KR101169577B1 - 에미터층 제거장치 - Google Patents

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Abstract

비젼유닛을 포함하지 않으면서도 기판 상의 정확한 위치에 레이저를 조사하여 기판의 상면에 형성된 에미터층과 하면에 형성된 에미터층이 통전되지 않게 하는 에미터층 제거장치가 개시된다. 이를 위한 에미터층 제거장치는 기판이 고정되는 지지부재와, 지지부재를 좌우방향으로 회전시키는 제1구동유닛와, 레이저를 발생시키는 광원부재와, 광원부재와 기판의 둘레면 사이에 배치되며, 기판이 제1구동유닛에 의해 회전되는 상태에서 광원부재로부터 조사된 레이저를 기판의 둘레면에 집광시키는 집광부재를 포함하며, 기판의 둘레면에 형성된 에미터층을 제거한다. 이에 따라, 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 둘레면을 검출하는 과정을 거치지 않아도 됨으로써, 엣지 분리 공정 시간을 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

에미터층 제거장치{Eliminating apparatus of emitter layer}
본 발명은 에미터층 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 제조 공정에서 기판의 외면에 형성된 에미터층의 일부를 제거하는데 사용되는 에미터층 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는, 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍에 있어서 전자는 p-n 접합에서 발생한 전기장에 의해 n형 반도체로 이동하고, 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다.
이러한 태양전지의 제조방법은 실리콘 기판의 외면에 에미터층을 형성하고, 에미터층의 적어도 일부에 레이저로 어닐링 공정을 실행하게 된다. 다음으로, 실리콘 기판의 상면에 형성된 에미터층과 하면에 형성된 에미터층이 통전되지 않도록 에미터층의 적어도 일부분을 제거하는 엣지 분리(edge isolation) 공정을 수행한다. 엣지 분리 공정은 에칭액을 이용한 화학적인 방법, 연삭을 이용한 기계적인 방법 및 레이저를 이용한 방법이 사용되는 것이 일반적이다. 레이저를 이용한 엣지 분리 공정은 기판의 모서리에 인접한 부분에 레이저를 조사하여 기판의 상면에 형성된 에미터층과 기판의 하면에 형성된 에미터층이 절연되게 한다.
한편, 기판에 에미터층을 형성하는 방법은 증착방법이 사용되는데, 이러한 증착방법에 의해 형성된 에미터층은 기판의 가장자리 부분에 불균일하게 형성되는 것이 일반적이다. 예를 들어, 기판의 가장자리에 에미터층이 얇게 형성되기도 하고, 두껍게 형성되기도 한다. 따라서, 기판상에 레이저를 조사하기 이전에 기판의 가장자리를 정확하게 검출하는 과정이 선행되어야 한다.
레이저를 이용하여 에미터층을 제거하기 위한 종래의 에미터층 제거장치는 기판이 안착되는 지지대와, 레이저가 발생되는 레이저소자와, 레이저가 조사되는 위치를 확인할 수 있도록 실리콘 기판의 상면의 테두리를 촬영하여 영상데이터를 획득하는 비젼유닛(Vision Unit)과, 일정각도로 회전되도록 배치되어 레이저 소자로부터 조사되는 빛을 반사시켜서 실리콘 기판의 상면의 테두리에 빛이 직선 형태로 조사되게 하는 회전미러를 포함하는 것이 일반적이다.
상기와 같은 종래의 에미터층 제거장치로 기판에 형성된 에미터층을 제거하는 방법을 설명한다. 우선, 지지대 상에 기판을 안착시키고, 비젼유닛으로 기판을 촬영하여 가장자리를 검출한다. 다음으로, 기판의 가장자리로부터 일정 거리 이격된 위치에 레이저를 조사한다.
한편, 전술한 바와 같이 에미터층은 기판의 가장자리 부분에 불균일하게 형성된다. 이에 따라, 비젼유닛에서 기판을 촬영하여 기판의 가장자리를 인식하는 과정에서 오차가 발생되어 기판의 상면의 정확한 위치에 레이져를 조사하기 어려워서 기판의 상면에 형성된 에미터층과 하면에 형성된 에미터층이 통전되지 않게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 비젼유닛을 포함하지 않으면서도 기판 상의 정확한 위치에 레이져를 조사하여 기판의 상면에 형성된 에미터층과 하면에 형성된 에미터층이 통전되지 않게 한 에미터층 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에미터층 제거장치는, 기판이 고정되는 지지부재; 상기 지지부재를 좌우방향으로 회전시키는 제1구동유닛; 레이저를 발생시키는 광원부재; 및 상기 광원부재와 상기 기판의 둘레면 사이에 배치되며, 상기 기판이 상기 제1구동유닛에 의해 회전되는 상태에서 상기 광원부재로부터 조사된 레이저를 상기 기판의 둘레면에 집광시키는 집광부재;를 포함하며, 상기 기판의 둘레면에 형성된 에미터층을 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에미터층 제거장치는 비젼유닛을 포함하고 있지 않으므로 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 둘레면을 검출하는 과정을 거치지 않아도 됨으로써, 엣지 분리 공정 시간을 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에미터층 제거장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 에미터층 제거장치를 도시한 사시도.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에미터층 제거장치(100)는, 지지부재(110)와, 제1구동유닛(120)과, 광원부재(130)를 포함한다.
지지부재(110)는 기판(10)을 고정시킨다. 이러한 지지부재(110)의 일예로 정전척(ESC: Electro Static Chuck)일 수 있다. 정전척은 정전기력을 발생시켜서 기판(10)을 고정시킨다. 지지부재(110)는 기판(10)보다 큰 크기로 이루어지는 것도 가능하고, 기판(10)과 동일한 크기이거나, 기판(10)보다 작은 크기로 이루어지는 것도 가능하다.
제1구동유닛(120)은 지지부재(110)를 좌우방향으로 회전시킨다. 지지부재(110) 상에 기판(10)이 고정되고, 지지부재(110)는 제1구동유닛(120)에 의해 회전됨으로써, 기판(10)도 지지부재(110)와 함께 회전하게 된다. 제1구동유닛(120)의 일예로 회전모터일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
광원부재(130)는 기판(10)에 형성된 에미터층(11)을 제거하기 위한 레이저를 발생시킨다. 광원부재(130)의 일예로 반도체 레이저 소자일 수 있다. 에미터층(11)을 제거하기 위해 반도체 레이저 소자에서 발생되는 레이저의 종류, 파장 및 반복 주파수 등은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
집광부재(140)는 기판(10)이 상기 제1구동유닛(120)에 의해 회전되는 상태에서 상기 광원부재(130)로부터 조사된 레이저가 기판(10)의 둘레면으로 집광되도록 배치되어 기판(10)의 둘레면에 형성된 에미터층(11)의 적어도 일부(11a)가 제거될 수 있게 한다. 이러한 집광부재(140)의 일예로 집광렌즈일 수 있다. 레이저는 집광렌즈를 지나 특정 초점거리에서 최대의 강도가 된다. 레이저가 최대 강도를 발생하는 상태에서 에미터층(11)이 신속하게 제거될 수 있다. 집광렌즈들마다 상이한 초점거리를 가지고 있으므로, 집광렌즈의 초점거리 데이터는 에미터층 제거장치(100)의 미도시된 저장부에 저장되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 에미터층 제거장치(100)는 반사미러(170)를 더 포함할 수 있다. 반사미러(170)는 광원부재(130)로부터 조사되는 레이저를 반사시켜서 집광부재(140)에 조사되게 한다.
상기와 같은 구조로 이루어진 에미터층 제거장치(100)는 기판(10)의 측면에 레이저를 조사함으로써, 비젼유닛으로 기판(10)을 촬영하여 기판(10)의 가장자리를 검출한 다음 레이저를 조사하는 종래의 에미터층 제거장치(100)와 다르게 비젼유닛을 포함하지 않는다. 이에 따라, 에미터층 제거장치(100)의 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 기판(10)의 둘레면을 검출하는 과정을 거치지 않아도 됨으로써, 엣지 분리 공정 시간을 단축시켜서 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 에미터층 제거장치(100)는 거리측정센서(150)와, 제2구동유닛(160)을 더 포함할 수 있다.
거리측정센서(150)는 상기 기판(10)으로부터 측방향으로 이격되게 배치되고 상기 집광부재(140)에 인접하게 배치되어 상기 집광부재(140)로부터 기판(10)의 둘레면까지의 거리를 검출한다. 거리측정센서(150)는 집광렌즈와 일체로 형성될 수 있다. 이와 다르게 거리측정센서(150)는 집광렌즈와 인접하게 배치될 수 있다.
한편, 기판(10)의 형상은 원형일 수도 있으나, 사각형 또는 팔각형 등의 다각형일 수 있다. 기판(10)의 형상이 원형인 경우에는, 기판(10)이 회전되더라도 기판(10)의 둘레면과 집광부재(140) 사이의 거리가 일정하게 유지된다. 그러나, 기판(10)이 다각형인 경우에는 기판(10)이 회전함에 따라 기판(10)의 둘레면과 집광부재(140) 사이의 거리가 시간에 따라 변경된다.
집광부재(140)는 특정 초점거리에서 레이저의 강도가 최대가 되고, 기판(10)의 둘레면이 초점거리에 위치하여야 둘레면에 형성된 에미터층이 제거될 수 있는데, 이를 위해서는 기판(10)의 둘레면부터 집광렌즈까지의 거리가 정확하게 측정되어야 하는 것이 필수적이다. 거리측정센서(150)는 기판(10)이 제1구동유닛(120)에 의해 회전되는 과정에서 기판(10)의 둘레면까지의 거리를 실시간으로 측정한다. 측정된 거리값은 후술할 제2구동유닛(160)으로 전송된다.
제2구동유닛(160)은 거리측정센서(150)에 의해 측정된 상기 거리에 따라 상기 집광부재(140)가 기판(10)의 둘레면으로부터 일정한 거리를 유지하도록 레이저가 조사되는 방향을 따라 상기 집광부재(140)가 이동되게 한다. 제2구동유닛(160)에는 집광부재(140)가 고정결합될 수 있고, 제2구동유닛(160)은 레이저가 조사되는 방향을 따라 상기 집광부재(140)를 직선 왕복 이동시킬 수 있다. 제2구동유닛(160)의 구조의 일예로, 래크기어와 피니언 기어로 이루어질 수 있다. 제2구동유닛(160)의 구조의 다른 일예로, 특정 프로파일을 포함하는 캠구조일 수 있다. 제2구동유닛(160)의 구조의 또 다른 일예로, 선형모터일 수 있다. 단, 제2구동유닛(160)의 구조를 전술한 구조로 한정하지는 않으며, 집광부재(140)가 일방향으로 직선 이동할 수 있도록 하는 구조이면 어떤 구조를 사용하여도 무방하다. 제2구동유닛(160)은 에미터층 제거장치(100)의 미도시된 저장부에 저장된 초점거리 데이터와 거리측정센서(150)에 의해 측정된 기판(10)의 둘레면까지의 거리를 비교하여 집광부재(140)를 이동시킨다.
이러한 구조로 이루어진 에미터층 제거장치(100)는 거리측정센서(150)와 제2구동유닛(160)에 의해 기판(10)의 형상이 다각형으로 이루어지더라도, 기판(10)의 둘레면에 형성된 에미터층을 정확하게 제거할 수 있다.
한편, 전술한 에미터층 제거장치(100)에서 상기 지지부재(110)는 상기 기판(10)과 동일한 크기 및 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 거리측정센서(150)는 상기 지지부재(110)의 둘레면까지의 거리를 측정하여 기판(10)의 둘레면에서부터 집광부재(140)까지의 거리를 간접적으로 측정하는 것도 가능하다. 거리측정센서(150)가 지지부재(110)보다 상대적으로 두께가 얇은 기판(10)의 둘레면까지의 거리를 측정하는 것보다, 지지부재(110)의 둘레면까지의 거리를 측정함으로써, 집광부재(140)로부터 기판(10)의 둘레면까지의 거리를 더욱 신속하게 측정할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 에미터층 제거장치110: 지지부재
120: 제1구동유닛130: 광원부재
140: 집광부재150: 거리측정센서
160: 제2구동유닛170: 반사미러

Claims (3)

  1. 기판이 고정되는 지지부재;
    상기 지지부재를 좌우방향으로 회전시키는 제1구동유닛;
    레이저를 발생시키는 광원부재; 및
    상기 광원부재와 상기 기판의 둘레면 사이에 배치되며, 상기 기판이 상기 제1구동유닛에 의해 회전되는 상태에서 상기 광원부재로부터 조사된 레이저를 상기 기판의 둘레면에 집광시키는 집광부재;를 포함하며,
    상기 기판의 둘레면에 형성된 에미터층을 제거하는 것을 특징으로 하는 에미터층 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판으로부터 측방향으로 이격되게 배치되고 상기 집광부재에 인접하게 배치되어 상기 집광부재로부터 기판의 둘레면까지의 거리를 검출하는 거리측정센서; 및
    상기 거리측정센서에 의해 측정된 상기 거리에 따라 상기 집광부재가 기판의 둘레면으로부터 일정한 거리를 유지하도록 레이저가 조사되는 방향을 따라 상기 집광부재가 이동되게 하는 제2구동유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에미터층 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판과 동일한 크기 및 동일한 형상으로 이루어지고,
    상기 거리측정센서는 상기 지지부재의 둘레면까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 에미터층 제거장치.
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