KR101104060B1 - 태양광 기판 처리용 종형보트와 이를 구비한 공정튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 기판 처리용 종형보트와 이를 구비한 공정튜브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정의 간격을 두고 다수의 기판을 종형 배치하고 회전 방향으로 여러 개의 같은 배치를 이루고 있는 기판 처리용 종형보트와 이를 구비하고 공정 시 기판상에 충분한 양의 공정가스를 공급할 수 있는 공정튜브에 관한 것이다.
보트하단고정플레이트와 기판고정바를 구비하고 그 위에 보트상단고정플레이트로 고정바들을 고정하며, 기판고정바는 보트의 형상을 유지하고 기판고정날개는 기판을 분리 수납할 수 있게 하며, 소정의 간격을 두고 다수의 기판을 종형 배치하고, 회전 방향으로 여러 개의 같은 종형 배치를 이루고 있는 종형보트와 종형 보트의 중앙부에 수직으로 공정 가스를 공급할 수 있는 노즐을 구비한 공정튜브로
상기 공정 튜브는 쿼츠튜브플랜지를 원형으로 하여 구성하고, 열처리로와 밀폐를 하기 위하여 원하는 지름과 길이만큼의 쿼츠튜브를 외곽에 구성하고, 쿼츠튜브의 안쪽벽면을 따라 축 방향으로 가스입구노즐을 구성하며, 상부에 원형의 상부쿼츠플레이트와 가스유도쿼츠플레이트를 회전방향으로 설치하며, 상기 가스유도쿼츠플레이트의 중앙부에서 수직 하부 방향으로 가열된 공정용 가스가 공급되는 중간가스분사노즐파이프로 그 내부에는 다수의 가스분사구멍이 있는 종형 보트 길이 만큼의 가스분사외곽노즐파이프와 온도 프로파일 센서를 넣을 수 있는 가스분사안쪽파이프의 구조를 갖는다.

Description

태양광 기판 처리용 종형보트와 이를 구비한 공정튜브{VERTICAL BOAT FOR SOLAR CELL THEATMENT AND THE PROCESS TUBE HAVING ITS}

본 발명은 태양광 기판 처리용 종형보트와 이를 구비한 공정튜브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소정의 간격을 두고 다수의 기판을 종형 배치하고 회전 방향으로 여러 개의 같은 배치를 이루고 있는 기판 처리용 종형보트와 이를 구비하고 공정 시 기판상에 충분한 양의 공정가스를 공급할 수 있는 공정튜브에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 화학적, 전기적, 광학적 특성들을 갖는 산화막, 질화막, 폴리실리콘막 및 유기화합물막 등과 같은 여러 층의 박막을 기판상에 형성시키는 과정으로서, 증착공정, 식각공정, 확산공정, 이온주입공정 및 열처리공정 등으로 이루어지며, 기판 표면에서의 결정화, 산화막 형성, 불순물 확산 등을 목적으로 이루어지는 매우 중요한 공정이다.

상기 공정은 필요에 따라 수평형(Horizontal) 퍼니스(Furnace) 또는 수직형(Vertical) 퍼니스(Furnace)를 사용하고, 수평형퍼니스에는 수평형보트 및 수평형 공정튜브를 사용하며, 수직형퍼니스에는 종형보트 및 종형 공정튜브를 사용하고 있다. 하지만, 기판의 대구경화 및 대면적화로 다수의 기판을 소정의 간격을 두고 종형으로 배치하여 공정을 진행하는 수직형퍼니스가 널리 사용되어 왔다.

상기 공정 및 공정에 사용하는 퍼니스는 태양광에너지 산업의 발달 및 고 효율화로 태양광 산업에서도 널리 사용되고 있으며, 태양광 산업의 태양전지 기판 처리에는 주로 수평형퍼니스를 사용하고 있다. 이는 기존의 수직형퍼니스에 비해 다수의 기판을 처리할 수 있다는 장점은 있지만, 수평형퍼니스가 많은 면적을 차지한다는 문제점이 있다. 이 대책으로서, 종래의 수직형퍼니스를 여러 대 배열하여 생산량을 늘리 수는 있으나, 장비에 많은 투자를 해야한다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 종래의 수직형퍼니스의 종형보트 및 공정튜브를 탈피하여 새로운 형태의 종형보트 및 공정튜브를 제공하여, 종래의 열처리 장비보다 훨씬 적은 면적에서도 보다 많은 다수의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 수단을 제공하여 저가 고효율의 태양전지 제조가 가능해지고, 안정적으로 높은 생산성을 향상시킬 수 있어, 태양전지 제조·생산원가 절감이 되는 열처리 장비의 반응로에 사용되는 보트와 튜브를 제공함에 그 목적이 있다. 또한, 상기공정에 대응하는 저가, 고 효율화 결정질 실리콘 태양전지 제조 장비의 국산화 개발 제작을 본 발명을 통해 이루고자 한다.

본 발명은 상기 목적 달성의 수단으로서, 소정의 간격을 두고 다수의 기판을 종형으로 적층형태로 배치하고 회전 방향으로 여러 개의 같은 종형 배치를 이루고 있는 기판 처리용 종형보트와 이를 구비하고 공정 시 기판상에 충분한 양의 공정가스를 공급할 수 있는 공정튜브를 특징으로 한다.

본 발명으로 높은 생산성과 공정의 안정화가 예상되며, 결정질 태양전지,LED제조용 사파이어 웨이퍼, 차세대 집광형 태양전지 등의 기판 처리 생산 영역에 있어서 장비의 투자비용 절감 및 같은 영역에 좀 더 많은 기판 처리 장비를 배치할 수 있어 생산원가를 줄일 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것으로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종형퍼니스 전체를 사시한 도면.
도 2는 도 1의 열처리로를 나타낸 외곽 일부 절단 사시 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 종형보트를 나타낸 사시 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 종형보트에 기판의 수납을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공정튜브를 나타낸 사시 도면.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 종형보트를 구비한 공정튜브를 나타낸 단면 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 종형보트와 공정튜브를 구비한 열처리로를 나타낸 도면.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종형퍼니스 전체를 사시한 도면으로서, 상세히 설명하면 장치의 전면은 기판수납용기(C)를 넣을 수 있는 기판적재시스템(미표시)을 구비하고 내부는 기판(W)을 보트(B)에 수납할 수 있는 기판이송장치(400)와 기판(W)이 수납된 보트(B)를 공정튜브(T)내로 이송 운반할 수 있는 보트이송시스템(200)을 구비하고 있으며, 열처리를 할 수 있는 열처리로(110)와 그 내부에 공정을 진행할 수 있는 공정튜브(T)를 구비하여 열처리공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 도 1의 열처리로(110)를 나타낸 것으로서, 열처리로(110)의 축 방향으로 발열체인 반원형 IR 램프(1)와 단열재A(3),B(4)를 축 방향으로 90도 각도로 복수 개의 단열층을 구성하고, 제일 하단에 지지할 수 있는 고정 플레이트(11)가 구성되고, 그 위에 축 방향으로 길게 구멍이 나 있는 공기통로를 구비한 2중 구조의 원형단열재C(5)가 구성되어 축 방향으로 외부 공기를 공급할 수 있는 단열재공기통로를 구비하며, 그 외곽에 공기를 공급할 수 있는 공급커버(10)를 구비하고 제일 상단은 원형단열재D(6)가 구성되며, 그 위의 중앙에 원형의 단열재E(7),F(8)가 구성되고, 아래 내부에 발열 코일(h1)을 구성하여, 배기 부분의 열손실을 보완했으며, 외부에 그 보호 커버와 배기시킬 수 있는 상부커버(9)가 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 기판 처리용 종형보트와 이를 구비한 공정튜브는 도 6을 참조하면, 우선적으로 도 3과 같이 맨 아랫부분에 보트 하단 고정 플레이트(B1)를 구성하고 기판고정바A(B2)를 8개 구성하여 기판이 측면으로 움직이지 않도록 하며, 기판고정바B(B4)를 설치하여 기판이송장치(400)가 기판(W)을 보트(B)에 수납 또는 공정으로 인한 진동시 기판(W)이 안으로 밀려들어가지 않게 하고, 그 위에 보트상단 고정플레이트(B3)로 고정바들을 고정한다. 여기서, 기판고정바(B2a)는 보트(B)의 형상을 유지하고 기판고정날개(B2b)로 기판을 분리 수납할 수 있게 한다. 도 4는 도 3의 실시예에 따른 기판(W)의 수납을 나타낸 것으로서, 소정의 간격을 두고 다수의 기판(W)을 종형 배치하는 것은 종래의 수직형퍼니스와 유사하나, 회전 방향으로 여러 개의 같은 종형 배치를 이루고 있는 것이 특징이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 종형보트(B)는 기판이송장치(400)가 기판(W)을 보트(W)에 수납하거나, 기판(W)을 보트(W)에서 기판수납용기(C)로 반송시 보트씰캡(210)에 설치된 보트회전유닛(미표시)에 의해 90도씩 회전하는 것이 특징이다.

본 발명의 실시예에 따른 공정튜브는 도 5를 참조하면, 메니폴더(231)의 상단플랜지(미표시)와 오링(미표시)으로 밀폐하기 위하여 쿼츠튜브플랜지A(T6)를 원형으로 하여 구성하고 원하는 지름과 길이만큼 쿼츠튜브(미표기)를 구성하며, 열처리로와 밀폐를 하기 위하여 쿼츠튜브플랜지B(T7)를 외곽에 구성한다. 또한, 쿼츠튜브(미표기)의 안쪽벽면을 따라 축 방향으로 가스입구노즐A(T4)을 구성하며, 상부에 원형의 상부쿼츠플레이트(T1)와 가스유도쿼츠플레이트를 회전방향으로 설치하여 공정가스 및 퍼지가스가 충분히 온도 상승 후 기판(W)에 접촉하도록 하였으며, 공정튜브(T)의 중앙부에는 상기와 같이 충분히 온도가 상승한 공정가스 및 퍼지가스가 기판에 접촉하도록 중간가스분사노즐파이프(T3)를 구성한다. 여기서, 중간가스분사노즐파이프(T3)는 가스분사구멍(T3b)이 보트(B) 길이만큼 종형으로 균등하게 구멍이 있는 가스분사외곽노즐파이프(T3a)와 안쪽에 프로파일온도센서(111)를 넣을 수 있는 가스분사안쪽파이프(T3b)로 구성되어 있다.

이러한 공정튜브(T)의 형상은 도 4의 참조에서와 같이 종형 배치된 기판(W)에 공정가스 및 퍼지가스를 골고루 분사하여 충분한 양을 공급할 수 있다.

도 7은 공정튜브(T)가 메니폴더(231) 상단에 조립되고 그 조립된 부분이 열처리로(110)에 조립되고, 종형보트(B)는 보트이송시스템(200)에 의하여 이송되어 공정튜브(T)의 안으로 이송된 것을 나타낸 것이다.

여기서, 종형보트(B)는 공정진행시에도 보트이송시스템(200)의 보트씰캡(210)의 보트회전유닛(미표시)에 의해 회전한다. 공정진행시 보트(B)의 회전은 저속이며, 보트(B)의 회전을 통하여 온도 및 공정가스 또는 퍼지가스등의 균일성을 유지함이 특징이다.

본 발명으로 장비의 투자비용 절감은 물론이고 생산량 증대로 인해 생산원가를 줄일 수 있어, 저가 고 효율화의 결정질 실리콘 태양전지 제조 장비중 기판 열처리 장치에 폭 넓은 이용 가능성이 예상된다.

B:종형보트 B1:보트하단고정플레이트 B2:기판고정바A B2a:기판고정바 B2b:기판고정날개
B3:보트상단고정플레이트 B4:기판고정바B C:기판수납용기 T:공정튜브 T1:상부쿼츠플레이트
T2:가스유도쿼츠플레이트 T3:중간가스분사노즐파이프 T3a:가스분사외곽노즐파이프
T3b:가스분사안쪽파이프 T3c:가스분사구멍 T4:가스입구노즐A T5:가스입구노즐B
T6:쿼츠튜브플랜지A T7:쿼츠튜브플랜지B W:기판 1:반원형IR램프 1b:전원애자 1c:전원단자
2:쿼츠가이드 3:단열재A 4:단열재B 4a:단열재공기통로 4b:단열재공기구멍 5:단열재C
6:단열재C 7:단열재E 8:단열재F 9:상부커버 10:공급커버 11:고정받침대 12:단열재외부고정커버A
13:단열재외부고정커버B 30:열배기관 31:공정배기관 32:가스박스배기관 33:공정용가스공급관
34:냉각용급수관 110:열처리로 200:보트이송시스템 210:보트씰캡 220:보트보호용받침대
230:공정튜브고정유닛 231:메니폴더 232:메니폴더고정블럭 233:메니폴더고정볼트
234: 상부고정링고정바 235:상부고정링 236:열보호용울 237:세라믹블럭 400:기판이송장치

Claims (2)

1. 보트하단고정플레이트와 기판고정바를 구비하고 그 위에 보트상단고정플레이트로 고정바들을 고정하며, 기판고정바는 보트의 형상을 유지하고 기판고정날개는 기판을 분리 수납할 수 있게 하며, 소정의 간격을 두고 다수의 기판을 종형 배치하고, 회전 방향으로 여러 개의 같은 종형 배치를 이루고 있는 종형보트로,
   여러 개의 배치타입(Batch type) 웨이퍼를 동시에 적재할 수 있는 구조를 특징으로 하는 종형보트.
2. 쿼츠튜브플랜지를 원형으로 하여 구성하고 원하는 지름과 길이만큼 쿼츠튜브를 구성하며, 열처리로와 밀폐를 하기 위하여 다른 쿼츠튜브플랜지를 외곽에 구성하고, 쿼츠튜브의 안쪽벽면을 따라 축 방향으로 가스입구노즐을 구성하며, 상부에 원형의 상부쿼츠플레이트와 가스유도쿼츠플레이트를 회전방향으로 설치하며, 공정튜브(T)의 중앙부에는 가스분사구멍이 보트 길이만큼 종형으로 균등하게 구멍이 있는 가스분사외곽노즐파이프와 안쪽에 프로파일온도센서를 넣을 수 있는 가스분사안쪽파이프로 구성된것을 특징으로 하는 공정튜브.

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