KR101661483B1 - 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치 - Google Patents

셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치 Download PDF

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Abstract

원료 가스 공급 유로에 설치되어 원료 가스인 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과, 교정용 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘리고, 유량 제어 수단 및 유량 측정 수단에 의해 측정된 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분에 따라, 유량 제어 수단이 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량의 설정값을 보정한다.

Description

셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치{METHOD AND DEVICE FOR SUPPLYING HYDROGEN-SELENIDE MIXED GAS}
본 발명은 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치에 관한 것이다.
본원은 2012년 10월 22일에 일본에 출원된 특허출원 2012-232832호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근래에는 환경 오염, 지구 온난화, 화석 연료의 고갈이라는 문제로부터, 석유 대체 에너지로서 태양 전지가 주목받고 있다. 현재, 태양 전지의 주류는 구리, 인듐, 갈륨 및 셀렌을 포함하고, 셀렌화수소(H2Se) 가스를 사용하여 형성할 수 있는 캘코파이라이트(chalcopyrite)형 광흡수층을 사용한 화합물 태양 전지이다. 이 화합물 태양 전지의 제조 장치에는 소정의 농도로 조정한 셀렌화수소의 혼합 가스를 공급할 필요가 있었다.
그러나, 화합물 태양 전지의 대량 생산을 실현하려면, 대량의 셀렌화수소 혼합 가스를 태양 전지 제조 장치에 공급할 필요가 있었다. 이 때문에, 소정의 농도로 조정한 혼합 가스를 충전한 가스 봄베를 사용한 경우에는 봄베의 교환 빈도가 많아져, 충분한 가스 공급량을 확보할 수 없다는 과제가 있었다.
상기 과제를 해결하기 위해, 종래, 도 4에 나타내는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(이하, 간단히 「공급 장치」라고 한다)(201)가 사용되고 있다. 공급 장치(201)에는 베이스 가스 공급 경로(L101)와 원료 가스 공급 경로(L102)가 설치되어 있다. 각각의 경로 내는 불활성 가스와 농도 100％의 셀렌화수소 가스(이하에서는, 간단히 「셀렌화수소 가스」라고 한다)가 각각 유통 가능하게 되어 있다. 또한, 베이스 가스 공급 경로(L101)와 원료 가스 공급 경로(L102)에는 각각 베이스 가스 유량 제어 수단(106)과 원료 가스 유량 제어 수단(111)이 설치되어 있다. 그리고, 베이스 가스 공급 경로(L101) 및 원료 가스 공급 경로(L102)의 하류측에는 불활성 가스와 셀렌화수소 가스를 혼합한 셀렌화수소 혼합 가스를 저류하는 버퍼 탱크(118)가 설치되어 있다.
공급 장치(201)를 사용한 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법(이하, 간단히 「공급 방법」이라고 한다)에서는 셀렌화수소 혼합 가스의 셀렌화수소 농도가 소정값이 되도록, 베이스 가스 및 원료 가스의 유량 제어 수단(106, 111)에 의해, 각각 불활성 가스와 셀렌화수소 가스의 유량을 제어한다. 그 후, 유량 제어된 불활성 가스와 셀렌화수소 가스를 혼합기(117)로 혼합하고, 그 후, 얻어진 셀렌화수소 혼합 가스를 버퍼 탱크(118)에 저류한다. 버퍼 탱크(118)에 저류된 소정의 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스는 태양 전지의 제조 장치에 연속적으로 공급된다.
그런데, 공급 장치(201)에 있어서는 이하의 문제가 있었다. 즉, 셀렌화수소 가스가 유통하는, 원료 가스 공급 유로(L102), 개폐 밸브(109, 113), 원료 가스 유량 제어 수단(111) 등에 셀렌화수소의 자기 분해에 의한 셀렌(Se) 결정이 석출된다는 문제가 있었다. 특히, 원료 가스 유량 제어 수단(111)에 셀렌 결정이 석출됨으로써, 원료 가스 유량 제어 수단(111)의 유량 측정 정밀도 및 유량 제어 정밀도가 저하되고, 그 결과, 미리 설정된 셀렌화수소 혼합 가스의 농도 설정값과, 실제로 공급 장치(201)로 조정된 셀렌화수소 혼합 가스의 농도 실측값의 차이가 커진다는 문제가 있었다(이것을 드리프트 현상이라고 한다).
이러한 드리프트 현상을 억제하는 기술로서 예를 들면, 특허문헌 1에는 농도 설정값의 셀렌화수소 혼합 가스를 안정적으로 공급하는 것이 가능한 공급 방법 및 공급 장치가 개시되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 특허문헌 1의 공급 장치(202)는 도 4에 나타낸 공급 장치(201)의 구성에 추가하여, 베이스 가스 공급 유로(L101)와 원료 가스 공급 유로(L102)를 연통하는 바이패스 유로(L105)를 구비하고 있다. 그리고, 특허문헌 1에는 바이패스 유로(L105)를 사용하지 않고 혼합 가스를 제조하여 버퍼 탱크(118)에 저류한 후에, 소정의 양의 셀렌화수소 가스를 원료 가스 공급 유로(L102)로부터 버퍼 탱크(118)에 도출하고, 추가로 그 후에, 바이패스 유로(L105)를 개재하여 소정의 양의 불활성 가스를 원료 가스 공급 유로(L102)로부터 도출함으로써, 소정의 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 또한 원료 가스 공급 유로(L102)에 잔존하는 셀렌화수소의 체적 농도를 10％ 이하로 하는 공급 방법이 개시되어 있다.
국제 공개 제2011/045983 A1호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 공급 방법에서는 바이패스 유로(L105)를 개재하여, 원료 가스 공급 유로(L102) 내의 셀렌화수소 가스를 불활성 가스로 도출하는 경우에, 예를 들면, 밸브 조작을 0.1초 단위로 실시하는 치밀한 기기 조작이 요구된다는 문제가 있었다. 또한, 이 때, 원료 가스 공급 유로(L102)로부터 유출되는 가스의 셀렌화수소 농도가 100％에서 0％ 근처까지 크게 변동된다. 이 때문에, 버퍼 탱크 내에서의 셀렌화수소 농도의 변동을 억제하고자 하면, 대용량 버퍼 탱크가 필요해지는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1의 방법에서는 원료 가스 공급 유로(L102)에 잔존하는 셀렌화수소의 체적 농도를 10％ 이하로 할 수 있는 것은 원료 가스 공급 유로(L102)에 셀렌화수소 혼합 가스를 공급하고 있지 않을 때 뿐이어서, 셀렌화수소 혼합 가스를 공급하고 있을 때는 원료 가스 공급 유로(L102)에 있어서의 셀렌 결정의 석출을 완전히 방지할 수 없었다. 이 때문에, 공급 장치(202)를 장기적으로 가동시키면 드리프트 현상이 나타나는 문제가 있었다.
여기서 본 발명은 치밀한 기기 조작 및 대용량 버퍼 탱크를 필요로 하지 않고, 장기적으로 드리프트 현상을 억제하여, 안정적인 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 공급하는 것이 가능한, 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태로서 이하의 방법이 제공된다.
즉, (1) 베이스 가스 공급 유로로부터 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로로부터 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 제조된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정과, 상기 혼합 가스를 공급하는 공정을 갖는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법으로서, 추가로, 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정을 정지하고 있는 동안에, 원료 가스의 유량 설정값을 보정하는 공정을 포함하고, 상기 보정 공정이 상기 원료 가스 공급 유로에 설치되어 상기 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과, 교정용 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘리는 공정과, 상기 유량 제어 수단 및 상기 유량 측정 수단에 의해 측정된 상기 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분을 얻는 공정과, 상기 차분에 따라, 상기 유량 제어 수단이 흘리는 상기 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법이 제공된다.
상기 (1)의 양태는 이하의 특징을 갖는 것이 바람직하다.
(2) 상기 교정용 가스를 상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단에 무작위로 연속하여 흘린다.
(3) 상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단에 동일한 사양의 유량 측정 방법을 사용한다.
(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 교정용 가스로서 상기 불활성 가스를 사용한다.
(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 셀렌화수소 혼합 가스를 제조할 때, 상기 셀렌화수소 가스를 교정용 상기 유량 측정 수단에 흘리지 않는다.
(6) 본 발명의 제2 양태로서 이하의 장치가 제공된다.
즉, 베이스 가스 공급 유로로부터 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로로부터 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 제조된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 그 후, 공급하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치로서,
상기 원료 가스 공급 유로에 설치되어 상기 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과; 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 교정용 가스를 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측으로 공급하는 교정용 가스 공급 유로와; 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에 상기 교정용 가스가 흐름과 함께 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 상기 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치된 교정용 유량 측정 수단과; 상기 유량 제어 수단 및 상기 유량 측정 수단에 동일 유량의 상기 교정용 가스를 흘렸을 때, 각각 측정된 교정용 가스의 유량값의 차분에 따라, 유량 제어 수단이 흘리는 상기 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치가 제공된다.
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 교정용 가스 공급 유로에는 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 상기 교정용 가스를 상기 교정용 가스 공급 유로로부터 상기 원료 가스 공급 유로로 공급할 때 열린 상태가 되는 제1 개폐 밸브가 설치되어 있고, 상기 교정용 가스 공급 유로의 상기 제1 개폐 밸브의 1차측에 상기 유량 측정 수단이 설치되어 있다.
(8) 상기 (6)에 있어서, 상기 교정용 가스 공급 유로가 상기 베이스 가스 공급 유로와 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측을 접속하는 바이패스 유로이다.
(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 바이패스 유로에는 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 상기 불활성 가스를 교정용 가스로서 상기 베이스 가스 공급 유로로부터 상기 원료 가스 공급 유로로 공급할 때 열린 상태가 되는 제1 개폐 밸브가 설치되어 있고, 상기 바이패스 유로의 상기 제1 개폐 밸브의 1차측에 상기 유량 측정 수단이 설치되어 있다.
(10) 상기 (6) 또는 (8)에 있어서, 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 2차측에 분기 유로가 설치되고, 상기 분기 유로에는 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 상기 불활성 가스를 교정용 가스로서 상기 베이스 가스 공급 유로로부터 상기 원료 가스 공급 유로로 공급할 때 열린 상태가 되는 제2 개폐 밸브가 설치되어 있고, 상기 분기 유로의 상기 제2 개폐 밸브의 2차측에 상기 유량 측정 수단이 설치되어 있다.
(11) 상기 (6)∼(10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단이 동일한 사양의 유량 측정 방법이다.
본 발명의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법에 의하면, 원료 가스인 셀렌화수소 가스 공급 유로에 설치되어 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과, 교정용 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘린다. 그리고, 유량 제어 수단 및 유량 측정 수단에 의해 측정된 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분에 따라, 유량 제어 수단이 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 교정용 가스에 의해, 원료 가스 공급 유로 내에 체류한 셀렌화수소 가스를 상기 원료 가스 공급 유로 내로부터 도출할 수 있다. 이 때문에, 셀렌화수소의 자기 분해에 의한 셀렌 결정의 석출을 저감시킬 수 있다. 또한, 교정용 유량 측정 수단으로 측정된 교정용 가스의 유량값에 기초하여, 유량 제어 수단이 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정할 수 있다. 이 때문에, 원료 가스 공급 유로의 유량 측정 오차나 유량 제어 오차를 현저히 저감시켜, 드리프트 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 치밀한 기기 조작 및 대용적 버퍼 탱크를 필요로 하지 않고, 장기적으로 안정적인 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 태양 전지 제조 장치 등의 2차측(하류측)에 위치하는 소비 설비에 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 원료 가스 공급 유로에 설치되어 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과; 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 불활성 가스를 교정용 가스로서 베이스 가스 공급 유로로부터 원료 가스 공급 유로의 유량 제어 수단의 1차측으로 공급하기 위한 바이패스 유로와; 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에는 교정용 가스가 흐르고, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치된 교정용 유량 측정 수단과; 유량 제어 수단 및 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘렸을 때, 각각 측정된 교정용 가스의 유량값의 차분에 따라, 유량 제어 수단이 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량의 설정값을 보정하는 제어 수단을 구비한다. 상기 구성을 구비한 공급 장치에 의해, 상기 공급 방법을 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태인 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(101)를 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시예에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 시간과 셀렌화수소 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 시간과 유량 오차 A의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(201)를 나타내는 모식도이다.
도 5는 종래의 다른 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(202)를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시형태인 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(102)를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시형태인 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(103)를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 적용한 일실시형태인 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치에 대해, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면은 특징을 알기 쉽게 하기 위해, 편의상 특징이 되는 부분을 확대하여 나타내는 경우가 있어, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 본 발명은 이하의 예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에 있어서, 필요에 따라, 변경, 생략, 교환 및/또는 추가하는 것도 가능하다. 장치의 수나 위치도 필요에 따라 변경해도 된다. 또한, 본 명세서 중에서 사용하는 단위에 대해서는 농도는 체적 농도, 압력은 게이지 압력, 유량은 체적 유량을 나타내고 있다. 또한, 본 명세서 중에 나타내는 체적은 기준 상태(0℃, 1atm(대기압))에서의 체적이다. 또한, 본 발명에 있어서, “수단”이라는 기재는 장치, 공정, 부재, 시스템 및 부분 등을 의미해도 된다.
(셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치)
우선, 본 실시형태의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치(이하, 간단히 「공급 장치」라고 한다)(101)의 구성에 대해, 태양 전지 제조 장치용 공급 장치로서 도 1을 참조하여 설명한다. 또한, 여기에서는 태양 전지 제조 장치용 공급 장치로서 기재하지만, 본 발명의 공급 장치는 셀렌화수소 혼합 가스를 소비하는 장치용 공급 장치이면 특별히 한정되지 않고, 무엇이든 사용할 수 있다. 예를 들면, 셀렌화수소 혼합 가스를 도핑 가스로서 소비하는 반도체 제조 장치용 공급 장치 등을 예로서 들 수 있다. 또한, 상기“장치 A용 장치 B”등의 표현은 장치 A와는 별도로 준비되는 장치 B를 의미해도 되고, 혹은, 장치 A의 일부로서 포함되는 장치 B를 의미해도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 공급 장치(101)는 태양 전지 제조 장치(도시 생략)의 생산 상황에 따라, 소정의 농도로 제조한 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 태양 전지 제조 장치에 공급하는 장치이다. 구체적으로는, 공급 장치(101)는 베이스 가스 공급 유로(L1)와, 원료 가스 공급 유로(L2)와, 매스 플로우 컨트롤러(유량 제어 수단)(6 및 11)와, 혼합기(2)와, 버퍼 탱크(3)를 구비하여, 개략 구성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 공급 장치(101)는 베이스 가스를 공급하기 위한 베이스 가스 공급 유로(L1)와, 원료 가스를 공급하기 위한 원료 가스 공급 유로(L2)와, 베이스 가스의 유량을 제어하기 위한 매스 플로우 컨트롤러(6)와, 원료 가스의 유량을 제어하기 위한 매스 플로우 컨트롤러(11)와, 유량 제어된 원료 가스와 베이스 가스를 혼합하기 위한 혼합기(2)와, 혼합기(2)로 혼합된 원료 가스와 베이스 가스의 셀렌화수소 혼합 가스를 저류하는 버퍼 탱크(3)를 구비하여 개략 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 공급 장치(101)는 추가로, 바이패스 유로(L3)와, 매스 플로우 미터(유량 측정 수단)(16)와, 제어 수단(19)을 구비한다. 추가로 구체적으로 설명하면, 공급 장치(101)는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 베이스 가스를 교정용 가스로서 베이스 가스 공급 유로(L1)로부터 원료 가스 공급 유로(L2)의 매스 플로우 컨트롤러(11)의 1차측(상류측)으로 공급하기 위한 바이패스 유로(L3)와, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 원료 가스가 흐르지 않는 유로에 공급된 교정용 가스의 유량을 측정하기 위한 매스 플로우 미터(16)와, 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)에 동일 유량의 교정용 가스를 흘렸을 때, 각각 측정된 교정용 가스의 유량값의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 흘리는 원료 가스의 유량값을 보정하기 위한 제어 수단(19)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
(베이스 가스 공급 유로(L1))
베이스 가스 공급 유로(L1)는 일단이 도시가 생략된 베이스 가스 공급원에 접속되어 있고, 타단이 혼합기(2)에 접속되어 있다. 베이스 가스는 희석 용도의 불활성 가스이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용되는 불활성 가스로는, 예를 들면, 질소(N2) 가스, 혹은, 아르곤(Ar), 헬륨(He)이나, 네온(Ne) 등의 희가스 등을 들 수 있다.
베이스 가스 공급 유로(L1)에는 상류측으로부터 하류측을 향하여, 개폐 밸브(4), 압력 조정기(5), 매스 플로우 컨트롤러(6), 역지 밸브(7), 자동 밸브(8)가 순차 설치되어 있다. 또한, 필요에 따라, 압력 조정기(5)의 상류측 및 하류측에 도시가 생략된 압력계가 설치되어 있어도 된다. 이러한 압력계의 설치에 의해, 압력 조정기(5)의 전후의 압력을 시인할 수 있다.
개폐 밸브(4)는 베이스 가스를 개폐 밸브(4)보다 하류에 공급하는 경우에는 열리고, 공급하지 않는 경우는 닫힌다.
압력 조정기(5)는 베이스 가스 공급원으로부터 공급되는 불활성 가스의 압력을 원하는 압력으로 감압하기 위해 설치되어 있다. 본 실시형태의 공급 장치(101)에서는 압력 조정기(5)가 베이스 가스 공급 유로(L1)에 1개만 설치되어 있다. 그러나, 1개로 한정되는 것이 아니고, 압력 조정기(5)가 유로(L1)의 임의로 선택되는 지점에 2 이상 설치되어 있어도 된다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(6)의 직전의 유로(L1) 중의 가스의 압력은 태양 전지 제조 장치에 대한 공급 압력에 따라, 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(6)의 직전의 가스의 압력으로는, 0.3∼0.8MPa의 범위로 할 수 있다.
매스 플로우 컨트롤러(6)는 불활성 가스의 질량 유량을 계측하여 유량 제어를 행하는 유량 제어 기기이고, 고정밀의 유량 계측 및 제어를 하기 위해 설치되어 있다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(6)는 혼합기(2)로 혼합된 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도가 소정값을 유지하도록, 불활성 가스의 유량을 제어한다.
도 1에는 베이스 가스 공급 유로(L1)에 1개의 매스 플로우 컨트롤러(6)가 설치된 공급 장치(101)를 예시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(6)가 베이스 가스 공급 유로(L1)에 병렬로 2 이상 설치되어 있어도 된다.
매스 플로우 컨트롤러(6)에는 질량 유량 센서가 탑재된다. 매스 플로우 컨트롤러(6)에 탑재되는 질량 유량 센서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 열식 질량 유량 센서, 차압식 질량 유량 센서, 코리올리식 질량 유량 센서 등의 일반적인 것을 사용할 수 있다.
역지 밸브(7)는 매스 플로우 컨트롤러(6)로 유량 제어된 불활성 가스를 상류측으로부터 하류측에만 흘림과 함께, 하류측으로부터 상류측에 대한 불활성 가스의 역류를 방지한다. 이로써, 베이스 가스 공급 유로(L1) 내의 베이스 가스 유량의 변동이 경감된다.
자동 밸브(8)는 매스 플로우 컨트롤러(6)로 유량 제어된 불활성 가스를 혼합기(2)에 공급하는지 여부를 제어하기 위해 설치되어 있다. 자동 밸브(8)가 열린 상태일 때는 유량 제어된 불활성 가스가 자동 밸브(8)의 하류측에 배출되어, 혼합기(2)에 공급된다. 한편, 자동 밸브(8)가 닫힌 상태일 때는 자동 밸브(8)의 하류측에 대한 불활성 가스의 공급이 정지되어, 혼합기(2)에 불활성 가스가 공급되지 않는다. 자동 밸브(8)의 개폐 상태는 압력계(22)로 계측되는 버퍼 탱크(3)의 압력에 의해 전환된다.
(원료 가스 공급 유로(L2))
원료 가스 공급 유로(L2)는 일단이 도시가 생략된 원료 가스 공급원에 접속되어 있고, 타단이 혼합기(2)에 접속되어 있다. 원료 가스는 셀렌화수소 가스이다.
원료 가스 공급 유로(L2)에는 매스 플로우 컨트롤러(11)가 설치됨과 함께, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)에 위치하는 원료 가스 공급 유로(L2)에는 원료 가스 공급 유로(L2)로부터 분기하는 분기 유로(L4)가 접속되어 있다.
또한, 원료 가스 공급 유로(L2)에는 상류측으로부터 하류측을 향하여, 자동 밸브(9), 압력 조정기(10), 매스 플로우 컨트롤러(11), 역지 밸브(12), 자동 밸브(13)가 순차 설치되어 있다. 베이스 가스 공급 유로(L1)와 동일하게, 필요에 따라, 압력 조정기(10)의 상류측 및 하류측에, 도시가 생략된 임의의 수의 압력계가 설치되어 있어도 된다. 이러한 압력계의 설치에 의해, 압력 조정기(10)의 전후의 압력을 시인할 수 있다.
자동 밸브(9), 압력 조정기(10), 역지 밸브(12), 자동 밸브(13)에 관한 설명은 베이스 가스 공급 유로(L1)의 개폐 밸브(4), 압력 조정기(5), 역지 밸브(7), 자동 밸브(8)의 설명에 있어서의 불활성 가스를 셀렌화수소 가스로 치환한 것과 거의 동일하기 때문에, 생략한다.
매스 플로우 컨트롤러(11)는 유로(L2)를 흐르는 셀렌화수소 가스의 질량 유량을 계측하여 유량 제어를 행하는 유량 제어 기기이고, 고정밀의 유량 계측 및 제어를 하기 위해 설치되어 있다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)는 혼합기(2)로 혼합된 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도가 소정값이 되도록, 셀렌화수소 가스의 유량을 제어한다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)에서는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 바이패스 유로(L3)를 개재하여 매스 플로우 컨트롤러(11)의 1차측(상류측)에 공급되는 교정용 가스의 유량 제어 및 질량 유량 계측이 이루어진다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)에는 후술하는 배선(E1)에 의해 제어 수단(19)이 접속되어 있고, 교정용 가스의 유량의 측정 결과(유량 측정값)를 매스 플로우 컨트롤러(11)로부터 제어 수단(19)으로 송신 가능하게 되어 있다. 제어 수단(19)에서는 필요한 정보를 얻으면 연산 처리 등을 행하고, 그 결과를 매스 플로우 컨트롤러(11)의 제어에 반영시킬 수 있다.
도 1에는 원료 가스 공급 유로(L2)에 1개의 매스 플로우 컨트롤러(11)가 설치된 공급 장치(101)를 예시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(11)가 원료 가스 공급 유로(L2)에 병렬로 2개 이상 설치되어 있어도 된다.
매스 플로우 컨트롤러(11)에는 질량 유량 센서가 탑재된다. 매스 플로우 컨트롤러(11)에 탑재되는 질량 유량 센서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 열식 질량 유량 센서, 차압식 질량 유량 센서, 코리올리식 질량 유량 센서 등의 일반적인 것을 사용할 수 있다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)는 원료 가스인 셀렌화수소 가스로 유량 교정된 것이 바람직하지만, 특별히 한정되는 것이 아니고, 셀렌화수소 가스 이외의 가스로 교정된 것이어도 된다.
(혼합기(2))
혼합기(2)는 베이스 가스 공급 유로(L1)의 타단과 원료 가스 공급 유로(L2)의 타단이 합류하는 위치에 설치되어 있다. 혼합기(2)는 베이스 가스 공급 유로(L1)를 통해 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로(L2)를 통해 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 조정된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 제조한 가스를 하류측에 공급할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 임의의 것을 선택할 수 있다. 혼합기(2)에 의해, 원료 가스 공급 유로(L2)에 대한 불활성 가스의 유입 및 베이스 가스 공급 유로(L1)에 대한 셀렌화수소 가스의 유입이 방지된다.
(유로(L5))
혼합기(2)와 버퍼 탱크(3)는 유로(L5)에 의해 접속된다. 또한, 유로(L5)에는 도시가 생략된 개폐 밸브가 설치되어 있어도 된다.
도 1에는 베이스 가스 공급 유로(L1)의 일단과 원료 가스 공급 유로(L2)의 일단이 혼합기(2)로 접속되고, 혼합기(2)와 버퍼 탱크(3) 사이에 유로(L5)가 설치된 공급 장치(101)를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 혼합기(2)가 없는 공급 장치여도 되고, 혹은, 혼합기(2) 및 유로(L5)가 없고, 베이스 가스 공급 유로(L1) 및 원료 가스 공급 유로(L2)의 일단이 직접 버퍼 탱크(3)에 각각 접속되는 공급 장치여도 된다. 즉, 탱크 내에서 가스의 혼합이 이루어져도 된다.
(버퍼 탱크(3))
버퍼 탱크(3)는 혼합기(2)에 의해 소정의 농도로 조정된 셀렌화수소 혼합 가스를 저류하기 위한 저류조이다. 버퍼 탱크(3)의 내용적은 특별히 한정되는 것이 아니고, 태양 전지 제조 장치에 대한 셀렌화수소 혼합 가스의 공급량에 따라 적절히 선택할 수 있다. 버퍼 탱크(3)에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 저류량은 버퍼 탱크(3)의 내용적 및 태양 전지 제조 장치에 대한 셀렌화수소 혼합 가스의 공급량에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 태양 전지 제조 장치에 대한 셀렌화수소 혼합 가스 공급량이 100∼200L/min인 경우, 버퍼 탱크 내용량은 20∼400L로 할 수 있다.
버퍼 탱크(3)의 상한 압력 및 하한 압력은 특별히 한정되는 것이 아니고, 버퍼 탱크(3)에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 저류량 및 태양 전지 제조 장치에 대한 셀렌화수소 혼합 가스의 공급량에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 버퍼 탱크(3) 내의 셀렌화수소 혼합 가스의 저류 압력으로는, 0.1∼0.5MPa의 범위로 할 수 있다.
(유로(L6))
버퍼 탱크(3)에는 유로(L6)의 일단이 접속되어 있고, 유로(L6)의 타단이 혼합 가스의 출구가 되고 있으며, 이 출구는 태양 전지 제조 장치에 접속되어 있다. 이로써, 버퍼 탱크(3)로부터 태양 전지 제조 장치로 셀렌화수소 혼합 가스가 공급 가능하게 되어 있다. 또한, 유로(L6)의 출구보다 상류 위치, 즉 유로(L6)의 공급구측에는 개폐 밸브(21)가 설치되어 있다.
태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 버퍼 탱크(3)로부터 공급하는 경우에는 개폐 밸브(21)를 연다. 한편, 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 버퍼 탱크(3)로부터 공급하지 않는 경우에는 개폐 밸브(21)를 닫는다.
또한, 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 일정 압력으로 공급하는 경우는 유로(L6)에 도시가 생략된 압력 조정기를 설치해도 된다.
또한, 복수의 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 공급하는 경우는 개폐 밸브(21)를 2 이상 설치해도 된다. 이 때, 유로(L6)는 분기시켜도 된다.
(유로(L7))
또한, 버퍼 탱크(3)에는 유로(L7)의 일단이 접속되어 있고, 유로(L7)의 타단이 압력계(22)에 접속되어 있다. 압력계(22)에 의해, 버퍼 탱크(3) 내의 셀렌화수소 혼합 가스의 압력을 계측할 수 있다. 또한, 유로(L7)에는 개폐 밸브(23)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(23)는 통상적으로 열려 있다.
또한, 버퍼 탱크(3)에는 도시가 생략된 진공 펌프 등이 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 버퍼 탱크(3)에 잔류하는 질소 등의 퍼지 가스를 제외한 경우, 퍼지 가스를 진공 펌프 등에 의해 배기할 수 있다.
(버퍼 탱크의 생략)
또한, 본 발명에서는 버퍼 탱크(3)는 생략해도 된다. 버퍼 탱크(3)를 채용하지 않는 본 실시형태의 공급 장치(도시 생략)에 있어서는, 도 1에 나타내는 유로(L5)와 유로(L6)가 직결되어 있고, 버퍼 탱크(3)에 접속하는 유로(L7), 압력계(22), 개폐 밸브(23)는 설치되어 있지 않아도 된다.
(바이패스 유로(L3))
바이패스 유로(L3)는 일단이 베이스 가스 공급원 혹은 베이스 가스 공급 유로(L1)에 접속되어 있고, 타단이 매스 플로우 컨트롤러(11)의 1차측(상류측)에 위치하는 유로(L2)에 접속되어 있다. 바이패스 유로(L3)에는 자동 밸브(제1 개폐 밸브)(14)가 설치되어 있다. 자동 밸브(14)는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태로 되고, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에 열린 상태로 된다. 자동 밸브(14)가 열린 상태일 때, 교정용 가스가 베이스 가스 공급 유로(L1)로부터 바이패스 유로(L3)를 개재하여, 원료 가스 공급 유로(L2)로 공급된다.
바이패스 유로(L3) 및 자동 밸브(14)의 설치에 의해, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에는 원료 가스 공급 유로(L2)가 베이스 가스 공급 유로(L1)에 연통된다. 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 원료 가스 공급 유로(L2)가 베이스 가스 공급 유로(L1)에 연통되지 않는다. 이 때문에, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 원료 가스 공급 유로(L2)가 베이스 가스 공급 유로(L1)에 연통되지 않기 때문에, 바이패스 유로(L3)의 자동 밸브(14)의 1차측(상류측)에는 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는다.
교정용 가스는 고농도의 셀렌화수소 가스가 포함되지 않는 가스이면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 교정용 가스는 임의로 선택할 수 있다. 교정용 가스로는, 예를 들면, 불활성 가스나, 혹은, 불활성 가스 성분을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에서는 베이스 가스 공급원으로부터 베이스 가스 공급 유로(L1)에 공급되는 불활성 가스를 교정용 가스로서 사용하는 구성을 예시하고 있다. 그러나, 바이패스 유로(L3)의 일단이 도시가 생략된 별도 설치된 교정용 가스 공급원 혹은 다른 장치와 공용의 불활성 가스 공급원에 접속되고, 이들 공급원으로부터 바이패스 유로(L3)에 교정용 가스가 공급되고 있어도 된다(도 7 참조). 그러나, 공급 장치(101)의 대형화를 방지함과 함께 교정용 가스 공급원의 추가가 불필요한 점에서, 바이패스 유로(L3)의 일단은 베이스 가스 공급 유로(L1)에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 바이패스 유로(L3)의 일단과 베이스 가스 공급 유로(L1)의 접속 위치는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 바이패스 유로(L3)의 일단은 베이스 가스 공급원에 가까운 위치에 접속되도록, 베이스 가스 공급 유로(L1)에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이 구조에 의해, 교정용 가스가 베이스 가스 공급 유로(L1)를 흐를 때, 불순물이 교정용 가스에 혼입되는 것을 막을 수 있다.
또한, 바이패스 유로(L3)에는 도시가 생략된 압력 조정기가 설치되어 있어도 된다.
(분기 유로(L4))
분기 유로(L4)는 일단이 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)의 원료 가스 공급 유로(L2)에 접속되어 있고, 타단이 도시가 생략된 배기 덕트에 접속되어 있다. 분기 유로(L4)에는 상류측으로부터 하류측을 향하여, 자동 밸브(제2 개폐 밸브)(15), 매스 플로우 미터(16)가 순차 설치되어 있다. 자동 밸브(15)는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에 열린 상태가 된다. 자동 밸브(15)가 열린 상태일 때(셀렌화수소 혼합 가스가 제조 정지일 때), 교정용 가스가 베이스 가스 공급 유로(L1)로부터 바이패스 유로(L3) 및 원료 가스 공급 유로(L2)를 개재하여 분기 유로(L4)로 공급된다.
셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 분기 유로(L4)와 원료 가스 공급 유로(L2)가 자동 밸브(15)에 의해 차단된다. 또한, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에는 분기 유로(L4)와 원료 가스 공급 유로(L2)가 자동 밸브(15)에 의해 차단되지 않고, 즉 연통한다. 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에는 분기 유로(L4)와 원료 가스 공급 유로(L2)가 차단되기 때문에, 분기 유로(L4)의 자동 밸브(15)의 2차측에는 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는다.
매스 플로우 미터(16)는 교정용 가스의 질량 유량을 계측하는 유량 측정 기기이다. 구체적으로는, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 흐른 교정용 가스의 유량을 측정하기 위해 설치되어 있다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 있어서의 셀렌화수소 가스의 유량값을 보다 정확하게 보정하기 위해, 본 실시형태의 매스 플로우 미터(16)는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 매스 플로우 미터(16)에 대한 셀렌 결정의 석출을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 매스 플로우 미터(16)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되는 자동 밸브(15)의 2차측(하류측)에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
매스 플로우 미터(16)에서는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 바이패스 유로(L3) 및 원료 가스 공급 유로(L2)를 개재하여 분기 유로(L4)에 공급되는 교정용 가스의 질량 유량이 계측된다. 이 교정용 가스는 원료 가스 공급 유로(L2)를 흐를 때, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 흐른다.
매스 플로우 미터(16)에는 질량 유량 센서가 탑재되는 것이 바람직하다. 매스 플로우 미터(16)에 탑재되는 질량 유량 센서는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 열식 질량 유량 센서, 차압식 질량 유량 센서, 코리올리식 질량 유량 센서 등의 일반적인 것을 사용할 수 있다.
(제어 수단(19) 및 배선(E1 및 E2))
매스 플로우 미터(16)는 배선(E2)에 의해, 제어 수단(19)에 접속되어 있다.즉, 분기 유로(L4)에 공급되는 교정용 가스의 유량 측정값은 배선(E2)에 의해, 매스 플로우 미터(16)로부터 제어 수단(19)으로 송신 가능하게 되어 있다.
또한 전술한 바와 같이, 제어 수단(19)에는 매스 플로우 컨트롤러(11)에 접속하는 배선(E1)도 접속되어 있다.
매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)의 각각에서는 교정용 가스의 유량값이 측정되고, 제어 수단(19)에 송신된다. 따라서, 측정된 교정용 가스의 유량값의 차분이 제어 수단(19)에 의해 얻어진다. 제어 수단(19)은 매스 플로우 컨트롤러(11)에 보정을 위한 데이터를 보낼 수 있다. 이와 같이, 얻어진 차분에 의해, 셀렌화수소 혼합 가스 제조 재개시에, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량값이 보정된다. 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)는 유량 측정 범위가 동일한 질량 유량 센서인 것이 보다 바람직하고, 또한, 동일 성분의 가스로 유량 교정된 것인 것이 매우 바람직하다.
예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(11)가 열식 질량 유량 센서를 탑재하고 있고, 셀렌화수소로 교정된 유량 계측의 풀 스케일이 10[L/min]의 사양의 것이면, 매스 플로우 미터(16)에는 동일한 것, 즉 열식 질량 유량 센서를 탑재함과 함께 셀렌화수소로 교정된 유량 계측의 풀 스케일이 10[L/min]의 사양의 것을 사용하는 것이 매우 바람직하다.
매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)로서 사용하는 기기로서 이와 같이 유사한, 또는 동일한 것을 선택함으로써, 이하의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 매스 플로우 컨트롤러(11)와 매스 플로우 미터(16)로 측정된 교정용 가스의 유량 측정값은 이종 가스를 사용한 경우에 필요한 유량 환산 처리를 필요로 하지 않고, 교정용 가스의 측정 후, 즉시 제어 수단(19)에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 위해, 셀렌화수소 가스의 유량값의 보정량 또는 보정된 셀렌화수소 가스의 유량값을 산출할 수 있다.
제어 수단(19)은 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)의 각각으로 측정된 교정용 가스의 유량값을 수신한다. 또한, 제어 수단(19)은 수신한 각각의 교정용 가스의 유량값의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 의해 설정되는 셀렌화수소 가스의 유량값의 보정량, 또는 보정된 셀렌화수소 가스의 유량값을 산출하여, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 전달한다.
또한, 교정용 가스의 유량 측정값은 셀렌화수소 혼합 가스 제조 정지시에, 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)로 측정된다. 그 후, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조가 재개되었을 때는 셀렌화수소 가스의 보정을 가미한 유량값을 매스 플로우 컨트롤러(11)의 유량 설정값으로 한다.
제어 수단(19)은 셀렌화수소 가스의 유량값의 보정량, 또는 보정된 셀렌화수소 가스의 유량값을 산출 가능한 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 연산 장치나 시스템을 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 제어 수단(19)으로는, 예를 들면, 중앙 연산 처리 장치를 갖는 일반적인 컴퓨터나 프로그래머블 로직 컨트롤러를 사용할 수 있다.
(셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법)
다음으로, 공급 장치(101)를 사용한 본 실시형태의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법(이하, 간단히 「공급 방법」이라고 한다)에 대해 설명한다.
본 실시형태의 공급 방법은 이하의 프로세스를 포함한다.
먼저, 매스 플로우 컨트롤러(6)로 유량 제어된 불활성 가스와, 매스 플로우 컨트롤러(11)로 유량 제어된 원료 가스를 혼합기(2)로 혼합하여, 소정의 셀렌화수소 농도 설정값이 되도록 셀렌화수소 혼합 가스를 제조한다. 그리고, 제조된 혼합 가스를 버퍼 탱크(3)에 저류한다 (셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스(I)).
그 후, 버퍼 탱크(3) 내의 그 셀렌화수소 혼합 가스를 공급 장치(101)의 후단에 설치된 태양 전지 제조 장치 등의 2차측에 위치하는 소비 설비에 공급한다(셀렌화수소 혼합 가스의 공급 프로세스(III)).
셀렌화수소 혼합 가스 제조 프로세스 후에, 즉, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 정지한 후에, 동일 유량의 교정용 가스를, 바람직하게는 동일한 교정용 가스를 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)에 유통시킨다. 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)에 의해 측정된 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정한다(원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)).
또한, 여기에서는 셀렌화수소 혼합 가스의 2차측(하류측)에 위치하는 소비 설비로서 태양 전지 제조 장치로 기재했지만, 셀렌화수소 혼합 가스를 소비하는 장치이면 어떤 것이어도 된다. 예를 들면, 셀렌화수소 혼합 가스를 도핑 가스로서 소비하는 반도체 제조 장치 등을 들 수 있다.
(제조 준비 프로세스)
먼저, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 전의 준비를 행한다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 공급 장치(101)를 준비하고, 이 장치에 있어서, 개폐 밸브(4, 21, 23), 자동 밸브(9)를 개폐 조작하면서 질소 등의 퍼지 가스를 유통시켜, 유로 내의 퍼지를 행한다. 상기 퍼지를 완료한 후, 자동 밸브(14, 15)를 닫힌 상태로 함과 함께, 자동 밸브(14, 15) 이외의 전부의 개폐 밸브 및 자동 밸브를 열린 상태로 하고, 제조 준비를 완료한다.
또한, 버퍼 탱크(3)에 잔류하는 질소 등의 퍼지 가스는 제거해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 버퍼 탱크(3)에 접속하는 도시가 생략된 진공 배기용 밸브 등으로부터, 도시가 생략된 진공 펌프 등을 사용하여 진공 배기하는 것이 바람직하다.
(셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스(I))
다음으로, 베이스 가스 공급 유로(L1)로부터 불활성 가스를, 원료 가스 공급 유로(L2)로부터 셀렌화수소 가스를 각각 혼합기(2)로 공급한다. 즉, 불활성 가스의 유량(유량 설정값 V1[L/min])과 셀렌화수소 가스의 유량(유량 설정값 V2[L/min])을 미리 설정된 유량으로 제어하면서 공급한다.
보다 구체적으로는, 불활성 가스의 유량과 셀렌화수소 가스의 유량을 미리 설정된 태양 전지 제조 장치에 공급하는 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도의 설정값(셀렌화수소 농도 C[％], C=V2/(V1＋V2)×100)으로부터 결정된 각 유량이 되도록, 각각 제어한다. 이와 같이 하여, 베이스 가스 공급 유로(L1)로부터 불활성 가스를, 원료 가스 공급 유로(L2)로부터 셀렌화수소 가스를 각각 혼합기(2)로 공급한다.
보다 구체적으로 설명하면, 불활성 가스는 베이스 가스 공급원으로부터 베이스 가스 공급 유로(L1)에 공급된다. 불활성 가스는 베이스 가스 공급 유로(L1)에 있어서, 압력 조정기(5)에 의해 소정의 압력으로 감압된 후, 매스 플로우 컨트롤러(6) 내에 도입된다. 매스 플로우 컨트롤러(6)에는 미리 불활성 가스의 유량 설정값 V1[L/min]이 설정되어 있다. 즉, 불활성 가스의 유량은 매스 플로우 컨트롤러(6)에 의해, V1[L/min]이 되도록 제어된다. 그리고, 자동 밸브(8)가 열린 상태인 경우에, 매스 플로우 컨트롤러(6)를 개재하여, 소정의 유량(V1)의 불활성 가스가 혼합기(2)로 공급된다.
또한, 셀렌화수소 가스는 원료 가스 공급원으로부터 원료 가스 공급 유로(L2)에 공급된다. 셀렌화수소 가스는 원료 가스 공급 유로(L2)에 있어서, 압력 조정기(10)에 의해 소정의 압력으로 감압된 후, 매스 플로우 컨트롤러(11) 내에 도입된다. 매스 플로우 컨트롤러(11)에는 미리 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V2[L/min]가 설정되어 있다. 즉, 셀렌화수소 가스의 유량은 매스 플로우 컨트롤러(11)에 의해, V2[L/min]가 되도록 제어된다. 그리고, 자동 밸브(13)가 열린 상태인 경우에, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 개재하여, 소정의 유량(V2)의 셀렌화수소 가스가 혼합기(2)로 공급된다.
다음으로, 소정의 유량으로 공급된 불활성 가스 및 셀렌화수소 가스를 혼합기(2)에 의해 혼합하여, 소정의 농도 C=(V2/(V1＋V2))×100[％]의 셀렌화수소 혼합 가스를 제조한다.
여기서, 셀렌화수소 혼합 가스의 농도는 특별히 한정되는 것이 아니고, 태양 전지 제조 장치의 요구에 따라, 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소의 농도를 5∼20vol％로 할 수 있다.
다음으로, 유로(L5)를 개재하여, 소정의 셀렌화수소 농도로 혼합된 셀렌화수소 혼합 가스를 버퍼 탱크(3)에 저류한다. 저류된 셀렌화수소 혼합 가스의 압력은 압력계(22)로 계측할 수 있다. 저류된 셀렌화수소 혼합 가스의 압력이 미리 설정된 상한 압력에 이를 때까지, 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하여, 유로(L5)로부터 버퍼 탱크(3)에 공급한다. 압력계(22)로 측정되는 압력이 상한 압력에 이르렀을 때는 자동 밸브(8, 9 및 13)의 전부를 닫힌 상태로 하고, 버퍼 탱크(3)에 대한 공급을 정지하여, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 정지한다. 또한, 자동 밸브(9)도 닫는 것은 후술하는 보정 프로세스의 실시를 위해서이다.
그 후, 압력계(22)에 의해, 버퍼 탱크(3) 내에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 압력이 미리 설정된 하한 압력 이하에 이른 것을 검지했을 때는 닫혀 있던 자동 밸브(8, 9, 13)를 열린 상태로 하고, 버퍼 탱크(3)에 대한 혼합 가스의 공급, 즉 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 개시한다. 그 후, 압력계(22)에 의해, 버퍼 탱크(3)의 압력이 상한 압력 이상에 이른 것을 검지했을 때, 자동 밸브(8, 9, 13) 전부를 닫힌 상태로 하여, 버퍼 탱크(3)에 대한 혼합 가스의 공급, 즉, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 정지한다. 이후, 버퍼 탱크(3)의 압력에 따라, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 및 제조 정지를 순차 반복한다.
(셀렌화수소 혼합 가스의 공급 프로세스(III))
버퍼 탱크(3) 내에 저류된 셀렌화수소 혼합 가스를 태양 전지 제조 장치에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 소비 상황에 따라, 태양 전지 제조 장치에 공급한다.
또한, 버퍼 탱크(3)를 사용하지 않는 본 실시형태의 공급 방법에 있어서는, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 또는 제조 정지의 전환을 압력계(22)로 측정된 버퍼 탱크(3) 내의 압력값에 따라 행하는 것이 아니라, 태양 전지 제조 장치에 있어서의 셀렌화수소 혼합 가스의 소비 상황에 따라서 행해도 된다. 예를 들면, 소비가 행해지지 않을 때는 혼합 가스의 제조 정지로 해도 되고, 및/또는, 소비를 할 때 제조를 행해도 된다.
이와 같이 하여, 셀렌화수소의 농도가 안정적인 셀렌화수소 혼합 가스를 태양 전지 제조 장치에 연속적으로 공급한다.
(원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II))
버퍼 탱크(3)에 대한 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 정지한 후에, 이하에 설명하는 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스를 행한다. 이 보정 프로세스에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량 설정값을 보정한다.
구체적으로는, 원료 가스 공급 유로(L2)에 설치되어 셀렌화수소의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(11)와, 교정용 매스 플로우 미터(16)에 동일 유량의 교정용 가스를 흘린다. 연속하여 흐르는 교정용 가스의 흐름이 각각의 위치에서 측정된다. 그리고, 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)에 의해 측정된 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량 설정값을 보정한다.
또한, 보정 프로세스에 대해 설명한다.
우선, 자동 밸브(9)를 닫힌 상태로 하여, 셀렌화수소 가스의 공급을 정지한다. 자동 밸브(8 및 13)도 닫힌다.
다음으로, 자동 밸브(14, 15)를 열린 상태로 한다. 그 결과, 베이스 가스 공급원으로부터 베이스 가스인 불활성 가스를 바이패스 유로(L3)와, 바이패스 유로(L3)와 원료 가스 공급 유로(L2)의 접속 위치에서 분기 유로(L4)와 원료 가스 공급 유로(L2)의 접속 위치까지의 사이의 원료 가스 공급 유로(L2)와, 분기 유로(L4)로 구성되는 유로(이후에서는, 이 연속한 유로를 「교정용 가스 유로」라고 칭한다)에 연속하여 불활성 가스를 흘릴 수 있다. 이 불활성 가스는 베이스 가스와 동일한 가스를 사용해도 된다. 사용된 불활성 가스는 교정용 가스로서 기능한다. 본 프로세스에 의해, 동일 유량의 교정용 가스를 교정용 가스 유로에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(11), 매스 플로우 미터(16)에 연속하여 흘릴 수 있다.
다음으로, 교정용 가스 유로에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(11)와 매스 플로우 미터(16)에 의해 교정용 가스의 각각의 유량값을 측정한다. 제어 수단(19)에 의해 이들 측정값을 사용하여 연산 처리를 행하고, 그 결과를 기초로 하여, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 재개시에 있어서의, 매스 플로우 컨트롤러(11)가 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정한다.
또한, 교정시와 혼합 가스 제조시의 가스의 종류가 상이한 경우, 혹은, 필요에 따라 별도 매스 플로우 컨트롤러나 매스 플로우 미터의 각각의 교정을 행할 때 교정시와 유량 측정시의 가스의 종류가 상이한 경우, 유량 오차의 산출 전에 컨버전 팩터로 불리는 유량 보정 계수를 사용하여 유량을 환산하는 것이 바람직하다.
더욱 상세하게, 본 발명에 있어서의 유량 오차의 산출에 대해 설명한다.
유량 오차의 산출에 있어서는, 먼저, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 의해, 교정용 가스의 유량의 제어를 행하고, 또한, 동시에 교정용 가스의 유량 V3[L/min]을 측정한다. 또한, 동시에 하류측에 위치하는 매스 플로우 미터(16)에 의해, 교정용 가스의 유량 V4[L/min]를 측정한다.
셀렌화수소 혼합 가스 제조시에 있어서, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 포함하는 원료 가스 공급 유로(L2)에 셀렌 결정이 많이 석출되면, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 유량 제어 정밀도가 저하된다. 이 때, 셀렌 결정이 존재하기 때문에, 셀렌화수소 혼합 가스 제조 정지시에 매스 플로우 컨트롤러(11)로 측정된 교정용 가스의 유량 V3[L/min]이 본래 측정되어야 할 교정용 가스의 유량보다 작아지는 경향이 있다.
이에 비해, 매스 플로우 미터(16)는 셀렌화수소 혼합 가스 제조시에 있어서, 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 매스 플로우 미터(16)로 측정된 교정용 가스의 유량 V4[L/min]는 본래 측정되어야 할 교정용 가스의 유량과 동일해진다.
이와 같이, 셀렌화수소 혼합 가스 제조 정지시에, 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)의 각각으로 측정된 교정용 가스의 유량값 V3, V4[L/min]의 차분은 매스 플로우 컨트롤러(11)의 유량 제어 정밀도의 저하 상태, 또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)를 포함하는 원료 가스 공급 유로(L2)의 셀렌 결정의 석출량의 정도를 정확하게 나타내 보이고 있다.
또한, 여기에서는 매스 플로우 컨트롤러(11)로 측정된 교정용 가스의 유량 V3[L/min]이 본래 측정되어야 할 교정용 가스의 유량보다 작아지는 경우를 기재하고 있다. 그러나, 본래 측정되어야 할 교정용 가스의 유량보다 커지는 경우에도 동일하게 처리, 즉 보정할 수 있다.
이 후, 매스 플로우 컨트롤러(11) 및 매스 플로우 미터(16)로 얻어진 교정용 가스의 유량 측정값 V3, V4[L/min]를 각각 배선(E1, E2)을 개재하여, 제어 수단(19)에 전달한다.
다음으로, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 의해 얻어진 교정용 가스의 유량 측정값 V3[L/min]과 매스 플로우 미터(16)에 의해 얻어진 교정용 가스의 유량 측정값 V4[L/min]의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 있어서의 셀렌화수소 가스의 유량 설정값의 보정량을 산출한다.
구체적으로는, 유량 측정값 V3, V4[L/min]로부터, 다음 식에 의해 유량 오차 A 및 보정 계수 B를 산출한다.
유량 오차 A=(｜V3-V4｜/V4)×100[％]
보정 계수 B=V4/V3
다만, 매스 플로우 컨트롤러에 있어서, 교정시와 혼합 가스 제조시의 가스의 종류가 상이한 경우, 혹은, 필요에 따라 별도 매스 플로우 컨트롤러의 교정을 행할 때 교정시와 유량 측정시에 사용되는 가스의 종류가 일치되어 있지 않은 경우에는 컨버전 팩터로 불리는 유량 보정 계수로 보정할 필요가 있다. 유량 보정 계수를 이용하여 V3과 V4를 교정용 가스의 종류에 의한 유량값으로 보정한 후, 유량 오차 A 및 보정 계수 B를 산출한다.
유량 오차 A 및 보정 계수 B의 산출 후, 다음 식에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 송신하는 보정된 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V5[L/min]를 산출한다.
유량 설정값 V5[L/min]=B×V2[L/min]
다음으로, 산출한 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V5[L/min]를 배선(E1)을 개재하여 매스 플로우 컨트롤러(11)로 송신한다. 유량 설정값 V5는 이보다 뒤에 행해지는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스로 사용된다. 이와 같이 하여, 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스 후에, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조를 재개했을 때 사용되는 보정값이 얻어진다. 즉, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량 설정값은 제어 수단(19)에 의해 산출된 보정량으로 보정된다.
이상의 프로세스에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(11)에서의 셀렌 결정의 석출량에 따라 보정된 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V5[L/min]를 이용한 태양 전지 제조 장치에 공급하는데 적합한 소정의 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하기 위한 준비가 완료된다. 이 후, 자동 밸브(14, 15)를 닫고, 자동 밸브(9)를 열어도 된다. 즉, 이와 같이 엶으로써, 바이패스 유로(L3)와 원료 가스 공급 유로(L2)의 접속 위치에서 분기 유로(L4)와 원료 가스 공급 유로(L2)의 접속 위치까지의 사이의, 원료 가스 공급 유로(L2) 내에 있는 교정용 가스를 셀렌화수소 가스로 치환해도 된다. 또한, 이 때, 자동 밸브(15)는 연 그대로여도 되고, 혹은 소정의 타이밍에 열어도 된다.
또한, 보정 계수 B를 사용하는 것은 셀렌화수소 가스의 유량 제어시만으로 한다. 즉, 교정용 가스의 유량 측정시는 매스 플로우 컨트롤러(11)에 대해 보정 계수 B를 이용한 보정은 행하지 않는다.
그 후, 자동 밸브(14, 15)를 닫힌 상태로 함과 함께 자동 밸브(14, 15) 이외의 전부의 개폐 밸브 및 자동 밸브를 열린 상태로 하고, 상기 설명한 셀렌화수소 혼합 가스 제조 프로세스를 행한다. 2회째 이후의 셀렌화수소 혼합 가스 제조 프로세스에서는 그 직전의 원료 가스 유량 설정값 보정 프로세스로 정확하게 보정된 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V5[L/min]가 매스 플로우 컨트롤러(11)에 의해 설정되어 있다. 따라서, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 2차측(하류측)에 본래 흘러야 할 유량 V2[L/min]의 셀렌화수소 가스를 흘릴 수 있다. 그리고, 유량값 V2[L/min] 셀렌화수소 가스를 혼합기(2)에 공급할 수 있다.
이후, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스(I)와 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)를 교대로 반복 실시한다. 이와 같이 하여, 공급 장치(101)로부터 태양 전지 제조 장치에 공급하는데 적합한, 소정의 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 장기적으로 안정적으로 공급한다.
셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스(I)와 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)를 교대로 2단위 이상 반복 실시하는 경우는 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)에 있어서의 교정용 가스의 유량 설정값을 필요에 따라 변경하여 프로세스를 실시해도 된다. 여러 차례 반복되는 경우는 교정용 가스의 유량값의 차분은 복수 얻어진다. 따라서, 교정용 가스의 유량 설정값을 변경하는 경우는 예를 들면, 각 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스에서 얻어진, 그때까지 얻어진 복수의 보정 계수 B를 평균화하여 사용해도 되고, 혹은, 설정하는 유량 범위별로 적용하는 보정 계수 B를 결정하여 사용해도 된다.
예를 들면, 셀렌화수소의 혼합 가스 제조 프로세스(I)와, 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)를 교대로 2단위 이상 반복 실시했을 경우, 1회째의 제조 프로세스에 있어서의 유량 측정값이 V3a[L/min], 이 값을 이용한 보정 프로세스에 있어서 얻어진 보정 계수가 Ba, 2번째의 제조 프로세스에 있어서의 유량 측정값이 V3b[L/min], 이 값을 이용한 보정 프로세스에 있어서 얻어진 보정 계수가 Bb로, V3a＜V3b로 한다. 이 경우, 이 후의 제조 및 보정 프로세스에 있어서, 셀렌화수소 가스의 유량 측정값이 0∼V3a[L/min]의 경우에 적용하는 보정 계수는 Ba, V3a∼V3b[L/min]의 경우에 적용하는 보정 계수는 Bb로 할 수 있다.
또한, 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스(I)와 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)를 교대로 2단위 이상 반복 실시하는 경우는 버퍼 탱크에 접속된 압력계(22)가 소정의 압력을 밑돌기 전에, 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스(II)의 실시 후에 자동 밸브(14, 15)를 닫힌 상태로 해도 된다. 또한, 유량 오차 A의 값은 5∼30％의 범위 내인 것이 바람직하지만, 특별히 이 범위로 한정되는 것이 아니고, 실용에 문제가 없으면 적절히 선택할 수 있다.
상기 설명한 본 실시형태의 공급 방법에 의하면, 교정용 가스에 의해 원료 가스 공급 유로 내에 체류한 셀렌화수소 가스를 제거할 수 있다. 이 때문에, 원료 가스 공급 유로(L2)에 있어서의 셀렌화수소의 자기 분해에 의한 셀렌 결정의 석출을 현저하게 저감시킬 수 있다. 또한, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 유량 V2[L/min]의 셀렌화수소 가스를 흘리는 경우, 비록 셀렌 결정의 석출이 있었다고 해도, 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치된 교정용 매스 플로우 미터(16)로 측정된 교정용 가스의 유량값에 기초하여, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 보정된 유량 설정값 V5[L/min]를 송신할 수 있다. 이 때문에, 원료 가스 공급 유로(L2)의 유량 제어 오차를 현저히 저감시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법에 의하면, 단시간 주기의 개폐 밸브의 전환 등의 치밀한 기기 조작 및 버퍼 탱크의 용적 확장을 행하지 않고, 종래보다 장기적으로 드리프트 현상을 저감시켜, 안정적인 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스를 태양 전지 제조 장치 등에 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 공급 장치(101)에서는 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에 원료 가스 공급 유로(L2)에 설치되어 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(11)와, 교정용 매스 플로우 미터(16)에 동일 유량의 교정용 가스가 흐른다. 이 구성에 의해, 교정용 가스로 원료 가스 공급 유로 내에 체류한 셀렌화수소 가스가 제거되므로, 셀렌화수소의 자기 분해에 의한 셀렌 결정의 석출이 저감된다.
또한, 셀렌화수소 혼합 가스 제조시에는 셀렌화수소 가스가 흐르는 원료 가스 공급 유로(L2)에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(11)와, 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치된 매스 플로우 미터(16)의 각각에 의해 측정된 동일 유량의 교정용 가스를 측정한 유량 측정값의 차분에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)가 흐르는 셀렌화수소 가스의 유량 설정값이 보정된다. 이로써, 원료 가스 공급 유로(L2)의 유량 제어 오차가 현저히 저감되어 드리프트 현상이 억제된다. 결과적으로, 단시간 주기의 밸브 개폐 등의 치밀한 기기 조작이나, 대용량 버퍼 탱크를 필요로 하지 않고, 장기적으로 안정적인 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스가 태양 전지 제조 장치 등에 공급된다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 변경을 추가하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태의 공급 장치(101)는 매스 플로우 미터(16)를 분기 유로(L4)에 설치한 구성으로 하였다. 그러나, 도 6에 기재된 공급 장치(102)와 같이, 매스 플로우 미터(16)를 자동 밸브(14)의 1차측(상류측)의 바이패스 유로(L3)에 설치해도 된다. 전술한 바와 같이, 자동 밸브(14)의 1차측의 바이패스 유로(L3)에는 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는다. 이 때문에, 상술한 공급 장치(101)와 동일하게, 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 매스 플로우 미터(16)를 설치할 수 있다. 따라서, 분기 유로(L4)를 설치하지 않아도 되어, 상기 서술한 실시형태의 효과에 추가하여, 공급 장치를 소형으로 할 수 있다. 그 결과, 단시간 주기의 밸브 개폐 등의 치밀한 기기 조작이나 대용량 버퍼 탱크를 필요로 하지 않고, 장기적으로 안정적인 셀렌화수소 농도의 셀렌화수소 혼합 가스가 태양 전지 제조 장치 등에 공급된다.
또한, 다른 실시예로서 예를 들면, 유량 오차 A가 소정값을 초과했을 경우에, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 이상을 공급 장치(101)의 오퍼레이터에 통지하고, 오퍼레이터에 의해 매스 플로우 컨트롤러(11)의 교환을 행해도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 구체예를 나타낸다.
(실시예)
도 1에 나타내는 공급 장치(101)를 이용하여 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 연속하여 장기간 공급하였다. 공급 장치(101)의 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 프로세스를 행할 때, 표 1의 조건을 사용하였다. 또한, 공급 장치(101)의 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스를 행할 때, 표 2의 조건을 사용하였다.
Figure 112015025988822-pct00001
Figure 112015025988822-pct00002
·표 2에 있어서, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 유량 측정값 V3은 보정 프로세스에 있어서, 컨트롤러의 유량 표시가 10.0L/min일 때, 실제로 흐르는 질소 가스는 13.0L/min인 것을 나타낸다.
·표 2에 기재되는“1회”란, 1회의 유량 설정값의 보정을 행하기 위해 행해지는 제조 프로세스와 보정 프로세스의 조합의 횟수이며, 본 실시예에서는 이것이 여러 차례 반복된다.
표 1, 2에 나타내는 실시 조건으로 제조 및 보정의 프로세스를 반복하여 행하면서, 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 연속하여 공급했을 때, 유로(L6)에 설치한 셀렌화수소 농도 분석계(도시 생략)를 이용하여, 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도의 경시 변화를 측정하였다. 셀렌화수소 농도 분석계로 측정한 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도의 시간(일수) 의존성을 도 2에 나타낸다. 또한, 제조 및 보정의 프로세스를 반복하여 행했을 때의 유량 오차 A의 시간(일수) 의존성을 도 3에 나타낸다.
(비교예)
공급 장치(101)의 원료 가스의 유량 설정값의 보정 프로세스를 실시할 때, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 셀렌화수소의 유량 설정값 V2[L/min]의 보정에 보정 계수 B를 사용하지 않는 것 이외에는, 실시예와 동일한 조건으로, 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 태양 전지 제조 장치에 셀렌화수소 혼합 가스를 연속하여 공급하였다. 즉, 보정 프로세스는 실시하지만, 매스 플로우 컨트롤러(11)로 보정된 유량을 사용하지 않고, 제조 및 공급을 행하였다. 실시예와 동일하게, 유로(L6)에 설치한 셀렌화수소 농도 분석계를 이용하여 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도의 경시 변화를 측정하였다. 이 때의 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도의 시간(일수) 의존성을 도 2에 나타낸다.
(실시예 및 비교예의 측정 결과의 비교)
도 2에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 측정 개시부터 약 40일이 지날 때까지는 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도가 소정 농도의 10.0％ 부근을 유지하고 있다. 그러나, 추가로 일수가 경과하면, 셀렌화수소 농도가 급격하게 증대되고 있다.
또한, 도 3에 나타내는 유량 오차 A의 셀렌화수소 농도의 시간(일수) 의존성에 있어서도, 측정 개시로부터 약 40일 이후의 일수가 경과하면, 유량 오차 A가 급격하게 증대되고 있다. 그 결과, 비교예에 있어서 측정 개시로부터 100일째에는 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도가 13.8％에 이르렀다.
이와 같이 셀렌화수소 농도가 상승하는 요인으로는, 보정 계수 B를 사용한 매스 플로우 컨트롤러(11)의 셀렌화수소의 유량 설정값 V2[L/min]의 보정이 이루어지지 않았기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(11)의 유량 제어 정밀도가 저하된 것을 들 수 있다.
비교예에 비해, 실시예에서는 측정 개시부터 약 100일이 경과해도, 셀렌화수소 혼합 가스 중의 셀렌화수소 농도가 10.0％ 부근으로 안정적이다. 따라서, 본 발명에서는 원료 가스 공급 유로(L2)의 유량 제어 오차를 매우 정확하게, 또한, 적어도 100일 정도의 장기간에 걸쳐 저감시킬 수 있음을 확인하였다. 이것은 본 발명의 상기 실시형태의 공급 방법 및 공급 장치(101)에 의해, 교정용 매스 플로우 미터(16)로 측정된 교정용 가스의 유량값에 기초하여 산출되는 유량 오차 A 및 보정 계수 B에 따라, 매스 플로우 컨트롤러(11)에 흘리는 셀렌화수소 가스의 유량 설정값 V2[L/min]를 유량 설정값 V5[L/min]로 보정할 수 있기 때문이다.
본 발명은 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치에 적용 가능하다. 치밀한 기기 조작 및 대용적 버퍼 탱크를 필요로 하지 않고, 드리프트 현상을 억제하면서, 장기적으로 셀렌화수소 농도가 안정적인 셀렌화수소 혼합 가스를 공급 가능한 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법 및 공급 장치를 제공할 수 있다.
2, 117…혼합기
3, 118…버퍼 탱크
4, 21, 23, 104, 114, 115…개폐 밸브
5, 10, 105, 110…압력 조정계
6, 11, 106, 111…매스 플로우 컨트롤러(유량 제어 수단)
7, 12, 107, 112…역지 밸브
8, 9, 13, 108, 109, 113…자동 밸브
14, 15…자동 밸브(개폐 밸브)
16…매스 플로우 미터(유량 측정 수단)
19…제어 수단
22, 116…압력계
L1, L101…베이스 가스 공급 유로
L2, L102…원료 가스 공급 유로
L3, L105…바이패스 유로
L4…분기 유로
L5, L6, L7, L103, L104…유로
E1, E2…배선
101, 102, 103, 201, 202…공급 장치

Claims (11)

  1. 베이스 가스 공급 유로로부터 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로로부터 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 제조된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정과, 상기 혼합 가스를 공급하는 공정을 갖는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법으로서,
    추가로, 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하는 공정을 정지하고 있는 동안에, 원료 가스의 유량 설정값을 보정하는 공정을 포함하고,
    상기 보정 공정이
    상기 원료 가스 공급 유로에 설치되어 상기 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과, 교정용 유량 측정 수단에 동일 유량의 교정용 가스를 흘리는 공정과,
    상기 유량 제어 수단 및 상기 유량 측정 수단에 의해 측정된 상기 교정용 가스의 각각의 유량값의 차분을 얻는 공정과,
    상기 차분에 따라, 상기 유량 제어 수단이 흘리는 상기 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 공정을 포함하고,
    상기 교정용 가스가 상기 베이스 가스 공급 유로와 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측을 접속한 바이패스 유로에 의해 공급된 상기 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교정용 가스를 상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단에 무작위로 연속하여 흘리는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단에 동일한 사양의 유량 측정 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀렌화수소 혼합 가스를 제조할 때, 상기 셀렌화수소 가스를 상기 유량 측정 수단에 흘리지 않는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 방법.
  6. 베이스 가스 공급 유로로부터 공급되는 불활성 가스와, 원료 가스 공급 유로로부터 공급되는 셀렌화수소 가스를 혼합하여, 소정의 농도로 제조된 셀렌화수소 혼합 가스를 제조하고, 그 후, 공급하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치로서,
    상기 원료 가스 공급 유로에 설치되어 상기 셀렌화수소 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 수단과,
    상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에, 교정용 가스를 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측으로 공급하는 교정용 가스 공급 유로와,
    상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조 정지시에는 상기 교정용 가스가 흐름과 함께 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 상기 셀렌화수소 가스가 흐르지 않는 유로에 설치된 교정용 유량 측정 수단과,
    상기 유량 제어 수단 및 상기 유량 측정 수단에 동일 유량의 상기 교정용 가스를 흘렸을 때, 각각 측정된 교정용 가스의 유량값의 차분에 따라, 상기 유량 제어 수단이 흘리는 상기 셀렌화수소 가스의 유량값을 보정하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 교정용 가스 공급 유로가 상기 베이스 가스 공급 유로와 상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 1차측을 접속하는 바이패스 유로인 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로에는 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 상기 불활성 가스를 교정용 가스로서 상기 베이스 가스 공급 유로로부터 상기 원료 가스 공급 유로로 공급할 때 열린 상태가 되는 제1 개폐 밸브가 설치되어 있고,
    상기 바이패스 유로의 상기 제1 개폐 밸브의 1차측에 상기 유량 측정 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급 유로의 상기 유량 제어 수단의 2차측에 분기 유로가 설치되고,
    상기 분기 유로에는 상기 셀렌화수소 혼합 가스의 제조시에 닫힌 상태가 되고, 상기 불활성 가스를 교정용 가스로서 상기 베이스 가스 공급 유로로부터 상기 원료 가스 공급 유로로 공급할 때 열린 상태가 되는 제2 개폐 밸브가 설치되어 있고,
    상기 분기 유로의 상기 제2 개폐 밸브의 2차측에 상기 유량 측정 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 제어 수단과 상기 유량 측정 수단이 동일한 사양의 유량 측정 방법인 것을 특징으로 하는 셀렌화수소 혼합 가스의 공급 장치.
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