KR101452341B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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임현옥
허관선
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주식회사 테라세미콘
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Abstract

기판처리장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판처리장치, 도어가 본체의 전면 외측에 설치되어, 본체의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩되면서 기판이 출입하는 출입구를 개폐한다. 그러므로, 대면적의 기판을 처리하기 위한 경우에도, 도어가 승강하는 종래의 기판처리장치에 비하여 높이가 낮으므로, 상대적으로 큰 크기의 기판을 처리할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 챔버를 형성하는 본체와 도어 사이로 누설되는 가스를 감지하는 감지수단이 마련되므로, 가스 누설이 감지되면, 기판처리장치를 정지시킨 다음 수리한다. 따라서, 가스 누설로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판처리장치 {APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 셀렌화 공정으로 CIGS층을 형성하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.
오늘날, 고갈되어 가는 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해, 고갈될 염려가 없을 뿐만 아니라 친환경적인 태양에너지를 활용하는 태양전지(Solar Cell)에 관한 연구 개발이 활발히 진행 중이다.
이러한 연구 개발의 일환으로, 태양광의 흡수율이 높고, 태양광 또는 방사선에 대한 열화 현상이 적으며, 박막화가 가능하고, 제작상 재료비를 절감할 수 있는 CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}층이 형성된 박막형 태양전지가 개발되었다.
박막형 태양전지는 유리 등의 기판, 기판 상에 형성된 금속층으로 이루어진 (+)극인 전극층, 전극층 상에 형성되며 광을 흡수하는 p형의 CIGS층, CIGS층 상에 형성된 n형의 버퍼층 및 버퍼층 상에 형성된 (-)극인 투명 전극층을 포함하는 다층 적층 구조이다.
그리하여, 수광부인 투명 전극층을 통하여 태양광이 입사되면, p-n 접합 부근에서는 대략 1.04 eV 의 밴드갭 에너지를 갖는 여기된 한 쌍의 전자 및 정공이 생성된다. 그리고, 여기된 전자와 정공은 확산에 의해 p-n 접합부에 도달하고, 접합부의 내부 전계에 의해 전자가 n 영역에, 정공이 p 영역에 집합하여 분리된다.
그러면, n 영역은 마이너스로 대전되고, p 영역은 플러스로 대전되며, 각 영역에 형성된 전극 간에는 전위차가 생긴다. 그리고, 전위차를 기전력으로 하여 각 전극 사이를 도선으로 연결하면 광전류가 얻어진다.
박막형 태양전지의 CIGS층을 형성하는 방법은, 기판에 형성된 전극층 상에 구리, 인듐, 갈륨의 원소를 적정 비율로 진공 스퍼터링하여 전구체막을 형성하는 전구체막 형성 공정과, 이와 같이 증착된 전구체막에 셀렌화 수소(H2Se) 기체를 흘려주면서 기판에 온도를 가하게 되는 셀렌화(selenization) 공정을 거친다. 이러한 일련의 공정에 따라, 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 셀레늄(Se) 원소가 적정 조성 비율을 갖는 CIGS{Cu(In1 - xGax)Se2}층을 형성할 수 있게 된다.
이러한 셀렌화 공정은 전구체막이 형성된 기판을 밀폐된 챔버에 로딩시키고, 챔버를 불활성가스로 치환한 다음, 챔버에 처리가스인 셀렌화 수소(H2Se)을 도입한 후, 챔버를 일정 온도로 승온시켜 일정 시간 유지함으로써 셀렌화된 CIGS층을 형성하는 공정이다.
CIGS층을 형성하기 위한 종래의 기판처리장치는 하면이 개방되어 기판이 출입하며 내부에 기판이 처리되는 공간인 챔버가 형성된 본체와 승강가능하게 설치되어 상기 본체의 개방된 하면을 개폐하는 도어를 포함한다.
상기 도어에는 복수의 기판이 적재 보관된 보트가 탑재 지지되며, 기판은 상기 보트에 적재된 상태로 처리된다.
상기와 같은 종래의 기판처리장치는 복수의 기판이 적재 보관된 상기 보트가 상기 도어에 탑재되어 상기 챔버에 로딩되거나 상기 챔버로부터 언로딩된다. 그러므로, 상기 본체의 하측에는 상기 도어가 승강할 수 있는 공간이 확보되어야 하며, 상기 도어가 승강하는 공간의 높이는 상기 보트의 높이 보다 높아야 한다. 이로 인해, 대면적의 기판을 처리할 경우에는 기판처리장치의 높이가 대단히 높아져야 하므로, 설치 공간 등의 제약으로 인하여 처리할 수 있는 기판의 크기에 제한이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 처리하고자 하는 기판의 크기에 제한을 받지 않은 기판처리장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 기판처리장치는, 복수의 기판이 적재 보관된 보트가 로딩되는 공간인 챔버가 형성되고 전면에는 출입구가 형성된 본체; 상기 본체의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어; 및 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터를 포함한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도어가 본체의 전면 외측에 설치되어, 본체의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩되면서 기판이 출입하는 출입구를 개폐한다. 그러므로, 대면적의 기판을 처리하기 위한 경우에도, 도어가 승강하는 종래의 기판처리장치에 비하여 높이가 낮으므로, 상대적으로 큰 크기의 기판을 처리할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 챔버를 형성하는 본체와 도어 사이로 누설되는 가스를 감지하는 감지수단이 마련되므로, 가스 누설이 감지되면, 기판처리장치를 정지시킨 다음 수리한다. 따라서, 가스 누설로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 기판처리장치의 본체와 도어의 확대 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 도어의 배면 사시도.
도 4는 도 2의 "A"부 확대 사시도.
도 5는 도 3의 "B-B"선 단면도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 설명함에 있어서, CIGS{Cu(In1-xGax)Se2}층 형성장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기판처리장치의 본체와 도어의 확대 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 도어의 배면 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판처리장치는 외관을 형성하는 본체(110)를 포함하며, 본체(110)는 내부본체와 상기 내부본체를 감싸는 외부본체(111)를 포함할 수 있다. 본체(110)의 상기 내부본체의 내부에는 유리 등의 기판(50)이 로딩되어 처리되는 공간인 챔버(110a)가 형성되고, 전면에는 기판(50)이 출입하는 출입구(110b)가 형성된다.
본체(110)의 외부본체(111)의 전면 외측에는 출입구(110b)를 개폐하는 도어(120)가 설치된다. 도어(120)는 지지프레임(130)에 지지되어 본체(110)의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치된다.
즉, 도어(120)는 본체(110)의 좌우방향으로 슬라이딩되면서 출입구(110b)와 대향하거나 출입구(110b)의 외측에 위치된다. 그리고, 도어(120)가 출입구(110b)와 대향하면, 도어(120)는 본체(110)의 전후방향으로 슬라이딩되면서 출입구(110b)를 개폐한다. 도어(120)에 의하여 출입구(110b)가 폐쇄되면 챔버(110a)가 밀폐되고, 개방되면 챔버(110a)가 개방됨은 당연하다.
본 실시예에 따른 기판처리장치는 도어(120)가 본체(110)의 전면 외측에 설치되어, 본체(110)의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩되면서 출입구(110b)를 개폐한다. 그러므로, 대면적의 기판을 처리하기 위한 경우에도, 도어가 승강하는 종래의 기판처리장치에 비하여 높이가 낮으므로, 상대적으로 큰 크기의 기판을 처리할 수 있다.
본체(110)의 상기 내부본체의 내면에는 기판(50)을 가열하는 히터(미도시)가 설치될 수 있으며, 상기 히터는 판형으로 형성되어 상기 내부본체의 내부 측면, 전후면 및 상하면에 각각 설치될 수 있다.
상기 내부본체의 외면에도 히터(미도시)가 설치될 수 있으며, 상기 히터는 상기 내부본체를 가열하여 상기 내부본체가 소정 이하의 온도로 하강하는 것을 방지한다. 상기 내부본체가 소정 이하의 온도로 하강하면, 상기 내부본체의 내면에 공정 가스가 응착될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여, 상기 히터를 설치할 수 있다.
상기 내부본체의 외면에는 냉각관(미도시)이 설치될 수 있다. 상기 냉각관은 상기 내부본체를 냉각시켜, 상기 내부본체가 고온에서 가스에 의하여 부식되는 것을 방지한다.
그리고, 상기 내부본체의 외면에는 단열판(미도시)이 설치될 수 있다.
기판(50)은 복수개가 보트(60)에 적재 보관되며, 복수의 보트(60)가 챔버(110a)에 로딩된다. 즉, 기판(50)은 보트(60)에 적재 보관된 상태로 챔버(110a)에 로딩되어 처리된다.
상기 내부본체의 내면에는 팬(미도시)이 설치될 수 있다. 상기 팬은 각 기판(50)으로 균일한 기류가 공급되게 한다.
전극층과 적정 원소 비율로 형성된 구리, 인듐, 갈륨으로 이루어진 전구체막이 형성된 기판(50)을 보트(60)에 지지시킨 다음, 보트(60)를 챔버(110a)에 로딩한 다음 챔버(110a)를 밀폐시킨다. 이러한 상태에서, 챔버(110a)에 질소 가스를 유입한 다음, 셀렌화 가스(H2Se)를 주입하여 소정 온도에서 CIGS층을 형성하고, CIGS층 형성한 다음에는 또 다른 소정 온도에서 황화 가스(H2S)를 주입하여 기판(50)에 형성된 CIGS층을 처리한다.
기판(50)의 처리시 챔버(110a)에 유입되는 가스에는 인체에 유해한 가스가 있으므로, 챔버(110a)에 투입된 가스가 본체(110)의 외부로 누설되면 안전사고가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 도어(120)의 후면에는 출입구(110b) 외측의 본체(110)의 전면과 접촉하여 본체(110)와 도어(120) 사이를 실링하는 제1 실링부재(141)가 설치된다.
그리고, 본체(110)와 도어(120) 사이를 더욱 안전하게 실링하기 위하여 제1 실링부재(141) 외측의 도어(120)의 후면 부위에는 본체(110)의 전면과 접촉하는 제2 실링부재(145)가 더 설치될 수 있다.
상기 히터들에서 발생되는 열에 의하여 본체(110) 및 도어(120)가 변형되면, 본체(110)와 도어(120) 사이에 틈이 발생하여 가스가 누설될 수 있다.
이를 방지하기 위하여 본 실시예에 따른 기판처리장치에는 도어(120)를 본체(110)측으로 밀착시키는 밀착유닛이 복수개 설치되는데, 이를 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 2의 "A"부 확대 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 밀착유닛은 출입구(110b) 외측의 본체(110)의 전면 부위에 설치된 실린더(151), 실린더(151)의 피스톤(151a)의 단부측에 결합되며 피스톤(151a)에 의하여 직선운동하면서 도어(120)의 전면 테두리부측을 본체(110)의 전면측으로 눌러서 지지하는 지지롤러(153)를 포함한다.
이때, 도어(120)의 전면 테두리부측에는 지지롤러(153)가 접촉하는 지지판(155)이 설치될 수 있고, 지지롤러(153)가 접촉하는 지지판(155)의 부위는 도어(120)의 중심측에서 외측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 형태로 경사지게 형성된다.
그러면, 피스톤(151a)에 의하여, 지지롤러(153)가 도어(120)의 외측에서 중심측으로 이동하면서, 지지판(155)의 얇은 부위를 거쳐 두꺼운 부위와 접촉하게 되고, 이로 인해, 지지판(155)이 본체(110)의 전면측으로 눌리게 되므로, 도어(120)가 본체(110)의 전면에 밀착되는 것이다.
지지판(155)을 제거하고, 지지롤러(153)를 도어(120)의 전면 테두리부측과 직접 접촉시킬 수 있다. 이때에는, 지지롤러(153)가 접촉하는 도어(120)의 전면 테두리부측을 도어(120)의 중심측에서 외측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 형태로 경사지게 형성하면 된다.
본 실시예에 따른 기판처리장치에는, 가스 누설로 인한 안전사고를 미연에 방지하기 위하여, 챔버(110a)의 가스가 제1 실링부재(141) 외측으로 누설되는 것을 감지하는 감지수단이 마련된다. 상기 감지수단에 대하여 도 3 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 3의 "B-B"선 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상기 감지수단은 제1 실링부재(141)와 제2 실링부재(145) 사이의 도어(120)의 후면에 형성된 복수의 유입공(121), 도어(120)의 내부에 형성되어 유입공(121)과 연통된 연통로(123) 및 도어(120)의 일측면에 설치되어 연통로(123)의 가스를 감지하는 센서(125)를 포함한다.
그리하여, 챔버(110a)의 가스가 제1 실링부재(141)의 외측으로 누설되면, 유입공(121)을 통하여 연통로(123)로 유입된다. 그러면, 센서(125)가 가스를 감지하여 신호를 제어부(미도시) 등으로 송신하고, 상기 제어부는 센서(125)로부터 신호를 전달받아 기판처리장치를 정지시킨다. 그 후, 기판처리장치를 수리하면 된다.
제1 실링부재(141)의 외측으로 누설된 가스는 제2 실링부재(145)에 의하여 제2실링부재(145)의 외측으로 누설되는 것이 방지된다.
제1 실링부재(141)의 외측으로 누설된 가스가 유입공(121)을 통하여 연통로(123)로 용이하게 유입될 수 있도록 연통로(123)의 일측은 흡입펌프(160)와 연통될 수 있다. 그리고, 유입공(121)이 형성된 도어(120)의 후면 부위는 도어(120)의 전면측으로 함몰(120a) 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 기판처리장치는, 본체와 도어 사이로 누설되는 가스를 감지하는 감지수단이 마련되므로, 가스 누설로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
110: 본체
120: 도어
151: 실린더
153: 지지롤러
155: 지지판

Claims (9)

  1. 복수의 기판이 적재 보관된 보트가 로딩되는 공간인 챔버가 형성되고 전면에는 출입구가 형성된 본체;
    상기 본체의 좌우방향 및 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어; 및
    상기 본체의 내부에 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터를 포함하되,
    상기 출입구 외측의 상기 본체의 전면 부위에는 상기 도어를 상기 본체측으로 밀착시키는 복수의 밀착유닛이 더 설치되고,
    상기 밀착유닛은,
    상기 본체의 전면에 설치된 실린더;
    상기 실린더의 피스톤의 단부측에 결합되며, 상기 피스톤에 의하여 직선운동하면서 상기 도어의 전면 테두리부측을 상기 본체측으로 눌러서 지지하는 지지롤러를 포함하며,
    상기 지지롤러가 접촉하는 상기 도어의 전면 테두리부측이 상기 도어의 중심 측에서 외측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 형태로 경사지도록 형성되거나,
    상기 도어의 전면 테두리부측에 상기 지지롤러와 접촉하도록 설치된 지지판이 상기 도어의 중심 측에서 외측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 형태로 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도어의 후면에는 상기 출입구 외측의 상기 본체의 전면과 접촉하여 상기 도어와 상기 본체 사이를 실링하는 제1 실링부재가 설치되고,
    상기 제1 실링부재 외측의 상기 도어의 후면 부위에는 상기 본체의 전면과 접촉하여 상기 도어와 상기 본체 사이를 실링하는 제2 실링부재가 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 실링부재와 상기 제2 실링부재 사이의 상기 도어의 후면에는 복수의 유입공이 형성되고,
    상기 도어의 내부에는 상기 유입공과 연통된 연통로가 형성되며,
    상기 도어에는 상기 연통로의 가스를 감지하는 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연통로의 일측은 흡입펌프와 연통된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유입공이 형성된 상기 도어의 후면 부위는 상기 도어의 전면측으로 함몰된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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