KR101351407B1 - 공정장비 내부와 외부 사이의 공기 소통을 차단하는 차단장치, 그를 이용한 기판 처리방법 및 태양전지 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 기판이 안착되는 트레이를 수용하기 위한 내부공간을 구비하고, 상기 수용되는 트레이를 공정장비 내로 로딩하거나 상기 트레이를 공정장비로부터 언로딩할 때 공정장비 외부의 대기와 공정장비 내부의 처리가스 사이의 소통을 차단하기 위한 장치에 있어서, 상기 차단 장치는, 상기 트레이를 수용하기 위한 내부공간으로 가스를 분사하기 위한 가스분사부, 및 상기 가스분사부에서 분사된 가스를 흡입하기 위한 가스흡입부를 포함하여 이루어져, 상기 가스분사부에서 분사된 가스가 상기 가스흡입부에서 흡입되면서 에어 커튼을 형성하며, 이때, 상기 가스분사부에서 분사되는 가스의 분사방향과 상기 가스흡입부에서 흡입되는 가스의 흡입방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 차단 장치, 그를 이용한 기판 처리방법 및 태양전지 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 가스분사부 및 가스흡입부의 작용에 의해 형성된 에어커튼을 이용하여 공정장비의 내부와 외부 사이의 가스를 차단함으로써, 종래의 로드락 챔버와 같은 밀폐된 챔버가 요하지 않고 압력조절부 또한 요하지 않게 되어, 진공과 대기압 사이의 압력 조절을 위한 부담이 없으며 제조단가도 절감되는 효과가 있다.

에어커튼, 가스차단, 태양전지

Description

공정장비 내부와 외부 사이의 공기 소통을 차단하는 차단 장치, 그를 이용한 기판 처리방법 및 태양전지 제조방법{Apparatus for blocking communication between air outside of process chamber and process gas inside of process chamber, method of processing a substrate using the same, and method of manufacturing Solar Cell using the same}

본 발명은 태양전지(Solar Cell)의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판을 수용하는 트레이를 공정장비 내부로 로딩 및 언로딩할 때 외부의 공기가 공정장비 내부로 유입되는 것을 방지함과 더불어 공정장비 내부의 처리가스가 공정장비 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 차단 장치에 관한 것이다.

태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 태양전지는 P(positive)형 반도체와 N(negative)형 반도체를 접합시킨 PN 접합 구조를 포함하여 이루어져, 태양광이 입사되면 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 상기 반도체 내에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하고, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 이동하고 상기 전자(-)는 N형 반도체쪽으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 됨으로써 전력을 생산하는 것이다.

상기 태양전지는 박막형 태양전지와 웨이퍼형 태양전지로 구분할 수 있다.

상기 박막형 태양전지는 유리 등과 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이고, 상기 웨이퍼형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조한 것이다.

이와 같은 박막형 태양전지 또는 기판형 태양전지는 유리, 투명한 플라스틱 또는 실리콘 웨이퍼(이하에서는 '유리, 투명한 플라스틱 또는 실리콘 웨이퍼'를 '기판'으로 통칭하기로 한다) 상에 PN접합을 위한 반도체층을 형성하는 공정, 및 상기 반도체층과 전기적으로 연결되는 (+)전극 및 (-)전극을 형성하는 공정을 통해 제조된다. 또한, 기판형 태양전지의 경우 태양광이 PN접합층 내로 투과되지 않고 그 표면에서 반사되는 것을 방지하기 위해 태양광의 입사면에 반사방지층을 형성하는 공정을 추가로 수행하기도 한다.

따라서, 태양전지의 제조를 위해서는 기판을 반도체층 형성을 위한 증착장비, 전극형성을 위한 스퍼터링장비, 및 반사방지층 형성을 위한 증착장비(이하에서는 '증착장비 및 스퍼터링장비'를 '공정장비'로 통칭하기로 한다) 등에 로딩하는 공정과 각각의 공정장비로부터 기판을 언로딩하는 공정을 반복적으로 진행하게 된다. 그런데, 이와 같은 공정장비 내에서의 공정진행은 진공하에서 수행하기 때문에 각각의 공정장비 내부로 기판을 로딩하거나 각각의 공정장비 외부로 기판을 언로딩하는 공정시, 외부의 공기가 공정장비 내부로 유입되는 것을 방지함과 더불어 공정장비 내부의 처리가스가 공정장비 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 방안이 요 구된다.

일반적인 반도체 제조공정장비의 경우에는 상기와 같은 공정장비 내부의 처리가스와 외부의 공기가 서로 소통하는 것을 차단하기 위해서 로드락 챔버(Road Rock Chamber)를 이용하였다. 즉, 기판을 외부에서 공정장비에 직접 로딩하거나 공정장비로부터 외부로 기판을 직접 언로딩하지 않고, 중간에 로드락 챔버를 경유하도록 함으로써 공정장비 내부의 처리가스와 외부의 공기가 서로 소통하는 것을 차단하도록 한 것이다.

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 로드락 챔버는 외부로부터 기판을 제공받기 위한 제1도어를 포함하고, 제공받은 기판을 공정장비로 제공하기 위한 제2도어를 포함하며, 로드락 챔버 내부를 진공 또는 대기압으로 조절하기 위한 압력조절부를 포함하여 이루어진다. 따라서, 기판을 공정장비 내부로 로딩하는 경우에는, 우선 제2도어는 폐쇄하고 제1도어는 개방한 후 상기 제1도어를 통해 로드락 챔버로 기판을 제공하고, 그 후 제1도어를 폐쇄하고 로드락 챔버 내부를 진공으로 조절하고, 그 후 제2도어를 개방한 후 상기 제2도어를 통해 공정장비 내부로 기판을 제공하게 된다. 기판을 공정장비로부터 외부로 언로딩하는 경우에는 상기 로딩 공정과 반대의 과정을 거치게 된다.

이와 같이 로드락 챔버를 이용함으로써, 기판을 공정장비 내부로 로딩하거나 또는 기판을 공정장비로부터 외부로 언로딩하는 공정시 외부의 공기와 공정장비 내부의 처리가스가 서로 소통하는 것이 차단된다.

그런데, 반도체 제조공정은 미세한 패턴을 형성해야 하는 필요성으로 인해서 각각의 공정장비 내에서 1개의 기판만이 처리되는 것이 일반적이다. 따라서, 로딩 및 언로딩 공정에서 이동하는 기판이 1개이기 때문에 상기 로드락 챔버 내부도 기판 1개를 수용할 수 있는 공간을 확보하면 충분하다.

그러나, 태양전지의 경우에는 미세한 패턴을 형성해야 하는 필요성이 적기 때문에 생산효율 증진을 위해서는 복수 개의 기판을 동시에 공정장비 내로 로딩하여 처리하는 것이 바람직하다. 이 경우, 복수 개의 기판을 트레이(Tray) 위에 안착시킨 상태에서 상기 트레이를 공정 장비 내로 로딩하거나 또는 공정장비로부터 상기 트레이를 언로딩하게 되는데, 그에 따라 복수 개의 기판이 안착된 비교적 큰 크기의 트레이를 수용할 수 있도록 로드락 챔버를 크게 구성해야 한다. 이와 같이 로드락 챔버를 크게 구성할 경우에는 그만큼 제조단가가 상승하게 되며 또한 로드락 챔버 내부를 진공상태로 유지하기 위한 압력조절부의 부담이 증가되는 문제점도 있다.

따라서, 복수 개의 기판을 트레이 위에 안착시킨 상태로 상기 트레이를 공정장비 내로 로딩하거나 또는 공정장비로부터 외부로 상기 트레이를 언로딩하는 공정시 로드락 챔버를 이용하지 않으면서도 공정장비 내의 처리가스와 외부의 공기 사이의 소통을 차단하는 새로운 방식이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 요구에 부응하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 종래의 로드락 챔버를 채용하지 않으면서도 공정장비 내의 처리가스와 외부의 공기 사이의 소통을 차단할 수 있어 로드락 챔버로 인해 발생하는 압력조절부의 부담 문제나 제조단가 상승 문제를 해결할 수 있는 차단 장치, 및 그를 이용한 기판 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 적어도 하나의 기판이 안착되는 트레이를 수용하기 위한 내부공간을 구비하고, 상기 수용되는 트레이를 공정장비 내로 로딩하거나 상기 트레이를 공정장비로부터 언로딩할 때 공정장비 외부의 대기와 공정장비 내부의 처리가스 사이의 소통을 차단하기 위한 장치에 있어서, 상기 차단 장치는, 상기 트레이를 수용하기 위한 내부공간으로 가스를 분사하기 위한 가스분사부, 및 상기 가스분사부에서 분사된 가스를 흡입하기 위한 가스흡입부를 포함하여 이루어져, 상기 가스분사부에서 분사된 가스가 상기 가스흡입부에서 흡입되면서 에어 커튼을 형성하며, 이때, 상기 가스분사부에서 분사되는 가스의 분사방향과 상기 가스흡입부에서 흡입되는 가스의 흡입방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 차단 장치를 제공한다.

상기 차단 장치는 제1방향으로 배열된 한 쌍의 제1벽 및 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 배열된 한 쌍의 제2벽을 포함하여 이루어져 상기 제1벽 및 제2벽 에 의해 내부공간이 정의되며, 상기 가스분사부는 상기 한 쌍의 제1벽 중 적어도 하나의 제1벽에 형성되고, 상기 가스흡입부는 상기 한 쌍의 제2벽 중 적어도 하나의 제2벽에 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 제1벽은 수직방향으로 배열되어 있고, 상기 한 쌍의 제2벽은 수평방향으로 배열될 수 있다.

상기 가스분사부는 상기 제1벽을 관통하는 적어도 하나의 홀을 포함하여 이루어져, 상기 홀을 통해 내부공간으로 가스가 분사될 수 있다.

상기 가스분사부는, 상기 제1벽의 외측에 구비된 가스분배부, 상기 가스분배부 내부로 가스를 공급하기 위한 공급배관, 및 상기 공급배관에 구비되어 공급되는 가스량을 조절하는 제1밸브를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 가스분사부에서 분사되는 가스가 상기 공정장비에서 멀어지는 방향으로 분사될 수 있도록, 상기 홀의 적어도 일부는 상기 제1벽에 대해서 소정의 각으로 경사지게 관통될 수 있다.

상기 가스흡입부는 상기 제2벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿을 포함하여 이루어져, 상기 슬릿을 통해 가스가 외부로 흡입될 수 있다.

상기 가스흡입부는, 상기 제2벽의 외측에 구비된 가스포집부, 상기 가스포집부 내부의 가스를 흡입하기 위한 흡입배관, 및 상기 흡입배관에 구비되어 흡입되는 가스량을 조절하는 제2밸브를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 슬릿은 상기 제2벽에 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 슬릿 중에서 상기 가스분사부에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭이 상기 가스분사부에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 소정의 차단 장치의 내부공간에 적어도 하나의 기판이 안착된 트레이를 투입하는 공정; 상기 차단 장치와 연결된 공정장비의 슬롯밸브를 여는 공정; 상기 차단 장치의 내부공간으로 가스를 분사하는 공정; 및 상기 분사된 가스를 흡입하여 에어 커튼을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리방법을 제공한다.

상기 스롯밸브를 여는 공정, 가스를 분사하는 공정 및 가스를 흡입하는 공정은 동시에 수행될 수 있다.

상기 가스를 분사하는 공정은 상기 공정장비에서 멀어지는 방향으로 가스를 분사하는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 차단 장치는 제1방향으로 배열된 한 쌍의 제1벽; 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 배열된 한 쌍의 제2벽; 상기 한 쌍의 제1벽 중 적어도 하나의 제1벽에 형성된 가스분사부; 및 상기 한 쌍의 제2벽 중 적어도 하나의 제2벽에 형성된 가스흡입부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 가스분사부는 상기 제1벽을 관통하여 형성된 적어도 하나의 홀을 포함하여 이루어지며, 상기 홀의 적어도 일부는 상기 제1벽에 대해서 소정의 각으로 경사지게 관통됨으로써 상기 공정장비에서 멀어지는 방향으로 가스가 분사될 수 있다.

상기 가스흡입부는 상기 제2벽을 관통하여 형성된 복수 개의 슬릿을 포함하 여 이루어지며, 상기 복수 개의 슬릿 중에서 상기 가스분사부에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭을 상기 가스분사부에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성함으로써 상기 복수 개의 슬릿에서 흡입하는 가스의 흡입량을 균일하게 할 수 있다.

상기 트레이를 상기 공정장비의 반응챔버 내로 로딩하는 공정; 상기 공정장비의 슬롯밸브를 닫는 공정; 상기 가스분사 및 가스흡입을 종료하는 공정; 및 상기 공정장비의 반응챔버 내에서 상기 트레이에 안착된 기판을 처리하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.

상기 기판을 처리하는 공정 이후에, 상기 공정장비의 슬롯밸브를 여는 공정; 상기 차단 장치의 내부공간으로 가스를 분사하는 공정; 상기 분사된 가스를 흡입하여 에어 커튼을 형성하는 공정; 및 상기 공정장비의 반응챔버 내의 트레이를 상기 차단 장치로 언로딩하는 공정을 추가로 포함하며, 이때, 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향이 서로 상이할 수 있다.

본 발명은 또한, 전술한 기판 처리방법을 이용하는 태양전지의 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 가스분사부 및 가스흡입부의 작용에 의해 형성된 에어커튼을 이용하여 공정장비의 내부와 외부 사이의 가스를 차단함으로써, 종래의 로드락 챔버와 같은 밀폐된 챔버가 요하지 않고 압력조절부 또한 요하지 않게 되어, 진공과 대기압 사이의 압력 조절을 위한 부담이 없으며 제조단가도 절감되는 효과가 있 다.

둘째, 본 발명은 가스의 분사방향과 가스의 흡입방향을 상이하게 함으로써, 에어 커튼 형성시 트레이에 안착된 기판이 분사되는 가스에 의해 영향을 받는 것을 최소화하는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 가스분사부에서 분사되는 가스가 공정장비에서 멀어지는 방향으로 분사되도록 함으로써, 분사되는 가스가 공정장비 내부로 유입되는 문제가 발생하지 않는다.

넷째, 본 발명은 가스흡입부를 구성하는 복수 개의 슬릿 중에서 가스분사부에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭을 가스분사부에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성함으로써, 차단 장치 내부에서 균일하게 가스가 흡입되어 균일한 에어 커튼이 형성된다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차단 장치가 공정장비에 연결된 모습을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단 장치의 개략적인 사시도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 수평단면에 해당하는 것으로서 본 발명에 따른 가스분사부의 다양한 변형예를 도시한 것이고, 도 4는 도 2의 수직단면에 해당하는 것으로서 본 발명에 따른 가스흡입부의 변형예를 도시한 것이다.

<차단 장치>

도 1에서 알 수 있듯이, 공정장비(1)는 반응챔버(2) 및 슬롯밸브(3)를 포함하여 이루어지는데, 상기 반응챔버(2)에는 처리 대상물이 안착되는 지지대(4)가 구비되어 있고, 상기 슬롯밸브(3)는 상기 반응챔버(2)와 연결되어 있다. 상기 슬롯밸브(3)를 오픈한 상태에서 상기 지지대(4)로 작업대상물을 로딩하거나 또는 지지대(4)로부터 작업대상물을 언로딩하고, 상기 슬롯밸브(4)를 닫은 상태에서 상기 반응챔버(2) 내에서 공정처리를 진행한다.

본 발명에 따른 차단 장치(10)는 상기 공정장비(1)의 슬롯밸브(3)와 연결되어 있으며, 상기 차단 장치(10)의 내부에는 적어도 하나의 기판이 안착되는 트레이(11)가 수용되게 된다.

따라서, 상기 트레이(11)는 상기 차단 장치(10)에 투입된 후 상기 슬롯밸브(3)를 경유하여 상기 반응챔버(2)의 지지대(4)로 로딩되고, 그 후 상기 반응챔버(2)에서 처리공정을 수행한 후 다시 상기 슬롯밸브(3)를 경유하여 상기 차단 장치(10)로 언로딩되게 된다.

상기 처리공정시에는 상기 슬롯밸브(3)가 닫혀져 있기 때문에 상기 반응챔버(2) 외부의 대기와 상기 반응챔버(2) 내부의 처리가스 사이의 소통이 차단되게 되며, 상기 로딩공정 및 언로딩공정시에는 비록 상기 슬롯밸브(3)가 열려져 있지만 본 발명에 따른 차단 장치(10)에 의해서 상기 반응챔버(2) 외부의 대기와 상기 반응챔버(2) 내부의 처리가스 사이의 소통이 차단되게 된다. 이하에서 본 발명에 따른 차단 장치(10)에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단 장치(10)는 한 쌍 의 제1벽(100) 및 한 쌍의 제2벽(200)을 포함하여 이루어지며, 상기 한 쌍의 제1벽(100) 및 한 쌍의 제2벽(200)에 의해 내부공간이 정의된다.

상기 한 쌍의 제1벽(100)은 수직 방향으로 세워져 배열되어 있고, 상기 한 쌍의 제2벽(200)은 수평 방향으로 뉘어져 배열되어 있어, 상기 한 쌍의 제1벽(100)이 차단 장치(10)의 좌우 측벽을 구성하게 되고, 상기 한 쌍의 제2벽(200)이 차단 장치(10)의 상부 벽 및 하부 벽을 구성하게 된다. 도면에는, 상기 한 쌍의 제2벽(200)이 상기 한 쌍의 제1벽(100)의 양 말단부의 상면 및 하면과 접하도록 배열된 구조를 도시하였지만, 상기 한 쌍의 제2벽(200)이 상기 한 쌍의 제1벽(100)의 양 말단부의 측면과 접하도록 배열될 수도 있다.

상기 차단 장치(10)의 정면은 트레이가 진입할 수 있도록 개방되어 있고, 상기 차단 장치(10)의 후면도 상기 트레이가 공정장비로 진입할 수 있도록 개방되어 있다.

상기 한 쌍의 제1벽(100)에는 상기 차단 장치(10)의 내부공간으로 질소(N₂)와 같은 가스를 분사하기 위한 가스분사부(120)가 형성되어 있다.

상기 가스분사부(120)는 상기 제1벽(100)을 관통하는 복수 개의 홀(121)을 포함하여 이루어져, 상기 홀(121)을 통해 내부공간으로 가스가 분사되게 된다. 상기 복수 개의 홀(121) 각각에 가스 공급배관을 연결할 수도 있지만, 소정의 덕트 구조물을 적용함으로써 하나의 가스 공급배관만으로 상기 복수 개의 홀(121)을 통해 가스가 분사되도록 할 수도 있다.

즉, 상기 가스분사부(120)는 상기 제1벽(100)의 외측에 구비된 가스분배부(123), 상기 가스분배부(123)에 연결되는 공급배관(124) 및 상기 공급배관(124)에 구비된 제1밸브(125)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 공급배관(124)과 연결된 가스주입펌프(미도시)를 가동하면, 질소와 같은 가스가 상기 제1밸브(125)에서 분사량이 조절되면서 상기 공급배관(124)을 따라 상기 가스분배부(123) 내부로 이동하고, 다시 상기 복수 개의 홀(121)을 통해 차단 장치(10)의 내부공간으로 분사되게 된다.

상기 한 쌍의 제2벽(200)에는 상기 차단 장치(10)의 내부공간으로 분사된 가스를 외부로 흡입하기 위한 가스흡입부(220)가 형성되어 있다.

상기 가스흡입부(220)는 상기 제2벽(200)을 관통하는 복수 개의 슬릿(221)을 포함하여 이루어져, 상기 슬릿(221)을 통해 가스가 외부로 흡입되게 된다. 상기 복수 개의 슬릿(221) 각각에 가스 흡입배관을 연결할 수도 있지만, 소정의 덕트 구조물을 적용함으로써 하나의 가스 흡입배관만으로 상기 복수 개의 슬릿(221)을 통해 가스가 흡입되도록 할 수도 있다.

즉, 상기 가스흡입부(220)는 상기 제2벽(200)의 외측에 구비된 가스포집부(223), 상기 가스포집부(223)에 연결되는 흡입배관(224) 및 상기 흡입배관(224)에 구비된 제2밸브(225)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 흡입배관(224)과 연결된 가스흡입펌프(미도시)를 가동하면, 상기 차단 장치(10)의 내부공간으로 분사된 가스가 상기 슬릿(221)을 통해 상기 가스포집부(223) 내부로 모이고, 상기 제1밸브(225)에서 흡입량이 조절되면서 상기 흡입배관(224)을 따라 가스 가 흡입되게 된다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단 장치(10)에 의하면, 상기 가스분사부(120)에서 분사된 가스가 상기 가스흡입부(220)에서 흡입되면서 화살표로 도시한 바와 같은 경로로 가스가 이동함으로써 에어 커튼(Air Curtain)이 형성되며, 이와 같은 에어 커튼에 의해서 로딩 및 언로딩 공정시 공정장비(1) 외부의 대기와 공정장비(1) 내부의 처리가스 사이의 소통이 차단되게 된다.

특히, 본 발명은 상기 가스분사부(120)를 제1벽(100)에 형성하고 상기 가스흡입부(220)를 제2벽(200)에 형성하여 분사되는 가스의 분사방향과 흡입되는 가스의 흡입방향이 상이하도록 함으로써, 에어 커튼 형성시 트레이(11)에 안착된 기판이 상기 가스분사부(120)에서 분사되는 가스에 의해 영향을 받는 것을 최소화하였다.

한편, 상기 에어 커튼을 통한 공정장비(1) 내부 및 외부 사이의 가스 차단 기능을 보다 극대화하기 위해서 상기 가스분사부(120) 및 상기 가스흡입부(220)의 구성을 하기와 같이 변경할 수 있다.

우선, 상기 가스분사부(120) 구성의 변경에 대해서 설명하면, 가스분사부(120)에서 분사되는 질소와 같은 가스는 에어 커튼을 형성하기 위한 가스이므로 이와 같은 가스가 공정장비(1) 쪽으로 이동하게 되면 공정장비(1) 내부로 질소와 같은 가스가 진입할 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

따라서, 가스분사부(120)에서 분사되는 가스는 차단 장치(10)와 공정장비(1) 사이의 접촉면과 평행을 이루면서 분사되거나, 바람직하게는 공정장비(1)에서 멀어 지는 방향으로 분사되는 것이 좋다.

즉, 도 3a에서와 같이 상기 제1벽(100)에 형성되는 홀(121)을 상기 제1벽(100)에 대해서 수직방향으로 관통하도록 형성함으로써 분사되는 가스가 차단 장치(10)와 공정장비(1) 사이의 접촉면과 평행을 이루면서 분사되도록 할 수도 있지만, 바람직하게는, 도 3b 및 도 3c에서와 같이 상기 제1벽(100)에 형성되는 홀(121)을 상기 제1벽(100)에 대해서 소정의 각(θ)으로 경사지게 관통하도록 형성함으로써 분사되는 가스가 공정장비(1)에서 멀어지는 방향으로 분사되도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 분사되는 가스가 공정장비(1)에서 멀어지는 방향으로 분사되도록 홀(121)을 형성함에 있어서는, 도 3b와 같이 상기 홀(121)의 전체가 상기 제1벽(100)에 대해서 소정의 각(θ)으로 경사지게 관통하도록 형성할 수도 있고, 도 3c와 같이 상기 홀(121)의 일부는 상기 제1벽(100)에 대해서 수직방향으로 관통하고 상기 홀(121)의 나머지 부분은 상기 제1벽(100)에 대해서 소정의 각(θ)으로 관통하도록 형성할 수도 있다.

상기 홀(121)의 경사각(θ)은 15°내지 90°범위인 것이 바람직하다. 상기 홀(121)의 경사각(θ)이 15°보다 작으면 상기 차단 장치(10)의 내부공간에서 에어 커튼이 형성되지 않을 수 있으며, 상기 홀(121)의 경사각(θ)이 90°보다 크면 분사된 가스가 공정장비(1) 내부로 침투할 가능성이 커지기 때문이다.

다음, 상기 가스흡입부(220) 구성의 변경에 대해서 설명하면, 상기 가스흡입부(220)를 구성하는 슬릿(221)은 제2벽(200)에 복수 개가 형성되는데, 이와 같은 복수 개의 슬릿(221) 각각과 상기 가스분사부(200)를 구성하는 홀(121) 사이의 거리는 서로 상이하다. 따라서, 상기 제2벽(200)의 좌우측에 형성되어 상기 가스분사부(200)의 홀(121)에 가깝게 위치하는 슬릿(221)에서는 상대적으로 많은 양의 가스가 흡입되고, 상기 제2벽(200)의 중앙측에 형성되어 상기 가스분사부(200)의 홀(121)에 멀게 위치하는 슬릿(221)에서는 상대적으로 적은 양의 가스가 흡입되게 된다. 이와 같이, 복수 개의 슬릿(221)에서 흡입하는 가스의 양이 서로 상이하게 되면 차단 장치(10)의 내부공간 전체에서 균일한 에어 커튼이 형성되지 않게 된다.

따라서, 도 4에서와 같이, 상기 가스분사부(200)의 홀(121)에 가깝게 위치하는(즉, 상기 제2벽(200)의 좌우측에 형성되는) 슬릿(221c)의 좌우폭을 가장 작게 형성하고, 상기 가스분사부(200)의 홀(121)에 멀게 위치하는(즉, 상기 제2벽(200)의 중앙측에 형성되는) 슬릿(221a)의 좌우폭을 가장 크게 형성하고, 그리고 상기 제2벽(200)의 좌우측과 중앙측의 사이에 형성되는 슬릿(221b)의 좌우폭은 중간크기로 형성함으로써, 차단 장치(10)의 내부공간 전체에서 균일한 에어 커튼이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 가스분사부(120)가 수직 방향으로 배열된 한 쌍의 제1벽(100)에 형성되고 가스흡입부(220)가 수평 방향으로 배열된 한 쌍의 제2벽(200)에 형성된 예에 대해서 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가스분사부(120)가 수평 방향으로 배열된 한 쌍의 제2벽(200)에 형성되고 가스흡입부(220)가 수직 방향으로 배열된 한 쌍의 제1벽(100)에 형성될 수도 있을 것이다.

<기판 처리방법>

이하에서는 도 1 내지 도 4에 따른 차단 장치를 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리방법에 대해서 설명하지만, 본 발명에 따른 기판 처리방법이 반드시 도 1 내지 도 4에 따른 차단 장치만을 이용하는 것으로 한정되는 것은 아니다.

우선, 차단 장치(10)의 내부공간에 적어도 하나의 기판이 안착된 트레이(11)를 투입한다.

상기 차단 장치(10)는 전술한 도 2 내지 도 4에 따른 차단 장치(10)가 이용될 수 있다.

다음, 상기 차단 장치(10)와 연결된 공정장비(1)의 슬롯밸브(3)를 열고, 상기 차단 장치(10)의 내부공간으로 질소와 같은 가스를 분사하고, 그리고 상기 분사된 가스를 흡입하여 상기 차단 장치(10)의 내부공간에 에어 커튼을 형성한다.

상기 가스를 분사하는 공정은 상기 차단 장치(10)를 구성하는 한 쌍의 제1벽(100)에 형성된 가스분사부(120)를 통해서 수행하고, 상기 가스를 흡입하는 공정은 상기 차단 장치(10)를 구성하는 한 쌍의 제2벽(200)에 형성된 가스흡입부(220)를 통해서 수행함으로써, 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향을 서로 상이하게 한다.

상기 공정장비(1)의 반응챔버(2) 외부의 대기와 내부의 처리가스 사이의 소통을 완전히 차단하기 위해서는 상기 스롯밸브(3)를 여는 공정, 가스를 분사하는 공정 및 가스를 흡입하는 공정을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

상기 가스를 분사하는 공정은 상기 공정장비(1)에서 멀어지는 방향으로 가스 를 분사하는 것이 바람직하며, 이를 위해서, 상기 제1벽(100)을 관통하여 형성되는 홀(121)의 적어도 일부를 상기 제1벽(100)에 대해서 소정의 각으로 경사지게 형성할 수 있다.

상기 가스를 흡입하는 공정은 차단 장치(10)의 내부공간에서 균일하게 가스를 흡입하는 것이 바람직하며, 이를 위해서, 상기 제2벽(200)을 관통하여 형성되는 복수 개의 슬릿(221) 중에서 상기 가스분사부(120)에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭을 상기 가스분사부(120)에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성할 수 있다.

다음, 상기 트레이(11)를 공정장비(1)의 반응챔버(2) 내로 로딩한 후, 상기 공정장비(1)의 슬롯밸브(3)를 닫고, 그리고 상기 가스분사 및 가스흡입을 종료한다. 또한, 상기 공정장비(1)의 반응챔버(2) 내에서 상기 트레이(11)에 안착된 기판을 처리한다.

상기 가스분사 및 가스흡입을 종료하는 공정은 상기 슬롯밸브(3)를 닫은 후에 수행하여도 되고 상기 슬롯밸브(3)를 닫는 공정과 동시에 수행하여도 된다. 또한, 상기 가스분사를 종료하는 공정과 가스흡입을 종료하는 공정은 동시에 수행하여도 되고, 가스분사 종료공정 또는 가스흡입 종료공정을 먼저 수행해도 된다.

상기 반응챔버(2) 내에서 기판을 처리하는 공정은 태양전지 제조공정 중 어느 한 공정, 예를 들면 반도체층 형성공정, 전극형성공정, 반사방지층 형성공정 등일 수 있으며, 이 경우 상기 기판은 반도체 웨이퍼, 유리, 또는 투명한 플라스틱일 수 있고, 상기 반응챔버(2)는 CVD장비, PECVD장비, 스퍼터링장비와 같은 진공장비일 수 있다. 상기 태양전지 제조공정은 종래의 공지된 방법을 통해 수행한다.

다음, 상기 기판 처리 공정을 완료한 후에는 상기 공정장비(1)의 슬롯밸브(3)를 열고, 상기 차단 장치(10)의 내부공간으로 가스를 분사하고, 상기 분사된 가스를 흡입하여 에어 커튼을 형성한다.

전술한 바와 같이 가스분사부(120) 및 가스흡입부(220)를 이용함으로써 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향은 서로 상이하게 할 수 있다.

상기 스롯밸브(3)를 여는 공정, 가스를 분사하는 공정 및 가스를 흡입하는 공정을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

상기 제1벽(100)을 관통하여 형성되는 홀(121)의 적어도 일부를 상기 제1벽(100)에 대해서 소정의 각으로 경사지게 형성함으로써 분사되는 가스가 상기 공정장비(1)에서 멀어지는 방향으로 분사되도록 할 수 있으며, 또한, 상기 제2벽(200)을 관통하여 형성되는 복수 개의 슬릿(221) 중에서 상기 가스분사부(120)에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭을 상기 가스분사부(120)에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성함으로써 흡입되는 가스가 차단 장치(10)의 내부공간에서 균일하게 흡입되도록 할 수 있다.

다음, 상기 공정장비(1)의 반응챔버(2) 내의 트레이(11)를 상기 차단 장치(10)로 언로딩하여 기판 처리공정은 완료한다.

도 1은 본 발명에 따른 차단 장치가 공정장비에 연결된 모습을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단 장치의 개략적인 사시도이다.

도 3a 내지 도 3c는 도 2의 수평단면에 해당하는 것으로서 본 발명에 따른 가스분사부의 다양한 변형예를 도시한 것이다.

도 4는 도 2의 수직단면에 해당하는 것으로서 본 발명에 따른 가스흡입부의 변형예를 도시한 것이다.

<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>

1: 공정장비 2: 반응챔버

3: 슬롯밸브 10: 차단 장치

11: 트레이 100: 제1벽

120: 가스분사부 121: 홀

200: 제2벽 220: 가스흡입부

221: 슬릿

Claims (18)

1. 적어도 하나의 기판이 안착되는 트레이를 수용하기 위한 내부공간을 구비하고, 상기 수용되는 트레이를 공정장비 내로 로딩하거나 상기 트레이를 공정장비로부터 언로딩할 때 공정장비 외부의 대기와 공정장비 내부의 처리가스 사이의 소통을 차단하기 위한 장치에 있어서,

   상기 차단 장치는,

   상기 트레이를 수용하기 위한 내부공간으로 가스를 분사하기 위한 가스분사부, 및 상기 가스분사부에서 분사된 가스를 흡입하기 위한 가스흡입부를 포함하여 이루어져, 상기 가스분사부에서 분사된 가스가 상기 가스흡입부에서 흡입되면서 에어 커튼을 형성하며,

   이때, 상기 가스분사부에서 분사되는 가스의 분사방향과 상기 가스흡입부에서 흡입되는 가스의 흡입방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 차단 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차단 장치는 제1방향으로 배열된 한 쌍의 제1벽 및 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 배열된 한 쌍의 제2벽을 포함하여 이루어져 상기 제1벽 및 제2벽에 의해 내부공간이 정의되며,

   상기 가스분사부는 상기 한 쌍의 제1벽 중 적어도 하나의 제1벽에 형성되고,

   상기 가스흡입부는 상기 한 쌍의 제2벽 중 적어도 하나의 제2벽에 형성된 것 을 특징으로 하는 차단 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 한 쌍의 제1벽은 수직방향으로 배열되어 있고, 상기 한 쌍의 제2벽은 수평방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 차단 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 가스분사부는 상기 제1벽을 관통하는 적어도 하나의 홀을 포함하여 이루어져, 상기 홀을 통해 내부공간으로 가스가 분사되는 것을 특징으로 하는 차단 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가스분사부는, 상기 제1벽의 외측에 구비된 가스분배부, 상기 가스분배부 내부로 가스를 공급하기 위한 공급배관, 및 상기 공급배관에 구비되어 공급되는 가스량을 조절하는 제1밸브를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차단 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 가스분사부에서 분사되는 가스가 상기 공정장비에서 멀어지는 방향으로 분사될 수 있도록, 상기 홀의 적어도 일부는 상기 제1벽에 대해서 소정의 각으로 경사지게 관통된 것을 특징으로 하는 차단 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 가스흡입부는 상기 제2벽을 관통하는 적어도 하나의 슬릿을 포함하여 이루어져, 상기 슬릿을 통해 가스가 외부로 흡입되는 것을 특징으로 하는 차단 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가스흡입부는, 상기 제2벽의 외측에 구비된 가스포집부, 상기 가스포집부 내부의 가스를 흡입하기 위한 흡입배관, 및 상기 흡입배관에 구비되어 흡입되는 가스량을 조절하는 제2밸브를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차단 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 슬릿은 상기 제2벽에 복수 개가 형성되고, 상기 복수 개의 슬릿 중에서 상기 가스분사부에 가깝게 위치한 슬릿의 좌우폭이 상기 가스분사부에 멀게 위치한 실릿의 좌우폭보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 차단 장치.
10. 소정의 차단 장치의 내부공간에 적어도 하나의 기판이 안착된 트레이를 투입하는 공정;

    상기 차단 장치와 연결된 공정장비의 슬롯밸브를 여는 공정;

    상기 차단 장치의 내부공간으로 가스를 분사하는 공정; 및

    상기 분사된 가스를 흡입하여 에어 커튼을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,

    이때, 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,

    상기 가스를 분사하는 공정은 상기 공정장비에서 멀어지는 방향으로 가스를 분사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 제10항에 있어서,

    상기 트레이를 상기 공정장비의 반응챔버 내로 로딩하는 공정;

    상기 공정장비의 슬롯밸브를 닫는 공정;

    상기 가스분사 및 가스흡입을 종료하는 공정; 및

    상기 공정장비의 반응챔버 내에서 상기 트레이에 안착된 기판을 처리하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 기판을 처리하는 공정 이후에,

    상기 공정장비의 슬롯밸브를 여는 공정;

    상기 차단 장치의 내부공간으로 가스를 분사하는 공정;

    상기 분사된 가스를 흡입하여 에어 커튼을 형성하는 공정; 및

    상기 공정장비의 반응챔버 내의 트레이를 상기 차단 장치로 언로딩하는 공정을 추가로 포함하며,

    이때, 상기 가스를 분사하는 방향과 상기 가스를 흡입하는 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리방법.
18. 제10항, 제12항, 제16항, 및 제17항 중 어느 한 항에 따른 기판 처리방법을 이용하는 태양전지의 제조방법.

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