KR20110104421A

KR20110104421A - 가열 장치

Info

Publication number: KR20110104421A
Application number: KR1020110009875A
Authority: KR
Inventors: 신지 다니구치; 도오루 오다가키
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2011-09-22
Also published as: JP5338723B2; JP2011190511A; US20110229112A1

Abstract

피처리물을 수용하는 공간을 구비하는 챔버와, 그 챔버 내에 설치되어, 발광관과 그 양단부의 시일부를 가지는 필라멘트 램프를 구비한 가열 장치에 있어서, 상기 필라멘트 램프, 특히 그 시일부의 냉각을 효과적으로 행할 수 있고, 그 필라멘트 램프로의 고입력화를 실현할 수 있는 구조를 제공하려고 하는 것이다.
상기 챔버를 관통하여 설치되고, 양단이 상기 챔버의 외부에 개방되어, 내부에 냉각풍을 유통시키는 유리관과, 그 유리관과 상기 챔버 사이를 시일링하는 시일링 부재를 구비하고, 상기 필라멘트 램프가, 상기 유리관의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또, 상기 유리관은, 그 표면에 있어서 상기 시일링 부재에 대응하는 영역에 적외선 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

가열 장치{HEATING APPARATUS}

본 발명은, 특히, 결정계 실리콘 태양전지의 기판에 반사 방지막 또는 패시베이션막을 형성할 때에, 실리콘 기판을 가열하기 위해서 사용되는 가열 장치에 관한 것이며, 특히, 챔버에 관통 지지된 유리관 내에 필라멘트 램프를 배치하고, 그 유리관 내에 냉각풍을 유통하여 상기 필라멘트 램프를 냉각하도록 한 가열 장치에 관련된 것이다.

태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 태양전지는, 최근, 특히 지구 환경 문제의 관점에서 차세대의 에너지원으로서의 기대가 급격하게 높아지고 있다. 이 태양전지로서는 다결정 실리콘 기판을 이용한 다결정 실리콘 태양전지와, 단결정 실리콘 기판을 이용한 단결정 실리콘 태양전지가 알려져 있지만, 현재로서는, 다결정 실리콘 태양전지가 생산의 중심이 되는 것으로 생각할 수 있다. 이 다결정 실리콘 기판에 특유의 과제는, 결정립마다 기판의 품질이나 면방위(面方位)가 상이한 것에 기인하는 특성 저하를 극복하는 패시베이션 기술과 광 가둠 기술이다.

일본국 공개 특허 2008－263189호 공보(특허 문헌 1)에는, 이 태양전지의 실리콘 기판 표면에 반사 방지 코팅 또는 패시베이션 코팅을 제조하는 코팅 장치가 개시되어 있다.

도 3에 동일 문헌 1의 코팅 장치가 나타나 있으며, 서로 근접 배치된 2개의 진공 챔버(21, 22)를 구비하고, 컨베이어(23)가 그 진공 챔버(21, 22)의 양쪽을 통과함과 함께, 입구 개구부(26) 및 출구 개구부(27)를 통해서 연장되어 있어, 이 컨베이어(23) 상을 Si 웨이퍼(24)가 반송되고, 상기 챔버(21, 22) 내에서 가열 처리되는 것이다.

진공 챔버(21) 내에는, 컨베이어(23) 상을 반송되는 Si 웨이퍼(24)를 예비 가열하기 위해서, 몇개의 적외선 히터인 필라멘트 램프(25)가, 서로 평행하게 또한 일정 간격으로 나란히 배치되어 있다.

Si 웨이퍼(24)는, 진공 챔버(21) 내를 이동 중에 필라멘트 램프(25)에 의해 예비 가열되고, 그 후에, 후속의 진공 챔버(22)에 반송되어 반응성 스퍼터링 프로세스에 의한 층의 퇴적이 실시된다.

또한, 28, 29는 진공 펌프, 30은 스퍼터 수단, 31은 작동 가스 공급 수단, 32는 반응성 가스 공급 수단이다.

동일 문헌에 의하면, 진공 챔버 내에서 적외선 히터에 의해 Si 웨이퍼를 400℃ 이상의 고온, 특히 바람직하게는 500℃ 이상으로 가열함으로써, 후속하는 진공 챔버 내에서의 반사 방지 코팅 또는 패시베이션 코팅의 퇴적에 관해서 유리한 효과가 얻어지는 것으로 되어 있다.

그런데 이러한 처리 장치에 있어서는, 최근에는 Si 웨이퍼 등의 피처리물의 처리 속도를 향상시키는 것이 강하게 요구되고 있어, 이와 같은 요구에 대응하기 위해서는, 가열원인 필라멘트 램프가 급속한 승온 속도를 가지는 것이 바람직하다. Si 웨이퍼를 고온으로 함과 함께, 가열원인 필라멘트 램프의 승온 속도를 높이기 위해서는, 당연한 것으로서 필라멘트 램프에 대전류를 공급하는 것이 필요하다.

그러나, 동일 문헌에 나타내는 코팅 장치에 있어서, 필라멘트 램프(적외선 히터)(25)가 구비하는 필라멘트에 대전류를 공급한 경우에는 그 온도가 급상승하지만, 그 필라멘트 램프(25)가 진공 챔버(21) 내에 배치되어 있기 때문에, 이 필라멘트 램프를 냉각할 수 없다는 문제가 있다. 그 때문에, 필라멘트 램프의 단부에 금속박을 매설하여 형성된 시일부가 고온이 되고, 금속박의 내열성이 낮은 것과 더불어, 그 금속박이 용단(溶斷)하는 등 시일 부분의 파손을 초래할 우려가 있었다.

일본국 공개 특허 2008－263189호 공보

이 발명이 해결하려고 하는 과제는, 진공 챔버 내에 설치되어, 발광관과 그 양단부의 시일부를 가지는 필라멘트 램프를 구비한 가열 장치에 있어서, 상기 필라멘트 램프, 특히 그 시일부를 효율적으로 냉각할 수 있어, 그 시일부의 파손을 미연에 방지하여, 필라멘트 램프로의 고입력을 실현할 수 있도록 한 구조를 제공하려고 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명에 관련된 가열 장치는, 챔버를 관통하여 설치되고, 양단이 그 챔버의 외부에 개방되어, 내부에 냉각풍을 유통시키는 유리관과, 그 유리관과 상기 챔버 사이를 시일링하는 시일링 부재를 구비하고, 상기 필라멘트 램프가, 상기 유리관의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 유리관은, 그 표면에 있어서 상기 시일링 부재에 대응하는 영역에 적외선 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 적외선 반사막은 유리관의 내표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 적외선 반사막은, 적외선 반사막에 입사한 적외선을 산란 반사시키는 확산 반사면을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필라멘트 램프는, 냉각풍의 하류측에 배치된 시일부가, 상기 유리관의 바깥쪽으로까지 신장되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 가열 장치에 의하면, 챔버를 관통하는 유리관 내에 필라멘트 램프를 배치하므로, 그 유리관 내에 냉각풍을 유통시킴으로써, 필라멘트 램프를 효율적으로 냉각할 수 있고, 그 필라멘트 램프로의 고입력화를 달성할 수 있다.

또, 유리관과 챔버 사이의 시일링 부재에 대응하는 유리관의 표면에 적외선 반사막을 형성했으므로, 챔버 내에서 반사되어 오는 적외선이 시일링 부재에 조사되는 일이 없어, 그 시일링 부재의 열에 의한 열화를 방지할 수 있다.

또, 상기 적외선 반사막을 유리관의 내표면에 형성한 것에 의해, 그 적외선 반사막의 구성 물질에 의해 챔버 내를 오염시키는 일이 없다.

또, 그 적외선 반사막이 확산 반사면을 가짐으로써, 상기 시일링 부재로의 열영향을 더 효과적으로 할 수 있다.

또한, 상기 유리관 내의 필라멘트 램프의 시일부 중, 특히 냉각풍의 하류측에 위치하여 고온이 되기 쉬운 시일부를, 유리관의 바깥쪽에 위치시킴으로써, 그 시일부의 온도 상승을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 가열 장치의 전체 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 종래의 가열 장치의 설명도.

도 1에 나타내는 바와 같이, 가열 장치(1)는, 챔버(2)와, 이 챔버(2)를 관통하여 지지되는 복수의 유리관(3, 3)과, 그 유리관(3) 내에 설치된 적외선 히터인 필라멘트 램프(4)로 이루어진다. 또한, 챔버(2)의 아래쪽에는 워크의 반입구(5)가 형성되어 있다. 또, 챔버(2)는 도시하지 않은 배기 수단에 접속되어, 내부의 공간을 소정의 진공 상태로 할 수 있다.

도 2에 상세하게 나타내는 바와 같이, 챔버(2)에는, 이것을 관통하여 유리관(3)이 설치되어 있다. 챔버(2)의 양측벽에는 지지 블록(6, 6)이 부착되어 있으며, 상기 유리관(3)은 그 지지 블록(6, 6)에 O링 등의 시일링 부재(7, 7)를 통하여 기밀 상태로 관통 지지되고, 그 양단은 챔버(2)의 외부에 개방되어 있다.

상기 유리관(3)의 양단부 근방의 내표면에는 적외선 반사막(8, 8)이 형성되어 있다. 이 적외선 반사막(8)은 SiO₂, Al₂0₃, ZrO₂를 포함한 재료에 의해 구성된다. 그리고 그 표면은 확산 반사면으로 되어 있으며, 이것에 의해, 적외선 반사 기능이 증폭된다.

상기 적외선 반사막(8, 8)은, 워크 W를 향해 필라멘트 램프(4)로부터 출사되는 적외선 R을 방해하지 않고, 또한, 챔버(2)의 내벽에 의해 반사된 적외선 R이 시일링 부재(7, 7)에 조사되지 않도록, 유리관(3)의 양단부 근방의 내표면에 있어서, 상기 시일링 부재(7, 7)에 대응하는 영역에 형성되어 있다.

또한, 적외선 반사막(8)은 유리관(3)의 외표면에 형성해도 되지만, 내표면에 형성한 경우에는, 그 적외선 반사막(8)을 구성하는 물질에 의해 챔버(2) 내가 오염되는 일이 없다는 점에서 보다 적합하다.

상기 챔버(2)를 관통하는 유리관(3) 내에는, 필라멘트 램프(4)가 삽입 배치되어 있다. 그 필라멘트 램프(4)는, 예를 들면 석영 유리에 의해 구성되는 원통형의 발광관(41)을 구비하고, 그 발광관(41)의 양단에 시일부(42, 42)를 가진다. 그리고, 상기 발광관(41)의 내부에는, 이것과 동일축 상에 코일 형상의 필라멘트(43)가 배치되어 있음과 함께, 할로겐 가스가 봉입되어 있다. 그 코일 형상의 필라멘트(43)는, 발광관(41)의 길이 방향으로 연장되어, 양단의 시일부(42, 42) 내의 몰리브덴제의 금속박(44, 44)에 각각 접속된다. 각각의 시일부(42, 42)의 주위에는 절연 재료에 의해 중공 원통 형상으로 구성된 베이스(45, 45)가 장착되고, 각 베이스(45, 45)에는 급전용의 리드 선(46, 46)이 접속되어 있다.

또, 상기 유리관(3)의 일단으로부터 냉각풍(10)이 유입되어 그 유리관(3) 내를 유통하고, 타단으로부터 유출되며, 그 동안 필라멘트 램프(4)를 냉각한다. 또한, 냉각풍(10)은 공기 외에 질소 가스 등의 불활성 가스도 사용할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 진공 상태로 된 챔버(2) 내에 놓여진 워크 W에 대해, 필라멘트 램프(4)로부터 적외선 R이 유리관(3)을 통하여 조사되어, 그 워크 W가 가열 처리된다.

그 동안, 유리관(3) 내에 냉각풍(10)을 유통시킴으로써, 필라멘트 램프(4), 특히 그 시일부(42)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

또, 적외선 R은 챔버(2)의 내벽에서 반사되고, 그 일부가 유리관(3)을 거쳐 시일링 부재(7)를 향하지만, 유리관(3)에 형성한 적외선 반사막(8, 8)에 의해 반사되어, 시일링 부재(7, 7)에 조사되는 일이 없어, 그 열화를 방지할 수 있다. 또한, 필라멘트 램프(4)의 시일부(42)에 대해서도 적외선 R의 반사광이 조사되는 일이 없어, 시일부(42)가 원하지 않게 가열되는 것도 방지할 수 있다.

또, 상기 적외선 반사막(8)을 유리관(3)의 내표면에 형성함으로써, 그 적외선 반사막(8)의 구성 물질에 의한 챔버 내의 오염을 막을 수 있다.

이에 더하여, 상기 적외선 반사막(8)의 표면은 확산 반사면으로 함으로써, 그 적외선 반사막(8)에 입사한 적외선은, 그 표면의 확산 반사면에서 사방팔방으로 산란 반사됨으로써, 시일링 부재(7)에 조사되는 것이 방지된다.

상기 실시예에 있어서, 필라멘트 램프(4)는 공간 절약의 관점에서 그 길이 방향의 치수를 가능한 한 작은 것으로 하여 시일부(42)도 포함해 유리관(3) 내에 위치하는 치수로 하는 것이 바람직하지만, 스페이스에 어느 정도의 여유가 있는 경우에는, 시일부(42)를 유리관(3)의 바깥쪽으로 연장시키면 냉각의 관점에서는 우위가 된다. 그 경우, 유리관(3) 내를 유통하는 냉각풍은, 필라멘트 램프(4)의 냉각에 의해 상류측에 비해 하류측의 온도가 약간 높아져 버리므로, 특히, 하류측에 위치하는 시일부(42)를 유리관(3)의 바깥쪽으로까지 연장시켜 두면, 그 시일부의 온도 상승을 방지하는 관점에서 적합하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 가열 장치에서는, 챔버를 관통하고, 양단이 그 챔버의 외부에 개방되어, 내부에 냉각풍을 유통시키는 유리관을 설치함과 함께, 그 유리관과 상기 챔버의 사이를 시일링하는 시일링 부재를 구비하고, 필라멘트 램프가, 상기 유리관의 내부에 배치되어 있으므로, 필라멘트 램프의 냉각, 특히, 시일부의 냉각을 효과적으로 행할 수 있고, 그 필라멘트 램프로의 고입력화를 실현할 수 있다는 효과를 나타내는 것이다.

이에 더하여, 상기 유리관은, 그 표면에 있어서 상기 시일링 부재에 대응하는 영역에 적외선 반사막이 형성되어 있으므로, 챔버 내에서 반사되어 오는 적외선이 시일링 부재에 조사되는 일이 없어, 시일링 부재의 열화를 방지할 수 있는 것이다.

1 가열 장치 2 챔버
3 유리관 4 필라멘트 램프
41 발광관 42 시일부
43 필라멘트 44 금속박
45 베이스 46 리드 선
6 지지 블록 7 시일링 부재
8 적외선 반사막 10 냉각풍
W 워크

Claims

피처리물을 수용하는 공간을 구비하는 챔버와, 그 챔버 내에 설치되어, 발광관과 그 양단부의 시일부를 가지는 필라멘트 램프를 구비한 가열 장치에 있어서,
상기 챔버를 관통하여 설치되고, 양단이 상기 챔버의 외부에 개방되어, 내부에 냉각풍을 유통시키는 유리관과,
그 유리관과 상기 챔버의 사이를 시일링하는 시일링 부재를 구비하고,
상기 필라멘트 램프가, 상기 유리관의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유리관은, 그 표면에 있어서 상기 시일링 부재에 대응하는 영역에 적외선 반사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 적외선 반사막이 유리관의 내표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 적외선 반사막은, 적외선 반사막에 입사한 적외선을 산란 반사시키는 확산 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 필라멘트 램프는, 냉각풍의 하류측에 배치된 시일부가, 상기 유리관의 바깥쪽으로까지 신장되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 장치.