KR101392779B1 - 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치 - Google Patents

태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치에 관한 것이다.
본 발명의 기판 캐리어 장치(100)는 개구(opening) 영역의 형태를 가지며 테두리에 설치된 복수의 제 1 돌출 지지부(140)와 복수의 제 2 돌출 지지부(150)를 통해서 수용대상 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 웨이퍼 수용영역(105)와, 웨이퍼 수용영역의 좌우 측에 각각 설치되어 고정 위치에서 회전하면서 클립개방(-웨이퍼와 접촉점을 형성) 및 클립닫힘(-웨이퍼와의 접촉점이 해제) 상태를 조작하는 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)와, 클립장착용 로드에 설치되며, 클립장착용 로드의 회전에 의해 클립개방 및 클립닫힘 상태가 결정되는 다수의 제 1 클립(160)과, 제2면에서 웨이퍼 수용영역(105)의 주위에 설치되며, 제 2 돌출 지지부(150)에 형성된 구멍(151)을 관통하는 다수의 제 2 클립(170)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치{WAFER SUBSTRATE CARRIER APPARATUS FOR BIFACIAL ELECTROPLATING BIFACIAL SOLAR CELLS}
본 발명은 태양전지에 사용되는 반도체 웨이퍼를 전기도금 하기 위하여, 복수의 웨이퍼들을 지지하는 장치에 관한 것이며, 특히 양면 도금을 위한 캐리어 장치에 관한다.
지구환경문제와 화석에너지의 고갈, 원자력발전의 폐기물처리 및 신규발전소 건설에 따른 위치 선정 등의 문제로 인하여 신재생에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 그 중에서도 무공해 에너지원인 태양광발전에 대한 연구개발이 전세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 지구가 태양으로 받는 에너지의 양은 지구의 에너지 소비량보다 약 10,000배에 이르는 것으로 알려졌다.
태양전지는 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 소자이다. 태양전지의 상용화의 가장 큰 장애는 태양전지의 경제성으로 지적되고 있다. 화석에너지 등의 전통적인 발전수단을 대체하기 위해서는 그것보다 경제적이거나 혹은 상당한 경제적 경쟁력을 갖고 있어야 한다. 그렇기 때문에 태양전지 관련 기술들은 발전 효율을 올리는 것뿐만 아니라 경제성을 조금이라도 더 개선하려는 방안에 초점이 맞춰지고 있다.
태양전지를 만들기 위해서는 웨이퍼 기판에 소정의 회로를 구성해야 한다. 이를 위한 가장 유력한 방법 중의 하나가 전해도금이다. 전해도금은 전기분해의 원리를 이용하여 음극에 위치해 있는 물체의 표면에 도금하기를 원하는 물질을 전착시킨다. 이러한 전해 도금을 위한 기본적인 구성으로서 양극, 음극 및 전해질이 포함된다. 또한 이 전해질에는 도금하고자 하는 금속이 이온형태로 포함되게 된다. 일반적으로는 도금조 안에 웨이퍼를 침지하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 전기 도금을 도입하기 위해서는 소정의 지그가 웨이퍼를 잡은 상태에서, 웨이퍼를 도금 용액 속에 침적시켜 도금을 실행해야 하는 것이다. 이와 같이, 태양전지를 제조하는 여러 공정 중에서 전기 도금을 통해서 전극 패턴을 형성하는 공정, 포토레지스트의 박리 공정, 에치백(Etch Back) 공정의 경우에는 다수의 실리콘 웨이퍼를 지지하여 반송(搬送)하는 기판 캐리어 장치가 필수적이다.
그런데 기판 캐리어 장치에 웨이퍼를 로딩하고 언로딩 하는 과정에서 어느 정도의 시간이 소요되느냐에 따라서 태양전지 기판의 생산성과 경제성에 큰 영향을 미치게 된다. 캐리어 장치에 더 많은 웨이퍼를 더 신속하고 안정적으로 로딩하고 언로딩하는 것은 그러므로 매우 중요한 요소가 된다.
종래에는 웨이퍼 기판을 지지 프레임에 장입(loading)하여 고정함에 있어서 매우 많은 수의 스크류를 사용하거나, 웨이퍼마다 일일이 클립을 고정해야 하는 번거로움이 있었다. 또한 일일이 클립을 해제해야 하기 때문에 로딩과 언로딩 공정에 많은 시간이 소요되었다.
미국특허 US7172184는 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 전기 도금하기 위한 기판 캐리어를 개시하고 있다. 이 선행 특허문헌에 따르면, 웨이퍼 기판을 지지 프레임에 장입하여 고정함에 있어서 매우 많은 수의 스크류를 사용하기 때문에, 기판 조립에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명의 발명가들은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구 노력한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 태양전지 웨이퍼 양면에 전극을 형성하는 전기 도금 공정에서 사용되는 신규한 기판 캐리어 장치를 제공함에 있다:
(1) 본 발명의 기판 캐리어 장치는 웨이퍼의 양면에 전극을 형성하기 위한 도금 공정에 사용된다;
(2) 본 발명의 기판 캐리어 장치는 웨이퍼를 캐리어 장치에 장입하고 하역함에 있어서, 간단하게 웨이퍼를 캐리어 장치에 탈착할 수 있도록 한다. 이를 통해서 전기 도금 공정에 소요되는 시간을 절약해 줌으로써 결과적으로 태양전지의 제조 단가를 절감한다; 그리고
(3) 복수의 웨이퍼를 동일한 시간 대에 동시에 전기 도금을 수행할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은:
기판을 수용하는 프레임과 이송장치와 연결되는 지지부를 포함하며, 웨이퍼의 양면을 동시 도금하는 태양전지용 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치로서:
상기 프레임에 형성된 개구(opening) 영역의 형태를 가지며 테두리에 설치된 복수의 제 1 돌출 지지부와 복수의 제 2 돌출 지지부를 통해서 수용대상 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 웨이퍼 수용영역;
상기 프레임 제1면을 수직으로 가로지르도록 설치되는 2개 이상의 클립장착용 로드로서, 상기 웨이퍼 수용영역의 좌우 측에 각각 설치되어 고정 위치에서 회전하면서 클립개방(-웨이퍼와 접촉점을 형성) 및 클립닫힘(-웨이퍼와의 접촉점이 해제) 상태를 조작하는 클립장착용 로드;
상기 클립장착용 로드에 일정 간격으로 이격되어 설치되며, 상기 클립장착용 로드의 회전에 의해 클립개방 및 클립닫힘 상태가 결정되는 다수의 제 1 클립; 및
상기 프레임의 제2면에서 상기 웨이퍼 수용영역의 주위에 설치되어 상기 제 2 돌출 지지부에 형성된 구멍을 관통하는 다수의 제 2 클립으로서, 이 제 2 클립의 단부의 위치는 제 2 돌출 지지부의 표면보다 높은 다수의 제 2 클립; 을 포함하는, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치를 특징으로 한다.
본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 돌출 지지부 및 상기 제 2 돌출 지지부가 설치되는 베이스이며, 프레임에서 웨이퍼 수용영역 쪽으로 경사면이 형성되어, 웨이퍼가 기판 캐리어 장치에 로딩될 때, 이 경사면을 통해 웨이퍼가 웨이퍼 수용영역 쪽으로 안내되도록 하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 클립장착용 로드의 상단부가 상단 로드 고정부에 설치된 홀에 삽입되고 하단부이 하단 로드 고정부에 설치되는 홀에 삽입되며, 상기 상단부가 상기 상단 로드 고정부와 스프링 부재에 의해 연결되며, 스프링 부재의 탄성 힘을 이용하여 상기 클립장착용 로드의 클립개방 및 클립닫힘 상태를 조작할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 클립장착용 로드들의 상단부에 클립장착용 로드의 움직임을 조작하는 핸들이 각각 설치되며, 상기 스프링 부재는 상기 클립장착용 로드들의 상단부와 상기 핸들에 걸쳐서 단단히 감겨져 있는 게 좋다.
또한, 본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서,. 상기 클립장착용 로드들에 일정한 간격으로 설치되어 있는 제 1 클립 및 제 2 클립은, 수회 감겨진 스프링 형태로 이루어지며, 한쪽 단부는 착탈 가능한 클립고정수단에 의해 상기 클립장착용 로드(제1클립의 경우) 혹은 프레임 제2면(제2클립의 경우)에 고정되며, 다른 쪽 단부는 웨이퍼의 양면에 각각 접점을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 클립 및 상기 제 2 클립이 웨이퍼와 접촉점을 형성하는 부위는 “U” 자 형태의 이중절곡 가공된 것이 좋다.
또한, 본 발명의 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 클립 및 상기 제 2 클립이 웨이퍼와 접촉점을 형성하는 위치는 웨이퍼 표면을 기준으로 동일한 법선방향에 위치하는 것이 좋다.
본 발명은 태양전지용 웨이퍼의 양면을 동시에 도금하는 공정에 있어서, 동일한 행렬로 배열된 클립들을 기다란 막대요소에 의해 동시에 해제할 수 있기 때문에, 웨이퍼 기판을 지지 장치에 장입하고 하역함에 있어서, 비교적 간단하게 웨이퍼 기판을 캐리어 장치에 탈착할 수 있는 장점이 있다. 이를 통해서 전기 도금 공정에 소요되는 시간과 노력을 절약해 줌으로써 결과적으로 태양전지의 제조 단가를 또한 절감할 수 있다.
본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 캐리어 장치(100)의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 캐리어 장치(100)의 상부 구성을 확대한 도면이다.
도 4는 도 1의 기판 캐리어 장치(100)의 웨이퍼 수용 영역(105)의 구성을 확대한 도면이다.
도 5는 제 2 돌출 지지부(150)와 제 1 클립(160)의 관계를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 기판 캐리어 장치(100)의 배면 구성 예를 웨이퍼 수용 영역(105) 중심으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 클립 부분을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 클립닫힘 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 제 1 돌출부(140)의 구성을 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지용 웨이퍼의 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어의 기판 캐리어 장치(100)의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 기판 캐리어 장치(100)는 이송장치(미도시)에 지지부(103)가 연결되어 이송될 수 있다. 또한, 기판 캐리어 장치(100)는 도금 용액이 수용되어 있는 도금조 안으로 삽입됨으로써, 전기도금이 실시된다. 기판 캐리어 장치(100)를 이송장치에 연결하기 위한 장치 및 전기도금을 실시하기 위한 장치들은 공지의 것 혹은 다양한 변형수단들을 이용한다. 이들 수단들에 대한 상세한 설명은 당업자에게 자명하거나 혹은 본 발명의 핵심사상이 아니기 때문에 상세한 언급은 하지 않기로 한다.
도시된 바와 같이, 기판 캐리어 장치(100)는 1개 이상으로 반복되는 개구부로 이루어지는 웨이퍼 수용영역(105), 이들 웨이퍼 수용영역(105)을 둘러싸는 장치 프레임(101) 및 이 장치 프레임을 미도시한 이송장치와 연결하는 지지부(103)를 포함한다. 기판 캐리어 장치(100)의 웨이퍼 수용영역들(105) 위에 웨이퍼가 각각 로딩된다. 즉, 복수의 웨이퍼가 행과 열을 이루며 웨이퍼 수용영역들(105) 위에 위치하게 된다. 도 1의 실시예에서는 기판 캐리어 장치(100)에 웨이퍼 4장이 로딩되지만, 이는 편의적인 것에 불과하다. 기판 캐리어 장치(100)의 사이즈를 더욱 키우면 더 많은 기판이 장착될 수 있다.
<기판 캐리어 장치(100) 의 프레임 제1면의 구성>
웨이퍼 기판이 놓이는 영역의 좌우에는 수직방향으로 연장되는 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)들이 서로 평행하게 설치되어 있다. 즉, 복수의 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)들이 장치 프레임(101)의 제1면 위에서 수직으로 가로지르도록 설치되어 있다. 클립장착용 로드의 개수는 짝수인 것이 바람직하다.
이들 로드(106, 107, 108, 109)는 장치 프레임(101) 제1면을 횡단하여 한쪽 단부(end)는 장치 프레임(101) 하부에 형성되는 하단 로드 고정부에 각각 고정되며, 다른 쪽 단부는 반대쪽 상단 로드 고정부(110, 120, 130)에 고정된다. 보다 정확하게는 이들 고정부에 형성된 홀 안으로 클립장착용 로드의 상하단이 삽입되게 된다. 고정 위치에서 회전하는 것이다. 여기서 말하는 고정이란 로드가 완전히 움직이지 못하게 완전히 고정되는 것이 아니라 좌우 혹은 상하로 다소 간 움직일 수 있음을 의미한다(이하, 같다). 클립장착용 로드의 상하단은 홀 안에서 회전할 수 있다. 회전각도는 제한된다. 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)의 표면 위의 미리 정해진 위치에는 다수의 제 1 클립들이 설치되어 있다. 제 1 클립들의 설치 위치는 바람직하게는 이하에서 설명할 제 2 클립들의 설치 위치는 웨이퍼를 기준으로 서로 대응하는 위치다.
기판 캐리어 장치(100)의 지지부(103)에는 상단 로드 고정부(110, 120, 130)가 구비된다. 지지부(103)는 기판 캐리어 장치(100)를 이송장치에 연결하는 파지부와 기판을 수용하는 장치 프레임(101) 사이에 위치한다. 전기 도금용 전기 장치(미도시)와 클립장착용 로드를 통해 기판에 전극을 형성하기 위한 전기 케이블이 설치될 수 있다.
이들 상단 로드 고정부(110, 120, 130)는 도 2 및 도 3에 확대하여 도시하였다. 도 2는 상단 로드 고정부(110, 120)의 구성 예를 나타낸다. 먼저, 도 2의 상단 로드 고정부(110)에 대해서 설명한다. 클립장착용 로드(106)의 한쪽 끝은 상단 로드 고정부(110)의 홀(미도시) 안에 삽입되어 고정되어 있다. 로드 홀더(116, 126, 136)는 로드 고정부(110, 120 130)의 배면에서 클립장착용 로드를 잡아주게 된다.
클립장착용 로드(106)의 단부가 상단 로드 고정부(110)와 연결되는 위치 앞쪽에 클립장착용 로드(106)의 표면으로부터 돌출한 형태의 핸들(112)이 설치된다. 상단 로드 고정부(110)를 지지부(103) 표면에 고정하는 고정수단(113) 위에 핸들(112)이 지지될 수 있다(클립 닫힘 시). 핸들(112)의 형태는 다양하며 기계식 장치에 의해 파지될 수 있는 형태라면 다양한 변형이 허용될 수 있다.
또한, 상단 로드 고정부(110)는 스프링 고정부(114)가 도시된 바와 같이 설치되며, 스프링 고정부(114)에 감겨서 고정된 스프링 부재(111)는 상기 클립장착용 로드(106)의 단부 및 상기 핸들(112)에 걸쳐서 단단히 감겨져 있다. 이렇게 스프링 부재(111)를 설치하는 목적은 스프링을 이용하여 발생한 강한 탄성지지력이 클립-닫힘 상태에서 개별 제 1 클립(160)들을 통해서 기판 위로 가해지도록 하기 위함이다. 도면에서는 스프링 부재(111)와 클립장착용 로드(106)의 표면이 서로 밀접하게 맞닿아 감겨지지 않고 여유공간이 있는 것처럼 표현되었으나 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하다. 스프링 부재(111)는 클립장착용 로드(106)에 밀접하게 맞닿은 상태에서 단단히 감겨져 있다(이하 같다).
로드 스토퍼(115, 125a, 125b, 135)는 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)의 회전 위치를 규제하는 기능을 수행한다. 도면부호 117은 전기 케이블(Conducting cable wire)이다.
상단 로드 고정부(120)에는 두 개의 클립장착용 로드(107, 108)가 동시에 고정될 수 있다. 스프링 부재(121a)는 클립장착용 로드(107)의 핸들(122a)과 클립장착용 로드(107)의 단부 및 스프링 고정부(124a)에 감겨져 있다. 마찬가지로 스프링 부재(121b)는 클립장착용 로드(108)의 핸들(122b)과 클립장착용 로드(108)의 단부 및 스프링 고정부(124b)에 감겨져 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 상단 로드 고정부(130)에 클립장착용 로드(109)의 단부와 핸드(132)와 스프링 고정부(134)에 스프링 부재(131)이 감겨져 있다.
도 2 및 도 3의 상태는 클립-닫힘 상태를 나타낸다. 클립-닫힘 상태에서는 핸들(112, 122a, 122b)이 고정수단(113, 123a, 123b) 위에 놓이게 되고, 과도한 힘이 기판의 에지 부분에 가해짐으로써 기판이 손상되는 것을 방지한다. 핸들(112, 122a, 122b)을 위 아래로 조작함으로써 클립장착용 로드(106, 107, 108)의 표면이 회전하게 되고, 이에 따라 다수의 제 1 클립(160)들이 동시에 변위하게 된다. 이로써 기판에 대한 클립(160)들의 개방상태와 닫힘상태가 만들어진다. 따라서 기판의 로딩과 언로딩에 소요되는 시간을 매우 효율적으로 절약할 수 있는 효과를 거둔다.
<웨이퍼 수용영역(105)의 구성>
도 4는 웨이퍼 수용영역(105)의 구성 예를 나타낸다. 웨이퍼 수용영역(105)은 대략 사각의 개구 형태를 가지며 웨이퍼(미도시)를 수용한다. 웨이퍼 수용영역(105)의 상하의 구성요소와 좌우의 구성요소는 서로 대칭되는 게 좋다. 상하의 구성요소는 웨이퍼의 상하단 부분을 지지하는 기능을 수행하며, 좌우의 구성요소는 웨이퍼의 좌우단 부분을 지지함과 동시에 웨이퍼에 전극을 형성하는 기능을 수행한다.
이들 웨이퍼를 지지하는 구성요소들은 웨이퍼 수용영역(105)의 테두리에서 안쪽으로 돌출되는 돌출 베이스(159, 도 9의 149)에 형성된다. 돌출 베이스들은 장착 프레임(101)의 표면에서 웨이퍼 수용영역 쪽으로 비스듬히 경사면을 갖는다. 이와 같은 경사면은 웨이퍼가 장착될 때 웨이퍼 수용영역(105) 쪽으로 용이하게 안내될 수 있도록 하는 가이드 기능을 수행한다. 돌출 베이스(159, 149)에는 웨이퍼 수용영역(105)에 수용되는 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 제 1 돌출 지지부(140)과 제 2 돌출 지지부(150)가 형성된다.
웨이퍼 수용영역(105)의 좌우측의 돌출 베이스(159)에는 다수의 전극형성용 제 2 돌출 지지부(150)가 설치된다. 이 제 2 돌출 지지부(150)는 웨이퍼 수용영역(105)의 안쪽을 향해 돌출하여 있으며, 구멍(151)이 형성되어 있다. 이 구멍(151)을 통해 반대쪽의 클립, 즉 제 2 클립(170)이 관통하여 삽입된다. 웨이퍼가 웨이퍼 수용영역(105) 위에 놓이게 되면, 이 구멍(151)을 통해 관통된 제 2 클립(170)이 웨이퍼의 반대쪽 면에 접촉점을 형성하게 된다. 그리고 로딩된 웨이퍼 표면 위로 클립장착용 로드의 회전 움직임에 의해 제 1 클립(160)이 클립닫힘 상태에서 웨이퍼 표면에 접촉점을 형성한다. 다수의 제 2 돌출 지지부(150)는 이와 같이 웨이퍼의 좌우측을 지지함과 동시에 웨이퍼 양쪽 면에 전극을 형성한다.
웨이퍼 수용역역(105)의 상하측 돌출 베이스에는 웨이퍼 기판을 지지하기 위한 다수의 제 1 돌출 지지부(140)가 설치된다. 이들 제 2 돌출 지지부(140)는 웨이퍼의 상하측 가장자리를 지지한다. 이들의 구성은 도 9에서 보다 상세히 나타내었다. 웨이퍼의 상하단부는 웨이퍼 수용영역(105)의 상하측에 형성된 제 1 돌출 지지부(140)의 표면(140a)에 놓이게 된다.
<제 1 클립(160)과 제 2 클립(170>
도 5는 제 2 돌출 지지부(150)와 제 1 클립(160)의 관계를 보다 상세히 나타냈다. 도시된 바와 같이, 제 2 돌출 지지부(150)의 구멍(151)을 통해서 기판 캐리어 장치(100)의 반대쪽에 설치된 제 2 클립(170)이 삽입된다. 이 제 2 클립(170)의 끝은 구멍(151)을 관통하여, 제 2 돌출 지지부(150)의 표면(150a)보다 약간 높은 위치로 솟아 있다. 웨이퍼와의 접촉점을 형성하기 위함이다. 만일 제 2 클립(170)의 단부가 제 2 돌출 지지부(150) 표면(150a)보다 아래에 있으면 웨이퍼와 접촉점을 형성할 수 없다. 바람직하게는 제 2 클립(170)의 단부의 위치와 돌출 지지부(150)의 표면(150a) 사이의 편차는 0.1mm 내외인 것이 좋다.
클립장착용 로드(107)의 표면에는 웨이퍼와 접촉점을 형성하여 전극을 만들어주는 제 1 클립(160)이 나사식 클립고정수단(165)에 의해 설치된다. 클립장착용 로드(107)의 움직임에 의해서, 웨이퍼를 기판 캐리어 장치(100)의 웨이퍼 수용영역(105)에 로딩한 다음, 전기도금 공정을 수행할 때에는 제 1 클립(160)이 제 2 돌출 지지부(150)의 구멍(151)을 향하여 아래쪽으로 위치하게 된다. 제 2 돌출 지지부(150)의 구멍(151)의 위치를 기준으로 반대쪽에서 관통하는 제 2 클립(170)과 위쪽에서 내려오는 제 1 클립(160)이 웨이퍼를 사이에 두고 대칭되게 된다. 웨이퍼의 표면의 법선방향을 기준으로 제 1 클립(160)과 제 2 클립(170)가 같은 방향을 설치되는 것이다.
도 5의 클립장착용 로드(107)에서는 클립 개방 상태를 나타낸다. 도 8은 클립 닫힘 상태의 예를 나타내는데, 도시 예에서는 정면 쪽 제 1 클립(160)이 제 2 돌출 지지부(150)의 표면(150a)에 직접 접촉하는 것처럼 표현되었으나, 이 표면(150a) 위에 웨이퍼가 놓이기 때문에, 결국 제 1 클립(160)은 웨이퍼의 제1면과 접촉하고, 반대쪽에서 제 2 클립(170)은 웨이퍼의 제2면과 접촉하게 된다. 이로써 웨이퍼의 양면도금이 수행될 수 있다.
한편, 클립(160, 170)은 도전성 금속으로 이루어지며 수회 감겨진 스프링 형태를 갖는다. 클립(160, 170)이 도시된 바와 같이 스프링처럼 구성함으로써 웨이퍼 표면에 일정한 압력을 유지할 수 있다. 웨이퍼 기판의 계속되는 로딩과 언로딩 공정을 거치면서 클립 부재에 피로도가 증가할 수 있다. 그 결과 웨이퍼 표면에 불규칙한 압력이 초래된다. 그러나 클립(160, 170)을 수회 권선되는 스프링 형태로 구성함으로써 반복되는 공정에도 클립 부재의 물성적 특성을 오랫동안 지속시킬 수 있다. 또한 클립(160, 170)의 단부를 “U”형태로 이중절곡 가공함으로써 클립(160, 170)과 웨이퍼의 접촉에 의해 웨이퍼 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
<기판 캐리어 장치(100)의 프레임 제2면의 구성>
도 6은 본 발명의 기판 캐리어 장치(100)의 배면 구성 예를 나타낸다. 정면에 설치된 제 1 클립(160)은 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)의 표면에 설치되어 있다. 기판 캐리어 장치(100)의 정면에서 이루어지는 웨이퍼의 로딩/언로딩은 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)의 움직임에 의해서 달성된다. 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)의 동작에 의해 클립(160)들의 클립 개방, 클립 닫힘 상태가 만들어지고, 클립 개방 시에 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하고, 클립 닫힘 상태에서 전기도금이 수행되는 것이다. 이를 통해서 웨이퍼의 제1면의 전극이 형성될 수 있다. 웨이퍼의 로딩/언로딩은 기판 캐리어 장치(100)의 정면에서 이루어지는 것이므로, 그 배면에는 클립장착용 로드와 같은 구성이 존재하지 않는다.
따라서 웨이퍼의 제2면에 전극을 형성하는 역할을 하는 제 2 클립(170)은 장치 프레임의 배면(101b)에 직접 나사식 클립고정수단(175)에 의해 고정된다. 그리고 이 제 2 클립(170)들에 의해 웨이퍼의 제2면의 전극이 형성될 수 있다. 그리고 웨이퍼가 기판 캐리어 장치(100)에 로딩될 때, 웨이퍼의 제1면과 제2면이 동시에 클립(160, 170)들과 접촉점을 형성하고, 전기도금조에 기판 캐리어 장치(100)를 수직 침지함으로써, 웨이퍼 기판의 양면을 동시에 도금할 수 있다.
도 6의 클립(170)의 설치 구성의 예에 대해서는 도 7이 보다 상세하게 나타내었다. 웨이퍼 제2면(배면)에 전극을 형성하는 제 2 클립(170)과 웨이퍼의 제1면(정면)에 전극을 형성하는 제 1 클립(160)의 구조는 동일한 것이 좋다.
전술한 바와 같이 클립(160, 170)의 웨이퍼 접촉 부분은 이중절곡 가공되어 있다. 그 결과 클립(160, 170)의 날카로운 끝단이 기판 표면에 접촉됨으로써 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 클립(160, 170)과 기판 표면이 접촉하는 면이 지나치게 넓으면 미도금현상을 초래될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예처럼 클립(160, 170)의 웨이퍼 접촉 부분을 이중절곡함으로써 기판의 파손을 방지함과 동시에 미도금현상의 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 클립(160, 170)의 표면은 내산성 및 내알칼리성의 에폭시를 포함한 테프론, 수지 등의 코팅이 실시될 수 있다.
태양전지 셀을 제조하기 위한 일련의 공정들은 자동화 시스템에 의해서 실시되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 도금공정을 위하여 웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치(100)에 로딩하고 언로딩하는 과정도 가능한 한 자동화 시스템에 의해 실시되는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면 도금공정에 소요되는 시간과 노력 때문에 태양전지 셀의 가격에 부정적인 영향을 미치게 된다.
웨이퍼 기판을 기판 캐리어 장치(100)에 로딩하고 언로딩하기 위해서는 개별 클립(160,)들을 동시에 개폐시키는 것이 중요하다. 본 발명에 있어서 클립(160)들이 기판 캐리어 장치(100)의 정면에서 동일한 위치에서 나란히 배열하고 있다는 점, 배열 위치도 직선 요소만 있을 뿐 방향이 다른 절곡는 없다는 점, 본 발명 특유의 클립장착용 로드(106, 107, 108, 109)를 이용한 클립-닫힘, 클립-개방 구조가 모든 클립들에게 동시에 동일하게 이루어진다는 점 등으로 본 발명 특유의 자동 로딩 및 언로딩을 할 수 있다는 장점을 갖는다.
[다른 형태예]
1. 본 발명의 도면에서 표현된 각 구성요소의 치수는 다소 과장되어 표현되어 있다. 그 구성들에 대해서 보다 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위함이었다. 각 구성요소의 치수에 있어서는, 본 발명의 기판 캐리어 장치(100)를 실제 현장에 적용함에 있어서, 다양하게 설계하거나 응용 또는 채택할 수 있으며, 최적의 값으로 선택할 수 있다.
2. 본 발명의 장치 프레임들의 구성요소들은, 바람직하게는 CPVC(Chlorinated polyvinyl chloride), PFA(Perfluoroalkoxy), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 합성수지로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 도면의 형상과 수치는 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명하기 위한 것이어서 그 형상과 수치에 의해 본 발명의 보호범위가 제한되거나 그것으로만 본 발명의 구성을 한정하여서는 아니 된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.

Claims (7)

  1. 기판을 수용하는 프레임과 이송장치와 연결되는 지지부를 포함하며, 웨이퍼의 양면을 동시 도금하는 태양전지용 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치로서:
    상기 프레임에 형성된 개구(opening) 영역의 형태를 가지며 테두리에 설치된 복수의 제 1 돌출 지지부와 복수의 제 2 돌출 지지부를 통해서 수용대상 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 웨이퍼 수용영역;
    상기 프레임 제1면을 수직으로 가로지르도록 설치되는 2개 이상의 클립장착용 로드로서, 상기 웨이퍼 수용영역의 좌우 측에 각각 설치되어 고정 위치에서 회전하면서 웨이터와 접촉점을 형성하는 클립개방 상태 및 웨이퍼와의 접촉점을 해제하는 클립닫힘 상태를 조작하는 클립장착용 로드;
    상기 클립장착용 로드에 일정 간격으로 이격되어 설치되며, 상기 클립장착용 로드의 회전에 의해 클립개방 및 클립닫힘 상태가 결정되는 다수의 제 1 클립;
    상기 프레임의 제2면에서 상기 웨이퍼 수용영역의 주위에 설치되어 상기 제 2 돌출 지지부에 형성된 구멍을 관통하는 다수의 제 2 클립으로서, 이 제 2 클립의 단부의 위치는 제 2 돌출 지지부의 표면보다 높은 다수의 제 2 클립; 을 포함하는, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 돌출 지지부 및 상기 제 2 돌출 지지부가 설치되는 베이스이며, 프레임에서 웨이퍼 수용영역 쪽으로 경사면이 형성되어, 웨이퍼가 기판 캐리어 장치에 로딩될 때, 이 경사면을 통해 웨이퍼가 웨이퍼 수용영역 쪽으로 안내되는, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클립장착용 로드의 상단부가 상단 로드 고정부에 설치된 홀에 삽입되고 하단부이 하단 로드 고정부에 설치되는 홀에 삽입되며, 상기 상단부가 상기 상단 로드 고정부와 스프링 부재에 의해 연결되며, 스프링 부재의 탄성 힘을 이용하여 상기 클립장착용 로드의 클립개방 및 클립닫힘 상태를 조작하는 것인, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클립장착용 로드들의 상단부에 클립장착용 로드의 움직임을 조작하는 핸들이 각각 설치되며, 상기 스프링 부재는 상기 클립장착용 로드들의 상단부와 상기 핸들에 걸쳐서 감겨 있는, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클립장착용 로드들에 일정한 간격으로 설치되어 있는 제 1 클립 및 제 2 클립은, 수회 감겨진 스프링 형태로 이루어지며, 한쪽 단부는 착탈 가능한 클립고정수단에 의해 제 1 클립의 경우에는 상기 클립장착용 로드, 제 2 클립의 경우에는 프레임 제2면에 고정되며, 다른 쪽 단부는 웨이퍼의 양면에 각각 접점을 형성하는, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 클립 및 상기 제 2 클립이 웨이퍼와 접촉점을 형성하는 부위는 “U” 자 형태의 이중절곡 가공된 것인, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 클립 및 상기 제 2 클립이 웨이퍼와 접촉점을 형성하는 위치는 웨이퍼 표면을 기준으로 동일한 법선방향에 위치하는 것인, 태양전지용 양면 전기 도금을 위한 기판 캐리어 장치.
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