KR20100108872A - 대면적 하향식 ｃｉｇｓ 고속성막공정 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템으로서, 로딩챔버, 상기 로딩챔버에 인접하여 구성된 CIGS 증착챔버, 상기 CIGS 증착챔버에 인접하여 구성된 언로딩챔버를 포함하며, 상기 각 챔버는 롤러장치부가 연계되어 구비된 인라인 시스템이 특징이며, 상기 증착챔버는 제1, 제2 및 제3 증착 프로세스챔버로 분할되고, 상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 및 상기 제3 증착 프로세스챔버 사이의 구간에는 별도의 펌핑구역을 구비하며, 상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버 및 상기 펌핑구역에는 상기 이송장치에 의해 이송된 캐리어를 하부로부터 가열하는 가열원으로 제1 히터부, 제2 히터부 및 제4 히터부를 각각 구비하고, 상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버에는 상기 기판 상부면에 열을 공급하는 가열원으로 제3 히터부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
로딩챔버, 언로딩챔버, 증착프로세스챔버, 어닐링챔버, 면열원, 캐리어
Description
본 발명은 대면적 CIGS계(또는 CdTe계) 태양전지를 제조하기 위한 하향식 고속성막공정시스템 및 그 공정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대면적 CIGS계(또는 CdTe계) 태양전지를 고속으로 대량 양산하기 위하여 종래 증착시스템의 증착챔버를 다수개로 분할하여 증착효율을 개선하고, 대면적 기판의 처짐 및 균등한 열공급을 위하여 트레이, 트레이회수시스템 및 면열원을 구성한 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템 및 공정방법에 관한 것이다.
최근, 화석자원의 고갈 및 환경오염에 대처하기 위해 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되면서, 특히 태양전지(솔라셀)에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다.
태양전지는 pn접합 이 형성된 반도체 내부에서 태양광에 의해 여기된 소수캐리어에 의해 기전력을 발생시키는 소자로서, 크게 결정질(단결정, 다결정) 실리콘 태양전지, 및 유리나 플라스틱 등의 값싼 기판에 비정질실리콘이나 화합물반도 체(CIGS, CdTe 등) 등의 박막을 증착한 박막형 태양전지로 분류된다.
결정질 실리콘 태양전지는 발전효율은 높지만 실리콘 등의 재료비가 비싸고 공정이 복잡한 단점을 가지고 있으므로, 저렴한 제조비에 제조공정도 간단하며 얇은 막 형태로 유리창이나 곡면에 부착하는 등 다양한 방법으로 활용할 수 있을 뿐만아니라, 대형화가 가능한 박막형 태양전지가 차세대 태양전지로 각광받고 있다.
특히, CIGS 박막형 태양전지는 구리·인듐·갈륨·셀레늄의 4개 요소를 혼합해 만든 것으로 두께가 실리콘 웨이퍼를 이용한 결정질 태양전지의 100분의 1 정도에 불과하다. 비록, 광변환효율이 결정질보다 낮지만 반도체나 디스플레이 등 기존 산업 분야에서 이용되는 대량 생산용 박막 제조기술을 활용할 수 있어 효율성만 개선되면 결정질보다 경제성도 높아질 것으로 평가된다.
이와 같은 높은 성장 가능성에도 불구하고 CIGS의 양산이 본격화 되지 않은 이유는, 두가지의 핵심 기술인 CIGS 성막기술과 패터닝 기술의 취약 때문으로서, 다결정 실리콘 솔라셀의 광변환효율이 14∼17%인데 비하여, 박막형 솔라셀의 경우 광변환 효율이 10% 안팎이므로 광변환효율을 높일 수 있도록 하는 기술이 요구되며, 또한 대체에너지 보급에 사용할 수 있도록 효율이 높은 대면적 박막형 솔라셀을 양산할 수 있는 기술이 요구된다.
더욱이, 종래의 상향식 증착방법에 의해 기판에 CIGS 또는 CdTe 를 증착시키는 경우, 500℃ 이상의 고온공정에 따른 기판의 처짐현상 및 열팽창에 의한 금속마스크의 처짐현상에 의해 CIGS 또는 CdTe 증착이 원하는 부위에 균일한 두께로 성막되지 않게 될 뿐만 아니라, 평탄하지 않은 기판에 의해 태양전지의 활용도 및 경제 적 효율성이 극히 떨어지게 되는 문제점이 있다. 이와 같은 현상은 대면적 태양전지를 제조하는 공정에서는 반드시 해결해야 할 문제였다.
또한, 대면적 태양전지를 원활하게 양산하기 위해서는 증착공정에서 고진공을 오래 유지하며 고갈된 CIGS 또는 CdTe의 공급횟수를 최소화하여 고속증착을 수행할 수 있어야 한다.
본 출원인은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 고온용 선형소스와 이를 탑재한 인라인형 고진공 증착장비의 개발에 성공하여, 대면적(예: 40인치 이상) 크기의 유리기판의 후면을 고온 가열하면서 연속이송을 가능하게 함과 동시에 CIGS 기체를 하향식으로 분사하여 CIGS 박막을 기판상에 균일하게 연속 증착시키는 증착기술을 통해 박막의 대면적화와 연속적인 대량양산이 가능하도록 하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 인라인형 고속증착 시스템에 다수개로 분할형성된 CIGS 증착챔버 및 면열원을 구성함으로써, 대면적 박막형 태양전지의 CIGS의 균일 증착효율을 높이고 고속으로 대량 양산할 수 있는 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 인라인형 고속증착 시스템에 기판을 지지하는 트레이를 구비하고, 또한 공정라인내에 트레이회수시스템을 구비함으로써, 대면적 기판의 처짐 및 연속적인 공정이 가능한 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 인라인형 고속증착 시스템의 펌핑구역을 외부에 별도로 분리함으로써 Se에 의한 PM주기를 향상시킬 수 있는 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템은,
박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,
캐리어; Mo층이 형성된 유리기판을 상기 캐리어에 안착하기 위한 기판안착장치; 및 상기 캐리어를 이송하기 위한 롤러장치부를 구비한 로딩챔버;
상기 로딩챔버의 롤러장치부에 연계되어 설치된 롤러장치부를 구비하고,
상기 로딩챔버에 인접되어 상기 로딩챔버로부터 이송된 상기 캐리어에 안착된 유리기판을 예열하는 증착전 대기챔버; 상기 증착전 대기챔버에 인접되어 상기 증착전 대기챔버로부터 이송된 예열된 상기 유리기판에 상부로부터 하향식으로 증착을 행하는 증착 프로세스챔버; 및 상기 증착 프로세스챔버에 인접되어 상기 증착 프로세스챔버로부터 상기 캐리어에 안착되어 이송된 증착된 유리기판을 냉각하고 결정화하여 성막 및 진공해제시키는 어닐링챔버;를 구비한 CIGS 증착챔버; 및
상기 CIGS 증착챔버의 어닐링챔버에 인접되어 상기 어닐링챔버의 롤러장치부에 연계되어 설치된 롤러장치부를 구비하고, 상기 어닐링챔버로부터 상기 캐리어로 이송된 성막된 유리기판을 반출하기 위한 기판탈착장치를 구비한 언로딩챔버;를 인라인으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증착 프로세스챔버는 동일한 공정을 수행하는 다수개의 증착 프로세스챔버로 분할되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수개의 증착 프로세스챔버는 제1 내지 제3 증착 프로세스챔버인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3개의 증착 프로세스챔버는 각각 동일 두께의 CIGS 증착층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캐리어는 상기 유리기판이 안정적으로 안착될 수 있도록 양측 하단이 2단으로 절곡된 트레이 형상을 가지며, 상기 롤러장치부에 의해 이송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러장치부는 공정라인을 따라 형성된 가이드; 및 상기 가이드 내측으로 상기 가이드 상부와 단차를 두도록 형성된 가이드롤러;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증착전 대기챔버 및 상기 증착 프로세스챔버의 상기 롤러장치부의 가이드롤러 사이에는 각각 제1 히터부 및 제2 히터부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 히터부 및 제2 히터부는 면열원을 공급하는 면형상의 구조이며, 상기 캐리어 하부에 상기 캐리어와는 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증착 프로세스챔버는 상중앙부 일정위치에 다수개의 제3 히터부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 증착전 대기챔버, 상기 증착 프로세스챔버, 상기 어닐링챔버 사이의 구간, 및 상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 및 상기 제3 증착 프로세스챔버 사이의 구간 각각에는 별도의 펌핑구역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌핑구역은 인접한 챔버들과 연계되어 있는 롤러장치부가 구비되고, 상기 롤러장치부의 가이드롤러 사이에는 제4 히터부를 구비한 어댑터구간; 및 상기 어댑터 구간 하부에 설치된 펌프;로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 챔버들 사이 및 상기 챔버들과 상기 펌핑구역 사이에는 게이트밸브가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템은 상기 언로딩챔버로부터 상기 로딩챔버까지 상기 캐리어를 회송할 수 있는 캐리어회송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템은,
박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,
로딩챔버, 상기 로딩챔버에 인접하여 구성된 CIGS 증착챔버, 상기 CIGS 증착챔버에 인접하여 구성된 언로딩챔버를 포함하며, 상기 각 챔버는 롤러장치부가 연계되어 구비된 인라인 시스템이 특징이며,
상기 증착챔버는 제1, 제2 및 제3 증착 프로세스챔버로 분할되고,
상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 및 상기 제3 증착 프로세스챔버 사이의 구간에는 별도의 펌핑구역을 구비하며,
상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버 및 상기 펌핑구역에는 상기 이송장치에 의해 이송된 캐리어를 하부로부터 가열하는 가열원으로 제1 히터부, 제2 히터부 및 제4 히터부를 각각 구비하고,
상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버에는 상기 기판 상부면에 열을 공급하는 가열원으로 제3 히터부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤러장치부에 의해 이송되는 CIGS를 증착시키기 위한 기판은 캐리어에 안착되어 이송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열원인 제1 히터부, 제2 히터부, 제3 히터부 및 제4 히터부는 면열원인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정방법은,
박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,
제1 기판적치부로부터 유리기판을 픽업하여 로딩챔버(20)로 이송하는 단계;
상기 로딩챔버로 이송된 유리기판(S)을 캐리어(C)에 안착한 다음, 롤러장치부를 통해 증착전 대기챔버로 이송하여 구비된 하부열원에 의해 예열시키고, 고진공상태로 준비하는 단계;
상기 증착전 대기챔버에 의해 예열된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 증착프로세스챔버로 이송한 다음, 구비된 하부열원에 의해 상기 유리기판을 가열하고 상부에 구비된 증착소스부들로부터 증착성분들을 하향으로 분사하고, 상부에 구비된 상부열원에 의해 상기 유리기판의 상부면에 열을 공급하여 증착시키는 단계;
상기 증착프로세스챔버에서 증착이 완료된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 어닐링챔버로 이송하여 냉각시키고 결정화하여 성막시키며, 진공상태를 해제시키는 단계;
상기 어닐링챔버로부터 이송된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 언로딩챔버로 이송하여 반출 준비하는 단계; 및
상기 언로딩챔버로부터 유리기판(S)을 픽업하여 제2 기판적치부까지 이송하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증착프로세스챔버는 동일한 구조의 3개로 분할되어 구성되며, 상 기 3개의 증착프로세스챔버내에서의 증착공정은 1/3씩 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 언로딩챔버내의 빈 캐리어(C)는 구비된 캐리어회송부에 의해 상기 로딩챔버로 회송되는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상술한 구성의 본 발명에 따른 대면적 하향식 CIGS/CdTe 고속성막 공정시스템은 대면적 박막형 태양전지에 CIGS 또는 CdTe의 증착효율을 높여 증착균일도가 양호하고 대면적 박막형 태양전지를 고속으로 대량 양산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 대면적 하향식 CIGS/CdTe 고속성막 공정시스템은 구비된 트레이 및 트레이회수시스템에 의해, 대면적 기판의 처짐 및 연속적인 공정이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 대면적 하향식 CIGS/CdTe 고속성막 공정시스템은 프로세스챔버와 분리설치된 펌핑구역에 의해 Se에 의한 PM주기가 향상되어 태양전지 양산이 지연되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상 은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템을 개략적으로 나타낸 도면, 도 2의 (a)~(c)는 도 1의 주요 챔버인 CIGS 증착챔버에서의 가이드롤러와 히터 및 캐리어의 배치관계를 나타내는 측면도, 도 3은 도 1의 CIGS 증착챔버에서의 가이드롤러와 캐리어, 및 히터의 배치관계를 나타내는 일 실시예의 단면도, 도 4는 도 1의 CIGS 증착챔버 중 증착프로세스구간을 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대면적 하향식 박막형 태양전지의 CIGS 성막공정 시스템은, 제1 기판적치부(10), 제1 기판이송부(15), 로딩챔버(20), CIGS 증착챔버(30,40,50), 언로딩챔버(60), 제2 기판이송부(75), 및 제2 기판적치부(70)가 인라인으로 구성된다. 비록 본 발명에서는 박막형 태양전지의 CIGS 성막공정시스템만을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 박막형 태양전지의 CdTe 성막공정 시스템에도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 모든 챔버내에는 유리기판(S)을 안착한 캐리어(C)를 이송시키기 위한 롤러장치부(200)가 포함된다.
캐리어(C)는 유리기판(S)을 안착하여 이송시키는 수단으로서, 후술하는 롤러장치부(200)의 가이드롤러(220)에 의해 이송되며, 가이드롤러(220)와 접촉되는 양측 하단이 2단으로 절곡된 쟁반(tray) 형상을 가진다. 캐리어(C)의 사용은 대략 500℃ 이상의 고온에서 진행되는 CIGS 증착공정에 의해 유리기판의 처짐을 방지할 수 있도록 하기 위함으로, 캐리어의 재질은 스텐레스스틸, 네오세라믹, 컬쳐 등으로서, 대략 600℃ 정도 온도에서도 열적 문제가 발생되지 않는 재질이 바람직하다.
롤러장치부(200)는 인라인 공정시스템의 공정라인을 따라 양측으로 형성된 가이드(250) 및 가이드롤러(220)로 구성되며, 가이드롤러(220)와 가이드(250)의 상부는 단차를 두도록 형성된다. 이것은 캐리어(C)의 양측 하단이 가이드롤러(220)에 걸쳐지도록 하여 캐리어(C)가 가이드롤러(220) 위에서 안정적으로 부드럽게 이송될 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명에서는 롤러장치부의 일예로서 가이드와 가이드롤러로 구성된 롤러장치부만을 나타내었으나 이에 국한되는 것이 아니며, 본 발명에 설명한 바와 같은 연속공정이 가능한 인라인 시스템을 구성할 수 있는 다양한 이송수단이 가능함은 물론이다.
또한, 롤러의 재질은 티탄, 나크, 세라믹, 그라파이트 등 열적 문제가 없는 재질이 바람직하다. 이것은, 고온의 증착공정에서 롤러가 변형되는 것을 방지하여 안정된 이송에 따른 원할한 증착공정이 이루어지도록 하기 위함이다. 또한, 롤러부분과 후술하는 제1,2,4 히터부(H1,H2,H4)를 격리할 수 있는 쉴드(shield)(미도시) 구성을 하여 롤러에 최대한 열이 가해지지 않도록 함으로써, 롤러의 열적변형을 방지하는 것도 바람직하다.
또한, 가이드롤러(220)에 안착된 캐리어(C)가 안정적으로 부드럽게 이송되도록 가이드롤러(220)는 설치된 롤러구동수단(미도시)에 의해 구동된다.
제1 및 제2 기판적치부(10,70)는 CIGS 증착 전후의 Mo(몰리브덴)이 증착된 유리기판이 적재되어 구비되는 것으로, 대면적 유리기판의 안정적인 픽업 또는 인라인 공정상의 이송을 위하여 컨베이어나 롤러 등의 제1 및 제2 이송수단(13,73)을 포함하여 구성된다. CIGS 증착전 유리기판(S)은 제1 기판적치부(10)로부터 픽업되어 제1 기판이송부(15)로 이송되고, CIGS 증착후 유리기판(S)은 제2 기판이송부(75)로부터 픽업되어 제2 기판적치부(70)에 적재된다.
제1 기판이송부(15)는 제1 기판적치부(10)로부터 픽업된 유리기판(S)을 로딩챔버(20)까지 이송시키기 위한 것으로서, 컨베이어나 롤러 등의 제3 이송수단(17)을 포함하여 구성된다. 유리기판(S)은 제3 이송수단(17)에 연계되어 설치된 로딩챔버(20)의 가이드롤러(22)에 의해 로딩챔버(20)내의 캐리어로 이송된다.
로딩챔버(20)는 CIGS 증착챔버(30,40,50)에 유리기판을 반입하기 위한 준비단계 기능을 하는 챔버로서, 제1 기판이송부(15)로부터 이송된 유리기판(S)을 안착하여 이송하는 캐리어(C) 및 캐리어 이송을 위한 롤러장치부(200)가 포함된다. 또한, 대면적 유리기판을 캐리어에 안정적으로 안착시키기 위해 별도의 기판안착장치(미도시)가 포함된다. 여기서, 기판안착장치로는 일예로서 이송로봇(미도시)등이 해당될 수도 있다.
또한, 로딩챔버(20)는 대기압 상태의 외부와 유리기판(S)을 교환하기 위하여 내부압력을 대기압상태에서 진공상태로 또는 진공상태에서 대기압상태로 전환할 수 있어야 한다.
로딩챔버(20) 및 언로딩챔버(60)의 도어(door)들은 캐리어(C)의 반입 및 반출이 용이하도록 도어 하단에 롤러(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다.
CIGS 증착챔버(30,40,50)는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)을 동시증발증착(co-deposition) 함으로써 Mo층이 형성된 유리기판 상부에 CIGS 박막을 형성하기 위한 챔버로서, 증착전 대기챔버(30), 증착 프로세스챔버(40), 및 어닐링 챔버(50)으로 구성된다. CIGS 증착챔버(30,40,50)에는 전 구간에 걸쳐 로딩챔버의 롤러장치부에 연계된 롤러장치부가 구비되어 있다.
여기서, 증착전 대기챔버(30) 및 증착 프로세스챔버(40)는 전 구간에 걸쳐 유리기판(S) 하부에 각각 제1 히터부(H1) 및 제2 히터부(H2)를 포함한다.
제1 히터부(H1) 및 제2 히터부(H2)는 양측 가이드롤러(220) 사이에 배치된 가열원으로서, 면열원을 공급할 수 있도록 면형상의 구조로 이루어지며, 가이드롤러(220)에 안착된 캐리어(C)와는 소정간격(대략 5mm)으로 이격되게 구성한다. 히터의 구성을 면열원으로 한 것은, 종래의 유리기판을 가열하는 열원이 이격되게 배치된 선열원이었고 이와 같은 선열원의 구성에 따라 유리기판은 선열원에 의해 가열되는 부분과 선열원 사이의 이격된 부분이 가열온도 차이가 생기게 되어 유리기판 전체면적에 대해 균일하게 증착이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명은 면열원 히터의 구성에 의해 캐리어(C)를 매개로 한 유리기판(S)의 전체 면적에 대해 균일한 열공급이 가능하게 되고 그럼으로써, 유리기판에 안정적인 CIGS증착이 가능하게 된다. 히터의 용량은 최대 900℃로 하여, 유리기판의 표면온도를 530℃ ±5%로 하는 것이 바람직하다.
증착전 대기챔버(30)는 로딩챔버(20)에 인접되어 로딩챔버(20)로부터 이송된 캐리어에 안착된 유리기판을 증착전에 예열하기 위한 챔버로서, 공정의 단계적 효율성을 기할 수 있도록 로딩챔버(20)로부터 증착 프로세스챔버(40)로의 단계적 예 열 및 단계적 진공상태를 유지할 수 있는 완충역할을 하도록 한다. 증착전 대기챔버(30)는 저진공챔버(30a), 고진공챔버(30b), 트랜스퍼챔버(30c)가 순차적으로 구분되어 구성된다.
저진공챔버(30a), 고진공챔버(30b) 및 트랜스퍼챔버(30c)는 로딩챔버(20)와 연계되어 설치된 롤러장치부(200) 및 제1 히터부(H1)와 진공펌프장치(미도시)가 구비되어 있으며, 로딩챔버(20)로부터 이송된 유리기판(S)을 점차적으로 고온으로 가열하고, 증착하기에 알맞은 진공상태를 유지할 수 있도록 한다.
저진공챔버(30a)는 내부압력이 대략 5.0×E-7 Torr 이하가 바람직하며, 고진공챔버(30b) 및 트랜스퍼챔버(30c)는 내부압력이 대략 3.0×E-5 Torr 이하가 바람직하다.
특히, 트랜스퍼챔버(30c)는 외부, 즉 고진공챔버(30b)로부터 로딩된 유리기판을 증착 프로세스챔버(40)로 로딩시키는 역할을 하는 챔버로, 이후의 증착 프로세스챔버(40)의 진공상태와 같은 크기의 압력을 갖는 진공상태로 유지하는 것이 바람직하다.
증착 프로세스챔버(40)는 증착성분인 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시증발증착시키는 챔버로서, 증착전 대기챔버(30)에 인접되어 증착전 대기챔버(30)로부터 이송된 예열된 유리기판(S)에 상술한 증착성분들을 상부로부터 하향식으로 증착을 행하도록 구성된다.
본 발명에 따른 증착 프로세스챔버(40)는 다수개, 적어도 3개의 동일한 제1 내지 제3 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)로 분할하여 구성한다. 이와 같이 증착프로세스챔버를 분할구성함으로써, 유리기판위에 증착되는 증착성분들의 아웃개스(outgasing) 최소화를 통해 내부 쇼트가 방지될 수 있으며, 일정량씩 분할증착되고 그 제어가 가능하므로 챔버내에 구비된 증착성분들의 교환빈도를 낮출 수 있어 대면적 태양전지의 고속양산에 적합하며, 결과적으로 대면적 유리기판상에 원하는 성분조성 및 균일한 두께를 갖는 CIGS층을 고속으로 형성하는 것을 가능하게 한다.
제1 내지 제3 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)는 각각 동일한 구조로 구성되어 있으며, 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)내에는 하부에 가이드롤러(220)가 각각 연계되어 설치되고, 양측 가이드롤러(220) 사이에는 유리기판(S)을 하부로부터 가열하는 제2 히터부(H2)가 구성된다. 증착공정과정에서, 제2 히터부(H2) 위에는 일정간격(대략 5mm)으로 이격되게 유리기판(S)이 안착된 캐리어(C)가 배치된다. 제1 프로세스챔버(40a)의 가이드롤러(220)는 트랜스퍼챔버(30c)의 가이드롤러(220)와 연계되어 설치된다.
또한, 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c) 내 중상부에는 일정간격으로 구리소스부(S1), 갈륨소스부(S2), 인듐소스부(S3)가 순서대로 하향식으로 배치되고, 챔버 일측내벽과 구리소스부(S1) 사이, 구리소스부(S1)와 갈륨소스부(S2) 사이, 갈륨소스부(S2)와 인듐소스부(S3) 사이, 및 인듐소스부(S3)와 챔버 타측내벽 사이에는 챔버외부에 구비된 셀레늄소스부(S4)와 연통되는 셀레늄 분사대(42)가 구비된다. 이 와 같이 셀레늄 분사대(42)를 설치함으로써, 프로세스 챔버내 모든 증착성장위치에 걸쳐서 균일한 셀레늄이 제공되도록 한다.
또한, 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)의 각 소스부(S1,S2,S3) 하단 사이에는 다수개의 지지대(45)를 구비하고, 각 지지대(45) 하부에는 하방향으로 열을 공급할 수 있는 제3 히터부(H3)를 더 구비한다. 상세하게는, 제3 히터부(H3)는 하부에 위치된 유리기판(S) 상부면에 열을 공급하는 것으로, 이와 같은 공급열에 의해, 각 소스부(S1,S2,S3)로부터 유리기판(S)을 향해 하향으로 분사된 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄이 유리기판(S)상에서 일정 조성비의 균일한 두께로 증착되는 효율이 높아지게 된다. 다시 말하면, 제3 히터부(H3)에 의해 유리기판(S)에의 증착효율은 더 높아지게 되는 것이다.
3개의 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)내의 소스부들(S1,S2,S3)의 온도측정 및 제어, 히터부들(H1,H2,H3)의 온도측정 및 제어는 구비된 센서에 의한 제어시스템에 의해 수행된다. 또한, 3개의 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)내에서 1/3 두께씩의 CIGS층이 유리기판 전체에 걸쳐서 균일하게 증착되었는지 여부 및 증착된 CIGS층의 원하는 원소조성비 획득여부는 외부에 구비된 XRF장치(90)에 의해 측정되고 제어된다.
또한, 본 발명에 따른 증착 프로세스챔버(40)는 챔버 내부를 진공상태로 형성하기 위한 펌프를 각 챔버의 하부에 구비하지 않고, 증착전 대기챔버(30), 증착 프로세스챔버(40), 후술하는 어닐링 챔버(50) 사이, 및 3개의 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c) 사이에 배치된 어댑터(adapter)구간(420) 하부에 펌프(450)를 부착하여 구성된 펌핑구역(400)을 별도로 구비한다.
어댑터 구간(420)은 각 인접한 챔버들과 연계되어 설치된 가이드롤러(220)가 구비되어 있으며, 양측 가이드롤러(220) 사이에는 제4 히터부(H4)가 배치되어 챔버 사이를 캐리어(C)가 이송할 때 유리기판의 온도변화를 방지한다. 또한, 하부에 구성된 펌프에 의해 증착 프로세스챔버(40)와 동일한 진공도를 유지하도록 하여, 유리기판 이송시 게이트 밸브의 개폐에 따른 각 챔버의 진공도에 영향을 미치지 않고 유리기판이 연속적으로 이송될 수 있게 한다. 더욱이, 이와 같은 어댑터 구간은 구비된 펌프에 의하여 진공도를 인접한 증착프로세스챔버와 동일하게 유지할 수 있게 하므로, 어댑터구간과 각 증착프로세스챔버 사이에 구비된 게이트밸브의 개폐작동의 생략이 가능하고, 이와 같은 게이트밸브의 개폐작동의 생략은 개폐작동에 따른 지연시간을 단축시켜 유리기판(S)의 연속적인 고속이동도 가능하게 할 수 있다.
또한, 이와 같이 펌핑구역(400)을 별도로 구성함으로써, 증발된 셀레늄의 펌프부착에 따른 펌프의 PM주기(장비청소주기 또는 유지관리주기)가 짧아지는 것을 방지할 수 있게 된다.
펌핑구역(400)에는 크라이오펌프(Cryo Pump) 및 TMP(Turbo molecular pump)를 사용함으로써, 증착 프로세스챔버(40)가 고온 환경을 유지하면서 증발열이 높은 물질과 가스들을 정화하여 외부로 완벽하게 배출될 수 있도록 하고, 그럼으로써 장 치의 재생효율 및 수명을 연장시킬 수 있도록 한다.
일반적으로, 크라이오펌프는 극저온에 의해 기체 분자를 응축, 흡착함으로써 진공 인출을 행하는 냉동 저장식 진공 펌프를 말하는 것으로, 반도체 제조장치의 처리 챔버 등을 초고진공상태로 만들기 위한 수단으로서 널리 사용되고 있다. TMP(Turbo molecular pump)는 공정 챔버내의 공정가스를 배출하기 위한 펌프에 연결되어 공정 가스에 대한 배출력을 증대시키는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 성막공정시스템에서의 각 챔버(20,30,40,50,60)의 하부에는 내부의 가스 또는 내부에서 발생된 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등을 챔버 외부로 배출할 수 있도록 배기부(미도시)가 설치된다.
본 발명에 따른 제3 히터부(H3) 및 제4 히터부(H4)도 제1 및 제2 히터부와 마찬가지로, 면열원을 공급할 수 있도록 면형상의 구조로 구성하는 것이 바람직하다.
어닐링 챔버(50)는 상기 증착 프로세스챔버(40)에 인접되어 있으며, 증착 프로세스챔버(40)에서 증착공정을 마치고 이송된 고온상태의 유리기판(S)을 단계적으로 냉각시키고 결정화하여 증착막을 형성(즉, 성막)시키고, 고진공상태에서 순차적으로 저진공상태로 진공을 해제시키기 위한 챔버로서, 순차적으로 냉각챔버(50a), 고진공해제챔버(50b) 및 저진공해제챔버(50c)로 구분되어 구성된다.
냉각챔버(50a), 고진공해제챔버(50b) 및 저진공해제챔버(50c)에는 제3 증착 프로세스챔버(40c)와 연계되어 설치된 가이드롤러(220)가 구비되어 있으며, 제3 증 착 프로세스챔버(40c)로부터 이송된 유리기판(S)을 냉각하고, 언로딩하기에 알맞은 상태로 진공을 해제하도록 한다.
특히, 냉각챔버(50a)에는 고온상태의 유리기판(S)을 일정한 온도로 냉각시키는 냉각수단이 구비되는데, 냉각수단으로는 냉각가스 분사장치나 냉각유체라인이 사용될 수 있으며, 냉각가스는 질소 또는 불활성기체(inert gas)인 헬륨(He)을 포함할 수 있다.
언로딩챔버(60)는 CIGS 증착챔버로부터 증착된 유리기판(S)을 반출하기 위한 기능을 하는 챔버로서, 저진공해제챔버(50c)와 연계되어 설치된 가이드롤러(220), 및 증착된 대면적 유리기판(S)을 캐리어로부터 안정적으로 탈착시키기 위한 이송로봇(미도시)등의 기판탈착장치를 포함한다. 또한, 언로딩챔버(60)는 대기압 상태의 외부와 유리기판을 교환하기 위하여 내부압력을 진공상태에서 대기압상태로 전환할 수 있어야 한다.
제2 기판이송부(75)는 언로딩챔버(60)로부터 픽업된 증착된 유리기판(S)을 제2 기판적치부(70)까지 이송시키기 위한 것으로서, 상술한 바와 같이 컨베이어나 롤러 등의 제4 이송수단(77)을 포함하여 구성된다. 유리기판(S)은 언로딩챔버(60)에 연계되어 설치된 제4 이송수단(77)에 의해 제2 기판적치부(70)까지 이송되며, 이때 제2 기판적치부(70)에서의 유리기판(S) 적재는 제2 이송수단(73)에 의해 안전하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 성막공정시스템에서의 챔버간 캐리어(C) 이송은 유리기판(S)이 정지하여 기다리는 시간의 지연을 방지하도록 게이트 밸브(G)를 거쳐 수행되는 것이 바람직하며, 챔버간 거리차에 따른 유리기판(S) 또는 캐리어(C)의 떨림현상 및/또는 걸림현상을 방지하도록 게이트 밸브(G)단에도 양측에 가이드롤러(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 성막공정시스템에는 캐리어(C)를 순환사용하기 위하여 유리기판(S)이 언로딩된 빈 캐리어(C)를 언로딩챔버(60)에서 로딩챔버(20)로 이송하는 캐리어회송부(80)를 더 포함할 수 있다.
캐리어회송부(80)는 캐리어(C)를 이송하기 위하여 컨베이어나 롤러, 리니어스크류(linear screw) 등의 제5 이송수단(87)을 포함할 수 있으며, 이때 로딩챔버(20)에는 캐리어회송부(80)로부터 캐리어(C)를 반입받기 위한 수단이 필요하고, 언로딩챔버(60)에는 캐리어회송부(80)에 캐리어(C)를 반출하기 위한 수단이 필요하다.
또한, 캐리어회송부(80)와 로딩챔버(20) 및 언로딩챔버(60)에서의 캐리어 진행방향이 수직으로 교차하게 되는 본 발명과 같은 시스템구성에서는 로딩챔버(20) 및 언로딩챔버(60)에는 각각 X축 방향 가이드롤러(220)와 Y축 방향 롤러(26, 66)를 설치하는 것이 바람직하다.
로딩챔버(20) 및 언로딩챔버(60)의 X축 방향 가이드롤러(220)와 Y축 방향 롤러(26,66)는 서로에 대하여 승하강 할 수 있도록 구성된 것으로, 언로딩챔버(60)에 X축 방향으로 반입된 캐리어(C)로부터 유리기판(S)이 언로딩되면 X축 방향 가이드롤러(220)는 하강하고 Y축 방향 롤러(66)는 승강하여 빈 캐리어(C)는 캐리어회송부(80)를 따라 이송된다. 또한, 로딩챔버(20)에 Y축 방향으로 반입된 캐리어(C)에 유리기판(S)이 로딩되면 Y축 방향 롤러(26)는 하강하고 X축 방향 가이드롤러(220)는 승강하여 캐리어(C)는 인접 챔버인 저진공챔버(30a)로 이송된다.
본 발명에 따른 CIGS 성막공정을 행하는 시스템에서 유리기판의 각 챔버간 이송 및 캐리어의 캐리어회송부에 의한 순환이송은 별도로 구비된 통합 제어시스템(미도시)에 의해 제어된다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 성막공정시스템의 공정과정을 설명한다. 공정은 X축 방향을 따라 진행된다.
우선, 제1 기판적치부(10)로부터 유리기판(S)을 픽업하여 제1 기판이송부(15)를 통해 로딩챔버(20)로 이송한다.
로딩챔버(20)로 이송된 유리기판(S)을 롤러장치부(200)의 가이드롤러(220) 위에 배치된 캐리어(C)에 기판안착장치를 통해 안착시킨다.
유리기판(S)이 안착된 캐리어(C)는 연계되어 설치되어 있는 가이드롤러(220)를 따라 저진공챔버(30a), 고진공챔버(30b) 및 고진공의 트랜스퍼챔버(30c)로 단계적으로 이송되며, 이와 같은 이송과정에서 각 챔버내에 배치된 제1 히터부(H1)에 의해 유리기판(S)은 고온으로 예열되어 증착준비를 마친다.
예열된 유리기판(S)이 안착된 캐리어(C)는 트랜스퍼챔버(30c)로부터 고진공상태의 제1 증착 프로세스챔버(40a)로 이송된다. 제1 증착 프로세스챔버(40a)내 적정한 위치에 캐리어(C)가 위치하면 증착성분인 구리, 갈륨, 인듐 및 셀레늄이 각 소스부에 내재된 가열원(미도시)에 의해 기화되어 하방향으로 유리기판(S)에 분사 된다.
이때, 캐리어(C)위에 안착된 유리기판(S)은 가이드롤러(220) 사이에 배치된 제2 히터부(H2)의 열에 의해 일정온도로 하부 전체가 가열되게 되고, 또한 유리기판(S) 상부표면은 각 소스부(S1,S2,S3,S4) 하단 사이에 배치된 다수개의 제3 히터부(H3)로부터 열이 공급되므로, 유리기판(S)위에 증착된 성분들은 대면적의 유리기판(S) 전체영역에 걸쳐서 일정조성비의 균일한 두께로 증착된다. 여기서, 제1 증착 프로세스챔버(40a) 내에서는 증착되길 원하는 CIGS층의 최종 두께인 1~2㎛의 1/3만 증착되도록 제어한다.
제1 증착 프로세스챔버(40a)로부터 1차 증착된 유리기판(S)은 고진공상태의 어댑터구간(420)을 거쳐 제2 증착 프로세스챔버(40b)로 이송된다. 제2 증착프로세스챔버(40b)내에서의 증착과정은 제1 증착 프로세스챔버(40a)에서와 동일하며, 마찬가지로 원하는 CIGS층 최종 두께인 1~2㎛의 1/3만 증착되도록 제어한다.
계속해서, 제2 증착프로세스챔버(40b)로부터 2차 증착된 유리기판(S)은 고진공상태의 어댑터구간(420)을 거쳐 제3 증착프로세스챔버(40c)로 이송된다. 제3 증착프로세스챔버(40c)내에서의 증착과정도 제1 증착프로세스챔버(40a)에서와 동일하며, 마찬가지로 원하는 CIGS층 최종두께인 1~2㎛의 1/3만 증착되도록 제어한다.
여기에서, 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c)의 내부에서 발생된 반응가스 및 미반응가스, 그리고 반응부산물 등은 각 증착프로세스챔버(40a,40b,40c) 하부에 설치된 배기부(미도시)을 통하여 챔버 외부로 배출된다.
이와 같이, 제1 내지 제3 증착프로세스챔버((40a,40b,40c))를 통해 유리기판(S) 위에 증착량을 나누어 증착시킴으로써, 양산속도가 증가할 뿐만 아니라, 원하는 증착두께를 일정한 원소조성비로 대면적의 유리기판(S) 전체에 걸쳐서 균일하게 얻을 수 있게 된다.
이때, 미도시된 실드에 의해 가려진 유리기판 양측 일부분에는 증착이 이루어지지 않도록 주의한다. 이는 얼라인키, ID마크 및 홀(Hole)이 위치하는 부분이다.
증착이 완료되면, 유리기판(S)은 어닐링 챔버(50)의 고진공상태의 냉각챔버(50a)로 이송되고, 고온의 유리기판(S)의 온도는 냉각수단을 통해 서서히 낮추어지고 유리기판(S)의 증착성분은 결정화되어 증착막이 형성된다. 즉, CIGS 성막이 이루어진다.
그런 다음, 차례대로 고진공해제챔버(50b), 저진공해제챔버(50c)로 이송되어 급격한 압력변화 없이 반출될 상태가 된다.
저진공해제챔버(50c)로부터 언로딩챔버(60)로 이송된 캐리어(C)에 안착된 유리기판(S)은 기판탈착장치에 의해 픽업되어 제2 기판이송부(75)로 이송되고 계속해서 제2 이송수단(77)에 의해 제2 기판적치부(70)까지 이송된다.
한편, 언로딩챔버(60)내의 빈 캐리어(C)는 이송수단인 X축 방향 가이드롤러(220)가 하강하고 Y축 방향 롤러(66)가 승강함에 따라 캐리어회송부(80)의 제5 이송수단(87)을 따라 이송하게 된다. 이때, 캐리어회송부(80)의 제1교차점(P1)에서 는 마찬가지로 Y축 방향 롤러는 하강하고 X축 방향 롤러는 승강하며, 제2교차점(P2)에서는 X축 방향 롤러가 하강하고 Y축 방향 롤러가 승강하므로, 빈 캐리어(C)는 캐리어회송부(80)를 따라 이송하게 된다.
이와 같은 캐리어회송시스템에 의해 캐리어회송부(80)를 따라 이송된 빈 캐리어(C)는 로딩챔버(20)에 Y축 방향으로 반입되게 되고, 빈 캐리어(C)에 유리기판(S)이 로딩되면 Y축 방향 롤러(26)는 하강하고 X축 방향 가이드롤러(220)는 승강하여 캐리어(C)는 인접 챔버인 저진공챔버(30a)로 이송되면서 증착공정이 연속적으로 고속 수행될 수 있게 되는 것이다.
본 발명에서는 박막 태양전지 중 태양광흡수층인 CIGS층 성막공정만을 기술하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며, CdTe 성막공정에도 본 발명에 따른 성막공정시스템을 사용하여 태양전지 모듈을 제조할 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정이나 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함함은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 대면적 하향식 CIGS 고속성막 공정시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2의 (a)~(c)는 도 1의 주요 챔버인 CIGS 증착챔버에서의 가이드롤러와 히터 및 캐리어의 배치관계를 나타내는 측면도,
도 3은 도 1의 CIGS 증착챔버에서의 가이드롤러와 캐리어, 및 히터의 배치관계를 나타내는 일 실시예의 단면도,
도 4는 도 1의 CIGS 증착챔버 중 증착프로세스구간을 나타내는 측면도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10,70: 기판적치부 15,75: 기판이송부
20:로딩챔버 30:증착전 대기챔버
40: 증착프로세스챔버 50:어닐링챔버
60:언로딩챔버 66:Y축방향 가이드롤러
80:캐리어회송부 200:롤러장치부
220:가이드롤러 250:가이드
400:펌핑구역 420:어댑터구간
450:펌프 C:캐리어
S:유리기판 H:히터부
S1,S2,S3,S4:증착소스부(구리, 갈륨, 인듐, 셀레늄)
Claims (19)
- 박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,캐리어; Mo층이 형성된 유리기판을 상기 캐리어에 안착하기 위한 기판안착장치; 및 상기 캐리어를 이송하기 위한 롤러장치부를 구비한 로딩챔버;상기 로딩챔버의 롤러장치부에 연계되어 설치된 롤러장치부를 구비하고,상기 로딩챔버에 인접되어 상기 로딩챔버로부터 이송된 상기 캐리어에 안착된 유리기판을 예열하는 증착전 대기챔버; 상기 증착전 대기챔버에 인접되어 상기 증착전 대기챔버로부터 이송된 예열된 상기 유리기판에 상부로부터 하향식으로 증착을 행하는 증착 프로세스챔버; 및 상기 증착 프로세스챔버에 인접되어 상기 증착 프로세스챔버로부터 상기 캐리어에 안착되어 이송된 증착된 유리기판을 냉각하고 결정화하여 성막 및 진공해제시키는 어닐링챔버;를 구비한 CIGS 증착챔버; 및상기 CIGS 증착챔버의 어닐링챔버에 인접되어 상기 어닐링챔버의 롤러장치부에 연계되어 설치된 롤러장치부를 구비하고, 상기 어닐링챔버로부터 상기 캐리어로 이송된 성막된 유리기판을 반출하기 위한 기판탈착장치를 구비한 언로딩챔버;를 인라인으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 증착 프로세스챔버는 동일한 공정을 수행하는 다수개의 증착 프로세스 챔버로 분할되어 구성된 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 다수개의 증착 프로세스챔버는 제1 내지 제3 증착 프로세스챔버인 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 3개의 증착 프로세스챔버는 각각 동일 두께의 CIGS 증착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 캐리어는 상기 유리기판이 안정적으로 안착될 수 있도록 양측 하단이 2단으로 절곡된 트레이 형상을 가지며, 상기 롤러장치부에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 롤러장치부는 공정라인을 따라 형성된 가이드; 및 상기 가이드 내측으로 상기 가이드 상부와 단차를 두도록 형성된 가이드롤러;로 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 증착전 대기챔버 및 상기 증착 프로세스챔버의 상기 롤러장치부의 가이드롤러 사이에는 각각 제1 히터부 및 제2 히터부를 구비한 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1 히터부 및 제2 히터부는 면열원을 공급하는 면형상의 구조이며, 상기 캐리어 하부에 상기 캐리어와는 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 증착 프로세스챔버는 상중앙부 일정위치에 다수개의 제3 히터부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 증착전 대기챔버, 상기 증착 프로세스챔버, 상기 어닐링챔버 사이의 구간, 및 상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 및 상기 제3 증착 프로세스챔버 사이의 구간 각각에는 별도의 펌핑구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 펌핑구역은 인접한 챔버들과 연계되어 있는 롤러장치부가 구비되고, 상기 롤러장치부의 가이드롤러 사이에는 제4 히터부를 구비한 어댑터구간; 및 상기 어댑터 구간 하부에 설치된 펌프;로 구성된 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 각 챔버들 사이 및 상기 챔버들과 상기 펌핑구역 사이에는 게이트밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 언로딩챔버로부터 상기 로딩챔버까지 상기 캐리어를 회송할 수 있는 캐리어회송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,로딩챔버, 상기 로딩챔버에 인접하여 구성된 CIGS 증착챔버, 상기 CIGS 증착챔버에 인접하여 구성된 언로딩챔버를 포함하며, 상기 각 챔버는 롤러장치부가 연계되어 구비된 인라인 시스템이 특징이며,상기 증착챔버는 제1, 제2 및 제3 증착 프로세스챔버로 분할되고,상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 및 상기 제3 증착 프로세스챔버 사이의 구간에는 별도의 펌핑구역을 구비하며,상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버 및 상기 펌핑구역에는 상기 이송장치에 의해 이송된 캐리어를 하부로부터 가열하는 가열원으로 제1 히터부, 제2 히터부 및 제4 히터부를 각각 구비하고,상기 제1 증착 프로세스챔버, 상기 제2 증착 프로세스챔버, 상기 제3 증착 프로세스챔버에는 상기 기판 상부면에 열을 공급하는 가열원으로 제3 히터부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 롤러장치부에 의해 이송되는 CIGS를 증착시키기 위한 기판은 캐리어에 안착되어 이송되는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 제 14 항에 있어서,상기 가열원인 제1 히터부, 제2 히터부, 제3 히터부 및 제4 히터부는 면열원인 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정 시스템.
- 박막형 태양전지의 CIGS 증착시스템에 있어서,제1 기판적치부로부터 유리기판을 픽업하여 로딩챔버(20)로 이송하는 단계;상기 로딩챔버로 이송된 유리기판(S)을 캐리어(C)에 안착한 다음, 롤러장치부를 통해 증착전 대기챔버로 이송하여 구비된 하부열원에 의해 예열시키고, 고진공상태로 준비하는 단계;상기 증착전 대기챔버에 의해 예열된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 증착프로세스챔버로 이송한 다음, 구비된 하부열원에 의해 상기 유리기판을 가열하고 상부에 구비된 증착소스부들로부터 증착성분들을 하향으로 분사하고, 상부에 구비된 상부열원에 의해 상기 유리기판의 상부면에 열을 공급하여 증착시키는 단계;상기 증착프로세스챔버에서 증착이 완료된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 어닐링챔버로 이송하여 냉각시키고 결정화하여 성막시키며, 진공상태를 해제시키는 단계;상기 어닐링챔버로부터 이송된 캐리어에 안착된 유리기판을 연계되어 설치된 롤러장치부를 통해 언로딩챔버로 이송하여 반출 준비하는 단계; 및상기 언로딩챔버로부터 유리기판(S)을 픽업하여 제2 기판적치부까지 이송하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 증착프로세스챔버는 동일한 구조의 3개로 분할되어 구성되며, 상기 3개의 증착프로세스챔버내에서의 증착공정은 1/3씩 이루어지는 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정방법.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,상기 언로딩챔버내의 빈 캐리어(C)는 구비된 캐리어회송부에 의해 상기 로딩챔버로 회송되는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 대면적 하향식 ＣＩＧＳ 고속성막공정방법.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |