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공동활용 연구장비

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고압 열처리 시스템

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High pressure annealing system

  • 모델명 SDRTA-100
  • 제조사 쎄믹스
  • 장비용도 생산
  • 장비구분 기계가공/시험장비 > 반도체장비 > 열처리장치

상세정보

구축일자 2017-05-10
납품업체 쎄믹스
위치 광주광역시 북구 용봉로 77 전남대학교　 공과대학 6호관 F2 222
구성및성능 Ⅰ. 특징
○ 상⋅하 동일한 온도 컨트롤을 통하여 균일한 박막 형성.
○ H2S gas, Sulfur powder 동시 사용 및 동일한 압력 컨트롤 가능.
○ 100 X 100 mm의 대면적 박막 열처리가능.
○ 5 x 10-3 torr이하의 진공 상태를 유지하고 외부에서 들어오는 공기를 완벽하게 차단.
○ 가압 공정을 상정하여 설계 (1200 torr 이상 공정 진행가능)
○ 내부 Quartz Inner Chamber 구조를 채택하여 내부 오염 방지
○ Load lock Chamber에서 Main Chamber로 Sample Loading이 Automatic으로 이루어짐.
○ Main Chamber 내부 온도는 항상 가열된 상태로 유지 (Max. 800℃)
○ 각 Chamber 외벽에는 Cooling System을 갖춤.
○ Main Chamber 내의 열 손실이 없어야 함.

Ⅱ. 상세규격
1. Chamber system (1) 1 chamber를 선택. (2) 상부와 하부에 Quartz Window와 O-ring 설치 (2) 내부 Quartz Inner Chamber 구축 (3) Chamber의 상⋅하에 Halogen lamp heater 설치 (4) Sample은 내부의 Quartz와 비접촉 (5) Chamber 중앙 부분에 기판을 올려놓을 수 있는 틀을 제작하여 상⋅하 균일한 온도 전달 (6) 2개의 Thermocouple를 이용하여 상, 하 온도를 개별적으로 제어 가능 (7) 가압을 상정한 Chamber 설계 (1200torr 기준)
2. Load lock chamber
(1) 메인 Chamber에 부착되어 있는 Load lock chamber를 포함
(2) Load lock chamber를 이용하여 샘플 Loading, Unloading이 가능 하며 이를 위한 Loading arm을 포함.
(3) Main Chamber로의 Loading 및 Unloading은 10s 이내에 이루어짐.
(4) 상부에 Quartz Window 설치
3. Vacuum system (1) Rotary pump 1set : Pumping speed : 600L/s [60Hz] - Throttle valve를 설치하여 진공도 유지 및 컨트롤 (2) Chamber Leak Rate 2.0 × 10-3 torr 이내
4. Heating system (1) Substrate : 100 x 100 mm 의 크기를 선정하여 대면적 열처리 가능. (2) Heater : Halogen lamp와 Graphite를 선정, 최대 800℃까지 유지 및 안정성을 갖도록 선정 (3) 온도 조절 정확도 ± 2℃ 이내로 제어 (4) 온도 균일성 ±5℃ 이내로 제어 (5) 상부와 하부의 분리된 lamp 유닛 설치 (6) 승온 속도 10 ~ 20℃/s
5. System control unit (1) Automatic control methode : PLC based PC control (2) Digital I/O module, Analog I/O module Personal computer를 이용하여 정밀 제어 가능 (3) Interlock for safety, Standalone recipe program supplied를 선택하여 안정성 및 유지보수 원활 (4) 10“ 이상의 Touch Pad로 Monitor 및 제어 가능 Ⅲ. 표준 및 부속품
1. Selenization RTP System (1) Process Chamber with Z Motion (2) Buffer Chambeer with Loading Module (3) Gate Valve (4) Pumping System Assy (5) Gas Module (6) Furnace Module (7) Vacuum Gauge (8) System Controller (9) Frame & Utility (10) Miscellaneous Part
장비안내 - 다양한 가능성이 있는 물질중에 Cu2ZnSnS4 (CZTS)가 가장 높은 변환 효율을 나타낼 뿐만 아니라, 구성원소의 저가, CIGS와 비슷한 특성을 나타내기 때문에 CIGS을 대체할 물질로 최근 많은 연구가 진행중이다.
- 고품질의 CZTS 박막을 형성하기 위해서 높은 온도와 압력에서의 열처리 공정이 필요하다. 현재 여러 열처리 방법이 사용되어지고 있다.
- 본 연구에서는 대표적으로 Furnace, RTA 열처리 방법이 사용되어진다. CZTS 박막을 형성하는 과정에서 박막의 특성이 크게 변화되는 이유로 열처리시 온도, 압력, 시간, 사용되는 Gas 컨트롤에 따라 박막의 구조 및 특성이 크게 변화되어진다.
- 현재 이러한 부분으로 많은 연구가 되어지고 있으며 문헌으로 보고되어지고 있는 부분이다. 현재 사용중인 RTA system의 경우는 온도, 가스유량, 압력 등을 정밀한 컨트롤이 되지 않고 완벽한 진공상태를 유지하지 못하여 많은 문제점을 발생시키고 있다. 또한 본 장비는 내부를 석영으로 제작하여 불필요한 오염을 막을 수 있다. 고효율, 재현성, 대면적 CZTS 태양전지를 제작하기 위해서는 구매하고자 하는 RTA system이 필히 필요하다.

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