KR101085455B1 - 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101085455B1
KR101085455B1 KR1020090051383A KR20090051383A KR101085455B1 KR 101085455 B1 KR101085455 B1 KR 101085455B1 KR 1020090051383 A KR1020090051383 A KR 1020090051383A KR 20090051383 A KR20090051383 A KR 20090051383A KR 101085455 B1 KR101085455 B1 KR 101085455B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
unit
diffuser
gas
chemical vapor
Prior art date
Application number
KR1020090051383A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100132668A (ko
Inventor
정홍기
유운종
신상호
장철종
김정희
김영민
Original Assignee
주식회사 에스에프에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스에프에이 filed Critical 주식회사 에스에프에이
Priority to KR1020090051383A priority Critical patent/KR101085455B1/ko
Publication of KR20100132668A publication Critical patent/KR20100132668A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101085455B1 publication Critical patent/KR101085455B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치가 개시된다. 본 발명의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 트랜스퍼 모듈 챔버(Transfer Module Chamber); 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 로드락 챔버(Loadlock Chamber); 및 다수의 단위 챔버를 구비하며 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(Process Module Chamber)를 포함하며, 단위 챔버는, 내부에 버퍼공간이 마련되며 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져; 디퓨져의 상부에 마련되어 버퍼공간 내부로 공정가스를 유입시키는 가스유입관; 및 디퓨져의 하부에 마련되어 기판이 로딩되는 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단위 챔버 내부에 발생하는 기생 플라즈마를 효율적으로 억제함으로써 단위 챔버 내부의 오염 및 내부 부품 손상을 방지할 수 있게 된다.
태양전지, 화학 기상 증착 장치, 프로세스 모듈 챔버, 기생 플라즈마

Description

박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치{Chemical vapor deposition apparatus for manufacturing thin-film solar cells}
본 발명은 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단위 챔버 내부에 발생하는 기생 플라즈마를 효율적으로 억제함으로써 단위 챔버 내부의 오염 및 내부 부품 손상을 방지할 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 일부 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, 다수의 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 증착 공정이 동시에 진행될 수 있도록 마련되는 다수의 단위 챔버를 포함한다. 다수의 단위 챔버는 다수의 프로세스 모듈 챔버 내에 각각 배치됨으로써 한꺼번에 많은 양의 박막 태양전지 제조용 기판에 대한 증착 공정이 진행되게 된다.
도 1은 종래의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버 내에 구비된 단위 챔버(20)의 개략적인 모식도이며, 도 2는 기생 플라즈마의 발생원리를 나타낸 그래프이다.
이들 도면을 참조하면, 종래의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치(미도시)의 프로세스 모듈 챔버(미도시) 내에 구비된 단위 챔버(20)는 기판(G)을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져(21)와, 디퓨져(21)의 하부에 마련되어 기판(G)이 로딩되는 서셉터(22)를 포함한다.
디퓨져(21)는 절연성을 갖는 절연체(23)에 의하여 단위 챔버(20)로부터 전기적으로 격리되며, RF 전원(24)으로부터 전력을 인가받아 상부 전극으로 기능하고, 서셉터(22)는 접지됨으로써 하부 전극으로 기능한다. 이에 따라, 디퓨져(21)와 서셉터(22) 사이에 마련되는 공간(S2)은 플라즈마가 생성 반응되는 공간이 된다.
그러나, 종래의 단위 챔버(20)는 단위 챔버(20)의 상측 내벽(20a)과 디퓨져(21) 사이에 생성되는 공간(S1)으로 직접 공정가스를 유입시키며, 서셉터(22)와 마찬가지로 단위 챔버(20)의 외벽(20b)도 접지되므로 일정한 조건이 갖춰지는 경우 단위 챔버(20)의 내벽(20a)과 디퓨져(21) 사이의 공간(S1)에 원치 않는 플라즈마(이하, '기생 플라즈마'라 함)가 발생하게 되는 문제점이 있다.
즉, 종래의 단위 챔버(20)는, 기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되는 공 간(S2)이 아닌 단위 챔버(20)의 내벽(20a)과 디퓨져(21) 사이의 공간(S1)에서 기생 플라즈마가 발생하는 문제점이 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 단위 챔버(20) 내부의 플라즈마 발생은 파센곡선을 따르게 된다. 파센곡선은 두 전극 간 거리(d)와 압력(p)의 곱(이하, 'pd 값'이라 한다.)과, 방전 개시 전압(Vf)과의 상관 관계로서, 실제 전극에 걸리는 가동 전압(Va) 또는 가동 전압의 변동 상한값(Va')이 임의의 pd 값에 대응되는 방전 개시 전압(Vf)보다 큰 상태에 기생 플라즈마가 발생될 수 있다.
단위 챔버(20)의 디퓨져(21)와 서셉터(22)가 정상적으로 작동하는 경우에는, 일반적으로 디퓨져(21)에 걸리는 가동 전압(Va) 또는 가동 전압의 변동 상한값(Va')이 디퓨져(21)와 서셉터(22) 사이의 pd 값에 대응되는 방전 개시 전압(Vf)보다 작으므로 기생 플라즈마가 발생하지 않는다.
하지만, 디퓨져(21)에 인가되는 전위의 불균형 등의 여러 원인에 의하여 디퓨져(21)에 걸리는 가동 전압(Va) 또는 가동 전압의 변동 상한값(Va')이 pd 값보다 크게 되면 디퓨져(21)와 단위 챔버(20)의 내벽(20a) 사이에서 기생 플라즈마가 발생할 수 있게 된다.
이러한 기생 플라즈마는 단위 챔버(20)의 내부를 오염시킬 뿐만 아니라 내부 부품을 손상시키는 원인이 될 수 있으므로 이를 시정할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명의 목적은, 단위 챔버 내부에 발생하는 기생 플라즈마를 효율적으로 억제함으로써 단위 챔버 내부의 오염 및 내부 부품 손상을 방지할 수 있는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 트랜스퍼 모듈 챔버(Transfer Module Chamber); 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 로드락 챔버(Loadlock Chamber); 및 다수의 단위 챔버를 구비하며 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(Process Module Chamber)를 포함하며, 상기 단위 챔버는, 내부에 버퍼공간이 마련되며 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져; 상기 디퓨져의 상부에 마련되어 상기 버퍼공간 내부로 공정가스를 유입시키는 가스유입관; 및 상기 디퓨져의 하부에 마련되어 상기 기판이 로딩되는 서셉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 의하여 달성된다.
상기 디퓨져는, 상기 버퍼공간이 마련되도록 중앙 영역이 상호 일정간격 이격되어 결합되는 제1 단위부재 및 제2 단위부재를 포함하며, 상기 제1 단위부재에는, 상기 가스유입관과 상호 연통되는 제1 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 상기 제1 관통홀에 인접한 상기 가스유입관의 하단부 내부에 삽입되어 상기 버퍼공간으로 유입되는 공정가스의 유량을 조절하는 가스 유량조절판을 더 포함할 수 있다.
상기 가스 유량조절판에는 중앙부를 관통하는 유량조절홀이 형성될 수 있다.
상기 제2 단위부재에는 가스통과공이 형성되며, 상기 가스통과공은, 하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는 경사부; 상기 경사부의 하단부에 연통되며 모세관 형상을 갖는 오리피스부; 및 상기 오리피스부의 하단부에 연통되며 하방으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 형상을 갖는 분사부를 포함할 수 있다.
상기 가스유입관은 절연성을 갖는 절연재질로 마련될 수 있다.
상기 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 디퓨져 사이에 마련되어 상기 단위 챔버와 상기 디퓨져 상호 간을 절연시키는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 트랜스퍼 모듈 챔버(Transfer Module Chamber); 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 로드락 챔버(Loadlock Chamber); 및 다수의 단위 챔버를 구비하며 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(Process Module Chamber)를 포함하며, 상기 단위 챔버는, 기판을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져; 상기 단위 챔버의 상부에 마련되어 상기 디퓨져의 상측으로 공정가스를 유입시키는 가스유입관; 및 상기 디퓨져의 하측에 마련되어 상기 기판이 로딩되는 서셉터를 포함하고, 상기 디퓨져는, 다수 개의 가스확산홀이 형성되는 제1 단위부재; 및 제2 진공영역이 마련되도록 중앙 영역이 상기 제1 단위부재와 상호 일정간격 이격되어 결합되며, 공정가스가 통과하는 가스통과공이 형성되는 제2 단위부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치에 의해서도 달성된다.
상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 제1 단위부재 사이에 형성되는 제1 진공 영역의 압력(P1)은 7 토르(torr) 이상일 수 있다.
상기 제1 진공영역의 압력(P1)으로부터 상기 제2 단위부재와 상기 서셉터 사이에 형성되는 제3 진공영역의 압력(P3)을 뺀 값(P1-P3)은 7 토르(torr) 이상일 수 있다.
상기 제1 진공영역의 압력(P1)에 대한 상기 제2 진공영역의 압력(P2)의 비(P2/P1)는 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 가지며, 상기 제2 진공영역의 압력(P2)에 대한 상기 제3 진공영역(P3)의 압력의 비(P3/P2)는 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 가질 수 있다.
상기 가스확산홀은, 상기 상기 제1 진공영역의 압력(P1)에 대한 상기 제2 진공영역의 압력(P2)의 비(P2/P1)가 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 갖도록 상기 제1 단위부재를 관통하여 형성될 수 있다.
상기 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치는, 상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 디퓨져 사이에 마련되어 상기 단위 챔버와 상기 디퓨져 상호 간을 절연시키는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 가스통과공은, 하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는 경사부; 상기 경사부의 하단부에 연통되며 모세관 형상을 갖는 오리피스부; 및 상기 오리피스부의 하단부에 연통되며 하방으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 형상을 갖는 분사부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디퓨져의 내부에 마련되는 버퍼공간으로 공정가스를 유입 시킴으로써 단위 챔버 내부에 발생하는 기생 플라즈마를 효율적으로 억제할 수 있으며, 이에 따라 단위 챔버 내부의 오염 및 내부 부품 손상을 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 1의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버의 개략적인 구성도이며, 도 5는 도 4의 단위 챔버의 개략적인 모식도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치(100, 이하 '화학 기상 증착 장치'라 함)는, 증착 대상인 기판(G)이 인입되거나 증착이 완료된 기판(G)이 취출되는 로드락 챔버(120)와, 로드락 챔버(120)와 연결되며 기판 핸들링 로봇(190)이 내부에 구비된 트랜스퍼 모듈 챔버(110)와, 트랜스퍼 모듈 챔버(110)에 연결되어 실질적인 증착 공정을 진행하는 다수의 프로세스 모듈 챔버(130)를 구비한다.
본 실시예의 화학 기상 증착 장치(100)는, 트랜스퍼 모듈 챔버(110)가 평면 투영 시 8각형의 구조를 가지며, 8개의 각 변에, 로드락 챔버(120)와 6개의 프로세스 모듈 챔버(130)가 동심적으로 배열되면서 트랜스퍼 모듈 챔버(110)에 연결된 구 조를 갖는다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 즉, 로드락 챔버(120)와 프로세스 모듈 챔버(130)가 트랜스퍼 모듈 챔버(110)와 연결되는 구조를 갖는다면 그것으로 충분하므로, 트랜스퍼 모듈 챔버(110)는 8각형의 구조를 떠나 다양한 다각형의 구조를 가질 수도 있는 것이다.
다만, 이하에서는 도 3을 참조하여 8각형 구조의 트랜스퍼 모듈 챔버(110)에 로드락 챔버(120)와, 6개의 프로세스 모듈 챔버(130)가 연결되는 것에 대해 상세히 설명하기로 한다.
로드락 챔버(120)는, 증착 대상의 기판(G)이 인입되는 인입 로드락 챔버(120a)와, 증착이 완료된 기판(G)이 취출되는 취출 로드락 챔버(120b)로 구분된다.
본 실시예에서 인입 로드락 챔버(120a)와 취출 로드락 챔버(120b)는 상호 인접되도록 트랜스퍼 모듈 챔버(110)에 연결되고 있다. 이는 기판 핸들링 로봇(190)의 동작 거리를 가능한 한 줄여 택트 타임(tact time)을 감소시키기 위한 하나의 방편인데, 본 발명이 이에 제한될 필요는 없는 것이다.
인입 로드락 챔버(120a) 및 취출 로드락 챔버(120b)에 대해 부연한다. 프로세스 모듈 챔버(130)를 통한 기판(G)의 증착 공정이 진행되기 위해 기판 핸들링 로봇(190)이 증착 대상의 기판(G)을 해당 프로세스 모듈 챔버(130)로 이송시키게 되는데, 이 때 대기압 상태에 있는 기판(G)을 직접 고온 저압의 프로세스 모듈 챔버(130)로 진입시키는 과정에 어려움이 있기 때문에, 기판(G)을 해당 프로세스 모 듈 챔버(130)로 이송하기 전에 프로세스 모듈 챔버(130)와 동일한 환경을 조성해줄 필요가 있다. 이를 위해 인입 로드락 챔버(120a)가 마련되는 것이다.
다시 말해, 인입 로드락 챔버(120a)는 장치 외측의 로봇(미도시)에 의해 외부로부터 증착 대상의 기판(G)이 인입되면, 내부의 환경을 프로세스 모듈 챔버(130)와 실질적으로 동일한 온도와 압력으로 조성하는 역할을 한다. 이처럼 프로세스 모듈 챔버(130)와 실질적으로 동일한 환경이 조성된 인입 로드락 챔버(120a) 내의 기판(G)은, 트랜스퍼 모듈 챔버(110)에 마련되는 기판 핸들링 로봇(190)에 의해 핸들링되어 해당 프로세스 모듈 챔버(130)로 이송된 후 그 곳에서 해당 증착 공정이 수행된다.
이와는 반대로, 프로세스 모듈 챔버(130) 내에서 증착 공정이 완료된 기판(G)은 기판 핸들링 로봇(190)에 의해 핸들링되어 장치의 외부로 취출되어야 하는데, 이 경우에도 외부와 실질적으로 동일한 온도와 압력을 유지한 채로 기판(G)이 취출되어야 하기 때문에 취출 로드락 챔버(120b)가 마련되는 것이다.
결과적으로 인입 로드락 챔버(120a)와 취출 로드락 챔버(120b)는 기판(G)에 대한 출입 통로를 형성하기는 하되, 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치(100)의 내부 및 외부 환경 조건에 기초하여 미리 기판(G)의 상태를 조율하기 위해 마련된다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로, 인입 로드락 챔버(120a)와 취출 로드락 챔버(120b)가 반드시 구분되어 마련될 필요는 없다. 다시 말해 하나의 로드락 챔버(미도시)만을 마련하고, 이 로드락 챔버를 통해서 기 판(G)의 출입이 모두 가능하도록 해도 무방하다.
다만, 본 실시예와 같이 인입 로드락 챔버(120a)와 취출 로드락 챔버(120b)가 별개로 마련될 경우라면 기판(G)의 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.
트랜스퍼 모듈 챔버(110)는 6개의 프로세스 모듈 챔버(130)와 2개의 로드락 챔버(120a, 120b)를 연결하는 챔버이다. 트랜스퍼 모듈 챔버(110)는 도시된 바와 같이 평면 투영 시 8각형 구조를 갖는다.
앞서도 기술한 바와 같이, 트랜스퍼 모듈 챔버(110)의 내부에는 6개의 프로세스 모듈 챔버(130)와 2개의 로드락 챔버(120a, 120b)로 예컨대 5장의 기판(G)을 동시에 핸들링(handling)하는 기판 핸들링 로봇(190)이 마련되고, 또한 트랜스퍼 모듈 챔버(110)의 내부에서 기판 핸들링 로봇(190)에 의해 가로/세로의 폭이 1.5 미터 내외의 소위, 5세대라 불리는 기판(G)이 이송되어야 하므로 트랜스퍼 모듈 챔버(110)는 거대한 구조물로 마련된다.
한편, 6개의 프로세스 모듈 챔버(130)는 고온 저압의 환경에서 기판(G)에 대한 실질적인 증착 공정을 진행하는 부분이다.
6개의 프로세스 모듈 챔버(130)는 각각, 다수의 기판(G)에 대한 증착 공정이 동시에 진행될 수 있도록 내부에 마련되는 다수의 단위 챔버(131 내지 135)를 포함한다. 물론, 단위 챔버(131 내지 135)의 개수는 필요에 따라 조정될 수 있는 사항으로 본 발명의 권리범위는 단위 챔버(131 내지 135)의 개수에 의하여 제한되지 않 는다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 프로세스 모듈 챔버(130)의 내부에 마련된 하나의 단위 챔버(131)를 기준으로 본 실시예를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단위 챔버(131)는 기판(G)을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져(140)와, 디퓨져(140)의 상부에 마련되는 가스유입관(150)과, 디퓨져(140)의 하부에 마련되는 서셉터(170)를 포함한다.
디퓨져(140)는 가스유입관(150)으로부터 유입되는 공정가스를 기판(G)을 향해 분사하는 것으로 제1 단위부재(141)와 제2 단위부재(142)를 포함한다. 또한, 단위 챔버(131)의 상측 내벽(131a)과 디퓨져(140)를 구성하는 제1 단위부재(141)의 사이에는 절연성을 갖는 절연부재(180)가 개재되어 단위 챔버(131)와 디퓨져(140) 상호 간을 전기적으로 격리시킨다.
한편, 제1 단위부재(141)에는 가스유입관(150)의 하단부에 연통되도록 상측을 관통하는 제1 관통홀(141a)이 형성된다. 이에 따라, 프로세스 모듈 챔버(130)의 외부에 구비된 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스는, 가스유입관(150)을 따라 흐른 뒤 후술하는 디퓨져(140)의 내부에 마련되는 버퍼공간(BS1)으로 직접 유입된다.
제2 단위부재(142)는 제1 단위부재(141)와 대칭적인 형상으로 제1 단위부재(141)의 하측에 결합되는 부재이다. 제1 단위부재(141)와 제2 단위부재(142)는 중앙 영역이 일정간격 이격된 상태에서 상호 결합되며, 이에 따라 디퓨져(140)의 내부에는 소정의 버퍼공간(BS1)이 마련된다.
한편, 제2 단위부재(142)에는 버퍼공간(BS1)으로 유입된 공정가스를 기판(G)을 향해 분사시키기 위한 가스통과공(143)이 형성된다. 가스통과공(143)은 제2 단위부재(142)의 길이 방향(도 5의 가로 방향)을 따라 다수 개가 형성되며, 경사부(143a)와, 경사부(143a)의 하단부에 연통되는 오리피스부(143b)와, 오리피스부(143b)의 하단부에 연통되는 분사부(143c)를 포함한다.
경사부(143a)는, 가스통과공(143)이 시작되는 부분이며, 버퍼공간(BS1)에 유입된 공정가스가 가스통과공(143)으로 분배되기 시작하는 부분이다. 경사부(143a)는 하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는다. 즉, 경사부(143a)는 하부에 인접 배치된 오리피스부(143b)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 갖는다.
경사부(143a)의 이러한 형상은, 버퍼공간(BS1)에 유입된 공정가스가 상대적으로 작은 크기의 가스통과공(143)으로 유입되면서 생길 수 있는 와류(vortex)를 방지하도록 하여 공정가스가 균일하고 안정되게 흐를 수 있게 한다.
본 실시 예에서 경사부(143a)는, 오리피스부(143b)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 도시하였으나, 좀 더 완만한 곡선을 갖는 나팔관 형상, 곡면 형상 등으로 제작될 수 있으며 공정가스의 점성 등을 고려하여 그 경사각이나 완만한 정도는 달리 할 수 있을 것이다.
오리피스부(143b)는, 경사부(143a)의 하단에 연결되는 작은 모세관 형상의 관으로서, 경사부(143a)와 후술할 분사부(143c)를 연결하며 경사부(143a)를 통과한 공정가스가 유입되어 통과하는 곳이다. 오리피스부(143b)는 경사부(143a)와 분사부(143c)에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지며 그 길이 또한 짧다.
오리피스부(143b)의 이러한 형상은, 경사부(143a)에서 유입된 공정가스의 압력을 낮게 하여 유속을 빠르게 한다. 그리고 오리피스부(143b)의 두께와 길이를 조절함으로써 유입된 공정가스가 원하는 유속으로 분사부(143c)에서 분사되도록 할 수 있다. 즉, 오리피스부(143b)의 형상을 조절함으로써, 공정가스의 유속을 조절할 수 있어 공정가스가 기판(G)에 증착되는 증착 속도 및 효율을 높일 수 있다.
분사부(143c)는, 오리피스부(143b)를 통과한 빠른 유속의 가스가 실질적으로 기판(G)으로 분사되는 부분으로, 하방으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 형상을 가진다.
본 실시 예에서 분사부(143c)는, 상부로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 가지도록 제작된다. 분사부(143c)의 이러한 형상은, 공정가스가 기판(G)의 전 영역으로 보다 더 잘 분사되도록 한다. 분사부(143c)는 전술한 경사부(143a)와 같이 나팔관 형상, 곡면 형상 등의 다양한 형상으로 제작할 수도 있다.
한편, 종래와 달리 본 실시예의 단위 챔버(131)는, 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스를 디퓨져(140)의 내부에 마련된 버퍼공간(BS1)으로 직접 유입시키므로 기생 플라즈마의 발생을 효율적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
즉, 본 실시예의 디퓨져(140)는, 제1 단위부재(141)와, 제1 단위부재(141)에 전기적으로 연결되도록 결합되는 제2 단위부재(142)를 포함하고 있으므로, 외부에 마련된 RF 전원(144)으로부터 전력을 인가받더라도 디퓨져(140) 전체가 등 전위면을 형성하게 되며, 이에 따라 전위차 이상 등의 원인에 의하여 발생하는 기생 플라즈마의 발생이 억제되게 되는 것이다.
또한, 본 실시예의 디퓨져(140)는 제1 단위부재(141) 및 제2 단위부재(142)로 나뉘어 구성되므로, 제1 단위부재(141) 또는 제2 단위부재(142)가 손상되는 경우 손상된 부재(141, 142)만을 간편히 교체할 수 있도록 하여 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 가스유입관(150)은 가스공급부(미도시)와 디퓨져(140) 상호 간을 연결하여 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스를 디퓨져(140) 내부의 버퍼공간(BS1)으로 직접 유입시키는 구성이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가스유입관(150)은 일단부가 가스공급부(미도시)에 연결되는 가스 피드스루관(151)과, 제1 단위부재(141)의 제1 관통홀(141a)과 상호 연통되도록 일단부가 디퓨져(140)의 상부에 연결되는 가스공급관(152)과, 가스 피드스루관(151) 및 가스공급관(152)을 상호 연결하는 앵글어댑터(153)와, 가스공급관(152)의 하단부에 마련되는 가스 유량조절판(154)을 포함한다.
가스 피드스루관(151) 및 가스공급관(152)은 파이프형 부재이며, 앵글어댑터(153)는 상호 교차되게 배치된 가스 피드스루관(151) 및 가스공급관(152)을 상호 연결하기 위한 부재이다. 가스공급관(152)은 절연성을 갖는 세라믹 등의 절연재질로 마련된다.
가스 유량조절판(154)은, 가스유입관(150), 보다 정확하게는 가스공급관(152)의 하단부 내부에 삽입되어 버퍼공간(BS1)으로 유입되는 공정가스의 유량을 조절하는 부재이다. 가스 유량조절판(154)에는 중앙부를 관통하는 유량조절홀(154a)이 관통 형성되며, 이러한 유량조절홀(154a)의 크기에 따라 버퍼공간(BS1) 으로 유입되는 공정가스의 유량을 조절하게 된다.
또한, 가스 유량조절판(154)은 가스공급관(152)의 내부 단면적을 좁힘으로써 가스유입관(150) 전체의 내부 압력을 높이는 역할을 하며, 이에 따라 가스유입관(150)에 기생 플라즈마가 발생하는 것을 효율적으로 방지할 수 있도록 한다.
즉, 가스공급관(152)과 제1 단위부재(141) 사이에서도 기생 플라즈마가 발생될 가능성이 존재하며, 기생 플라즈마의 발생은 가스공급관(152) 내부의 압력을 높임으로써 방전 개시 전압을 증가시켜 억제할 수 있으므로, 가스공급관(152)의 내부 단면적을 좁히는 가스 유량조절판(154)에 의하여 가스유입관(150) 전체의 내부 압력을 높이고, 이에 따라 가스유입관(150) 내부에 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 억제할 수 있도록 한다.
가스유입관(150)의 내부 압력을 높임으로써 기생 플라즈마를 억제하는 원리는 후술하는 실시예에서 함께 하기로 한다.
한편, 서셉터(170)는 디퓨져(140)의 하부에 마련되어 증착 대상이 되는 기판(G)을 로딩하기 위한 구성이다. 서셉터(170)에 관한 사항은 종래기술의 서셉터(170)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치(100)는, 디퓨져(140)의 버퍼공간(BS1) 내부로 공정가스를 직접 유입시킴으로써 단위 챔버(131)의 상측 내벽(131a)과 제1 단위부재(141) 사이에서 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 효율적으로 방지하는 장점을 갖는다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버의 단위 챔버의 개략적인 모식도이며, 도 7은 도 6의 단위 챔버에 있어서 제1 진공영역에 대한 제2 진공영역의 압력 비를 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 6의 단위 챔버에 있어서 제2 진공영역에 대한 제3 진공영역의 압력 비를 나타낸 그래프이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치(미도시)는, 증착 공정 대상의 기판(G)이 인입되거나 증착이 완료된 기판(G)이 취출되는 로드락 챔버(미도시)와, 로드락 챔버(미도시)와 연결되며 기판 핸들링 로봇(미도시)이 내부에 구비된 트랜스퍼 모듈 챔버(미도시)와, 트랜스퍼 모듈 챔버(미도시)에 연결되어 실질적인 증착 공정을 진행하는 다수의 프로세스 모듈 챔버(미도시)를 구비한다. 또한, 프로세스 모듈 챔버(미도시)는 다수의 기판(G)에 대한 증착 공정이 동시에 진행될 수 있도록 내부에 마련되는 다수의 단위 챔버(미도시)를 포함한다.
본 실시예의 로드락 챔버(미도시), 트랜스퍼 모듈 챔버(미도시) 및 프로세스 모듈 챔버(미도시)에 관한 사항은 전술한 제1 실시예의 로드락 챔버(120), 트랜스퍼 모듈 챔버(110) 및 프로세스 모듈 챔버(130)에 관한 사항과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 또한 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 프로세스 모듈 챔버(미도시)의 내부에 마련된 하나의 단위 챔버(231)를 기준으로 본 실시예를 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 단위 챔버(231)는 기판(G)을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져(240)와, 디퓨져(240)의 상부에 마련되는 가스유입관(250)과, 디퓨 져(240)의 하부에 마련되는 서셉터(270)를 포함한다.
디퓨져(240)는 가스유입관(250)으로부터 유입되는 공정가스를 기판(G)을 향해 분사하는 것으로 제1 단위부재(241)와 제2 단위부재(242)를 포함한다. 또한, 단위 챔버(231)의 상측 내벽(231a)과 디퓨져(240)를 구성하는 제1 단위부재(241)의 사이에는 절연성을 갖는 절연부재(280)가 개재되어 단위 챔버(231)와 디퓨져(240) 상호 간을 전기적으로 격리시킨다.
제1 단위부재(241)는 디퓨져(140)의 상부를 구성하는 것으로, 제1 단위부재(141)에는 길이 방향을 따라 상호 일정 간격 이격 배치되는 다수의 가스확산홀(241a)이 형성된다. 이에 따라, 프로세스 모듈 챔버(미도시)의 외부에 구비된 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스는, 가스유입관(250)을 따라 흐른 뒤 후술하는 제1 진공영역(S1)으로 유입되고, 이후 가스확산홀(241a)을 통해 후술하는 디퓨져(240)의 내부에 마련되는 제2 진공영역(S2)으로 유입된다.
가스확산홀(241a)은 제2 진공영역(S2)으로 유입되는 공정가스의 유량을 조절함으로써 단위 챔버(231)의 상측 내벽(231a)과 제1 단위부재(141) 사이에 마련되는 공간(이하, '제1 진공영역(S1)'이라 함)에 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 효율적으로 방지하기 위해 마련되는 구성이다.
본 실시예의 경우 가스공급부(미도시)로부터 공급되는 공정가스는 제1 진공영역(S1)으로 직접 유입되는데 이 경우 제1 진공영역(S1)의 압력이 낮다면 전술한 바와 같이 기생 플라즈마가 발생할 수 있게 된다.
즉, 디퓨져(240)에 걸리는 가동 전압 또는 가동 전압의 변동 상한값이 단위 챔버(231)의 상측 내벽(231a)과 디퓨져(240) 사이에 형성되는 pd 값보다 크게 되면 단위 챔버(231)의 내벽(231a)과 디퓨져(240)의 사이에서 기생 플라즈마가 발생할 수 있게 된다.
화학 기상 증착 장치에서는, 구조적인 어려움, 구속 조건 등의 여러 가지 제약으로 인해 단위 챔버(231)의 내벽(231a)과 디퓨져(240) 상호 간의 거리는 변동시키기가 쉽지 않다. 또한 디퓨져(240)에 걸리는 가동 전압도 한번 설정되면 변화시키기가 쉽지 않다. 결국 제1 진공영역(S1)에서의 기생 플라즈마의 발생 여부는 단위 챔버(231)의 내벽(231a)과 디퓨져(240) 상호 간에 형성되는 압력에 의존하게 되며, 압력의 증가는 이에 비례하여 방전 개시 전압의 증가를 수반한다.
따라서 방전 개시 전압을 증가시켜 제1 진공영역(S1)에 기생 플라즈마 발생되는 것을 저지시키기 위한 방안으로서, 제1 진공영역(S1)에 걸리는 압력을 증가시킬 필요가 있다. 압력을 증가시키면 자연히 pd 값이 증가하게 되고 이로 인해 결정되는 방전 개시 전압 또한 상승하게 된다. 따라서 증가된 방전 개시 전압이 실제 증착 공정 시 걸리는 가동 전압보다 큰 값으로 조정되어 기생 플라즈마의 발생이 억제될 수 있다.
본 실시예 단위 챔버(231)는, 제1 진공영역(S1)에 유입된 가스를 제2 진공영역(S2)으로 전달하는 과정에서 가스확산홀(241a)을 통해 제2 진공영역(S2)으로 유입되는 가스의 유량을 조절하게 되며, 이에 따라 제1 진공영역(S1)의 전체 압력을 높이도록 하고, 결국 제1 진공영역(S1)에 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 억제할 수 있게 된다. 전술한 제1 실시예의 가스유입관(150) 내부에 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 억제하는 방법도 동일한 원리가 적용된다.
한편, 제2 단위부재(242)는 제1 단위부재(241)와 대칭적인 형상으로 제1 단위부재(241)의 하측에 결합되는 부재이다. 제1 단위부재(241)와 제2 단위부재(242)는 중앙 영역이 일정간격 이격된 상태에서 상호 결합되며, 이에 따라 디퓨져(240)의 내부에는 소정의 제2 진공영역(S2)이 마련된다.
한편, 제2 단위부재(242)에는 제2 진공영역(S2)으로 유입된 공정가스를 기판(G)을 향해 분사시키기 위한 가스통과공(243)이 형성된다. 가스통과공(243)은 제2 단위부재(242)의 길이 방향(도 6의 가로 방향)을 따라 다수 개가 형성되며, 경사부(243a)와, 경사부(243a)의 하단부에 연통되는 오리피스부(243b)와, 오리피스부(243b)의 하단부에 연통되는 분사부(243c)를 포함한다.
경사부(243a)는, 가스통과공(243)이 시작되는 부분이며, 제2 진공영역(S2)에 유입된 공정가스가 가스통과공(243)으로 분배되기 시작하는 부분이다. 경사부(243a)는 하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는다. 즉, 경사부(243a)는 하부에 인접 배치된 오리피스부(243b)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 갖는다.
경사부(243a)의 이러한 형상은, 제2 진공영역(S2)에 유입된 공정가스가 상대적으로 작은 크기의 가스통과공(243)으로 유입되면서 생길 수 있는 와류(vortex)를 방지하도록 하여 공정가스가 균일하고 안정되게 흐를 수 있게 한다.
본 실시 예에서 경사부(243a)는, 오리피스부(243b)로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 도시하였으나, 좀 더 완만한 곡선을 갖는 나팔관 형상, 곡면 형상 등으 로 제작될 수 있으며 공정가스의 점성 등을 고려하여 그 경사각이나 완만한 정도는 달리 할 수 있을 것이다.
오리피스부(243b)는, 경사부(243a)의 하단에 연결되는 작은 모세관 형상의 관으로서, 경사부(243a)와 후술할 분사부(243c)를 연결하며 경사부(243a)를 통과한 공정가스가 유입되어 통과하는 곳이다. 오리피스부(243b)는 경사부(243a)와 분사부(243c)에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지며 그 길이 또한 짧다.
오리피스부(243b)의 이러한 형상은, 경사부(243a)에서 유입된 공정가스의 압력을 낮게 하여 유속을 빠르게 한다. 그리고 오리피스부(243b)의 두께와 길이를 조절함으로써 유입된 공정가스가 원하는 유속으로 분사부(243c)에서 분사되도록 할 수 있다. 즉, 오리피스부(243b)의 형상을 조절함으로써, 공정가스의 유속을 조절할 수 있어 공정가스가 기판(G)에 증착되는 증착 속도 및 효율을 높일 수 있다.
분사부(243c)는, 오리피스부(243b)를 통과한 빠른 유속의 가스가 실질적으로 기판(G)으로 분사되는 부분으로, 하방으로 갈수록 직경이 점진적으로 커지는 형상을 가진다.
본 실시 예에서 분사부(243c)는, 상부로 갈수록 테이퍼(taper)진 형상을 가지도록 제작된다. 분사부(243c)의 이러한 형상은, 공정가스가 기판(G)의 전 영역으로 보다 더 잘 분사되도록 한다. 분사부(243c)는 전술한 경사부(243a)와 같이 나팔관 형상, 곡면 형상 등의 다양한 형상으로 제작할 수도 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 진공영역(S1)의 압력(P1)에 대한 제2 진공영역(S2)의 압력(P2)의 비(P2/P1)는 0.01 내지 0.495 이내 의 범위를 가지며, 제2 진공영역(S2)의 압력(P2)에 대한 제3 진공영역(S3, 제2 단위부재(242)와 서셉터(270) 사이의 공간)의 압력(P3)의 비(P3/P2)는 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 갖는다. 또한, 바람직하게는 제1 진공영역(S1)의 압력(P1)은 7 토르(torr) 이상의 값을 가지며, 제1 진공영역(S1)의 압력(P1)으로부터 제3 진공영역(S3)의 압력(P3)를 뺀 값(P1-P3)은 7 토르(torr) 이상의 값을 갖는다.
이와 같은 제1 진공영역(S1)의 압력(P1), 제2 진공영역(S2)의 압력(P2) 및 제3 진공영역(S3)의 압력(P3) 값들은 모두 기생 플라즈마의 발생을 효율적으로 억제하면서도 기판(G)에 대한 증착 공정이 원활하게 진행될 수 있는 최적의 조건을 찾은 것이며, 이러한 압력 값들(P1, P2, P3)을 고려하여 가스확산홀(241a) 및 가스통과공(243)의 개수와 크기를 결정하게 된다.
가스유입관(250) 및 서셉터(270)에 관한 사항은 전술한 제1 실시예의 가스유입관(150) 및 서셉터(170)에 관한 사항과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예의 화학 기상 증착 장치(미도시)는, 각 진공 영역(S1, S2, S3) 내부의 압력 값들(P1, P2, P3)을 조절하기 위해 최적화된 가스확산홀(241a)과 가스통과공(143)을 구비하고 있으므로, 단위 챔버(231) 내부에서 발생할 수 있는 기생 플라즈마를 효율적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버 내에 구비된 단위 챔버(20)의 개략적인 모식도이다.
도 2는 기생 플라즈마의 발생원리를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 1의 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4의 단위 챔버의 개략적인 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치의 프로세스 모듈 챔버의 단위 챔버의 개략적인 모식도이다.
도 7은 도 6의 단위 챔버에 있어서 제1 진공영역에 대한 제2 진공영역의 압력 비를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 6의 단위 챔버에 있어서 제2 진공영역에 대한 제3 진공영역의 압력 비를 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 화학 기상 증착 장치 110 : 트랜스퍼 모듈 챔버
120 : 로드락 챔버 130 : 프로세스 모듈 챔버
131, 231 : 단위 챔버(131) 140, 240 : 디퓨져
150 : 가스유입관 170, 270 : 서셉터

Claims (14)

  1. 트랜스퍼 모듈 챔버(Transfer Module Chamber);
    상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 로드락 챔버(Loadlock Chamber); 및
    다수의 단위 챔버를 구비하며 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(Process Module Chamber)를 포함하며,
    상기 단위 챔버는,
    내부에 버퍼공간이 마련되며 기판을 향하여 공정가스를 분사하며, 상기 버퍼공간이 마련되도록 중앙 영역이 상호 일정간격 이격되어 결합되는 제1 단위부재 및 제2 단위부재를 포함하는 디퓨져;
    상기 디퓨져의 상부에 마련되어 상기 버퍼공간 내부로 공정가스를 유입시키는 가스유입관; 및
    상기 디퓨져의 하부에 마련되어 상기 기판이 로딩되는 서셉터를 포함하며,
    상기 제1 단위부재에는 상기 가스유입관과 상호 연통되는 제1 관통홀이 형성되며,
    상기 제1 관통홀에 인접한 영역에는 상기 가스유입관의 하단부 내부에 삽입되어 상기 버퍼공간으로 유입되는 공정가스의 유량을 조절하는 가스 유량조절판이 마련되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유량조절판에는 중앙부를 관통하는 유량조절홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단위부재에는 가스통과공이 형성되며,
    상기 가스통과공은,
    하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는 경사부;
    상기 경사부의 하단부에 연통되며 모세관 형상을 갖는 오리피스부; 및
    상기 오리피스부의 하단부에 연통되며 하방으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 형상을 갖는 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스유입관은 절연성을 갖는 절연재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 디퓨져 사이에 마련되어 상기 단위 챔버와 상기 디퓨져 상호 간을 절연시키는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  8. 트랜스퍼 모듈 챔버(Transfer Module Chamber);
    상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 로드락 챔버(Loadlock Chamber); 및
    다수의 단위 챔버를 구비하며 상기 트랜스퍼 모듈 챔버에 연결되는 적어도 하나의 프로세스 모듈 챔버(Process Module Chamber)를 포함하며,
    상기 단위 챔버는,
    기판을 향하여 공정가스를 분사하는 디퓨져;
    상기 단위 챔버의 상부에 마련되어 상기 디퓨져의 상측으로 공정가스를 유입시키는 가스유입관; 및
    상기 디퓨져의 하측에 마련되어 상기 기판이 로딩되는 서셉터를 포함하고,
    상기 디퓨져는,
    다수 개의 가스확산홀이 형성되는 제1 단위부재; 및
    제2 진공영역이 마련되도록 중앙 영역이 상기 제1 단위부재와 상호 일정간격 이격되어 결합되며, 공정가스가 통과하는 가스통과공이 형성되는 제2 단위부재를 포함하며,
    상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 제1 단위부재 사이에 형성되는 제1 진공영역의 압력(P1)은 7 토르(torr) 이상이되, 상기 제1 진공영역의 압력(P1)으로부터 상기 제2 단위부재와 상기 서셉터 사이에 형성되는 제3 진공영역의 압력(P3)을 뺀 값(P1-P3)은 7 토르(torr) 이상인 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 진공영역의 압력(P1)에 대한 상기 제2 진공영역의 압력(P2)의 비(P2/P1)는 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 가지며,
    상기 제2 진공영역의 압력(P2)에 대한 상기 제3 진공영역(P3)의 압력의 비(P3/P2)는 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스확산홀은,
    상기 제1 진공영역의 압력(P1)에 대한 상기 제2 진공영역의 압력(P2)의 비(P2/P1)가 0.01 내지 0.495 이내의 범위를 갖도록 상기 제1 단위부재를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 단위 챔버의 상측 내벽과 상기 디퓨져 사이에 마련되어 상기 단위 챔버와 상기 디퓨져 상호 간을 절연시키는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 가스통과공은,
    하방으로 갈수록 직경이 작도록 경사진 형상을 갖는 경사부;
    상기 경사부의 하단부에 연통되며 모세관 형상을 갖는 오리피스부; 및
    상기 오리피스부의 하단부에 연통되며 하방으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 형상을 갖는 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치.
KR1020090051383A 2009-06-10 2009-06-10 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치 KR101085455B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090051383A KR101085455B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090051383A KR101085455B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100132668A KR20100132668A (ko) 2010-12-20
KR101085455B1 true KR101085455B1 (ko) 2011-11-21

Family

ID=43508233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090051383A KR101085455B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101085455B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101365072B1 (ko) * 2011-10-06 2014-02-20 주식회사 에스에프에이 평면디스플레이용 화학 기상 증착장치
KR102144849B1 (ko) * 2014-11-10 2020-08-14 주식회사 케이씨텍 평판 디스플레이 장치용 증착장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378871B1 (ko) * 2000-02-16 2003-04-07 주식회사 아펙스 라디칼 증착을 위한 샤워헤드장치
KR100560666B1 (ko) * 2003-07-07 2006-03-16 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조용 금속막 증착 시스템 및 그 운용 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378871B1 (ko) * 2000-02-16 2003-04-07 주식회사 아펙스 라디칼 증착을 위한 샤워헤드장치
KR100560666B1 (ko) * 2003-07-07 2006-03-16 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조용 금속막 증착 시스템 및 그 운용 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100132668A (ko) 2010-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100378871B1 (ko) 라디칼 증착을 위한 샤워헤드장치
US20060252275A1 (en) Gas delivery device method for improved deposition of dielectric material
CN104046961A (zh) 衬底支撑器以及包含所述衬底支撑器的衬底处理设备
KR101085455B1 (ko) 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치
KR20130142972A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102046592B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101091086B1 (ko) 가스 인젝터 및 이를 구비한 기판 처리 장치
CN109312461B (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理用反应容器的构造
KR101555238B1 (ko) 퍼니스형 반도체 설비
KR101351399B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101538461B1 (ko) 기판 처리 장치
US20180258531A1 (en) Diffuser design for flowable cvd
US20160053374A1 (en) Gas sprayer and thin film depositing apparatus having the same
KR102135409B1 (ko) 로드락챔버 및 이를 포함하는 기판처리장치
KR20100003788A (ko) 진공처리장치
KR20100071604A (ko) 분사각도의 조절이 가능한 분사노즐을 가지는 고밀도 플라즈마 화학기상증착장치
US11488803B2 (en) Substrate processing apparatus
KR102208609B1 (ko) 화학 기상 증착용 샤워 헤드 및 이를 구비한 증착 장치
US20230416917A1 (en) Substrate processing apparatus
KR20100012192A (ko) 박막 태양전지 제조용 화학 기상 증착 장치
US20190019656A1 (en) Plasma treatment device and structure of reaction vessel for plasma treatment
US20230374662A1 (en) Substrate processing device
KR20240070215A (ko) 기판처리장치의 가스공급시스템 및 그를 포함하는 기판처리장치
KR20000051890A (ko) 종형확산로의 가스분사관
KR101606198B1 (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141014

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151020

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee