KR101270440B1 - 박막 제조 장치 - Google Patents

박막 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101270440B1
KR101270440B1 KR1020110095285A KR20110095285A KR101270440B1 KR 101270440 B1 KR101270440 B1 KR 101270440B1 KR 1020110095285 A KR1020110095285 A KR 1020110095285A KR 20110095285 A KR20110095285 A KR 20110095285A KR 101270440 B1 KR101270440 B1 KR 101270440B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
heat treatment
thin film
substrate
heat
Prior art date
Application number
KR1020110095285A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120074194A (ko
Inventor
정종엽
오종석
박완우
황재군
한덕우
이석진
Original Assignee
주식회사 아바코
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 아바코 filed Critical 주식회사 아바코
Publication of KR20120074194A publication Critical patent/KR20120074194A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101270440B1 publication Critical patent/KR101270440B1/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
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1864—Annealing
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal 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
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal 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
    • H01L21/683—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
    • H01L21/687—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 using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—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 using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 박막 제조 및 열처리를 수행하는 장치에 관한 것으로서, 기판에 박막을 형성시에 기판을 고온으로 유지시키는 열처리 장치 및 이를 적용한 박막 제조 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태에 따른 박막 제조 장치는, 챔버와, 상기 챔버내에 마련되고 내부 공간을 가지는 열처리 하우징과, 상기 열처리 하우징에 마련되는 다수의 가열체와, 상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며, 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판과, 상기 열처리 하우징의 바닥면과 이격되어 마련되는 기판 지지대와, 상기 열처리 하우징의 내부 공간과 연결되어 소스 가스를 주입하는 증발원을 포함한다.

Description

박막 제조 장치{Apparaus for manufacturing thin film}
본 발명은 박막 제조 및 열처리를 수행하는 장치에 관한 것으로서, 기판에 박막을 형성시에 기판을 고온으로 유지시키는 열처리 장치 및 이를 적용한 박막 제조 장치에 관한 것이다.
태양전지(Solar Cell)는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심 소자이다. 태양전지는 시계나 계산기 등 휴대용 전자기기에 사용되는 전원에 사용되거나, 건물 지붕에 설치된 소규모 분산 발전용으로부터 넓은 개활지에 설치된 산업 발전용에 이르기까지 다양한 형태로 이용되고 있다.
일반적으로 태양전지는 단결정 실리콘 태양전지, 다결정 실리콘 태양전지, 및 박막형 태양전지로 분류될 수 있다. 그 중에서 기판의 두께를 혁신적으로 줄이는 기술, 또는 유리와 같이 값싼 기판 위에 박막 형태의 태양 전지를 증착시키는 기술을 이용한 박막형 태양전지가 주목을 받고 있다. 박막형 태양전지는 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지에 비해 변환 효율은 낮으나 저가화할 수 있는 가능성을 보이고 있다.
최근들어, 박막형 태양전지의 재료로서 변환 효율이 상대적으로 높은 CdTe, CuInSe2계의 화합물반도체를 소재로한 박막형 태양전지에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히, 변환 효율이 비교적 우수한 CuInSe2계의 화합물반도체를 이용하여 박막형 태양전지의 변환 효율을 더욱 증가시키기 위해 한국공개번호2009-0065894와 같이다양한 시도가 이루어지고 있다.
한편, 박막형 태양 전지를 제조하기 위해 열처리 공정을 수행한다. 예를 들어 셀렌화 공정을 수행하기 위해 셀렌 가스를 유입하고 소정 온도에서 열처리 공정을 수행한다. 그런데, 열처리 장치의 히터 열이 직접 기판 상에 작용하지 못하고 기판 지지대 등의 매개체를 통해 기판을 가열함으로써, 기판의 온도 균일성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 양호한 박막을 제조하는 박막 제조 장치를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 열이 직접 기판상에 작용하도록 하는 열처리 장치를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 기판에 고르게 열이 전달 분포되도록 하여 온도 균일성(uniformity)을 높이도록 하는데 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 박막 제조 장치는, 챔버와, 상기 챔버내에 마련되고 내부 공간을 가지는 열처리 하우징과, 상기 열처리 하우징에 마련되는 다수의 가열체와, 상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며, 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판과, 상기 열처리 하우징의 바닥면과 이격되어 마련되는 기판 지지대와, 상기 열처리 하우징의 내부 공간과 연결되어 소스 가스를 주입하는 증발원을 포함한다.
또한, 상기 열처리 하우징은 분리되는 두 개의 하우징으로 이루어지며, 상기 기판 지지대를 지탱하며 단차진 상부 저면을 갖는 하부 하우징과, 상기 단차진 상부 저면과 대향하는 단차진 하부 저면을 갖는 상부 하우징을 포함한다.
또한, 상기 챔버의 상부벽을 관통하여 상기 상부 하우징과 연결되어 상하 이동 가능한 리프트와, 상기 리프트를 상하 이동시키는 액츄에이터를 포함한다.
상기 가열체는, 상기 하우징의 몸체 내부 또는 몸체 외부벽에 서로 이격되어 다수개 마련된다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치는, 내부 공간을 가지는 열처리 하우징과, 상기 열처리 하우징에 마련되는 다수의 가열체와, 상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판과, 상기 열처리 하우징의 바닥면과 이격되어 마련되는 기판 지지대를 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 가열체와 기판 사이에 열확산판을 마련하면서도 가열체의 열이 직접적으로 기판에 고르게 분포되도록 할 수 있다. 또한, 기판에 열을 고르게 전달함으로써 기판의 온도 균일성(Unifomity)이 향상시킬 수 있다. 또한, 기판의 온도 균일성 확보로 인해 양질의 박막을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조 장치를 사용하여 제작한 박막형 태양전지를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 열 확산판을 이용하여 열처리를 수행하는 박막 제조 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 가열체 열처리 하우징이 분리된 모습을 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 가열체가 열처리 하우징의 외부벽에 구비된 모습을 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 발광열이 열확산판을 통해 수직으로 반사되는 모습을 도시한 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 발광열이 비스듬하게 입사되어 반사되는 모습을 도시한 그림이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 제조 장치를 사용하여 제작한 박막형 태양전지를 도시한 개념도이다.
이하, 설명에서는 박막형 태양 전지를 제조할 때의 박막 제조 장치를 예를 들어 설명할 것이나, 이에 한정하지 않고 다양한 반도체 박막 제조 장치에도 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
도 1을 참조하여 박막형 태양전지를 간략하게 설명하면, 기판(10, Substrate) 상부에서 배면전극(20, Back Contact), CIGS계 화합물로 형성된 광흡수층(30,Absorber Layer), 버퍼층(40, Buffer Layer) 및 윈도우층(Window Layer)이 순차로 적층 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예인 박막 제조 장치에 의해 제조된 박막형 태양전지는, 기판(10) 상에 배면 전극(20), 광흡수층(30), 버퍼층(40), 투명 전극(50) 및 반사 방지막(60)으로 된 윈도우층을 순차적으로 적층함으로써 이루어진다.
기판(10)은 재질로서 일반적으로 유리가 사용되며, 유리 기판으로 소다라임 유리(sodalime glass)가 사용될 수 있다. 소다라임 유리 기판은 코닝 유리 기판에 비해 저렴하고, 소다라임 유리에서 확산된 Na이 태양전지의 효율을 증가시키는 장점이 있다. 기판은 유리 뿐만 아니라 세라믹, 스테인레스 스틸, 구리 등의 금속, 폴리머 등의 재질로도 형성될 수 있다.
배면전극(20)은 Cr, Mo, Cr+Mo 합금이 사용될 수 있으며, Mo은 스퍼터링(sputtering)에 의하여 기판 상에 증착될 수 있다. Mo은 높은 전기 전도도를 가지며, 광흡수층의 재질로 사용되는 CIGS와의 오믹 접촉(ohmic contact) 및 Se 분위기 하에서의 고온 안정성을 갖는다.
광흡수층(30)은 태양광을 흡수하여 기전력을 발생시키기 위한 것으로서, CuInGaSe(이하, 'CIGS')의 재질로 형성될 수 있다. CIGS계 박막형 태양전지란, CuInGaSe로 조성된 4원계 화합물로 형성된 직접천이형 반도체로서, 에너지밴드갭이 대략 1.04eV 정도로 이상적인 값에 가깝고, 광흡수계수가 높으며, 안정성이 뛰어나, 박막형 태양전지로서 커다란 응용 잠재력을 가진 광흡수층(Absorber Layer) 재료이다. CIGS 재질의 광흡수층 형성 방법은 CuInGa를 증착하는 스퍼터링(sputtering) 공정과 셀렌(Se)을 증착하는 셀렌화(selenization) 공정의 병합을 들 수 있다. 또한, 증착 후 열처리에 의한 공정 등 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다.
버퍼층(40)은 재질로서 CdS가 사용될 수 있으며, 투명전극(50)으로는 ZnO, ITO 등이 사용될 수 있다. 아울러, 투명전극(50)의 상면에는 태양광의 반사를 방지하기 위한 반사 방지막(60)이 형성될 수 있으며, 반사 방지막(60)으로는 MgF2가 사용될 수 있다. 즉, 버퍼층(40) 상에는 투명전극(50)을 부착시킨다. 투명전극(50)은 집전 표면을 가로지르는 미세한 격자선에 배치하고, 적합한 전류 집전 전극에 접속될 수 있다. 투명전극(50) 상에는 박막의 효율을 증가시키기 위해 난반사 코팅이나 무반사 코팅 등의 반사 방지막(60)이 더 부착될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 발명의 실시예는 광흡수층(30;absorber layer)을 형성하는데 있어서, 셀렌(Se)를 증착하는 셀렌화 공정을 위해, 기판을 열처리 장치 내로 투입하고 열처리 장치 내에 셀렌 가스를 공급한 후 소정 온도의 열처리 공정을 실시한다.
이때, 열처리 장치는 가열체와 기판 사이에 열 확산판이 마련되어 가열체(IR히터)로부터 발생된 열을 열 확산판이 고르게 확산되도록 한다. 즉, 가열체(IR히터)가 위치한 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 온도가 불균일한 문제를 열 확산판을 마련함으로써 해결할 수 있다. 또한, 열 확산판의 구조를 금속 미러(metal mirror)가 지그재그로 형성된 구조로 변경하여 히터에서 발산되는 광 경로를 확산시킬 수도 있다. 이러한 열 확산판을 이용한 열처리 장치가 구비된 박막 제조 장치를 도 2와 함께 상술한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 열 확산판을 이용하여 열처리를 수행하는 박막 제조 장치의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 제조 장치는 챔버(100)와, 상기 챔버 내의 하부에 마련되어 기판의 셀렌화 공정이 이루어지는 내부 공간을 갖는 박스 형태의 열처리 하우징(200)과, 상기 열처리 하우징에 구비되는 다수의 가열체(230)와, 상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판(220)과, 상기 열처리 하우징의 바닥면과 이격되어 마련되는 기판 지지대(500)와, 상기 열처리 하우징의 내부 공간과 연결되어 증착물질을 주입하는 증발원(620)을 포함한다.
챔버(100)는 박막 처리를 위해 외부와 차단된 공간으로서, 챔버의 일측벽에는 기판(S)이 인입 및 인출되는 기판 출입구(Gate,미도시)가 형성되며, 기판 출입구(미도시)는 처리되어질 기판(S) 또는 처리가 완료된 기판(S)을 인입 또는 인출하는 역할을 한다. 기판 출입구는 챔버(100)의 일측에 형성 가능하지만, 이에 한정되지 않고, 챔버(100)의 대향하는 양측벽에 형성할 수 있음은 물론이다.
열처리 하우징(200)은 내부 공간을 갖는 박스 형태로서, 사각 박스 또는 원통형 형상으로 형성된다. 또한, 열처리 하우징(200)은 적외선 열과 같은 발광열을 통과하여 전달할 수 있도록 하는 재질로 형성되는데, 예를 들어, 유리 재질로서 열처리 하우징을 형성한다. 또한 열처리 하우징(200)은 유리재질 이외에 흑체(예컨대, 그라파이트) 재질로도 구현될 수 있다. 흑체로 구현되는 경우 흑체를 가열해서 흑체에서 열흡수 후 기판으로 균일한 열을 전달하도록 구현할 수 있다.
열처리 하우징(200)의 내부에는 기판(S)을 처리할 수 있도록 소정의 내부 공간이 마련된다. 열처리 하우징(200)의 형상은 한정되지 않으며, 기판(S)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 사각 형상의 유리 기판이 사용되며, 이에 열처리 하우징(200)의 형상은 유리 기판(S)에 대응하는 형상인 사각 박스 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열처리 하우징(200)은, 기판 지지대(500)를 지탱하는 하부 하우징(220)과, 상기 하부 하우징을 덮는 리드 역할의 상부 하우징(210)을 포함한다. 상기 열처리 하우징(200)은 분리되는 두 개의 하우징으로 이루어지는데, 상기 기판 지지대를 지탱하며 단차진 상부 저면을 갖는 하부 하우징(220)과, 상기 단차진 상부 저면과 대향하는 단차진 하부 저면을 갖어 상기 하부 하우징을 덮는 리드 역할의 상부 하우징(210)을 포함한다. 따라서 단차면을 갖는 하부 하우징과 상부 하우징이 결합함으로써, 기판에 대해서 셀렌화 처리할 수 있는 내부 공간이 형성될 수 있다.
상기 하부 하우징(220)과 상부 하우징(210)은 도 3에 도시한 바와 같이 분리 가능하여, 리프트(300)의 상승 및 하강에 의해 상부 하우징(210)의 상하 이동이 발생하며, 이로 인하여 하부 하우징(220)과 상부 하우징(210)이 분리 및 결합이 이루어진다. 상부 하우징(210)의 상측 이동으로 하부 하우징(220)과 분리되었을 때, 분리된 틈 사이로 기판이 이송되어 열처리 하우징의 내부 공간에 위치한 기판 지지대 위에 놓이게 된다.
상기 상부 하우징(210)이 상하로 이동 가능하도록 하기 위하여, 상부 하우징을 상하로 이동 가능하도록 하는 리프트(300)와, 상기 리프트(300)를 상하 이동시키는 액츄에이터(400)를 구비한다. 상기 리프트(300)는 챔버의 상부벽을 관통하여 상부 하우징(210)의 상부면과 연결된다. 따라서 리프트의 상하 왕복 운동에 의해 상부 하우징이 하부 하우징과 이격 또는 결합한다.
기판 지지대(500)는 하부 하우징(220)의 바닥면과 이격되도록 마련되어, 기판이 놓이는 곳이다. 즉, 기판 지지대(500)는 하부 하우징내의 하부에 마련되고, 열처리 하우징 내부로 인입된 기판(S)을 안착시키는 역할을 한다. 통상적으로 기판 지지대(500)의 형상은 기판(S)의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 유리 기판(S)의 형상에 대응하는 사각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
기판 지지대(500)의 하부에는 기판 지지대(500)를 하부 하우징과 이격되도록 지지하며, 회전시키는 구동 부재(510)가 연결된다. 또한, 기판 지지대(500)에는 하나의 기판(S)을 안착하였으나, 다수개의 기판(S)을 안착할 수 있다. 또한, 열처리 하우징 내에 하나의 기판 지지대를 구비하였지만, 이에 한정되지 않고, 다수개의 기판 지지대를 구비할 수 있음은 물론이다. 한편, 기판 지지대는 유리 재질로 구현되어 가열체의 발광열이 투과할 수 있도록 한다.
증발원(600)은 상기 열처리 하우징의 내부 공간의 일측에 관통되어 마련되며, 이러한 증발원(600)은 분사홀이 마련된 도가니(620)와, 상기 도가니와 증착 물질원(610)을 연결하는 공급 유로(630)를 포함한다. 상기 증착 물질원은 셀렌(Se)으로서, 도가니의 분사홀을 통해 증착 물질인 셀렌이 열처리 하우징(200)의 내부 공간으로 유입된다.
도가니(620)에 증착 물질이 공급되어 가열 부재에 의해 증착 물질이 기화되면, 기화된 증착 물질은 분사홀을 거쳐 열처리 하우징(200)의 내부 공간에 분사된다. 이어서, 열처리 하우징(200) 내부에 분사된 기화된 증착 물질은 내부 공간에 퍼지게 되어, 내부 공간에 놓인 기판(S)에 균일한 박막이 증착된다. 상기에서는 증발원의 도가니의 분사홀을 내부 공간의 일측 하부에서 분출되도록 하였지만, 이에 한정되지 않고 분사홀의 분사 방향을 조절할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 유리 기판위에 CIGS 막을 증착시에, 구리(Cu)-인듐(In)-갈륨(Ga)을 스퍼터링 방식으로 증착하고, 셀렌(Se)을 증발원 방식으로 증발 증착 방식으로 증착함으로써 CIGS 막의 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 스퍼터 방식과 더불어 증착 효율이 높은 증발원을 구비함으로써, 기판에 증착되는 CIGS 막의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 특히, 증발 온도가 높은 원료(Gu, In, Ga)을 스퍼터링법으로 증착하면서 동시에 증발 온도가 낮은 원료(Se)를 증발 증착하여 박막을 제조하므로 박막의 품질을 향상시키고 박막의 제조가 용이하다.
한편, 상기 셀렌의 증발 증착 시에 기판에 열이 가해져야 균일한 증착이 이루어진다. 이를 위하여 열처리 하우징(200)에는 상기 열처리 하우징의 벽체 미 외부벽에 위치하는 다수의 가열체와, 상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판이 구비된다.
가열체(230)는, 기판(S)을 소정 온도로 가열하는 역할을 하는데, 이러한 가열체(230)는 기판 지지대(590)에 안착된 기판(S)에 소정의 열을 가하여 기판(S)의 상부에 증착되는 증착 물질과의 반응성을 향상시키는 역할을 한다.
가열체(230)는 기판 가열을 직접적으로 하지 않고, 열처리 공간내의 온도를 상승시켜서 기판에 열 에너지를 전달시킨다. 종래에는 기판에 열을 직접 가하여 기판을 가열시켰으나, 이럴 경우 기판의 열 분포가 고르지 못하여 균일한 셀렌 증착이 이루어지지 않았다. 본 발명의 실시예는 이러한 문제를 극복하고자, 판 가열을 직접적으로 하지 않고, 열처리 공간내의 온도를 상승시켜서 기판에 열 에너지를 전달시키는 것이다.
이를 위하여 열처리 하우징(200)의 몸체 내부 또는 몸체 외부벽에 다수개의 가열체가 형성된다. 상기 가열체(230)는 예를 들어, 적외선(IR) 히터, 형광램프 히터와 같이 빛을 통해 발열하는 발광 히터가 해당되는데, 바람직하게는 적외선 히터로 가열체를 구현한다.
도 2를 참조하면, 열처리 하우징(200)의 몸체 내부에 다수개의 가열체(230)가 이격된채 매립되어 있음을 알 수 있다. 상기 가열체(230)에서 발광된 빛은 유리 재질로 된 열처리 하우징(200)의 몸체를 투과하여 열처리 하우징의 내부 공간으로 인입되도록 하는 방향성을 갖도록 한다. 이때, 기판 역시 유리 기판으로 되어 있어 발광된 빛은 유리 기판을 투과할 수 있다.
또한, 상기 가열체(230)는 도 4에 도시한 바와 같이 열처리 하우징의 몸체 외부벽에 형성될 수 있다. 몸체 외부벽에서 내부 공간으로 향하도록 형성된 가열체에 의해, 가열체의 발광빛이 열처리 하우징의 내부 공간으로 들어올 수 있다.
열 확산판(240)은 기판(S)과 가열체(230) 사이에 위치하여, 가열체에서 발생되는 발광열을 반사시켜 열처리 하우징(200)의 내부 공간에 퍼뜨리는 기능을 수행한다. 이를 위하여 열 확산판(240)은, 열처리 하우징의 내부 공간의 내부면에 마련되며, 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치한다. 즉, 가열체가 열처리 하우징에 매립된 도면인 도 2에 도시한 바와 같이 하부 하우징의 상부면에 형성되는 열 확산판(240)들은, 상부 하우징에 형성된 가열체들(상부 가열체)와 마주보며 대향되는 지점에 각각 형성된다. 마찬가지로, 상부 하우징의 하부면에 형성되는 열 확산판들은 하부 하우징에 형성된 가열체들(하부 가열체)와 마주보며 대향되는 지점에 각각 형성된다.
이러한 열 확산판은, 내부 공간의 내부면의 상하 일직선상에 놓이지 않고 상하에 걸쳐서 지그재그 형태로 설치된다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 상부 가열체가 형성되어 있으며 이러한 상부 가열체와 대향하는 하부 하우징의 내부면 위치에는 하부 가열체가 설치되지 않는다. 마찬가지로, 하부 가열체가 형성된 지점의 대향하는 상부 하우징의 내부면 위치에는 상부 가열체가 설치되지 않는다. 따라서 상부 가열체가 놓이는 위치와 대향되는 위치의 상부 확산판은 구비되지 않고 대향 위치에는 하부 확산판만이 구비된다. 이러한 구조를 가짐으로서 상부 가열체의 발광열이 상부 확산판에 막히지 않고 대향 위치에 놓인 하부 확산판으로 전달될 수 있다.
상기와 같은 구조를 가짐으로써, 상부 가열체의 발광열은 기판을 투과한 후, 발광한 상부 가열체와 마주보며 대향한 위치에 놓인 열 확산판에 부딪쳐 반사되어 내부공간으로 돌아온다. 예컨대, 상부 제1가열체(230a)에서 발광된 발광열은 투명유리 재질로 된 기판을 투과한 후 대향한 위치에 놓인 제4열확산판(240d)에 의해 반사되어 열처리 하우징 내부로 돌아온다. 이는 열 확산판이 금속 재질로 되어 있어 열을 반사하기 때문이다.
가열체의 발광열이 열 확산판에 의해 반사되어 열처리 하우징의 내부 공간으로 들어옴으로써, 열처리 하우징의 내부 공간은 발광열 대류로 인하여 온도가 상승하게 되고, 결국, 열처리 하우징의 내부 공간에 위치한 기판의 온도가 상승될 수 있다.
한편, 가열체는 내부공간을 향해 방향성을 갖도록 설치될 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 가열체의 발광열이 경사진 방향성을 갖도록 설치할 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이 경사진 방향성을 갖는 제1가열체(230a)에서 발광된 발광열은 제4열확산판(240d)으로 비스듬히 입사된 후 반사되어 제2열확산판(240b)->제6열확산판(240f)->...으로 순차적으로 중계 반사된다. 따라서 열처리 하우징의 내부 공간 전체적으로 온도가 상승하게 되고, 이로 인하여 열처리 하우징의 내부 공간에 놓인 기판의 온도 역시 균일하게 상승한다.
발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 챔버 200: 열처리 하우징
210: 상부 하우징 220: 하부 하우징
230: 가열체 240: 열 확산판
300: 리프트 400: 액츄에이터
500: 기판 지지대

Claims (12)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에서, 단차진 상부 저면을 갖는 하부 하우징과, 상기 단차진 상부 저면과 대향하는 단차진 하부 저면을 갖는 상부 하우징으로 이루어진 내부 공간을 가지며, 상기 하부 하우징과 상부 하우징이 분리 가능한 열처리 하우징;
    상기 열처리 하우징에 마련되는 다수의 가열체;
    상기 열처리 하우징의 내부면에 마련되며, 상기 가열체와 마주보며 대향되는 지점에 위치하는 다수의 열 확산판;
    상기 하부 하우징의 바닥면과 이격되어 마련되는 기판 지지대;
    상기 열처리 하우징의 내부 공간과 연결되어 소스 가스를 주입하는 증발원;
    상기 챔버의 상부벽을 관통하여 상기 상부 하우징과 연결되어 상하 이동 가능한 리프트;
    상기 리프트를 상하 이동시키는 액츄에이터;
    를 포함하는 박막 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가열체는, 상기 하우징의 몸체 내부 또는 몸체 외부벽에 서로 이격되어 다수개 마련된 박막 제조 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 가열체는 발광 히터로 구현되며, 발광 방향성을 갖도록 설치되는 박막 제조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열 확산판은, 상기 하부 하우징의 상부면과 상기 상부 하우징의 하부면에 형성되며, 열 확산판이 상하 일직선상에 놓이지 않고 상하에 걸쳐서 지그재그로 형성된 박막 제조 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 열 확산판은 상기 상부 하우징의 하부면에 형성되며, 이때, 상기 하부 하우징에 마련된 가열체와 대향하는 지점에 형성되는 박막 제조 장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 열 확산판은 상기 하부 하우징의 상부면에 형성되며, 이때, 상기 상부 하우징에 마련된 가열체와 대향하는 지점에 형성되는 박막 제조 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 열 확산판은 금속 미러인 박막 제조 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020110095285A 2010-12-27 2011-09-21 박막 제조 장치 KR101270440B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100135794 2010-12-27
KR1020100135794 2010-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120074194A KR20120074194A (ko) 2012-07-05
KR101270440B1 true KR101270440B1 (ko) 2013-05-31

Family

ID=46708439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110095285A KR101270440B1 (ko) 2010-12-27 2011-09-21 박막 제조 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101270440B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102337183B1 (ko) 2020-06-03 2021-12-09 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102164987B1 (ko) * 2016-10-06 2020-10-13 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007043189A (ja) * 2006-09-25 2007-02-15 Nec Electronics Corp ランプアニール装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007043189A (ja) * 2006-09-25 2007-02-15 Nec Electronics Corp ランプアニール装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102337183B1 (ko) 2020-06-03 2021-12-09 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150322A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150320A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150323A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150325A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150321A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법
KR20210150324A (ko) 2020-06-03 2021-12-10 한국전력공사 박막 태양 전지 제조 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120074194A (ko) 2012-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8071421B2 (en) Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
US20110020980A1 (en) Thermal pre-treatment process for soda lime glass substrate for thin film photovoltaic materials
KR100933193B1 (ko) 박막 제조 장치 및 박막 제조 방법
US20120067392A1 (en) Photovoltaic device containing an n-type dopant source
TWI488313B (zh) 用於大規模處理覆蓋玻璃基板的基於ｃｉｓ和／或ｃｉｇｓ的薄膜的熱管理和方法
TWI521729B (zh) 用於製造銅銦二硒化物半導體薄膜的方法
US7964434B2 (en) Sodium doping method and system of CIGS based materials using large scale batch processing
KR101326140B1 (ko) 기판에 텍스처가 형성된 2중 텍스처 구조의 칼코게나이드계 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 칼코게나이드계 태양전지
KR101270440B1 (ko) 박막 제조 장치
US8633053B2 (en) Photovoltaic device
US8372684B1 (en) Method and system for selenization in fabricating CIGS/CIS solar cells
KR101403288B1 (ko) 태양 전지용 박막 급속 열처리 시스템
TWI523119B (zh) 用於薄膜光伏材料的硒化的自清潔大規模方法和熔爐系統
US20140138243A1 (en) In-line deposition system with enhanced adhesion of molybdenum on bottom shield
KR101334055B1 (ko) 텍스처층을 포함하는 2중 텍스처 구조의 칼코게나이드계 태양전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 칼코게나이드계 태양전지
KR101144483B1 (ko) 태양광 발전장치, 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 및 이의 제조방법
KR101269515B1 (ko) 박막 제조 장치
KR20120074188A (ko) 박막 제조 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: 20160525

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee