KR101567406B1 - 전기도금 및 광유도도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치 - Google Patents

전기도금 및 광유도도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피도금체인 웨이퍼의 단면 침지에 대한 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치에 관한 것이다.
본 발명의 도금 장치(100)는, 도금조 위에 설치되어 그 상단(132)을 따라 도금조에 수평으로 침지되는 웨이퍼(1)의 모서리들을 지지하며, 도금용액이 웨이퍼의 단면을 침지하는 출구로 기능하는 기판 거치대(130)와, 도금조의 하부에 설치된 양극 부재(190)를 통해서 웨이퍼(1)에 전기도금을 실시하는 제 1 도금부(10)와, 양극부재(190)와 상기 웨이퍼(1) 사이의 도금조 안에 위치하며, 웨이퍼(1)를 향해 빛을 투과하는 복수의 광원들(122)이 도금용액 안에서 밀봉된 상태에서 수평 행렬로 설치되어 광유도 도금(Light Induced Plating)을 실시하는 제 2 도금부(20); 및 도금용액을 교반하여 상기 기판 거치대(130)의 상부 분출구(133)를 통해 도금용액을 오버플로우 시키는 용액구동부(40);를 포함한다.

Description

전기도금 및 광유도도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치{PLATING EQUIPMENT FOR SOLAR CELL WAFER USING ELECTROPLATING AND LIGHT-INDUCED PLATING JOINTLY}
본 발명은 태양전지를 제조함에 있어서 실리콘 웨이퍼 기판에 회로를 형성하기 위한 도금 장치에 관한 것이며, 특히 광유도도금(Light Induced Plating: LIP) 기술을 사용한 도금 장치에 관한 것이다.
태양전지를 제조하기 위해서는 기판 웨이퍼에 회로를 형성해야 한다. 회로를 형성하는 기술은 종래의 스크린 프린팅(screen printing) 방식과 도금 방식으로 분류될 수 있다. 스크린 프린팅 방식은 은 페이스트를 이용한 인쇄 방식으로서 은(Ag)의 가격상승으로 인한 가격경쟁력의 문제뿐만 아니라, 은 페이스트를 구성하는 바인더 및 글라스 비드 등의 불순물에 따른 전기 전도도의 저하에 따른 전기 변환 효율의 한계로 인해서, 최근에는 도금을 이용한 공법들이 활발히 연구되고 있는 상황이다.
웨이퍼에 씨드 레이어(seed layer)가 형성되어 있지 않은 경우에는 전기 도금이 어렵기 때문에, 전기 도금 공정을 위해서 웨이퍼에 전도층(conductive layer)을 미리 형성할 필요가 있다. 이를 위해서 광유도 도금(Light Induced Plating: LIP를 이용한 도금 공정을 거친 다음에, 본격적인 전기도금을 하는 경우가 알려졌다. 하지만 이런 공정은 각각 별도의 장치에서 독립적으로 이루어지기 때문에 비용과 시간이 증가되는 요인이 됐다.
본 발명의 발명가들은 대한민국 공개특허 제10-2013-0084373호를 통해서 전기도금과 광유도 도금을 병행하는 도금 장치를 제안한 바 있다. 그러나 이 특허문헌은 기판의 양면에 전기도금과 광유도 도금을 병행하는 방법이었으며, 광유도 도금을 위한 광원으로부터 조사되는 광을 전기도금용 양극 부재가 가리는 문제가 있었다. 요컨대 웨이퍼 표면에 수광되는 빛의 양을 균일하게 유지할 수 없는 문제점이 발생되었다. 상기 특허문헌은 그와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기계적 구동 메커니즘을 채택하였다. 그러나 그와 같은 메커니즘을 사용하지 않는 경우와 양면 도금을 실시하지 않고 웨이퍼의 단면을 도금하는 경우에는 상기 특허문헌의 솔루션은 이용하기 어려웠다는 한계가 있었다.
본 발명의 발명가들은 위와 같은 특허문헌의 문제점을 해결하고 개선하기 위해서 오랫동안 연구노력한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 단면을 도금함에 있어 광유도 도금 방식의 무전해 도금과 이른바 전기도금이라 칭하는 전해도금을 효과적으로 동시 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼의 단면을 도금함에 있어, 도금이 불필요한 이면이 도금용액에 침지됨으로써 발생할 수 있는 전기 변환 효율의 감소를 원천적으로 배제할 수 있는 솔루션을 제안함에 있다. 이를 통해서 대용량 생산설비로 적용될 수 있도록 함으로써 태양전지의 경제성을 한층 고양함에 있다.
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 피도금체인 웨이퍼의 단면 침지에 대한 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치로서:
도금조 위에 설치되어 그 상단을 따라 도금조에 수평으로 침지되는 상기 웨이퍼의 모서리들을 지지하며, 도금용액이 상기 웨이퍼의 단면을 침지하는 출구로 기능하는 기판 거치대;
도금조의 하부에 설치된 양극 부재를 통해서 상기 웨이퍼에 전기도금을 실시하는 제 1 도금부;
상기 양극부재와 상기 웨이퍼 사이의 도금조 안에 위치하며, 상기 웨이퍼를 향해 빛을 투과하는 복수의 광원들이 도금용액 안에서 밀봉된 상태에서 수평 행렬로 설치되어 광유도 도금(Light Induced Plating)을 실시하는 제 2 도금부; 및
도금용액을 교반하여 상기 기판 거치대의 상부 분출구를 통해 도금용액을 오버플로우 시키는 용액구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 어느 실시예의 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치에 있어서, 상기 기판 거치대의 상기 상단은 요철 형상으로 구성되며, 볼록 지점으로 상기 웨이퍼를 지지하고, 상기 볼록 지점과 오목 지점 사이의 틈을 통해서 오버플로우 되는 도금용액을 도금조로 다시 반환하는 구성을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예의 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치에 있어서, 상기 제 2 도금부의 광원들과 상기 기판 거치대 사이에 수평하게 위치하여 도금 용액 내에 침지되어 설치되며, 일정한 간격으로 형성된 구멍들을 가는 투명 차폐막을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예의 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치에 있어서, 웨이퍼에 통전부를 형성하는 전극 핀 모듈을 더 포함하며, 상기 전극 핀 모듈은 웨이퍼의 상면과 하면에 대해 각각 전기적 접촉을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예의 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치에 있어서, 상기 도금장치의 제어장치는 상기 제 2 도금부를 먼저 동작하여 웨이퍼 표면에 통전 씨드 레이어(seed layer)를 형성한 다음에, 상기 제 2 도금부의 광원을 오프하여 상기 제 1 도금부에 의한 전기도금을 실시하거나, 또는 상기 제 2 도금부의 광원을 온한 상태에서 광유도 도금을 병행하는 전기도금을 실시하도록 상기 도금장치를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, LIP 방식의 도금과 전기도금이 순차적으로 혹은 동시에 하나의 도금장치에서 한 번의 도금공정으로 이루어질 수 있기 때문에 태양전지를 제조함에 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
더욱이 태양전지 웨이퍼의 단면을 도금함에 있어, 도금이 불필요한 이면에 도금용액에 침지됨으로써 발생할 수 있는 전기 변환 효율의 감소를 원천적으로 배제할 수 있으므로 대용량 생산설비로서의 태양전지 기판 도금장치의 경제성을 한층 개선할 수 있게 되었다.
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 도금 시스템 구성 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금장치(100)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 도금장치(100)를 위에서 바라봤을 때의 내부의 광원수용관(120)의 배열과 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 도금 용액 안에 수평 침지되어 사용되는 투명 차폐막(140)의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 어느 실시예에 있어서 기판 거치대(130)의 상단 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 양산 시스템으로서의 도금장치(100)의 구성 예를 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하, 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 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 도금장치는 제 1 도금부(10)와 제 2 도금부(20)로 구별되는 두 가지 종류의 도금 수단을 포함한다. 또한, 컴퓨터와 컴퓨터 프로그램이 설치되는 제어솔루션에 의해 구동하는 제어장치(30)가 이들 도금부(10, 20)들의 선택적인 혹은 병행하는 동작과 정밀한 기계적 구동을 제어한다. 특히 제어장치(30)는 제 1 도금부(10)가 동작할 때 모터와 연결되는 펌프(40)의 구동을 제어하여 도금조의 도금액의 분출과 교반이 설계 범위 내에서 구동할 수 있도록 한다. 도면에는 도시되지 않았으나 소정의 전원부와 전기적인 제어부 구성이 부가될 것이다.
제 1 도금부(10)는 전해도금 요소로서 전통적인 전기도금을 수행하는 수단을 뜻한다. 제 2 도금부(20)는 광유도 도금(Light Induced Plating; LIP)을 수행하기 위한 LED 램프를 포함한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타내었다. 주요 구성을 두드러지게 표현하기 위해서 전기 배선과 전기요소들, 도금 전극 형성을 위한 핀들과 핀을 고정하고 포지셔닝하기 위한 가이드 장치들, 그리고 웨이퍼를 파지하고 이동하는 수단들은 도면에 도시하지 않았다. 그런 구성들은 당업자에게 자명한 기술을 이용할 수 있을뿐더러, 각각 개선된 기능이 있더라도 본 발명의 기술사상이 청구하는 보호범위 바깥에 존재하기 때문이다.
본 발명의 도금 장치(100)에는 1개 이상의 단위 도금 장치들이 배열된다(예컨대 도 6을 참조하라). 도금 장치(100)에는 도금용액(199)이 수용되어 있으며, 도금 장치(100)의 일부는 도금 용액(199) 내에 위치하고 다른 일부는 도금 용액(199) 바깥에 위치한다. 제 2 도금부(20)는 도금 용액(199) 내에 완전히 침지되어 있다.
제 2 도금부(20)는 도금장치(100)의 상하방향의 중앙 부분에서 제 1 도금부(10)와는 물리적으로 차단되어 구성되며, 도금조(10)의 수평 방향으로 일정한 간격으로 배치되는 막대형상의 복수의 광원수용관(120)에 광원들(122)이 설치되어 구성된다. 바람직하게는 광원들은 LED 램프인 것이 좋다. 광원들(122)은 광원수용관(120)의 한쪽 끝의 전원 어셈블리(125)와 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는 광원들(122)은 도금 용액과의 접촉이 차단되어야 하며, 따라서 상기 광원수용관은 밀봉된 튜브로 구성되는 것이 좋다. 그 튜브 안에 광원들(122)이 위치한다. 또한 웨이퍼(1)에 일정한 광을 골고루 전달하는 기능을 실행하기 위해서, 광원수용관(120) 튜브는 투명 재질로 구성된다. 바람직하게는, 빛의 투과에 대한 영향을 최소화하기 위해서, 유리, 강화유리, Poly Carbonate, PVC, Acryl등의 투명소재를 사용하며 내약품성을 갖는 소재로 한다. 또한 광원수용관(120)의 길이방향의 한쪽 끝에는 LED 램프의 고장 혹은 파손 시에 유지보수 및 교체를 위한 개폐 가능한 뚜껑이 설치될 수 있다. 또한 광원수용관(120) 안으로 도금 약품이 유입되는 것을 차단하기 위해서, 광원수용관(120)의 개폐 부분에 O-RING 이 설치될 수 있다. 이때의 O-RING은 바이톤(Viton), 연질 폴리프로필렌, 연질 폴리에틸렌, 연질 Rubber 등의 내약품성을 지닌 제품을 사용함으로써 도금약품의 유입을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 다수의 광원들(122)의 설치 및 관리를 편리하게 하기 위해서, PCB(121) 위에 LED 램프를 나란히 배열하여 설치하는 것이 좋다. 그리고 이들 PCB(121)가 광원수용부(120) 내에 투명하게 밀봉된 상태에서 다시 램프 배열 방향과 90도를 이루는 수평방향으로 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 요컨대 광원들(122)들은 밀봉된 상태에서 수평 행렬로 설치될 수 있다.
제 1 도금부(10)는 제 2 도금부(20)보다 위쪽에 위치하며, 상부의 기판 거치대(130)는 도금 용액(199) 바깥에 위치하다가 웨이퍼(1)가 기판 거치대(130)에 포지셔닝한 후 펌프(150)의 구동에 의해 교반노즐(151)을 통해서 웨이퍼(1) 아래쪽 중앙 부분의 도금용액(199)이 위로 상승할 때, 기판 거치대(130)의 요철상단(132) 근방까지 도금 용액(199)에 잠길 수 있다. 요컨대 본 발명의 도금장치(100)의 도금조 안에 수용되는 도금용액의 수위는, 그 중앙 부근에 있어서 제 1 도금부(10)의 작동에 따라 가변적으로 바뀔 수 있다. 도면에 표시된 화살표 방향에 따라 도금용액이 교반되기 때문이다.
도면의 교반 노즐(151)의 형상은 설명의 편의를위한 것이며 다양한 형태의 노즐 부재가 사용될 수 있다. 바람직하게는 스파저 노즐(Sparger Nozzle) 부재가 사용될 수 있다. 이와 같이 웨이퍼(1)가 기판 거치대(130)에 포지셔닝 할 때 그 대응되는 위치의 도금용액(199)의 수위를 올려줌으로써 도금 장치의 효능을 개선할 수 있다. 펌프(150)와 교반노즐(151)은 도금용액을 기판 거치대(130)의 상부 분출구(133) 쪽으로 오버플러우 시키는 용액 구동부의 기능을 실행한다.
제 1 도금부(10)는 도금장치(100)의 상부 웨이퍼에 설치되는 음극을 마주보며 하부에 설치되는 양극부재(190)를 포함한다. 양극부재(190)들이 일정한 간격으로 나란히 배치된다. 전술한 것처럼, 광원들(122)이 설치된 위치는 양극 부재(190)와 웨이퍼(1) 사이에 있게 됨으로써, 광원들(122)로부터 조사되는 광이 다른 부재의 방해 없이 도금 대상이 되는 웨이퍼(1) 표면에 균일하게 잘 전달될 수 있다.
한편, 4개의 스크류(170)들은 용액의 수위에 따라 웨이퍼(1)가 놓이는 위치의 높낮이 조절 및 수평 조절을 위하여 웨이퍼 가이드(160)의 높낮이를 조절할 수 있다. 웨이퍼 가이드(160)에는 웨이퍼(1)가 기판 거치대(130) 위에 놓일 때 좌우상하로 움직이지 않도록 중앙 부분에 위치한 기판 거치대(130) 방향으로 돌출하여 설치된 가이드 수단(미도시)이 설치되어 있다. 이 가이드 수단은 웨이퍼(1)의 4방향의 긴 변에의 몇몇 개소에서 웨이퍼(1)와 접촉하며, 웨이퍼(1)가 정해진 위치에서 이탈하지 못하도록 가이드하여 잡아준다. 상기 스크류(170)들은 웨이퍼 가이드 지지대(150)내에서 상기 웨이퍼 가이드(160)의 상하 위치를 정해준다.
도 3은 도 2의 단위 도금 장치(100)를 위에서 바라봤을 때의 장치 내부에 위치하는 제 2 도금부를 구성하는 광원들(122)의 설치 구조를 예시한다. 기판 거치대(130)의 상단(132) 안쪽은 개방된 영역(133)이며, 그 개방된 영역에서 도금용액(199)에 침지되어 있는 광원들(130)이 보인다. 개방된 영역(133)은 도금용액이 분출하여 웨이퍼(1)의 단면을 침지하는 출구 역할을 하는 상부 분출구이다. 즉, 기판 거치대(130)는 웨이퍼를 지지하는 기능과, 웨이퍼의 단면에 도금용액을 공급하는 기능을 함께 수행한다.
전술한 것처럼 광원들(122)은 막대 형상의 광원 PCB(121)에 나란히 설치되어 있으며, 이 광원 PCB(121)는 다시 전술한 투명 소재의 광원수용관(120)에 밀봉되어 있다. 그리고 광원수용관(120)은 도시되어 있는 것처럼, 일정한 간격으로 수평 방향으로 배열됨으로써 광원들(122)의 행렬을 이루고, 그 결과 웨이퍼에 균일한 광이 조사될 수 있도록 한다. 웨이퍼는 기판 거치대(130)에 포지셔닝될 것이며, 웨이퍼의 표면이 개방된 영역(133)을 거의 덮고, 기판 거치대(130)의 요철 상단(132)을 따라 웨이퍼의 단부 변이 위치할 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서 도금 장치(100)의 내부에 투명 차폐막(140)이 설치될 수 있다. 피도금체에 도금되는 금속피막의 균일성을 확보하기 위함이다. 전기도금 공정 중에서 발생하는 자기장의 편류에 의해서 전류가 코너와 에지 부분들에 집중되는 현상이 발생될 수 있다. 차폐막(140)은 전류가 부분적으로 통과되지 못하도록 도와줄 수 있다. 이러한 차폐막(140)은 Poly Carbonate, PVC, Acryl 등의 투명소재를 사용하여 제작하며, 피도금체인 태양전지 웨이퍼(1)와 양극부재(190) 표면에서 발생한 편류를 조절한다. 또한 이 차폐막(140)에는 다수의 구멍(141)이 설치되어 있어서 아래에서 올라오는 도금용액이 이 구멍(141)을 지나 웨이퍼(1)의 단면을 향하게 된다. 이로써 교반되는 도금용액의 속도를 어느 정도 조절하는 데 도움을 준다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에서의 기판 거치대(130)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 본 발명의 기판 거치대(130)의 구조는 아래쪽의 직경보다 위쪽의 직경이 더 작은 모자 형태를 이루는 것이 좋다. 특히 기판 거치대(130)의 기둥부(131)는 단면으로 볼 때 거의 직선으로 경사를 가지며 상단쪽을 향해 폭이 좁아지는 형태를 이룰 수 있다. 기판 거치대(130)의 상단 위에 웨이퍼(1)가 위치한다. 도 5(a)는 이러한 기판 거치대(130)의 구성을 개략적으로 나타내며, 도 5(b)의 특히 기판 거치대(30)의 요철 상단(132)의 “A” 부분을 확대하여 나타낸다. 도 5의 실시예를 참조한다면, 도 4의 실시예에서 132 부분도 도 5의 132 부분의 형상으로 이루어질 수 있다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기핀 지지대(130)의 상단은 요철 형상으로 이루어져 있다. 바람직하게는 요철 상단(132)의 요철은 V자 형태로 구성될 수 있다. 웨이퍼(1)가 놓일 때, 기판 거치대(130)의 요철 상단(132)의 볼록지점(132b)이 웨이퍼(1)의 4방향 모서리를 지지할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 웨이퍼(1)가 기판 거치대(130) 위에 포지셔닝될 때, 볼롬지점(132b)으로부터 양?향 사선으로 기울어져서 오목 지점(132a)에 이르기까지 틈이 생길 수 있다. 본 발명은 웨이퍼(1)의 모서리를 따라 생기는 이와 같은 틈을 기술적으로 의도한다. 상기 요철 상단(132)의 요철의 폭은 일정하게 유지되는 것이 좋다.
전술한 것처럼, 전기 도금을 행할 때에 도금조에 있는 도금용액이 교반되며, 특히 웨이퍼(1)가 위치하는 중앙 부근에서 도금용액이 위로 올라오게 된다. 바람직하게는 전술한 차폐막(140)을 거쳐서 도금용액이 상승하게 되는데, 이때 상승되는 도금용액은 웨이퍼(1)의 단면만을 침지하고 균일하게 도포되어야 한다. 도 5(b)에 도시된 것처럼, 요철 상단(132)의 형태에 의해서 발생하는 웨이퍼(1)와 기판 거치대(130) 사이의 전방향에 형성된 상기 틈에 의해서 도금 용액의 오버 플로우(Overflow)가 화살표를 따라 자연스럽게 다시 도금조안으로 흘러내려 가도록 할 수 있다. 도금용액의 수위가 균일하게 유지될 수 있으며, 오버 플로우의 유속을 적절하게 감소시킬 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 상승하는 용액의 장력에 의해서 웨이퍼(1)가 파손된다든지, 웨이퍼(1)의 다른 쪽 면으로 도금용액이 번진다든지, 불균일한 도금이 발생하는 도금 용액 교반에 의한 기술적 우려를 방지할 수 있다.
이와 같이 설명함으로써 본 발명의 단위 도금 장치의 내부 구조와 구성의 기술 특징이 당업자에게 명료하게 파악되었다. 본 발명의 기술사상을 실시하는 양산 시스템에서는 여러 개의 단위 도금장치가 하나의 도금조를 공유하면서 설치될 것이다. 도 6은 본 발명의 도금장치(100)가 설치되는 구조를 양산 관점으로 개략적으로 나타내었다.
도금조에는 도금용액(199)이 수용되어 있으며, 단위 도금장치들의 도금 모듈(180)들이 일정한 간격으로 나란히 배치된다. 그리고 도금 모듈(180) 위로 각각 웨이퍼(1)가 장입된다. 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 웨이퍼(1)를 장입하고 도금을 실시하는 장치들과 앞서 설명한 구성요소들을 표현하지 않았다. 전자들은 당업자에게 자명한 수준이거나 공지의 수단을 사용할 수 있기 때문이며, 후자는 반복 설명을 피하기 위함이다.
각 도금 모듈(180)의 구성은 앞서 설명한 바와 같다, 각 기판 거치대(130) 위에 웨이퍼(1)가 동시에 혹은 순차적으로 놓이게 되며, 그 아래에는 펌프에 의해 동시에 혹은 순차적으로 도금용액의 오버플로우가 발생한다. 또한 제 2 도금부의 작동에 의해서 광유도 도금이 동시에 혹은 순차적으로 실시될 수 있다.
본 발명의 이러한 도금 장치를 사용한 도금 방법에 대해서 설명한다.
바람직한 실시예에서는, 먼저 제 2 도금부(20)를 통해서 LIP 도금방법을 실시하고, 다음으로 제 1 도금부(10)를 이용하여 전기도금을 실시할 수 있다. 태양전지용 웨이퍼에 대한 전기도금 공정에 있어서, 막의 균일한 도포성과, 우수한 층간 접착력을 얻기 위해 씨드 레이어(seed layer) 웨이퍼(1) 표면에 형성시키는 것이 좋다. 이를 위해서, 도금조의 중앙 부근에 위치하는 LED 램프 광원(122)을 켜고, 도금조 상부에 수평으로 단면 침지되어 있는 피도금체인 웨이퍼(1)를 향해 빛을 조사하여 광유도 도금을 실시한다. 이로써 웨이퍼(1)의 단면에 씨드 레이어를 형성하여 웨이퍼 표면의 전기전도도(conductivity)를 개선해 준다.
다음으로 LED 램프의 아래쪽에 위치하는 양극 부재(190)를 이용해서 씨드 레이어가 형성된 웨이퍼(1)의 단면 표면에 전기도금 또는 광유도 전기도금을 실시한다. 이렇게 함으로써 한 개의 도금장치에서 효과적인 도금작업을 수행할 수 있다. 예컨대 제어장치는 제 2 도금부의 광원을 온하여 먼저 동작하여 웨이퍼 표면에 통전 씨드 레이어를 형성한 다음에, 제 2 도금부의 광원을 오프하고 상기 제 1 도금부에 의한 전기도금을 실시하거나, 또는 광원을 온한 상태에서 전기도금을 실시할 수 있다. 후자는 광유도 전기도금이다. 본 발명의 도금장치에 있어서, 단면 전기도금, 광유도 도금 및 광유도 전기도금을 병행할 수 있다.
본 발명의 도금장치에 연결되어 있는 제어장치는 위와 같이 LIP 도금 → 전기도금 또는 광유도 전기도금의 순서로 웨이퍼 전기도금 공정이 이루어지도록 제어할 수 있으며, LIP 도금과 광유도 전기도금이 병행하여 실시되도록 도금장치의 구성요소를 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 도금조 상부에 단면 침지로, 웨이퍼의 양면에 마스킹(Masking) 처리 없이 도금하는 것이 가능해진다. 즉 종래의 장비에서 2회에 걸쳐 전면 마스킹 →후면도금 → 전면 마스킹 박리 → 후면 마스킹 → 전면 도금 → 후면 마스킹 박리의 공정을 거쳐 완성할 수 있는 제품을 마스킹 공정 없이 단순화 공정으로 생산하는 것이 가능해진다.
한편, 앞서 설명한 본 발명의 도금 모듈(180)의 제 1 도금부(10)가 웨이퍼(1)의 단면 침지에 대해 동작할 때, 통전을 위한 전기적 접촉이 수반된다. 그런데 도금용액의 부력에 의해서 하부 통전부와 웨이퍼 간의 비접촉이 발생할 우려가 있고, 이는 전해도금의 성능에 악영향을 미친다. 이를 보완하기 위한 바람직한 실시예에 있어서 전극 핀 모듈에는 웨이퍼의 상면에 전기적 접촉을 형성하는 상부 통전부가 더 포함될 수 있다. 상부 통전부의 무게를 통해서 도금 용액의 부력에 의한 웨이퍼와 하부 통전부와의 비접촉을 방지할 수 있다.
요컨대 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 있어서, 도면에는 도시되지 않았으나, 웨이퍼(1)가 기판 거치대(130) 위에 놓일 때, 통전을 위한 전극핀들이 웨이퍼(1)의 모서리 전극 형성부의 상하에 전기적 접촉을 형성할 수 있도록 구성된다. 전극핀의 웨이퍼에 대한 접촉 및 해제를 위해서는 전극핀이 설치된 막대 형상의 가이드 봉을 이용할 수 있다. 가이드 봉을 회동함으로써 장입된 웨이퍼에 대한 전극핀들의 접촉 및 해제가 동시에 이루어질 수 있다. 이러한 하나의 가이드 봉과 그 가이드 봉에 다수 설치되어 있는 전극핀들 및 그들의 기계적 메커니즘은 하나의 전극 핀 모듈을 구성한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 전극 핀 모듈은 웨이퍼의 상면과 하면에 각각 전기적 접촉을 형성한다.
또한, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 첨언한다.

Claims (5)

  1. 피도금체인 웨이퍼의 단면 침지에 대한 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치로서:
    도금조 위에 설치되어 그 상단을 따라 도금조에 수평으로 침지되는 상기 웨이퍼의 모서리들을 지지하며, 도금용액이 상기 웨이퍼의 단면을 침지하는 출구로 기능하는 기판 거치대;
    도금조의 하부에 설치된 양극 부재를 통해서 상기 웨이퍼에 전기도금을 실시하는 제 1 도금부;
    상기 양극부재와 상기 웨이퍼 사이의 도금조 안에 위치하며, 상기 웨이퍼를 향해 빛을 투과하는 복수의 광원들이 도금용액 안에서 밀봉된 상태에서 수평 행렬로 설치되어 광유도 도금(Light Induced Plating)을 실시하는 제 2 도금부; 및
    도금용액을 교반하여 상기 기판 거치대의 상부 분출구를 통해 도금용액을 오버플로우 시키는 용액구동부;를 포함하는 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 거치대의 상기 상단은 요철 형상으로 구성되며, 볼록 지점으로 상기 웨이퍼를 지지하고, 상기 볼록 지점과 오목 지점 사이의 틈을 통해서 오버플로우 되는 도금용액을 도금조로 다시 반환하는 것을 특징으로 하는, 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 도금부의 광원들과 상기 기판 거치대 사이에 수평하게 위치하여 도금 용액 내에 침지되어 설치되며, 일정한 간격으로 구멍들이 형성된 투명 차폐막을 더 포함하는, 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치.
  4. 제1항에 있어서,
    웨이퍼에 통전부를 형성하는 전극 핀 모듈을 더 포함하며, 상기 전극 핀 모듈은 웨이퍼의 상면과 하면에 대해 각각 전기적 접촉을 형성하는 것인, 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도금장치의 제어장치는 상기 제 2 도금부를 먼저 동작하여 웨이퍼 표면에 통전 씨드 레이어(seed layer)를 형성한 다음에, 상기 제 2 도금부의 광원을 오프하여 상기 제 1 도금부에 의한 전기도금을 실시하거나, 또는 상기 제 2 도금부의 광원을 온한 상태에서 광유도 도금을 병행하는 전기도금을 실시하도록 상기 도금장치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 전기도금 및 광유도 도금을 병행하는 태양전지 기판용 도금장치.
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