KR101273404B1 - 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법 - Google Patents

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KR101273404B1 KR1020110074344A KR20110074344A KR101273404B1 KR 101273404 B1 KR101273404 B1 KR 101273404B1 KR 1020110074344 A KR1020110074344 A KR 1020110074344A KR 20110074344 A KR20110074344 A KR 20110074344A KR 101273404 B1 KR101273404 B1 KR 101273404B1
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Abstract

본 발명은 내부에서 별도로 공급된 증착액 소스를 혼합할 수 있고, 일정한 폭으로 증착액을 공급할 수 있는 증착액 도포장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 증착액 도포장치는, 내부에 증착액을 수용하고, 이송중인 기판(S)의 폭방향을 따라서 하단에 슬릿 형태의 배출구(12)가 형성되는 하우징(10)과, 상기 배출구(12)의 상단에 구비되어 상기 배출구(12)의 폭을 조절하는 노즐 블레이드(15)와, 상기 배출구(12)가 형성된 하우징(10)의 하단에서 연장되고, 선단이 이송중인 기판(S)의 상부면에 인접하게 위치하며, 경사지게 구비되는 베이스 플레이트(11)와, 증착액의 각 성분이 별도로 유입되도록 상기 하우징(10)의 상부에 복수로 마련되는 유입포트(21)를 구비한다.

Description

증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법{Deposition device for deposition solution and deposition method for substrate using the same}
본 발명은 증착액을 도포하는 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에서 별도로 공급된 증착액 소스를 혼합할 수 있고, 일정한 폭으로 증착액을 연속적으로 공급하여 이송중인 기판을 증착할 수 있는 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법에 관한 것이다.
태양전지를 생산하는 과정 중에서는 기판에 CdS를 증착시키는 과정이 수반된다.
기판상에 CdS를 증착시키는 과정을 보면, 종래에는 증착액에 담긴 증착조의 내부에 기판을 투입하여 기판에 증착액이 증착되도록 한다. 그러나, 상기와 같이, 증착조를 사용하여 기판에 증착액을 증착시키는 방법은 증착액이 많이 소요되고, 증착액이 기판의 전면과 후면에 모두 증착되어 후공정에서 후면의 증착액을 제거해야 하는 문제점이 있다.
또한, 증착조에 기판은 투입하고 반출하는 과정을 거쳐야 하기 때문에 증착작업을 연속적으로 수행할 수 없는 문제점이 있다.
아울러, 기판을 증착하는 방법의 하나로서, 기판을 회전시키면서, 기판의 중심에 증착액을 공급하면, 증착액에 원심력에 의해서 기판의 주변으로 공급되면서 증착되도록 하는 방식도 제공되고 있다. 그러나, 이와 같은 방식은 소면적의 기판의 증착에서는 적용이 가능하지만, 대면적의 기판 또는 길이가 긴 기판을 증착하는 경우에는 여러가지 문제점이 있다. 일단 대면적이거나 길이가 긴 기판은 회전시키기가 용이하지 않고, 상기 기판을 회전시키는 경우에는 외곽으로 갈수록 선속도가 빨라지므로, 기판이 파손되는 일이 빈번하였고, 면적이 커지거나 길이가 길어질수록 증착이 균일하게 되지 않는 문제점이 있다.
한편, 진행하는 대상물의 폭방향으로 가공액을 공급하고 반도체 표면처리공정에 사용되는 소위 '퍼들나이프(puddle knife)'라고 불리는 장치가 개시되어 있으나, 단순하게 외부로부터 공급된 용액을 수용하는 하우징과 상기 하우징의 하부에 폭방향으로 형성된 노즐을 포함하는 구성을 갖고, 폭방향으로 세정액과 같은 가공액을 도포하게 된다. 상기 퍼들나이프는 대체로 반도체 표면처리공정에 사용되며, 이러한 구성의 구체적인 예로서 하기의 선행기술문헌이 존재한다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 퍼들나이프를 본 발명의 기술분야와 같은 태양전지에 적용하는 경우에는 하우징의 내부로 혼합된 상태의 용액이 미리 섞여서 들어오게 되므로, 용액들이 미리 반응하여 진행하는 기판에 대하여 증착하는 과정중에 석출된 불순물이 도포되어 증착품질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 증착액에 최종적으로 기판으로 도포되기 전에 증착에 적당한 온도가 되도록 증착액의 온도를 제어하기가 곤란한 문제점이 있었다.
KR 20-10033938 B1, 도 5
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 서로 별도로 공급된 혼합된 상태로 공급되어 하우징의 내부를 유동하는 과정 중에 서로 혼합되도록 하는 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적을 이송중인 기판으로 연속적으로 증착액을 공급하여 대면적 또는 길이가 긴 기판도 용이하게 증착액을 증착시킬 수 있는 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증착액을 기판으로 공급하기 직전에 공정온도로 가열되도록 하여, 열손실을 줄이고 증착액을 적절한 온도로 공급되도록 하는 증착액 도포장치 및 이를 이용한 기판 증착방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증착액 도포장치는, 내부에 증착액을 수용하고, 이송중인 기판의 폭방향을 따라서 하단에 슬릿 형태의 배출구가 형성되는 하우징과, 상기 배출구의 상단에 구비되어 상기 배출구의 폭을 조절하는 노즐 블레이드와, 상기 배출구가 형성된 하우징의 하단에서 연장되고, 선단이 이송중인 기판의 상부면에 인접하게 위치하며, 경사지게 구비되는 베이스 플레이트와, 증착액의 각 성분이 별도로 유입되도록 상기 하우징의 상부에 복수로 마련되는 유입포트를 구비한다.
상기 기판으로 공급된 증착액 중 증착에 사용되지 않은 증착액이 다시 상기 하우징으로 유입되도록 하기 위해 상기 하우징의 상부에 재순환포트가 형성되고, 상기 재순환포트는 상기 증착액을 다시 상기 하우징의 내부로 재순환시키는 재순환펌프에 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 베이스 플레이트의 양측단에는 증착액이 기판의 외측으로 공급되지 않고 기판으로만 공급되도록 하기 위해 상방으로 절곡되게 형성된 가이드가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 베이스 플레이트의 저면에는 베이스 플레이트를 따라 흐르는 증착액을 가열하는 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 히터는 상기 베이스 플레이트의 선단에 인접한 저면에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하우징의 상부에는 상기 하우징의 상부를 덮는 커버가 마련되고, 상기 커버에 상기 유입포트와 재순환포트가 형성된다.
상기 하우징의 내측벽에는 복수로 마련되어 서로 반대방향으로 대향되게 형성되는 격벽이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 증착 방법은 기판을 이송수단에 탑재하여 이송시키는 이송단계와, 하우징에서 배출된 증착액은 상기 하우징의 하단으로부터 하향경사지게 연장되어 선단이 상기 기판의 상부에 인접하게 배치된 베이스 플레이트상을 따라 흘러내려서, 이송중인 기판상으로 도포되는 증착액 도포단계와, 기판이 이송수단에서 이송되면서, 상기 증착액 도포단계에서 도포된 증착액이 기판의 표면에 증착되는 증착단계를 포함한다.
상기 증착액 도포단계에서, 상기 증착액은 60~70℃로 가열된 상태로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 증착액 도포장치 및 이를 이용한 증착방법에 따르면, 각각 별도로 공급된 증착액 소스를 하우징의 내부에서 혼합함으로써, 미리 증착액 소스가 혼합된 상태로 존재함으로써 발생하는 불순물의 석출 등의 문제점을 해결할 수 있다. 특히, 상부의 공급포트부터 유입되어 하부의 노즐부로 배출되는 동안 유동하는 경로가 길이지도록 하여, 증착액 소스가 충분히 혼합될 수 있다.
또한, 이송중인 기판으로 연소적으로 증착액을 도포할 수 있으므로, 대면적의 기판 또는 길이가 긴 기판도 용이하게 증착액을 도포할 수 있다.
아울러, 증착액이 배출구로 유출된 후, 베이스 플레이트를 타고 이동하는 동안 가열됨으로써, 기판으로 공급되는 순간에는 증착에 최적의 온도로 가열된 상태가 된다. 상기 증착액이 하우징의 내부에서 미리 가열되지 않고 기판으로 공급되기 직전에 가열되므로, 불필요하게 증착액의 가열을 위해서 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있다.
아울러, 혼합된 증착액을 재순환하여 사용할 수 있으므로, 증착액의 소모량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 증착액 도포장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 증착액 도포장치의 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 증착액 도포장치의 단면도,
도 4는 도 3의 요부확대도,
도 5는 본 발명에 따른 증착액 도포장치를 이용하여 증착 작업을 수행하는 상태를 도시한 측면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 증착액 도포장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 증착액 도포장치는, 내부에 증착액을 수용하고, 이송중인 기판(S)의 폭방향을 따라서 하단에 슬릿 형태의 배출구(12)가 형성되는 하우징(10)과, 상기 배출구(12)의 상단에 구비되어 상기 배출구(12)의 폭을 조절하는 노즐 블레이드(15)와, 상기 배출구(12)가 형성된 하우징(10)의 하단에서 연장되고, 선단이 이송중인 기판(S)의 상부면에 인접하게 위치하며, 경사지게 구비되는 베이스 플레이트(11)와, 증착액의 각 성분이 별도로 유입되도록 상기 하우징(10)의 상부에 복수로 마련되는 유입포트(21)를 구비한다.
하우징(10)은 내부에 증착액을 수용할 수 있도록 공간이 형성된다. 상기 하우징(10)의 상부를 통하여 증착액 소스가 공급되고, 하우징(10)의 하부를 통하여 배출된다. 상기 하우징(10)은 이송중인 기판(S)의 폭방향을 따라 형성된다.
상기 하우징(10)의 하단에는 배출구(12)가 슬릿의 형태로 상기 하우징(10)의 폭방향(기판의 폭방향)을 따라 형성되고, 상기 배출구(12)를 통하여 증착액이 배출된다.
베이스 플레이트(11)는 상기 하우징(10)의 배출구(12)가 형성된 하우징(10)의 하단으로부터 연장되게 형성된다. 상기 베이스 플레이트(11)는 경사지게 형성되어 있어서, 상기 배출구(12)로 배출된 증착액이 베이스 플레이트(11)를 따라 원활하게 흘러내리는 형태로 이동되고, 상기 베이스 플레이트(11)의 선단에서 이송중인 기판(S)을 공급된다.
이러한 베이스 플레이트(11)의 양측단에는 가이드(13)가 형성되어 있어서, 상기 하우징(10)의 배출구(12)로 배출된 증착액에 베이스 플레이트(11)의 양단으로 흘러내리지 않도록 가이드한다. 또한, 상기 가이드(13)에 의해 양측단이 제한됨으로써, 일정한 폭으로 증착액을 공급할 수 있다.
상기 하우징(10)의 내부에는 상기 하우징(10)으로 공급된 증착액 소스가 원활하게 혼합될 수 있도록 하기 위해서 격벽(14)이 형성된다.
상기 격벽(14)은 상기 하우징(10)의 일측 내벽에서 반대측 내벽을 향하도록 하우징(10)의 내측벽에서 돌출되게 형성되고, 마찬가지로 반대측 내벽에서도 일측 내벽을 향해 돌출되게 형성되되, 서로 교번하여 형성된다. 상기 격벽(14)으로 인하여 상기 하우징(10)의 내부로 공급된 증착액 소스의 유동거리가 늘어나게 되므로, 증착액 소스가 균일하게 혼합될 수 있다.
한편, 하우징(10)에서 슬릿 형태의 배출구(12)의 높이를 조절하기 위해서, 노즐 블레이드(15)가 형성된다. 즉, 상기 하우징(10)의 폭방향을 따라 형성되고, 하단이 상기 베이스 플레이트(11)의 상방에 일정한 높이로 이격되도록 함으로써, 상기 배출구(12)를 통하여 배출되는 증착액의 도포량을 결정하게 된다. 즉, 하우징(10)의 배출구(12)는 하우징(10)의 하단에서 하우징(10)의 폭방향으로 일정한 높이를 개방되어 형성되어 있어서, 하우징(10)에서 배출되는 증착액의 도포량을 미세하게 결정하기 상기 배출구(12)의 외측으로 노즐 블레이드(15)를 승강가능하게 구비하여, 상기 노즐 블레이드(15)를 승강시켜 상기 노즐 블레이드(15)의 하단과 상기 베이스 플레이트(11)의 간격을 조절함으로써, 증착액의 도포량을 결정할 수 있다.
유입포트(21)는 상기 하우징(10)의 상부에 구비된다. 상기 유입포트(21)는 복수로 마련되어, 각각 혼합되지 않은 증착액 소스가 개별적으로 유입된다. 이러한 유입포트(21)는 상기 하우징(10)의 상부에 증착액 소수의 개수만큼, 예컨대 3종류의 증착액 소스가 공급된다면 3개의 유입포트(21)가 형성된다.
한편, 상기 유입포트(21)는 상기 하우징(10)의 상부를 덮도록 형성된 커버(20) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 커버(20)는 상기 하우징(10)의 상단을 막고, 필요에 따라 개방하여 상기 하우징(10)의 내부를 점검할 수 있도록 한다.
아울러, 상기 커버(20)는 유입포트(21)뿐만 아니라, 재순환포트(22)도 형성된다. 재순환포트(22)는 기판(S)으로 공급된 증착액 중에서 증착에 사용되지 않은 증착액을 회수하여 다시 하우징(10)의 내부로 유입되도록 하는 통로이다. 여기서, 증착액을 재활용하는 이유는 초기에 혼합되지 않은 상태로 하우징(10)으로 공급된 증착액 소스가 하우징(10)의 내부에서 혼합된 후, 기판(S)으로 공급되는 것인 바, 기판(S)으로부터 수거한 증착액(L)도 시간적으로는 하우징(10)으로부터 공급된 증착액과 거의 동일하기 때문에, 재활용이 가능하다.
히터(30)는 상기 베이스 플레이트(11)의 저면에 구비된다. 기판에 기판공정이 원활하게 수행되기 위해서는 일정한 온도로 가열되어야 하는 바, 상기 베이스 플레이트(11)의 저면에 히터(30)를 구비함으로써, 베이스 플레이트(11)를 따라 흘러내리는 동안 증착액이 증착에 적당한 온도로 가열된 상태에서 증착작용이 원활해진다.
특히, 히터(30)는 베이스 플레이트(11)의 선단에 인접하게 구비되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 증착액은 가열된 상태로 기판으로 공급되어야 하는데, 히터(30)가 베이스 플레이트(11)의 선단에서 많이 이격되어 있으면, 히터(30)가 저면에 설치된 베이스 플레이트(11)를 지나면서 증착액이 다시 냉각될 수 있는 문제가 있다. 따라서, 상기 히터(30)는 베이스 플레이트(11)의 선단 저면에 형성되도록 한다.
미설명 부호 40은 기판(S)으로 공급된 증착액 중에서 증착에 사용되지 않은 증착액을 상기 재순환포트(21)로 공급하기 위한 재순환 펌프이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 기판 증착 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 기판 증착 방법은, 상기 증착액 도포장치를 이용하여, 이송수단을 이송중인 기판을 증착시킨다.
본 발명에 따른 기판 증착 방법은, 기판(S)을 이송수단에 탑재하여 이송시키는 이송단계와, 하우징(10)에서 배출된 증착액은 상기 하우징(10)의 하단으로부터 하향경사지게 연장되어 선단이 상기 기판(S)의 상부에 인접하게 배치된 베이스 플레이트(11)상을 따라 흘러내려서, 이송중인 기판(S)상으로 도포되는 증착액 도포단계와, 기판(S)이 이송수단(T)에서 이송되면서, 상기 증착액 도포단계에서 도포된 증착액이 기판(S)의 표면에 증착되는 증착단계를 포함한다.
이송단계는 기판(S)을 컨베이어 등과 같은 이송수단(T)에 탑재하여 일방향으로 이송시킨다. 카세트 등에 적재되어 있던 기판(S)은 하나씩 이송수단(T)에 탑재되어 상기 증착액 도포장치를 향하여 이송된다.
증착액 도포단계에서는 상기 이송중인 기판(S)이 상기 증착액 도포장치를 통과할 때, 기판(S)상으로 증착액을 도포한다. 증착액은 상기 하우징(10)으로부터 배출되어 하향경사지게 형성된 베이스 플레이트(11)상을 흘러내려서, 상기 베이스 플레이트(11)의 선단에서 기판(S)상으로 공급되어 증착액(L)이 도포된다.
상기 증착액은 상기 하우징(10)의 각 유입포트(21)로 증착액 소스가 별도로 공급된 상태에서, 상기 하우징(10)의 상부에서 하부로 이동하면서 서로 혼합된다. 특히, 상기 하우징(10)의 내부에는 격벽이 형성되어 있어서, 증착액 소스의 유동거리와 유동시간이 늘어나기 때문에, 균일하게 잘 혼합될 수 있다. 혼합된 증착액은 하우징(10)의 하단에 형성된 배출구(12)를 따라 배출되며, 특히 노즐 블레이드(15)에 의해서 배출량이 결정된다.
이렇게 상기 하우징(10)의 하단인 배출구(12)로 배출된 증착액은 베이스 플레이트(11)상을 타고 흘러내리게 된다.
이때, 상기 베이스 플레이트(11)의 저면은 히터(30)에 의해 가열되고 있는 상태이므로, 상기 증착액은 증착에 적당한 온도, 예컨대, 60~70℃로 가열된다.
한편, 베이스 플레이트(11)를 따라 흘러내리는 동안에는 측면에 위한 가이드(13)에 의해서 외부로 유출되지 않고, 기판(S)의 이송방향을 따라 흘러내려 기판(S)으로 도포된다.
증착단계는 기판(S)으로 공급된 증착액에 기판(S)의 표면에 증착되는 과정이다. 상기 증착액 도포장치를 통과한 직후에는 증착액이 기판(S)의 표면에 묻어있는 상태이나, 기판(S)이 이송수단(T)를 통하여 계속 이송하면서, 증착액과 기판(S)의 화학작용에 의해서, 증착액이 기판(S)에 증착된다. 증착액은 기판(S)상에 표면장력에 의해 묻어있는 상태로 진행하면서, 증착액 중의 증착성분이 기판(S)에 증착되는 것이다.
상기와 같이, 기판(S)이 연속적으로 이송하면서, 이송중인 기판(S)에 연속적으로 증착액을 공급함으로써, 대면적 또는 길이가 긴 기판도 용이하게 도포할 수 있다.
한편, 증착이 완료된 상태에서 기판(S)의 표면에 남아있는 증착액은 틸딩 등의 방법을 통하여 기판(S)으로부터 제거된다.
아울러, 기판으로 공급된 증착액은 모두 이송중인 기판(S)을 증착하는데 사용되지 않는다. 따라서, 상기 증착액 도포장치로부터 공급된 증착액 중에서 일부는 재순환펌프(40)를 통하여 재순환되어 재순환포트(22)를 통하여 다시 하우징(10)의 내부로 유입되어 증착에 재활용될 수 있다.
10 : 하우징 11 : 베이스플레이트
12 : 배출구 13 : 가이드
14 : 격벽 15 : 노즐 블레이드
20 : 커버 21 : 유입포트
22 : 재순환포트 30 : 히터
40 : 재순환펌프 T : 이송다이
S : 기판 L : 증착액

Claims (9)

  1. 내부에 증착액을 수용하고, 이송중인 기판(S)의 폭방향을 따라서 하단에 슬릿 형태의 배출구(12)가 형성되는 하우징(10)과,
    상기 배출구(12)의 상단에 구비되어 상기 배출구(12)의 폭을 조절하는 노즐 블레이드(15)와,
    상기 배출구(12)가 형성된 하우징(10)의 하단에서 연장되고, 선단이 이송중인 기판(S)의 상부면에 인접하게 위치하며, 경사지게 구비되는 베이스 플레이트(11)와,
    증착액의 각 성분이 별도로 유입되도록 상기 하우징(10)의 상부에 복수로 마련되는 유입포트(21)를 구비하는 증착액 도포장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판으로 공급된 증착액 중 증착에 사용되지 않은 증착액이 다시 상기 하우징(10)으로 유입되도록 하기 위해 상기 하우징(10)의 상부에 재순환포트(22)가 형성되고,
    상기 재순환포트(22)는 상기 증착액을 다시 상기 하우징(10)의 내부로 재순환시키는 재순환펌프(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(11)의 양측단에는 증착액이 기판(S)의 외측으로 공급되지 않고 기판(S)으로만 공급되도록 하기 위해 상방으로 절곡되게 형성된 가이드(13)가 형성되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트(11)의 저면에는 베이스 플레이트(11)를 따라 흐르는 증착액을 가열하는 히터(30)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 히터(30)는 상기 베이스 플레이트(11)의 선단에 인접한 저면에 구비되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 상부에는 상기 하우징(10)의 상부를 덮는 커버(20)가 마련되고,
    상기 커버에 상기 유입포트(21)와 재순환포트(22)가 형성되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 내측벽에는 복수로 마련되어 서로 반대방향으로 대향되게 형성되는 격벽(14)이 구비되는 것을 특징으로 하는 증착액 도포장치.
  8. 기판(S)을 이송수단에 탑재하여 이송시키는 이송단계와,
    하우징(10)의 하단에 형성된 배출구(12)에 승강가능하게 설치된 노즐 블레이드(15)에 의해 배출량이 조절된 상태로 배출된 증착액은 상기 하우징(10)의 하단으로부터 하향경사지게 연장되어 선단이 상기 기판(S)의 상부에 인접하게 배치된 베이스 플레이트(11)상을 따라 흘러내려서, 이송중인 기판(S)상으로 도포되는 증착액 도포단계와,
    기판(S)이 이송수단(T)에서 이송되면서, 상기 증착액 도포단계에서 도포된 증착액이 기판(S)의 표면에 증착되는 증착단계를 포함하는 기판의 증착 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 증착액 도포단계에서,
    상기 증착액은 60~70℃로 가열된 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판의 증착 방법.
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