KR101184339B1 - 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양전지 제조용 확산장치에 설치되는 튜브 개폐장치에 관한 것으로서, 튜브의 입구를 개폐하는 개폐도어와, 상기 개폐도어의 일면에 일단이 결합되는 벨로우즈, 및 상기 벨로우즈의 후단부에 설치되어 패들을 지지하는 패들홀더를 구비하고, 양단이 패들홀더와 개폐도어에 각각 결합되어 벨로우즈의 변형을 탄성적으로 수용하는 탄성지지부재를 구비함으로써, 개폐도어가 튜브를 안정적으로 개폐시킬 수 있을 뿐 아니라, 튜브의 실링(sealing) 효과를 향상시킬 수 있는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치에 관한 것이다.

Description

수평형 확산장치의 튜브 개폐장치{Opening and closing device for tube of Horizontal diffusion apparatus}
본 발명은 태양전지 제조용 확산장치에 설치되는 튜브 개폐장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 확산튜브의 입구를 개폐하는 개폐도어에 벨로우즈와 사각형 패들홀더 및 탄성지지부재를 설치하여 개폐도어가 튜브를 안정적으로 개폐시킬 수 있을 뿐 아니라 튜브의 실링 효과를 향상시킬 수 있는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지(Solar Cell)는 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자의 하나로서, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)를 가공하여 전자(electron)와 정공(hole)이 각각 구비되는 다른 극성의 N(negative)형 반도체 및 P(positive)형 반도체를 접합시키고 전극을 형성함으로써, P-N접합에 의한 태양광 발전의 원리를 이용하여 빛 에너지에 의한 전자의 이동을 통해 전기 에너지를 생산하게 되는 광전지 중의 하나이다.
상기와 같은 태양전지는 전력 생산을 위해 다수개의 모듈(module)과 태양전지 패널(panel)로 구성되는 태양전지 어레이(array)의 가장 최소 단위의 기본 소자로서, 다결정(poly crystal) 및 단결정(single crystal) 실리콘 태양전지 또는 비정질 실리콘 태양전지와 같은 실리콘계 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 크게 분류된다.
실리콘계 태양전지는 대략 200㎛의 얇은 두께의 실리콘 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 제조한 후, 이 기판을 여러 가공 공정을 통해 처리함으로써 제작되어 진다.
이러한 태양전지 제조공정은 광 흡수율을 높이기 위한 텍스처링공정(Texturing,표면조직화공정), P-N접합을 형성시키는 확산공정(도핑공정), 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 산화막 제거공정, 광반사 손실을 줄이기 위한 반사 방지막 코팅공정, 전후면 전극 인쇄공정, 및 P-N접합 분리를 위한 P-N접합 분리공정 등으로 이루어진다.
상기 제조공정 중 확산(도핑)공정은 극성이 다른 N형 반도체 층과 P형 반도체 층으로 구성된 P-N접합을 형성하기 위해 의도적으로 첨가물을 고온에서 P형 실리콘 기판에 확산시켜 P층과 N층을 적층 형성하는 단계이다.
이러한 확산공정은 고온의 튜브(가열로,furnace) 내에 다수개의 기판을 투입하고 소스 가스를 투입하여 기판에 P-N접합을 유도하는 것이다.
따라서 확산공정은 태양전지의 광전 변환 효율에 큰 영향을 미치는 중요한 공정 중의 하나로서, 균일한 에미터층 형성을 위하여 확산 튜브의 실링을 통한 소스 가스의 오염 방지 물론 신속하고 균일한 확산 유도가 중요할 뿐 아니라, 태양전지의 생산성 확보를 위해 소스 가스의 신속한 투입과 배기를 통한 공정 효율의 향상 또한 중요하다.
따라서 이러한 확산장치에는 튜브 내부로 기판을 로딩 또는 언로딩시킴과 동시에 튜브의 입구를 개폐시킬 수 있는 튜브 개폐장치가 구비된다.
즉, 튜브 개폐장치는 고온의 분위기를 형성하는 확산 튜브 내에 다수개의 기판이 탑재된 보트를 투입한 후 밀폐시키고, 또한 확산공정 완료 후 튜브를 개방함과 동시에 보트를 인출하는 것이다.
종래의 튜브 개폐장치는 보트가 놓여 지는 패들에 개폐판을 구비하고, 이 개폐판을 전,후 방향으로 슬라이딩시켜 튜브를 개폐시킴과 동시에 기판을 튜브 내에 로딩 또는 언로딩시켰다.
그러나 상기와 같은 종래의 튜브 개폐장치는 튜브의 입구를 개폐시키는 과정에서 개폐판에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 완충 수단이 없기 때문에 개폐 작동이 안정적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었고, 또한 튜브의 실링 효과가 미흡하여 소스 가스의 누출 등에 따른 공정 불량의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 개폐도어에 충격 완화 기능을 부여함으로써 튜브의 개폐 작동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하고, 둘째, 개폐도어에 의해 튜브의 실링(sealing)이 효과적으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 튜브의 기밀성을 향상시키는 것은 물론 사각형 패들의 사용이 용이하도록 하며, 셋째, 개폐작동시 개폐장치에 가해질 수 있는 충격 등을 완화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 튜브의 입구를 개폐하는 개폐도어와, 상기 개폐도어의 일면에 일단이 결합되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈의 후단부에 설치되며, 보트를 지지하는 패들의 후단부가 결합되는 패들홀더, 및 일단은 상기 패들홀더에 결합되고 타단은 상기 개폐도어에 결합되어 상기 벨로우즈의 변형을 탄성적으로 수용하는 탄성지지부재를 포함하여 구성된다.
또한 상기 튜브의 입구에는 냉각수가 순환 공급되는 냉각플랜지부가 더 구비된다.
이때 상기 냉각플랜지부는 상기 튜브의 입구에 결합되는 보조냉각플랜지와 상기 보조냉각플랜지에 결합되는 주냉각플랜지로 구성될 수 있다.
여기서 상기 주냉각플랜지와 보조냉각플랜지의 결합면에는 오링이 더 설치되는 것이 바람직하다.
한편 상기 패들홀더는 내부가 비어있고 일단이 개방된 중공형 사각형 바(bar)로 구성되어 상기 패들의 후단부가 삽입 결합되게 할 수 있다.
또한 상기 탄성지지부재는 상기 패들홀더에 결합되는 고정프레임과 일단부가 상기 고정프레임에 결합되는 지지바 및 상기 개폐도어에 결합되어 상기 지지바의 타단부를 탄성 지지하는 탄성지지체로 구성된다.
여기서 상기 탄성지지체는 일단이 상기 개폐도어에 결합되는 홀더 및 상기 홀더에 내설되어 상기 지지바를 탄성 지지하는 탄성체로 구성된다.
또한 상기 개폐도어에는 가스 누출 방지를 위해 오링이 설치되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 개폐도어의 안정적인 튜브 개폐 작동을 유도하고 또한 튜브의 실링 효과가 우수하여 공정 효율 향상에 따른 생산성 증대 효과가 있고, 또한 튜브의 기밀성 향상을 통해 가스의 누출 등에 의한 공정 불량 방지와 품질 향상의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 튜브 개폐장치가 구비된 수평형 확산장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 튜브 개폐장치와 튜브의 사시도,
도 3은 본 발명의 튜브 개폐장치의 사시도,
도 4는 본 발명의 튜브 개폐장치의 배면 사시도,
도 5는 본 발명에 구비된 탄성지지부재의 단면도이다.
이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 튜브 개폐장치가 구비된 수평형 확산장치의 개략도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 확산장치는 제어부(400), 기판로딩부(10), 확산부(200), 및 가스공급부(300)로 구성된다.
확산부(200)는 확산 공정을 수행하는 튜브(70)와 튜브(70) 외측부에 설치되어 튜브(70)를 가열하는 히터가 내설되고, 가스공급부(300)는 확산튜브(70) 내에 소스 가스를 공급할 수 있게 구비된다.
본 발명의 튜브 개폐장치(100)는 기판로딩부(10)에 설치되어 튜브(70)의 입구를 개폐시킴과 동시에 다수의 기판(115)이 탑재된 보트(110)를 튜브(70) 내에 로딩 또는 언로딩시키게 되는 것이다.
이때 튜브 개폐장치(100)는 기판로딩부(10)에 설치되는 별도의 이송수단(도시하지 않음)에 의해 수평 방향으로 왕복 이동 가능하도록 설치된다.
이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 확산장치의 튜브 개폐장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 튜브 개폐장치(100)와 튜브(70)의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 튜브 개폐장치(100)의 사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 튜브 개폐장치의 배면 사시도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 확산장치의 튜브 개폐장치(100)는 개폐도어(20), 벨로우즈(30), 패들홀더(40), 및 탄성지지부재(60)로 구성된다.
개폐도어(20)는 튜브(70)의 입구를 개폐시키는 역할을 하는 것으로서, 튜브(70)의 입구 크기에 대응되게 원판 형태로 이루어져 있으며, 둘레에는 기밀성 향상을 위하여 고무 소재의 오링(O-ring)(25)이 설치된다.
한편 벨로우즈(30)는 개폐도어(20)의 하측부에 설치된다.
도시하지는 않았지만 개폐도어(20)에는 관통공이 형성되고, 이 관통공에 벨로우즈(30)의 일단이 결합되는 것이다.
벨로우즈(30)는 SUS 소재로 이루어질 수 있으며, 내부가 비어 있고 외주면에 다수의 주름을 형성하여 일정 거리만큼 수축 또는 팽창 가능하도록 구비되는 것이다.
벨로우즈(30)와 개폐도어(20)의 결합면에는 오링(O-ring)이 설치되는 것이 바람직하다.
한편 벨로우즈(30) 후단부에는 패들홀더(40)가 결합된다.
패들홀더(40)는 내부가 비어 있고 선단부가 개방된 일정 길이의 중공형 사각 바(bar) 형상을 가지고 있으며, 기판로딩부(10)에 설치되는 이송수단에 결합된다.
이때 패들홀더(40)의 내면은 패들(90)이 삽입되어 끼워질 수 있도록 패들(90)의 외주면에 대응되게 형성된다.
따라서 다수의 기판(115)이 탑재되는 보트(110)를 지지하는 패들(90)은 후단부가 개폐도어(20)의 관통공(도시하지 않음)과 벨로우즈(30)를 관통하여 패들홀더(40)에 끼워짐으로써 패들홀더(40)와 함께 이동하도록 구비되는 것이다.
한편 튜브(70)의 입구에는 냉각플랜지부(80)가 설치된다.
냉각플랜지부(80)는 고온으로 가열된 튜브(70)의 열이 개폐도어(20)까지 전달되지 않도록 차단하는 것으로서, 튜브(70) 입구에 설치된다.
여기서 냉각플랜지부(80)는 주냉각플랜지(81)와 보조냉각플랜지(85)로 구성된다.
주냉각플랜지(81)와 보조냉각플랜지(85)는 링 형태로 서로 마주보도록 결합되어 튜브(70) 입구에 설치되며, 도시하지는 않았지만, 결합면에는 튜브(70) 내의 가스 누출이 방지될 수 있도록 오링(O-ring)이 설치된다.
또한 주냉각플랜지(81)와 보조냉각플랜지(85)는 내부에 냉각수를 순환시킬 수 있도록 순환로를 각각 형성하고, 외측면에는 상기 순환로에 냉각수를 주입 또는 배출시킬 수 있도록 냉각수 주입구(81a,85a)와 배출구(81b,85b)가 각각 형성된다.
이하 도 3과 도 5를 참조하여 본 발명에 구비된 탄성지지부재를 상세히 설명한다.
도 5는 탄성지지부재(60)의 단면도를 나타낸 것이다.
탄성지지부재(60)는 개폐도어(20)에 의한 튜브(70) 개폐 과정에서 개폐도어(20)와 냉각플랜지부(80)의 충돌에 의해 벨로우즈(30)가 수축 변형될 때, 벨로우즈(30)의 변형을 흡수함과 동시에 그 충격을 완화시키는 완충 역할을 하는 것이다.
여기서 탄성지지부재(60)는 고정프레임(50)과 지지바(55) 및 탄성지지체(62)로 구성된다.
고정프레임(50)은 패들홀더(40)에 결합되어 고정되는 것으로서, 상부프레임(51)과 하부프레임(56)으로 구성되어 패들홀더(40)의 상,하부에서 체결되어 고정되도록 할 수 있으며, 상부프레임(51)의 상단에는 지지바(55)의 후단부가 결합된다.
한편 지지바(55)는 일정 길이의 원형 바(bar) 형상으로 구비될 수 있으며, 선단부는 탄성지지체(62)의 홀더(63)에 삽입되어 결합되고, 후단부는 상부프레임(51) 상측부에 관통 결합된다.
이때 별도의 고정나사 등을 이용하여 지지바(55)를 상부프레임(51)에 고정시킬 수 있다.
한편 탄성지지체(62)는 도 5에 도시된 바와 같이, 홀더(63)와 탄성체(65)로 구성된다.
홀더(63)는 일단부가 개폐도어(20)에 결합되며, 내부에는 지지바(55)를 탄성지지할 수 있는 탄성체(65)가 설치된다.
탄성체(65)는 압축 스프링이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 탄성 변형이 가능한 다양한 형태의 탄성 소재가 사용될 수 있을 것이다.
따라서 탄성지지부재(62)는 완충 역할을 함과 동시에 벨로우즈(30)의 변형을 수용할 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치의 작동 방법을 상세히 설명한다.
먼저 패들(90)에 다수의 기판(115)이 탑재된 보트(110)가 놓여진 상태에서 기판로딩부(10)의 이송수단은 보트(110)가 튜브(70) 내로 투입될 수 있도록 패들홀더(40)를 전방으로 이동시키게 된다.
이때 패들홀더(40)와 개폐도어(20)는 전방으로 이동하여 개폐도어(20)의 전면이 튜브(70)의 냉각플랜지부(80)에 밀착됨으로써, 튜브(70)를 밀폐시키게 된다.
여기서 개폐도어(20)는 냉각플랜지부(80)에 밀착되면서 어느 정도의 충격을 받게 되며, 이 충격에 의해 벨로우즈(30)는 수축 변형을 하게 되고, 이러한 변형에 의해 패들홀더(40)와 고정프레임(50)이 전방으로 이동할 때 지지바(55)는 탄성지지체(62)의 탄성체(65)를 가압하여 압축시키게 되는 것이다.
그러므로 탄성체(65)는 개폐도어(20)의 충격을 완화시킴과 동시에 벨로우즈(30)의 수축 변형을 흡수하게 됨으로써 튜브 개폐장치(100)의 개폐작동이 안정적으로 이루어지도록 하게 되는 것이다.
따라서 본 발명은 탄성지지부재(62)에 의해 개폐도어(20)에 충격 완화 기능을 부여하게 됨으로써 튜브(70)의 개폐 작동이 안정적으로 이루어질 수 있게 되고, 또한 개폐도어(20)에 의해 튜브(70)의 실링(sealing)이 효과적으로 이루어질 수 있어 튜브(70)의 기밀성을 향상시킬 수 있게 될 뿐 아니라, 튜브 개폐장치(100)의 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형 적용이 가능할 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판로딩부 20 : 개폐도어
25 : 오링 30 : 벨로우즈
40 : 패들홀더 50 : 고정프레임
51 : 상부프레임 55 : 지지바
56 : 하부프레임 60 : 탄성지지부재
62 : 탄성지지체 65 : 탄성체
70 : 튜브 80 : 냉각플랜지부
81 : 주냉각플랜지 85 : 보조냉각플랜지
81a,85a : 주입구 81b,85b : 배출구
90 : 패들 100 : 튜브 개폐장치
110 : 보트 115 : 기판
200 : 확산부 300 : 가스공급부
400 : 제어부

Claims (8)

  1. 튜브의 입구를 개폐하는 개폐도어;
    상기 개폐도어의 일면에 일단이 결합되는 벨로우즈;
    상기 벨로우즈의 후단부에 설치되며, 보트를 지지하는 패들의 후단부가 결합되는 패들홀더;
    일단은 상기 패들홀더에 결합되고 타단은 상기 개폐도어에 결합되어 상기 벨로우즈의 변형을 탄성적으로 수용하는 탄성지지부재;
    를 포함하여 구성되는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브의 입구에는 냉각수가 순환 공급되는 냉각플랜지부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각플랜지부는,
    상기 튜브의 입구에 결합되는 보조냉각플랜지와 상기 보조냉각플랜지에 결합되는 주냉각플랜지로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주냉각플랜지와 보조냉각플랜지의 결합면에는 오링이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패들홀더는 내부가 비어있고 일단이 개방된 중공형 사각형 바(bar)로 구성되어 상기 패들의 후단부가 삽입 결합되게 하는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성지지부재는,
    상기 패들홀더에 결합되는 고정프레임;
    일단부가 상기 고정프레임에 결합되는 지지바; 및
    상기 개폐도어에 결합되어 상기 지지바의 타단부를 탄성 지지하는 탄성지지체;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성지지체는 일단이 상기 개폐도어에 결합되는 홀더 및 상기 홀더에 내설되어 상기 지지바를 탄성 지지하는 탄성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개폐도어에는 가스 누출 방지를 위해 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 수평형 확산장치의 튜브 개폐장치.














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