特許 5933837 基板を処理するためのシステムと方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933837

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】基板を処理するためのシステムと方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/56 20060101AFI20160602BHJP

   H01L 31/0749 20120101ALI20160602BHJP

   H01L 31/18 20060101ALI20160602BHJP

   C23C 14/58 20060101ALI20160602BHJP

   H01L 21/677 20060101ALN20160602BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/56 G

   H01L31/06 460

   H01L31/04 420

   C23C14/58 A

   !H01L21/68 A

【請求項の数】13

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2015-520963(P2015-520963)

(86)(22)【出願日】2013年7月9日

(65)【公表番号】特表2015-530478(P2015-530478A)

(43)【公表日】2015年10月15日

(86)【国際出願番号】EP2013064517

(87)【国際公開番号】WO2014009387

(87)【国際公開日】20140116

【審査請求日】2015年3月3日

(31)【優先権主張番号】12175591.2

(32)【優先日】2012年7月9日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】512212885

【氏名又は名称】サン−ゴバン グラス フランス

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｇｌａｓｓ Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン ヨースト

(72)【発明者】

【氏名】マーティン フュアファンガー

(72)【発明者】

【氏名】イェアク パルム

【審査官】 伊藤 光貴

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１３０８８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２６４０７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００３−５３１４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２０２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１１７６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２３８４７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５１３７０６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５２４９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８８２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ ３１／０７４９

Ｈ０１Ｌ ３１／１８

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コーティングされた基板（２）を処理するシステム（１００）において、
中空部（１１）を形成する気密に閉鎖可能なケーシング（３）を有しており、且つ、少なくとも一つの基板（２）を収容する、少なくとも一つの真空化可能なプロセスボックス（１）と、
前記プロセスボックス（１）のケーシングセクション（７，９；２８）を冷却する冷却装置（１４）と、
前記プロセスボックス（１）への充填及び／又は前記プロセスボックス（１）からの搬出を行う少なくとも一つの充填／搬出ユニット（１０３−１０５）と、
前記プロセスボックス（１）における前記基板（２）を加熱する少なくとも一つの加熱ユニット（１０１）と、
前記プロセスボックス（１）における前記基板（２）を冷却する少なくとも一つの冷却ユニット（１０２）と、
前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）をポンピングする少なくとも一つのポンプ装置（１８）と、
前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）に少なくとも一種類のガスを供給する少なくとも一つのガス供給装置（１９）と、
前記プロセスボックス（１）と、前記加熱ユニット（１０１）、前記冷却ユニット（１０２）及び前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）との間の相対運動を行うように構成されている少なくとも一つの搬送機構（１０８）と、
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、少なくとも一つのケーシングセクション（５，６）を有しており、
前記ケーシング（３）は、該ケーシングを冷却する冷却装置（１４）に結合可能な少なくとも一つのケーシングセクション（７，９；２８）を有しており、
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）と結合可能な前記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、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、システム（１００）。

【請求項2】

前記ポンプ装置（１８）及び前記ガス供給装置（１９）は前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）に統合されている、請求項１に記載のシステム（１００）。

【請求項3】

前記冷却装置（１４）は前記加熱ユニット（１０１）に統合されている、請求項１又は２に記載のシステム（１００）。

【請求項4】

ａ）前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）はそれぞれ固定されており、且つ、前記プロセスボックス（１）は搬送可能であり、前記搬送機構（１０８）は、前記プロセスボックス（１）が前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）に相対的に搬送されるように構成されているか、
又は、
ｂ）前記プロセスボックス（１）は固定されており、且つ、前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）はそれぞれ搬送可能であり、前記搬送機構（１０８）は、前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）が前記プロセスボックス（１）に相対的に搬送されるように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項5】

前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）はそれぞれ、前記プロセスボックス（１）のための単方向の流れを有する循環搬送区間に沿って固定されて配置されており、
前記プロセスボックス（１）は搬送可能であり、且つ、前記搬送機構（１０８）は、前記プロセスボックス（１）が単方向で搬送されるように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項6】

ａ）一つの加熱ユニット（１０１）と、該加熱ユニット（１０１）の両側に設けられている二つの冷却ユニット（１０２）と、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）を挟むように設けられている、前記プロセスボックス（１）への充填及び前記プロセスボックス（１）からの搬出を行う二つの充填／搬出ユニット（１０５）とを含む、固定されている複数のユニットが列を成して配置されており、前記プロセスボックス（１）は搬送可能であり、且つ、前記搬送機構（１０８）は前記プロセスボックス（１）を双方向に搬送するために構成されているか、
又は、
ｂ）一つの加熱ユニット（１０１）と、該加熱ユニット（１０１）の両側に設けられている二つの冷却ユニット（１０２）と、前記加熱ユニット（１０１）及び前記冷却ユニット（１０２）を挟むように設けられている、前記プロセスボックス（１）への充填及び前記プロセスボックス（１）からの搬出を行う二つの充填／搬出ユニット（１０５）とを含む、搬送可能な複数のユニット（１０１，１０２，１０５）が列を成して配置されており、前記プロセスボックス（１）は固定されており、且つ、前記搬送機構（１０８）は前記各ユニット（１０１，１０２，１０５）を双方向に搬送するために構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項7】

ａ）それぞれが、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの加熱ユニット（１０１）と、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの充填／搬出ユニット（１０５）とから成る、固定されている複数のユニットグループ（１０９）が列を成して配置されており、前記プロセスボックス（１）は搬送可能であり、且つ、前記搬送機構（１０８）は前記プロセスボックス（１）を双方向に搬送するために構成されているか、
又は、
ｂ）それぞれが、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの加熱ユニット（１０１）と、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの充填／搬出ユニット（１０５）とから成る、複数のユニットグループ（１０９）が列を成して配置されており、前記各ユニット（１０１，１０２，１０５）は搬送可能であり、且つ、前記プロセスボックス（１）は固定されており、前記搬送機構（１０８）は前記各ユニット（１０１，１０２，１０５）を双方向に搬送するために構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項8】

ａ）それぞれが、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの加熱ユニット（１０１）と、一つの充填／搬出ユニット（１０５）とから成る、固定されている複数のユニットグループ（１０９）が列を成して配置されており、前記プロセスボックス（１）は搬送可能であり、且つ、前記搬送機構（１０８）は前記プロセスボックス（１）を双方向に搬送するために構成されているか、
又は、
ｂ）それぞれが、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの加熱ユニット（１０１）と、一つの冷却ユニット（１０２）と、一つの充填／搬出ユニット（１０５）とから成る、複数のユニットグループ（１０９）が列を成して配置されており、前記各ユニット（１０１，１０２，１０５）は搬送可能であり、且つ、前記プロセスボックス（１）は固定されており、前記搬送機構（１０８）は前記各ユニット（１０１，１０２，１０５）を双方向に搬送するために構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項9】

前記プロセスボックス（１）と、前記加熱ユニット（１０１）、前記冷却ユニット（１０２）及び前記充填／搬出ユニット（１０３−１０５）との間の相対運動が行われている間は、前記ポンプ装置（１８）及び／又は前記ガス供給装置（１９）及び／又は前記冷却装置（１４）は常時結合されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

【請求項10】

コーティングされた基板（２）を処理する方法において、
真空化可能なプロセスボックス（１）の中空部（１１）に、少なくとも一つのコーティングされた基板（２）を充填するステップと、
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）の前記中空部（１１）をポンピングするステップと、
前記プロセスボックス（１）の前記中空部（１１）に少なくとも一種類のガスを充填するステップと、
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少なくとも一つのケーシングセクション（５，６）に入射する電磁熱放射によって前記基板（２）を熱処理するステップと、
高温の前記基板（２）を冷却するステップと、
前記プロセスボックス（１）から、冷却された前記基板（２）を取り出すステップと、
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）の少なくとも一つ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ガス状物質の、冷却された前記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11】

前記プロセスボックス（１）を、閉じられた搬送区間に沿って単方向に循環させ、前記プロセスボックス（１）を、前記プロセスボックス（１）に前記基板（２）を充填する充填ユニット（１０３）と、前記基板を熱処理する少なくとも一つの加熱ユニット（１０１）と、前記基板（２）を冷却する少なくとも一つの冷却ユニット（１０２）と、前記プロセスボックス（１）から前記基板（２）を取り出す搬出ユニット（１０４）とに順次連続して搬送する、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

ａ）以下のステップ、即ち、
固定されている充填／搬出ユニット（１０５）によって、搬送可能な前記プロセスボックス（１）に基板（２）を充填するステップと、
前記プロセスボックス（１）を、特に一方向において、固定されている加熱ユニット（１０１）に搬送し、前記基板（２）を熱処理するステップと、
前記プロセスボックス（１）を、特に前記一方向において、又は該一方向とは逆方向において、固定されている冷却ユニット（１０２）に搬送し、前記基板（２）を冷却するステップと、
前記プロセスボックス（１）を、特に前記逆方向において、前記充填／搬出ユニット（１０５）に搬送し、前記基板（２）を取り出すステップとを備えているか、
又は、
ｂ）以下のステップ、即ち、
搬送可能な充填／搬出ユニット（１０５）によって、固定されている前記プロセスボックス（１）に基板（２）を充填するステップと、
前記充填／搬出ユニット（１０５）を、特に一方向において、前記プロセスボックス（１）から離すステップと、
加熱ユニット（１０１）を、特に前記一方向において、前記プロセスボックス（１）に搬送し、前記基板（２）を熱処理するステップと、
前記加熱ユニット（１０１）を、特に前記一方向とは逆方向において、前記プロセスボックス（１）から離すステップと、
冷却ユニット（１０２）を、特に前記一方向又は前記逆方向において、前記プロセスボックス（１）に搬送し、前記基板（２）を冷却するステップと、
前記冷却ユニット（１０２）を、特に前記一方向又は前記逆方向において、前記プロセスボックス（１）から離すステップと、
前記充填／搬出ユニット（１０５）を、特に前記逆方向において、前記プロセスボックス（１）に搬送し、前記基板（２）を取り出すステップとを備えている、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

固定されている第１の充填／搬出ユニット（１０５）によって、搬送可能な第１のプロセスボックス（１）に第１の基板（２）を充填するステップと、
固定されている第２の充填／搬出ユニット（１０５）によって、搬送可能な第２のプロセスボックス（１）に第２の基板（２）を充填するステップと、
前記第１のプロセスボックス（１）を、特に一方向において、固定されている加熱ユニット（１０１）に搬送し、前記第１の基板（２）を熱処理するステップと、
前記第１のプロセスボックス（１）を、特に前記一方向とは逆方向において、固定されている第１の冷却ユニット（１０２）に搬送し、前記第１の基板（２）を冷却するステップと、
前記第２のプロセスボックス（１）を、特に前記逆方向において、加熱ユニット（１０１）に搬送し、前記第２の基板（２）を熱処理するステップと、
前記第２のプロセスボックス（１）を、特に前記一方向において、固定されている第２の冷却ユニット（１０２）に搬送し、前記第２の基板（２）を冷却するステップと、
前記第１のプロセスボックス（１）を、特に前記逆方向において、前記第１の充填／搬出ユニット（１０５）に搬送し、前記第１の基板（２）を取り出すステップと、
前記第２のプロセスボックス（１）を、特に前記一方向において、前記第２の充填／搬出ユニット（１０５）に搬送し、前記第２の基板（２）を取り出すステップとを備えているか、
又は、
第１の充填／搬出ユニット（１０５）によって、固定されている第１のプロセスボックス（１）に第１の基板（２）を充填するステップと、
前記第１の充填／搬出ユニット（１０５）を、特に一方向において、前記第１のプロセスボックス（１）から離すステップと、
第２の充填／搬出ユニット（１０５）によって、固定されている第２のプロセスボックス（１）に第２の基板（２）を充填するステップと、
前記第２の充填／搬出ユニット（１０５）を、特に前記逆方向において、第２のプロセスボックス（１）から離すステップと、
加熱ユニット（１０１）を、特に前記一方向において、第１のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第１の基板（２）を熱処理するステップと、
前記加熱ユニット（１０１）を、特に前記逆方向において、前記第１のプロセスボックス（１）から離すステップと、
第１の冷却ユニット（１０２）を、特に前記一方向において、前記第１のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第１の基板（２）を冷却するステップと、
前記第１の冷却ユニット（１０２）を、特に前記逆方向において、前記第１のプロセスボックス（１）から離すステップと、
前記加熱ユニット（１０１）を、特に前記逆方向において、前記第２のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第２の基板を熱処理するステップと、
前記加熱ユニット（１０１）を、特に前記一方向において、前記第２のプロセスボックス（１）から離し、前記第２の基板（２）を熱処理するステップと、
第２の冷却ユニット（１０２）を、特に前記逆方向において、前記第２のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第２の基板（２）を冷却するステップと、
前記第２の冷却ユニット（１０２）を、特に前記一方向において、前記第２のプロセスボックス（１）から離すステップと、
第１の充填／搬出ユニット（１０５）を、特に前記逆方向において、前記第１のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第１の基板（２）を取り出すステップと、
前記第２の充填／搬出ユニット（１０５）を、特に前記一方向において、前記第２のプロセスボックス（１）に搬送し、前記第２の基板（２）を取り出すステップとを備えている、請求項１０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システムと方法に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光を電気的なエネルギに直接的に変換するための光電式の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、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気を行う必要があるので、プロセスチャンバは一般的に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、ガス連結装置、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、真空化可能な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、技術的に複雑で比較的高価なそれらのコンポーネントは、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システム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、一つ又は複数のプロセスボックスを有している、コーティングされた基板を処理するためのシステムが提供される。各プロセスボックスは、少なくとも一つの基板を収容するために設けられており、且つ、中空部を形成する、気密に閉鎖可能な（真空化可能な）ケーシングを有している。ケーシングは、自身に入射する電磁熱放射によって基板を熱処理できるように形成されている、少なくとも一つのケーシングセクションを有している。更にケーシングは、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、またガスを中空部に導入するために使用される。

【0014】

システムは更に、プロセスボックスに基板を充填するため及び／又はプロセスボックスから基板を取り出すための少なくとも一つの充填／搬出ユニットと、プロセスボックス内の基板を加熱（熱処理）するための少なくとも一つの加熱ユニットと、プロセスボックス内の基板を冷却するための少なくとも一つの冷却ユニットと、プロセスボックスの中空部をポンピングするための少なくとも一つのポンプ装置と、少なくとも一種類のガス、特にパージガス及び／又はプロセスガスをプロセスボックスの中空部に供給するための少なくとも一つのガス供給装置とを有している。

【0015】

システムは更に、プロセスボックスと、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットとの間の相対運動を行うように構成されている少なくとも一つの搬送機構を有している。その場合、搬送可能なプロセスボックスを、固定されている加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットに相対的に移動させるために、搬送機構を構成することができる。択一的に、プロセスボックスが固定されており、加熱ユニット及び／又は冷却ユニット及び／又は充填／搬出ユニットを固定されているプロセスボックスに相対的に移動させるために、搬送機構を構成することもできる。その場合、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットの各ユニットを、他の各ユニットに依存せずに、個別に移動させることができる。しかしながら、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットを一緒に（同期させて）移動させることも可能である。

【0016】

従って、本発明によるシステムにおいては、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットを真空化可能なプロセスチャンバとして形成する必要はなく、システムを技術的に非常に簡潔に構成することができるので、設備投資費用及び保守費用は比較的少なくて済む。更に、気密に閉鎖可能なプロセスボックスによって、腐食性の物質による負荷を回避することができるので、各ユニットの摩耗が比較的少なくて済む。

【0017】

従って、本発明によるシステムの一つの有利な構成においては、充填／搬出ユニット、加熱ユニット及び冷却ユニットの各ユニットは真空化されないユニットとして構成されている。加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットを、特に排気装置に接続することができるが真空化可能なチャンバとしては構成されていない一つの共通の筐体によって包囲できること、又は、その種の筐体によって別個に各ユニットを包囲できることは除外されない。

【0018】

本発明によるシステムの一つの有利な構成においては、ポンプ装置及びガス供給装置が充填／搬出ユニットに統合されており、このことは基板の熱処理に関してプロセス技術的に有利であると考えられる。

【0019】

本発明によるシステムの別の有利な構成では、ケーシングを温度調整又は能動的に冷却するための温度調整乃至冷却装置と（熱技術的に）結合可能又は結合されている少なくとも一つの（第１の）ケーシングセクションと、特に温度調整不可能又は冷却不可能な、即ち冷却装置と熱的に結合されていない少なくとも一つの（第２の）ケーシングセクションとを備えているケーシングを有している、一つ又は複数のプロセスボックスが設けられている。第１のケーシングセクションは例えば冷却装置に（流体）接続されているか又は（流体）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。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。冷却されない第２のケーシングセクションは、特に、ケーシングセクションに入射する電磁熱放射によって基板を熱処理できるように形成されているケーシングセクションである。第１のケーシングの温度調整又は冷却によって、プロセスボックスの真空対応コンポーネントの著しい摩耗を回避することができる。

【0020】

更に、プロセスボックスの中空部は、少なくとも一つの離隔壁によって、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、一つ又は複数の開口部を有しており、また、基板と、冷却装置によって温度調整可能な第１のケーシングセクションとの間に配置されている。離隔壁によって、熱処理中にプロセス空間において生じるガス状物質の、第１のケーシングセクションにおける凝縮を回避することができる。

【0021】

本発明によるシステムは更に、プロセスボックスの第１のケーシングセクションを温度調整又は能動的に冷却するための温度調整乃至冷却装置を有している。

【0022】

本発明によるシステムの一つの有利な構成においては、充填／搬出ユニット、加熱ユニット及び冷却ユニットの各ユニットが、プロセスボックスのための循環搬送区間に沿って固定されて配置されており、しかもその搬送区間においては、基板を処理するために、プロセスボックスを単方向で移動させることができる。この場合、搬送機構はプロセスボックスを単方向で搬送するために構成されている。

【0023】

本発明によるシステムの一つの別の有利な構成では、加熱ユニットと、その加熱ユニットの両側に設けられている二つの冷却ユニットと、加熱ユニット及び冷却ユニットを挟むように設けられている、プロセスボックスを充填及び／又は搬出するための二つの充填／搬出ユニットとを含む、固定されている一連の複数のユニットが列を成して配置されており、この場合には、プロセスボックスを搬送することができ、また搬送機構はプロセスボックスを双方向に搬送するために構成されている。システムをそのように構成する代わりに、上述のように配置されている複数のユニットを搬送できるようにし、且つ、プロセスボックスを固定することもでき、この場合には、搬送機構はユニットを双方向に搬送するために構成されている。

【0024】

本発明によるシステムの一つの別の有利な構成では、それぞれが、一つの冷却ユニットと、一つの加熱ユニットと、一つの冷却ユニットと、一つの充填／搬出ユニットとから成り、特に記載の順序で設けられている、固定されている複数のユニットグループが列を成して配置されており、この場合には、プロセスボックスを搬送することができ、また搬送機構はプロセスボックスを双方向に搬送するために構成されている。それとは異なり、各ユニットを搬送できるようにし、且つ、プロセスボックスを固定することもでき、この場合には、搬送機構はユニットを双方向に搬送するために構成されている。

【0025】

本発明によるシステムの一つの別の有利な構成では、それぞれが、一つの冷却ユニットと、一つの加熱ユニットと、一つの充填／搬出ユニットとから成り、特に記載の順序で設けられている、固定されている複数のユニットグループが列を成して配置されており、この場合には、プロセスボックスを搬送することができ、また搬送機構はプロセスボックスを双方向に搬送するために構成されている。それとは異なり、各ユニットを搬送できるようにし、且つ、プロセスボックスを固定することもでき、この場合には、搬送機構はユニットを双方向に搬送するために構成されている。

【0026】

本発明によるシステムの一つの別の有利な構成では、プロセスボックスと、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットとの間の相対運動が行われている間は、ポンプ装置及び／又はガス供給装置及び／又は温度調整乃至冷却装置がプロセスボックスに常時結合されている。

【0027】

更に本発明は、コーティングされた基板を処理するための方法に関し、この方法は以下のステップを備えている：
−真空化可能なプロセスボックスの中空部に、少なくとも一つのコーティングされた基板を充填するステップ、
−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中空部をポンピングするステップ、
−特に中空部を少なくとも一種類の不活性ガスによってパージするために、及び／又は、中空部に少なくとも一種類のプロセスガスを充填するために、プロセスボックスの中空部に少なくとも一種類のガスを負圧又は正圧によって充填するステップ、
−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基板を熱処理するステップ、
−高温の基板を冷却するステップ、
−プロセスボックスから基板を取り出すステップ。

【0028】

プロセスボックスが閉じられた搬送区間に沿って単方向に循環する、本発明による方法の一つの有利な構成では、プロセスボックスに基板を充填するための充填ユニットと、基板を熱処理するための少なくとも一つの加熱ユニットと、基板を冷却するための少なくとも一つの冷却ユニットと、プロセスボックスから基板を取り出すための搬出ユニットとにプロセスボックスが順次連続して搬送される。

【0029】

本発明による方法の一つの別の有利な構成は以下のステップを備えている：
−固定されている充填／搬出ユニットによって、搬送可能なプロセスボックスに基板を充填するステップ、
−プロセスボックスを、特に一方向において、固定されている加熱ユニットに搬送し、基板を熱処理するステップ、
−プロセスボックスを、特に前述の一方向において、又はその方向の逆方向において、固定されている冷却ユニットに搬送し、基板を冷却するステップ、
−プロセスボックスを、特に前述の逆方向において、充填／搬出ユニットに搬送し、基板を取り出すステップ。

【0030】

本発明による方法の一つの代替的な構成は以下のステップを備えている：
−搬送可能な充填／搬出ユニットによって、固定されているプロセスボックスに基板を充填するステップ、
−充填／搬出ユニットを、特に一方向において、プロセスボックスから離すステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の一方向において、プロセスボックスに搬送し、基板を熱処理するステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の方向とは異なる方向において、プロセスボックスから離すステップ、
−冷却ユニットを、特に前述の一方向において、又はその方向の逆方向において、プロセスボックスに搬送し、基板を冷却するステップ、
−冷却ユニットを、特に前述の一方向において、又は前述の逆方向において、プロセスボックスから離すステップ、
−充填／搬出ユニットを、特に前述の逆方向において、プロセスボックスに搬送し、基板を取り出すステップ。

【0031】

本発明による方法の一つの別の有利な構成は以下のステップを備えている：
−固定されている第１の充填／搬出ユニットによって、搬送可能な第１のプロセスボックスに第１の基板を充填するステップ、
−固定されている第２の充填／搬出ユニットによって、搬送可能な第２のプロセスボックスに第２の基板を充填するステップ、
−第１のプロセスボックスを、特に一方向において、固定されている加熱ユニットに搬送し、第１の基板を熱処理するステップ、
−第１のプロセスボックスを、特に前述の方向の逆方向において、固定されている第１の冷却ユニットに搬送し、第１の基板を冷却するステップ、
−第２のプロセスボックスを、特に前述の逆方向において、加熱ユニットに搬送し、第２の基板を熱処理するステップ、
−第２のプロセスボックスを、特に前述の一方向において、固定されている第２の冷却ユニットに搬送し、第２の基板を冷却するステップ、
−第１のプロセスボックスを、特に前述の逆方向において、第１の充填／搬出ユニットに搬送し、第１の基板を取り出すステップ、
−第２のプロセスボックスを、特に前述の一方向において、第２の充填／搬出ユニットに搬送し、第２の基板を取り出すステップ。

【0032】

本発明による方法の一つの代替的な構成は以下のステップを備えている：
−第１の充填／搬出ユニットによって、固定されている第１のプロセスボックスに第１の基板を充填するステップ、
−第１の充填／搬出ユニットを、特に一方向において、第１のプロセスボックスから離すステップ、
−第２の充填／搬出ユニットによって、固定されている第２のプロセスボックスに第２の基板を充填するステップ、
−第２の充填／搬出ユニットを、特に前述の方向の逆方向において、第２のプロセスボックスから離すステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の一方向において、第１のプロセスボックスに搬送し、第１の基板を熱処理するステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の逆方向において、第１のプロセスボックスから離すステップ、
−第１の冷却ユニットを、特に前述の一方向において、第１のプロセスボックスに搬送し、第１の基板を冷却するステップ、
−第１の冷却ユニットを、特に前述の逆方向において、第１のプロセスボックスから離すステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の逆方向において、第２のプロセスボックスに搬送し、第２の基板を熱処理するステップ、
−加熱ユニットを、特に前述の一方向において、第２のプロセスボックスから離し、第２の基板を熱処理するステップ、
−第２の冷却ユニットを、特に前述の逆方向において、第２のプロセスボックスに搬送し、第２の基板を冷却するステップ、
−第２の冷却ユニットを、特に前述の一方向において、第２のプロセスボックスから離すステップ、
−第１の充填／搬出ユニットを、特に前述の逆方向において、第１のプロセスボックスに搬送し、第１の基板を取り出すステップ、
−第２の充填／搬出ユニットを、特に前述の一方向において、第２のプロセスボックスに搬送し、第２の基板を取り出すステップ。

【0033】

基板の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、本発明による方法の一つの別の有利な構成は以下のステップを備えている：
−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（第１の）ケーシングセクションを温度調整又は能動的に冷却するステップ、
−基板の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（第１の）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（第１の）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。

【0034】

本発明による方法においては、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。

【0035】

本発明による方法の一つの別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（第１の）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、又は完全に、電磁熱放射によって照射されない。

【0036】

本発明による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。

【0037】

本発明による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。

【0038】

プロセスボックスが固定されており、且つ、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットがその固定されているプロセスボックスに相対的に搬送される、本発明による方法の種々の構成においては、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットの各ユニットを、他の各ユニットに依存せずに、個別に移動させることができる。しかしながら、加熱ユニット、冷却ユニット及び充填／搬出ユニットを一緒に（同期させて）移動させることも可能である。

【0039】

上記において述べたように、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を、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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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か、又は（第１の）ケーシングセクションを能動的に冷却することができる。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。更に、ケーシングは一つ又は複数の、温度調整不可能な、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。

【0044】

温度調整可能又は冷却可能な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（能動的に冷却する）ことができる。

【0045】

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（第１の）ケーシングセクションの温度を調整すること、又は、（第１の）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又は冷却される。この温度調整によって、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。

【0046】

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。

【0047】

プロセスボックスにおいては、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、温度調整（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ケーシングセクションとだけによって画定される。

【0048】

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、パージガスによるパージ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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

従って、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、更にプロセス空間にも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。

【0053】

一般的に、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。

【0054】

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ユニット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。しかしながらまた、充填／搬出ユニット、加熱ユニット及び冷却ユニットを、特に排気装置に接続されているが真空化可能なチャンバとしては構成されていない一つの共通の筐体によって包囲できること、又は、その種の筐体によって別個に各ユニットを包囲できることは除外されない。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充填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、種々のプロセスユニット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。

【0055】

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パージガス又は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。

【0056】

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パージガス又は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での熱膨張により生じる比較的小さい（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。

【0057】

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。

【0058】

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取り出す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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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可能な（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。

【0062】

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。

【0063】

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】

【0064】

【図1】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】図１に示したプロセスボックスの一つの実施例を示す。

【図3B】図１に示したプロセスボックスの一つの実施例を示す。

【図3C】図１に示した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】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】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】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】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】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】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6】プロセスボックスにおいて基板を処理するための、本発明によるシステムの実施例の概略的な平面図を示す。

【図7】プロセスボックスにおいて基板を処理するための、本発明によるシステムの実施例の概略的な平面図を示す。

【図8】プロセスボックスにおいて基板を処理するための、本発明によるシステムの実施例の概略的な平面図を示す。

【図9】プロセスボックスにおいて基板を処理するための、本発明によるシステムの実施例の概略的な平面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0065】

図１から図５Ａ−５Ｆ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を限定的なものとして解するべきではない。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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を有しており、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。

【0069】

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、電磁ビームを少なくとも部分的に、特に完全に吸収することによってそれ自体が加熱されることに適している材料、例えばグラファイトから形成することも可能である。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。

【0070】

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、側壁７を少なくとも部分的に、特に完全に、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１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、又は能動的に冷却される。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。

【0071】

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（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、及び／又は、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。プロセスガスの充填は負圧又は正圧を用いて行うことができる。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。

【0072】

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。

【0073】

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（の内側面）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。

【0074】

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。

【0075】

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、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、その熱処理中にプロセス空間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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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）の温度調整可能な又は冷却可能なセクションが一つの方向にのみ実施されている。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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を介してプロセス空間２１は中間空間２２と流体接続されているので、相互的なガス交換が実現されるが、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。

【0085】

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）によってパージし、また中空部１１にプロセスガスを充填することができる。ガス流路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。

【0086】

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、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。

【0087】

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、このために底面プレート２７及びカバープレート２９はガラスセラミックから形成されている。

【0088】

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。

【0089】

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。つまり、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に対して底面プレート２７が第１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、上側には第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、この第２の支持面３３に対してカバープレート２９が第２のクランプエレメント３５を用いたクランプによって固定されている。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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

次に図６を参照する。この図６には、コーティングされた基板２を図１から図５Ａ−５Ｆによるプロセスボックス１において処理するためのシステム１００の一つの実施例が概略的な平面図で示されている。このシステム１００は薄膜ソーラーモジュールを製造するために、コーティングされた基板２のＲＴＰ熱処理を実施するように設計されている。各基板２は、吸収体として使用される化合物半導体、特にカルコパイライト化合物又はケステライト化合物のタイプの前駆体層でコーティングされている。

【0095】

図６から見て取れるように、システム１００はコーティングされた基板２をプロセスボックス１において処理するための種々のユニット１０１−１０４を有しており、それらのユニット１０１−１０４はここでは一種のインラインシステムとして相前後して配置されている。それらの種々のユニット１０１−１０４は、真空化可能なプロセスチャンバとしては構成されておらず、機能的且つ構造的に個別化可能な処理ユニットとして、システムケーシング１０７によって画定されている一つの共通のシステムチャンバ１０６内に配置されている。各ユニット１０１−１０４をシステムチャンバ１０６において開かれた状態で配置することができるが、しかしながら各ユニット１０１−１０４は真空化できない別個のデバイスケーシングによって包囲されている。有利には、各ユニットのケーシングは排気口に接続されている。ここでは、システム１００においてプロセスボックス１のみが真空化可能なシステムコンポーネントとして使用されることが重要である。システム１００はプロセスボックス１以外に真空化可能なコンポーネントを有していないので、コーティングされた基板をＲＴＰ熱処理するための従来のインラインシステムに比べて、技術的に遙かに簡単に実現することができ、またシステム１００の設備投資費用も大幅に削減されている。

【0096】

図６から見て取れるように、システム１００は列を成して配置されている複数のユニット１０１−１０４を有しており、それらの複数のユニット１０１−１０４には、充填ユニット１０３、加熱ユニット１０１、冷却ユニット１０２及び搬出ユニット１０４が含まれており、また記載の順序で、プロセスボックス１のための循環搬送区間（閉じられた搬送区間）に沿って配置されている。

【0097】

充填ユニット１０３は、オートメーション技術を用いて、プロセスボックス１にコーティングされた基板２を充填するために使用される。このために、充填ユニット１０３は、プロセスボックス１を開閉するための、ロジック制御又はプログラム制御されるグリップ機関を有しており、このグリップ機関は、プロセスボックス１への搬入に関するコーティングされた基板２の運搬に使用される。基板２を運搬するために、別個のグリップ機関を設けることもできる。更に、充填ユニット１０３には、プロセスボックス１の中空部１１を真空化するためのポンプ装置１８と、パージガス及び／又はプロセスガスをプロセスボックス１に供給するためのガス供給装置１９とが統合されており、各装置をプロセスボックス１のガスポート１７に接続することができる。

【0098】

加熱ユニット１０１は、プロセスボックス１に搬入された基板２を加熱及び熱処理し、それによって前駆体層を化合物半導体に変換するために使用される。加熱ユニット１０１はこのために複数の放射加熱器１２を有しており、それらの放射加熱器１２は例えばプロセスボックス１の上方及び下方にそれぞれ一列ずつ配置されている。放射加熱器１２の相応の配置構成は図３Ｂに示されている。更に、加熱ユニット１０１には、基板２の熱処理の間にプロセスボックス１のケーシングセクションを温度調整又は能動的に冷却するための温度調整乃至冷却装置１４が統合されている。

【0099】

冷却ユニット１０２は、熱処理後の高温の基板２を能動的に冷却するために使用され、またそのために、プロセスボックス１に設置されているヒートシンク、例えば冷却板による接触冷却（熱伝導）、及び／若しくは、例えば循環する空気流、アルゴン流又は窒素流の送風による冷却（対流冷却）、及び／若しくは、プロセスボックス１の上方並びに／又は下方に配置されているヒートシンク、例えば冷却板を用いる非接触式の冷却（放射冷却）を実現するように構成されている。

【0100】

搬出ユニット１０４は、オートメーション技術を用いて、処理された基板２をプロセスボックス１から取り出すために使用される。このために、搬出ユニット１０４は充填ユニット１０３と同様に、プロセスボックス１を開閉するための、ロジック制御又はプログラム制御されるグリップ機関を有している。

【0101】

図６のシステム１００においては、コーティングされた各基板２を複数のプロセスボックス１において同時に処理することができ、また種々のユニット１０１−１０４に順次連続して引き渡すことができ、このために、搬送区間に沿ってプロセスボックス１を搬送するための、詳細には図示していない単方向搬送機構１０８が設けられている。プロセスボックス１の搬送は例えば、プロセスボックス１の底部の下面を支持する駆動型の搬送ローラ（例えばスタブローラ）上で行われる。ユニット１０１−１０４外での搬送速度は例えば最大で１ｍ／ｓである。

【0102】

システム１００の運転を具体的な例を用いて説明するが、処理の経過をより分かり易く説明するために、図６に示したユニット１０１−１０４の幾何学的な配置構成を参照する。

【0103】

先ず、コーティングされた基板２が充填ユニット１０３へと運ばれ、その充填ユニット１０３においてプロセスボックス１に基板２が充填される。その際に、グリップ機関を用いてプロセスボックス１が開かれ、基板２がプロセスボックス１内に搬入され、続いてプロセスボックス１が再び閉じられる。更に、基板２が充填されたプロセスボックス１の中空部１１がポンプ装置１８の駆動によってポンピング又は真空化され、酸素及び水が中空部１１から除去される。このために、ポンプ装置１８がプロセスボックス１のガスポート１７に自動的に接続される。ガスポート１７は続いてガス供給装置１９に接続され、基板２が充填されている中空部１１が不活性パージガス（例えばＮ₂，Ｈｅ又はＡｒ）によってパージされる。ポンピングプロセス及びパージプロセスを必要に応じて反復的に何度も行うことができる。続いて、プロセスボックス１の中空部１１にはプロセスガス（例えば、反応性ガス、例えばＨ₂Ｓ、Ｈ₂Ｓｅ、Ｓ蒸気、Ｓｅ蒸気、並びに、不活性ガス、例えばＮ₂、Ｈｅ又はＡｒ）が充填される。例えば、プロセスガスとしてＨ₂Ｓが（２００ｍｂａｒから４００ｍｂａｒまでの圧力で）供給される。プロセスボックス１へのガス供給は負圧又は正圧を用いて行うことができる。

【0104】

ポンプ装置１８及びガス供給装置１９を、例えば多路弁１５を介して、共通してガスポート１７に接続することもできる。プロセスボックス１はこの時点で、コーティングされた基板２を熱処理する準備が整っている。

【0105】

プロセスボックス１からポンプ装置１８及びガス供給装置１９を分離させた後に、プロセスボックス１は充填ユニット１０３から加熱ユニット１０１へと搬送され、プロセスボックス１の二つの冷却材ポート１３，１３’が冷却装置１４に接続される。続いて、前駆体層のＲＴＰ熱処理が実施され、コーティングされた基板２が放射加熱器１２によって、例えば１℃／ｓから５０℃／ｓまでの加熱速度で、例えば３５０℃から８００℃までの温度、特に４００℃から６００℃までの温度に加熱される。例えば、銅、インジウム、ガリウム及びセレンから成る前駆体層が、硫黄及び／又はセレンを含む雰囲気で、化合物Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）₂の半導体層に変換される。例えば、プロセスボックス１における純粋なＨ₂Ｓの８００ｍｂａｒ未満の圧力でセレン化及び硫化が行われる。

【0106】

加熱ユニット１０１による熱処理の間に、プロセスボックス１のフレーム２８が、循環している冷却剤によって例えば１５０℃の温度に温度調整されるか、又は冷却される。熱処理後に、冷却装置１４はプロセスボックス１から取り外される。択一的に、フレーム２８の温度調整又は冷却のために、例えば、ヒートシンクを用いた熱伝導による接触冷却、ヒートシンクを用いた放射冷却、又は、対流冷却が行われても良い。

【0107】

続いて、プロセスボックス１が加熱ユニット１０１から冷却ユニット１０２へと搬送され、高温の基板２が冷却ユニット１０２によって冷却される。高温の基板２は例えば最大で５０℃／ｓの加熱速度で、プロセス技術的に必要とされる温度、例えば１０℃から３８０℃までの温度に冷却される。付加的に、二つの冷却剤ポート１３，１３’において流入又は流出する循環冷却剤によって冷却を行うこともできる。このために、相応に設計された冷却ユニット１０２が二つの冷却剤ポート１３，１３’に接続される。

【0108】

基板２が所望の温度に達すると、プロセスボックス１は冷却ユニット１０２から搬出ユニット１０４へと搬送され、この搬出ユニット１０４においては、グリップ機関によってプロセスボックス１が開かれ、処理された基板２がプロセスボックス１から取り出され、この処理された基板２を、薄膜ソーラーモジュールの製造のために更なる処理部に引き渡すことができる。続いて、プロセスボックス１は再び閉じられ、搬送区間に沿って充填ユニット１０３に引き渡され、その充填ユニット１０３によって、プロセスボックス１に処理すべき基板２を再び充填することができる。充填又は搬出の行われたプロセスボックス１は搬送区間を周回する。

【0109】

図６に基づき説明したインラインシステム１００にはバッチ方式で充填を行うことができ、種々のユニット１０１−１０４において、充填されたプロセスボックス１を同時に処理することができる。特に、高温の基板２を冷却ユニット１０２において能動的に冷却することができ、その一方で、別の基板２には加熱ユニット１０１においてＲＴＰ熱処理が実施される。それと同時に、充填ユニット１０３においてプロセスボックス１の充填を行うことができ、また搬出ユニット１０４においてプロセスボックス１からの搬出を行なうことができる。各プロセスボックス１を、所定のタイミング又は周期時間に従い、各ユニットから後続のユニットに送り出すことができる。

【0110】

図６には示されていないが、システム１００が複数の加熱ユニット１０１、及び／若しくは、複数の冷却ユニット１０２、及び／若しくは、一つ又は複数の冷却区間を有することもできる。

【0111】

システム１００においては、真空化可能なプロセスボックス１が使用されることによって、且つ、（従来のインラインシステムとは異なり）ユニット１０１−１０４の真空化、又は、それらのユニット１０１−１０４に対する制御されたプロセス雰囲気の設定を必要としないことによって、基本的には、プロセスボックス１を固定したままで、各ユニットだけを、即ち充填ユニット１０３、搬出ユニット１０４、加熱ユニット１０１及び冷却ユニット１０２だけを、固定されているプロセスボックス１に相対的にそれぞれ移動させることが可能である。つまり、所定の位置に搬送されてきた充填ユニット１０３によって、固定されているプロセスボックス１を開き、プロセスボックス１にコーティングされた基板２を充填し、続いて再びプロセスボックス１を閉じることも可能である。プロセスボックス１の中空部１１のポンピング、パージ及びプロセスガスの充填が行われた後、且つ、充填ユニット１０３が離された後に、加熱ユニット１０１の放射加熱器１２が所定の位置に搬送され、コーティングされた基板２の熱処理が実施される。続いて放射加熱器１２が離され、高温の基板２を冷却するために冷却ユニット１０２が所定の位置に搬送される。最後に、冷却ユニット１０２が離され、基板が充填されているプロセスボックス１が搬出ユニット１０４によって開かれ、処理された基板２がプロセスボックス１から取り出される。このために、種々のユニット１０１−１０４を例えば一緒に（同期させて）、搬送機構１０８によって、循環プロセス経路に沿って移動させることができる。しかしながらまた、種々のユニット１０１−１０４を個別に移動させることも可能である。固定されている複数の各プロセスボックス１において基板２を同時に処理することも容易に実現できる。それらの固定されているプロセスボックス１には、ポンプ装置１８、ガス供給装置１９及び冷却装置１４の各装置を常時結合したままにすることができる。

【0112】

つまり種々のユニット１０１−１０４を真空化可能なプロセスチャンバとして実施する必要がないので、コーティングされた基板２を処理するためのシステム１００は、コーティングされた基板をＲＴＰ熱処理するための従来のインラインシステムとは根本的に異なる。更に、システム１００は真空化可能な流入ロック室及び流出ロック室を必要とせず、またシステム１００の真空対応領域には可動コンポーネントは存在しないので、放射加熱器、搬送ローラのようなシステムコンポーネント及び他のコンポーネントを廉価に実現することができ、またそれらのコンポーネントに容易にアクセスすることができる。プロセスボックス１だけが唯一の真空対応コンポーネントである。プロセスボックス１が故障した際、またプロセスボックス１に漏れが発生した際には、個々のプロセスボックス１を交換するだけでよく、それによってシステム１００を再び運転させることができる。固定されているプロセスボックス１内の基板２の熱処理も問題なく実現される。

【0113】

図７を参照しながら、概略的な平面図に基づき、図１から図５Ａ−５Ｆによるプロセスボックスにおいて基板を処理するためのシステム１００に関する別の実施例を説明する。再説は行わず、ここでは図６のシステム１００との相異のみを説明する。同一の点については図６の説明を参照されたい。

【0114】

図７から見て取れるように、システム１００は列を成して配置されている複数のユニットを有しており、それら複数のユニットには、加熱ユニット１０１、二つの冷却ユニット及び二つの充填／搬出ユニット１０５が含まれ、ここでは、二つの冷却ユニット１０２が加熱ユニット１０１の両側に設けられており、また、二つの充填／搬出ユニット１０５の間には、他のユニット１０１，１０２が設けられている。

【0115】

二つの充填／搬出ユニット１０５は相互に同じ構造を有しており、オートメーション技術を用いてプロセスボックス１にコーティングされた基板２を充填するため、また、オートメーション技術を用いてプロセスボックス１から熱処理された基板２を取り出すためにそれぞれ使用される。このためにグリップ機関が設けられている。更に、各充填／搬出ユニット１０５は、プロセスボックス１の中空部１１の真空化のためのポンプ装置１８と、パージガス及び／又はプロセスガスをプロセスボックス１に導入するためのガス供給装置１９とを有しており、各装置をプロセスボックス１のガスポート１７に接続することができる。加熱ユニット１０１及び冷却ユニット１０２は図６に示したシステム１００におけるものと同じ構造を有している。

【0116】

図７のシステム１００においては、コーティングされた基板２を搬送可能な二つのプロセスボックス１において同時に処理することができ、またこのシステム１００においては、それらのプロセスボックス１に種々のユニットを順次連続して引き渡すことができ、このために、詳細には図示していない双方向搬送機構１０８が設けられている。

【0117】

システム１００の運転を具体的な例を用いて説明するが、処理の経過をより分かり易く説明するために、図７に示したユニット１０１，１０２，１０５の幾何学的な配置構成を参照する。

【0118】

先ず、第１の基板２が右側の充填／搬出ユニット１０５へと運ばれ、そこにおいて第１のプロセスボックス１に基板２が充填され、続いてプロセスボックス１の中空部１１が真空化され、パージガスによってパージされ、またプロセスガスが充填される。それに続いて、第１のプロセスボックス１が加熱ユニット１０１へと搬送され、ＲＴＰ熱処理が実施される。ＲＴＰ熱処理の終了後に、第１のプロセスボックス１が右側の冷却ユニット１０２へと搬送され、高温の第１の基板２が冷却ユニット１０２によって冷却される。

【0119】

更に、加熱ユニット１０１による第１の基板２の熱処理の間に、第２の基板２が左側の充填／搬出ユニット１０５へと搬送され、第２のプロセスボックス１に充填され、第２の基板２が充填された第２のプロセスボックス１の中空部１１が真空化され、パージガスによってパージされ、またプロセスガスが充填される。加熱ユニット１０１から右側の冷却ユニット１０２への第１のプロセスボックス１の搬送に続いて、第２のプロセスボックス１が加熱ユニット１０１へと運ばれ、第２の基板２が熱処理される。

【0120】

更に、第２の基板２の熱処理の間に、冷却された第１の基板２が右側の充填／搬出ユニット１０５へと搬送され、第１のプロセスボックスから取り出される。続いて、右側の充填／搬出ユニット１０５によって、第１のプロセスボックス１には別の基板２が充填され、プロセスボックスの真空化、パージガスによるパージ及びプロセスガスの充填が行われ、それによって熱処理の準備がなされる。

【0121】

加熱ユニット１０１内に存在する第２の基板２の熱処理が終了すると、第２のプロセスボックスが左側の冷却ユニット１０２へと搬送され、高温の第２の基板２が冷却される。それに続いて、別の基板が充填されている第１のプロセスボックス１が加熱ユニット１０１へと搬送され、その別の基板が熱処理される。

【0122】

従って、図７のシステム１００においては、二つのプロセスボックス１が加熱ユニット１０１と左側の充填／搬出ユニット１０５又は右側の充填／搬出ユニット１０５との間を往復運動する。その際、各プロセスボックス１は比較的短い搬送路しか移動しないので、ポンプ装置１８、ガス供給装置１９及び冷却装置１４の各装置を、例えば可撓性の管路（例えばゴム管）を介して、二つのプロセスボックス１に常時結合したままにすることができる。

【0123】

従って、図７のシステム１００においては、二つの充填／搬出ユニット１０５及び二つの冷却ユニット１０２によって、一方の基板２を一方の加熱ユニット１０１によって熱処理し、その間に、二つの冷却ユニット１０２の内の一方によって、別の基板２をその熱処理後に冷却できることから、コーティングされた二つの基板２を同時に処理することができる。高温の基板２を冷却するための時間は一般的に、その基板を熱処理するための時間よりも長いので、加熱ユニット１０１に冷却ユニット１０２が一つだけ対応付けられている場合に比べて、加熱ユニット１０１の利用時間を拡大することができる。加熱ユニット１０１をより集中的に最大限利用することによって、処理される基板２のスループットを高めることができ、また薄膜ソーラーモジュール当たりの製造コストを低減することができる。

【0124】

ユニット１０１，１０２，１０５はインラインシステムとは異なり、単方向でプロセスボックス１を通過するものではないので、それらのユニット１０１，１０２，１０５を一列に配置せずに、例えば相互にずらして、又はスター型に配置しても良い。

【0125】

図７のシステム１００に対しては、各ユニット１０１，１０２，１０５を固定されているプロセスボックス１に関して比較的短い搬送路上で往復運動させることのみが必要とされるので、この図７のシステム１００によっても、図６のシステム１００に関連させて既に説明したように各基板２を固定されているプロセスボックス１において処理することを非常に簡単に実現することができる。各ユニット１０１，１０２，１０５を例えば一緒に（同期させて）搬送することも可能であり、その場合、右側の充填／搬出ユニット１０５は、ユニット１０１，１０２，１０５を一緒に移動させる際に、１ポジション分右側にスライドされ、また左側の充填／搬出ユニット１０５は、ユニット１０１，１０２，１０５を一緒に移動させる際に、１ポジション分左側にスライドされる。ユニット１０１，１０２，１０５を例えば、プロセスボックス１の上方の二つの作業レベルにおいて搬送することも可能である。その場合には、例えば、右側のプロセスボックス１に基板２を充填した後に加熱ユニット１０１をプロセスボックス１へと搬送するために、右側の充填／搬出ユニット１０５を上方に運ぶことができる。また、加熱ユニット１０１を右側の冷却ユニット１０２の向こう側へと運ぶ必要があるが、このことは冷却ユニット１０２を同様に上方の作業レベルに待避させることによって行うことができる。このことは左側の充填／搬出ユニット１０５及び左側の冷却ユニット１０２に関しても当てはまる。

【0126】

具体的には、例えば、第１の基板２が右側の充填／搬出ユニット１０５によって第１のプロセスボックス１に充填され、続いて、右側の充填／搬出ユニット１０５が上方に移動されて第２の作業面へと運ばれ、続いて、加熱ユニット１０１が第１のプロセスボックス１へと運ばれる。第１の基板２を熱処理している間に、第２の基板２が左側の充填／搬出ユニット１０５によって第２のプロセスボックス１に充填される。続いて、第２の基板２を熱処理するために、加熱ユニット１０１が第１のプロセスボックス１から第２のプロセスボックス１へと運ばれる。続いて、第１の基板２を冷却するために第１の冷却ユニット１０２が第１のプロセスボックス１へと運ばれ、第１の基板２の冷却後に、第１の基板２を第１のプロセスボックス１から取り出すために、右側の充填／搬出ユニット１０５が所定の位置へと運ばれる。相応に、第２の基板２の熱処理後には、第２の基板２を冷却するために、第２の冷却ユニット１０２が第２のプロセスボックス１へと移動され、第２の基板２の冷却後に、第２の基板２を第２のプロセスボックス１から取り出すために、左側の充填／搬出ユニット１０５が所定の位置へと運ばれる。

【0127】

薄膜ソーラーモジュールを製造する工場においては、複数のその種のシステム１００を、例えば複数のシステム１００が積み重ねられて並べて配置されている装置において、並行して稼働させることができる。

【0128】

図８を参照しながら、概略的な平面図に基づき、図１から図５Ａ−５Ｆによるプロセスボックスにおいて基板を処理するためのシステム１００に関する一つの別の実施例を説明する。再説は行わず、ここでもまた図６のシステム１００との相異のみを説明する。同一の点については図６の説明を参照されたい。

【0129】

この図８から見て取れるように、システム１００は、それぞれが、一つの冷却ユニット１０２と、一つの加熱ユニット１０１と、一つの冷却ユニット１０２と、一つの充填／搬出ユニット１０５とから成る、複数のユニットグループ１０９又はユニットシリーズが列を成すように配置された構成を有している。つまり、このシステム１００は図７に示したシステム１００を複数個シリアルに配置したものから成ると解することができる。充填／搬出ユニット１０５は図７に示したシステム１００におけるものと同じ構造を有している。基板は、プロセス経路に並行して延びる二つの搬送ライン１１０を介して一方の側においてのみ運ばれ、一方の搬送ライン１１０は処理すべき基板２を搬入するために使用され、他方の搬送ライン１１０は処理された基板２を搬出するために使用される。各基板２は、プロセス経路を横断する方向において、充填／搬出ユニット１０５に運ばれるか、又は充填／搬出ユニット１０５から取り出される。図８のシステム１００において重要であることは、各充填／搬出ユニット１０５が両側に隣接して設けられている加熱ユニット１０１及び冷却ユニット１０２に機能的に対応付けられていることである。通常の場合、基板２を処理するための経過は、図７に関連させて既に説明した処理の経過に対応している。従って、処理の経過に関しては図７の説明を参照されたい。

【0130】

図９を参照しながら、概略的な平面図に基づき、図１から図５Ａ−５Ｆによるプロセスボックス１において基板２を処理するためのシステム１００に関する一つの別の実施例を説明する。再説は行わず、ここでもまた図６のシステム１００との相異のみを説明する。同一の点については図６の説明を参照されたい。

【0131】

この図９から見て取れるように、システム１００は、それぞれが、一つの冷却ユニット１０２と、一つの加熱ユニット１０１と、一つの充填／搬出ユニット１０５とから成る、複数のユニットグループ１０９又はユニットシリーズが列を成すように配置された構成を有している。充填／搬出ユニット１０５は図７に示したシステム１００におけるものと同じ構造を有している。このシステム１００では、各充填／搬出ユニット１０５が、一方の側において接している加熱ユニット１０１及び冷却ユニット１０２にのみ、ここでは例えば左側の二つのユニットにのみ機能的に対応付けられている。基板は、二つの搬送ライン１１０を介して一方の側においてのみ運ばれ、一方の搬送ライン１１０は処理すべき基板２を搬入するために使用され、他方の搬送ライン１１０は処理された基板２を搬出するために使用される。各基板２は、プロセス経路を横断する方向において、充填／搬出ユニット１０５に運ばれるか、又は充填／搬出ユニット１０５から取り出される。

【0132】

図９のシステム１００においては、例えば複数のプロセスボックス１が同期して、固定されているプロセスユニット１０１，１０２，１０５に相対的に往復運動するので、加熱フェーズ及び冷却フェーズを正確に調整する必要がある。第１のステップにおいては、各充填／搬出ユニット１０５内に存在する、基板２の充填された複数のプロセスボックス１が同期して、加熱ユニット１０１に向かって１ポジション分左側に搬送される（択一的に、複数のプロセスボックス１を同期させて、２ポジション分右側にスライドさせることも可能である）。熱処理後に、第２のステップにおいては、全てのプロセスボックス１が同期して、冷却ユニット１０２に向かって更に１ポジション分左側に搬送される（択一的に、複数のプロセスボックス１を同期させて、２ポジション分右側にスライドさせることも可能である）。高温の基板２の冷却後に、第３のステップにおいては、全てのプロセスボックス１が同期して、充填／搬出ユニット１０５に向かって２ポジション分右側に搬送される（択一的に、複数のプロセスボックス１を同期させて、１ポジション分左側にスライドさせることも可能である）。ここでプロセスボックス１の搬出が行われ、続いてこの周期（３／３サイクル）を最初から開始することができる。

【0133】

図９のシステム１００に対しては、各ユニット１０１，１０２，１０５を固定されているプロセスボックス１に関して比較的短い搬送路上で、同期させて（一緒に）３／３サイクルで往復運動させることのみが必要とされるので、この図９のシステム１００によっても、各基板２を固定されている各プロセスボックス１において処理することを非常に簡単に実現することができる。ポンプ装置１８、ガス供給装置１９及び冷却装置１４の各装置を、例えば可撓性のゴム管を介して、各プロセスボックス１に常時結合したままにすることができる。

【符号の説明】

【0134】

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
１００ システム
１０１ 加熱ユニット
１０２ 冷却ユニット
１０３ 充填ユニット
１０４ 搬出ユニット
１０５ 充填／搬出ユニット
１０６ システムチャンバ
１０７ システムケーシング
１０８ 搬送機構
１０９ ユニットグループ
１１０ 搬送ライン

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】