本发明专利技术涉及用于加工工艺材料的加工装置，该工艺材料特别是堆集的工艺材料，尤其是用于生产薄层特别是导体、半导体或绝缘薄层的平面基板，该加工装置包括：用于接收加工气体的可抽真空的加工室，其包括至少一个调温装置，特别地，至少部分地和／或全部地与加工室的至少一个壁特别是与所有壁热有效连接，加工室被装备并适合将加工室的至少壁的部分区域、特别是基本整个加工室壁保持在预定的温度，特别是在堆集的工艺材料的至少部分加工过程中保持预定温度与第一温度相同，该温度不低于作为第二温度的室温，但低于第三温度，第三温度能够在加工室中产生且高于室温；至少一个气体运送装置，用于在加工室中产生气流循环特别是强制对流；用于加热气体的至少一个加热装置，加热装置布置在或能布置在由气体运送装置产生的气流循环中；至少一个气体导向装置，配置用于接收工艺材料堆且布置在或能布置在加工室中以使得产生的或能产生的至少部分气流循环延伸穿过气体导向装置；可选地，至少一个装载口，其能由第一气体和／或真空密封锁定装置封闭，加工的工艺材料堆能通过装载口被插入气体导向装置；以及可选地，至少一个气体入口装置，其用于将加工气体输送入气流循环。本发明专利技术还涉及用于加工堆集的工艺材料的加工系统，包括：至少一个根据本发明专利技术的加工装置，至少一个冷却装置和／或至少一个通道装置。最终，本发明专利技术还涉及用于加工特殊堆集的和／或平面的工艺材料的方法，其中，工艺材料特别用于生产薄层特别是导体、半导体或绝缘薄层，利用根据本发明专利技术的加工装置或根据本发明专利技术的加工系统，其中，加工室的壁的至少一部分区域特别地在堆集的工艺材料的至少部分加工过程中保持在预定温度，特别保持在第一温度，第一温度不低于作为第二温度的室温，但低于比室温高的至少部分阶段的加工过程中加工室中产生的第三温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及特别在中温至高温下用于加工工艺材料特别是堆集的工艺材料的加 工装置，该装置包括用于接收加工气体的可抽真空的加工室、用于在加工室中产生气流循 环的气体输送装置、以及用于加热流过加工室的气体的加热装置。
技术介绍
已知的这类加工装置可为具有由石英管限定的加工室的扩散炉，例如用于制造 CIS型的薄膜太阳能电池。已知的扩散炉还特别用在例如预涂有金属前导如铜、铟和/或镓 的玻璃基板上，利用含硒和/或含硫的加工气体如硒化氢气体或硫化氢气体制造例如可构 成太阳能电池的吸收层的黄铜矿半导体层。为此，将待加工的且设有前导涂层的基板堆插入石英管中。在石英管密封后，常常 将其抽空并用惰性气体填充直至剩余氧气和剩余湿度达到期望纯度。然后，将加工气体硒 化氢和惰性运载气体一起以期望的浓度装入直至达到期望的压强。此外，以在基板上生成 期望的温度分布的方式打开并控制围绕石英管设置并加热的加热装置夹套。当温度处于350°C至450°C之间经过预定的反应时间后，将石英管抽空。然后，将 硫化氢和惰性运载气体的混合物装入并将温度升高到约450°C至550°C。在预定的反应时 间后，将该装置冷却至室温，并通过不同的泵漂洗循环消除有毒的加工气体。在石英管通风 后，可移走具有与黄铜矿半导体反应的薄膜的基板。以这样的方式生成的半导体层中，可实现具有典型的镓浓度向背电极升高和硫浓 度向表面升高的Cu(In，Ga) (Se, S)2层。半导体层实际上是具有分级相变和分级带隙的多 相层。在已知的加工装置中所固有的问题是不利的圆柱对称的红外辐射几何结构以及 基板堆中对红外辐射的衰减。以这种方式产生的热的不均勻性只能通过将加热率和冷却率 保持在较低水平而减少。这显著增加了最小可能的加工时间，因此明显限制了加工能力。此 外，加工结果的大量散射还遍及基板堆残留。可抽真空的加工室由石英管形成，因为一般的真空室材料由金属合金制成，而金 属以及其合金在硒蒸气和硫蒸气以及硒化氢和硫化氢气体中是不稳定和会腐蚀的。腐蚀产 物作为微小颗粒和细尘沉积在黄铜矿半导体上并通过电短路将其损坏并且被确定为严重 的缺陷。此外，由于生产技术的原因，由石英管形成的加工室只有在耗费相当多的额外的财 务费用下才能被制造为直径大于80cm。因此，该装置中待加工的基板尺寸是有限的。从GB 1 419 308 A中已知用于热处理的可抽真空的炉，其中加热元件设置在炉室 内部。利用该炉实现了在真空中或保护的环境中的冷却以及加热。根据GB 1 419 308 A 的炉还可装备有加热元件。该装置被装备和设计成分别用于钢或其它金属及金属合金的热 处理。WO 2007/053016 A2公开了利用扩散加工进行光伏太阳能电池生产的炉。在所述 炉的加工室中，可设有用于太阳能电池组件的生产的平面基板。据报告，使用将灌入加工室的加工气体进行冷却的冷却装置能够在基板的加工过程中显著减少循环时间。冷却装置被 描述为与热交换器耦接的冷却回路。再加热的加工气体离开加工室，在加工室的外部冷却， 随后再装入加工室。该装置的缺点是将非常容易反应的、有毒的加工气体从加工室中提出。 因此，装置的花费必然非常高从而满足所需的安全标准。从EP 1 643 199 Al中已知一种可抽真空的炉，其中并入了用于冷却变热的产品 的冷却装置。此处，在压强下气体在炉中均勻地循环。根据EP 1 643 199 Al的炉设计为 用于金属的热处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供首段中提及的那种加工装置，该加工装置不仅突出了提高的 经济效益，还促进了更均勻的层例如导体或半导体薄层、特别是黄铜矿半导体或绝缘薄层 的形成，这有助于更容易地维护且允许加工能力以及基板形式的升级，并且在连续运行的 情况下是非常耐用的。为了实现该目的，提供了用于加工工艺材料的加工装置，该工艺材料特别是堆集 的工艺材料，尤其是用于生产薄层特别是导体、半导体或绝缘薄层的平面基板，所述加工装 置包括用于接收加工气体的可抽真空的加工室，其包括至少一个调温装置，特别地，至少 部分地和/或全部地与加工室的至少一个壁特别是与所有壁热有效连接，该室被装备并适 合将加工室的至少壁的部分区域、特别是基本整个加工室壁保持在预定的温度，特别是在 堆集的工艺材料的至少部分加工过程中保持预定温度与第一温度相同，所述温度不低于作 为第二温度的室温，但低于第三温度，所述第三温度可在加工室中产生且高于室温；至少一 个气体运送装置，用于在加工室中产生气流循环特别是强制对流；用于加热气体的至少一 个加热装置，加热装置布置在或能布置在由气体运送装置产生的气流循环中；至少一个气 体导向装置，配置用于接收工艺材料堆且布置在或能布置在加工室中以使得产生的或能产 生的至少部分气流循环延伸穿过气体导向装置；可选地，至少一个装载口，其可被第一气体 和/或真空密封锁定装置封闭，加工的所述工艺材料可通过装载口被插入气体导向装置； 以及可选地，至少一个气体入口装置，其用于将所述加工气体输送入气流循环。在一个实施方式中提供了加工室的至少一个壁特别是所有壁包括金属或金属合 金特别是高级钢，优选地高级合金钢或实质上由其组成的金属，或者，加工室包括石英玻璃 管或陶瓷管。适合的金属和金属合金还包括例如铝和/或铝合金。本专利技术含义内的薄层应包括例如这些系统，例如通过物理蒸发(PVD)、热蒸发、化 学气相沉积(CVD)、溅射、电镀沉积或根据溶胶-凝胶过程的沉积保持在基板上。因此，本发 明含义内的薄层可具有例如上至约100 μ m，优选地上至约10 μ m的平均厚度。根据本专利技术的加工装置的可抽真空的加工室包括至少一个调温装置以将加工室 的至少壁的部分区域保持在预定的温度。这里，调温装置优选地被设置在加工室的至少一 个壁中和/或与加工室的至少一个壁热有效连接，优选地，室被装备并适合将加工室的至 少壁的部分区域、特别是基本整个加工室壁保持在预定的温度，特别是在堆集的工艺材料 的至少部分加工过程中保持预定温度与第一温度相同，所述温度不低于作为第二温度的室 温，但低于第三温度，第三温度能够在加工室中产生且高于室温。在加工过程中，调温装置 保持加工室壁优选地处于某一温度和/或在某温度范围内，在该温度下和/或在该温度范围内，在室中普遍存在的温度和压强和/或分压条件下加工室内的加工气体不凝结。此外， 依据另一优选的实施方式，采取了在加工过程中确保加工室壁的温度和/或温度范围不超 出破坏加工室材料、特别是壁材料的某值(第一温度)的措施。在这种过热情况下产生的破 坏为例如引起扭曲和损坏加工室的真空密闭度。这特别针对由金属材料如高级钢制造的加 工室壁。在加工过程中，加工室壁的温度(第一温度)优选地保持在从室温例如从约150°C 至250°C的温度和/或温度范围内，特别地处于200°C。本专利技术含义内的室温包括例如20°C。加工温度(第三温度)可根据相关应用广泛 地变化，并且可例如在加工半导体薄层或其它时达到约600°C或更高。调温装置可包括例如穿过加工室壁的、例如弯曲的通道，或设置在加工室的外表 面上如焊接在其上的、特别是弯曲的管道，调温流体例如高温的或热的油流动穿过管道。所 述管道与加工室壁热有效地连接。加工室壁中的通道可例如通过钻孔产生，并且可具有一 个本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于加工工艺材料（１２）的加工装置（１０），所述工艺材料特别是堆集的工艺材料，尤其是用于生产薄层特别是导体、半导体或绝缘薄层的平面基板，所述加工装置包括：用于接收加工气体（４４）的可抽真空的加工室（１４），其包括至少一个调温装置，特别地，至少部分地和／或全部地与所述加工室的至少一个壁特别是与所有壁热有效连接，所述室被装备并适合将所述加工室（１４）的至少壁（１６）的部分区域、特别是基本整个加工室壁保持在预定的温度，特别是在堆集的工艺材料的至少部分加工过程中保持所述预定温度与第一温度相同，所述温度不低于作为第二温度的室温，但低于第三温度，所述第三温度能够在所述加工室中产生且高于室温；至少一个气体运送装置（４６、５０），用于在所述加工室（１４）中产生气流循环特别是强制对流；用于加热气体的至少一个加热装置（３６），所述加热装置布置在或能布置在由所述气体运送装置（４６、５０）产生的气流循环中；至少一个气体导向装置（２４），配置用于接收工艺材料堆（６６）且布置在或能布置在所述加工室（１４）中以使得产生的或能产生的至少部分气流循环延伸穿过所述气体导向装置（２４）；可选地，至少一个装载口（６０），其能由第一气体和／或真空密封锁定装置封闭，加工的所述工艺材料堆（６６）能通过所述装载口被插入所述气体导向装置（２４）；以及可选地，至少一个气体入口装置（４２），其用于将所述加工气体（４４）输送入所述气流循环。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔·普洛波斯特，
申请(专利权)人：福尔克尔·普洛波斯特，
类型：发明
国别省市：DE
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