱伝導性を有すが、グラファイトは真空時でも扁平状であり、酸素に感応しやすい。アルファ状態の炭化珪素は、非多孔性、耐衝撃性、および酸素不透過性であるため利用されてもよいが、比較的高価である。加熱ステーションおよび堆積ステーションの放射ヒータ内にヒータ要素を埋め込んだり、スラブが熱拡散体として作用するように、Ｎｉｃｈｒｏｍｅ加熱要素を備えた石英管などのヒータからスラブを通って放射熱を与えたりすることも可能である。他の放射ヒータのデザインが可能であってもよい。
【００３９】
ガラスシート処理中、各ガラスシートは、入口端部から出口端部へ単一の方向にハウジングモジュール内を搬送可能であり、前後方向に各モジュールで前後に行き来することも可能であり、または、２ステップ前方へ進んで、１ステップ後方へ戻るなどように、ある一定範囲前方へ移動し、連続してその範囲よりも小さい範囲後方へ移動することも可能である。
【００４０】
図９および図１０に示すように、細長いガラスシートＧは、長軸を水平または垂直にして、関連するシャトル４２からトングによって懸架され得る。垂直懸架の場合、コーティング能力は高くなるが、加熱、コーティング、および冷却ステーションコンポーネントの垂直高さが大きくなる。
【００４１】
図９に示すように、ガラスシートが水平方向に細長い配向で垂直方向に懸架され搬送されるか、または、図１０に示すように、ガラスシートが垂直方向に細長い配向で懸架され搬送されるかにかかわらず、結果的に得られるガラスシートは、ガラスシートの反対側から向かい合う両表面上にあるトングマーク４４’で変形された上端４０を有する。これらのトングマーク４４’は、ガラスシートを加熱した状態でトングによって与えられた変形から得られる。上端に位置するこのようなトングマーク４４’は、図５に示すような酸化スズ層７８上にわたって半導体層８０および８２の動作エリアの外側にあり、光起電性パネルとして使用する場合など、結果的に得られるガラスシートの動作に悪影響を及ぼさない。加熱されている間、搬送されたガラスの上端での垂直懸架は、ガラスシートの平坦性を維持するとともに、搬送中に放射および伝導性が変動するコンベヤロール上で加熱するときに生じる可能性のある温度変化なしに、均一な温度で加熱しやすくなる。
【００４２】
図１および図４に示す細長いハウジング２０は、真空チャンバ２４を画成するために、互いに対して接続された前述したモジュール８４の端部８５を有する。図１１および図１２に示すような各ハウジングモジュール８４は、部分的に円形の下側ハウジング部分１１６と、下側ハウジング部分から上向きに延出し、上側アクセス開口１２０を有する上側アクセス部分１１８とを含む。端部シール１２２は、図示していないボルト接続によって隣接するモジュールと接続するために、ハウジングモジュール８４の端部８５で下側ハウジング部分１１６および上側アクセス部分１１８の周りで延出する。取り外し可能なカバー１２４が、トグルクランプ１２６によって実線表示で示すような閉位置に固定され、メンテナンスまたは修理を行うために、開口１２０を介してアクセスするために、クランプは、図１２の透過線表示によって部分的に示すような開位置にカバーを移動するように解除される。
【００４３】
各ハウジングモジュールは、図１１および図１２に示すような組み立て支持リブ１２８を含み、これらのリブの上端はカバークランプ１２６を支持し、端部リブの２つの下端は支持車輪１３０を有し、支持車輪１３０は、図１３および図１４に最良に示すように、組み立ておよび分解中に、ハウジングモジュールを長手方向に動かせるように、フロアフレームワーク１３４のトラック１３２上に取り付けられる。図１３に示す入口ロードロックステーション２６はまた、フロアフレームワークトラック１３２に沿って支持され移動可能な支持車輪１３０を下端に取り付けた同様の支持リブ１２８を有し、図４に示す出口ロードロックステーション２８は、同一の支持車輪構造を有する。
【００４４】
図１１および図１２に示すように、参照番号１３６で総称的に示す内側フレームワークは、ハウジングモジュール８４の上側アクセス部分１１８によって受け取られて支持され、コンベヤ駆動装置４６の駆動機構４８を支持するとともに、図６に示す加熱ステーション放射ヒータ９６、図７に示す堆積ステーションの堆積モジュール１０２および放射ヒータ１０４、および図８に示す冷却ステーション３６の放射熱吸収体１１０を支持する。
【００４５】
図１３および図１４を参照すると、入口ロードロックステーション２６および出口ロードロックステーション２８は、ほぼ同一の入口および出口ドア構造８８および９０を有する。さらに詳しく言えば、ドア構造８８および９０の各々は、コンベヤの構造を説明する目的で、左側のドアを閉じ、右側のドアを開いて図１４に示した一対のヒンジドア１３８を含む。これらのドア１３８は、横方向の外側垂直軸の周りで蝶番式に動かされ、各々が、図１５に示すような関連する上側アクチュエータ１４０によって動作されて、図４に関連して前述したように開閉する。コンベヤ駆動機構４８により、図１４の右側コンベヤに示すようにドアが開かれた状態で、シャトル４２はドア開口１４２を通って搬送される。図２に関連して前述したように、これらの駆動機構に、周囲の外部に設置された駆動モータ７０が接続される。さらに、ドア動作中、必要に応じて、真空ポンプおよび周囲圧力供給への接続用に、導管１４４が設けられる。
【００４６】
以下、光起電性パネルを提供するための上述したシステム２０を用いた特定の処理方法について記載する。このような処理は、厚みがおよそ３．２ミリメートル、サイズが６００ミリメートル×１２００ミリメートル、すなわち、およそ２４インチ×４８インチの酸化スズがコーティングされたガラスシートを用いて開始される。最初に、ガラスシート基板のエッジは、鉛筆硬度Ｂにダイヤモンド研削され、取り扱いしやすいように、さらに、取り扱いや熱処理中に破損を生じる可能性のある亀裂をなくすように研磨仕上げされる。システム内で毎分２つのサイクルレートを得るためには、エッジング速度が、毎秒およそ４０ミリメートル、すなわち、毎分９０インチでなければならない。エッジング後、ガラスシート基板は、適切な洗浄剤を用いて、微粒子を除去し、コーティングの準備をするために洗浄され、その後、洗浄剤は、空気乾燥した後に無機物質のない表面を与えるために、脱イオン水でリンスされる。システム２０から上流で、適切なレーザステーションが、処理中の生産制御および位置特定のために、ガラスシート上にコードを刻印する。
【００４７】
サイクルタイミングを与えるために、真空ポンプシステムは、ロードロックチャンバの容積に適合させて、例えば、２０トルに対して２１秒のオーダーなどのポンプダウン時間を与える。５６立方フィートのロードロックチャンバの容積、２１秒のポンプダウン時間中、毎分５８０立方フィートのポンプ速度、１０秒のロードロックステーションへの搬入時間、１０秒の搬出時間、および１９秒のドア作動および大気通気時間の場合、各ロードロックステーションに対する搬入および搬出と、通気およびポンプダウン時間は、６０秒の総サイクル時間になる。
【００４８】
図４に関連して前述したシステム加熱ステーション３０において、ガラスシート基板は、初期半導体コーティングの準備に際し、およそ５８５℃まで加熱される。およそ１５０秒間、５８０℃の所望のガラス表面基板温度を与えるように、放射熱チャンバをおよそ６８０度にした状態で、初期ゾーンの側部につき約２５キロワットにし、後続するゾーンの側部につき１６キロワットにして、図６に関連して前述した放射ヒータ９６によって、このような加熱が与えられる。輸送速度は、必要な温度とともに、コーティングされる特定のガラスシートに対して変更可能であることは言うまでもない。
【００４９】
図４に関連して前述したように、堆積モジュール３２および３４で半導体材料を堆積している間、図７に示す堆積モジュール１０２によって供給された高温ガスは、後方放射ヒータ１０４と関連して均一な温度で基板を維持する。垂直に配向することで、ピンホール、核形成材料、およびガラスシート基板と接触することで生じる濃縮蒸気の可能性がなくなる。膜厚の均一性は、ガラスシート基板の温度および供給源蒸気の形態に依存し、電気的品質は、空隙がないことや、表面に付着する核形成前材料に依存する。
【００５０】
図４に示す初期堆積ステーション３２で、Ｎ層を与える硫化カドミウムは、９５０℃の温度まで昇華および加熱した硫化カドミウムガスを用いて適用される。コーティング速度は、約９００〜１，５００オングストロームの全厚みに対して毎秒約１，０００オングストロームであり、コーティング厚みを走査するために、堆積モジュール内の適切な検出デバイスが利用されると考えられる。
【００５１】
図４に関連して前述した第２の堆積ステーション３４は、Ｐ層であるテルル化カドミウム層を与える。ガラスシート基板温度は、およそ６０５℃であり、テルル化カドミウムは、約１０５０℃まで昇華および加熱され、コーティングは、毎秒２．５ミクロンの速度であると考えられる約３ミクロンの厚みまでの堆積の速度を制御するために可変アパーチャを通して供給される。
【００５２】
次に、図４を関連して前述した冷却ステーション３６は、酸素へ暴露して、その結果、コーティングされた材料と酸素が反応しないように、約４００℃未満まで冷却するために、半導体コーティングされたガラスシート基板を受け取る。出口ロードロックステーション２８において約９９．５パーセント窒素を利用することによって冷却を行うことも可能であるが、窒素のコストは、コーティングガラスシート当たりのコスト増につながることを認識されたい。同様に、前述したように、出口ロードロックステーションにおいて放射冷却を行うことも可能であるが、このような処理により、退出時間が長くなり、サイクル時間が増大してしまう可能性がある。
【００５３】
コーティングされたガラスシートが、搬送するための出口ロードロックステーションを出た後、適切なアフタクーラは、取り扱いのために約５０℃まで冷却を行う。次に、テルル化カドミウムの厚みは、正確さを確認するためにテストされ、半導体コーティングへの塩化カドミウムの希釈水溶液の吹き付けやローリングが行われ、次に、ガラスシートは、光を電気へ変化するために、約１５分間、約４００℃まで加熱される。次に、処理されたガラスシートは、脱イオン水で洗浄され、リンスおよび乾燥される。次に、半導体コーティングされたガラスシートを光起電性パネルへ変換するために、適切なレーザスクライビングおよび処理が利用される。
【００５４】
本発明の実施形態を説明および記載してきたが、これらの実施形態は、本発明のすべての可能な形態を説明および記載することを意図したものではない。むしろ、本明細書において使用される用語は、限定的ではなく、記述の用語であり、さまざまな変更は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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