KR101541865B1 - 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치 - Google Patents

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정찬수
한윤호
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창성 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양전지를 제조하기 위한 크리닝 공정에서 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액과 물기를 제거하는 탈수장치에 관한 기술로서, 솔라 웨이퍼의 건조효율과 시간을 단축하고, 표면의 손상과 변형을 방지할 뿐만 아니라 세정액과 물기를 제거한 다음, 건조과정을 수행하므로 공정수율과 생산성을 높이는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 주요 구성은 크린롬의 내부에 설치되고, 내부공간에 세정액이 수용되는 배스; 상기 배스의 내부에서 승강하도록 구성되고, 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 놓여 안착되는 리프트; 상기 리프트에 안착된 카세트의 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하는 에어노즐; 상기 크린롬의 프레임에 설치되고, 리프트를 배스의 내부공간에서 상부로 승강시키는 리프트유닛; 및 상기 리프트유닛을 구동시키는 구동모터;를 포함하여 구현된다.

Description

솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치 {Lift dehydrators solar wafers}
본 발명은 태양전지를 제조하기 위한 크리닝 공정에서 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액과 물기를 제거하는 탈수장치에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 배스의 내부공간에서 리프트에 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 놓여 세정과정이 수행되고, 세정과정이 완료되면 리프트유닛의 작동으로 리프트가 카세트를 상승시키면서 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액과 물기를 제거함으로써, 솔라 웨이퍼의 건조효율과 시간을 단축하고, 표면의 손상과 변형을 방지할 뿐만 아니라 세정액과 물기를 제거한 다음, 건조과정을 수행하므로 공정수율과 생산성을 높이는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치에 관한 기술이다.
일반적으로 석유나 석탄과 같은 화석 에너지 자원의 고갈이 예측되고, 환경오염이 대두되면서 이를 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그 중에서도 태양 에너지 자원은 무한히 이용할 수 있고, 환경오염에 대한 문제가 없으므로, 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한 태양 에너지를 이용하여 발전하는 방법에는 태양빛을 열로 받아들여 발전하는 태양열 발전과, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons) 에너지를 전기로 변환하는 태양광 발전으로 구분할 수 있으며, 보통 태양전지(solar cells)라고 하면 태양광 전지를 의미한다.
태양전지의 종류는 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 것과, 화합물 반도체를 재료로 사용하는 것으로 크게 구분되고, 실리콘 반도체의 경우, 결정계와 비결정계로 분류되며, 물론 이같은 분류 외에 더욱 다양하다 할 수 있다. 태양전지의 기술 개발에 관해서는 변환효율의 향상이나 가격조정 등이 중요한 과제이며, 실리콘 및 화합물 반도체 태양전지 또한 변환효율을 높이고, 가격을 낮출 수 있는 박막 태양전지의 개발에 집중하고 있다.
최근 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 태양전지는 솔라 웨이퍼(solar wafer)를 세정 - 증착 - 식각 등의 다양한 공정을 거쳐 제조되며, 이에 따라 솔라 웨이퍼를 다양한 공정으로 이동시켜 옮겨야 하는데, 이러한 경우 다수의 솔라 웨이퍼를 카세트에 수납하여 이송하고 있다.
또한 태양전지의 제조공정에서 솔라 웨이퍼는 미세 잔극이나 결함이 존재하므로 이를 없애고, 솔라 웨이퍼의 반사율을 감소시키기 위해 텍스쳐링(texturing) 공정을 거치며, 텍스쳐링 공정을 거친 솔라 웨이퍼는 표면의 산화막과 각종 이물질을 제거하는 크리닝 공정을 거친다.
크리닝 공정은 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트를 세정액이 수용된 다수의 배스(bath)에 순차적으로 담가 표면의 산화막과 각종 이물질을 제거하는 세정공정과, 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액이나 물기를 제거하는 탈수공정과, 솔라 웨이퍼의 수분을 건조하는 건조공정으로 실시된다.
종래 크리닝 공정에서 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액이나 물기를 제거하는 탈수공정은 세정공정과 분리된 별도의 공간에서 수행됨에 따라 공정라인이 길어지고, 이로 인하여 카세트의 이송시간과 탈수시간이 지연되는 한편 공정수율과 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1058835호. 대한민국 등록특허 제10-1134526호. 대한민국 등록특허 제10-1209772호. 대한민국 등록특허 제10-1478152호.
본 발명은 종래 태양전지를 제조하기 위한 크리닝 공정에서 솔라 웨이퍼에 묻은 세정액이나 물기를 제거하는 탈수장치에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 솔라 웨이퍼의 건조효율과 시간을 단축하고, 웨이퍼 표면의 손상과 변형을 방지할 뿐만 아니라 세정과 탈수과정이 동시에 연속적으로 수행됨에 따라 공정라인을 단축할 수 있는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 실시예는 세정액이 수용된 배스의 내부공간에서 리프트에 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 놓여 세정과정이 수행되고, 세정과정이 완료되면 리프트유닛의 작동으로 리프트가 카세트를 상승시키면서 다수의 에어노즐이 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액과 물기를 제거하는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
크린롬의 내부에 설치되고, 내부공간에 세정액이 수용되는 배스; 상기 배스의 내부에서 승강하도록 구성되고, 다수의 솔라 웨이퍼가 수납된 카세트가 놓여 안착되는 리프트; 상기 리프트에 안착된 카세트의 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하는 에어노즐; 상기 크린롬의 프레임에 설치되고, 리프트를 배스의 내부공간에서 상부로 승강시키는 리프트유닛; 및 상기 리프트유닛을 구동시키는 구동모터;를 포함하여 구현된다.
또한 본 발명의 실시예로서, 리프트는 카세트가 안착되는 베이스의 상부에 하나 이상으로 이탈방지구가 설치되고, 상기 이탈방지구는 베이스의 상부에 복수개의 포스트가 수직상으로 설치되며, 상기 포스트의 상단부에 카세트의 길이 방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예로서, 에어노즐은 에어가 공급되는 에어관에 일정한 간격으로 결합 설치되는 한편 배스의 상부를 향하여 아래로 경사지게 설치되고, 상기 에어관은 배스의 상부 양측에 부착된 지그에 하나 이상으로 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 세정액이 수용된 배스의 내부공간에서 리프트에 카세트가 놓여 세정과정이 수행되고, 세정과정이 완료되면 리프트가 카세트를 상승시키면서 다수의 에어노즐이 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액과 물기를 제거함으로써, 세정과 탈수과정이 동시에 연속적으로 수행됨에 따라 공정라인을 단축하고, 작업시간을 줄여서 생산성을 높이는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예는 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액과 물기를 제거한 다음, 건조과정을 수행하므로 솔라 웨이퍼의 건조효율과 시간을 단축하고, 표면의 손상과 변형을 방지할 뿐만 아니라 공정수율을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 솔라 웨이퍼의 크리닝 공정을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 탈수장치를 나타낸 요부 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 탈수장치를 나타낸 요부 정단면도.
도 4는 본 발명에서 카세트의 안착상태를 나타낸 요부 측단면도.
도 5는 본 발명에서 탈수장치의 작동상태를 나타낸 요부 측단면도.
도 6은 본 발명에서 탈수장치의 작동상태를 나타낸 요부 정단면도.
도 7은 본 발명에서 리프트와 리프트유닛의 설치상태를 나타낸 정면도.
도 8은 본 발명에서 에어노즐의 설치상태를 나타낸 요부 측단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성을 살펴보면, 크린롬(200)의 내부에 설치되고, 내부공간에 세정액이 수용되는 배스(10); 상기 배스(10)의 내부에서 승강하도록 구성되고, 다수의 솔라 웨이퍼(110)가 수납된 카세트(100)가 놓여 안착되는 리프트(20); 상기 리프트(20)에 안착된 카세트(100)의 솔라 웨이퍼(110)에 고압으로 에어를 분사하는 에어노즐(30); 상기 크린롬(200)의 프레임(210)에 설치되고, 리프트(20)를 배스(10)의 내부공간에서 상부로 승강시키는 리프트유닛(40); 및 상기 리프트유닛(40)을 구동시키는 구동모터(50);를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 리프트 탈수장치는 도면에서 도 1과 같이, 솔라 웨이퍼의 크리닝 공정에서 크린롬(200)의 내부에 배치되고, 크린롬(200)은 한쪽에 카세트(100)가 투입 이송되는 로딩장치(300)가 설치되는 한편 이와 반대쪽에 언로딩장치가 설치되며, 크린롬(200)의 내부로 로딩된 카세트(100)는 로봇(400)을 통해 다수의 배스(10)에 순차적으로 이송되어 세정과 탈수 및 건조과정 등의 크리닝 공정이 수행된다.
상기 실시예의 주요 구성에서 배스(10)는 내부공간에 세정액이 수용되어 솔라 웨이퍼(110)를 세척하는 기능으로서, 상기 배스(10)는 도면에서 도 1 내지 도 3과 같이, 크린롬(200)의 내부에 일정한 간격으로 배치되고, 상부에 도어가 구비된 밀폐된 공간으로 구성되는 한편 내부공간에 세정액이 수용된다.
상기에서 배스(10)는 하부가 밀폐되고, 상부는 개폐가능케 도어가 구비되며, 크린롬(200)의 내부공간에서 프레임(210)상에 일정한 간격과 높이로 고정 설치되고, 밀폐된 내부공간은 2개의 카세트(100)가 수용될 수 있는 크기로 구성됨이 바람직하다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 리프트(20)는 하나 이상의 카세트(100)가 놓여 안착되는 한편 배스(10)의 내부공간에서 카세트(100)를 승강시키는 기능으로서, 상기 리프트(20)는 도면에서 도 2 내지 도 4와 같이, 하나 이상의 카세트(100)가 놓여 안착될 수 있도록 베이스가 구비되고, 배스(10)의 내부공간에 수용 가능한 크기로 구성되는 한편 전체적인 형상이 "┛" 형태로 구현된다.
상기에서 리프트(20)는 상부 양측에 수평상으로 나란히 리프트암(21)이 설치되고, 카세트(100)가 안착되는 베이스의 상부에 하나 이상으로 이탈방지구(22)가 설치되며, 상기 이탈방지구(22)는 카세트(100)에 수납된 솔라 웨이퍼(110)의 이탈을 방지하는 기능을 한다.
이탈방지구(22)는 베이스의 상부에 복수개의 포스트(23)가 수직상으로 설치되고, 상기 포스트(23)의 상단부에 카세트(100)의 길이 방향으로 설치되며, 일측 단부가 카세트(100)에 수납된 솔라 웨이퍼(110)에 인접하여 지지하므로 이탈을 방지하고, 카세트(100)의 일측 수납 방향에 배치된다.
상기 리프트(20)는 로봇(400)을 통해 2개의 카세트(100)가 하나의 세트로 이송되어 베이스에 안착되고, 세정액이 수용된 배스(10)의 내부공간으로 하강 작동하여 솔라 웨이퍼(110)의 세정과정이 수행되며, 세정과정이 완료되면 배스(10)의 내부공간에서 다시 상승 작동하여 카세트(100)를 배스(10)의 상부로 승강시킨다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 에어노즐(30)은 배스(10)의 내부공간에서 상승하는 솔라 웨이퍼(110)에 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액이나 물기를 제거하는 기능으로서, 상기 에어노즐(30)은 도면에서 도 2 내지 도 5와 같이, 에어가 공급되는 에어관(31)에 일정한 간격으로 결합 설치되는 한편 배스(10)의 상부를 향하여 아래로 경사지게 설치되고, 상기 에어관(31)은 배스(10)의 상부 양측에 부착된 지그(32)에 하나 이상으로 고정 설치된다.
상기에서 지그(32)는 배스(10)의 상부 양측에 수직상으로 설치되고, 상기 지그(32)의 내측 방향에 하나 이상으로 에어관(31)이 고정 설치되며, 에어관(31)은 블로워(blower)를 통해 고압으로 에어가 공급되고, 다수의 에어노즐(30)을 통해 고압으로 에어가 분사된다.
한편 에어노즐(30)은 카세트(100)에 수납된 다수의 솔라 웨이퍼(110)에 에어를 고르게 분사할 수 있도록 가능한 조밀하게 설치됨이 바람직하고, 도면에서 도 8과 같이, 단부를 아래로 경사지게 설치하여 세정액이나 물기를 아래로 불어서 제거할 수 있도록 설치된다.
따라서, 에어노즐(30)은 세정액이 수용된 배스(10)의 내부공간에서 솔라 웨이퍼(110)의 세정과정이 완료된 후, 리프트(20)를 통해 카세트(100)가 상승 작동하면, 카세트(100)에 수납된 솔라 웨이퍼(110)에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액이나 물기를 불어서 제거하게 된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 리프트유닛(40)은 카세트(100)가 적재된 리프트(20)를 승강시키는 기능으로서, 상기 리프트유닛(40)은 도면에서 도 5 내지 도 7과 같이, 크린롬(200)의 프레임(210)에 부착되는 플레이트(41); 상기 플레이트(41)에 상하 수직상으로 회전가능케 설치되는 스크류축(42); 상기 스크류축(42)의 양측에 위치하고, 플레이트(41)에 상하 수직상으로 설치되는 가이드레일(43); 상기 스크류축(42)에 끼워져 설치되고, 리프트암(21)이 결합된 브라켓(46)에 고정 설치되는 이송너트(44); 상기 가이드레일(43)에 끼워져 설치되고, 브라켓(46)에 고정 설치되는 가이드블록(45); 및 상기 플레이트(41)의 상부와 하부에 각각 설치되는 감지센서(47)(47a);를 포함하여 구현된다.
상기에서 스크류축(42)은 베어링을 통해 플레이트(41)에 상하 수직상으로 회전가능케 설치되고, 상기 스크류축(42)에 이송너트(44)가 끼워져 브라켓(46)에 고정 설치되는 한편 스크류축(42)의 양측부에 위치한 가이드레일(43)에 가이드블록(45)이 끼워져 브라켓(46)에 고정 설치되며, 리프트(20)의 상부에 위치한 리프트암(21)이 브라켓(46)의 양측부에 고정 설치된다.
따라서, 스크류축(42)이 어느 한쪽 방향으로 회전하면, 브라켓(46)에 고정된 이송너트(44)가 상하 어느 한쪽 방향으로 이송함에 따라 브라켓(46)은 가이드블록(45)을 통해 가이드레일(43)을 타고 상하로 승강 작동함으로써, 카세트(100)가 적재된 리프트(20)를 상하로 승강시킨다.
또한 상기에서 플레이트(41)의 상부와 하부에 설치된 감지센서(47)(47a)는 가이드블록(45)의 위치를 감지하는 기능으로서, 가이드블록(45)의 상부 위치와 하부 위치를 감지하여 컨트롤러로 신호하게 된다.
또한 상기 실시예의 주요 구성에서 구동모터(50)는 리프트유닛(40)을 구동시키는 기능으로서, 상기 구동모터(50)는 도면에서 도 6 및 도 7과 같이, 리프트유닛(40)의 플레이트(41) 상부에 수직상으로 고정 설치되고, 구동축과 스크류축(42)의 단부에 커플링(51)이 결합 설치되어 구동모터(50)의 회전력이 스크류축(42)으로 전달된다.
따라서, 구동모터(50)가 작동하면 커플링(51)을 통해 구동모터(50)의 회전력이 스크류축(42)으로 전달되어 회전 작동함으로써, 카세트(100)가 적재된 리프트(20)를 상하로 승강시키게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예는 세정액이 수용된 배스의 내부공간에서 솔라 웨이퍼의 세정과정이 완료된 다음, 구동모터와 리프트유닛이 작동하여 리프트가 카세트를 배스의 상부로 상승시키면서 다수의 에어노즐이 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사함으로써, 솔라 웨이퍼의 표면에 묻은 세정액이나 물기를 아래로 불어서 제거하게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 배스에 탈수장치가 구성되어 세정과정과 탈수과정이 동시에 연속적으로 수행됨에 따라 공정라인을 단축하고, 작업시간을 줄여서 생산성을 높이며, 탈수과정으로 세정액과 물기를 제거한 다음, 건조과정을 수행하므로 솔라 웨이퍼의 건조효율과 시간을 단축하게 된다.
또한 본 발명의 실시예는 리프트가 카세트를 상승시키면서 다수의 에어노즐이 솔라 웨이퍼에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 묻은 세정액과 물기를 제거함에 따라 솔라 웨이퍼 표면의 손상과 변형을 방지하게 된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10: 배스(bath) 20: 리프트
21: 리프트암 22: 이탈방지구
23: 포스트 30: 에어노즐
31: 에어관 32: 지그
40: 리프트유닛 41: 플레이트
42: 스크류축 43: 가이드레일
44: 이송너트 45: 가이드블록
47: 감지센서 50: 구동모터
51: 커플링 100: 카세트
110: 솔라 웨이퍼 200: 크린롬
300: 로딩장치 400: 로봇

Claims (5)

  1. 크린롬(200)의 내부에 설치되고, 내부공간에 세정액이 수용되는 배스(10); 상기 배스(10)의 내부에서 승강하도록 구성되고, 다수의 솔라 웨이퍼(110)가 수납된 카세트(100)가 놓여 안착되는 리프트(20); 상기 리프트(20)에 안착된 카세트(100)의 솔라 웨이퍼(110)에 고압으로 에어를 분사하는 에어노즐(30); 상기 크린롬(200)의 프레임(210)에 설치되고, 리프트(20)를 배스(10)의 내부공간에서 상부로 승강시키는 리프트유닛(40); 및 상기 리프트유닛(40)을 구동시키는 구동모터(50);를 포함하고,
    상기 리프트(20)는 카세트(100)가 안착되는 베이스의 상부에 하나 이상으로 이탈방지구(22)가 설치되고, 상기 이탈방지구(22)는 베이스의 상부에 복수개의 포스트(23)가 수직상으로 설치되며, 상기 포스트(23)의 상단부에 카세트(100)의 길이 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    리프트(20)는,
    하나 이상의 카세트(100)가 놓여 안착될 수 있도록 베이스가 구비되고, 배스(10)의 내부공간에 수용 가능한 크기로 구성되는 한편 상부 양측에 수평상으로 나란히 리프트암(21)이 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    에어노즐(30)은,
    에어가 공급되는 에어관(31)에 일정한 간격으로 결합 설치되는 한편 배스(10)의 상부를 향하여 아래로 경사지게 설치되고, 상기 에어관(31)은 배스(10)의 상부 양측에 부착된 지그(32)에 하나 이상으로 고정 설치된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치.
  5. 제1항에 있어서,
    리프트유닛(40)은,
    크린롬(200)의 프레임(210)에 부착되는 플레이트(41); 상기 플레이트(41)에 상하 수직상으로 회전가능케 설치되는 스크류축(42); 상기 스크류축(42)의 양측에 위치하고, 플레이트(41)에 상하 수직상으로 설치되는 가이드레일(43); 상기 스크류축(42)에 끼워져 설치되고, 리프트암(21)이 결합된 브라켓(46)에 고정 설치되는 이송너트(44); 상기 가이드레일(43)에 끼워져 설치되고, 브라켓(46)에 고정 설치되는 가이드블록(45); 및 상기 플레이트(41)의 상부와 하부에 각각 설치되는 감지센서(47)(47a);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 솔라 웨이퍼의 리프트 탈수장치.
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