KR101362610B1 - 태양 전지 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 다른 태양 전지 제조 장치는 실리콘 기판의 표면을 식각하여 요철을 형성시키는 식각 챔버; 및 식각 챔버에서 식각 공정 중에 실리콘 기판의 표면에 생성된 잔여물을 제거하는 클리닝 챔버;를 포함하고, 식각 챔버와 클리닝 챔버는 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하여 배치된다.

Description

태양 전지 제조 장치{SOLAR CELL MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 태양 전지 제조 장치에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 실리콘 기판, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 실리콘 기판에 각각 연결된 전극을 구비한다.
일반적으로 이와 같은 태양 전지는 입사되는 빛의 반사를 최소화하고 태양 전지의 광전 효율을 높이기 위하여 실리콘 기판의 표면에 요철을 형성시킨다.
이와 같은 요철은 실리콘 기판의 표면을 식각함으로써 형성될 수 있는데, 이와 같이 실리콘 기판의 표면을 식각하는 방법으로는 습식 에칭(Wet Etching)과 건식 에칭(Dry Etching) 또는 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등이 있다.
여기서, 플라즈마 에칭은 플라즈마란 진공분위기에서 가스 상태의 분자에 고 에너지를 가하여 분자를 이온화, 분해시켜서 활성화된 이온, 전자, 레디칼(Radical), 중성자등이 형성되는 상태를 의미하는 것으로, 최근의 플라즈마 에칭의 반응 방식은 주로 레디칼과 반응성 이온에 의한 식각방법으로, 물리적 반응과 화학반응의 효과를 동시에 이용하는 RIE(Reactive Ion Etch)방식이 주를 이루고 있다. 즉, 이온의 물리적 충돌로 막질의 결정구조를 깨트리면서 화학반응으로 식각함으로써 물리적인 손상을 최소화하면서도 이방성 식각이 가능함에 널리 이용되고 있다.
이러한 플라즈마 에칭 반응 장비는 상술한 RIE 에처(Etcher)와, 기존의 RIE 장비에 플라즈마 밀도의 향상을 위해 전자석 코일을 부착한 MERIE(Magnetically Enhanced RIE)가 있고, 또한 식각률을 향상하고, 이방성 식각시의 프로파일(Profile)을 개선하고, 하부 막질에 대한 손상을 최소화하기 위해, 플라즈마 밀도를 높이기 위해 HDP (HIGH Density Plasma) 에처로서 ECR, Hellicon, TCP, ICP(Inductively Coupled Plasma), CCP(Capacitively Coupled Plasma) 등의 여러 종류가 있다.
본 발명은 태양 전지 제조 장치를 개선하여 태양 전지의 공정 시간을 단축시키고, 공정 효율을 향상시킬 수 있는 태양 전지 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 다른 태양 전지 제조 장치는 실리콘 기판의 표면을 식각하여 요철을 형성시키는 식각 챔버; 및 식각 챔버에서 식각 공정 중에 실리콘 기판의 표면에 생성된 잔여물을 제거하는 클리닝 챔버;를 포함하고, 식각 챔버와 클리닝 챔버는 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하여 배치된다.
여기서, 클리닝 챔버 내로 주입되는 제1 공정 가스에 포함되는 산소(O2) 가스의 농도는 식각 챔버 내로 주입되는 제2 공정 가스에 포함되는 산소(O2) 가스의 농도보다 낮을 수 있다. 일례로, 식각 챔버로 주입되는 제1 공정 가스에서 SF6 가스 : O2 가스의 농도 비는 1 : 0.9~1.1 사이일 수 있고, 클리닝 챔버 내로 주입되는 제2 공정 가스에서 SF6 가스 : O2 가스의 농도 비는 1 : 0.1~0.5 사이일 수 있다.
여기서, 제1 공정 가스의 조성비는 식각 챔버가 구동되는 동안 일정하게 유지되고, 제2 공정 가스의 조성비는 클리닝 챔버가 구동되는 동안 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 식각 챔버를 구동하는 고주파의 제1 구동 전력은 클리닝 챔버를 구동하는 고주파의 제2 구동 전력보다 높을 수 있다. 일례로, 또한, 식각 챔버의 제1 구동 전력은 20㎾ ~ 25㎾ 사이일 수 있고, 클리닝 챔버의 제2 구동 전력은 8㎾ ~ 15㎾ 사이일 수 있다.
여기서, 식각 챔버는 식각 챔버 내로 주입된 제1 공정 가스로 실리콘 기판의 표면에 대해 반응성 이온 식각(reactive iron etching)법을 수행하여, 실리콘 기판의 표면에 요철을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 식각 챔버는 제1 공정 가스가 유입되는 제1 가스 유입구; 제1 공정 가스를 분사하는 제1 분사판; 식각 챔버 내로 이송된 실리콘 기판이 상부에 배치되는 제1 지지부; 제1 지지부에 연결되어 제1 구동 전력을 공급하는 제1 구동 전원; 및 유입된 제1 공정 가스가 배출되는 제1 가스 배출구;를 포함할 수 있으며, 식각 챔버는 제1 분사판과 실리콘 기판 사이에 공간에서 제1 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환할 수 있다.
아울러, 클리닝 챔버는 클리닝 챔버 내로 주입된 제2 공정 가스로 실리콘 기판의 표면에 생성된 잔여물을 제거할 수 있다.
보다 구체적으로, 클리닝 챔버는 제2 공정 가스가 유입되는 제2 가스 유입구; 제2 공정 가스를 분사하는 제2 분사판; 식각 챔버로부터 클리닝 챔버 내로 이송된 실리콘 기판이 상부에 배치되는 제2 지지부; 제2 지지부에 연결되어 제2 구동 전력을 공급하는 제2 구동 전원; 및 유입된 제2 공정 가스가 배출되는 제2 가스 배출구;를 포함할 수 있으며, 클리닝 챔버는 제2 분사판과 실리콘 기판 사이에 공간에서 제2 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환할 수 있다.
또한, 식각 챔버와 클리닝 챔버는 항상 진공 상태를 유지할 수있고, 식각 챔버와 클리닝 챔버 사이에서 실리콘 기판의 이송 통로가 되는 개폐문은 하나일 수 있다.
아울러, 동일한 이송 라인 상에서 식각 챔버 앞에는 로드락(load lock) 챔버가 더 배치되고, 로드락 챔버는 실리콘 기판이 유입되면 로드락 챔버 내부를 진공 상태로 만든 이후, 실리콘 기판을 식각 챔버로 이송할 수 있다.
또한, 동일한 이송 라인 상에서 클리닝 챔버 뒤에는 언로드락(unload lock) 챔버가 더 배치되고, 언로드락 챔버는 클리닝 챔버로부터 실리콘 기판이 이송되기 이전에 진공 상태를 유지하고, 진공 상태에서 클리닝 챔버로부터 실리콘 기판이 이송되면 언로드락 챔버 내부의 진공 상태를 해제할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치는 동일한 이송 라인 상에서 식각 챔버의 후단에 클리닝 챔버를 추가시킴으로써, 태양 전지 제조를 위한 공정 시간을 단축시켜 태양 전지의 생산량을 보다 높일 수 있으며, 공정 효율도 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 제조 장치의 일례이다.
도 2는 본 발명에 따른 식각 챔버와 클리닝 챔버를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 제조 장치의 일례에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 장치의 일례에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 제조 장치의 일례이다.
도 1에 도시된 바와 같은 태양 전지 제조 장치는 태양 전지의 일면을 식각하는 장치로, 보다 구체적으로 태양 전지의 일면에 수백 나노 미터 크기의 요철을 형성할 수 있는 반응성 이온 방법(reactive iron ethcing)으로 식각하는 장치이다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 이송 라인 상에 각 챔버가 배치되어, 연속적으로 공정이 가능한 인-라인(in-line) 방식으로 태양 전지의 일면에 식각을 수행하므로, 태양 전지의 제조 공정을 보다 효율적으로 운용할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치를 설명하면 다음과 같다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치는 적어도 식각 챔버(300) 및 클리닝 챔버(400)를 포함하며, 이에 더해 로더(loader) 챔버(100), 로드락(load lock) 챔버(200), 언로드락(unload lock) 챔버(500) 및 RTR(return elevator) 챔버(600)을 더 포함할 수 있다.
도 1에서는 로더 챔버(100), 로드락 챔버(200), 식각 챔버(300), 클리닝 챔버(400), 언로드락 챔버(500) 및 RTR 챔버(600)가 동일한 공정 라인 상에 일렬로 배치되는 것처럼 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위하여 이와 같이 도시한 것이고, 실질적으로는 로더 챔버(100), 로드락 챔버(200), 식각 챔버(300), 클리닝 챔버(400), 언로드락 챔버(500) 및 RTR 챔버(600)가 동일한 공정 라인 상에 일렬로 배치되되, 로더 챔버(100), 로드락 챔버(200), 식각 챔버(300), 클리닝 챔버(400), 언로드락 챔버(500) 및 RTR 챔버(600)가 배치되는 형태가 원형일 수 있다.
따라서, 로더 챔버(100), 로드락 챔버(200), 식각 챔버(300), 클리닝 챔버(400), 언로드락 챔버(500) 및 RTR 챔버(600)에 의해 형성되는 공정 라인은 원형일 수 있다. 아울러, 로더 챔버(100)와 RTR 챔버(600)가 서로 이격된 것으로 도시되어 있지만, 실질적으로는 개폐문(D7)을 사이에 두고 서로 바로 인접하여 배치될 수 있다.
여기서, 로더(loader) 챔버(100), 로드락(load lock) 챔버(200), 언로드락(unload lock) 챔버(500) 및 RTR(return elevator) 챔버(600)는 생략될 수도 있다.
또한, 여기서, 각 챔버(100 ~ 600)들의 크기는 일례로 100장의 실리콘 기판(S)을 한번에 처리할 수 있는 부피를 가질 수 있다.
여기서, 로더 챔버(100)는 외부로부터 식각하고자 하는 복수 개의 태양 전지용 실리콘 기판(S)이 안착된 서셉터(susceptor)가 개폐문(D1)을 통하여 로딩(loading)받거나 일면에 식각이 수행된 복수의 실리콘 기판(S)을 개폐문(D1)을 통하여 언로딩하는 기능을 한다.
로더 챔버(100) 내로 복수의 실리콘 기판(S)이 로딩되면 로더 챔버(100)는 내부에 포함되는 복수 개의 이송 롤러(R1)을 이용하여 개폐문(D2)을 통해 로딩된 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 로드락 챔버(200)로 이송한다.
로드락 챔버(200)는 로더 챔버(100)로부터 복수의 실리콘 기판(S)이 이송되면, 로드락 챔버(200)는 챔버 내의 공기를 제거하여 챔버 내부를 진공 상태로 만든다. 이와 같은 로드락 챔버(200)는 구현하는 진공 상태의 압력은 대략 10-3 Torr일 수 있다.
이와 같이 로드락 챔버(200) 내부가 진공 상태가 되면, 이와 같은 진공 상태에서 로드락 챔버(200)는 내부에 포함되는 복수의 이송 롤러(R2)을 이용하여 개폐문(D3)을 통해 복수의 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 식각 챔버(300)로 이송한다.
이와 같이, 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 로드락 챔버(200)를 별도로 구비하는 것은 식각 챔버(300)가 복수의 실리콘 기판(S)을 식각할 때에, 로드락 챔버(200)에서 미리 진공 상태를 형성하도록 함으로써 공정 시간을 단축시키기 위함이다.
식각 챔버(300)는 로드락 챔버(200)로부터 복수의 실리콘 기판(S)이 이송되면, 진공 상태에서 복수의 실리콘 기판(S) 각각의 표면을 식각하여 요철을 형성시킨다. 여기서, 식각 챔버(300) 내의 진공 상태의 압력은 대략 10-3 Torr일 수 있다.
또한, 식각 챔버(300)가 복수의 실리콘 기판(S) 각각의 표면을 식각하는 방법은 반응성 이온 식각(reactive iron etching)법일 수 있다.
보다 구체적으로, 식각 챔버(300)는 식각 챔버(300) 내로 주입되는 제1 공정 가스로 실리콘 기판(S)의 표면에 대해 반응성 이온 식각(reactive iron etching)법을 수행하여, 실리콘 기판(S)의 표면에 요철을 형성시킬 수 있다.
여기서, 제1 공정 가스는 SF6, Cl2 및 O2가 혼합된 가스로, SF6 가스 : O2 가스의 농도비는 1 : 0.9~1.1일 수 있으며, SF6 가스 : Cl2 가스의 농도비는 1 : 1~0.5일 수 있으며, 제1 공정 가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 하고, 제1 공정 가스가 실리콘 기판(S)의 표면을 식각하기 위한 식각 챔버(300)의 제1 구동 전력은 20㎾ ~ 25㎾ 사이일 수 있다. 여기서, 제1 공정 가스의 조성비는 식각 챔버(300)가 구동되는 동안 일정하게 유지될 수 있다.
이와 같은 제1 공정 가스는 식각 챔버(300) 내로 주입되면, 식각 챔버(300) 내에서 플라즈마 상태로 변환하여 실리콘 기판(S)의 표면에 대해 반응성 이온 식각을 수행할 수 있다.
여기서, 실리콘 기판(S)의 표면에 식각을 수행하기 위해 플라즈마 상태가 유지되는 시간은 100초 ~ 150초 사이가 될 수 있다.
이와 같이, 식각 챔버(300) 내에서 실리콘 기판(S)의 표면에 대한 식각이 완료되면, 식각 챔버(300)는 내부에 포함되는 복수 개의 이송 롤러(R3)를 이용하여 개폐문(D4)를 통해 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 클리닝 챔버(400)로 이송한다.
클리닝 챔버(400)는 식각 챔버(300)로부터 복수의 실리콘 기판(S)이 이송되면, 진공 상태에서 식각 챔버(300)에서 식각 공정 중에 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 잔여물을 제거한다. 클리닝 챔버(400)의 진공 상태의 압력은 대략 10-3 Torr일 수 있다.
보다 구체적으로, 전술한 식각 챔버(300)에서 실리콘 기판(S)의 표면을 식각 하기 위해서는 제1 공정 가스에서 O2 가스가 차지하는 농도비는 SF6 가스와 거의 동일하게 매우 높은 상태가 된다. 이와 같이, 농도비가 높은 O2 가스는 실리콘 기판(S)의 표면을 식각하는 기능도 하지만, 농도비가 높은 O2 가스로 인하여 식각하는 공정 중에 실리콘 기판(S)의 표면이 산화되어 실리콘 기판(S)의 표면에는 산화막이 생성되거나 실리콘 기판(S)의 표면에 손상이 발생될 수 있다.
그러나, 본 발명과 같은 클리닝 챔버(400)는 식각 챔버(300)의 제1 공정 가스보다 산소(O2) 가스의 농도가 낮은 제2 공정 가스를 사용하고, 식각 챔버(300)의 제1 구동 전력보다 크기가 작은 고주파의 제2 구동 전력을 사용함으로써, 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 산화막과 같은 잔여물과 실리콘 기판(S)의 표면에 형성된 손상을 제거할 수 있다.
이를 위해, 클리닝 챔버(400)에서 사용되는 제2 공정 가스는 SF6, Cl2 및 O2가 혼합된 가스가 사용될 수 있고, SF6 가스 : O2 가스의 농도비는 전술한 식각 챔버의 SF6 가스 : O2 가스의 농도비보다 훨씬 낮은 1 : 0.1~0.5일 수 있으며, SF6 가스 : Cl2 가스의 농도비는 1 : 0.1~0.5일 수 있다. 여기서, 제2 공정 가스의 조성비는 클리닝 챔버(400)가 구동되는 동안 일정하게 유지될 수 있다.
제2 공정 가스가 플라즈마 상태로 변환되도록 하고, 제2 공정 가스가 실리콘 기판(S)의 표면에 형성된 잔여물과 손상을 제거하기 위한 클리닝 챔버(400)의 제2 구동 전력은 제1 구동 전력보다 낮은 8㎾ ~ 15㎾ 사이일 수 있다.
여기서, SF6 가스 : O2 가스의 농도비가 1 : 0.1 이상이 되도록 하는 것은 실리콘 기판(S)의 표면에 잔여물과 손상을 제거하기 위한 최소한의 농도이고, SF6 가스 : O2 가스의 농도비가 1 : 0.5 이하가 되도록 하는 것은 실리콘 기판(S)의 표면에 산화막이 새로이 생성되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같은 제2 공정 가스는 클리닝 챔버(400) 내로 주입되면, 클리닝 챔버(400) 내에서 플라즈마 상태로 변환하여 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 잔여물과 손상을 제거하는 기능을 한다.
여기서, 클리닝 챔버(400) 내에서 플라즈마 상태가 유지되는 시간은 식각 챔버(300)와 거의 동일할 수 있으며, 일례로 100초 ~ 150초 사이가 될 수 있다.
아울러, 클리닝 챔버(400)의 제2 구동 전력이 8㎾ 이상이 되도록 하는 것은 실리콘 기판(S)의 표면에 잔여물 제거하기 위한 최소한의 전력값이고, 제2 구동 전력이 15㎾ 이하가 되도록 하는 것은 실리콘 기판(S)의 표면에 발생할 수 있는 추가적인 손상을 방지하기 위함이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치는 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하여 배치되는 클리닝 챔버(400)를 추가적으로 더 구비함으로써, 태양 전지 제조 공정의 시간을 단축할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명과 같이 동일한 이송 라인 상에 식각 챔버(300) 이후에 바로 클리닝 챔버(400)를 추가적으로 더 구비하는 경우, 시간당 2400장 이상의 실리콘 기판(S)을 식각할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치는 식각 챔버(300)에 의한 반응성 이온 식각 공정에 의해 발생할 수 있는 실리콘 기판(S)의 표면의 잔여물과 손상을 제거하기 위한 추가적인 습식 공정을 필요로 하지 아니하므로, 태양 전지의 공정 수율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명과 같이, 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하여 배치되는 클리닝 챔버(400)가 구비되지 않은 경우, 실리콘 기판(S)에 대한 식각 공정이 완료된 이후, 실리콘 기판(S)의 표면의 잔여물과 손상을 제거하기 위하여 별도의 wet bath를 이용한 추가적인 습식 식각 공정을 필요로 한다.
그러나, 이와 같은 습식 식각 공정은 식각 챔버(300)와 동일한 이송 라인 상에서 연속적으로 수행하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, 이와 같은 습식 식각 공정을 수행하기 위해서는 실리콘 기판(S)에 대한 식각 공정이 완료된 이후, 별도의 공정 라인을 통하여 별도로 습식 식각 공정을 수행해야하는 번거로움이 있다.
따라서, 이와 같은 별도의 습식 식각 공정은 본 발명과 같이 클리닝 챔버(400)를 구비한 경우와 비교하여, 상대적으로 더 많은 공정 시간을 필요로 한다.
또한, 본 발명과 다르게, 실리콘 기판(S)의 표면의 잔여물과 손상을 제거하는 별도의 클리닝 챔버(400)를 구비하지 않고, 식각 챔버가 실리콘 기판(S)의 일면을 식각하는 식각 기능과 , 실리콘 기판(S)의 표면의 잔여물과 손상을 제거하는 클리닝 기능을 함께 수행하는 경우, 본 발명보다 공정 시간이 더 길어질 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 식각 챔버가 식각 기능과 클리닝 기능을 함께 수행하는 경우, 식각 공정이 완료된 이후, 클리닝 기능을 수행하기 위해서 식각 챔버는 식각 공정을 위해 챔버 내부로 주입했던 제1 공정 가스를 식각 챔버로부터 완전히 제거한 이후, 식각 챔버로 제2 공정 가스를 주입해야 한다.
이와 같은 경우, 실리콘 기판(S)는 제1 공정 가스에서 제2 공정 가스로 공정 가스를 바꾸기 위해 식각 챔버 내에서 계속 대기해야 한다. 이와 같은 경우, 실리콘 기판(S)은 아무런 공정이 수행되지 않고, 식각 챔버 내에서 공정 가스 교체를 위한 시간 동안 대기해야 한다.
이와 같은 경우, 서로 직렬 구조로 연결되는 인-라인(in-line) 공정의 특성상 전체 공정 시간이 상대적으로 더 길어질 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이, 식각 챔버(300)와 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하도록 클리닝 챔버(400)를 구비한 경우, 아무런 공정이 수행되지 않고 쓸모없이 낭비되는 대기 시간(idle time)을 최소화할 수 있어 태양 전지의 제조 공정 시간을 더욱 단축할 수 있다.
다음, 전술한 바와 같이, 클리닝 챔버(400)가 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 잔여물과 손상을 제거한 이후, 클리닝 챔버(400)는 내부에 포함되는 복수의 이송 롤러(R4)를 이용하여 개폐문(D5)을 통해 복수의 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 언로드락 챔버(500)로 이송한다.
언로드락 챔버(500)는 진공 상태를 유지한 상태에서 클리닝 챔버(400)로부터 복수의 실리콘 기판(S)이 이송받고, 개폐문(D5)가 닫히면 언로드락 챔버(500) 내부의 진공 상태를 해제하고, 내부에 포함되는 복수의 이송 롤러(R5)를 이용하여 개폐문(D6)을 통해 복수의 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 RTR 챔버(600)로 이송한다.
RTR 챔버(600)는 내부에 포함되는 복수의 이송 롤러(R6)를 이용하여 개폐문(D7)을 통해 복수의 실리콘 기판(S)을 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하는 로더 챔버(100)로 이송한다.
이와 같이, 로더 챔버(100)로 이송된 복수의 실리콘 기판(S)은 실리콘 기판(S)의 표면에 대한 식각 공정을 마치고, 다시 개폐문(D1)을 통하여 태양 전지의 다른 제조 공정 라인으로 이송된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 로드락 챔버(200)와 언로드락 챔버(500)를 구비하는 이유는 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)가 항상 진공 상태를 유지할 수 있도록 하여, 공정 시간을 단축시키기 위함이다.
즉, 로드락 챔버(200)가 없으면, 식각 챔버(300)에서 실리콘 기판(S)이 식각되기 위해 머무는 시간은 식각 챔버(300)가 진공 상태를 만들기 위한 시간과 진공 상태를 해제하기 위한 시간만큼 더 늘어나게 되고, 언로드락 챔버(500)가 없으면, 클리닝 챔버(400)가 진공 상태를 만들기 위한 시간과 진공 상태를 해제하기 위한 시간만큼 더 늘어나, 결국 실리콘 기판(S)의 표면에 식각을 수행하는 공정 시간이 늘어나게 되는 단점이 있다.
그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 제조 장치가 로드락 챔버(200)와 언로드락 챔버(500)를 구비하는 경우, 본 발명에 따른 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)는 함께 항상 진공 상태를 유지할 수 있고, 본 발명에 따른 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)는 챔버 내로 실리콘 기판(S)이 이송될 때, 실리콘 기판(S)의 표면을 식각 또는 클리닝하기 위해 구동 중일 때, 및 식각 또는 클리닝이 완료된 이후, 다음 챔버로 실리콘 기판(S)이 이송될 때에도 항상 진공 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400) 각각이 진공 상태를 형성하기 위한 시간과 진공 상태를 해제하기 위한 시간만큼 더 절약할 수 있어, 태양 전지의 표면에 식각 공정을 수행하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서, 본 발명에 따른 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 식각 챔버(300)는 제1 가스 유입구(GI1), 제1 분사판(SP1), 제1 지지부(SU1), 제1 구동 전원(PS1), 제1 가스 배출구(GO1) 및 제1 승강 장치(EL1)를 구비할 수 있으며, 본 발명에 따른 클리닝 챔버(400)는 제2 가스 유입구(GI2), 제2 분사판(SP2), 제2 지지부(SU2), 제2 구동 전원(PS2), 제2 가스 배출구(GO2), 제2 승강 장치(EL2)를 구비할 수 있다.
아울러, 이외에 각 챔버(300, 400) 내에는 실리콘 기판(S)을 이송하기 위한 수단인 이송 롤러(R3, R4)가 더 배치될 수 있다.
이와 같이, 클리닝 챔버(400)는 식각 챔버(300)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
여기서, 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1 가스 유입구(GI1)로는 제1 공정 가스가 유입된다. 여기서, 제1 공정 가스는 SF6, Cl2 및 O2가 혼합된 가스로, SF6 가스 : O2 가스의 농도비는 1 : 0.9~1.1일 수 있으며, SF6 가스 : Cl2 가스의 농도비는 1 : 1~0.5일 수 있다.
제1 분사판(SP1)은 제1 공정 가스를 챔버 내부로 분사하는 기능을 하며, 제1 지지부(SU1)의 상부에는 챔버 내로 이송된 실리콘 기판(S)이 배치된다. 제1 구동 전원(PS1)은 제1 지지부(SU1)에 연결되어, 제1 공정 가스가 실리콘 기판(S)의 표면에 반응성 이온 식각을 수행할 때에, 제1 공정 가스가 플라즈마 상태(P1)가 되도록 전력을 공급한다. 여기서, 제1 구동 전원(PS1)은 전술한 바와 같이, 20㎾ ~ 25㎾ 사이의 제1 구동 전력을 공급한다. 아울러, 제1 가스 배출구(GO1)는 반응성 이온 식각에 사용된 제1 공정 가스를 챔버 외부로 배출하는 기능을 한다.
이와 같은 식각 챔버(300)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
진공 상태에서 로드락 챔버(200)에서 식각 챔버(300) 내로 실리콘 기판(S)이 이송되어, 실리콘 기판(S)이 제1 지지부(SU1) 위에 배치되면, 제1 승강 장치(EL1)는 실리콘 기판(S)이 제1 분사판(SP1)에 근접하여 위치되도록 제1 지지부(SU1)를 위로 밀어올린다.
아울러, 제1 가스 유입구(GI1)로는 전술한 제1 공정 가스가 주입되며, 제1 가스 유입구(GI1)로 주입된 제1 공정 가스는 제1 분사판(SP1)을 통하여 제1 분사판(SP1)과 근접하여 배치된 실리콘 기판(S)의 표면으로 분사된다. 여기서 제1 분사판(SP1)은 제1 공정 가스의 분사율을 향상시키기 위하여 복수 개의 판으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 분사판(SP1)을 통하여 분사된 제1 공정 가스는 제1 분사판(SP1)과 실리콘 기판(S) 사이에 공간에서 플라즈마 상태(P1)로 변환될 수 있다.
이와 같이 플라즈마 상태(P1)으로 변환된 제1 공정 가스는 제1 지지판 위에 배치된 실리콘 기판(S)의 표면에 반응성 이온 식각을 수행하여 요철을 형성시킬 수 있다.
이후, 반응성 이온 식각이 수행된 실리콘 기판(S)은 진공 상태를 유지한 상태에서 제1 승강 장치(EL1)에 의해 다시 하강하고, 내부에 포함된 복수의 롤러(R3)에 의해 클리닝 챔버(400)로 이송된다.
클리닝 챔버(400)에서, 제2 가스 유입구(GI2)로는 제2 공정 가스가 유입된다. 여기서, 제2 공정 가스는 SF6, Cl2 및 O2가 혼합된 가스로, SF6 가스 : O2 가스의 농도비는 1~0.5 일 수 있으며, SF6 가스 : Cl2 가스의 농도비는 1 : 1~0.5일 수 있다.
제2 분사판(SP2)은 제2 공정 가스를 챔버 내부로 분사하는 기능을 하며, 제2 지지부(SU2)의 상부에는 챔버 내로 이송된 실리콘 기판(S)이 배치된다. 제2 구동 전원(PS2)은 제2 지지부(SU2)에 연결되어, 제2 공정 가스가 실리콘 기판(S)의 표면에 발생한 잔여물과 손상을 제거할 때에, 제2 공정 가스가 플라즈마 상태(P2)가 되도록 전력을 공급한다. 여기서, 제2 구동 전원(PS2)은 전술한 바와 같이, 8㎾ ~ 15㎾ 사이의 제2 구동 전력을 공급한다.
아울러, 제2 가스 배출구(GO2)는 이미 사용된 제2 공정 가스를 챔버 외부로 배출하는 기능을 한다.
이와 같은 클리닝 챔버(400)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
진공 상태에서 식각 챔버(300)에서 클리닝 챔버(400) 내로 실리콘 기판(S)이 이송되어, 실리콘 기판(S)이 제2 지지부(SU2) 위에 배치되면, 제2 승강 장치(EL2)는 실리콘 기판(S)이 제2 분사판(SP2)에 근접하여 위치되도록 제2 지지부(SU2)를 위로 밀어올린다.
아울러, 제2 가스 유입구(GI2)로는 전술한 제2 공정 가스가 주입되며, 제2 가스 유입구(GI2)로 주입된 제2 공정 가스는 제2 분사판(SP2)을 통하여 제2 분사판(SP2)과 근접하여 배치된 실리콘 기판(S)의 표면으로 분사된다.
이와 같이, 제2 분사판(SP2)을 통하여 분사된 제2 공정 가스는 제2 분사판(SP2)과 실리콘 기판(S) 사이에 공간에서 플라즈마 상태(P2)로 변환될 수 있다.
이와 같이 플라즈마 상태(P2)으로 변환된 제2 공정 가스는 제2 지지부(SU2) 위에 배치된 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 잔여물과 손상을 제거할 수 있다.
이후, 표면에 생성된 잔여물과 손상이 제거된 실리콘 기판(S)은 진공 상태를 유지한 상태에서 제2 승강 장치(EL2)에 의해 다시 하강하고, 내부에 포함된 복수의 롤러(R4)에 의해 언로드락 챔버(500)로 이송된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)는 동일한 구조를 가지면서, 챔버 내부로 유입되는 공정 가스의 비율과 구동 전력의 크기만 달라질 수 있다.
공정 가스의 비율과 구동 전력의 크기만 달리하는 동일한 클리닝 챔버(400)를 식각 챔버(300)의 후단에 별도로 배치하는 것은 전술한 바와 같이, 공정 시간의 단축을 위함이다.
일례로, 클리닝 챔버(400)를 별도로 구비하지 않고, 식각 챔버(300)가 클리닝 챔버(400)의 기능을 함께 수행하는 경우에는 공정 시간이 더 길어질 수 있다.
보다 구체적으로, 식각 챔버(300)가 클리닝 챔버(400)의 기능을 함께 수행하는 경우, 클리닝 챔버(400)를 없앨 수 있어 제조 비용이 감소될 수 있지만, 식각 챔버(300)가 제1 공정 가스를 주입하여 실리콘 기판(S)의 표면을 식각한 이후, 다시 제1 공정 가스를 완전히 배기시키고, 다시 제2 공정 가스를 주입하여 실리콘 기판(S)의 표면에 생성된 잔여물과 손상을 제거해야 한다.
이와 같은 경우, 동일한 식각 챔버(300) 내에서 공정 가스를 바꾸기 위한 대기 시간(idle time)으로 인하여 실리콘 기판(S)이 하나의 챔버내에 머무는 시간이 더욱 길어진다. 이와 같은 경우, 각각의 챔버가 직렬로 하나의 동일한 공정 라인 상에 배치되는 점을 고려하면, 결국, 전체 공정 시간이 증가될 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이, 비록 식각 챔버(300)와 동일한 구조를 갖지만, 식각 챔버(300)와 다른 기능을 수행하는 클리닝 챔버(400)를 구비하는 경우, 공정 가스를 바꾸기 위한 대기 시간(idle time)을 없앨 수 있고, 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400) 내에서의 공정 시간은 더욱 단축될 수 있고, 결국, 전체 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400) 사이에서 실리콘 기판(S)의 이송 통로가 되는 개폐문(D4)은 하나일 수 있다.
이와 같이, 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400)는 식각 챔버(300)와 클리닝 챔버(400) 사이에 다른 챔버가 존재하거나 서로 멀리 이격되어 형성되지 않고, 바로 이웃하여 형성됨으로써, 식각 챔버(300) 내에서 구동 중에 실리콘 기판(S)의 표면에 발생한 잔여물이나 손상을 즉시로 제거할 수 있어, 식각 공정 중에 발생한 잔여물이나 손상으로 인하여 실리콘 기판(S)의 효율이 저하되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 실리콘 기판의 표면을 식각하여 요철을 형성시키는 식각 챔버; 및
    상기 식각 챔버에서 상기 식각 공정 중에 상기 실리콘 기판의 표면에 생성된 잔여물을 제거하는 클리닝 챔버;를 포함하고,
    상기 식각 챔버와 상기 클리닝 챔버는 동일한 이송 라인 상에 바로 이웃하여 배치되며,
    상기 식각 챔버 내로 주입되는 제1 공정 가스에 포함되는 산소(O2) 가스의 농도는 상기 클리닝 챔버 내로 주입되는 제2 공정 가스에 포함되는 산소(O2) 가스의 농도보다 높은 태양 전지 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 챔버로 주입되는 상기 제1 공정 가스에서 SF6 가스 : O2 가스의 농도 비는 1 : 0.9~1.1 사이인 태양 전지 제조 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 클리닝 챔버 내로 주입되는 상기 제2 공정 가스에서 SF6 가스 : O2 가스의 농도 비는 1 : 0.1~0.5 사이인 태양 전지 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 챔버를 구동하는 고주파의 제1 구동 전력은 상기 클리닝 챔버를 구동하는 고주파의 제2 구동 전력보다 높은 태양 전지 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 식각 챔버의 제1 구동 전력은 20㎾ ~ 25㎾ 사이인 태양 전지 제조 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 클리닝 챔버의 제2 구동 전력은 8㎾ ~ 15㎾ 사이인 태양 전지 제조 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 챔버는 상기 식각 챔버 내로 주입된 상기 제1 공정 가스로 상기 실리콘 기판의 표면에 대해 반응성 이온 식각(reactive iron etching)법을 수행하여, 상기 실리콘 기판의 표면에 요철을 형성하는 태양 전지 제조 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 식각 챔버는
    상기 제1 공정 가스가 유입되는 제1 가스 유입구;
    상기 제1 공정 가스를 분사하는 제1 분사판;
    상기 식각 챔버 내로 이송된 상기 실리콘 기판이 상부에 배치되는 제1 지지부;
    상기 제1 지지부에 연결되어 상기 제1 구동 전력을 공급하는 제1 구동 전원; 및
    상기 유입된 제1 공정 가스가 배출되는 제1 가스 배출구;
    를 포함하는 태양 전지 제조 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 식각 챔버는 상기 제1 분사판과 상기 실리콘 기판 사이의 공간에서 상기 제1 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환하는 태양 전지 제조 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 클리닝 챔버는 상기 클리닝 챔버 내로 주입된 상기 제2 공정 가스로 상기 실리콘 기판의 표면에 생성된 잔여물을 제거하는 태양 전지 제조 장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 클리닝 챔버는
    상기 제2 공정 가스가 유입되는 제2 가스 유입구;
    상기 제2 공정 가스를 분사하는 제2 분사판;
    상기 식각 챔버로부터 상기 클리닝 챔버 내로 이송된 상기 실리콘 기판이 상부에 배치되는 제2 지지부;
    상기 제2 지지부에 연결되어 상기 제2 구동 전력을 공급하는 제2 구동 전원; 및
    상기 유입된 제2 공정 가스가 배출되는 제2 가스 배출구;
    를 포함하는 태양 전지 제조 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 클리닝 챔버는 상기 제2 분사판과 상기 실리콘 기판 사이의 공간에서 상기 제2 공정 가스를 플라즈마 상태로 변환하는 태양 전지 제조 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 챔버와 상기 클리닝 챔버는 항상 진공 상태를 유지하는 태양 전지 제조 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 챔버와 상기 클리닝 챔버 사이에서 상기 실리콘 기판의 이송 통로가 되는 개폐문은 하나인 태양 전지 제조 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 동일한 이송 라인 상에서 상기 식각 챔버 앞에는 로드락(load lock) 챔버가 더 배치되고,
    상기 로드락 챔버는 상기 실리콘 기판이 유입되면 상기 로드락 챔버 내부를 진공 상태로 만든 이후, 상기 실리콘 기판을 상기 식각 챔버로 이송하는 태양 전지 제조 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 동일한 이송 라인 상에서 상기 클리닝 챔버 뒤에는 언로드락(unload lock) 챔버가 더 배치되고,
    상기 언로드락 챔버는 상기 클리닝 챔버로부터 상기 실리콘 기판이 이송되기 이전에 진공 상태를 유지하고, 진공 상태에서 상기 클리닝 챔버로부터 상기 실리콘 기판이 이송되면 상기 언로드락 챔버 내부의 진공 상태를 해제하는 태양 전지 제조 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공정 가스의 조성비는 상기 식각 챔버가 구동되는 동안 일정하게 유지되는 태양 전지 제조 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 공정 가스의 조성비는 상기 클리닝 챔버가 구동되는 동안 일정하게 유지되는 태양 전지 제조 장치.
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KR20090132541A (ko) * 2008-06-19 2009-12-30 주성엔지니어링(주) 기판형 태양전지의 제조방법
KR20100030090A (ko) * 2008-09-09 2010-03-18 주성엔지니어링(주) 태양전지와 그의 제조 방법 및 제조 장치

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