KR102581916B1 - 태양 전지용 실리콘층 증착 장비 - Google Patents

태양 전지용 실리콘층 증착 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양 전지용 실리콘층 증착 장비에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비는 복수의 실리콘 웨이퍼가 내부에 배치되도록 하기 위하여, 수평 방향으로 길이를 갖는 내부 공간이 구비되고, 수평 방향의 전면 쪽에 복수의 실리콘 웨이퍼가 출입하는 도어가 구비되고, 수평 방향의 후면 쪽에 가스가 배기되는 밴트(vent)를 구비하는 챔버 몸체; 복수의 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스를 분사하기 위해 실리콘 증착 가스를 분사하는 복수의 제1 홀이 구비되는 제1 샤워 노즐; 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스를 분사하기 위해 불순물 가스를 분사하는 복수의 제2 홀이 구비되고, 복수의 제2 홀 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(Diffuser)를 구비하는 제2 샤워 노즐;을 포함하고, 제1, 2 샤워 노즐 각각은 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 챔버 몸체의 벽면을 따라 수평 방향과 교차하는 방향으로 길게 연장된다.

Description

태양 전지용 실리콘층 증착 장비{Silicon layer deposition equipment of solar cell}
본 발명은 태양 전지용 실리콘층 증착 장비에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체에서 복수의 전자-정공쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공쌍은 전자와 정공으로 각각 분리되어 전자와 정공은 n형의 반도체와 p형 반도체쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판쪽으로 이동하고, 기판과 에미터부와 전기적으로 연결된 전극에 의해 수집되며, 이 전극들을 전선으로 연결하여 전력을 얻는다.
최근에는 태양 전지의 개방 전압(Voc)를 향상시키기 위하여, 태양 전지의 실리콘 반도체 기판의 표면에 불순물을 함유한 실리콘 증착한 구조의 태양 전지가 개발 중에 있다.
그러나, 이와 같은 구조의 태양 전지에서, 태양 전지의 원하는 효율과 개방 전압을 얻기 위해서는 태양 전지의 표면에 증착되는 실리콘층의 두께가 균일해야 한다.
그러나, 태양 전지의 반도체 기판 표면에 불순물을 함유한 실리콘층을 증착함에 있어, 불순물 가스의 산포가 균일하지 못한 경우, 반도체 기판의 부분에서의 실리콘층 증착 속도에 차이가 생기게 되어, 반도체 기판에 증착되는 실리콘층의 두께가 균일하지 못하여, 태양 전지의 효율이 저하되거나 원하는 만큼의 효율과 개방 전압을 확보하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 태양 전지용 반도체 기판 표면에 분사되는 불순물의 산포를 개선할 수 있는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비는 복수의 실리콘 웨이퍼가 내부에 배치되도록 하기 위하여, 수평 방향으로 길이를 갖는 내부 공간이 구비되고, 수평 방향의 전면 쪽에 복수의 실리콘 웨이퍼가 출입하는 도어가 구비되고, 수평 방향의 후면 쪽에 가스가 배기되는 밴트(vent)를 구비하는 챔버 몸체; 복수의 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스를 분사하기 위해 실리콘 증착 가스를 분사하는 복수의 제1 홀이 구비되는 제1 샤워 노즐; 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스를 분사하기 위해 불순물 가스를 분사하는 복수의 제2 홀이 구비되고, 복수의 제2 홀 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(Diffuser)를 구비하는 제2 샤워 노즐;을 포함하고, 제1, 2 샤워 노즐 각각은 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 챔버 몸체의 벽면을 따라 수평 방향과 교차하는 방향으로 길게 연장된다.
여기서, 제1 샤워 노즐은 챔버 몸체의 외부에서 내부로 수평 방향으로 길게 연장되고, 실리콘 증착 가스를 공급하는 제1 배관에 연결되고, 제2 샤워 노즐은 챔버 몸체의 외부에서 내부로 수평 방향으로 길게 연장되고, 불순물 가스를 공급하는 제2 배관에 연결되고, 제1, 2 배관 각각에는 제1 홀 또는 제2홀이 구비되지 않을 수 있다.
여기서, 제1 샤워 노즐은 제1 배관의 끝단에서 챔버 몸체의 벽면을 따라 수직 방향으로 둥근 형태를 가지며, 제1 샤워 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 제1 홀이 이격되어 구비될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 홀의 개구 방향은 제1 샤워 노즐의 표면 중에서 챔버 몸체의 내부 공간의 중심부를 향하여 구비될 수 있다.
또한, 제1 샤워 노즐의 끝단은 챔버 몸체의 벽면을 따라 돌아 제1 배관의 끝단에 인접하여 위치할 수 있다.
아울러, 제2 샤워 노즐은 제2 배관의 끝단에서 챔버 몸체의 벽면을 따라 수직 방향으로 둥근 형태를 가지며, 제2 샤워 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 제2 홀이 이격되어 구비될 수 있다.
여기서, 복수의 제2 홀의 개구 방향은 제2 샤워 노즐의 표면 중에서 챔버 몸체의 내부 공간의 중심부를 향하여 구비될 수 있다.
또한, 제2 샤워 노즐의 끝단은 챔버 몸체의 벽면을 따라 돌아 제2 배관의 끝단에 인접하여 위치할 수 있다.
아울러, 복수의 제2 홀 각각의 전면에는 디퓨저가 구비되고, 복수의 제2 홀 사이에는 디퓨저를 제2 샤워 노즐에 고정시키는 디퓨저 고정부가 위치할 수 있다.
또한, 제1, 2 샤워 노즐은 각각이 복수 개이고, 하나의 제1 샤워 노즐과 하나의 제2 샤워 노즐은 한 쌍으로 챔버 내부 공간에 구비되고,한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐과 다른 한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐 사이의 간격은 한 쌍을 구성하는 하나의 제1 샤워 노즐과 하나의 제2 샤워 노즐 사이의 간격보다 클 수 있다.
또한, 복수의 실리콘 웨이퍼는 수평 방향으로 길이를 갖는 보트에 수평 방향으로 이격되어 수직 방향으로 세워진 상태로 위치하여 챔버 몸체의 내부 공간에 배치될 수 있다.
또한, 이와 다르게, 복수의 실리콘 웨이퍼는 수직 방향으로 길이를 갖는 보트에 수직 방향으로 이격되어 수평 방향으로 눕혀진 상태로 위치하여 챔버 몸체의 내부 공간에 배치되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비는 제1, 2 샤워 노즐 각각은 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 챔버 몸체의 벽면을 따라 수평 방향과 교차하는 방향으로 길게 연장되어, 태양 전지의 표면에 실리콘층을 보다 균일하게 증착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 샤워 노즐(50)을 챔버 몸체(10)의 중심에서 바라본 형상이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 샤워 노즐(40)을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명에서 디퓨저(43)와 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41) 사이의 간격을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 간략하게 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
아울러, 이하에서 어떤 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 동일하다는 의미는 공정 상의 오차를 고려하여, 어떤 제1 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 다른 제2 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이와 비교하여, 10% 의 오차 범위에 있는 경우를 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 간략하게 도시한 것으로, 도 1의 (a)는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 측면에서 바라본 투시도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에서 V1-V1 라인에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 1의 (c)는 도 1의 (a)에서 V2-V2 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 샤워 노즐(50)을 챔버 몸체(10)의 중심에서 바라본 형상이며, 도 3은 도 1에 도시된 제2 샤워 노즐(40)을 설명하기 위한 도로서, 도 3의 (a)는 도 1에 도시된 제2 샤워 노즐(40)을 챔버 몸체(10)의 중심에서 바라본 형상이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)는 도 1에 도시된 제2 샤워 노즐(40)을 챔버 몸체(10)의 정면 쪽에서 바라본 보다 구체적인 단면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비는 챔버 몸체(10), 제1 샤워 노즐(50), 제2 샤워 노즐(40)을 포함한다.
여기서, 챔버 몸체(10)는 실리콘 웨이퍼(110)가 내부에 배치되는 공간을 마련하기 위하여, 패쇄된 공간을 형성하는 벽을 포함할 수 있다.
이와 같은 챔버 몸체(10)의 내부 공간은 제1 수평 방향(x)으로 길이를 가지며, 제1 수평 방향(x)을 따라 챔버 몸체(10)의 앞쪽에는 도어(20)(door)가 위치하고, 챔버 몸체(10)의 뒤쪽에는 밴트(30)(vent)가 구비될 수 있다.
도어(20)는 챔버 몸체(10)의 앞쪽에 위치하여, 실리콘 웨이퍼(110)를 챔버 몸체(10)의 내부 공간으로 이동하거나, 내부 공간에서 외부로 이동할 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 따라서, 이와 같은 도어(20)를 통하여, 태양 전지용 실리콘 웨이퍼(110)는 보트(100)에 안착된 상태로, 챔버 몸체(10) 내부로 로딩(loading)되거나 언로딩(unloading)될 수 있다.
밴트(30)는 챔버 몸체(10)의 뒤쪽에 위치하여, 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)(50, 40)에서 분사된 공정 가스를 배출 할 수 있으며, 공정 가스의 배출을 위하여, 밴트(30)에는 진공 펌프(31)가 연결될 수 있다.
이에 따라, 제1 샤워 노즐(50)과 제2 샤워 노즐(40)에서 분사되는 증착 가스와 불순물 가스(G2) 중에서 일부는 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 실리콘층으로 증착되고, 나머지 일부는 진공 펌프(31)에 의해 흡입되어 벤트(30)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
여기서, 복수의 실리콘 웨이퍼(110)는 제1 수평 방향(x)으로 길이를 갖는 보트 내에 배치될 수 있다. 이때, 복수의 실리콘 웨이퍼(110)는 보트 내에서 제1 수평 방향(x)으로 이격되어 수직 방향(z)으로 세워진 상태로 위치한 상태로, 도어(20)를 통하여 챔버 몸체(10)의 내부 공간으로 로딩되어 배치될 수 있다.
이와 같은 보트(100) 내에서 복수의 실리콘 웨이퍼(110)의 배치 구조는 한번에 실리콘층을 증착할 수 있는 실리콘 웨이퍼(110)의 개수를 획기적으로 증가시킬 수 있다.
일례로, 태양 전지용 반도체 공정이 아닌 일반적인 반도체 제조 공정에서는 한번에 웨이퍼의 표면에 어떤 층을 증착할 수 있는 웨이퍼의 개수는 많아야 100장에서 200장 사이지만, 도 1과 같이 보트(100) 내에 실리콘 웨이퍼(110)를 세워서 배치하는 경우, 한번에 실리콘층을 증착할 수 있는 실리콘 웨이퍼(110)의 개수는 800장 ~ 1000장까지 가능할 수 있다.
아울러, 도 1에서는 챔버 몸체(10) 내부에 로딩되는 보트(100)의 개수가 하나인 경우를 일례로 도시하였지만, 이와 다르게 보트(100)의 개수는 복수 개 일 수도 있다.
제1 샤워 노즐(50)은 복수의 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스(G1)를 분사하기 위해 실리콘 증착 가스(G1)를 분사하는 복수의 제1 홀(51)을 구비할 수 있다.
이와 같은 제1 샤워 노즐(50)은 수직 방향(z)으로 세워진 복수의 실리콘 웨이퍼(110)의 측면에 실리콘 증착 가스(G1)를 분사할 수 있다.
이를 위하여, 제1 샤워 노즐(50)은 복수의 실리콘 웨이퍼(110)를 중심으로 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 제1 수평 방향(x)과 교차하는 수직 방향(z) 또는 제2 수형 방향으로 길게 연장될 수 있다. 즉, 제1 샤워 노즐(50)은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 챔버 내부 공간의 중심을 기준으로 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 둥근 튜브 형태가 되도록 길게 연장될 수 있다.
이와 같은 제1 샤워 노즐(50)은 실리콘 증착 가스(G1)를 공급하기 위하여 챔버 몸체(10)의 외부에서 내부로 제1 수평 방향(x)으로 길게 연장되는 제1 배관(P50)의 끝단에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 배관(P50)에는 제1 홀(51)이 구비되지 않을 수 있다.
제1 샤워 노즐(50)은 제1 배관(P50)의 끝단에서 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 수직 방향(z) 또는 제2 수형 방향(y)으로 길게 연장되어 둥근 튜브 형태를 가지도록 연장되며, 제1 샤워 노즐(50)의 길이 방향을 따라 복수의 제1 홀(51)이 이격되어 구비될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 홀(51)의 개구 방향은 제1 샤워 노즐(50)의 표면 중에서 챔버 몸체(10)의 내부 공간의 중심부를 향할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 홀(51)의 개구 방향이 챔버 몸체(10)의 전면 쪽이나 후면 쪽으로 조금 치우쳐 구비되는 것도 가능하다.
아울러, 제1 샤워 노즐(50)의 끝단은 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 돌아 제1 배관(P50)의 끝단에 인접하여 위치할 수 있고, 막혀 있을 수 있다.
이와 같이, 제1 샤워 노즐(50)이 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 둥글게 구비되어, 반도체 웨이퍼의 측면 방향으로 실리콘 증착 가스(G1)를 분사하므로, 반도체 웨이퍼의 전면 또는 후면에 보다 균일하게 실리콘 증착 가스(G1)가 증착되도록 할 수 있다.
여기서, 제1 샤워 노즐(50)의 선폭(W50)은 4mm ~ 6mm 사이로 형성될 수 있다.
또한, 제1 샤워 노즐(50)에 구비된 홀(51)들 사이의 간격(D51)은 실리콘 증착 가스(G1)의 산포를 고려하여, 40mm~ 85mm 사이의 범위 내에서 형성될 수 있으며, 제1 샤워 노즐(50)에 구비된 홀(51)들 각각의 직경(R51)은 1mm ~ 1.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 샤워 노즐(50)에서 실리콘 증착 가스(G1)가 분사되어 태양 전지용 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 실리콘층이 증착될 수 있다.
일례로, 제1 샤워 노즐(50)을 통하여 분사되는 실리콘 증착 가스(G1)는 실란(SiH4) 가스일수 있다.
제2 샤워 노즐(40)은 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스(G2)를 분사하기 위해 불순물 가스(G2)를 분사하는 복수의 제2 홀(52)이 구비되고, 복수의 제2 홀(52) 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(43)(Diffuser)를 구비할 수 있다.
이와 같은 제2 샤워 노즐(40) 역시 복수의 실리콘 웨이퍼(110)를 중심으로 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 제1 수평 방향(x)과 교차하는 수직 방향(z) 또는 제2 수형 방향으로 길게 연장될 수 있다. 즉, 제2 샤워 노즐(40)은 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 챔버 내부 공간의 중심을 기준으로 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 둥근 튜브 형태가 되도록 길게 연장될 수 있다.
이와 같은 제2 샤워 노즐(40)은 불순물 가스(G2)를 공급하기 위하여 챔버 몸체(10)의 외부에서 내부로 제1 수평 방향(x)으로 길게 연장되는 제2 배관(P40)에 연결될 수 있고, 제2 배관(P40)에는 제2 홀(52)이 구비되지 않을 수 있다.
이와 같은 제2 샤워 노즐(40)은 제2 배관(P40)의 끝단에서 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 수직 방향(z)으로 둥근 형태를 가지며, 제2 샤워 노즐(40)의 길이 방향을 따라 복수의 제2 홀(52)이 이격되어 구비될 수 있다.
여기서, 복수의 제2 홀(52)의 개구 방향은 제2 샤워 노즐(40)의 표면 중에서 챔버 몸체(10)의 내부 공간의 중심부를 향하여 구비될 수 있다.
제2 샤워 노즐(40)의 끝단은 챔버 몸체(10)의 벽면을 따라 돌아 제2 배관(P40)의 끝단에 인접하여 위치할 수 있다.
이와 같이 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 복수의 제2 홀(52) 각각의 전면에는 디퓨저(43)가 구비되고, 복수의 제2 홀(52) 사이에는 디퓨저(43)를 제2 샤워 노즐(40)에 고정시키는 디퓨저 고정부(45)가 위치할 수 있다.
여기서, 제2 샤워 노즐(40)의 선폭(W40)은 4mm ~ 6mm 사이일 수 있으며, 제1 샤워 노즐(50)의 선폭(W50)과 동일할 수 있다.
아울러, 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 사이의 간격(D41)은 40mm~ 85mm 사이로 형성되되, 제1 샤워 노즐(50)에 구비된 홀(51)들 사이의 간격(D51)과 동일할 수 있다.
또한, 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 각각의 직경(R41)은 1mm ~ 1.5mm 사이로 형성되되, 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(51)들 각각의 직경(R51)과 동일할 수 있다.
이와 같은 제2 샤워 노즐(40)에서 불순물 가스(G2)가 분사되어 태양 전지용 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 실리콘층이 증착될 때, 실리콘층 내에 불순물이 함유될 수 있다.
일례로, 제2 샤워 노즐(40)을 통하여 분사되는 불순물 가스(G2)는 일례로, PH3 가스일 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, BBr3와 같은 보론 가스도 가능하다.
이와 같은 불순물 가스(G2)에서 인(P)은 실리콘층 내에 불순물로 작용하지만, 불순물 가스(G2)의 산포에 따라, 태양 전지용 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 증착되는 실리콘층의 증착 속도가 빨라지거나 느려질 수 있다.
이에 따라, 불순물 가스(G2)의 산포가 균일하지 못한 경우, 반도체 기판(110)에 증착되는 실리콘층의 두께가 균일하지 못하여, 태양 전지의 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 불순물 가스(G2)의 산포를 개선하기 위하여, 도 1의 (c) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 샤워 노즐(40)에서 복수의 제2 홀(52) 각각의 전면에는 불순물 가스(G2)의 산포를 향상시키는 디퓨저(43)가 더 구비될 수 있다.
이와 같은 디퓨저(43)는 복수의 제2 홀(52)을 통과하여 분사되는 불순물 가스(G2)를 전면에서 간섭하여, 실리콘 웨이퍼(110)의 표면에 증착되는 불순물 가스(G2)의 산포를 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 디퓨저(43)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 각각의 전면에 이격되어 구비될 수 있으며, 제2 샤워 노즐(40)의 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 위치하여, 상대적으로 얇은 두께와 넓은 폭을 갖는 판상 형태로 구비될 수 있다.
이와 같은 디퓨저(43)의 재질은 스테인레스 강(SUS, steel use stainless) 재질이 이용될 수 있다.
아울러, 디퓨저(43)는 복수의 디퓨저 고정부(45)에 의해 제2 샤워 노즐(40)에 고정될 수 있다.
여기서, 디퓨저(43)의 길이(D43)는 디퓨저 고정부(45)에 의해 구획되어, 서로 인접한 두 개의 디퓨저 고정부(45)에 의해 각 디퓨저(43)의 길이가 결정될 수 있다.
따라서, 각 디퓨저(43)의 양끝단에는 디퓨저 고정부(45)가 위치하고, 각 디퓨저(43)의 길이(D43)는 각 디퓨저 고정부(45) 사이의 간격(D43)과 동일할 수 있다.
여기서, 각 디퓨저 고정부(45)는 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 사이의 중심에 위치하여, 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 각각은 디퓨저(43)의 중심 부분에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제2 샤워 노즐(40)의 각 홀(41)들을 통해 분사되는 불순물 가스(G2)는 디퓨저(43)에 의해 균일하게 분산시킬 수 있다.
여기서, 각 디퓨저(43)의 길이(D43)는 제2 샤워 노즐(40)에 구비된 홀(41)들 사이의 간격(D41)과 동일하고, 일례로, 디퓨저(43)의 길이는 40mm~ 85mm 사이일 수 있다.
아울러, 디퓨저(43)의 선폭(W43)은 제2 샤워 노즐(40)의 선폭(W40)과 동일하고, 일례로, 4mm ~ 6mm 사이일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비는 제2 샤워 노즐(40)의 전면에 판상 형태의 디퓨저(43)를 더 구비하여, 제2 샤워 노즐(40)을 통해 분사되는 불순물 가스(G2)의 산포를 개선할 수 있고, 이에 따라, 각 태양 전지용 반도체 기판(110)의 표면에 증착되는 실리콘층의 면저항이 보다 균일하도록 하면서, 실리콘층의 증착 두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명에서 디퓨저(43)와 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41) 사이의 간격을 설명하기 위한 도로서, 도 4의 (a)는 디퓨저(43)와 제2 샤워 노즐(40)의 일부 사시도이고, 도 4의 (b)는 디퓨저(43)와 제2 샤워 노즐(40)을 챔버 몸체(10)의 정면 쪽에서 바라본 형상이고, 도 4의 (c)는 디퓨저(43)가 휘어지는 현상을 도시한 것이다.
제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)을 통하여 분사되는 불순물 가스(G2)의 산포는 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)과 디퓨저(43)의 간격에 따라 조절될 수 있다.
일례로, 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)과 디퓨저(43)의 간격이 과도하게 넓으면 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)을 통하여 분사되는 불순물 가스(G2)가 디퓨저(43)에 의해 분산되는 정도는 약해질 수 있어, 불순물 가스(G2)의 산포가 나빠지고, 상대적으로 나쁜 불순물 가스(G2)의 산포로 인하여, 실리콘층의 산포도 함께 나빠질 수 있다.
또한, 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)과 디퓨저(43)의 간격이 과도하게 좁으면 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)을 통하여 분사되는 불순물 가스(G2)가 디퓨저(43)에 의해 분산되는 정도는 강해져 산포가 향상될 수 있으나, 이와 같은 경우, 불순물 가스(G2)의 분사량이 과도히 감소하게 되어, 실리콘층의 증착 속도가 감소할 수 있다.
따라서, 제2 샤워 노즐(40)의 홀(41)과 디퓨저(43)의 간격은 적절한 수준으로 결정될 필요가 있으며, 전술한 바와 같은 불순물 가스(G2)의 산포와 분사량 및 실리콘층의 증착 속도를 적절히 고려하여, 제2 샤워 노즐(40)과 디퓨저(43) 사이의 간격(D1)은 5mm ~ 10mm 사이로 할 수 있다.
아울러, 디퓨저(43)의 두께(T43)는 0.5mm ~ 1.5mm 사이로 할 수 있다. 이에 따라, 장시간 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 사용하더라도, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 디퓨저(43)가 휘어지는 현상을 최소화할 수 있다.
아울러, 도 1에서는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비가 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)이 각각 하나씩만 구비한 경우를 일례로 설명하였으나, 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)이 복수 개로 구비되는 경우도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 설명하기 위한 도로서, 도 5의 (a)는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 정면 쪽에서 바라본 투시도이고, 도 5의 (b)는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 측면에서 바라본 투시도이다.
도 5의 (b)에서는 제1, 2 배관(P50, P40) 각각의 수직 방향(z) 위치가 서로 다른 것으로 도시하고, 둥근 튜브 형태를 갖는 제1, 2 샤워 노즐(50, 40) 각각의 챔버 몸체(10)의 중심으로부터의 거리가 다른 것으로 도시하였으나, 이는 이해의 편의상 이와 같이 도시한 것이고, 제1, 2 배관(P50, P40) 각각의 수직 방향(z) 위치가 사실상 서로 거의 동일할 수 있고, 둥근 튜브 형태를 갖는 제1, 2 샤워 노즐(50, 40) 각각의 챔버 몸체(10)의 중심으로부터의 거리가 서로 동일할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)은 복수 개로 구비될 수 있다.
일례로, 제1 샤워 노즐(50)은 세 개의 제1a, 제1b, 제1c 샤워 노즐(50a, 50b, 50c)을 구비할 수 있고, 제2 샤워 노즐(40)은 세 개의 제2a, 제2b, 제2c 샤워 노즐(40a, 40b, 40c)을 구비할 수 있다.
이를 위해, 제1 샤워 노즐(50) 각각에 연결되는 제1 배관(P50) 역시 3개의 제1a, 제1b, 제1c 배관(P50a, P50b, P50c)을 구비할 수 있고, 제2 샤워 노즐(40) 각각에 연결되는 제2 배관(P40) 역시 3개의 제2a, 제2b, 제2c 배관(P40a, P40b, P40c)을 구비할 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)은 하나의 제1 샤워 노즐(50)과 하나의 제2 샤워 노즐(40)은 한 쌍으로 묶여 챔버 내부 공간에 이격되어 구비될 수 있다.
예를 들어, 제1a 샤워 노즐(50a)과 제2a 샤워 노즐(40a)이 한 쌍으로 구비되고, 제1b 샤워 노즐(50b)과 제2b 샤워 노즐(40b)과 제1c 샤워 노즐(50c)과 제2c 샤워 노즐(40c)이 각각의 쌍으로 구비될 수 있다.
여기서, 한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)과 다른 한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐(50, 40) 사이의 간격(DC1)은 한 쌍을 구성하는 하나의 제1 샤워 노즐(50)과 하나의 제2 샤워 노즐(40) 사이의 간격(DP1)보다 클 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)이 복수 개가 구비되더라도, 각각의 제1, 2 샤워 노즐(50, 40)에서 분사되는 실리콘 증착 가스(G1)와 불순물 가스(G2)가 보다 균일하게 증착될 수 있다.
아울러, 도 1에서는 복수의 실리콘 웨이퍼(110)는 제1 수평 방향(x)으로 길이를 갖는 보트 내에 수평 방향으로 이격되어 수직 방향(z)으로 세워진 상태로 위치한 상태로 배치되는 경우를 일례로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 보트가 수직 방향(z)으로 길게 챔버 몸체(10)의 내부 공간에 배치되는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비를 간략하게 도시한 것이다.
이와 같은 제3 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비에서 제1 샤워 노즐(50) 및 제2 샤워 노즐(40)에 대한 구성은 앞선 제1 실시예에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
그러나, 제1 실시예와 다르게, 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지용 실리콘층 증착 장비에서 챔버 몸체(10)의 수직 방향(z)으로의 높이가 수평 방향(x)으로의 챔버 몸체(10)의 길이보다 훨씬 클 수 있다. 즉, 챔버 몸체(10)의 직경이 챔버 몸체(10)의 수평 방향(x)으로의 길이보다 훨씬 클 수 있다.
이와 같이, 챔버 몸체(10)의 직경이 챔버 몸체(10)의 수평 방향(x)으로의 길이보다 훨씬 큰 상태에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 실리콘 웨이퍼(110)는 수직 방향(z)으로 길이를 갖는 보트에 수직 방향(z)으로 이격되어 제1 수평 방향(x)으로 눕혀진 상태로 위치하여 챔버 몸체(10)의 내부 공간에 배치되는 것도 가능하다.
즉, 복수의 실리콘 웨이퍼(110)가 배치된 보트가 수직 방향(z)으로 길게 챔버 몸체(10)의 내부 공간에 배치될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 복수의 실리콘 웨이퍼가 내부에 배치되도록 하기 위하여, 수평 방향으로 길이를 갖는 내부 공간이 구비되고, 상기 수평 방향의 전면 쪽에 상기 복수의 실리콘 웨이퍼가 출입하는 도어가 구비되고, 상기 수평 방향의 후면 쪽에 가스가 배기되는 밴트(vent)를 구비하는 챔버 몸체;
    상기 복수의 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스를 분사하기 위해 상기 실리콘 증착 가스를 분사하는 복수의 제1 홀이 구비되는 제1 샤워 노즐;
    상기 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스를 분사하기 위해 상기 불순물 가스를 분사하는 복수의 제2 홀이 구비되고, 상기 복수의 제2 홀 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(Diffuser)를 구비하는 제2 샤워 노즐;을 포함하고,
    상기 제1, 2 샤워 노즐 각각은 상기 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 상기 수평 방향과 교차하는 수직 방향으로 길게 연장되고,
    상기 제1 샤워 노즐은 상기 챔버 몸체의 외부에서 내부로 상기 수평 방향으로 길게 연장되고, 상기 실리콘 증착 가스를 공급하는 제1 배관에 연결되고,
    상기 제2 샤워 노즐은 상기 챔버 몸체의 외부에서 내부로 상기 수평 방향으로 길게 연장되고, 상기 불순물 가스를 공급하는 제2 배관에 연결되고,
    상기 제1, 2 배관 각각에는 상기 제1 홀 또는 상기 제2홀이 구비되지 않는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 샤워 노즐은 상기 제1 배관의 끝단에서 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 상기 수직 방향으로 둥근 형태를 가지며, 상기 제1 샤워 노즐의 길이 방향을 따라 상기 복수의 제1 홀이 이격되어 구비되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 홀의 개구 방향은 상기 제1 샤워 노즐의 표면 중에서 상기 챔버 몸체의 내부 공간의 중심부를 향하여 구비되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 샤워 노즐의 끝단은 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 돌아 상기 제1 배관의 끝단에 인접하여 위치하는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 샤워 노즐은 상기 제2 배관의 끝단에서 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 상기 수직 방향으로 둥근 형태를 가지며, 상기 제2 샤워 노즐의 길이 방향을 따라 복수의 제2 홀이 이격되어 구비되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 홀의 개구 방향은 상기 제2 샤워 노즐의 표면 중에서 상기 챔버 몸체의 내부 공간의 중심부를 향하여 구비되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 샤워 노즐의 끝단은 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 돌아 상기 제2 배관의 끝단에 인접하여 위치하는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 홀 각각의 전면에는 상기 디퓨저가 구비되고, 상기 복수의 제2 홀 사이에는 상기 디퓨저를 상기 제2 샤워 노즐에 고정시키는 디퓨저 고정부가 위치하는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  10. 복수의 실리콘 웨이퍼가 내부에 배치되도록 하기 위하여, 수평 방향으로 길이를 갖는 내부 공간이 구비되고, 상기 수평 방향의 전면 쪽에 상기 복수의 실리콘 웨이퍼가 출입하는 도어가 구비되고, 상기 수평 방향의 후면 쪽에 가스가 배기되는 밴트(vent)를 구비하는 챔버 몸체;
    상기 복수의 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스를 분사하기 위해 상기 실리콘 증착 가스를 분사하는 복수의 제1 홀이 구비되는 제1 샤워 노즐;
    상기 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스를 분사하기 위해 상기 불순물 가스를 분사하는 복수의 제2 홀이 구비되고, 상기 복수의 제2 홀 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(Diffuser)를 구비하는 제2 샤워 노즐;을 포함하고,
    상기 제1, 2 샤워 노즐 각각은 상기 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 상기 수평 방향과 교차하는 수직 방향으로 길게 연장되고,
    상기 제1, 2 샤워 노즐은 각각이 복수 개이고,
    하나의 제1 샤워 노즐과 하나의 제2 샤워 노즐은 한 쌍으로 상기 챔버 몸체의 내부 공간에 구비되고,
    한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐과 다른 한 쌍의 제1, 2 샤워 노즐 사이의 간격은 상기 한 쌍을 구성하는 상기 하나의 제1 샤워 노즐과 상기 하나의 제2 샤워 노즐 사이의 간격보다 큰 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 실리콘 웨이퍼는 상기 수평 방향으로 길이를 갖는 보트에 상기 수평 방향으로 이격되어 상기 수직 방향으로 세워진 상태로 위치하여 상기 챔버 몸체의 내부 공간에 배치되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
  12. 복수의 실리콘 웨이퍼가 내부에 배치되도록 하기 위하여, 수평 방향으로 길이를 갖는 내부 공간이 구비되고, 상기 수평 방향의 전면 쪽에 상기 복수의 실리콘 웨이퍼가 출입하는 도어가 구비되고, 상기 수평 방향의 후면 쪽에 가스가 배기되는 밴트(vent)를 구비하는 챔버 몸체;
    상기 복수의 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘층을 증착하기 위한 실리콘 증착 가스를 분사하기 위해 상기 실리콘 증착 가스를 분사하는 복수의 제1 홀이 구비되는 제1 샤워 노즐;
    상기 실리콘층 내에 불순물을 주입하기 위한 불순물 가스를 분사하기 위해 상기 불순물 가스를 분사하는 복수의 제2 홀이 구비되고, 상기 복수의 제2 홀 각각의 전면에 이격되는 판상 형태의 디퓨저(Diffuser)를 구비하는 제2 샤워 노즐;을 포함하고,
    상기 제1, 2 샤워 노즐 각각은 상기 복수의 실리콘 웨이퍼를 중심으로 상기 챔버 몸체의 벽면을 따라 상기 수평 방향과 교차하는 수직 방향으로 길게 연장되고,
    상기 복수의 실리콘 웨이퍼는 상기 수직 방향으로 길이를 갖는 보트에 상기 수직 방향으로 이격되어 상기 수평 방향으로 눕혀진 상태로 위치하여 상기 챔버 몸체의 내부 공간에 배치되는 태양 전지용 실리콘층 증착 장비.
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