KR101075841B1 - 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치가 개시된다. 본 발명의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 박막 태양전지 제조용 기판을 핸들링하는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 트랜스퍼 모듈 챔버의 일측에 연결되며, 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 실질적인 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER); 및 트랜스퍼 모듈 챔버의 타측에 연결되어 박막 태양전지 제조용 기판이 출입되며, 트랜스퍼 챔버를 통해 프로세스 챔버 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달되도록 내부에 기판 가열유닛이 구비되는 적어도 하나의 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버를 통해 프로세스 챔버 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있다.
Description
본 발명은, 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버를 통해 프로세스 챔버 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
태양전지(solar cells)는, 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 이러한 태양전지는 그 종류에 따라 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 박막 태양전지(thin-film solar cells) 등으로 분류된다.
박막 태양전지는 얇은 막 형태로 제작되는 것으로서, 단결정 실리콘 태양전지 등에 비해 그 효율은 낮으나 제조 가격이 저렴하고 대면적화가 가능하며 표면이 불규칙한 곳이나 장치하기 어려운 곳에 용이하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 증착되는 기판의 종류에 따라 장판처럼 둘둘 말아서 운반하거나 보관할 수도 있다.
이러한 박막 태양전지는 반도체 공정과 유사한 다수의 공정들을 거치면서 제품으로 제작된다.
다수의 공정들 중에는 박막 태양전지 제조용 기판의 표면에 박막 형태의 증착막을 증착시키는 증착 공정이 존재하는데, 이러한 증착 공정은 주로 플라즈마를 이용한 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치(PECVD)를 통해 진행된다. 참고로, 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는 통상적인 LCD 기판 제조용 화학 기상 증착 장치(PECVD)와 실질적으로 유사한 구성을 갖는다.
종래의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 박막 태양전지 제조용 기판이 인입 및 취출되는 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)와, 로드락 챔버와 연결되며 기판 핸들링 로봇이 내부에 구비된 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER)와, 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되어 실질적인 증착 공정을 진행하는 다수의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER)를 구비한다.
이에, 박막 태양전지 제조용 기판이 로드락 챔버 내로 인입되면, 트랜스퍼 모듈 챔버 내의 기판 핸들링 로봇이 박막 태양전지 제조용 기판을 트랜스퍼 모듈 챔버로 옮긴 후, 다수의 프로세스 모듈 챔버 중에서 어느 한 프로세스 모듈 챔버로 전달함으로써 해당 프로세스 모듈 챔버 내에서 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 증착 공정이 이루어지게 되며, 작업이 완료되면 전술한 역순으로 박막 태양전지 제조용 기판이 취출된다.
한편, 이러한 종래의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 앞서 기 술한 바와 같이 통상적인 LCD 기판 제조용 화학 기상 증착 장치(PECVD)와 실질적으로 유사한 구성과 공정을 갖는 것이 일반적이기는 하지만, 박막 태양전지 제조용 기판이 LCD 제조용 기판보다 더 두껍기 때문에(대략 5 내지 7배 두꺼운 것으로 알려짐) 만약, 종래와 같이 전술한 통상의 공정을 통해 박막 태양전지 제조용 기판에 대해 증착 공정을 진행하게 되면 프로세스 챔버 내에서 박막 태양전지 제조용 기판을 가열하여 요구되는 공정 온도로 도달되기까지 많은 시간이 소요될 수밖에 없고, 따라서 전체적인 공정 시간의 지연으로 인해 생산성이 감소되는 문제점이 야기된다.
뿐만 아니라 프로세스 챔버 내에서 실질적인 증착 공정이 완료되어 취출되는 박막 태양전지 제조용 기판은 이미 가열에 의한 높은 온도를 유지하고 있기 때문에 이를 냉각하지 않고 대기 중으로 박막 태양전지 제조용 기판을 그대로 취출하게 되면 급격한 온도차로 인해 박막 태양전지 제조용 기판의 파손 또는 이 박막 태양전지 제조용 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생될 수 있는 문제점이 야기되므로 이에 대한 조치가 요구된다.
본 발명의 목적은, 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버를 통해 프로세스 챔버 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 로드락 챔버를 통해 대기 중으로 취출되는 과정에서 상승된 온도를 미리 낮출 수 있어 급격한 온도차로 인해 박막 태양전지 제조용 기판의 손상 또는 이 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생되는 것을 저지할 수 있는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 박막 태양전지 제조용 기판을 핸들링하는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 일측에 연결되며, 상기 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 실질적인 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER); 및 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 타측에 연결되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판이 출입되며, 상기 트랜스퍼 챔버를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 인입되는 상기 박막 태양전지 제조용 기판이 상기 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달되도록 내부에 기판 가열유닛이 구비되는 적어도 하나의 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 로드락 챔버는 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 하부에서 떠받쳐 지지하는 기판 지지대를 더 포함할 수 있으며, 상기 기판 가열유닛은, 상기 기판 지지대에 지지되는 상기 박막 태양전지 제조용 기판의 상부 영역에 마련되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 가열하는 다수의 히터를 포함할 수 있다.
상기 히터는 상기 히터는 적외선 파장을 방출하는 카본 아이알 히터(Carbon IR Heater)와 미디움 아이알 히터(Medium IR Heater) 중에서 선택된 어느 한 램프 히터일 수 있다.
상기 기판 가열유닛은, 상기 램프 히터와 상기 박막 태양전지 제조용 기판 사이에 배치되며, 상기 램프 히터로부터의 빛을 흡수하여 적외선 파장대의 열을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 방출하는 열 방출용 더미판을 더 포함할 수 있다.
상기 열 방출용 더미판은 박막의 흑연판일 수 있다.
상기 기판 가열유닛은, 상기 램프 히터의 상부 영역에 배치되어 상기 램프 히터로부터의 빛을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 반사시키는 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 반사판에는, 상기 반사판의 열변형 저지를 위해 냉각수가 유동 가능한 냉각수관이 더 마련될 수 있다.
상기 로드락 챔버는, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 대기 중으로 취출되기 전 상기 로드락 챔버 내에서 상기 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판을 냉각하는 기판 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버는 다수의 프로세스 모듈 챔버일 수 있으며, 상기 다수의 프로세스 모듈 챔버는 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 둘레 방향을 따라 배열되도록 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 인접하게 배치되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버와 연결될 수 있다.
상기 트랜스퍼 모듈 챔버는 평면 투영 시 다각형 구조를 가질 수 있으며, 상기 적어도 하나의 로드락 챔버와 상기 다수의 프로세스 모듈 챔버는 다각형 구조의 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 각 변에 인접하게 배치되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버와 연결될 수 있다.
상기 램프 히터의 동작을 온/오프(on/off) 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는, 외부로봇에 의해 증착 대상의 기판이 상기 로드락 챔버 내로 유입되어 상기 로드락 챔버의 게이트 밸브가 닫힌 후, 상기 로드락 챔버 내의 진공 분위기 조성을 위해 상기 로드락 챔버의 내부를 진공 펌핑하는 동안 상기 램프 히터의 동작을 온(on)시키도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 박막 태양전지 제조용 기판을 핸들링하는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER); 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 일측에 연결되며, 상기 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 실질적인 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER); 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 타측에 연결되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 공정 내로 인입시키며, 상기 트랜스퍼 챔버를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 인입되는 상기 박막 태양전지 제조용 기판이 상기 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달되도록 내부에 기판 가열유닛이 구비되는 인입 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER); 및 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 다른 타측에 연결되어 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판을 대기 중으로 취 출시키며, 상기 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 대기 중으로 취출되기 전 상기 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판을 냉각하는 기판 냉각유닛이 구비되는 취출 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 기판 가열유닛은, 상기 인입 로드락 챔버 내에서 상기 박막 태양전지 제조용 기판의 상부 영역에 마련되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 가열하는 다수의 램프 히터를 포함할 수 있다.
상기 기판 가열유닛은, 상기 램프 히터와 상기 박막 태양전지 제조용 기판 사이에 배치되며, 상기 램프 히터로부터의 빛을 흡수하여 적외선 파장대의 열을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 방출하는 열 방출용 더미판을 더 포함할 수 있다.
상기 기판 가열유닛은, 상기 램프 히터의 상부 영역에 배치되어 상기 램프 히터로부터의 빛을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 반사시키는 반사판; 및 상기 반사판에 마련되어 상기 반사판의 열변형 저지를 위해 냉각수가 유동 가능한 냉각수관을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버를 통해 프로세스 챔버 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 로드락 챔버를 통해 대기 중으로 취출되는 과정에서 상승된 온도를 미리 낮출 수 있어 급격한 온도차로 인해 박막 태양전지 제조용 기판의 손상 또는 이 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이며, 도 3은 프로세스 모듈 챔버의 개략적인 구성도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 증착 공정 대상의 박막 태양전지 제조용 기판(이하, 기판이라 함)이 인입되거나 증착이 완료된 기판이 취출되는 로드락 챔버(100, LOADLOCK CHAMBER)와, 로드락 챔버(100)와 연결되며 기판 핸들링 로봇(210)이 내부에 구비된 트랜스퍼 모듈 챔버(200, TRANSFER MODULE CHAMBER)와, 트랜스퍼 모듈 챔버(200)에 연결되어 실질적인 증착 공정을 진행하는 다수의 프로세스 모듈 챔 버(300a,300b,300c, PROCESS MODULE CHAMBER)를 구비한다.
본 실시예의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 트랜스퍼 모듈 챔버(200)가 평면 투영 시 8각형의 구조를 가지며, 8개의 각 변에, 1개의 로드락 챔버(100)와 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)가 동심적으로 배열되면서 트랜스퍼 모듈 챔버(200)에 연결된 구조를 갖는다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 즉, 로드락 챔버(100)와 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)가 트랜스퍼 모듈 챔버(200)와 연결되는 구조를 갖는다면 그것으로 충분하므로, 트랜스퍼 모듈 챔버(200)는 8각형의 구조를 떠나 4각형, 5각형 6각형 등 다양한 다각형의 구조를 가질 수도 있는 것이다.
다만, 이하에서는 도 1을 참조하여 8각형 구조의 트랜스퍼 모듈 챔버(200)에 1개의 로드락 챔버(100)와, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)가 연결되는 것에 대해 상세히 설명하기로 한다.
우선, 로드락 챔버(100)는, 증착 대상의 기판이 인입되거나 증착 완료된 기판이 취출되는 장소를 형성한다. 즉 본 실시예의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 외부에 마련된 외부로봇(미도시)이 증착 대상의 기판을 로드락 챔버(100)로 공급하면 로드락 챔버(100), 트랜스퍼 모듈 챔버(200) 및 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)를 통해 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 증착 공정이 완료되면 역순으로 기판이 이동된 후 최종적으로 외부로봇에 의해 외부로 취출된다.
로드락 챔버(100)에 대해 자세히 도시하고 있지는 않지만, 동시에 다수개의 기판에 대한 증착 공정 진행을 위해, 로드락 챔버(100)는 그 내부에 높이 방향을 따라 다수의 기판이 수용되는 다단의 단위 챔버(미도시)를 구비하고 있다.
즉 로드락 챔버(100)에는 예컨대, 20장의 기판이 수용될 수 있도록 20단의 단위 챔버가 구비될 수 있다. 20단의 단위 챔버가 구비된다는 의미는 도 2와 같은 구조가 로드락 챔버(100) 내에 높이 방향을 따라 20단으로 마련될 수 있다는 것을 가리킨다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이의 개수에 제한될 필요는 없다.
이처럼 로드락 챔버(100)에 20장의 기판이 인입되거나 취출될 수 있도록 한다면 트랜스퍼 모듈 챔버(200) 내의 기판 핸들링 로봇(210)이 20장의 기판을 한번에 파지하여 핸들링한 후, 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)로, 또는 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)로부터 이송시킬 수 있고, 따라서 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)에서는 한번에 동시에 20장의 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있기 때문에 뛰어난 생산성 효과를 기대할 수 있을 것이다.
물론, 이러한 구조가 전혀 불가능한 것은 아니지만, 하나의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)에서 20장의 기판에 대한 증착 공정이 진행되려면 도 3과 같이 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c) 각각의 내부에 20개의 단위 챔버(310a~310e)를 마련해야 하는데, 이러한 경우라면 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)를 비롯한 장치의 높이 및 규모가 과도하게 높아지거나 거대해질 수 있기 때문에 실질적으로 바람직하지만은 않다.
따라서 후술하는 바와 같이 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c) 각각은 그 내부에서 5장(혹은 많더라도 10장 정도) 정도의 기판에 대한 증착 공정을 동시에 진행할 수 있는 정도의 규모로 제작될 수 있고, 이러한 경우에는 기판 핸들링 로봇(210)이 로드락 챔버(100) 내에 수용된 20장의 기판 중에서 5장의 기판을 파지하여 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)로 핸들링할 수 있을 것이다.
이처럼 기판 핸들링 로봇(210)이 로드락 챔버(100) 내에 수용된 20장의 기판 중에서 5장의 기판을 파지하여 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)로 인입 이송시키거나, 반대로 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)로부터 증착이 완료된 5장의 기판을 로드락 챔버(100)로 취출 이송시키는 경우, 기판 핸들링 로봇(210)의 기판 핸들링 위치와 로드락 챔버(100a,100b) 내의 단위 챔버들 간의 상대적인 높이 차가 수시로 변경되면서 맞춰져야 하므로 이 때는 기판 핸들링 로봇(210)이 승하강 동작되도록 하든지 아니면 로드락 챔버(100) 내의 단위 챔버들이 승하강 동작되도록 해야 할 것이다.
만일, 전자와 같이 기판 핸들링 로봇(210)을 승하강시키려 하는 경우에는 기판 핸들링 로봇(210)의 위치 제어가 사실상 쉽지 않기 때문에 후자와 같이 로드락 챔버(100) 내의 단위 챔버들이 승하강 동작되도록 구현하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 구조는 로드락 챔버(100) 내에 기판의 승하강 동작을 위한 엘리베이터 구조를 적용함으로써 쉽게 구현이 가능하므로 이에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.
한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 본 실시예의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 통상적인 LCD 기판 제조용 화학 기상 증착 장치(PECVD)와 실질적으로 유사한 구성과 공정을 갖는 것이 일반적이다. 그렇지만, 박막 태양전지 제조 용 기판이 LCD 제조용 기판보다 더 두껍기 때문에(대략 5 내지 7배 두꺼운 것으로 알려짐) 만약, 종래와 같이 전술한 통상의 공정을 통해 박막 태양전지 제조용 기판에 대해 증착 공정을 진행하게 되면 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서 박막 태양전지 제조용 기판을 가열하여 요구되는 공정 온도로 도달되기까지 많은 시간이 소요될 수밖에 없고, 따라서 전체적인 공정 시간의 지연으로 인해 생산성이 감소되는 문제점이 야기된다.
뿐만 아니라 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서 증착 공정이 완료되어 취출되는 박막 태양전지 제조용 기판은 이미 가열에 의한 높은 온도를 유지하고 있기 때문에 이를 냉각하지 않고 로드락 챔버(100)를 통해 대기 중으로 박막 태양전지 제조용 기판을 취출하게 되면 급격한 온도차로 인해 박막 태양전지 제조용 기판의 손상 또는 이 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생될 수 있다.
따라서 이러한 현상 또는 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예의 로드락 챔버(100)에는 증착 공정으로 인입되는 기판을 가열하는 구조와, 증착 완료되어 대기 중으로 취출되는 기판을 냉각하는 구조가 마련되는데, 이에 대해 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 구비된 로드락 챔버(100)에는, 기판 가열유닛(120) 및 기판 냉각유닛(140)이 구비된다. 본 실시예의 경우, 하나의 로드락 챔버(100)를 통해 기판이 인입되고 취출되는 동작이 진행되므로 기판 가열유닛(120) 및 기판 냉각유닛(140)은 로드락 챔버(100) 내에 모두 구비된다.
기판 가열유닛(120)은, 증착 공정을 위하여 트랜스퍼 챔버(200)를 통해 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내로 인입되기 전 증착 공정 대상의 기판이 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달되도록 로드락 챔버(100) 내에서 증착 공정 대상의 기판을 가열하는 역할을 한다.
그리고 기판 냉각유닛(140)은, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 대기 중으로 취출되기 전 로드락 챔버(100) 내에서 증착 공정이 완료된 기판을 냉각하는 역할을 한다.
우선, 기판 가열유닛(120)에 대해 살펴보면, 기판 가열유닛(120)은, 로드락 챔버(100) 내에서 기판을 하부에서 떠받쳐 지지하는 기판 지지대(110)의 상부 영역에 마련되어 기판을 가열하는 다수의 히터(121)룰 구비한다.
이러한 히터(121)는 니크롬선에 의해 발열되는 히터일 수도 있으나, 본 실시예에서는 다수의 램프 히터(121)로 적용하고 있다. 즉 전원이 인가될 경우에 빛을 발산함으로써 발산되는 빛에 의해 기판을 가열하는 램프 히터(121)를 사용하고 있는데, 그 중에서도 특히 적외선 파장을 방출하는 다수의 램프 히터(121)로 적용하고 있다.
적외선 파장을 방출하는 램프 히터(121)에는 카본 아이알 히터(Carbon IR Heater)와 미디움 아이알 히터(Medium IR Heater) 등이 알려지고 있는데, 이 중에서 어떠한 것을 선택하여 사용하여도 좋다. 물론, 카본 아이알 히터(Carbon IR Heater)와 미디움 아이알 히터(Medium IR Heater) 외에도 적외선 파장을 방출하는 히터라면 충분히 적용이 가능하다. 참고로, 카본 아이알 히터(Carbon IR Heater)의 적외선 파장대는 2 um 이고, 미디움 아이알 히터(Medium IR Heater)의 적외선 파장대는 2.4 내지 2.7 um 대역(중적외선임)인 것으로 알려지고 있다.
물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 램프 히터(121) 대신에 다른 종류의 히터(미도시)가 적용되어도 무방하다.
한편, 이처럼 적외선 또는 중적외선 파장을 방출하는 램프 히터(121)를 적용함에 있어, 유리 재질인 기판은 투명하여 램프 히터(121)로부터의 빛이 기판을 투과하는 형태가 되기 때문에 기판의 가열 효율이 낮을 수 있다. 그 이유는, 로드락 챔버(100) 내에서 기판 가열유닛(120)으로 하여금 기판을 가열하고자 할 때, 로드락 챔버(100)의 내부는 진공 상태여서 대류에 의한 열전달은 거의 없고 대부분이 복사에 의한 열전달에 의존할 수밖에 없으며, 또한 램프 히터(121)에서 발산되는 빛은 대부분 가시광선 영역대의 파장을 갖고 있어 유리 재질의 투명한 기판은 가시광선 영역대의 빛을 그대로 투과시키기 때문에 기판에서의 에너지 흡수가 어렵기 때문이다.
따라서 램프 히터(121)로부터의 빛이 기판으로 용이하게 전달되어 기판을 가열시키는 효율을 높이고자 기판 가열유닛(120)에는 열 방출용 더미판(122)이 더 구비된다.
열 방출용 더미판(122)은, 램프 히터(121)와 기판 지지대(110)에 지지된 기판 사이에 배치되는데, 램프 히터(121)로부터의 빛을 흡수하여 적외선 파장대의 열을 기판으로 방출시키는 역할을 한다. 본 실시예에서는 이러한 열 방출용 더미판(122)으로서 충분히 얇은 박막의 흑연판을 적용하고 있다. 이 때, 흑연판을 적용 함에 있어 그 두께가 과도하게 두꺼울 경우라면, 오히려 빛이 차단되기 때문에 기판의 가열 효과가 낮아질 수 있으므로 박막의 흑연판을 적용하는 것이 바람직하다.
이러한 램프 히터(121) 및 열 방출용 더미판(122) 외에, 본 실시예의 기판 가열유닛(120)은 반사판(123)을 더 구비한다. 반사판(123)은 램프 히터(121)의 상부 영역에 배치되어 램프 히터(121)로부터의 빛, 다시 말해 램프 히터(121)로부터 발생되어 사방으로 흩어지는 빛을 기판 쪽으로 반사시켜 기판의 가열 효율을 높이는 용도로 활용된다.
이러한 반사판(123)을 적용함에 있어 반사판(123)은 거울이나, 거울과 같은 경면이 있는 금속 재질, 혹은 반사시트가 부착된 세라믹 재질 등으로 제작될 수 있는데, 로드락 챔버(100) 내에서 기판을 장시간 가열하게 되면 열에 의해 반사판(123)이 변형될 우려가 있다. 이를 저지하기 위해, 반사판(123)에는 반사판(123)의 열변형 저지를 위해 냉각수가 유동 가능한 냉각수관(124)이 더 구비될 수 있다. 수시로, 혹은 일정한 주기를 가지고 냉각수관(124)을 통해 냉각수를 흘려줌으로써 고온에 의해 반사판(123)이 열변형되는 것을 저지할 수 있게 된다. 하지만, 만약 고온에도 불구하고 열변형이 일어나지 않는 내열성 재질로 반사판(123)을 제작할 수 있다면 굳이 반사판(123)에 냉각수관(124)을 설치하지 않아도 된다.
이와 같은 구조의 기판 가열유닛(120)에 의해 로드락 챔버(100) 내에서 기판이 미리 가열된 후, 트랜스퍼 챔버(200)를 통해 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내로 인입되면, 기판이 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생 산성 향상에 기여할 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 기판 냉각유닛(140)은, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 대기 중으로 취출되기 전 로드락 챔버(100) 내에서 증착 공정이 완료된 기판을 냉각하는 역할을 한다.
이러한 기판 냉각유닛(140)은 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 기판과 나란한 형태의 냉각판, 즉 내부에 냉각수가 유동할 수 있는 냉각수 유동라인(미도시)을 구비한 냉각판으로 적용될 수 있으며, 증착 공정이 완료된 기판은 기판 냉각유닛(140)에 직접 접촉되거나 아니면 근접됨에 따라 대기 중으로 취출되기 전 미리 냉각될 수 있게 된다. 증착 공정이 완료된 기판은 기판 냉각유닛(140)에 직접 접촉되거나 아니면 근접되기 위해서는 기판 지지대(110)가 승하강되든지 아니면 기판 냉각유닛(140)이 승하강되면 되는데, 이러한 구조는 일반적인 것이므로 생략하기로 한다.
이러한 기판 냉각유닛(140)에 의해 챔버(100) 내에서 기판이 미리 냉각된 후, 대기 중으로 취출되면 급격한 온도차로 인해 기판의 손상 또는 이 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생되는 것을 저지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 이러한 구조의 로드락 챔버(100)가 그 일측에 연결되어 있는 트랜스퍼 모듈 챔버(200)에 대해 살펴보면, 트랜스퍼 모듈 챔버(200)는, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)와 1개의 로드락 챔버(100)를 연결하는 챔버이다. 트랜스퍼 모듈 챔버(200)는 도시된 바와 같이 평면 투영 시 8각형 구조를 갖는다. 앞서도 기술한 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(200)의 내부에는 7개의 프로세스 모듈 챔 버(300a,300b,300c)와 1개의 로드락 챔버(100)로 예컨대 5장의 기판을 동시에 핸들링(handling)하는 기판 핸들링 로봇(210)이 마련되고, 또한 트랜스퍼 모듈 챔버(200)의 내부에서 기판 핸들링 로봇(210)에 의해 가로/세로의 폭이 1.5 미터 내외의 소위, 5세대라 불리는 기판이 이송되어야 하므로 트랜스퍼 모듈 챔버(200)는 거대한 구조물로 마련된다.
마지막으로, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)는 고온 저압의 환경에서 기판에 대한 실질적인 증착 공정을 진행하는 부분이다. 즉, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)를 통해서 기판의 표면에는 예컨대, p 막(p-doped a-Si), i 막(a-Si/μc-Si), n 막(n-doped a-Si)의 증착막이 증착될 수 있다.
물론, p 막, i 막, n 막 모두가 반드시 기판의 표면에 증착되어야 하는 것은 아니며, 경우에 따라 p 막, i 막, n 막 중에서 어느 하나는 제외될 수도 있다. 뿐만 아니라 p 막, i 막, n 막 외의 다른 증착막이 기판의 표면에 증착될 수도 있는데, 이 경우에는 도 1에 도시된 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c) 중에서 적어도 어느 하나를 선택하여 해당 증착막의 증착을 위한 반응성 가스 이온을 제공하면 된다. 이하에서는 기판의 표면에 p 막, i 막, n 막이 모두, 그리고 순서대로 증착되는 것에 관해 설명한다. 특히, p 막, i 막, n 막 중에서 i 막의 증착 시간이 p 막, n 막의 증착 시간보다 훨씬 더 긴 것으로 가정하고 설명하기로 한다.
이와 같이, 기판의 표면에 p 막, i 막, n 막을 증착시킴에 있어 i 막의 증착 시간이 p 막, n 막의 증착 시간보다 훨씬 더 많이 소요되는 경우에는, 그 증착 시간이 상대적으로 많이 소요되는 증착막인 i 막의 증착 공정을 위한 i 막 증착용 프 로세스 모듈 챔버(300b)의 개수가, 증착 시간이 상대적으로 적게 소요되는 증착막(p 막, n 막)의 증착 공정을 위한 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 및 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)의 개수보다 상대적으로 더 많이 마련되어 트랜스퍼 모듈 챔버(200)와 연결되도록 하는 구조가 바람직하다.
이처럼 i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)의 개수를 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 및 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)의 개수보다 늘리면, p 막, n 막의 증착 공정이 완료되었음에도 불구하고 i 막의 증착 공정이 완료될 때가지 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 및 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)가 대기해야 하는 불필요한 시간을 줄일 수 있게 되므로 전체적으로 생산성 향상에 기여할 수 있다.
물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 예컨대, p 막과 n 막의 경우에도 만약, p 막보다 n 막의 증착 시간이 좀 더 길어야 한다면, i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)의 개수를 한 개 줄이면서 대신에 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)의 개수를 한 개 더 늘리는 등 적절한 선택을 하면 된다. 이러한 변경은 p 막, i 막, n 막 외의 다른 증착막에도 동일하게 적용될 수 있으며, 적용의 과정이 어렵지 않기 때문에 현장 상황에 맞게 쉽게 구현될 수 있는 장점이 있다.
앞서도 기술한 바와 같이, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)는 트랜스퍼 모듈 챔버(200)의 둘레 방향을 따라 배열된다. 이는 트랜스퍼 모듈 챔버(200) 내에 구비된 기판 핸들링 로봇(210)의 동작 경로를 단축시켜 택트 타임을 감소시키기 위한 방안이다.
한편, 앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 7개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c) 각각은, 그 내부에서 5개의 기판에 대한 증착 공정이 동시에 진행될 수 있도록 5개의 단위 챔버(310a~310e)를 구비한다.
도 3을 통해 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)의 내부 구조에 대해 설명하면 다음과 같다. i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)와 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)의 내부 구조에 대해서는 별도로 도시하고 있지 않지만 도 3의 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)의 내부 구조와 동일한 것으로 간주하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)의 내부에는 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)의 높이 방향을 따라 5개의 단위 챔버(310a~310e)가 다층으로 배열되어 있다. 설치 및 유지보수의 편의성을 위해 5개의 단위 챔버(310a~310e)들 간의 간격은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
5개의 단위 챔버(310a~310e)들 각각은, 기판이 로딩되는 서셉터(311)와, 기판의 표면에 p 막의 증착막이 증착될 수 있도록 서셉터(311)의 상부에 마련되어 서셉터(311) 상에 로딩된 기판의 표면으로 p 막 증착을 위한 반응성 가스 이온을 방출시키는 전극(312)을 구비한다.
물론, 단위 챔버(310a~310e)들 각각에는 서셉터(311) 및 전극(312) 외에도, 서셉터(311) 상으로 기판을 로딩 및 언로딩시키기 위한 리프트 핀(lift pin), 전극(312)을 지지하는 현가지지수단(미도시), 전극(312)의 처짐을 방지하는 처짐방지 수단(미도시) 등이 더 갖춰질 수 있다.
내부에 5개의 단위 챔버(310a~310e)들이 갖춰진 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)에는 5개의 단위 챔버(310a~310e)들 각각으로 p 막 증착용 반응성 가스 이온을 공용으로 공급하는 가스 이온 공용 공급부(320)와, 5개의 단위 챔버(310a~310e) 각각에 대한 진공압을 공용으로 설정 및 설정해제하는 진공압 공용 펌프(330)와, p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 내의 진공압을 설정 및 설정해제하는 진공압 펌프(340)가 더 마련되어 있다.
가스 이온 공용 공급부(320)와 5개의 단위 챔버(310a~310e)를 연결하는 라인에는 해당 라인의 단속을 위한 단속밸브(321a~321e)가 마련되어 있으며, 진공압 공용 펌프(330)와 5개의 단위 챔버(310a~310e)를 연결하는 라인에는 해당 라인의 단속을 위한 단속밸브(331a~331e)가 마련되어 있다. 이에 의해, 만일 5개의 단위 챔버(310a~310e) 중 어느 하나에 고장이 발생하면 해당 단위 챔버에 대응하는 단속밸브(321a~321e,331a~331e)를 끊고 나머지 단위 챔버를 통해 증착 공정을 계속 진행할 수 있기 때문에 장치의 가동률을 높일 수 있는 추가의 이점이 있다. 가스 이온 공용 공급부(320), 진공압 공용 펌프(330) 및 진공압 펌프(340)로부터의 연장 라인에는 각각 해당 라인을 개폐하는 개폐기(320a,330a,340a)가 더 구비되어 있다.
이러한 구성에 의해, 박막 태양전지 제조를 위한 하나의 공정으로서 기판에 증착막을 형성시키는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 외부로봇(미도시)이 증착 대상의 기판 20장이 로드락 챔버(100)로 인입된다. 이처럼 증착 대상의 기판이 로드락 챔버(100)로 인입되면 외부와의 격리를 위해 게이트 밸브(미도시)가 닫히고, 로드락 챔버(100) 내의 진공 분위기 조성을 위해 로드락 챔버(100) 내부를 진공 펌핑하기 시작한다.
이와 같은 과정이 진행되는 동안, 도시 않은 제어부에 의해 램프 히터(121)에 전원이 인가되어 램프 히터(121)의 동작이 온(on)되고, 이를 통해 램프 히터(121)로부터 기판 가열을 위한 빛이 발생한다. 발생된 빛의 일부는 그 하부 영역에 구비된 열 방출용 더미판(122)인 흑연판으로 향하는데, 흑연판은 램프 히터(121)로부터의 빛을 흡수하여 적외선 파장대의 열을 기판으로 방출시키는 역할을 함으로써 기판의 가열 효과를 배가시킨다. 또한 램프 히터(121)로부터 발생된 빛의 또 다른 일부는 상방으로 향하게 되는데 이 경우에는 램프 히터(121)의 상부 영역에 배치된 반사판(123)에 반사되어 다시 흑연판을 통해 기판으로 향하게 됨으로써 기판의 가열 효과가 더욱 배가된다. 따라서 단시간에 기판이 보다 빠르게 가열될 수 있게 된다.
이러한 기판 가열유닛(120)에 의해 기판은 로드락 챔버(100) 내에서 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달되도록 가열된다. 여기서, 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달된다는 의미는, 반드시 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도와 완전히 동일한 온도를 유지한다는 것은 아니다.
또한 로드락 챔버(100) 내에서 별도의 시간을 들여 기판을 가열하면 시간 단축의 의미가 없겠지만, 로드락 챔버(100) 내의 진공 분위기 형성을 위한 시간을 사용하여 로드락 챔버(100) 내에서 기판을 가열하고 있기 때문에 별도의 시간 손실은 없다.
이처럼 로드락 챔버(100) 내에서 기판의 가열이 진행되고 나면, 트랜스퍼 모듈 챔버(200) 내의 기판 핸들링 로봇(210)이 로드락 챔버(100a)로부터 예컨대 5장의 기판을 파지하여 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 내의 5개의 단위 챔버(310a~310e)로 각각 이송시킨다.
5장의 기판이 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 내의 5개의 단위 챔버(310a~310e)로 인입되어 해당 서셉터(311) 상에 로딩되면, 가스 이온 공용 공급부(321)로부터 p 막 증착용 반응성 가스 이온이 공급되어 해당 전극(312)을 통해 기판의 표면으로 공급됨으로써 기판에는 첫 번째 증착막으로서의 p 막이 증착된다.
p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)를 통해 상대적으로 그 증착 시간이 빠른 p 막의 증착이 완료되면, 기판 핸들링 로봇(210)은 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a)로부터 p 막의 증착이 완료된 기판을 꺼내어 어느 한 i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)로 이송시키게 되며, i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)에서는 위의 방법과 동일한 방법으로 p 막 상에 i 막이 증착되도록 한다.
한편, 이 때, 비어있는 p 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300a) 내부로는 새로운 5장의 기판이 로드락 챔버(100)로부터 다시 인입되어 p 막의 증착 공정을 진행하게 되고, p 막의 증착 공정이 완료되면 다른 i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)로 이송시켜 p 막 상에 i 막이 증착되도록 한다.
전술한 바와 같이, i 막의 증착을 위한 증착 시간은 p 막의 증착을 위한 증착 시간보다 훨씬 더 길기 때문에 위의 과정은 반복적으로 진행된다. 그리고 첫 번 째로 i 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300b)의 내부로 인입되어 p 막 상에 i 막이 증착 완료된 기판은 기판 핸들링 로봇(210)에 의해 핸들링되어 n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c)로 이송되며, n 막 증착용 프로세스 모듈 챔버(300c) 내에서 i 막 상에 n 막이 증착되도록 한다.
n 막의 증착을 위한 증착 시간 역시 빠르기 때문에, 종국적으로 n 막의 증착이 완료된 기판은 로드락 챔버(100)로 이송된다.
이처럼 증착이 완료된 기판이 대기 중의 방출을 위해 로드락 챔버(100) 내로 들어오면, 로드락 챔버(100) 내에 구비된 기판 냉각유닛(140)이 동작되어 기판이 대기 중으로 취출되기 전에 기판을 냉각하게 된다. 기판의 냉각이 완료되면 바깥쪽 게이트 밸브가 열리고 비로소 외부로봇에 의해 기판이 대기 중으로 취출된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 로드락 챔버로(100)부터 트랜스퍼 챔버(200)를 통해 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내로 인입되는 박막 태양전지 제조용 기판이 프로세스 챔버(300a,300b,300c) 내에서의 요구되는 공정 온도로 도달되는데 따른 시간을 단축시킬 수 있어 전체적인 공정 시간 감소에 따른 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에 따르면, 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 로드락 챔버(100)를 통해 대기 중으로 취출되는 과정에서 상승된 온도를 미리 낮출 수 있어 급격한 온도차로 인해 박막 태양전지 제조용 기판의 손상 또는 이 기판을 취급하는 외부로봇의 열적 손상이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 인입 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이며, 도 6은 도 4에 도시된 취출 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이다.
전술한 실시예와는 달리, 본 실시예의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 평면 투영 시 8각형의 구조를 갖는 트랜스퍼 모듈 챔버(200)의 각 변에, 2개의 로드락 챔버(100a,100b)와 6개의 프로세스 모듈 챔버(300a,300b,300c)가 동심적으로 배열되면서 트랜스퍼 모듈 챔버(200)에 연결된 구조를 갖는다.
이 때, 2개의 로드락 챔버(100a,100b) 중 하나는, 증착 대상의 기판이 인입되는 인입 로드락 챔버(100a)이고, 다른 하나는 증착이 완료된 기판이 취출되는 취출 로드락 챔버(100b)이다.
이와 같이 인입 로드락 챔버(100a)와 취출 로드락 챔버(100b)가 별개로 마련될 경우라면 기판의 출입에 따른 로딩(loading) 혹은 대기 시간 등이 줄어들 수 있어 택트 타임 감소의 효과를 기대할 수 있고, 따라서 생산성 향상에 도움이 될 것임에 틀림이 없다.
본 실시예와 같이, 인입 로드락 챔버(100a)와 취출 로드락 챔버(100b)로 구분되어 있다면, 전술한 실시예에서 설명된 기판 가열유닛(120)이 인입 로드락 챔버(100a)에, 그리고 기판 냉각유닛(140)이 취출 로드락 챔버(100b)에 각각 개별적으로 마련되면 된다. 이에 대한 도면이 도 5 및 도 6에 도시되어 있는데, 이들의 세부 구성은 전술한 실시예에서의 설명으로 대체하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사 상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이다.
도 3은 프로세스 모듈 챔버의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 인입 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이다.
도 6은 도 4에 도시된 취출 로드락 챔버의 개략적인 내부 구조도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100,100a,100b : 로드락 챔버 120 : 기판 가열유닛
121 : 램프 히터 122 : 열 방출용 더미판
123 : 반사판 124 : 냉각수관
140 : 기판 냉각유닛 200 : 트랜스퍼 모듈 챔버
210 : 기판 핸들링 로봇 300a,300b,300c : 프로세스 모듈 챔버
310a~310e : 단위 챔버 310 : 서셉터
312 : 전극 320 : 가스 이온 공용 공급부
330 : 진공압 공용 펌프 340 : 진공압 펌프
Claims (15)
- 박막 태양전지 제조용 기판을 핸들링하는 기판 핸들링 로봇이 내부에 마련되는 트랜스퍼 모듈 챔버(TRANSFER MODULE CHAMBER);상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 일측에 연결되며, 상기 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 실질적인 증착 공정이 진행되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(PROCESS MODULE CHAMBER); 및상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 타측에 연결되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판이 출입되되 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 하부에서 떠받쳐 지지하는 기판 지지대를 구비하는 적어도 하나의 로드락 챔버(LOADLOCK CHAMBER)를 포함하며,상기 로드락 챔버는,상기 트랜스퍼 챔버를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 인입되는 상기 박막 태양전지 제조용 기판이 상기 프로세스 챔버 내에서의 요구되는 공정 온도로 미리 도달될 수 있도록 상기 기판을 가열하는 기판 가열유닛; 및증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판이 대기 중으로 취출되기 전 상기 증착 공정이 완료된 박막 태양전지 제조용 기판을 냉각시키되, 기판과 나란하게 배치되고 내부에 냉각수가 유동할 수 있는 냉각수 유동라인이 마련되는 냉각판을 구비하는 기판 냉각유닛을 포함하며,상기 기판 가열유닛은,상기 기판 지지대에 지지되는 상기 박막 태양전지 제조용 기판의 상부 영역에 마련되어 상기 박막 태양전지 제조용 기판을 가열하는 램프 히터;상기 램프 히터와 상기 박막 태양전지 제조용 기판 사이에 배치되며, 상기 램프 히터로부터의 빛을 흡수하여 적외선 파장대의 열을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 방출하는 열 방출용 더미판;상기 램프 히터의 상부 영역에 배치되어 상기 램프 히터로부터의 빛을 상기 박막 태양전지 제조용 기판 쪽으로 반사시키는 반사판; 및상기 반사판의 열변형 저지를 위해 상기 반사판에 마련되어 냉각수가 유동되는 냉각수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
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- 제1항에 있어서,상기 열 방출용 더미판은 박막의 흑연판인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
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- 제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버는 다수의 프로세스 모듈 챔버이며,상기 다수의 프로세스 모듈 챔버는 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 둘레 방향을 따라 배열되도록 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 인접하게 배치되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버와 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장 치.
- 제9항에 있어서,상기 트랜스퍼 모듈 챔버는 평면 투영 시 다각형 구조를 가지며,상기 적어도 하나의 로드락 챔버와 상기 다수의 프로세스 모듈 챔버는 다각형 구조의 상기 트랜스퍼 모듈 챔버의 각 변에 인접하게 배치되어 상기 트랜스퍼 모듈 챔버와 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
- 제1항에 있어서,상기 램프 히터의 동작을 온/오프(on/off) 제어하는 제어부를 더 포함하며,상기 제어부는, 외부로봇에 의해 증착 대상의 기판이 상기 로드락 챔버 내로 유입되어 상기 로드락 챔버의 게이트 밸브가 닫힌 후, 상기 로드락 챔버 내의 진공 분위기 조성을 위해 상기 로드락 챔버의 내부를 진공 펌핑하는 동안 상기 램프 히터의 동작을 온(on)시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
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