KR101404133B1 - 실란 생성 장치, 실란 생성 방법 및 이를 이용한 규소 강판의 제조방법 - Google Patents

실란 생성 장치, 실란 생성 방법 및 이를 이용한 규소 강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 실란 생성 장치가 제공된다. 제 1 홀을 가지는 제1 전극, 제 2 홀을 가지며 상기 제 1 전극과 이격하여 대향하는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 적어도 하나 이상의 입상 규소(silicon granular) 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 연결된 전원부를 포함한다. 상기 제 1 홀을 통하여 수소 가스가 유입될 수 있고, 상기 제 2 홀을 통하여 상기 플라즈마가 상기 수소와 상기 입상 규소와 반응하여 형성된 실란(SiH4)이 유출될 수 있다.

Description

실란 생성 장치, 실란 생성 방법 및 이를 이용한 규소 강판의 제조방법{Apparatus of forming silane, method of forming silane and method of manufacturing silicon steel sheet using the same}
본 발명은 실란 생성 장치, 실란 생성 방법 및 이를 이용한 규소 강판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 규소를 이용한 실란 생성 장치, 실란 생성 방법 및 이를 이용한 규소 강판의 제조방법에 관한 것이다.
실란(SiH4)은 반도체 박막의 화학증착(CVD)용 가스, 액정 디스플레이(LCD) 또는 박막-트랜지스터(TFT) 제조용 가스, 태양전지용 가스 및 폴리규소 제조를 위한 주원료로 널리 사용되고 있다. 이와 같은 실란은 가스 상태로 제조되며, 일례로서 금속 수소화물로부터 실란을 생성하는 다음의 다양한 반응 메커니즘을 이용하여 제조될 수 있다.
(1) LiAlH4 + SiCl4 → SiH4 + LiCl + AlCl3
(2) NaAlH4 + SiCl4 → SiH4 + NaCl + AlCl3
(3) 4NaH + 3SiF4 → SiH4 + 2Na2SiF6
(4) 5NaAlH4 + 5SiF4 → 5SiH4 + Na5Al3H14 + 2AlF3
그러나 지금까지 알려진 실란의 생성 장치 및 생성 방법에 따르면, 실란 생성 반응의 원료물질은 순도가 상대적으로 높아야 하며, 화학반응을 수행하기 위한 장치가 비교적 복잡하고 거대하여, 실란의 생성 비용이 높은 문제점을 가진다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 실란의 생성 반응의 원료물질의 고순도를 요하지 않으면서 생성 장치가 비교적 간단하여 제조비용이 상대적으로 낮은, 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 실란 생성 장치가 제공된다. 제 1 홀을 가지는 제1 전극, 제 2 홀을 가지며 상기 제 1 전극과 이격하여 대향하는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 규소를 포함하는 구조체를 포함한다. 그리고 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 연결된 전원부를 포함한다. 상기 제 1 홀을 통하여 수소 가스가 유입될 수 있고, 상기 제 2 홀을 통하여 상기 플라즈마가 상기 규소를 포함하는 구조체 및 상기 수소 가스와 반응하여 형성된 실란(SiH4)이 유출될 수 있다.
상기 실란 생성 장치에 있어서, 상기 실란은 실란 가스 및 실란 플라즈마 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 실란 생성 장치에 있어서, 상기 규소를 포함하는 구조체는 입상 규소(silicon granular)를 포함할 수 있다.
상기 실란 생성 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 실란을 이용하여 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있도록 상기 대상물과 이격하여 대면하도록 배치될 수 있다.
상기 실란 생성 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 실란을 이용하여 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있도록, 상기 실란을 대상물로 이동시킬 수 있는 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 실란 생성 방법이 제공된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 전극, 제 2 홀을 가지며 상기 제 1 전극과 이격하여 대향하는 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 규소를 포함하는 구조체를 포함하는 실란 생성 장치를 제공하는 단계, 상기 제 1 홀을 통하여, 수소 가스가 유입되는 단계, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 단계 및 상기 제 2 홀을 통하여, 상기 플라즈마가 상기 규소를 포함하는 구조체와 상기 수소와 반응하여 형성된 실란이 유출되는 단계를 포함한다.
상기 실란 생성 방법에 있어서, 상기 실란은 실란 가스 및 실란 플라즈마 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 규소 강판의 제조방법이 제공된다. 제 1 강판을 제공하는 단계, 상기 실란 생성 방법에 따라 생성된 상기 실란을 이용한 플라즈마 화학기상증착법에 의하여, 상기 제 1 강판의 적어도 일면 상에 적어도 하나의 규소층을 형성하는 단계 및 상기 적어도 하나의 규소층 내 규소가 상기 제 1 강판 내로 확산되도록 상기 제 1 강판을 열처리하여, 규소를 함유하는 제 2 강판을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 규소 강판의 제조방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 규소층을 형성하는 단계는 상압 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 상압 플라즈마 화학기상증착법은 규소 소스의 반응 기체로 상기 실란을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법에 따르면, 상대적으로 순도가 낮은 원료물질을 사용하여 실란을 생성할 수 있으며, 비교적 간단한 장치를 사용하여 실란의 생성 비용을 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 규소 강판의 제조방법에 따르면, 압연 등을 이용하여 충분히 낮은 두께의 제 1 강판이 제조된 후 상기 실란을 이용하여 플라즈마 화학기상증착 및 열처리를 수행하여 규소 함유량이 높아진 제 2 강판이 기계적인 가공단계를 거치지 않고 제조될 수 있다. 이에 따라서, 고함량의 규소를 함유하면서도 얇은 두께를 갖는 제 2 강판을 경제적으로 제조할 수 있게 된다. 이러한 효과는 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 도해하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 도해하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 규소 강판의 제조방법을 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 강판의 제조방법에서, 플라즈마 화학기상증착장치의 일례를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 부분을 확대하여 도해한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 강판의 제조방법에서, 플라즈마 화학기상증착장치의 다른 예를 보여주는 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치(111) 및 실란 생성 방법을 도해하는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실란 생성 장치(111)의 일부를 구성하는 전극 구조체(113)는 제 1 홀(t1)을 가지는 제1 전극(113a)과 제 2 홀(t2)을 가지며 제1 전극(113a)과 이격하여 대향하는 제 2 전극(113b)을 포함한다. 예를 들어, 제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b)은 서로 나란하게 마주보며 배치되는 판상형 전극일 수 있다. 제 1 홀(t1)과 제 2 홀(t2)의 개수, 형상, 배치 등은, 도면의 구성에 한정되지 않고, 본 발명의 용도에 따라서 적절하게 변경될 수 있다. 선택적으로, 전극 구조체(113)는 제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b) 사이에 배치되는 스페이스(113c)를 더 포함할 수 있다. 스페이스(113c)는 전기적으로 절연성의 물질로 구성될 수 있으며, 제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b)을 일정한 거리로 이격시킨다.
제1 전극(113a), 제 2 전극(113b) 및 스페이스(113c)에 의해 정의되는 공간 내에 규소를 포함하는 구조체(117)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 규소를 포함하는 구조체는 규소의 순도가 약 97% 내지 99% 인 입상 규소(silicon granular), 순도 99.9999%(6N)의 태양 전지급 규소, 순도 99.999999999%(11N)의 반도체급 규소 등으로 분류될 수 있다. 규소의 순도가 높아질수록(즉, 고품위일수록) 규소를 포함하는 구조체의 제조비용은 급격하게 증가한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 규소를 포함하는 구조체(117)는 제조비용이 상대적으로 낮은 저품위의 입상 규소를 포함할 수 있다. 상기 입상 규소는 석영(SiO2)을 원료물질로 하고 코크스 등을 이용한 탄소환원반응을 통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치(111)는 제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b)에 연결된 전원부(116)를 더 포함할 수 있다. 제1 전극(113a) 및/또는 제 2 전극(113b)은 전원부(116)에 의하여 전원이 공급될 수 있으며, 적절하게 접지된 구성을 더 가질 수도 있다. 전원부(116)에 의하여 공급된 전원의 양태에 따라서 제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b) 사이에 플라즈마가 발생될 수 있다. 상기 플라즈마가 발생하기 이전에 또는 이후에 제 1 홀(t1)을 통하여 수소 가스가 제1 전극(113a), 제 2 전극(113b) 및 스페이스(113c)에 의해 정의되는 공간 내에 유입될 수 있다. 또는 상기 플라즈마가 발생하는 단계와 제 1 홀(t1)을 통하여 수소 가스가 유입되는 단계가 동시에 수행될 수도 있다.
제1 전극(113a)과 제 2 전극(113b) 사이에 발생한 플라즈마는 규소를 포함하는 구조체(117)와 제 1 홀(t1)을 통하여 유입된 수소 가스와 반응하여 실란(SiH4)을 형성할 수 있으며, 상기 실란은 제 2 전극(113b) 내에 형성된 제 2 홀(t2)을 통하여 전극 구조체(113)의 외부로 유출될 수 있다. 상기 실란은 실란 가스 및/또는 실란 플라즈마를 포함할 수 있다. 여기에서 실란 가스는 기체 상태의 실란 물질을 의미하며, 실란 플라즈마는 플라즈마 상태의 실란 물질을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치(111)는 제 2 홀(t2)의 직접 바로 아래에 소정의 이격 거리를 두고 대상물(예를 들어, 도 5의 50)과 대면하도록 배치될 수 있다. 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 상기 실란을 이용하여 상기 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 대상물 상의 규소층은 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 상기 실란을 규소 소스의 반응 기체로 하는 상압 플라즈마 화학기상증착법에 의하여 형성될 수 있다.
제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 상기 실란이 실란 가스인 경우에는 실란 생성 장치(111)와 상기 대상물 사이에 별도의 플라즈마 발생 장치가 더 구비될 수 있다. 한편, 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 상기 실란이 실란 플라즈마인 경우에는 실란 생성 장치(111)와 상기 대상물 사이에 별도의 플라즈마 발생 장치를 더 구비하지 않아도 된다. 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 상기 실란이 가스 상태인지 혹은 플라즈마 상태인지 여부는 전극 구조체(113)의 형상; 전원부(116)에서 공급되는 전원의 양태; 규소를 포함하는 구조체(117)의 순도 및 형태; 전극 구조체(113)와 상기 대상물 사이의 이격거리 등을 제어함으로써 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실란 생성 장치(112) 및 실란 생성 방법을 도해하는 개략적인 단면도이다. 도 2에서 도해된 구성요소가 도 1에서 도해된 구성요소와 동일한 참조부호를 가지는 경우, 이에 대한 설명은 도 1에서 상술한 내용과 동일하므로 편의상 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실란 생성 장치(112)는 제 2 전극(113b)의 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란(SiH4)이 대상물 상으로 이동될 수 있도록 배치된 유로(流路, 119)를 더 포함할 수 있다. 즉, 도 1에 개시된 실란 생성 장치(111)는 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 대상물 상에 바로 위에 확산될 수 있도록 비교적 가까운 이격 거리를 두고 배치된 직접형(direct type)인데 반하여, 도 2에 개시된 실란 생성 장치(112)는 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 대상물의 바로 위에 확산될 수 없을 정도로 상기 대상물과 상대적으로 멀리 이격되어 있어 실란이 상기 대상물 상으로 이동될 수 있도록 유로(119)가 추가적으로 배치된 원격형(remote type)일 수 있다.
실란 생성 장치(112)는 유로(119)의 일단부와 제 2 전극(113b) 사이에서 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란(SiH4)을 수집하는 임시저장부(118)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 실란 생성 장치(112)와 반대 방향인 유로(119)의 타단부는 유로(119)를 통하여 이동한 실란(SiH4)을 수용하고 공급하는 장치(예를 들어, 유량조절부, 샤워헤드부)등에 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2에 개시된 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법에 의하면, 두 전극 사이에 규소의 순도가 상대적으로 낮은 원료물질을 사용하여 실란을 생성할 수 있으며, 복잡한 화학반응을 거치지 않고 비교적 간단한 구성의 장치를 사용할 수 있으므로, 실란의 생성 비용을 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 이러한 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 이용하여 생생된 실란은 반도체 제조공정, 디스플레이 제조공정 등에 규소(Silicon)의 공급원으로서 이용될 수 있다.
다른 예로서 금속기판과 같은 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있는데, 예를 들어 규소 강판의 제조방법에 적용할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일실시예를 따르는 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 이용하는 예로서, 규소 강판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
철강재료 중 규소를 함유하는 규소 강판은 그 우수한 전자기적 특성으로 인해서 전기 장치에 널리 이용되고 있다. 통상적으로, 규소 강판은 강재에 규소를 첨가하여 형성되며, 규소 함량을 약 7%까지 증가시킬수록 그 전자기적 특성이 향상된다고 보고되고 있다. 하지만, 강재에 규소 함량을 높일수록 강재의 취성(brittleness)이 나빠져 가공성이 나빠진다. 이에 따라, 냉간 압연을 이용하여 규소 강판을 압연하기 어려워져 얇은 두께의 규소 강판을 만들기 어려워진다. 이에 따라 규소 강판의 규소 함량을 높이기 위한 다양한 시도가 행해지고 있지만, 고함량의 규소를 함유하는 규소 강판이 상업적으로 제조되고 있지 못하여 저함량의 규소를 함유하는 규소 강판이 사용되고 있는 실정이다.
그러난 본 발명을 따르는 실란 생성 장치 및 실란 생성 방법을 이용하여, 고함량의 규소를 함유하여 전자기적 특성이 우수한 규소 강판을 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고규소 규소 강판의 제조방법을 보여주는 개략도이며, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 고규소 강판의 제조방법에서 플라즈마 화학기상증착장치의 일례를 보여주는 개략적인 단면도이며, 도 5는 도 4의 부분을 확대하여 도해한 단면도이다.
본 발명의 실시예들에서, 강판은 규소를 함유하지 않거나 또는 소량 함유하고 있는 철강 판재를 지칭할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 규소 강판(silicon steel sheet)은 규소를 함유하는 강판(steel sheet)으로, 단순하게 강판으로 지칭될 수도 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제 1 강판(50)에 규소를 함유시키기 위한, 적어도 하나의 플라즈마(plasma) 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD)장치(110) 및 열처리장치(130)가 제공된다. 예를 들어, 플라즈마 화학기상증착장치(110) 및 열처리장치(130)는 연속적인 처리를 위하여 제 1 강판(50)을 따라서 일렬로 이격 배치될 수 있다. 제 1 강판(50)이 연속적으로 처리되는 경우 제 1 강판(50)이 연속적으로 이동될 수 있고, 이에 따라 그 이동 방향에 따라서 플라즈마 화학기상증착장치(110)가 먼저 배치되고, 그 뒤에 열처리장치(130)가 배치될 수 있다.
플라즈마 화학기상증착장치(110)는 제 1 강판(50)을 내부로 장입하여, 제 1 강판(50)의 적어도 일면 상에 적어도 하나의 규소층(예컨대, 도 4 내지 도 5의 55 참조)을 형성하도록 구성될 수 있다. 플라즈마 화학기상증착장치(110)는 하나 또는 복수의 챔버들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 챔버 내에는 도 1에서 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치(111)가 배치될 수 있다. 또는, 실란 생성 장치(111)들이 제 1 강판(50)의 적어도 일면 상에 연접하여 배치되거나 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또는, 실란 생성 장치(111)들이 하나의 챔버의 양측에 한 쌍으로 배치되거나, 복수의 쌍들의 실란 생성 장치(111)들이 연접하여 또는 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 다른 예로, 실란 생성 장치(111)들은 연접한 복수의 챔버들 내에 하나 또는 쌍을 이루어 배치될 수도 있다. 이러한 플라즈마 화학기상증착장치(110)를 이용하여, 규소층(55)은 제 1 강판(50)의 일면 또는 양면 상에 단층 구조 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 1에서 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 실란 생성 장치(111)가 플라즈마 화학기상증착장치(110)의 일부를 구성하는 경우에, 실란 생성 장치(111)는 실란 생성 장치(111)의 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 대상물인 제 1 강판(50) 바로 위에 확산될 수 있도록 비교적 가까운 이격 거리를 두고 배치된 직접형(direct type)에 해당할 수 있다.
만약, 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 실란 가스인 경우에는 실란 생성 장치(111)와 제 1 강판(50) 사이에 별도의 플라즈마 발생 장치가 더 구비될 수 있다. 한편, 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 실란 플라즈마인 경우에는 실란 생성 장치(111)와 제 1 강판(50) 사이에 별도의 플라즈마 발생 장치를 더 구비하지 않아도 될 것이다. 제 2 홀(t2)을 통하여 유출된 실란이 가스 상태인지 혹은 플라즈마 상태인지 여부는 전극 구조체(113)의 형상; 전원부(116)에서 공급되는 전원의 양태; 규소를 포함하는 구조체(117)의 순도 및 형태; 전극 구조체(113)와 제 1 강판(50) 사이의 이격거리 등을 조절함으로써 결정될 수 있다.
열처리장치(130)는 규소층(55)이 형성된 제 1 강판(50)을 열처리하여, 제 2 강판(60)을 제조하기 위해서 제공될 수 있다. 열처리장치(130)는 다양한 방식의 가열수단을 구비할 수 있고, 예컨대 저항가열기, 유도가열기 열풍기, 적외선램프 등의 하나 또는 그 결합체를 포함할 수 있다. 이러한 열처리장치(130)는 규소층(55) 내 규소(Si)가 제 1 강판(50) 내 로 확산될 수 있도록 열처리 분위기를 제공할 수 있다. 예를 들어, 열처리가 진행됨에 따라서 규소가 제 1 강판(50) 내부로 확산되어 내부까지 규소 농도가 비교적 균일해질 수 있다. 열처리 조건, 예컨대 열처리 온도 및 분위기는 반응 정도를 고려하여, 적절하게 선택될 수 있다.
이러한 제조시스템에 의하면, 플라즈마 화학기상증착장치(110)를 이용하여 제 1 강판(50)의 적어도 일면 상에 적어도 하나의 규소층(55)을 형성하고, 이어서 열처리장치(130)를 이용하여 제 1 강판(50) 내로 규소가 확산되어 고함량의 규소를 갖는 제 2 강판(60)을 제조할 수 있다. 예를 들어, 제 1 강판(50)은 규소를 함유하지 않을 수 있다. 다른 예로, 제 1 강판(50)은 비교적 낮은 제 1 규소 함유량을 갖고, 본 제조시스템에 의하여 처리된 제 2 강판(60)은 제 1 규소 함유량보다 높은 제 2 규소 함유량을 가질 수 있다.
이러한 제조시스템을 이용하면, 압연 등을 이용하여 충분히 낮은 두께의 제 1 강판(50)이 제조된 후 규소 함유량이 높아진 제 2 강판(60)이 기계적인 가공단계를 거치지 않고 제조될 수 있다. 이에 따라서, 고함량의 규소를 함유하면서도 얇은 두께를 갖는 제 2 강판(60)을 경제적으로 제조할 수 있게 된다.
이러한 제조시스템에 있어서, 플라즈마 화학기상증착장치(110)는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 화학기상증착장치(110)는 제 1 강판(60)의 연속적인 이동이 가능하도록 상압(atmospheric pressure)에서 증착이 수행되는 상압 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 수행할 수 있다. 다만, 이러한 화학기상증착장치에서 상압이라 함은, 엄격한 의미의 대기압을 의미하기 보다는 저진공 상태보다 압력이 상대적으로 높은 압력을 지칭할 수 있고, 예컨대 30 ~ 760 Torr 범위, 엄격하게는 300 ~ 760 Torr 범위의 압력을 지칭할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 규소 강판의 제조시스템 및 제조방법을 보여주는 개략도이다. 이 실시예에 따른 제조시스템 및 제조방법은 전술한 도 3 내지 도 5의 설명을 참조할 수 있고, 따라서 중복된 설명은 생략된다.
도 6을 참조하면, 하나의 플라즈마 화학기상증착장치(110) 내에 도 1에서 상술한 실란 생성 장치(111a, 111b)가 복수개로 배치될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 화학기상증착장치(110)는 제 1 강판(50)의 양면 상에 규소층들(55a, 55b)을 형성하도록 제 1 강판(50)의 양면 상에 배치된 한 쌍의 실란 생성 장치들(111a, 111b)을 포함할 수 있다. 다른 예로, 복수의 플라즈마 화학기상증착장치(110), 예컨대 2개의 플라즈마 화학기상증착장치(110)들이 열처리장치(130) 앞에 일렬로 배치될 수 있다.
일례에 따르면, 플라즈마 화학기상증착장치(110) 내에서 실란 생성 장치(111a)를 거치면서 제 1 강판(50)의 양면 상에 규소층들(55a)이 형성되고, 이어서 실란 생성 장치(111b)를 거치면서 다층 구조의 규소층들(55b)이 형성될 수 있다. 이어서, 제 1 강판(50)을 열처리장치(130)를 통해서 열처리하여 제 2 강판(60)을 얻을 수 있다.
이 실시예에 따른 제조시스템 및 제조방법에 따르면, 제 1 강판(50)의 양면 상에 다층 구조의 규소층들(55b)을 형성할 수 있어서, 제 1 강판(50)의 양면으로부터 내부로 규소를 확산시킬 수 있어서 제 2 강판(60) 내 규소 함량을 높이면서 균일하게 할 수 있고, 나아가 제조시간을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
113 : 전극 구조체 113a : 제1 전극
113b : 제 2 전극 116 : 전원부
t1 : 제 1 홀 t2 : 제 2 홀
119 : 유로 50, 60 : 강판

Claims (10)

  1. 제 1 홀을 가지는 제1 전극;
    제 2 홀을 가지며 상기 제 1 전극과 이격하여 대향하는 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 규소를 포함하는 구조체; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 연결된 전원부;를 포함하고,
    상기 제 1 홀을 통하여 수소 가스가 유입될 수 있고, 상기 제 2 홀을 통하여 상기 플라즈마가 상기 규소를 포함하는 구조체 및 상기 수소 가스와 반응하여 형성된 실란(SiH4)이 유출될 수 있는, 실란 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란은 실란 가스 및 실란 플라즈마 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 실란 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소를 포함하는 구조체는 입상 규소(silicon granular)를 포함하는, 실란 생성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 생성 장치는, 상기 실란을 이용하여 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있도록, 상기 대상물과 이격하여 대면하도록 배치된, 실란 생성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란 생성 장치는, 상기 실란을 이용하여 대상물 상에 규소층을 형성할 수 있도록, 상기 실란을 대상물로 이동시킬 수 있는 유로(流路)를 더 포함하는, 실란 생성 장치.
  6. 제 1 홀을 가지는 제 1 전극, 제 2 홀을 가지며 상기 제 1 전극과 이격하여 대향하는 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 규소를 포함하는 구조체를 포함하는 실란 생성 장치를 제공하는 단계;
    상기 제 1 홀을 통하여, 수소 가스가 유입되는 단계;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 제 2 홀을 통하여, 상기 플라즈마가 상기 규소를 포함하는 구조체와 상기 수소와 반응하여 형성된 실란이 유출되는 단계;
    를 포함하는, 실란 생성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실란은 실란 가스 및 실란 플라즈마 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 실란 생성 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 실란 생성 장치가 배치되고, 상기 실란 생성 장치를 이용하여 생성된 실란을 이용한 플라즈마 화학기상증착법에 의하여 제1 강판의 적어도 일면 상에 적어도 하나의 규소층을 형성하는 플라즈마 화학기상증착장치; 및
    상기 적어도 하나의 규소층 내 규소가 상기 제 1 강판 내로 확산되도록 상기 제 1 강판을 열처리하여, 규소를 함유하는 제 2 강판을 형성하는 열처리 장치;
    를 포함하는 규소 강판 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플라즈마 화학기상증착 장치는 상압 플라즈마 화학기상증착법을 수행하여 상기 적어도 하나의 규소층을 형성하는, 규소 강판 제조 장치.
  10. 삭제
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