KR101434654B1 - 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐 - Google Patents

태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 관한 것으로, 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐과 상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부을 포함하고, 상기 배기노즐과 상기 노즐 체결부 사이에 게재되어 상기 배기노즐과 상기 노즐체결부를 분리하는 세라믹 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐{Exhaust nozzle of doping process tube for solar cell wafer}
본 발명은 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 광전 반도체 공정단계 중 열확산 방식에 의한 도펀트를 확산하여 PN 접합을 만들기 위한 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 공정에서 프로세스 튜브와 배기노즐 공정 진행 후 정비할 때에 프로세스 튜브 본체와 배기노즐이 융착되어 배기노즐을 해체할 수 없는 것을 방지하도록 한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스 튜브의 배기노즐에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 웨이퍼는 산화가스(Pocl3)를 웨이퍼에 도핑하여 PN 접합을 만드는 공정을 거치게 되는데, 이때 도핑 공정에 따른 프로세스 장치로서 예를 들면 확산장치를 들 수 있다.
상기 확산장치는 태양전지웨이퍼 도핑열처리공정에 사용하는 산화가스(N2, O2, Pocl3)를 이용한 확산장치로서 프로세스튜브의 개구부는 별도의 밀폐장치로 시일하지 않지만 산화가스를 이용한 열처리에만 한정하지 않고 몇 개의 장치를 추가하여 산화가스를 이용한 진공열처리장치로도 사용가능하고, 실리콘 광전반도체 공정단계 중 열확산 방식에 의한 PN 접합장비는 p-Si 기판에 n형 도펀트인 Pocl3을 확산하여 PN접합을 만드는 도핑열처리 장비이다.
이와 같은 열처리 장비는, 석영 등의 내열성 재료로서 만들어진 프로세스튜브와 그의 바깥쪽에 형성된 히터를 구비하고 있다.
도1은 일반적인 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 장치의 퍼네스 프레임의 상세도이다.
도1을 참조하면, 퍼네스 프레임(2)은 내부에 진입되는 태양전지 웨이퍼에 도핑 열처리를 위한 프로세스튜브(9)와 상기 프로세스튜브(9)를 에워싸는 히터(8)를 구비한다.
프로세스튜브(9)는 석영으로 구성되어 있고, 도1의 좌측에는 열처리가스 공급용의 소스캐비넷 프레임이 연결되어 있고, 기체공급구는 시일을 확실하게 하기위하여 보올죠인트 구조로 되어 있다.
또한, 프로세스튜브(9)의 개구부쪽, 퍼네스 프레임(2)의 앞쪽에는 가스 및 열의 배출을 위한 스캐빈져 배출구가 형성되어 있어 배관을 통하여 방출된다
히터(8)는 프로세스튜브(9)를 감싸고 있으며, 히터(8)의 양끝단에는 프로세스튜브(9)를 고정시켜 주기위해 고온에서도 견딜 수 있는 석고블럭(10)을 장착한다.
퍼네스프레임(2) 외부는 여닫이가 가능한 도어(12)가 조립되며, 프로세스튜브(9)와 히터(8)를 보호하는 역할을 하며 외부로터 먼지의 내부유입을 방지한다. 퍼네스프레임(2) 상부에는 라디에이터(13)가 설치되어 히터(8)로 인해 발생된 뜨거운 공기를 냉각하여 찬공기로 배기할 수 있다.
그리고, 스캐빈져(7) 커버는 공정 진행중 밀폐된 프로세스튜브(9)의 개구부쪽을 통해서 유출될 수 있는 소량의 가스와 열을 배기구를 통하여 외부로 연결된 덕트(duct)로 배출 시키는 역할을 수행한다.
프로세스튜브에는 한쪽 끝단부에 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부에서 프로세스튜브내에 웨이퍼를 얹어실은 보트를 장착하여 프로세스튜브내에 필요한 가스를 도입하면서 히터에 전력을 공급하여 웨이퍼를 열처리 하고 있다.
그리고, 상기 열처리를 할 때에 프로세스튜브가 가열될 때 고온에서도 견딜 수 있는 석영과 석고블록 등의 부재로 튜브를 지지한다.
도2는 도1에 도시된 프로세스 튜브의 횡단면 구조도로서 프로세스튜브의 배기노즐을 도시한다.
도3은 도1에 도시된 프로세스 튜브의 종단면 구조도로서 프로세스튜브의 배기노즐을 도시한다.
도2, 도3의 프로세스튜브(9)의 배기노즐(60)은 볼조인트 타입(ball joint type)으로 노즐체결부(62)에 의해서 석영 재질의 배기관(64)에 연결되도록 한다.
그런데, 상기 도2, 도3의 프로세스튜브의 배기노즐은 태양전지용 셀을 만들기 위한 공정중 하나인 보론(BORON, BBR3) 공정을 진행하게 되는데, 상기 보론공정의 BBR3의 특성은 공정 중에 BBR3용액이 석영재질로 된 프로세스 튜브(9)의 배기노즐(60)과 노즐체결부(62)에 BBR3용액에 의하여 발생된 흄(fume)이 달라붙게 되거나 PoCl3 공정에 따른 잔류가스 흄이 배기노즐체결부(62)로부터 프로세스 튜브(9) 쪽으로 역류하여 융착되는 현상이 발생된다.
공정 진행후 상기 프로세스튜브(9)의 배기노즐(60)에서 배기노즐체결부(62)를 분리하여야 하는데 융착에 의하여 분리가 불가능하거나, 융착된 상태에서 상기 프로세스 튜브(9)에 달라붙어 있는 배기노즐(60)을 분리하게 되면 상기 프로세스 튜브(9)나 배기노즐(60)이 깨지거나 파손되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 그의 목적은 태양전지 웨이퍼를 프로세스 튜브 내부로 이송하여 진공열처리장치나 실리콘 광전반도체 공정단계 중 열확산방식에 의한 PN 접합을 만드는 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 공정에서 프로세스 튜브와 도어가 보론공정 중에 발생되는 흄에 의하여 달라붙지 않도록 하여 프로세스 튜브나 배기노즐이 파손되는 것을 방지하도록 한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐은, 내부에 진입되는 태양전지 웨이퍼에 도핑 열처리를 위한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐; 상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부; 및 상기 배기노즐과 상기 노즐 체결부 사이에 게재되어 상기 배기노즐과 상기 노즐체결부를 분리하는 세라믹 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 세라믹 가스켓은 고리형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 세라믹 가스켓은 Al2O3 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐은, 내부에 진입되는 태양전지 웨이퍼에 도핑 열처리를 위한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐; 및 상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부를 포함하고, 상기 배기노즐의 아래쪽 측면 외주면을 따라서 형성된 배기노즐측 플랜지부와, 상기 노즐체결부의 상단면 주위에 형성된 측면에 노즐체결부측 플랜지부를 더 포함하고, 상기 배기노즐과 상기 노즐체결부와 결합되면 상기 배기노즐측 플랜지부와 상기 노즐체결부측 플랜지부가 서로 맞닿아 결합하되, 상기 배기노즐의 플랜지부 아래에 돌출된 배기노즐 하부가 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 삽입되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 삽입된 배기노즐 하부와 상기 배기노즐 하부를 둘러쌓는 노즐 체결부 사이의 간격은 2mm 내지 4mm로 유지되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 공정에서 프로세스 튜브와 배기노즐이 보론공정이나 Pocl3 공정 중에 발생되는 흄에 의하여 달라붙거나 융착되지 않도록 하여 공정진행후 정비시에 프로세스 튜브로부터 배기노즐 체결부가 분리되지 않는 현상을 방지하여 프로세스 튜브나 배기노즐 또는 노즐체결부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도1은 일반적인 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 장치의 퍼네스 프레임의 상세도이다.
도2는 도1에 도시된 프로세스 튜브의 횡단면 구조도로서 프로세스 튜브의 배기노즐을 도시한다.
도3은 도1에 도시된 프로세스 튜브의 종단면 구조도로서 프로세스 튜브의 배기노즐을 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 분해도이다
도5는 도4에 도시된 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 결합 단면도이다.
도6은 본 발명에 또 따른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 분해도이다
도7은 도6에 도시된 또 다른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 결합 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 프로세스 튜브의 배기노즐에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도4는 본 발명에 따른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 분해도이다
도5는 도4에 도시된 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 결합 단면도이다.
도4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 공정을 위하여 도면에 도시된 프로세스 튜브(9)와 상기 프로세스 튜브(9)에서 공정 진행후 사용된 가스를 배출하기 위한 배기노즐(60)이 도시되어 있다.
상기 프로세스 튜브(9)의 개구부에서 프로세스튜브 내에 웨이퍼를 얹어싣은 보트를 장착한 후 상기 개구부의 입구에 도어가 결합되어 밀봉된 후 프로세스튜브(9) 내에 필요한 가스를 도입하면서 히터에 전력을 공급하여 태양전지용 웨이퍼를 열처리 하게 된다.
열처리 공정이 완료되면, 상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐(60)에 노즐 체결부(62)가 결합되어 있고, 상기 노즐체결부(62)는 배기관과 연결되어 배출된 배기가스를 처리하도록 한다.
이때, 상기 배기노즐(60)과 상기 노즐 체결부(62) 사이에는 세라믹 가스켓(64)이 게재되어 상기 배기노즐(60)과 상기 노즐 체결부(62)를 프로세스 튜브(9)에 연결시키도록 한다.
상기 세라믹 가스켓(61)은 99.8% 의 Al2O3를 함유한 세라믹 재질로서 상기 배기노즐(60)과 상기 노즐체결부(62)를 직접 닿지 않도록 하여 분리함으로써, 프로세스 튜브의 공정 진행후 정비시에 배기노즐(60)과 노즐체결부(62)가 서로 융착하지 않도록 하게 한다.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 세라믹 가스켓(61)은 고리형상으로 형성되어 있어 배기관의 중심에는 개구가 형성되어 있고, 주변 테두리는 상기 배기노즐(60)의 외주면과 상기 노즐체결부(62)의 내주면에 동시에 접촉함으로써 상기 배기노즐(60)과 상기 노즐체결부(62)를 직접 닿지 않도록 하여 분리하는 것이다.
도6은 본 발명에 또 따른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 분해도이다
도7은 도6에 도시된 또 다른 프로세스 튜브의 배기노즐과 프로세스 튜브의 결합 단면도이다.
도6을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 열처리 공정을 위하여 도면에 도시된 프로세스 튜브(9)와 상기 프로세스 튜브(9)에서 공정 진행후 사용된 가스를 배출하기 위한 배기노즐(60)이 도시되어 있다.
도6에서, 상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐에는 상기 배기노즐(60)의 하단부에서 위쪽 방향으로 일정거리 이격된 높이에서 측면 외주면을 따라서 형성된 배기노즐측 플랜지부(60a)가 도시되어 있다.
또한, 상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부(62)에는, 상기 노즐체결부(62)의 상단면 주위 측면에서 노즐체결부측 플랜지부(62a)가 형성되어 있다.
도7을 참조하면, 상기 배기노즐(60)과 상기 노즐체결부(62)가 결합되면 상기 배기노즐측 플랜지부(60a)와 상기 노즐체결부측 플랜지부(62a)가 서로 맞닿아 결합하게 된다.
또한, 상기 배기노즐(60)의 플랜지부(60a) 아래에 돌출된 배기노즐 하부가 상기 노즐 체결부(62) 쪽으로 돌출되어 결합되는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, Pocl3 공정에 의한 배출가스나 흄이 프로세스튜브의 배기노즐과 노즐결합부의 계면(A) 아래쪽으로 배출되도록 배출통로가 연결되므로, 도2, 도3에 도시된 종래의 배기노즐과 노즐결합부의 결합 계면에서 배출가스에 의한 흄이 융착되는 현상이 방지된다.
그리고, 본 발명에 따른 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서, 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 결합된 배기노즐 하부와 상기 배기노즐 하부를 둘러쌓는 노즐 체결부 사이의 간격(B)은 2mm 내지 4mm로 유지되는 것이 바람직하다.
이것은 Pocl3 공정에 의한 배출가스나 흄이 프로세스튜브의 배기노즐과 노즐결합부의 계면 아래쪽으로 배출되도록 배출통로가 연결되는 경우에도 기체 또는 액체 성분의 흄이 모세관 현상에 의하여 다시 계면 쪽으로 올라가지 못하도록 하기 위함이다.
즉, 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 결합된 배기노즐 하부와 상기 배기노즐 하부를 둘러쌓는 노즐 체결부 사이의 간격은 비교적 넓게 유지하여 모세관 현상이 일어나지 않도록 하여 배출가스에 의한 흄이 미세한 틈을 타고 올라가 배기노즐과 노즐결합부의 결합 계면에서 배출가스에 의한 흄이 융착되는 현상이 방지되도록 하는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
2 : 퍼네스 프레임 7 : 스캐빈져
8 : 히터 9 : 프로세스 튜브
60 : 배기노즐 61 : 가스켓
60a : 배기노츨측 플랜지부 62 : 노즐체결부
62a : 노즐체결부측 플랜지부 64 : 배기관

Claims (5)

  1. 내부에 진입되는 태양전지 웨이퍼에 도핑 열처리를 위한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서,
    상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐;
    상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부; 및
    상기 배기노즐과 상기 노즐 체결부 사이에 게재되어 상기 배기노즐과 상기 노즐체결부를 분리하는 세라믹 가스켓을 포함하며, 상기 세라믹 가스켓은 고리형상으로 그 중심에는 개구가 형성되고 주변테두리는 상기 배기노즐의 외주면과 상기 노즐체결부의 내주면에 동시에 접촉함으로써 상기 배기노즐과 상기 노즐체결부를 직접 닿지 않도록 하여 분리되는 것을 특징으로 하는 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 가스켓은 Al2O3 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐.
  4. 내부에 진입되는 태양전지 웨이퍼에 도핑 열처리를 위한 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐에 있어서,
    상기 프로세스튜브에서 공정 진행후의 배기가스를 배출하는 배기노즐; 및
    상기 배기노즐에 결합되어 배기관과 연결되는 노즐 체결부를 포함하고,
    상기 배기노즐의 하단부에서 위쪽 방향으로 일정거리 이격된 높이에서 측면 외주면을 따라서 형성된 배기노즐측 플랜지부와, 상기 노즐체결부의 상단면 주위에 형성된 측면에 노즐체결부측 플랜지부를 더 포함하고,
    상기 배기노즐과 상기 노즐체결부가 결합되면 상기 배기노즐측 플랜지부와 상기 노즐체결부측 플랜지부가 서로 맞닿아 결합하되, POCl3 공정에 의한 배출가스나 흄이 프로세스 튜브의 배기노즐과 노즐결합부의 계면 아래쪽으로 배출되게 배출통로를 연결시키도록 상기 배기노즐의 플랜지부 아래에 돌출된 배기노즐 하부가 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 결합되는 것을 특징으로 하는 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐.
  5. 제 4 항에 있어서,
    POCl3 공정에 따른 배출가스에 의한 흄이 미세한 틈을 따라 올라가 배기노즐과 노즐결합부의 결합계면에서 배출가스에 의한 흄이 융착되는 것을 방지하기 위해서 상기 노즐 체결부쪽으로 돌출되어 결합된 배기노즐 하부와 상기 배기노즐 하부를 둘러쌓는 노즐 체결부 사이의 간격은 2mm 내지 4mm로 유지되는 것을 특징으로 하는 태양전지 웨이퍼용 도핑 프로세스튜브의 배기노즐.
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